JP7246902B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の電子写真式や静電記録方式等を採用した画像形成装置に関する。

電子写真方式の画像形成装置として、感光体ドラムと、感光ドラムに作用するプロセス手段と、を含むカートリッジを画像形成装置の装置本体に対し着脱可能に構成したものが広く用いられている。

カートリッジを装置本体に対して着脱するための構成として、特許文献１は、カートリッジを着脱するための第１の位置と、カートリッジを用いて画像形成可能である第２の位置と、の間を移動可能に構成されたガイドレールを開示している。

ところで、このガイドレールが第２の位置にあるときに、装着方向におけるカートリッジの装置本体に対する位置が決まっている必要がある。そこで、特許文献１は、レバーと、レバーを付勢するバネと、を有し、カートリッジを装着方向に引き込むトグル機構を開示している。レバーは、装着途中のカートリッジと接触することによって回転してカートリッジと係合する。バネは、レバーの回転位相が所定位相を超えるとレバーがカートリッジを装着方向に引き込む方向に回転するようにレバーを付勢している。ガイドレールが第２の位置にある時に、カートリッジの長手端部が装着方向の奥側の側板に接触するようにカートリッジがレバーによって押圧されて、装置本体に対するカートリッジの装着方向の位置が決まる。

特許第４８８３８１８号公報

しかしながら、特許文献１のトグル機構は、カートリッジを装着する際に、レバーの回転位相が所定位相を超えるまでの間にカートリッジがレバーから受ける反力に抗してカートリッジを装着方向へ移動させる必要がある。

そこで、本発明の目的は、装置本体に対してカートリッジを装着する時に必要な力を低減し、カートリッジの装着に関するユーザビリティを向上させた画像形成装置を提供することである。

本発明の側面は、回転体を有するカートリッジと、前記回転体の回転軸線方向を装着方向として前記カートリッジを装着可能であって、前記カートリッジの回転軸線方向における位置を決めるための位置決め部を有する装置本体と、を備える画像形成装置において、前記カートリッジは、前記装置本体から押圧されるための被押圧部と、前記位置決め部と接触するように構成された被位置決め部と、を有し、前記装置本体は、固定節と、前記固定節に揺動可能に連結された揺動リンクと、前記揺動リンクと回転可能に連結され、前記装着方向に延びる中間リンクと、を含むリンク機構を有し、前記中間リンクは、前記カートリッジを支持する支持部と、前記支持部で支持された前記カートリッジの前記被押圧部に接触して前記カートリッジを前記装着方向に押圧できるように構成された押圧部と、を有し、前記リンク機構は、前記揺動リンクの所定方向の揺動に連動して、前記中間リンクが前記カートリッジを前記装置本体に対して着脱するための第１位置から、前記第１位置よりも前記装着方向の下流側にあり前記カートリッジを用いて画像形成可能である第２位置へ、移動するように構成され、前記揺動リンクと前記中間リンクとが連結される連結部は、前記揺動リンクが揺動する揺動中心軸線の方向に沿って延びるボスと、前記ボスが挿入される穴部と、から構成され、前記ボスは、円筒部と、前記揺動中心軸線の方向に見た時に前記円筒部の円筒面と重なる仮想円よりも外側に突出した突出部と、を有し、前記中間リンクが前記第２位置にある時、前記揺動リンクが前記所定方向に揺動する方向の回転モーメントが前記揺動リンクに作用するように、前記突出部が前記穴部の内面を押圧し、前記カートリッジの前記被押圧部が前記装置本体の前記押圧部に押圧された状態で、前記カートリッジの前記被位置決め部が前記装置本体の前記位置決め部に接触していることを特徴とする。

本発明によれば、装置本体に対するカートリッジの装着に要する力を低減し、カートリッジの装着に関するユーザビリティを向上させることができる。

実施例１に係る画像形成装置の概略断面図 実施例１に係る画像形成装置の斜視図 実施例１に係るカートリッジ斜視図 実施例１に係る装置本体に装着された状態のカートリッジ及びその周辺の断面図 （ａ）実施例１に係るガイドレールが第１の位置にある時のカートリッジとガイドレールの位置を示す図（ｂ）実施例１に係るガイドレールが第３の位置にある時のカートリッジとガイドレールの位置を示す図 （ａ）実施例１に係るガイドレールが第３の位置と第２の位置の間にある時のカートリッジとガイドレールの位置を示す図（ｂ）実施例１に係るガイドレールが第２の位置にある時のカートリッジとガイドレールの位置を示す図 （ａ）実施例１に係るカートリッジを装置本体に装着する時に、クリーニング枠体がレバーに接触する前のトグル機構及びカートリッジを示す図（ｂ）実施例１に係るカートリッジを装置本体に装着する時に、クリーニング枠体がレバーに接触した後のトグル機構及びカートリッジを示す図（ｃ）実施例１に係るドアを閉じ始めた時のトグル機構及びカートリッジを示す図（ｄ）実施例１に係るドアを完全に閉じ終えた時のトグル機構及びカートリッジを示す図 （ａ）本実施例においてガイドレールが第２の位置にある時の、第１揺動リンクとガイドレールの連結部の詳細を示した図（ｂ）比較例においてガイドレールが第２の位置にある時の、第１揺動リンクとガイドレールの連結部の詳細を示した図 （ａ）実施例２に係るガイドレールが第１の位置にある時のカートリッジとガイドレールの位置を示す図（ｂ）実施例２に係るガイドレールが第３の位置にある時のカートリッジとガイドレールの位置を示す図 （ａ）実施例２に係るガイドレールが第３の位置と第２の位置の間にある時のカートリッジとガイドレールの位置を示す図（ｂ）実施例２に係るガイドレールが第２の位置にある時のカートリッジとガイドレールの位置を示す図

以下に図面を参照して、この発明を実施するための形態を、実施例に基づいて例示的に詳しく説明する。

図１は本実施例における画像形成装置１００の概略の縦断面図である。図１は、画像形成動作を可能な状態にある画像形成装置の断面を示している。図２は画像形成装置１００の外観を示す斜視図である。このとき図２（ａ）は、前ドア２１が閉じられて、画像形成可能な状態の画像形成装置１００の外観を示す斜視図である。図２（ｂ）は、前ドア２１が開かれて、第１のプロセスカートリッジ７ａ（以下、省略の為、カートリッジと略す。）が装置本体１００Ａに対して引き出されている状態を示している。ここで、前ドア２１を画像形成装置１００の正面とする。

本実施例の画像形成装置１００は、電子写真プロセスを用いて記録媒体Ｓに画像形成を行う、フルカラーのレーザービームプリンタである。記録媒体Ｓに対する画像形成は、パソコン・イメージリーダ等の外部ホスト装置Ｂから制御回路部Ａに入力する画像信号に基づいて行われる。制御回路部Ａは外部ホスト装置Ｂや操作部Ｃとの間で各種の情報の授受をすると共に、画像形成装置１００の画像形成動作を所定の制御プログラムや参照テーブルに従って統括的に制御する。

画像形成装置１００は、第１のカートリッジ７ａと、第２のカートリッジ７ｂと、第３のカートリッジ７ｃと、第４のカートリッジ７ｄと、を有する。以後、これらのカートリッジ（７ａ～７ｄ）をまとめてカートリッジ７と記す。装置本体１００Ａは、カートリッジ７の各々を独立して着脱可能に構成されたカートリッジ装着部（２２ａ～２２ｄ）を有する。装置本体１００Ａは、カートリッジ７をカートリッジ装着部２２に装着する時にカートリッジが通過する開口部２２０を有する。装置本体１００Ａは更に、開口部２２０を閉じる閉位置（図２（ａ））と開放する開位置（図２（ｂ））との間を移動可能に構成された、開閉部材としての前ドア２１を備える。

装置本体１００Ａに対するカートリッジ７の着脱方向は、後述するドラム１もしくは現像ローラ４２の回転軸線方向である。カートリッジ７の各々は、感光体ユニット６と、現像ユニット４と、を含む。感光体ユニット６は、ドラム１と、ドラム１に作用するプロセス手段としての帯電ローラ２と、を有する。現像ユニット４は、現像ローラ４２と、トナー供給ローラ４８と、トナー収容室４７ａと、を有する。

カートリッジ７の各々の現像ユニット４のトナー収容室内４７ａにはそれぞれ、イエロー（Ｙ）、マゼンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の色のトナーが収容されている。画像形成可能な位置に装着されているカートリッジ７には装置本体１００Ａ側から回転駆動力が伝達されてドラム１が時計方向に所定の速度で回転駆動される。また、カートリッジ７には装置本体１００Ａ側から帯電バイアス及び現像バイアスが供給される。

装置本体１００Ａ内において、カートリッジ装着部２２の鉛直方向の下側には、カートリッジ７のドラム１に対する露光手段としてのレーザスキャナユニット３が設けられている。

また、装置本体１００Ａ内において、カートリッジ装着部２２の鉛直方向の上側には、中間転写ベルトユニット５００が設けられている。この中間転写ベルトユニット５００は、正面に対して右側に配設した駆動ローラ１０と、左側に配設したテンションローラ１１と、この両ローラ間に懸回張設した筒状のベルト５と、を有する。画像形成可能な位置に装着されているカートリッジ７のドラム１はその鉛直方向の上面部分がベルト５の下面に接触している。このドラム１とベルト５の接触部が一次転写部Ｔ１である。また、ベルト５の内側には各カートリッジ７のドラム１に対してベルト５を挟んで対向する４つの一次転写ローラ１２（１２ａ～１２ｄ）が配設されている。ベルト５は、カートリッジ７のドラム１と接触した状態で駆動ローラ１０によって矢印Ｒの反時計方向にドラム１の回転速度に対応した速度で移動する。一次転写ローラ１２の各々には所定の制御タイミングで所定の一次転写バイアスが印加される。駆動ローラ１０のベルト屈曲部の外側には二次転写ローラ１８が配設されている。ベルト５と二次転写ローラ１８との接触部が二次転写部Ｔ２である。二次転写ローラ１８には所定の制御タイミングで所定の二次転写バイアスが印加される。テンションローラ１１のベルト屈曲部の外側には転写ベルトクリーニング装置２３が配設されている。

装置本体１００Ａの鉛直方向の下側には、記録媒体Ｓの給送装置１３が配設されている。給送装置１３は、記録媒体Ｓを収容した給送カセット２４と、給送ローラ９とリタードローラ９ａとで構成されるローラ対と、搬送ローラ対１６と、を有する。また、装置本体１００Ａの正面の右側において、給送装置１３から装置本体１００Ａの鉛直方向に並ぶように複数の搬送手段が設けられている。複数の搬送手段は、レジストローラ対１７、搬送路１５、二次転写部Ｔ２、定着ユニット（定着手段）１４、排出ローラ対１９を含む。装置本体１００Ａの鉛直方向の上面には排出トレイ２０が設けられている。

給送カセット２４は、Ｆ－Ｇ方向に引出可能に構成され、装置本体１００Ａに対して正面からアクセスできるように設けられている。

装置本体１００Ａの正面の右側面には、右ドア５２が設けられている。右ドア５２の把手部５２ａを引いて右ドア５２を回動させて記録媒体Ｓの搬送パスを開放することができる。これにより記録媒体Ｓがジャムした場合、ジャムした記録媒体Ｓを除去処理する作業空間を確保できる。

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。制御回路部Ａはプリント開始信号に基づいて画像形成装置１００の画像形成動作を開始する。即ち、画像形成タイミングに合わせてドラム１、ベルト５、レーザスキャナユニット３が駆動される。ドラム１は、矢印の時計方向に所定速度で回転駆動される。ベルト５は、矢印Ｒの反時計方向（ドラムの回転に順方向）にドラム１の速度に対応した速度で回転駆動される。これらの駆動に同期して、カートリッジ７において、所定の帯電バイアスが印加された帯電ローラ２によりドラム１の表面が所定の極性及び電位に均一に帯電される。レーザスキャナユニット３はドラム１の表面をＹ・Ｍ・Ｃ・Ｋの各色の画像情報信号に応じて変調されたレーザビームＬ（Ｌ１～Ｌ４）で走査露光する。レーザビームＬは、それぞれ、レーザスキャナユニット３の上面板８０に設けられている第１から第４の窓部８１（８１ａ～８１ｄ）から上向きに出射する。レーザスキャナユニット３から出力されたレーザビームＬ（Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４）は対応するカートリッジ７内に下側のレーザビーム入射開口部６３から進入してドラム１の下面を照射する。これにより、各ドラム１の表面に対応色の画像情報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は現像ユニット４の現像ローラ４２によりトナー像として現像される。

上記のような画像形成プロセス動作により、第１のカートリッジ７ａのドラム１にＹ色トナー像が形成され、そのトナー像が第１のカートリッジ７ａの一次転写部Ｔ１においてベルト５上に一次転写される。第２のカートリッジ７ｂのドラム１にはＭ色トナー像が形成され、そのトナー像がカートリッジ７ｂの一次転写部Ｔ１においてベルト５上のＹ色のトナー像に重畳するように一次転写される。第３のカートリッジ７ｃのドラム１にはＣ色トナー像が形成され、そのトナー像がカートリッジ７ｃの一次転写部Ｔ１においてベルト５上のＹ色＋Ｍ色の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７ｄ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、そのトナー像がカートリッジ７ｄの一次転写部Ｔ１においてベルト５上にすでに転写されているＹ色＋Ｍ色＋Ｃ色のトナー像に重畳されて一次転写される。第１から第４の各一次転写ローラ１２（１２ａ～１２ｄ）には、所定の制御タイミングにて、トナーの帯電極性とは逆極性で所定電位の一次転写バイアスが印加される。

このようにして、ベルト５上に４色フルカラーの未定着トナー像が形成される。この未定着トナー像はベルト５の回転により搬送されて二次転写部Ｔ２に至る。

カートリッジ７において、ベルト５に対するトナー像の一次転写後のドラム１の表面は一次転写残トナーがクリーニングユニット６のクリーニング部材４１により除去されてクリーニングされ、次の作像工程に供される。

一方、給送カセット２４内の記録媒体Ｓが所定の制御タイミングで給送ローラ９とリタードローラ９ａによって１枚分給送されて搬送ローラ対１６によりレジストローラ対１７へ搬送される。記録媒体Ｓは、レジストローラ対１７によって所定の制御タイミングで搬送路１５を通って二次転写部Ｔ２へ搬送される。二次転写ローラ１８には、所定の制御タイミングにて、トナーの帯電極性とは逆極性で所定電位の二次転写バイアスが印加される。これにより、記録媒体Ｓが二次転写部Ｔ２を挟持搬送されていく過程において、ベルト５上の４色重畳のトナー像が記録媒体Ｓの面に順次に一括して二次転写される。二次転写部Ｔ２を出た記録媒体Ｓはベルト５から分離され、定着ユニット１４へ搬送される。そして、定着ユニット１４の定着部材１４ａと加圧部材１４ｂの圧接ニップ部である定着ニップ部によって挟持搬送されながら加熱及び加圧を受けてトナー像が記録媒体Ｓ上に定着される。定着ユニット１４を出た記録媒体Ｓは排出ローラ１９によって排出トレイ２０に排出される。

記録媒体Ｓに対するトナー像の二次転写後にベルト５の表面に残留した二次転写残トナーは転写ベルトクリーニング装置２３によりベルト表面から除去され、クリーニングされたベルト表面が次の作像工程に供される。

転写ベルトクリーニング装置２３によって除去されたトナーは、廃トナー搬送路（不図示）を通過し、装置奥面部に配置された廃トナー回収容器（不図示）へと搬送されて回収される。

〔カートリッジの構成〕
本実施例におけるカートリッジ７について図３及び図４を用いて説明する。カートリッジ７の各々は、現像ユニット４のトナー収納室内に収納されたトナーの色が異なるだけで、同一構成である。図３はカートリッジ７を装着方向の奥側（駆動側）から見た外観斜視図である。図４は装置本体１００Ａ内の画像形成可能な位置に装着されているカートリッジ７及びその周辺部の断面図である。

カートリッジ７は、図３に示すドラム１の回転軸線方向Ｏ－Ｏを長手方向とするアセンブリであり、感光体ユニット６と、現像ユニット４と、を含む。感光体ユニット６は、ドラム１と、帯電ローラ２と、クリーニング部材４１と、を備え、現像ユニット４は、現像部材としての現像ローラ４２を備えた現像ユニット４を有している。

感光体ユニット６のクリーニング枠体４３には、ドラム１が手前側と奥側の軸受け部材４４及び４５を介して回転自在に取り付けられている。ドラム１の周上には帯電ローラ２及びクリーニング部材４１が配置されている。帯電ローラ２はドラム１に対して所定圧力で接触し、ドラム１の回転に従動して回転する。クリーニング部材４１はドラム１に対して所定圧力で接触している。クリーニング部材４１は、一次転写部Ｔ１でベルト５に転写されずに残ったトナーをドラム１の表面から除去し、その除去されたトナーを除去トナー室４３ａに収容する。クリーニング枠体４３の装着方向から見て奥側の端部には、駆動入力カップリング（駆動受け部）４６が設けられている。

現像ユニット４の現像枠体４７には、トナーを収容するトナー収容室４７ａと、ドラム１と接触して矢印Ｈ方向に回転する現像ローラ４２が配置された現像室４７ｂと、が設けられている。現像室４７ｂは、トナー収容室４７ａに対して上方に配置されていて、トナー収容室４７ａと現像室４７ｂは、トナー収容室４７ａの上方に位置した開口部４７ｃにて連通している。現像ローラ４２の周上には、現像ローラ４２に接触して矢印Ｉの方向に回転するトナー供給部材としてのトナー供給ローラ４８が配置されている。

トナー収容室４７ａには、収容されたトナーを攪拌するとともに、トナーを現像室４７ｂのトナー供給ローラ４８に対して開口部４７ｃを介して送るために、回転可能なトナー攪拌部材６１が設けられている。トナー攪拌部材６１は、軸部材６１ａと、軸部材６１ａに取り付けられたシート６１ｂと、を有する。シート６１ｂは、トナーの攪拌と搬送を行うための可撓性の樹脂製のシートである。トナー攪拌部材６１は画像形成動作に応じて矢印Ｍ方向に所定の速度で回転駆動される。

現像ユニット４の現像枠体４７は感光体ユニット６のクリーニング枠体４３に対して一体的に結合されている。

クリーニング枠体４３の下部には、クリーニング枠体４３の長手に沿ってガイドリブ４３ｂが形成されている。このガイドリブ４３ｂは、前ドア２１のガイド溝部８２（図２ｂ）に係合する。ガイド溝部８２にカートリッジのガイドリブ４３ｂが係合し、カートリッジ７が装着方向に移動する時にカートリッジ７がガイドされる。感光体ユニット６と現像ユニット４との間の隙間部分がレーザビーム入射するためのスリット開口部６３である（図４）。

カートリッジ７は、装置本体１００Ａのカートリッジ装着部２２に装着されて画像形成可能な位置において、ドラム１の上面がベルト５のベルト５に接触していて、一次転写部Ｔ１が形成されている。また、駆動入力カップリング４６に対して装置本体１００Ａ側の駆動出力カップリング（不図示）が結合している。駆動出力カップリングから駆動入力カップリング４６に駆動力が伝達されることにより、画像形成動作に応じて、ドラム１と、現像ローラ４２と、トナー供給ローラ４８と、トナー攪拌部材６１と、が回転駆動される。また、図３に示されるようカートリッジ７の側面には入力電気接点８６（８６ａ、８６ｂ、８６ｃ、８６ｄ）が配置され、これに対し装置本体１００Ａ側の出力電気接点（不図示）が電気的に配置され接続するよう構成されている。出力電気接点から入力電気接点に所定のバイアスが印加されることにより、画像形成動作に応じて、帯電ローラ２と現像ローラ４２との所定の帯電バイアスと現像バイアスが印加される。また、レーザビーム入射開口部としてのスリット開口部６３が、レーザスキャナユニット３の上面板８０の設けられたレーザ出射窓部８１（８１ａ～８１ｄ）に対応している。レーザスキャナユニット３から出力されたレーザビームＬ（Ｌ１～Ｌ４）はカートリッジ７内に下側のスリット開口部６３から進入してドラム１の下面を照射する。

さらに、カートリッジ７の下面部には、後述する凹んだ形状の引掛け部が一体的に設けられている。装置本体との係合状態に関しては後述で説明する。

〔プロセスカートリッジの交換方法〕
図２（ｂ）のように本実施例の画像形成装置１００において、カートリッジ７の交換は、装置本体１００Ａが有する開閉部材である前ドア２１を開いて行う。２１ａは、前ドア２１に配設した把手部である。装置本体１００Ａの手前側のフレーム３７には、開口部２２０が設けられている。開口部２２０は、装置本体１００Ａのカートリッジ装着部２２にカートリッジ７を装着する時、及び、カートリッジ装着部２２からカートリッジ７を離脱させる時、にカートリッジ７が通過する部分である。前ドア２１は、開口部２２０を閉鎖する閉位置と、開口部２２０を開放する開位置と、の間を移動可能に設けられている。

図５及び図６は、カートリッジ７を装置本体１００Ａに装着する際の装置本体Ａの各要素の動作を時系列で説明した図を示す。図５（ａ）は、カートリッジ７をカートリッジ装着部２２の奥側に向かって長手方向（ドラム１の回転軸線方向）に移動させる途中の状態を示す図である。図５（ｂ）は、図５（ａ）の状態から更にカートリッジ７を装置本体１００Ａの奥側に移動させた後、カートリッジ７の装置本体１００Ａに対する装着方向の位置が決まっている状態を示す図である。図６（ａ）は、図５（ｂ）の状態から前ドア２１が閉じる方向に移動させてカートリッジ７の鉛直上方向の移動を完了した状態であって、カートリッジ７の装置本体１００Ａに対する鉛直方向の位置が決まっている状態を示す図である。図６（ｂ）は、前ドア２１を完全に閉じてガイドレール２９の上昇も完了した状態を示す図である。また、図７は、図５（ａ）、図５（ｂ）及び図６（ａ）、図６（ｂ）の各状態における引き込みレバー３１の動作状態を示す図である。

図５（ａ）に示すように、カートリッジ７を図中矢印Ｋ方向（本体手前側から奥側に向かう方向）にガイドレール２９上を滑らせて移動させる。この矢印Ｋ方向をカートリッジ７の装着方向とする。前述したように、カートリッジ７のクリーニング枠体４３の下部には、クリーニング枠体４３の長手に沿ってガイドリブ４３ｂが設けられ、クリーニング枠体４３の上部にはガイド突起４３ｃが設けられている（図４）。ガイドリブ４３ｂは、カートリッジ７が開いた状態の前ドア２１上にある時は、前ドア２１に設けられたガイド溝部８２（図４）に係合する。また、ガイドリブ４３ｂは、カートリッジ７がガイドレール２９上にある時はガイドレール２９上に設けられた案内溝部２９ｇと係合し、ガイド突起４３ｃはカートリッジ装着部２２の鉛直方向の上方に設けられたガイド溝部３４と係合する。これらの係合により、カートリッジ７は装着方向に移動するときにガイドされる。

図５（ａ）の状態は、前ドア２１が開位置にあり、カートリッジ７が装着方向の位置決めがなされる位置まで到達していない不完全な装着状態である。この時、フレーム３８とカートリッジ７の突き当て部４５ａとの間にクリアランスＬｃが存在する。

ここで、装置本体１００Ａが有するリンク機構３５５について説明する。リンク機構３５５は、固定節としてのフレーム３７及び３８と、フレーム３７及び３８に揺動可能に連結された第１揺動リンク３５ｆ及び第２揺動リンク３５ｒと、装着方向に延びるガイドレール２９（中間リンク）と、を含む。第１揺動リンク３５ｆ及び第２揺動リンク３５ｒは、ガイドレール２９に揺動可能に連結されている。

第１揺動リンク３５ｆは、揺動中心３７ｃを中心に回転可能にフレーム３７に組み付けられている。第２揺動リンク３５ｒは、揺動中心３８ｃを中心に回転可能にフレーム３８に組み付けられている。第１揺動リンク３５ｆは、第２揺動リンク３５ｒよりも装着方向において上流側に設けられている。第１揺動リンク３５ｆ及び第２揺動リンク３５ｒは各々、揺動中心３７ｃ及び３８ｃの軸線方向において、ガイドレール２９の両端部に設けられている。ガイドレール２９は、第１揺動リンク３５ｆ及び第２揺動リンク３５ｒの所定方向（図５中の時計周り）の揺動に連動して、第１の位置から第２の位置へ移動するように構成されている。ガイドレール２９の第１の位置は、図５（ａ）に示す位置であって、カートリッジ７を装置本体１００Ａに対して着脱するための位置である。ガイドレール２９の第２の位置は、図６（ｂ）に示す、カートリッジ７が画像形成可能である位置である。また、第１揺動リンク３５ｆ及び第２揺動リンク３５ｒの所定方向と反対方向（図５中の反時計周り）の揺動に連動して、第２位置（図６（ｂ））から第１位置（図５（ａ））へ、移動可能に構成されている。第１揺動リンク３５ｆ及び第２揺動リンク３５ｒは、前ドア２１の開閉動作に連動している。

また、第１の位置と第２の位置との間の位置であって、装置本体１００Ａに対してカートリッジ７の装着方向における位置決めが完了し、鉛直上方向の位置決めが完了していない位置が第３位置（図５（ｂ））である。第３の位置は、第２位置から鉛直方向上側にある。

本実施例においては、第１揺動リンク３５ｆの回転中心軸線と、第２揺動リンク３５ｒの回転中心軸線と、は互いに平行であり、ガイドレール２９は装着方向（Ｋ方向）に高さを上昇させながら平行移動する。つまり、ガイドレール２９の第２の位置は、第１の位置よりも装着方向（Ｋ方向）の下流側且つ鉛直方向の上側にある。

ガイドレール２９は、カートリッジ７を装着方向に引き込むためのトグル機構３１２を有する。トグル機構３１２は、回動可能なレバー３１と、レバー３１がカートリッジ７を装着方向（Ｋ方向）へ押圧する方向に回転するようにレバー３１を付勢する引張りばね３２（付勢部材）と、を有する。レバー３１は、図５～図７に示すように、ガイドレール２９に回転可能に保持されている。ガイドレール２９上のカートリッジ７は、引張りばね３２により付勢されたレバー３１により装着方向に付勢されて、カートリッジ７の突き当て部４５ａ（第１被位置決め部）がフレーム３８の内側の面（第１位置決め部）に突き当てられている。このとき、レバー３１はカートリッジ７に設けられた係合穴４３ｈに係合することで付勢される。これにより、カートリッジ７は、装置本体１００Ａに対する装着方向の位置が規制されて、フレーム３８へ付勢されつつ第３の位置と第２の位置とに移動する構成にしてある。

ガイドレール２９は更に、図４～図６に示すように、カートリッジ７の下面と対向する面にカートリッジ７を支える支持部材としての加圧フォロワ２６（２６Ｆ、２６Ｒ）と、付勢部材としての圧縮ばね２５と、を有する。加圧フォロワ２６は、鉛直方向に移動可能に組み付けられており、圧縮ばね２５によって鉛直上向きに付勢されている。カートリッジ７は、ガイドリブ４３ｂの下面にあたる被支持面４３ｄが、加圧フォロワ２６（２６Ｆ、２６Ｒ）の上面にあたる支持面によって支持される。

また、ガイドレール２９は、ガイドレール２９に支持されたカートリッジ７に向かって鉛直上方向に突出した押圧部２９ａを有する。前ドア２１が完全に閉じてガイドレール２９が第２の位置にある時に、カートリッジ７の下面の凹部にある被押圧部４３ｅがガイドレール２９の押圧部２９ａと接触した状態となっている。

第１揺動リンク３５ｆと、ガイドレール２９と、が互いに回転可能に連結される連結部３５２は、ガイドレール２９の第１揺動リンク３５ｆの揺動中心軸線の方向に延びるボス２９ｂと、ボス２９ｂが挿入されている穴部３５ａと、で構成される。

ボス２９ｂは、鉛直方向上半分の円筒面を有する円筒部２９ｃと、円筒部２９ｃのラジアル方向において円筒部２９ｃの中心とした円筒面を通る仮想円ｖｃから突出するように鉛直下方向に延びる突出部としてのリブ２９ｄと、を備える。穴部３５ａは、円筒部２９ｂと対向する周面部３５ｃと、ガイドレール２９が第２の位置にある時にガイドレール２９のリブ２９ｄと対向する平面部３５ｄと、を備える。

前ドア２１の開閉動作に連動して、ガイドレール２９が第１位置（図５（ａ））から第３位置（図５（ｂ））へ移動する時にボス２９ｂの円筒部２９ｃの円筒面と穴部３５ａの周面部３５ｃとが摺動する。また、ガイドレール２９が第２の位置（図６（ｂ））にある時は、ボス２９ｂのリブ２９ｄが穴部３５ａの平面部３５ｄを鉛直方向の下方向に押圧している状態になる。

図７（ａ）に示すように、ユーザがカートリッジ７を装置本体１００Ａの装着方向に移動させると、カートリッジ７の先端部４３に押されてレバー３１が図中時計周りに回転する。図７（ｂ）に示すように、レバー３１は、引張りばね３２の一端が係合するレバー３１の被係合部がレバー３１の回転中心よりも装着方向の下流側にある回転位相になると、引張りばね３２のばね力により時計方向に回転する。カートリッジ７はレバー３１により、カートリッジ７の突き当て部４５ａがフレーム３８に突き当てられる第３位置に到達する（図５（ｂ））。これにより、カートリッジ７の装置方向の位置が決定される。このとき、ガイドレール２９のボス２９ｂと第１揺動リンクの穴部３５ａとの連結部２９３において、ボス２９ｂの円筒部２９ｃと穴部３５ａの周面部３５ｃとが接触しており、ボス２９ｂのリブ２９ｄと穴部３５ａの平面部３５ｄとは接触していない。これにより、前ドア２１を開いた状態では、カートリッジ７を着脱にするための第１の位置へガイドレール２９を下げることが可能となる。

さらに、図６（ａ）と図７（ｃ）に示すように、前ドア２１を矢印Ｍの方向に回動させる閉動作を開始すると、ガイドレール２９は装着方向且つ鉛直方向上に移動し、カートリッジ７は垂直方向（図中矢印Ｑ方向）へ移動する。そして、カートリッジ７の手前側の軸受部材４４及び奥側の軸受部材４５（第２被位置決め部）がそれぞれ、フレーム３７の突き当て部３７ａ及びフレーム３８の突き当て部３８ａ（第２位置決め部）に突き当る。これにより、カートリッジ７の装置本体１００Ａに対する鉛直方向の位置が決定する。突き当て部３７ａ及び突き当て部３８ａは、ドラム１の回転軸線方向に見ると、ハの字型の板金エッジ面である。このとき、ガイドレール２９が装置本体（図中Ｙ方向）へ移動するのに対し、カートリッジ７は突き当て部４５ａがフレーム３８に突き当たっているのでＹ方向へ移動できない。そのため、レバー３１を反時計方向へ回転させる動作をするが、引張りばね３２がレバー３１の回転中心を超えないため、カートリッジ７の突き当て部４５ａが奥側フレーム３８に突き当たっている位置（第１位置）に保持される。この時、ガイドレール２９と揺動リンク３５ａの係合部は、ボス２９ｂの円筒部２９ｃと穴部３５ａの周面部３５ｃとが接触しており、ボス２９ｂのリブ２９ｄと穴部３５ａの平面部３５ｄとは接触していない。これにより、前ドア２１の閉動作に連動してガイドレール２９は水平方向に平行な状態を維持した状態で装着方向に上昇しながら移動（平行移動）可能となる。

最後に、図６（ｂ）に示す前ドア２１の位置（閉位置）まで前ドア２１を移動させる間に、ガイドレール２９は図６（ａ）の状態からさらに装着方向且つ鉛直上方向に移動する。装着方向に関しカートリッジ７は突き当て部４５ａがフレーム３８に突き当たっているので、カートリッジ７は装着方向に移動できない。従って、ガイドレール２９の加圧フォロワ２６がカートリッジ７のカメンと摺動しながらガイドレール２９は装着方向へ移動する。

図６（ａ）から図６（ｂ）の間で、ガイドレール２９の押圧部２９ａがカートリッジ７の被押圧部４３ｅに接触する。この時、ガイドレール２９のボス２９ｂと、第１揺動リンク３５ｆの穴部３５ａと、を有する連結部２９３５において、ボス２９ｂのリブ２９ｄと穴３５ａの平面部３５ｄとが接触しており、ボス２９ｂの円筒部２９ｃと穴部３５ａの周面部３５ｃとは接触していない。また、加圧フォロワ２６Ｆ及び２６Ｒが受ける反力Ｆが、第１揺動リンク３５ｆに加わる力Ｆとして前ドア２１の回転中心３７ｃに対して前ドア２１が閉じる方向にモーメントが作用することになる。これによって、第１揺動リンク３５に発生する回転モーメントによりガイドレール２９の押圧部２９ａがカートリッジ７の被押圧部４３ｅを装着方向に押圧する。そして、このようにカートリッジが押圧されることによって、カートリッジ７の突き当て部４５ａがフレーム３８の内面に突き当たっている状態が保持される。更に、カートリッジ７の矢印Ｑ方向（鉛直方向）の位置も保持される。図６（ｂ）の状態は、カートリッジ７が画像形成に供することができるように位置決めされた状態である。

本実施例の第１揺動リンク３５ｆの穴部３５ａと、ガイドレール２９のボス２９ｂと、の連結部３５２の特徴的な構造による効果について図８を用いて説明する。尚、以下の説明においては、第１揺動リンク３５ｆの穴部３５ａとガイドレール２９のボス２９ｂの連結部３５２について説明するが、第２揺動リンク３５ｒとガイドレール２９の連結部も同じ構造である。

図８（ａ）は、ガイドレール２９が第２の位置にある時に、本実施例の第１揺動リンク３５ｆの穴部３５ａと、ガイドレール２９のボス２９ｂと、の連結部３５２とその周辺を示した図である。図８（ｂ）は、ガイドレール２９が第２の位置にある時に、比較例の揺動リンク３５５ｆの穴部３５５ａと、ガイドレール２９９のボス２９９ｂと、の連結部２９３とその周辺を示した図である。比較例のボス２９９は、本実施例の円筒部２９ｃと同じ半径の円周面を有する円筒部２９９ｃを備える。比較例においては、ガイドレール２９が第２の位置にある時に、円筒面部２９９ｃの円筒面が穴部３５５ａの内周面３５５ｄに接触する。

比較例の画像形成装置は、連結部２９３を除いて本実施例と同じ構造である。図８（ｂ）の比較例において、前述した加圧フォロワ２６Ｆ及び２６Ｒが受ける反力Ｆがボス２９９ｂの円筒部２９９ｃを介して穴部３５５ａの内周面３５５ｄに鉛直下方向に加わる。この反力Ｆを揺動中心３７ｃと、円筒部２９９ｃと穴部３５５ａの内周面３５５ｄとの接触点ｃｐ´と、を通る第１仮想線ｖｌ１´の方向の力の成分Ｆ１´と、仮想線ｖｌ１´に垂直な第２仮想線ｖｌ２´の方向の力の成分Ｆ２´と、に分解する。揺動リンク３５５ｆを揺動中心３７ｃ周りに回転させる回転モーメントＭ１´を生じさせる力は、力の成分Ｆ２´である。

一方、図８（ａ）の本実施例において、加圧フォロワ２６Ｆ及び２６Ｒが受ける反力Ｆ（比較例と向きと大きさが同じ力）がボス２９ｂのリブ２９ｄを介して穴部３５ａの平面部３５ｄに鉛直下方向に加わる。この反力Ｆを揺動中心３７ｃと、リブ２９ｄと穴部３５ａの平面部３５ｄとの接触点ｃｐを通る第１仮想線ｖｌ１の方向の力の成分Ｆ１と、仮想線ｖｌ１に垂直な第２仮想線ｖｌ２の方向の力の成分Ｆ２と、に分解する。第１揺動リンク３５ｆを揺動中心３７ｃ周りに回転させる回転モーメントＭ１を生じさせる力は力の成分Ｆ２である。

ここで、本実施例において、リブ２９ｄが円筒部２９ｃの円筒面を通る仮想円ｖｃよりも外側に突出している。従って、図８（ａ）の本実施例において揺動中心３７ｃを通り且つ鉛直方向に延びる仮想線ｖｌ０と、仮想線ｖｌ１と、がなす角θは、図８（ｂ）の比較例において仮想線ｖｌ０と、仮想線ｖｌ１´と、がなす角θ´よりも大きい。従って、本実施例において回転モーメントＭ１を生じさせる力の成分Ｆ２は、比較例において回転モーメント回転モーメントＭ１´を生じさせる力の成分Ｆ２´よりも大きくなり、回転モーメントＭ１の方が回転モーメントＭ１´よりも大きい。

従って、本実施例における第１揺動リンク３５ｆには、比較例の揺動リンク３５５ｆよりも大きい回転モーメントが発生し、第１揺動リンク３５ｆを介してガイドレール２９はカートリッジ７を装着方向により大きい力で押圧される。

また、前ドア２１の操作部２１ａの回転半径は、第１揺動リンク３５ｆの回転半径（第１揺動リンク３５ｆの回転中心から連結部３５２までの距離）に対して十分大きい。そのため、この梃子比によって軽い操作力でカートリッジ７に押圧力を付与することが可能となる。本実施例のように、４つのカートリッジを同時に長手方向で位置決めさせる押圧力を前ドア２１のユーザ操作によって得ることが可能となる。

また、加圧フォロワ２６Ｆ、２６Ｒが受ける反力Ｆにより第１揺動リンク３５ｆに発生する回転モーメントが圧縮ばね２５の付勢力を低減するように作用する。かかる回転モーメントの作用する向きは、前ドア２１を閉じる動作において操作部２１ａに作用させるモーメントの向きと一致する。この回転モーメントにより、ガイドレール２９はカートリッジ７に対してＱ方向とは逆方向に相対移動し、その結果、圧縮ばね３５の圧縮が緩和され、圧縮ばね部材３５によるカートリッジ７に対する付勢力が低減する。したがって、カートリッジ７の加圧力によって生じる回転モーメントを利用して前ドア２１を閉じる力を助力しており前ドア２０を開閉するユーザ操作力の低減が図られる。

尚、カートリッジ７を装置本体１００Ａから離脱させる場合に関しては、図５を用いて説明した操作と逆の操作になるだけなので、説明は省略する。

以上述べた構成によって、カートリッジ７がガイドレール２９によって装着方向の位置決め部に向けて押圧されるので、トグル機構３１２の引張りばね３２のばね力を小さくすることができる。その結果、カートリッジを装着する際に必要な力が小さくなり、装着に関するユーザビリティを向上することができる。

カートリッジの装着方向の下流側の端面に、駆動カップリングや電気接点などの装置本体とのインターフェース部が設けられている構成において、本実施例の構成は有用である。本体側の駆動カップリングの係合圧や電気接点の接点圧等の反力に抗してカートリッジ７をユーザがカートリッジを装置本体に装着する際のアシストすることができる。

また、ドラム１を装置本体に装着する時にベルトを傷つけないように、カートリッジを着脱するための第１の位置を、カートリッジが画像形成に供する第２の位置から鉛直方向において十分に離れた位置に設定する場合がある。この場合、第２の位置に向けてガイドレールが移動する間に、レバーは、引張りばねのばね力が弱まる方向（図中反時計回り）に回転してしまうため、レバーによるカートリッジの引込み力が弱くなる。本実施例の構成を採用することにより、レバーの引き込み力が低減した分を補うことができる。

尚、本実施例は、トグル機構を設けた構成を採用したが、トグル機構がない構成であってもカートリッジを装着方向において位置決めされた状態を保持するという効果を奏する。

また、本実施例は、第１揺動リンク及び第２揺動インクのそれぞれがガイドレールと結合する結合部に特徴的な構成を有するものであるが、第１揺動リンクのみこのような構成を有していても良い。

本発明に係る実施例２について説明する。実施例１と共通の構成及び機能に関しては、同一の符号をつけて説明を省略し、特徴部分についてのみ説明する。

図９は、実施例２の画像形成装置のカートリッジ装着時におけるカートリッジと装置本体の概略構成図である。

実施例１との相違点は、図９、図１０に示す引き込みバネ５０が装置本体１００Ａに設けられている点である。一端がフレーム３８の引掛け部３８ｄに掛けられていて、他端がガイドレール２９の引掛け部２９ｆに掛けられている。

ガイドレール２９が図９（ａ）に示すカートリッジ７を着脱するための位置（第１の位置）にある時は次のようになる。引き込みバネ５０の引張り力により、ガイドレール２９を介して第１揺動リンク３５ｆが図中時計回り（前ドア２１が閉まる方向）に回転する力が第１揺動リンク３５ｆに作用する。しかしながら、第１揺動リンク３５ｆは、前ドア２１に繋がっているため、前ドア２１の自重により第１揺動リンク３５ｆが移動しない。

この状態から、カートリッジ７を装置本体１００Ａに対し装着方向に移動させると、実施例１と同様にカートリッジ７の装着方向の位置が決まった第３の位置（図９（ｂ））に遷移する。

次に、図１０（ａ）のように、前ドア２１を矢印Ｍの方向に回動させる前ドア２１の閉じ動作を開始すると、カートリッジ７の自重が加圧フォロワ２６Ｆ、２６Ｒを介してガイドレール２９に付加される。しかし、引込みバネ５０による引張り力でガイドレール２９が装着方向に移動し、ユーザは小さい操作力で前ドア２１を閉じることが可能になる。

さらに、図１０（ｂ）のように、前ドアを閉じ終えるまでの操作において、ガイドレール２９が鉛直方向で最上位置に近づくと平行移動になるので、加圧フォロワ２６Ｆ及び２６Ｒがカートリッジ７から受ける抵抗力が小さくなる。すなわち、引込みバネにより発生する力Ｐで、ガイドレール２９の押圧部２９ａがカートリッジ７の被押圧部４３ｅを押圧し、カートリッジ７の突き当て部４５ａがフレーム３８の内面に突き当たっている位置（第１位置）に保持される。図１０（ｂ）の位置は、カートリッジが画像形成に供することができる第２の位置である。上述した構成により、実施例２においても、実施例１と同様の効果を得ることが可能であり、比較的簡単な構成で同効果を期待することが可能である。

尚、実施例１及び２において、カートリッジは、感光ドラムと、帯電手段と、現像ローラと、クリーニング手段と、を有し、装置本体に対して着脱可能なものである。しかしながら、カートリッジの構成はこれに限定されない。例えば、帯電手段と、現像ローラと、クリーニング手段と、の少なくとも一つと、感光ドラムと、を含むカートリッジを用いても良い。更に、現像ローラと、現像ローラに供給されるトナーを収容する収容部と、を含み、感光ドラムを含まないカートリッジを用いても良い。また、トナーを収容する収容部と、収容されたトナーを回転しながら撹拌する撹拌部材と、を含むカートリッジを用いても良い。つまり、回転体を含み、装置本体に着脱可能なカートリッジであれば、本発明を適用することができる。

また、実施例１及び２においては、接触現像方式のカラー画像形成装置及びカートリッジを用いた。しかしながら、モノクロの画像形成装置や非接触現像方式、または装置本体に装着可能な現像ユニット及び現像剤を有する現像剤ユニットにも本発明は適用できるものである。

４ 現像ユニット
５ ベルト
１ ドラム
７ カートリッジ
２１ 前ドア
２５ 圧縮ばね
２６ 加圧フォロワ
２９ ガイドレール
２９ａ 押圧部
２９ｂ ボス
２９ｃ 円筒部
２９ｄ リブ
３１ レバー
３２ 引張りばね
３５ｆ 第１揺動リンク
３５ｒ 第２揺動リンク
３５ａ 穴部
３５ｃ 周面部
３５ｄ 平面部
３７ フレーム
３８ フレーム
４２ 現像ローラ
４３ クリーニング枠体
４３ｅ 被押圧部
５０ 引込みバネ
１００ 画像形成装置
１００Ａ 装置本体
２２０ 開口部

Claims (4)

1. 回転体を有するカートリッジと、
   前記回転体の回転軸線方向を装着方向として前記カートリッジを装着可能であって、前記カートリッジの回転軸線方向における位置を決めるための位置決め部を有する装置本体と、
   を備える画像形成装置において、
   前記カートリッジは、前記装置本体から押圧されるための被押圧部と、前記位置決め部と接触するように構成された被位置決め部と、を有し、
   前記装置本体は、固定節と、前記固定節に揺動可能に連結された揺動リンクと、前記揺動リンクと回転可能に連結され、前記装着方向に延びる中間リンクと、を含むリンク機構を有し、
   前記中間リンクは、前記カートリッジを支持する支持部と、前記支持部で支持された前記カートリッジの前記被押圧部に接触して前記カートリッジを前記装着方向に押圧できるように構成された押圧部と、を有し、
   前記リンク機構は、前記揺動リンクの所定方向の揺動に連動して、前記中間リンクが前記カートリッジを前記装置本体に対して着脱するための第１位置から、前記第１位置よりも前記装着方向の下流側にあり前記カートリッジを用いて画像形成可能である第２位置へ、移動するように構成され、
   前記揺動リンクと前記中間リンクとが連結される連結部は、前記揺動リンクが揺動する揺動中心軸線の方向に沿って延びるボスと、前記ボスが挿入される穴部と、から構成され、
   前記ボスは、円筒部と、前記揺動中心軸線の方向に見た時に前記円筒部の円筒面と重なる仮想円よりも外側に突出した突出部と、を有し、
   前記中間リンクが前記第２位置にある時、前記揺動リンクが前記所定方向に揺動する方向の回転モーメントが前記揺動リンクに作用するように、前記突出部が前記穴部の内面を押圧し、前記カートリッジの前記被押圧部が前記装置本体の前記押圧部に押圧された状態で、前記カートリッジの前記被位置決め部が前記装置本体の前記位置決め部に接触していることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記位置決め部及び前記被位置決め部をそれぞれ第１位置決め部及び第１被位置決め部とすると、前記装置本体は、前記カートリッジの鉛直方向の位置を決めるための第２位置決め部を有し、前記カートリッジは、前記第２位置決め部と接触する第２被位置決め部を有し、
   前記支持部は、支持部材と、前記支持部材を鉛直方向の上向きに付勢する付勢部材と、
   を有し、
   前記カートリッジが前記第２位置にある時、前記カートリッジは、前記カートリッジの前記第２被位置決め部が前記装置本体の前記第２位置決め部に接触するように、前記支持部材によって付勢され、前記支持部材が前記カートリッジから受ける反力によって前記連結部の前記突出部は前記穴部の内面を鉛直方向の下方向に押圧していることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記装置本体は、
   前記カートリッジを前記装置本体に装着する時に前記カートリッジが通過する開口部と、前記開口部を閉鎖する閉位置と、前記開口部を開放する開位置と、の間を移動可能に構成された開閉部材と、
   を有し、
   前記リンク機構は、前記開閉部材が前記開位置にある時、前記第１位置にあり、前記開閉部材が前記閉位置にある時、前記中間リンクは前記第２位置にある、ように前記開閉部材の移動に連動して移動することを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
4. 前記中間リンクは、前記カートリッジを前記中間リンクに対して前記装着方向に引き込むための引き込み機構を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の画像形成装置。

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