(57)【要約】【課題】  簡単な構成にして、位置決め精度が良く、且つユーザビリティ性の良いトナーカートリッジの位置決め構成、および装着構成の提供。【解決手段】  トナーカートリッジに回動可能なアーム部材を設ける。トナーカートリッジを画像形成装置に装着すると、アーム部材は、本体フレーム側板に設けられた加圧部材と当接し、トナーカートリッジを上から押圧する力を伝達する。【選択図】  図７
2011081276.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくともトナー収容部と、トナーを現像手段に供給する供給開口と、を有する画像形成装置に着脱可能なトナーカートリッジにおいて、
回動可能なアーム部材であり、前記アーム部材の先端が前記画像形成装置本体に対する前記トナーカートリッジ挿入方向下流側に突き出している第一の位置と、
前記アーム部材の先端が前記画像形成装置に設けられた加圧手段と当接する第二の位置とを取るアーム部材を有することを特徴とするトナーカートリッジ。
【請求項２】
請求項１において、前記画像形成装置に対する前記トナーカートリッジ挿入方向の下流、または上流、もしくは上流と下流の両方に前記アーム部材を有することを特徴とするトナーカートリッジ。
【請求項３】
請求項１〜２において、前記画像形成装置のフレーム側板に設けられた前記加圧手段と当接する前記アーム部材を有することを特徴とするトナーカートリッジ。
【請求項４】
請求項１〜３において、前記画像形成装置のフレーム側板に突き当たることで、前記第一の位置から前記第二の位置への切り替えが行われる前記アーム部材を有するトナーカートリッジ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真画像形成装置本体に着脱可能なトナーカートリッジに関する。
【０００２】
ここで電子写真画像形成装置とは、電子写真画像形成方式を用いて記録媒体に画像を形成するものである。そして、電子写真画像形成装置の例としては、例えば電子写真複写機、電子写真プリンタ（レーザービームプリンタ、ＬＥＤプリンタ等）、ファクシミリ装置及びワードプロセッサ等が含まれる。
【背景技術】
【０００３】
従来、電子写真複写機やプリンタ等の電子写真画像形成装置には現像剤としてトナーが使用されている。そしてトナーはトナー収容部と、トナー排出部を有するトナーカートリッジ内に収容され、ユーザーは、前記トナーカートリッジを電子写真画像形成装置に装着し、これを使用する。さらに、前記トナーカートリッジ内のトナーが消費された時、ユーザーは、このトナーカートリッジを新品に交換することでトナーの補給作業を簡便化している。
【０００４】
トナーカートリッジにはいくつかの形態があるが、一般的な形態の一つとして、トナー排出部に開閉可能なシャッター部材を配設して、画像形成装置本体内に対する装着動作の際に前記トナー排出部を開放し、開放されたトナー排出部と、例えば、現像手段を有するプロセスカートリッジや、または、トナーバッファー等と結合することでトナー補給が行われる構成が広く知られている。
【０００５】
この他にもトナーカートリッジ内部には、収容されているトナーを攪拌、搬送するためのスクリューや攪拌板等の攪拌部材や、収容されているトナーの残量を検出するためのトナー残量検知手段などが設けられる。トナーカートリッジからのトナー補給は、前記攪拌部材の回転数を制御することなどによって定量的に補給を行う構成が取られることもある。
【０００６】
画像形成装置内でのトナーカートリッジの位置決め構成は、図１７に示すように、トナーカートリッジ９が長手方向（図中矢印Ｍ方向）に挿入される場合、トナーカートリッジ９に設けられた位置決め穴４２と、画像形成装置に設けられた位置決めボス４３とが嵌合することで位置決めがされて、さらに、図１８に示すように、トナーカートリッジ９の長手方向のガタを付勢部材４７で押さえつけるのが一般的な構成のひとつである。
【０００７】
また、トナーカートリッジと結合するプロセスカートリッジは、感光体ドラムを回転可能に支持する感光体ドラムユニットと、現像ローラを有する現像ユニットとを一体化したもので、トナーカートリッジ同様、使用者のメンテナンス作業を軽減するようにしたものである。
【０００８】
トナーカートリッジとプロセスカートリッジの接続構成は、前述したように、トナーカートリッジ９のトナー排出部３４とプロセスカートリッジ８のトナー受け入れ部４０とが直接接続する構成（図１９参照）、もしくは、画像形成装置１００に設けられたトナーを一時的に貯蔵するバッファ１０７を介して接続する構成（図２０参照）、さらに、画像形成装置本体１００に仕切り板１０５を設けて、この仕切り板１０５を介してトナーカートリッジ９とプロセスカートリッジ８とがそれぞれ接続する構成（図２参照）などがある。また、図５に示すように、トナーカートリッジ９のトナー排出部３４には、シャッター部材２４が設けられ、プロセスカートリッジ８とトナーカートリッジ９とが接続することで、シャッター部材２４が開放する構成となっている。
【０００９】
ここで、画像形成装置本体１００に仕切り板１０５を設けて、この仕切り板１０５を介してトナーカートリッジ９とプロセスカートリッジ８とがそれぞれ接続する構成の場合、図２に示すように、トナーカートリッジ９のトナー排出部３４と仕切り板１０５の接続部は、間からトナーが洩れないよう確実に密着していなければならない。そのため、トナーカートリッジ９のトナー排出部には、図３に示すように、ゴムや発泡部材等のシール部材２５が設けられている。シール部材２５は所定の潰し量を有しており、トナーカートリッジ９が仕切り板１０５と接続する際は、所定の潰し量を持ってトナーカートリッジ９と仕切り板１０５との間に密着し、隙間からトナーが洩れるのを防ぐ。
【００１０】
しかしながら、画像形成装置本体１００に仕切り板１０５を設けて、この仕切り板１０５を介してトナーカートリッジ９とプロセスカートリッジ８とがそれぞれ接続する構成において、トナーカートリッジ９のトナー排出部３４と仕切り板１０５の接続部は、確実に密着しているのが望ましい。つまり画像形成装置本体のモーターや、冷却ファンなどの振動によってトナー排出部３４と仕切り板１０５の接続部に隙間ができて、その隙間からトナーが洩れることがないように、トナーカートリッジ９が上方から押圧されている構成が望ましい。
【００１１】
このため、図１０に示すように、画像形成装置１００のフレーム天板１０４に加圧部材４８を設けて、トナーカートリッジ９を上から押さえつけることで、プロセスカートリッジ８の離間動作の際に生じる仕切り板１０５に対する現像ユニット４の押圧力Ｔがかかっても、トナーカートリッジ９の姿勢が不安定にならない構成を取ることなどが考えられる。しかし、このような構成にすると、トナーカートリッジ９を着脱する際にかかる力が大きくなってしまうため、着脱の動作が非常に低効率になってしまう。これ以外にも、画像形成装置１００のフレーム天板１０４に感光体ドラム１上の静電潜像を形成するスキャナユニット３が設置される場合、加圧部材４８がトナーカートリッジ９を押さえつける力Ｈが大きい場合、その反力Ｈ′がフレーム天板１０４に作用し、フレーム天板１０４が撓んでしまう可能性がある。その撓みが大きい場合、スキャナユニット３の位置精度に影響する場合があり、画像形成装置１００の出力画像にバラツキを与える可能性がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２００７−２１９２５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
そこで、本発明は、従来例を更に発展させたものであり、その目的とするところは、感光ドラムと現像ローラとが離間動作を行うプロセスカートリッジと画像形成装置内で結合するトナーカートリッジにおいて、簡易な構成で、且つ、高精度で、画像形成装置のモーターや冷却ファンによる振動の影響を受けない位置決め構成を有しており、さらに、軽負荷の操作で、画像形成装置に対して着脱を行うことが可能なトナーカートリッジを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記課題を解決するために、本発明に係るトナーカートリッジの代表的な構成は、前画像形成装置に対して長手方向に着脱可能であり、
少なくともトナー収容部と、感光体ドラムと、前記感光体ドラムに対して前記現像ローラが接離可能に支持された現像ユニットから成るプロセスカートリッジで、前記現像ユニットに配置されたトナー受け入れ部と接続可能なトナー排出部を有するトナーカートリッジにおいて、
回動可能なアーム部材であり、前記アーム部材の先端が前記画像形成装置本体に対する前記トナーカートリッジ挿入方向下流側に突き出している第一の位置と、前記アーム部材の先端が前記加圧手段と当接して、前記加圧手段の加圧力を前記被支持部に伝達する第二の位置とを取り、前記画像形成装置に対する前記トナーカートリッジの挿入動作によって、前記第一の位置から前記第二の位置への切り替えが行われ、前記画像形成装置に対する前記トナーカートリッジの取り外し動作によって、前記第二の位置から前記第一の位置への切り替えが行われるアーム部材を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、簡易な構成で、且つ、高精度で、画像形成装置のモーターや冷却ファンなどの振動による影響を受けない位置決め構成を有しており、さらに、軽負荷の操作で、画像形成装置に対して着脱を行うことができるトナーカートリッジを提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に係る多色画像形成装置を示す縦断面図
【図２】本発明に係るプロセスカートリッジ周辺の縦断面図
【図３】トナーカートリッジのシャッター構成を示す斜視図
【図４】プロセスカートリッジとトナーカートリッジの装着状態を示す斜視図
【図５】画像形成装置に対するトナーカートリッジの装着構成を示す斜視図
【図６】本発明に係るトナーカートリッジの位置決め構成を示す斜視図
【図７】本発明に係るトナーカートリッジのアーム部材の形状を示す斜視図
【図８】本発明に係るトナーカートリッジの装着動作を示す横断面図
【図９】本発明に係るトナーカートリッジの装着動作を示す横断面図
【図１０】従来例を示す説明図
【図１１】本発明の軽負荷挿入力の効果を説明する力学モデル図
【図１２】本発明と比較するための別構成の力学モデル図
【図１３】本発明、および比較のための別構成での挿入負荷を示すグラフ
【図１４】本発明、および比較のための別構成での挿入負荷を示すグラフ
【図１５】本発明、および比較のための別構成での挿入負荷を示すグラフ
【図１６】本発明、および比較のための別構成での挿入負荷を示すグラフ
【図１７】トナーカートリッジ位置決め構成の従来例を示す斜視図
【図１８】トナーカートリッジ位置決め構成の従来例を示す側面図
【図１９】プロセスカートリッジとトナーカートリッジの接続構成の従来例を示す断面図
【図２０】プロセスカートリッジとトナーカートリッジの接続構成の従来例を示す断面図
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明に係わるカラー電子写真画像形成装置を図面に沿って説明する。
【００１８】
なお、本発明はカラー電子写真画像形成装置に限らずモノクロの電子写真画像形成装置においても同様の構成を取ることで同様の効果が得られることは言うまでもない。
【００１９】
以下の説明で長手方向とはプロセスカートリッジ、およびトナーカートリッジを装着する方向であり、転写材Ｓの搬送方向に交差（略直交）する方向で、電子写真感光体（以下、感光ドラム１）の軸線方向と同一な方向を言う。また、左右とは転写材Ｓの搬送方向を上から見ての左右である。さらに上、下はプロセスカートリッジ、およびトナーカートリッジの装着状態における、上、下である。
【００２０】
［多色画像形成装置の全体構成］
まず、多色画像形成装置の全体構成について、図１を参照して概要説明する。なお、図１は多色画像形成装置の一態様であるフルカラーレーザービームプリンタ１００の全体構成を示す縦断面図である。
【００２１】
同図に示す多色画像形成装置１００は、水平方向に並設された４個の感光ドラム１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄを備えている。感光体ドラム１は、駆動手段（不図示）によって回転駆動される。感光体ドラム１の周囲には、感光体ドラム１表面を均一に帯電する帯電ローラ２（２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ）、画像情報に基づいてレーザービームを照射し感光体ドラム１上の静電潜像を形成するスキャナユニット３（３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ）、静電潜像にトナーを付着させてトナー像として現像する現像ユニット４（４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ）、感光体ドラム１上のトナー像を転写する中間転写ベルト５、中間転写ベルト５上のトナー像を転写材Ｓに転写させる２次転写ローラ６、転写後の感光体ドラム１表面に残った転写残トナーを除去するクリーニングブレード７（７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ）等が配設されている。
【００２２】
ここで、感光体ドラム１と帯電ローラ２、現像ユニット４、クリーニングブレード７は一体化されプロセスカートリッジ８（８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄ）を形成している。また、プロセスカートリッジ８の上には、プロセスカートリッジ８にトナーを補給するためのトナーカートリッジ９（９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ）が配置されている（プロセスカートリッジ８、トナーカートリッジ９の枠体構成の説明は後で詳述する）。
【００２３】
以下、感光体ドラム１から順に詳述する。
【００２４】
画像形成の動作としては、プロセスカートリッジ８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄが、印字タイミングに合わせて順次駆動され、その駆動に応じて感光体ドラム１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄが回転駆動される。そして、各々のプロセスカートリッジ８に対応するスキャナユニット３が順次駆動される。また、感光体ドラム１が回転することで、感光体ドラム１に接触しながら従動回転する帯電ローラ２が感光体ドラム１の周面に一様な電荷を付与し、スキャナユニット３は、その感光体ドラム１周面に画像信号に応じて選択的に露光を行って感光体ドラム１周面上に静電潜像を形成する。現像ユニット４内の現像ローラは、静電潜像にトナーを転移させて感光体ドラム１周面上にトナー像を形成（現像）する。感光体ドラム１周面上にトナー像は中間転写ベルト５に一括転写され、２次転写ロ−ラ６の位置まで搬送される。
【００２５】
一方、中間転写ベルト６周面上におけるトナー像の先端が、転写材Ｓの印字開始位置が一致するように、レジストローラ対１０が回転を開始して転写材Ｓを搬送する。このように搬送されながら転写材Ｓは、２次転写ローラ６によって、中間転写ベルト５周面上のトナー像を転写される。
【００２６】
トナー像を転写された転写材Ｓは、定着部１１に搬入される。転写材Ｓは、定着部１１で上記トナー像を熱定着された後、排紙ローラ対１２によって、排紙部１３から画像面を下にした状態で本体外に排出される。
【００２７】
［プロセスカートリッジの枠体構成の説明］
次に、プロセスカートリッジ８の枠体構成を、図２を用いて説明する。
【００２８】
図２に示すように、プロセスカートリッジ８は、感光体ドラムユニット１４と現像ユニット４とが一体となった枠体構成を取っている。
【００２９】
感光体ドラムユニット１４は、感光体ドラム１を回転可能に支持する枠体であるクリーニング容器１５に、感光体ドラム１表面に対して一様に帯電を行う帯電ローラ２や、現像後の感光体ドラム１表面に残った廃トナーを回収するためのクリーニングブレード７などが配置され、構成されている。
【００３０】
一方、現像ユニット４の枠体構成は、トナーカートリッジ９から補給されたトナーを収納するためのトナー容器１６と、トナー容器１６内のトナーを感光体ドラム１表面に現像するための現像ローラ１７を回転可能に支持する枠体である現像容器１８とが超音波溶着等で結合されている。
【００３１】
現像容器１８には、現像ローラ１７の他に、現像ローラ１７上のトナーの層厚を規制するための現像ブレード１９や、現像ローラ１７上にトナーを補給するためのスポンジローラであるトナー供給ローラ２０などが設けられている。
【００３２】
なお、現像ユニット４は、図２の結合部２１を中心に、感光体ドラムユニット１４に対して揺動可能に支持されている。さらに、現像ユニット４は、加圧バネ３０によって付勢されており、これにより、現像ローラ１７は、感光体ドラム１に突き当てられる構成となっている。
【００３３】
［トナーカートリッジの説明］
次に、本発明に係わるトナーカートリッジについて図２〜図１０を用いて説明する。
【００３４】
図２に示すように、トナーカートリッジ９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄは、プロセスカートリッジ８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄの上方に並列配置されている。
【００３５】
トナーカートリッジ９は、トナーを収容する現像剤収容部としてのトナー収容部３３と、トナーを排出口３４有するトナー補給部３７から構成されている。一方、トナー収容部３３の内部には、トナー撹拌手段として撹拌軸３６ａに固定された撹拌板３６ｂが配置され、トナー補給部３７には、トナー補給ローラ３８が配置され、トナー補給部３７の容器底面には、トナーを排出するトナー排出部３４が形成されている。
【００３６】
トナー補給部３７に向かってトナーは搬送され、トナー排出部３４よりトナーを自由落下させ、プロセスカートリッジ８の供給口であるトナー受け入れ部４０を介してトナーを補給する。
【００３７】
撹拌板３６ｂは可撓性のシート部材（例えば、ポリエチレンテレフタレート）で形成されており、カップリング（不図示）によって撹拌軸３６ａは回転し、トナー収容部３３の内壁面と摺接しながらトナーを撹拌している。
【００３８】
［プロセスカートリッジとトナーカートリッジの接続構成］
図２に示すように、トナーカートリッジ９は、プロセスカートリッジ８の上方に配置されている。トナーカートリッジ９と、プロセスカートリッジ８は、画像形成装置に設けられた仕切り板１０５を介して、それぞれトナーカートリッジ９のトナー排出部３４とプロセスカートリッジ８のトナー受け入れ部４０とが接続している。
【００３９】
図５に示すように、トナーカートリッジ９のトナー排出部３４には、シャッター部材２４が設けられ、プロセスカートリッジ８とトナーカートリッジ９とが接続することで、シャッター部材２４が開放する構成となっている。また、プロセスカートリッジ８のトナー受け入れ部４０にもシャッター部材２４と同様のシャッターが設けられている。
【００４０】
なお、トナーカートリッジ９のトナー排出部３４と仕切り板１０５の接続部は、間からトナーが洩れないよう確実に密着していなければならない。そのため、トナーカートリッジ９のトナー排出部３４には、図３に示すように、ゴムや発泡部材等のシール部材２５が設けられている。シール部材２５は、所定の潰し量を有しており、トナーカートリッジ９が仕切り板１０５と接続する際は、所定の潰し量を持ってトナーカートリッジ９と仕切り板１０５との間に密着し、隙間からトナーが洩れるのを防ぐ。
【００４１】
［トナーカートリッジの着脱構成］
トナーカートリッジの着脱は、図４に示すように、画像形成装置１００のカバー１０６を用いて前面から行われる。トナーカートリッジ９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄは、図５に示すように、装置本体１００に長手方向に設けたガイドレール１０１にトナーカートリッジ９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄの長手方向のガイド部４１を挿脱して行われる。トナーカートリッジ９は、ガイドレール１０１によって所定の装着位置までガイドされ、図６に示すように、トナーカートリッジ９に設けられた落とし込み部２２が画像形成装置１００の側板１０２に設けられたＶ字溝２３落とし込まれることで、画像形成装置１００に対するトナーカートリッジ９の位置決めがなされる。
【００４２】
さらに、トナーカートリッジ９には、図７に示すように、回動可能なアーム部材４４が設けられている。アーム部材４４は、バネ等の弾性部材４５で付勢されている。トナーカートリッジ９が画像形成装置１００に装着されていないとき、アーム部材４４の先端は、図８に示すように、画像形成装置１００に対するトナーカートリッジ９の挿入方向下流（図中矢印Ｕ方向）を向いている。
【００４３】
そして、図９に示すように、トナーカートリッジ９が画像形成装置１００に装着されるとき、アーム部材４４の先端が画像形成装置１００のフレーム側板１０２に突き当たることで、アーム部材４４が図中矢印Ｎ方向に回転し、回転したアーム部材４４の先端は、画像形成装置１００に設けられた加圧部材４６と当接する。これにより、図６に示すように、加圧部材４６の加圧力（矢印Ｐ方向）がアーム部材４４を介して、トナーカートリッジ９の落とし込み部２２をＶ字溝２３に加圧する方向に働く。すなわち、トナーカートリッジ９を上から押さえつける力が作用することになる。
【００４４】
これにより、トナーカートリッジ９のトナー排出部３４と仕切り板１０５との接続部は確実に密着して接続される。
【００４５】
さらに、加圧手段は４６、画像形成装置１００のフレーム側板１０２に設けられているので、フレーム側板１０２でトナーカートリッジ９の押圧力を得ることができる。そのため画像形成装置１００にかかる押圧荷重の方向が板厚断面方向で受けられるので、図１０に示したようなフレーム天板にトナーカートリッジ９の加圧部材４８を設ける構成よりも画像形成装置１００のフレームの撓みに対して有利である。
【００４６】
これ以外にも、本実施例における回動可能なアーム部材４４によるトナーカートリッジ９の押圧構成は、小さい力でトナーカートリッジ９を押圧できるため、ユーザーがトナーカートリッジ９の着脱動作を楽に行うことができる。そして、アーム部材４４が回転する際のクリック感が良いので、ユーザーに対してトナーカートリッジ９を確実に所定の位置まで挿入できたことを感触によって知らせることができる。
【００４７】
［トナーカートリッジ挿入力の検証］
挿入動作に連動して押圧する構成として、本実施例の構成のほかに、アーム部材を設けずに、画像形成装置側に傾斜角を有した押圧面を設け、且つ、トナーカートリッジの押圧受け面の挿入下流側にも前記傾斜面に対向する傾斜面を設けて、両傾斜面が滑りながら押圧されていく構成も考えられる。しかし、挿入力が軽くて済むという点で本実施例の構成が優れていることを図１１、図１２に示す力学モデルを用いて検証する。
【００４８】
まず、図１１を用いて本実施例の構成の検証をする。
【００４９】
被押圧部にかかる挿入力                  Ｆ
押圧力                                  Ｒ
押圧面当接時のアーム開き角              φ
トナーカートリッジガイドの垂直抗力      Ｎ1
押圧部材ガイドの垂直抗力                Ｎ2
トナーカートリッジガイドの動摩擦係数    μ1
押圧部材ガイドの動摩擦係数              μ2
アーム部材の長さ                        ｒ
とする。ここで、Ｆは、被押圧部にかかる挿入力であって、実際のトナーカートリッジ挿入力は、さらにトナーカートリッジ自重による摩擦力が加えられる。
【００５０】
このとき、アーム部材にかかる力のつりあいの関係を、水平方向、垂直方向に分けて示すと、
Ｆ−μ1Ｎ1−Ｎ2＝０                        （１）
Ｒ−Ｎ1−μ2Ｎ2＝０                        （２）
また、回動中心周りにおけるモーメントのつりあい関係は、
｛(Ｒ＋μ2Ｎ2)cosφ−Ｎ2 sinφ｝ｒ＝０    （３）
以上（１）〜（３）を整理すると、押圧力Ｒに対して必要な挿入力Ｆの比率  は、
【００５１】
【数１】
2011081276.tif 000003
【００５２】
と導き出される。
【００５３】
ここで動摩擦係数μ1＝μ2＝０．３とし、φとＦ／Ｒとの関係を図１３に示す（４５°≦φ≦９０°）。
【００５４】
これによると、押圧面にアーム部材の先端が当接するときのアームの開き角を大きくするにつれて挿入力が小さくなることがわかる。アーム開き角φが約５８°のとき押圧力Ｒと挿入力Ｆが等しくなる（Ｆ／Ｒ＝１）。しかし、実際の構成ではさらに角度を大きくすることが可能で、挿入力をさらに下げることが可能である。
【００５５】
次に、図１２に示されるような、傾斜面を滑らせながら押圧させる構成について検証する。
【００５６】
挿入力                            Ｆ
押圧力                            Ｒ
斜面の傾斜角                      θ
カートリッジガイドの垂直抗力      Ｎ1
押圧部材ガイドの垂直抗力          Ｎ2
傾斜面の垂直抗力                  ｆ
カートリッジガイドの動摩擦係数    μ1
両傾斜面の動摩擦係数              μ2
押圧部材ガイドの動摩擦係数        μ3 
とする。ここでＦは、前記同様、被押圧部にかかる挿入力であって、実際のトナーカートリッジ挿入力は、さらにトナーカートリッジ自重による摩擦力が加えられる。
【００５７】
このとき、押圧受け部にかかる力のつりあい関係を、水平方向、垂直方向に分けて示すと、
Ｆ−ｆsinθ−μ1Ｎ1−μ2ｆcosθ＝０            （５）
Ｎ1−ｆcosθ＋μ2ｆsinθ＝０                  （６）
同様に、押圧部材にかかる力のつりあい関係を、水平方向、垂直方向に分けて示すと、
−Ｎ2＋ｆsinθ＋μ2ｆcosθ＝０                （７）
−Ｒ＋ｆcosθ−μ2ｆsinθ−μ3Ｎ2＝０          （８）
以上（５）〜（８）を整理すると、押圧力Ｒに対して必要な挿入力Ｆの比率
【００５８】
【数２】
2011081276.tif 000004
【００５９】
が導き出される。
【００６０】
ここで動摩擦係数μ1＝μ2＝μ3＝０．３とし、θとＦ／Ｒとの関係を、図１４に示す（０°＜θ＜４５°）。
【００６１】
これによると、傾斜角を大きくするにつれて挿入力が大きくなることがわかる。傾斜角θが約１２°のとき押圧力Ｒと挿入力Ｆが等しくなる（Ｆ／Ｒ＝１）。しかし、傾斜角を小さくするほど、挿入方向に傾斜面が延びることになり、その分だけトナーカートリッジ、および画像形成装置本体の長手寸法が伸びて、その結果装置の大型化を招いてしまう。
【００６２】
実際のトナーカートリッジ挿入力は、トナーカートリッジ自重による摩擦力を考慮する必要があるが、トナーカートリッジ重量を２ｋｇｆ、押圧力Ｒを２ｋｇｆ、動摩擦係数を０．３として、本実施例構成での実際の挿入力を図１７に、傾斜面を滑らせる構成での実際の挿入力を図１８にそれぞれ示す。ユーザーが負担にならない負荷は、約２ｋｇｆ程度と一般に言われているが、本実施例構成では、挿入力２ｋｇｆ以下の目標に対して、アーム部材の当接時の開き角を７０°程度以上にすることで実現可能なのに対し、傾斜面を滑らせる構成では、実現が難しい。
【符号の説明】
【００６３】
１  感光ドラム
２  帯電ローラ
３  スキャナユニット
４  現像ユニット
５  中間転写ベルト
６  ２次転写ローラ
７  クリーニングブレード
８  プロセスカートリッジ
９  トナーカートリッジ
１０  レジストローラ
１１  定着部
１２  排紙ローラ
１３  排紙部
１４  感光体ドラムユニット
１５  クリーニング容器
１６  トナー容器
１７  現像ローラ
１８  現像容器
１９  現像ブレード
２０  トナー供給ローラ
２１  結合部（支点）
２２  落とし込み部
２３  Ｖ字溝
２４  シャッター部材
２５  シール部材
３０  加圧バネ
３１  カム部材
３２  被作用部材
３３  トナー収容部
３４  トナー排出部
３６ａ  攪拌軸
３６ｂ  攪拌板
３６ｃ  カップリング部材
３７  トナー補給部
３８  トナー補給ローラ
３９  排出開口部
４０  トナー受け入れ部
４１  ガイド部
４２  位置決め穴
４３  位置決めボス
４４  アーム部材
４５  弾性部材
４６  加圧部材
４７  付勢部材
４８  加圧部材
１００  画像形成装置
１０１  ガイドレール
１０２  フレーム側板
１０３  カップリング部材（画像形成装置側）
１０４  フレーム天板
１０５  仕切り板
１０６  カバー
１０７  バッファ
Ｈ  トナーカートリッジの押圧力
Ｈ′  押圧力Ｈの反力
Ｊ  カム部材の押圧方向
Ｋ  現像ユニットに作用する回転モーメント
Ｌ  離間動作における感光体ドラムと現像ローラの間隙
Ｍ  トナーカートリッジの装着方向
Ｐ  トナーカートリッジにかかる押圧力方向
Ｒ  トナーが補給される方向
Ｓ  転写材
Ｔ  仕切り板にかかる押圧力方向
Ｑ  シャッター部材の開閉方向
Ｕ  トナーカートリッジの挿入方向
Ｖ  アーム部材の回転方向
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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