JP6594106B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、異なる記録色のトナーに対応した複数のカートリッジを用いる画像形成装置に関する。

近年ではカラー画像を記録する電子写真方式の画像形成装置が普及しつつある。この種のカラー画像形成装置として、例えばイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色毎の現像剤、例えばトナーを収納する画像形成ユニットを用いてカラー画像の形成を行うタンデム型の画像形成装置がある。この種の画像形成装置では、各色の画像形成ユニットは、例えばユーザ自身が容易にメンテナンスを行うことができるよう、プロセスカートリッジとし、装置本体に対して着脱する構成が用いられることがある。例えば、この種の画像形成装置は、電子写真複写機や、電子写真プリンタ（例えば、レーザビームプリンタ、ＬＥＤプリンタ等）、ファクシミリ装置、あるいはこれらの任意の複数機能を統合した複合機などとして製品化されている。

上記のプロセスカートリッジでは、トナー（現像剤）容器、帯電装置、現像装置、クリーニング装置と感光（体）ドラム（像担持体）などの任意の１または複数の部位を一体的にユニット化したものである。あるいは、これらのうち、帯電手段、現像手段、クリーニング装置の少なくとも１つと感光ドラムとを、例えばドラムカートリッジとしてカートリッジ化し、他の部分は独立して着脱可能な別のプロセスカートリッジとして構成する場合もある。また、少なくとも現像器の部分を含むユニットは現像カートリッジなどと呼ばれる場合もある。また、下記の特許文献１などにおけるトナー容器の部分をトナーカートリッジなどと呼ぶ場合も考えられる。

本明細書では、異なる記録色のトナーに対応した複数のプロセスカートリッジを用いる画像形成装置を取り扱う。なお、以下では、異なる記録色のトナーに対応した複数のプロセスカートリッジを特に区別が必要な場合を除き、単に「カートリッジ」と称する場合がある。

この種の異なる記録色に対応するカートリッジは、それぞれ画像形成装置の特定の装着位置に装着されて初めて所期のカラー画像形成が可能となる。例えばカートリッジを誤って所定位置以外に装着した場合には、意図したカラー画像を得ることができないため、カートリッジの装着部位にいわゆる色非互換性を付与する公知技術が知られている。

例えば、下記の特許文献１では、トナーコンテナ容器（２０）の底面側にこの容器を支持するための支持脚（３３）が配置され、装置本体に装着される際の位置合わせを行う位置合わせ片（３３１）を兼ねる構成が提案されている（例えば特許文献１の図８）。この構成では、支持脚（３３）が各色のトナーコンテナ容器毎に僅かずつ異なる位置にずらして配置され、対応する位置にそれぞれ配置された装置本体側の溝部（１８１）と係合することにより、トナーコンテナ容器の装着部位の色非互換性を実現している。

特開２００９−１６８８５８号公報

一方で、電子写真方式のカラー画像形成装置において、例えばそれぞれ異なる色のトナーに対応した別体の現像カートリッジ（現像器）を画像形成機構に対して各々所定の装着位置に位置決め、装着する。このカートリッジが位置決めされる画像形成機構としては、例えば感光ドラムのような像担持体（ないしそのドラムカートリッジ）が考えられる。この場合、現像カートリッジ（現像器）と像担持体間の位置精度を保証するために、現像カートリッジ（現像器）を像担持体間の方向に付勢して、装着位置の誤差（嵌合公差など）を保障（いわゆるガタ詰め）する構成が用いられることがある。

しかしながら、上記の特許文献１のトナーコンテナ容器の装着に関して色非互換性を設ける構造では、位置合わせ片となる支持脚が、各色毎に僅かずつ前後へずらされて装置本体側の溝部と係合している。もし、このような構造を上記のように像担持体方向への付勢を必要とするカートリッジの装着構造に利用した場合、例えばカートリッジの像担持体方向への付勢方向および付勢力を各色のカートリッジで一定に保てない、という問題があった。もし、これにより、現像カートリッジ（現像器）と像担持体（感光ドラム）の間の位置精度に各色差および長手方向差が生じた場合には、例えば濃度ムラなどの画像形成不良が発生する可能性がある。

本発明の課題は、画像形成装置において、画像形成不良を生じることなく、異なる記録色のトナーに対応した複数のカートリッジの位置決めに色非互換性を付与し、各記録色のカートリッジを所定位置に確実に装着できるようにすることにある。

上記課題を解決するため、本発明においては、カートリッジ収容部を有する画像形成装置であって、感光体を有する感光体ユニットと、トナーを用いて前記感光体上の静電潜像を現像する現像手段を有するカートリッジであって、前記カートリッジ収容部に対して着脱可能なカートリッジと、位置決め穴と、該位置決め穴に嵌合する位置決め突起とを有し、前記位置決め穴に前記位置決め突起が嵌合することで前記画像形成装置に対して前記カートリッジを位置決めする位置決め手段と、前記位置決め手段を介して前記カートリッジを前記感光体ユニットに向けて付勢する付勢手段と、を備え、前記位置決め突起は、断面形状に円弧を有する円弧形状部と、前記断面形状において前記円弧形状部に対して半径が小さくなるように前記円弧形状部に対して切り欠かれた切り欠き部と、を有し、前記円弧形状部は、前記付勢手段によって付勢された際に前記位置決め穴の縁部と少なくとも一部が係合するように、前記位置決め突起の前記断面形状において前記切り欠き部に対して前記付勢手段による付勢方向の下流側の位置に設けられる構成を採用した。

上記構成によれば、カートリッジを位置決めする第１および第２の位置決め部材に円弧形状部および切欠形状部を備えた嵌合構造を設けている。例えばこの嵌合構造の円弧形状部および切欠形状部の位相を各色のカートリッジごとに異ならせることにより、小型軽量かつ簡単安価な構成によって各カートリッジの装着に関する色非互換性を実現できる。また、円弧形状部を利用してカートリッジの装着位置の誤差を保障する付勢力を加えるようにすることによって、各カートリッジに均等に一定の付勢方向、一定の付勢力を与えることができる。これにより、各カートリッジに含まれる例えば現像器と、画像形成機構の例えば像担持体（例えば感光ドラム）の位置精度を保障でき、濃度ムラなどの画像形成不良を抑制することができる。

電子写真方式の画像形成装置の概略構成を示した断面図である。 プロセスカートリッジの構成の一例を示した部分断面図である。 プロセスカートリッジおよびプロセスカートリッジが装着される装置本体側の画像形成機構の要部の構成を示した斜視図である。 プロセスカートリッジを位置決めする要部の構成を示した斜視図である。 位置決め部材の構成例を示し、（ａ）は位置決め部材の全体形状を示した説明図、（ｂ）および（ｃ）は色非互換性を実現するそれぞれ異なる嵌合構造を示した断面図である。 位置決め部材の異なる構成例を示し、（ａ）は位置決め部材の全体形状を示した説明図、および（ｂ）は色非互換性を実現する円弧形状部および切欠形状部を含む嵌合構造を示した断面図である。 図６の構成において色非互換性を実現する嵌合構造の異なる複数位相を示した説明図である。

以下、添付図面に示す実施例を参照して本発明を実施するための形態につき説明する。なお、以下に示す実施例はあくまでも一例であり、例えば細部の構成については本発明の趣旨を逸脱しない範囲において当業者が適宜変更することができる。また、本実施形態で取り上げる数値は、参考数値であって、本発明を限定するものではない。また、以下に記載した構成部品の寸法、材質、形状、それらの相対配置などは、本発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものであり、特に特定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれらの構成のみに限定する趣旨のものではない。

＜実施例＞
＜画像形成装置の全体構成＞
図１は本発明を実施可能な画像形成装置１の全体構成の一例を示している。図１の画像形成装置１は、例えば、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色のトナー像を形成する像担持体（電子写真感光体）を備え、紙やプラスチックシートなどの記録材に対してカラー画像を記録できるよう構成されている。画像形成装置１は、像担持体として、平行に配置された４つの感光ドラム１２ａ（イエロー），１２ｂ（マゼンタ），１２ｃ（シアン），１２ｄ（ブラック）を備えている。これら感光ドラム１２ａ〜１２ｄの上部には、これを縦断する態様で配置された中間転写体としての中間転写ベルト１６が配置されている。

不図示のモータにより駆動される各感光ドラム１２ａ〜１２ｄの周囲には、それぞれ一次帯電器１３、現像器（後述の現像カートリッジ１４）などが配置される。感光ドラム１２ａ〜１２ｄとこれら一次帯電器１３、現像器（１４）などは画像形成装置１に対して着脱自在なプロセスカートリッジ１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄとしてユニット化することができる。感光ドラム１２ａ〜１２ｄの下方にはポリゴンミラー等で構成される露光装置４１が配置される。なお、図１では一次帯電器１３、現像器（１４）や、後述の転写帯電ローラ１９の参照符号は煩雑さを避けるためプロセスカートリッジ１ａのみに関して図示してあるが、プロセスカートリッジ１ｂ，１ｃ，１ｄについても同様に設けられている（形状のみ図示）。

まず、最初の画像形成部における感光ドラム１２ａには、イエロー成分色の画像信号によるレーザー光が露光装置４１のポリゴンミラー等を介して投射され、感光ドラム１２ａ上に静電潜像が形成される。この静電潜像に対して現像器からイエロートナーを供給して現像することにより、静電潜像がイエロートナー像として可視化される。

このトナー像は、感光ドラム１２ａの回転に伴って、感光ドラム１２ａと中間転写ベルト１６とが当接する１次転写位置に到達する。この１次転写位置において、転写帯電ローラ１９に印加した１次転写バイアスによって、感光ドラム１２ａ上のイエロートナー像が中間転写ベルト１６に転写される（１次転写工程）。

中間転写ベルト１６のイエロートナー像を担持した部位が次の画像形成部に移動すると、この時までに上述同様の工程によって感光ドラム１２ｂ上にマゼンタトナー像が形成される。そして、感光ドラム１２ｂと中間転写ベルト１６とが当接する１次転写部位においてマゼンタトナー像が転写帯電ローラ（１９）により中間転写ベルト１６上のイエロートナー像上に重ね合わせて転写される。さらに、中間転写ベルト１６が移動するにつれて、各画像形成部のそれぞれの１次転写部位においてシアントナー像、続いてブラックトナー像が、イエロートナー像およびマゼンタトナー像上に順次重ね合わせて転写される。

一方、記録材Ｐはカセット３０に収納されている。記録材Ｐは、カセット３０からピックアップローラにより１枚ずつ送り出され、レジストローラ４０でタイミングを合わされた後、２次転写位置に到達する。この２次転写位置において、転写手段としての２次転写ローラ対１７に印加した２次転写バイアスによって、中間転写ベルト１６上の４色のトナー像が記録材Ｐ上に一括して転写される（２次転写工程）。

４色のトナー像が転写された記録材Ｐは、搬送ガイドに案内され、転写ローラ対１７の上方に配置された定着手段としての定着ローラ対２０の位置に搬送され、そこで熱および圧力を受けて前記４色のトナー像が定着される。これにより各色のトナーが溶融混色し、記録材Ｐ上にフルカラーのプリント画像として定着される。その後、トナー画像が定着された記録材Ｐは、搬送ガイドに案内されて、定着ローラ対２０の下流に設けられた排出手段としての排出ローラ対２５ａ、２５ｂにより排出トレイ２３上に排出される。

記録材Ｐの一方の面に対して画像形成を行う片面モードの場合は、前述の如く一方の面に画像が形成された記録材Ｐは、排出ローラ対２５ａ、２５ｂによって排出トレイ２３上に排出される。一方、記録材Ｐの両方の面に対して画像形成を行う両面モードの場合は、前述の如く一方の面に画像が形成された記録材Ｐは、不図示の両面パスを通って表裏が反転されてレジストローラ対２２まで搬送される。その後、表面記録と同様の画像形成プロセスで裏面記録が完了し、表裏面に画像が形成された記録材Ｐは、排出ローラ対２５ａ、２５ｂによって排出トレイ２３上に排出される。

上記のプロセスカートリッジ１ａ〜１ｄや、中間転写ベルト１６を駆動するローラ１６ａ、１６ｂ、あるいはさらに転写帯電ローラ１９などは、転写ベルトユニット１８などとしてユニット化される場合がある。この転写ベルトユニット１８を構成する上記の各部位は、一般に、その性質上、寿命が画像形成装置１の全体に比して短い。このため、画像形成装置１の本体寿命を全うする間には、プロセスカートリッジ１ａ〜１ｄや転写ベルトユニット１８を交換できるような構成が採用される。例えば、プロセスカートリッジ１ａ〜１ｄ、および転写ベルトユニット１８の双方の部位をユニット化し、脱着、交換可能とすることにより、メンテナンス性を向上させることができる。

なお、近年では、電子写真の現像方式としては一成分トナーと二成分トナーの現像方式がある。カラートナーの場合には、発色性の観点からトナーとキャリアが分離した２成分現像剤が広く利用されている。一方、黒色の現像器においては小型化・省スペースの要求では１成分現像、高速機においては２成分現像、と用途によって現像方式が使い分けられることがある。さらに、市場において、画像形成されるモノクロ画像とカラー画像の比率は徐々にカラーシフトしている状況ではあるが、画像形成装置のモノクロ／カラー構成に拘らず、記録される画像は圧倒的にモノクロ画像が多い。従って、黒色の現像器の耐久性はカラー現像器より長寿命であることが望まれている。

他方、カラー画像においてはより忠実な描画性能が要求され、写真画質レベルの画像形成装置の開発が行われている。従って、使用されるトナーは極力小粒径で、その形状は球体であり、トナー粒子の直径は均一であることが望ましい。さらに、市場ではランニングコストの低減のために掛かる定期交換部品の寿命を長くしてメンテナンス費用を抑制する、という需要も存在する。近年、現像器ではＡＣＲ（オートキャリアリフレッシュ）手段の採用や、現像器の現像スリーブの小径化によって、現像剤の劣化を抑制して長寿命化を図り、概ねＡ４サイズ原稿５０万枚相当の印刷が可能なカラー現像器が提供されている。

＜プロセスカートリッジ＞
図１に示したプロセスカートリッジ１ａ〜１ｄは、例えば図２に示すように構成することができる。この種のカートリッジには、図１、図２の現像器（１４）、感光ドラム１２、クリーニングブレード３２０ａ、一次帯電器１３などを１つのカートリッジに一体化したものがある。

また、現像スリーブ１４ａ（図２）を含む現像器の部位のみを、例えば感光ドラムと帯電器とクリーニングブレードとを一体化したドラムカートリッジ１０の部分とは別ユニットの現像カートリッジ１４に分けたセパレートタイプもある。以下、本実施例のプロセスカートリッジ１ａ〜１ｄは、一例としてドラムカートリッジ１０と、現像カートリッジ１４を含むセパレートタイプとする。

図２は、ドラムカートリッジ１０および現像カートリッジ１４の部位の主要部の断面構造を示している。図２のドラムカートリッジ１０は、ドラムフレーム３０１（筐体）中に感光ドラム１２（図１の１２ａ〜１２ｄ）を内蔵する。また、このドラムフレーム３０１中には、感光ドラム１２の周囲には、クリーニングブレード３２０ａ、一次帯電器１３、スクイシート３１６などが配置される。

この種のドラムカートリッジ１０では、例えば直径Φ３０ｍｍ程度の感光ドラム１２が用いられる。この感光ドラム１２には、例えば板状ウレタン材料のクリーニングブレード３２０ａを付勢接触させて、感光ドラム１２表面の残留トナーを掻き取る構造が用いられる。図２の構成では、クリーニングブレード３２０ａは、フレーム３２０に装着され、フレーム３２０を付勢するスプリングなどの付勢装置３４０によってクリーニングブレード３２０ａの先端が感光ドラム１２に接触するよう構成されている。

プロセスカートリッジの長寿命化の観点から、クリーニングブレード３２０ａで掻き取られた感光ドラム１２の表面の残留トナーは、感光ドラム１２と平行に配置されたトナー搬送スクリュ４１４によって、廃トナー容器（不図示）へと搬送される。トナー搬送スクリュ４１４は、円筒状のバネ（スプリング）形状の線材などにより構成され、感光ドラム１２の駆動力を伝達する駆動系を介してトナー搬送通路４１４ｅ中で回転駆動され、これにより回収トナーを搬送する。

なお、図２のドラムカートリッジ１０では、クリーニングブレード３２０ａの近傍には、トナーが機内に飛散するのを防止すべく、スクイシート３１６が配置されている。また、図２のドラムカートリッジ１０では、一次帯電器１３は、一次帯電ローラ３１７およびクリーニングローラ３１８により構成されている。

ドラムカートリッジ１０（図２の感光ドラム１２よりも右側の部分）は、突起や溝を組合せた位置決め構造（詳細不図示）を介して画像形成機構（の本体側）に対して装着される。一方、現像カートリッジ１４は、ドラムカートリッジ１０の感光ドラム１２と所定の位置関係となるよう、後述する位置決め機構を介して画像形成機構（ないしはそれに対して位置決めされているドラムカートリッジ１０）に対して位置決めされる。

以下では、特に、この装着に関して色非互換性の必要な現像カートリッジ１４を本体側の画像形成機構に対して位置決めする構成につき説明する。ただし、以下で説明する色非互換性を持って現像カートリッジ１４を位置決めする構成は、例えば現像器（１４）を含む一体型のプロセスカートリッジ（１ａ〜１ｄ）を画像形成装置本体（ないし画像形成機構）に位置決めするために利用することもできる。

画像形成装置では、各プロセスカートリッジ（１ａ〜１ｄ）は良好な画質、良好な色調の画像を得るべく、予め装置本体に装着する装着位置が定められている。また、各現像カートリッジ１４にトナー補給するトナーボトル（不図示）は、例えば装置本体の上部に配置される。これらトナーボトル（不図示）から現像カートリッジ１４の現像スリーブ１４ａに所定の記録色のトナーが補給される。

各色の現像カートリッジ１４の部分は、当然ながら各色に関して予め決められた位置に装着しなければならないため、装置位置の間違いを阻止する色非互換性を持たせる必要がある。

図３、図４は、本実施例の画像形成装置において、プロセスカートリッジ１ａ〜１ｄ（各色の現像カートリッジ１４の部分を含む）の装着構造の一例を示している。図３はプロセスカートリッジおよび装置本体の外観を示す斜視図、また図４はプロセスカートリッジの位置決め構成を示す斜視図である。

本実施例では、各色のプロセスカートリッジ１ａ〜１ｄは、図３のように現像カートリッジ１４およびドラムカートリッジ１０は、本体側筐体４０４、即ち画像形成機構（の本体側）に対して装着される。図３において本体側筐体４０４として示してある部分は、画像形成装置１の筐体の一部を構成する例えばフレーム部位である。この本体側筐体４０４に対して、各色のドラムカートリッジ１０は、突起や溝を組合せた嵌合構造（詳細不図示）によって所定の位置にそれぞれ位置決めされる。

一方、現像カートリッジ１４はカートリッジ側位置決め部材４０１（図５、図６）と結合され、カートリッジ側位置決め部材４０１を介して本体側筐体４０４、即ち画像形成機構（ないしはドラムカートリッジ１０）に対して装着される。

カートリッジ側位置決め部材４０１（第１の位置決め部材）と、本体側筐体４０４に設けられた本体側位置決め部材４０２（第２の位置決め部材）と、は、後述の円弧形状（４０５）と、切欠形状（４０６）部を含む嵌合構造を介して互いに嵌合する。カートリッジ側位置決め部材４０１（第１の位置決め部材）と本体側位置決め部材４０２（第２の位置決め部材）の各部位は、金属や樹脂などの材料から構成することができる。

図４は、カートリッジ側位置決め部材４０１（第１の位置決め部材）、および本体側筐体４０４に設けられた本体側位置決め部材４０２（第２の位置決め部材）の部位を斜視図として示している。カートリッジ側位置決め部材４０１は、現像カートリッジ１４の少なくとも一端部、ないしは両端部に、例えばビス止めなどの適当な手法で固着される。

本体側位置決め部材４０２は、例えば本体側筐体４０４に固定するための例えばＬ字形状の台座４０２ｃ上に位置決め突起部４０２ａ，４０２ｂを植設した構造とする。

上記の円弧形状（４０５）と、切欠形状（４０６）部を含む嵌合構造は、本体側位置決め突起部４０２ａ，４０２ｂと、それぞれ嵌合する位置決め穴４０１ａ，４０１ｂの間に設けられる。

現像カートリッジ１４は、カートリッジ側位置決め部材４０１を介して、摺動機構（詳細不図示）を介して本体側筐体４０４に対してスライド可能に支持される。その上で、ドラムカートリッジ１０に対する現像カートリッジ１４の位置決め精度を保証するために、現像カートリッジ１４をドラムカートリッジ１０に付勢する付勢部材４０３（図３）を設けている。即ち、図３に示すように、本体側位置決め部材４０２と本体側筐体４０４間に付勢部材４０３（例えばスプリングなど）を設け、現像カートリッジ１４をドラムカートリッジ１０の方向に付勢している。

これにより、現像カートリッジ１４とドラムカートリッジ１０の嵌合公差などのガタ詰めが行われ、例えば現像カートリッジ１４の現像スリーブ１４ａとドラムカートリッジ１０の感光ドラム１２の間の位置決め精度を保証することができる。

なお、本実施例において、カートリッジ側位置決め部材４０１（第１の位置決め部材）、および本体側位置決め部材４０２（第２の位置決め部材）の間の嵌合構造の凹凸関係は、以下に例示する関係と逆になっていてもよい。即ち、以下では、本体側位置決め部材４０２（第２の位置決め部材）側が凸、カートリッジ側位置決め部材４０１（第１の位置決め部材）が凹の形状関係になっているが、これらの凹凸関係は以下の例示と逆であってもよい。また、付勢部材４０３は、本実施例では本体側位置決め部材４０２と本体側筐体４０４間に設けているが、その限りではなく例えばカートリッジ側位置決め部材４０１と本体側筐体４０４間に付勢部材４０３を設けるような構造も考えられる。

図４において、現像カートリッジ１４に装着されたカートリッジ側位置決め部材４０１には、位置決め穴４０１ａ，４０１ｂが設けられている。一方、本体側位置決め部材４０２には、位置決め突起部４０２ａ，４０２ｂが設けられている。なお、本実施例では、これら位置決め穴４０１ａ，４０１ｂと位置決め突起部４０２ａ，４０２ｂの組合せを２組、設けているが、両者の数はこの２つに限定されるものではない。

また、本体側位置決め部材４０２は、本体側筐体４０４に対して摺動機構（詳細不図示）スライド可能に支持され、本体側筐体４０４間に配置された上記の付勢部材４０３により付勢される。

従って、カートリッジ側位置決め部材４０１の位置決め穴４０１ａ，４０１ｂと、本体側位置決め部材４０２の位置決め突起部４０２ａ，４０２ｂをそれぞれ嵌合させることで、現像カートリッジ１４が本体側筐体４０４に対してスライド可能に位置決めされる。また、現像カートリッジ１４は、上記の位置決め部材（４０１、４０２）の嵌合構造を介して付勢部材４０３の付勢力を受け、画像形成機構：特にドラムカートリッジ１０の方向に付勢され、上記のガタ詰めが行われる。

ここで、上記のようなカートリッジ側位置決め部材４０１、本体側位置決め部材４０２の嵌合構造を用いる場合、各色のカートリッジでこれらの嵌合構造に色非互換性を持たせる構成の一例として図５（ａ）〜（ｃ）のような構造が考えられる。

図５（ａ）において、位置決め穴４０１ａ，４０１ｂと位置決め突起部４０２ａ，４０２ｂは嵌合可能である。カートリッジ側位置決め部材４０１の全体形状は例えば図示のように３角形を基本とする形状とすることができ、位置決め突起部４０２ａ，４０２ｂに対応する位置に位置決め穴４０１ａ、４０１ｂを形成してある。この他にも、カートリッジ側位置決め部材４０１には、図示のように例えば軽量化や材料節約を目的とする肉抜き部や、付勢部材４０３と係合するための切欠部などを設けてよい。

位置決め穴４０１ｂ、位置決め突起部４０２ｂについては、少なくとも位置決め穴４０１ｂを図示のように長円（楕円）断面の形状することができる。この構造により、上記のカートリッジ側位置決め部材４０１のスライド支持構造の一部が形成される。

そして、各色のカートリッジの嵌合構造によって、色非互換性を持たせるためには、位置決め穴４０１ａと、位置決め突起部４０２ａの間に、各色のカートリッジで、例えば図５（ｂ）、（ｃ）に示すように異なる構造を用いることが考えられる。

図５（ｂ）の構造では、位置決め突起部４０２ａは直径Ｄ１と全長Ｌ１を組み合わせた円柱形状とし、これと嵌合する位置決め穴４０１ａも同様に直径Ｄ１とほぼ同等の直径の円筒形状としている。また、図５（ｃ）の構造では、位置決め突起部４０２ａは直径Ｄ２と全長Ｌ２を組み合わせた円柱形状とし、これと嵌合する位置決め穴４０１ａは直径Ｄ２とほぼ同等の直径の円柱形状としている。

図５（ｂ）、（ｃ）の構造によると、これらの寸法（Ｌ１、Ｌ２、Ｄ１、Ｄ２などの）の寸法差によって、各色のカートリッジの嵌合構造によって、色非互換性を持たせることができる。なお、図５（ｂ）では、位置決め突起部４０２ａの先端に小径部４０２ｅ、対応する位置決め穴４０１ａの部位に小径部４０１ｅを設けているが、図５（ｃ）ではそのような小径部４０２ｅ、４０１ｅがない。このような形状の非互換によっても、各色のカートリッジの嵌合構造の色非互換性を持たせることができる。

ここで、図５（ｂ）と、図５（ｃ）に示した異なる位置決め突起部４０２ａと位置決め穴４０１ａの組合せが図示と異なる他の組合せで互いに嵌合しない条件としては、例えば直径Ｄ１＜直径Ｄ２と、それぞれの嵌合部位の全長Ｌ１＞全長Ｌ２が考えられる。例えば、直径（２種類）×全長（２種類）の計（４種類）の組み合わせをプロセスカートリッジ１ａ〜１ｄに設け、所定位置以外への装置を阻止する装着機構の色非互換性を実現できる。

例えば、具体的な形状の例として、直径Ｄ１：φ５＜直径Ｄ２：φ６、全長Ｌ１：１０ｍｍ＞全長Ｌ２：５ｍｍの組み合わせがある。なお、この場合直径Ｄ１と直径Ｄ２、および全長Ｌ１と全長Ｌ２は部品公差の振れの中でも非互換として成り立つ構成とする。

しかしながら、図５（ａ）〜（ｃ）に示した構成によると、更なる色非互換の組み合わせを追加しようとした場合、直径については、直径を大きくすると位置決め部材の大型化が懸念され、且つ直径を小さくすると小型化による強度低下が懸念される。また、全長Ｌ１やＬ２については、これらの寸法を長くすると位置決め部材４０１の大型化が懸念され、また、短くすると誤装着が懸念される。

そこで、位置決め部材を大型化することなく更なる色非互換を達成する、より好ましい構造としては、図６および図７に示すような構成が考えられる。

図６（ａ）、（ｂ）（および図７）に示す構成では、カートリッジ側位置決め部材４０１の位置決め穴４０１ａ，４０１ｂと、本体側位置決め部材４０２の位置決め突起部４０２ａ，４０２ｂはそれぞれ相互に嵌合可能な寸法でそれぞれ形成される。ここで、カートリッジ側位置決め部材４０１の全体の基本形状は図５のものと同等である。また、位置決め穴４０１ｂ、位置決め突起部４０２ｂについては、図５（ａ）で説明したのと同様であり、少なくとも位置決め穴４０１ｂの方は図示のように長円（楕円）断面の形状としてある。

また、図６（ａ）、（ｂ）に示すように、位置決め突起部４０２ａは直径Ｄ３と全長Ｌ３を組み合わせた円柱形状とし、その一部に下記のような形状を組合せた構造としてある。この構造は、例えば、図示のように全長Ｌ１と、上記の円柱形状断面を例えばＤカット形状に一部切欠いた切欠形状４０６と、直径Ｄ３の円弧形状４０５を組み合わせた構成である。即ち、本実施例では、第１および第２の位置決め部材（４０１、４０２）を互いに嵌合させるため、円弧形状４０５（円弧形状部）と、この円弧形状４０５を除く部位に相当する切欠形状４０６（切欠形状部）と、を含む嵌合構造を用いる。

一方、位置決め突起部４０２ａと嵌合するよう、位置決め穴４０１ａは、上記の直径Ｄ３の円弧形状の円柱形状断面を基本とし、その一部を肉盛りした形状の係合部４０７を組合わせた形状となっている。即ち、位置決め穴４０１ａは、上記円弧形状４０５を除く部位に相当する切欠形状４０６と整合して位置決め部材（４０１、４０２）を相互に位置決めする係合部４０７を設ける。

なお、図６（ｂ）では、図５（ｂ）と同様に位置決め突起部４０２ａの先端に小径部４０２ｅ、対応する位置決め穴４０１ａの部位に小径部４０１ｅを設けている。これら小径部４０１ｅ、４０２ｅによってさらなる色非互換パターンを形成することも考えられる。しかしながら、説明を容易にするため、以下では小径部４０１ｅ、４０２ｅはいずれも単なる円筒形状で、カートリッジが異なっても同一構成であるものとする。

上記のように、複数の記録色の異なるカートリッジに用いられるカートリッジ側位置決め部材４０１と本体側位置決め部材４０２の組合せにおいて、切欠形状４０６と、係合部４０７の対応する配置位置に位相差を設けることにより色非互換性を付与できる。

例えば、ある記録色のカートリッジでは、切欠形状４０６と、係合部４０７を図６（ａ）、（ｂ）に示した円弧形状４０５を延長した円周上の位相の位置に設ける。そして、他の色のカートリッジでは図７のような位相の異なる位置に切欠形状４０６と、係合部４０７を設ける。

このように異なるカートリッジに用いられるカートリッジ側位置決め部材４０１と本体側位置決め部材４０２の組合せで、切欠形状４０６と、係合部４０７について、それぞれ図６（ａ）、（ｂ）と図７のように位相差（角度差θ）の異なる配置を用いる。これにより、複数の記録色の異なるカートリッジの装着に関する非互換性を実現することができる。

ここで、図５（ａ）に示す構成と比較すると、図５（ａ）の位置決め突起部４０２ａ，４０２ｂは、全周の３６０°が円弧形状である。このため、図５（ａ）において位置決め突起部４０２ａ，４０２ｂを位置決め穴４０１ａ，４０１ｂの付勢方向ｐに、付勢部材４０３によって付勢した場合、常にこの円弧形状が付勢部材４０３の付勢力を受ける。

一方、図６（ａ）、（ｂ）、図７に示す構造によれば、位置決め穴４０１ａは１８０°以上、３６０°未満の部位を円弧形状としており、必ず付勢方向ｐの付勢力を円弧形状４０５で受ける必要がある。即ち、付勢機構としての付勢部材４０３の付勢力は、位置決め部材（４０１、４０２）の嵌合構造の円弧形状４０５の部位を介して現像カートリッジ１４を画像形成機構の方向に付勢する付勢力として作用させる。

しかしながら、切欠形状４０６と係合部４０７に複数の位相を持たせる、例えばこれらを配置する円弧上の位置を異ならせることは可能である。従って、切欠形状４０６と係合部４０７に複数の位相を持たせることにより、必ず付勢方向ｐの付勢力を円弧形状４０５で受ける、という条件を満足しながら更なる色非互換性を設定することができる。

なお、図６、図７の構成では、カートリッジ側位置決め部材４０１側の切欠形状４０６はＤカット形状であるが、対応する位置決め穴４０１ａのほうはＤカット形状ではなく、上記のような係合部４０７を設けるようにしている。このため、僅かな部品公差の範囲で切欠形状４０６と、係合部４０７にずれが生じていても、正しい組合せであればカートリッジ側位置決め部材４０１と本体側位置決め部材４０２を嵌合させることができる。このように僅かに切欠形状４０６と、係合部４０７にずれが生じている場合でも、付勢部材４０３の付勢力（付勢方向ｐ）は、円弧形状４０５を介してカートリッジの付勢力として伝達される。

また、位置決め突起部４０２ａと位置決め穴４０１ａを所定の位置関係で嵌合させ、また上記の付勢力を所期の方向、大きさで作用させるには、好ましくは位置決め突起部４０２ａの円弧形状４０５の中心角を１８０°以上に取る。もし、位置決め突起部４０２ａの円弧形状４０５が１８０°未満であれば、位置決め突起部４０２ａと位置決め穴４０１ａの間に隙間が生じるなどして所定位置に位置決めすることが難しくなる。

ここで、位置決め穴４０１ａの円弧形状４０５の角度に１８０°を確保するものとして現実的に作製可能な非互換パターンの数は、切欠形状４０６の角度公差、係合部４０７の角度公差（例えば±３°）などから計算できる。ここで、例えば、位置決め突起部４０２ａの切欠形状４０６の角度公差を±３°、位置決め穴４０１ａの係合部４０７の角度公差を±３°程度とする。この条件で作成可能な切欠形状４０６と係合部４０７の非互換パターンの数は、１８０°÷１２°＝１５パターン（程度）となる。一般に、電子写真方式の画像形成装置では、４ないし５色のトナーが用いられ、これに対応した数のカートリッジを位置決め、装着する必要があるが、この１５パターン程度の非互換パターンの数は充分なものと言える。

このように、複数の記録色の異なるカートリッジの装着に関する非互換性を実現するには、位置決め突起部４０２ａと位置決め穴４０１ａの形状、特に切欠形状４０６および係合部４０７の位相差のみで充分な数の非互換パターンを用意できる。しかしながら、別の部位の形状との組合せによっても複数の記録色の異なるカートリッジの装着に関する非互換性を得ることもできる。

例えば、相互に嵌合可能な位置決め突起部４０２ｂと、位置決め穴４０１ｂの直径（楕円断面の場合は例えば短径）に複数の組み合せ（非互換パターン）を用意する。そして、この嵌合可能な位置決め突起部４０２ｂと、位置決め穴４０１ｂの非互換パターン）を上記の位置決め突起部４０２ａと位置決め穴４０１ａの非互換パターンと組合せるのである。これにより、複数の記録色の異なるカートリッジの装着に関してさらに多数の非互換パターン数を実現することができる。

また、ここで、図６（ａ）、（ｂ）に示した嵌合構造と、図５（ｂ）、（ｃ）に示した嵌合構造を混用して、各色のカートリッジの装着に関する非互換性を達成することも考えられる。以下に、このような構成により各色のカートリッジの装着に関する非互換性を達成する場合の条件を示す。

例えば、図６（ａ）、（ｂ）に示した嵌合構造と、図５（ｂ）、（ｃ）に示した嵌合構造がお互いに嵌合できない条件として、直径Ｄ１＜直径Ｄ３＜直径Ｄ２と、（全長Ｌ１＝全長Ｌ３）＞全長Ｌ２のような関係が考えられる。例えば、直径Ｄ１：φ５＜直径Ｄ３：φ５．５＜直径Ｄ２：φ６、全長Ｌ１：１０ｍｍ＝全長Ｌ３：１０ｍｍ＞全長Ｌ２：５ｍｍのような寸法の組み合わせである。なお、直径Ｄ１（図５（ａ））、直径Ｄ２（同（ｂ））および直径Ｄ３（図６（ｂ））、全長Ｌ１（図５（ｂ）、図６（ｂ））、全長Ｌ２（図５（ｃ））、全長Ｌ３（図６（ｂ））の各寸法は、部品公差の振れの中でも非互換として成り立つよう定める。

ここで、位置決め突起部４０２ａが直径Ｄ２：φ６の場合（図５（ｃ））の場合、直径Ｄ１：φ５（同（ｂ））、および直径Ｄ３：φ５．５（図６（ｂ））の位置決め穴４０１ａに嵌合することは寸法差によって不可能である。この点で、図５（ｃ）の位置決め突起部４０２ａは図５（ｃ）、図６（ｂ）の位置決め穴４０１ａに対して非互換性が成立する。

また、位置決め突起部４０２ａが直径Ｄ１：φ５および全長Ｌ１＝１０ｍｍの場合（図５（ｂ））、全長Ｌ２：５ｍｍの位置決め穴４０１ａ（図５（ｃ））と嵌合することは全長差によって不可能である。この点において、図５（ｂ）と図５（ｃ）の嵌合構造の色非互換性が成立する。また、小径部（４０１ｅ、４０２ｅ：図５（ｂ））の有無においても、図５（ｂ）と図５（ｃ）の嵌合構造の色非互換性が成立する。

また、位置決め突起部４０２ａが直径Ｄ１：φ５（図５（ｂ））の場合、直径Ｄ３：φ５．５の位置決め穴４０１ａ（図６（ｂ））と途中まで嵌合することは直径差によって可能である。しかしながら、図６（ｂ）の位置決め穴４０１ａの係合部４０７と干渉するので、色非互換が成り立つ。

さらに、位置決め突起部４０２ａが直径Ｄ３：φ５．５および全長Ｌ３＝１０ｍｍの場合（図６（ｂ））、直径Ｄ１：φ５の位置決め穴４０１ａ（図５（ｂ））と嵌合することは直径差によって不可能である。この点において、図６（ｂ）と図５（ｂ）の嵌合構造の色非互換性が成立する。位置決め突起部４０２ａが直径Ｄ３：φ５．５および全長Ｌ３＝１０ｍｍ（図６（ｂ））の場合、全長Ｌ２：５ｍｍの位置決め穴４０１ａ（図５（ｃ））と嵌合することは全長差によって不可能である。この点において、図６（ｂ）と図５（ｃ）の嵌合構造の色非互換性が成立する。

このように、図６（ａ）、（ｂ）および図５（ｂ）、（ｃ）の嵌合構造の混用では、直径差と全長差に加えて、切欠形状４０６と係合部４０７の位相差を利用できるため、カートリッジの装着位置に関してさらに多様な色非互換性を実現することができる。

以上のように、本実施例によれば、第１、第２の位置決め部材であるカートリッジ側位置決め部材４０１、本体側位置決め部材４０２に、両者を互いに嵌合させる円弧形状４０５（円弧形状部）と、切欠形状４０６（切欠形状部）を含む嵌合構造を設けている。このような構造によれば、互いに嵌合可能な円弧形状４０５と切欠形状４０６を配置する位相差によって、複数の記録色の異なるカートリッジの装着に関する非互換性を実現することができる。

本実施例の構成では、記録色の異なるカートリッジの装着に関する非互換性を実現するのに寸法差や係合部の配置距離などを用いていない。このため、カートリッジの位置決め部材を大型化したり、記録色によってその形状が不均一となったりする問題を生じることなく、簡単安価にカートリッジの装着に関する非互換性を実現することができる。また、カートリッジを付勢する付勢力を、どのカートリッジでも円弧形状４０５の部位を介して作用させることができ、各カートリッジで付勢力の方向や大きさを統一することができる。

従って、本実施例によれば、各記録色のカートリッジをそれぞれ所定の位置に装着ミスなしに間違いなく装着することができる。また、各色のカートリッジに一定の付勢方向、且つ一定の付勢力で例えば像担持体（例えば感光ドラム）の方向に付勢することができる。このため、各色のプロセスカートリッジ（の例えば現像器）におけるそれぞれのドラムカートリッジとの間の位置の誤差を低減でき、濃度ムラなどの画像形成不良を抑制し、高品位なカラー画像形成を行うことができる、という優れた効果がある。

なお、以上の説明では、画像形成機構に対して位置決めされる異なる記録色のトナーに対応したカートリッジとして、現像カートリッジを例示した。しかしながら、画像形成機構に対して位置決めされる異なる記録色のトナーに対応したカートリッジとしては、他の部材名称や構造を有するカートリッジが該当する。例えば、単なるトナー容器としてのトナーカートリッジなどの場合でも上述の実施例に示した嵌合構造を実施でき、上述同様の作用効果を期待できる。また、当該のカートリッジが位置決めされる画像形成機構としては、例えばドラムカートリッジの部分を例示したが、カートリッジが位置決めされる画像形成機構が他の部材名称や構造を有していて構わないのはいうまでもない。

１０…ドラムカートリッジ、１４…現像カートリッジ、４０１…カートリッジ側位置決め部材、４０１ａ，４０１ｂ…位置決め穴、４０２…本体側位置決め部材、４０２ａ，４０２ｂ…位置決め突起部、４０３…付勢部材、４０４…本体側筐体、４０５…円弧形状、４０６…切欠形状、４０７…係合部。

Claims (9)

1. カートリッジ収容部を有する画像形成装置であって、
   感光体を有する感光体ユニットと、
   トナーを用いて前記感光体上の静電潜像を現像する現像手段を有するカートリッジであって、前記カートリッジ収容部に対して着脱可能なカートリッジと、
   位置決め穴と、該位置決め穴に嵌合する位置決め突起とを有し、前記位置決め穴に前記位置決め突起が嵌合することで前記画像形成装置に対して前記カートリッジを位置決めする位置決め手段と、
   前記位置決め手段を介して前記カートリッジを前記感光体ユニットに向けて付勢する付勢手段と、を備え、
   前記位置決め突起は、断面形状に円弧を有する円弧形状部と、前記断面形状において前記円弧形状部に対して半径が小さくなるように前記円弧形状部に対して切り欠かれた切り欠き部と、を有し、
   前記円弧形状部は、前記付勢手段によって付勢された際に前記位置決め穴の縁部と少なくとも一部が係合するように、前記位置決め突起の前記断面形状において前記切り欠き部に対して前記付勢手段による付勢方向の下流側の位置に設けられることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記切り欠き部は、前記位置決め突起の断面形状において前記円弧形状部が１８０°以上３６０°未満の位置に設けられることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記感光体ユニットを前記画像形成装置に対して位置決めする感光体位置決め部をさらに備え、前記カートリッジが前記現像手段と前記感光体とが所定の位置関係となるように、前記感光体ユニットに対して位置決めされることを特徴とする請求項１または２に記載の画像形成装置。
4. 前記位置決め突起は、前記円弧形状部よりも先端側に設けられ、前記円弧形状部よりも半径が小さい小径部をさらに有することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
5. 前記位置決め穴は、前記円弧形状部が嵌合可能な第１穴部と、前記小径部が嵌合可能な第２穴部と、を有することを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
6. 前記感光体と異なる他の感光体を有する他の感光体ユニットと、
   前記現像手段と異なる色のトナーを用いて前記他の感光体上の静電潜像を現像する他の現像手段を有する他のカートリッジであって、前記カートリッジ収容部に対して着脱可能な他のカートリッジと、
   前記位置決め穴と異なる他の位置決め穴と、該他の位置決め穴に嵌合する他の位置決め突起とを有し、前記他の位置決め穴に前記他の位置決め突起が嵌合することで前記画像形成装置に対して前記他のカートリッジを位置決めする他の位置決め手段と、
   前記他のカートリッジを前記他の感光体ユニットに対して付勢する他の付勢手段と、をさらに備え、
   前記他の位置決め突起は、断面形状に円弧を有する他の円弧形状部と、当該断面形状において前記他の円弧形状部に対して半径が小さくなるように前記他の円弧形状部に対して切り欠かれた他の切り欠き部と、を有し、
   前記他の円弧形状部は、前記他の付勢手段によって付勢された際に前記他の位置決め穴の縁部と少なくとも一部が係合するように、前記他の位置決め突起の断面形状において前記他の切り欠き部に対して前記他の付勢手段による付勢方向の下流側の位置に設けられ、
   前記他の円弧形状部は、前記円弧形状部の前記位置決め穴に対する位置に対して前記他の位置決め穴の周方向において異なる位置に設けられることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
7. 前記位置決め手段は、前記位置決め穴である第１穴部と、前記位置決め突起である第１突起部と、前記第１突起部と異なる第２突起部と、前記第２突起部が嵌合する第２穴部と、を有し、前記他の位置決め手段は、前記他の位置決め穴である第３穴部と、前記他の位置決め突起である第３突起部と、前記第３突起部と異なる第４突起部と、前記第４突起部が嵌合する第４穴部と、を有し、前記第２突起部は、前記第４突起部と異なる径を有することを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置。
8. 前記第１突起部は、前記第３突起部と異なる径を有することを特徴とする請求項７に記載の画像形成装置。
9. 前記第１突起部は、前記第２突起部と突出長さが異なることを特徴とする請求項７または８に記載の画像形成装置。

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