以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特定的な記載がないかぎりは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
[第1の実施の形態]
(画像形成装置例の全体的な概略構成)
図1は本実施の形態における画像形成装置100の外観斜視図、図2は概略の断面構成図(横断右側面図)である。
ここで、以下の説明において、画像形成装置100について、正面側とは、装置内部を開放するための開閉部材としてのドア16を配設した側である。手前側、前側も正面側と同義である。背面側とは正面側と反対側である。奥側、後側も背面側と同義である。左右とは装置を正面側から見て左または右である。上下とは重力方向にて上または下である。
また、前方向とは奥側から手前側へ向う方向、後方向とはその逆の方向である。左方向とは右側から左側に向かう方向、右方向とはその逆方向である。上方向とは下から上に向う方向、下方向とはその逆方向である。また、装置本体101とは、画像形成装置100からカートリッジ9を除いた装置部分である。
本例の画像形成装置100は、転写式電子写真プロセスを用いた、単色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ホスト装置(不図示)から制御回路部(不図示)へ入力する電気的画像信号に基づいてシート状の記録材(最終の記録媒体)Sに対する画像形成を実行する。
図2のように、画像形成装置100の装置本体101の内部の所定の装着部に対して所謂一体型のプロセスカートリッジ(以下、カートリッジと記す)9が装着されている。本例におけるカートリッジ9は、カートリッジフレーム(容器、枠体)10の内部に、像担持体としての回転ドラム型の電子写真感光体(以下、ドラムと記す)1と、ドラム1に作用する画像形成プロセス手段が所定の配置で組み込まれている。本例において画像形成プロセス手段は、帯電手段2、現像手段4、クリーニング手段6である。
帯電手段2はドラム1を所定の極性・電位に一様に帯電する機器であり、本例においては接触帯電部材としての帯電ローラである。
現像手段4はドラム1に形成された静電潜像(潜像)をトナー(現像剤)Tにより現像する機器である。本例の現像手段4は、トナーTを担持してドラム1に適用する現像剤担持体(現像部材)としての回転可能な現像ローラ4a、現像剤搬送手段4b、現像ブレード4c、トナー収納部(現像剤収納部)4eなどを有する。現像剤搬送手段4bは現像容器4d内のトナーTを攪拌すると共に現像ローラ4aに対して供給する。現像ブレード4cは現像ローラ4aに供給されたトナーを規制して所定の薄層に整える。
トナー収納部4eは予め所定量のトナーTが収容されており、現像容器4dに対してトナーを補給するトナー補給手段である。本例においては、このトナー収納部4eは、後述するように、カートリッジ9のメインユニット(第1のユニット)7に対して着脱自在なトナー収納ユニット(サブユニット、第2のユニット)8として構成されている。
クリーニング手段6はドラム1の表面から転写残トナーを除去する機器である。本例のクリーニング手段6はブレードクリーニング器であり、ドラム表面に対してカウンター当接させたクリーニングブレード61と回収トナーを収容するクリーナ容器62を有する。
カートリッジ9は後述する要領で装置本体101の内部の所定の装着部に対して着脱可能である。即ち、カートリッジ9は装置本体101に対して取り外し可能に装着されている。
制御回路部(不図示)は画像形成スタート信号が入力すると、メインモータ(不図示)を駆動させる。これにより、ドラム1が所定の速度で図2において矢印rの時計方向に回転駆動される。そして、帯電ローラ2に電源部(不図示)から所定の帯電バイアスが印加され、回転しているドラム1の表面が所定の極性・電位に均一に帯電される。次に、レーザースキャナユニット3から画像の成分画像信号に対応して変調されたレーザービームLが出力されてドラム面が走査露光される。
レーザービームLはユニット3からカートリッジフレーム10の上面に設けられた露光用スリット開口部10eからカートリッジ9内に入射してドラム1の表面を主走査露光する。これにより、ドラム面にモノクロの成分画像に対応した静電潜像が形成される。その静電潜像が現像動作制御された現像ローラ4aによりモノクロ画像(現像剤像:トナー画像)として現像される。
一方、所定の制御タイミングで給送部の給送ローラ18が駆動されて、シート状の記録材Sが積載収容されている給送カセット17から記録材Sが1枚分離されて給送される。給送カセット17は装置本体101に対して矢印X1の前方向と矢印X2の後方向に出し入れ自由である(フロントローデング式)。給送された記録材Sはレジストローラ対19によって所定の制御タイミングにて転写ローラ5とドラム1との接触部である転写ニップ部に導入される。
転写ローラ5には電源部(不図示)から現像剤(トナー)Tの帯電極性とは逆極性で所定電位の転写バイアスが印加される。これにより、記録材Sが転写ニップ部を挟持搬送されていく過程で、ドラム1上のトナー画像が記録材Sの面に転写される。
その後、記録材Sはドラム1の面から分離されて定着部20へ導入される。定着部20は、記録材Sに転写されたトナー画像を定着させるものである。回転する加熱ローラ21bと、これに圧接して記録材Sに熱および圧力を与える加圧ローラ21aを有する。即ち、ドラム1上のトナー画像を転写された記録材Sは、定着部20を通過する際に、定着ローラ対21b・21aで挟持搬送される。そして、定着ローラ対21b・21aによって熱および圧力を与えられる。これによってトナー画像が記録材Sの表面に定着される。
そして、記録材Sは定着部20を出て、画像形成物として排出ローラ対23によって、排出部24から装置本体101の上面側の排出トレイ101aに排出される。一方、トナー画像が転写された後のドラム1上には記録材Sに転写されなかったトナーTが残留している。この残留したトナーTは、クリーニングブレード61により除去され、カートリッジ9内のクリーナ容器62に回収される。このようにドラム1の表面がクリーニングされ、あらたな画像形成が可能な状態となるのである。
(カートリッジの着脱)
前述したように、装置本体101に対してはカートリッジ9が着脱可能に構成されている。本実施の形態の画像形成装置100において、カートリッジ9の着脱は、ユーザビリティ向上のために、フロントアクセスにより交換する方式である。以下、これについて詳述する。
図3は装置正面側の開閉部材としてのドア16を図1の閉じ状態から開いて装置内部を開放した状態の画像形成装置100の斜視図である。装置本体101の前面側には、カートリッジ9を着脱するために、カートリッジ9を通過させる開口部103が配設されている。そして、この開口部103を閉じる閉鎖位置と、開口部103を開放する開放位置と、の間を移動可能な開閉部材としてのドア16が配設されている。本実施の形態においては、ドア16は、ドア下辺側の横軸(ヒンジ軸)16b(図2)を中心に装置本体101に対して開閉回動可能である。
即ち、ドア16は横軸16bを中心に十分に立て起し回動されることで、図1、図2のように開口部103を閉じた閉鎖位置にロックされて保持される。また、ドア16はロックを解除して横軸16bを中心に手前側にほぼ水平に引き倒し回動されることで、図3のように開口部103を大きく開いた開放位置にストッパに当って保持される。16aはドア16を開閉操作するための指掛け部である。ドア16が開かれている状態では、制御回路の電気スイッチがオフにされていて画像形成装置100は動作しないように構成している。
装置本体101の左側フレーム105Lと右側フレーム105Rの内壁面には、図3に示すように、カートリッジ9を着脱移動するためのカートリッジ着脱ガイド部25L・25Rが左右鏡面対象に対向して配設されている。本例のガイド部25L・25Rはそれぞれ上下に近接させた前後方向に長い一対の凸リブであり、上下の凸リブの間が前後方向X1,X2に長いガイド溝部となっている。
以下のカートリッジ9の説明において、正面側とはカートリッジ9を把持して操作するための把持部材である把手10dを配設した側である。手前側、前側も正面側と同義である。背面側とは正面側と反対側である。奥側、後側も背面側と同義である。左右とはカートリッジ9を正面側から見て左または右である。上下とは重力方向にて上または下である。また、前方向とは奥側から手前側へ向う方向、後方向とはその逆の方向である。左方向とは右側から左側に向かう方向、右方向とはその逆方向である。上方向とは下から上に向う方向、下方向とはその逆方向である。
図4の(a)はカートリッジ9の正面、上面、左側面を見みた斜視図、(b)はカートリッジ9の正面、上面、右側面を見みた斜視図である。
図4の(a)において、矢印X1の方向とその逆のX2方向がカートリッジ9を装置本体101に対して出し入れ可能な方向であり、カートリッジ9の着脱方向とする。X2方向は装置本体101に関しては後方向であり、カートリッジ9を装着する方向である。X1方向は装置本体101に関しては前方向であり、カートリッジ9を取り外す方向である。
矢印Z1方向とその逆のZ2方向がカートリッジ9を装置本体101に装着した時の上下方向であり、カートリッジ9の上下方向である。矢印V1方向とその逆のV2方向がカートリッジ9の着脱方向X1,X2と上下方向Z1,Z2の両方向に対して直交する方向である。この方向V1,V2がカートリッジ9の長手方向である。矢印V1の向きが右側(右方向)、矢印V2の向きが左側(左方向)である。
カートリッジフレーム10は左右方向を長手とするほぼ直方体形状であり、ドラム1はこのフレーム10内に軸線方向を左右方向にして配設されている。フレーム10の背面側には長手に沿って開口部が形成されており、この開口部からドラム1の周面の一部がドラム長手に沿って外部に露呈している。
フレーム10の左側面部と右側面部にはそれぞれ左右対称に被ガイド部10L・10Rが配設されている。本例において被ガイド部10L・10Rはそれぞれ外方に張り出させた水平扁平な板状部である。
また、フレーム10の正面部には、カートリッジ9を把持して操作するための把持部材である把手10dがフレーム10と一体的に設けられている。本例において把手10dはフレーム10の正面部の長手中央部において手前側に張り出させた水平扁平な板状部である。
カートリッジ9の装置本体101に対する装着は次の要領にてなされる。装置本体101のドア16を図3のように開けて装置本体101の開口部103を大きく開放する。把手10dを掴んでカートリッジ9を把持し、カートリッジ背面側(ドラム露呈側)を先にして開口部103に挿入する。そして、左右側の被ガイド部10L・10Rをそれぞれ装置本体101側の左右のガイド部25L・25Rのガイド溝部に対応させて合わせる形で係合させる。これにより、カートリッジ9は被ガイド部10L・10Rを介して装置本体101側のガイド部25L・25Rに支持される。
この状態においてカートリッジ9を装置本体内部に対して後方向X2に押し動かす。これにより、カートリッジ9はほぼ水平のガイド部25R・25Lに沿って装着方向X2にスライド移動する。カートリッジ9を装着方向X2に十分に押し動かすと最終的にはストッパ(不図示)によりカートリッジ9のそれ以上の押し込み移動が阻止される。この時点でカートリッジ9は装置本体101内の所定の装着位置に位置する。
次に、ドア16を閉じ込む。このドア16の閉じ動作に連動するカートリッジ固定機構(不図示)の動作により、装着位置に位置しているカートリッジ9が装置本体101の位置決め部に対して固定されて保持される。また、カートリッジ9側の駆動入力部(不図示)とバイアス入力部(不図示)とに対して、それぞれ、装置本体101側の駆動出力部(不図示)とバイアス出力部(不図示)とが結合する。また、カートリッジ背面側のドラム露呈面と転写ローラ5とが所定の押圧力で当接して転写ニップ部が形成される。この状態において画像形成装置100は画像形成動作が可能となる。
カートリッジ9の装置本体101からの取り出しは次の要領にてなされる。図1、図2のように閉じ込まれているドア16を図3のように十分に開いて開口部103を開放する。このドア16の開き動作に連動するカートリッジ固定機構の逆動作によりカートリッジ9の装置本体101に対する位置決め固定が解除される。また、カートリッジ9側の駆動入力部とバイアス入力部とに対する装置本体101側の駆動出力部とバイアス出力部との結合が解除される。
そして、開口部103から装置本体101内に手を入れてカートリッジ9の把手10dを掴みカートリッジ9を前方向X1に引き動かす。カートリッジ9はほぼ水平のガイド部25R・25Lに沿って装置本体101内を取り出し方向X1にスライド移動する。カートリッジ9を十分に引き移動することで、被ガイド部10L・10Rのガイド部25L・25Rに対する係合が外れてカートリッジ9が装置本体101内から取り出される。
上記のように、カートリッジ9側の被ガイド部10L・10Rと装置本体101側のガイド部25L・25Rとの係合状態においてカートリッジ9を着脱方向(X1,X2方向)に移動させることで、カートリッジ9が装置本体101に対して着脱される。
(カートリッジの構成)
本例におけるカートリッジ9は、現像手段4のトナー収容部(トナー補給手段)4eを除いたカートリッジ部分をメインユニット(第1のユニット)7としている。メインユニット7が装置本体101に対して取り外し可能に装着される。そして、このメインユニット7に対してトナー収容部4eをサブユニットとして取り外し可能に装着されるトナー収納ユニット(第2のユニット)8とした構成である。トナー収納ユニット8の内部に予め所定量のトナーTが収容されている。
図5はメインユニット7に対するサブユニットとしてトナー収納ユニット8の着脱関係を示す斜視図である。図6はトナー収納ユニット8の斜視図である。即ち、カートリッジ9はメインユニット7に対してトナー収納ユニット8が着脱可能に装着された構成となっている。
このようにすることにより、カートリッジ9において、トナー収納ユニット8内のトナーTを使い切った場合のトナー収納ユニット8の交換が可能となり、トナーの消費に対して比較的寿命の長いメインユニット7を有効に使い切ることができる。
本例のカートリッジ9において、メインユニット7は装置本体101に対して矢印X1,X2方向に着脱される。把手10dはメインユニット7側にある。メインユニット7に対してトナー収納ユニット8を着脱する方向はカートリッジ9(メインユニット7)の長手方向(矢印V1,V2方向)であり、カートリッジ9の着脱方向(矢印X1,X2方向)とは異なる。
メインユニット7には、トナー収納ユニット8を装着するための開口10aが、長手方向の右側(矢印V1側)の端部(フレーム10の右側面)に設けられている。またトナー収納ユニット8を矢印V1,V2方向にガイドするためのガイド凹部材10bが設けられている。
一方、トナー収納ユニット8には長手に沿って被ガイド部8bが設けられており、この被ガイド部8bがメインユニット7のガイド凹形状10bに係合して、トナー収納ユニット8がメインユニット7に対して矢印V1,V2方向に着脱される。
メインユニット7に対してトナー収納ユニット8が十分に挿入されて結合位置に装着されている状態において、トナー収納ユニット8側のトナー補給開口部(不図示)がユニット7側の現像手段4における現像容器4dのトナー受け口部(不図示)に合致する。この状態において、トナー収納ユニット8側から現像容器4dへのトナーの補給が可能となる。即ち、本例のカートリッジ9の第1のユニット7は現像手段4を有し、第2のユニット8は現像手段4にトナーTを補給するトナー補給手段(トナー収納部)4eを有する。
(ロック手段R)
カートリッジ9はメインユニット7に対してトナー収納ユニット8を結合位置に結合するためのロック手段Rを有している。ロック手段Rはメインユニット7に設けられた被係合部71とトナー収納ユニット8に設けられた係合部(ロック機構)80とから成る。このロック手段Rについて説明する。
メインユニット7において、開口10aの入り口付近の下部には、メインユニット7に対して十分に挿入されて結合位置に装着されたトナー収納ユニット8をロックするための被係合部としてのロック用突起部71が設けられている。ここで、ロック用突起71は鉤状部分であるロック部71aと、直線状の当接部71bと、から成る。
また、トナー収納ユニット8の右端部側の下部にはユニット8の外装フレームを下方に延長して係合部格納容器8aが連設されている。この容器8aの内部に、メインユニット7側の上記ロック用突起71に係合することにより、メインユニット7に対してトナー収納ユニット8を装着位置でロックするための係合部としてのロック機構80が配設されている。そして、容器8aの前面側の左右方向に長い開口部8cからロック手段Rの操作部(ロックを解除するための操作部)81eが外部に露出している。
即ち、操作部81eはトナー収納ユニット8に設けられ、ロック手段Rの係合部であるロック機構80を操作可能に構成されている。
メインユニット7のフレーム10の正面の右端部側には、メインユニット7に装着されている状態のトナー収納ユニット8側の上記操作部81eが位置して外部に臨む左右方向に長い開口10fが設けられている。この開口10fの右側面側は操作部81eの出入り口として開放されている。使用者はこの開口10fの部分において操作部81eにアクセスできる。
次にロック手段Rの構成について図7乃至図9を用いて説明する。図7はロック手段Rの斜視図、図8は後述するロックレバー81とレバー軸82の取り付けを表す断面図、図9はロック手段Rを上から見た図である。
ロック手段Rにおいて、容器8a内の係合部としてのロック機構80は、ロックレバー81、レバー軸82、引っ張りバネ83、バネ軸84を有する。ロックレバー81はロック部81a、延長部81b、バネ止め部81c、回動穴81d、操作部81eを有する。
レバー軸82とバネ軸84は容器8aの不動部に固定された定置軸である。ロックレバー81はレバー軸82に回動穴81dが係合しておりその軸中心に回動可能となっている。レバー軸82は上端部が容器8aの不動部に固定されている。レバー軸82の下端部は図8の(a)のように小径軸部82aとされており、この小径軸部82aに雌ねじ穴82cが形成されている。ロックレバー81にはレバー軸82の小径軸部82aを含む下端部が嵌入する段穴が回動穴81dとして形成されている。また、この回動穴81dの下部も皿ねじ82bが嵌入する段穴にされている。
そして、図8の(b)のように、レバー軸82の下端部にロックレバー81の回動穴81dを係合させ、ロックレバー81の下側から小径軸部82aの雌ねじ穴82cに皿ねじ82bをねじ込む。これにより、レバー軸82の下端部にロックレバー81が回動可能に支持される。ロックレバー81の下面側にはレバー軸82や皿ねじ82bは突出していない。また、ロックレバー81はレバー軸82に対して高さ方向には動かない。
バネ止め部81cはロックレバー81の下面側に設けられており、このバネ止め部81cとバネ軸84との間に引っ張りバネ83が張設されている。レバー軸82や皿ねじ82bは上記のようにロックレバー81の下面側、即ち、引っ張りバネ83側には突出せず、引っ張りバネ83とは干渉しない構成となっている。
ロックレバー81の操作部81eは、図4〜図6のように、容器8aの正面側の開口8cから外部に露出している。また、引っ張りバネ83はロックレバー81のバネ止め部81cとバネ軸84の間に設けられている。ロック機構80のこれら各部材81〜84は上方(図7の矢印Qの方向)から見ると、図9のように配置されている。
このため、ロックレバー81のバネ止め部81cがレバー軸82とバネ軸84の中心を結んだ線の延長線Mよりも右側にあるときは、ロックレバー81は引っ張りバネ83によって矢印Y1の向きに回動させられる。そして、ロックレバー81は開口部8cの右壁部8dに当接した位置で止まる。
また、ロックレバー81のバネ止め部81cがレバー軸82やバネ軸84よりも左側にあるときは、ロックレバー81は引っ張りバネ83によって逆に矢印Y2の向きに回動させられる。そして、ロックレバー81は開口部8cの左壁部8eに当接した位置で止まる。
次に、メインユニット7に対するトナー収納ユニット8の着脱時におけるロック手段Rの挙動について図5乃至図12を用いて説明する。図10乃至図12は、ロック手段Rの挙動を説明する図である。
先ず、メインユニット7の右側面側の開口10aに対してトナー収納ユニット8の左側端部を対応させてトナー収納ユニット8の被ガイド部8bをメインユニット7のガイド形状10bに係合させる。するとトナー収納ユニット8はメインユニット7に対して着脱方向である矢印V1,V2の方向以外には移動できなくなる。
この状態でトナー収納ユニット8をメインユニット7に矢印V2の向きに挿入していく。そうすると、メインユニット7側の被係合部としてのロック突起部71が、トナー収納ユニット8側の係合部としてのロック機構80が配設されている容器8a内に左側の開口85を通って侵入してくる。このときロック突起部71とロック機構80の位置関係は図9に示すような関係となっている。
そのまま更にトナー収納ユニット8をメインユニット7に対して押し込んでいくと、ロックレバー81の延長部81bにロック突起71の当接部71bが当接し、ロックレバー81が引っ張りバネ83のバネ力に抗って矢印Y2の向きに回動されていく。
さらにトナー収納ユニット8をメインユニット7に対して押し込んでいくと、ロックレバー81のバネ止め部81cが、図10の位置(死点位置)を超え、レバー軸82とバネ軸84の中心を結んだ線の延長線Mよりも左側に位置する。そうすると、引っ張りバネ83はそれまでと逆向きすなわち矢印Y2の向きにロックレバー81を回動させる。そのため、図11に示すように、ロックレバー81は、ロック部81aがロック突起71aに引っ掛かる。これにより、トナー収納ユニット8はメインユニット7に対して固定(ロック)される。
このようにトナー収納ユニット8がメインユニット7に対して結合位置に結合されて装着されている状態において、トナー収納ユニット8側のロック機構80の操作部81eは図4のようにメインユニット7側の開口10f内に位置して外部に臨んでいる。即ち、操作部81eの操作(アクセス)が可能となっている。
ここで、トナー収納ユニット8のロックレバー81が、図12の(a)のように最初からロック時の位置にある場合について説明する。トナー収納ユニット8をメインユニット7に装着させていっても、図12の(b)に示すようにロックレバー81の延長部81bは当接部71bに当接せずに、ロック部81aの斜面81a1がロック突起71aの斜面71a1に当接する。そして、そのままトナー収納ユニット8を押し込むと、ロック部81がロック突起71aの斜面71a1を乗り越え、ロックがかかる(図11)。
このように、初期のロックレバー81の位置によらず、トナー収納ユニット8をメインユニット7に対して装着位置まで押し込むことにより、装着位置でトナー収納ユニット8をメインユニット7に対してロック手段R(71・80)により固定できる。即ち、メインユニット7に対してトナー収納ユニット8を結合する際に、トナー収納ユニット8を結合位置に移動させることで、ロック手段Rによりロックがかかり、結合がなされるように構成されている。
次に図13及び図14を用いてロックがかかっていることの確認について説明する。図13はロック確認のために設けられた後述するマークの説明図であり、図14はロックがかかっていない状態を表す図である。
上記のように、ロック手段Rの操作部81eは、ロックがなされている時とロックがなされていない時とでロックレバー81の回動に伴って異なる位置をとるように構成されている。本例においては、ロック手段Rの操作部81eの、ロックがなされている時とロックがなされていない時の位置の違いを確認する手段を設けている。
具体的には、本例においては、メインユニット7のフレーム10には、図13に示すように、トナー収納ユニット8がメインユニット7に装着され、ロックされたときに、ロックレバー81の操作部81eが位置する部位にマーク10cが設けられている。このマーク10cが操作部81eとぴったり合っていなければロックがなされていないということとなる。つまりマーク10cは、操作部81cの基準の位置を示す目印である。
例えば、ロックがきちんとかかっておらず、ロックレバー81が図14の(a)や図1(b)に示すような状態となっている場合には操作部81eとマーク10cはズレることとなり、この部位を確認することによりロックが掛かっていないことが分かる。
このように、トナー収納ユニット8を装着した後、この部位を確認することによりロックがかかっているかどうかを確認でき、確実にロックをすることができる。
次に、トナー収納ユニット8を、メインユニット7から取り外す場合のロック手段Rの挙動について図5、図6および図9乃至図11を用いて説明する。
図11のロック状態からロックレバー81の操作部81eを矢印Y1の方向に動かすとロック部81aがロック突起71aから逃げてロックが外れる。そのままロックレバー81をV1方向に動かし続けると、図10に示すように、ロックレバー81の延長部81bがロック突起71の当接部71bに当接し、ロックレバー81の延長部81bで当接部71bを押す形となる。そのため、トナー収納ユニット8はメインユニット7の装着位置から取り外し方向すなわち矢印V1の向きに動き始める。
ここで、トナー収納ユニット8がメインユニット7に対してV1方向に動き始めるとすぐに、ロックレバー81のバネ止め部81cがレバー軸82とバネ軸84の中心を結んだ線の延長線M(死点位置)よりも右側に位置するようになる。すると引っ張りバネ83のバネ力がロックレバー81を矢印Y1の向きに回動させるようにかかり始める。
このため図9で示す位置関係となるまでは引っ張りバネ83のバネ力によってトナー収納ユニット8はメインユニット7から取り外される向きV1に動かされる。すなわちトナー収納ユニット8の取り外しの初期において、ロック手段Rのロック機構80におけるバネ力によって、トナー収納ユニット8はポップアップされる。
ここで、引っ張りバネ83のバネ力は、着脱されるサブユニット8によってポップアップが適切になされるように調整される。例えば、トナー収納ユニット8のトナー容量が少ない場合は弱く、多い場合は強く設定する。これは本発明の構成、すなわちサブユニット8側に係合部としてのロック機構80がある構成により、ポップアップの最適化が可能となっているのである。
その後、さらにロックレバー81の操作部81eに矢印Y1の向きに力を加え続けると、トナー収納ユニット8はメインユニット7の装着位置から矢印V1の向きに遠ざけられていく。そして、被ガイド部8bがメインユニット7のガイド形状7bから外れ、トナー収納ユニット8がメインユニット7から取り外される。
即ち、本例においては、メインユニット7からサブユニット8を取り外す際に、ロック手段Rのロック解除の操作を行うことにより、サブユニット8に対し結合位置から取り外される向きV1にロック手段Rのロック機構80により力が加わるように構成した。そして、ロック手段Rのロック機構80によりサブユニット8に対して加わる力の強さは、ロック手段Rのロック機構80の構成により調整可能である。
上述したように、ロック手段Rの操作部81eはトナー収納ユニット8の側に設けられている。そして、メインユニット7からトナー収納ユニット8を取り外す際にロック手段Rによるロックを解除するために操作部81eを動かす向きY1が、トナー収納ユニット8をメインユニット7から取り出す向き(方向)V1となるように構成されている。
そのため、ロックレバー81に対してロックを外す向き(矢印Y1の向き)に力を加え続けることにより、ロックを外す操作と、サブユニットであるトナー収納ユニット8をメインユニット7から取り外す操作を一連の動作で行うことができる。また、取り外しの初期の段階で、ロック手段Rのロック機構80における引っ張りバネ83のバネ力によって、サブユニット8を取り外す向きに動かすこと、すなわちポップアップができる。そのため、メインユニット7からサブユニット8を取り外す操作を容易に行うことが可能である。
以上説明したように、本実施の形態によれば、メインユニット7に対してサブユニット8を着脱する構成のカートリッジにおいて、装着時には、装着位置に押し込むだけという容易な操作でサブユニット8をメインユニット7に装着できる。また、マーク10cとロック手段Rの操作部81eの確認によってロックの確認ができるため、装着位置に対して確実にロックすることができる。また、取り外し時には、一連の動作でロック解除と取り外しの操作を容易に行うことができる。すなわち、ユニット間の結合および取り外し操作の操作性が向上したカートリッジを提供することができる。
[第2の実施の形態]
次に第2の実施の形態について図を用いて説明する。上記第1の実施の形態と説明の重複する部分については、同一の符号を付して説明を省略する。本実施の形態は第1の実施の形態に比べ、メインユニット7にトナー収納ユニット8をロックするロック手段Rの構成のみが異なるものである。そのため画像形成装置本体およびカートリッジ9の構成は第1の実施の形態と同様である。
先ず、メインユニット7に対するトナー収納ユニット8の着脱構成とロック手段Rについて図15乃至図18を用いて説明する。図15はメインユニット7とトナー収納ユニット8の装着構成を表す斜視図である。図16はロック手段Rを表す斜視図、図17はトナー収納ユニット8をメインユニット7に装着していないときのロック手段Rにおけるロック機構80の挙動を説明する図である。図18は後述する付勢手段の断面図である。
メインユニット7には第1の実施の形態と同様、図15に示すように、トナー収納ユニット8を装着するための開口10aが設けられており、開口10aの入り口付近の下部には被係合部としてのロック用突起部71が設けられている。本実施の形態のロック用突起71は鉤状部分であるロック部71aと、直線状の当接部71bと、に加え、後述する係合部としてのロック機構80における付勢部(付勢手段)86を規制する付勢規制部71cが設けられている。
また、トナー収納ユニット8をガイドするためのガイド凹形状10b、操作部81eが位置して外部に臨む開口10fが設けられているのは第1の実施の形態と同様である。
一方、トナー収納ユニット8には第1の実施の形態と同様、図15に示すように、被ガイド部8bが設けられており、この被ガイド部8bがメインユニット7のガイド凹形状10bに係合して着脱される。また、トナー収納ユニット8は容器8aの内部に、第1の実施の形態と同様に、係合部としてのロック機構80を有している。
ロック手段Rはメインユニット7に設けられた被係合部71とトナー収納ユニット8に設けられた係合部80とから成る。
トナー収納ユニット8側の係合部としてのロック機構80は、第1の実施の形態と同様の、ロックレバー81、レバー軸82、引っ張りバネ83、バネ軸84に加え、付勢部86が設けられている。
付勢部86は、図18に示すように、ベース86aと押圧部86b、そして内部に設けられた圧縮ばね86cで構成されている。ベース86aは容器8aの不動部に固定されて定置配設されている。圧縮ばね86cは押圧部86bをベース86aのストッパで止められる位置まで押し付けている。即ち、押圧部86bは圧縮ばね86cのバネ力によりベース86aから所定の方向に突出移動付勢されている。
また、ロックレバー81には、第1の実施の形態と同様の、ロック部81a、延長部81b、バネ止め部81c、回動穴81d、操作部81eに加え、付勢受部81fが設けられている。
ここで、付勢部86と付勢受部81fは図17の(a)に示すように配置されている。このため付勢部86は付勢受部81fに対して矢印P1方向に押す構成となっている。このとき付勢部86の押圧力は引っ張りバネ83のバネ力よりも強い力でロックレバー81を押すことができるようにバネ力を設定している。このためロックレバー81は図17の(b)の位置まで、すなわち、ロックレバー81のバネ止め部81cがレバー軸82やバネ軸84よりも右側となる位置まで押される。
そのため、ロックレバー81は引っ張りバネ83によって矢印Y1の向きに回動させられ、開口部8cの右壁部8dに当接した位置で止まる。すなわちトナー収納ユニット8がメインユニット7に装着されていないときには、ロックレバーは常に図17の(c)の位置となる。
次に、メインユニット7に対するトナー収納ユニット8の着脱時のロック手段Rの挙動について図15および図19乃至図24を用いて説明する。図19〜図22は着脱操作時のロック手段Rの動きを説明した図であり、図23および図24は装着が不十分でロックがかかっていない場合のロック手段Rの状態を表した図である。
第1の実施の形態と同様に、メインユニット7の右側面側の開口10aに対してトナー収納ユニット8の左側端部を対応させる。そして、トナー収納ユニット8の被ガイド部8bをメインユニット7のガイド凹形状10bに係合させて、図15において矢印V2の向きに挿入していく。そうすると、メインユニット7側の被係合部としてのロック突起部71が、トナー収納ユニット8側の係合部としてのロック機構80が配設されている容器8a内に左側の開口85を通って侵入してくる。このときロック突起部71とロック機構の位置関係は図19に示すような関係となっている。
そのままトナー収納ユニット8を押し込んでいくと、図20に示すように、先ずはメインユニット7のロック突起部71の付勢規制部71cが、付勢部86の押圧部86bに設けられた規制突起86b1に当接する。そして付勢規制部71cの斜面71c1によって付勢部86bは矢印P2の向きにバネ力に抗って動かされる。
同時に、ロックレバー81の延長部81bにロック突起71の当接部71bが当接し、ロックレバー81が引っ張りバネ83のバネ力に抗って矢印Y2の向きに回動する。
さらにトナー収納ユニット8を押し込んでいくと、図21に示すように、付勢部の押圧部86bは付勢規制部の斜面71c1によりさらに動かされロックレバーの付勢受部81fとは接触しない。一方、ロックレバー81はバネ止め部81cがレバー軸82とバネ軸84の中心を結んだ線の延長線Mよりも左側に位置するまで当接部により回動させられ、その後、引っ張りバネ83によって回動させられる。そのため、図22に示すように、ロックレバー81は、ロック部81aがロック突起71aに引っ掛かる。
これにより,トナー収納ユニット8はメインユニット7に対して固定される。すなわち、本実施の形態においても、トナー収納ユニット8をメインユニット7に対して装着位置まで押し込むことにより、装着位置でトナー収納ユニット8をロックにより固定できる。
ここで、ロックがきちんとかかっておらず、ロックレバー81が図23に示すような状態となっている場合について説明する。
この場合は、ロック機構の引っ張りバネ83のバネ力によってロックレバー81が矢印Y2の向きに回動することによりロックレバー81のロック部81aの斜面81a1とロック用突起71aのロック部の斜面71a1が当接する。このことと、付勢部86の付勢力によって付勢部86の押圧部86bに設けられた規制突起86b1が付勢規制部71cの斜面71c1に当接することにより、トナー収納ユニット8は取り外し方向(矢印V1の向き)に移動せしめられる。
そして、図24の位置まで移動すると、付勢部86によってロックレバー81が、バネ止め部81cがレバー軸82とバネ軸84の中心を結んだ線の延長線Mよりも右側に位置することとなる。そのため、引っ張りバネ83によりトナー収納ユニット8は図20の位置まで移動することとなり、ロックレバー81が開口部8cの右壁部8dに当接した位置で止まる。即ち、操作部81eが開口部8cの右側端部に位置することとなる。このように、付勢部86は、ロック手段Rによるロックがなされていない時に、操作部81eを、ロックがなされている時の位置とは異なる位置に移動させる手段として機能している。
本実施の形態においては、ロックがかかっていないとロックレバー81は図20の状態となり、操作部81eが開口部8cの右側端部に位置することとなる。このため、マークを確認しなくともロックがかかっていないことを明白に認識できる。そのため、本実施の形態においては、ロック状態を確認するためのマークは設ける必要がない。このように、トナー収納ユニット8を装着した後、さらに容易にロックの状態を確認でき、確実にロックをすることができる。
次に、トナー収納ユニット8を、メインユニット7から取り外す場合についてであるが、トナー収納ユニット8を取り外す場合のロック手段Rの挙動はほぼ第1の実施の形態と同様である。
違いは、ロックがなされている図22の状態から、ロックレバー81の操作部81eを矢印Y1の向きに動かすことでロックを外した後、そのままロックレバー81を動かす。これにより、トナー収納ユニット8が矢印V1の向きに動き始めた時にロック手段Rのロック機構80における引っ張りバネ83だけでなく、付勢部86の付勢力も加わってトナー収納ユニット8が図20の位置まで移動させられることである。
すなわち図21の位置からトナー収納ユニットが矢印V1の向きに移動を始めると、付勢部86の規制突起86b1が付勢規制部71cの斜面71c1にかかるため、付勢力によりトナー収納ユニット8に対して矢印V1の向きに移動させることとなる。
このため、引っ張りバネ83のバネ力および付勢ユニット86に設けられるバネ86cのバネ力は、そのバネ力が合わさってトナー収納ユニット8のポップアップが適切に行われるように設定される。
上述したように、トナー収納ユニット8の取り外しの初期の段階で、ロック手段Rのロック機構80における引っ張りバネ83のバネ力および付勢部86の付勢力によって、トナー収納ユニット8を取り外しの向きに動かすことができる。そのため、メインユニット7からトナー収納ユニット8を取り外す操作を容易に行うことが可能である。
以上説明したように、本実施の形態によれば、第1の実施の形態の作用に加えて、ロックがかかっていないときは、ロックレバー81の操作部81eをロック時に対して反対側に位置させることができる。そのため、ロックの状態をより確実に分かりやすく認識させることができる。
[第3の実施の形態]
次に第3の実施の形態について図を用いて説明する。上記第1もしくは第2の実施の形態と説明の重複する部分については、同一の符号を付して説明を省略する。本実施の形態は、カートリッジの構成が異なるものである。その他の、装置本体の構成、ユニット間のロック手段Rについては第1の実施の形態と同様である。尚、ロック手段Rについては第2の実施の形態と同様の構成であってももちろん良い。
先ず、本実施の形態におけるカートリッジ(プロセスカートリッジ)109の構成について図25乃至図28を用いて説明する。図25は本実施の形態における画像形成装置の概略の断面構成図(横断右側面図)である。図26の(a)はカートリッジ109の横断右側面図、(b)はカートリッジ109を構成しているドラムユニットであるに対する現像ユニットの着脱を表す横断右側面図である。図27は同じく着脱を表す斜視図である。図28は現像ユニットの斜視図である。
図25において画像形成装置100の構成は第1の実施の形態における図1乃至図3の装置100と同じである。カートリッジ109は、本例においては、分離型のプロセスカートリッジとしてのドラムユニット(第1のユニット)107と現像ユニット(第2のユニット)108とが対となっている形態のものである。ドラムユニット107に対して現像ユニット108が着脱可能に取り付けられた構成となっている。
本例において、ドラムユニット107には、像担持体としてのドラム1(回転ドラム型の電子写真感光体)、帯電手段としての帯電ローラ2、クリーニング手段としてのブレードクリーニング器6、がフレーム10に所定の配置で組み込まれている。現像ユニット108には、現像手段4としての、現像ローラ4a、現像剤搬送手段4b、現像ブレード4c、現像容器4d、トナー収納部4eが所定の配置で組み込まれている。
ドラムユニット107のフレーム10には、現像ユニット108を挿入装着するためのカバー部10gが設けられており、その入り口付近の下部には現像ユニット108をロックするための被係合部としてのロック用突起部171が設けられている。ここでは、第1の実施の形態と同様、ロック用突起部171は鉤状部分であるロック部171aと、直線状の当接部171bと、から成る。また、カバー部10gには現像ユニット108を挿脱ガイドするためのガイド凹形状10hが設けられている。
一方、現像ユニット108には、図27に示すように、被ガイド部108bが設けられており、この被ガイド部108bがドラムユニット107側のガイド凹形状10hに係合して、現像ユニット108がドラムユニット107に対して着脱される。
また、現像ユニット108はその内部にドラムユニット107側の被係合部としてのロック用突起171と係合することにより、ドラムユニット107に対して現像ユニット108を装着位置でロックするための係合部としてのロック機構180を有している。
上記のロック用突起171とロック機構180とによりドラムユニット107に対して現像ユニット108を結合するためのロック手段Rが構成されている。図28においては、このロック手段Rのロック機構180における操作部181eが外部に露出している。
また、現像ユニット108は、現像手段4を構成している現像ローラ4a、現像剤搬送手段4b、現像ブレード4c、現像容器4d、トナー収納部4e有する現像主ユニット111と、ロック手段を有する現像ロックユニット112からなる。現像主ユニット111は、不図示の係合手段により、現像ロックユニット112に対して矢印N1、N2方向に若干の自由度を持って取り付けられており、現像ロックユニット112の現像主ユニット111との当接部には弾性部材110が設けられている。
次に、ドラムユニット107に対する現像ユニット108の着脱について説明する。現像ユニット108の被ガイド部108bをドラムユニット107のガイド形状10hに係合させる。すると現像ユニット108はドラムユニット107に対して着脱方向である矢印N1,N2の方向以外には移動できなくなる。
さらに現像ユニット108を押し込んでいくとロック手段Rによりロックがかかり装着が完了する。ロック手段Rの構成と挙動は第1の実施の形態のロック手段Rと同様である。
装着がなされると、図26の(a)に示す状態となり、弾性部材110によって現像主ユニット111は矢印N2の向きに付勢される。この付勢により、現像ユニット108に設けられた現像ローラ4aはドラムユニット107に設けられたドラム1に対して所定の位置に位置決めされ、この両者の位置関係を良好に維持する。
最後に、図29及び図30を用いてロックがかかっていることの確認について説明する。図29及び図30はロック確認のために設けられたマークの説明図である。
ドラムユニット107には、図29、図30に示すように、ロックの操作部181eにアクセスできるよう操作開口10fが設けられている。また、第1の実施の形態と同様に、現像ユニット108がドラムユニット107にロックされたときに、ロックレバー181の操作部181eが位置する部位にマーク10cが設けられている。このマーク10cが操作部181eとぴったり合っていなければロックがなされていないということとなる。これにより、現像ユニット108を装着した後、この部位を確認することによりロックが掛かっていることを確認でき、確実にロックをすることができる。
以上説明したように、本実施の形態によれば、ユニット構成が異なるカートリッジにおいても、同一のロック手段を適用でき、そのロック手段によって、ユニット間の結合および取り外し操作の操作性が向上したプロセスカートリッジを提供することができる。
[その他の事項]
(1)本発明において、装置本体に対して取り外し可能に装着されるカートリッジは第1〜第3の実施の形態におけるようなプロセスカートリッジに限られないことは勿論である。他の各種形態の一体型もしくは分離型のプロセスカートリッジ、現像カートリッジ、現像剤カートリッジが含まれる。その他、画像形成装置の装置本体に取り外し可能に装着されて、記録媒体に画像を形成する画像形成プロセスに寄与するカートリッジ(ユニット)が含まれる。
(2)また、カートリッジの第1のユニットと、この第1のユニットに対して着脱される第2のユニットはそれぞれ実施の形態に示したユニットに限られるものではないことは勿論である。