JP2021047261A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】カートリッジの排出位置でカートリッジの開口部を確実に閉じることができ、カートリッジ排出時のトナーの漏れや飛散を抑制する。【解決手段】カートリッジが装置本体に装着されている際に、カートリッジから現像剤を受け取る受取口３１０を開閉するための第１シャッタ部材３１１に設けられた第１当接部３１４と、カートリッジに設けられた第２当接部２０４とが、カートリッジの排出方向に当接するように構成されており、カートリッジが装置本体から排出される際、カートリッジの供給口２０５を開閉する第２シャッタ部材２０７が供給口２０５を閉じるまで、第１当接部３１４と第２当接部２０４の当接状態が維持されるように、第１シャッタ部材３１１が第１付勢部材３１６によって付勢されている。【選択図】図７Ａ

Description

本発明は、装置本体に対し着脱可能なトナーカートリッジの自動排出機構を備えた画像形成装置に関する。

複写機、プリンタ等の画像形成装置は、幅広いユーザによって日常業務において頻繁に使用されている。従って、画像形成装置は、その取扱いに不慣れなユーザにとっても、カートリッジの交換等のメインテナンスを容易に行うことができる構造であることが望ましい。そのため、交換時期まではカートリッジをロックし、交換時期が到来した場合、交換すべきカートリッジが装置本体外へ自動で排出される構成が知られている。
例えば、特許文献１には、カートリッジを排出させる機構として、カートリッジの下方の支持台にギアを備え、ギアを駆動させることでカートリッジを機外に排出させる構成が開示されている。また、特許文献２には、装置本体のトナーカートリッジの後方側に押圧部と押圧部回転支持ピン、ソレノイド、引っ張りバネを備え、ソレノイドを動作させることにより、押圧部を回動させ、トナーカートリッジを取り出し位置に移動させる構成が開示されている。

特開２０１４−２０２８４７号公報 特許第５３０７２００号公報

しかしながら、特許文献１に記載の構成では、支持台を排出するためのギアや駆動構成を設けなければならず、装置の大型化や部品数の増加を招いてしまう。また、特許文献２に記載の構成では、ソレノイドの性能により、カートリッジの移動量や押し出す力が制限される。特に、装置本体とのトナー受け渡し口とそれを開閉するシャッタ部材を有するカートリッジにおいては、トナーの漏れや飛散を抑制するために、取り出し位置ではトナー受け渡し口をシャッタ部材で閉塞していることが望ましい。しかしながら、ソレノイドを用いた排出構成では移動量の制約から、設計の自由度が制限される。

本発明は、装置の大型化や部品数の増加を招くことなく、簡易な構成でカートリッジを自動排出でき、取り出し位置でのトナーの漏れや飛散を抑制できる画像形成装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の画像形成装置は、
現像剤を用いて記録材に画像を形成する画像形成部を備える装置本体と、
前記装置本体に着脱可能に構成された、現像剤を収容するカートリッジと、
を備える画像形成装置において、
前記装置本体は、
前記カートリッジから現像剤を受け取る受取口が設けられた現像剤受取部と、
前記受取口を開閉すべく前記現像剤受取部に対して、前記カートリッジの前記装置本体に対する着脱方向に沿って、相対移動可能に組み付けられた第１シャッタ部材と、
前記第１シャッタ部材を前記カートリッジが前記装置本体から排出される排出方向に付勢する第１付勢手段と、
を備え、
前記カートリッジは、
前記現像剤を前記装置本体に供給するための供給口と、
前記供給口を開閉すべく前記カートリッジに対して相対移動可能に組み付けられた第２シャッタ部材と、
を備え、
前記カートリッジが前記装置本体に装着されている際に、前記第１シャッタ部材に設けられた第１当接部と、前記カートリッジに設けられた第２当接部とが、前記排出方向に当接するように構成されており、
前記カートリッジが前記装置本体から排出される際、前記第２シャッタ部材が前記供給口を閉じるまで、前記第１当接部と前記第２当接部の当接状態が維持されるように、前記第１シャッタ部材が前記第１付勢部材によって付勢されていることを特徴とする。

本発明によれば、カートリッジの排出位置でカートリッジの開口部を確実に閉じることができ、カートリッジ排出時のトナーの漏れや飛散を抑制することができる。

本発明の実施例１における画像形成装置１の主断面図 本発明の実施例１における現像装置９の斜視図 本発明の実施例１におけるトナーカートリッジ１３の斜視図 本発明の実施例１におけるトナーカートリッジ１３の構成部品の斜視図 本発明の実施例１におけるトナー搬送装置１４の斜視図 本発明の実施例１における画像形成装置１の斜視図 本発明の実施例１におけるトナーカートリッジ１３の排出過程毎の断面図 本発明の実施例１におけるトナーカートリッジ１３の排出過程毎の断面図 本発明の実施例１におけるトナーカートリッジ１３の排出過程毎の断面図 本発明の実施例１におけるトナーカートリッジ１３の排出過程毎の断面図 本発明の実施例１におけるトナーカートリッジ１３の排出規制構成の模式図 比較例のトナーカートリッジの構成を示す斜視図

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。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］
以下の説明において、画像形成装置等における「前側」や「前方」は、画像形成装置が水平な設置面に載置される通常の設置状態における画像形成装置の正面側（通常の使用時においてユーザが画像形成装置に向かい合った場合の手前側）に対応する。また、画像形成装置等における「後ろ側」や「後方」は、「前側」や「前方」の反対側であって、上記通常の設置状態における画像形成装置の背面側（通常の使用時においてユーザが画像形成装置に向かい合った場合の奥側）に対応する。また、「前後方向」は、「前側」から「後ろ側」に向かう方向あるいはその逆方向に対応し、上記設置面に平行な水平方向でもある。また、「上下」、「上側」、「下側」、「上向」、「下向」、「上方向」、「下方向」等は、画像形成装置の上記設置面に対して垂直な方向を基準とし、画像形成装置の正面に向き合ったユーザから見たときの「上」と「下」とに基づいた表現になる。また、「左右」、「左側」、「右側」、「左方向」、「右方向」等は、上記通常の設置状態における画
像形成装置の奥行方向と直交する水平方向を基準とし、画像形成装置の正面に向き合ったユーザから見たときの「左」と「右」とに基づいた表現になる。
図１は、本発明の実施例１に係る画像形成装置１の全体構成を示す模式的主断面図であり、画像形成装置１を正面側から見たときの断面図である。

（給紙）
画像形成装置１の下部には、カセット２が引き出し可能に収納されている。カセット２の端部付近にはカセット給送部３が配設される。カセット２にそれぞれ転写材を積載収容し転写材を１枚毎に分離し、レジストローラ５に給送するようになっている。

（画像形成部）
画像形成装置１は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色毎のトナー（現像剤）に対応する画像形成ステーション６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｋを、横一列に並設してなる画像形成手段としての画像形成部６を備えている。画像形成部６には、像担持体である感光体ドラム７Ｙ、７Ｍ、７Ｃ、７Ｋ（以後感光体ドラム７で統一）、感光体ドラム７の表面を均一に帯電する帯電装置８Ｙ、８Ｍ、８Ｃ、８Ｋ（帯電装置８）、静電潜像にトナーを付着させてトナー像（現像剤像）として現像する現像装置９Ｙ、９Ｍ、９Ｃ、９Ｋ（現像装置９）、感光体ドラム７に残っている残留トナーを除去するクリーニングブレード１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋ（クリーニングブレード１０）が内設されている。また、現像装置９には、各色毎に対応した現像ローラ１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋ（現像ローラ１１）が各感光体ドラム７に対して当接離間可能な構成で設けられている。静電潜像された画像に合わせて、すなわち現像の必要の有無に応じて、各現像ローラ１１毎に当接及び離間を行うことで、現像ローラ１１の寿命を向上させている。そして、画像情報に基づいてレーザビームを照射して感光体ドラム７上に静電潜像を形成するスキャナユニット１２が画像形成部６の下部に設けられている。画像形成ステーション６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｋは、プロセスカートリッジとして、画像形成装置１の装置本体に対して着脱可能に構成されている。プロセスカートリッジは、現像ローラ１１を備えた現像装置９と、感光体ドラム７、帯電装置８、クリーニングブレード１０を備えた感光体ユニットと、をそれぞれ個別に、または両者を一体に、装置本体に対して着脱可能に構成されている。ここで、画像形成装置１の装置本体とは、上述のプロセスカートリッジや後述するトナーカートリッジなどのように、画像形成装置１に対して着脱自在な構成を除いた構成部分のことを指す。

（トナーカートリッジ（現像剤カートリッジ））
スキャナユニット１２とカセット２との間には、各画像形成ステーション（画像形成部）６にトナーを補給するための補給カートリッジとしてのトナーカートリッジ１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋ（トナーカートリッジ１３）が略水平に配設されている。トナーカートリッジ１３の内部には、各色に対応した補給用トナーが充填されている。トナー搬送装置１４Ｙ、１４Ｍ、１４Ｃ、１４Ｋ（トナー搬送装置１４）は、トナーカートリッジ１３から受け取ったトナーを上方に搬送し、現像装置９にトナーを供給する。トナー搬送装置１４は、トナー搬送装置１４の下部に配設されたトナー搬送駆動装置１５Ｙ、１５Ｍ、１５Ｃ、１５Ｋ（トナー搬送駆動装置１５）によって駆動する。トナーカートリッジ１３、トナー搬送装置１４の詳細説明は後述する。

（転写）
現像装置９の上部には中間転写ユニット１６が設けられている。中間転写ユニット１６は、各画像形成ステーション（画像形成部）６と対向する側を下方にして略水平に配置されている。各感光体ドラム７に対向する中間転写ベルト１８は、回転可能な無端状のベルトであり、複数の張架ローラに張架されている。中間転写ベルト１８の内面には、一次転写部材として一次転写ローラ１９Ｙ、１９Ｍ、１９Ｃ、１９Ｋ（一次転写ローラ１９）が
配置されている。各一次転写ローラ１９は、中間転写ベルト１８を介して各感光体ドラム７と一次転写部２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｋ（一次転写部２０）を形成する位置にそれぞれ配置されている。各一次転写部２０で、電圧が印加される一次転写ローラ１９によって、各感光体ドラム７から中間転写ベルト１８にトナー像が転写される。本実施例では、中間転写ベルト１８、中間転写ベルト１８を張架する複数の張架ローラ、各一次転写ローラ１９を備えるユニットを中間転写ユニット１６として装置本体に着脱可能な構成にしている。

二次転写部材である二次転写ローラ２１は、中間転写ベルト１８に接触し、中間転写ベルト１８を介して対向側のローラと二次転写部１７を形成している。二次転写部１７で、中間転写ベルト１８上に転写されたトナー像は紙などの転写材（記録材）に二次転写される。二次転写で転写材に転写しきれず、中間転写ベルト１８上に残留したトナーがクリーニングユニット２２により除去される。クリーニングユニット２２で除去されたトナーは、トナー搬送部２３を経由しトナー回収容器２４へ搬送され、蓄積される。

（定着、排紙）
二次転写部１７においてトナー像が転写された転写材は、その後、定着装置２５に搬送され、定着装置２５の内部にある加熱ユニット２５ａと、加熱ユニット２５ａに圧接する加圧ローラ２５ｂとで形成されるニップを通過する。定着装置２５を通過してトナー像が定着された転写材は、排出ローラ対２７へ搬送され、転写材積載部３２に排出される。

（電源装置）
画像形成装置１の背面側には、画像形成装置１内に設けられている各種モータやファン、ソレノイド等の制御部に電圧を供給する低圧電源装置（不図示）を配置している。また、中間転写ベルト１８とトナー回収容器２４の間の空間には、帯電装置８・現像装置９・一次転写ローラ１９・二次転写ローラ２１等に高圧を印加するための高圧電源装置３３を配置している。

（現像装置）
図２は、現像装置９を後方から見た斜視図である。現像装置９には、現像ローラ１１、現像容器トナー受入開口１０８、現像容器受入シャッタ１０９、現像容器現像容器トナー受入開口１０８と現像容器受入シャッタ１０９の隙間を埋めるための現像容器受入口シール１１０が備わっている。現像容器受入口シール１１０は、ゴム等の弾性部材で構成されるシール部材である。本図では、構成説明のために現像容器トナー受入開口１０８、現像容器受入シャッタ１０９、現像容器受入口シール１１０を分離して描いているが、通常、現像容器受入口シール１１０は現像容器受入シャッタ１０９と一体で構成されている。現像容器受入シャッタ１０９は、現像枠体１０１にスライド移動可能に保持されている。現像装置９が画像形成装置１に装着されてない間は、現像容器受入シャッタ１０９は現像容器トナー受入開口１０８を閉塞している。画像形成装置１に現像装置９が装着されると、現像容器受入シャッタ１０９が画像形成装置１本体内に設けた突起（不図示）に当接し、現像容器受入シャッタ１０９はスライドして、現像容器トナー受入開口１０８が開口する。開口した現像容器トナー受入開口１０８は、トナー搬送装置１４から搬送されたトナーを現像装置９内部に受け入れ、現像ローラ１１へトナーを供給する。
以下、本発明に関する詳細構成について説明する。

（トナーカートリッジの詳細）
図３（ａ）は、トナーカートリッジ１３を左前側の上方から見た斜視図である。図３（ｂ）は、トナーカートリッジ１３を左後ろ側の下方から見た斜視図である。図３に示すように、トナーカートリッジ１３は、画像形成装置１の装置本体に対する着脱方向（挿抜方向）を長手方向とする、略直方体形状の容器本体２０１を有し、容器本体２０１内にトナ
ーを収容する。なお、本実施例においては、上記着脱方向（長手方向）が、画像形成装置の前後方向と一致する構成となっているが、これに限定されない。また、本実施例においては、容器本体２０１が略直方体形状である構成について述べるが、これに限定されない。例えば、円筒体形状であっても本発明の効果は変わらない。トナーカートリッジ１３の上壁部の前側には、把持部２０２が形成されている。把持部２０２は、容器本体２０１の上面の一部が凹んだ形状を成しており、ユーザは装置本体から排出されたトナーカートリッジ１３の把持部２０２に指をかけ引き出すことが可能である。

図３（ｂ）に示すように、トナーカートリッジ１３の後壁面には、駆動カップリング２０３が回転自在に設けられている。駆動カップリング２０３は、容器本体２０１内のスクリュー（不図示）と連結しており、画像形成装置１内に装着された際に、本体側の駆動カップリング（不図示）と係合することで、駆動が伝達される。

トナーカートリッジ１３の後壁面には、後述する第１当接部３１４（図５）と当接する第２当接部２０４が設けられている。第２当接部２０４は、後壁面の一部が突出した断面が長方形の凸形状をしており、後述するトナーカートリッジシャッタ２０７の装置本体前後方向の後ろ側で、左右方向と上下方向の位置は、（？第１当接部３１４と？）ほぼ同位置に配置されている。
容器本体２０１下壁部の後壁側には、第２シャッタ部材としてのトナーカートリッジシャッタ２０７（以下、シャッタ２０７）、トナーカートリッジシャッタバネ２０６（以下、シャッタバネ２０６）、第２開口部シール２０８が設けられている。第２開口部シール２０８は、ゴム等の弾性部材で構成されるシール部材である。

図４は、トナーカートリッジ１３からシャッタ２０７とシャッタバネ２０６が取り外された状態を下方から見た斜視図である。図４に示すように、容器本体２０１の下壁部の後壁側に、容器本体２０１内のトナーを供給する略正方形の孔からなる第２開口部（供給口）２０５が形成されている。第２開口部２０５周囲の壁部には、第２開口部シール２０８が両面テープで貼りつけられている。第２開口部シール２０８の中央部には、第２開口部２０５と略同形状の連通孔２０８ａが開いており、第２開口部２０５と連通孔２０８ａの位置が一致するように、第２開口部シール２０８は容器本体２０１の下壁に貼りつけられている。この第２開口部シール２０８は、シャッタ２０７が容器本体２０１に取り付けられた際に容器本体２０１とシャッタ２０７との間で圧縮され、容器本体２０１とシャッタ２０７との間からトナーが漏れるのを抑制している。また、容器本体２０１は、第１開口部シール２０８の後ろ側に、第１開口部シール２０８貼り付け面から下向きに延びた壁である第２突き当て面２０１ｃを有しており、後述するシャッタ２０７の第２規制部２０７ｅと当接する。

シャッタ２０７は、長方形の平板形状を有しており、開口孔（第１の連通孔）２０７ａ、第４当接部２０７ｂ、支持ボス２０７ｃ、フランジ部２０７ｄ、第２規制部２０７ｅを有している。

シャッタ２０７は、容器本体２０１の長手方向に対して左右に突出しかつ長手方向に沿って延びる一対のフランジ部２０７ｄが設けられている。一方、容器本体２０１には、上記左右の方向に凹みかつ長手方向に沿って延びる一対の溝部２０１ａが設けられている。シャッタ２０７は、フランジ部２０７ｄが溝部２０１ａに嵌まるように容器本体２０１に組み付けられ、フランジ部２０７ｄが溝部２０１内を長手方向に沿って摺動することで、容器本体２０１に対して長手方向にスライド自在（相対移動自在）に保持されている。

シャッタ２０７には、第２開口部２０５とよりも大きい開口孔２０７ａが開いている。第２開口部２０５及び連通孔２０８ａと、開口孔２０７ａとが一致したとき（互いに重な
るとき）に、トナーを容器本体２０１の内部から外部へ排出可能になる（容器本体２０１内のトナーを装置本体側へ供給可能になる）。

シャッタ２０７の前側（図４中右側）には、前側方向に延びる円筒形状の支持ボス２０７ｃを有しており、後述するシャッタバネ２０６の内径を支持する。第４当接部２０７ｂは、シャッタ２０７から下方に突出しスライド方向に対して左右に長いリブ形状であり、トナーカートリッジ１３を着脱する際に、後述する本体側の第３当接部３１５（図５）と当接する。

シャッタバネ２０６は、圧縮バネであり、一端が、容器本体２０１の下壁に設けられた後ろ側に延びるボス２０１ｂに保持され、他端が、シャッタ２０７の支持ボス２０７ｃに保持されるように取り付けられる。シャッタバネ２０６は、容器本体２０１とシャッタ２０７との間で前後方向に圧縮され、シャッタ２０７を容器本体２０１に対して後ろ側に付勢している。トナーカートリッジ１３が画像形成装置１に装着されてない間、シャッタ２０７の後ろ側の側面の第２規制部２０７ｅと容器本体２０１の第２突き当て面２０１ｃがシャッタバネ２０６の付勢力に抗して当接することでシャッタ２０７は支持され、このとき、シャッタ２０７は第２開口部２０５を閉塞している。

（トナー搬送装置１４詳細）
図５は、トナー搬送装置１４を前方から見た斜視図である。トナー搬送装置１４は、トナー受入れ容器（現像剤受取部）３０１、カバー部材３０２、中間パイプ３０３、排出部パイプ３０４で、トナーを搬送するためのダクトで構成されている。図５では説明の明瞭化のため、ダクト形状の一部を切り取り、内部を可視化している。トナー水平搬送部材３０５、トナー上方搬送部材３０６、トナー排出部搬送部材３０７は、螺旋形状を有した樹脂製のスクリューであり、それぞれトナー受入れ容器３０１、中間パイプ３０３、排出部パイプ３０４に回転可能に収容されている。なお、本実施例では中間パイプ３０３およびトナー上方搬送部材３０６は長尺の一体形状をしているが、組立性の観点などから分割されていてもよい。トナー水平搬送部材３０５は、トナー受入れ容器３０１の外部から係合された水平スクリュー駆動ギア３０８によって伝達された駆動力によって回転する。トナー上方搬送部材３０６は、トナー受入れ容器３０１の外部から係合された上方スクリュー駆動ギア３０９によって伝達された駆動力によって回転する。トナー排出部搬送部材３０７は、トナー上方搬送部材３０６から伝達される駆動力によって回転する。本スクリュー同士の駆動伝達は、ねじれ角４５°のはすば歯車形状を有した羽根を回転させることで行う。なお、各スクリューの駆動接続手段が本実施例と異なる形態であったとしても、本発明における効果は変わらない。

カバー部材３０２は、トナー受入れ容器３０１の上方に容器内のトナーが漏れないように密着して設けられ、第１開口部（受取口）３１０、第１シャッタレール３１３、第３当接部３１５、第１規制部３１８、バネかけフック３１９を有している。第１開口部３１０は、前述したシャッタ２０７の開口孔２０７ａよりも大きい孔であり、トナー受入れ容器３０１内に連通しており、画像形成装置１内に装着されたトナーカートリッジ１３の第１開口部２０５から供給されたトナーを受け入れる。第１シャッタレール３１３は、カバー部材３０２の左右において前後方向に延びる長いリブ形状であり、後述する第１シャッタ部材３１１のレール溝３２２と係合することで第１シャッタ部材３１１の動作を規制する。第３当接部３１５は、カバー部材３０２の前縁から上方向に延びた左右に長いリブ形状であり、その前面がシャッタ２０７の第４当接部２０７ｂと当接することで、シャッタ２０７が開くことができる。第１規制部３１８は、左右のシャッタレール３１３の前側に垂直に延びた壁形状であり、後述する第１シャッタ部材３１１の第１突き当て面３１７と当接することで、第１シャッタ部材３１１を閉位置に規制する。バネかけフック３１９は、カバー部材３０２の上面から上方向に延びた２つの円ボス形状であり、第１規制部３１８
の前側に配置されている。

カバー部材３０２の上方には、第１シャッタ部材３１１、第１開口部３１０と第１シャッタ部材３１１の隙間を埋めるための第１シール部材３１２、第１シャッタバネ３１６（第１付勢部材）が備わっている。第１シール部材３１２は、ゴム等の弾性部材で構成されるシール部材である。図５では、構成説明のために第１シャッタバネ３１６、第１シャッタ部材３１１、第１シール部材３１２を分離して描いている。実際には、第１シール部材３１２は、カバー部材３０２に両面テープで密着して設けてある。また、第１シャッタ部材３１１は、第１シール部材３１２と密着する高さに、カバー部材３０２に設けてある第１シャッタレール３１３に沿って、前後方向（矢印Ａ方向）にカバー部材３０２に対してスライド可能（相対移動可能）に設けてある。

第１シール部材３１２は、中央部に第１開口部３１０と略同形状の連通孔３１２ａが空いており、前述したように、カバー部材３０２の上面に両面テープで孔位置が第１開口部３１０と一致するように貼りつけられている。

第１シャッタ部材３１１は、壁部３２０、第１当接部３１４、第１突き当て面３１７、バネ規制部３２１、レール溝３２２を有している。壁部３２０は、水平方向に延びた平板形状であり、壁部３２０の下面が第１シール部材３１２の連通孔３１２ａの上方に位置するとき、第１開口部３１０からトナーが漏れるのを抑制する。第１当接部３１４は、壁部３２０から鉛直上向きに突出し左右に長いリブ形状であり、その前面がトナーカートリッジ１３の第２当接部２０４と当接することで、第１シャッタ部材３１１は開閉する。レール溝３２２は、壁部３２０の左右に設けられた断面が凹形状の前後方向に延びた溝であり、それぞれ凹部が内側を向いている。この溝形状がカバー部材３０２の第１シャッタレール３１３と係合することで、前述したように、第１シャッタ部材３１１は、カバー部材３０２に対して前後方向（矢印Ａ方向）にスライド可能となる。第１突き当て面３１７は、レール溝３２２の前側の鉛直方向に延びた面であり、後述する第１シャッタバネ３１６の付勢力を受けて、カバー部材３０２の第１規制部３１８と当接する。トナーカートリッジ１３の挿入等によって第１シャッタ部材３１１に作用する第１シャッタバネ３１６の付勢力が減じる状態にならない限り、第１シャッタ部材３１１は第１シャッタバネ３１６の付勢力によって閉位置に規制される。バネ規制部３２１は、断面が円弧形状をした上方向に延びた壁であり、この外径に第１シャッタバネ３１６の側面を当接させることで、第１シャッタ部材３１１を装置本体前側に付勢している。

第１シャッタバネ３１６は、引っ張りバネであり、その両端はカバー部材３０２の２つのバネフック３１９にかけられており、前述したように、バネの側面を第１シャッタ部材３１１のバネ規制部３２１にかけることで、第１シャッタ部材３１１を装置本体前側に付勢している。トナーカートリッジ１３の非装着時は、前述したように、第１シャッタバネ３１６の付勢力によりカバー部材３０２の第１規制部３１８に第１シャッタ部材３１１の第１突き当て面３１７が当接した状態となり、第１シャッタ部材３１１は壁部３２０が第１開口部３１０を閉塞する位置に規制されている。

トナーカートリッジ１３から供給されたトナーは、第１開口部３１０からトナー受入れ容器３０１内部に流入し、各トナー搬送部材によって搬送され、排出部パイプ３０４に設けてある排出口（不図示）から排出される。排出口部には排出部シャッタ３２３が、矢印Ａ方向にスライド可能に設けてある。排出部シャッタ３２３は、現像装置９が装着されるとスライド移動し、排出口を開口する。また、トナー排出口と排出部シャッタ３２３の隙間を埋めるためのシール（不図示）が備わっている。

図６は、画像形成装置１を左前の上方から見た斜視図である。図６（ａ）は、全ての扉
が閉じた状態の斜視図、図６（ｂ）は、トナーカートリッジドア５０２が開き、トナーカートリッジ１３Ｍが排出されたときの斜視図である。

図６（ａ）に示すように、画像形成装置１の前面は、上下に並んだ３枚の外装から構成されている。上側の外装５０１は、画像形成ステーション６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｋや、トナー回収容器２４を交換する時に開閉するための開閉扉である。中央の外装５０２（以後、トナーカートリッジドア）は、トナーカートリッジ１３を交換する時に開閉する開閉扉である。下側の外装５０３は、カセット２に固定されている前カバーである。

図６（ｂ）に示すように、トナーカートリッジ１３を交換する際には、トナーカートリッジドア５０２を、ドアの下側を支点（不図示）として開閉することで、トナーカートリッジにアクセスすることができる。トナーカートリッジ１３の内壁には、５本のガイドリブ５０２ａがドアを開いた状態で前後方向に延びるように設けられており、このガイドリブ５０２ａをガイドとしてトナーカートリッジ１３を着脱することができる。

トナーカートリッジドア５０２の内側には、内カバー５０４が設けられている。内カバー５０４は、トナーカートリッジ１３の断面よりも若干大きい開口が開いており、この開口を通じてトナーカートリッジ１３を装着することがでる。また、トナーカートリッジ１３装着時に、トナーカートリッジ１３前側の上下方向、左右方向の位置を規制している。トナーカートリッジ１３の前後方向の位置は規制部材５０６により、位置が規制さている。

図８（ａ）は、規制部材５０６によりトナーカートリッジ１３の装置本体からの排出が規制された状態（画像形成をするための第１位置である状態）を示す模式的断面図である。トナーカートリッジ１３の容器本体２０１には、装置本体に設けられた規制部材５０６が係合可能な被係合部１３６が設けられている。規制部材５０６は、オペレーションパネルの制御により、被係合部１３６に係合する係合位置と係合しない非係合位置とに進退移動可能に構成されている。後述するように、装置本体における所定の装着位置（装着完了位置）にある容器本体２０１には、トナーカートリッジ１３を装置本体外部へ排出する方向（後ろ側から前側に向かう方向）に、第１シャッタバネ３１６による付勢力Ｆ１が加わっている。規制部材５０６が被係合部１３６と係合した状態にあることで、トナーカートリッジ１３の容器本体２０１は、装置本体における装着完了位置から装置本体外部へ排出される方向に移動することが規制されている。
図８（ｂ）は、規制部材５０６による規制が解除されることで、把持部２０２を含むトナーカートリッジ１３の一部が装置本体の外部に露出するように排出された状態（カートリッジを交換するための第２位置にある状態）を示す模式的断面図である。規制部材５０６が被係合部１３６と係合しない非係合位置まで退避することで、所定の大きさの付勢力Ｆ１の作用によりトナーカートリッジ１３が排出方向（本体前側）に移動し、把持部２０２が装置本体外部に露出する状態になる。
なお、ここで示したトナーカートリッジ１３の排出規制構成は一例であり、上記構成に限定されるものではない。

再び、図６（ｂ）に示すように、トナーカートリッジ１３が規制部材５０６によって装置本体このとき、トナーカートリッジ１３の上面の前側は、内カバー５０４で覆われており、把持部２０２にアクセスできないようになっている。トナーカートリッジ１３を交換するときには、対象のトナーカートリッジ１３が本体前側に移動することで、把持部２０２が機外に露出し、ユーザは把持部２０２に指を入れて引き出すことができる。このトナーカートリッジ１３の交換は、トナーが無くなったことを不図示の検知手段により検知し、不図示のオペレーションパネルに対象のトナーカートリッジ１３の交換を促すメッセージを表示する。その後、ユーザはオペレーションパネルで交換するトナーカートリッジ１
３を選択することで、対象のトナーカートリッジ１３が排出される。本実施例では、規制部材５０６の進退をオペレーションパネルの操作により制御し、トナーカートリッジ１３を排出しているが、これに限定されるものではない。例えば、内カバー５０４に、各トナーカートリッジ１３の上側に押しボタンを設け、ボタンを押すことで、排出するようにしてもよい。

以上説明した構成を用いて、本実施例の動作について、図７Ａ〜図７Ｄを用いて説明する。図７Ａ〜図７Ｄは、第１開口部３１０の中心を通り、画像形成装置１を左側から見た断面図である。
図７Ａは、トナーカートリッジ１３が画像形成装置１に装着されている状態から上述した規制部材５０６による規制が解除された瞬間の状態を示す断面図である。
図７Ｂは、図７Ａの状態から容器本体２０１だけがトナーカートリッジ１３の排出方向に移動し、シャッタ２０７の第４当接部２０７ｂとカバー部材３０２の第３当接部３１５の当接が離れる寸前の状態を示す断面図である。
図７Ｃは、図７Ｂの状態から更にトナーカートリッジ１３が排出され、第１シャッタ部材３１１の第１当接部３１４とトナーカートリッジ１３（容器本体２０１）の第２当接部２０４が離れる寸前の状態を示す断面図である。
図７Ｄは、図７Ｃから更にトナーカートリッジ１３が排出され、第１当接部３１４と第２当接部２０４の当接が完全に離れた状態の断面図である。

図７Ａに示すように、トナーカートリッジ１３が画像形成装置１に装着されている状態では、第１開口部３１０と第２開口部２０５は連通している。シャッタ２０７は、第４当接部２０７ｂがカバー部材３０２の第３当接部３１５にシャッタバネ２０６の付勢力に抗って当接し、第２規制部２０７ｅと容器本体の第２突き当て面２０１ｃは離間している。また、第１シャッタ部材３１１は、第１当接部３１４がトナーカートリッジ１３の第２当接部２０４に第１シャッタバネ３１６の付勢力に抗って当接している。このとき、トナーカートリッジ１３は、容器本体２０１の第２当接部２０４において、第１シャッタバネ３１６の付勢力を第１当接部３１４から装置本体前側（図の矢印Ｂの方向）の力Ｆ１ａ（以後、第１当接力）として受けている。さらに、シャッタバネ２０６の付勢力からシャッタ２０７と第２開口部シール２０８の摺動抵抗を引いた、装置本体前側（図の矢印Ｂの方向）の力Ｆ３ａ（以後、第３当接力）を、シャッタ２０７の第４当接部２０７ｂにおいてカバー部材３０２の第３当接部３１５から受けている。トナーカートリッジ１３が画像形成装置１内に装着されているとき、これらの装置本体前側の力を図８の規制部材５０６により規制することで、トナーカートリッジ１３が排出されるのを防止しつつ、装着完了位置としての画像形成位置に位置決めされている。

トナーカートリッジ１３を排出する際は、規制部材５０６の解除手段により、規制部材５０６の規制を解除することで、上述した付勢力を用いてトナーカートリッジ１３を排出する。トナーカートリッジ１３を排出する際、画像形成装置１内のトナーカートリッジ１３の下側に設けられたレール部材としてのトナーカートリッジレール５０５により、トナーカートリッジ１３をガイドすることで、トナーカートリッジ１３を着脱することができる。このとき、トナーカートリッジ１３とトナーカートリッジレール５０５との間で摩擦力が発生するが、この摩擦力よりも上述した付勢力を高めることでトナーカートリッジ１３の排出を可能にしている。交換時のトナーカートリッジ１３の質量をｍ、重力加速度をｇ、トナーカートリッジレール５０５とトナーカートリッジ１３との静止摩擦係数をμ１とすると、以下の関係式が成り立つように第１シャッタバネ３１６のバネ圧が設定されている。
Ｆ１ａ＋Ｆ３ａ＞μ１ｍｇ

この摩擦力μ１ｍｇは、トナーカートリッジ１３の前側にバネばかりの可動部を固定し
、トナーカートリッジ１３をトナーカートリッジレール５０５に乗せた状態で、バネばかりで引き抜くことで測定できる。
また、交換時のトナーカートリッジ１３の質量ｍは、収容されたトナーが消費され、画像形成を継続することが困難な残量となって、新たなトナーカートリッジ１３への交換が必要となったタイミングにおける重量である。

図７Ａの状態から排出が開始されると、図７Ｂに示すように、シャッタ２０７の位置は変わらず、先ず容器本体２０１だけが排出方向に移動することで、シャッタ２０７の第２規制部２０７ｅと容器本体２０１の第２突き当て面２０１ｃが当接する。この状態において、第２開口部２０５がシャッタ２０７で閉塞されると同時に、シャッタ２０７の第４当接部２０７ｂに当接するカバー部材３０２の第３当接部３１５に対するシャッタバネ２０６の付勢力の作用が解除される。シャッタバネ２０６の付勢力は、シャッタ２０７の第２規制部２０７ｅと容器本体２０１の第２突き当て面２０１ｃとの当接部で受けるようなるため、トナーカートリッジ１３は、シャッタバネ２０６の付勢力を外力として受けない（シャッタバネ２０６の付勢力はトナーカートリッジ１３内で完結している）状態となる。このとき、第１開口部３１０は、第１シャッタ部材３１１で閉じておらず、第１シャッタ部材３１１の第１当接部３１４と容器本体２０１の第２当接部２０４との当接は継続しており、シャッタ２０７の開口孔２０７ａと第１開口部３１０は連通したままである。このときの第１当接力Ｆ１ｂ、第３当接力をＦ３ｂとすると、以下の関係式が成り立つようにバネ圧を設定している。
Ｆ３ｂ＝０
Ｆ１ｂ＞μ１ｍｇ

図７Ｂの状態から更にトナーカートリッジ１３が排出されると、図７Ｃに示すように、シャッタ２０７の第４当接部２０７ｂとカバー部材３０２の第３当接部３１５は完全に離間される。第１シャッタ部材３１１は、第１突き当て面３１７とカバー部材３０２の第１規制部３１８が当接するまで（図５参照）、第１シャッタ部材３１１の第１当接部３１４と容器本体２０１の第２当接部２０４の当接は継続（当接状態が維持）される。したがって、この状態において、トナーカートリッジ１３は、第１シャッタバネ３１６の付勢力を受け続けている。また、第１シャッタ部材３１１は、第１開口部シール３１２と密着しながら移動するため、第１開口部シール３１２からの反発力に応じた摩擦力を受ける。第１突き当て面３１７と第１規制部３１８が当接する直前の第１当接力をＦ１ｃとし、第１シャッタ部材３１１と第１開口部シール３１２との間の摺動抵抗力をＦｒとすると、以下の関係式が成り立つように第１シャッタバネ３１６の付勢力は設定されている。
Ｆ１ｃ＞μ１ｍｇ＋Ｆｒ

このときのトナーカートリッジ１３の排出量は、図６（ｂ）に示すように、把持部２０２が内カバー５０４から露出する位置である。また、新品（トナー量が最大（満タン）の状態）のトナーカートリッジ１３の質量をＭとすると、以下の関係式が成り立つように第１シャッタバネ３１６の付勢力が設定されている。
Ｆ１ｃ＜μ１Ｍｇ＋Ｆｒ

第１突き当て面３１７と第１規制部３１８が当接すると、第１シャッタ部材３１１は、カバー部材３０２に規制され排出方向（Ｂ方向）への移動が停止する。トナーカートリッジ１３は、カバー部材３０２から受けていた第１シャッタバネ３１６の付勢力の勢い（慣性）のままに更に排出方向に移動する。そうすると、図７Ｄに示すように、トナーカートリッジ１３は第１当接部３１４と第２当接部２０４の当接は解除され、画像形成装置１前側の力を受けなくなる。

以上説明したように、本発明によれば、画像形成装置１のトナーカートリッジ１３から
トナーを受け取る第１開口部３１０を塞ぐ第１シャッタ部材３１１に、トナーカートリッジ１３の容器本体２０１の第２当接部２０４と当接する第１当接部３１４を設け、第１シャッタ部材３１１を付勢している第１シャッタバネ３１６の付勢力を用いて、トナーカートリッジ１３を排出している。かかる構成によれば、簡易な構成かつ省スペースでカートリッジを自動排出することが可能である。

第１シャッタ部材３１１の第１当接部３１４は、トナーカートリッジ１３の容器本体２０１に設けられた第２当接部２０４と当接することにより、トナーカートリッジ１３の安定した排出を可能にする。第２当接部２０４をトナーカートリッジ１３の排出方向におけるシャッタ２０７（第４当接部２０７ｂ）の上流側に設けている（排出方向に見たときに両者が一致、あるいは重なる配置にしている）。こうすることで、排出時に第１当接力Ｆ１ａと第３当接力Ｆ３ａの位相差により発生するモーメントによるトナーカートリッジ１３の傾きを抑制することができ、安定した排出を実現することができる。

図９は、第２当接部２０４の配置を本実施例とは異ならせた比較例の構成を示す模式的斜視図である。
図９（ａ）に示す比較例１は、本実施例の第２当接部２０４の位置から水平方向右側にずらした位置に第２当接部２０４ａを配置した構成となっている。また、図９（ｂ）に示す比較例２は、本実施例の第２当接部２０４の位置から上側にずらした位置に第２当接部２０４ｂを配置した構成となっている。シャッタ２０７の第４当接部２０７ｂで受ける第３当接力Ｆ３ａと、容器本体２０１の第２当接部２０４ａ又は２０４ｂで受ける第１当接力Ｆ１ａとの間に位相差（排出方向と直交する方向における距離）が発生する。一方、本実施例は、上記位相差が比較例１、２よりも小さい位相差となっている、すなわち、排出方向と直交する方向における両者の位置が近傍となるように構成されている。したがって、本実施例の構成によれば、排出に際してトナーカートリッジ１３に発生するモーメントは小さいため、トナーカートリッジ１３の排出を安定して行うことができる。

さらに、トナーカートリッジ１３の排出時に、シャッタ２０７が、第２開口部２０５を完全に閉塞した状態でも、トナーカートリッジ１３とトナーカートリッジレール５０５との摩擦力より第１当接力Ｆ１ｂが勝ることで、シャッタ２０７が完全に閉まる位置まで、途中で止まることなく、トナーカートリッジ１３を排出することができる。したがって、第２開口部２０５からのトナーの漏れや飛散を抑制できる。

また、シャッタ２０７を第１シャッタ部材３１１と当接させずに、装置本体１に固定されているカバー部材３０２に当接させることで、それぞれのシャッタが独立して開閉する。したがって、シャッタバネ２０６の付勢力が、排出に必要な第１シャッタバネ３１６の付勢力に影響しないため、安定した排出が可能となる。加えて、バネの設計の自由度も向上する。

交換時のトナーカートリッジ１３の重量に対するトナーカートリッジレール５０５との摩擦力と第１シャッタ部材３１１と第１開口部シール３１２との摩擦力の和よりも、第１シャッタ部材３１１の第１突き当て面３１７とカバー部材３０２の第１規制部３１８が当接する直前の第１当接力Ｆ１ｃを大きくしている。これにより、第１シャッタ３１１が第１開口部３１０を完全に閉塞するまでトナーカートリッジ１３を排出することができるため、第１開口部３１０からのトナーの飛散や漏れを抑制することができる。

また、画像形成装置１内に装着されている状態では、トナーカートリッジ１３の把持部２０２は内カバー５０４に隠れ、上述したトナーカートリッジ１３の排出位置で、トナーカートリッジ１３の把持部２０２が内カバー５０４から露出する。これにより、ユーザが対象のトナーカートリッジ１３を認知しやすく、ユーザビリティを向上できる。

さらに、新品時のトナーカートリッジ１３の重量に対するトナーカートリッジレール５０５との摩擦力と第１シャッタ部材３１１と第１開口部シール３１２との摩擦力の和よりも、第１シャッタ部材３１１の第１突き当て面３１７とカバー部材３０２の第１規制部３１８が当接する直前の第１当接力Ｆ１ｃを小さくしている。これにより、第１シャッタバネ３１６のバネ圧を不必要に上げることなく、トナーカートリッジ１３が画像形成装置１内に装着されているときの第１シャッタ部材３１１から受ける荷重を小さくすることができる。したがって、トナーカートリッジ１３の容器本体２０１の撓みやクリープを抑制できる。

上述した各々の関係式として、動摩擦係数ではなく、静止摩擦係数を用いることで、排出時にユーザが途中でトナーカートリッジ１３の排出を止めたとしても、解放時に確実に排出位置にトナーカートリッジ１３を排出することができる。

１…画像形成装置、９…現像装置、１３…トナーカートリッジ、１４…トナー搬送装置、２０１…容器本体、２０１ｃ…第２突き当て面、２０２…把持部、２０３…駆動カップリング、２０４…第２当接部、２０５…第２開口部、２０６…トナーカートリッジシャッタバネ（第２付勢部材）、２０７…トナーカートリッジシャッタ、２０７ｂ…第４当接部、２０７ｅ…第２規制部、２０８…第２開口部シール、３０２…カバー部材、３１０…第１開口部、３１１…第１シャッタ部材、３１２…第１開口部シール（第１シール部材）、３１３…第１シャッタレール、３１４…第１当接部、３１５…第３当接部、３１６…第１シャッタバネ（第１付勢部材）、３１７…第１突き当て面、３１８…第１規制部、３１９…バネかけフック、３２０…壁部、３２１…バネ規制部、３２２…レール溝、５０２…トナーカートリッジドア、５０２ａ…ガイドリブ、５０４…内カバー、５０５…トナーカートリッジレール、Ｆ１…第１当接力、Ｆ２…第３当接力、ｍ…交換時のトナーカートリッジの質量、Ｍ…新品のトナーカートリッジの質量、μ１…トナーカートリッジとトナーカートリッジレールとの静止摩擦係数、μ２…第１シャッタ部材と第１開口部シールとの静止摩擦係数、Ｒ…第１シャッタ部材が第１開口部シールから受ける反発力

Claims (11)

1. 現像剤を用いて記録材に画像を形成する画像形成部を備える装置本体と、
   前記装置本体に着脱可能に構成された、現像剤を収容するカートリッジと、
   を備える画像形成装置において、
   前記装置本体は、
   前記カートリッジから現像剤を受け取る受取口が設けられた現像剤受取部と、
   前記受取口を開閉すべく前記現像剤受取部に対して、前記カートリッジの前記装置本体に対する着脱方向に沿って、相対移動可能に組み付けられた第１シャッタ部材と、
   前記第１シャッタ部材を前記カートリッジが前記装置本体から排出される排出方向に付勢する第１付勢部材と、
   を備え、
   前記カートリッジは、
   前記現像剤を前記装置本体に供給するための供給口と、
   前記供給口を開閉すべく前記カートリッジに対して相対移動可能に組み付けられた第２シャッタ部材と、
   を備え、
   前記カートリッジが前記装置本体に装着されている際に、前記第１シャッタ部材に設けられた第１当接部と、前記カートリッジに設けられた第２当接部とが、前記排出方向に当接するように構成されており、
   前記カートリッジが前記装置本体から排出される際、前記第２シャッタ部材が前記供給口を閉じるまで、前記第１当接部と前記第２当接部の当接状態が維持されるように、前記第１シャッタ部材が前記第１付勢部材によって付勢されていることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記第２当接部は、前記第２シャッタ部材よりも前記排出方向の上流側であって、前記排出方向と直交する方向における位置が近傍となるように配置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. 前記カートリッジは、前記第２シャッタ部材を前記供給口を塞ぐ位置に位置させるように付勢する第２付勢部材をさらに備え、
   前記カートリッジが前記装置本体に装着されている際に、前記装置本体に設けられた第３当接部と、前記第２シャッタ部材に設けられた第４当接部とが、前記排出方向に当接するように構成されており、
   前記第３当接部から前記第２付勢部材の付勢力に抗する力を前記第４当接部で受けることで、前記第２シャッタ部材が前記供給口を開く位置に移動す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. 前記カートリッジが前記装置本体から排出される際、前記第１当接部から前記第２当接部に作用する力によって、前記第３当接部から前記第４当接部に作用する力が減じて、前記第２シャッタ部材が前記カートリッジに対して前記供給口を開く位置から閉じる位置へ移動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. 前記装置本体は、前記装置本体に挿入された前記カートリッジの位置を、画像形成をするための第１位置に規制するための規制部材をさらに備え、
   前記カートリッジは、前記規制部材による規制が解除されることで、前記第１当接部から前記第２当接部に作用する前記第１付勢部材の付勢力によって、前記排出方向に、前記第１位置から、前記カートリッジを交換するための第２位置へ移動することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
6. 前記カートリッジは、把持部をさらに備え、
   前記第２位置は、前記把持部が機外に露出する位置であることを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
7. 前記装置本体は、前記カートリッジを前記着脱方向に移動可能にガイドするレール部材をさらに備え、
   前記第１シャッタ部材が前記受取口を塞ぐ位置にあるときの前記第１付勢部材の付勢力をＦ１、
   前記カートリッジの重量をｍ、
   重力加速度をｇ、
   前記カートリッジと前記レール部材との間の静止摩擦係数をμ１、
   としたときに、
   Ｆ１＞μ１ｍｇ
   が成り立つことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の画像形成装置。
8. 前記カートリッジの重量は、前記カートリッジに収容された現像剤が消費され、前記カートリッジの交換が必要なタイミングのときの重量であることを特徴とする請求項７に記載の画像形成装置。
9. 前記装置本体は、前記受取口を囲むように前記現像剤受取部に固定され、前記現像剤受取部と前記第１シャッタ部材との間をシールする第１シール部材をさらに備え、
   前記第１シール部材と前記第１シャッタ部材との間の摺動抵抗力をＦｒ、としたときに、
   Ｆ１＞μ１ｍｇ＋Ｆｒ
   が成り立つことを特徴とする請求項８に記載の画像形成装置。
10. 前記カートリッジに収容される現像剤の量が最大のときの前記カートリッジの重量を、としたとき、
    Ｆ１＜μ１Ｍｇ＋Ｆｒ
    が成り立つことを特徴とする請求項９に記載の画像形成装置。
11. 前記第１付勢部材の付勢力によって、前記第１シャッタ部材に設けられた第１突き当て面と、前記現像剤受取部に設けられた第１規制部と、が当接することで、前記第１シャッタ部材は、前記受取口を塞ぐ位置に規制され、
    前記第１シャッタ部材が前記受取口を塞ぐ位置にあるときの前記付勢力であるＦ１は、前記第１突き当て面と前記第１規制部とが当接する直前の付勢力であることを特徴とする請求項７〜１０のいずれか１項に記載の画像形成装置。

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