JP4542365B2 - カートリッジ及び画像形成装置 - Google Patents

Description

この発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、又は、それらの複合機等の電子写真方式を用いた画像形成装置と、そこに着脱自在に設置されるプロセスカートリッジとに関するものである。

従来から、レーザープリンタ等の画像形成装置においては、ユーザー自身によるメンテナンスの作業性を向上することを目的として、感光体ドラム（像担持体）、帯電部、現像部、クリーニング部等の作像部材が一体化されて画像形成装置本体に交換自在に設置されるプロセスカートリッジが、広く用いられている（例えば、特許文献１参照。）。

画像形成装置本体に設置されたプロセスカートリッジは、その後の稼働にともない、カートリッジ内に具備された感光体ドラムや現像剤等が劣化したりトナーが完全に消費されて寿命に達する。そして、寿命に達したプロセスカートリッジは、ユーザーによって画像形成装置本体から取り出される。そして、新品のプロセスカートリッジが、ユーザーによって新たに装置本体に設置される。
このように、プロセスカートリッジはユーザーによってしばしば交換されるものであるため、第１に、画像形成装置本体に対する高い着脱操作性が求められる。

他方、画像形成装置における作像プロセスは、装置本体に固設された露光部及び転写部と、プロセスカートリッジに具備された各作像部材と、でおこなわれるものである。すなわち、装置本体の露光部から射出された露光光が、プロセスカートリッジの感光体ドラム上に照射されて、感光体ドラム上の所望の位置に静電潜像が形成される（露光工程である。）。また、プロセスカートリッジの感光体ドラム上に形成されたトナー像が、装置本体の転写部によって記録媒体上の所望の位置に転写される（転写工程である。）。

したがって、画像形成装置本体内におけるプロセスカートリッジの位置精度が悪い場合には、感光体ドラム上に形成する静電潜像が所望位置からずれたり、記録媒体上に転写するトナー像が所望位置からずれて、所望の出力画像を得られなくなってしまう。そのため、プロセスカートリッジを備えた画像形成装置においては、第２に、プロセスカートリッジを画像形成装置本体内の所望の位置に精度よく位置決めすることが求められる。

一方、特許文献１等において、プロセスカートリッジの長手方向（着脱方向に直交する方向である。）の両側に軸部をそれぞれ設けて、これらの軸部を装置本体に設けた凹部に係合させて、装置本体内におけるプロセスカートリッジの位置決めをおこなう技術が開示されている。

特開２００３−２０８０７５号公報

上述した従来の技術は、画像形成装置本体に対するプロセスカートリッジの着脱操作と、画像形成装置本体におけるプロセスカートリッジの位置決め及びその解除に係わる動作と、に一体感がなくて、ユーザーに違和感を与えることがあった。

すなわち、プロセスカートリッジの装着操作時に、どこまでプロセスカートリッジを挿入すれば装着操作が完了して、装置本体でのプロセスカートリッジの位置決めがされるのかを、ユーザーが実感しにくかった。
また、プロセスカートリッジの離脱操作時に、ユーザーは、装置本体にて位置決めされているプロセスカートリッジに対してどの程度の力で引抜いてよいかわからなかった。

このように、ユーザーは、プロセスカートリッジの装着不良や破損等に対する不安感を持ちながら着脱操作をおこなう場合があった。これは、着脱操作と位置決め及びその解除とが完全に連動しておらず、それらの操作がわかりにくいことによる。

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、画像形成装置本体に対するプロセスカートリッジの着脱操作と、画像形成装置本体におけるプロセスカートリッジの位置決め及びその解除に係わる動作と、が連動して、ユーザーが違和感なく着脱操作をおこなうことができる、プロセスカートリッジ及び画像形成装置を提供することにある。

請求項１記載の発明は、画像形成装置本体に着脱自在に設置されるカートリッジであって、前記画像形成装置本体に対する着脱操作をおこなうための把持部と、前記画像形成装置本体に揺動可能に支持されたロックレバーの先端部に対して係合可能に構成された係合穴と、前記係合穴と前記ロックレバーとの係合を解除可能に一端が前記係合穴に対向した揺動可能な解除レバーと、前記解除レバーを前記把持部に近接する方向に付勢する付勢部材と、を備え、前記解除レバーは、前記画像形成装置本体からの離脱操作をおこなうときに前記把持部とともに把持される動作に連動して揺動し、当該解除レバーの前記一端が前記ロックレバーの前記先端部に当接して当該ロックレバーを揺動させることで前記係合穴と前記ロックレバーとの係合を解除することを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記解除レバーは、前記画像形成装置本体に対して着脱操作をおこなうときに前記把持部とともに把持されることを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の発明において、前記係合穴は、前記画像形成装置本体への装着操作に連動して前記ロックレバーの先端部に係合することを特徴とする。

請求項４記載の発明は、請求項１〜請求項３のいずれかに記載の発明において、前記付勢部材は、ねじりコイルバネであることを特徴とする。

請求項５記載の発明は、請求項１〜請求項４のいずれかに記載の発明において、前記解除レバーの前記一端に対して揺動中心を介する他端が前記把持部とともに把持されるように構成されたことを特徴とする。

請求項６記載の発明は、請求項１〜請求項５のいずれか一つに記載の発明において、像担持体、帯電手段、現像手段及びクリーニング手段を一体的に備えていることを特徴とする。

請求項７記載の発明は、請求項１〜請求項６のいずれか一つに記載のカートリッジと前記画像形成装置本体と前記ロックレバーとを備えた画像形成装置にある。

なお、本願において、「プロセスカートリッジ」とは、像担持体を帯電する帯電手段（帯電部）と、像担持体上に形成された潜像を現像する現像手段（現像部）と、像担持体上を清掃するクリーニング手段（クリーニング部）とのうち、少なくとも１つと、像担持体とが、一体化されて、画像形成装置本体に対して着脱自在に設置されるユニットと定義する。

本発明は、画像形成装置本体に対するプロセスカートリッジの着脱操作と、画像形成装置本体におけるプロセスカートリッジの位置決め及びその解除に係わる動作と、が連動するように構成している。これによって、ユーザーが違和感なく着脱操作をおこなうことができる、プロセスカートリッジ及び画像形成装置を提供することができる。

以下、この発明を実施するための最良の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図中、同一又は相当する部分には同一の符号を付しており、その重複説明は適宜に簡略化ないし省略する。

実施の形態１．
図１〜図８にて、この発明の実施の形態１について詳細に説明する。
まず、図１にて、画像形成装置全体の構成・動作について説明する。
図１において、１は画像形成装置としてのレーザープリンタの装置本体、３は画像情報に基いた露光光Ｌを感光体ドラム１８上に照射する露光部、４は装置本体１に着脱自在に設置されるプロセスカートリッジ、７は感光体ドラム１８上に形成されたトナー像を記録媒体Ｐに転写する転写部、９は記録媒体Ｐ上の未定着画像を定着する定着部、１０は出力画像が載置される排紙トレイ、１２は転写紙等の記録媒体Ｐが収納された給紙部、１３は記録媒体Ｐを転写部７に搬送するレジストローラ、１５はプロセスカートリッジ４の着脱操作時に開閉されるドアを示す。

図１を参照して、画像形成装置における、通常の画像形成時の動作について説明する。
まず、露光部３（書込部）から、画像情報に基づいたレーザ光等の露光光Ｌが、プロセスカートリッジ４の感光体ドラム１８上に向けて発せられる。感光体ドラム１８は図中の時計方向に回転しており、所定の作像プロセス（帯電工程、露光工程、現像工程、クリーニング工程、除電工程）を経て、感光体ドラム１８上に画像情報に対応したトナー像が形成される。
その後、感光体ドラム１８上に形成されたトナー像は、転写部７で、レジストローラ１３により搬送された記録媒体Ｐ上に転写される。

一方、転写部７に搬送される記録媒体Ｐは、次のように動作する。
まず、給紙部１２に収納された記録媒体Ｐの最上方の１枚が、搬送経路Ｋの位置に向けて搬送される。その後、記録媒体Ｐは、搬送経路Ｋを通過してレジストローラ１３の位置に達する。そして、レジストローラ１３の位置に達した記録媒体Ｐは、感光体ドラム１８上に形成されたトナー像と位置合わせをするためにタイミングを合わせて、転写部７に向けて搬送される。

そして、転写工程後の記録媒体Ｐは、転写部７の位置を通過した後に、搬送経路を経て定着部９に達する。定着部９に達した記録媒体Ｐは、定着ローラと加圧ローラとの間に送入されて、定着ローラから受ける熱と双方のローラから受ける圧力とによってトナー像が定着される。その後、トナー像が定着された記録媒体Ｐは、出力画像として画像形成装置本体１から排出されて、排紙トレイ１０上に載置される。
こうして、一連の画像形成プロセスが完了する。

次に、図２にて、画像形成装置本体１に設置されるプロセスカートリッジ４を中心にした作像部の構成・動作について詳述する。
図２に示すように、プロセスカートリッジ４には、主として、像担持体としての感光体ドラム１８と、帯電部１９（帯電手段）と、現像部２０（現像手段）と、クリーニング部２１（クリーニング手段）とが、一体化されて、画像形成装置本体１に着脱可能に構成されている。

感光体ドラム１８は、アルミニウムからなる素管上に電荷発生層、電荷輸送層等が形成されたものである。
帯電部１９は、ステンレス鋼で形成された軸上に、樹脂に導電性粉体を分散した導電性材料からなるローラ部を形成したものである。
クリーニング部２１には、ゴム材料からなり、感光体ドラム１８に当接して未転写トナーを清掃するクリーニングブレード２１ａが設置されている。

現像部２０は、主として、感光体ドラム１８に対向する現像ローラ２０ａと、現像ローラ２０ａに摺接する補給ローラ２０ｂと、現像部２０内のトナーＴ（１成分現像剤）を撹拌・搬送する撹拌部材２０ｃと、現像ローラ２０ａに当接するドクターブレード２０ｄと、トナー供給ローラ２０ｅによって収納されたトナーを供給するトナー収納部２０ｆと、で構成される。

以下、図２を参照して、プロセスカートリッジ４の感光体ドラム１８上でおこなわれる、作像プロセスについて詳述する。
感光体ドラム１８は、図２中の時計方向に回転駆動される。そして、感光体ドラム１８が帯電部１９と対向する位置で、感光体ドラム１８表面は所望の帯電電位に帯電される（帯電工程である。）。

その後、帯電された感光体ドラム１８表面は、露光光Ｌの照射位置に達する。そして、露光光Ｌの走査方向（紙面垂直方向である。）の露光を受けながら、感光体ドラム１８上に画像情報に対応した所望の静電潜像が形成される。
その後、潜像が形成された感光体ドラム１８表面は、現像部２０との対向位置に達する。そして、現像部２０で、感光体ドラム１８上の潜像が現像されて所望のトナー像が形成される。

ここで、現像ローラ２０ａは、図２中の矢印方向に回転している。現像部２０内のトナーＴは、撹拌部材２０ｃで撹拌・搬送されて補給ローラ２０ｂの位置に達する。補給ローラ２０ｂの位置に達したトナーＴは、現像ローラ２０ａとの当接部まで搬送されて、そこで摩擦帯電される。摩擦帯電されて現像ローラ２０ａ上に担持されたトナーＴは、ドクターブレード２０ｄの位置で薄層化された後に、感光体ドラム１８との対向位置に達する。そして、現像ローラ２０ａ上のトナーＴが、感光体ドラム１８上の潜像に付着する。
なお、トナー収納部２０ｆ内に収納されたトナーＴは、現像部２０内のトナーＴの消費にともない、トナー供給ローラ２０ｅの回転によって現像部２０内に適宜に供給されるものである。

その後、トナー像が形成された感光体ドラム１８表面は、装置本体１に設置された転写部７との対向位置に達する。そして、転写部７の位置に搬送された記録媒体Ｐ上に、感光体ドラム１８上のトナー像が転写される。このとき、感光体ドラム１８上には、記録媒体Ｐに転写されなかった未転写のトナーが僅かながら残存する。

その後、未転写トナーが付着した感光体ドラム１８表面は、クリーニングブレード２１ａの位置に達する。そして、感光体ドラム１８に当接するクリーニングブレード２１ａによって、感光体ドラム１８上の未転写トナーがドラム表面から除去される。感光体ドラム１８表面から除去された未転写トナーは、クリーニング部２１の回収スペース内に回収される。その後、感光体ドラム１８表面は、除電部（不図示である。）から発せられる除電光の照射位置に達する。そして、除電光を受けながら、感光体ドラム１８上の表面電位が初期化される。
こうして、感光体ドラム１８上でおこなわれる、一連の作像プロセスが完了する。

以上のように構成され動作するプロセスカートリッジ４は、装置本体１に次のように着脱される。まず、プロセスカートリッジ４の装着操作について説明する。
プロセスカートリッジ４を装置本体１に装着するとき、まず、図１に示す装置本体１のドア１５を矢印方向に開放する。これにより、装置本体１内の収容部２が露呈される。次に、図３及び図４を参照して、プロセスカートリッジ４を開放された収容部２内に向けてスライド移動させる（図４の矢印方向の移動である。）。

ここで、図３は、プロセスカートリッジ４の装着操作をおこなっている状態を示す斜視図である。図４は、図３のプロセスカートリッジ４の解除レバー２４近傍の断面をＡ視方向からみた断面図である。
図３及び図４に示すように、プロセスカートリッジ４の背面側（図２の現像部２０側である。）であって長手方向両端には、着脱操作をおこなうときにユーザーが把持するための把持部２６が設けられている。把持部２６は、長手方向中央に比べてその高さが低く、ユーザーが把持しやすい形状になっている。

また、把持部２６の上方には、解除部材としての解除レバー２４が設けられている。解除レバー２４は、軸部２５を揺動中心として図４の上下方向に揺動するようにカートリッジ４に支持されている。解除レバー２４の一端には当接部２４ａが設けられ、他端には屈曲部２４ｂが設けられている。

解除レバー２４の当接部２４ａは、プロセスカートリッジ４に設けられた係合部としての穴２２に近接する位置に配設されている。そして、当接部２４ａが後述するロックレバー１１の先端部１１ａに当接することになる。
他方、解除レバー２４の屈曲部２４ｂは、把持部２６に近接する位置であって、ユーザーが把持しやすいように配設されている。これによって、ユーザーは、プロセスカートリッジ４の着脱操作時に、解除レバー２４の屈曲部２４ｂを把持部２６とともに把持することになる。

一方、画像形成装置本体１の収容部２には、その長手方向両端に位置決め部材としてのロックレバー１１が設置されている。２つのロックレバー１１は、それぞれ、軸部１２を揺動中心として図４の上下方向に揺動するように装置本体１に支持されている。ロックレバー１１の一端には尖形状の先端部１１ａが設けられている。ロックレバー１１の先端部１１ａは、収容部２に設けられた開口部２ａを介して、収容部２内に向けて突出している。また、図示は省略するが、ロックレバー１１には、軸部１２を中心に図４の時計方向にロックレバー１１を付勢する付勢部材（例えば、ねじりコイルバネである。）が設置されている。

その後、図３及び図４に示すプロセスカートリッジ４の装着操作が進むと、装置本体１へのプロセスカートリッジ４の装着操作が完了する。
詳しくは、図５及び図６を参照して、開口部２ａを介して収容部２内に突出したロックレバー１１の先端部１１ａが、プロセスカートリッジ４の穴２２に係合する。これにより、収容部２内におけるプロセスカートリッジ４の位置が定まる。また、ロックレバー１１の先端部１１ａが、プロセスカートリッジ４の解除レバー２４の当接部２４ａに当接する。これにより、解除レバー２４は軸部２５を中心にして揺動する（図６の矢印方向の移動である。）。ここで、先に説明したロックレバー１１を付勢する付勢部材の力は、解除レバー２４を揺動させるのに充分なものである。

このように、プロセスカートリッジ４の装着操作において、ユーザーは、ロックレバー１１と穴２２との係合によるクリック感を得ることができるとともに、解除レバー２４の上昇（揺動である。）を目視で確認することができるために、位置決めをともなう装着操作の完了を不安なく実感することができる。すなわち、プロセスカートリッジ４の装着操作において、装置本体１への位置決めが、違和感なくスムーズにおこなわれる。

次に、図７及び図８を用いて、装置本体１からのプロセスカートリッジ４の離脱操作について説明する。
プロセスカートリッジ４を装置本体１から離脱するとき、まず、図１に示す装置本体１のドア１５を矢印方向に開放する。これにより、プロセスカートリッジ４をセットした収容部２が露呈される。

次に、背面部が露呈するプロセスカートリッジ４における、上方に移動している解除レバー２４の屈曲部２４ｂと、把持部２６とを、把持する。これにより、図７及び図８に示すように、解除レバー２４は軸部２５を中心にして揺動して（図８の矢印で示す時計方向の移動である。）、把持部２６に近接する。さらに、ロックレバー１１の先端部１１ａは、解除レバー２４の当接部２４ａに押し上げられて（図８の矢印で示す反時計方向の移動である。）、穴２２との係合が解除される。ここで、解除レバー２４における、軸部２５から屈曲部２４ｂまでの距離は、軸部２５から当接部２４ａまでの距離に比べて充分長く設定されているため、ロックレバー１１と穴２２との係合を解除するための力はユーザーにとって適度な大きさになる。

その後、ユーザーは、把持部２６と解除レバー２４の屈曲部２４ｂとを把持した状態で、プロセスカートリッジ４をスライド移動させる（図８の右方向への移動である。）。こうして、プロセスカートリッジ４の位置決め解除をともなう離脱操作が完了する。

このように、プロセスカートリッジ４の離脱操作において、ユーザーは、把持部２６の近傍で上昇している解除レバー２４を目視で確認して、把持部２６とともに解除レバー２４を把持することになる。このとき把持部２６と解除レバー２４とを把持する動作に連動して、ロックレバー１１と穴２２との係合が解除される。すなわち、プロセスカートリッジ４の離脱操作において、装置本体１における位置決めの解除が、一体感をもってスムーズにおこなわれる。

以上説明したように、本実施の形態１の構成によれば、装置本体１に対するプロセスカートリッジ４の着脱操作と、装置本体１におけるプロセスカートリッジ４の位置決め及びその解除に係わる動作と、が連動して、ユーザーが違和感なく着脱操作をおこなうことができる。

なお、本実施の形態１においては、プロセスカートリッジ４を、感光体ドラム１８、帯電部１９、現像部２０、クリーニング部２１が一体化された構成とした。これに対して、プロセスカートリッジ４を、帯電部１９、現像部２０、クリーニング部２１のいずれか１つ又は２つと、感光体ドラム１８とを一体化する構成とすることもできる。

実施の形態２．
図９にて、この発明の実施の形態２について詳細に説明する。
図９は、実施の形態２の画像形成装置を示す断面図であって、前記実施の形態１における図８に相当する図である。本実施の形態２は、プロセスカートリッジ４の解除レバー２４を付勢するねじりコイルスプリング２８が設置されている点が、前記実施の形態１のものと相違する。

図９に示すように、プロセスカートリッジ４の解除レバー２４を支持する軸部２５には、付勢部材としてのねじりコイルバネ２８が設置されている。ねじりコイルバネ２８は、一方の足部が屈曲部２４ｂ側に引掛けられ、他方の足部がカートリッジ４の内壁に当接している。これにより、ねじりコイルバネ２８は、解除レバー２４の屈曲部２４ｂが把持部２６に近接する方向に解除レバー２４を付勢する。
ここで、前記実施の形態１で説明したロックレバー１１を付勢する付勢部材の力は、ねじりコイルバネ２８が設置された解除レバー２４を揺動させるのに充分なものである。

このように、本実施の形態２では、ねじりコイルバネ２８の付勢力によって、解除レバー２４には常に把持部２６に近接する方向への力が働くので、前記実施の形態１で説明した着脱操作時の解除レバー２４の動作が確実になる。すなわち、装着操作時においては、ロックレバー１１が確実に穴２２に係合していなければ、解除レバー２４の屈曲部２４ｂが上昇しないことになる。また、離脱操作時においては、解除レバー２４によるロックレバー１１及び穴２２の係合解除の操作性が向上することになる。

以上説明したように、本実施の形態２の構成においても、前記実施の形態１と同様に、装置本体１に対するプロセスカートリッジ４の着脱操作と、装置本体１におけるプロセスカートリッジ４の位置決め及びその解除に係わる動作と、が連動して、ユーザーが違和感なく着脱操作をおこなうことができる。
なお、本実施の形態２における付勢部材は、ねじりコイルバネ２８に限定されることはない。例えば、引張スプリング、圧縮スプリング、板バネ等を用いて、解除レバー２４を把持部２６側に付勢することもできる。

なお、本発明が上記各実施の形態に限定されず、本発明の技術思想の範囲内において、上記各実施の形態の中で示唆した以外にも、各実施の形態は適宜変更され得ることは明らかである。また、上記構成部材の数、位置、形状等は上記各実施の形態に限定されず、本発明を実施する上で好適な数、位置、形状等にすることができる。

この発明の実施の形態１における画像形成装置を示す全体構成図である。 図１の画像形成装置に設置されるプロセスカートリッジを示す断面図である。 図２のプロセスカートリッジを装置本体に装着する状態を示す斜視図である。 図３の状態をＡ視方向からみた断面図である。 図３におけるプロセスカートリッジの装着が完了した状態を示す斜視図である。 図５の状態をＡ視方向からみた断面図である。 図２のプロセスカートリッジを装置本体から離脱する状態を示す斜視図である。 図７の状態をＡ視方向からみた断面図である。 この発明の実施の形態２における画像形成装置を示す断面図である。

符号の説明

１ 画像形成装置本体（装置本体）、
２ 収容部、 ２ａ 開口部、 ３ 露光部、
４ プロセスカートリッジ、 ７ 転写部、 ９ 定着部、
１１ ロックレバー（位置決め部材）、 １１ａ 先端部、 １５ ドア、
１８ 感光体ドラム（像担持体）、 １９ 帯電部、
２０ 現像部、 ２１ クリーニング部、 ２２ 穴（係合部）、
２４ 解除レバー（解除部材）、 ２４ａ 当接部（一端）、
２４ｂ 屈曲部（他端）、 ２５ 軸部（揺動中心）、
２６ 把持部、 ２８ ねじりコイルバネ（付勢部材）。

Claims (7)

1. 画像形成装置本体に着脱自在に設置されるカートリッジであって、
   前記画像形成装置本体に対する着脱操作をおこなうための把持部と、
   前記画像形成装置本体に揺動可能に支持されたロックレバーの先端部に対して係合可能に構成された係合穴と、
   前記係合穴と前記ロックレバーとの係合を解除可能に一端が前記係合穴に対向した揺動可能な解除レバーと、
   前記解除レバーを前記把持部に近接する方向に付勢する付勢部材と、を備え、
   前記解除レバーは、前記画像形成装置本体からの離脱操作をおこなうときに前記把持部とともに把持される動作に連動して揺動し、当該解除レバーの前記一端が前記ロックレバーの前記先端部に当接して当該ロックレバーを揺動させることで前記係合穴と前記ロックレバーとの係合を解除するように構成されたことを特徴とするカートリッジ。
2. 前記解除レバーは、前記画像形成装置本体に対して着脱操作をおこなうときに前記把持部とともに把持されるように構成されたことを特徴とする請求項１に記載のカートリッジ。
3. 前記係合穴は、前記画像形成装置本体への装着操作に連動して前記ロックレバーの先端部に係合するように構成されたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のカートリッジ。
4. 前記付勢部材は、ねじりコイルバネであることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか一つに記載のカートリッジ。
5. 前記解除レバーの前記一端に対して揺動中心を介する他端が前記把持部とともに把持されるように構成されたことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか一つに記載のカートリッジ。
6. 像担持体、帯電手段、現像手段及びクリーニング手段を一体的に備えた請求項１〜請求項５のいずれか一つに記載のカートリッジ。
7. 請求項１〜請求項６のいずれか一つに記載のカートリッジと前記画像形成装置本体と前記ロックレバーとを備えたことを特徴とする画像形成装置。

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