КАРТРИДЖ ДЛЯ ТОНЕРА, ИМЕЮЩИЙ ЭЛЕМЕНТЫ ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ПОЛОЖЕНИЕМ
TONER CARTRIDGE, HAVING POSITION CONTROL ELEMENTS

1. ОБЛАСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее изобретение относится по существу к картриджам для тонера, применяемым в устройствах для электрофотографического формирования изображений, и, более конкретно, к картриджу для тонера, имеющему элементы для управления положением.
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. В результате в системах, в которых используются 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.
В устройствах, где применяются отдельные картридж и узел формирования изображений, важно, чтобы картридж и узел формирования изображений были точно выставлены относительно друг друга в устройстве формирования изображений. Например, если выходной порт картриджа будет смещен относительно входного порта узла формирования изображений, может возникнуть серьезная утечка тонера, приводящая к механическим дефектам и дефектам печати. Картридж и узел формирования изображений также должны жестко удерживаться на месте после из установки в устройство формирования изображений, чтобы не допустить смещения их положения во время работы. Требование жесткого контроля положения должно быть сбалансировано с необходимостью дать пользователю возможность легко устанавливать и извлекать картридж и узел формирования изображений в устройство формирования изображений и из него. Соответственно, имеется потребность в картридже для тонера, который имеет средства контроля положения, которое позволит точно выставлять картридж, в то же время позволяя вставлять картридж в устройство формирования изображений под разными углами.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Картридж для тонера для использования с устройством формирования изображений по одному иллюстративному варианту настоящего изобретения содержит корпус, имеющий резервуар для хранения тонера. Корпус имеет выпускной порт, сообщающийся по текучей среде с резервуаром, чтобы тонер мог выходить из корпуса. Первая ножка и вторая ножка выступают из нижней части корпуса и проходят между задней частью и передней частью корпуса для ограничения поперечного хода картриджа во время установки в устройство формирования изображений.
На первой боковой поверхности корпуса установлено первое направляющее крыло, а на второй боковой поверхности корпуса установлено второе направляющее крыло. Каждое направляющее крыло имеет по существу удлиненное тело, которое проходит между задней частью и передней частью корпуса. Первый упор отходит от первого направляющего крыла, а второй упор отходит от второго направляющего крыла, чтобы ограничить направленный вперед ход картриджа в устройстве формирования изображений. Пара скругленных выступов отходит от нижней поверхности первого направляющего крыла, и скругленный выступ отходит от нижней поверхности второго направляющего крыла, определяя точки контакта для управления вертикальным положением картриджа в устройстве формирования изображений.
Картридж для тонера для использования в устройстве формирования изображений по другому иллюстративному варианту содержит корпус, имеющий резервуар для хранения в нем тонера. Корпус имеет выходной порт, сообщающийся по текучей среде с резервуаром, позволяя тонеру выходить из корпуса. Первая ножка и вторая ножка выступают от нижней части корпуса и проходят между задней частью и передней частью корпуса параллельно направлению установки картриджа в устройство формирования изображений. Первая и вторая ножки разнесены друг от друга на противоположные стороны корпуса для ограничения поперечного хода картриджа во время его установки в устройство формирования изображений. Первое направляющее крыло расположено на первой боковой поверхности корпуса, а второе направляющее крыло расположено на второй боковой поверхности корпуса. Каждое направляющее крыло имеет по существу удлиненное тело, которое проходит между задней частью и передней частью корпуса. Первый упор отходит от первого направляющего крыла, и второй упор отходит от второго направляющего крыла, ограничивая направленный вперед ход картриджа в устройстве формирования изображений. Пара скругленных выступов отходит от нижней поверхности первого направляющего крыла, и скругленный выступ отходит от нижней поверхности второго направляющего крыла, совместно образуя три базисные точки, определяющие плоскость, которая управляет вертикальным положением картриджа в устройстве формирования изображения.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Вышеописанные и другие признаки и преимущества разных вариантов настоящего изобретения и способ из получения будут понятны из нижеследующего подробного описания со ссылками на приложенные чертежи, где:
Фиг. 1 - блок-схема системы формирования изображений по одному иллюстративному варианту.
Фиг. 2 - вид в перспективе картриджа для тонера и узла формирования изображения по одному иллюстративному варианту изобретения.
Фиг. 3 и 4 - дополнительные виды в перспективе картриджа по Фиг. 2.
Фиг. 5 и 6 - разнесенные виды картриджа по Фиг. 2, где показан резервуар для хранения тонера.
Фиг. 7 - вид сверху в перспективе картриджа и узда формирования изображений по Фиг. 2.
Фиг. 8 - сечение картриджа и узда формирования изображений по линии 8-8 на Фиг. 7, где картридж подан ближе к узлу формирования изображений.
Фиг. 9 - вертикальная проекция картриджа по Фиг. 2 во время загрузки в устройство формирования изображений.
Фиг. 10 - вертикальная проекция картриджа по Фиг. 2 в конечном положении в устройстве формирования изображений.
Фиг. 11 - вертикальная проекция картриджа по Фиг. 2 в конечном положении в устройстве формирования изображений, иллюстрирующая взаимодействие различных элементов интерфейса.
Фиг. 12А-С - последовательные виды первого направляющего крыла на картридже, входящего в соответствующий установочный канал в устройстве формирования изображений по одному иллюстративному варианту.
Фиг. 13А-С - последовательные виды второго направляющего крыла на картридже, входящего в соответствующий установочный канал в устройстве формирования изображений по одному иллюстративному варианту.
Фиг. 14А-С - последовательные виды в сечении по линии 14-14 на Фиг. 2 ножки картриджа, когда картридж вставляется в устройство формирования изображений по одному иллюстративному варианту.
Фиг. 15 - вид в перспективе картриджа и узда формирования изображений по второму иллюстративному варианту.
Фиг. 16 - вид сверху в перспективе картриджа и узла формирования изображений по Фиг. 15.
Фиг. 17 - вид в сечении по линии 17-17 на Фиг. 16, где картридж подан 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), может быть 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 во 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, которые 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 образуя 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 установлена 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 более) 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 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 ко второму концу 140b шнека. Закрытый участок 142b канала 142 проходит от боковой стенки 112 и охватывает второй конец 142b шнека 140 и затвор, который определяет, может ли тонер выходить из картриджа 100 через выпускной порт 132. 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 затвору, расположенному в закрытом участке 142b канала 142. В этом варианте выпускной порт 132 расположен на дне канала 142 так, что сила тяжести способствует выходу тонера через выпускной порт 132 (Фиг. 3).
Как показано на Фиг. 2, когда картридж 100 установлен в устройстве 22 формирования изображений, его различные элементы интерфейса должны совместиться с различными 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, а выпускной порт 132 (Фиг. 3) совмещен и сопряжен с впускным портом 2089 проявляющего узла 202. В своем конечном положении картридж 100 не прилагает нагружающую силу к проявляющему узлу 202. Как описано выше, выпускной порт 132 и впускной порт 208 должны быть точно совмещены, чтобы предотвратить утечку тонера между картриджем 100 и проявляющим узлом 202. Далее главная шестерня 130 интерфейса, которая обнажена на передней стенке 114 между боковой стенкой 110 и торцевой крышкой 118, должна совмещаться и сопрягаться 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. Положение этих различных точек интерфейса следует жестко контролировать, 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 16, 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 зацепляющему 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 может 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. 8. На Фиг. 8 представлено сечение картриджа 100 и узла 200 формирования изображений по линии 8-8 на Фиг. 7, когда картридж 100 подведен ближе к узлу 200 формирования изображений. Как показано на Фиг. 8, 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. 9-11, боковая поверхность каждой торцевой крышки 118, 120 содержит направляющее крыло 160, 170 (торцевая крышка 120 и направляющее крыло 170 показаны на Фиг. 3 и 4). Каждое направляющее крыло 160, 170 содержит по существу удлиненное тело 161, 171, которое проходит от задней части торцевой крышки 118 к ее передней части. Направляющие крылья 160, 170 по существу параллельны друг другу. Когда картридж 100 вставляют в устройство 22 формирования изображений, каждое направляющее крыло 160, 170 движется по заранее определенному пути 300 введения, который определен верхней и нижней направляющими 302, 304, проходящими вдоль внутренней поверхности устройства 22 формирования изображений. Верхняя поверхность 162, 172 каждого направляющего крыла 160, 170 содержит по существу плоский задний участок 162а, 172а, который проходит от задней части своей торцевой крышки 118, 120 к ее передней части. Каждая верхняя поверхность 162, 172 также имеет передний участок 162b, 172b, который наклонен вниз относительно заднего участка 162а, 172а соответственно. От каждой верхней поверхности 162, 172 вертикально вверх отходит упор 163, 173, который ограничивает направленный вперед ход картриджа 100, когда его вставляют в устройство 22 формирования изображения, как более подробно описано ниже. Каждое направляющее крыло 160, 170 содержит три скругленных выступа 166а, 166b, 166с и 176а, 176b, 176с, которые определяют точки контакта с нижней направляющей 304 устройства 22 формирования изображений. Направляющие крылья иногда называют "собачьими косточками" из-за формы их тел 161, 171 в сочетании со скругленными выступами 166b, 166c и 176b, 176c. Верхняя поверхность 162, 172 каждого соответствующего направляющего крыла 160, 170 содержит пару скругленных выступов 167а, 167b, 177а и 177b.
Каждая торцевая крышка 118, 120 также содержит поверхность 152, 164 зацепления, выступающую вверх от верхней части соответствующей торцевой крышки 118, 120. Каждая поверхность 152, 154 зацепления содержит наклонную переднюю поверхность 152а, 154а, которая обращена к узлу 200 формирования изображений во время установки, и наклонную заднюю поверхность 152b 154b, которая обращена от узла 200 формирования изображений во время установки.
Как показано на Фиг. 9, когда картридж 100 впервые вставляют в устройство 22 формирования изображений, ролик 306 в устройстве 22 формирования изображений, сдвинутый на путь введения картриджа 100, контактирует с передними поверхностями 152а, 154а поверхностей 152, 154 зацепления. Сила, приложенная к картриджу 100 роликом 306, 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 162b, 172b и сужающийся носик 164, 174 направляющих крыльев 160, 170 позволяют пользователю вставлять картридж в достаточно широком диапазоне углов Θ (наклона). Когда картридж 100 продвигается, угол введения ограничивается выступами 167а, 167b, 177а, 177b на верхних поверхностях 162, 172 и передними выступами 166а, 176а на нижних поверхностях 165, 175, как показано на чертежах.
Как показано на Фиг. 10, когда картридж 100 движется к его конечному положению, ролик 306 переходит через вершину 152с, 154с каждой поверхности 152, 154 зацепления, пока он не войдет в контакт с задними поверхностями 152b, 154b. Сила, прилагаемая роликом 306 к задним поверхностям 152b, 154b картриджа 100, прижимает картридж 100 в его конечное положение в устройстве 22 формирования изображений. Когда картридж движется, упоры 163, 173 входят в контакт с верхней направляющей 302 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 166b, 166c, 176b, 176c 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 166b, 166c и 176b одинаковы, тогда как радиус скругленного выступа 176с немного меньше. В результате в этом варианте скругленные выступы 166b, 166c и 176b управляют вертикальным положением картриджа 100.
Как показано на Фиг. 11, 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 132 картриджа 100 совмещен и сопряжен с впускным портом 208 проявляющего узла 202. Главная шестерня 130 интерфейса выставлена и сопряжена с соответствующей приводной шестерней 308 в устройстве 22 формирования изображений. Электрические контакты для обрабатывающих цепей в соединителе 145 совмещены и сопряжены с соответствующими электрическими контактами в соединителе 310 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 306 к задним поверхностям 152b, 154b поверхностей 152, 154 зацепления, удерживает картридж 100 в его положении и предотвращает его отсоединение от впускного порта 208, приводной шестерни 308 или электрических контактов 310.
На Фиг. 12А-С, 13А-С и 14А-С приведены последовательные виды, иллюстрирующие установку картриджа 100 с тонером в устройство 22 формирования изображений. На Фиг. 12А-С и 13А-С показаны положения направляющих крыльев 160, 170 соответственно относительно пути 300 установки, когда картридж 100 вставляют в устройство 22 формирования изображений. На Фиг. 14А-С показаны сечения ножки 146 картриджа 100 по линии 14-14 на Фиг. 2. На Фиг. 12А, 13А и 14А показан первый вид последовательности, когда картридж 100 первоначально вставляют в устройство 22 формирования изображения. Более конкретно, на Фиг. 12А. 13А, 14А показаны направляющие крылья 160, 170 соответственно, входящие в их соответствующие пути 300 установки. На Фиг. 14А показана передняя часть 180 ножки 146, входящая в паз 218 в раме 206. Как показано на чертеже, передняя часть 180 ножки 146 сужается по ширине, образуя язычок или носик 182 на своем переднем конце. В одном варианте ширина носика 182 равна приблизительно 5-9 мм. Паз 218 содержит соответствующий сужающийся заход 220 для приема и направления передней части 180 ножки 146 в паз 218. Паз 218 также содержит внутренний участок 222 паза, имеющий такой размер, чтобы плотно принимать носик 182. На Фиг. 12В, 13В м 14В показан второй вид последовательности, когда картридж 100 с тонером продвинулся дальше в устройство 22 формирования изображений. На Фиг. 12В и 13В показаны направляющие крылья 160, 170 соответственно, продвинувшиеся дальше по своим путям 300 установки. На Фиг. 14В показана передняя часть 180 ножки 146, дальше вошедшая в паз 218. На Фиг. 12С, 13С и 14С приведены окончательные виды последовательности, когда картридж 100 с тонером полностью вставлен в устройство 22 формирования изображений и сопряжен с проявляющим узлом 202. На Фиг. 12С и 13С показаны упоры 163, 173, вошедшие в зацепление с соответствующим буртиком или скругленным упором 312 на устройстве 22 формирования изображений. Упор 312 управляет положением картриджа 100 в направлении установки и гарантирует, что картридж 100 не будет вставлен слишком глубоко в устройство 22 формирования изображений. На Фиг. 12С и 13С также показаны скругленные выступы 166b, 166с и 176b, установленные на нижней направляющей 304, и скругленные выступы 166а, 176а и 176с, отнесенные от нижней направляющей 304. Как описано выше, в этом варианте скругленные выступы 166b, 166с и 176b определяют плоскость, которая управляет вертикальным положением картриджа 100. На Фиг. 14С показан носик 182, плотно вставленный во внутренний участок 222 паза для управления осевым положением картриджа 100.
На Фиг. 15 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 основании 408. Основание 408 содержит первую и вторую боковые стенки, соединенные с примыкающими передней и задней стенками 414, 416. На боковых стенках установлены первая и вторая торцевые крышки 418, 420 соответственно. 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. Выпускной порт 432 расположен на передней стенке 414 и обращен вниз так, чтобы сила тяжести способствовала выходу тонера через выпускной порт 432. Картридж 400 также содержит электрические контакты для обрабатывающих цепей, расположенные внутри соединителя 445 на торцевой крышке 420 (Фиг. 16).
Как показано на Фиг. 15 и 16, картридж 400 и узел 500 формирования изображений содержат элементы и грубого, и точного осевого позиционирования. Элементы грубого осевого позиционирования аналогичны элементам, описанным выше со ссылками на картридж 100 и узел 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 образуют находящуюся между ними направляющую 516, в которую вставляется ножка 448, когда картридж 400 вставляют в устройство 22 формирования изображений. Каждая вертикальная стенка 512, 514, 518, 520 содержит скошенную переднюю поверхность 512а, 514а, 518а, 520а, которая наклонена наружу относительно направления установки и обращена к картриджу 400, когда картридж 400 движется в направлении узла 500 формирования изображений. Передние поверхности 512а, 514а, 518а, 520а направляют картридж 400 в направлении проявляющего узла 502, когда картридж вставляют в устройство 22 формирования изображений. Каждая вертикальная стенка 512, 514, 518, 520 также содержит внутреннюю поверхность 512b, 514b, 518b, 520b, по существу параллельную направлению установки картриджа 400. Внутренние поверхности 512b, 514b, 518b, 520b удерживают наружные поверхности 446а, 448а ножек 446, 448, ограничивая ход картриджа 400 в осевом направлении. В иллюстративном варианте, показанном на Фиг. 15 и 16, расстояние между наружной поверхностью 446а ножки 446 и наружной поверхностью 448а ножки 448 составляет приблизительно 255-258 мм.
На Фиг. 17 показано сечение картриджа 400 и узла 500 формирования изображений по линии 17-17 на Фиг. 16. Как показано на Фиг. 17, стойка 524 отнесена в осевом направлении внутрь от направляющей 516 и проходит вверх от рамы 506 узла 500 формирования изображений. Картридж 400 содержит паз 490, сформированный между парой по существу параллельных стенок 492, 494, которые проходят вперед и вниз от основания 408. Паз 490 отнесен в осевом направлении внутрь от ножки 446. В иллюстративном варианте, показанном на Фиг. 17, ширина паза 490 составляет приблизительно 6,3-8,3 мм. Когда картридж 400 движется в сторону проявляющего узла 502, стойка 524 на узле 500 формирования изображений плотно входит в паз 490 на картридже 400, за счет чего паз 490 точно удерживает осевое положение картриджа 400. При желании, стойка 524 и/или паз 490 могут содержат сужающийся направляющий участок для облегчения взаимного зацепления этих двух элементов.
Возвращаясь к Фиг. 15 и 16, боковая поверхность каждой торцевой крышки 418, 420 содержит направляющее крыло 460, 470. Каждое направляющее крыло 460, 470 содержит "собачью косточку", описанную выше со ссылками на направляющие крылья 160, 170 картриджа 100. Как описано выше, направляющие крылья 460, 470 управляют горизонтальным позиционированием в направлении вперед-назад и вертикальным позиционированием картриджа 400. Каждая торцевая крышка 418, 420 также содержит поверхность 452, 454 зацепления, выступающую вверх от верхней части соответствующей торцевой крышки 418, 420. Как описано выше, каждая поверхность 452, 454 зацепления содержит наклонную переднюю поверхность 452а, 454а, которая обращена к узлу 500 формирования изображений во время установки, и наклонную заднюю поверхность 452b, 454b, которая обращена от узла 500 формирования изображений во время установки. Во время работы задние поверхности 452b, 454b поверхностей 452, 454 зацепления принимают прижимающую силу от компонента устройства 22 формирования изображений, чтобы выпускной порт 432, главная шестерня 430 интерфейса и электрические контакты для обрабатывающих цепей в соединителе 445 сохраняли зацепление с устройством 22 формирования изображений или узлом 500 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.