[第一実施形態]
〈電子写真画像形成装置例の全体構成〉:図1の(a)は、本実施形態における電子写真画像形成装置(以下、画像形成装置又は装置とも記す)100の縦断右側面図、(b)は(a)の部分的な拡大図である。装置100は、複数のプロセスカートリッジ50(50y、50m、50c、50k)を装置本体100Aに取り出し可能に装着して、記録媒体Pにカラー画像を形成することができる、電子写真プロセスを用いた4色フルカラーのレーザープリンタである。即ち、パソコン・イメージリーダ・相手方ファクシミリ装置等の外部ホスト装置300から制御回路部(制御手段:CPU)200に入力する電気的な画像信号に基づいて記録媒体Pに対する画像形成を実行するカラー電子写真画像形成装置である。装置100は載置台・机・床等のほぼ水平な載置面(設置面)Aに載置されている。以下の説明において、装置100に関して、前側(正面側)とは装置開閉ドア(開閉部材)15を配設した側である。後側(奥側)とはそれとは反対側である。前後方向とは、後側から前側に向かう方向(前方向)と、その逆の方向(後方向)である。左右とは画像形成装置を前側から見て左又は右である。左右方向とは、右から左に向かう方向(左方向)と、その逆の方向(右方向)である。上方と下方とは重力方向に関して上方と下方である。また、装置本体(以下、本体とも記す)100Aとは、プロセスカートリッジ(以下、カートリッジとも記す)50を除いた画像形成装置部分である。
本体100A内には、後側から前側にかけて、第1乃至第4の4つのカートリッジ50(50y、50m、50c、50k)が略水平方向に並設されている。即ち、装置100は、電子写真技術を用いて複数色又はフルカラーの画像を形成するための複数の画像形成ステーションを略一列に並べたインライン方式又はタンデム方式と称される装置である。本実施形態において、各カートリッジ50は、所謂一体型のプロセスカートリッジであり、収納された現像剤(トナー)tの色が異なるだけで、互いに同様の構成である。各カートリッジ50は、像担持体である回転可能な電子写真感光体ドラム(以下、ドラムとも記す)1、ドラム1に作用するプロセス手段としての、帯電装置2、現像装置4、クリーニング装置6を有する。そして、それらがカートリッジフレーム51に所定の配置で一体的に組み付けられている。帯電装置2は帯電ローラにしてある。現像装置4は、ドラム1に現像剤を供給してドラム1に形成された静電潜像を現像するための現像ローラ4a、該ローラ4aに現像剤を塗布(供給)する塗布ローラ4b、現像剤tを収容する現像剤容器4c、現像剤攪拌回転部材4dなどを有する。カートリッジ50yにはイエロー色(y色)の現像剤tを収納している。カートリッジ50mにはマゼンタ色(m色)の現像剤tを収納している。カートリッジ50cにはシアン色(c色)の現像剤tを収納している。カートリッジ50kにはブラック色(k色)の現像剤tを収納している。本体100Aに装着されたカートリッジ50の下部には、画像露光装置としてのレーザースキャナユニット3を配置してある。ユニット3はレーザー光(露光光)Lにより各カートリッジ50の有するドラム1の下面を走査露光する。即ち、カートリッジ50を支持している引き出し部材60の底板には窓穴60aが形成されている。ユニット3から上向きに出射されたレーザー光Lが上記の窓穴61aを通ってカートリッジ50の下面側の開口部50aからカートリッジ内に下から上に進入して、帯電装置2と現像装置4の間からドラム1の下面に当たる。これによって、ドラム1に対して静電潜像が順次に形成される。その静電潜像が現像装置4によって現像されて、ドラム1に現像剤像が形成される。本体100Aに装着されたカートリッジ50の上方部には、一次転写装置5を配置してある。装置5は、前後方向に長い矩形の枠型部材である転写フレーム5fと、該フレーム5f内の後端部側と前端部側とにそれぞれ回転可能に左右方向に並行に配設された第1と第2のベルト懸架ローラ70・71を有する。また、その両ローラ70・71間において配設されたテンションローラ72及び第1乃至第4の4本の一次転写ローラ73(73y、73m、73c、73k)を有する。上記のローラ70・71・72・73に対して中間転写体としての誘電体性で可撓性を有するエンドレスの転写ベルト(無端状ベルト)5aが懸回張設されている。そして、各カートリッジ50のドラム1の上面に対してベルト5aの下面が接している。各ローラ73はそれぞれ対応するカートリッジ50のドラム1の上面にベルト5aを介して当接している。各カートリッジ50のドラム1とベルト5aの接触部がそれぞれ一次転写ニップ部T1である。フレーム5fは後端部側が回動軸5pを介して本体100Aに保持されていて該軸5pを中心に前側が上下方向に揺動可能である。ローラ71にはベルト5aを介して二次転写ローラ16が接触している。ローラ16とベルト5aとの接触部が二次転写ニップ部T2である。本体100A内の前側の上部には、定着装置12を配置してある。本体100Aの上面には排出トレイ14を配置してある。定着装置12は定着フィルムユニット12aと加圧ローラ12bを有するものが用いられている。また、ユニット3の下部には、シート状の記録媒体(以下、記録材とも記す)Pを積載して収納した給送カセット10を配置してある。
フルカラー画像を形成するための動作は次のとおりである。画像形成開始信号に基づいて、各カートリッジ50のドラム1が矢印の反時計方向に所定の速度で回転駆動される。現像装置4の現像ローラ4aや塗布ローラ4bなども所定の速度と方向に回転駆動される。ベルト5aもローラ71を駆動ローラとして矢印の時計方向(ドラム1の回転に順方向)にドラム1の速度に対応した速度で回転駆動される。ユニット3も駆動される。そして、各カートリッジ50においてそれぞれ所定の制御タイミングでローラ2がドラム1の表面を所定の極性・電位に一様に帯電する。ユニット3は各カートリッジ50のドラム1の表面を所定の制御タイミングにて各色の画像信号に応じて変調されたレーザー光Lで走査露光する。これにより、各カートリッジ50のドラム1の表面には対応色の画像信号に応じた静電潜像がそれぞれ所定の制御タイミングにて形成される。形成された静電潜像が現像装置4により現像剤像として現像される。これにより、カートリッジ50y、50m、50c、50kの各ドラム1には、それぞれ、フルカラー画像のy色、m色、c色、k色の各色成分像に対応するy色、m色、c色、k色の現像剤像が所定の制御タイミングにて形成される。その各現像剤像が、各一次転写ニップ部T1において、循環移動するベルト5a上に順次に所定に重畳されて静電的に一次転写される。かくして、ベルト5a上にy色+m色+c色+k色の4色重畳の未定着フルカラー現像剤像が形成される。各カートリッジ50において、ベルト5aに対する現像剤像の一次転写後のドラム面に残留した転写残トナーは装置6により除去されて、ドラム1は繰り返して画像形成に供される。一方、所定の制御タイミングで給送ローラ11が駆動される。これにより、カセット10内の記録材Pが1枚分離給送されて、本体100A内の前側にある縦方向搬送路Zを下から上に移動して二次転写ニップ部T2に導入される。これにより、ベルト5a上の4色重畳の現像剤像が記録材Pの面に順次に静電的に一括して二次転写される。記録材Pはベルト5aの面から分離されて装置12へ導入され、定着ニップ部で加熱・加圧される。これにより、各色現像剤像の混色及び記録材Pへの定着がなされる。そして、記録材Pは装置12を出て排出口13からフルカラー画像形成物としてトレイ14上に排出される。記録材分離後のベルト5aの表面に残留したトナーは、本実施形態においては、例えば第1のカートリッジ50yの一次転写ニップ部T1においてドラム1の表面に静電的に付着し、装置6にて除去される。
〈カートリッジ交換方式〉:各カートリッジ50は、画像形成に使用されるにつれて、それぞれ、容器4cに収容されている現像剤tが消費される。そして、カートリッジを購入した使用者にとって満足できる品質の画像を形成することが出来なくなる程度まで現像剤が消費された際に、カートリッジとしての商品価値が喪失する。そこで、例えば、個々のカートリッジ50の現像剤残量を検知する手段(不図示)を具備させる。そして、回路部200において、検知残量値を、予め設定したカートリッジ寿命予告や寿命警告のための閾値と比較させる。検知残量値が閾値よりも少ない残量値となったカートリッジについては、表示部(不図示)に、そのカートリッジについての寿命予告或いは寿命警告を表示させる。これにより使用者に、交換用のカートリッジの準備を促す、或いはカートリッジの交換を促して、出力画像の品質を維持するようにしている。本実施形態の装置100において、カートリッジ50の交換は、ユーザビリティ向上のために、カートリッジ50をカートリッジトレイ(カートリッジ支持部材、引き出し部材:以下、トレイとも記す)60に支持(収容)させた状態にする。そして、そのトレイ60を本体100Aの前側に引き出す構成としている。これによって、使用者が、本体100Aの前側からカートリッジ50の交換を行うことができる(所謂フロントアクセス)。装置100の前面側には開口部101を設けてある。開口部101は、本体100A内へカートリッジ50を挿入させる、及び、本体100Aからカートリッジ50を取り出すために、カートリッジ50を通過させる開口部である。また、開口部101を閉じる閉鎖位置と、開口部101を開放する開放位置と、の間を移動可能なドア15を設けてある。本実施形態においては、ドア15は、図2の(a)と(b)ように、下辺側の横軸(ヒンジ軸)15pを中心に本体100Aに対して開閉回動可能である。これにより、ドア15は、軸15pを中心に立て起こし方向に回動して、図1の(a)、図2の(a)ように、本体100Aに対して閉じ込んだ状態にすることができる。このドア15の閉じにより開口部101が閉鎖される。また、ドア15は、軸15pを中心に本体100Aの手前側に倒し回動して、図2の(b)のように、本体100Aから開いた状態にすることができる。このドア15の開きにより開口部101が開放される。本実施形態においては、ドア15の内面側には、前記縦方向搬送路Zを構成する記録材ガイドリブ15aと二次転写ローラ16を配設してあり、これらは開閉されるドア15と一緒に本体100Aの外側と内側とに移動する。トレイ60は前後方向に長い矩形の枠型部材であり、その左枠部分と右枠部分の外側面にはそれぞれ左右対称に、前後方向に長い被ガイド部61(61L(不図示)、61R)を配設してある。また、図3のように、本体100Aの骨格となるメインフレームの左フレーム102Lの内面側と右フレーム102Rの内面側には左右対称に、前後方向に長いガイド部103(103L、103R)を配設してある。上記の被ガイド部61とガイド部103は互いに嵌り合うもので、本実施形態においては、被ガイド部61は凸条としてあり、ガイド部103は上記の凸条が嵌る凹溝条としてある。トレイ60は上記の被ガイド部61とガイド部103との嵌り合いにより左右のフレーム102L・102R間において前後方向にほぼ水平にスライド移動可能に支持されている。そして、トレイ60はカートリッジ50を支持して、ドア15が開かれて開放されている開口部101を通って、本体100Aの内側に位置する内側位置I(図2の(b))と、本体100Aの外側に位置する外側位置O(図2の(c))と、の間を移動可能である。トレイ60は大枠部を有し、その大枠部内が仕切り部材で前後方向に4つに仕切られてそれぞれ前記4つのカートリッジ50の支持部とされている。そして、各カートリッジ50が、カートリッジの長手方向(ドラム1の軸線方向)を左右方向にして上記の支持部に乗って支持されている。トレイ60は、カートリッジ50の長手方向と交差する方向へ直線的に移動可能である。内側位置Iはカートリッジ50が画像形成を行う画像形成位置にカートリッジ50を位置させる位置である。外側位置Oはトレイ60からカートリッジ50を着脱する位置である。
ドア15が図2の(a)のように閉じられている状態時においては、トレイ60は位置決め固定手段(不図示)により本体100A内の所定の内側位置Iに位置決め固定されている。また、トレイ60に支持されている各カートリッジ50も位置決め固定手段(不図示)により所定の画像形成位置に位置決め固定されている。そして、各カートリッジ50の駆動入力部(カップリング嵌合部:不図示)に対して本体100A側の駆動出力部(カートリッジ駆動カップリング:不図示)が結合している。これにより、本体100A側の駆動モータ(不図示)の駆動力をカートリッジ50に伝達可能になっている。また、各カートリッジ50側の電気入力部(不図示)に対して本体100A側の電気出力部(不図示)が電気的に結合している。これにより、本体100A側の電源部(不図示)からカートリッジ50に所定のバイアス(帯電バイアス、現像バイアス等)を印加可能になっている。また、装置5は、ベルト5aが各カートリッジ50のドラム1の上面に所定に接触した転写位置に位置決め保持された状態になっている。上記の装置状態において、装置100は画像形成動作が可能である。ドア15が図2の(a)の閉じ状態から(b)のように開かれる。そうすると、ドア15の開き移動に連動するリンク機構などの連動機構(不図示)の動作により、装置5が軸5pを中心に上方に揺動される。これにより、装置5は、ベルト5aが各カートリッジ50のドラム1の上面から離間した状態の所定の退避位置に移動して保持される。また、各カートリッジ50側の駆動入力部と電気入力部に対する本体100A側の駆動出力部と電気出力部の結合が解除される。また、トレイ60とカートリッジ50の位置決め固定が解除される。そこで、開口部101から露呈している、トレイ前枠部分に設けた把手部60aを掴む。そして、トレイ60を、本体100Aの内側に位置する図2の(b)の内側位置Iから、(c)ように、開口部101から本体100Aの外側に位置する外側位置Oに、ストッパー(不図示)によってそれ以上の引き出し移動が規制されるまで十分に引き出す。これにより、トレイ60に支持されている各カートリッジ50の全体が開口部101を通過して本体100Aの外側に露出して、全カートリッジ50の上面が開放される。このトレイ60の引き出し移動のとき、装置5が前記退避位置に保持されていてベルト5aが各カートリッジ50のドラム1の上面から離間しているから、ドラム1とベルト5aとの擦れは生じない。また、トレイ60は、外側位置Oまで水平に引き出されている状態が被ガイド部61とガイド部103との嵌り合いにより安定に保たれる。トレイ60は外側位置Oまで引き出されている状態において、個々のカートリッジ50を図2の(c)のようにトレイ60から上方に取り外し可能に支持している。また、トレイ60は、個々のカートリッジ50をトレイ60の上方から下方に向かって移動させることによって支持する。トレイ60は各カートリッジ50を各支持部においてラフに支持している。この構成により、カートリッジ50の交換を容易に行うことができる。本実施形態の装置100において、上下方向がカートリッジ50を本体100A(トレイ60)に着脱する際の操作方向である。カートリッジ50の着脱はカートリッジ50に設けられていて上記の操作方向に突出している把手部8bを使用者が把持してなされる。使用者は、把手部8bを把持してカートリッジ50をトレイ60から上方に持ち上げて支持部から抜き外す。また、把手部8bを把持してカートリッジ50をトレイ60の上方から下方に下して支持部に挿入して支持させる。把手部8bについては後述する。
ここで、本実施形態の装置100においては、トレイ60は、外側位置Oから内側位置Iへ移動する方向において、上流側から下流側へ、カートリッジ50k、50c、50m、50yをこの順番に並べて支持している。即ち、k色、c色、m色、y色の現像剤を収納しているカートリッジ50k、50c、50m、50yをこの順番に支持している。カートリッジ50kは、他のカートリッジと比較して現像剤の消費の多い、即ち、交換頻度の高いカートリッジである。このカートリッジ50kが本体100Aの手前側でもって、トレイ60に支持されている。したがって、カートリッジ50kを交換する際には、トレイ60を僅かに本体100Aの外側に引き出せば、カートリッジ50kを本体100Aの外側に露出させることができる。即ち、カートリッジ50kを交換する際に、ストッパーによって引き出し位置を規制されるまで、トレイ60を引き出すことは必要ない。よって、カートリッジ50kの交換操作性が向上した。つまり、トレイ60の引き出し方向において最下流側に位置するカートリッジ50kをトレイ60に対して着脱する際には、トレイ60が外側位置Oに位置していなくても良い。このような場合であっても、トレイ60はカートリッジ50が画像形成位置に位置する場合よりも外側方向に向かって引き出されている。したがって、カートリッジ50kは画像形成位置に位置する場合よりも、本体100Aの手前側に引き出されているので、使用者がカートリッジ50kの交換を行い易い。即ち、トレイ60は、複数のカートリッジを前記内側位置Iから前記外側位置Oまで移動される間において、移動方向下流側のカートリッジから順次に取り外し可能に支持すると共に、外側位置Oにおいて前記複数個のカートリッジの全てが取り外し可能となる。また、トレイ60は水平方向に移動可能であり、カートリッジ50を外側位置Oにおいて真上に取り出し可能に支持する、及び、カートリッジを真下に向かって移動させることによって支持する。
上記のようにしてトレイ60を外側位置Oに引き出して交換すべきカートリッジを交換したら、トレイ60を外側位置Oから本体100A内の内側位置Iに押し込む(図2の(b))。トレイ60が十分に押し込まれるとトレイ60側のストッパー(不図示)が本体100A側のストッパー(不図示)に接触してトレイ60のそれ以上の押し込み移動が規制される。このトレイ60の押し込み移動のとき、装置5が前記退避位置に保持されていてベルト5aが各カートリッジ50のドラム1の上面から離間しているから、ドラム1とベルト5aとの擦れは生じない。そして、ドア15を閉じる(図1の(a)、図2の(b))。このドア15の閉じ移動に連動する連動機構の動作により、トレイ60が位置決め固定手段により所定の内側位置Iに位置決め固定された状態になる。また、そのトレイ60に支持されている各カートリッジ50も位置決め固定手段により所定の画像形成位置に位置決め固定された状態になる。また、その各カートリッジ50の駆動入力部に対して本体100A側の駆動出力部が結合した状態になる。また、各カートリッジ50側の電気入力部に対して本体100A側の電気出力部が電気的に結合した状態になる。そして、一次転写装置5が軸5pを中心に前記の退避位置から下方に揺動されて、ベルト5aが各カートリッジ50のドラム1の上面に所定に接触した前記の転写位置に移動してその位置に保持された状態になる。これにより、装置100は画像形成動作が可能な状態に復帰する。
〈ドラムシャッターの開閉〉:図4の(a)はカートリッジ50の外観斜視図、(b)はカートリッジ50の右端部側の拡大斜視図である。図5の(a)はカートリッジ50の右側面図、(b)はカートリッジ50の横断右側面図、(c)はロック部材とロック解除部材の説明図である。カートリッジ50は、カートリッジフレーム51の内部に、ドラム1、帯電装置2、現像装置4、クリーニング装置6が所定の配置関係で一体的に組み付けられている、ドラム1の軸線方向を長手方向とする横長のアセンブリである。フレーム51の上面には長手に沿って開口部51bが形成してあり、この開口部51bからドラム1の上面部分がカートリッジ外部に露出している。開口部51bから露出しているドラム1の上面部分に対して一次転写装置5のベルト5aが接触することで一次転写ニップ部T1が形成される。カートリッジ50は、上記のように開口部51bからカートリッジ外部に露出しているドラム上面部分を被保護部として保護するための保護部材としてのドラムシャッター8を有する。シャッター8は、開口部51bから露出しているドラム上面部分を被う閉鎖位置(第一位置)とドラム上面部分を露出させた開放位置(第二位置)とを移動可能に配設されている。シャッター8は、ドラム上面部分を被う横断面弧状の保護部8aと、保護部8aの外面側の長手方向中央部分に設けられた把手部8bと、保護部8aの長手両端部(左右両端部)に外方に突出させて設けられた開放用突起部8cと、を一体的に有する。即ち、使用者がカートリッジ50を把持するための把手部(把手形状)8bは保護部材であるシャッター8に具備させている。開放用突起部8cは、図においては、シャッター8の右端側のものだけを示している。シャッター8は長手両端部側にそれぞれ左右対称に設けられた第1シャッターアーム81と第2シャッターアーム82によってフレーム51に対して移動可能に懸架されている。即ち、アーム81と82の上端部はそれぞれシャッター8の左右の端面に対して回転可能に連結されており、下端部はそれぞれフレーム51の左右の端面板に対して回転可能に連結されている。シャッター8は、このアーム81と82は、図においては、シャッター8の右端側のものだけを示している。このアーム81と82により、図5の(a)と(b)の実線示のように開口部51aの真上に位置してドラム上面部を隠蔽している閉鎖位置に移動可能となっている。及び、一点鎖線示のように開口部51aから退避してドラム上面部を露出させた開放位置に移動可能となっている。アーム82はフレーム51との間に配設したネジリバネ(付勢部材)83の付勢力によってシャッター8を閉鎖位置に移動させる方向に常に回動付勢されている。これにより、シャッター8は自由状態においては閉鎖位置の方向に移動して閉鎖位置においてフレーム51に受け止められた状態に保持される。また、フレーム51の左右の端面板にはそれぞれ左右対称にシャッター8を閉鎖位置に保持するためのロック部材52とそのロック部材52によるシャッター8の保持を解除するための解除部材54とを有する。本実施形態において、ロック部材52は、フレーム51の左右の端面板に対してフレーム51と一体に樹脂成形により具備させたいわゆるスナップフィット爪の形態であり、自由端部に外向きの係爪部53を有し、基部55はフレーム51と一連一体である。また、そのロック部材52の係爪部53と基部55との中間部の外面に外向きに突出させて解除部材としての解除突起54を一体的に有する。ロック部材52と解除突起54は、図においては、フレーム51の左右の端面板のシャッター8の右端面板側のものだけを示している。係爪部53は、シャッター8が閉鎖位置にある時にアーム81に対して係合してシャッター8の開放位置側への移動を規制するように配置されている。シャッター8は、カートリッジ50を保持したトレイ60が外側位置Oに引き出された状態においては自由状態であり、付勢部材83の付勢力で閉鎖位置に移動されている。そして、ロック部材52の係爪部53がアーム81に係合していることで、シャッター8はその閉鎖位置に保持(ロック)されている。また、シャッター8は、カートリッジ50が本体100から取り出されている状態においも自由状態であり、付勢部材83の付勢力とロック部材52の係爪部53とによって閉鎖位置に保持されている。シャッター8は、カートリッジ50を保持したトレイ60が内側位置Iにあるときには、次に説明する手段によって、ロック部材52によるロック状態が解除されると共に付勢部材83の付勢力に抗して開放位置に移動されて開放位置に保持される。90はフレーム51の左右の端面板に設けられたドラム軸受部である。
続いて、シャッター8の開閉動作について図3、図6、図7を用いて説明する。図3に示すように、本体100Aの左フレーム102Lの内面側と右フレーム102Rの内面側には左右対称に、本体内側へ突出した一対のシャッター開閉ガイド110と、一対のシャッターロック解除ガイド120とが設けられている。ガイド110は、カートリッジ50が本体100Aに装着された状態においてシャッター8を開放位置に位置させた状態に保持する本体側作用部材である。ガイド110は前後方向に長い部材であり、先端側に下向きの傾斜面(トレイ移動方向に対して傾斜した傾斜面)111を有する。また、この傾斜面111と隣接しトレイ移動方向に平行でかつ下方向を向いた下面112を有する。傾斜面111は、トレイ60を外側位置Oから内側位置Iへ移動させた際に、トレイ60に支持させたカートリッジ50のシャッター8の開放用突起部8cと接触する位置に配置されている。ガイド120は、カートリッジ50が装着された状態において解除突起54を解除状態に保持する第2の本体側作用部材である。このガイド120も前後方向に長い部材であり、その先端側にトレイ60の移動方向と略直交する解除エッジ121を有する。また、このエッジ121と隣接し、略垂直な押圧面122を有する。エッジ121と押圧面122は、トレイ60が内側位置Iにあるときに、トレイ60に支持させたカートリッジ50の解除突起54と接触する位置に配置されている。前述したように、トレイ60を外側位置Oに位置させた状態(図2の(c))において、カートリッジ50を対応する支持部に支持させる。この状態において、各カートリッジ50のシャッター8は自由状態であり、付勢部材83の付勢力とロック部材52の係爪部53とによって閉鎖位置に保持(ロック)されている。そして、シャッター8に設けられた把手部8bは上下方向即ちカートリッジ50を本体100A(トレイ60)に着脱する際の操作方向に突出している。トレイ60の支持部にカートリッジ50を支持させた状態において、トレイ60を図6の(a)のように外側位置Oから内側位置Iへ向けて移動させる。そうすると、まず、図6の(b)のように、トレイ移動方向最下流のカートリッジ50yについて、その左右の解除突起54の突起傾斜面54aがそれぞれ本体100A側の左右のガイド120の解除エッジ121に当接する。トレイ60を更に押し込むと、解除突起54と押圧面122が接触して突起54を押圧した状態となる。この押圧によりカートリッジ50yの左右のロック部材52がそれぞれ図5の(c)の2点鎖線示のように基部55の弾性に抗してフレーム51の内側方向に撓んで移動する。これにより、係爪部53のアーム81に対する係合が外れる。即ち、シャッター8の開放位置側への移動規制が解除される。これに続いて、図6の(c)のように、カートリッジ50yの左右の開放用突起部8cがそれぞれ本体100A側の左右のガイド110の下向き傾斜面111に当接する。突起部8cと傾斜面111とが接触した状態からトレイ60が更に押し込まれると、図7の(a)と(b)のように、突起部8cは付勢部材83の付勢力に抗して傾斜面111に沿って下方に押し下げられ、更には下面112によって下方に保持される。そのため、カートリッジ50yのシャッター8は付勢部材83の付勢力に抗して開放位置に移動してその開放位置に保持された状態になる。シャッター8に設けられている把手部8bは、シャッター8が閉鎖位置から開放位置に移動することで、上下方向即ちカートリッジ50を着脱する際の操作方向に突出している状態から、トレイ移動方向の上流側に倒れ込んだ状態になる。より詳しくは、把手部8bは、ドラム上面部の高さレベルよりも下方に倒れ込んだ状態になる。カートリッジ50yは上記のようにシャッター8が開かられた状態が保持されたままで、トレイ60の押し込み移動と共に本体100Aの内部に移動していく。そして、トレイ60が更に押し込まれていく過程において、カートリッジ50m、50c、50kの順で、それぞれのシャッター8が、上述のカートリッジ50yのシャッター8の場合と同様の動作で閉鎖位置から開放位置に移動される。そして、トレイ60が所定の内側位置Iに十分に押し込まれた状態においては、全てのカートリッジ50のシャッター8が開放位置に移動されてその開放位置に保持されている。そのため、全てのカートリッジ50の把手部8bがトレイ60の移動方向上流側にドラム上面部の高さレベルよりも下方に倒れ込んだ状態になる(図2の(b))。そして、ドア15が閉じられることで、装置5が軸5pを中心に前記の退避位置から下方に揺動されて、ベルト5aが各カートリッジ50の開放されたドラム1の上面に対して所定に接触した前記の転写位置に移動してその位置に保持された状態になる。このとき、全てのカートリッジ50の把手部8bはドラム上面部の高さレベルよりも下方に倒れ込んだ状態になっているからベルト5aに干渉しない。
ドア15を開けて、トレイ60を内側位置Iから外側位置Oへ引き出したときは、そのトレイ60引き出し移動につれて上記とは逆の動きで、各カートリッジ50のシャッター8は開放位置から閉鎖位置へ順次に移動する。そして、その閉鎖位置にロック部材52で保持された状態になる。即ち、トレイ60を内側位置Iから外側位置Oへ引き出す。これに伴って、まず、引き出し方向最下流側のカートリッジ50kについて、本体100A側の左右のガイド110の下面112で位置規制されていた左右の開放用突起部8cがそれぞれ下面112から傾斜面111に移行すること位置規制が解除される。そのため、シャッター8が付勢部材83の作用によって開放位置から閉鎖位置へ移動する。それに続いて、左右の解除突起54が本体100A側の左右のガイド120の押圧面122から離れて、左右の突起54の押圧が解除される。これにより、カートリッジ50kの左右のロック部材52がそれぞれ図5の(c)の2点鎖線示のフレーム内側方向に撓んで移動している状態から実線示の自由位置に基部55の撓み反力で復帰移動する。このロック部材52移動により、閉鎖位置に移動しているシャッター8のアームム82に対して係爪部53が係合する。即ち、カートリッジ50kのシャッター8は、付勢部材83の付勢力とロック部材52の係爪部53とによって閉鎖位置に保持されている。把手部8bはシャッター8の開放位置から閉鎖位置への移動により、内側位置Iにおける倒れ込み姿勢から上下方向即ちカートリッジ50を本体100A(トレイ60)に着脱する際の操作方向に突出した姿勢に復帰する。そして、トレイ60が更に引き出されていく過程において、カートリッジ50c、50m、50yの順で、それぞれのシャッター8が、上述のカートリッジ50kのシャッター8の場合と同様の動作で開放位置から閉鎖位置に移動される。トレイ60が所定の外側位置Oに引き出された状態においては、全てのカートリッジ50のシャッター8が付勢部材83の付勢力にて閉鎖位置に移動している。そして、ロック部材52の係爪部53がアーム81に係合していることで、シャッター8はその閉鎖位置に保持(ロック)されている。そのため、全てのカートリッジ50の把手部8bが内側位置Iにおける倒れ込み姿勢から上下方向即ちカートリッジ50を本体100A(トレイ60)に着脱する際の操作方向に突出した姿勢に復帰している。
以上説明したように、カートリッジ50における開閉可能なシャッター(保護部材)8に把手部8bを設けることで、シャッター8と把手部8bとの両方をカートリッジ50の操作面側に配置することを容易としている。例えば、本体100Aやカートリッジ50を小型化した場合においても、カートリッ50ジを構成するプロセス手段或いは該プロセス手段の構成部品の保護性と、カートリッジ50の操作性との両立を実現可能としている。本実施形態においては、シャッター8の閉鎖時には把手部8bが操作面方向に突出する構成としていることで、把手部8bの操作性を改善している。また、本実施形態ではシャッター8を閉鎖位置(第一位置)に固定可能なロック部材52を設けている。これにより、カートリッジ操作中にシャッター8が開くことによるドラム上面部(被保護部材)の露出や重心移動を防止して、確実な保護を実現すると共に操作性の向上も実現している。
[第二実施形態]
〈電子写真画像形成装置例の全体構成〉:図8の(a)は本実施形態における画像形成装置100の縦断右側面図、(b)は(a)の部分的な拡大図である。この装置100は、上述した第一の実施形態における装置100について、所謂一体型の各カートリッジ50を所謂分離型にして現像装置4を本体100に対して着脱自在な現像カートリッジ40(40y、40m、40c、40k)とした構成である。第一の実施形態における装置100と共通する構成部材・部分には同じ符号を付して再度の説明を省略する。第1乃至第4の画像形成ステーション50(50y、50m、50c、50k)において、ドラム1、帯電装置2、クリーニング装置6はドラムユニットとして本体100の所定の位置に配設されている。そして、各ドラムユニットに対する現像装置4がそれぞれ本体100に対して着脱自在な現像カートリッジ40(40y、40m、40c、40k)とされている。各カートリッジ40はトレイ60に支持されている。ドア15が閉じられている状態においては、トレイ60は本体100A内の画像形成位置PSに位置決め固定されている。この状態において、トレイ60に支持されている各カートリッジ40はそれぞれ対応するドラムユニットのドラム1に対して現像ローラ4aが所定に接触或いは所定のギャップを保って対向している現像可能位置に保持されている。また、その各カートリッジ40の駆動入力部(不図示)に対して本体100A側の駆動出力部(不図示)が結合した状態になる。また、各カートリッジ50側の電気入力部(不図示)に対して本体100A側の電気出力部(不図示)が電気的に結合した状態になる。この状態において、装置100は画像形成動作が可能な状態になっている。フルカラー画像を形成するための動作は第一の実施形態における装置100と同様である。
〈カートリッジ交換方式〉:ドア15が図9の(a)の閉じ状態から(b)のように開かれる。そうすると、ドア15の開き移動に連動するリンク機構などの連動機構(不図示)の動作により、各カートリッジ40側の駆動入力部と電気入力部に対する本体100A側の駆動出力部と電気出力部の結合が解除される。また、トレイ60とカートリッジ40の位置決め固定が解除される。そして、トレイ60が本体100A内を図9の(a)の画像形成位置PSから(b)のように所定の内側位置Iまで水平に下降移動する。このトレイ60の下降移動は、トレイ60の左右側を支持している左右側のガイド部材104(104L、104R(不図示))が下降移動することでなされる。左右のガイド部材104は前後方向に長い部材であり、トレイ60の左右の枠部分と係合していて、トレイ60を前後方向にほぼ水平にスライド移動可能に支持している。画像形成位置PSから内側位置Iに下降移動したトレイ60は前枠部分に設けた把手部60bが開口部101から露呈している。そこで、使用者はその把手部60aを掴む。そして、トレイ60を、本体100Aの内側に位置する図9の(b)の内側位置Iから、(c)ように、開口部101から本体100Aの外側に位置する外側位置Oに、ストッパー(不図示)によってそれ以上の引き出し移動が規制されるまで十分に引き出す。これにより、トレイ60に支持されている各カートリッジ40の全体が開口部101を通過して本体100Aの外側に露出して、全カートリッジ40の上面が開放される。トレイ60は、外側位置Oまで水平に引き出されている状態が左右側のガイド部材104により安定に保たれる。トレイ60は外側位置Oまで引き出されている状態において、個々のカートリッジ40を図9の(c)のようにトレイ60から上方に取り外し可能に支持している。また、トレイ60は、個々のカートリッジ40をトレイ60の上方から下方に向かって移動させることによって支持する。トレイ60は各カートリッジ40を各支持部においてラフに支持している。この構成により、カートリッジ40の交換を容易に行うことができる。本実施形態の装置100において、上下方向がカートリッジ40を本体100A(トレイ60)に着脱する際の操作方向である。カートリッジ40の着脱はカートリッジ40に設けられていて上記の操作方向に突出している把手部9bを使用者が把持してなされる。使用者は、把手部9bを把持してカートリッジ40をトレイ60から上方に持ち上げて支持部から抜き外す。また、把手部9bを把持してカートリッジ40をトレイ60の上方から下方に下して支持部に挿入して支持させる。把手部9bについては後述する。トレイ60は水平方向に移動可能であり、カートリッジ40を外側位置Oにおいて真上に取り出し可能に支持する、及び、カートリッジを真下に向かって移動させることによって支持する。
上記のようにしてトレイ60を外側位置Oに引き出して交換すべきカートリッジ40を交換したら、トレイ60を外側位置Oから本体100A内の内側位置Iに押し込む(図9の(b))。トレイ60が十分に押し込まれるとトレイ60側のストッパー(不図示)が本体100A側のストッパー(不図示)に接触してトレイ60のそれ以上の押し込み移動が規制される。そして、ドア15を閉じる(図9の(a))。このドア15の閉じ移動に連動する連動機構の動作により左右のガイド部材104が上昇移動することでトレイ60が内側位置Iから上昇移動して所定の画像形成位置PSに位置決め固定された状態になる。また、そのトレイ60に支持されている各カートリッジ40も所定の現像可能位置に位置決め固定された状態になる。また、その各カートリッジ40の駆動入力部に対して本体100A側の駆動出力部が結合した状態になる。また、各カートリッジ40側の電気入力部に対して本体100A側の電気出力部が電気的に結合した状態になる。これにより、装置100は画像形成動作が可能な状態に復帰する。
〈現像シャッターの開閉〉:図10の(a)はカートリッジ40の右側面図、(b)はカートリッジ50の横断右側面図である。カートリッジ40は、ドラム1に現像剤を供給してドラム1に形成された静電潜像を現像するための現像ローラ4a、該ローラ4aに現像剤を塗布(供給)する塗布ローラ4b、現像剤tを収容する現像剤容器4c、現像剤攪拌回転部材4dなどを有する。そして、それらが、カートリッジフレーム41に所定の配置関係で一体的に組み付けられている、現像ローラ4aの軸線方向を長手方向とする横長のアセンブリである。フレーム41の上面には長手に沿って開口部41bが形成してあり、この開口部41bから現像ローラ4aの上面部分がカートリッジ外部に露出している。開口部41bから露出している現像ローラ4aの上面部分がドラムユニット50のドラム1の下面部分に対して対向する(図8の(b))。カートリッジ40は、上記のように開口部41bからカートリッジ外部に露出している現像ローラ上面部分を被保護部として保護するための保護部材としての現像シャッター9を有する。シャッター9は、開口部41bから露出している現像ローラ上面部分を被う閉鎖位置(第一位置)と現像ローラ上面部分を露出させた開放位置(第二位置)とを移動可能に配設されている。シャッター9は、現像ローラ上面部分を被う横断面弧状の保護部9aと、保護部9aの外面側の長手方向中央部分に設けられた把手部9bと、を一体的に有する。即ち、使用者がカートリッジ40を把持するための把手部(把手形状)9bを保護部材であるシャッター9に具備させている。また、シャッター9は、保護部9aの長手方向両端部(左右両端部)に設けられた一対のアーム部9cと、それぞれのアーム部9cから現像ローラ軸線方向に突出した一対の開放用突起部9dと、を一体的に有する。左右のアーム部9cはそれぞれフレーム41の左右の側面板に対して回転軸9rで枢支されている。これにより、シャッター9は、フレーム41に対して回転軸9rを中心に回転自在に保持されている。そして、シャッター9は、図10の(a)と(b)の実線示のように開口部41bの真上に位置して現像ローラ上面部を隠蔽している閉鎖位置と、一点鎖線示のように開口部41bから退避して現像ローラ上面部を露出させた開放位置と、に移動可能となっている。アーム部9cはフレーム41との間に配設したネジリバネ(付勢部材)9gの付勢力によってシャッター9を閉鎖位置に移動させる方向に常に回動付勢されている。これにより、シャッター9は自由状態においては閉鎖位置の方向に移動して閉鎖位置においてフレーム41に受け止められた状態に保持される。そして、シャッター9に設けられた把手部9bは上下方向即ちカートリッジ40を本体100A(トレイ60)に着脱する際の操作方向に突出している。なお、カートリッジ40の左側における、アーム部9c、突起部9d、回転軸9r、付勢部材9gは不図示であるが、カートリッジ40の右側におけるものと対称に配設されている。ここで、シャッター9の開放位置は、図8の(b)のように、保護部9aが前記露光光Lの光路を越えた位置に退避するように設定されている。画像形成の際に、露光光Lはシャッター9の保護部9aとカートリッジ40との間を通過してドラム1を照射する。図9の(c)と図11を参照して、本体100Aの左フレーム102Lの内面側と右フレーム102R(不図示)の内面側には左右対称に、本体内側へ突出した一対の現像シャッター開閉ガイド130(130L・130R(不図示))が設けられている。ガイド130は、各カートリッジ40に対応する四組の傾斜面130aと突き当て面130bとを有する。傾斜面130aは、トレイ60が内側位置(退避位置)Iにある時に、トレイ60に搭載されたカートリッジ40の開放用突起9dの上方になるように配置されている。突き当て面130bは略水平で、傾斜面130aと隣接して配置される。
続いて、図11を参照して、各カートリッジ40のシャッター9の開閉動作について説明する。前述のように、トレイ60は連動機構によってドア15の開閉動作に連動して画像形成位置PSと内側位置(退避位置)Iとの間を上下動するように構成されている。本実施形の装置100においては、この際にシャッター9が開閉されるように構成されている。まず、カートリッジ40を支持したトレイ60が図9の(b)の内側位置Iや(c)の外側位置Oにあるときは、各カートリッジ40は自由状態にある。そのため、各カートリッジ40のシャッター9は付勢手段8gの作用によって閉鎖位置に保持されている。カートリッジ40を支持して内側位置Iに位置しているトレイ60(図9の(b)、図11の(a))がドア15の閉じ動作に連動して上方向に移動する。そうすると、シャッター9の左右の開放用突起9dがそれぞれ本体100側の左右のガイド130の傾斜面130aに当接する(図11の(b))。図11はカートリッジ40kの場合を示しているが、他のカートリッジ40y、40m、40cにおいても同様であり、全カートリッジ40について同時的に動作進行する。トレイ60が更に上方に移動すると、図11の(c)のように突起9dが傾斜面130aに沿って図中左方向に押し出されるためシャッター9は回転軸9rを中心に開放位置方向に付勢手段9gの付勢力に抗して回動し始める。トレイ60が更に上昇すると、突起9dは突き当て面130bに当接する(図11の(d))。そして、突き当て面130bに沿って更に左方向に押し出され、トレイ60が最終的に画像形成位置PSまで移動した際に、シャッター9は付勢手段8gの付勢力に抗して所定の開放位置まで移動してその位置に保持される(図11の(e))。このように、トレイ60が画像形成位置PSに位置した状態においては、全てのカートリッジ40のシャッター9が開放位置に移動されてその位置に保持されている。そのため、全てのカートリッジ40の把手部9bが現像ローラ上面部の高さレベルよりも下方に倒れ込んだ状態になる。ドア15が閉鎖位置(図9の(a))から開放位置(図9の(b))へ開かれたときは、トレイ60の画像形成位置PSから内側位置Iへの下降移動につれて連れて上記とは逆の動きで、各カートリッジ40のシャッター9は開放位置から閉鎖位置へと移動する。即ち、ドア15の開き動作に連動してトレイ60が画像形成位置PSから内側位置Iへ下方向に移動すると、各カートリッジのシャッター9は付勢部材9gの付勢力によって回転軸9rを中心に開放位置から閉鎖位置へと移動する。そして、トレイ60が所定の内側位置Iに下降した状態(図9の(b))においては、全てのカートリッジ40のシャッター9が自由状態となって閉鎖位置に移動してその位置に保持されている。そのため、全てのカートリッジ40の把手部8bが画像形成位置PSにおける倒れ込み姿勢から上下方向即ちカートリッジ40を本体100A(トレイ60)に着脱する際の操作方向に突出した姿勢に復帰している。トレイ60は外側位置Oまで引き出されている状態において、個々のカートリッジ40を図9の(c)のようにトレイ60から上方に取り外し可能に支持している。また、トレイ60は、個々のカートリッジ40をトレイ60の上方から下方に向かって移動させることによって支持する。トレイ60は各カートリッジ40を各支持部においてラフに支持している。この構成により、カートリッジ40の交換を容易に行うことができる。本実施形態の装置100において、上下方向がカートリッジ40を本体100A(トレイ60)に着脱する際の操作方向である。カートリッジ40の着脱はシャッター9に設けられていて上記の操作方向に突出している把手部9bを使用者が把持してなされる。使用者は、把手部9bを把持してカートリッジ40をトレイ60から上方に持ち上げて支持部から抜き外す。また、把手部9bを把持してカートリッジ40をトレイ60の上方から下方に下して支持部に挿入して支持させる。
以上説明したように、カートリッジ40における開閉可能なシャッター(保護部材)9に把手部9bを設けることで、シャッター9と把手部9bとの両方をカートリッジ40の操作面側に配置することを容易としている。例えば、本体100Aやカートリッジ40を小型化した場合においても、カートリッジ40を構成するプロセス手段或いは該プロセス手段の構成部品の保護性と、カートリッジ40の操作性との両立を実現可能としている。本実施形態においては、シャッター9の閉鎖時には把手部9bが操作面方向に突出する構成としていることで、把手部9bの操作性を改善している。
[他の実施形態]
(1)第一と第二の実施形態では、本体100Aの設置面Aに対して水平方向に直線的に移動するトレイ60を説明した。しかしながら、トレイ60は、これに限定されるものではない。トレイ60は本体100Aの設置面Aに対して、例えば斜め上方、或いは、斜め下方へ直線的に移動する構成であっても良い。(2)第一と第二の実施形態では、トレイ60は、支持する(収容する、装着する)カートリッジ50又は40の長手方向と直交する方向に直線的に移動する。カートリッジ50又は40の長手方向とはドラム1の長手方向、又は、現像ローラ4aの長手方向である。しかしながら、トレイ60は、本体100Aに対してカートリッジ50又は40の長手方向と平行な方向に、直線的に移動可能であっても良い。(3)トレイ60はストッパーを解除することによって、保持部材103又は104、即ち本体100Aから取り外すことができるようにしても良い。(4)また、第一と第二の実施形態において、カートリッジ着脱位置とは、トレイ60に対してカートリッジ50又は40の着脱を行う位置である。そして、カートリッジ着脱位置は、カートリッジ50又は40が画像形成位置PSに位置している場合よりも、トレイ60の引き出し方向において下流側に位置している。そして、カートリッジ着脱位置とは、使用者が本体100Aの外側から、トレイ60に支持されているカートリッジ50又は40をトレイ60から取り出すことができる位置である。及び、使用者が本体100Aの外側から、カートリッジ50又は40をトレイ60に支持させることができる位置である。したがって、カートリッジ着脱位置とは、本体100Aの外側に限定されるものではなく、本体100Aの内側であっても、トレイ60に対してカートリッジ50又は40の着脱を行うことができる位置ならば良い。(5)トレイ60に支持させるカートリッジ50又は40の数は第一と第二の実施形態の4つに限られるものではない。カートリッジ50又は40の数を2つ或いは3つ若しくは5つ以上とすることもできる。また、第一と第二の実施形態ではカートリッジ50又は40を複数有するカラー電子写真画像形成装置の例を示した。しかし、本発明はカートリッジが1つである単色の画像形成装置にも適用可能である。(6)第一と第二の実施形態の画像形成装置において、一次転写装置5を記録材Pを保持して搬送する記録媒体搬送転写ベルト装置にすることもできる。(7)第一及び第二の実施形態は共に、画像形成ステーションを略水平に配置した構成を説明している。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。例えば図12のように、画像形成ステーションを略垂直に配置した装置100に用いるカートリッジ50(又は40)でも同様な構成とする事が可能である。この装置100において、5Aは記録媒体搬送転写ベルト装置であり、ドア15の内側に配設されており、開閉されるドア15と一緒に本体100Aの外側と内側とに移動する。この装置100は、略垂直に配置されている複数の画像形成ステーションの転写部に対して記録媒体Pをベルト装置5Aで順次に搬送することで記録媒体Pの面にカラー画像を形成するものである。第一及び第二の実施形態の装置100と共通する構成部材・部分には共通の符号を付して再度の説明を省略する。(8)更には、インライン方式の画像形成装置に用いられるカートリッジ50又は40に限定されるものではない。いわゆるロータリー式の画像形成装置に用いるカートリッジや、いわゆるモノクロ画像形成装置に用いるカートリッジでも同様な構成とすることが可能である。