JP4306953B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真方式による画像形成を行うプリンタ、複写機、ファクシミリ等の画像形成装置に関し、より詳細には、トナー補給装置におけるトナーを収容したカートリッジのがたつきを防止し、安定したカートリッの保持が可能なトナー補給装置を備えた画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真プロセスにより画像形成を行うプリンタ等の画像形成装置では、画像形成の際、静電潜像を可視化するプロセスにトナーを用いる。トナーは、使用により消費されるので、補給する必要があるが、従来から補給の一形態として、トナーを収容した容器よりなるカートリッジを装置本体に装着し、カートリッジから本体現像装置のタンクにトナーを供給するようにしている。トナー切れの際、ユーザ或いはサービスマンにより、所定の載置箇所に装着されているカートリッジを交換して再び装置本体にトナーを供給するようにしている。
トナーカートリッジは、内部に収容されているトナーを円滑に排出することが必要である。トナーカートリッジを装置へ装着する場合に、重力により流動するトナーの円滑な流出を促すために、排出開口部（ネック部）を下向きにして設置することが多く、このような設置方法を採る場合、ネック部で支持されて装着されることが多い。具体的には、装置本体に設けられたカートリッジ搭載部に備えたカートリッジホルダの下部に設けたカートリッジ載置部にネック部を嵌合することにより、本体側の流入口との位置の整合をとった状態でカートリッジを載置、支持する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のように、カートリッジ載置部にネック部を嵌合することにより支持する方法を採る場合、これ以外に、カートリッジを保持するための格別の手段を設けていないので、ネック部のみの支持では不安定であるが、カートリッジはカートリッジホルダに投入、装填されるので、カートリッジホルダの側壁により保持することにより安定が保たれるようになるが、カートリッジホルダのリブと収容したカートリッジの間には、人手によるカートリッジの着脱を容易にする等の理由から数ミリのクリアランスを設けており、このクリアランスによりカートリッジにがたつきが生じることは避け難い。最悪の場合、このがたつきが原因で、トナーの漏れが生じてしまう。
ところで、近年、カートリッジの管理を行うためにカートリッジの使用量或いはカートリッジの使用限界の管理データ等の情報をカートリッジに固有の情報としてカートリッジに取り付けたメモリチップに記憶させておくことが実施されようとしている。このメモリチップへの情報の読み出し・書き込みは、カートリッジを装置本体に装着した時に行うために、カートリッジの装着と同時にメモリチップと本体との電気的な接続を行う必要がある。
しかしながら、上記したようながたつきがカートリッジに生じると、カートリッジと本体との間を電気的に接続するコネクタにも影響が及んで、接続の不良を起こすことになる。
本発明は、トナーカートリッジをトナーの排出口を下に向けて装着可能としたトナー補給装置における上述の従来技術の問題点に鑑みてなされたものであって、その目的は、装着されたカートリッジのがたつきを防止し、安定した状態でトナーの排出が可能となり、また、カートリッジの装着と同時に本体との電気的な接続を必要とするカートリッジにおける接続不良を回避することが可能なトナー補給装置及び該トナー補給装置を装備した画像形成装置（例えば、プリンタ、複写機、ファクシミリ等）を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、トナーカートリッジと、前記トナーカートリッジが装着可能なトナー補給装置とを備えた画像形成装置において、前記トナーカートリッジは容器に凹部が形成されていると共に、トナーの排出口を下に向けた状態で、上方からトナー補給装置本体に落とし込まれ、前記トナー排出口を前記装置本体側のトナー流入口に整合させた状態で前記トナーカートリッジを支持するカートリッジ載置部と、トナーカートリッジの前記凹部に嵌りこんで係合し、該トナーカートリッジを上から押さえて保持する係止爪とを装置本体に設け、トナーカートリッジに形成した前記凹部と装置本体の前記係止爪とを押し付けるように前記トナーカートリッジを上方に付勢する弾性力を与える手段を設けたことを特徴とする画像形成装置である。
【０００６】
請求項２の発明は、請求項１に記載された画像形成装置において、前記係合を解除する操作部を設けたことを特徴とするものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明を添付する図面とともに示す以下の実施例に基づき説明する。
図１及び図２は、本発明によるトナー補給装置の実施例の要部構成を示すもので、一部を断面にて表す図である。
この実施例に示すトナー補給装置は、トナーを収容するトナーカートリッジと、カートリッジを装着するための画像形成装置の本体側に設けたカートリッジ搭載部と、カートリッジに収容されたトナーを本体の現像装置へ送るトナー排出部からなる。
なお、図１及び図２には、この実施例に係わるトナー補給装置のみを示し、画像形成装置全体を示していないが、画像形成装置の本体には電子写真方式による画像形成を行うための現像装置を含む画像形成ユニット等が装備されており、この画像形成装置本体の構成の一部にトナー補給装置のカートリッジ搭載部とトナー排出部が設けられている。また、トナー補給装置のトナー排出部から送出されるトナーはトナー移送チューブを通り現像装置に補給される。カートリッジからのトナーの補給動作及び電子写真方式による画像形成プロセスは、公知の技術を適用することができるので、ここでは記載を省略する。
【００１２】
図１及び図２を参照して、本実施例のトナー補給装置を詳述する。
先ず、トナーカートリッジであるが、図１に半装着状態、或いはポップアップ状態（後述）にあるトナーカートリッジ２が示されている。同図に示すように、カートリッジ２は、カートリッジ容器２０と、トナーの収容体２１と、収容体２１の口部２３により主要部を構成する。
カートリッジ容器２０は、展開状態から折り畳まれることで箱状に組み立てられるポリエチレンあるいはポリプロピレン樹脂を用いた成形品である。展開状態から折り畳まれて組み立てられた際には、変形可能なトナーの収容体２１（後述）を収納し、収容体２１よりも剛性の大きい外箱を構成する。また、この外箱は、図１に示すように、裁頭四角錐状をなす頂部形状をもつ。この頂部には、開口が形成されており、開口には、トナー収容体２１の口部２３（後述）が取り付けられるようになっている。
トナーの収容体２１は、ポリエチレンフィルムなどを用いた変形可能な袋体で構成されており、袋体の開口部には口部２３が一体化されており、口部２３を容器２０の開口に取り付けることができるようになされている。口部２３は収容体２１内のトナーを排出するための排出口を有し、排出口にはスポンジなどのシール部材２２が充填されて収容体２１の内部を密封するようになっている。シール部材２２は、尖端をもつノズル３０（後述）が突き刺さることで裂かれ、ノズルに設けた開口３１を通して外部と内部とを連通させることができ、連通時には収容されているトナーを外部に排出することができるようになっている。
【００１３】
カートリッジ２を装置本体側に設けたカートリッジ搭載部３へ装着するとき、カートリッジ２の容器２０は、図示のように口部２３を下にして、口部２３を通して収容体２１内のトナーが自然落下し、スムーズに排出されるような状態で載置、支持される。
このために、容器２０は、口部２３を下に容器２０の外形に応じた内面形状を有するカートリッジホルダ１内に落とし込まれ、ホルダの下部に設けられたカートリッジ搭載部３に載せることにより、装填されるようになっている。
カートリッジ搭載部３には、容器２０の裁頭四角錐状をなす頂部に取り付けた口部２３の排出口から収容体の内部に向けて進入可能な長さを有し、尖端をもつノズル３０を設けるとともに、カートリッジの装填時に、ノズル３０に対して口部２３を整合させ、ノズル３０が排出口に適正に進入し得るように、カートリッジを載置、支持する載置部３５を設ける。
載置部３５は、容器２０に取り付けた口部２３の嵌合部を有し、嵌合部はノズル３０に対して心が出されている。即ち、ノズル３０と同心に設けられている。このため、載置部３５の嵌合部に収容体２１の口部２３が嵌められると、ノズル３０と口部２３の位置が整合され、ノズル３０が排出口に適正に進入し得る。
【００１４】
ノズル３０からの管路には、図示しない吸引ポンプから延長されたトナー移送チューブが接続されるトナー排出用接続口３３と、収容体２１にエアーを送るためのエアー供給用接続口３２が設けられている。
カートリッジ装着状態において、吸引ポンプが動作すると、ノズル３０の先端部に形成された開口３１からカートリッジ２の収容体５内のトナーを吸引して接続口３３からトナーを現像装置のタンクに向けて排出する。また、エアーを供給すると、接続口３２からノズル３０の先端部に形成された開口３１を通して送りこまれたエアーによりトナーの流動化を促すようになっている。
【００１５】
ここまでに説明したところは、本発明以前に先行する技術が採用した構成であり、この構成によれば、カートリッジ２をカートリッジホルダ１内に落とし込み、カートリッジホルダ１の下部に設けられたカートリッジ搭載部３における載置部３５の嵌合部に容器２０に取り付けた収容体２１の口部２３を嵌めることにより、ノズル３０との位置の整合をとった状態でカートリッジを載置、支持することが可能である。
しかしながら、この支持手段のみでは、上記した本発明の解決課題において述べたように、カートリッジ２にがたつきが生じることは避け難い。
本実施例においては、このがたつきを、カートリッジ装着時にカートリッジ２の容器２０をカートリッジホルダ１に保持するための手段をさらに設けることにより回避しようとするものである。
この保持手段は、がたつきを有効に解消し得る位置が望ましく、ここでは、最もがたつきが大きくなる位置、即ち、載置部３５で口部２３を支持した前記支持手段に対して反対側にあたるカートリッジ２の容器２０の底面（図１に示す状態においては上面）部に設ける。
【００１６】
ここで、カートリッジ２の容器２０の底面部に設けた保持手段について、図示の実施例により詳細に説明する。
この保持手段は、図１及び図２に示すように、容器２０の底面に設けた凹部２５と、凹部２５に係合するカートリッジ押さえ爪１２と、凹部２５とカートリッジ押さえ爪１２とを係合させる方向に作用する弾性力を与える手段としてのバネ３６よりなる。図１はカートリッジが半装着状態にあり、この保持手段が機能していない状態にあり、また、図２は装着状態にあり、保持手段が機能している状態にあるところが示されている。
容器２０の底面に設けた凹部２５は、容器２０の底面の縁部に設けられ、凹部２５にカートリッジ押さえ爪１２が係合する。そのために、カートリッジ押さえ爪１２に凹部２５とほぼ同じ輪郭の凸形状とした突起部（爪）を形成することにより、容器２０の凹部２５に嵌まるようにして、係合を可能とする。
カートリッジ押さえ爪１２は、半装着状態（図１）にある係合の離脱位置と装着状態（図２）にある係合位置の両位置をとることを可能とする。このため、カートリッジ押さえ爪１２は、カートリッジ２の容器２０に基部を一体化した片持ち梁状の保持部材１１の端部に設けられ、片持ち梁の弾性により離脱位置と係合位置及びその間のカートリッジ２の装着動作を可能とする。また、係合位置にあるカートリッジ２の係合を解く操作を人手により行うことを可能とするために、カートリッジ押さえ爪１２の頭部を操作部とし、操作に都合の良い面を操作面として形成する。
【００１７】
また、カートリッジ２を支持する載置部３５を弾性力により上方に付勢するためにバネ３６を設ける。バネ３６の一端は、カートリッジホルダ１の下部に固設したバネケーシング３４の底に、他端は、ノズル３０と同心に軸方向に摺動可能とした載置部３５に取り付けられている。なお、ここでは、バネケーシング３４はノズル３０と一体に形成されている。
カートリッジ２の装着時に、図２に示すように、バネ３６は弾性力によりカートリッジ２の容器２０の底面に設けた凹部２５をカートリッジ押さえ爪１２に押しつけることによりカートリッジ２を安定して保持して、従来問題となったカートリッジのがたつきが防止され、トナーの漏れ等を起こさない。
【００１８】
カートリッジの装着から取り外しまでの動作を説明すると、先ず、カートリッジホルダ１にカートリッジ２が落とし込まれる。この時、カートリッジ押さえ爪１２は保持部材１１の弾性により逃げることができるので、動作に支障はない（図１参照）。落とし込まれたカートリッジ２は、容器２０の口部２３が載置部３５の嵌合部に嵌められるが、この時にカートリッジ押さえ爪１２は、まだ容器２０の凹部２５に係合していない状態（図１参照）にある。
装着を完了させるためにはさらに、カートリッジ２をバネ３６の弾性力に抗して押し込む必要がある。カートリッジ２をさらに押し込み、カートリッジ押さえ爪１２が凹部２５の位置まできたところで、保持部材１１の弾性により押さえ爪１２が凹部２５に係合し、図２に示す状態になる。図２に示した状態では、バネ３６の弾性力により凹部２５をカートリッジ押さえ爪１２に押しつけることによりカートリッジ２を安定して保持する。
この後、トナー切れ等によりカートリッジを取り外すときには、カートリッジ押さえ爪１２の頭部操作面を操作して保持部材１１の弾性に抗してカートリッジ押さえ爪１２を動かして、凹部２５からの係合を解除する。この時に、解除されたカートリッジ２は、バネ３６の弾性力によりポップアップする。
【００１９】
次に、上記したカートリッジの保持手段をトナーカートリッジと装置本体との電気的接続のために用いるようにした本発明の実施例について説明する。
ここでは、装置本体とトナーカートリッジの電気的な接続として、カートリッジに取り付けたＩＣ（メモリ）チップへの接続を例にする。ＩＣチップには、カートリッジ固有の情報として、例えばカートリッジの管理情報（例えばカートリッジの使用量或いはカートリッジの使用限界の管理データ等）が記憶される。従って、カートリッジを使用して画像形成を行う度にＩＣチップへのアクセスを行う必要があり、そのために、カートリッジ装着と同時にカートリッジと装置本体をコネクタを介して電気的に接続しなければならない。
カートリッジの装着と同時にカートリッジと装置本体をコネクタを介して電気的に接続する場合に、コネクタが接触不良を起こす大きな原因は、カートリッジのがたつきと、トナーによるコネクタの汚染である。これらの原因による影響を少なくするために、本実施例では、先に示した、トナーカートリッジ２の容器２０の底面に設けた凹部２５にカートリッジ押さえ爪１２を係合させる保持手段の係合部をコネクタとすることにより、コネクタの接触不良が起きないようにするものである。
【００２０】
図３にカートリッジの保持手段の係合部によりカートリッジと装置本体を電気的に接続するようにした本実施例の保持手段の構成を斜視図にて示す。
図１〜３を参照して、以下に本実施例を説明する。
本実施例では、保持手段の係合部を構成する、トナーカートリッジ２の容器２０の底面に設けた凹部２５と、カートリッジ押さえ爪１２にコネクタを設ける。図示のように、凹部２５側に基板５が設けられ、基板５はＩＣチップを実装して、ＩＣチップにつながるコネクタ電極５１を備える。他方、カートリッジ押さえ爪１２側に本体制御部のＣＰＵ（図示せず）につながるコネクタ端子４を設ける。
カートリッジ装着状態では、凹部２５に設けた基板５のコネクタ電極５１とカートリッジ押さえ爪１２に設けたコネクタ端子４とは直接接触して、この接触により電気的な接続を行うと共に、カートリッジを保持するための係合部としても機能する。
従って、カートリッジを安定に保持して、しかもコネクタの接触部には、バネ３６の弾性力が作用するので、より接続が確実に行われ、接触不良を起こすことがない。また、トナーの排出口を下にカートリッジをセットすることから、トナーの排出口から最も遠い装置の上部で電気的接続を行うことになるので、トナーの漏れ等が起きることがあっても、汚染されないので、接続不良を起こすことがない。
【００２１】
次に、トナーカートリッジ２の容器２０の底面に設けた凹部２５と、カートリッジ押さえ爪１２の係合をより適正に行うことを可能にするカートリッジ保持手段の係合部の改良に係わる実施例を説明する。
カートリッジを装着する操作は、人手により行うので、できるだけ操作を容易にして、適正にカートリッジの係合が図られるようにすることが望ましい。そのために、ここでは、トナーカートリッジ２に設けた凹部２５の側面及び該側面に係合するカートリッジ押さえ爪１２側の面の少なくとも一方を傾斜面とし、傾斜面で係合を図ることにより、遊びのない係合が可能であり、またカートリッジを装着する際に、凹部２５とカートリッジ押さえ爪１２の位置関係を人手により厳密に位置決めをしなくても、容易に適正位置を確保できるようにするものである。
カートリッジの保持手段の係合部をより詳細に示す図３を参照すると、この実施例では、カートリッジ容器２０に設けた凹部２５の両側面２５ａ及び該側面に係合するカートリッジ押さえ爪１２側の両側面１２ａを傾斜面としている。
凹部２５の両側面２５ａ及び該側面に係合するカートリッジ押さえ爪１２側の両側面１２ａに設けた傾斜面の作用により、カートリッジ押さえ爪１２によって規制される位置にカートリッジ２の位置が調整される。この時に、調整位置にカートリッジが動かされるが、この調整動作は、バネ３６により付勢されているカートリッジ２を支持する載置部３５によって許容される。
なお、電気的な接続を同時に行うようにするときのかかる傾斜面の採用について付言すると、図示の実施例のように、凹部２５の正面と該面に対向するカートリッジ押さえ爪１２の面にそれぞれコネクタ電極５１及びコネクタ端子４を設け、カートリッジ装着時の正しい設置状態においては、常にコネクタ端子４とコネクタ電極５１の接触を図るような位置関係をとる必要がある。従って、この場合には、傾斜面での接触は無くさなければならない（即ち、正しい設置状態で、凹部２５の両側面２５ａ及び該側面に係合するカートリッジ押さえ爪１２側の両側面１２ａ間に遊びが必要である）ので、この点を考慮した設計が必要となる。
上記のように、凹部２５の側面及び該側面に係合するカートリッジ押さえ爪１２側の面を傾斜面とすることにより、係合操作を容易にして、適正な状態でカートリッジの係合が図られるようになる。
【００２２】
【発明の効果】
請求項１、２の発明に対応する効果
トナーの排出口を下に向け、装置本体側のトナー流入口に整合させた状態でトナーカートリッジを支持する載置部と、トナーカートリッジに設けた凹部に係合し、トナーカートリッジを保持する係止爪とを設けたことにより、従来の装着方法として、トナーの排出口を下に向けネック部を支持するだけによる方法を採っていたために起きたカートリッジのがたつきを無くし、安定した状態でトナーの排出が可能となり、トナーの漏れを防止することが可能となる。また、凹部と装置本体の前記係止爪を係合させる方向に作用する弾性力を与えることにより、より安定した状態でカートリッジを保持することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明によるトナー補給装置の実施例の要部構成を示すもので、トナーカートリッジが半装着状態にあるところを示す。
【図２】 トナーカートリッジが装着状態にある図１の実施例の装置を示す。
【図３】 トナー補給装置の一部を破断し、カートリッジの保持手段の係合部をより詳細に示す斜視図である。
【符号の説明】
１…カートリッジホルダ、 １１…保持部材
１２…カートリッジ押さえ爪、
２…トナーカートリッジ、 ２０…カートリッジ容器、
２１…トナーの収容体、 ２２…シール部材、
２３…トナー収容体の口部、 ２５…凹部、
３…カートリッジ搭載部、 ３０…ノズル、
３１…ノズルに設けた開口、 ３２…エアー供給用接続口、
３３…トナー排出用接続口、 ３５…載置部、
３６…バネ、 ３０…ノズル、
４…コネクタ端子、
５…ＩＣチップを実装した基板、５１…コネクタ電極５１。

Claims (2)

1. トナーカートリッジと、前記トナーカートリッジが装着可能なトナー補給装置とを備えた画像形成装置において、
   前記トナーカートリッジは容器に凹部が形成されていると共に、トナーの排出口を下に向けた状態で、上方からトナー補給装置本体に落とし込まれ、前記トナー排出口を前記装置本体側のトナー流入口に整合させた状態で前記トナーカートリッジを支持するカートリッジ載置部と、トナーカートリッジの前記凹部に嵌りこんで係合し、該トナーカートリッジを上から押さえて保持する係止爪とを装置本体に設け、トナーカートリッジに形成した前記凹部と装置本体の前記係止爪とを押し付けるように前記トナーカートリッジを上方に付勢する弾性力を与える手段を設けたことを特徴とする画像形成装置。
2. 請求項１に記載された画像形成装置において、
   前記係合を解除する操作部を設けたこと特徴とする画像形成装置。

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