JP4134061B2 - トナーカートリッジ及びそれが装着される画像形成装置 - Google Patents

Description

この発明は、トナーカートリッジ及びそれが装着される画像形成装置に関する。

この発明に関連する従来技術としては、トナー排出口と排出口シャッターを備えるトナーボトルと、トナーボトルに対して回転可能に設けられる回転部材とから主に構成され、トナーカートリッジをその長手方向に沿って画像形成装置に挿入すると、トナーボトルと回転部材とのロックが解除されると共に、回転部材に設けられたギヤと現像装置に設けられたギヤが嵌合し、その後、操作者が回転部材を所定方向に回すことによりギヤに連動するトナーボトルの排出口シャッターと、排出口シャッターに連動する現像装置の受入口シャッターが同時に開くように構成されたトナーカートリッジが知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００３−３１６１３８号公報

一般に、複写機やファクシミリ、プリンタ等の電子写真方式を利用した画像形成装置は、レーザ照射等の手段によって感光体ドラムに形成された静電潜像をトナーによって顕像化させるために、感光体ドラムの近傍に配置された現像装置を備え、現像装置へのトナー供給は画像形成装置に着脱自在に装着されるトナーカートリッジから行われる。

例えば、トナーと鉄粉等のキャリアとからなる２成分系の現像剤を用いる現像装置では、その撹拌室内でトナーとキャリアが均一に撹拌混合されることにより２成分系の現像剤とされ、内部に磁性体を有する現像ローラの近傍に搬送される。
現像ローラの近傍に搬送された現像剤は、現像ローラの磁界によって現像ローラの表面に担持され磁気ブラシを形成し、感光体ドラムと対向したときにマイナスに帯電したトナーのみが感光体ドラムに飛着して静電潜像を顕像化させ、その後、トナーを離したキャリアは現像ローラの反発磁界を通過した際に再び現像装置の撹拌室内に落下する。

したがって、画像形成が繰り返されるにつれて現像装置内の現像剤はトナーの濃度が除々に薄くなるが、トナーの濃度が所定値よりも薄くなると現像装置に設けられたセンサーがそれを感知し、トナーカートリッジのトナーボトルを回転駆動させることにより、トナーボトルのトナー排出口からトナーを補給させ、トナー濃度が所定値まで回復するとトナーボトルの回転駆動を停止させるように構成されている。

上記のようなトナーの補給が繰り返されるにつれて、トナーボトル内のトナーも減少するため、トナーボトル内のトナーがほぼ空になると、画像形成装置の操作パネル等にトナーカートリッジの交換を指示するメッセージが表示され、ユーザーにトナーカートリッジの交換を促す。
なお、トナーは細かな微粒粉末であるため、トナーボトルがほぼ空となってもトナーボトルの内部にはまだ若干のトナーが残っており、完全に空となっているわけではない。
このため、トナーカートリッジが交換される際にトナー排出口からトナーが漏れるのを防ぐため、多くのトナーカートリッジにはトナー排出口に何らかの形態のシャッター部材が設けられる。

特許文献１のトナーカートリッジでは、トナーカートリッジを挿入することにより、回転部材とトナーボトルとのロックを解除すると共に回転部材に設けられたギヤと現像装置に設けられたギヤを嵌合させ、その後、回転部材を所定方向に回すことによりギヤに連動する排出口シャッターと、排出口シャッターに連動する受入口シャッターとを同時に開くように構成されている。
しかし、シャッターの開閉にギヤの嵌合を用いていることから、構造が複雑となりコスト高となるばかりでなく、脱着が頻繁に繰り返された場合にはギヤの耐久性にも不安が残る。

また、シャッターの開閉にギヤの嵌合を用いていることから、回転部材の操作によりシャッターが全開となり正規の状態に装着されても、その状態が操作感として操作者に明確に伝わり難く、既にシャッターが全開となり正規の状態に装着されているにも係わらず、それを把握していない操作者がさらに回転部材を回そうとするとギヤ等が破損する恐れもある。

この発明は以上のような事情を考慮してなされたものであり、簡易な構成と簡単な操作でロック解除、シャッター開閉を確実に行うことができ、さらに正規の状態に装着されたことが操作感として操作者に明確に伝わるトナーカートリッジと、それが装着される画像形成装置を提供するものである。

この発明は、トナーカートリッジを受け入れるカートリッジ挿入口を備える画像形成装置に着脱自在に装着されるトナーカートリッジであって、トナーカートリッジは、トナーを収納するトナーボトルと、トナーボトルを軸回転可能に支持する支持部とを備え、トナーボトルは支持部に支持された一部にトナー排出口が形成され、支持部はその外面上にスライド可能に設けられてトナー排出口を開閉する排出口シャッターを有すると共に、トナーカートリッジの装着時に前記カートリッジをカートリッジ挿入口に対して位置決めするための突出した係合部が一部に形成され、トナーボトルと支持部には、トナーカートリッジの非装着時に支持部に対するトナーボトルの回転を制止するための一対の凸部と凹部からなるロック部と被ロック部がそれぞれ形成され、支持部は排出口シャッターをスライドさせるための第１排出口シャッタ用レール及び第２排出口シャッタ用レールを有し、第１及び第２排出口シャッタ用レールは、トナーカートリッジの挿入方向と直交する方向に延びるようにそれぞれ形成され、第１排出口シャッタ用レールは第２排出口シャッタ用レールに対してトナーカートリッジの挿入方向側に配設され、かつ、排出口シャッターの可動範囲よりも長く形成されてなるトナーカートリッジを提供するものである。

この発明によれば、画像形成装置側のカートリッジ挿入口が、その内壁面に形成されトナーカートリッジから供給されるトナーを受け入れるトナー受入口と、トナー受入口上にスライド可能に設けられてトナー受入口を開閉する受入口シャッターと、トナーカートリッジをその挿入方向と逆方向に付勢する弾性部材と、トナーカートリッジの装着時にロック部に作用してロック部と被ロック部との係合状態を解くための解除部材を備えると共に、係合部の回動を許容する回動溝と、回動した係合部と係合する被係合部と、排出口シャッターの一部を係止する係止部が形成されたものである場合には、この発明によるトナーカートリッジをカートリッジ挿入口に挿入することにより、画像形成装置の受入口シャッターは、トナーカートリッジの挿入時に排出口シャッターの可動範囲よりも長く形成された第１排出口シャッタ用レールと突き当たり、押されてスライドすることにより開き、トナーカートリッジ側の排出口シャッターは、トナーカートリッジの挿入時にその一部がカートリッジ挿入口に設けられた係止部に係止され、さらにトナーカートリッジを弾性部材の付勢力に抗するようにカートリッジ挿入口の奥まで押し込みながら支持部を所定方向に所定角度回転させることにより、カートリッジ挿入口に係止された排出口シャッターが支持部に対して相対的にスライドして開くので、構造の簡略化とコストの削減が図られると共に、簡略化された構造により構造的な信頼性も改善される。

また、トナーカートリッジを弾性部材の付勢力に抗するように奥まで挿入した後、支持部を所定方向に所定角度回転させ、係合部がカートリッジ挿入口に形成された被係合部と対応する位置に移動すると、トナーカートリッジが弾性部材からの付勢を受けて挿入方向と逆方向に移動することにより係合部と被係合部が係合しトナーカートリッジの位置決めがなされるので、正規の状態に装着されたことが操作感として操作者に明確に伝わり、操作者に安心感をもたらすと共に、操作者が無理な操作をすることも防止できる。

また、トナーカートリッジを弾性部材の付勢力に抗するようにカートリッジ挿入口の奥まで押し込みながら支持部を所定方向に所定角度回転させるだけで、トナーカートリッジを装着できるため、操作も非常に簡単である。

また、トナーカートリッジの装着時には、画像形成装置側の受入口シャッターが開いた後に、トナーカートリッジ側の排出口シャッターが開かれ、取り外し時にはトナーカートリッジ側の排出口シャッターが閉じた後に、画像形成装置側の受入口シャッターが閉じるので、画像形成装置内におけるトナー漏れを極力抑えることができる。
さらに、シャッターの開閉にギヤ等の部材が不要となるため、小型化を図るうえでも有利となる。

この発明によるトナーカートリッジにおいて、カートリッジ挿入口とはトナーカートリッジの収容領域を意味する。
また、トナーカートリッジが装着される画像形成装置とは、トナーを用いて画像形成を行う装置であればよく、その種類は特に限定されない。例えば、電子写真方式の複写機、ファクシミリ、コピー機等を挙げることができる。

また、トナーボトルとは、トナーを収容する容器を意味する。トナーボトルは支持部に支持される一部にトナー排出口が形成された軸回転可能な容器であって、トナーカートリッジの非装着時に支持部に対するトナーボトルの回転を制止するための凸部又は凹部からなるロック部又は被ロック部が形成されたものであればよく、その他の構成は特に限定されない。トナーボトルは、例えば、軟弾性樹脂であるポリエチレン樹脂などをブロー成型することにより作製できる。

支持部とはトナーボトルを軸回転可能に支持する部材を意味する。支持部はトナーボトルを軸回転可能に支持でき、その外面上にスライド可能に設けられてトナー排出口を開閉する排出口シャッターを有すると共に、その一部にトナーカートリッジをカートリッジ挿入口に対して位置決めするための突出した係合部が一部に形成され、さらに、トナーカートリッジの非装着時に支持部に対するトナーボトルの回転を制止するための凸部又は凹部からなるロック部又は被ロック部が形成されたものであればよく、その他の構成は特に限定されない。
支持部は、例えば、弾性および耐衝撃性を備えたポリアセタール樹脂（ＰＯＭ）又はアクリロニトリル・ブタジエン・スチレン樹脂（ＡＢＳ）などによって成型できる。

この発明によるトナーカートリッジにおいて、支持部はトナーボトルの一端を覆う円筒状であって、係合部は支持部の周面の一部から外方へ向かって突出し、かつ、トナーカートリッジの挿入方向に沿って延びるように形成されていてもよい。

この発明によるトナーカートリッジにおいて、係合部はその表面上にトナーカートリッジの挿入方向に沿って延びる突条が形成されていてもよい。なお、この場合、カートリッジ挿入口には、突条を受け入れる溝が形成されていることが好ましい。
このような構成によれば、トナーカートリッジをカートリッジ挿入口に挿入する際に、カートリッジ挿入口に対するトナーカートリッジの位置や方向を強制的に規制でき、操作者がトナーカートリッジを装着する際に誤った位置や方向で挿入しようとすることを防ぐことができる。
また、カラー複写機などの画像形成装置では、Ｙ（イエロー）、Ｍ（マゼンダ）、Ｃ（シアン）、Ｋ（ブラック）等の複数種のトナーカートリッジを、それぞれ所定のカートリッジ挿入口に装着することが求められるが、トナーカートリッジの種類毎に突条と溝の位置を設定すれば、トナーカートリッジの誤挿入を防止でき、所定のトナーカートリッジを所定のカートリッジ挿入口に確実に装着することができる。
さらに、白黒複写機など、１つのトナーカートリッジのみが装着される画像形成装置でも、機種に応じて突条と溝の位置を設定することにより、その機種に適合しないトナーカートリッジが装着されることを防止することができる。

また、係合部に突条が形成される上記構成において、突条はトナーカートリッジの挿入方向に向かって高さが徐々に高くなるテーパ面を有していてもよい。この場合、カートリッジ挿入口には、トナーカートリッジをその挿入方向と逆方向に付勢する弾性部材を備えると共に、係合部の回動を許容する回動溝と、回動した係合部と係合する被係合部が形成され、被係合部には係合部と係合した際に突条のテーパ面と密着するようにテーパ面に対応した傾斜面が形成されていることが好ましい。
このような構成によれば、支持部が所定方向に所定角度回転させられて係合部が被係合部と対応する位置に移動し、弾性部材の付勢を受けたトナーカートリッジがその挿入方向と逆方向に移動する際に、係合部の突条に形成されたテーパ面とそれに対応した被係合部の傾斜面によって、係合部が被係合部にスムーズに案内されると共に、高い位置精度で係合部と被係合部を係合させることができる。

この発明によるトナーカートリッジにおいて、支持部は排出口シャッターをスライドさせるための第１排出口シャッタ用レール及び第２排出口シャッタ用レールを有し、第１及び第２排出口シャッタ用レールは、トナーカートリッジの挿入方向と直交する方向に延びるようにそれぞれ形成され、第１排出口シャッタ用レールは第２排出口シャッタ用レールに対してトナーカートリッジの挿入方向側に配設され、かつ、排出口シャッターの可動範囲よりも長く形成される。この場合、カートリッジ挿入口は、その内壁面にトナーカートリッジから供給されるトナーを受け入れるトナー受入口と、トナー受入口上にスライド可能に設けられてトナー受入口を開閉する受入口シャッターを備えていることが好ましい。
これにより、トナーカートリッジの挿入時に長く形成された第１排出口シャッタ用レールが受入口シャッターに突き当たり、受入口シャッターを押して開くことができる。

また、支持部が第１及び第２排出口シャッタ用レールを有する上記構成において、第１排出口シャッタ用レールは、トナーカートリッジの挿入方向側の縁に係合突起が形成されていてもよい。この場合、受入口シャッターはトナーカートリッジの挿入方向と逆方向側の縁に第１排出口シャッタ用レールの係合突起と解除可能に係合するための係合溝が形成されていることが好ましい。
このような構成によれば、トナーカートリッジの挿入時に第１排出口シャッタ用レールと受入口シャッターをスムーズに係合させることができ、トナーカートリッジの取り外し時に第１排出口シャッタ用レールと受入口シャッターの係合をスムーズに解除することができる。

この発明によるトナーカートリッジにおいて、ロック部は支持部側に設けられ、被ロック部はトナーボトル側に設けられ、ロック部は支持部を介してトナーボトルの被ロック部に嵌るロックピンと、ロックピンを上下移動させるクサビ状の作用部とからなっていてもよい。この場合、カートリッジ挿入口は支持部が回転させられた際に作用部の下に潜り込むクサビ状の形状を有する解除部材を備えていることが好ましい。
このような構成によれば、簡易な構成でロック部と被ロック部との係合状態を解くことができ、コストの削減が図られると共に、構造的な信頼性も向上する。

この発明は別の観点からみると、トナーを収納するトナーボトルと、トナーボトルを軸回転可能に支持する支持部とを備え、トナーボトルは支持部に支持された一部にトナー排出口が形成され、支持部はその外面上にスライド可能に設けられてトナー排出口を開閉する排出口シャッターを有すると共に、トナーカートリッジの装着時に前記カートリッジをカートリッジ挿入口に対して位置決めするための突出した係合部が一部に形成され、トナーボトルと支持部には、トナーカートリッジの非装着時に支持部に対するトナーボトルの回転を制止するための一対の凸部と凹部からなるロック部と被ロック部がそれぞれ形成されてなるトナーカートリッジを受け入れるカートリッジ挿入口を備え、カートリッジ挿入口は、その内壁面に形成されトナーカートリッジから供給されるトナーを受け入れるトナー受入口と、トナー受入口上にスライド可能に設けられてトナー受入口を開閉する受入口シャッターと、トナーカートリッジをその挿入方向と逆方向に付勢する弾性部材と、トナーカートリッジの装着時にロック部に作用してロック部と被ロック部との係合状態を解くための解除部材を備えると共に、係合部の回動を許容する回動溝と、回動した係合部と係合する被係合部と、排出口シャッターの一部を係止する係止部が形成され、トナーカートリッジをカートリッジ挿入口に挿入すると受入口シャッターが支持部の一部と解除可能に係合し押されてスライドすることによりトナー受入口が開くと共に、排出口シャッターの一部がカートリッジ挿入口の係止部に係止され、トナーカートリッジを弾性部材の付勢力に抗するようにカートリッジ挿入口の奥まで押し込みながら支持部をカートリッジ挿入口に対して所定方向に所定角度回転させると、解除部材がロック部に作用してロック部と被ロック部との係合状態が解かれ、係止部に係止された排出口シャッターが支持部に対して相対的に移動してトナー排出口が開くと共に、係合部がカートリッジ挿入口の回動溝内を回動して被係合部と対応する位置まで移動し、その後、トナーカートリッジが弾性部材からの付勢を受けて挿入方向と逆方向に移動することにより係合部と被係合部が係合しトナーカートリッジの位置決めがなされることを特徴とする画像形成装置を提供するものでもある。

この発明による上記の画像形成装置によっても、上述のこの発明によるトナーカートリッジによって得られる発明の効果と同一の効果が得られる。

この発明による上記の画像形成装置において、係合部の表面とカートリッジ挿入口には、トナーカートリッジの挿入方向に沿って延びる突条と、前記突条を受け入れる溝がそれぞれ形成されていることが好ましい。その理由は、この発明による上述のトナーカートリッジの項で説明した通りである。

また、トナーカートリッジとカートリッジ挿入口に突条と溝がそれぞれ形成される上記構成において、突条はトナーカートリッジの挿入方向に向かって高さが徐々に高くなるテーパ面を有し、被係合部は係合部と係合した際に突条のテーパ面と密着するようにテーパ面に対応した傾斜面が形成されていることが好ましい。その理由は、この発明による上述のトナーカートリッジの項で説明した通りである。

この発明による上記の画像形成装置において、支持部は排出口シャッターをスライドさせるための第１排出口シャッタ用レール及び第２排出口シャッタ用レールを有し、第１及び第２排出口シャッタ用レールは、トナーカートリッジの挿入方向と直交する方向に延びるようにそれぞれ形成され、第１排出口シャッタ用レールは第２排出口シャッタ用レールに対してトナーカートリッジの挿入方向側に配設され、かつ、排出口シャッターの可動範囲よりも長く形成されてトナーカートリッジの挿入方向側の縁に係合突起が形成され、トナーカートリッジ受入口シャッターはトナーカートリッジの挿入方向と逆方向側の縁に第１排出口シャッタ用レールの係合突起と解除可能に係合するための係合溝が形成されていることが好ましい。その理由は、この発明による上述のトナーカートリッジの項で説明した通りである。

この発明による上記の画像形成装置において、ロック部は支持部側に設けられ、被ロック部はトナーボトル側に設けられ、ロック部は支持部を介してトナーボトルの被ロック部に嵌るロックピンと、ロックピンを上下移動させるクサビ状の作用部とからなり、解除部材は支持部が回転させられた際に作用部の下に潜り込むクサビ状の形状を有することが好ましい。その理由は、この発明による上述のトナーカートリッジの項で説明した通りである。

以下、図面に示す実施例に基づいてこの発明を詳細に説明する。

この発明の実施例によるトナーカートリッジと画像形成装置について図１〜１０に基づいて説明する。
図１は実施例によるトナーカートリッジが装着される複写機の概略的な構成を示す説明図、図２はトナーカートリッジの斜視図、図３は図２に示されるトナーカートリッジの要部拡大図、図４はトナーカートリッジと複写機側のカートリッジ挿入口との関係を示す斜視説明図、図５は図４に示されるカートリッジ挿入口の要部拡大図、図６はカートリッジ挿入口にトナーカートリッジが挿入された状態の正面図、図７は図６に示される状態のトナーカートリッジが回転させられ所定の位置に装着された状態の正面図、図８はカートリッジ挿入口にトナーカートリッジが挿入される際に現像装置側の受入口シャッターが開く様子を説明する説明図、図９はカートリッジ挿入口からトナーカートリッジを取り出す際に現像装置側の受入口シャッターが閉じる様子を説明する説明図、図１０はトナーカートリッジから現像装置へ直接トナーが供給される変形例を示す説明図である。

図１に示されるように、実施例による複写機（画像形成装置）１００は、トナーホッパ８、現像装置４、感光体ドラム１、帯電装置２、レーザ露光装置３、転写装置５、給紙部６および定着部７を備え、カートリッジ挿入口３１にトナーカートリッジ３０が着脱自在に装着されている。

複写機１００は、静電潜像担持体である感光体ドラム１を帯電装置２によって帯電させた後、レーザ露光装置３によって感光体ドラム１の表面に静電潜像を形成する。
一方、現像装置４はトナーカートリッジ３０からトナーホッパ８を経て供給されたトナーを鉄粉からなるキャリアと撹拌ローラ４ａによって撹拌混合して２成分系の現像剤とし、この現像剤を複数の磁界が形成された現像ローラ４ｂの表面に担持させて磁気ブラシを形成する。

感光体ドラム１と現像ローラ４ｂの表面に形成された磁気ブラシが対向するとマイナスに帯電したトナーが感光体ドラム１に飛着し、感光体ドラム１の静電潜像を顕像化する。
感光体ドラム１の表面に顕像化されたトナー像は、給紙部６から搬送されてきた記録用紙に転写装置５によって転写され、記録用紙に転写されたトナー像は、定着部７で加熱を受けて記録用紙上に定着し、複写機１００の外部に排出される。

現像装置４には、現像剤中のトナー濃度を測定する濃度センサー（図示せず）が設けられており、トナー濃度が所定の値よりも薄くなるとトナーホッパ８の撹拌部材１１を駆動させてトナーを撹拌し、現像剤に混ざり易い状態となったトナーが供給ローラ１２を介して現像装置４内に補給される。

トナーホッパ８にはトナーの量を測るセンサー（図示せず）が設けられており、トナーホッパ８内のトナー量が規定値よりも少なくなると、回転制御部（図示せず）は回転駆動部（図示せず）を駆動させてトナーカートリッジ３０のトナーボトル３２（図２参照）を回転させ、トナーボトル３２のトナー排出口３３（図２参照）からトナーホッパ８へトナーを補給する。このようにして、現像装置４内における現像剤のトナー濃度は常に一定の範囲内に保たれる。

以下、トナーカートリッジ３０と複写機１００側に設けられたカートリッジ挿入口３１の構成、並びに、トナーカートリッジ３０の装着および取り外し方法について詳しく説明する。

図４に示されるように、トナーカートリッジ３０は、所定の挿入方向を有する略円筒状であってカートリッジ挿入口３１に着脱自在に装着される。
カートリッジ挿入口３１の内壁面には、トナーホッパ８（図１参照）へ連通するトナー受入口３４が形成され、トナー受入口３４は、トナーカートリッジ３０の挿入方向に沿ってトナー受入口３４の両縁に延びる２本の受入口シャッタ用レール３５上をスライドする受入口シャッター３６によって開閉される。

図２及び図３に示されるように、トナーカートリッジ３１は、トナーを収納する円筒状のトナーボトル３２と、トナーボトル３２を軸回転可能に支持する円筒状の支持部３７とを備えている。トナーボトル３２は軟弾性樹脂であるポリエチレン樹脂をブロー成型することにより作製され、支持部３７に覆われた周面の一部にトナー排出口３３が形成されている。

支持部３７は、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン樹脂（ＡＢＳ）によって成型され、トナーボトル３２と支持部３７との境界部には摩擦係数の小さなシリコンゴムからなるＶ断面状のシールリング（図示せず）が配され、トナーボトル３２と支持部３７との隙間が封止されている。

また、トナーボトル３２の周面には、トナーボトル３２の内部に向かって突出し、かつ、トナー排出口３３へ向かって螺旋を描く複数の搬送リブ３２ａが形成されている。搬送リブ３２ａの作用により、トナーボトル３２内に収容されたトナーは、トナーボトル３２の回転駆動時にトナー排出口３３へ向かって搬送される。

図３及び図４に示されるように、支持部３７は、その外周面上にスライド可能に設けられてトナー排出口３３を開閉する排出口シャッター３８を有すると共に、トナーカートリッジ３０の装着時に前記カートリッジ３０をカートリッジ挿入口３１に対して位置決めするための突出した係合部３９が一部に形成され、トナーボトル３２と支持部３７にはトナーカートリッジ３０の非装着時に支持部３７に対するトナーボトル３２の回転を制止するための一対の凸部と凹部とからなるロック部４０と被ロック部４１（図６参照）がそれぞれ形成されている。

なお、図６及び図７に示されるように、ロック部４０は支持部３７を貫通してトナーボトル３２の被ロック部４１に嵌るロックピン４０ａと、ロックピン４０ａを上下移動させるクサビ状の作用部４０ｂとからなり、ロックピン４０ａは弾性部材５１によって被ロック部４１へ付勢されている。
また、図７に示されるように、解除部材４４は支持部３７が回転させられた際に作用部４０ｂの下に潜り込むクサビ状の形状を有している。

なお、図３に示されるように、排出口シャッター３８は、支持部３７の外周面上に周方向に沿ってトナー排出口３３の両縁と対応する位置に延びる２本の排出口シャッタ用レール４２ａ，４２ｂ上をスライドする。２本の排出口シャッタ用レール４２ａ，４２ｂのうち、トナーカートリッジ３０（図４参照）の挿入方向に向かって奥側の排出口シャッタ用レール４２ａは、排出口シャッター３８の可動距離よりも長く形成されている。
これは後で詳述するが、図４に示されるように、トナーカートリッジ３０の挿入時に受入口シャッター３６と係合させ、受入口シャッター３６を押して開くためである。

また、図３に示されるように、係合部３９の側面と上面には、挿入方向に向かって高さが除々に高くなるテーパ面３９ｂを有する複数の突条３９ａが形成されている。
これは後で詳述するが、図４に示されるように、トナーカートリッジ３０をカートリッジ挿入口３１へ挿入する際に、トナーカートリッジ３０とカートリッジ挿入口３１との位置関係を正確、かつ、確実に規制するためと、トナーカートリッジ３０をカートリッジ挿入口３１に挿入後、支持部３７を回転させることにより係合部３９が回動溝４５内を回動して被係合部４６と対応する位置に移動し、トナーカートリッジ３０が弾性部材４３から受ける付勢力によって挿入方向と逆方向に移動する際に、係合部３９を被係合部４６にスムーズに案内すると共に、係合部３９と被係合部４６を高い位置精度で係合させるためである。

図４に示されるように、カートリッジ挿入口３１は、トナーカートリッジ３０をその挿入方向と逆方向に付勢する弾性部材４３と、トナーカートリッジ３０の装着時にロック部４０に作用してロック部４０と被ロック部４１との係合状態を解くための解除部材４４が配設されると共に、係合部３９の回動を許容する回動溝４５と、回動した係合部３９と係合する被係合部４６と、排出口シャッター３８の一部を係止する係止部４７が形成されている。
また、図５に示されるように、カートリッジ挿入口３１には、係合部３９の突条３９ａ（図３参照）を受け入れる複数の溝３１ａが形成され、被係合部４６には係合部３９と係合した際に突条３９ａのテーパ面３９ｂ（図３参照）と密着するようにテーパ面３９ｂに対応した傾斜面４６ａが形成されている。

図３〜６に示されるように、係合部３９に形成された突条３９ａが、カートリッジ挿入口３１の溝３１ａに嵌るように両者の位置を合わせてトナーカートリッジ３０をカートリッジ挿入口３１に挿入すると、トナーカートリッジ３０の挿入方向に向かって奥側の排出口シャッタ用レール４２ａに形成された係合突起４８が、受入口シャッター３６に形成された係合溝４９と係合し、受入口シャッタ用レール３５上を押されてスライドすることによりトナー受入口３４が開くと共に、排出口シャッター３８の突起部５０がカートリッジ挿入口３１の係止部４７に係止される。

具体的には、図８（ａ）に示されるように、トナーカートリッジ３０をカートリッジ挿入口３１に挿入すると、排出口シャッタ用レール４２ａと受入口シャッター３６が突き当たった状態となる。
次いで、図８（ｂ）に示されるように、トナーカートリッジ３０をさらに押し込むと、受入口シャッター３６に形成された係合溝４９と排出口シャッタ用レール４２ａに形成された係合突起４８が、排出口シャッタ用レール４２ａの弾性変形により係合する。
その後、トナーカートリッジ３０をさらに押し込むと、受入口シャッター３６が排出口シャッタ用レール４２ａに押されて受入口シャッタ用レール３５上をスライドし、トナー受入口３４が開かれる。

上述のようにして、トナー受入口３４が開かれた後、図７に示されるように、トナーカートリッジ３０を弾性部材４３（図４参照）の付勢力に抗するようにカートリッジ挿入口３１の奥まで押し込みながら支持部３７をカートリッジ挿入口３１に対して時計回り方向に所定角度回転させると、クサビ状の解除部材４４がロック部４０の作用部４０ｂ下に潜り込みロックピン４０ａが持ち上げられることによりロック部４０と被ロック部４１の係合状態が解かれ、トナーボトル３２が支持部３７に対して回転可能となる。
また、支持部３７が回転させられることにより、突起部５０によって係止部４７に係止された排出口シャッター３８が排出口シャッタ用レール４２ａ，４２ｂ上をスライドし、支持部３７に対して相対的に移動することによりトナー排出口３３が開くと共に、係合部３９がカートリッジ挿入口３１の回動溝４５（図５参照）内を回動して被係合部４６と対応する位置まで移動する。

その後、トナーカートリッジ３０が弾性部材４３（図４参照）からの付勢を受けて挿入方向と逆方向に移動することにより係合部３９と被係合部４６が係合し、トナーカートリッジ３０の位置決めがなされる。
この際、突条３９ａにテーパ面３９ｂが形成され、被係合部４６に前記テーパ面３９ｂに対応した傾斜面４６ａが形成されていることにより、係合部３９は被係合部４６にスムーズに案内され、両者は高い位置精度で係合する。

このようにトナーカートリッジ３０が所定の位置に装着されることにより、トナー排出口３３とトナー受入口３４が連通した状態となり、トナーボトル３２が回転駆動されることによりトナー排出口３３から排出されたトナーがトナー受入口３４を介してトナーホッパ８（図１参照）内へ供給される。
なお、図７に示される状態において、トナー排出口３３とトナー受入口３４との間には、排出口シャッタ用レール４２ａ，４２ｂおよび受入口シャッタ用レール３５の高さの分だけ隙間が生じることとなるが、この隙間はトナー排出口３３およびトナー受入口３４の周縁にそれぞれ配される弾性のシール材（図示せず）によって封止されるため、トナー排出口３３から排出されたトナーは複写機１００（図１参照）内に漏れることなくトナー受入口３４に供給される。

トナーカートリッジ３０がカートリッジ挿入口３１から取り外される際には、上記の手順と逆の操作が行われる。
すなわち、まず、操作者は図７に示される状態のトナーカートリッジ３０を弾性部材４３（図４参照）の付勢力に抗するように押し込み係合部３９と被係合部４６との係合を解いた後、支持部３７をカートリッジ挿入口３１に対して反時計回り方向に所定角度回転させる。この際、ロック部４０の下に潜り込んでいた解除部材４４がロック部４０の作用部４０ｂから離脱することにより、弾性部材５１によって付勢されたロックピン４０ａが被ロック部４１に嵌まりロック部４０と被ロック部４１が係合状態となると共に、突起部５０によって係止部４７に係止された排出口シャッター３８が排出口シャッタ用レール４２ａ，４２ｂ上をスライドし、支持部３７に対して相対的に移動してトナー排出口３３が閉じられる。つまり、図７に示される状態から図６に示される状態へ移行することとなる。

次いで、図６に示される状態のトナーカートリッジ３０をカートリッジ挿入口３１から引き出すと、排出口シャッタ用レール４２ａと係合している受入口シャッター３６が受入口シャッタ用レール３５上をスライドしてトナー受入口３４が閉じられ、トナーカートリッジ３０がカートリッジ挿入口３１から取り出される。

具体的には、図９（ａ）に示されるように、排出口シャッタ用レール４２ａの係合突起４８と係合している受入口シャッター３６がトナーカートリッジ３０の移動に追随して受入口シャッタ用レール３５上をスライドし、図９（ｂ）に示されるようにトナー受入口３４が閉じられる。この状態において、受入口シャッター３６は、受入口シャッタ用レール３５の端に形成されたストッパー部３５ａ（図５参照）により、それ以上のスライドが制限される。

次いで、図９（ｃ）に示されるように、さらにトナーカートリッジ３０を引き出すと、受入口シャッター３６の係合溝４９と排出口シャッタ用レール４２ａの係合突起４８との係合状態が、排出口シャッタ用レール４２ａの弾性変形により解かれ、さらにトナーカートリッジ３０を引き出すと、トナーカートリッジ３０がカートリッジ挿入口３１の外に取り出される。

なお、この実施例では、トナーホッパを介して現像装置へトナーが供給される形態について説明したが、トナーカートリッジから現像装置へ直接トナーを供給することも可能である。トナーカートリッジから現像装置へトナーを直接供給する形態を変形例として図１０に示す。

図１０に示される形態において、トナーカートリッジ３０は、トナー排出口３３が重力方向に対して下向きとなるように装着されている。
トナーカートリッジ３０のトナー排出口３３は、現像装置１０４のトナー受入口１３４に連通し、トナーカートリッジ３０から排出されたトナーは現像装置１０４内に直接供給される。
現像装置１０４は第１撹拌ローラ１０４ａおよび第２撹拌ローラ１０４ｂを備えており、現像装置１０４内の現像剤２００は第１及び第２撹拌ローラ１０４ａ，１０４ｂによって現像装置１０４内を循環するように搬送される。
トナー排出口３３から落下するように現像装置１０４内に供給されたトナーは、まず第１撹拌ローラ１０４ａによって現像剤２００中に均一に撹拌・混合された後、第２撹拌ローラ１０４ｂによって現像ローラ１０４ｃの近傍に搬送される。

図１０に示す変形例によれば、トナーホッパ８（図１参照）が不要となるため省スペース化を図ることができる。このため、Ｙ・Ｍ・Ｃ・Ｋの各色についてそれぞれトナーカートリッジ、現像装置および感光体ドラムが１セットずつ並列に配置されるタンデム型のカラー複写機等に対して特に有利な構成となる。
なお、上記のようなカラー複写機に、この発明によるトナーカートリッジ３０を使用する場合、Ｙ・Ｍ・Ｃ・Ｋの各色毎に係合部３９の突条３９ａとカートリッジ挿入口３１の溝３１ａの配置が互いに異なるように設定すれば、所定のカートリッジ挿入口３１に所定のトナーカートリッジ３０がそれぞれ確実に挿入されるようになり、誤挿入防止の観点から好ましいものとなる。

この発明の実施例によるトナーカートリッジが装着される複写機の概略的な構成を示す説明図である。 この発明の実施例によるトナーカートリッジの斜視図である。 図２に示されるトナーカートリッジの要部拡大図である。 トナーカートリッジと複写機側のカートリッジ挿入口との関係を示す斜視説明図である。 図４に示されるカートリッジ挿入口の要部拡大図である。 カートリッジ挿入口にトナーカートリッジが挿入された状態の正面図である。 図６に示される状態のトナーカートリッジが回転させられ所定の位置に装着された状態の正面図である。 カートリッジ挿入口にトナーカートリッジが挿入される際に現像装置側の受入口シャッターが開く様子を説明する説明図である。 カートリッジ挿入口からトナーカートリッジを取り出す際に現像装置側の受入口シャッターが閉じる様子を説明する説明図である。 トナーカートリッジから現像装置へ直接トナーが供給される変形例を示す説明図である。

符号の説明

１・・・感光体ドラム
２・・・帯電装置
３・・・レーザ露光装置
４，１０４・・・現像装置
４ａ・・・撹拌ローラ
４ｂ，１０４ｃ・・・現像ローラ
５・・・転写装置
６・・・給紙部
７・・・定着部
８・・・トナーホッパ
８ａ・・・トナー流入口
１１・・・撹拌部材
１２・・・供給ローラ
３０・・・トナーカートリッジ
３１・・・カートリッジ挿入口
３１ａ・・・溝
３２・・・トナーボトル
３２ａ・・・搬送リブ
３３・・・トナー排出口
３４，１３４・・・トナー受入口
３５・・・受入口シャッタ用レール
３５ａ・・・ストッパー部
３６・・・受入口シャッター
３７・・・支持部
３８・・・排出口シャッター
３９・・・係合部
３９ａ・・・突条
３９ｂ・・・テーパ面
４０・・・ロック部
４０ａ・・・ロックピン
４０ｂ・・・作用部
４１・・・被ロック部
４２ａ，４２ｂ・・・排出口シャッタ用レール
４３，５１・・・弾性部材
４４・・・解除部材
４５・・・回動溝
４６・・・被係合部
４６ａ・・・傾斜面
４７・・・係止部
４８・・・嵌合突起
４９・・・係合溝
５０・・・突起部
１００・・・複写機
１０４ａ・・・第１撹拌ローラ
１０４ｂ・・・第２撹拌ローラ
２００・・・現像剤

Claims (11)

1. トナーカートリッジを受け入れるカートリッジ挿入口を備える画像形成装置に着脱自在に装着されるトナーカートリッジであって、
   トナーカートリッジは、トナーを収納するトナーボトルと、トナーボトルを軸回転可能に支持する支持部とを備え、トナーボトルは支持部に支持された一部にトナー排出口が形成され、支持部はその外面上にスライド可能に設けられてトナー排出口を開閉する排出口シャッターを有すると共に、トナーカートリッジの装着時に前記カートリッジをカートリッジ挿入口に対して位置決めするための突出した係合部が一部に形成され、トナーボトルと支持部には、トナーカートリッジの非装着時に支持部に対するトナーボトルの回転を制止するための一対の凸部と凹部からなるロック部と被ロック部がそれぞれ形成され、
   支持部は排出口シャッターをスライドさせるための第１排出口シャッタ用レール及び第２排出口シャッタ用レールを有し、第１及び第２排出口シャッタ用レールは、トナーカートリッジの挿入方向と直交する方向に延びるようにそれぞれ形成され、第１排出口シャッタ用レールは第２排出口シャッタ用レールに対してトナーカートリッジの挿入方向側に配設され、かつ、排出口シャッターの可動範囲よりも長く形成されてなるトナーカートリッジ。
2. 支持部はトナーボトルの一端を覆う円筒状であって、係合部は支持部の周面の一部から外方へ向かって突出し、かつ、トナーカートリッジの挿入方向に沿って延びるように形成されてなる請求項１に記載のトナーカートリッジ。
3. 係合部はその表面上にトナーカートリッジの挿入方向に沿って延びる突条が形成されてなる請求項１又は２に記載のトナーカートリッジ。
4. 突条はトナーカートリッジの挿入方向に向かって高さが徐々に高くなるテーパ面を有する請求項３に記載のトナーカートリッジ。
5. 第１排出口シャッタ用レールは、トナーカートリッジの挿入方向側の縁に係合突起が形成されてなる請求項１〜４のいずれか１つに記載のトナーカートリッジ。
6. ロック部は支持部側に設けられ、被ロック部はトナーボトル側に設けられ、ロック部は支持部を介してトナーボトルの被ロック部に嵌るロックピンと、ロックピンを上下移動させるクサビ状の作用部とからなる請求項１〜５のいずれか１つに記載のトナーカートリッジ。
7. トナーを収納するトナーボトルと、トナーボトルを軸回転可能に支持する支持部とを備え、トナーボトルは支持部に支持された一部にトナー排出口が形成され、支持部はその外面上にスライド可能に設けられてトナー排出口を開閉する排出口シャッターを有すると共に、トナーカートリッジの装着時に前記カートリッジをカートリッジ挿入口に対して位置決めするための突出した係合部が一部に形成され、トナーボトルと支持部には、トナーカートリッジの非装着時に支持部に対するトナーボトルの回転を制止するための一対の凸部と凹部からなるロック部と被ロック部がそれぞれ形成されてなるトナーカートリッジを受け入れるカートリッジ挿入口を備え、
   カートリッジ挿入口は、その内壁面に形成されトナーカートリッジから供給されるトナーを受け入れるトナー受入口と、トナー受入口上にスライド可能に設けられてトナー受入口を開閉する受入口シャッターと、トナーカートリッジをその挿入方向と逆方向に付勢する弾性部材と、トナーカートリッジの装着時にロック部に作用してロック部と被ロック部との係合状態を解くための解除部材を備えると共に、係合部の回動を許容する回動溝と、回動した係合部と係合する被係合部と、排出口シャッターの一部を係止する係止部が形成され、
   トナーカートリッジをカートリッジ挿入口に挿入すると受入口シャッターが支持部の一部と解除可能に係合し押されてスライドすることによりトナー受入口が開くと共に、排出口シャッターの一部がカートリッジ挿入口の係止部に係止され、
   トナーカートリッジを弾性部材の付勢力に抗するようにカートリッジ挿入口の奥まで押し込みながら支持部をカートリッジ挿入口に対して所定方向に所定角度回転させると、解除部材がロック部に作用してロック部と被ロック部との係合状態が解かれ、係止部に係止された排出口シャッターが支持部に対して相対的に移動してトナー排出口が開くと共に、係合部がカートリッジ挿入口の回動溝内を回動して被係合部と対応する位置まで移動し、その後、トナーカートリッジが弾性部材からの付勢を受けて挿入方向と逆方向に移動することにより係合部と被係合部が係合しトナーカートリッジの位置決めがなされることを特徴とする画像形成装置。
8. 係合部の表面とカートリッジ挿入口には、トナーカートリッジの挿入方向に沿って延びる突条と、前記突条を受け入れる溝がそれぞれ形成されてなる請求項７に記載の画像形成装置。
9. 突条はトナーカートリッジの挿入方向に向かって高さが徐々に高くなるテーパ面を有し、被係合部は係合部と係合した際に突条のテーパ面と密着するようにテーパ面に対応した傾斜面が形成されてなる請求項８に記載の画像形成装置。
10. 支持部は排出口シャッターをスライドさせるための第１排出口シャッタ用レール及び第２排出口シャッタ用レールを有し、第１及び第２排出口シャッタ用レールは、トナーカートリッジの挿入方向と直交する方向に延びるようにそれぞれ形成され、第１排出口シャッタ用レールは第２排出口シャッタ用レールに対してトナーカートリッジの挿入方向側に配設され、かつ、排出口シャッターの可動範囲よりも長く形成されてトナーカートリッジの挿入方向側の縁に係合突起が形成され、トナーカートリッジ受入口シャッターはトナーカートリッジの挿入方向と逆方向側の縁に第１排出口シャッタ用レールの係合突起と解除可能に係合するための係合溝が形成されてなる請求項７〜９のいずれか１つに記載の画像形成装置。
11. ロック部は支持部側に設けられ、被ロック部はトナーボトル側に設けられ、ロック部は支持部を介してトナーボトルの被ロック部に嵌るロックピンと、ロックピンを上下移動させるクサビ状の作用部とからなり、解除部材は支持部が回転させられた際に作用部の下に潜り込むクサビ状の形状を有する請求項７〜１０のいずれか１つに記載の画像形成装置。

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