КАРТРИДЖ ДЛЯ ТОНЕРА ДЛЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ В УСТРОЙСТВЕ ФОРМИРОВАНИЯ ИЗОБРАЖЕНИЯ
TONER CARTRIDGE FOR USE IN IMAGE FORMING DEVICE

1. ОБЛАСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее изобретение относится к картриджу для тонера для использования в устройствах для электрофотографического формирования изображений.
2. ОПИСАНИЕ ПРОТОТИПА
Для того, чтобы сократить преждевременную замену компонентов, традиционно помещаемых внутрь картриджа для тонера устройства формирования изображений производители картриджей для тонера стали разделять компоненты, имеющие больший срок службы, и компоненты, имеющие меньший срок службы, и помещать из в отдельные сменные узлы. Компоненты с относительно более длительным сроком службы, такие как валок проявителя, валок нанесения тонера, ракель и светочувствительный барабан помещают в один сменный узел (узел "формирования изображений"). Запас тонера в устройстве формирования изображений, который расходуется относительно быстро по сравнению с компонентами, расположенными в узле формирования изображений, находится в резервуаре в отдельном сменном узле в форме картриджа с тонером, который сопряжен с узлом формирования изображений. В такой конфигурации количество компонентов, расположенных в картридже для тонера, сокращено по сравнению с традиционными картриджами для тонера. результате в системах, в которых используется отдельные картридж для тонера и узел формирования изображений, картридж для тонера часто называют "бутылка с тонером", несмотря на то, что картридж для тонера сложнее, чем простая бутылка для хранения тонера.
Для подачи тонера из картриджа на узел формирования изображений в картридже для тонера (далее - "картридж") можно использовать шнек, подающий тонер от выходного порта на картридже во входной порт узла формирования изображений и на второй шнек, который распределяет тонер внутри узла формирования изображений. По мере того, как тонер извлекается из картриджа, он проходит через затвор, применяемый для герметизации выходного порта картриджа, когда он не вставлен в принтер. Соответственно, затвор может смещаться в закрытое положение. Когда картридж достигает своего конечного положения в устройстве формирования изображений, палец или выступ другого типа на устройстве формирования изображений может войти в зацепление с зубцом на картриджа и приложить противоположно направленную силу для того, чтобы открыть затвор. Например, в US 7606520, "Затвор для картриджа с тонером для использования в устройстве для формирования изображений" и переданном правопреемнику по настоящей заявке, приводится пример механизма затвора.
Если пользователь случайно выпустить тонер из картриджа, ненамеренно приведя в действие затвор или намеренно нажмет на зубец, не задумываясь о последствиях, пока не будет слишком поздно, может возникнуть проблема. Выпущенный тонер может выпасть из картриджа и войти в контакт с областью вокруг устройства, формирующего изображения или с одеждой пользователя, пачкая ее. В устройствах формирования изображений, где применяются отдельный картридж с тонером и отдельный узел формирования изображений, возникает дополнительная проблема. Если узел формирования изображений во время установки картриджа отсутствует, и затвор картриджа откроется под действием устройства формирования изображений, любой тонер, вытекающий из картриджа, попадет из выпускного порта картриджа внутрь устройства формирования изображений, поскольку узел формирования изображений отсутствует и не может принять этот тонер. Когда рассыпавшийся тонер попадает на внутренние части устройства формирования изображений, он может привести к возникновению проблем с надежностью и, в некоторых случаях, к дефектам печати. Соответственно, следует понимать, что имеется потребность в механизме, предотвращающем нежелательный выход тонера через затвор картриджа.
Далее, в устройствах, где используются отдельные картридж и узел формирования изображений, важно, чтобы картридж и узел формирования изображений были точно выставлены относительно друг друга внутри устройства для формирования изображений. Например, если выпускной порт на картриджа будет смещен относительно впускного порта узла формирования изображений, может возникнуть сильная утечка тонера. Картридж и узел формирования изображений должны жестко удерживаться на месте после их установки в устройство формирования изображений, чтобы не допустить изменения их взаимного расположения во время работы. Требование жесткого контроля положения должно быть сбалансировано с необходимостью позволить пользователю легко вставлять и извлекать узел формирования изображений и картридж с тонером в устройство формирования изображений и из него. Соответственно, следует понимать, что также имеется потребность в картридже, имеющем элементы управления положением, которые обеспечивают возможность точного позиционирования картриджа, в то же время допуская введение картриджа в устройство формирования изображений под разными углами.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Картридж с тонером для использования в устройстве формирования изображений по одному иллюстративному варианту содержит корпус, имеющий верхнюю сторону, нижнюю сторону, переднюю сторону и заднюю сторону, находящиеся между первой боковой стороной и второй боковой стороной корпуса. Корпус определяет резервуар для хранения в нем тонера. Выпускной порт сообщается по текучей среде с резервуаром и обращен вниз на передней стороне корпуса рядом с первой боковой стороной. Затвор находится на выходном порте и выполнен с возможностью перемещения между открытым положением, позволяющим выпускать тонер из выпускного порта, и закрытым положением, предотвращающим выпуск тонера из выпускного порта. Система подачи тонера для транспортировки тонера из резервуара через выпускной порт содержит главную шестерню интерфейса для приведения во вращение системы подачи тонера. Часть главной шестерни интерфейса обнажена на передней стороне корпуса рядом с верхней частью второй боковой стороны и выполнена с возможностью зацепления с соответствующей приводной шестерней в устройстве формирования изображений. Рядом с первой боковой стороной корпуса находится обращенное назад отверстие для приема первого входящего в зацепление элемента в устройстве формирования изображений для открывания и закрывания затвора. Рядом с первой боковой стороной корпуса расположен обращенный вперед паз для приема второго входящего в зацепление элемента устройства формирования изображения для запирания и отпирания затвора.
Картридж для использования в устройстве для формирования изображений, в котором узел формирования изображений является отдельным от картриджа, съемно установленный в нем по другому иллюстративному варианту изобретения содержит корпус, имеющий верхнюю сторону, нижнюю сторону, переднюю сторону и заднюю сторону, которые находятся между первой и второй боковыми сторонами корпуса. Корпус определяет резервуар для хранения в нем тонера. На передней стороне корпуса рядом с первой боковой стороной находится выпускной порт, сообщающийся по текучей среде с резервуаром и обращенный вниз. На выпускном порте установлен затвор, выполненный с возможностью перемещения между открытым положением, позволяющим выпускать тонер из выпускного порта, и закрытым положением, предотвращающим выпуск тонера из выпускного порта. Система подачи тонера для транспортировки тонера из резервуара через выпускной порт содержит главную шестерню интерфейса для приведения во вращение системы подачи тонера. Часть главной шестерни интерфейса обнажена на передней стороне корпуса рядом с верхней частью второй боковой стороны и выполнена с возможностью зацепления с соответствующей приводной шестерней в устройстве формирования изображений. С затвором оперативно соединена тяга для открывания затвора при приведении в действие входящим в зацепление элементом в устройстве формирования изображений. Рядом с первой боковой стороной корпуса расположено обращенное назад отверстие для приема входящего в зацепление элемента устройства для формирования изображений. С тягой оперативно соединен блокирующий механизм, который подпружинен в запертое положение, предотвращая открывание затвора тягой. Блокирующий механизм выполнен с возможностью перемещения в разблокированное положение при приведении в действие входящим в зацепление элементом устройства формирующего изображения, что позволяет тяге открыть затвор. Рядом с первой боковой стороной корпуса расположен обращенный вперед паз для приема входящего в зацепление элемента узла формирования изображений.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Вышеописанные и другие признаки и преимущества различных вариантов изобретения и способы их получения будут более подробно описаны ниже со ссылками на приложенные чертежи.
Фиг. 1 - блок-схема системы формирования изображений по одному иллюстративному варианту.
Фиг. 2 - вид в перспективе картриджа с тонером и блока формирования изображений по одному иллюстративному варианту.
Фиг. 3 и 4 - дополнительные виды в перспективе картриджа по Фиг. 2.
Фиг. 5 и 6 - разнесенные виды картриджа по Фиг. 2, показывающие резервуар для хранения тонера.
Фиг. 7 - вид в перспективе передней части картриджа по Фиг. 2, показывающий выпускной порт.
Фиг. 8А и 8В - виды в перспективе узла затвора для картриджа в закрытом положении и в открытом положении, соответственно, по одному иллюстративному варианту.
Фиг. 9А и 9В - разнесенные виды узла затвора по Фиг. 8А и 8В.
Фиг. 10 - вертикальная проекция картриджа по Фиг. 2 со снятой торцевой крышкой для демонстрации блокирующего механизма в запертом положении и закрытый затвор по первому иллюстративному варианту.
Фиг. 11 - вертикальная проекция картриджа по Фиг. 10, иллюстрирующая блокирующий механизм в разблокированном положении и закрытый затвор.
Фиг. 12 - вертикальная проекция картриджа по Фиг. 10 и 11, иллюстрирующая блокирующий механизм в разблокированном положении и открытый затвор.
Фиг. 13 - вид картриджа по Фиг. 10-12 в увеличенном масштабе, когда блокирующий механизм находится в разблокированном положении, показывающий внутреннюю тягу на пути зубца к внешней тяге, позволяющую внутренней тяге открывать затвор, когда нажата внешняя тяга.
Фиг. 14 - вертикальная проекция картриджа по Фиг. 10-13, иллюстрирующая блокирующий механизм в запертом положении, позволяющем нажимать внешнюю тягу без открывания затвора.
Фиг. 15 - вид картриджа по Фиг. 10-14 в увеличенном масштабе, когда блокирующий механизм находится в запертом положении, показывающий внутреннюю тягу, отведенную под зубец на внешней тяге, что позволяет нажимать на внешнюю тягу без открывания затвора.
Фиг. 16 - вид сверху в перспективе картриджа и узла формирования изображения по Фиг. 2.
Фиг. 17 - сечение картриджа и узла формирования изображения по линии 17-17 на Фиг. 16 где картридж продвинут ближе к узлу формирования изображения.
Фиг. 18 - вертикальная проекция картриджа по Фиг. 2 при его загрузке в устройство формирования изображений.
Фиг. 19 - вертикальная проекция картриджа по Фиг. 2 в его конечном положении в устройстве формирования изображений, показывающая зацепление различных элементов интерфейса.
Фиг. 20А-С - последовательность видов первого направляющего крыла на картридже, перемещающемся по соответствующему пути установки в устройстве формирования изображений по одному иллюстративному варианту.
Фиг. 21А-С - последовательность видов второго направляющего крыла на картридже, перемещающемся по соответствующему пути установки в устройстве формирования изобретений по одному иллюстративному варианту.
Фиг. 22А-С - последовательность сечений ножки картриджа по линии 22-22 на Фиг. 2, когда картридж вставляют в устройство формирования изобретений по одному иллюстративному варианту.
Фиг. 23 - вид в перспективе картриджа и узла формирования изображений по второму иллюстративному варианту.
Фиг. 24 и 25 - дополнительные виды в перспективе картриджа по Фиг. 23.
Фиг. 26 - вертикальная проекция картриджа по Фиг. 23 со снятой торцевой крышкой для демонстрации блокирующего механизма в запертом положении с закрытым затвором, по второму иллюстративному варианту.
Фиг. 27 - вид сверху в перспективе картриджа и узла формирования изображений по Фиг. 23.
Фиг. 28 - сечение картриджа и узла формирования изображений по линии 28-28 на Фиг. 27, где картридж продвинут ближе к узлу формирования изображений.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ
В нижеследующем описании и на чертежах варианты настоящего изобретения показаны в достаточной степени, чтобы позволить специалистам воспроизвести изобретение. Следует понимать, что изобретение не ограничивается деталями конструкции и расположением компонентов, показанных в нижеследующем описании и на приложенных чертежах. Изобретение может существовать в других вариантах и выполняться различными способами. Например, в другие варианты могут быть внесены конструктивные, хронологические, электрические, технологические и иные изменения. Примеры просто являются иллюстрацией возможных изменений. Отдельные компоненты и функции являются факультативными, если явно не требуются, и последовательность операций может меняться. Части и признаки некоторых вариантов могут быть включены в другие варианты или заменять части и признаки других вариантов. Объем заявки охватывает приложенную формулу изобретения и все возможные эквиваленты. Таким образом, нижеследующее описание не должно толковаться в ограничительном смысле и объем настоящего изобретения определен приложенной формулой.
Кроме того, следует понимать, что фразеология и терминология, применяемые в настоящем описании, имеют описательный характер и не должны считаться ограничивающими. Применение терминов "включающий", "содержащий" или "имеющий" и их вариантов предназначено для охвата позиций, перечисленных после таких терминов и их эквивалентов, а также дополнительных позиций. Если не указано иное, термины "соединенный", "присоединенный" и "установленный" и их варианты используются в широком смысле и охватывают прямые и косвенные соединения, сочленения, и установки. Кроме того, термин "соединенный" и "присоединенный" и их варианты не ограничиваются физическими и механическими соединениями.
Термины, относящиеся к пространственному положению или ориентации, такие как "верх", "низ", "перед", "зад", и "сбоку", "под", "ниже", "над", "верхний" и т.п. используются для облегчения описания и для объяснения позиционирования одного элемента относительно другого элемента. Эти термины по существу используются как ссылка на позиционирование элемента в предназначенном для него рабочем положении внутри устройства формирования изображения. Далее, такие термины, как "первый", "второй" и т.п., используются для описания различных элементов, областей, участков и пр., и не несут ограничительного смысла. Термин "изображение" используется для обозначения любой напечатанной или цифровой формы текста, графики или их комбинаций. Одинаковые термины обозначают одинаковые элементы во всем описании.
На чертежах и, в частности, на Фиг. 1, показана блок-схема системы 20 формирования изображений по одному иллюстративному варианту. Система 20 формирования изображений содержит устройство 22, формирующее изображения и компьютер 24. Устройство 22, формирующее изображения поддерживает связь с компьютером 245 по коммуникационному каналу 26. В настоящем описании термин "коммуникационный канал" по существу обозначает любую структуру, которая обеспечивает электронную связь между множеством компонентов и может использовать для этого проводную или беспроводную технологию, включая связь через интернет.
В иллюстративном варианте, показанном на Фиг. 1, устройство 22, формирующее изображение является многофункциональной машиной (иногда именуемой устройством "все-в-одном"), которая содержит контроллер 28, механизм 30 печати, лазерное сканирующее устройство (ЛСУ) (31), узел 32 формирования изображений, картридж 35 для тонера, пользовательский интерфейс 36, систему 38 подачи носителей, входной лоток 39 для носителей и систему 40 сканера. Устройство 22 формирования изображений может поддерживать связь с компьютером 24 с помощью стандартного коммуникационного протокола, такого, например, как универсальная последовательная шина (USB), Ethernet или IEEE 802.x. Устройство 22 формирования изображений может быть, например, электрографическим принтером/копировальной машиной, содержащей интегрированную систему 40 сканера или автономным электрофотографическим принтером.
Контроллер 28 содержит процессор и соединенное с ним запоминающее устройство 29 и может быть сформирован как одна или более микросхема прикладной ориентации (ASIC). Запоминающее устройство 29 может быть любым энергозависимым или энергонезависимым запоминающим устройством, например, оперативным запоминающим устройством (ОЗУ), постоянным запоминающим устройством (ПЗУ) флэш-памятью и/или энергонезависимым ОЗУ (ЭНОЗУ). Альтернативно, запоминающее устройство 29 может иметь форму отдельного запоминающего устройства (ОЗУ, ПЗУ и/или ЭНОЗУ), жестким диском, приводом CD или DVD, или любым запоминающим устройством, удобным для использования с контроллером 28. Контроллер 28 может быть, например, контроллером комбинированного принтера и сканера.
В показанном иллюстративном варианте контроллер 28 поддерживает связь с механизмом 30 печати через коммуникационный канал 50. Контроллер 28 поддерживает связь с устройством 32 формирования изображений и цепями 44 процессора через коммуникационный канал 51. Контроллер 28 поддерживает связь с картриджем 35 и находящимися в нем цепями 45 процессора через коммуникационный канал 52. Контроллер 28 поддерживает связь с системой 38 подачи носителей через коммуникационный канал 53. Контроллер 28 поддерживает связь с системой 40 сканера через коммуникационный канал 54. Пользовательский интерфейс 36 поддерживает связь с контроллером 28 через коммуникационный канал 55. Обрабатывающие цепи 44, 45 могут выполнять функции аутентификации, обеспечения безопасности и оперативных блокировок, хранить рабочие параметры и информацию об использовании для устройства 22 формирования изображений и картриджа 35 соответственно. Контроллер 28 обрабатывает данные печати и сканирования и управляет механизмом 30 печати во время печати и системой 40 сканера вор время сканирования.
Компьютер 24, который является факультативным, может быть например, персональным компьютером, содержащим запоминающее устройство 60, например, ОЗУ, ПЗУ и/или ЭНОЗУ, устройство 62 ввода, например, клавиатуру и/или манипулятор мышь, и отображающий монитор 64.
Компьютер 24 также содержит процессор, интерфейсы вода/вывода, и может содержать по меньшей мере одно запоминающее устройство большой емкости, такое как жесткий диск, или привод CD или DVD дисков (не показан). Компьютер 24 также может быть устройством, способным поддерживать связь с устройством 22 формирования изображения и не являющимся персональным компьютером, например, планшетным компьютером, смартфоном или другим электронным устройством.
В показанном иллюстративном варианте компьютер 24 в своем запоминающем устройстве хранит программное средство, включая программные команды, который функционируют как драйвер 66 формирования изображений, например, программный драйвер принтера/сканера для устройства 22 формирования изображения. Драйвер 66 формирования изображения поддерживает связь с контроллером 28 устройства 22 формирования изображений по коммуникационному каналу 26. Драйвер 66 формирования изображений обеспечивает связь между устройством 22 формирования изображений и компьютером 24. Одной из функций драйвера 66 формирования изображений может быть, например, передача форматированных данных печати на устройство 22 формирования изображений и, более конкретно, на механизм 30 печати, чтобы распечатать изображение. Другой функцией драйвера 66 формирования изображений может быть, например, обеспечение сбора данных сканирования от системы 40 сканера.
В некоторых обстоятельствах может оказаться желательным включать устройство 22 формирования изображений в автономном режиме. В автономном режиме устройство 22 формирования изображений может работать без компьютера 24. Соответственно, весь драйвер 66 формирования изображений или подобный драйвер или его часть могут находиться в контроллере 28 устройства 22 формирования изображений, чтобы сохранить функциональность печати и/или сканирования при работе в автономном режиме.
Механизм 30 печати содержит лазерный сканирующий узел (ЛСУ) 31, картридж 35 с тонером, узел 32 формирования изображений и термофиксатор 37, все из которых установлены внутри устройства 22 формирования изображений. Узел 32 формирования изображений съемно установлен в устройстве 22 формирования изображений и содержит проявляющий узел 34, в котором находится сборник для тонера и устройство подачи тонера. Система подачи тонера содержит валок нанесения тонера, который забирает тонер из сборника и подает его на проявляющий валок. Ракель создает дозированный равномерный слой тонера на поверхности валка проявителя. Узел 32 формирования изображений также содержит очищающее устройство 33, в котором находится светочувствительный барабан и система удаления израсходованного тонера. Картридж 35 также съемно установлен в узле 32 формирования изображений в сопряженном отношении с узлом 34 проявления узла 32 формирования изображений. Выпускной порт на картридже 35 сообщается с впускным портом на проявляющем узле 34, позволяя периодически перемещать тонер из картриджа 35 для пополнения тонера в сборнике в проявляющем узле 34.
Электрофотографический процесс печати хорошо известен, поэтому будет описан лишь кратко. Во время процесса печати лазерный сканирующий узел 31 создает латентное изображение на светочувствительном барабане в очищающем узле 33. Тонер из сборника в проявляющем узле 34 подается на латентное изображение на светочувствительном барабане с помощью проявляющего валка для создания тонового изображения. Затем тоновое изображение переносится на лист носителя, вставленный в узел 32 формирования изображений из входного лотка 39 для носителей. Остатки тонера удаляются со светочувствительного барабана системой удаления израсходованного тонера. Тоновое изображение фиксируется на носителе в термофиксаторе 37 и направляется на выход или на одну или более финишную операцию, например, на устройство двухсторонней печати, сшиватель или дырокол.
На Фиг. 2 картридж 100 для тонера и узел 200 формирования изображений показаны в одном иллюстративном варианте. Узел 200 формирования изображений содержит проявляющий узел 202 и очищающий узел 204, которые установлены на общей раме 206. Узел 200 формирования изображений и картридж 100 съемно установлены в устройстве 22 формирования изображений вдоль общего входного канала. Сначала в устройство 22 формирования изображений вставляют узел 200 формирования изображений. Затем в устройство 22 формирования изображений вставляют картридж 100, который попадает на раму 206 и сопрягается с проявляющим узлом 202 узла 200 формирования изображений, как показано стрелкой на Фиг. 2. Такое расположение позволяет легко извлекать картридж 100 с тонером и вновь вставлять его при замене пустого картриджа, без необходимости извлекать узел 200 формирования изображений. Узел 200 формирования изображений легко можно извлечь при необходимости ремонта, обслуживания или замены компонентов, связанных с проявляющим узлом 202, очищающим узлом 204 или рамкой 206 или для устранения заедания носителя.
Как показано на Фиг. 2-5, картридж 100 с тонером содержит корпус 102, имеющий замкнутый резервуар 104 (Фиг. 5) для хранения некоторого количества тонера. Корпус 1-2 можно считать имеющим верх или крышку 106, установленную на основании 108. Основание 108 содержит первую и вторую боковые стенки 110, 112, соединенные с примыкающими передней и задней стенками 114, 116 в одном варианте верх 106 приварен ультразвуковой сваркой к основанию 108, тем самым образую закрытый резервуар 104. Корпус 102 также содержит первую и вторую торцевые крышки 118, 120, которые установлены на боковых стенках 110, 112 соответственно. Первая и вторая торцевые крышки 118, 120 могут защелкиваться на месте или крепиться винтами или другими крепежными элементами. На верху 106 или на основании 108 картриджа 100 может быть выполнена ручка 122, помогающая при установке и извлечении картриджа из узла 200 формирования изображений и устройства 22 формирования изображений. Как показано на Фиг. 6 на боковой стенке 112 выполнен заполняющий порт 124 который используется для заполнения картриджа 100 тонером. После заполнения порт 124 закрывают пробкой 126 и/или крышкой 128.
Как показано на Фиг. 5 в пространстве, образованном между торцевой крышкой 118 и боковой стенкой 110 расположены различные приводные шестерни. Главная шестерня 130 интерфейса находится в зацеплении с приводной системой устройства 22 формирования изображений, которая передает крутящий момент на главную шестерню 130 интерфейса. В пространстве, образованном между торцевой крышкой 120 и боковой стенкой 112 могут находиться различные тяги для привода затвора, который регулирует поток тонера из выпускного порта 132, выполненного в передней стенке 114 (Фиг. 3). В резервуаре 104 для тонера с возможностью вращения установлен одна или более мешалка 134, при этом первый и второй концы приводного вала 136 мешалки(мешалок) 134 проходят сквозь выровненные отверстия в боковых стенках 110, 112, соответственно. Приводная шестерня 138 установлена на первом конце приводного вала 136 и находится в зацеплении с главной шестерней 130 интерфейса либо непосредственно, либо через одну или боле промежуточную шестерню. На каждом конце приводного вала 136 там, где он проходит сквозь стенки 110, 112, могут быть установлены втулки. Соответственно, боковая стенка 110 также может именоваться "приводной" или "ведомой" стороной картриджа 100.
Как показано на Фиг. 5 и 6, в канале 142, проходящем вдоль ширины передней стенки 114 между боковыми стенками 110, 112 установлен шнек 140, имеющий первый и второй концы 140а, 140b и спиральный винтовой пролет 140с. Канал 142 и ось шнека 140 расположены над осью приводного вала 136, но ниже оси главной шестерни 130 интерфейса. Канал 142 и ось 140 шнека также отнесены вперед от осей приводного вала 136 и главной шестерни 130 интерфейса. Канал 142 может быть сформован интегрально как часть передней стенки 114, или сформован как отдельный компонент, который крепится к передней стенке 114. Канал 142 ориентирован по существу горизонтально вдоль картриджа 100, когда картридж 100 установлен в устройство 22 формирования изображений. Первый конец 140а шнека 140 проходит сквозь боковую стенку 110 и на первом конце 140а установлена приводная шестерня 144, которая входит в зацепление с главной шестерней 130 интерфейса либо непосредственно, либо через одну или более промежуточную шестерню. Канал 142 содержит открытый участок 142а и закрытый участок 142b. Открытый участок 142а открыт в резервуар 104 для тонера и проходит от боковой стенки 110 к второму концу 140b шнека. Закрытый участок 142b канала 142 проходит от боковой стенки 112 и охватывает второй конец 142b шнека 140 и узел 150 затвора (Фиг.7) и второй конец 140b шнека 140. Когда мешалка (мешалки) 134 вращается, она подает тонер из резервуара 104 в открытый участок 142а канала 142. Шнек 140 приводится во вращение через приводную шестерню 144 для подачи тонера, попавшего в канал 142, к узлу 150 затвора. Узел 150 затвора определяет, может ли тонер выходить из картриджа 100 через выпускной порт 152, расположенный в передней стенке 114 и показанный на Фиг. 7. Выпускной порт 152 находится на дне канала 142 и обращен вниз, чтобы сила тяжести способствовала выходу тонера через выпускной порт 152.
Узел 150 затвора более подробно показан на Фиг. 8А, 8В, 9А и 9В. Узел 150 затвора содержит затвор 154, который вращается между закрытым положением, показанным на Фиг. 8А и 9А, и открытым положением, показанным на Фиг. 8В и 9В. Затвор 154 содержит открытый конец 154а, в который вставлен второй конец 140b шнека 140. Когда шнек 140 вращается, он подает тонер из канала 142 на затвор 154. Затвор 154 содержит радиальное отверстие 154b которое соединено с открытым концом 154а внутренним каналом в затворе 154. Радиальное отверстие 154b позволяет тонеру выходить из картриджа 100 через выпускной порт 152, как более подробно описывается ниже.
На боковой стенке 112 картриджа 100 установлен удерживающий элемент 156 (Фиг. 7). В показанном иллюстративном варианте удерживающий элемент 156 является отдельным компонентом, прикрепленным к корпусу 102; однако удерживающий элемент 156 может быть сформован интегрально, как часть корпуса 102. Удерживающий элемент 156 содержит втулку 168, в которую вставлен закрытый конец 154с затвора 154. Закрытый конец 154с затвора 154 соединен с рычагом 160, который открывает и закрывает затвор 154. В показанном иллюстративном варианте закрытый конец 154с затвора 154 содержит шпонку 162, а рычаг 160 содержит ответную шпоночную канавку 164. Шпонка 162 и шпоночная канавка 164 соединяют затвор 154 с рычагом 160 так, что поворот рычага 160 приводит к открыванию и закрыванию затвора 154. Следует понимать, что эту конфигурацию можно выполнить обратной так, чтобы рычаг 160 содержал шпонку, а закрытый конец 154с содержал ответную шпоночную канавку. В показанном варианте рычаг 160 соединен с закрытым концом 154с крепежным элементом 166, который проходит сквозь шпоночную канавку 164 и резьбовое отверстие 168 в закрытом конце 154с; однако рычаг 160 и затвор 154 могут соединяться любым подходящим средством, например, защелкиваться друг на друге. На дистальном конце рычага 160 может быть установлена стойка 170.
Когда рычаг 160 находится в первом положении, показанном на Фиг. 8А и 9А, затвор 154 закрыт и радиальное отверстие 154b расположено у внутренней поверхности закрытого участка 142b канала 142 для предотвращения выпуска тонера из картриджа 100. Когда рычаг 160 поворачивают во второе положение, показанное на Фиг. 8В и 9В, затвор 154 поворачивается в открытое положение, где радиальное отверстие 154b совмещается с выпускным портом 152, позволяя тонеру выходить из картриджа 100. Когда затвор 154 находится в открытом положении, тонер можно подавать из резервуара 104 картриджа 100 на узел 200 формирования изображений за счет вращения мешалки (мешалок) 134 и шнека 140. Более конкретно, когда мешалка (мешалки) 134 вращаются, они подают тонер из резервуара 104 в открытый участок 142а канала 142. Когда шнек 140 вращается, он подает тонер, попавший в канал 142 на затвор 154 через открытый конец 154а. Тонер проходит через внутренний канал в затворе 154 и выходит через радиальное отверстие 154b и выпускной порт 153 в соответствующий впускной порт 208 в проявляющем узле 202 (Фиг.2).
На Фиг. 10 показан вид сбоку картриджа 100 со снятой торцевой крышкой 120, чтобы более понятно проиллюстрировать иллюстративный механизм 300 запирания затвора, расположенный между боковой стенкой 112 и торцевой крышкой 120. Механизм 300 запирания затвора содержит рычажный механизм 310 затвора, который приводит в действие рычаг 160 для открывания и закрывания затвора 154, и блокирующий механизм 330, который предотвращает открывание затвора 154, пока картридж 100 не будет вставлен в устройство 22 формирования изображений и сопряжен с узлом 200 формирования изображений. В этом варианте рычажный механизм 310 затвора содержит внешнюю тягу 312 и внутреннюю тягу 314. Внешняя тяга 312 в одной своей форме раздваивается, и имеет внутреннюю и внешнюю боковые стенки 320, 322, соответственно, и содержит поверхность 316 зацепления, например, напоминающую кнопку, которая обнажена через обращенное назад отверстие 175 во внешней части корпуса 102 (см. также Фиг. 2-4), например, в задней части торцевой крышки 130 рядом с крышкой 106, как показано на чертеже. Внутренняя тяга 314 одним концом соединена с рычагом 160. В этом иллюстративном варианте внутренняя тяга 314 содержит канал 318, в который вставлена стойка 170, отходящая от рычага 160. Однако внутреннюю тягу 314 и рычаг 160 можно соединять любыми подходящими средствами, например, сделав конфигурацию стойка/канал обратной, чтобы стойка находилась на внутренней тяге 314, а канал - на рычаге 160. Внутренняя тяга 314 может поворачиваться вокруг стойки 170 рычага 160. Внешняя тяга 3123 и внутренняя тяга 314 являются удлиненными элементами, наложенными друг на друга. В показанном варианте внутренняя тяга 314 расположена в промежутке между боковыми стенками 320, 322 внешней тяги 312, но при желании такую конфигурацию можно сделать обратной. Внешняя тяга 312 подпружинена соответствующим подпружинивающим элементом, например, пружиной (например, пружиной, работающей на растяжение) в сторону отверстия 175, в котором обнажена поверхность 316 зацепления. Аналогично, внутренняя тяга 314 подпружинена подпружинивающим элементом в сторону от рычага 160 так, чтобы затвор 154 был подпружинен в сторону закрытого положения.
В этом варианте блокирующий механизм 330 шарнирно прикреплен к боковой стенке 112 для поворота вокруг оси 332 вращения. Блокирующий механизм 330 содержит первую ножку 334 и вторую ножку 336, каждая из которых радиально отходит от оси 332. Вторая ножка 336 содержит первый участок 336а, который проходит радиально от оси 332, и второй участок 336b, который изогнут и проходит рядом с дистальным концом первого участка 336а под углом так, что он приблизительно перпендикулярен первому участку 336а. Второй участок 336b второй ножки 336 содержит поверхность 340 зацепления, которая контактирует с взаимодействующим элементом, например, ребром 210, на раме 206 (или с другим взаимодействующим элементом на узле 200 формирования изображений), чтобы открывать затвор 154. Как показано на Фиг. 3, в передней части основания 108 и/или торцевой крышки 120 картриджа 100 имеется обращенный вперед паз 174 для приема ребра 210. Паз 174 ограничивает доступ к блокирующему механизму 330 для снижения вероятности случайного отпирания блокирующего механизма пользователем. Как показано на Фиг. 10, первая ножка 334 на своем дистальном конце содержит гибкий элемент 342. Гибкий элемент 342 включает изогнутую поверхность 344 зацепления (см. Фиг. 11), расположенную на его внешней поверхности и обращенную к внутренней тяге 314. Нижняя поверхность внутренней тяги 314 (скрытая за боковой стенкой внутренней тяги 314) поддерживается поверхностью 344 зацепления гибкого элемента 342. Блокирующий механизм 330 подпружинен одним или более подпружинивающим элементом в запертое положение, показанное на Фиг. 10 для предотвращения открывания затвора до того, как картридж 100 будет установлен в устройство 22 формирования изображений, как более подробно описывается ниже.
Как показано на Фиг. 11, когда картридж 100 вставлен в устройство 22 формирования изображений и сопряжено с узлом 200 формирования изображений, ребро 210 входит в паз 174 и контактирует с поверхностью 340 зацепления блокирующего механизма 330. Сила. прилагаемая ребром 210 к блокирующему механизму 330. преодолевает силу подпружинивания, приложенную к блокирующему механизму 330 и заставляет его повернуться по часовой стрелке (если смотреть на Фиг. 11) в положение отпирания и, в свою очередь, поднять внутреннюю тягу 314. После того, как картридж 100 будет вставлен в устройство 22 формирования изображений, когда дверца доступа в устройство 22 формирования изображений будет закрыта, плунжер или другой выступ, отходящий от внутренней поверхности дверцы (или иным образом соединенный с дверцей) нажимает на поверхность 316 зацепления, преодолевая силу подпружинивания, приложенную к внешней тяге 312, и нажимает и на внешнюю тягу 312, и на внутреннюю тягу 314, заставляя рычаг 360 повернуться и открыть затвор 154, как показано на Фиг. 12. Когда поверхность 316 зацепления нажата, внешняя тяга 312 перемещается в направлении, показанном стрелкой на Фиг. 12. Внешняя тяга 312 содержит удлиненный паз 346, в который вставлена соответствующая стойка на торцевой крышке 120 или на боковой стенке 112. Паз 346 определяет путь движения внешней тяги 312. Как более подробно показано на Фиг. 13, когда блокирующий механизм 330 находится в положении отпирания, повернутый ребром 210, внутренняя тяга 312 поднимается по пути к зубцу 326 на внутренней верхней поверхности внешней тяги 312. В результате, когда внешняя тяга 312 нажата, зубец 326 входит в зацепление с верхним углом 328 внутренней тяги 314 для перемещения вместе с внешней тягой 312, что в свою очередь открывает затвор 154. Когда внешняя тяга 312 и внутренняя тяга 314 нажаты, движение внутренней тяги 314 не является строго прямолинейным; вместо этого внутренняя тяга 314 опускается вниз, а затем немного поднимается, когда рычаг 160 поворачивается вокруг оси вращения затвора 154. Гибкий элемент 342 принимает это движение вниз и вверх, немного изгибаясь, чтобы внутренняя тяга могла опуститься не изгибаясь или не ограничивая свое движение. Это способствует удержанию внешней тяги 312 и внутренней тяги 314 соединенными друг с другом.
Когда картридж 100 извлечен из устройства 22 формирования изображений, эта последовательность операций реверсируется. Когда дверца доступа в устройство 22 формирования изображений открыта, внешняя тяга 312 и внутренняя тяга 314 отходят в свое исходное положение, определяемое подпружинивающим элементом, закрывая затвор 154. Когда пользователь извлекает картридж 100 из устройства, ребро 210 выходит из зацепления с поверхностью 340, в результате чего блокирующий механизм 330 поворачивается против часовой стрелки (если смотреть на Фиг. 10-12) в запертое положение. Когда блокирующий механизм 330 поворачивается, внутренняя тяга 314 опускается, пока ее верхний угол 328 не окажется ниже пути зубца 326.
Как показано на Фиг. 14, если поверхность 316 зацепления будет нажата, когда блокирующий механизм 330 находится в запертом положении, показанном на Фиг. 10 и 14, внешняя тяга 312 будет нажата в направлении внутренней тяги 314 и зайдет за нее. Как боле подробно показано на Фиг. 15, когда блокирующий механизм 330 заперт, внутренняя тяга 314 опущена под зубец 326 на внутренней верхней поверхности внешней тяги 312. В результате внешняя тяга 312 может свободно пройти за внутреннюю тягу 314, не нажимая на нее и, следовательно, не открывая затвор 154. Таким образом механизм 300 запирания затвора предотвращает открывание затвора 154, если поверхность 316 зацепления внешней тяги 312 нажата, и поверхностью 340 зацепления блокирующего механизма 330 находится в зацеплении. Это предотвращает открывание затвора 154, если картридж 100 не сопряжен с узлом 200 формирования изображений в его конечном положении в устройстве 22 формирования изображений. В результате затвор 154 остается закрытым, когда картридж 100 извлечен из устройства 22 формирования изображений, даже если поверхность 316 зацепления нажата.
Если затвор 154 был открыт без установки картриджа на узел 200 формирования изображений, тонер может высыпаться из картриджа 100 через выпускной порт 152 во внутреннюю область устройства 22 формирования изображений, потенциально приводя к дефектам печати. Механизм 300 запирания затвора предотвращает такие случаи. Механизм 300 запирания затвора также позволяет пользователю закрыть дверцу устройства 22 формирования изображений не открывая затвор 154, даже если узел 200 формирования изображений отсутствует. Если бы внешняя тяга 312 не могла свободно заходить за внутреннюю тягу 314, когда узел 200 формирования изображений отсутствует, если пользователь пытается закрыть дверцу устройства 200 формирования изображений, пользователю это не удалось бы, поскольку блокирующий механизм 300 воспрепятствовал бы движению внешней тяге 312 и внутренней тяги 314. Если пользователь продолжит попытки закрыть дверцу, в зависимости от приложенной силы, один или более из компонентов, образующих запирающий механизм 300 или другую часть картриджа 100 или устройства 22 формирования изображений могут сломаться. Запирающий механизм 300 решает эту проблему, позволяя внешней тяге 312 заходить за внутреннюю тягу 314, когда блокирующий механизм 330 находится в запертом положении. Запирающий механизм 300 также снижает вероятность того, что пользователь случайно высыпет тонер из картриджа 100, поскольку для того, чтобы открыть затвор 154 нужно нажать и поверхность 316 зацепления, и поверхность 340 зацепления.
Как показано на Фиг. 3 и 7, картридж 100 содержит ребро или выступ 176, отходящий от передней стороны 114 корпуса 102, отнесенный от выпускного порта 152 и расположенный рядом с боковой стенкой 112. В показанном иллюстративном варианте выступ 176 сформирован как часть удерживающего элемента 156. Выступ 176 расположен так, чтобы приводить в действие затвор 209 (Фиг. 16), который регулирует возможностью входа тонера во впускной порт 208 на проявляющем узле 23023. Более конкретно, когда картридж 100 вставлен в устройство 22 формирования изображений и сопряжен с проявляющим узлом 202, выступ 176 входит в контакт и открывает затвор 209. Когда картридж 100 отсоединен от проявляющего узла 202 и извлечен из устройства 22 формирования изображений, выступ 176 выходит из контакта и закрывает затвор 209. В показанном иллюстративном варианте выступ 176 содержит выступающий вперед участок 177, который отходит от передней стенки 114, и рукоятку 178, которая отходит в стороны от передней части выступающего вперед участка 177.
Как показано на Фиг. 2, когда картридж 100 установлен в устройстве 22 формирования изображений, его различные элементы интерфейса должны быть совмещены с ответными элементами интерфейса узла 200 формирования изображений и устройства 22 формирования изображений. В своем конечном положении в устройстве 22 формирования изображений картридж 100 расположен над рамой 206 узла 200 формирования изображений так, что выпускной порт 152 совмещен и сопряжен с впускным портом 208 узла 200 формирования изображений. В своем конечном положении картридж 100 не прилагает нагружающей силы к проявляющему узлу 202. Выпускной порт 152 и впускной порт 208 должны быть точно совмещены, чтобы предотвратить утечку тонера между картриджем 100 и проявляющим узлом 202. Далее, главная шестерня 130 интерфейса должна быть совмещена и сопряжена с соответствующей приводной шестерней в устройстве 22 формирования изображений, которая передает крутящий момент на главную шестерню 130 интерфейса. Если главная шестерня 130 интерфейса смещена, шестерни могут войти в зацепление неправильно, в результате чего может произойти врезание зубьев друг в друга. Кроме того, электрические контакты для цепей 45 картриджа 100, расположенные в соединителе 145 на торцевой крышке 118 должны быть совмещены и сопряжены с соответствующими электрическими контактами в устройстве 22 формирования изображений, чтобы обеспечивать связь между картриджем 100 и устройством 22 формирования изображений. Как показано на чертеже, соединитель 145 содержит обращенное вперед отверстие 145а для приема ответных электрических контактов в устройстве 22 формирования изображений. В показанном иллюстративном варианте торцевая крышка 120 содержит сужающуюся направляющую 145b, которая совмещена с отверстием 145а для направления соответствующих электрических контактов в устройстве 22 формирования изображений к отверстию 145а, когда картридж 100 вставляется в устройство. Далее, паз 174 должен быть расположен так, чтобы принимать ребро 210, когда картридж 100 вставляется в устройство 22 формирования изображений, а отверстие 175 должно быть расположено так. чтобы принимать выступ дверцы доступа в устройство 22 формирования изображений для отпирания блокирующего механизма 330. Положением этих различных точек интерфейса следует жестко управлять, чтобы обеспечить правильность работы картриджа 100. В результате картридж 100 следует правильно позиционировать в направлении вперед назад (направление "х" на Фиг. 2), в вертикальном направлении (направление "y") и в поперечном, или осевом направлении (направление "z") Угол установки картриджа (Θ), также именуемый углом наклона, также следует контролировать так, чтобы он оставался в допустимом диапазоне для обеспечения правильного позиционирования.
Как показано на Фиг. 2 и 7, картридж 100 и узел 200 формирования изображений содержат элементы грубого и точного осевого позиционирования. Картридж 100 содержит пару ножек 146, 148, выступающих вниз от основания 108. Ножки 146, 148 разнесены в осевом направлении "z" относительно друг друга между торцевыми крышками 118, 120. Ножки 146, 148 проходят вдоль основания 108 от задней части картриджа к передней стенке 114 параллельно направлению "х". Передняя часть ножки 148 содержит прорезь 150, которая позволяет взаимодействующему элементу на раме 206, например, ребру 210, войти в зацепление с тягами, расположенными между торцевой крышкой 118 и боковой стенкой 110 для открывания затвора, когда картридж с тонером вставлен в устройство 22 формирования изображений. Рама 206 узла 200 формирования изображений содержит пару вертикальных стенок 212, 214, которые соответствуют ножкам 146, 148. Каждая вертикальная стенка 212, 214 содержит скошенную переднюю поверхность 212а, 214а, которая наклонена наружу относительно направления "х" установки, и обращена к картриджу 100, когда картридж движется в направлении узла 200 формирования изображений. Каждая вертикальная стенка 212, 214 также содержит внутреннюю поверхность 212b, 214b, которая проходит по существу параллельно направлению "х" установки картриджа 100. Внутренние поверхности 212b, 214b отнесены внутрь от передних поверхностей 212а, 214а, соответственно, в направлении "х" к проявляющему узлу 202. Когда картридж 100 вставляется в устройство 22 формирования изображений, передние поверхности 212а, 214а направляют картридж 100 к проявляющему узлу 202 и ограничивают ход картриджа 100 в осевом направлении "z". Если картридж 100 смещен в осевом направлении "z" во время установки, внешние поверхности 146а, 148а одной из ножек 146, 148 входят в контакт с соответствующими передними поверхностями 212а, 214а вертикальных стенок 212, 214. Угол передней поверхности 212а или 214а сместить картридж 100 к его правильному осевому положению, тем самым осуществляя грубую регулировку положения по мере движения картриджа 100 в направлении проявляющего узла 202.
Когда картридж 100 перемещается дальше, внешние поверхности 146а, 148а ножек 146, 148 ограничиваются внутренними поверхностями 212b, 214b вертикальных стенок 212, 214 еще больше ограничивая ход картриджа 100 в осевом направлении. В показанном иллюстративном варианте расстояние между внешней поверхностью 146а ножки 146 и внешней поверхностью 148а ножки 148 составляет приблизительно 266-269 мм. Эти элементы грубого осевого регулирования подводят к элементам точного осевого регулирования в форме точно регулируемого интерфейса между язычком и пазом, который показан на Фиг. 17. На Фиг. 17 представлено сечение картриджа 100 и узла 200 формирования изображений по линии 17-17 на Фиг. 16, когда картриджа 100 подведен ближе к узлу 200 формирования изображений. Как показано на Фиг. 17, вертикальная стенка 216 отнесена внутрь от вертикальной стенки 212 в осевом направлении "z", образуя между ними паз 218. Боле конкретно, паз 218 сформирован между внутренней поверхностью 212b вертикальной стенки 212 и внешней поверхностью 216а вертикальной стенки 216. Когда картридж 100 подается ближе к проявляющему узлу 202, передняя часть ножки 146 входит в паз 218 в раме 206, позволяя пазу 218 жестко поддерживать осевое положение картриджа 100, как более подробно описано ниже.
Как показано на Фиг. 18 и 19, боковая поверхность каждой торцевой крышки 118, 120 содержит направляющее крыло 180, 190 (торцевая крышка 120 и направляющее крыло 190 показаны на Фиг. 3 и 4). Каждое направляющее крыло 180, 190 содержит по существу удлиненное тело 181, 191, которое проходит от задней части торцевой крышки 118 к ее передней части. Направляющие крылья 180, 190 по существу параллельны друг другу. Когда картридж 100 вставляют в устройство 22 формирования изображений, каждое направляющее крыло 180, 190 движется по заранее определенному пути 70 введения, который определен верхней и нижней направляющими 72, 74, проходящими вдоль внутренней поверхности устройства 22 формирования изображений. Верхняя поверхность 182, 192 каждого направляющего крыла 180, 190 содержит по существу плоский задний участок 182а, 192а, который проходит от задней части своей торцевой крышки 118, 120, к ее передней части. Каждая верхняя поверхность 182, 192 также имеет передний участок 182b, 192b который наклонен вниз относительно заднего участка 182а, 192а, соответственно. От каждой верхней поверхности 182, 192 вертикально вверх отходит упор 183, 193, который ограничивает направленный вперед ход картриджа 100, когда его вставляют в устройство 22 формирования изображения, как более подробно описано ниже. Каждое направляющее крыло 180, 190 содержит три скругленных выступа 186а, 186b, 186с и 196а, 196b, 196с, которые определяют точки контакта с нижней направляющей 74 устройства 22 формирования изображений. Направляющие крылья 180, 190 иногда называют "собачьими косточками" из-за формы их тел 181, 191, в сочетании со скругленными выступами 186b, 186c и 196b, 196c. Верхняя поверхность 182, 192 каждого соответствующего направляющего крыла 180, 190 содержит пару скругленных выступов 187а, 187b, 197а и 197b.
Каждая торцевая крышка 118, 120 также содержит поверхность 172, 173 зацепления, выступающую вверх от верхней части соответствующей торцевой крышки 118, 120. Каждая поверхность 172, 173 зацепления содержит наклонную переднюю поверхность 172а, 173а, которая обращена к узлу 200 формирования изображений во время установки, и наклонную заднюю поверхность 172b 173b, которая обращена от узла 200 формирования изображений во время установки.
Как показано на Фиг. 18, когда картридж 100 впервые вставляют в устройство 22 формирования изображений, ролик 76 в устройстве 22 формирования изображений, сдвинутый на путь введения картриджа 100, контактирует с передними поверхностями 172а, 173а поверхностей 172, 173 зацепления. Сила, приложенная к картриджу 100 роликом 76 управляет входом картриджа 100 и предотвращает его слишком быстрое продвижение в устройство 22 формирования изображения. Далее, по мере того как картридж 100 впервые вставляется в устройство 22 формирования изображения, наклоненные вниз передние части 182b, 192b и сужающийся носик 184, 194 направляющих крыльев 180, 190 позволяют пользователю вставлять картридж в достаточно широком диапазоне углов Θ (наклона). Когда картридж 100 продвигается, угол введения ограничивается выступами 187а, 187b, 197а, 197b на верхних поверхностях 182, 192 и передними выступами 186а, 196а на нижних поверхностях 185, 195, как показано на чертежах.
Как показано на Фиг. 19, когда картридж 100 движется к его конечному положению, ролик 76 переходит через вершину 172с, 173с каждой поверхности 172, 173 зацепления, пока он не войдет в контакт с задними поверхностями 172b, 173b. Сила, прилагаемая роликом 76 к задним поверхностям 172b, 173b картриджа 100 прижимает картридж 100 в его конечное положение в устройстве 22 формирования изображений. Когда картридж движется, упоры 183, 193 входят в контакт с верхней направляющей 72 в устройстве 22 формирования изображений, предотвращая дальнейшее движение картриджа 100, тем самым управляя горизонтальным позиционированием картриджа 100 на оси "х" в направлении вперед-назад. Вертикальное положение картриджа 100 на оси "y" управляется контактом между скругленными выступами 186b, 186c, 196b, 196c с нижней направляющей 304 в устройстве 22 формирования изображений. Более конкретно, три из четырех скругленных выступов 166b, 166c, 176b, 176c образуют базисные точки, которые определяют плоскость, которая определяет вертикальное положение картриджа 100. Например, в показанном иллюстративном варианте радиусы скругленных выступов 186b, 186c и 196b одинаковы, тогда как радиус скругленного выступа 196с немного меньше. В результате в этом варианте скругленные выступы 186b, 186c и 196b управляют вертикальным положением картриджа 100.
Точное позиционирование картриджа 100 позволяет правильно совместить различные элементы интерфейса картриджа 100 и соответствующие элементы интерфейса узла 200 формирования изображений и устройства 22 формирования изображений. Как показано на чертеже, в конечном положении выпускной порт 152 картриджа 100 совмещен и сопряжен с впускным портом 208 проявляющего узла 202. Главная шестерня 130 интерфейса выставлена и сопряжена с соответствующей приводной шестерней 78 в устройстве 22 формирования изображений. Электрические контакты для обрабатывающих цепей в соединителе 145 совмещены и сопряжены с соответствующими электрическими контактами в соединителе 80 в устройстве 22 формирования изображений. Элементы управления положением картриджа 100 обеспечивают жесткий контроль над этими точками интерфейса, обеспечивая правильность работы картриджа. Во время работы сила, прилагаемая роликом 76 к задним поверхностям 172b, 173b поверхностей 172, 173 зацепления удерживает картридж 100 в его положении и предотвращает его отсоединение от впускного порта 208, приводной шестерни 788 или электрических контактов 80.
На Фиг. 20А-С, 21А-С и 22А-С приведены последовательные виды, иллюстрирующие установку картриджа 100 с тонером в устройство 22 формирования изображений. На Фиг. 20А-С и 21А-С показаны положения направляющих крыльев 180, 190, соответственно, относительно пути 70 установки, когда картридж 100 вставляют в устройство 22 формирования изображений. На Фиг. 22А-С показаны сечения ножки 146 картриджа 100 по линии 22-22 на Фиг. 2. На фиг. 20А, 21А и 22А показан первый вид последовательности, когда картридж 100 первоначально вставляют в устройство 22 формирования изображения. Более конкретно, на Фиг. 20А. 21А, 22А показаны направляющие крылья 180, 190, соответственно, входящие в их соответствующие пути 70 установки. На Фиг. 22А показана передняя часть 146b ножки 146, входящая в паз 218 в раме 206. Как показано на чертеже, передняя часть 146b ножки 146 сужается по ширине, образуя язычок или носик 146с на своем переднем конце. В одном варианте ширина носика 146с равна приблизительно 5-9 мм. Паз 218 содержит соответствующий сужающийся направляющий участок 220 для приема и направления передней части 146b ножки 146 в паз 218. Паз 218 также содержит внутреннюю часть 222 паза, имеющий такой размер, чтобы плотно принимать носик 146с. На фиг. 20В, 21В м 22В показан второй вид последовательности, когда картридж 100 с тонером продвинулся дальше в устройство 22 формирования изображений. На фиг. 20В и 21В показаны направляющие крылья 180, 190, соответственно, продвинувшиеся дальше по своим путям 70 установки. На Фиг. 22В показана передняя часть 146b ножки 146, дальше вошедшая в паз 218. На Фиг. 20С, 21С и 22С приведены окончательные виды последовательности, когда картридж 100 с тонером полностью вставлен в устройство 22 формирования изображений и сопряжен с проявляющим узлом 202. На Фиг. 20С и 21С показаны упоры 183, 193, вошедшие в зацепление с соответствующим буртиком или скругленным упором 82 на устройстве 22 формирования изображений. Упор 82 управляет положением картриджа 100 в направлении установки и гарантирует, что картридж 100 не будет вставлен слишком глубоко в устройство 22 формирования изображений. На Фиг. 20С и 21С также показаны скругленные выступы 186b, 186с и 196b, установленные на нижней направляющей 74, и скругленные выступы 186а, 196а и 196с, отнесенные от нижней направляющей 304. Как описано выше, в этом варианте скругленные выступы 186b, 186с и 1906b определяют плоскость, которая управляет вертикальным положением картриджа 100. На Фиг. 22С показан носик 146с, плотно вставленный во внутренний участок 222 паза для управления осевым положением картриджа 100.
На Фиг. 23-25 показан картридж 400 с тонером, имеющий элементы управления положением и соответствующий узел 500 формирования изображений по второму варианту изобретения. Узел 500 формирования изображений содержит проявляющий узел 502 и очищающий узел 504, установленные на общей раме 506. Проявляющий узел содержит впускной порт 508 для приема тонера из картриджа 100. Рама 506 содержит выступ 510 для привода затвора, который регулирует поток тонера из картриджа 400, как и ребро 210, описанное выше. Как описано выше, узел 500 формирования изображений и картридж 400 съемно установлены внутри устройства 22 формирования изображений. В своем конечном положении картридж 400 сопряжен с проявляющим узлом 502 узла 500 формирования изображений.
Картридж 400 содержит корпус 402, имеющий верх или крышку 406, установленную на основание 408. Корпус 402 содержит закрытый резервуар для хранения тонера, как описано выше. Внутренние компоненты резервуара картриджа 400 (т.е. мешалки, приводной вал, канал и шнек) являются по существу такими же, что описаны выше для картриджа 100. Основание 408 содержит первую и вторую боковые стенки, соединенные с примыкающим передней и задней стенками 414, 416. Первая и вторая торцевые крышки 418, 420 установлены на боковых стенках (скрыты торцевыми крышками 418, 420), соответственно. На верхней поверхности 406 или на основании 408 картриджа 400 может иметься ручка 422. Главная шестерня 430 интерфейса обнажена на передней стенке 414 между торцевой крышкой 418 и ее соответствующей боковой стенкой. Главная шестерня интерфейса входит в зацепление с приводной системой в устройстве 22 формирования изображений, которая передает крутящий момент на главную шестерню 430 интерфейса. В пространстве между торцевой крышкой 418 и боковой стенкой 410 могут находиться различные дополнительные приводные шестерни, как описано выше в отношении картриджа 100. Как более подробно описано ниже, в пространстве между торцевой крышкой 420 и боковой стенкой 412 находятся различные тяги. Выпускной порт 452 находится на передней стенке 414 и ориентирован вниз, чтобы сила тяжести способствовала выходу тонера из выходного порта 452. Узел 150 затвора, описанный выше, может использоваться для разрешения выпуска тонера из картриджа 400 через выпускной порт 452. Картридж 400 также содержит соединитель 445, расположенный на торцевой крышке 420 и имеющий электрические контакты для цепей обработки картриджа 400. Соединитель 445 содержит обращенное вперед отверстие 445а для приема ответных электрических контактов в устройстве 22 формирования изображений. В показанном иллюстративном варианте торцевая крышка 420 имеет сужающуюся направляющую 445b, которая совмещена с отверстием 445а для направления ответных электрических контактов в устройстве 22 формирования изображений к отверстию 445а когда картридж 400 вставляется на место. Как показано на Фиг. 24, картридж 400 содержит ребро или выступ 476, выступающий от передней стенки 414 корпуса 402 рядом с боковой стенкой 412 для приведения в действие затвора 509 (Фиг.27), который впускает тонер во впускной порт 508 на проявляющем узле 502, как описано выше.
Как показано на Фиг. 26, картридж 400 может содержать механизм 600 запирания затвора по другому варианту изобретения. На Фиг. 26 торцевая крышка 420 снята для более понятной иллюстрации механизма 600 запирания затвора. Механизм 600 запирания затвора содержит тягу610 затвора, которая приводит в действие рычаг 460 для открывания и закрывания затвора, как описано выше, и блокирующий механизм 630, который предотвращает открывание затвора, если картридж 400 не вставлен в устройство 22 формирования изображений и не сопряжен с узлом 500 формирования изображений. В этом варианте тяга 610 затвора содержит внешнюю тягу 612 и внутреннюю тягу 614. Внешняя тяга в одной ее форме раздвоена и имеет внешнюю боковую стенку 620 и внутреннюю боковую стенку (скрытую за внешней боковой стенкой 620). Внешняя тяга 612 содержит поверхность 616 зацепления, например, область, напоминающую кнопку, которая обнажена через обращенное назад наружу отверстие 475 части корпуса 402, например, в задней части торцевой крышки 420 рядом с основанием 408, как показано на чертеже (см., также, Фиг. 25). Внутренняя тяга 614 соединена одним концом с рычагом 460. В показанном иллюстративном варианте внутренняя тяга содержит канал 618, в который вставлена стойка 470, отходящая от рычага 460; однако, как описано выше, такое соединение может быть создано любыми подходящими средствами. Внешняя тяга 612 и внутренняя тяга 614 являются удлиненными элементами, наложенными один на другой. В показанном варианте внутренняя тяга 614 расположена в промежутке между внешней боковой стенкой 620 и внутренней боковой стенкой внешней тяги 612; однако такая конфигурация при необходимости может быть обратной. Внешняя тяга 612 подпружинена соответствующим подпружинивающим элементом в сторону отверстия 475, в котором обнажена поверхность 616 зацепления. Аналогично, внутренняя тяга 614 подпружинена подпружинивающим элементом в направлении от рычага 460 так, чтобы затвор был подпружинен к закрытому положению. Как описано выше в отношении внешней тяги 312 и внутренней тяги 314, которые показаны на Фиг. 10-15, внутренняя поверхность внешней тяги 612 содержит зубец, который входит в зацепление с частью внутренней тяги 614, когда блокирующий механизм 630 отперт, но обходит внутреннюю тягу 614, когда блокирующий механизм 630 заперт.
В этом варианте блокирующий механизм 630 шарнирно прикреплен к боковой стенке 412 на своей оси 632 вращения. Блокирующий механизм 630 проходит вдоль боковой стенки 412 о точки 632 крепления к передней стенке 414. Блокирующий механизм 630 содержит изогнутую или поднимающуюся поверхность 634 зацепления, которая контактирует с взаимодействующим элементом, например, выступом 510, на узле 500 формирования изображений, позволяя затвору открываться. Блокирующий механизм 630 также содержит отходящую вверх стойку 636, которая поднимает внутреннюю тягу 614, когда блокирующий механизм 6230 отперт, как описано ниже. Блокирующий механизм 630 подпружинен одним или более подпружинивающим элементом к запертому положению, показанному на Фиг. 26 для предотвращения открывания затвора до установки картриджа 400 в устройство 22 формирования изображений.
Как описано выше, если поверхность 616 зацепления нажата, когда блокирующий механизм 630 находится в запертом положении, внешняя тяга 612 заходит за внутреннюю тягу 614, не нажимая эту внутреннюю тягу 614. В результате, затвор не открывается. Это позволяет пользователю закрыть дверцу доступа в устройстве 22 формирования изображений, когда узел 500 формирования изображений отсутствует или нажимать поверхность 616 зацепления, не открывая затвор.
Когда картридж 400 вставлен в устройство 22 формирования изображений и сопряжен с узлом 500 формирования изображений, взаимодействующий элемент на узле 500 формирования изображений, например, выступ 510, контактирует с поверхностью 634 зацепления блокирующего механизма 630. Сила взаимодействующего элемента, действующая на блокирующий механизм 630, преодолевает силу подпружинивания, приложенную к блокирующему механизму 630 и заставляет его повернуться против часовой стрелки (если смотреть на Фиг. 26) в положение отпирания. Поворот блокирующего механизма 630 против часовой стрелки заставляет стойку 636 войти в контакт с нижней частью 624 внутренней тяги 614 и поднять внутреннюю тягу 614 на путь зубца на внешней тяге 612, как описано выше. В основании 408 и/или торцевой крышке 420 картриджа может быть выполнен паз, например, обращенный вперед паз 474, показанный на Фиг. 24, в который входит взаимодействующий элемент 510. После того, как картридж вставлен в устройство 22 формирования изображений, когда дверца доступа в устройство 22 формирования изображений закрыта, плунжер или другой выступ, отходящий от внутренней поверхности дверцы (или иным способом соединенный с дверцей) нажимает на поверхность 616 зацепления, преодолевая силу подпружинивания, приложенную к внешней тяге 612, и нажатие и на внешнюю тягу 612, и на внутреннюю тягу 614 приводит к повороту рычага 460 для открывания затвора.
Когда картридж 400 извлечен из устройства 22 формирования изображений, эта последовательность выполняется в обратном порядке. Когда дверца доступа устройства 22 формирования изображений открыта, внешняя тяга 612 и внутренняя тяга 614 отходят в их исходное подпружиненное положение, закрывая затвор. Когда пользователь извлекает картридж 400 из устройства, взаимодействующий элемент 510 выходит из зацепления с поверхностью 634, заставляя блокирующий механизм 630 повернуться по часовой стрелке (если смотреть на Фиг. 26). Когда блокирующий механизм 630 поворачивается, внутренняя тяга опускается, пока она не освободит путь для зубца на внешней тяге 612. В результате, затвор остается закрытым, когда картридж 400 извлечен из устройства 22 формирования изображений, даже если поверхность 616 зацепления нажата.
Соответственно, следует понимать, что запирающий механизм, такой как запирающие механизмы 300 и 600, имеющие тяги к затвору и блокирующий механизм, можно использовать для того, чтобы затвор, например, затвор 154, оставался закрытым, если картридж не установлен в устройство формирования изображений и не сопряжен с его соответствующим узлом формирования изображений. Далее, применение внешней тяги, способной скользить за внутреннюю тягу когда блокирующий механизм заперт, позволяет пользователю закрывать дверцу доступа в устройство формирования изображений, когда узел формирования изображений отсутствует, при этом не открывая затвор или не повреждая устройство формирования изображений или картридж с тонером. Пользователь также может нажимать на поверхностью зацепления тяги затвора, например, на поверхность 316 или 616, не открывая при этом затвор.
Как показано на Фиг. 23-25 и 27, картридж 400 и узел 500 формирования изображений содержат элементы и грубого и точного осевого позиционирования. Элементы грубого осевого позиционирования аналогичны описанным в отношении картриджа 100 и узла 200 формирования изображений. Картридж 400 содержит пару ножек 446, 448, отходящих вниз от основания 408. Рама 506 узла 500 формирования изображений содержит пару вертикальных стенок 512, 514, которые между собой образуют направляющую 516, в которую входит ножка 446, и пару вертикальных стенок 518, 520, которые между собой образуют направляющую 522, в которую входит ножка 448, когда картридж 400 вставляют в устройство 22 формирования изображений. Каждая вертикальная стенка 512, 514, 518 и 520 имеет скошенную переднюю поверхность 512а, 514а, 518а, 520а, которые наклонены наружу относительно направления установки, и обращены к картриджу 400, когда картридж 400 подается в направлении узла 500 формирования изображений. Передние поверхности 512а, 514а, 518а, 520а направляют картридж 400 к проявляющему узлу 502, когда картридж 400 вставляют в устройство 22 формирования изображений. Каждая вертикальная стенка 512, 514, 518 и 520 также содержит внутренние поверхности 512b, 514b, 518b, 520b, по существу параллельные направлению установки картриджа 400. Внутренние поверхности 512b, 514b, 518b, 520b сдерживают внешние поверхности 446а, 448а ножек 446, 448, ограничивая ход картриджа в осевом направлении. В иллюстративном варианте, показанном на Фиг. 23-25 и 27, расстояние между внешней поверхностью 446а ножки 46 и внешней поверхностью 448а ножки 448 равно приблизительно 255-258 мм.
На Фиг. 28 показано сечение картриджа 400 и зла 500 формирования изображений по линии 28-28 на Фиг. 27. Как показано на Фиг. 28, стойка 524 отнесена по оси внутрь от направляющей 516 и отходит вверх от рамы 506 узла 500 формирования изображений. Картридж 400 содержит паз 477, сформированный между парой по существу параллельных стенок 478, 479, которые проходят вперед и вниз от основания 408. Паз 477 отнесен по оси внутрь от ножки 466. В иллюстративном варианте, показанном на Фиг. 28, ширина паза 477 составляет приблизительно 6,3-8,3 мм. Когда картридж 400 движется в направлении проявляющего узла 502, стойка 524 на узле 500 формирования изображений, плотно входит в паз 477 на картридже 400, позволяя пазу 477 точно поддерживать осевое положение картриджа 400. При желании стойка 524 и/или паз 477 могут содержать сужающийся направляющий участок для облегчения зацепления между этими двумя элементами.
Как показано на Фиг. 23-25 и 27, боковая поверхность каждой торцевой крышки 418, 420 содержит направляющее крыло 480, 490. Каждое направляющее крыло 480, 490 содержит структуру в форме "собачьей косточки", описанную выше в отношении направляющих крыльев 180, 190 картриджа 100. Как описано выше, направляющие крылья 480, 490 управляют горизонтальным позиционированием в направлении вперед-назад и вертикальным позиционированием картриджа 400. Каждая торцевая крышка 418, 420 также содержит поверхность 472, 473 зацепления. выступающую вверх от верхней части соответствующей торцевой крышки 418, 420. Как описано выше, каждая поверхность 472, 473 зацепления содержит наклонную переднюю поверхность 418а, 420а, которая обращена к узлу 500 формирования изображений, и наклонную заднюю поверхность 472b, 473b, которая обращена от узла 500 формирования изображений во время установки. Во время работы задние поверхности 472b, 473b поверхностей 472, 473 зацепления принимают прижимающую силу от компонента в устройстве 22 формирования изображений, чтобы выпускной порт 452, главная шестерня 430 интерфейса, электрические контакты в соединителе 445 и поверхности зацепления для механизм 600 запирания затвора сохраняли зацепление с узлом 500 формирования изображений или с устройством 22 формирования изображений.
Вышеприведенное описание некоторых вариантов представлено только для иллюстрации. Оно не является исчерпывающим и не ограничивает объем притязаний точными описанными формами и в свете приведенного описания в эти варианты могут быть внесены различные изменения. Следует понимать, что изобретение может быть реализовано другими способами, не выходящими за пределы объема настоящего изобретения. Объем изобретения определяется приложенной формулой.