(57)【要約】【課題】  昇温や電力消費を低減しつつ、省スペースな構成であるロック機構が求められている。【解決手段】  ロック機構であって、非励磁状態で付勢部材の付勢力が磁石の磁力より大きいことでプランジャを第１位置で保持可能であり、非励磁状態で付勢部材の付勢力が磁石の磁力より小さいことでプランジャを前記第２位置で保持可能であるロック機構を提供するものである。【選択図】  図８
2019148787.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像形成装置の装置本体に対して開閉可能な開閉部材と、
前記開閉部材をロックするロック部材と、
前記ロック部材を付勢する付勢部材と、
第１方向と前記第１方向と反対の第２方向とに移動可能で前記ロック部材と係合し前記ロック部材を付勢するプランジャと励磁することで前記プランジャを第１位置と前記第１位置から前記第２方向に移動した第２位置との間を移動させるコイルと有するソレノイドであって、非励磁状態でプランジャに磁力を作用させる磁石を有するソレノイドと、を備え、
前記非励磁状態で以下の式を満たすことを特徴とする画像形成装置。
Ｆ２＜Ｍ２
Ｆ１＞Ｍ１
前記プランジャが前記第１位置にある場合の前記付勢部材による前記ロック部材を付勢する前記第１方向への力をＦ１、
前記プランジャが前記第２位置にある場合の前記付勢部材による前記ロック部材を付勢する前記第１方向への力をＦ２、
前記プランジャが前記第１位置にある場合の前記磁石から前記プランジャに作用する前記第２方向への力をＭ１、
前記プランジャが前記第２位置にある場合の前記磁石から前記プランジャに作用する前記第２方向への力をＭ２。
【請求項２】
励磁状態で以下の式を満たすことを特徴とした請求項１記載の画像形成装置。
Ｆ１＜Ｍ１＋Ｅ
Ｆ２＋Ｒ＞Ｍ２
前記プランジャを前記第１方向に移動させるためにコイルから発生する力をＥ、
前記プランジャを前記第２方向に移動させるためにコイルから発生する力をＲ。
【請求項３】
画像形成装置の装置本体に対して開閉可能な開閉部材と、
前記開閉部材をロックするロック部材と、
前記ロック部材を付勢する付勢部材と、
第１方向と前記第１方向と反対の第２方向とに移動可能で前記ロック部材と係合し前記ロック部材を付勢するプランジャと励磁することで前記プランジャを第１位置と前記第１位置から前記第２方向に移動した第２位置との間を移動させるコイルと有するソレノイドであって、非励磁状態でプランジャに磁力を作用させる磁石を有するソレノイドと、を備え、
前記非励磁状態で以下の式を満たすことを特徴とする画像形成装置。
Ｆ１＜Ｍ１
Ｆ２＞Ｍ２
前記プランジャが前記第１位置にある場合の前記付勢部材による前記ロック部材を付勢する前記第２方向への力をＦ１、
前記プランジャが前記第２位置にある場合の前記付勢部材による前記ロック部材を付勢する前記第２方向への力をＦ２、
前記プランジャが前記第１位置にある場合の前記磁石から前記プランジャに作用する前記第１方向への力をＭ１、
前記プランジャが前記第２位置にある場合の前記磁石から前記プランジャに作用する前記第１方向への力をＭ２。
【請求項４】
励磁状態で以下の式を満たすことを特徴とした請求項３記載の画像形成装置。
Ｆ２＜Ｍ２＋Ｒ
Ｆ１＋Ｅ＞Ｍ１
前記プランジャを前記第２方向に移動させるためにコイルから発生する力をＥ、
前記プランジャを前記第１方向に移動させるためにコイルから発生する力をＲ。
【請求項５】
前記画像形成装置の装置本体に対して着脱可能なカートリッジを有し、
前記開閉部材は、前記カートリッジを露出する第１開放位置と前記カートリッジを覆う第２閉じ位置との間を移動可能であることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記ロック部材は、前記開閉部材と接する面を有し、
前記開閉部材を閉じた状態において、前記面は、前記開閉部材の面に対して傾いてい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。
【請求項７】
前記ロック部材は、前記開閉部材をロックするロック位置と前記開閉部材とのロックが解除されている解除位置との間を移動可能であり、
前記付勢部材は、前記ロック部材がロック位置に移動する方向に前記ロック部材を付勢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。
【請求項８】
前記ロック部材は、前記開閉部材をロックするロック位置と前記開閉部材とのロックが解除されている解除位置との間を移動可能であり、
前記付勢部材は、前記ロック部材が解除位置に移動する方向に前記ロック部材を付勢することを特徴とする請求項３又は４に記載の画像形成装置。
【請求項９】
前記開閉部材の少なくとも一部であって、前記ソレノイドから画像形成装置の外部に放射される磁界を遮蔽する位置に、強磁性体が設置されていることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項１０】
前記ロック部材の少なくとも一部に、前記ソレノイドから放射される磁界を遮蔽するための強磁性体が設置されていることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項１１】
前記ソレノイドが、強磁性体で構成された装置本体に設置されていることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項１２】
対象物をロックするロック部材と、
前記ロック部材を付勢する付勢部材と、
第１方向と前記第１方向と反対の第２方向に移動可能で前記ロック部材と係合し前記ロック部材を付勢するプランジャと励磁することで前記プランジャを第１位置と前記第１位置から前記第２方向に移動した第２位置との間を移動させるコイルと有するソレノイドであって、非励磁状態でプランジャに磁力を作用させる磁石を有するソレノイドと、を備え、
非励磁状態で前記付勢部材の付勢力が前記磁石の磁力より大きいことで前記プランジャを前記第１位置で保持可能であり、
非励磁状態で前記付勢部材の付勢力が前記磁石の磁力より小さいことで前記プランジャを前記第２位置で保持可能であることを特徴とするロック機構。
【請求項１３】
対象物をロックするロック部材と、
前記ロック部材を付勢する付勢部材と、
第１方向と前記第１方向と反対の第２方向に移動可能で前記ロック部材と係合し前記ロック部材を付勢するプランジャと励磁することで前記プランジャを第１位置と前記第１位置から前記第２方向に移動した第２位置との間を移動させるコイルと有するソレノイドであって、非励磁状態でプランジャに磁力を作用させる磁石を有するソレノイドと、を備え、
非励磁状態で前記付勢部材の付勢力が前記磁石の磁力より大きいことで前記プランジャを前記第２位置で保持可能であり、
非励磁状態で前記付勢部材の付勢力が前記磁石の磁力より小さいことで前記プランジャを前記第１位置で保持可能であることを特徴とするロック機構。
【請求項１４】
前記ロック部材の少なくとも一部に、前記ソレノイドから放射される磁界を遮蔽するための強磁性体が設置されていることを特徴とする請求項１２又は１３に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、対象物をロックするロック機構および画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザープリンタ、インクジェットプリンタ、コピー機などの画像形成装置において、カートリッジなどの消耗品は、ユーザーが所定のタイミングで交換することが一般的である。一方で、企業によっては、画像形成装置が使用されているオフィスの環境下で、カートリッジなどの消耗品の交換を制御できることが望まれることがある。
【０００３】
消耗品の交換を制御する手段として、消耗品を交換するために開閉するドアにロック機構を設けるという手段がある。通常使用時は、ドアにロックが掛かり、ユーザーがコントロールパネルからある特定の操作をした場合にのみロックが解除され、消耗品が交換可能になる（特許文献１）。そして、ユーザーが新しい消耗品に交換したことを装置本体が認識後、ロック機構を動作させ、ドアにロックを掛けている。具体的なロック機構としては、プランジャタイプのソレノイドでロック爪を有するロックレバーを駆動させ、開閉ドアを係止するロック構成が一般的である（特許文献２）。一方で、一旦ロックが解除された状態ですぐに消耗品を交換するとは限らず、ユーザーによってはそのまま放置することもある。その様な状況においては、プランジャタイプのソレノイドは長時間通電され続けることになり、昇温や電力消費の観点で好ましくない。
【０００４】
それを解決する手段として、プランジャタイプのソレノイドと保持タイプのソレノイドを併用する構成が提案されている（特許文献３）。ロック爪を有するロックレバーをロック解除する時のみプランジャソレノイドに通電し動作させる。ロック解除された位置では保持ソレノイドに内蔵される磁石の力のみでロックレバーを保持している。プランジャタイプのソレノイドのプランジャは元の位置に戻ろうとするが、保持ソレノイドの磁石の磁力が大きくロックが解除された位置でロックレバーが保持されている。再度ロックする場合は、保持ソレノイドに通電し、磁力による引力方向とは逆方向に電磁力を発生させてロックレバーをロック状態に戻している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許６７６８８７７号
【特許文献２】特開平８−２７９４号
【特許文献３】特許第４８４２８６６号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、特許文献３のロック機構では、昇温や電力消費を低減できるが、少なくとも２つ以上のソレノイドを配置するスペースを必要とするため、ロック機構が大型化してしまう。また、それに伴いコストが高くなってしまう。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、昇温や電力消費を低減しつつ、省スペースな構成であるロック機構や画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、請求項に記載のロック機構や画像形成装置を提供するものである。
【０００９】
また、本発明は、ロック機構であって、非励磁状態で付勢部材の付勢力が磁石の磁力より大きいことでプランジャを第１位置で保持可能であり、非励磁状態で付勢部材の付勢力が磁石の磁力より小さいことでプランジャを前記第２位置で保持可能であるロック機構を提供するものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、昇温や電力消費を低減しつつ、省スペースな構成であるロック機構や画像形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】画像形成装置の構成を示す断面説明図
【図２】ロック機構を備えた画像形成装置の構成を示す斜視図
【図３】実施例１のロックユニット単体の斜視図
【図４】実施例１のロックユニットが画像形成装置の装置本体に装着された状態でのロック時の断面図
【図５】実施例１のロックユニットが画像形成装置の装置本体に装着された状態でのロック解除時の断面図
【図６】保持ソレノイドの説明図
【図７】実施例１のロックユニット内部部品の詳細説明図
【図８】保持ソレノイドとバネの力の関係を示した説明図
【図９】実施例１のロックレバー爪部の詳細説明図
【図１０】実施例１の手動ロック解除の断面説明図
【図１１】実施例３のロックユニット単体の斜視図
【図１２】実施例３のロックユニットが画像形成装置の装置本体に装着された状態での断面図
【図１３】実施例３のロックレバー爪部の詳細説明図
【図１４】実施例４のロックユニットが画像形成装置の装置本体に装着された状態でのロック時の断面図
【図１５】実施例４のロックユニットが画像形成装置の装置本体に装着された状態でのロック解除時の断面図
【図１６】実施例１の変形例を示した説明図
【図１７】実施例１のカートリッジドア内側の詳細説明図
【図１８】実施例１のカートリッジドアの分解状態を示した説明図
【図１９】実施例１のシールド板付きのカートリッジドアとロックユニットの関係を示した説明図
【図２０】実施例２のロックユニット周辺をカバー有り状態で示した説明図
【図２１】実施例２のロックユニット周辺をカバー無し状態で示した説明図
【図２２】実施例２のロックレバーとシールド板を示した説明図
【図２３】実施例２のロックユニットがロック位置状態を示した説明図
【図２４】実施例２のロックユニットがロック解除位置状態を示した説明図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
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。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、形状それらの相対配置などは、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る。すなわち、この発明の範囲を以下の実施の形態に限定する趣旨のものではない。
【実施例１】
【００１３】
（画像形成装置の全体構成）
画像形成装置の全体構成について説明する。画像形成装置は、電子写真方式のカラーレーザープリンタを用いて説明するが、これに限定されるものではない。例えば、モノクロのレーザープリンタでもよい。
【００１４】
図１に示すカラーの画像形成装置は、画像形成装置の装置本体Ａに対して着脱可能な４個のプロセスカートリッジ７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄを備えている。これら４個のプロセスカートリッジ７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄは、同一構造であるが、異なる色、すなわち、イエロー（Ｙ），マゼンタ（Ｍ），シアン（Ｃ），ブラック（Ｂｋ）のトナーが入っている。そのため、各プロセスカートリッジにおいて、異なる色で画像を形成する点で相違している。プロセスカートリッジ７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄは、現像ユニット４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄと、トナーユニット５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄによって構成されている。このうち前者の現像ユニット４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄは、それぞれ像担持体である感光ドラム１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄと、帯電ローラ２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄを有する。また、現像ユニット４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄは、ドラムクリーニングブレード８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄと、廃トナー容器６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄと、を有している。さらに、現像ユニット４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄは、現像ローラ４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，４０ｄと、現像剤塗布ローラ４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，４１ｄを有している。
【００１５】
プロセスカートリッジ７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄの上方にはスキャナユニット３が配置され、画像信号に基づく露光を感光ドラム１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄに対して行う。
【００１６】
感光ドラム１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄは、帯電ローラ２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄによって所定の負極性の電位に帯電された後、スキャナユニット３によってそれぞれ静電潜像が形成される。この静電潜像は、現像ユニット４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄによって反転現像され、負極性のトナーが付着される。そして、静電潜像は、現像され、それぞれＹ、Ｍ、Ｃ、Ｂｋのトナー像が形成される。
【００１７】
中間転写ベルトユニット１１２は、中間転写ベルト１１２ｅが駆動ローラ１１２ｆ、二次転写対向ローラ１１２ｇ、テンションローラ１１２ｈに張架されており、該テンションローラ１１２ｈが矢印ｎ方向に張力をかけている。また、各感光ドラム１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄに対向して、中間転写ベルト１１２ｅの内側に一次転写ローラ１１２ａ，１１２ｂ，１１２ｃ，１１２ｄが配設されており、バイアス印加手段により転写バイアスを印加する構成となっている。
【００１８】
感光ドラム１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ上に形成されたトナー像は、中間転写ベルト１１２ｅ上に一次転写され、４色のトナー像が重なった状態で二次転写部１１５まで搬送される。ここで、各感光ドラムは矢印Ｓ方向に回転し、中間転写ベルト１１２ｅは矢印Ｒ方向に回転させる。一次転写ローラ１１２ａ，１１２ｂ，１１２ｃ，１１２ｄには、正極性のバイアスが印加され、感光ドラム１ａ上のトナー像から感光ドラム１ｄのトナー像へ順次、中間転写ベルト１１２ｅ上にトナー像が一次転写される。
【００１９】
給搬送装置１１３は、紙などの転写材（記録材）Ｓを収納する給紙カセット１１１内から転写材Ｓを給紙する給紙ローラ９と、給紙された転写材Ｓを搬送する搬送ローラ１０とを有している。そして、給搬送装置１１３から搬送された転写材Ｓはレジストローラ対１１７によって二次転写部１１５に搬送される。
【００２０】
二次転写部１１５において、二次転写ローラ１１６に正極性のバイアスを印加することにより、搬送された転写材Ｓに、中間転写ベルト１１２上の４色のトナー像を二次転写する。
【００２１】
トナー像転写後の転写材Ｓは、定着装置１１４に搬送され、定着ローラ９６ａと加圧ローラ９６ｂとによって加熱、加圧されて転写材Ｓの表面にトナー像が定着される。定着された転写材Ｐは排紙ローラ対１２０によって排紙トレイ１２１に排出される。
【００２２】
両面印刷の場合は、転写材Ｓが定着装置１１４に定着された後、両面フラッパ１８１が下方に揺動し、転写材Ｓは反転搬送路へガイドされ反転ローラ１８０で搬送方向を反転される。反転ローラ１８０により反転搬送された転写材Ｓは両面搬送路内を搬送し、両面搬送ローラ１８２により搬送されて、再び転写部１１５、定着装置１１４へと搬送されて、裏面もトナー像が定着されて、排紙トレイ１２１に排出される。
【００２３】
（ロック機構とロック動作の説明）
本実施例のロック機構であるロックユニットは、図２に示す画像形成装置であるプリンタ２０１の装置本体内部の左右２箇所に夫々ロックユニット２０２とロックユニット２０３が配置される。プリンタ２０１の前面にはカートリッジ２０４を交換する際に開閉する開閉部材であるドア２０５（以降、カートリッジドアと称す）が設けられている。本実施例においては、カートリッジが露出し画像形成装置の外から見える状態のときに、開閉部材であるカートリッジドアが位置する場所を第１開放位置とする。また、カートリッジが覆われ画像形成装置の外から見えない状態のときに、開閉部材であるカートリッジドアが位置する場所を第２閉じ位置とする。
【００２４】
開閉部材であるカートリッジドア２０５には、ラッチ２０５ａが各ロックユニット（ロックユニット２０２とロックユニット２０３）に対応する場所に夫々１箇所ずつ合計２箇所設けられている。
【００２５】
図３に本実施例のロック機構であるロックユニット３００を示す。ロックユニット３００は、永久磁石が内蔵された保持ソレノイド３０１と、ロック部材であるロックレバー３０２と、ロックレバーの回転軸３０３を有する。また、ロックユニット３００は、保持ソレノイド３０１のプランジャ６０１とロック部材であるロックレバー３０２を連結（係合）するピン３０４と、板金で製作されたロックホルダ３０５とを有する。さらに、ロックユニット３００は、ロックホルダ３０５と保持ソレノイド３０１を締結するビス３０６とロックレバー３０２を付勢するバネ３０７とロックレバー軸を止めるＥリング３０８を有する。
【００２６】
図４は、ロックユニットを画像形成装置の装置本体に取り付けた状態を示す。ロックユニット３００は、ロックホルダ３０５のフック部３０５ａを画像形成装置の装置本体フレーム４０１に引っ掛けて、他方の曲げ部（図示せず）をビス４０２で固定している。ロックレバーの回転軸３０３をロックホルダのフック部３０５ａの近傍に設けることで、図４の点線の矢印で示す様に、力の伝達がほぼ一直線上になる。そのため、ロックレバー３０２がラッチ部２０５ａから受けるカートリッジドアの開放力を、ロックレバー３０２を介してロックホルダ３０５のフック部３０５ａで受けることが可能であり、大きな力に耐えることができる。
【００２７】
ロックレバー３０２のロック爪３０２ｃの面３０２ａは、カートリッジドアのラッチ部２０５ａに係止される位置で保持される。そのため、カートリッジドア２０５をＰ方向へ開放しようとしても、ロック爪３０２ｃの面３０２ａとラッチ部２０５ａが当たりカートリッジドア２０５はそれ以上開放しない。
【００２８】
図５は、ロックユニット３００がロック解除した状態を示している。ロック爪３０２ｃの面３０２ａがラッチ部２０５ａから退避した位置までロックレバー３０２が回転しているため、カートリッジドア２０５は、自由に開閉することが可能である。
【００２９】
次に、ロックユニットが動作するタイミングについて説明する。通常使用時、カートリッジドアはロックされており、開けることはできない。カートリッジのトナー残量が少なくなり所定の交換タイミングとなると、プリンタは自動的にロック解除し、カートリッジを交換するタイミングであることをユーザーに報知する。ユーザーはカートリッジドアを開けて、カートリッジを新品に交換後、カートリッジドアを閉めてプリンタが新品カートリッジに交換されたことを認識した後に、自動的にロック状態に戻る。
【００３０】
本実施例では、カートリッジのトナー残量が少なくなると自動的にロック解除しているが、ユーザーがコントロールパネルなどを通じて所定のコードなどを入力後にロック解除するなど、カートリッジなどの消耗品の交換を制御できる仕様であればよい。
【００３１】
（ロック機構における力関係）
ロック機構の力の関係を説明する。本実施例のロック機構は、保持ソレノイドのプランジャがロック位置（第１位置）とロック解除位置（第２位置）との間を移動可能である。また、第２位置から第１位置へ向かう方向を第１方向とし、第１位置から第２位置に向かう方向を第２方向とする。つまり、第１方向と反対の方向が第２方向とする。本実施例では、ロック位置が第１位置で、ロック解除位置が第２位置であるが、この関係が逆でもよい。つまり、ロック位置が第２位置であり、ロック解除位置が第１位置になる。
【００３２】
以下に、無通電状態（非励磁状態）でロック位置（第１位置）とロック解除位置（第２位置）との２つの位置における力の関係ついて説明する。まず、保持ソレノイドについて図６を用いて説明する。保持ソレノイド３０１は、コイル３０１ｂを有し、コイル３０１ｂは双方向に通電可能である。図６（ａ）に示す様に電流が第１電流方向に流れた場合、コイル３０１ｂからプランジャ６０１を保持ソレノイド３０１内に引き込む方向への電磁力が発生する。このため、プランジャ６０１は、第２方向に移動し、保持ソレノイド３０１内の第２位置に移動する。
【００３３】
一方、図６（ｂ）に示す様に電流が第１電流方向と逆の逆方向（第２電流方向）に流れた場合、コイルからプランジャ６０１を押し出す方向への電磁力が発生する。このため、プランジャ６０１は、第１方向に移動し、保持ソレノイド３０１から外に突出する第１位置に移動する。
【００３４】
保持ソレノイドは、永久磁石３０１ｃを内蔵しており、無通電状態（非励磁状態）において、永久磁石３０１ｃの磁力により常にプランジャを引き込む方向（第２方向）に力がかかる。そのため、保持ソレノイドのみでは、プランジャ６０１が第１位置にある図６（ｂ）の状態で保持することはできない。そのため、本実施例では、プランジャ６０１を第１位置にある図６（ｂ）の状態で保持する為に、付勢部材であるバネを用いている。
【００３５】
図７は、付勢部材であるバネの取り付け状態を示している。本実施例のバネ３０７は、ねじりバネであり、固定端３０７ａをロックホルダ３０５に固定し、自由端３０７ｂがロックレバー３０２に固定されている。付勢部材であるバネのバネ力によりロックレバーはロックする方向へ付勢される。第１方向のバネ力が保持ソレノイド３０１の磁石による第２方向の磁力より強い場合は、無通電状態（非励磁状態）で、プランジャ６０１をロック位置である第１位置にロック状態で保持できる。
【００３６】
１つの保持ソレノイドと１つのバネのみで全ての動作を行うためには、通電状態でロックレバーが動作可能であり、かつ無通電状態でロックレバーを２つの位置で保持可能である必要がある。そのためには、バネのバネ圧Ｆを次の様に設定する必要がある。
【００３７】
力の関係を図８に示す。力の関係のみを説明するために、ロックレバーやバネなどの図は省略し、保持ソレノイドのプランジャに働いている力のみを矢印で示す。図８において、プランジャ６０１が第１位置にある場合に、ロックレバーがロック位置にあり、プランジャ６０１が第２位置にある場合に、ロックレバーがロック解除位置にあるとして説明する。
【００３８】
それぞれの力を次のように定義する。まず、付勢部材であるバネによりロック部材であるロックレバーを第１方向であるロック方向へ付勢する付勢力をＦとする。保持ソレノイドの磁石による第２方向への永久磁石吸引力をＭとする。保持ソレノイドのプランジャを第１方向に移動させるために第１電流方向の通電によりコイルから発生するコイル吸引力をＥとする。保持ソレノイドのプランジャを第２方向に移動させるため第１電流方向とは逆方向（第２電流方向）の通電によりコイルから発生する復帰力をＲとする。
【００３９】
また、プランジャが第１位置にある場合（ロック部材がカートリッジドアをロックしたロック状態）に付勢部材であるバネによるロック部材であるロックレバーを付勢する第１方向の付勢力をＦ１とする。プランジャが第２位置にある場合（ロック部材とカートリッジドアとのロックが解除されたロック解除状態）に付勢部材であるバネによるロック部材であるロックレバーを付勢する第１方向の付勢力をＦ２とする。プランジャが第１位置にある場合の磁石がプランジャに作用する第２方向への永久磁石吸引力をＭ１とし、プランジャが第２位置にある場合の磁石がプランジャに作用する第２方向への永久磁石吸引力をＭ２とする。
【００４０】
この場合に、次の条件の条件２と条件４を満たす必要がある。
条件１  Ｆ１＜Ｍ１＋Ｅ
条件２  Ｆ２＜Ｍ２
条件３  Ｆ２＋Ｒ＞Ｍ２
条件４  Ｆ１＞Ｍ１
つまり、条件２は、プランジャが第２位置にある場合に、励磁せずにプランジャを第２位置に保持するための条件である。また、条件４は、プランジャが第１位置にある場合に、励磁せずにプランジャを第１位置に保持するための条件である。
【００４１】
この条件を満たすことにより、第１位置や第２位置にプランジャが位置する場合でも無通電（非励磁状態）でプランジャを保持することができる。
【００４２】
条件１と条件３は、プランジャが通電状態（励磁状態）で移動できる条件である。本発明は、プランジャを非励磁状態で保持することが重要であり、それを実現する構成を開示しており、条件２と条件４を少なくとも満たせばよい。
【００４３】
さらに、各条件について説明する。
【００４４】
条件１は、ロック部材であるロックレバーが開閉部材であるカートリッジドアをロックしているロック状態から、カートリッジドアのロックを解除したロック解除状態へ遷移する条件である。この時は、保持ソレノイドのコイルに第１電流方向に電流が流れて第２方向にコイル吸引力Ｅが生じ、第２方向と同方向である磁石の永久磁石吸引力Ｍ１との和が、第１方向の付勢力Ｆ１より大きくなることにより状態の遷移が可能となる。
【００４５】
条件２は、ロック部材であるロックレバーがカートリッジドアとのロックが解除されたロック解除状態において無通電（非励磁）状態で保持する条件である。本実施例においては、保持ソレノイドのプランジャが第２位置にある状態で保持されている。ロック解除状態ではプランジャ先端６０１ａが保持ソレノイドの本体底部３０１ａに突き当たり永久磁石に近いため強い磁力が生じている。このために、永久磁石吸引力Ｍ２は永久磁石吸引力Ｍ１より大きな力となる。付勢部材であるバネの第１方向の付勢力Ｆ２の力が第２方向の永久磁石吸引力Ｍ２の力よりも小さい場合は、プランジャが保持ソレノイドの本体底部３０１ａに突き当たった第２位置であるロック解除状態での状態保持が可能となる。本実施例では、プランジャが保持ソレノイドの本体底部３０１ａに突き当たった状態をプランジャの第２位置としているが、これに限定されるものではない。
【００４６】
条件３は、ロック部材であるロックレバーがロック解除状態から、開閉部材をロックするロック状態へ遷移する条件である。この時は、保持ソレノイドのコイルに第２電流方向の通電による第１方向のコイル復帰力Ｒが生じ、第１方向と同方向である付勢力Ｆ２との和が、第２方向の永久磁石吸引力Ｍ２より大きくなることにより状態遷移が可能となる。
【００４７】
条件４は、ロック部材であるロックレバーが開閉部材をロックするロック状態において無通電（非励磁）で状態保持する条件である。この時は、第１方向の付勢力Ｆ１が第２方向の永久磁石吸引力Ｍ１より大きいことによりロック状態での状態保持が可能となる。本実施例における条件４は、プランジャが第１位置にある状態で、その状態が保持されている状態である。
【００４８】
上記において、プランジャが引き込まれた状態は磁力で状態を保持し（条件２）、プランジャが押し出された状態は、バネ力によって、状態を保持している（条件４）ものの、これに限る訳では無い。
【００４９】
例えば、図１６に示すように、保持ソレノイド本体に本体底部３０１ａが存在せず、これまでの第２位置においてプランジャ先端６０１ａが突き当たらない状態で、第１位置にプランジャが移動した後にプランジャと保持ソレノイド本体が突き当たる構成でよい。図１６に示すように、プランジャが引き込まれた状態（条件２）はバネ力によって状態を保持し、プランジャが押し出された状態（条件４）は磁力によって状態を保持している。
【００５０】
この場合は、次のような力関係になる。
条件１  Ｆ１＋Ｅ＞Ｍ１
条件２  Ｆ２＞Ｍ２
条件３  Ｆ２＜Ｍ２＋Ｒ
条件４  Ｆ１＜Ｍ１
ここで、それぞれの力は次のような力になる。Ｆ１は、プランジャが第１位置にある場合に付勢部材であるバネによるロック部材を第２方向へ付勢する力である。Ｆ２は、プランジャが第２位置にある場合に付勢部材であるバネによるロック部材を第２方向へ付勢する力である。Ｍ１は、プランジャが第１位置にある場合に磁石から受ける第１方向への力である。Ｍ２は、プランジャが第２位置にある場合に磁石から受ける第１方向への力である。Ｅは、プランジャを第２方向に移動させるためにコイルに発生する力である。Ｒは、プランジャを第１方向に移動させるためにコイルに発生する力である。
【００５１】
（ロックレバー爪部とカートリッジドアラッチ部の力の受け方）
条件４におけるロック部材であるロックレバーと開閉部材であるカートリッジドアとの状態を図９に示す。カートリッジドアのラッチ部２０５ａがＰ方向に引っ張られる際に、ロックレバー３０２はＱ方向への回転力が生じ、ロックレバー爪部が食い込む構成としている。具体的にはロックレバー３０２の回転中心３０２ｂからＰ方向（カートリッジドアの開放方向）の延長線上に接触点Ｃ（ラッチ部２０５ａとロックレバー爪部の面３０２ａの接触点）がある。ロックレバー爪部の面３０２ａは、開閉可能なカートリッジドアが閉じた状態で、カートリッジドアの面に対してα度の傾きをもって設けている。違う視点で見ると、ロックレバー爪部の面３０２ａは、ロックレバーの回転中心と接触点を結ぶ直線に対してα度の傾きを設けている。
【００５２】
このような構成とすることで、ユーザーがカートリッジドアを開けようとしても、接触点Ｃからロックレバー３０２に入力された力ＵはＰ方向に対して、角度α傾いた方向に作用されるため、ロックレバーはロック状態を維持することが可能である。
【００５３】
（手動によるロック解除）
手動によるロック解除手段について図１０を用いて説明する。保持ソレノイドや電気部品等が故障して、ロックユニットが動作しなくなった場合、カートリッジドアは開かなくなってしまう。そのような場合の対応策として、手動でロック解除ができるように構成されている。具体的には左カバー３２０に小さい穴３２０ａが開いている。手動でロックの解除を行う時は、棒状の工具３２１の先端を穴３２０ａに挿入する。穴３２０ａの延長線上に、ロックレバー３０２があるため、工具をさらに押し込むとロックレバーが図１０の矢印の方向に回転し、ロック解除される。左カバーの穴３２０ａはカートリッジドアが閉状態においてはカバーされているため、外観上見え難くなっている。つまり、穴３２０ａに棒状の工具３２１が挿入できるように、カートリッジドアを少しあげる必要がある。
【００５４】
ここで説明した構成は一例であり、手動によるロック解除方法はこれに限る必要は無い。例えば、カートリッジドアに対して独立に開閉可能なカバーが存在する場合、そのカバーを開けて、装置本体の内側からロックレバーを操作し、ロック解除する構成でも良い。
【００５５】
（保持ソレノイドからの磁界の遮蔽）
保持ソレノイドは、永久磁石３０１ｃから常時磁界が発生している。また、コイル通電時には、電磁石による磁界も発生する。このため、本実施例のように装置本体のカバー近傍に保持ソレノイドを設置した場合には、磁界の遮蔽が必要になる場合がある。
【００５６】
図３に示した様に、保持ソレノイド３０１は、鉄製のロックホルダ３０５で覆われているものの、ロックレバー３０２とロックホルダ３０５の隙間から磁界が漏れてしまう。ロックレバーはロック位置とロック解除位置を移動するため、ロックホルダでこの隙間を覆うことは出来ない。
【００５７】
そこで、本実施例では、カートリッジドアにシールド板を設けることで磁界の遮蔽を行っている。
【００５８】
図１７に、一部抜粋したカートリッジドア内側の詳細図を示す。
【００５９】
カートリッジドア２０５は、ドア外カバー２０６とドア内カバー２０７との間にシールド板２０８を挟んで、複数のビス２０９（図示するのは１カ所のみ）で固定して構成されている。
【００６０】
図１８にドア内カバーを外した状態のカートリッジドアを示す。シールド板２０８は、ドア外カバー２０６の２カ所の位置決めボス２０６ｂによって位置決めされている。また、誤組防止のため、誤組防止リブ２０６ｃが設けられている。
【００６１】
参考の為、図１９にシールド板２０８も含めたカートリッジドア２０５とロックユニット３００の関係を示す。
【００６２】
本実施例では、シールド板２０８は、鉄製で厚みは０．４ｍｍ、サイズは、４０ｍｍ×３０ｍｍとした。シールド板の厚み、大きさ、材質、位置は、磁束を吸収するのに十分であれば、本実施例と異なる構成でも構わない。例えば、シールド板をネームプレートや銘板として、ドア外カバー２０６の外観面に設けた凹み部に貼付することで磁束を遮蔽したり、ドア外カバー２０６自体を鉄製の板金で構成したりすることで、外観の高級感を出しつつ、磁束を遮蔽することも可能である。
【００６３】
尚、本実施例では、図２で示した様に、カートリッジドアを開放状態とするとカートリッジドアが妨げになって、ユーザーがロックユニットに近づくことが出来ないように構成してある。このように構成することで、開閉部材開放時でも保持ソレノイドからの磁界の影響を受けなくすることが可能となる。
【００６４】
（その他）
本実施例では、カートリッジを着脱するために画像形成装置の装置本体に開閉可能に設けられ第１開放位置と第２閉じ位置との間を移動可能に設けられているカートリッジドアをロックすることについて説明したが、他の対象物をロックしてもよい。例えば、対象物は、カートリッジドアなどの開閉部材の他に、カートリッジを保持するカートリッジトレイなどの移動部材でもよい。カートリッジトレイなどの移動部材のスライド移動をロックするロック機構でもよい。
【実施例２】
【００６５】
本実施例では、実施例１で説明した保持ソレノイドからの磁界の遮蔽に関して、実施例１とは異なる構成のシールド板を採用した画像形成装置に関して説明する。尚、実施例１と同様に構成したものは、同一の符号あるいは符号が異なっても同一の部材名を付して説明を省略する。
【００６６】
図２０に装置本体に設置されたロックユニットの斜視図を示す。装置本体フレーム４０１に実施例１同様にロックユニットが設置されている。本実施例では、実施例１で省略していたロックユニットを覆うロックユニットカバー４０３も図示する。ロックユニットカバーの穴からロックレバー３０２の一部が見えている。（図２０では説明の為、ロックレバーがロック位置の状態で図示しているが、カートリッジドアを開けた状態では、通常ロックレバーはロック解除位置に位置する）
【００６７】
図２１にロックユニットカバー４０３を省略した斜視図を示す。本実施例のロックユニットは、保持ソレノイドから放射される磁界の遮蔽の為、ロックレバー３０２に揺動可能に支持された鉄製の揺動シールド板３０９が設置されている。また、ロックレバー３０２の材質は、強磁性体である鉄系焼結金属を使用している（実施例１では、ロックレバーは、強磁性体である必要は無い為、樹脂製で構成できる）。なお、ソレノイドから放射される磁界の遮蔽に十分であれば、ロックレバーの表面を強磁性体であるニッケルでコーティングしても構わないし、ロックレバーの一部に鉄製の板金を設置して遮蔽しても構わない。さらに、ロックホルダ３０５と揺動シールド板３０９とで、装置外部への磁界の遮蔽が可能であればロックレバー３０２は樹脂製でも構わない。
【００６８】
次に、図２２を用いて、ロックレバー３０２と揺動シールド板３０９の構成について説明する。（ａ）、（ｂ）はそれぞれ斜視方向が異なる図を示している。揺動シールド板３０９は、ロックレバー３０２の円筒ボス３０２ｃと、回転軸３１０とを中心軸として揺動可能に支持されている。ロックレバー３０２と揺動シールド板３０９の組み付けは、まず揺動シールド板３０９の穴に円筒ボス３０２ｃを入れた後、揺動シールドのもう一方の穴に、ロックレバーの内側から回転軸３１０を挿し、回転軸３１０の抜け止めとしてＥリング３０８を固定する。
【００６９】
次に、図２３、２４を用いて、揺動シールド板３０９の動きを説明する。
【００７０】
図２３はロックレバーがロック位置に位置する状態。図２４はロックレバーがロック解除位置に位置する状態を示している。揺動シールド板３０９は、ロックレバー３０２がロック位置とロック解除位置との間を移動する。この移動の際に、ロックレバー３０２の円筒ボス３０２ｃを中心に揺動しながら、ロックホルダ３０５とロックユニットカバー４０３との移動が可能に構成されている。図２４右上の揺動シールド板３０９の断面図に示す球状絞り部３０９ａがロックホルダ３０５と摺動し、ロックユニットカバー４０３の摺動リブ４０３ａが揺動シールド板３０９と摺動する。
【００７１】
以上のように構成することで、ロックホルダとロックレバーと揺動シールド板とで保持ソレノイドからの磁界を遮蔽することができる。実施例１では、開閉部材であるカートリッジドアにシールド板を設けたことで、開閉部材の開放状態での磁界の遮蔽が出来なかった。本実施例のようにシールド板を構成することで、開閉部材の開放状態でも磁界の遮蔽が可能となり、開閉部材の開閉方法の設計自由度を高めることが可能となる。
【実施例３】
【００７２】
実施例３に係るロック機構を備えた画像形成装置について説明する。尚、実施例１と２と同様に構成したものは、同一の符号あるいは符号が異なっても同一の部材名を付して説明を省略する。
【００７３】
（ロック機構）
実施例１と２は、ロック機構であるロックユニットが画像形成装置の装置本体のフレームの手前側に配置された構成について説明した。本実施例ではフレームの奥側に配置される場合のロックユニットについて説明する。
【００７４】
ロック機構であるロックユニットは、図１１に示すように、保持ソレノイド３０１と、ロック部材であるロックレバー５０１と、ロックレバー軸５０２と、ロックレバー５０１と保持ソレノイド３０１を連結（係合）するピンとを有する。さらに、ロックユニットは、ロックホルダ５０３と、保持ソレノイド３０１をロックホルダ５０３に固定するビスと付勢部材であるバネ５０４を有する。付勢部材であるバネ５０４は固定端５０４ａをロックホルダのフック部５０３ａに掛け、自由端５０４ｂをロックレバーに掛けている。ロックレバー軸５０２は一方の端部をロックホルダ５０３で固定され、他端を装置本体のフレームで固定される。ロックレバー５０１はバネ５０４に付勢された状態でロックレバー軸５０２に対して回転可能となっている。
【００７５】
ロック機構であるロックユニットが画像形成装置の装置本体に取り付けられている状態を図１２に示す。ロックユニット５００は、画像形成装置の装置本体フレーム５１０に対して、ロックホルダの端部５０３ｂが装置本体フレーム５１０の側面に突き当たり、ビス５１１で固定される。ロックレバー５０１がロック状態で、カートリッジドア２０５をＰ方向へ開けようとすると、ロックユニット５００を介して装置本体フレーム５１０で力を受けるため、大きな力に耐えることができる。
【００７６】
尚、本実施例では、装置本体フレーム５１０内のスペースにロックユニットを設置したことで、本体外部からの距離が遠くなることと、本体フレームが保持ソレノイドからの磁界を遮蔽することで、実施例１や２で必要になったシールド板は不要となる。
【００７７】
（ロックレバー爪部とカートリッジドアラッチ部の力の受け方）
本実施例では図１３に示すように、ロックレバー爪部の面５０１ａを回転中心５０１ｂと同心円となるように形成されている。このような構成においては、ユーザーがカートリッジドアを開けようとしても、ラッチ部２０５ａからロックレバー５０１に入力された力Ｗはドアを開けるＰ方向と略平行に作用する。このため、ロックレバーの回転方向の力に変換されることはなく、ロック状態を維持することが可能である。
【実施例４】
【００７８】
実施例４に係るロック機構を備えた画像形成装置について説明する。尚、実施例１と２と３と同様に構成したものは、同一の符号あるいは符号が異なっても同一の部材名を付して説明を省略する。
【００７９】
本実施例のロック機構を図１４と１５に示す。図１４は開閉部材をロックしたロック状態で図１５は開閉部材のロックが解除されたロック解除状態を示している。本実施例のロック機構は主に保持ソレノイド３０１とロック部材であるロックレバー６０２と付勢部材であるバネ６０３とで構成される。ロック部材であるロックレバー６０２は保持ソレノイドのプランジャ６０１とピン３０４を介して連結（係合）している。ロック部材であるロックレバー６０２は、画像形成装置の装置本体に対して、Ｘ方向にスライド可能に保持されており、プランジャ６０１のスライド動作に連動して同方向にスライドする。ロックレバー６０２はロック爪６０２ａを有する。
【００８０】
図１４において、プランジャは第２位置であり、ロック部材が開閉部材をロックしているロック状態（ロック位置）になる。同様に、図１５において、プランジャは第１位置であり、開閉部材のロックが解除されたロック解除状態（ロック解除位置）になる。つまり、ロック位置が第２位置であり、ロック解除位置が第１位置であり、実施例１の位置と逆の関係になっている。
【００８１】
図１４の状態では、ロック部材であるロックレバーがカートリッジドアのラッチ部２０５ａと噛み合っているため、カートリッジドア２０５をＰ方向へ開けようとしても、開くことは無い。保持ソレノイドに通電しプランジャを第１位置に移動した後（つまり、図１５の状態へ遷移した後）は、ロック爪６０２ａはラッチ２０５ａから退避しているロック解除状態であるため、カートリッジドア２０５はＰ方向へ開くことができる。
【００８２】
次に力の関係について説明する。図１４で示すロックレバー６０２の右端部には、保持ソレノイドによる永久磁石吸引力Ｍ２が第２方向である右方向へ働き、左端部には、付勢部材であるバネ６０３による付勢力Ｆ２が第１方向である左方向に働く。永久磁石吸引力Ｍ２はプランジャの先端６０１ａが保持ソレノイドの底部３０１ａに突き当たり強い力となっている。第１方向の付勢力Ｆ２を第２方向の永久磁石吸引力Ｍ２よりも小さい力に設定することにより、ロック部材であるロックレバー６０２は、第２方向である右方向に引き寄せられた状態で保持される。一方、図１５の状態では、プランジャ先端部６０１ａがソレノイド底部３０１ａから離れ、永久磁石吸引力Ｍ１は永久磁石吸引力Ｍ２と比較して低下する。第１方向の付勢力Ｆ１を永久磁石吸引力Ｍ１よりも大きい力に設定することにより、ロックレバー６０２は右方向に引き寄せられた状態で保持される。
【００８３】
実施例１や２や３はプランジャが保持ソレノイドの内部に引き込まれた状態がロック解除状態であるのに対して、本実施例は、プランジャが保持ソレノイドの内部に引き込まれた状態がロック状態となっている。保持ソレノイドのプランジャ位置（引き込まれた状態／押し出された状態）とロック位置（ロック状態／ロック解除状態）の関係は一つに限定されるものではなく、構成によって、自由に選択することが可能である。
【００８４】
また、本実施例では、一つの保持ソレノイドで、ロックレバーの爪とカートリッジドアの爪が各一つずつ構成された場合について説明したが、それに限定されるものではない。ロック部材であるロックレバーと開閉部材であるカートリッジドアに、互いが係合し合う複数個の係合部を有し、一つの保持ソレノイドで、カートリッジドアの複数個所のラッチを係合する構成でもよい。
【符号の説明】
【００８５】
２０５  開閉部材
２０８  シールド板
３００  ロック機構
３０１  ソレノイド
３０２  ロック部材
３０７  付勢部材
４０１  装置本体フレーム
５００  ロック機構
５０１  ロック部材
５０４  付勢部材
５１０  装置本体フレーム
６０２  ロック部材
６０３  付勢部材
【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】
2019148787.tif 000022
【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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