JP6374815B2 - 画像形成装置 - Google Patents

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本発明は、画像形成装置に関し、詳細には、画像形成装置本体に挿抜可能に構成されたトナーカートリッジと、画像形成装置本体に設置され、トナーカートリッジに着脱可能に構成されたトナーカートリッジの駆動ユニットと、画像形成装置に対する操作を受け付ける操作部とを備えた画像形成装置に関する。
電子写真方式の画像形成装置では、帯電装置が静電潜像担持体(例えば、感光体)の表面を帯電し、露光装置がその帯電域を画像情報に応じて露光して静電潜像を形成し、現像装置がこの静電潜像をトナーで現像する。
この現像装置には、トナーを収容するトナーカートリッジが備えられていて、収容されたトナーはすべて使い切ってもらうのが望ましい。例えば、特許文献1〜3には、トナー無しが検出されても、ユーザが容易に引き出しできないように、トナーカートリッジの引き出しをロックする機構を設けた技術が開示されており、画像形成装置本体の操作画面で、ロック解除をさせる操作を行わない限り、引き出しはできない。
特開2011−8142号公報 特開2010−256557号公報 特開2011−59296号公報
しかしながら、上記特許文献1〜3の技術では、画像形成装置本体のカバーをロックする構造であるので、このカバーをロックする部材の設置によって画像形成装置のコストが上昇し、トナーカートリッジにアクセスする際には、ロックを解除する操作や、カバーを開ける操作が別途必要になるため、ユーザに煩わしい操作を強いる。また、カバーをロックする部材を設置すると、画像形成装置本体が手前側に突出した構造になることから、操作画面を画像形成装置本体から離間可能に設置しなければならない場合や、給紙トレイに用紙を補給し難い場合があり、さらに、画像形成装置がスペースの限られたスモールオフィスや店舗などでの使用に不向きになりやすいという課題がある。
本発明は、上述のような実情に鑑みてなされたもので、トナーカートリッジの引き出しをロックする機構を用いずに、画像形成装置本体からトナーカートリッジを容易に取り外せる画像形成装置を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明の第1の技術手段は、画像形成装置本体に挿抜可能に構成されたトナーカートリッジと、前記画像形成装置本体に設置され、前記トナーカートリッジに着脱可能に構成された該トナーカートリッジの駆動ユニットと、画像形成装置に対する操作を受け付ける操作部とを備えた画像形成装置であって、前記操作部は前記トナーカートリッジの取り外し操作を受け付け、該取り外し操作が行われた場合、前記駆動ユニットが、前記トナーカートリッジを押し出すことにより前記トナーカートリッジの端部を把持可能にするトナーカートリッジ押出装置を有することを特徴としたものである。
第2の技術手段は、第1の技術手段において、前記取り外し操作の受け付けには、認証が必要であることを特徴としたものである。
第3の技術手段は、第1または第2の技術手段において、前記トナーカートリッジ押出装置は、前記トナーカートリッジを押し出し可能なアーム部材と、前記駆動ユニットからの駆動力に基づいて回転し、前記アーム部材を前記トナーカートリッジに近接させる方向に押すカム部材と、前記アーム部材を前記トナーカートリッジから離間させる方向に付勢するバネ部材とを有することを特徴としたものである。
本発明によれば、トナーカートリッジの取り外し操作が行われた場合、トナーカートリッジ押出装置がトナーカートリッジを押し出すようにしている。トナーカートリッジの引き出しをロックする機構を用いないので、画像形成装置のコスト上昇を抑えると共に、ロックを解除する操作やカバーを開ける操作が不要になり、画像形成装置本体からトナーカートリッジを容易に取り外しできる。また、カバーをロックする部材を設置した構造のような、画像形成装置本体が手前側に突出しない。
本発明の画像形成装置の概略図である。 画像形成装置の構成図である。 トナーカートリッジと駆動ユニットとの装着状態を示す斜視図である。 トナーカートリッジの断面図である。 駆動ユニットの斜視図である。 カートリッジ収納部の斜視図である。 トナーカートリッジの取り付け状態を示す図である。 図5の駆動ユニットの動作を説明する図である。 トナーカートリッジの交換可能状態を示す図である。 操作部の表示内容の説明図である。
以下に図面を参照しながら、本発明の実施形態について詳細に説明する。図1は、本発明の画像形成装置の概略図、図2は、画像形成装置の構成図である。
画像形成装置1は、ネットワークを介して外部装置から送信された画像データに所定の画像処理を施し、カラー画像またはモノクロ画像を用紙に出力できる。なお、図1,2ではプリンタの例を挙げて説明するが、本発明の画像形成装置は、スキャナ等によって読み取られた画像データに所定の画像処理を施し、カラー画像またはモノクロ画像を用紙に出力できるコピー機、ファクシミリ装置、あるいはこれらの機能を備えた複合機等であってもよい。
図1に示すように、画像形成装置1は、例えば箱型の画像形成装置本体2の内部に、供給部10、画像形成部20、搬送部30、定着部40を備えている。供給部10は用紙を所定のタイミングで画像形成部20に供給し、画像形成部20は用紙上にトナー画像を形成する。
詳しくは、供給部10は給紙トレイ11や手差しトレイ12を有し、給紙トレイ11や手差しトレイ126の用紙は、ピックアップローラ13および搬送ローラ14を経て画像形成部20に送られる。
画像形成部20は例えばタンデム方式であり、イエロー画像用、マゼンタ画像用、シアン画像用、およびブラック画像用の4つのステーション20Y,20M,20C,20Bを有している。
イエロー画像用のステーション20Yがベルトクリーニング装置34の近傍に、ブラック画像用のステーション20Bが定着部40の近傍にそれぞれ配置されており、搬送部30の搬送ベルト33の移動方向で見て、イエロー画像用のステーション20Y、マゼンタ画像用のステーション20M、シアン画像用のステーション20C、ブラック画像用のステーション20Bの順に配置されている。
各ステーション20Y,20M,20C,20Bは、実質的に同一の構成部品を有する。このため、図1ではイエロー画像用のステーション20Yの構成部品に符号を付し、他のステーション20M,20C,20Bの構成部品の符号を省略している。なお、上記4色の他、例えばシアンやマゼンタと同一の色相で濃度の低い、ライトシアン(LC)やライトマゼンタ(LM)を加えてもよい。
イエロー画像用のステーション20Yを例に挙げて説明すると、このステーション20Yは感光体21を有し、感光体21の周囲には、その回転方向で見て、帯電装置22、露光装置23、現像装置24、転写ローラ25、および感光体クリーニング装置26の順に配置されている。
感光体21は円筒状をなし、その表面が例えばOPC(有機光導電体)等で形成されており、駆動装置(図示省略)によって所定方向に回転可能である。
帯電装置22は、例えば感光体21の表面に接触するローラを有し、感光体21の表面を所定の極性(例えばマイナス)で均一に帯電する。なお、接触型のローラ方式の他、ブラシ方式やイオン放出方式等の帯電装置を用いてもよい。
露光装置23は、上記画像データに基づいて、帯電された感光体21の表面にレーザ光を照射しており、画像データに応じた静電潜像が感光体21の表面に形成される。なお、レーザ照射部や反射ミラーを備えたレーザスキャニング装置(LSU)の他、LEDなどの発光素子をアレイ状に並べた書き込みヘッド等の露光装置を用いてもよい。
現像装置24は、感光体21の表面に形成された静電潜像をトナーで現像し、可視像(トナー画像ともいう)を形成する。トナーは、現像装置24に連結するトナーカートリッジ28から供給され、感光体21の表面電位と同極性(例えばマイナス)で帯電されている。トナーカートリッジ28と現像装置24との間には、トナーを一時的に蓄える中間ホッパー27が設けられている。トナーカートリッジ28には、トナーのみを収容、あるいはキャリアを混ぜて収容してもよい。
転写ローラ25は、搬送ベルト33を挟んで感光体21に対峙している。転写ローラ25に、トナーの帯電極性とは逆極性(例えばプラス)のバイアス電圧が印加されると、感光体21のトナー画像が搬送ベルト33上の用紙に転写される。
感光体クリーニング装置26は、用紙への転写後に感光体21の表面に残ったトナーを除去しており、感光体21から除去されたトナーは例えば感光体クリーニング装置26の内部に回収される。
搬送部30は、駆動ローラ31、従動ローラ32および搬送ベルト33を備える。例えば、駆動ローラ31が定着部40の近傍に、従動ローラ32がベルトクリーニング装置34の近傍にそれぞれ配置され、搬送ベルト33は駆動ローラ31と従動ローラ32との間に掛け回されている。カラー画像を出力する場合、搬送ベルト33が矢印Zの方向に移動すると、ステーション20Y,20M,20C,20Bからの各色のトナー画像が順に搬送ベルト33に転写され、その後、搬送ベルト33から用紙に転写される。
定着部40は、加熱ローラ41および加圧ローラ42を備えており、そのニップ部で用紙上に転写されたトナー画像を定着させる。そして、用紙の表面のみ出力する場合、定着部40から送出した用紙は排紙トレイ50に排出される。
操作部51は定着部40の上方に設置され、図2に示すように、例えば液晶のディスプレイ53と透明抵抗膜方式のタッチパネル52からなる。タッチパネル52はディスプレイ53に重ねられており、操作部51は、画像形成装置1を操作するためのGUI(Graphical User Interface)が表示可能である。なお、操作部はハードキーを有してもよい。
図2に示すように、操作部51はバスを介して制御部58に接続されている。この制御部58は、例えば複数個のCPU(Central Processing Unit)等からなり、例えばROMに格納された各種のプログラムやデータをRAMにロードし、RAM内のプログラムを実行する。これにより、供給部10、画像形成部20、搬送部30、定着部40等が駆動する。また、制御部58は、後述のように操作部51の表示内容を制御できる。
図3は、トナーカートリッジと駆動ユニットとの装着状態を示す斜視図、図4は、トナーカートリッジの断面図である。
図3に示すように、トナーカートリッジ28は、横方向に沿って細長く形成された容器本体60を備えている。トナーカートリッジ28は、色ごとに設けられており、図1で説明した例でいえば、計4本のトナーカートリッジ28が画像形成装置本体2内に配置される。
画像形成装置本体2内には、各色のトナーカートリッジ28にそれぞれ対応した、図6等で後述するカートリッジ収納部80が計4個設置され、各カートリッジ収納部80の奥側にはトナーカートリッジの駆動ユニット29がそれぞれ設置されている。
前カバー64はトナーカートリッジ28の挿入方向に対して後端面に位置しており、前カバー64とは反対側を先頭にし、トナーカートリッジ28をその長手方向に沿ってカートリッジ収納部80内を前進させ、図3に示すように、トナーカートリッジ28を、カートリッジ収納部80の奥側に位置する駆動ユニット29に連結すると、駆動ユニット29のモータ70の駆動力で容器本体60内のトナーを撹拌や搬送できる。一方、前カバー64を先頭にし、駆動ユニット29に対してトナーカートリッジ28を後退させると、トナーカートリッジ28をカートリッジ収納部80から抜き出すことができる。なお、前カバー64が、本発明のトナーカートリッジの端部に相当する。
図4は、図3のIV-IV線の矢視断面図であり、トナーカートリッジ28の容器本体60には、例えばトナー搬送部材61と撹拌部材62とが並設されている。
トナー搬送部材61は、回転軸61bと、回転軸61bの周りに設けられたスクリュー61aと、回転軸61bの先端に設けられた駆動伝達部材61cとを有する。トナー搬送部材61は、容器本体60の外部で駆動伝達部材61cを介して駆動ユニット29のモータ70に連結され、モータ70の駆動力で所定方向に回転可能である。
撹拌部材62は、材質が例えばPET等のシート62a、回転軸62bおよび駆動伝達部材62cを有し、シート62aは、例えば容器本体60の内面に接触できるような可撓性のある薄板状に形成されている。撹拌部材62は、トナー搬送部材61と同様に、容器本体60の外部で駆動伝達部材62cを介して駆動ユニット29のモータ70に連結され、モータ70の駆動力で所定方向に回転可能である。
トナー搬送部材61と撹拌部材62との間には、仕切り壁63が立設されており、撹拌部材62で撹拌されたトナーは、仕切り壁63を超えてトナー搬送部材61の周辺に到達する。トナー搬送部材61の周辺に集められたトナーは、トナー搬送部材61で搬送されて図1で説明した中間ホッパー27に向かう。
(第1実施形態)
図5は、駆動ユニットの斜視図であり、図3と同様に左斜め上方から見ている。駆動ユニット29は、例えば、上記モータ70の駆動力を伝達する駆動伝達部材71,72,73を有している。駆動伝達部材71は、図4に示した駆動伝達部材61cに連結可能に形成され、モータ70の駆動力をトナー搬送部材61に伝える。駆動伝達部材72は、駆動伝達部材62cに連結可能に形成され、モータ70の駆動力を撹拌部材62に伝える。
ここで、駆動ユニット29はトナーカートリッジ押出装置を有している。具体的には、エジェクトカム75、エジェクトアーム77、アーム位置検知センサ78からなり、アーム77が図3,4で説明したトナーカートリッジ28を当接可能に形成されている。なお、カム75が本発明のカム部材に、アーム77が本発明のアーム部材にそれぞれ相当する。
駆動伝達部材73はカム75に連結し、このカム75は例えばモータ70の駆動力で回転可能に構成されている。カム75の軸はワンウェイクラッチ(図示省略)に接続されており、所定の回転方向ではカム75は空転する。なお、カム75は、駆動伝達部材73に替えて、駆動伝達部材72から伝達された動力で回転可能であってもよい。
図5に示したカム75は、例えば立体カムであり、軸部75aの周囲には、凸部75bおよび平坦部75cが設けられている。凸部75bは、軸部75aの例えば1/4周分に相当する範囲でアーム77に向けて競り上がっており、アーム77に当接可能な高さで形成されている。一方、平坦部75cは、軸部75aの例えば3/4周分に相当する範囲に設けられ、凸部75bよりも低く形成されている。
アーム77は、カム75の近傍でその軸線に直交する方向に延びた軸部77aや、軸部77aに対して回転可能な腕部77bを有している。また、軸部77aにはバネ77c(例えば、ねじりコイルばね)が設置され、腕部77bをトナーカートリッジ28から離間させる方向に付勢している。なお、バネ77cが本発明のバネ部材に相当する。
腕部77bの近傍には、例えば発光素子および受光素子を有したアーム位置検知センサ78が設けられており、腕部77bが発光素子からの光を遮った場合、アーム77による押出姿勢(エジェクトポジションともいう)を検知できる。なお、アーム位置検知センサ78やアーム77の軸部77aは、駆動ユニット29の下端から延びた台座78aに固定されている。
図6は、カートリッジ収納部の斜視図、図7は、トナーカートリッジの取り付け状態を示す図である。図6に示すように、カートリッジ収納部80は、例えば矩形状に形成された収納開口81を有し、図3等で説明した駆動ユニット29に向けて細長く形成され、トナーカートリッジ28を受け入れることができる。
詳しくは、図3,4で説明した前カバー64とは反対側を先頭にし、トナーカートリッジ28をその長手方向に沿って前進させ、図6に示した収納開口81からカートリッジ収納部80内に挿入する。そして、前カバー64がユーザから見える状態で、トナーカートリッジ28を、カートリッジ収納部80の奥側に位置する駆動ユニット29に連結するまで前進させると、例えば、前カバー64の裏面(ユーザから見える表面とは反対側の面)が収納開口81の周辺部分に接触しており、図7に示すように、カートリッジ収納部80は、前カバー64の裏面と収納開口81との間に、前カバー64を掴める所定の隙間、例えばユーザの指が入る程度の隙間を形成させない。
この第1実施形態によれば、前カバー64は収納開口81よりも手前側に位置するが、前カバー64の裏面が隠されているので、ユーザはこの前カバー64を掴めない。よって、トナーカートリッジの引き出しをロックする機構を用いずに、画像形成装置本体に対するトナーカートリッジの取り外しを防止でき、トナーを使い切ってもらうことができる。
図8は、図5の駆動ユニットの動作を説明する図、図9は、トナーカートリッジの交換可能状態を示す図であり、図10は操作部の表示内容の説明図である。本実施形態では、例えば図1,2に示した操作部51でトナーカートリッジの取り外し操作を受け付けることができ、この取り外し操作が行われた場合に、図5に示した駆動ユニット29の動作が切り替えられる。
詳しくは、操作部51でトナーカートリッジの取り外し操作が行われるまでは、駆動ユニット29のモータ70が正転する。これにより、図5に示した駆動伝達部材71,72が図5で見て反時計回りに回転し、図4に示したトナー搬送部材61が回転してトナーを搬送し、撹拌部材62が回転してトナーを撹拌する。
このモータ70が正転する場合、駆動伝達部材73は例えば図5で見て時計回りに回転する。駆動伝達部材73による時計回りの回転方向はワンウェイクラッチで規制されており、モータ70の動力はカム75に伝わらず、カム75はその位置で空転し続ける。よって、図5に示すように、カム75の凸部75bがアーム77から離れたままであり、アーム77はトナーカートリッジ28を押し出さない位置(ホームポジションともいう)に維持される。
これに対し、図10に示すように、例えば「トナーカートリッジを取り外しますか」と表示され、その実行ボタンにタッチした場合のように、操作部51でトナーカートリッジの取り外し操作が行われたとき、駆動ユニット29のモータ70が反転する。これにより、例えば、図5に示した駆動伝達部材71,72が図5で見て時計回りに、駆動伝達部材73が図5で見て反時計回りに回転し、カム75も反時計回りに回転する。
そして、カム75が、図5の位置から反時計回りに例えば90°程度回転すると、カム75の凸部75bがアーム77を押し始める。続いて、カム75が、図5の位置から反時計回りに例えば180°回転すると、凸部75bがアーム77を最も押し出す位置に到達するので、アーム77がエジェクトポジションになる。
具体的には、図8に示すように、アーム77がカム75の凸部75bに押されると、アーム77の腕部77bが、バネ77cの付勢力に抗して図8の平面視で時計回りに回転するので、トナーカートリッジ28を押し出すことができる。
このように、トナーカートリッジ28を取り外す場合には、このトナーカートリッジ28だけがユーザ側に向けて例えば15mm程度押し出される。これにより、図9に示すように、前カバー64の裏面と収納開口81との間に例えばユーザの指が入る程度の隙間が形成され、ユーザは前カバー64を掴むことができる。
また、この第1実施形態によれば、トナーカートリッジの取り外し操作が行われた場合、押出装置がトナーカートリッジ28を押し出している。トナーカートリッジの引き出しをロックする機構を用いないので、画像形成装置のコスト上昇を抑えると共に、ロックを解除する操作やカバーを開ける操作が不要になり、画像形成装置本体からトナーカートリッジを容易に取り外しできる。また、カバーをロックする部材を設置した構造のような、画像形成装置本体が手前側に突出しない。さらに、押出装置が、トナー搬送部材や撹拌部材を駆動する駆動ユニット29からの駆動力でトナーカートリッジ28を押し出すので、アーム77の動作に駆動ユニットとは別の駆動ユニットを用いる場合に比べて少ない部品数でトナーカートリッジを押し出すことができる。
なお、上述の実施形態では、カム75はその凸部75bでアーム77を押した後も反時計回りに回転できる。このため、カム75が図8の位置からさらに回転し、凸部75bによるアーム77への押出が終了すると、図8に示したアーム77は、バネ77cの付勢力によって図5に示したホームポジションに戻り、その後、カム75の回転に伴ってエジェクトポジション、ホームポジションを繰り返すことになる。
そこで、エジェクトポジションから切り替わったホームポジションを維持するために、例えば、アーム位置検知センサ78でエジェクトポジションからホームポジションへの移行を検知できたと判定された場合、モータ70の駆動を停止してもよい。あるいは、ホームポジションからエジェクトポジションを経て再びホームポジションになるまでに要する時間を予め計測しておき、操作部51でトナーカートリッジの取り外し操作が行われ、モータ70が反転駆動してから当該移行時間が経過したと判定された場合、モータ70の反転駆動を停止してもよい。なお、モータ70の駆動時間はパルス数でも管理可能である。
(第2実施形態)
上記第1実施形態では、操作部51でトナーカートリッジの取り外し操作を行う者について明記していない。しかし、例えばカスタマーエンジニアや、画像形成装置の管理者としての権限が認められている管理者ユーザのような、画像形成装置への作業権限を有した者にのみ許可してもよい。この場合、取り外し操作の受け付けには認証が必要になる。
詳しくは、例えば、USB(Universal Serial Bus)メモリなどの外部メモリ(図示省略)には、画像形成装置のメンテナンスを行えるプログラムが予め格納されており、このメモリを画像形成装置本体2に装着してプログラムが読み込まれると、IDやパスワードの入力欄が操作部51に表示される。入力したIDやパスワードを所定の識別情報と照合し、正当な作業権限を有する者と判定された場合には機器管理モードに移行して、図10で説明した「トナーカートリッジを取り外しますか」の実行ボタンが操作部51に表示される。これにより、操作部51でトナーカートリッジ28の取り外し操作を受け付け可能になる。なお、上記外部メモリは、SDカード等のメモリカードなどであってもよい。
(第3実施形態)
上記第1実施形態では、トナーカートリッジ28を強制的に交換する時期について明記していないが、例えば、画像形成装置1で印刷ジョブが完了した待機中の場合(レディモードともいう)、図10で説明した「トナーカートリッジを取り外しますか」の実行ボタンを操作部51に表示してもよい。
(第4実施形態)
上記第3実施形態では、レディモードの場合にトナーカートリッジ28を強制的に交換した。しかし、トナーカートリッジ28内にトナーは無いが、図1で説明した中間ホッパー27内にはトナーが残っている場合のような、印刷ジョブを継続できる場合にも「トナーカートリッジを取り外しますか」の実行ボタンを操作部51に表示可能である。
1…画像形成装置、2…画像形成装置本体、10…供給部、11…給紙トレイ、12…手差しトレイ、13…ピックアップローラ、14…搬送ローラ、20…画像形成部、20Y,20M,20C,20B…ステーション、21…感光体、22…帯電装置、23…露光装置、24…現像装置、25…転写ローラ、26…感光体クリーニング装置、27…中間ホッパー、28…トナーカートリッジ、29…駆動ユニット、30…搬送部、31…駆動ローラ、32…従動ローラ、33…搬送ベルト、34…ベルトクリーニング装置、40…定着部、41…加熱ローラ、42…加圧ローラ、50…排紙トレイ、51…操作部、52…タッチパネル、53…ディスプレイ、58…制御部、60…容器本体、61…トナー搬送部材、61a…スクリュー、61b…回転軸、61c…駆動伝達部材、62…撹拌部材、62a…シート、62b…回転軸、62c…駆動伝達部材、63…仕切り壁、64…前カバー、70…モータ、71,72,73…駆動伝達部材、75…エジェクトカム、75a…軸部、75b…凸部、75c…平坦部、77…エジェクトアーム、77a…軸部、77b…腕部、77c…バネ、78…アーム位置検知センサ、78a…台座、80…カートリッジ収納部、81…収納開口。

Claims (2)

  1. 画像形成装置本体に挿抜可能に構成されたトナーカートリッジと、前記画像形成装置本体に設置され、前記トナーカートリッジに着脱可能に構成された該トナーカートリッジの駆動ユニットと、画像形成装置に対する操作を受け付ける操作部とを備えた画像形成装置であって、
    前記操作部は前記トナーカートリッジの取り外し操作を受け付け、該取り外し操作が行われた場合、前記駆動ユニットが、前記トナーカートリッジを押し出すことにより前記トナーカートリッジの端部を把持可能にするトナーカートリッジ押出装置を有し、
    前記トナーカートリッジ押出装置は、前記トナーカートリッジを押し出し可能なアーム部材と、前記駆動ユニットからの駆動力に基づいて回転し、前記アーム部材を前記トナーカートリッジに近接させる方向に押すカム部材と、前記アーム部材を前記トナーカートリッジから離間させる方向に付勢するバネ部材とを有することを特徴とする画像形成装置。
  2. 請求項1に記載の画像形成装置であって、
    前記取り外し操作の受け付けには、認証が必要であることを特徴とする画像形成装置。
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