JP6946017B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、画像形成装置に関し、例えば電子写真方式を用いたレーザビームプリンタ、ファクシミリ装置およびワードプロセッサ等に適用できるものである。

従来、感光ドラムを露光するための構成の一つとして、ＬＥＤを感光ドラムの軸方向に複数個（以下、ＬＥＤアレイと記す）配置し、各素子の露光タイミングをデジタルに制御することで、ドラムに画を潜像するＬＥＤプリンターがある。ＬＥＤアレイは発光素子であるＬＥＤが小さいため、装置を小型化することが可能であり、画像形成装置内の配置において自由度が大きい。よって、従来の大型なスキャナユニット（光走査装置ユニット）による露光装置では難しかった様々なカートリッジ交換手法が提案されている。

その一つに装置本体の上部のカバーを開閉させて、感光ドラムを含むカートリッジを交換する画像形成装置が提案されている（特許文献１）。この装置では、ユーザーがカートリッジを交換する際に、本体の上面カバーを開けて、上下方向にカートリッジを着脱するため、直観的で分かり易く、ユーザビリティが良い。

また、小型のスキャナ（光走査装置）を用い、本体の上部のカバーを開閉させて、感光ドラムを含むカートリッジを交換する画像形成装置が提案されている（特許文献２）。この装置も、ユーザーがカートリッジを交換する際に、本体の上面カバーを開けて、上下方向にカートリッジを着脱するため、直観的で分かり易く、ユーザビリティが良い。

特開２００８−２９６３７９号公報 特開２００６−２３５６５６号公報

しかし、特許文献１では、ＬＥＤアレイが上部のカバーに配置されているため、カートリッジを交換する際の開閉動作によってＬＥＤアレイが移動し、感光ドラムとＬＥＤアレイとの位置精度が低くなり、高精度印字が難しくなる。また、ＬＥＤアレイが本体上面のカバーに配置されているため、ユーザーがＬＥＤの露光面に接触可能であり、露光不良を起こす可能性がある。

また、特許文献２では、小型ながらスキャナ（光走査装置）を各色毎に配置しているため、本体サイズが大型化してしまうという問題がある。

本発明の目的は、鉛直方向で上方に設けられる開閉部材を前提に、複数の発光素子を備える発光ユニットを用いて、装置の小型化と高精度印字化の両立を可能とする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、本発明に係る画像形成装置は、複数の画像形成手段を画像形成装置本体の内部で第１の方向に並設し、鉛直方向で前記画像形成装置本体の上方に、前記第１の方向における所定位置を支点として回動し前記画像形成装置本体における開口部を開閉する開閉部材を備え、前記複数の画像形成手段の夫々は、前記開口部を介して前記画像形成装置本体に対し着脱可能な第１のカートリッジに備えられ、回転軸線の周りに回転可能な像担持体と、前記像担持体を帯電させる帯電部材と、前記像担持体に近接配置され、前記像担持体の回転軸線方向に複数の発光素子を備える発光ユニットと、前記発光ユニットにより形成される潜像が現像剤で現像されることで形成される画像を記録材に転写するための転写ユニットであって、前記像担持体と当接可能なベルトと、前記ベルトの内側に配置された転写ローラと、を含む転写ユニットと、を有する画像形成装置であって、前記複数の画像形成手段における前記発光ユニットおよび前記転写ユニットのそれぞれが前記画像形成装置本体の内部に備わる状態で、それぞれの前記第１のカートリッジをそれぞれの前記発光ユニットを避けるように着脱させるそれぞれの着脱路を形成する着脱路形成部材を有し、前記発光ユニットからの光が前記像担持体上で結像する位置と前記ベルトの間の距離は、前記回転軸線と前記ベルトの間の距離よりも短いことを特徴とする。

本発明によれば、鉛直方向で上方に設けられる開閉部材を前提に、複数の発光素子を備える発光ユニットを用いて、装置の小型化と高精度印字化の両立を可能とする画像形成装置を提供することができる。

第１の実施形態の画像形成装置の外観斜視図 第１の実施形態の画像形成装置の断面図 第１の実施形態のＬＥＤユニットの拡大断面図 第１の実施形態の画像形成装置の装置本体斜視図 第１の実施形態の画像形成装置の画像形成プロセス部品の斜視図 第１の実施形態の画像形成装置のカートリッジＰＭの装着前の状態図 第１の実施形態の画像形成装置のカートリッジＰＭの装着位置の状態図 第１の実施形態の画像形成装置のドアを開口した状態図 第１の実施形態の画像形成装置のカートリッジＰＭを引き出した状態図 第１の実施形態の画像形成装置のドアを開口した状態図（駆動系周り） 第１の実施形態の画像形成装置のカートリッジＰＫの駆動系の拡大図 第１の実施形態の画像形成装置のカートリッジＰＫの駆動系の拡大断面図 第１の実施形態の画像形成装置のカートリッジ交換時の拡大断面図 第１の実施形態の変形例の画像形成装置の断面図 第１の実施形態の変形例の画像形成装置のカートリッジ交換時の断面図 第１の実施形態の変形例の画像形成装置の現像容器とドラムが別体構成におけるカートリッジ交換時の断面図 第１の実施形態の変形例の拡大断面図 非接触帯電コロナ方式の断面図 第２の実施形態の画像形成装置のカートリッジの斜視図 第２の実施形態の画像形成装置の画像形成プロセス部品の斜視図 第２の実施形態の画像形成装置のカートリッジＰＭの装着位置の状態図 第２の実施形態の画像形成装置のＬＥＤユニットと帯電ローラの関係図 第２の実施形態の画像形成装置のカートリッジ交換時の断面図

以下に、本発明の実施の形態を添付の図面に基づいて詳細に説明する。

《第１の実施形態》
（画像形成装置）
図１は、本発明の実施形態である画像形成装置１００の外観斜視図である。また、図２は画像形成装置１００の断面図である。この画像形成装置１００は、複数のカートリッジとして第１乃至第４の４つのカートリッジＰ（ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＫ）を第１の方向に並設した、電子写真プロセスを用いた４色フルカラーのＬＥＤプリンタである。この画像形成装置１００は、外部ホスト装置４００（図２）から出力されてインターフェイス部３００を介して制御部２００に入力する電気的画像信号に基づいて、シート状の記録媒体（以下、記録材）Ｓに４色フルカラー画像あるいはモノクロ画像を形成できる。

なお、外部ホスト装置４００は、パソコン、イメージリーダ、相手方ファクシミリ装置等である。

制御部２００（図２）は、画像形成装置１００の電子写真画像形成プロセスを制御する制御手段であり、外部ホスト装置４００と各種の電気的情報の授受をする。また、各種のプロセス機器やセンサから入力する電気的情報の処理、各種のプロセス機器への指令信号の処理、所定のイニシャルシーケンス制御、所定の電子写真画像形成プロセスのシーケンス制御等を司る。

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）とは面３１を配置した側である。また、後側（背面側）とは面３１と反対側である。また、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。また、左右とは画像形成装置１００を前側から見て左または右である。また、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。また、上（上部、上方部、上側）と下（下部、下方部、下側）とは鉛直方向において上と下である。また、上方向とは下から上に向かう方向、下方向とは上から下に向かう方向である。

そして、長手方向とは、潜像が形成される像担持体である電子写真感光体の回転軸線方向（軸線方向）に平行な方向である。短手方向とは、長手方向に直交する方向（直交方向）である。また、長手方向の一端側が駆動側、他端側が非駆動側である。本実施形態においては、長手方向の右端側が駆動側、左端側が非駆動側である。

画像形成装置１００の画像形成装置本体（以下、装置本体）１００ａの内部で、装置本体１００ａの後側から前側にかけて、第１乃至第４の４つのカートリッジＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＫが水平方向（第１の方向）に並設され所定の装着位置に装着される。いわゆる、インライン構成、タンデム型の構成を採る。ここで、カートリッジＰの装着位置とは、カートリッジＰが画像形成動作可能な位置（画像形成時の位置）である。

本実施形態におけるカートリッジＰは、画像形成手段として記録材Ｓに画像を形成する画像形成プロセスに寄与するものであり、画像形成装置１００の装置本体１００ａに取り外し可能（着脱可能）に装着されて使用される。本実施形態における各カートリッジＰは、潜像が形成される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）１を有する。そして、そのドラム１に作用する電子写真画像形成プロセス手段としての現像ユニット３（現像剤の収容容器を含む）を有する、所謂一体型のプロセスカートリッジである。帯電手段は接触帯電ローラ２であり、本実施形態では装置本体１００ａに固定されている。

現像ユニット３は、ドラム１に対して現像剤を供給して潜像を現像剤像として現像する現像剤担持体としての現像ローラ３ａと、現像剤を収納している現像剤収納部３ｂ等を有する接触型或いは非接触型の現像ユニットである。収納された現像剤（以下、トナー）の色は各カートリッジＰで異なる。

即ち、第１のカートリッジＰＹは、現像ユニット３にイエロー（Ｙ）色のトナーが収容されており、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、現像ユニット３にマゼンタ（Ｍ）色のトナーが収容されており、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、現像ユニット３にシアン（Ｃ）色のトナーが収容されており、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、現像ユニット３にブラック（Ｋ）色のトナーが収容されており、ドラム１面にＫ色トナー像を形成する。

各カートリッジＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＫの前側（図２における右側）には、各カートリッジＰのドラム１に露光による潜像を形成するための発光ユニット（露光手段）としてのＬＥＤユニット１１が、ドラム１に近接配置されている。図３は、ＬＥＤユニット１１の拡大断面図である。ＬＥＤユニット１１は、ＬＥＤ素子１１ａ、屈折率分布型レンズ１１ｂ、電子基板１１ｃ、ＬＥＤユニット筐体１１ｄから構成されている。ＬＥＤ素子１１ａは長手方向に複数個配置され、それに対応するように複数個のレンズ１１ｂが配置されている。

そして、複数個のＬＥＤ素子１１ａ、レンズ１１ｂ、電子基板１１ｃがＬＥＤユニット筐体１１ｄに保持されている。電子基板１１ｃは制御部２００と導電経路が確保されており、ドラム１上への潜像動作は、外部ホスト装置４００から制御部２００に入力された各色の画像情報に対応して、各ＬＥＤ素子１１ａの発光のＯＮ／ＯＦＦにより制御されている。そして、各ＬＥＤ素子１１ａの光がレンズ１１ｂを通して各ドラム１上に集光され、潜像が形成される。

カートリッジＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＫの下方部には、各カートリッジＰのドラム１に対向して、ドラム１のトナー像を後述する中間転写体に一次転写する転写部材としての転写ローラ１７がそれぞれ配置される。本実施形態では、中間転写体に一次転写されたトナー像は二次転写ローラ２７により記録材Ｓに二次転写される。

図２に示す中間転写ユニット１２は、中間転写体（第２の像担持体：中間の記録媒体）として、誘電体製で可撓性を有するエンドレスベルト（中間転写ベルト、ベルト）１３を備える。更に、中間転写ユニット１２は、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、補助ローラ１５、テンションローラ１６を有する。

駆動ローラ１４と補助ローラ１５は、装置本体１００ａ内の後側に配置している。そして、テンションローラ１６は装置本体１００ａ内の前側に配置している。また、各カートリッジＰは、それぞれ所定の装着位置に装着されている状態において、それぞれのドラム１の下面が、ベルト１３の上方側ベルト部分の上面に接している。そして、ベルト１３の内側には、上方側ベルト部分を介して各カートリッジＰのドラム１にそれぞれ対向させるように、一次転写ローラ１７が配置されている。

各カートリッジＰにおいて、ドラム１とベルト１３とのニップ部がそれぞれ一次転写ニップ部Ｔ１である。駆動ローラ１４には、ベルト１３を介して二次転写ローラ２７が当接している。二次転写ローラ２７とベルト１３とのニップ部が、二次転写ニップ部Ｔ２である。

中間転写ユニット１２の下方部には、トナー像が転写される記録材Ｓをストックし、中間転写ユニット１２に対して一枚ずつ記録材Ｓを搬送する給紙ユニット１８が配置されている。この給紙ユニット１８は、記録材Ｓを積載して収納した給紙トレイ１９、給紙ローラ２０、分離パッド２１、レジストローラ対２２を有する。給紙トレイ１９は、装置本体１００ａの前側から出し入れ（挿抜）自由とされている（フロントローデング）。

装置本体１００ａ内の後側の上部には、トナー像が転写された記録材Ｓに熱と圧をかけて定着させ排紙させる定着ユニット（定着手段）である定着装置２３と、排紙ローラ対２４が配置されている。本実施形態では、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を有し、排紙ローラ対２４は排紙ローラ２４ａと排紙コロ２４ｂを有している。

また、装置本体１００ａの上方には、装置本体１００ａにおける上方の開口部を開閉する開閉部材としてのドア３０が設けられる。ドア３０は、複数のカートリッジの並設方向（第１の方向）における所定位置を支点として回動可能であり、ユーザーはカートリッジＰをこの開口部を介して装置本体１００ａに対し着脱可能である。なお、ドア３０に関し、本実施形態では、ドア３０の上面の一部が排紙トレイ２５として機能する。

（画像形成動作）
次に、フルカラー画像を形成するための動作について説明する。第１乃至第４の各カートリッジＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＫのドラム１が、図２の矢印方向（反時計方向）に所定の制御速度で回転駆動される。そして、ベルト１３も矢印の時計方向（ドラム１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。

この駆動に同期して、各カートリッジＰ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。次に、ＬＥＤユニット１１が各ドラム１の表面を各色の画像信号に応じて照射露光する。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（潜像）が形成される。形成された潜像は、現像ユニット３によりトナー像（現像剤像）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Ｙ色成分に対応するＹ色トナー像が形成される。そのトナー像がカートリッジＰＹの一次転写ニップ部Ｔ１において、ベルト１３上に一次転写される。また、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Ｍ色成分に対応するＭ色トナー像が形成される。そのトナー像が、カートリッジＰＭの一次転写ニップ部Ｔ１において、ベルト１３上に既に転写されているＹ色トナー像に重畳されて一次転写される。

また、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Ｃ色成分に対応するＣ色トナー像が形成される。そのトナー像が、カートリッジＰＭの一次転写ニップ部Ｔ１において、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。そして、第４のカートリッジＰＫのドラム１には、フルカラー画像のＫ色成分に対応するＫ色トナー像が形成される。そのトナー像が、カートリッジＰＭの一次転写ニップ部Ｔ１において、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。

このようにして、ベルト１３上にＹ色＋Ｍ色＋Ｃ色＋Ｋ色の４色重畳の未定着トナー像（カラー像）が合成形成される。

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に積載されている記録材Ｓが１枚分離給送され、レジストローラ対２２により、所定の制御タイミングで二次転写ニップ部Ｔ２に導入される。これにより、記録材Ｓが二次転写ニップ部Ｔ２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記録材Ｓの面に一括転写される。

そして、記録材Ｓは、ベルト１３の面から分離されて搬送路を通って定着装置２３へ導入され、定着ニップ部Ｎで加熱、加圧される。これにより、各色トナー像の混色及び記録材Ｓへの定着がなされる。そして、記録材Ｓ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。記録材分離後のベルト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２６にて除去される。

（各画像形成プロセス部品の位置決め）
次に、それぞれ画像形成プロセス部品である、各カートリッジＰ、ＬＥＤユニット１１、帯電ローラ２、中間転写ユニット１２の装置本体１００ａに対する位置決めについて説明する。図４は、外装と駆動系を不図示とした装置本体１００ａを左側および右側から見た図である。装置本体１００ａには、各ローラや各ユニットを支える左側板１０１（図４（ａ））と右側板１０２（図４（ｂ））が配置されている。

ここで、左側板１０１には左ホルダー１０３、右側板には右ホルダー１０４がそれぞれ配置されており、左右ホルダー１０３、１０４は一体で構成されている。そして、左右ホルダー１０３、１０４は、各カートリッジＰ、ＬＥＤユニット１１、帯電ローラ２、中間転写ユニット１２を、同一保持部材として保持し、装置本体及びそれぞれのユニットに対して位置を決めている。

次に、図５（ａ）は左右ホルダー１０３、１０４のみの図、図５（ｂ）は図５（ａ）に対しＬＥＤユニット１１と帯電ローラ２を配置した図、図５（ｃ）は図５（ｂ）に対し中間転写ユニット１２を配置した図である。右ホルダー１０４の穴１０４ａに、ＬＥＤユニット１１が、４つのカートリッジ（ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＫ）に対応するように固定されている。

また、帯電ローラ２は、右ホルダー１０４の穴１０４ｂに回転可能に保持されている。また、不図示であるが左ホルダー１０３も右ホルダー１０４と同様の穴形状が有り、右ホルダー１０４と同様にＬＥＤユニット１１が固定され、帯電ローラ２が回転可能に保持されている。

次に、中間転写ユニット１２については、駆動ローラ１４とテンションローラ１６が、右ホルダー１０４の穴１０４ｃ、１０４ｄ（図５（ａ））にそれぞれ回転可能に保持されている。また、ＬＥＤユニット１１や帯電ローラ２と同じく左ホルダー１０３にも同様に保持されている。

次に、カートリッジＰの保持方法について説明する。図６はカートリッジＰＭのみが右ホルダー１０４に装着される前、図７は装着された後の図であり、図６（ａ）、図７（ａ）はカートリッジＰＭと右ホルダーの斜視図、図６（ｂ）、図７（ｂ）は図６（ａ）及び図７（ａ）の断面図である。

カートリッジＰの保持方法について、カートリッジＰＭと右ホルダー１０４のみを使って説明するが、ＬＥＤユニット１１、帯電ローラ２、中間転写ユニット１２と同じく左ホルダー１０３にも同様に保持されている。また、残りのカートリッジＰＹ、ＰＣ、ＰＫもカートリッジＰＭと同様に保持される。

右ホルダー１０４には、図６（ｂ）に示すようにカートリッジＰの位置決め及び挿抜（着脱）のためのＵ字溝が、カートリッジＰＭが保持しているドラム１のドラム軸１Ｒ、カートリッジＰＭの現像ユニット３のボス３Ｒに対応して設けられる。そして、このようなカートリッジＰの位置決め及び挿抜（着脱）のためのＵ字溝は、各色毎に２つずつ設置されている。なお、図６（ｂ）に示すように現像ローラ３ａの軸が入るＵ字溝も設けられているが、これは位置決めでは無く、後述する駆動系に接続・解除可能にするためのＵ字溝である。

図７（ｂ）で、カートリッジＰＭが保持しているドラム１のドラム軸１Ｒが右ホルダーのＵ字溝の曲面部１０４ｆに回転可能に保持され、ドラム１の位置が決まる。ここで、着脱路としてのＵ字溝は、着脱路形成部材としての右ホルダー１０４で形成されている。そして、カートリッジＰＭの現像ユニット３のボス３Ｒが、右ホルダーのＵ字溝の直線部である規制部１０４ｅに嵌合し、カートリッジＰＭにおけるドラム１中心の回転を規制している。このようにして、カートリッジＰＭの装置本体１００ａに対しての位置が決まる。

以上のように、各カートリッジＰ、ＬＥＤユニット１１、帯電ローラ２、中間転写ユニット１２の位置が、左右ホルダー１０３、１０４のみによって決まる。このように、画像形成プロセスに関係するカートリッジＰ、ＬＥＤユニット１１、帯電ローラ２、中間転写ユニット１２の位置決め部品を保持する保持部材が共通（同一）のため、高精度の位置決めが可能になる。

また、特許文献１のようにＬＥＤユニット１１が移動しないため、移動時の部品摩耗等による位置精度不良が無いため、高精度印字が可能になる。また、ＬＥＤユニット１１が特許文献１のようにカートリッジを交換するために開けるカバーでは無く、装置本体の内部に設置されているため、ユーザがＬＥＤユニット１１の露光面に接触し難く、露光不良を起こす可能性がなくなる。

（カートリッジの交換の必要性および交換動作）
第１乃至第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、現像ユニット３に収容されている現像剤が消費される。装置本体１００ａには、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）が具備されている。

そして、予め設定したカートリッジの寿命予告や寿命警告のための閾値と検知した値を比較し、検知した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。

次に、カートリッジの交換動作について説明する。図８（ａ）はドア３０を開いた状態、図８（ｂ）は図８（ａ）の状態の断面図である。また、図９（ａ）は図８（ａ）に対しカートリッジＰＭを少し引き出した状態、図９（ｂ）は図９（ａ）の状態の断面図である。本実施形態の画像形成装置において、カートリッジＰの交換の際は、図８（ａ）、図８（ｂ）のようにドア３０に設けられている持ち手３０ａを持ち、ドア３０をドア回動軸３０ｂを中心にＲ１方向に回動させ、ドア３０を開いた状態とする。

そして、図９（ａ）、図９（ｂ）に示すように、装置本体１００ａの内部からＡ１方向にカートリッジＰを取り出し、新しいカートリッジＰをＡ２方向に挿入することでカートリッジＰを交換できる。ここで、ドア３０を開く際に、これに連動してドラム１、現像ローラ３ａの駆動が解除され、逆にドア３０を閉じる際に、これに連動してそれぞれの駆動が連結される。そして、ドア３０を開くことにより、ドラム１と現像ローラ３ａの駆動が解除されることで、容易にカートリッジＰを装置本体１００ａから離脱可能にできる。

以下、ドア３０の開閉とドラム１、現像ローラ３ａの駆動の連結・解除の構成について説明する。図１０は、ドア３０を開いたときの、ドア３０とカートリッジＰ及びカートリッジ周りの駆動系のみを表示させた図である。また図１１は、カートリッジＰＫ周りの駆動系の拡大図で、図１２は図１１の断面図である。図１１（ａ）、図１２（ａ）はドア３０を閉じた状態、図１１（ｂ）、図１２（ｂ）はドア３０を開いた状態を示している。

図１０に示すように、ドア３０にはリンクアーム１１１、１１２が回動可能に支持されており、リンクアーム１１１、１１２はリンク１２１、１２２に接続されている。そして、リンク１２１、１２２は、装置本体１００ａの前後方向のみに移動可能に保持されている（保持方法は不図示）。

ここで、駆動の連結・解除の方法は、カートリッジＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＫにおいて同じであるため、代表的にカートリッジＰＫで説明する。図１１（ａ）、図１１（ｂ）に示すように、リンク１２１、１２２は、リンクアーム１３１、１３２にそれぞれ接続されている。そして、リンクアーム１３１、１３２は、カップリングカム１４１、１４２にそれぞれ回動可能に保持されている。

そして、カップリングカム１４１、１４２には、カップリングカム１５１、１５２がそれぞれ接触しており、カップリングカム１４１、１４２とカップリングカム１５１、１５２の中心に駆動ギヤ１６１、１６２が回転可能に配置されている。そして、駆動ギヤ１６１はドラム１を駆動させ、駆動ギヤ１６２は現像ローラ３ａを駆動させ、駆動ギヤ１６３は帯電ローラ２を駆動させている（駆動ギヤの保持方法は不図示）。また、駆動ギヤ１６１、１６２は不図示のバネによってＢ方向に押圧されており、その付勢力はカップリングカム１５１、１５２にも伝達可能な構成になっている。

ここで、ドア３０を開くと、図１１（ａ）から図１１（ｂ）の状態に移行する。このとき、リンク１２１、１２２がＣ方向に移動し、それによってリンクアーム１３１、１３２で連結されているカップリングカム１４１、１４２がＤ方向に回転する。ドア３０を閉じた状態では、図１２（ａ）のように、ドラム１側のカップリングカム１４１とカップリングカム１５１については、カム面１４１ａとカム面１５１ｂ、カム面１４１ｂとカム面１５１ａが接していた。

これに対し、ドア３０を開いた状態では、図１２（ｂ）のように、カップリングカム１４１とカップリングカム１５１については、カム面１４１ａとカム面１５１ａが接する。このとき、カップリングカム１５１と駆動ギヤ１６１は、不図示のバネの付勢力に抗してＥ方向（Ｂ方向と逆の方向）に移動し、ドラム１と駆動ギヤ１６１の連結が切れる。これによって、ドラム１に駆動力が伝達しないようになる。

現像ローラ３ａ側のカップリングカム１４２とカップリングカム１５２も、ドラム１と同様な構成であるため、説明は省略するが、ドア３０を開くと、現像ローラ３ａに駆動力が伝達しないようになる。

以上のように、ドア３０を開くことで、ドラム１と現像ローラ３ａの駆動力を解除することが可能となり、カートリッジＰの交換が可能になる。

最後に，カートリッジＰの着脱と装置本体１００ａに固定されたＬＥＤユニット１１の関係を示す。図１３は、カートリッジＰを交換する際の拡大断面図である。図１３ではカートリッジＰと右ホルダー１０４との関係を説明するが、左ホルダー１０３も同様の構成である。図１３（ａ）はカートリッジＰが装着位置に装着される前の図、図１３（ｂ）はカートリッジＰが規制部１０４ｅ、１０４ｇによって２方向のみに移動可能な状態、図１３（ｃ）はカートリッジが装着位置に装着されたときの図である。

カートリッジＰを装置本体１００ａに挿入していくと、右ホルダー１０４の規制部１０４ｅ、１０４ｇに、カートリッジＰのボス３Ｒ、ドラム軸１Ｒがそれぞれ接触する（図１３（ｂ）の状態）。それ以上にカートリッジＰを挿入していくと、カートリッジＰは図１３の上下方向のみにしか移動できなくなる。

このときのベルト１３（図２）からドラム１までの高さｈ１と、ベルト１３からのＬＥＤユニット１１までの高さｈ２はｈ１＞ｈ２の関係になっている。従って、ｈ１≦ｈ２の状況においては、規制部材１０４ｅ、１０４ｇによってカートリッジの挿抜方向Ａ１、Ａ２に直交するＢ方向の移動が規制されることで、ドラム１がＬＥＤユニット１１に接触することを防ぐことが可能になり、ドラム１表面が傷付いたり、ＬＥＤユニット１１が故障することを防ぐことができる。また、ＬＥＤユニット１１は、カートリッジＰの取り出し方向Ａ１及び挿入方向Ａ２方向に直交するＢ方向に関して、ドラム１の着脱軌跡に重ならない位置に配置されている。このため、ドラム１がＬＥＤユニット１１に接触することを防ぐことが可能になり、ドラム１表面が傷付いたり、ＬＥＤユニット１１が故障することを防ぐことができる。Ｂ方向に関して、ドラム１の着脱軌跡に重ならない位置にＬＥＤユニット１１を配置するため、図１３（ｃ）に示すようにカートリッジＰの装着完了状態において、ｈ３≧ｈ４としている。なおドラム１の回転軸のベルト１３からの高さをｈ３、ＬＥＤユニット１１から光がドラム１上で結像する位置の高さをｈ４とする。

また、或る程度カートリッジが規制されることでユーザビリティも向上する。ユーザーにとっては、カートリッジを装置本体１００ａに挿入し始めるとき（図１３（ａ）の状態）に、自由に動かしながらカートリッジを挿入できる。そして、装置本体１００ａに或る程度挿入した後はカートリッジの位置を装着位置まで誘導してもらうことができる（図１３（ｂ）の状態）。

そして、ドラムが画像を形成する装着位置でカートリッジＰを停止する構成になっている（図１３ｃの状態）。よって、本実施形態では、ユーザビリティが良く、挿入時にカートリッジＰあるいはＬＥＤユニット１１にダメージを与えないカートリッジ挿抜（着脱）構成を実現することができる。

以上、本実施形態によれば、鉛直方向で上方に設けられる開閉部材を前提に、複数の発光素子を備える発光ユニットを用いて、装置の小型化と高精度印字化の両立を可能とする画像形成装置を提供することができる。すなわち、光走査装置（スキャナ）を用いる場合に比べ、発光ユニットとしてＬＥＤアレイを感光ドラムに近接して配置することで小型化が可能となる。これは、ＬＥＤアレイはスキャナに比べて光量が低く、またＬＥＤの光を集光させるための屈折率分布型レンズの焦点距離も短いことに因る。そして、発光ユニットを装置本体の内部に固定することで、特許文献１に対し高精度印字を可能にしている。

更に、ドラムを備えるカートリッジの着脱に際し、装置本体に固定された発光ユニットと衝突しないように構成することで、高精度印字を保証することができる。

《第２の実施形態》
次に、本発明の第２の実施形態について、図１９乃至図２３を用いて説明する。第１の実施形態では、ドラム１を備えるカートリッジ（第１のカートリッジ）は帯電ローラ２を含まない構成であったが、本実施形態ではドラム１を備えるカートリッジ（第１のカートリッジ）は帯電ローラ２を含む。それ以外の構成は、第１の実施形態と同様である。

（画像形成装置の全体的な概略構成）
図１９は、本実施形態の構成におけるカートリッジＰの斜視図である。第１の実施形態と同様に、カートリッジＰには、ドラム１、現像ローラ３ａが配置されており、新たに帯電ローラ２が配置される。すなわち、帯電ローラ２は、現像ローラ３ａを含む現像ユニット３０１に回動可能に保持されており、ドラム１の回転によって従動回転する。

（画像形成プロセス部品の位置決め）
次に、画像形成プロセス部品である各カートリッジＰ、ＬＥＤユニット１１、中間転写ユニット１２の装置本体１００ａに対する位置決め方法について説明する。図２０（ａ）は左右ホルダー３０３、３０４のみの図、図２０（ｂ）は図２０（ａ）に対してＬＥＤユニット１１を配置した図、図２０（ｃ）は図２０（ｂ）に対して中間転写ユニット１２を配置した図である。また、第１の実施形態と同様に、左右ホルダー３０３、３０４はそれぞれ左側板１０１と右側板１０２に配置されている。

ＬＥＤユニット１１が、４つのカートリッジ（ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＫ）に対応するように、右ホルダー３０４の穴３０４ａ（図２０（ａ））に固定されている。不図示であるが、左ホルダー３０３も右ホルダー３０４と同様の穴形状が有り、右ホルダー３０４と同様にＬＥＤユニット１１が固定されている。

中間転写ユニット１２は、駆動ローラ１４とテンションローラ１６が右ホルダー３０４の穴３０４ｃ、３０４ｄにそれぞれ回転可能に保持されている。また、ＬＥＤユニット１１と同様に、左ホルダー３０３にも保持されている。

次に、カートリッジの保持方法について説明する。図２１は、カートリッジＰＭのみが右ホルダー３０４に装着された図である。図２１（ａ）はカートリッジＰＭと右ホルダーの斜視図、図２１（ｂ）は図２１（ａ）の断面図である。カートリッジＰの保持方法はカートリッジＰＭと右ホルダー３０４のみを使って説明するが、ＬＥＤユニット１１、中間転写ユニット１２と同じく左ホルダー３０３にも同様に保持されている。また、残りのカートリッジＰＹ、ＰＣ、ＰＫもカートリッジＰＭと同様に保持される。

右ホルダー３０４には、カートリッジＰの位置決め及び挿抜のためのＵ字溝が、図２１（ｂ）に示すように、カートリッジＰＭが保持しているドラム１のドラム軸１Ｒ、カートリッジＰＭの現像ユニット３０１のボス３０１Ｒに対応して設けられる。そして、このようなカートリッジＰの位置決め及び挿抜（着脱）のためのＵ字溝は、各色毎に２つずつ設置されている。なお、現像ローラ３ａの軸が入るＵ字溝も設けられているが、これは位置決めでは無く、駆動系に接続・解除可能にするためのＵ字溝である。

カートリッジＰＭが保持しているドラム１のドラム軸１Ｒは、右ホルダーのＵ字溝の曲面部３０４ｆに回転可能に保持され、ドラム１の位置が決まる。そして、カートリッジＰＭの現像ユニット３０１のボス３０１Ｒが、右ホルダーのＵ字溝の直線部である規制部３０４ｅに嵌合し、カートリッジＰＭのドラム１中心の回転を規制している。

これによって、カートリッジＰＭの装置本体１００ａに対する位置が決まる。なお、ドア３０の開閉とドラム１、現像ローラ３ａの駆動の連結・解除の構成は、第１の実施形態と同様のため省略する。

最後に、カートリッジＰの着脱と装置本体１００ａに固定されたＬＥＤユニット１１の関係を示す。本実施形態では、カートリッジＰが帯電ローラ２を保持している。そして、帯電ローラ２は、画像形成プロセス上、ＬＥＤユニット１１の上流にドラム１に接触配置する必要がある。前述したようにＬＥＤユニット１１はドラム１に近接して配置する必要があるため、ＬＥＤユニット１１と帯電ローラ２は図２２のような配置関係になる。図２２には、ＬＥＤユニット１１をベルト１３に投射した領域を示しており、その領域内に帯電ローラ２が配置されることになる。

すなわち、ドラム１の回転軸線に直交する断面内で、画像形成時のドラム１の中心位置と転写ローラ１７の中心位置とを結ぶ第２の方向（鉛直方向）にＬＥＤユニット１１を投射する場合に、投射された領域内に帯電部材の一部として帯電ローラ２が存在する。これは、第１の実施形態のようには、カートリッジＰを１方向に挿抜（着脱）することができないことを示しており、カートリッジＰの挿入時には帯電ローラ２をＬＥＤユニット１１の下に潜り込ませるように、装置本体１００ａに入れる必要がある。

その具体的な方法を、図２３に示す。図２３は、カートリッジＰを交換する際の拡大断面図である。図２３ではカートリッジＰと右ホルダー３０４との関係を説明するが、左ホルダー３０３も同様の構成である。図２３（ａ）はカートリッジＰが装着位置に装着される前の図、図２３（ｂ）はカートリッジが規制部３０４ｅ、３０４ｇによって２方向のみに移動可能な状態の図、図２３（ｃ）はカートリッジが装着位置に装着されたときの図である。

カートリッジＰを装置本体１００ａに挿入していくと、着脱路として鉛直方向（第２の方向）を着脱方向とする第１の領域に、カートリッジＰＭが保持しているドラム１のドラム軸１Ｒが、右ホルダー３０４の規制部３０４ｆに入り込む。更に挿入していくと、右ホルダー３０４の規制部３０４ｅ、３０４ｇに、カートリッジＰのボス３０１Ｒ、ドラム軸１Ｒがそれぞれ接触する（図２３（ｂ）の状態）。

それ以上にカートリッジＰを挿入していくと、カートリッジＰは図２３（ｂ）のＪ方向とＫ方向のみにしか移動できなくなる。すなわち、着脱路として、第１の領域に接続し、鉛直方向（第２の方向）に交差する方向（第３の方向）を着脱方向とする第２の領域を備える。

このようにして、規制部材３０４ｅ、３０４ｇによって、カートリッジの挿抜方向が規制されることで、ドラム１や帯電ローラ２がＬＥＤユニット１１に接触することを防ぐことが可能になる。このため、ドラム１や帯電ローラ２の表面が傷付いたり、ＬＥＤユニット１１が故障することを防ぐことができる。

また、或る程度カートリッジが規制されることでユーザビリティも向上する。ユーザーにとっては、カートリッジを装置本体１００ａに入れ始めるとき（図２２（ａ）の状態）では、自由に動かしながらカートリッジを挿入できる。そして、装置本体１００ａに或る程度挿入した後は、カートリッジの位置を装着位置まで誘導してもらうことができる（図２３（ｂ）の状態）。

そして、ドラムが画像を形成する装着位置でカートリッジＰを停止する構成になっている（図２３（ｃ）の状態）。よって、本実施形態ではユーザビリティが良く、挿入時にカートリッジＰあるいはＬＥＤユニット１１にダメージを与えないカートリッジ挿抜構成を実現することができる。

以上のように本実施形態の構成では、カートリッジに帯電部材が配置された一体の構成において、感光ドラムと帯電ローラの軌跡を限定してＬＥＤとの接触を防ぐことでカートリッジ挿抜（着脱）を可能にする。

そして、鉛直方向で上方に設けられる開閉部材を前提に、複数の発光素子を備える発光ユニットを用いて、装置の小型化と高精度印字化の両立を可能とする画像形成装置を提供することができる。すなわち、光走査装置（スキャナ）を用いる場合に比べ、発光ユニットとしてＬＥＤアレイを感光ドラムに近接して配置することで小型化が可能となる。そして、発光ユニットを装置本体の内部に固定することで、特許文献１に対し高精度印字を可能にしている。

更に、ドラムと帯電ローラを備えるカートリッジの着脱に際し、装置本体に固定された発光ユニットと衝突しないように構成することで、高精度印字を保証することができる。

（変形例）
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

（変形例１）
上述した実施形態では、トナー画像を中間転写体（中間転写ベルト）に一次転写する転写ローラ１７と、中間転写体に一次転写されたトナー像を記録材に二次転写する二次転写ローラ２７を備える構成であった。しかしながら、本発明はこれに限定されず、図１４に示すように二次転写ローラ２７を備えず、転写ローラ１７を用いて、搬送ベルトで搬送される記録材にトナー画像を直接転写する構成としても良い。なお、第１の実施形態だけでなく、第２の実施形態においても同様に適用できるものであるが、代表的に第１の実施形態の変形例としての構成を図１４に示す。

変形例としての図１４で、搬送ユニット２１２以外の構成・動作は、第１の実施形態として図２で示したものと同じため省略する。搬送ユニット２１２は、図２の搬送ユニット１２と異なり、駆動ローラ１４とテンションローラ１６が搬送ベルト２１３を懸架して循環移動させている。給紙ユニット１８から搬送された記録材Ｓは、搬送ベルト２１３により、前側から後側に搬送される。そして、４つのカートリッジＰのそれぞれからトナー像が記録材Ｓに順次転写され、画像を形成する。

カートリッジＰのドラム１上に描かれるトナー像の形成プロセスは、図２で示したものと同じである。転写された記録材Ｓは、図２で示したものと同様に定着装置２３、排紙ローラ対２４を通って排紙トレイ２５に積載される。図１４に示す変形例でも、図１５（ａ）、（ｂ）に示すように、図９で示したものと同様のカートリッジ交換を行うことができる。

（変形例２）
また、上述した実施形態では、ドラム１と現像ユニット２０３が一体的にプロセスカートリッジとして構成されるものであったが、本発明はこれに限られない。すなわち、図１６、図１７のように、ドラム１を備える第１のカートリッジに対し、現像ユニット２０３を備える第２のカートリッジが分離できる構成としても良い。

このときの現像ユニット２０３の位置決めについては、図１７に示すように、現像ユニット２０３のボス２０３Ｒが右ホルダー２０４のＵ字溝の曲面部２０４ｆに回転可能に保持される。そして、装置本体１００ａに設置されたバネ２５０の付勢力によって、押圧カム２５１が現像ユニット２０３を図の左方向に押圧している。このようなバネ２５０の付勢力によって現像ユニット２０３を押圧することで、現像ローラ３ａがドラム１に押圧可能になっている。

ここで、押圧カム２５１は、図１７の左右方向のみに移動可能な構成であり、ドア３０が閉じた状態では図１７のように現像ユニット２０３を押圧し、ドア３０が開いた状態では現像ユニット２０３の押圧を解除する構成になっている。また、不図示であるが左ホルダーでも上述した右ホルダー２０４と同様の構成になっている。

（変形例３）
また、上述した実施形態では、帯電部材としてドラム１に接触する帯電ローラ２を説明したが、図１８に示すように帯電部材としてドラム１に非接触のコロナ帯電２２２を用いることもできる。

（変形例４）
また、上述した実施形態では、発光素子としてＬＥＤを示したが、他の発光素子を用いることもできる。

１・・ドラム、２・・帯電ローラ、１１・・ＬＥＤユニット、１７・・転写ローラ、３０・・ドア、１０４、３０４・・右ホルダー、Ｐ・・カートリッジ

Claims (12)

1. 複数の画像形成手段を画像形成装置本体の内部で第１の方向に並設し、
   鉛直方向で前記画像形成装置本体の上方に、前記第１の方向における所定位置を支点として回動し前記画像形成装置本体における開口部を開閉する開閉部材を備え、
   前記複数の画像形成手段の夫々は、
   前記開口部を介して前記画像形成装置本体に対し着脱可能な第１のカートリッジに備えられ、回転軸線の周りに回転可能な像担持体と、
   前記像担持体を帯電させる帯電部材と、
   前記像担持体に近接配置され、前記像担持体の回転軸線方向に複数の発光素子を備える発光ユニットと、
   前記発光ユニットにより形成される潜像が現像剤で現像されることで形成される画像を記録材に転写するための転写ユニットであって、前記像担持体と当接可能なベルトと、前記ベルトの内側に配置された転写ローラと、を含む転写ユニットと、
   を有する画像形成装置であって、
   前記複数の画像形成手段における前記発光ユニットおよび前記転写ユニットのそれぞれが前記画像形成装置本体の内部に備わる状態で、それぞれの前記第１のカートリッジをそれぞれの前記発光ユニットを避けるように着脱させるそれぞれの着脱路を形成する着脱路形成部材を有し、
   前記発光ユニットからの光が前記像担持体上で結像する位置と前記ベルトの間の距離は、前記回転軸線と前記ベルトの間の距離よりも短いことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記帯電部材は、前記画像形成装置本体の前記発光ユニットよりも前記転写ローラに近い位置に固定して設けられ、
   前記着脱路は、前記第１のカートリッジを着脱させる際に前記発光ユニットおよび前記帯電部材を避けるように形成され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. 前記帯電部材は、前記像担持体と共に前記第１のカートリッジに設けられ、かつ、前記帯電部材は、画像形成時において、前記発光ユニットよりも前記転写ローラに近い位置となることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
4. 前記像担持体の前記回転軸線に直交する断面内で、画像形成時の前記像担持体の中心位置と前記転写ローラの中心位置とを結ぶ第２の方向に前記発光ユニットを投射する場合に、投射された領域内に前記帯電部材の一部が存在し、
   前記着脱路は、前記帯電部材が前記発光ユニットを避けるように、第２の方向を着脱方向とする第１の領域と、第１の領域に接続し前記第２の方向に交差する第３の方向を着脱方向とする第２の領域と、を有することを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
5. 前記像担持体を前記回転軸線方向から見て、前記転写ローラの中心位置は、前記像担持体の中心位置に対して鉛直方向で下側に設けられることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
6. 前記ベルトは、前記画像が転写される中間転写体であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
7. 前記ベルトは、前記記録材を搬送する搬送ベルトであることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
8. 前記像担持体と当接し前記現像剤を担持する現像剤担持体、および前記現像剤を収容する収容容器が、前記像担持体と共に前記第１のカートリッジに設けられることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の画像形成装置。
9. 前記像担持体と当接し前記現像剤を担持する現像剤担持体、および前記現像剤を収容する収容容器が、前記画像形成装置本体に対して着脱可能な第２のカートリッジに設けられることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の画像形成装置。
10. 前記複数の画像形成手段と前記ベルトとを保持する同一保持部材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。
11. 前記複数の画像形成手段と前記ベルトとを保持する同一保持部材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。
12. 前記着脱路は、前記第１のカートリッジが前記第１のカートリッジの着脱方向に直交する方向へ移動することを規制するように構成されていることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の画像形成装置。

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