JP5094098B2

JP5094098B2 - 画像形成装置

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Publication number: JP5094098B2
Application number: JP2006318514A
Authority: JP
Inventors: 秀樹盛; 和彦長谷川; 敏夫鈴木
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2006-11-27
Filing date: 2006-11-27
Publication date: 2012-12-12
Anticipated expiration: 2026-11-27
Also published as: JP2008134303A

Description

本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ装置および複合機などの画像形成装置に関するものである。

図６（ａ），（ｂ）は、カラー画像形成装置にあって上カバー２６を閉じた稼動状態と、開けてメンテナンス作業などを行うときの状態の二態を示している。たとえば、Ｙ（イエロー），Ｍ（マゼンタ），Ｃ（シアン），Ｋ（ブラック）各色の画像形成に対応するプロセスカートリッジ２２Ｙ，２２Ｍ，２２Ｃ，２２Ｋ（以下、符号「２２」で代表させて表記する）が装置本体１００に着脱可能となっている。

各プロセスカートリッジ２２では、内部に備える像担持体である感光体ドラム２０の表面に、レーザビームを走査光に用いる走査光学装置（以下、「レーザスキャナ」という）２１から出射されたレーザ光によって静電潜像が形成される。すなわち、レーザスキャナ２１は、いずれも図示しない画像読取装置またはパーソナルコンピュータなどの上位装置から送信されてきた画像情報信号に基づいてレーザ光を感光体ドラム２０の表面に照射する。

また、感光体ドラム２０の周囲に沿ってプロセス手段を構成する現像器が備わり、感光体ドラム２０上の静電潜像を現像剤（以下、「トナー」という）でトナー像として顕像化する。また、中間転写体として無端ベルト状の中間転写体ベルト２３を備え、感光体ドラム２０上に形成されたトナー像は一旦そのベルト表面に転写され（一次転写）、その一次転写されたトナー像を記録紙などのシート上に再転写（二次転写）するようになっている。給紙カセット２４はシートを収納し、感光体ドラム２０などからなる画像形成ステーションにむけてシートを給紙する。トナー像が転写（二次転写）されたシートは定着装置２５に送られ、ここで加熱しかつ加圧してトナー像を永久定着する。定着済みのシートは、排紙されてきたシートを積載して収容する排紙トレー部を兼ねた開閉可能な上カバー２６へと排出される。

また、図７および図８に示すように、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ各色成分のトナーを収納するトナーカートリッジ３０Ｙ，３０Ｍ，３０Ｃ，３０Ｋが装置本体１００に着脱され、それぞれ対応するプロセスカートリッジ２２にトナーを供給する。図９は、各色トナーＥがそれらの自重とトナー搬送機構４０内の搬送スクリューＳＣによってプロセスカートリッジ２２にトナー補給口（図８中、符号Ｈ）から送り込まれる様子を示す。そのトナー補給口Ｈに臨んでトナー搬送機構４０側にスライド式のシャッタＳ１が設けられている。プロセスカートリッジ２２にもトナー搬送機構４０側のトナー補給口Ｈに合致してトナーの補給を受けるトナー受給口が設けてあり、このトナー受給口を開閉するスライド式のシャッタＳ２が設けられている。

図１０（ａ），（ｂ）および図１１（ａ），（ｂ）は、プロセスカートリッジ２２を装置本体１００に装入セットした際に係合して位置決めするための係止機構および上記シャッタ機構を示す。使用者がプロセスカートリッジ２２を装置本体１００に装入すると、係止機構としてシャッタＳ２側に設けた係止凹部Ｋ２，Ｋ４と、シャッタＳ１側に設けた係止凸部Ｋ１，Ｋ３の凹凸相手どうしが係合する。そして、シャッタＳ１，Ｓ２が一体にスライドする動作可能な状態となる。図６(ａ)のように、その状態で上カバー２６が閉じられると連動してシャッタＳ１，Ｓ２が開く方向にスライド動作する。あるいは、上カバー２６と前扉３６を閉じる前の段階でプロセスカートリッジ側のシャッタＳ２に設けたつまみ部Ｔ（図９参照）を使用者が掴んで手動操作可能となっている。この構成により、シャッタＳ１，Ｓ２がトナー補給口Ｈ（トナー受給口）を開いてトナーＥのプロセスカートリッジ２２内への供給が可能となる。トナー搬送機構４０側のシャッタＳ１はプロセスカートリッジ２２側に設けたガイド部２８に案内されてスライド動作する。

ところで、図６〜図１１で示されたカラー画像形成装置にあっては、以下の点において改良が望まれる。

１つは、交換などのメンテナンス作業などのために使用者がプロセスカートリッジ２２を装置本体１００から取り外す際、シャッタＳ１，Ｓ２を閉じ忘れたり、中途半端に閉じた状態とすることで発生する問題である。係止機構である係合凹凸部Ｋ１〜Ｋ４の係合状態が完全解除されない状態でプロセスカートリッジ２２を取り出そうとすると、以下の問題が生じる。すなわち、プロセスカートリッジ２２側のガイド部２８に係合したままのシャッタＳ１自体が破損したり、あるいは係合凹凸部Ｋ１〜Ｋ４が破損するおそれがあるという問題である。このことは、シャッタ開閉動が手動によるかあるいは自動化されているかを問わず、たとえば電気的故障など発生時においても同様である。すなわち、電気的故障によってシャッタが自動開閉できなくなった場合も最後は使用者の手動操作に委ねることになり、シャッタＳ１，Ｓ２どうしの係合を解除させる際にやはり前述の中途半端な閉じによって発生する不都合がある。

以上から、本発明の目的は、装置本体へのプロセスカートリッジの装入セット時に不用意な破損などを未然に防止できるユーザビリティに優れた画像形成装置を提供することにある。

上記目的を達成するため本発明に係る代表的な画像形成装置は、トナー容器に収納されたトナーをトナー補給口まで搬送するトナー搬送機構と、画像形成装置本体に着脱自在となっており、前記トナー補給口からトナーの供給を受け入れるトナー受給口を有し、トナーを用いて像担持体上の静電像を現像する現像装置と、前記トナー補給口を開閉する第１扉部材と、前記現像装置を前記画像形成装置本体に装着した際、前記第１扉部材と係合して一体となって移動可能に構成され、前記トナー受給口を開閉する第２扉部材と、前記第１扉部材が前記トナー補給口を開く位置に移動した際に、前記第１扉部材と係合して前記現像装置が着脱方向へ移動することを規制するロッド軸形状で形成された第１の係合部材と、前記現像装置の長手方向に関して前記第１の係合部材とは異なる位置に設けられ、前記第１扉部材に連結されてその開閉動作に連動し、前記第１扉部材が前記トナー補給口を開く位置に移動した際、前記画像形成装置本体に装着されている前記現像装置を取り外せないように係合するＵ字形状で形成された第２の係合部材と、前記像担持体に前記静電像を形成するべく露光を行なう走査光学装置と、前記走査光学装置の筐体の長手方向の中央寄りで前記筐体に設けられて前記第１の係合部材を移動可能に支持するブラケットと、を有し、前記走査光学装置の前記筐体の長手方向の中央寄りで、前記第１の係合部材が前記第２係合部材に引っかかることで前記現像装置がロックされ、前記第１の係合部材が前記第２係合部材から抜けることで前記現像装置がロック解除されることを特徴とする。

本発明の画像形成装置によれば、トナー補給口とトナー受給口のそれぞれ第１，第２扉部材が開いてトナー供給状態にあっては現像装置がロック機構によってロックされている。したがって、その現像装置を画像形成装置本体から取り外そうとしても、ロック機構によるロックを解除しない限り、すなわち、第１，第２扉部材を閉じた状態にしない限り、現像装置を取り外せない。それによって、使用者が無理に現像装置を取り外そうと試みたときの不用意な力で現像装置を傷めることを未然に防止できる。

以下、本発明に係る画像形成装置の好適な実施形態について図を参照して詳細に説明する。なお、説明への理解と文面の煩雑化を避けるために、従来構造として例示された上記図６〜図１０と対照させて共通部材や機器にはそれと同一の符号を付して重複する説明を省く。

図１は、本実施形態の画像形成装置に着脱されるＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋ各色に対応するプロセスカートリッジ２２ごとに備わる破損防止用ロック機構（以下、単に「ロック機構Ｒ」という）を示す。図１において、２０は静電像が形成される像担持体である感光ドラムであり、８０は像担持体を一様に帯電する帯電装置であり、７０は静電像をトナーで現像する現像装置である。これら感光ドラム２０と帯電装置８０と現像装置７０とが一体化されてプロセスカートリッジ２２として構成され、装置本体１００に対して着脱可能に構成されている。現像装置７０は、トナー搬送機構４０からトナーが補給されるよう構成されており、このトナーを現像剤担持体である現像スリーブ７１に担持して、静電像の現像を行なう。装置本体１００を正面視した図２に示す。ロック機構Ｒは、ロッド軸形状のロック部材１を有している。またロック機構Ｒは、このロック部材１を図３以下に示すトナー搬送機構４０側のシャッタ（第１扉部材）Ｓ１に連結してスライド動作に連動させるためのリンク部材２（２ａ，２ｂ）も有している。また、ロック機構Ｒはロック部材１の長手軸線方向への移動を先端部で支持するコ字形加工されたブラケット３も有する。このブラケット３は本実施形態ではレーザスキャナ（走査光学装置）２１の筐体を利用してその外面に設けられている。レーザスキャナ２１を利用して設けない場合、ブラケット３は装置本体１００の筐体フレームに一体成形して設けることもできるし、また単体の成形部品としてビス止めしてレーザスキャナ２１や筐体フレームに結合した構造でもよい。さらには、ブラケット３は通常のレーザ式露光装置に多用されるレーザシャッタ(図示略)の一部に一体成形したものでも可能である。

そこで、図２は本実施形態の主旨を説明するための図である。図２はレーザスキャナ２１の筐体上に一体成形して設けたロック機構Ｒのブラケット３とプロセスカートリッジ２２との位置関係を表している。また、トナー搬送機構４０を介してトナーカートリッジ（トナー容器）３０からプロセスカートリッジ２２に至る位置関係も概略的に示している。プロセスカートリッジ２２は装置本体１００にセットされた状態で、図３以下に示す係合凹部Ｋ２，Ｋ４と係合凸部Ｋ１，Ｋ３による係止機構（位置決め用）で位置決めされる。図２は、その係止機構に対してロック機構Ｒが設けられた位置の関係も示している。

そうした位置関係において、使用者は装置本体１００に正面側から臨んで両手でプロセスカートリッジ２２を把持して着脱作業を行う。仮に使用者が右利きである場合、図の左端部の係止機構から距離Ｌだけ離れた矢印Ｐで示すプロセスカートリッジ２２の右端部を右手で把持して装置本体１００に装入したりまた取り外しを行う。そのとき、左端部の係止機構である上記係合凹凸部Ｋ１〜Ｋ４が互いに係合してプロセスカートリッジ２２が位置決めされているにもかかわらず、その位置決めによる係合を解除せず使用者の不注意や勘違いで無理に取り外そうとする場合がある。すなわち、使用者は右利きの手でカートリッジ右端部を矢印Ｐ位置に把持して無理に引き抜いて取り外そうとする場合を想定する。その場合に特に左端部の既設の係止機構（第１の係合部材）ならびにその周辺部材を破損させないよう、ロック機構Ｒを機能させて未然に防止するというのが本実施形態のねらいである。

いま、左端部の係止機構によってプロセスカートリッジ２２が装置本体１００に係止されている状態で、使用者がプロセスカートリッジ２２を装置本体１００から引き抜いて取り外そうとすると、以下の力がプロセスカートリッジ２２に働く。プロセスカートリッジ２２の右端部を使用者が右手で把持して取り外そうとする引き抜き力を矢印Ｐで表せば、左端部の係止機構からの距離はＬであるから、プロセスカートリッジ２２の右端部に作用するモーメントＭは概ね次式で表せる。

Ｍ＝Ｐ×Ｌ（ｋｇｍ）・・・（１）
プロセスカートリッジ２２を破損から防護するには、できるだけ上記モーメントＭを小さい値に抑えることが求められる。そのため、ロック機構Ｒをできるだけプロセスカートリッジ２２の右端部の引き抜き力Ｐが作用する部位に近づけた距離Ｌ２の位置に設けている。すなわち、ロック機構Ｒによるロックを解除しないかぎり、モーメントＭは左端部の係止機構に作用しないし、無理な力をもってしてもプロセスカートリッジ２２を装置本体１００から取り外すことはできない。ロック機構Ｒを機能させたロック状態において、引き抜き力Ｐが働いたときのモーメントＭ２は、
Ｍ２＝Ｐ×Ｌ２・・・（２）
であり、Ｌ＞Ｌ２であるからＭ＞Ｍ２の関係が成立し、左端部の既設の係止機構に働く破壊力は皆無もしくは軽減され、破損から免れる。

以上をまとめると、本実施形態によれば、たとえば右利きの使用者を想定してロック機構Ｒをプロセスカートリッジ２２の右端部にできるだけ近い部位に設けている。それにより、プロセスカートリッジ２２が装置本体１００にロックされていることを明確に使用者に認知させる。すなわち、既設の左端部の係止機構を解除することを使用者に促し、無理な力を加えて特に係止機構周辺を破損などから未然に防止し、その種の心配を払拭するものである。

つぎに、図３以下の図を参照し、図２で示された作用および効果を実現するための各部構成について詳記する。

ロック機構Ｒのブラケット３に臨む位置のプロセスカートリッジ２２の筐体にはＵ字形状の係合フック４（第２の係合部材）が一体成形して設けられている。トナー搬送機構４０のトナー補給口Ｈ1には、これを開閉するシャッタ（第１扉部材）Ｓ１が設けられている。また、プロセスカートリッジ２２側に設けたトナー受給口H2には、これを開閉するシャッタ（第２扉部材）Ｓ２が設けられている。シャッタS1、S2のいずれもが「閉」状態の位置にあった場合、ロック部材１はプロセスカートリッジ２２側の係合フック４から回避した位置に所在している。図３中の矢印Ｆで示す方向からロック機構Ｒ側のブラケット３とプロセスカートリッジ２２側の係合フック４とが相対に接近し（図４参照）、ブラケット３に支持される形で挿通したロッド軸形状のロック部材１に係合フック４が係合する（図５参照）。この係合状態でロック機構Ｒのプロセスカートリッジ２２に対するロックが完了する。

プロセスカートリッジ２２が装入されたセット完了時点において、係止機構を構成するプロセスカートリッジ２２側の係止凹部Ｋ２，Ｋ４と、トナー搬送機構４０側の係止凸部Ｋ１，Ｋ３とが互いに係合することでプロセスカートリッジ２２が位置決めされる。それと同時にトナー搬送機構４０側のシャッタＳ１とプロセスカートリッジ２２側のシャッタＳ２とが一体にスライド動作可能な状態となる。その状態を図４に示す。

図４の状態に続いて、図５に示すように、使用者はプロセスカートリッジ２２側のシャッタＳ２に一体的に設けてあるつまみ部Ｔを把持して手動でもってシャッタＳ２を「開」方向にスライドさせる（トナー受給口H2を開放）。それに連動して一体にトナー搬送機構４０側のシャッタＳ１がスライド動作し、トナー補給口Ｈ1を開放する。そうした動作と一体にロック機構Ｒにおいては、リンク部材２を介してシャッタＳ１に連結されたロック部材１もまた同方向に移動し、ブラケット３を挿通して待ち受けているプロセスカートリッジ２２側の係合フック４に合致する。そうしたロック部材１と係合フック４との係合によってプロセスカートリッジ２２をロック状態にする。

このロック状態で使用者が不用意にプロセスカートリッジ２２を装置本体１００から引き抜いて取り外そうと試みても、ロック機構Ｒの機能が働いて安全かつ確実にプロセスカートリッジ２２を装置本体１００に保持された状態を堅持する。それにより、無理な力が加えられることでプロセスカートリッジ２２における特に図２の左端部の係止機構つまりカートリッジ位置決め部周辺を損傷から保護することができる。

プロセスカートリッジ２２を装置本体１００から正常に取り出そうとすれば、つまみ部Ｔを把持してトナー補給口Ｈが「閉」状態となる方向にシャッタＳ２をスライドさせる。それによってロック機構Ｒ側のロック部材１がプロセスカートリッジ２２側の係合フック４から抜脱して係合を解除し、プロセスカートリッジ２２に対するロック状態を解除する。

すなわち、シャッタＳ１のスライド動作に連動して同方向にロック機構Ｒのロック部材１が図５の右方向に移動し、ブラケット３から抜け出る。それによってロック部材１がプロセスカートリッジ２２側の係合フック４から抜脱して開放する。これでプロセスカートリッジ２２に対するロックが解除される。

使用者が正常にロック機構Ｒをロック解除すれば、無理なく安全にプロセスカートリッジ２２を装置本体１００から引き抜いて取り外すことができる。ロック解除時は以下のように動作する。図５のロック状態から、プロセスカートリッジ２２側のシャッタＳ２に設けられているつまみ部Ｔを使用者が掴んで手動操作すると、それに連動してトナー搬送機構４０側のトナー補給口Ｈが閉じられ、プロセスカートリッジ２２内へのトナー供給が閉ざされる。動作中、トナー搬送機構４０側のシャッタＳ１はプロセスカートリッジ２２側に設けたガイド部２８（第１の係合部材）に案内されることで安定してスライド動作する。

以上で理解されるように、シャッタＳ１，Ｓ２が完全に閉じ切った状態で、両シャッタどうしの係合が完全に解除されるべく距離Ｌ２だけロック部材１が移動しない限り、係合フック４との係合が解除されることはない。それゆえトナー搬送機構４０側のシャッタＳ１がプロセスカートリッジ２２側のガイド部２８に案内されたまま、あるいは双方のシャッタＳ１，Ｓ２どうしが係合したままでプロセスカートリッジ２２が着脱されるということはあり得ない。結果、前述したように、既設の係止凹凸部Ｋ１〜Ｋ４による係止機構はもとより、双方のシャッタＳ１，Ｓ２においても無理な力が加わって破損などに至るといった不具合を未然に回避できる。

なお、本発明の画像形成装置についてその好適な実施形態が説明されたが、そうした実施形態に限定されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲内でその他の実施形態、応用例ならびにそれらの組み合わせも可能である。

たとえば、上記実施形態の構造ではロック機構Ｒを小型化するため、そして組立作業性を向上させるために、各部材の寸法上の許容公差を吸収するためにロック部材１を細径のロッド形状のものとしている。そのロック部材１をリンク部材２でトナー搬送機構４０側のシャッタＳ１に連結した構成が採用されている。そうした構造に代えて、シャッタＳ１とリンク部材２を一体化し、さらにはロック部材１をも一体化構造とすることができる。その場合でも上記実施形態の場合と同様な作用と効果が得られる。

また、本実施形態においてはロック機構Ｒのブラケット３をレーザスキャナ２１の筐体上面に一体成形した構造が示された（図１参照）。それについても、プロセスカートリッジ２２と装置本体１００の筐体フレームとの間に生じる空間を利用して効率良くロック機構Ｒを設置すれば、従来問題となってきた画像形成装置の大型化を抑えつつロック機構Ｒを新規に設けることができる。

本発明に係る画像形成装置の実施形態において要部のロック機構を示す図。本実施形態のロック機構の配置位置とプロセスカートリッジに作用するモーメントとの関係を模式的に説明するための装置正面からみた図。本実施形態のロック機構とプロセスカートリッジ側との対応関係を示す斜視図。本実施形態のロック機構においてプロセスカートリッジに対するロック直前の状態を示す拡大図示部を有する斜視図。本実施形態の完全ロック状態を示す図。同図(ａ)，（ｂ）は従来例の画像形成装置を示すプロセスカートリッジ装着セット時と装入中を示す図。同従来例の画像形成装置においてトナーカートリッジ装入中の状態を示す図。同従来例において装置本体を正面視してプロセスカートリッジとトナーカートリッジとスキャナなどとの配置関係を示す概略図。トナーカートリッジをプロセスカートリッジに連結させてトナー補給状態を示す断面図。同図(ａ)，（ｂ）はトナー搬送機構側のシャッタ（Ｓ１）とその周辺機構の動作前後を示す斜視図。同図(ａ)，（ｂ）はプロセスカートリッジ側のシャッタ（Ｓ２）とその周辺機構の動作前後を示す斜視図。

符号の説明

Ｒロック機構
１ロック部材
２連結リンク
３ブラケット
４係合フック
２０感光体ドラム（像担持体）
２１レーザスキャナ（走査光学装置）
２２プロセスカートリッジ
２８ガイド部
３０トナーカートリッジ（トナー容器）
３６前扉
４０トナー搬送機構
１００画像形成装置本体
Ｓ１トナー搬送機構側のシャッタ（扉部材）
Ｓ２プロセスカートリッジ側のシャッタ（扉部材）
Ｔシャッタつまみ部
Ｈトナー補給口
ＳＣスクリュー
Ｅトナー
Ｆプロセスカートリッジの挿入方向
Ｋ１，Ｋ３係合凸部
Ｋ２，Ｋ４係合凹部

Claims

トナー容器に収納されたトナーをトナー補給口まで搬送するトナー搬送機構と、
画像形成装置本体に着脱自在となっており、前記トナー補給口からトナーの供給を受け入れるトナー受給口を有し、トナーを用いて像担持体上の静電像を現像する現像装置と、
前記トナー補給口を開閉する第１扉部材と、
前記現像装置を前記画像形成装置本体に装着した際、前記第１扉部材と係合して一体となって移動可能に構成され、前記トナー受給口を開閉する第２扉部材と、
前記第１扉部材が前記トナー補給口を開く位置に移動した際に、前記第１扉部材と係合して前記現像装置が着脱方向へ移動することを規制するロッド軸形状で形成された第１の係合部材と、
前記現像装置の長手方向に関して前記第１の係合部材とは異なる位置に設けられ、前記第１扉部材に連結されてその開閉動作に連動し、前記第１扉部材が前記トナー補給口を開く位置に移動した際、前記画像形成装置本体に装着されている前記現像装置を取り外せないように係合するＵ字形状で形成された第２の係合部材と、
前記像担持体に前記静電像を形成するべく露光を行なう走査光学装置と、
前記走査光学装置の筐体の長手方向の中央寄りで前記筐体に設けられて前記第１の係合部材を移動可能に支持するブラケットと、を有し、
前記走査光学装置の前記筐体の長手方向の中央寄りで、前記第１の係合部材が前記第２係合部材に引っかかることで前記現像装置がロックされ、前記第１の係合部材が前記第２係合部材から抜けることで前記現像装置がロック解除されることを特徴とする画像形成装置。
前記現像装置の長手方向の一端部に前記トナー受給口が設けられ、そのトナー受給口が前記トナー搬送機構のトナー補給口に連通可能となる前記現像装置の位置が前記画像形成装置本体への位置決め位置である場合に、
前記現像装置の長手方向の他端部に前記第２の係合部材が設けられ、前記第２の係合部材に前記第１の係合部材が係脱してロックおよび解除することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
前記第１の係合部材は、前記第１扉部材に連結されてその開閉動作に連動して前記現像装置側の前記第２の係合部材に係脱する方向に移動することを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
前記第１の係合部材と前記第１扉部材とが一体化されてなっていることを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。