JP3738044B2 - 液体トナーカートリッジ - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、電子写真（ＥＰ）印刷に関し、更に詳細には、ＥＰプリンタ用ユーザ交換可能液体トナーカートリッジに関する。
【０００２】
【従来技術及びその問題点】
コストを可能なかぎり低くしておくため、ＥＰプリンタは現在ではユーザ保守を可能なかぎり多くするよう設計されている。この目的で、乾式トナーＥＰプリンタは、ユーザが全く新しい有機光導電体被覆ドラム及び関連作動機構を備えたトナーカートリッジを交換することができるようになっている。液体トナーを採用しているＥＰプリンタには再充填可能なトナー貯蔵部が設けられており、従ってユーザが液体トナー供給源からプリンタ内の貯蔵部に補給する必要がある。従ってユーザはこぼれ、蒸気や蒸気がかかったり、またカラープリンタでは、間違ったカラートナーを貯蔵部に詰めてしまうという可能性にさらされる。
【０００３】
液体トナーは液体キャリヤ内にトナー粒子を含有しているから、液体トナーを攪拌するかまたは連続的に循環させる手段を設けるという対策をたてないかぎり、トナー粒子がトナー容器の底に沈殿する。従来技術のプリンタは液体トナーを循環させる液体トナーポンプ及び弁機構を備えている。このようなポンプ及び弁はプリンタの一部であったから、その信頼性はプリンタのそれと等しいことが必要であった。しかし、所定期間にわたり、液体トナーはしばらく経つとポンプ及び弁機構の内面を塗料のような物質で覆ってしまい、この物質は最終的には動作部分を損なってしまうことが見出された。
【０００４】
【発明の目的】
従って、ＥＰプリンタ用の、改良された、ユーザ交換可能な液体トナーカートリッジを提供することが本発明の目的である。
【０００５】
流体接続を２つしか必要としない、改良された、ユーザ交換可能な液体トナーカートリッジを提供することが本発明の他の目的である。
【０００６】
プリンタの寿命が終わる前に故障する可能性の或る機構を組み込んだ、改良された、ユーザ交換可能な液体トナーカートリッジを提供することが本発明の更に他の目的である。
【０００７】
カートリッジとの全ての接続が、カートリッジをプリンタに差し込むと自動的に行なわれるユーザ交換可能なトナーカートリッジを提供するのが本発明の更に他の目的である。
【０００８】
【発明の概要】
本発明の一実施例によれば、ユーザ交換可能な液体トナーカートリッジはＥＰプリンタの容器に嵌合している。容器はカートリッジを差し込むとこれと組み合う自動的な流体及び機械コネクタをそなえている。カートリッジは供給液体トナー貯蔵部、貯蔵部からの出口に接続されているポンプ、容器から伸びているポンプアクチュエータと自動的に係合する機械継手、及び三口弁を備えている。三口弁はポンプからの出力に接続され、貯蔵部と連絡する第１のポート、及びカートリッジを差し込むと容器の流体フィッティングに接続される、カートリッジの外壁と連絡する第２のポートを備えている。容器の流体フィッティングはカートリッジの弁を自動的に操作し、再循環経路からの液体トナーの流れをカートリッジの貯蔵部に向けなおし、これを容器の流体フィッティングに向ける。
【０００９】
【実施例】
図１の概要図はカラーＥＰプリンタ10の主要要素を示す。有機光導電体（ＯＰＣ）ベルト12はローラ14及び16の上に設置され、複数の現像器室18を通って移動することができる。各現像器室18はそれぞれトナー貯蔵部19に接続され、それによりそれぞれ接続されている現像器室18が特定の色トナーをＯＰＣベルト12の影像部分に与えることができる。
【００１０】
レーザ22はＯＰＣベルト12が現像器室18を通過する直前にそれに画像を形成する。次に、１つの現像器室18が制御されて液体トナーの色をＯＰＣベルト12の露光領域に与える。現像器室18は少なくとも１つの現像ローラ26とスキージローラ30を備えている。トナー供給管路36が液体トナー貯蔵部19に接続されている。液体トナーは現像ローラ26と接触し、ローラはトナーをＯＰＣベルト12の画像領域に与える。スクィーズローラ30は余分のトナーを除去する。使用済みの液体トナーは現像器室18の底に落下し、そこから供給管路40を通って運ばれ、液体トナー貯蔵部19に戻される。
【００１１】
図２は交換可能液体トナーカートリッジ20及びカートリッジ容器42の概要図である。カートリッジ容器42は基底板44及び一対の上向き突出壁46及び48を備えている。後壁50にはポンプアクチュエータ52、使用済みトナー送り管路40、及び継手58を介してトナー入り口管路36に連絡する流体コネクタ56がある。
【００１２】
液体トナーカートリッジ20は貯蔵部60及び前面装着フェースプレート62を備えている。フェースプレート62に設置されているのは容器42の流体継手54と組み合わされる雌型流体フィッティング64である。更に他の雌型開口66は流体コネクタ56がフェースプレート62を通過して貯蔵部60の端壁に取り付けられている三口弁に接続できるようにする。この構造については図４及び図５の説明で更に考察することにする。内歯車68がフェースプレート62に回転するように取り付けられ、カートリッジ容器42の歯車アクチュエータ52と噛み合う。内歯車68はフェースプレート62の後側で貯蔵部60の端壁中に設置されている歯車ポンプを動作させる。
【００１３】
ユーザが交換液体トナーカートリッジ20をカートリッジ容器42に差し込むと、壁46、48、及び基底板44により、流体継手54と入口受け64との間、流体コネクタ56と雌型開口66との間、及び歯車アクチュエータ52と内歯車68との適切な係合が確保される。カートリッジ20の後部と係合して、カートリッジ20をカートリッジ容器42の所定位置に維持するユーザ操作のクリップは図２には図示されていない。間違ったトナーカートリッジ20を容器42に差し込まないようにするため、キー49がトナーカートリッジ20の側面に形成され、カートリッジ容器42にあるキー溝51と噛み合う。各カラー用カートリッジ20には、特定の色を受け入れることになっている容器42のキー溝とだけ噛み合うようにそのキー溝が配置されている。図１に示すように、４つの貯蔵部19は、実際には、液体トナーカートリッジ20を受ける４つのカートリッジ容器42であり、その各々には異なるカラー液体トナーが入っている。いずれの場合でも、カートリッジ容器42はそれに対応する現像剤室18と流体接続される。
【００１４】
図３はトナー貯蔵部60から分離されているフェースプレート62を示す液体トナーカートリッジ20の部分分解図である。上に示したように、ばね装荷プランジャ70が、雌型フィッティング64は現像剤室18からの使用済みトナーを運ぶ流体継手54を受ける。流体継手54が流体継ぎ手64中に入っている場合以外では、ばね装荷プランジャ70がフィッティング64の内部の封止を行なう。流体継手54が流体継ぎ手64中に入っている状況下では、プランジャ70は後方に押され、これにより弁73を開いて貯蔵部60と連絡させる。従って、流体継手54がフィッティング64の内部に入っているときは、使用済みトナーの貯蔵部60への戻り流路が与えられる。
【００１５】
内歯車68はシャフト72を介して歯車74に接続され、歯車74はポンプ歯車76を駆動する。流路80は貯蔵部60と連絡し、トナーがポンプ歯車76の周りのくぼみ区域82に流入できるようにする。ポンプ歯車76が回転するとトナーが上向きに流路84の中に入り、こで三口弁86と連絡する。三口弁86の詳細を図４に示してある。
【００１６】
流体継手56が開口66を通過して三口弁86と接触すると、弁86が作動してトナー流出流路を流体継手56の中に作る。流体継手56が開口66の中に存在しないときは、三口弁86がトナーを流路84を通してポンプ付勢し、貯蔵部60に送り戻して連続再循環動作を行なうようにする。
【００１７】
図４に、三口弁86と流体継手56との詳細を示してある。三口弁86は流路96の流入部94に向かってＯリング92を押すようにばね偏移されている弁部材90を備えている。弾性のあるフランジ98が弁部材90の後部に設置され、ガイドポスト100により所定位置に保持されている。後部板部材101は貯蔵部60と連絡する開口102を備えている。図４に示す位置では、歯車ポンプ76からの液体トナーが流路84を通って上向きに、更に左に後部板部材101、開口102を通って貯蔵部60に流れる。
【００１８】
入口流体継手56は図４に斜視図で示す開口付き作動部材104を備えている。開口付き作動部材104は作動部材104の中空内部と連絡する開口106を備えている。端部108は流体継手56を流路96に挿入したとき弁部材90に接触する。開口付き作動部材104は、弾性封止部材114の曲げを生ずるシャフト112の移動により左に動かされるまでは、ばね110により、最も右の静止位置に偏移させられている。シャフト112の動作はプリンタ10の主プリンタモータから選択的に付勢されるカム／フォロワ機構により制御される。
【００１９】
最初に、流体継手56が流路96に挿入されると、開口付き作動部材104は弁部材90に影響を及ぼさない。このような場合には、歯車ポンプ76からの液体トナーは貯蔵部60に還流し続ける。しかし、カム／フォロワ機構115によりシャフト112が左に付勢されると、開口付き作動部材104は左に移動し、支持部分108は弁部材90を左に移動させる。弁部材90の左移動により弾力性座金98が貯蔵部60への入口102を封止する。また弁部材90の移動により流路64から（開口付き作動部材104の）開口106を通って周囲領域116への及び流路118を通って現像剤室18に向かう通路が開く。この動作を通して、三口弁86は流体継手56により付勢され、やはり液体トナーをそれに対応した現像剤室18に流す通路をつくる。その外の場合には、液体トナーは貯蔵部60に還流し、沈殿を防止する。
【００２０】
上の説明は本発明の例示に過ぎないことを理解すべきである。当業者は本発明から逸脱せずに種々の代案及び修正案を考案することができる。本発明をＥＰプリンタの文脈で説明してきたが、本発明は、白／黒ＥＰプリンタまたはポンプ付勢される液体トナー源を必要とする他のどんな機構にも同等に使用できる。従って、本発明は、特許請求の範囲の範囲に入るこのような全ての代案、修正案、及び変形を包含することを意図している。
【００２１】
本発明の実施態様を以下に列挙する。
【００２２】
［実施態様１］液体トナーカートリッジを受ける容器を備え、更に少なくとも流体接続手段及びポンプ操作手段を備えている電子写真（ＥＰ）装置用の交換可能な液体トナーカートリッジであって、
供給液体トナーを保持する貯蔵部、
前記貯蔵部に接続された入力、出力、及び前記カートリッジを前記容器に差し込むと前記ポンプ操作手段に係合する手段、を備えているポンプ手段、
前記ポンプ手段からの前記出力に接続されており、前記貯蔵部と連絡する第１の弁出力、及び前記カートリッジの外壁と連絡していて前記カートリッジを前記容器に差し込んだとき前記流体接続手段との接続を行なう第２の弁出力、を備えている弁手段、
を設けたことを特徴とする液体トナーカートリッジ。
【００２３】
［実施態様２］前記流体接続手段は入り口流体継手及び出口流体継手を有し、前記出口流体継手は使用済み液体トナー流体を供給し、前記液体トナーカートリッジは更に
前記貯蔵部と連絡し、前記カートリッジが前記容器の中に設置されると前記出口流体継手と組み合わされるような位置にある入口ポート手段、
を設けたことを特徴とする実施態様１に記載の液体トナーカートリッジ。
【００２４】
［実施態様３］前記弁手段は
前記第１及び第２の弁出力を接続する第１の液体通路、
前記ポンプ手段からの前記出力を前記第１の液体通路に接続する第２の液体通路、
前記第１の液体通路に設置されている可動弁部材であって、前記第２の液体通路から前記第１の液体通路への液体トナーの流れを可能とするようばねバイアスされており且つ前記ばねバイアスに抗して動かす外部操作に応答して前記第２の液体通路から前記第２の弁出力への液体トナーの流れを可能とする可動弁部材、を設けたことを特徴とする実施態様２に記載の液体トナーカートリッジ。
【００２５】
［実施態様４］前記入り口及び出口継手及びポンプ操作手段を、それぞそれ前記弁手段、入口ポート手段、及びポンプ手段と整列させるように前記容器と組み合わせる外部ケーシングを備えている実施態様３に記載の液体トナーカートリッジ。
【００２６】
［実施態様５］前記流体接続手段は前記弁手段を操作する可動付勢手段を備えており、前記弁手段は、前記可動付勢手段の第１の位置に応答して前記ポンプ手段からの液体トナーの流れを前記第１の弁出力に向け、前記可動付勢手段の第２の位置に応答して前記ポンプ手段からの液体トナーの流れを前記第２の弁出力に向けることを特徴とする実施態様１に記載の液体トナーカートリッジ。
【００２７】
［実施態様６］前記流体接続手段は可動付勢手段を備えており、前記可動付勢手段は直線的に移動して前記弁手段の弁部材を変位させて前記ポンプ手段の前記出力と前記貯蔵部との間の通路を閉じるとともに、前記ポンプ手段の前記出力と前記ＥＰ装置の現像器機構と連絡している前記流体接続手段の流路との間の通路を開くことを特徴とする実施態様１に記載の液体トナーカートリッジ。
【００２８】
［実施態様７］ＥＰプロセスで液体トナーを採用する電子写真（ＥＰ）装置において、
液体トナーカートリッジを受けるための容器であって、使用済みトナー継手、新トナー継手、及びポンプ作動手段から成る少なくとも１つの容器、及び
着脱可能な液体トナーカートリッジであって、供給液体トナーを保持する貯蔵部、前記貯蔵部と連絡し、前記カートリッジを前記容器の中に設置したとき前記使用済みトナー継手と組み合わされる位置にある入り口ポート手段、前記貯蔵部からの入力、出力、及び前記カートリッジを前記容器の中に設置したとき前記ポンプ作動手段と係合させる手段を備えているポンプ手段、及び前記ポンプ手段からの前記出力に接続され、前記貯蔵部と連絡している第１の弁出力、前記カートリッジの外壁に連絡しており、前記カートリッジを前記容器の中に差し込んだとき、前記新トナー継手との接続を行なう第２の弁出力、を備えている弁手段、を設けた着脱可能な液体トナーカートリッジ、
を設けたことを特徴とするＥＰ装置。
【００２９】
［実施態様８］前記弁手段は
前記第１及び第２の弁出力を接続する第１の液体通路、
前記ポンプ手段からの前記出力を前記第１の液体通路に接続する第２の液体通路、及び
前記第１の液体通路に設置されている可動弁部材であって、前記第２の液体通路から前記第１の液体通路への液体トナーの流れを可能とするようばねバイアスされており且つ前記ばねバイアスに抗して動かすよう前記新トナー継手を差し込むことによる作動に応答して前記第２の液体通路から前記新トナー継手への液体トナーの流れを可能とする可動弁部材、
を設けたことを特徴とする実施態様７に記載のＥＰ装置。
【００３０】
［実施態様９］前記ポンプ作動手段は前記着脱可能な液体トナーカートリッジを前記容器に差し込むと係合する前記手段を作動させる回転駆動装置を設けたことを特徴とする実施態様８に記載のＥＰ装置。
【００３１】
［実施態様１０］前記使用済みトナー継手は現像器からの使用済みトナーを受ける流体通路に接続されており、前記新トナー継手は流体通路を経て前記現像器に接続され、これにトナーを供給することを特徴とする実施態様９に記載のＥＰ装置。
【００３２】
［実施態様１１］液体トナーカートリッジを受ける複数の容器を備え、各容器は異なるカラー現像器に流体接続され、異なる色の液体トナーカートリッジを受けることを特徴とする実施態様１０に記載のＥＰ装置。
【００３３】
【発明の効果】
以上説明したように、液体トナーカートリッジ20は２つの流体継手及び１つのポンプ作動入り口を必要とするだけである。図面には歯車ポンプを示したが、他の形式のポンプ、たとえば、ダイアフラムがカートリッジ容器42に取り付けられた推進部材により動作されるダイアフラムポンプ、でこれを置き換えることができる。上述の構造では液体トナーカートリッジ20とともに入っているポンプ及び弁を汲み上げられる特定のトナー流体の要件に合うように仕立てることができる。還流中、トナー流体が画像形成を行なわずにポンプ付勢されると、全てのトナー流体はカートリッジの内部に残る。従って、液体トナーを現像剤室へ送るときも単に還流させているときも同じ様にポンプを駆動させるだけで良いので、全てのカートリッジの全てのポンプを駆動するのに１つの連続動作モータを使用することができる。ポンプ及び弁機構の両者は、その寿命を液体トナーカートリッジの予想使用時間に等しくすることができるので、あまり高価でなく構成することができる。最後に、新しいカートリッジを差し込むと結局全てのトナーが新しくなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】カラーＥＰプリンタの概略側面図。
【図２】交換可能液体トナーカートリッジ及びカートリッジを受ける容器の斜視図。
【図３】液体トナーカートリッジの部分分解図。
【図４】液体トナーカートリッジと容器との間の流体接続機構を示す断面図。
【符号の説明】
10：ＥＰ装置
20：カートリッジ
42：容器
52：ポンプ動作手段
54：流体接続手段
56：流体接続手段
60：トナー貯蔵部
64：入り口ポート
74：ポンプ
76：ポンプ
80：入力流路
84：出力流路
86：弁
90：可動弁部材
96：弁出力
102：弁出力
108：可動アクチュエータ

Claims (8)

1. 液体トナーカートリッジを受ける容器を備え、更に少なくとも流体接続手段及びポンプ操作手段を備えている電子写真（ＥＰ）装置用の交換可能な液体トナーカートリッジであって、
   供給液体トナーを保持する貯蔵部、
   前記貯蔵部に接続された入力流路、出力流路、及び前記カートリッジを前記容器に差し込むと前記ポンプ操作手段に係合する手段、を備えているポンプ手段、
   前記ポンプ手段からの前記出力流路に接続されており、前記貯蔵部と連絡する第１の弁出力、及び前記カートリッジの外壁と連絡していて前記カートリッジを前記容器に差し込んだとき前記流体接続手段との接続を行なう第２の弁出力、を備えている弁手段、を設け、
   前記流体接続手段は入り口流体継手及び出口流体継手を有し、
   前記出口流体継手は使用済み液体トナー流体を供給し、
   前記液体トナーカートリッジは更に前記貯蔵部と連絡し、
   前記カートリッジが前記容器の中に設置されると前記出口流体継手と組み合わされるような位置にある入口ポート手段、を設け、
   前記弁手段は、前記第１及び第２の弁出力を接続する第１の流体通路、
   前記ポンプ手段からの前記出力流路を前記第１の流体通路に接続する第２の流体通路、
   前記第１の流体通路に設置されている可動弁部材であって、前記第２の流体通路から前記第１の流体通路への流体トナーの流れを可能にするようなばねバイアスされており且つ前記ばねバイアスに抗して動かす外部操作に応答して前記第２の流体通路から前記第２の弁出力への液体トナーの流れを可能とする可動弁部材、を設けたことを特徴とする液体トナーカートリッジ。
2. 前記入り口及び出口継手及びポンプ手段を、それぞれ前記弁手段、入口ポート手段、及びポンプ手段と整列させるように前記容器と組み合わせる外部ケーシングを備えていることを特徴とする、請求項１に記載の液体トナーカートリッジ。
3. 前記流体接続手段は前記弁手段を操作する可動付勢手段を備えており、
   前記弁手段は、前記可動付勢手段の第１の位置に応答して前記ポンプ手段からの液体トナーの流れを前記第１の弁出力に向け、前記可動付勢手段の第２の位置に応答して前記ポンプ手段からの液体トナーの流れを前記第２の弁出力に向けることを特徴とする、請求項１に記載の液体トナーカートリッジ。
4. 前記流体接続手段は可動付勢手段を備えており、
   前記可動付勢手段は直線的に移動して前記弁手段の弁部材を変位させて前記ポンプ手段の前記出力流路と前記貯蔵部との間の通路を閉じるとともに、前記ポンプ手段の前記出力流路と前記ＥＰ装置の現像器機構と連絡している前記流体接続手段の流路との間の通路を開くことを特徴とする、請求項１に記載の液体トナーカートリッジ。
5. ＥＰプロセスで液体トナーを採用する電子写真（ＥＰ）装置において、
   液体トナーカートリッジを受けるための容器であって、使用済みトナー継手、新トナー継手、及びポンプ操作手段から成る少なくとも１つの容器、及び
   着脱可能な液体トナーカートリッジであって、供給液体トナーを保持する貯蔵部、前記貯蔵部と連絡し、前記カートリッジを前記容器の中に設置したとき前記使用済みトナー継手と組み合わされる位置にある入り口ポート手段、前記貯蔵部からの入力流路、出力流路、及び前記カートリッジを前記容器の中に設置したとき前記ポンプ操作手段に係合する手段を備えているポンプ手段、及び前記ポンプ手段からの前記出力流路に接続され、前記貯蔵部と連絡している第１の弁出力、前記カートリッジの外壁に連絡しており、前記カートリッジを前記容器の中に差し込んだとき、前記新トナー継手との接続を行なう第２の弁出力、を備えている弁手段、を設けた着脱可能な液体トナーカートリッジ、を設け、
   前記弁手段は、前記第１及び第２の弁出力を接続する第１の流体通路、
   前記ポンプ手段からの前記出力流路を前記第１の流体通路に接続する第２の流体通路、及び
   前記第１の流体通路に設置されている可動弁部材であって、前記第２の流体通路から前記 第１の流体通路への流体トナーの流れを可能にするようなばねバイアスされており且つ前記ばねバイアスに抗して動かす外部操作に応答して前記第２の流体通路から前記第２の弁出力への液体トナーの流れを可能とする可動弁部材、を設けたことを特徴とするＥＰ装置。
6. 前記ポンプ操作手段は前記着脱可能な液体トナーカートリッジを前記容器に差し込むと係合する前記手段を作動させる回転駆動装置を設けたことを特徴とする請求項５に記載のＥＰ装置。
7. 前記使用済みトナー継手は現像器からの使用済みトナーを受ける流体通路に接続されており、
   前記新トナー継手は流体通路を経て前記現像器に接続され、これにトナーを供給することを特徴とする、請求項６に記載のＥＰ装置。
8. 液体トナーカートリッジを受ける複数の容器を備え、
   各容器は異なるカラー現像器に流体接続され、異なる色の液体トナーカートリッジを受けることを特徴とする、請求項７に記載のＥＰ装置。

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