[実施例1]
(画像形成装置例の全体的な概略構成)
図1は本実施例における電子写真画像形成装置100の外観斜視図、図2は縦断左側面図である。この画像形成装置100は、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(不図示)から制御回路部200に入力する電気的な画像信号に基づいて記録媒体(転写材、用紙)に対する画像形成を実行する。
以下の説明において、画像形成装置100に関して、前側(正面側)とは、開閉部材としてのドア31を配設した側である。後側とはそれとは反対側である。前後方向とは、画像形成装置100の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100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。装置本体(本体フレーム)101とは、プロセスカートリッジ以外の画像形成装置部分である。
装置本体101内には、後側から前側にかけて、第1から第4の4つのプロセスカートリッジPY・PM・PC・PKを水平方向に並べて配設(インライン構成、タンデム型)してある。各カートリッジは、収容させたトナーの色が異なるだけで、互いに同様の構成のものである。
本実施例の各カートリッジは、第1の像担持体としてのドラム型の電子写真感光体(以下、ドラムと記す)1と、このドラムに作用するプロセス手段としての帯電器2・現像器3・クリーニング器4をカートリッジ枠体5内に一体的に組み付けたものである。帯電器2は接触帯電ローラを用いている。現像器3は現像ローラ3aを有し、現像剤容器内には現像剤(トナー)を収容させてある。クリーニング器4はブレード式のものである。
第1のカートリッジPYは、現像器3にイエロー(Y)のトナーを収容させてあり、ドラム1面にY色トナー像を形成する。第2のカートリッジPMは、現像器3にマゼンタ(M)のトナーを収容させてあり、ドラム1面にM色トナー像を形成する。第3のカートリッジPCは、現像器3にシアン(C)のトナーを収容させてあり、ドラム1面にC色トナー像を形成する。第4のカートリッジPKは、現像器3にブラック(K)のトナーを収容させてあり、ドラム1面にK色トナー像を形成する。
カートリッジPY・PM・PC・PKの上方部には、レーザースキャナユニット11が配設されている。このスキャナユニット11は、外部ホスト装置から制御回路部200に入力する各色の画像情報に対応して変調したレーザー光Lを出力する。その出力レーザー光Lがカートリッジ枠体5の上面に設けた露光窓6を通って各カートリッジ内に進入して、ドラム面のレーザー走査露光がなされる。
カートリッジPY・PM・PC・PKの下方部には、中間転写ベルトユニット12が配設されている。このベルトユニット12は、用紙Pに画像を形成するために、各カートリッジのドラム1と接触する転写体(第2の像担持体)としての、誘電体製で、可撓性を有するエンドレスベルト13を有する。そして、このベルト13を懸回張設して循環移動させる駆動ローラ14・ターンローラ15・テンションローラ16を有する。駆動ローラ14とテンションローラ16は装置本体内の後側に配設してある。ターンローラ15は装置本体内の前側に配設してある。
各カートリッジのドラム1は、その下面が、ベルト13の上行側ベルト部分の上面に接している。ベルト13の内側には、上行側ベルト部分を介して各カートリッジのドラム1に対向させて4個の一次転写ローラ17を配設してある。駆動ローラ14には、ベルト13を介して二次転写ローラ22を当接させてある。
ベルトユニット12の下方部には、給紙ユニット18を配設してある。この給紙ユニット18は、給紙トレイ19、給紙ローラ20、分離パッド21等を有する。給紙トレイ19は装置本体前側から出し入れ自由である(フロントローデング)。19aは給紙トレイ19の前面に設けた指掛け部である。
装置本体内の後側の上部には、定着装置23と、排紙ローラ対24が配設されている。装置本体の上面は排紙トレイ25にされている。定着装置23は、定着フィルムアセンブリ23aと加圧ローラ23bを有するものを用いている。排紙ローラ対24は排紙ローラ24aと排紙コロ24bである。
装置本体内の所定の装着位置(潜像形成位置)に装着されている状態にある各カートリッジは、押圧部材(不図示)により押圧されて所定の位置決め部に固定された状態に保持されている。また、そのカートリッジの駆動入力部53・54(図7)に対して装置本体側の駆動出力部(不図示)が結合している。また、そのカートリッジの電気接点55(図8)に対して装置本体側の給電系統(不図示)が導通化している。
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。第1〜第4の各カートリッジPY・PM・PC・PKのドラム1が矢印の反時計方向に所定の制御速度で回転駆動される。ベルト13も矢印の時計方向(ドラム回転に順方向)にドラム1の速度に対応した速度で回転駆動される。スキャナユニット11も駆動される。
この駆動に同期して、各カートリッジにおいてそれぞれ所定の制御タイミングで帯電ローラ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。スキャナユニット11は各ドラム1の表面を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、各ドラム1の表面に対応色の画像信号に応じた静電潜像が形成される。形成された静電潜像が現像器3によりトナー像として現像される。
上記のような電子写真画像形成プロセス動作により、第1のカートリッジPYのドラム1にはフルカラー画像のイエロー成分に対応するY色トナー像が形成され、そのトナー像がベルト13上に一次転写される。
第2のカートリッジPMのドラム1にはフルカラー画像のマゼンタ成分に対応するM色トナー像が形成され、そのトナー像が、ベルト13上にすでに転写されているY色トナー像に重畳されて一次転写される。
第3のカートリッジPCのドラム1にはフルカラー画像のシアン成分に対応するC色トナー像が形成され、そのトナー像が、ベルト13上にすでに転写されているY色+M色トナー像に重畳されて一次転写される。
第4のカートリッジPCのドラム1にはフルカラー画像のブラック成分に対応するK色トナー像が形成され、そのトナー像が、ベルト13上にすでに転写されているY色+M色+C色トナー像に重畳されて一次転写される。
かくして、ベルト13上にY色+M色+C色+K色の4色フルカラーの未定着トナー像が合成形成される。
各カートリッジにおいて、ベルト13に対するトナー像の一次転写後のドラム1面に残留した転写残トナーはクリーニング器4により除去される。
一方、所定の制御タイミングで給紙ローラ20が駆動される。これにより、給紙ローラ20と分離パッド21との協働で、給紙トレイ19上に積載されている用紙Pが1枚分離給送されて、二次転写ローラ22とベルト13とのニップ部(二次転写ニップ部)に導入される。これにより、用紙Pが該ニップ部を挟持搬送されていく過程でベルト13上の4色重畳のトナー像が用紙Pの面に順次に一括転写される。
用紙Pはベルト13の面から分離されて定着装置23へ導入され、定着ニップ部で加熱・加圧される。これにより、各色トナー像の混色及び用紙への定着がなされる。そして用紙Pは、定着装置23を出て、フルカラー画像形成物として排紙ローラ対24で排紙トレイ25上に排出される。
用紙分離後のベルト13の表面に残留した二次転写残トナーはクリーニング手段(不図示)にて除去される。
(カートリッジ交換方式)
第1〜第4の各カートリッジPY・PM・PC・PKは、画像形成に使用されるにつれて、それぞれ、現像器3に収容されている現像剤(トナー)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の現像剤残量を検知する手段(不図示)を具備させて、制御回路部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。そして、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ある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、ある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。
本実施例の画像形成装置において、カートリッジの交換は、使用者ビリティ向上のために、カートリッジを引き出し式のトレイに乗せ、フロントアクセスにより交換する方式である。この引き出し式のトレイ35が、カートリッジを着脱可能に支持する。そして、トレイ35は後述するトレイ保持部材34に対して、カートリッジを装置本体101の外側において着脱出来る引き出し位置と、開口部30を通過させて装置本体101の内側に装着する装着位置と、の間を移動できる。
画像形成装置の前面側には、装置本体内へカートリッジを挿入させる、及び、装置本体101からカートリッジを取り出すために、カートリッジを通過させる開口部30が設けられている。その開口部30には、回動可能に設けられ、開口部30を閉鎖する位置と開放する位置とを取り得る開閉部材としてのドア31が配設されている。
本実施例においては、このドア31は、ドア下辺側に設けた横軸(ヒンジ軸)32を中心に装置本体に対して開閉回動可能である。すなわち、ドア31は、ヒンジ軸32を中心に立て起こし方向に回動して、図1・図2のように、装置本体に対して閉じ込んだ状態にすることができる。このドア31の閉じにより開口部30が閉鎖される。また、ヒンジ軸32を中心に装置本体の手前側に倒し回動して、図3・図4のように、装置本体から開いた状態にすることができる。これにより、装置本体前面の開口部30が大きく開放される。31aはドア31に設けた開閉用指掛け部である。
また、装置本体101の骨格となるメインフレーム(図23)の左フレーム80Lの内側と右フレーム80Rの内側には対向させて、前後方向を長手とする左右一対のトレイ保持部材(保持部材)34L・34Rが配設されている。そして、このトレイ保持部材34L・34Rの間には、枠型部材であるカートリッジトレイ35を、前後方向に水平にスライド移動可能に保持させてある。カートリッジPY・PM・PC・PKはこのトレイ35に支持させてある。
ドア31とトレイ保持部材34L・34Rは後述する連動機構で連結されていて、ドア31の開き回動に連動して、トレイ保持部材34L・34Rが前方向と上方に所定量移動する。即ち、トレイ保持部材34L・34Rが、カートリッジが有するドラム1をベルト13に接触させるための第二の位置から、ドラム1をベルト13から離間させる第一の位置へと移動する。また、ドア31の閉じる動作に連動して、トレイ保持部材34L・34Rが後方向と下方に所定量移動する。
即ち、トレイ保持部材34L・34Rが、第一の位置から、第二の位置へと移動する。そして、トレイ保持部材34L・34Rが上記の第二の位置から第一の位置に移動することにより、トレイ保持部材34L・34Rはその前側部が、図3・図4のように、開口部30から装置本体外方に所定量突出した位置に引き出される。
トレイ保持部材34L・34Rの上記の第二の位置から第一の位置に移動に連動して、各カートリッジPY・PM・PC・PKの駆動入力部に対する装置本体側の駆動出力部の結合が解除された状態になる(駆動解除)。各カートリッジを位置決め固定している押圧部材の押圧が解除される(押圧解除)。各カートリッジの電気接点に対する装置本体側の給電系統の導通が解除される(給電解除)。また、トレイ35を潜像形成位置に固定している、後述する位置決め手段による位置決め固定が解除される。
トレイ保持部材34L・34Rが第二の位置から第一の位置に移動した状態においては、トレイ保持部材34L・34Rと一緒にトレイ35も上方移動して、各カートリッジはドラム1がベルト13から離間した状態になる(図4)。
また、トレイ保持部材34L・34Rが第二の位置から第一の位置に移動した状態時においては、トレイ保持部材34L・34Rに保持されているトレイ35は、後述する仮固定手段により引き出し位置方向への移動がロックされている。
そこで、開口部30から露呈しているトレイ前枠片部分に設けた取手部35aを、その内側に配設した移動ロック解除手段としてのロック解除レバー91と共に掴む。この掴みにより、ロック解除レバー91がロック解除方向に回動してトレイ35の移動ロックが解除される。そして、そのトレイ35を、引き出しを開けるように、トレイ保持部材34L・34Rに対して滑走させて前方向に水平にスライド移動させる。これにより、トレイ35を、図5・図6のように、開口部30から装置本体の外側の所定の引き出し位置まで十分に引き出す。
そうすると、トレイ35に保持されている第1〜第4の4つカートリッジPY・PM・PC・PKの全体が開口部30を通過して装置本体の外側に露出し、全カートリッジの上面が開放される。トレイ35は、所定の十分量引き出されると、不図示のストッパ部分によりそれ以上の引き出し移動が阻止される。また、トレイ35は、所定の引き出し位置まで水平に引き出されている状態がトレイ保持部材34L・34Rにより保たれる。
トレイ35は、個々のカートリッジを真上に取り出し可能に支持している。また、トレイ35は、個々の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。そこで、交換すべき使用済みのカートリッジを、図6の2点鎖線示のように、トレイ35から上方に持ち上げて抜き外す。そして、新しいカートリッジをトレイ35に対して上から嵌め入れて載せる。
この場合、ドラム1の下面を保護する開閉式のドラムカバー(不図示)を有するカートリッジの場合は、トレイ35から外したらカバーを手動で閉じ状態にする。また、新しいカートリッジはトレイ35に乗せる前にカバーを手動で開き状態にする。あるいは、カートリッジをトレイ35から上方に持ち上げて抜き外す過程で、カバーが自動的に閉じ動作する。逆に、トレイ35に上から嵌め入れて載せる過程で、カバーが自動的に開き動作する。
上記において、トレイ35は、カートリッジが有するドラム1の軸線方向とは交差する方向に移動可能に設けられた移動部材である。また、該トレイ35が、前記開口部30を通過してカートリッジを装置本体の外側において着脱出来る引き出し位置と、カートリッジを装置本体の内側に装着するための装着位置と、ドラム1に静電潜像を形成できる潜像形成位置と、を取り得る移動部材である。
また、左右のトレイ保持部材34L・34Rは、移動部材であるトレイ35をカートリッジを着脱出来る引き出し位置に移動する前に、トレイ35を潜像形成位置から上方向に移動させる、及び、潜像形成位置へ向かって下方向に移動させる保持部材である。
換言すれば、トレイ保持部材34L・34Rは、トレイ35を支持する支持部材であって、トレイ35を前記引き出し位置と前記装着位置との間で移動させるための第一の位置と、トレイ35を前記潜像形成位置に位置させるための第二の位置とを取り得る。そして、ドア31が閉じるのに連動して、トレイ保持部材34L・34Rは、前記第一の位置から前記第二の位置に移動する。つまり、左右のトレイ保持部材34L・34Rは、トレイ35を転写体であるベルト13に接近する接近方向に沿って移動する保持部材である。
図5・図6のように、トレイ35を引き出し位置に引き出して、交換すべきカートリッジについて交換したら、トレイ35を装置本体内の所定の装着位置まで十分に押し戻し移動して、図3・図4の引き出し前の状態に戻す。
トレイ35は、装置本体内の所定の装着位置まで十分に押し戻し移動すると、後述する仮固定手段により装着位置に係止された状態に保持される。
そして、開かれているドア31を、図1・図2のように、閉じ込む。このドア31の閉じ回動に連動して、トレイ保持部材34L・34Rが後方向と下方に所定量移動(第一の位置から第二の位置へ移動)することで、各カートリッジは潜像形成位置に位置する。
そして、このトレイ保持部材34L・34Rの移動に連動して、各カートリッジは押圧部材により押圧されて所定の位置決め部に固定された状態に保持され、各カートリッジのドラム1の下面がベルト13に所定の位置に接触する。そのカートリッジの駆動入力部に対して装置本体側の駆動出力部が結合する。そのカートリッジの電気接点に対して装置本体側の給電系統が導通化する。
また、後述する位置決め手段により、トレイ35が潜像形成位置に位置決め固定される。トレイ保持部材34L・34Rが第一の位置から第二の位置へ移動する際に、トレイ35に設けられた後述するガイド面(ガイド部)93dに、ピン軸85が当接する。それによって、ガイド面93dに沿ってトレイ35が、後方向と下方に所定量移動することになる。そして、トレイ保持部材34L・34Rが第二の位置へ移動した際には、ピン軸85に位置決め溝93aが係合してトレイ35が位置決めされる。
(カートリッジ)
図7と図8はカートリッジの外観斜視図である。図7は駆動側から見た斜視図、図8は非駆動側から見た斜視図である。
カートリッジは、ドラム1の軸線方向を左右方向とし、この左右方向を長手とする横長箱型のアセンブリである。ドラム1はカートリッジ枠体5の右側面部(駆動側)と左側面部(非駆動側)に配設した軸受部51・52間に回転可能に支持させて配設してある。右軸受部51にはドラム駆動入力部としてのカップリング嵌合部53を具備させてある。また、右側面部には、現像ローラ3aを駆動するための現像駆動入力部としてのカップリング嵌合部54を具備させてある。また、右側面部には、トレイ35側に設けたカートリッジ回転止め溝35i・93b(図9)に係合する回転止め軸57が設けられている。
左側面部には、カートリッジ電気接点55を配設してある。左側面部と右側面部にはカートリッジ枠体5の天井板部分それぞれを左右方向に延長して張り出させて、庇部56を具備させてある。カートリッジ枠体5の上面には左右方向を長手とする露光窓6を設けてある。上記のカートリッジにおいて、カップリング嵌合部53・54を具備させた右側面部が駆動側であり、その反対側の左側面部が非駆動側である。
(トレイ35)
図9はトレイ35を右斜め上から見た外観斜視図、図10はトレイ35を右斜め下から見た外観斜視図である。このトレイ35は、矩形の大枠部を有し、その大枠部内を3枚の仕切り板35fで前後方向に略等分に4つに仕切って、後枠35c側から前枠35b側へ順に、第1〜第4の横長小枠部35(1)〜35(4)を形成させてある。その各小枠部35(1)〜35(4)がそれぞれ第1〜第4の4つカートリッジPY・PM・PC・PKを保持させる部分である。また、各小枠部35(1)〜35(4)の右枠35eには、それぞれ、現像駆動カップリングが出入りする孔部35gを配設してある。
また、トレイ35は、カートリッジが有する電気接点55(図8)に電気的に接続する中間電気接点(不図示)を有している。この中間電気接点は装置本体側に設けられた本体側電気接点(不図示)と電気的に接続することが可能である。
各カートリッジは、トレイ35の対応する小枠部内に上から挿入され、左右側の庇部56の下面がトレイ35の左右枠35d・35eの上面に受け止められことで、トレイ35に乗って支持される。すなわち、トレイ35は、各カートリッジを真上に取り出し可能に支持しており、各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。トレイ35は各カートリッジをそれぞれラフに保持している。この構成により、プロセスカートリッジの交換を容易にすることができる。
トレイ35の右枠35eの外面には、トレイ35の補強を行うための補強板金93が取り付けられている。図11はトレイ35の右枠35eと補強板金93との分解斜視図である。補強板金93には、右枠35eに具備させた上記の孔部35gに対応する孔部93gが設けられている。また、補強板金93には、カートリッジの姿勢を保持するカートリッジ回転止め溝93bが設けられている。トレイ35の右枠35eには、補強板金93側の上記の溝93bに対応する溝35iが設けられている。補強板金93の後端部には、トレイ35を装置本体に対して位置決めするための被位置決め部としての位置決め溝93aが設けられている。
トレイ35の右枠35eの外面に設けられたボス35hと、補強板金93側に設けられた穴93cとを嵌合させることにより、補強板金93をトレイ35に対して位置決めさせている。そして、その補強板金93をトレイ35の右枠35eに対してビスや接着剤等の固定手段にて一体に結合させてある。この取り付け状態において、孔部35gと孔部93gが合致対応している。また、溝35iと溝93bが合致対応している。
位置決め溝93aは、トレイ35が潜像形成位置に位置しているときに、装置本体のメインフレームの右フレーム80Rに設けられていると凸部としてのピン軸85(図23)に嵌合する。これにより、トレイ35の位置が装置本体に対して固定される。上記の位置決め溝93aとピン軸85が、トレイ35を潜像形成位置に固定する位置決め手段である。
トレイ35にカートリッジを支持させた状態において、カートリッジ回転止め溝35i・93bと、カートリッジ側の回転止め軸57(図7)とが嵌合する。これにより、カートリッジのドラム1を中心とした回転方向の位置が固定される。
このように、トレイ35の装置本体に対する位置決めと、カートリッジのトレイ35に対する位置決めを1つの板金部材93で行うことにより、カートリッジの姿勢を精度良く保つことが可能となる。
トレイ35の左右枠35d・35eがそれぞれ左右のトレイ保持部材34L・34Rの内側に設けた前後方向のガイド溝部34aに嵌入して係合している。これにより、トレイ35は、左右のトレイ保持部材34L・34R間に支持されるとともに、ガイド溝部34aを滑走してトレイ保持部材に対して前後方向に水平にスライド移動可能である。
トレイ35の取手部35aには、トレイ35の仮固定手段としてのロック爪92と、移動ロック解除手段としてのロック解除レバー91と、その連動機構が設けられている。
トレイ35の仮固定手段は、トレイ保持部材34L・34Rが第一の位置にある場合において、トレイ35が装着位置から引き出し位置に向う方向に移動しないようにトレイを止める手段である。図12は、トレイ35の取手部35aに備えられた、トレイ35の仮固定手段としての被係合部であるロック爪92と、移動ロック解除手段としてのロック解除レバー91と、その連動機構の斜視図である。図13は、ロック爪92が装置本体側の不動のロック部材(係合部)84の係合穴84dに係合している状態を示す断面図である。
ロック爪92は、トレイ35の取手部35a側において、下向きに、かつ上下方向に所定のストローク範囲においてスライド移動可能に配設されていて、付勢手段としてのばね95により常時下方へ移動付勢されている。ばね95は、トレイ35に設けたばね受け座35jとロック爪92の上端部との間に縮設してある。取手部35aの内側には、ロック解除レバー91を軸部91aを中心に揺動可能に支持させて配設してある。そして、このレバー91の作用腕部91bをロック爪92に設けた縦長穴92cに係合させてある。
レバー91は、自由状態において、ばね95により下方に移動付勢されているロック爪92の縦長穴92cの上端部で作用腕部91bが下方への押圧力を受ける。これにより、レバー91は、軸部91aを中心に反時計方向に、ストッパ部(不図示)で回動止めされるまで回動して、図13のように、取手部35aの内側において起立した回動角状態になっている。また、装置本体側の不動のロック部材(係合部)84には、ロック爪92の下端部が係合する係合穴84dを設けてある。
(ドア31とトレイ保持部材34L・34Rの連動機構)
図14は、ドア31とトレイ保持部材34L・34Rの連動機構部分の斜視図である。ドア31のヒンジ軸32は、装置本体に対して左右方向に水平に配列されている。そして、ヒンジ軸32の左右両端部は、装置本体のメインフレームの左右フレーム80L・80R(図23)間に回転可能に軸受されている。ドア31はこのヒンジ軸32に対して一体に結合されている。したがって、ドア31の開閉回動と一緒にヒンジ軸32も回動する。このヒンジ軸32の左右両端部寄りには、それぞれ、連結アーム37L・37Rが設けられている。
アーム37L・37Rは同じ位相でヒンジ軸32に対して一体に結合されている。アーム37L・37Rにはそれぞれ横向き軸37aが設けられている。左側のアーム37Lの横向き軸37aは左側の保持部材34Lの前側下部に具備された縦長孔34bに係合している。また、右側のアーム37Rの横向き軸37aは右側の保持部材34Rの前側下部に具備された縦長孔34bに係合している。
このように、ヒンジ軸32とトレイ保持部材34L・34Rは、アーム37L・37R、横向き軸37a、縦長孔34bを介して連結してある。これにより、ドア31が開閉されると、左右のトレイ保持部材34L・34Rには前後方向への移動力が作用する。
トレイ保持部材34L・34Rは、それぞれ、前後に間隔を開けて植設した2本のピン軸34c(図15)を有する。ピン軸34cは、左右フレーム80L・80Rのそれぞれに設けたカイド穴36に係合されている。上記のピン軸(突起部)34cとカイド穴(穴部)36がトレイ移動規制手段である。このピン軸34cとカイド穴36の係合により、トレイ保持部材34L・34Rはそれぞれ左右フレーム80L・80Rに支持される。
図15は、右側の保持部材34Rの2本のピン軸34cとカイド穴36を示している。左側の保持部材34Lについては不図示であるけれども、右側の保持部材34Lと同様であり、そのピン軸34cとカイド穴36は右側の保持部材34Lと鏡面対称に構成されている。
従って、左右のトレイ保持部材34L・34Rは、それぞれ、カイド穴36のガイド範囲において左フレーム80Lと右フレーム80Rに対して移動する自由度がある。
図16はカイド穴36部分の拡大図である。何れのガイド穴36も、前後方向で水平な第1ガイド領域36aと、この第1ガイド領域36aのピン軸前進方向に連設した、昇り傾斜の第2ガイド領域36bを有している。また、何れのガイド穴36も、第2ガイド領域36bの頂上部に連設した、ピン軸34cを受け止めて安定に保持する第3ガイド領域36cを有している。
ピン軸34c、即ちトレイ保持部材34L・34Rは、ドア31が開くのに連動して、第1ガイド領域36aに沿って水平方向に距離a1を移動した後、第2ガイド領域36bに沿って斜め上方に(水平方向に距離a2、垂直方向に距離b)移動する。そして、最後に、トレイ保持部材34L・34Rは第3ガイド領域36cに沿って水平方向に距離a3を移動する。
(トレイ35の仮固定手段と位置決め手段の動作)
トレイ35の仮固定手段と位置決め手段の動作を、図15、図17〜図22により説明する。図17の(a)〜(d)及び図18の(a)〜(d)はそれぞれ図15の(a)〜(d)に対応しており、図15の(a)〜(d)におけるトレイ35のロック爪92と位置決め溝93aの周辺の部分的拡大図である。
1)図15の(a)は、ドア31が装置本体に対して所定の閉じ位置に十分に閉められている状態時を示している。
この状態時においては、左右のトレイ保持部材34L・34Rは、ヒンジ軸32、連結アーム37L・37R、横向き軸37a、縦長孔34bを介して装置本体内の後方向へ移動されている。ピン軸34cはガイド穴36の第1ガイド領域36aの後端部に位置している。そのために、左右のトレイ保持部材34L・34Rは、それぞれ、左フレーム80Lと右フレーム80Rとに対して所定の下げ位置(第二の位置)に保持されている。従って、トレイ保持部材34L・34Rに保持させてあるトレイ35も所定の下げ位置(潜像形成位置)に保持されている。
トレイ35に保持されている各カートリッジPY・PM・PC・PKは、それぞれ左右側の上面部分が押圧部材(不図示)により押圧されている。これにより、駆動側の軸受部51と非駆動側の軸受部52との下面部分(被位置決め部)が、装置本体のステー部材40(図23:内側板)に設けられた位置決め部41に固定されて、各カートリッジが装置本体に対して所定に位置決め状態に保持される。この状態において、各カートリッジのドラム下面がベルトユニット12のベルト13の上行側ベルト部分の上面に対して所定に安定に接している。
各カートリッジのカップリング嵌合部53・54には、それぞれ、装置本体側のドラム駆動カップリング(不図示)と現像駆動カップリング(不図示)が嵌入している状態にある。各カートリッジの電気接点に対して装置本体側の給電系統が導通化している。
また、図18の(a)のように、トレイ35の位置決め手段である位置決め溝93aは装置本体の右フレーム80Rに設けたピン軸85と嵌合している。これにより、トレイ35の水平方向の位置が固定されている。即ち、トレイ35は潜像形成位置に固定されている。
また、図17の(a)、図13のように、トレイ35の仮固定手段であるロック爪92は、その下端部が、装置本体側の不動のロック部材84の係合穴84dに係合している。この係合状態においては、ロック爪92とロック部材84の突き当て面84aは離間した状態となっている。
2)図15の(b)は、ドア31を途中まで開いた状態時を示している。図15の(a)のドア閉じ状態からドア31が開かれていくと、これに連動して、左右のトレイ保持部材34L・34Rは装置本体内を前方向に引かれる。これにより、トレイ保持部材34L・34Rは、ピン軸34cが、カイド穴36の第1ガイド領域36aでガイドされて、先ず水平方向に距離a1を前方向に移動する。図15の(b)はこの状態時を示している。
このトレイ保持部材34L・34Rの距離a1の移動過程において、各カートリッジに対するドラム駆動カップリングと、現像駆動カップリングが解除される。また各カートリッジの押圧部材による押圧位置決めも解除される。
この状態時も、図18の(b)(=図18の(a))のように、トレイ35の位置決め溝93aが右フレーム80Rに設けたピン軸85と嵌合していて、トレイ35の水平方向の位置が固定されている。そのため、トレイ35がトレイ保持部材34L・34Rの前方向への動きに追従することはない。
また、トレイ35に動きはないから、ロック爪92は、図17の(b)のように、その下端部が、装置本体側の不動のロック部材84の係合穴84dに係合している。この係合状態は、図17の(a)の係合状態と同様である。
3)図15の(c)は、図15の(b)の状態から、さらにドア31を開いた状態時を示している。
ドア31の引続く開き回動に連動して、トレイ保持部材34L・34Rは更に装置本体内を前方向に引かれる。これにより、トレイ保持部材34L・34Rは、ピン軸34cがカイド穴36の第2ガイド領域36bでガイドされて、斜め前上方に移動していく。このトレイ保持部材34L・34Rの斜め前上方への移動過程において、各カートリッジの電気接点55と装置本体側との電気的接続が解除される。
ここで、図18の(a)のように、右フレーム80Rに設けたピン軸85の中心が位置決め溝93aに進入する量をc、ピン軸85の上端部と位置決め溝93aの下端部の距離をdとする。また、トレイ35を保持しているトレイ保持部材34L・34Rの上記の斜め上方移動にともなうトレイ35の上昇量をbとする。トレイ保持部材34L・34Rが斜め上方に移動する際、トレイ35の位置決め溝93aがピン軸85に係合している間(c>b)は、トレイ35はトレイ保持部材34L・34Rの垂直方向の移動にのみ追従する。
したがって、トレイ35に保持されている各カートリッジPY・PM・PC・PKのドラム下面がベルト13に接している状態ではトレイ35が水平方向に移動することはなく、ドラム1とベルト13のこすれによって生じるキズ、メモリを防止することができる。
そして、トレイ保持部材34L・34Rがある程度持ち上がった状態(c≦b)で、図18の(c)のように、ピン軸85が位置決め溝93aから抜け、トレイ35の水平方向の位置決めが解除される。このとき、図17の(c)のように、トレイ35のロック爪92に設けた上向き傾斜面92bとロック部材84の係合穴84dに設けた下向き傾斜面84bが当接する。
さらにドア31を開くと、トレイ保持部材34L・34Rは引き続き斜め前上方へ移動する。このとき、ロック爪92とロック部材84の係合穴84dとが当接している傾斜面92b・84bのカム作用によって傾斜面に沿って、トレイ35が斜め後ろ上方へ移動する。
トレイ35を上方に移動した後、本体前方向に引き出すためには、位置決め溝93aの下端部がピン軸85の上端部を乗り越える必要がある。したがって、第2ガイド領域36bによるトレイ保持部材34L・34Rの上昇量bは、位置決め溝93aの下端部がピン軸85の上端部との距離dより大きくする必要がある。
4)図15の(d)は、ドア31が所定の閉じ位置に十分に開かれた状態時を示している。
この状態時においては、トレイ保持部材34L・34Rは第2ガイド領域36bによる斜め前上方移動を終えて、ピン軸34cが水平の第3ガイド領域36cに位置している。即ち、トレイ保持部材34L・34Rは斜め上方に移動に移動した後に水平方向に移動する。これは、その後、トレイ保持部材34L・34Rからトレイ35を引き出してカートリッジを交換する際に、カートリッジやトレイ保持部材の高さ方向の位置を安定させるためと、トレイ保持部材が元に戻ろうとする動きを防止するためである。
ドア31が所定の閉じ位置に十分に開かれることにより、トレイ保持部材34L・34Rは第二の位置から第一の位置に移動した状態になる。この状態においては、トレイ保持部材34L・34Rと一緒にトレ35も上方移動して、各カートリッジはドラム1がベルト13から非接触に離間した状態になる(図4)。
また、図15の(d)の状態においては、図17の(d)、図19のように、ロック爪92の突き当て面92aとロック部材84の係合穴84dの突き当て面84aが当接している。即ち、トレイ保持部材34L・34Rが第二の位置から第一の位置に移動した状態時においては、トレイ保持部材34L・34Rに保持されているトレイ35は、ロック爪92により装着位置から引き出し位置に向って移動しないように移動規制されている。
そこで使用者は、開口部30から露呈しているトレイ35の取手部35aを、その内側に配設したロック解除レバー91と共に掴む。この掴みにより、レバー91が、図20のように、軸部91aを中心に時計方向(ロック解除方向)に回動する。このレバー91の回動により、ロック爪92がばね95の押し下げ力に抗して持ち上げられて上下へ移動する。
これにより、ロック爪92の下端部が係合穴84aから抜け出て、トレイ35の移動ロックが解除される。このロック解除されたトレイ35を、引き出しを開けるように、トレイ保持部材34L・34Rに対して滑走させて前方向に水平にスライド移動させる。これにより、トレイ35を、図5・図6のように、開口部30から装置本体の外側の所定の引き出し位置まで十分に引き出す。
5)図5・図6のように、トレイ35を引き出し位置に引き出して、交換すべきカートリッジについて交換したら、トレイ35を装置本体内の装着位置まで十分に押し戻して移動して、図3・図4の引き出し前の状態に戻す。
押し戻し移動されたトレイ35が装着位置に戻る前時点において、図21のように、ロック爪92の下端部に具備させた下向き斜面部92cが、ロック部材84に設けた上向き斜面部84cに当接する。更に、トレイ35を、押し戻し移動すると、斜面部92d・84cとのカム作用により、ロック爪92がばね95に抗して上方に移動して、図22のように、ロック部材84の上面に乗り上がる。その後も引き続き、トレイ35を、十分に押し戻し移動する。
そうすると、ロック爪92がロック部材84の係合穴84aに対応位置し、ばね95による下方へ移動する。これにより、ロック部材84の下端部が係合穴84aに嵌り込んで係合して、図19のロック状態に戻る。
そして、ドア31を閉じ込むことで、トレイ保持部材34L・34Rが第一の位置から第二の位置に移動して、トレイ35が、図15のように、潜像形成位置に移動され、画像形成装置が画像形成動作可能な状態になる。
即ち、図15の(d)の状態から、ドア31を閉じていく過程においては、まずトレイ保持部材34L・34Rが第3ガイド領域36cによって水平方向に移動した後、第2ガイド領域36bによって斜め後ろ下方に移動する(図15の(c))。このとき、図18の(c)のように、補強板金93の下向き傾斜面(移動部材に設けたガイド部)93dと、右フレーム(不動部材)80Rに設けたピン軸(凸部)85とが当接し、該補強板金93の傾斜面93dに沿ってトレイ35は斜め前下方に移動する。
さらにドア31を閉じると、補強板金93の位置決め溝93aとピン軸85とが嵌合し、トレイ35の水平方向の位置が固定され、引き続きドア31を閉じるとトレイ35は垂直方向にのみ移動し、図15の(b)(=図15の(a))の状態となる。
また、ロック爪92は、ロック部材84の係合穴84aに対する係合状態が、図17の(d)から(c)を経て(b)=(a)の係合状態に移行する。
上記において、補強板金93の傾斜面93dと右フレーム80Rのピン軸85が、移動部材であるトレイ35の水平方向の移動をガイドするガイド手段となっている。このガイド手段は、移動部材35に設けたガイド面(ガイド形状)93dと、装置本体の不動部材80Rに設けた凸部85により構成される。そして、保持部材34L・34により移動部材35が前記近接方向に移動する際に、凸部85がガイド面93dを押すことにより、移動部材35が引き出し位置と異なる方向に移動する。
即ち、このガイド手段は、保持部材34L・34Rにより移動部材35を前記近接方向に沿って移動する際に、前記近接方向と直交する方向に前記移動部材を移動させる。そして、移動部材35の前記近接方向の移動にとなって、前記近接方向とほぼ直交(直交及び実質的の直交を含む:以下、同じ)する方向に保持部材34L・34Rが移動する。
また、移動部材35が引き出し位置と潜像形成位置との間を移動する途中で、移動部材35を一時的に固定する仮固定手段であるロック爪92とロック部材84が、移動部材35の水平方向の移動をガイドするガイド手段となっている。即ち、仮固定手段92・84がガイド手段を兼ねる。
そして、保持部材であるトレイ保持部材34L・34Rのドラム1とベルト13が接触する方向成分の移動に追従してトレイ35が上下方向に移動する。これと同時に、ガイド手段93・85及び92・84がトレイ35をトレイ保持部材34L・34Rに対して水平方向に移動するようガイドする。これにより、トレイ35は斜め後ろ上方(ドア開き回転時)及び斜め前下方(ドア閉じ回転時)に移動する。
上記のような構成を用いることにより、下記の効果が得られる。即ち、ロック爪92により固定されたトレイ35の水平方向の位置が部品寸法のばらつきや環境変動により変化した場合であっても、右フレーム80Rのピン軸85は、補強板金93の傾斜面93dに沿って、確実に位置決め溝93aに嵌合させることが可能となる。
また、位置決め溝93aの装置本体後ろ側に傾斜面を設ける必要が無いため、補強板金93がピン軸85を乗り越えるためにトレイ35を上昇させる高さを最小限に抑えることができる。これにより、装置本体内部に必要な空間を減らすことが可能となり、画像形成装置の高さを低くすることができる。
本実施例において、移動部材35を装置本体に固定する位置決め手段は、移動部材35に設けた溝93aと、装置本体に設けた不動のピン軸85としているが、移動部材35にピン軸等の凸部を設け、装置本体側に溝等を設けても良い。
ガイド手段は、移動部材35側に設けた凸部と、不動部材80L側に設けたガイド面により構成することもできる。そして、保持部材34L・34Rにより移動部材35が前記近接方向に移動する際に、前記凸部が前記ガイド面に押されることにより、移動部材35が前記引き出し位置と異なる方向に移動する。
上記のガイド手段により、カートリッジを支持する移動部材が、引き出し位置から、潜像形成を行うために転写体と近接する近接方向に移動する際に、前記近接方向と略直交する方向に移動部材を移動させることが可能となる。
以上説明したように、前記近接方向に沿って移動部材35が移動する移動量を最小限に抑えることにより、画像形成装置の内部に必要な空間を減らし、画像形成装置を小型化することが可能となる。
移動部材35が前記近接方向に移動する際に、部品寸法のばらつきや環境変動による部品の変形が生じた場合であっても、位置決め手段により確実に位置決めされるようにガイドするガイド面を設ける。そのガイド面は、位置決め手段より引き出し位置に近い側或いは遠い側のいずれかに設ければ良くなる。
即ち、移動部材35にガイド面を設ける場合には、位置決め手段より引き出し位置又は開口部30に近い側にガイド面を設ければ、このガイド面に沿って移動部材35を移動させることにより確実に位置決めを行うことができる。また、装置本体の不動部材にガイド面を設ける場合には位置決め手段より引き出し位置又は開口部30に遠い側にガイド面を設ければ、このガイド面に沿って移動部材35を移動させることにより確実に位置決めを行うことができる。
つまり、トレイ35がベルト13と直交する方向に移動する際に、ベルト13と平行な方向にトレイ35が移動する保持部材を設け、トレイ位置決めのガイドを位置決めの前側或いは後ろ側の片方にする。
これにより、移動部材が位置決め手段を乗り越えて引き出し位置と潜像形成位置との間を移動するために、移動部材を前記近接方向に移動させる移動量を最小限に抑えることができ、画像形成装置本体を小型化することが可能となる。