JP4359633B2 - トナーカートリッジ及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、トナーの凝集を回避した状態での使用を促すことができるトナーカートリッジ及び画像形成装置に関する。

複写機、プリンタなどの電子写真方式を採用している画像形成装置においては、記録媒体である感光体表面に再生したい画像に応じた静電潜像を形成し、これを顕像化するために、着色剤であるトナー等の現像剤を感光体側へと供給し、トナーを付着させ、現像を行う現像装置が備えられている。

このような電子写真方式を採用した画像形成装置では、感光体表面を均一に帯電した後、その表面に再生したい画像に応じた光による像が照射されることで、照射された領域の帯電電荷が除去される。その結果、再生しようとする静電潜像が感光体の表面に形成されることになる。この潜像を顕像化するために、現像装置によりトナーを付着させることで現像を行う。これにより現像装置では、画像形成を行う都度トナーが徐々に消費されてゆく。

そこで、所定の画像品質を維持するために、消費されたトナーを現像装置に補給する必要があり、現像装置内には常に一定量のトナーが収容されるようになっている。そのため現像装置にはトナー補給装置が設けられており、トナー不足が検出されると、これに応答してトナー補給装置よりトナー補給が自動的に行われる。これにより、現像装置内のトナー量が一定に保たれ、常に一定の画像品質が維持されるように構成されている（例えば、特許文献１を参照）。
特開平１０−２８８８８２号公報

トナー補給装置へトナーを補給するためにトナーカートリッジが使用されるが、カートリッジが長期間放置された場合には、カートリッジ内のトナーが凝集し、固体に近い挙動を示すため、トナー補給装置への装着前に十分にカートリッジを揺動し、内部のトナーを攪拌しておく必要ある。

しかしながら、機器の利用者及びトナー交換作業者にトナーカートリッジを揺する必要性が認知されていないために揺する作業が行われない場合や、人的作業であるため補給作業者の揺すり方にばらつきがあり、十分攪拌されるまで揺すられないまま補給される虞がある。トナーカートリッジ内でトナーが十分ほぐされていない場合、トナーカートリッジ内に大量にトナーが残るなどうまく補給できないことがあった。

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、トナー収容部の揺動に係るエネルギを電力に変換する変換手段と、変換された電力を蓄積する蓄積手段とを備える構成とすることにより、蓄積手段に蓄積された電力の大きさに基づいてトナーカートリッジの揺動量を報知することができるトナーカートリッジ及びこのトナーカートリッジが装着される画像形成装置を提供することを目的とする。

本発明に係るトナーカートリッジは、トナーを収容するトナー収容部を備え、該トナー収容部が揺動されることによって該トナー収容部内のトナーが攪拌されるように構成されたトナーカートリッジにおいて、前記トナー収容部が揺動されることにより該トナー収容部に与えられる運動エネルギを電力に変換する変換手段と、該変換手段によって変換された電力を蓄積する蓄積手段とを備えることを特徴とする。

本発明にあっては、トナーカートリッジの揺動に応じた電力が蓄積手段に蓄積されることになる。

本発明に係るトナーカートリッジは、前記蓄積手段に蓄積された電力に基づいて揺動量を算出する手段と、該手段により算出された揺動量を表示する手段とを備えることを特徴とする。

本発明にあっては、トナーカートリッジの揺動量が表示されるため、ユーザはトナーの凝集が十分に解されたか否かを判断することができる。

本発明に係るトナーカートリッジは、前記トナー収容部内に設けた回転軸と、該回転軸回りに回転自在に支持された回転体とを備え、前記トナー収容部が揺動されることにより前記回転体は前記回転軸回りに回転するように構成されていることを特徴とする。

本発明にあっては、トナーカートリッジの揺動により回転する回転体を備える構成としているため、トナーカートリッジの揺動量が回転体の回転量として検出される。

本発明に係るトナーカートリッジは、前記トナー収容部内のトナーを攪拌する攪拌部材が前記回転体に取り付けられていることを特徴とする。

本発明にあっては、トナーカートリッジの揺動によってトナー収容部内のトナーを効率的に攪拌することができる。

本発明に係るトナーカートリッジは、前記回転体と従動回転するように構成された従動回転体、該従動回転又は該従動回転体の回転軸に取り付けられた磁石、及び該磁石に近接配置させたコイルを備え、前記従動回転体が回転することで前記コイルに発生する誘導起電力を前記蓄積手段に蓄積するようにしてあることを特徴とする。

本発明にあっては、蓄積手段にはコイルに発生する誘導起電力が蓄積されることになる。

本発明に係るトナーカートリッジは、前記変換手段は、発電機を兼ねたモータであり、該モータにより前記回転体を回転させるようにしてあることを特徴とする。

本発明にあっては、トナーカートリッジの揺動を停止した後もモータの駆動力によって継続的にトナーを攪拌することができる。

本発明に係るトナーカートリッジは、前記蓄積手段に蓄積された電力を放電させる放電手段を備えることを特徴とする。

本発明にあっては、揺動開始時に蓄積手段に蓄積された電力を放電させることによって、蓄積手段にはトナーカートリッジの揺動に起因した電力のみが蓄積されることになる。

本発明に係るトナーカートリッジは、前記放電手段は、スイッチを備え、該スイッチの開閉状態に応じて放電時定数が異なる値に切り替わるように構成されていることを特徴とする。

本発明にあっては、スイッチの開閉状態に応じて放電時定数が切り替わるため、例えば、トナーカートリッジの揺動前には蓄積手段に蓄積された電力が短時間で放電し、揺動後には十分な時間の経過後に放電する構成とすることにより、トナーカートリッジの揺動によって蓄積された電力を正確に検出することができると共に、トナーカートリッジの揺動後に未使用のまま放置することにより再びトナー未攪拌に近しい状態になった場合、攪拌済みと誤検知しないようにすることができる。

本発明に係るトナーカートリッジは、前記スイッチは、カートリッジの設置状態に応じて開閉状態が切り替わるプッシュスイッチであることを特徴とする。

本発明にあっては、カートリッジの設置状態に応じてスイッチの開閉状態が切り替わるため、例えば、トナーカートリッジが梱包された状態と開梱された状態とをスイッチの開閉状態により検出することができる。その結果、梱包状態では、長期の微小な振動により不十分なトナー攪拌を攪拌済みに誤判定する電力を蓄積しないようにすることができ、輸送時振動による過発電による回路破損を防止することができる。また、開梱状態では、短時間で放電する放電回路部分を物理的に回路遮断することができ、トナーカートリッジの揺動によって生じる電力をトナーの揺動量の検出のために利用することができる。

本発明に係る画像形成装置は、感光体の表面に形成された静電潜像を顕像化する現像部を備え、該現像部によって顕像化されたトナー像をシート上に転写する画像形成装置において、前述した発明の何れか１つに記載のトナーカートリッジが装着される装着部と、該装着部に装着されたトナーカートリッジに収容されているトナーを前記現像部に対して補給する補給手段とを備えることを特徴とする。

本発明にあっては、トナーカートリッジに収容されたトナーを十分に解した状態で装着させることができる。

本発明に係る画像形成装置は、前記トナーカートリッジに蓄積されている電力を検出する検出手段と、該検出手段の検出結果に応じて前記補給手段によるトナーの補給動作を制御する制御手段とを備えることを特徴とする。

本発明にあっては、トナーカートリッジに蓄積されている電力に応じてトナーの補給動作を制御するため、トナーカートリッジに収容されているトナーが十分に解されている場合にのみ現像装置にトナーを補給することができる。

本発明に係る画像形成装置は、前記検出手段が検出した電力が所定値以上であるか否かを判断する手段と、検出した電力が所定値未満であると判断した場合、前記トナーカートリッジを揺動させるべき旨を報知する手段とを備えることを特徴とする。

本発明にあっては、トナーカートリッジに蓄積された電力が所定値未満である場合には、トナーカートリッジ内のトナーが十分に解された状態でないと判断できるため、トナーカートリッジの揺動を促すことによってトナーを解した状態で補給させることができる。

本発明に係る画像形成装置は、前記トナーカートリッジは、トナー補給弁を備え、前記検出手段が検出した電力が所定値以上であると判断した場合、前記制御手段による制御により前記トナー補給弁を開くようにしてあることを特徴とする。

本発明にあっては、トナーカートリッジに所定値以上の電力が蓄積された場合、すなわち、トナーカートリッジが十分に揺動され、内部のトナーが十分に解された状態である場合にのみ現像装置にトナーを補給することができる。

本発明による場合は、トナーカートリッジの揺動に応じた電力が蓄積手段に蓄積されるため、この電力に基づいてトナーカートリッジが十分に揺動されたか否かを判断することができる。

本発明による場合は、トナーカートリッジの揺動量が表示されるため、ユーザはトナーの凝集が十分に解されたか否かを判断することができる。

本発明による場合は、トナーカートリッジの揺動により回転する回転体を備える構成としているため、トナーカートリッジの揺動量を回転体の回転量として検出することができる。

本発明による場合は、トナーカートリッジの揺動によってトナー収容部内のトナーを効率的に攪拌することができる。

本発明による場合は、トナーカートリッジの揺動によって回転体が回転する際にコイルに発生する誘導起電力を蓄積手段に蓄積することができる。

本発明による場合は、トナーカートリッジの揺動を停止した後もモータの駆動力によって継続的にトナーを攪拌することができ、トナーの再凝集を防止することができる。

本発明による場合は、揺動開始時に蓄積手段に蓄積された電力を放電させることによって、蓄積手段にはトナーカートリッジの揺動に起因した電力のみが蓄積されることになり、トナーカートリッジの揺動量を正確に検出することができる。

本発明による場合は、スイッチの開閉状態に応じて放電時定数が切り替わるため、例えば、トナーカートリッジの揺動前には蓄積手段に蓄積された電力が短時間で放電し、揺動後には十分な時間の経過後に放電する構成とすることにより、トナーカートリッジの揺動によって蓄積された電力を正確に検出することができると共に、トナーカートリッジの揺動後に未使用のまま放置することにより再びトナー未攪拌に近しい状態になった場合、攪拌済みと誤検知しないようにすることができる。

本発明による場合は、カートリッジの設置状態に応じてスイッチの開閉状態が切り替わるため、例えば、トナーカートリッジが梱包された状態と開梱された状態とをスイッチの開閉状態により検出することができる。その結果、梱包状態では、長期の微小な振動により不十分なトナー攪拌を攪拌済みに誤判定する電力を蓄積しないようにすることができ、輸送時振動による過発電による回路破損を防止することができる。また、開梱状態では、短時間で放電する放電回路部分を物理的に回路遮断することができ、トナーカートリッジの揺動によって生じる電力をトナーの揺動量の検出のために利用することができる。

本発明による場合は、トナーカートリッジに収容されたトナーを十分に解した状態で装着させることができる。

本発明による場合は、トナーカートリッジに蓄積されている電力に応じてトナーの補給動作を制御するため、トナーカートリッジに収容されているトナーが十分に解されている場合にのみ現像装置にトナーを補給することができる。

本発明による場合は、トナーカートリッジに蓄積された電力が所定値未満である場合には、トナーカートリッジ内のトナーが十分に解された状態でないと判断できるため、トナーカートリッジの揺動を促すことによってトナーを解した状態で補給させることができる。

本発明による場合は、トナーカートリッジに所定値以上の電力が蓄積された場合、すなわち、トナーカートリッジが十分に揺動され、内部のトナーが十分に解された状態である場合にのみ現像装置にトナーを補給することができる。

以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて具体的に説明する。
実施の形態１．
図１は本実施の形態に係る画像形成装置の全体構成を説明する模式的断面図である。本実施の形態に係る画像形成装置は、上部に画像読取部５１０、中央部に画像形成部５２０、下部に用紙供給部５４０を配置して構成されている。

画像読取部５１０の上面には透明ガラス体の原稿台５１１が設けられている。原稿台５１１の上側には原稿を原稿台５１１に押圧するための原稿押圧カバー５１２が設けられている。原稿台５１１の下方には、光源ユニット５１３、ミラーユニット５１４、光学レンズ５１５、及びＣＣＤラインセンサ５１６が設けられており、原稿台５１１に載置された原稿の画像を所定の露光位置において相対的に走査して読み取る。

そのため、光源ユニット５１３は、原稿面上を露光する光源ランプユニット、原稿からの反射光像を所定方向に反射させるミラーを搭載している。また、ミラーユニット５１４は、光源ユニット５１３のミラーによって反射された原稿からの反射光像を光電変換素子であるＣＣＤラインセンサ５１６へ導くために、反射面が互いに直交するように配置された一対のミラーを備える。光学レンズ５１５は、原稿からの反射光像をＣＣＤラインセンサ５１６の受光面に結像させる。

画像形成部５２０には、感光体ドラム５２１を所定の電位に帯電させる帯電器５２２、画像読取部５１０にて取得した画像データ又は外部装置から転送された画像データに応じてレーザ光を出射し、感光体ドラム５２１上に静電潜像を形成するレーザスキャンユニット５２３、感光体ドラム５２１上に形成された静電潜像に現像ローラを介してトナーを供給し、トナー像を顕像化する現像ユニット５２４、感光体ドラム５２１上に形成されたトナー像を用紙供給部５４０から供給される用紙上に転写する転写ユニット５２５を備える。

レーザスキャンユニット５２３は、入力される画像データによって変調されレーザ光を照射する半導体レーザ、及び回転によってレーザ光を主走査方向に偏光するポリゴンミラーを内蔵する。

また、感光体ドラム５２１及び転写ユニット５２５の上流側には、トナー像が転写された用紙を加熱及び加圧して用紙上にトナー像を定着させる定着ユニット５２６が配置されている。定着ユニット５２６は、用紙搬送路を挟んで対峙する加熱ローラ及び加圧ローラを備える。加熱ローラはヒータを備える。加熱ローラの表面温度はサーミスタなどの温度センサによって検知され、その表面温度が適宜の温度に保たれるように構成されている。定着ユニット５２６でトナー像が定着された用紙は、排紙ローラ５２７，５２８によって搬送され、排紙トレイ５２９上に排紙される。

用紙供給部５４０は、複数枚の用紙を積層して収納する給紙トレイ５４１，５４２、本体側面に装着された手差トレイ５４３を備える。用紙供給部５４０は、画像形成部５２０における感光体ドラム５２１と転写ユニット５２５との間の転写位置へ用紙を給送するために搬送経路に沿って設けられた複数の搬送ローラを備え、これらの搬送ローラの作用によって用紙を画像形成部５２０へ供給するように構成されている。

図２は現像ユニット５２４に対してトナーを補給するトナー補給装置の構成を示す模式図である。本実施の形態に係る画像形成装置は、現像ユニット５２４に対してトナーを補給するためのトナー補給装置４を備える。このトナー補給装置４には、印字によるトナー消費が進んで内部のトナーが減少した場合、作業者によってトナーカートリッジ１が取り付けられる。このトナーカートリッジ１はトナーを補給する場合にのみトナー補給装置４に取り付けられ、通常の画像形成時には取り付けられないように構成されている。

トナー補給装置４は上面部にトナーカートリッジ１のトナー補給口５を嵌合させ、水平方向に押し込むことで開口するトナー取入口２２が形成されている。トナーカートリッジ１がトナー補給装置４へ取り付けられていない場合、トナー補給装置４の内部へ異物が混入することを防ぐため、トナーカートリッジ１が取り付けられていない場合はトナー取入口２２を塞ぐようにシャッターばね２１の反発力により閉じ、トナーカートリッジ１が取り付けられている場合はトナーカートリッジ１のトナー補給口５により押し込まれてトナー取入口２２を開口するトナー補給シャッター２０を備える。

トナー補給装置４は、トナー残量を計測するトナー量センサ２４、トナーカートリッジ１より補給されたトナーを攪拌する攪拌ローラ２３、及び攪拌部から排出部へトナーを搬送する搬送ローラ２５、及び搬送されてきたトナーを現像ユニット５２４へ排出する排出ローラ２６を備え、各ローラの回転動作によりトナーカートリッジ１より補給されたトナーを攪拌帯電し、随時適量のトナーをトナー供給口２７から現像ユニット５２４へ送出する。

トナーカートリッジ１は、ほぼ円筒形状の容器であり、その取付上面に発電ユニット２、その取付下面にカートリッジ内部に充填されているトナー３をトナー補給装置４へ補充するための補給口５が形成され、補給口５には補給口５を開閉するよう画像形成装置側からの駆動により動作する補給弁６を備える。

トナーカートリッジ１に充填されているトナー３は、トナーカートリッジ１自体の内容積に対して多少の余裕を持たせてトナーカートリッジ１内部にスペースが確保できる程度の量に設定されている。

トナーカートリッジ１の内部には、トナー攪拌部材７及び偏芯錘８が設けられている。トナー攪拌部材７はその断面が略Ｌ字型に形成され、略Ｌ字型に屈曲した短い端面の支持部がトナーカートリッジ１の円筒中央に設けた回転軸９に固定されている。また、回転軸９はトナーカートリッジ１を貫通し、トナーカートリッジ１の外部側、発電ユニット２の内部に回転歯車１１を支持している。回転軸９は、トナーカートリッジ１に対して、トナーカートリッジ１内部に充填したトナー３の漏れを防ぐようシールドしたベアリング１０により、回転軸９を中心にトナー攪拌部材７及び偏芯錘８が回転動作するよう支持されている。

発電ユニット２の内部で、従動歯車１２は前記回転歯車１１に連結して噛み合わせるように支持されている。従動歯車１２の歯数は回転歯車１１より少なく、回転歯車１１の回転動作に対して回転歯車１１及び従動歯車１２の歯数比倍の回転が従動歯車１２で得られる。従動歯車１２は同軸上に、Ｓ極とＮ極を各々対角側位置に形成した永久磁石１３を従動歯車１２の回転に従って回転動作するよう支持する。誘導コイル１４は永久磁石１３の回転円周直近に配置し、発電ユニット２に支持された発電ユニット基板１５に電気的接続および支持される。

トナーカートリッジ１の補給口５近傍に、画像形成装置側の検出部１６と電気接続するばね性を持った導体コンタクト部１７との接触接点１８を設け、またトナーカートリッジ側面に沿って発電ユニット基板１５の出力と接触接点１８間を導体１９により接続することで、発電ユニット基板１５の出力電圧を画像形成装置側の検出部１６へ導くよう接続回路を構成する。

導体コンタクト部１７及び接触接点１８は、各々２極の接点をもち２極間は絶縁されて短絡しない構造であり、それぞれに導体１９により発電ユニット基板出力の（＋）電位側と（−）電位側とが接続されている。検出部１６の検出結果は制御部２８に伝達され、制御部２８は検出部１６の検出結果に従い、画像形成装置に備わる表示部２９又はトナーカートリッジ補給弁６に嵌合させて配置するトナー補給弁開閉モータ３０を駆動する。

また、発電ユニット基板１５にはカートリッジ筐体の内外へ進退自在な操作部を有するプッシュスイッチ１００を備える。このプッシュスイッチ１００は操作部が押し込まれた場合、接点接触するように構成されている。図３及び図４はそれぞれ保管状態及び梱包状態におけるトナーカートリッジ１の状態を示す模式図である。図３に示すように、保管状態においては保管場所の床面によりプッシュスイッチ１００の操作部が押し込まれる。同様に、梱包輸送時においては、図４に示すように梱包箱１０１内にトナーカートリッジ１を保護及び固定する梱包材１０２，１０３によりプッシュスイッチ１００の操作部が押し込まれる。

図３に示すように、トナーカートリッジ１は保管時にはトナー補給口５を上側にして載置されるが、この状態で長期間放置された場合、トナーカートリッジ１内のトナーは凝集する。トナーが凝集すると固体に近い挙動を示すが、十分に解した状態では液体に近い挙動を示すことが知られているため、トナーカートリッジ１内のトナー３をトナー補給装置４に補充するためには、凝集したトナーを解し、トナー本来の特性、特に流動性を得るようにする必要がある。

そこで、トナーカートリッジ１の取り付け作業者は、トナーカートリッジ１をトナー補給装置４に取り付ける前の作業としてトナーカートリッジ１を上下左右に揺することを行う。このときトナーカートリッジ１内部の攪拌部材７及び偏芯錘８は揺動で発生する慣性により、自身が支持されている回転軸９を中心に回転動作をする。攪拌部材７の回転により凝集したトナーを徐々に解し、良好な流動性となるようにトナー３を粒子状態に戻す。しかし、トナーカートリッジ１の揺動作業は専ら人力によって行われるため、揺動が不十分であったり、又揺動作業していない場合があり得るため、十分に揺動が行われたか否かを確認する必要がある。

そのため本実施の形態では、トナー補給装置４への装着前に十分な揺動作業が行われたか否かを検出可能とするために、トナーカートリッジ１の揺動によって発電する発電ユニット２をトナーカートリッジ１自身が備え、画像形成装置は、トナーカートリッジ１が装着されたことを検出するトナーカートリッジ装着検知センサ２０１、トナーの攪拌量を発電ユニット２の発電量で検出する検出部１６、制御部２８によって制御される表示部２９、トナーカートリッジ１の補給弁６を駆動するトナー補給弁開閉モータ３０などを備える（図２を参照）。

以下、トナーカートリッジ１の揺動量の検出手法について説明する。図５は発電ユニット２の構成を示す回路図である。本実施の形態では、揺動作業により攪拌部材７及び偏芯錘８に発生する慣性を利用して回転歯車１１を回転させ、回転歯車１１より歯数の少ない従動歯車１２を噛み合わせることで、回転歯車１１の回転動作に対して回転歯車１１と従動歯車１２の歯数比倍の回転を従動歯車１２で得る。

従動歯車１２には永久磁石１３が固定されており、永久磁石１３に近接するよう誘導コイル１４を配置しているため、揺動による慣性で発生した回転動作は回転歯車１１及び従動歯車１２の歯数比倍の回転となり誘導コイル１４の置かれた磁界を高速に反転変化させる。そのため、誘導コイル１４には電磁誘導による起電力が発生する。この起電力により得られる電力は磁界変化の速度及び回数に比例するため、得られた電力の大きさにより回転歯車１１の回転数、すなわち揺動作業の有無及び揺動量（揺動回数）を検出することができる。

誘導コイル１４によって得られる電力は永久磁石の回転による回転磁界で得られる誘導のため交流波形となって現れる。そのためダイオードブリッジにより構成される整流回路３０１により全波波形に変換し、コンデンサで構成される蓄電回路３０２を充電する。蓄電回路３０２には並列に放電回路３０３及び蓄電回路３０２の充電電圧が現れるコネクタ端子３０４が接続されている。

放電回路３０３は、上述したプッシュスイッチ１００、蓄電回路３０２のコンデンサ容量に対して数分以内の放電時定数となるスイッチ保護抵抗３０３ａ、及び蓄電回路３０２に対して数十分から数時間程度の放電時定数の放電抵抗３０３ｂにより構成される。この放電回路３０３は、トナーカートリッジ１が保管設置状態（図３）又は梱包状態（図４）にある場合、輸送中の振動などにより発生する不要な電力を数分以内に放電するように構成されている。また、梱包状態が解かれた後に（すなわち、プッシュスイッチ１００が開放された後に）、トナーカートリッジ１の揺動作業により蓄電回路３０２に十分な電荷が蓄積された状態で長期間放置された場合、再びトナーカートリッジ１内のトナーが凝集し、トナー補給前に再度揺動作業を促す必要があるため、蓄電回路３０２に蓄積された電荷を数十分から数時間で放電するように構成されている。

他方、画像形成装置側においては、図２に示す導体コンタクト部１７よりトナーカートリッジ１の蓄電回路３０２の充電電圧を取得し、検出部１６により判定する。図６は検出部１６の回路構成を示す回路図である。検出部１６は比較回路３２０を備え、コネクタ接点３２１より取得した蓄電回路３０２の充電電圧と検出回路内の基準電源３２２より得られる比較基準電圧とを比較し、比較基準電圧より高い充電電圧であるか否かを判定し、検出結果を出力端子３２３より図２に示す制御部２８へ送出する。

以下、トナー補給時の動作について説明する。図７はトナー補給時に画像形成装置が実行する処理の手順を示すフローチャートである。画像形成装置の制御部２８は、トナー補給装置４の補給口５に設けられたトナーカートリッジ装着検知センサ２０１の出力に基づいてトナーカートリッジ１が装着されているか否かを判断する（ステップＳ１１）。トナーカートリッジ１が装着されていないと判断した場合（Ｓ１１：ＮＯ）、トナーカートリッジ１が装着されるまで待機する。

トナーカートリッジ装着検知センサ２０１の出力に基づいてトナーカートリッジ１が装着されていると判断した場合（Ｓ１１：ＹＥＳ）、制御部２８は、検出部１６からの検出結果に基づいて、トナーカートリッジ１の揺動により内部のトナーが十分に攪拌されたか否かを判断する（ステップＳ１２）。トナーが十分に攪拌されていないと判断した場合（Ｓ１２：ＮＯ）、すなわち、蓄電回路３０２の充電電圧が比較基準電圧より低く、発電ユニット２による発電量が十分でない旨の検出結果が検出部１６より通知された場合、制御部２８は表示部２９を制御することによって、トナー攪拌指示を表示部２９に表示する（ステップＳ１３）。

また、トナーが十分に攪拌されていると判断した場合（Ｓ１２：ＹＥＳ）、すなわち、蓄電回路３０２の充電電圧が比較基準電圧以上であり、発電ユニット２による発電量が十分である旨の検出結果が検出部１６より通知された場合、制御部２８は、トナー補給弁開閉モータ３０を駆動制御してトナーカートリッジ補給弁６を開く（ステップＳ１４）。

次いで、制御部２８はトナーの補給が完了したか否かを判断する（ステップＳ１５）。トナーの補給が完了したか否かの判断は、トナーの補給を開始させてから所定時間が経過したか否かを判断することによって行う。トナーの補給が完了していないと判断した場合（Ｓ１５：ＮＯ）、トナーの補給が完了するまで待機する。

トナーの補給が完了したと判断した場合（Ｓ１５：ＹＥＳ）、制御部２８は、トナー補給弁開閉モータ３０を駆動制御してトナーカートリッジ補給弁６を閉じる（ステップＳ１６）。そして、トナーの補給が完了した旨及びトナーカートリッジ１を取り外すべき旨を表示部２９に表示して（ステップＳ１７）、本フローチャートによるトナー補給動作を終了する。

なお、本実施の形態では、トナーカートリッジ１が十分に攪拌されていないと判断できる場合には表示部２９への表示を行うことによって、トナーカートリッジ１の揺動を促す構成としたが、音声などの出力手段を設けて音声出力によりその旨を報知する構成としてもよい。

実施の形態２．
実施の形態１ではトナーカートリッジ１がトナー補給装置４に装着された後に内部のトナー３が十分に攪拌された状態で装着されたか否かを検出し、十分に攪拌されていないと判断した場合、再度トナーカートリッジ１を揺動すべき旨の表示を画像形成装置の表示部２９に表示する構成としたが、トナーカートリッジ１自身に表示部を設け、その表示部に表示する構成としてもよい。

図８は実施の形態２に係るトナーカートリッジの回路構成を示す回路図である。本実施の形態に係るトナーカートリッジは揺動量を表示するために、ＡＤ変換器３１１、表示制御部３１２、及び表示パネル３１３を備える表示部３１４と、この表示部３１４に対して電力を供給する電池３１５とを備える。

実施の形態１で説明した蓄電回路３０２の両端電圧をＡＤ変換器３１１で変換し表示制御部３１２へ出力する。表示制御部３１２は図に示していないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏなどを備えた１チップＣＰＵである。表示制御部３１２はＡＤ変換された値に基づき、両端電圧と基準となる両端電圧（トナー補給作業を行う際に必要な揺動量に対応する電圧）との差分に対応する値、又は揺動回数を表示パネル３１３に表示する。トナーの補給作業を行う作業者は現在の表示を参照することによって、後どれくらい揺動させる必要があるかが認識でき、必要な揺動量になるまで揺動作業を実施することができる。

実施の形態３．
実施の形態１での発電ユニット２を発電機兼モータで構成して、この発電機兼モータに本体より給電して、トナー攪拌部材７を動作させることにより、トナーを攪拌することができる。

図９は実施の形態３に係るトナー補給装置４の構成を示す模式図であり、図１０は発電回路の回路構成を示す回路図である。図中３００は発電機兼モータであり、トナー攪拌部材７に取り付けられている。発電機兼モータ３００は揺動によるトナー攪拌部材７の動作を電力変換する。変換された電力は図１０に示す蓄電回路３０２に蓄積される。

また、発電機兼モータ３００はドライバ４００を介して制御部２８に接続されており、トナーカートリッジ１がトナー補給装置４に装着された後はドライバ４００を介して発電機兼モータ３００に電力供給し、トナー攪拌部材７を回転させる。

このように、本実施の形態では、トナーカートリッジ１の揺動を停止した後も発電機兼モータ３００の駆動力によって継続的にトナーを攪拌することができ、トナーの再凝集を防止することができる。

実施の形態４．
実施の形態１〜３では、トナーカートリッジ１の内部にトナー攪拌部材７を備える構成としたが、トナーカートリッジ１の揺動によって内部のトナーを攪拌させることも可能であるため、必ずしもトナー攪拌部材７を備える必要はない。本実施の形態ではトナー攪拌部材７を備えていない形態について説明する。

図１１は実施の形態４に係るトナー補給装置４の構成を説明する模式図である。本実施の形態では、トナーカートリッジ１の内部にトナーカートリッジ１の揺動に応じて回転する回転体を備える。図１２はトナーカートリッジ１内部の回転体を示す模式図である。図１２（ａ）は回転体の側面図、図１２（ｂ）は回転体の平面図を示している。この回転体は、発電ユニット２内の回転歯車１１を回転自在に軸支する回転軸９に対して取り付けられた円盤７０と、この円盤７０の周方向の端部に取り付けられた偏心錘８，８とを備える。

このような構成の回転体は、トナーカートリッジ１の揺動により回転する。本実施の形態では、回転体の回転を誘導コイル１４に発生する誘導起電力として検出することで、トナーカートリッジ１の揺動量（回転体の回転数）を正確に検出することができる。

本実施の形態に係る画像形成装置の全体構成を説明する模式的断面図である。 現像ユニットに対してトナーを補給するトナー補給装置の構成を示す模式図である。 保管状態におけるトナーカートリッジの状態を示す模式図である。 梱包状態におけるトナーカートリッジの状態を示す模式図である。 発電ユニットの構成を示す回路図である。 検出部の回路構成を示す回路図である。 トナー補給時に画像形成装置が実行する処理の手順を示すフローチャートである。 実施の形態２に係るトナーカートリッジの回路構成を示す回路図である。 実施の形態３に係るトナー補給装置の構成を示す模式図である。 発電回路の回路構成を示す回路図である。 実施の形態４に係るトナー補給装置の構成を説明する模式図である。 トナーカートリッジ内部の回転体を示す模式図である。

符号の説明

１ トナーカートリッジ
２ 発電ユニット
７ 攪拌部材
１１ 回転歯車
１２ 従動歯車
１３ 永久磁石
１４ 誘導コイル
１６ 検出部
２８ 制御部
２９ 表示部

Claims (13)

1. トナーを収容するトナー収容部を備え、該トナー収容部が揺動されることによって該トナー収容部内のトナーが攪拌されるように構成されたトナーカートリッジにおいて、
   前記トナー収容部が揺動されることにより該トナー収容部に与えられる運動エネルギを電力に変換する変換手段と、該変換手段によって変換された電力を蓄積する蓄積手段とを備えることを特徴とするトナーカートリッジ。
2. 前記蓄積手段に蓄積された電力に基づいて揺動量を算出する手段と、該手段により算出された揺動量を表示する手段とを備えることを特徴とする請求項１に記載のトナーカートリッジ。
3. 前記トナー収容部内に設けた回転軸と、該回転軸回りに回転自在に支持された回転体とを備え、前記トナー収容部が揺動されることにより前記回転体は前記回転軸回りに回転するように構成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のトナーカートリッジ。
4. 前記トナー収容部内のトナーを攪拌する攪拌部材が前記回転体に取り付けられていることを特徴とする請求項３に記載のトナーカートリッジ。
5. 前記回転体と従動回転するように構成された従動回転体、該従動回転又は該従動回転体の回転軸に取り付けられた磁石、及び該磁石に近接配置させたコイルを備え、前記従動回転体が回転することで前記コイルに発生する誘導起電力を前記蓄積手段に蓄積するようにしてあることを特徴とする請求項３又は請求項４の何れかに記載のトナーカートリッジ。
6. 前記変換手段は、発電機を兼ねたモータであり、該モータにより前記回転体を回転させるようにしてあることを特徴とする請求項３又は請求項４に記載のトナーカートリッジ。
7. 前記蓄積手段に蓄積された電力を放電させる放電手段を備えることを特徴とする請求項１から請求項６の何れか１つに記載のトナーカートリッジ。
8. 前記放電手段は、スイッチを備え、該スイッチの開閉状態に応じて放電時定数が異なる値に切り替わるように構成されていることを特徴とする請求項７に記載のトナーカートリッジ。
9. 前記スイッチは、カートリッジの設置状態に応じて開閉状態が切り替わるプッシュスイッチである請求項８に記載のトナーカートリッジ。
10. 感光体の表面に形成された静電潜像を顕像化する現像部を備え、該現像部によって顕像化されたトナー像をシート上に転写する画像形成装置において、
    請求項１から請求項９の何れか１つに記載のトナーカートリッジが装着される装着部と、該装着部に装着されたトナーカートリッジに収容されているトナーを前記現像部に対して補給する補給手段とを備えることを特徴とする画像形成装置。
11. 前記トナーカートリッジに蓄積されている電力を検出する検出手段と、該検出手段の検出結果に応じて前記補給手段によるトナーの補給動作を制御する制御手段とを備えることを特徴とする請求項１０に記載の画像形成装置。
12. 前記検出手段が検出した電力が所定値以上であるか否かを判断する手段と、検出した電力が所定値未満であると判断した場合、前記トナーカートリッジを揺動させるべき旨を報知する手段とを備えることを特徴とする請求項１０に記載の画像形成装置。
13. 前記トナーカートリッジは、トナー補給弁を備え、前記検出手段が検出した電力が所定値以上であると判断した場合、前記制御手段による制御により前記トナー補給弁を開くようにしてあることを特徴とする請求項１２に記載の画像形成装置。

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