JP2017173627A - 画像形成装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】簡易な構成により可用性を高め得るようにする。
【解決手段】画像形成装置1は、画像形成部13が筐体2に装着されたときに、アンテナ部25に対し、現像ユニット21の第1無線タグ38を十分に近接した箇所において対向させ、且つトナーカートリッジ22の第2無線タグ56をこれよりもやや遠い箇所において対向させる。これにより画像形成装置1は、アンテナ部25のアンテナ67と第1無線タグ38のアンテナ63との間で電磁波を介した通信処理を極めて安定的に行うことができ、通信異常により印刷処理を行い得なくなる可能性を格段に低減でき、可用性を大幅に高めることができる。
【選択図】図5

Description

本発明は画像形成装置に関し、例えば電子写真式の画像形成装置(いわゆるプリンタ)に適用して好適なものである。
従来、画像形成装置として、例えば画像形成部において像担持体としてのトナーによりトナー画像を形成し、搬送部により媒体としての用紙を搬送し、転写部において用紙にトナー画像を転写させ、この用紙に熱や圧力を加えて定着させることにより、画像を印刷するものが提案されている。
このうち画像形成部は、画像形成装置の筐体に対して着脱自在に構成されており、例えば消耗品である感光体ドラム等が組み込まれた現像ユニットに対し、消費されるトナーを収容したトナーカートリッジを装着させるものがある。
この画像形成部、すなわち現像ユニットやトナーカートリッジとしては、対応機種の判定や消耗度合の管理等を行うために、情報の記憶や更新を行う記憶部を組み込んだものがある。また画像形成装置のなかには、この記憶部との間で情報の授受を行うために、無線通信を利用するものがある。
例えば画像形成装置は、記憶部と無線通信部とを組み合わせた小型の無線タグを現像ユニット及びトナーカートリッジにそれぞれ組み込み、画像形成装置側に組み込んだアンテナとの間で無線通信を行うことにより、各無線タグに記憶された情報の読み出しや更新を行うことができる。
また画像形成装置のなかには、現像ユニットの無線タグとトナーカートリッジの無線タグとを一部重ねるように配置し、該画像形成装置側の1個のアンテナと双方の無線タグとの間で無線通信を行うことにより、必要なアンテナの数を最小限に抑えたものも提案されている(例えば、特許文献1参照)。
特開2012−230237号公報(図12)
ところで、上述した現像ユニットの無線タグには、例えば画像形成装置の対応機種に関する情報や、感光体ドラムの消耗度合を表す情報等が記憶される。またトナーカートリッジの無線タグには、例えば画像形成装置の対応機種に関する情報や、トナーの消費度合を表す情報等が記憶される。
すなわち画像形成装置は、アンテナを介して各無線タグと通信を行い、記憶されている情報の読み出すことにより、例えば対応機種に関する情報を読み出して正常か否かを判断でき、感光体ドラムの消耗度合やトナーの消費度合を読み出すことにより、印刷処理の可否等を判断できる。また画像形成装置は、印刷を行う度に感光体ドラムの消耗度合やトナーの消費度合を更新することもできる。
また画像形成装置は、アンテナと各無線タグとの間における無線通信の状態から、現像ユニット及びトナーカートリッジの有無を判断することもできる。例えば画像形成装置は、アンテナと現像ユニットの無線タグとの間で無線通信を行い得なかった場合、該現像ユニットが装着されていないと判断し、印刷処理を行わないようにすると共に、所定の表示部等を介して、ユーザに現像ユニットの装着を促す。
しかしながら、この画像形成装置では、アンテナから見て比較的近い位置にトナーカートリッジの無線タグを配置し、比較的遠い位置に現像ユニットの無線タグを配置している。このため画像形成装置では、トナーカートリッジ側よりも現像ユニット側の方が、アンテナと無線タグとの間における無線通信に通信不良が発生しやすくなる。
画像形成装置は、現像ユニットの無線タグとアンテナとの間で通信不良が生じた場合、該現像ユニットが正しく装着されているにも拘わらず印刷を行い得なくなり、可用性が低下してしまう、という問題があった。
本発明は以上の点を考慮してなされたもので、簡易な構成により可用性を高め得る画像形成装置を提案しようとするものである。
かかる課題を解決するため本発明の画像形成装置においては、現像剤により現像剤像を生成する現像ユニットと、現像ユニットに関する情報を記憶する第1記憶部と接続された第1無線通信部と、現像ユニットと一体に構成され、第1無線通信部を保持する第1保持部と、現像剤を収納すると共に、現像ユニットに対し装着又は離脱が可能であり、装着された現像ユニットへ現像剤を供給する現像剤カートリッジと、現像剤カートリッジに関する情報を記憶する第2記憶部と接続された第2無線通信部と、現像剤カートリッジと一体に構成され、第2無線通信部を保持すると共に、現像ユニットに装着された場合に、該第2無線通信部を第1無線通信部と対向させる第2保持部と、現像ユニットが所定の設置箇所に設置された場合に、第2無線通信部よりも第1無線通信部と近接する位置に配置されるアンテナ部とを設けるようにした。
本発明は、アンテナ部に対し第2無線通信部よりも第1無線通信部を近接させた状態で
無線通信を行うことができる。これにより本発明は、アンテナ部及び第1無線通信部の間で正常な無線通信を行う可能性を大幅に高めて、正しい現像ユニットが装着されているにも拘わらず通信異常に起因して画像形成処理を行い得ない、といった問題の発生を格段に抑えることができる。
本発明によれば、簡易な構成により可用性を高め得る画像形成装置を実現できる。
画像形成装置の構成を示す略線図である。 第1の実施の形態による画像形成部の構成を示す略線図である。 第1の実施の形態による現像ユニットの構成を示す略線的斜視図である。 第1の実施の形態によるトナーカートリッジの構成を示す略線的斜視図である。 無線タグ及びアンテナ部の位置を示す略線図である。 第1の実施の形態による画像形成部の構成を示す略線的斜視図である。 無線タグの構成を示す略線図である。 無線タグの記憶内容を示す略線図である。 無線タグの重なり及びアンテナ部の位置を示す略線図である。 アンテナ部の構成を示す略線図である。 画像形成装置の回路構成を示す略線的ブロック図である。 第1の実施の形態による動作状態判定処理手順を示すフローチャートである。 第2の実施の形態によるトナーカートリッジの構成を示す略線図である。 第2の実施の形態による現像ユニットの構成を示す略線的斜視図である。 第2の実施の形態によるトナー残量センサの構成を示す略線図である。 撹拌シャフトの回転とトナー残量センサとの関係を示す略線図である。 トナー残量に応じた検知信号の変化を示す略線図である。 トナー残量と撹拌シャフトの姿勢との関係を示す略線図である。 第2の実施の形態による動作状態判定処理手順を示すフローチャートである。
以下、発明を実施するための形態(以下実施の形態とする)について、図面を用いて説明する。
[1.第1の実施の形態]
[1−1.画像形成装置の構成]
図1に左側面図を示すように、画像形成装置1は、カラー用電子写真式プリンタであり、用紙Pに対し所望のカラー画像を印刷するようになっている。この画像形成装置1は、略箱型に形成された筐体2の内部に種々の部品が配置されている。また筐体2は、その上面部分である天板2Aが開閉可能に構成されている。以下では、図1における右端部分を画像形成装置1の正面とし、この正面と対峙して見た場合の上下方向、左右方向及び前後方向をそれぞれ定義した上で説明する。
この画像形成装置1は、筐体2内に設けられた制御部3により全体を統括制御するようになっている。制御部3は、図示しないCPU(Central Processing Unit)を中心に構成されており、図示しないROM(Read Only Memory)やフラッシュメモリ等から所定のプログラムを読み出して実行することにより、印刷に関する種々の処理を行う。また制御部3は、内部にRAM(Random Access Memory)、ハードディスクドライブやフラッシュメモリ等でなる記憶部を有しており、この記憶部に種々の情報を記憶させる。
筐体2の上面には、例えば液晶パネル等の表示デバイスでなり、制御部3の制御に基づいて文字や画像等により情報を表示する表示部19が設けられている。また筐体2内の最下部には、紙葉状の媒体である用紙Pを収容する給紙カセット4が設けられている。給紙カセット4は、例えば中空の直方体状に形成されており、上面が開放されている。因みに用紙Pは、例えばA4サイズにカットされた、いわゆるカット紙となっている。
給紙カセット4の前上方には、用紙繰出部5が設けられている。用紙繰出部5は、複数のローラや図示しない給紙モータ等により構成されている。この用紙繰出部5は、各ローラを適宜回転させることにより、給紙カセット4に収納されている用紙Pのうち最上面の1枚のみを他の用紙Pから分離し、前斜め上方へ繰り出す。
用紙繰出部5の前側ないし上側には、用紙Pを搬送する下搬送部6が設けられている。下搬送部6は、用紙Pを案内する搬送ガイド7により、用紙繰出部5から引き渡される用紙Pを前上方へ進行させ、やがて後方向へ折り返すような搬送路Wを形成している。また下搬送部6には、搬送路Wを挟んで対向する2個の搬送ローラでなる搬送ローラ対8及び9が設けられている。搬送ローラ対8及び9は、各搬送ローラをそれぞれ回転させることにより、用紙Pを搬送路Wに沿って上方へ搬送してから後方へ向けて送り出し、給紙カセット4の上方に位置する中搬送部10へ引き渡す。
中搬送部10は、前側及び後側にそれぞれ配置されたプーリ11F及び11Rの周囲を周回するように、無端ベルトでなる搬送ベルト12が張架されている。搬送ベルト12のうち上側の部分は、前後方向に沿った搬送路Wを構成している。この搬送ベルト12は、図示しないモータからの駆動力によりプーリ11Rが回転されると、矢印E1に示す方向に沿って走行する。すなわち中搬送部10は、下搬送部6から用紙Pが送り出されると、これを搬送ベルト12における上側部分に載せ、搬送路Wに沿って後方へ搬送する。
中搬送部10の上側には、前側から後側へ向けて並ぶように、4個の画像形成部13K、13Y、13M及び13C(以下これらをまとめて画像形成部13と呼ぶ)が配置されている。各画像形成部13は、ブラック(K)、イエロー(Y)、マゼンタ(M)及びシアン(C)の各色にそれぞれ対応しているものの、対応する色以外については互いに同様に構成されている。
一方、筐体2の天板2Aには、各画像形成部13と対応する4箇所に、ヘッドホルダ14K、14Y、14M及び14C(以下これらをまとめてヘッドホルダ14と呼ぶ)がそれぞれ垂設されている。各画像形成部13は、各ヘッドホルダ14の前面、下面及び後面の下端近傍と近接若しくは当接するように配置されている。
図2に拡大図を示すように、画像形成部13は、下側部分を占めトナー画像を形成する現像ユニット21と、その上側に装着され現像剤としてのトナーを収容するトナーカートリッジ22とにより構成されている。またヘッドホルダ14の下端付近には、LED(Light Emitting Diode)ヘッド23が組み込まれている。この画像形成部13は、筐体2に対し装着又は離脱し得るように、すなわち着脱自在に構成されており、該筐体2内に設けられた設置箇所にそれぞれ設置されるようになっている。
現像ユニット21は、図3に斜視図を示すように、全体として左右方向に細長い立体形状となっており、ヘッドホルダ14(図2)の前側及び下側並びに後側のうち下端近傍の部分を覆うような形状となっている。
この現像ユニット21は、左端部分を構成する左サイドプレート31、右端部分を構成する右サイドプレート32、上側部分を構成するアッパーフレーム33及び下側部分を構成するベースフレーム34により周囲を囲むことにより、内部に空間を形成している。
アッパーフレーム33における前寄りの上側部分には、上側部分が開放されたトナーカートリッジ取付部35が設けられている。このトナーカートリッジ取付部35(図2)は、左右方向から見て下方へ半円状にくり抜かれたような形状に形成されており、図4に示すトナーカートリッジ22の下端部分が嵌め込まれるようになっている(詳しくは後述する)。またトナーカートリッジ取付部35(図2)における底部分には、トナーカートリッジ22からトナーを下方へ通過させるための、すなわち現像ユニット21にトナーを供給するための通過孔35Hが穿設されている。
現像ユニット21におけるトナーカートリッジ取付部35の下側には、トナーカートリッジ22から供給されるトナーを貯蔵するトナー貯蔵室41が形成されている。このトナー貯蔵室41内には、貯蔵されている(すなわち保有する)トナーの残量を検知するトナー貯蔵量検知部42が設けられている。
トナー貯蔵量検知部42は、トナー貯蔵室41内において自在に回転可能に構成された検知体と、一定の回転速度で回転して該検知体に当接したとき回転する方向へ付勢する付勢体とにより構成されている。この検知体は、付勢体により押し上げられて一定の速度で回転し、上死点に到達すると、自由落下を開始する。その後検知体は、トナー貯蔵室41に貯蔵されたトナーの上面に到達すると、該トナーが負荷となるために、その位置で静止する。さらに検知体は、やがて一定の速度で回転する付勢体に追い付かれると、該付勢体と共に一定の速度で回転を再開する。
このためトナー貯蔵量検知部42では、トナー貯蔵室41に貯蔵されたトナーの量に応じて、検知体が静止している時間の長さが相違する。例えばトナー貯蔵室41に貯蔵されたトナーの量が比較的多い場合、検知体が静止している時間が比較的短くなる。一方、トナー貯蔵室41に貯蔵されたトナーの量が比較的少ない場合、検知体が静止している時間が比較的長くなる。
そこで画像形成装置1(図1)の筐体2内には、トナー貯蔵量検知部42と対応する箇所に光学センサでなるトナー残量センサ27が設けられている。残量検知部としてのトナー残量センサ27は、トナー貯蔵量検知部42における検知体の回転状態を光学的に検知し、得られた検知結果を制御部3へ通知する。制御部3は、該トナー残量センサ27から得られる検知結果を基に、トナー貯蔵室41に貯蔵されたトナーの量、すなわちトナー残量を検知することができる。
また現像ユニット21(図2)内には、左サイドプレート31及び右サイドプレート32(図3)により左右から支持されるようにして、供給ローラ43、現像ローラ44、感光体ドラム46、帯電ローラ47及びクリーニングブレード48等が設けられている。供給ローラ43、現像ローラ44及び帯電ローラ47は、何れも中心軸を左右方向に沿わせた円筒状に形成され、それぞれの中心軸を中心として図の反時計回りである矢印R2方向へ回転し、またそれぞれ周側面を帯電させ得るようになっている。供給ローラ43は、その周側面を現像ローラ44と当接させている。現像ローラ44は、その周側面を供給ローラ43、現像ブレード45及び感光体ドラム46と当接させている。
現像ブレード45は、アッパーフレーム33に支持されており、左右方向に長い板状の金属材でなり、弾性変形を利用して長辺を現像ローラ44の周側面に当接させている。感光体ドラム46は、LEDヘッド23の真下に配置されており、供給ローラ43等と同様に中心軸を左右方向に沿わせた円筒状に形成され、この中心軸を中心として矢印R1方向へ回転する。感光体ドラム46の周側面には、感光材料が塗布されている。
感光体ドラム46は、その周側面を現像ローラ44及び帯電ローラ47とそれぞれ当接させている。また感光体ドラム46の下側には、転写ローラ15が隣接配置されている。すなわち感光体ドラム46は、転写ローラ15との間に搬送ベルト12を挟持した状態となっている。転写ローラ15は、周側面を帯電させ得るようになっており、矢印R2方向へ回転する。
LEDヘッド23は、左右方向に沿って複数のLED素子が整列配置されており、制御部3の制御に基づいた発光パターンで各LED素子を発光させるようになっている。またLEDヘッド23は、光を集光するレンズが組み込まれており、各LED素子から照射する光を感光体ドラム46の表面に焦点を合わせるよう、その取付位置が調整されている。
現像ユニット21は、トナー画像を形成する場合、まず制御部3(図1)の制御に基づき、感光体ドラム46を矢印R1方向へ回転させると共に、供給ローラ43、現像ローラ44、帯電ローラ47及び転写ローラ15を矢印R2方向へ回転させる。また搬送ベルト12は、後方へ向けて走行する。
さらに現像ユニット21は、供給ローラ43、現像ローラ44、現像ブレード45及び帯電ローラ47にそれぞれ所定のバイアス電圧を印加することにより、それぞれ帯電させる。供給ローラ43は、この帯電によりトナー貯蔵室41内のトナーを周側面に付着させ、回転によりこのトナーを現像ローラ44の周側面に付着させる。回転する現像ローラ44は、現像ブレード45によって周側面から余分なトナーが除去されることにより、該トナーを所定の層厚でなる均一な薄膜状に付着させた後、この周側面を感光体ドラム46の周側面に当接させる。
一方、帯電ローラ47は、帯電した状態で感光体ドラム46と当接することにより、当該感光体ドラム46の周側面における当接箇所を一様に帯電させる。LEDヘッド23は、制御部3(図1)から供給される画像データに基づいた発光パターンで発光することにより、感光体ドラム46の周側面を露光する。これにより感光体ドラム46は、その周側面における上端近傍に、画像データに基づいた静電潜像が形成される。
続いて感光体ドラム46は、矢印R1方向への回転に伴い、静電潜像が形成された箇所を現像ローラ44に順次当接させる。これにより感光体ドラム46は、現像ローラ44の周側面からトナーが転写され、静電潜像に基づいたトナー画像を周側面に現像していく。さらに感光体ドラム46は、矢印R1方向へ回転することにより、現像されたトナー画像を下端、すなわち搬送ベルト12により搬送される用紙Pと当接する箇所まで進行させ、該転写ローラ15の帯電により、その周側面からトナー画像を用紙Pへ転写させる。
定着部16(図1)は、搬送路Wの下側及び上側にそれぞれ配置された2個の定着ローラをそれぞれ所定の方向へ回転させると共に、内部のヒータを加熱することにより、用紙Pに熱及び圧力を加えてトナー画像を定着させ、後方の上搬送部17に引き渡す。これにより用紙Pには、画像データに基づいた画像が形成される。上搬送部17は、搬送路Wを挟むように配置された搬送ガイド及び用紙Pを進行させる搬送ローラにより構成されており、該搬送路Wに沿って該用紙Pを後上方向へ搬送した後、前方向へ放出し、筐体2の上面に形成されたスタッカ部18に集積させる。
[1−2.画像形成部の構成]
次に、画像形成部13の構成について説明する。画像形成部13は、上述したように、現像ユニット21(図3)の前上方に現像剤カートリッジとしてのトナーカートリッジ22(図4)を装着させ、又は離脱させ得るようになっている。
現像ユニット21(図3)の左サイドプレート31は、右サイドプレート32と比較して、前側の部分が上方へ延長されることにより、トナーカートリッジ取付部35にトナーカートリッジ22が取り付けられた場合に、該トナーカートリッジ22の左側に位置する部分が追加されたような形状となっている。
左サイドプレート31の内部には、複数の歯車が互いに噛み合わされるように配置されている。この左サイドプレート31は、画像形成部13が筐体2(図1)に装着された状態において、該筐体2内に設けられたドラムモータ(図示せず)から所定の歯車により駆動力の供給を受け、これを内部の歯車等によって適宜伝達することにより、上述した感光体ドラム46や供給ローラ43等をそれぞれ回転させる。
この左サイドプレート31の上側部分における右側面の後端近傍には、右方向へ向けて第1タグ保持部37が立設されている。第1保持部としての第1タグ保持部37は、全体として前後方向に薄い扁平な直方体状に構成されている。この第1タグ保持部37は、内部に収納空間37Sが形成されており、その右側面が開放されている。因みに第1タグ保持部37は、例えば所定の樹脂材料によって構成されており、電磁波を良好に通過させるようになっている。
収納空間37Sには、第1無線通信部としての第1無線タグ38が収納される。第1無線タグ38は、全体として前後方向に薄い直方体状若しくは薄板状に構成されており、無線通信を行うためのアンテナ等が組み込まれている。このため収納空間37Sは、この第1無線タグ38の大きさに合わせて、その内寸が適切に定められている。
第1タグ保持部37の左側面には、タグ保持蓋体39が取り付けられる。タグ保持蓋体39は、上下方向及び前後方向の長さが第1タグ保持部37とほぼ同等であり、左右方向の長さが十分に短くなっている。このタグ保持蓋体39は、収納空間37Sに第1無線タグ38が収納された状態で第1タグ保持部37の左側面に固定されることにより、該第1無線タグ38を該収納空間37S内に保持することができる。
一方、トナーカートリッジ22(図4)は、全体として左右方向に長い直方体状に形成されており、さらにその下側部分が左右方向から見て半円状に、すなわち左右方向に沿った円筒の下側部分と同様に形成されている(図2)。このトナーカートリッジ22は、外周の大部分を構成するアウターフレーム51と、該アウターフレーム51の左端部分に連結されたサイドフレーム52とにより、内部に現像剤としてのトナーを収納するトナー収納空間22Sを形成するように構成されている。
アウターフレーム51は、所定の樹脂材料により構成されており、トナー収納空間22Sの中央部部分ないし右側部分を形成すると共に左側が開放されている。またアウターフレーム51の底部、すなわち左右方向から見て半円状に形成された部分の下端近傍には、トナー供給孔51Hが設けられている。このトナー供給孔51Hは、トナーカートリッジ22が現像ユニット21に装着された場合に(図2)、トナーカートリッジ取付部35の通過孔35Hのほぼ真上に位置するようになっている。
アウターフレーム51の下側部分は、左右方向に沿った円筒状における下側半分のように形成されている。また該アウターフレーム51の右面下方には、直径が比較的大きい丸孔が穿設されている。この丸孔には、半筒状開閉体53が挿通されている。半筒状開閉体53は、左右方向に沿った円筒の下側の約半分と、その左右両端に取り付けられた円環状の部品とにより構成されており、アウターフレーム51における下側の円筒状部分に内接している(図2)。また半筒状開閉体53は、環状部分における所定箇所に、左右方向に沿ったスリット状の孔部53Hが形成されている。
さらに半筒状開閉体53の右端には、レバー54(図4)が取り付けられている。このレバー54は、左右方向に沿った中心軸を回動中心とした回動方向に力が加えられると、半筒状開閉体53をアウターフレーム51における下側の円筒状部分と摺動させながら回動させる。このとき半筒状開閉体53は、アウターフレーム51のトナー供給孔51Hに対し孔部53Hを重ねた場合には、トナー収納空間22Sと下方の空間とを連通させ、また該トナー供給孔51Hに対し該孔部53H以外の箇所を重ねた場合には、該トナー供給孔51Hを閉塞する。
因みにこの半筒状開閉体53は、トナーカートリッジ22が現像ユニット21から取り外されているときには、トナー供給孔51Hを閉塞してトナーをトナー収納空間22S内にとどめておく。
サイドフレーム52は、トナー収納空間22Sの左端近傍部分を形成すると共に、アウターフレーム51の左側部分を閉塞している。サイドフレーム52の後面上部には、アウターフレーム51の後面よりも前方へ窪んだ凹部52Aに第2タグ保持部55が設けられている。第2保持部としての第2タグ保持部55は、現像ユニット21の第1タグ保持部37(図3)と同様、全体として前後方向に薄い扁平な直方体状に構成されている。この第2タグ保持部55は、内部に収納空間55Sが形成されており、その左側面が開放されている。
収納空間55Sには、第2無線通信部としての第2無線タグ56(詳しくは後述する)が収納される。このため収納空間55Sは、この第2無線タグ56の大きさに合わせて、その内寸が適切に定められている。第2タグ保持部55の左側面には、タグ保持蓋体57が取り付けられる。タグ保持蓋体57は、上下方向及び前後方向の長さが第2タグ保持部55とほぼ同等であり、且つ左側面が前左側と後右側とを結ぶ傾斜面となっている。このタグ保持蓋体57は、収納空間55Sに第2無線タグ56が収納された状態で第2タグ保持部55の右側面に固定されることにより、該第2無線タグ56を該収納空間55S内に保持することができる。
このトナーカートリッジ22は、現像ユニット21に装着される場合、まず図5(A)に示すように、該トナーカートリッジ22の左側面が該現像ユニット21における左サイドプレート31の右側に対向するように位置される。このときトナーカートリッジ22の下側に形成された円筒状の部分は、左側から徐々にトナーカートリッジ取付部35へ入り込んでいく。
トナーカートリッジ22の第2タグ保持部55は、現像ユニット21の第1タグ保持部37よりも概ね前側に位置している。やがてトナーカートリッジ22は、図5(B)に示すように、左側面が該現像ユニット21における左サイドプレート31の右側に当接させると共に、図6に示すように、下側の円筒状部分をトナーカートリッジ取付部35内に完全に入り込ませる。
トナーカートリッジ22は、仮に第2タグ保持部55の後面が第1タグ保持部37の前面よりも後側に位置していたとしても、タグ保持蓋体57に形成された傾斜面により、第2タグ保持部55の後面を徐々に前方へ移動させ、第1タグ保持部37の前面よりも前側へ到達させる。この結果、第1無線タグ38は、第2無線タグよりも後側に位置しており、且つ後方から見てその一部を該第2無線タグに重畳させ、残りの部分を左側へはみ出させている。
さらにトナーカートリッジ22は、レバー54(図6)が所定方向へ回動されることにより、図示しない係合爪を現像ユニット21側に係合させる。これによりトナーカートリッジ22は、現像ユニット21に固定されて一体化し、また半筒状開閉体53の孔部53Hをトナー供給孔51Hに重ねて、トナー収納空間22Sを現像ユニット21のトナー貯蔵室41と連通させる(図2)。これによりトナーカートリッジ22及び現像ユニット21は、一体の画像形成部13となる。ちなみにトナーカートリッジ22は、レバー54を装着時と反対方向へ回動させることにより、現像ユニット21から容易に離脱できる。
[1−3.無線タグの構成及びアンテナ部との関係]
第1無線タグ38は、図7に示すように、薄板状ないしフィルム状のプリント配線基板である基板61を中心に構成されている。基板61は、左右方向の長さが所定の長さL1となっている。基板61の中心付近には、小型の半導体部品であるIC(Integrated Circuit)チップ62が配置され、その周囲にアンテナ63が配置されている。
アンテナ63は、配線パターンにより構成されており、ICチップ62の周囲を螺旋状に周回すると共に、該ICチップ62と電気的に接続されている。アンテナ63は、所定の高周波でなる電磁波を送信又は受信する。ICチップ62は、無線通信を行う無線通信回路、各種演算を行う演算回路及び各種情報を記憶する記憶部等を有しており、アンテナ63において電磁波を受信することにより生じる電力を電源電力として動作する。
第1無線タグ38におけるICチップ62の記憶部(以下これを第1記憶部とも呼ぶ)には、図8(A)に示すように、現像ユニット21に関する種々の情報が格納された情報テーブルM1が記憶されている。この情報テーブルM1には、例えば該現像ユニット21が対応する画像形成装置1の機種を表す機種別情報、該現像ユニット21により現像が可能な残量をA4サイズの用紙の枚数に換算した印刷可能枚数、及び該現像ユニット21の使用開始以降における使用量の積算値を表す現像ユニット使用量等が格納される。
ICチップ62の演算回路は、アンテナ63を介して情報を読み出す指示を受け付けると、この指示に従って記憶部から指示に応じた情報を読み出し、無線通信回路により無線信号に変換して該アンテナ63から電磁波を放射する。またICチップ62の演算回路は、アンテナ63を介して情報を書き込む指示を受け付けると共に書き込むべき情報を受信すると、この指示に従って記憶部に情報を書き込む。
第2無線タグ56は、第1無線タグ38(図7)と同様に、基板61、ICチップ62及びアンテナ63により構成されているものの、ICチップ62の記憶部に記憶する内容が該第1無線タグ38と相違している。すなわち第2無線タグ56におけるICチップ62の記憶部(以下これを第2記憶部とも呼ぶ)には、図8(B)に示すように、トナーカートリッジ22に関する種々の情報が格納された情報テーブルM2が記憶されている。
この情報テーブルM2には、例えばトナーカートリッジ22が対応する画像形成装置1の機種を表す機種別情報、トナーカートリッジ22に収納されているトナーによりトナー画像を形成可能な残量をA4サイズの用紙の枚数に換算した印刷可能枚数が格納される。また情報テーブルM2には、トナーカートリッジ22の使用開始以降における使用量の積算値を表すトナー使用量や、トナーカートリッジ22のトナー等が格納される。
因みにトナー使用量は、例えば形成した各トナー画像におけるトナーを使用した部分の面積やそのときの設定濃度等を基に、高精度に算出されている。このため情報テーブルM2のトナー使用量を基に得られるトナー残量は、トナー残量センサ27から得られるトナー残量よりも高精度なものとなる。
ところで、現像ユニット21にトナーカートリッジ22が装着された画像形成部13(図6)では、図5(B)に示したように、第1無線タグ38が第2無線タグ56よりも後ろ側に位置しており、且つ右側の約半分を第2無線タグ56に重畳させている。この第1無線タグ38及び第2無線タグ56を後方から見ると、図9に示すように、上下方向の位置がほぼ揃えられ、第2無線タグ56におけるアンテナ63(図7)の一部が第1無線タグ38の右側にはみ出した状態となる。このため、第1無線タグ38及び第2無線タグ56を合わせた左右方向の長さL2は、1枚の長さL1の約1.5倍となっている。
一方、画像形成装置1の筐体2において天板2Aの下面に設けられたヘッドホルダ14(図1及び図2)には、アンテナ部25が取り付けられている。アンテナ部25は、図10に示すように、平板に形成された基体65と、他の回路と電気的に接続するためのインタフェースコネクタ66と、基体65におけるインタフェースコネクタ66と反対の面に回路パターンにより形成されたアンテナ67とにより構成されている。またアンテナ部25は、左右方向の長さが、第1無線タグ38及び第2無線タグ56を一部重ねた場合(図9)と同等の長さL2となっている。
このアンテナ部25は、ヘッドホルダ14に対する取付位置が適切に設定されていることにより、図2及び図5(C)に示すように、筐体2に対し画像形成部13が正しく装着され、且つ天板2Aが閉塞された状態において、第1無線タグ38及び第2無線タグ56の真後ろに位置する。
すなわち第1無線タグ38は、第2無線タグ56よりもアンテナ部25に近接した位置に配置されている。またアンテナ部25は、アンテナ67(図10)と、第1無線タグ38におけるアンテナ63(図8)のほぼ全面とを対向させ、且つ該アンテナ67と第2無線タグ56におけるアンテナ63の一部分とを対向させている。これによりアンテナ部25は、第1無線タグ38との間で極めて良好な無線通信を行うことができ、且つ第2無線タグ56との間で十分に良好な無線通信を行うことができる。
ここで画像形成装置1の回路構成を図11に示すように、アンテナ部25は、4箇所のヘッドホルダ14にそれぞれ設けられており、無線制御部26と接続されている。無線制御部26は、4個のアンテナ部25及び制御部3と有線接続されており、該制御部3から各種制御信号及び電力が供給されると、各アンテナ部25に電力を供給して電磁波を放射させ、また各アンテナ部25により受信した電磁波に基づく電気信号を取得する。
これにより制御部3は、無線制御部26を介して第1無線タグ38及び第2無線タグ56とそれぞれ通信処理を行い、ICチップ62の記憶部に記憶された各種情報を読み出し、また該記憶部に各種情報を書き込み、若しくはその内容を更新することができる。因みに制御部3は、現像ユニット21におけるトナー貯蔵室41のトナー残量を検知するトナー残量センサ27、及び筐体2の上面に設けられた表示部19ともそれぞれ接続されている。
[1−4.動作状態判定処理]
ところで画像形成装置1では、着脱式である各画像形成部13が4個とも正しく装着され、且つ各色のトナーの残量が十分である場合、用紙Pに対し画像データに基づく画像を適切に印刷すること、すなわち印刷処理を適切に実行することができる。一方、画像形成装置1では、各画像形成部13が正しく装着されておらず、或いは各色のトナーの残量が十分で無い場合、印刷処理を適切に実行することができない。
そこで画像形成装置1では、各種センサから得られた情報や各無線タグとの通信状態等に基づいて各部の状態を把握した上で、印刷処理の可否や異常の有無等を総合的に表す動作状態を判定するようになっている。
具体的に画像形成装置1の制御部3は、電源が投入されると記憶部から動作状態判定プログラムを読み出して実行することにより、図12に示す動作状態判定処理手順RT1を開始してステップSP1へ移る。ステップSP1において制御部3は、無線制御部26(図11)を介して各色の第1無線タグ38及び第2無線タグ56とそれぞれ通信処理を行い、次のステップSP2へ移る。
ステップSP2において制御部3は、各色の第1無線タグ38の記憶部から各種情報を読み取れたか否かを判定する。ここで肯定結果が得られると、このことは少なくとも各色の現像ユニット21が筐体2に対し正しく装着されていることを表している。このとき制御部3は、次のステップSP3へ移る。
ステップSP3において制御部3は、各色の第2無線タグ56の記憶部から各種情報を読み取ることができたか否かを判定する。ここで肯定結果が得られると、このことは各色の現像ユニット21に加えてトナーカートリッジ22も筐体2に対し正しく装着されていることを表している。このとき制御部3は、次のステップSP4へ移る。ステップSP4において制御部3は、動作状態として、印刷処理を行い得る状態を表す「オンライン」とし、このことを表示部19に表示させた上で、次のステップSP9へ移って動作状態判定処理手順RT1を終了する。
一方、ステップSP3において否定結果が得られると、このことは第2無線タグ56の記憶部から情報を読み取れなかったために、トナーカートリッジ22が装着されていない可能性、及び該トナーカートリッジ22が装着されているものの通信異常等が発生した可能性があることを表している。このとき制御部3は、次のステップSP5へ移る。
ステップSP5において制御部3は、トナー残量センサ27から検知結果を取得し、この検知結果を基にトナー貯蔵室41(図2)におけるトナー残量を判断して、次のステップSP6へ移る。ステップSP6において制御部3は、検出したトナー残量が所定の閾値よりも少ないか否かを判定する。ここで否定結果が得られると、このことは、トナー貯蔵室41に十分な量のトナーが残っているため、仮にトナーカートリッジ22が装着されていなかったとしても印刷処理を行い得ることを表している。このとき制御部3は、次のステップSP7へ移る。
ステップSP7において制御部3は、トナーカートリッジ22に関して何らかの異常が発生していることを警告する内容を表示部19に表示させると共に、印刷処理を行い得る動作状態とした上で、次のステップSP9へ移って動作状態判定処理手順RT1を終了する。
一方、ステップSP6において肯定結果が得られると、このことは、トナー貯蔵室41に十分な量のトナーが残っておらず、仮にトナーカートリッジ22が装着されていたとしても正常に印刷処理を行い得ないことを表している。このとき制御部3は、次のステップSP8へ移る。
また、ステップSP2において否定結果が得られた場合、このことは現像ユニット21が装着されていない可能性が高く、仮に装着されていたとしても該現像ユニット21の感光体ドラム46等を適切に制御し得ない可能性があり、いずれにしても正常に印刷処理を行い得ないことを表している。このとき制御部3は、次のステップSP8へ移る。
ステップSP8において制御部3は、現像ユニット21又はトナーカートリッジ22が装着されておらず、若しくはトナーの残量が十分でないことをエラーとして表示部19に表示させると共に、印刷処理を行い得ない動作状態とした上で、次のステップSP9へ移って動作状態判定処理手順RT1を終了する。
[1−5.効果等]
以上の構成において、第1の実施の形態による画像形成装置1は、現像ユニット21にトナーカートリッジ22を装着して画像形成部13を構成したときに、該現像ユニット21の第1無線タグ38を該トナーカートリッジ22の第2無線タグ56よりも後側とし(図5(B))、且つ後方から見て一部を重畳させるようにした(図9)。
画像形成装置1では、画像形成部13が筐体2に装着されて天板2Aが閉塞されたときに、アンテナ部25のアンテナ67に対し、第1無線タグ38のアンテナ63を十分に近接した箇所において対向させ、且つ第2無線タグ56のアンテナ63をこれよりもやや遠い箇所において対向させる(図5(C))。これにより画像形成装置1は、アンテナ部25のアンテナ67と第1無線タグ38のアンテナ63との間で電磁波を介した通信処理を極めて安定的に行うことができる。
この結果、画像形成装置1は、特許文献1のようにアンテナ部25と現像ユニット21の第1無線タグ38との間に第2無線タグ56が配置された場合に生じやすい通信異常の発生頻度を、格段に抑えることができる。これに伴い画像形成装置1では、現像ユニット21が装着されているにも拘わらず第1無線タグ38との間に通信異常が発生することにより動作状態が印刷不可となる(図12、ステップSP8)、といった事態の発生を極力回避でき、可用性を高めることができる。
その一方で画像形成装置1は、アンテナ部25と第2無線タグ56との間に第1無線タグ38が位置するために、該アンテナ部25及び該第1無線タグ38の間よりも、該アンテナ部25及び該第2無線タグ56の間の方が、通信異常の発生確率が高まる。また一般に、現像ユニット21よりもトナーカートリッジ22の方が交換頻度が高く、コストに対する要求もより厳しい。このため第2無線タグ56は、第1無線タグ38と比較して、用いられる部品に安価なものが採用され、その結果として性能が低下し、通信異常を引き起こしやすい場合がある。
そこで画像形成装置1は、トナーカートリッジ22の第2無線タグ56との間で正しく通信できなかった場合であっても、トナー残量センサ27により検知したトナー貯蔵室41(図2)のトナー残量が十分であれば、印刷を行い得るようにした(図12、ステップSP6及びSP7)。
これにより画像形成装置1は、例えばトナー残量が十分なトナーカートリッジ22を装着しているにも拘わらず、第2無線タグ56において通信異常が発生したために印刷を行い得ない、といったユーザにとって納得し難い事態が生じることを回避でき、可用性を高めることができる。
これらを他の観点から見ると、画像形成装置1では、筐体2側から歯車等を介して現像ユニット21に駆動力を伝達して感光体ドラム46等を回転させる。このため画像形成装置1では、第1無線タグ38との間で正常に通信を行い得ない場合、正しい現像ユニット21が装着されている保証が無く、仮に誤った現像ユニットが装着された状態で強制的に印刷処理を実行しようとした場合に、歯車の破損等の障害を発生させる恐れがある。このため画像形成装置1では、第1無線タグ38との間で正常に通信処理を行い、機種別情報等を参照して正常な現像ユニット21が装着されていると判断した場合にのみ、動作状態を印刷可能としている(図12、ステップSP4)。
また画像形成装置1では、現像ユニット21のトナー貯蔵室41に十分な量のトナーが残ってさえいれば、仮にトナーカートリッジ22が装着されていなかったとしても、かすれ等の印刷不良や部品の破損等を招く可能性が極めて低い。
このような理由から、画像形成装置1では、アンテナ部25と現像ユニット21の第1無線タグ38との間における通信の確立を、トナーカートリッジ22の第2無線タグ56との間における通信の確立よりも優先させたことで、印刷処理を実行できる機会を大幅に増加させて、可用性を格段に高めることができる。
さらに画像形成装置1では、アンテナ部25側(すなわち後側)から見て、第2無線タグ56の一部、具体的には左右方向に関し約半分の範囲を第1無線タグ38の遠方に重ねるように配置する一方、残りの部分を重ねること無く該アンテナ部25と直接対向させるようにした(図5(C)及び図9)。このため画像形成装置1は、アンテナ部25におけるアンテナ67の大きさを抑えて小型化を図りつつ、第2無線タグ56との間で良好な無線通信を行うことができる。
特に画像形成装置1では、筐体2に対し現像ユニット21及びトナーカートリッジ22をそれぞれ単独で装着させるのでは無く、該現像ユニット21に対し該トナーカートリッジ22を装着させて画像形成部13を構成した上で、該画像形成部13を筐体2に装着させるようにした。このため画像形成装置1では、第1無線タグ38及び第2無線タグ56の相対的な位置を高い精度で合わせることができ、アンテナ部25との無線通信において干渉等による通信異常が発生する可能性を格段に低減できる。
また画像形成装置1では、現像ユニット21に対しトナーカートリッジ22を左方向へスライドさせるようにして装着させるようにした(図5(A)及び(B))。このため画像形成装置1では、仮に現像ユニット21に対しトナーカートリッジ22が十分に左方向へ押し込まれずに装着されたとしても、第1無線タグ38に対し第2無線タグ56をやや右側にずらしたように重ねることができ(図9)、無線通信時における干渉等による通信異常の発生に繋がる恐れがない。
これを他の観点から見ると、画像形成装置1では、現像ユニット21に対しトナーカートリッジ22を左方向へスライドさせるため、第1無線タグ38及び第2無線タグ56の高さがおおよそ揃えられてから、第2無線タグ56が右方向へ移動される。このため画像形成装置1では、第1無線タグ38に対し第2無線タグ56が上下方向にずれる可能性が低く、アンテナ部25における上下方向の高さを、第1無線タグ38等における上下方向の長さよりも拡張する必要が無く、該アンテナ部25を比較的小型に構成できる。
以上の構成によれば、第1の実施の形態による画像形成装置1は、画像形成部13が筐体2に装着されたときに、アンテナ部25に対し、現像ユニット21の第1無線タグ38を十分に近接した箇所において対向させ、且つトナーカートリッジ22の第2無線タグ56をこれよりもやや遠い箇所において対向させる(図5(C))。これにより画像形成装置1は、アンテナ部25のアンテナ67と第1無線タグ38のアンテナ63との間で電磁波を介した通信処理を極めて安定的に行うことができ、通信異常により印刷処理を行い得なくなる可能性を格段に低減でき、可用性を大幅に高めることができる。
[2.第2の実施の形態]
第2の実施の形態による画像形成装置101(図1)は、第1の実施の形態による画像形成装置1と比較して、制御部3、画像形成部13及びトナー残量センサ27に代わる制御部103、画像形成部113及びトナー残量センサ128を有する点において相違するものの、他の点については同様に構成されている。制御部103は、第1の実施の形態による制御部3と同様、内部にCPUや記憶部等を有しているものの、第1の実施の形態と一部異なる動作状態判定処理を行うようになっている(詳しくは後述する)。
画像形成部113(113K、113Y、113M及び113C)は、第1の実施の形態による画像形成部13の現像ユニット21及びトナーカートリッジ22(図2〜図6)に代えて、現像ユニット121及びトナーカートリッジ122を有している。現像ユニット121は、第1の実施の形態と同様、第1タグ保持部37に第1無線タグ38が収納されている(図3)。またトナーカートリッジ122は、やはり第1の実施の形態と同様、第2タグ保持部55に第2無線タグ56が収納されている(図4)。
[2−1.トナーカートリッジ及びトナー残量センサの構成]
トナーカートリッジ122は、図13(A)及び(B)に模式的な後面図及び左側面図を示すように、第1の実施の形態におけるアウターフレーム51及びサイドフレーム52(図4)に代わるアウターフレーム151及びサイドフレーム152により、内部にトナー収納空間122Sを形成している。なお作図の都合上、図13(A)では半筒状開閉体53及びレバー54を省略している。
アウターフレーム151の右側面下方には、比較的小さな丸孔でなる挿通孔151SHが穿設されている。またサイドフレーム152の左側面下方には、前後方向及び上下方向に関して挿通孔151SHと対応する箇所に、比較的小さな丸孔でなる挿通孔152SHが穿設されている。説明の都合上、以下では、挿通孔151SHの中心及び挿通孔152SHの中心を通過する仮想的な直線を仮想軸VXと呼ぶ。
アウターフレーム151の内部、すなわちトナー収納空間122Sにおける下側部分には、撹拌シャフト160が設けられている。撹拌シャフト160は、全体として左右方向に沿った、すなわち仮想軸VXに沿った細長い円柱状の部材をクランク状に屈曲させたような構成となっている。
具体的に撹拌シャフト160は、左端において仮想軸VXに沿った左軸部161と、該左軸部161の右端と接続され仮想軸VXから離れる方向(以下これを放射方向とも呼ぶ)へ向かう左放射部162と、該左放射部162の端部から仮想軸VXと平行に形成されたセンサクランク部163とを有している。また撹拌シャフト160は、該センサクランク部163の右端から仮想軸VXを挟んだ反対方向へ向かうクランク接続部164と、該クランク接続部164の端部からアウターフレーム151の右端近傍まで仮想軸VXとほぼ平行な撹拌クランク部165とを有している。さらに撹拌シャフト160は、該撹拌クランク部165の右端から仮想軸VXへ向かう右放射部166と、該仮想軸VXに沿った右軸部167とを有している。
この撹拌シャフト160は、左軸部161がサイドフレーム152の挿通孔152SHに挿通され、且つ右軸部167がアウターフレーム151の挿通孔151SHに挿通されることにより、該挿通孔152SH及び151SHにより回転自在に保持されている。このため撹拌シャフト160は、アウターフレーム151等に対し自在に回転できる。
また撹拌シャフト160は、センサクランク部163よりも撹拌クランク部165の方が、左右方向に沿った長さが大きい(すなわち長い)ために、その質量も大きい。また撹拌シャフト160は、センサクランク部163よりも撹拌クランク部165の方が、仮想軸VXからの距離が大きい(遠い)。さらに撹拌シャフト160は、仮想軸VXを挟んでセンサクランク部163及び撹拌クランク部165が互いに反対側に位置している。
このため撹拌シャフト160は、仮に何ら外力が作用しない場合、センサクランク部163よりも撹拌クランク部165の方が、重力の作用により下方向へ向かう力が大きくなり、該撹拌クランク部165を回転軌跡上の最も下側(以下これを最下位置と呼ぶ)へ移動させるように回転し、この最下位置に静止しようとする(図13)。
またトナー収納空間122Sにおける左端近傍、すなわちサイドフレーム152内には、センサクランク部163の概ね上側となる箇所に、センサシャフト170が設けられている。センサシャフト170は、例えばステンレス製でなる細長い円柱状の部材が適宜屈曲されることにより構成されている。
このセンサシャフト170は、その大部分を占める中央部171が概ね上下方向に沿った直線状に形成されている。中央部171の下端は、左右方向に沿った軸を中心として円環状に巻回されたリンク部172と接続されている。リンク部172は、撹拌シャフト160のセンサクランク部163に挿通されている。
中央部171の上端は、上下方向に沿った軸を中心に巻回された保持部173と接続されている。この保持部173は、磁石174の周囲に巻回されることにより、この磁石174を保持している。またセンサシャフト170の上端近傍は、サイドフレーム152の天井部から下方へ向けて筒状に立設されたガイド部152Cの内部に挿通されている。因みにガイド部152Cの天井部分は、所定のシール材で封止されており、トナーの漏れを防止している。
かかる構成によりセンサシャフト170は、撹拌シャフト160が回転する場合、リンク部172がセンサクランク部163と共に仮想軸VXの周囲を周回するため、保持部173及び磁石174をガイド部152C内で上下方向にピストン運動させることができる。因みにトナーカートリッジ122では、撹拌シャフト160における各部の長さやガイド部152Cの位置及び上下方向の長さ等がそれぞれ適切に設定されているため、保持部173及び磁石174をガイド部152C内に止めたまま上下方向へ移動させることができる。
またアウターフレーム151内には、前後方向に薄いシート状に形成された揺動部材177が設けられている。揺動部材177は、全体として可撓性を有する材料により構成されており、その上端近傍がアウターフレーム151における前側板の上端近傍に取り付けられている。この揺動部材177における下端部分は、撹拌シャフト160が図13(B)における矢印R2方向(すなわち反時計回り)へ回転されるときに、撹拌クランク部165と当接するように、上下方向の長さや取付位置が適切に設定されている。
一方、現像ユニット121には、左サイドプレート31の右側面におけるトナーカートリッジ取付部35内に、撹拌シャフト回転部180が設けられている。撹拌シャフト回転部180は、左サイドプレート31の右側面から右方向へ向けて、扁平な円柱状の台座部181が設置されている。
台座部181における右側面の中央付近には、該台座部181よりも直径が短い円柱状の回転部182が右方向へ向けて立設されている。回転部182の中央には、左方向へ向けて丸孔でなる軸挿通孔182Hが穿設されている。回転部182の右側面には、該右側面における円環状の部分のうち約1/4周の範囲を占める扇型の部分がさらに右方向へ突出することにより、突出部183が形成されている。
また回転部182は、左サイドプレート31の内部において歯車(図示せず)が取り付けられており、感光体ドラム46(図2)等を回転させるための歯車と適宜噛み合わされている。これにより回転部182は、筐体2側から歯車(図示せず)を介して駆動力が伝達されてくると、右側から見て時計回りに、すなわち左側から見て反時計回りとなる矢印R2方向へ、比較的低い速度で回転するようになっている。
さらに、画像形成装置101(図1)の筐体2における天板2Aの下面側には、各画像形成部113の真上となる箇所に、図15(A)及び(B)に示すトナー残量センサ128がそれぞれ設けられている。因みに図15(A)及び(B)は、それぞれ模式的な左面図及び下面図を表している。
残量検知部としてのトナー残量センサ128は、天板2Aの下面から下方向へ向けて立設された2本の回動支持体191及び前後方向に沿って細長く形成された回動体192を回動軸193により左右方向に貫通した構成となっている。このため回動体192は、回動軸193を回動中心として、回動支持体191に対し自在に回動することができる。また回動体192の下面における後端近傍には、磁石194が取り付けられている。
すなわちトナー残量センサ128は、特に外力が加えられていない場合には、図15(A)に示したように、回動体192をほぼ水平に向け、前端部195を他の部分と同等の高さに位置させる。またトナー残量センサ128は、例えば磁石194の下方に反対極性の磁石が位置する場合、該磁石194に下方向へ向かう力(すなわち吸引力)が作用し、図15(C)に示すように、回動体192を水平方向に対し傾斜させ、前端部195を上方へ持ち上げる。因みにトナー残量センサ128は、磁石194に下方向へ向かう吸引力が作用しなくなると、図示しない付勢部材及びストッパの作用により、図15(A)に示した状態に戻る。
また回動体192の後端近傍には、天板2Aの下面に対し、取付台196を介して光学センサ197が取り付けられている。この光学センサ197は、左側の発光部197Aから右方向へ検知光を出射し、この検知光を右側の受光部197Bにより受光して、このとき得られた光量の大きさを信号レベルの大きさとして表す受光信号を生成して制御部103(図1、図11)へ通知するようになっている。
例えば光学センサ197は、図15(A)に示したように、回動体192がほぼ水平に向いている場合、すなわち磁石194に吸引力が作用していない場合には、発光部197Aからの検知光が前端部195により遮断されるため、受光部197Bにおいてこの検知光を受光できない。以下、トナー残量センサ128におけるこのような状態を遮光状態と呼ぶ。このとき受光信号の信号レベルは、比較的低くなる。
また受光部197Bは、図15(C)に示したように、回動体192が水平方向に対し傾斜されている場合、すなわち磁石194に吸引力が作用している場合には、発光部197Aからの検知光が前端部195により遮断されることなく受光部197Bに到達するため、この検知光を受光できる。以下、トナー残量センサ128におけるこのような状態を受光状態と呼ぶ。このとき受光信号の信号レベルは、比較的高くなる。
このため制御部103は、トナー残量センサ128から得られる受光信号を基に、磁石194に吸引力が作用しているか否かを判断することができる。
[2−2.トナー残量センサによるトナー残量の検知]
次に、トナー残量センサ128によりトナーカートリッジ122内のトナー残量を検知する仕組みについて説明する。
図16(A)〜(C)は、何れも画像形成装置101の筐体2に画像形成部113が装着され、且つ天板2Aが閉塞された状態を表している。画像形成部113においてトナーカートリッジ122が現像ユニット121に装着されると、撹拌シャフト160は、左軸部161を撹拌シャフト回転部180(図14)の回転部182に設けられた軸挿通孔182Hに挿通させることになる。
このため撹拌シャフト160は、撹拌シャフト回転部180の回転部182が矢印R2方向へ回転すると、突出部183における進行側面183Sが左放射部162(図13)に当接し、該進行側面183Sから矢印R2方向へ向かう力が加えられる。因みに回転部182は、筐体2側から供給される駆動力を基に、比較的低い回転速度で矢印R2方向へ回転する。
撹拌シャフト160は、矢印R2方向へ回転されると、図16(A)に示すように、左軸部161に対しセンサクランク部163を前方のやや上側に位置させ、センサシャフト170により磁石174をガイド部152C内で比較的上方に位置させた状態となる。このときトナー残量センサ128は、磁石194が磁石174に吸引されて回動体192が水平方向に対して傾斜されるため、受光状態となる。以下、このときの撹拌シャフト160の姿勢を受光開始姿勢PAと呼ぶ。
また撹拌シャフト160は、続いて矢印R2方向へ回転されると、センサシャフト170により磁石174をガイド部152C内で上昇させていき、上死点に到達させた後に下降させるようになる。この間トナー残量センサ128は、受光状態を維持する。
さらに撹拌シャフト160は、引き続き矢印R2方向へ回転されると、図16(B)に示すように、左軸部161に対しセンサクランク部163を後方のやや上側に位置させ、磁石174をガイド部152C内で上死点からある程度引き離した状態となる。このときトナー残量センサ128は、磁石194が磁石174により吸引さなくなるため、遮光状態に遷移する。このときの撹拌シャフト160の姿勢を受光終了姿勢PBと呼ぶ。
すなわちトナー残量センサ128は、撹拌シャフト160が矢印R2方向へ回転してその姿勢が受光開始姿勢PA(図16(A))から受光終了姿勢PB(図16(B))に至るまでの間に受光状態となり、撹拌シャフト160の姿勢が受光終了姿勢PB(図16(B))から受光開始姿勢PA(図16(A))に至るまでの間に遮光状態となる。
ここで図16(A)及び(B)から分かるように、撹拌シャフト160の受光開始姿勢PAから受光終了姿勢PBまでの回転角度は、180度よりも小さい角度となっている。このため、仮に撹拌シャフト160が撹拌シャフト回転部180(図14)の回転部182に固定され、該回転部182と共に比較的低い速度で回転する場合、トナー残量センサ128から得られる受光信号は、図17(A)に示すように、高レベルとなる期間よりも低レベルとなる期間の方が長いような、周期的に変化する矩形波を描く。因みに周期Tは、回転部182が1回転する期間を表す。
ところで実際の撹拌シャフト160は、撹拌シャフト回転部180(図14)の回転部182から受ける力により、図16(B)に示した状態から矢印R2方向へ比較的低い速度で回転していくと、やがて撹拌クランク部165が揺動部材177の下端近傍に当接し、該揺動部材177の下側部分を後方且つやや上方へ押していく。このとき撹拌クランク部165は、最も高い箇所(すなわち上死点)に到達した後も、揺動部材177との摩擦力が作用するために、自由落下すること無く、左放射部162を突出部183の進行側面183Sに当接させ続ける。
やがて撹拌シャフト160は、図16(C)に示すように、撹拌クランク部165が揺動部材177から離れると、重力の作用により落下しようとし、矢印R2方向へ高速で、すなわち回転部182の回転速度よりも速い速度で回転しようとして、左放射部162を突出部183の進行側面183Sから引き離す。これを換言すれば、撹拌シャフト160は、落下している間、撹拌シャフト回転部180の回転部182よりも先行して矢印R2方向へ回転することになる。
因みに図16(C)に示した状態では、撹拌シャフト160のセンサクランク部163が比較的下方に位置し、磁石174も比較的下方に位置しているため、トナー残量センサ128が遮光状態となっている。また以下では、このときの撹拌シャフト160の姿勢を落下開始姿勢PCと呼ぶ。
やがて撹拌シャフト160は、トナーカートリッジ122内に収納されているトナーの上面に撹拌クランク部165が到達すると、該トナーが抵抗となるために、矢印R2方向への回転を停止する。その後撹拌シャフト160は、撹拌シャフト回転部180における突出部183の進行側面183Sが左放射部162に追い付いて当接すると、撹拌クランク部165をトナー内へ潜らせながら、矢印R2方向への回転を再開する。
ここでトナーカートリッジ122では、例えば図18(A)に示すようにトナー残量が比較的多い場合、撹拌クランク部165がトナーの上面に到達した時点において、センサクランク部163が比較的下方に位置し、磁石174も比較的下方に位置するため、トナー残量センサ128が遮光状態を維持している(図15(A))。換言すれば、撹拌シャフト160は、未だに受光開始姿勢PA(図16(A))に遷移していない。
この場合、トナーカートリッジ122では、撹拌クランク部165がトナーの上面に到達してから比較的短い時間の経過後に、撹拌シャフト回転部180における突出部183の進行側面183Sが左放射部162に追い付いて当接し、撹拌シャフト160を矢印R2方向へ比較的低い速度で回転させ、やがて受光開始姿勢PAに遷移する。すなわち撹拌シャフト160は、落下開始姿勢PCとなってから受光開始姿勢PAに遷移するまでの時間が比較的長い。
このときトナー残量センサ128により生成される受光信号は、時間の経過と共に、図17(B)のように変化する。この図17(B)から分かるように、トナー残量が比較的多い場合、トナー残量センサ128の受光信号は、高レベルとなる期間T1が比較的短く、具体的には周期Tの1/2よりも短くなっている。
一方、トナーカートリッジ122では、例えば図18(B)に示すようにトナー残量が比較的少ない場合、撹拌クランク部165がトナーの上面に到達した時点において、センサクランク部163が比較的上方に位置し、磁石174も比較的上方に位置するため、トナー残量センサ128が遮光状態から受光状態に変化している(図15(B))。換言すれば、撹拌シャフト160は、未だに落下開始姿勢PC(図16(C))から直ちに受光開始姿勢PA(図16(A))に遷移している。この場合、トナーカートリッジ122では、撹拌クランク部165がトナーの上面に到達してから比較的長い時間の経過後に、撹拌シャフト回転部180における突出部183の進行側面183Sが左放射部162に追い付いて当接し、撹拌シャフト160を矢印R2方向へ比較的低速で回転させる。
このため、トナー残量センサ128により生成される受光信号は、時間の経過と共に、図17(C)のように変化する。この図17(C)から分かるように、トナー残量が比較的少ない場合、トナー残量センサ128の受光信号は、高レベルとなる期間T2が比較的長く、具体的には周期Tの1/2よりも長くなっている。
このような関係を踏まえて、制御部103では、閾値を周期Tの1/2に設定した上で、トナー残量センサ128から得られる受光信号が高レベルとなる期間をこの閾値と比較することにより、この期間が閾値以上であればトナー残量が比較的多く、閾値未満であればトナー残量が比較的少ないと判断することができる。
また制御部103では、画像形成部113が正常に装着されていれば、現像ユニット121に駆動力を供給することにより撹拌シャフト回転部180の回転部182が回転されるため、トナー残量に拘わらず、トナー残量センサ128から得られる受光信号が周期的に変化することになる。このため制御部103は、仮に現像ユニット121に駆動力を供給しているにも拘わらず、トナー残量センサ128から得られる受光信号に周期的な変化が現れない場合、撹拌シャフト160が回転していないことから、該現像ユニット121にトナーカートリッジ122が装着されていないと判断することができる。
このように制御部103は、トナー残量センサ128から得られる受光信号を基に、トナーカートリッジ122におけるトナーの残量を検知することができると共に、現像ユニット121に対する該トナーカートリッジ122の装着の有無についても判断することができる。
[2−3.動作状態判定処理]
次に、この第2の実施の形態における動作状態判定処理について説明する。画像形成装置101の制御部103は、図12と対応する図19に示す動作状態判定処理手順RT2を実行するようになっている。
具体的に制御部103は、動作状態判定処理手順RT2を開始すると、ステップSP11〜SP14において、動作状態判定処理手順RT1(図12)のステップSP1〜SP4と同様の処理を行い、ステップSP13において否定結果が得られると、次のステップSP15へ移る。このことは、ステップSP3において否定結果が得られた場合と同様、第2無線タグ56の記憶部から情報を読み取れなかったために、トナーカートリッジ122が装着されていない可能性、及び該トナーカートリッジ122が装着されているものの通信異常等が発生した可能性があることを表している。
ステップSP15において制御部103は、トナー残量センサ128から検知結果として受光信号を取得し、次のステップSP16へ移る。ステップSP16において制御部103は、受光信号が周期的に変化しているか否かを判定する。ここで肯定結果が得られると、このことはトナーカートリッジ122が装着されているものの、第2無線タグ56との間で通信異常が発生したことを表している。このとき制御部103は、次のステップSP17へ移る。
ステップSP17において制御部103は、トナーの残量が十分であるか否か、すなわちトナー残量センサ128から得られた受光信号が高レベルとなる期間の長さが閾値(周期Tの1/2)よりも短いか否かを判定する。ここで肯定結果が得られると、このことはトナーカートリッジ122内に十分な量のトナーが収納されており、正常に印刷処理を行い得ることを表している。このとき制御部103は、次のステップSP18へ移り、動作状態判定処理手順RT1(図12)のステップSP7と同様に警告表示を行い、印刷処理を行い得る動作状態とした上で、次のステップSP20へ移って動作状態判定処理手順RT2を終了する。
一方、ステップSP16において否定結果が得られた場合、このことはトナーカートリッジ122が装着されていないために正常に印刷処理を行い得ないことを表している。このとき制御部103は、次のステップSP19へ移る。また、ステップSP17において否定結果が得られた場合、このことはトナーカートリッジ122が装着されているもののトナー残量が少ないために正常に印刷処理を行い得ないことを表している。このとき制御部103は、次のステップSP19へ移る。
ステップSP19において制御部103は、動作状態判定処理手順RT1(図12)のステップSP8と同様にエラー表示を行うと共に印刷処理を行い得ない動作状態とした上で、次のステップSP20へ移って動作状態判定処理手順RT2を終了する。
[2−4.効果等]
以上の構成において、第2の実施の形態による画像形成装置101は、第1の実施の形態と同様、現像ユニット121にトナーカートリッジ122を装着して画像形成部113を構成したときに、第1無線タグ38を第2無線タグ56よりも後側とし(図5(B))、且つ後方から見て一部を重畳させるようにした(図9)。
画像形成装置101では、画像形成部113が筐体2に装着されて天板2Aが閉塞されたときに、やはり第1の実施の形態と同様、アンテナ部25に対し、第1無線タグ38を十分に近接した箇所において対向させ、且つ第2無線タグ56をこれよりもやや遠い箇所において対向させる(図5(C))。これにより画像形成装置101は、アンテナ部25と第1無線タグ38との間で電磁波を介した通信処理を極めて安定的に行うことができる。
さらに画像形成装置101では、トナー残量センサ128において、トナー残量に応じて受光信号における高レベルとなる期間の長さが変化し、且つトナー残量に拘わらず該受光信号を周期的に変化させるようにした(図17)。
このため画像形成装置101では、トナー残量センサ128から得られる受光信号が周期的に変化するか否かを判断することにより、トナーカートリッジ122が装着されているか否かを判断することができる(図19、ステップSP16)。すなわち画像形成装置101は、仮にアンテナ部25及び第2無線タグ56の間で正常に通信を行い得なかったとしても、トナー残量センサ128から得られる受光信号が周期的に変動していれば、トナーカートリッジ122が装着されていると判断することができる。
さらに画像形成装置101は、トナーカートリッジ122から得られた受光信号を基に、該トナーカートリッジ122におけるトナー残量を検知することができるので、該トナー残量に応じて動作状態を切り替えることができる。
その他の点においても、第2の実施の形態による画像形成装置101は、第1の実施の形態と同様の作用効果を奏し得る。
以上の構成によれば、第2の実施の形態による画像形成装置101は、画像形成部113が筐体2に装着されたときに、アンテナ部25に対し、現像ユニット121の第1無線タグ38を十分に近接した箇所において対向させ、且つトナーカートリッジ122の第2無線タグ56をこれよりもやや遠い箇所において対向させる(図5(C))。これにより画像形成装置101は、アンテナ部25と第1無線タグ38との間で電磁波を介した通信処理を極めて安定的に行うことができ、通信異常により印刷処理を行い得なくなる可能性を格段に低減でき、可用性を大幅に高めることができる。さらに画像形成装置101は、アンテナ部25と第2無線タグ56との間で正常に通信できなかった場合でも、トナー残量センサ128から得られる受光信号を基にトナーカートリッジ122の有無を判断し、動作状態を適切に設定することができる。
[3.他の実施の形態]
なお上述した第1の実施の形態においては、第1無線タグ38及び第2無線タグ56を左右方向にずらした状態で重ねる場合について述べた(図5(B)、図9)。しかしながら本発明はこれに限らず、例えば第1無線タグ38及び第2無線タグ56を上下方向や斜め方向等、種々の方向にずらした状態で重ねても良い。要は、アンテナ部25から見て遠方に位置する第2無線タグ56の一部と直接対向することで安定した無線通信を行い得るようにし、且つ残りの一部を第1無線タグ38と重ねることで該アンテナ部25の小型化に寄与できれば良い。第2の実施の形態についても同様である。
また上述した第1の実施の形態においては、第1無線タグ38及び第2無線タグ56を後方から見て約半分の範囲が重なるように配置する場合について述べた(図9)。しかしながら本発明はこれに限らず、例えば後方から見て第1無線タグ38及び第2無線タグ56の重なる範囲を半分未満や半分以上としても良く、さらには完全に(すなわち全範囲で)重なるようにしても良い。或いは、後方から見て第1無線タグ38及び第2無線タグ56を隣り合う位置としてほぼ重ならないように配置しても良い。何れの場合もアンテナ部25から見て第1無線タグ38が第2無線タグ56よりも近い位置に配置されるため、該第1無線タグ38との無線通信を安定的に行うことができる。
さらに上述した第1の実施の形態においては、第2タグ保持部55をトナーカートリッジ22における後面の左側に配置し(図4)、第1タグ保持部37を現像ユニット21における左サイドプレート31の右側面から右方向へ突出させるように配置する場合について述べた(図3)。しかしながら本発明はこれに限らず、例えば第2タグ保持部55をトナーカートリッジ22の左側面に配置すると共に、第1タグ保持部37を左サイドプレート31に埋め込むように配置しても良い。この場合、アンテナ部25を該左サイドプレート31の左側に位置させれば良い。要は、トナーカートリッジ22における種々の箇所に第2タグ保持部55を配置すると共に、現像ユニット21における種々の箇所に第1タグ保持部37を配置しても良い。これらの場合、第1無線タグ38及び第2無線タグを互いに一部を重ねた状態でアンテナ部25と対向させることができれば良い。第2の実施の形態についても同様である。
さらに上述した第1の実施の形態においては、第1無線タグ38及び第2無線タグ56のICチップ62(図7)がアンテナ63において電磁波を受信することにより生じる電力を電源電力として動作する場合について述べた。しかしながら本発明はこれに限らず、例えば第1無線タグ38及び第2無線タグ56のICチップ62が、筐体2側から供給される電力を電源電力として動作するようにしても良い。第2の実施の形態についても同様である。
さらに上述した第1の実施の形態においては、アンテナ部25とトナーカートリッジ22の第2無線タグ56との間で正常に無線通信を行い得なかった場合に、トナー残量センサ27により検知したトナー貯蔵室41(図2)のトナー残量が十分であれば、動作状態を印刷可能とする場合について述べた(図12、ステップSP4)。しかしながら本発明はこれに限らず、例えばアンテナ部25と第2無線タグ56との間で正常に無線通信を行い得なかった場合に、直ちに動作状態を印刷不可としても良い。
さらに上述した第1の実施の形態においては、トナー貯蔵量検知部42における検知体の回転状態を、光学センサを利用して検出することにより、トナー残量を検知する場合について述べた。しかしながら本発明はこれに限らず、種々のセンサを利用してトナー残量を検知しても良い。第2の実施の形態についても同様である。
さらに上述した実施の形態においては、いわゆるプリンタとして構成された画像形成装置1に本発明を適用する場合について述べた。しかしながら本発明はこれに限らず、例えばファクシミリ装置や複写機、或いはこれらの機能を組み合わせた複合機等、電子写真方式により媒体としての用紙にトナー画像を転写して定着させることにより印刷する種々の電子機器に適用しても良い。
さらに本発明は、上述した各実施の形態及び他の実施の形態に限定されるものではない。すなわち本発明は、上述した各実施の形態と上述した他の実施の形態の一部又は全部を任意に組み合わせた実施の形態や、一部を抽出した実施の形態にもその適用範囲が及ぶものである。
さらに上述した第1の実施の形態においては、現像剤カートリッジとしてのトナーカートリッジ22と、第1無線通信部としての第1無線タグ38と、第1保持部としての第1タグ保持部37と、現像ユニットとしての現像ユニット21と、第2無線通信部としての第2無線タグ56と、第2保持部としての第2タグ保持部55と、アンテナ部としてのアンテナ部25とによって画像形成装置としての画像形成装置1を構成する場合について述べた。しかしながら本発明はこれに限らず、その他種々の構成でなる現像剤カートリッジと、第1無線通信部と、第1保持部と、現像ユニットと、第2無線通信部と、第2保持部と、アンテナ部とによって画像形成装置を構成しても良い。
本発明は、例えば電子写真方式により画像を用紙に印刷するプリンタで利用できる。
1、101……画像形成装置、2……筐体、2A……天板、3、103……制御部、13、113……画像形成部、14……ヘッドホルダ、19……表示部、21、121……現像ユニット、22、122……トナーカートリッジ、22S、122S……トナー収納空間、23……LEDヘッド、25……アンテナ部、26……無線制御部、27、128……トナー残量センサ、31……左サイドプレート、32……右サイドプレート、33……アッパーフレーム、34……ベースフレーム、37……第1タグ保持部、37S……収納空間、38……第1無線タグ、39……タグ保持蓋体、41……トナー貯蔵室、42……トナー貯蔵量検知部、51、151……アウターフレーム、52、152……サイドフレーム、55……第2タグ保持部、55S……収納空間、56……第2無線タグ、57……タグ保持蓋体、61……基板、62……ICチップ、63……アンテナ、65……基体、66……インタフェースコネクタ、67……アンテナ、160……撹拌シャフト、170……センサシャフト、177……揺動部材、180……撹拌シャフト回転部、197……光学センサ、M1、M2……情報テーブル、P……用紙。

Claims (5)

  1. 現像剤により現像剤像を生成する現像ユニットと、
    前記現像ユニットに関する情報を記憶する第1記憶部と接続された第1無線通信部と、
    前記現像ユニットと一体に構成され、前記第1無線通信部を保持する第1保持部と、
    前記現像剤を収納すると共に、前記現像ユニットに対し装着又は離脱が可能であり、装着された前記現像ユニットへ前記現像剤を供給する現像剤カートリッジと、
    前記現像剤カートリッジに関する情報を記憶する第2記憶部と接続された第2無線通信部と、
    前記現像剤カートリッジと一体に構成され、前記第2無線通信部を保持すると共に、前記現像ユニットに装着された場合に、該第2無線通信部を前記第1無線通信部と対向させる第2保持部と、
    前記現像ユニットが所定の設置箇所に設置された場合に、前記第2無線通信部よりも前記第1無線通信部と近接する位置に配置されるアンテナ部と
    を具えることを特徴とする画像形成装置。
  2. 前記第1保持部は、前記アンテナ部に対し前記第1無線通信部の一部が前記第2無線通信部と重ならない位置に、該第1無線通信部を保持する
    ことを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
  3. 前記第1無線通信部及び前記第2無線通信部は、アンテナを有し、前記アンテナ部から放射される電磁波を該アンテナにより受信した際に生じる電力を電源電力として動作する
    ことを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
  4. 前記現像ユニット又は前記現像剤カートリッジが保有する前記現像剤の残量を検知する残量検知部と、
    前記アンテナ部及び前記第2無線通信部との間で無線通信を正常に行えなかった場合に、さらに前記残量検知部により前記現像剤の残量が所定の閾値以上であることを検知した場合には、画像形成を行い得る動作状態とする制御部と
    をさらに具えることを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
  5. 前記残量検知部は、周期的な変化が表れる信号を基に、前記現像剤カートリッジが保有する前記現像剤の残量を検知し、
    前記制御部は、前記信号に前記周期的な変化が表れなかった場合に、前記現像剤カートリッジが装着されていないと判断する
    ことを特徴とする請求項4に記載の画像形成装置。
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