JP2010085797A - カートリッジ及びそれを備えた電子装置と画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】２つのユニットに分割可能なカートリッジにおいて、それぞれのユニットに設けられたＣＳＩＣなどの情報記録部材と装置本体との接続を、限られたスペース内で自在に行えるようにする。
【解決手段】感光体ユニット３に設けられたＣＳＩＣ３６と、装置本体１に設けられた接続端子１１との接続を、現像ユニット２の第１端子電極２４、配線２５、第２端子電極２６を介して行う。さらに、現像ユニット２にＣＳＩＣ２７を設け、このＣＳＩＣ２７に形成された電極を、装置本体１に形成された他の接続端子１１と接続する。
【選択図】図４

Description

本発明はカートリッジ及びそれを備えた電子装置と画像形成装置に関し、より詳細には、第１ユニットと第２ユニットとが分離可能に合体してなるカートリッジ及びそれを備えた電子装置と画像形成装置に関するものである。

例えば、プリンタやファクシミリ、複写機などの画像形成装置の多くでは、感光体及びこれに作用するプロセス手段を一体的にカートリッジとし、このカートリッジを装置本体に対して着脱自在として、保守点検や交換作業の容易化を図っている。

このようなカートリッジにおいて、カートリッジを構成する各部品の寿命は必ずしも同じではなく、例えば、一般に感光体ドラムは現像ローラよりも寿命が長く、現像ローラが寿命を迎えた段階では感光体ドラムは未だ使用可能な状態にある。そこで、従来の画像形成装置では、カートリッジを現像ユニットと感光体ユニットに分割可能とし、それぞれのユニットの寿命が来たところで、新しいユニットと交換するようにして資源の有効活用を図っていた。

また、それぞれのユニットには、使用履歴や種類、製造場所、仕向地といったユニットに関する情報を記憶したＣＳＩＣ（Customer Specific Integrated Circuit）が取り付けられ、ユニットを装置本体に装着した際に、ＣＳＩＣからそれらの情報が装置本体に読み出され、ユニットの装着間違い防止や制御の適正化などが行われていた。

一方、近年、装置の小型化等の観点から、用紙搬送方向を略垂直方向とした画像形成装置が提案され、また実用化されている。図１０に、従来の垂直搬送方式の画像形成装置の概説図を示す。この図の画像形成装置において、カートリッジ５’を着脱する場合には、装置正面の前扉１０を軸１８を中心として回動して開状態とし、カートリッジ５’を用紙搬送路１７を横切るようにして着脱していた。

このような垂直搬送方式の画像形成装置に着脱されるカートリッジ５’において、正面（図の右側）は用紙搬送路１７に面しており、両側面は駆動部及び高圧接点部が配置され、上下面は他のカートリッジ５’が位置しているため、ＣＳＩＣを取り付ける位置としてはカートリッジ５’の背面側以外にはない。
特開2007-114718

ところが、図１０に示すように、カートリッジ５’が、２つのユニットが着脱方向に分割可能である場合、装置本体１への装着方向後方のユニットに取り付けられたＣＳＩＣの、装置本体１との接続が困難となる。

本発明はこのような従来の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、２つのユニットに分割可能なカートリッジにおいて、それぞれのユニットに設けられたＣＳＩＣなどの情報記録部材と装置本体との接続を、限られたスペース内で自在に行えるようにすることにある。

前記目的を達成する本発明に係るカートリッジは、装置本体に対して着脱可能に取り付けられるカートリッジであって、第１ユニットと第２ユニットとが分離可能に合体してなり、第１ユニットは、第１ユニットに関する情報を記憶した第１情報記憶部材を備え、第２ユニットは、第１情報記憶部材に形成された電極と接続する第１端子電極と、前記装置本体に形成された接続端子と接続する第２端子電極と、第１端子電極と第２端子電極とを電気的に接続する配線と備えることを特徴とする。

ここで、第２ユニットが、第２ユニットに関する情報を記憶した第２情報記憶部材を備え、この第２情報記憶部材に形成された電極が、前記装置本体に形成された他の接続端子と接続するようにしてもよい。

第２情報記憶部材と第２端子電極とは、第２ユニットの同一外面に設けるのが好ましい。さらには、第２ユニットを第１ユニットよりもカートリッジの装着方向前方側に位置させ、第２ユニットの、カートリッジの装着方向前側面に、第２情報記憶部材と第２端子電極とを設けるのが好ましい。

第１ユニット及び第２ユニットの一方が現像剤担持体を備えた現像ユニットであり、他方が感光体を備えた感光体ユニットであってもよい。

また、本発明によれば、装置本体に対してカートリッジが着脱可能に取り付けられる電子装置であって、前記装置本体は接続端子を有し、前記カートリッジは、第１ユニットと第２ユニットとが分離可能に合体してなり、第１ユニットは、第１ユニットに関する情報を記憶した第１情報記憶部材を備え、第２ユニットは、第１情報記憶部材に形成された電極と接続する第１端子電極と、前記装置本体の接続端子と接続する第２端子電極と、第１端子電極と第２端子電極とを電気的に接続する配線と備えることを特徴とする電子装置が提供される。

そしてまた、本発明によれば、装置本体に対してカートリッジが着脱自在に取り付けられる画像形成装置であって、前記装置本体は接続端子を有し、前記カートリッジは、現像剤担持体を備えた現像ユニットと、感光体を備えた感光体ユニットとが分離可能に合体してなり、現像ユニット及び感光体ユニットの一方のユニットは、そのユニットの情報を記憶した第１情報記憶部材を備え、他方のユニットは、第１情報記憶部材に形成された電極と接続する第１端子電極と、前記装置本体に形成された接続端子と接続する第２端子電極と、第１端子電極と第２端子電極とを電気的に接続する配線と備えることを特徴とする画像形成装置が提供される。

ここで、本発明は、用紙搬送路が略鉛直方向に形成され、前記カートリッジの装置本体に対する着脱方向が、用紙搬送路に対して略垂直方向である装置に好適に適用される。

また、現像剤担持体と感光体との距離を一定に安定して保持する観点から、第１端子電極及び接続端子を弾性部材から構成し、前記接続端子の弾性力を前記第１端子電極の弾性力よりも大きくするのが好ましい。

本発明に係るカートリッジ及び電子装置では、第１ユニットに取り付けられた第１情報記憶部材の電極と装置本体の接続端子とを、第２ユニットに形成された第１端子電極と配線、第２端子電極とを介して接続するので、第１ユニットに設けられたＣＳＩＣなどの情報記録部材と装置本体との接続を、限られたスペース内で自在に行えるようになる。

以下、本発明に係るカートリッジ及び電子装置について、画像形成装置を例に図に基づいて説明する。なお、本発明はこれらの実施形態に何ら限定されるものではない。

図１は、本発明のカートリッジ及び画像形成装置（電子装置）の一実施形態を示す概説図である。図１の画像形成装置Ｄは所謂タンデム方式のカラープリンタである。もちろん、プリンタのほか、さらにスキャナを有する複写機、ファクシミリ又はそれらの機能を複合的に備えた複合機等にも本発明を適用することができる。また、画像形成方式としてはタンデム方式に限定されるものではなく、他の方式、例えば、一つの現像装置でモノクロ画像を作成するモノクロ方式であっても構わない。

画像形成装置Ｄは、前扉１０が閉まった状態において、鉛直方向から若干傾いて配置された無端状の搬送ベルト１３を略中央に備える。搬送ベルト１３は２つの回転ローラ１３１，１３２に架け渡され、時計回りに回転する。搬送ベルト１３の左方には、搬送ベルト１３の回転方向の上流から下流方向に向かって（図１では下方から上方にかけて）、ブラック、イエロ、シアン、マゼンタの各色の画像を形成するカートリッジ５が並んで設けられている。各々のカートリッジ５は、後述するように、現像ユニット２（図２に図示）と感光体ユニット３（図３に図示）とが合体してなる。そして、各カートリッジ５の感光体ドラム３０と、搬送ベルト１３を挟んで対向する位置に転写ローラ１４が設けられている。

転写紙は給紙ローラ１２によって不図示のカセットから引き出され、搬送ローラ１７１を介して搬送ベルト１３へ送られる。送られてきた転写紙は搬送ベルト１３上に静電吸着され、各カートリッジ５における感光体ドラム３０と転写ローラ１４との間を順次通過する。そして、感光体ドラム３０と転写ローラ１４の間を通過する際に、トナーの帯電極性と逆極性の電圧が転写ローラ１４に印加され、感光体ドラム３０上に形成されたトナー画像が搬送ベルト１３上の転写紙に転写される。各カートリッジ５を通過するごとに各色のトナー画像が転写紙上に次々に転写され、最終的なトナー画像が転写紙上に形成される。

トナー画像が形成された転写紙は次に定着装置１５に運ばれ、ここで加熱および加圧されて転写紙上にトナー画像が定着される。定着装置１５を通過した転写紙は排出ローラ対１７２によって排紙トレイ１６へ排出される。

また、画像形成装置Ｄは、軸１８を中心として回動自在の前扉１０を備える。感光体ドラム３０と搬送ベルト１３と間を境として、搬送ベルト１３よりも右側の部分は前扉１０と共に回動する。この前扉１０を開くことによって、各カートリッジ５は装置本体１に対して、用紙搬送路１７に略垂直方向に着脱可能となる。

図２に、現像ユニット２の一例を示す斜視図を示す。この図の現像ユニット２は、現像剤としてのトナー（不図示）をその表面に担持する現像ローラ（現像剤担持体）２１を回転自在に備える。現像ローラ２１の両端部には、感光体ドラム３０（図１に図示）と接触して現像ローラ２１と感光体ドラム３０との距離を一定に保持するスペーサコロ（スペーサ部材）２２ａ，２２ｂが取り付けられている。また、現像ユニット２の両側面には一対の突起２３ａ，２３ｂが形成されている。そして、現像ユニット２の、感光体ユニット３と向かい合う面の上方には第１端子電極２４が形成され、装置本体１への装着方向前方面には第２端子電極２６（図４に図示）が形成されており、第１端子電極２４と第２端子電極２６とは配線２５によって接続されている。さらに、図４に示すように、現像ユニット２には、例えば使用履歴や種類、製造場所、仕向地といった現像ユニットに関する情報を記憶したＣＳＩＣ２７が、第２端子電極２６と同じ面に並んで取り付けられている。

図３に、感光体ユニット３の一例を示す斜視図を示す。この図の感光体ユニット３は、感光体ドラム３０（図１に図示）や不図示の帯電器、クリーナ等を内蔵した本体部３１と、本体部３１の下部の両側部から略水平方向に延出した一対の腕状部３２ａ，３２ｂとを有する。そして、一対の腕状部３２ａ，３２ｂの中央部および先端部の底面間には補強用の板状部３４ａ，３４ｂが取り付けられている。また、一対の腕状部３２ａ，３２ｂには、上辺略中央部から本体部３１に向かってやや斜め下方向に切込み３３ａ，３３ｂが形成されている。そして、現像ユニット３と向かい合い面の、現像ユニット２の第１端子電極と対向する位置に、感光体ユニットに関する情報を記憶したＣＳＩＣ３６が取り付けられている。

さらに、一対の腕状部３２ａ，３２ｂの内部には、現像ユニット２を感光体ユニット３の方向に押圧する押圧手段が設けられている。具体的には、板状の押圧部材４１ａ，４２ｂが軸４２ａ，４２ｂを中心として揺動自在に設けられている。また、押圧部材４１ａ，４１ｂの上方には、圧縮手段としての本体部４４ａ，４４ｂが軸４５ａ，４５ｂを中心として揺動自在に設けられている。本体部４４ａ，４４ｂの端部には突起４６ａ，４６ｂが形成されており、腕状部３２ａ，３２ｂに形成された長孔開口３５ａ，３５ｂから外方へ突出している。そして、押圧部材４１ａ，４１ｂの一方端と、本体部４４ａ，４４ｂの一方端との間には押しバネ４３ａ，４３ｂが介装されている。これによって、押圧部材４１ａ，４１ｂの、押しバネ４３ａ，４３ｂと接触している端部は下方に、本体部４４ａ，４４ｂの、押しバネ４３ａ，４３ｂと接触している端部は上方にそれぞれ付勢される。この結果、押圧部材４１ａ，４１ｂの、露出しているもう一方端は上方へ常に付勢され、本体部４４ａ，４４ｂの突起４６ａ，４６ｂは、長孔開口３５ａ，３５ｂの内上周面に押し当てられる。

図４及び図５に、現像ユニット２と感光体ユニット３の合体前の状態及び合体後の状態を示す。図４において、まず、現像ユニット２の一対の突起２３ａ（２３ｂ）を、感光体ユニット３の一対の腕状部３２ａ，３２ｂの上面を滑らせるようにして、現像ユニット２を感光体ユニット３に近づける。すると、現像ユニット２の一対の突起２３ａ（２３ｂ）は、一対の腕状部３２ａ，３２ｂの上面からさらに切込み３３ａ，３３ｂに係入し、切込み３３ａ，３３ｂの最深部で止まる（図５を参照）。これによって現像ユニット２は位置決めされた状態で感光体ユニット３に合体しカートリッジ５が形成される。

このとき、現像ユニット２の第１端子電極２４と、感光体ユニット３に設けられたＣＳＩＣ３６の電極（不図示）とが接続する。また同時に、一対の腕状部３２ａ，３２ｂに設けられた押圧部材４１ａ，４１ｂによって、現像ユニット２の底面が上方向に押圧され、この結果、現像ローラ２１（図２に図示）の両端部に取り付けられたスペーサコロ２２ａ，２２ｂ（図２に図示）が感光体ドラム３０（図１に図示）に軽く圧接する。

次に、このようにして形成されたカートリッジ５の装置本体１への装着について説明する。図６に、カートリッジ５の装置本体１への装着前後の状態図を示す。装置本体１の向かい合う側面の内側には、一対のガイド突条１２ａ（１２ｂ）が形成されている。また、装置本体１の奥側面には、２つの接続端子１１が紙面垂直方向に並んで設けられている。ガイド突条１２ａは、カートリッジの装着方向と平行な平行部１２１，１２２と、この２つの平行部１２１，１２２の端部間を結ぶ傾斜部１２３とが一体に形成されてなる。図１に示すような装置本体１の前扉１０を開けた状態において、カートリッジ５を装置本体１に装着すると、カートリッジ５の長孔開口３５ａ（３５ｂ）から突出した突起４６ａ（４６ｂ）の上部が、装置本体１に形成されたガイド突条１２ａの平行部分１２１の下面と接触する。カートリッジ５を装置本体１に差し入れて行くと、突起４６ａはガイド突条１２ａの下面を摺動する。そして、ガイド突条１２ａの傾斜部１２３によって突起４６ａは長孔開口３５ａ内を下方に徐々に押し下げられる。これによって、図３に示すように、本体部４４ａと押圧部材４１ａとの間に介装された押しバネ４３ａが圧縮され、押圧部材４１ａの端部による現像ユニット２の押圧力が大きくなる。

そして、図６（ｂ）に示すように、カートリッジ５が装置本体１に完全に装着されると、現像ユニット２の、装着方向前方側面に設けられた第２端子電極２６とＣＳＩＣ２７の電極とが、接続端子１１にそれぞれ接続する。これによって、感光体ユニット３に設けられたＣＳＩＣ３６の記憶情報は、現像ユニット２の第１端子電極２４、配線２５、第２端子電極２６、接続端子１１を介して、装置本体１の不図示の制御部へ送信される。また、現像ユニット２に設けられたＣＳＩＣ２７の記憶情報も、接続端子１１を介して、装置本体１の不図示の制御部へ送信される。

またカートリッジ５が装置本体１に完全に装着されると、ガイド突条１２ａの平行部１２２によって、突起４６ａは長孔開口３５ａの下部に押し下げられた状態で保持される。これによって、現像ユニット２は感光体ユニット３の方向に所期の力で押圧され、現像ローラ２１（図２に図示）の両端部に取り付けられたスペーサコロ２２ａ，２２ｂ（図２に図示）が感光体ドラム３０（図１に図示）に所期の力で圧接し、現像ローラ２１と感光体ドラム３０とが所定の距離を隔てて対向した状態が維持される。

図７に、接続端子１１と第２端子電極２６との接続機構を示す斜視図を、そして図８に、その側面図を示す。装置本体１の設けられた接続端子１１は、自由端側がＵ字状に曲げられた３つの板バネ１１２と、これらの板バネ１１２の四方を取り囲むように形成された周壁１１１とを有する。一方、現像ユニット２に設けられた３つの第２端子電極２６は、現像ユニット２の側面から外方に突出した基部２６１の表面に形成されている。カートリッジ５が装置本体１に装着されると、基部２６１が接続端子１１の周壁１１１内に嵌挿し、基部２６１の表面に形成された第２端子電極２６が板バネ１１２に接触し、両者は電気的に接続する。

なお、上記実施形態において板バネ１１２に代えてコイルバネ等の弾性を有する導電部材を用いてもよい。また、装置本体１内に飛散したトナーや紙粉によって板バネ１１２が汚れないように、周壁１１１の開口部にシャッタ部材を開閉自在に設けてもよい。この場合、シャッタ部材の開閉動作はカートリッジの着脱に連動されるようにするのが望ましく、その機構は従来公知のものが採用できる。さらに、接続端子１１と第２端子電極２６の接続構造を、上記実施形態と逆に、接続端子１１を平面電極とし、第２端子電極を板バネを用いたものとしても構わないが、現像ユニット２は製品として独立して流通・保管等されることを考慮すれば、現像ユニットの外表面にできるだけ凹凸のないのが望ましく、そのためには第２端子電極を平面電極とした上記実施形態が好ましい。

感光体ユニット３のＣＳＩＣ３６に形成された電極と、現像ユニット２の第１端子電極との接続機構についても、図７及び図８に示した機構を用いることができる。ここで、図９に示すように、第１端子電極２４と接続端子１１とに弾性部材である板バネを用いた場合、接続端子１１の弾性力を第１端子電極２４の弾性力よりも大きくするのが望ましい。接続端子１１の弾性力が第１端子電極２４の弾性力よりも小さいと、現像ユニット２と感光体ユニット３とが離れる方向の力が作用し、感光体ドラムと現像ローラとの距離が不安定となるおそれがあるからである。

以上、本発明に係るカートリッジ及び電子装置について、画像形成装置の場合を例に説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、従来公知の二分割可能なカートリッジ及びこれを備えた電子装置に適用できる。

本発明にかかる画像形成装置の一例を示す概説図である。 現像ユニットの一例を示す斜視図である。 感光体ユニットの一例を示す斜視図である。 現像ユニットと感光体ユニットの合体前の状態を示す斜視図である。 現像ユニットと感光体ユニットの合体後の状態を示す斜視図である。 カートリッジの装置本体への装着を説明するための概説図である。 接続端子と第２端子電極との接続機構を示すための斜視図である。 接続端子と第２端子電極との接続前と接続後の状態を示す側面図である。 カートリッジの装置本体への装着後の状態を示す概説図である。 従来の画像形成装置の概説図である。

符号の説明

１ 装置本体
２ 現像ユニット（第２ユニット）
３ 感光体ユニット（第１ユニット）
５ カートリッジ
１１ 接続端子
１７ 用紙搬送路
２４ 第１端子電極
２５ 配線
２６ 第２端子電極
２７ ＣＳＩＣ（第２情報記憶部材）
３６ ＣＳＩＣ（第１情報記憶部材）
１１２ 板バネ（弾性部材）

Claims (9)

1. 装置本体に対して着脱可能に取り付けられるカートリッジであって、
   第１ユニットと第２ユニットとが分離可能に合体してなり、
   第１ユニットは、第１ユニットに関する情報を記憶した第１情報記憶部材を備え、
   第２ユニットは、第１情報記憶部材に形成された電極と接続する第１端子電極と、前記装置本体に形成された接続端子と接続する第２端子電極と、第１端子電極と第２端子電極とを電気的に接続する配線と備えることを特徴とするカートリッジ。
2. 第２ユニットが、第２ユニットに関する情報を記憶した第２情報記憶部材を備え、この第２情報記憶部材に形成された電極は、前記装置本体に形成された他の接続端子と接続する請求項１記載のカートリッジ。
3. 第２情報記憶部材と第２端子電極とが、第２ユニットの同一外面に設けられている請求項１又は２記載のカートリッジ。
4. 第２ユニットが第１ユニットよりもカートリッジの装着方向前方側に位置し、第２ユニットの、カートリッジの装着方向前側面に、第２情報記憶部材と第２端子電極とが設けられている請求項３記載のカートリッジ。
5. 第１ユニット及び第２ユニットの一方が現像剤担持体を備えた現像ユニットであり、他方が感光体を備えた感光体ユニットである請求項１〜４のいずれかに記載のカートリッジ。
6. 装置本体に対してカートリッジが着脱可能に取り付けられる電子装置であって、
   前記装置本体は接続端子を有し、
   前記カートリッジは、第１ユニットと第２ユニットとが分離可能に合体してなり、
   第１ユニットは、第１ユニットに関する情報を記憶した第１情報記憶部材を備え、
   第２ユニットは、第１情報記憶部材に形成された電極と接続する第１端子電極と、前記装置本体に形成された接続端子と接続する第２端子電極と、第１端子電極と第２端子電極とを電気的に接続する配線と備えることを特徴とする電子装置。
7. 装置本体に対してカートリッジが着脱自在に取り付けられる画像形成装置であって、
   前記装置本体は接続端子を有し、
   前記カートリッジは、現像剤担持体を備えた現像ユニットと、感光体を備えた感光体ユニットとが分離可能に合体してなり、
   現像ユニット及び感光体ユニットの一方のユニットは、そのユニットの情報を記憶した第１情報記憶部材を備え、他方のユニットは、第１情報記憶部材に形成された電極と接続する第１端子電極と、前記装置本体に形成された接続端子と接続する第２端子電極と、第１端子電極と第２端子電極とを電気的に接続する配線と備えることを特徴とする画像形成装置。
8. 用紙搬送路が略鉛直方向に形成され、前記カートリッジの装置本体に対する着脱方向が、用紙搬送路に対して略垂直方向である請求項７記載の画像形成装置。
9. 第１端子電極及び接続端子が弾性部材からなり、前記接続端子の弾性力が前記第１端子電極の弾性力よりも大きい請求項７又は８記載の画像形成装置。