JP4365336B2 - Image forming apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、電子写真方式を用いる画像形成装置に関する。 The present invention relates to an image forming apparatus using an electrophotographic system.
電子写真方式のカラー画像形成装置においては、電子写真感光体の表面に形成される静電潜像を、たとえばカラートナーであるイエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)の各トナーと、黒色(Bk)トナーとによって現像し、現像されたトナー画像を転写紙上に転写するという電子写真プロセスを繰返し、転写紙上に順次各色のトナーを重ね合せてフルカラー画像を形成する。 In an electrophotographic color image forming apparatus, an electrostatic latent image formed on the surface of an electrophotographic photosensitive member is, for example, a color toner such as yellow (Y), magenta (M), and cyan (C) toners. Then, the electrophotographic process of developing with black (Bk) toner and transferring the developed toner image onto the transfer paper is repeated, and each color toner is sequentially superimposed on the transfer paper to form a full color image.
このようなカラー画像形成装置には、イエロー、マゼンタ、シアンおよび黒色トナーをそれぞれ用いて現像する現像装置が搭載され、各現像装置に上記各色のトナーをそれぞれ収容し、現像装置にトナーを供給するトナーカートリッジが設けられる。一般的に、カラー画像形成装置は、カラー画像の形成に用いられるだけでなくモノクロ画像の形成にも使用されるので、必然的に黒色トナーの消費量が多くなる。 Such a color image forming apparatus is equipped with a developing device that develops using yellow, magenta, cyan, and black toners, and each developing device stores the toner of each color, and supplies the toner to the developing device. A toner cartridge is provided. Generally, a color image forming apparatus is used not only for forming a color image but also for forming a monochrome image, so that the consumption amount of black toner inevitably increases.
特に、画像形成装置の画像形成能力(たとえば1分間に記録紙上に画像形成することのできる枚数などで表される)が高くなると、一層黒色トナーの消耗量が増大し、黒色トナーカートリッジの交換作業の煩雑さが増すので、使用頻度が高く消費量が多い黒色トナーを他のカラートナーよりも大量に蓄えるために、カラーのトナーカートリッジの容量に比べて、黒色トナーカートリッジの容量を大きくしている画像形成装置がある。 In particular, when the image forming capability of the image forming apparatus (for example, expressed by the number of images that can be formed on recording paper per minute) is increased, the amount of black toner consumed is further increased, and the black toner cartridge is replaced. Therefore, the capacity of the black toner cartridge is made larger than the capacity of the color toner cartridge in order to store a larger amount of black toner that is used frequently and consumes more than other color toners. There is an image forming apparatus.
しかしながら、このような画像形成装置には、以下のような問題がある。図11は、カラートナーカートリッジの容量に比べて黒色トナーカートリッジの容量を大きくした場合のカートリッジ寸法の比較を示す図である。図11では、円筒形状を有する回転式の黒色トナーカートリッジ1の容量が、各カラー(C,M,Y)のトナーカートリッジ2,3,4の容量のほぼ2倍になるようにした場合における円筒部の直径の大きさを比較する図である。各カートリッジの円筒の長さを同一に形成すると、カラートナーカートリッジ2,3,4の容量に比べて2倍の容量に形成される黒色トナーカートリッジ1の円筒部の直径Dは、カラートナーカートリッジ2,3,4の円筒部の直径dのほぼ1.5倍になる。したがって、このような黒色トナーカートリッジ1およびカラートナーカートリッジ2,3,4を画像形成装置に搭載すると、カートリッジの搭載スペースが、最大の黒色トナーカートリッジ1の寸法によって定められてしまい、装置が大型化するという問題がある。
However, such an image forming apparatus has the following problems. FIG. 11 is a diagram showing a comparison of cartridge dimensions when the capacity of the black toner cartridge is made larger than that of the color toner cartridge. In FIG. 11, the cylinder in the case where the capacity of the rotating black toner cartridge 1 having a cylindrical shape is almost twice the capacity of the
また容量を増大するために特定のトナーカートリッジの形状寸法を大型化することによって、該トナーカートリッジの規格が特殊なものになりがちであり、特殊な規格のトナーカートリッジは、多種の画像形成装置に搭載することが困難になるので、汎用性に欠けるとともに、量産性における問題が生じる。 In addition, by increasing the shape and size of a specific toner cartridge in order to increase the capacity, the standard of the toner cartridge tends to become special, and the toner cartridge of a special standard is used in various image forming apparatuses. Since it becomes difficult to mount, it lacks versatility and causes problems in mass productivity.
このような問題は、トナーカートリッジを輸送するに際して梱包する場合にも発生する。図12は、梱包資材の中に収納されるトナーカートリッジの状態を示す斜視図である。黒色トナーカートリッジ1の寸法と、カラートナーカートリッジ2,3,4の寸法とが著しく異なるので、黒色トナーカートリッジ1とカラートナーカートリッジ2,3,4とを、それぞれ寸法が異なる別途の梱包資材、すなわち黒色用梱包パッケージ5とカラー用梱包パッケージ6に収納すると、本来セットで使用されるべきトナーカートリッジが、分離されて取扱われることになるので、輸送業務が煩雑になる。また、黒色トナーカートリッジ1とカラートナーカートリッジ2,3,4とを、無理に同一の梱包資材中に納めようとすると、梱包資材の大きさを最大の黒色トナーカートリッジ1の寸法に合わせざるを得ないので、カラートナーカートリッジ2,3,4の収納部分には不要の隙間が生じ、梱包資材内での動揺を防止するための詰め物を使用しなければならないという問題がある。
Such a problem also occurs when the toner cartridge is packaged during transportation. FIG. 12 is a perspective view showing a state of the toner cartridge housed in the packing material. Since the size of the black toner cartridge 1 and the size of the
特定色たとえば黒色トナーカートリッジを他色のトナーカートリッジよりも大きくしたことによる不都合を、作業性の面において改善するべく、トナーカートリッジの形状を角筒状に形成し、カラートナーのトナーカートリッジよりも黒色のトナーカートリッジの筒長さを長くして容量を増量させるとともに、各トナーカートリッジの配置と収容とを工夫して交換作業性の低下を防止するカラー画像形成装置が提案されている(たとえば、特許文献1参照)。 In order to improve the workability from the disadvantages of a specific color, for example, a black toner cartridge that is larger than that of other color toner cartridges, the toner cartridge is formed in a rectangular tube shape, which is blacker than the color toner cartridge. There has been proposed a color image forming apparatus in which the cylinder length of each toner cartridge is increased to increase the capacity, and the arrangement and accommodation of each toner cartridge are devised to prevent deterioration in replacement workability (for example, patents) Reference 1).
特許文献1のカラー画像形成装置では、トナーカートリッジを角筒状に形成し、該角筒の幅を黒色トナーカートリッジとカラートナーカートリッジとで同一にし、装置本体の受け部材に対する挿入方向である角筒の長さを、黒色トナーカートリッジの方がカラートナーカートリッジよりも長くなるようにして黒色トナーカートリッジの増量を図り、この長い黒色トナーカートリッジを、装置本体の奥行き方向に関する最も手前側に配置することによって、トナーカートリッジの交換作業性の向上を実現している。 In the color image forming apparatus of Patent Document 1, the toner cartridge is formed in a rectangular tube shape, the width of the rectangular tube is the same for the black toner cartridge and the color toner cartridge, and the rectangular tube that is the insertion direction with respect to the receiving member of the apparatus main body. By increasing the length of the black toner cartridge so that the black toner cartridge is longer than the color toner cartridge, the long black toner cartridge is disposed on the most front side in the depth direction of the apparatus main body. The toner cartridge replacement workability is improved.
しかしながら、特許文献1に開示されるカラー画像形成装置においても、黒色トナーカートリッジが、カラートナーカートリッジに比べて、装置本体の内方に著しく突出した形で収容されるので、黒色のトナーカートリッジを大きくすることによって、トナーカートリッジの収容空間を多大に必要とし、装置が大型化するという問題を解決することができず、また特定寸法の黒色トナーカートリッジの汎用性が失われるという問題がある。 However, also in the color image forming apparatus disclosed in Patent Document 1, the black toner cartridge is accommodated in a form protruding significantly inward of the apparatus body as compared with the color toner cartridge. Thus, there is a problem that a large space for accommodating the toner cartridge is required, the problem that the apparatus becomes large cannot be solved, and the versatility of the black toner cartridge having a specific size is lost.
本発明の目的は、装置の省スペース化を実現することのできるトナーカートリッジを備える画像形成装置を提供することである。 An object of the present invention is to provide an image forming apparatus including a toner cartridge capable of realizing space saving of the apparatus.
本発明は、円筒形状を有し回転動作をすることによって内部に収容されるトナーを現像に用いるために供出するトナーカートリッジを備える画像形成装置において、
複数色の各色トナーおよび黒色トナーをそれぞれ収容するトナーカートリッジを含み、
複数色および黒色の各トナーカートリッジが、同一の形状および寸法に形成され、
トナーカートリッジが、
円筒形状を有し、その半径方向に窪んだ凹所が外周に形成され、軸線まわりに回転することによって内部に収容されるトナーをトナー排出口に向けて搬送する中央容器部と、
中央容器部を回転自在に支持し、中央容器部の外周を覆うようにして設けられ、トナー排出口に搬送されたトナーが通る導通孔が凹所に対応する位置に形成される支持部材と、
中央容器部の外周面に対して当接し摺動可能に設けられる案内部材と、
中央容器部の回転回数に基づいて、内部に収容されるトナーの残量を検知するトナー残量検知手段と、
不揮発性メモリとが設けられ、
不揮発性メモリは、ベースフィルムと、ベースフィルム上に装着されるアンテナ部と、集積回路チップ部とで構成され、トナー残量検知手段から検知情報を受信し、トナーカートリッジの種類を識別するための識別情報と、トナー残量検知手段によるトナー残量の検知情報とがストア可能であることを特徴とする画像形成装置である。
The present invention relates to an image forming apparatus including a toner cartridge that has a cylindrical shape and is supplied for use in developing toner contained therein by rotating.
Including a toner cartridge for storing a plurality of color toners and a black toner,
Each of the multi-color and black toner cartridges is formed in the same shape and size,
Toner cartridge
A central container portion having a cylindrical shape and having a recess recessed in the radial direction formed on the outer periphery thereof, and transporting the toner accommodated therein by rotating around the axis toward the toner discharge port;
A support member which rotatably supports the central container part and is provided so as to cover the outer periphery of the central container part, and a conduction hole through which the toner conveyed to the toner discharge port passes is formed at a position corresponding to the recess;
A guide member that is slidable in contact with the outer peripheral surface of the central container portion;
Toner remaining amount detecting means for detecting the remaining amount of toner contained inside based on the number of rotations of the central container portion;
A non-volatile memory,
The non-volatile memory is composed of a base film, an antenna unit mounted on the base film, and an integrated circuit chip unit. The nonvolatile memory receives detection information from the toner remaining amount detecting means and identifies the type of toner cartridge. The image forming apparatus is characterized in that identification information and toner remaining amount detection information by a toner remaining amount detecting means can be stored.
また本発明は、トナーカートリッジは、回転軸線に対して垂直な断面形状におけるコーナ部が角を有することなく曲線状に形成されることを特徴とする。 According to the present invention, the toner cartridge is characterized in that a corner portion in a cross-sectional shape perpendicular to the rotation axis is formed in a curved shape without having a corner.
本発明によれば、複数色および黒色の各トナーカートリッジが、同一の形状および寸法に形成されるので、装置本体のトナーカートリッジを収容するスペースの取合いを、同一の形状および寸法のトナーカートリッジに合わせて行なうことが可能になり、装置全体を省スペース設計することができる。またカートリッジの形状寸法を同一に揃えることによって、該トナーカートリッジを使用することができる装置本体が1機種だけでなく、他機種に対しても広げて共通化することができ、トナーカートリッジの量産性が向上する。
またトナーカートリッジには、トナーカートリッジの種類を識別するための識別情報と、トナー残量検知手段によるトナー残量の検知情報とがストア可能な不揮発性メモリが設けられる。このことによって、トナーカートリッジ内のトナー残量を容易に判断できるとともに、装置本体に対するトナーカートリッジの誤装着を防止することが可能になる。
According to the present invention, the toner cartridges of a plurality of colors and black are formed in the same shape and size. Therefore, the space for accommodating the toner cartridge in the apparatus main body is matched with the toner cartridge of the same shape and size. The entire apparatus can be designed to save space. Also, by making the cartridges the same shape and size, the toner cartridge can be used not only for one model but also for other models and can be used in common. Will improve.
The toner cartridge is provided with a nonvolatile memory capable of storing identification information for identifying the type of the toner cartridge and toner remaining amount detection information by the remaining toner amount detecting means. As a result, it is possible to easily determine the remaining amount of toner in the toner cartridge and to prevent erroneous mounting of the toner cartridge to the apparatus main body.
また本発明によれば、複数色トナーおよび黒色トナーのうちから選択される少なくとも1色のトナーを収容するトナーカートリッジは、画像形成能力が増大するのに伴って、個数が多く設けられる。このことによって、画像形成能力が増大、すなわち単位時間あたりの画像形成枚数が多くなると、たとえば黒色トナーの消費量が増大するけれども、画像形成能力の増大に伴って黒色トナーカートリッジの個数を多くしておくことによって、トナーカートリッジの交換作業を長時間行うことなく画像形成動作を継続することができる。さらにトナーカートリッジの形状寸法が同一に形成されているので、該形状のトナーカートリッジが搭載可能に構成される画像形成装置においては、機種に関らずいずれの色のカラーカートリッジも所望の本数だけ搭載することができ、また多機種にわたってトナーカートリッジの共通使用が可能になる。 In addition, according to the present invention, a large number of toner cartridges containing at least one color toner selected from a plurality of color toners and a black toner are provided as the image forming capability increases. As a result, when the image forming capability increases, that is, when the number of images formed per unit time increases, for example, the consumption of black toner increases. However, as the image forming capability increases, the number of black toner cartridges increases. Accordingly, the image forming operation can be continued without performing the toner cartridge replacement operation for a long time. Furthermore, since the toner cartridges are formed to have the same shape and size, an image forming apparatus configured to be able to mount toner cartridges of that shape is mounted in a desired number of color cartridges of any color regardless of the model. In addition, the toner cartridge can be used in common across multiple models.
また本発明によれば、トナーカートリッジは、回転軸線に対して垂直な断面形状におけるコーナ部が角を有することなく曲線状に形成されるので、トナーカートリッジ内部の清掃が容易になり、トナーを残留させることなくほぼ完全な状態で除去可能であり、トナーカートリッジの再生使用が容易になる。 Further, according to the present invention, since the corner portion in the cross-sectional shape perpendicular to the rotation axis is formed in a curved shape without a corner, the inside of the toner cartridge is easily cleaned, and the toner remains. The toner cartridge can be removed almost completely without causing the toner cartridge to be recycled.
図1は本発明の実施の一形態である画像形成装置10の構成を簡略化して示す図であり、図2は図1に示す画像形成装置10に備わる黒色画像の現像部24まわりの構成を示す拡大図である。画像形成装置10は、電子写真方式を用いるフルカラー画像形成装置であり、たとえば複写機、プリンタ等の機能を備える複合機である。
FIG. 1 is a diagram showing a simplified configuration of an
画像形成装置10は、大略、原稿の画像情報を読取る不図示の画像情報読取部、画像情報読取部で読取った画像情報または外部装置であるたとえばパーソナルコンピュータから入力される画像情報を画像処理する画像処理部11、画像処理部11から出力される画像情報に基づいて画像形成する画像形成部12、画像形成部12に対して記録媒体である記録紙13を供給する用紙供給部14、画像形成部12において画像形成されて記録紙13に転写された画像を定着させる定着部15、画像が定着された記録紙13が排出される排紙部16と、画像形成装置10全体の動作を制御する制御部17等を含んで構成される。
The
画像形成部12は、その表面に静電潜像が形成される感光体21と、感光体21のまわりに設けられ、感光体21を一様に帯電させる帯電器22と、帯電された感光体21の表面を画像処理部11から出力される画像情報に応じた光で露光して静電潜像を形成する露光部23と、感光体21表面の静電潜像を現像しトナー像を形成して可視化する現像部24と、現像された画像を記録紙13に転写する転写部25とを含む。
The
なお、画像形成部12は、露光部23が一体的に形成されることを除いて、黒色画像形成用、シアン画像形成用、マゼンタ画像形成用およびイエロー画像形成用に各部が備えられるので、図1中では、各部に上記参照符号の末尾に各色を表すアルファベットBk(黒色)、C(シアン)、M(マゼンタ)、Y(イエロー)を付して表記する。
The
現像部24については、図2を参照し、黒色画像の現像部24Bkを代表例として説明する。他の色の現像部24については、設けられるトナーカートリッジが1個であることを除いて、黒色画像の現像部24Bkと同一に構成されるので説明を省略する。 The developing unit 24 will be described with a black image developing unit 24Bk as a representative example with reference to FIG. The other color developing units 24 are the same as the black image developing unit 24Bk except that only one toner cartridge is provided.
現像部24Bkは、感光体21Bkに対向して設けられ感光体表面の静電潜像に対してトナーを供給する現像ローラ31Bkと、現像ローラ31Bkまで現像剤を撹拌搬送する撹拌ローラ32Bkと、現像ローラ31Bkおよび撹拌ローラ32Bkを収容し両ローラ31Bk,32Bkが回転自在に装着される現像ケーシング33Bkと、現像ケーシング33Bkに現像剤のトナーを補給するトナーカートリッジ34Bk1,34Bk2とを含む。このトナーカートリッジ34Bk1,34Bk2は、円筒形状を有し、後述するトナーカートリッジ34の回転軸線まわりに回転動作をすることによって内部に収容されるトナーを現像に用いるために現像ケーシング33Bkに対して供出する。
The developing unit 24Bk is provided facing the photoconductor 21Bk, and supplies a developing roller 31Bk that supplies toner to the electrostatic latent image on the surface of the photoconductor, a stirring roller 32Bk that stirs and conveys the developer to the developing roller 31Bk, and a developing unit. A developing casing 33Bk that accommodates the roller 31Bk and the agitation roller 32Bk and in which both rollers 31Bk and 32Bk are rotatably mounted, and toner cartridges 34Bk1 and 34Bk2 for supplying developer toner to the developing casing 33Bk. The toner cartridges 34Bk1 and 34Bk2 have a cylindrical shape, and are rotated around a rotation axis of the
本実施形態の画像形成装置10では、トナーカートリッジ34は、黒色トナーカートリッジが2個(便宜上、第1黒色トナーカートリッジ34Bk1、第2黒色トナーカートリッジ34Bk2と呼ぶ)、シアンカートリッジ34C、マゼンタカートリッジ34M、イエローカートリッジ34Yが各1個ずつ備えられる。また黒色、シアン、マゼンタ、イエローの各カートリッジは、すべて同一の形状および寸法に形成される。
In the
なお、本実施の形態の画像形成装置10は、画像形成能力が中速機(1分間の画像形成能力が30枚)を例示するものであり、黒色トナーカートリッジ34Bk1,34Bk2の数が2個であるけれども、画像形成装置が、低速機(画像形成能力20枚/分)であれば黒色トナーカートリッジの数を1個、高速機(画像形成能力40枚/分)であれば黒色トナーカートリッジの数を3個とするなどのように、画像形成能力が増大するのに伴って、黒色トナーカートリッジの個数を多く設けることが好ましい。
The
図3はトナーカートリッジ34の構成を簡略化して示す図であり、図4は図3に示すトナーカートリッジ34に備わる中央容器部41を示す斜視図である。トナーカートリッジ34は、大略有底円筒状の形状を有して、回転軸線35に対して垂直な断面におけるコーナ部が角を有することなく曲線状に形成され、たとえば硬質の合成樹脂などからなる。トナーカートリッジの外形寸法を例示すると、たとえば直径D:78mm、長さL:450mmであり、そのトナーの収容容積が約2000cm3である。
FIG. 3 is a diagram showing the configuration of the
前述のように、本実施形態の画像形成装置10では、上記の形状寸法の黒色トナーカートリッジ34が2個(34Bk1,34Bk2)設けられる。上記の形状寸法の黒色トナーカートリッジ2個と同じ収容容積を、1個のトナーカートリッジで満足するためには、直径:110mm、長さ:450mmを要し、本実施形態の黒色トナーカートリッジ34Bk1または34Bk2に比べて約1.5倍の寸法となる。したがって、換言すれば、本発明のように黒色トナーカートリッジを、カラートナーカートリッジと同一形状寸法の物2個にして容量増大を図ることによって、カートリッジ収容部の高さを、同一容量の1個のカートリッジとする場合に比べて2/3に省スペース化することができる。
As described above, in the
トナーカートリッジ34は、大略、長さ方向の略中央部に設けられる中央容器部41と、中央容器部41を挟んで長さ方向の両側にそれぞれ延びるように装着される第1および第2容器部42,43と、中央容器部41の外周を覆うようにして設けられる支持部材44と、トナーカートリッジ34内に収容されるトナーの残量を検知するトナー残量検知手段45と、中央容器部41に装着される不揮発メモリ46とを含んで構成される。このトナーカートリッジ34は、不図示の回転駆動手段によって、回転軸線35まわりに矢符36方向に回転駆動される。
The
トナーカートリッジ34の第1および第2容器部42,43は、いずれも一方に開口部を有する有底円筒状の容器であり、開口部が中央容器部41の内部空間に連通するようにして中央容器部41にそれぞれ装着される。中央容器部41は、ほぼ円筒状であり、長さ方向の略中央部に外周の約1/4程度の長さにわたって傾斜を有する凹所47が形成される。
Each of the first and
凹所47は、中央容器部41の半径方向に窪んで形成される段差部48と、トナーカートリッジ34の回転方向36の下流側から上流側に向って窪みの深さが浅くなるように形成される傾斜部49とで構成される。段差部48の半径方向内方への立下り部48aには、中央容器部41の内部空間に通じる開口部50が形成される。トナーカートリッジ34の矢符36方向への回転動作に伴って、この開口部50からトナーカートリッジ34の内部に収容されるトナーが排出されるので、開口部50をトナー排出口50と呼ぶ。
The
中央容器部41を覆うように設けられる支持部材44は、トナーカートリッジ34の中央容器部41、第1および第2容器部42,43を回転自在に支持する部材である。支持部材44には、長さ方向において、中央容器部41に形成される凹所47に対応する位置に、中央容器部41の外周面まで通じる導通孔51が形成され、またこの導通孔51を随時開閉するためのシャッタ部材52が設けられる。シャッタ部材52は、トナーカートリッジ34の長さ方向に延びて設けられる案内部材52aと、案内部材52aに案内されてトナーカートリッジ34の長さ方向に摺動自在であり、導通孔51を開閉する蓋部材52bと、蓋部材52bを摺動させる不図示の駆動手段とを含んで構成される。
The
支持部材44の導通孔51は、現像部24の現像ケーシング33に導通部材37を介して連なるように構成される。したがって、トナーカートリッジ34の容器部分が、矢符36方向に回転するとき、トナーカートリッジ34の内部に収容されるトナーが、トナー排出口50から所定量排出され、排出されたトナーが傾斜部49によって中央容器部41の外周面まで搬送され、搬送されたトナーが開状態にある導通孔51および導通部材37を通じて現像ケーシング33へと供給される。
The
図5A、図5Bは、トナーカートリッジ34の現像部24に対するトナー供給動作の概要を示す断面図である。以下、図5A、図5Bを参照し、所定量のトナーが、トナーカートリッジ34から現像ケーシング33内へ供給される際のトナーカートリッジの動作についてさらに説明する。
5A and 5B are cross-sectional views illustrating an outline of a toner supply operation to the developing unit 24 of the
図5A(a)では、トナーカートリッジ34の回転位置は、中央容器部41に形成される凹所47とトナー排出口50とが、中央容器部41内に収容される現像剤80の上面80a(以後、現像剤層面80aと呼ぶ)よりも上方にある。トナーカートリッジ34の中央容器部41が、回転軸線35まわりに矢符36方向に回転移動し、図5A(b)に示すように、トナー排出口50が、現像剤層面80aよりも下方に位置する状態になると、中央容器部41内の現像剤80が、矢符82で示すように、トナー排出口50を通って凹所47へ流入する。
In FIG. 5A (a), the rotational position of the
トナーカートリッジ34が矢符36方向へさらに回転移動すると、図5B(c)に示すように、トナー排出口50が現像剤層面80aよりも上方に位置するようになり、トナー排出口50を介する現像剤80の凹所47への流入が停止し、予め定める量の現像剤80bが、中央容器部41の凹所47と支持部材44の内壁とで形成される空間81に保持される。このようにして凹所47と支持部材44の内壁とで形成される空間81に保持される現像剤80bの量は、たとえば6グラムである。
When the
図5B(c)に示す状態から、トナーカートリッジ34が矢符36方向へさらに回転移動すると、図5B(d)に示すように、凹所47と支持部材44の内壁とで形成される空間81に保持される現像剤80bは、中央容器部41の外周面に対して弾発的に当接し摺動可能に設けられる案内部材83に案内されて、トナー排出口50へと導かれる。このとき、案内部材83は、中央容器部41の外周面に当接して摺動するので、凹所47保持されている現像剤81を可及的に全てトナー排出口50に導くことができる。トナー排出口50へ導かれた現像剤80bは、導通部材37を通って現像部24へ供給される。このようにして、トナーカートリッジ34内に収容される現像剤80の予め定める量が、トナーカートリッジ34の回転動作1回転毎に現像部24へ供給される。
When the
また、中央容器部41には、前記凹所47に対して回転軸線35に関してほぼ点対称の位置にもう一つの凹所84が形成される。したがって、もう一つの凹所84と支持部材44の内壁との間にもう一つの空間85が形成される。このもう一つの空間85は、空間81に保持されている現像剤81bが、空間81の矢符36で示す回転方向上流側から漏れ出た場合、このように漏れ出た現像剤を保持するために形成される。もう一つの空間85に保持される現像剤は、空間81に保持される現像剤80bと同様に、中央容器部41の矢符36方向への回転に伴い、中央容器部41の外周面に当接して摺動する案内部材83によってトナー排出口50へ導かれる。このように空間81から現像剤80bが漏れ出たとしても、漏れ出た現像剤80bはもう一つの空間85によって保持され、さらに案内部材83に案内されてトナー排出口50へ導かれるので、前述の予め定める量の現像剤を、確実に現像部24へ供給することができる。
Further, another
トナーカートリッジ34の形状は、前述のように、回転軸線35に対して垂直な断面におけるコーナ部が角を有することなく曲線状に形成されるので、その内部空間も角を有しないように形成される。このことによって、回転に伴うトナーの排出が円滑に行われてトナーが内部空間に残留しにくく、またトナー残量が下限値まで使用されて装置本体から離脱させたトナーカートリッジ内部の清掃が容易になり、トナーを残留させることなくほぼ完全な状態で除去可能であり、トナーカートリッジの再生使用が容易になる。
As described above, the shape of the
トナー残量検知手段45は、トナーカートリッジ34の一方の端部、すなわち第2容器部43の底部に装着され、本実施形態ではトナーカートリッジ34の容器部分が回転した回数を計数する回転回数検出手段である。回転回数検出手段45としては、1回転するごとに信号出力するタイプの公知の回転計に、信号出力を不揮発メモリ46に対して送信する送信部を備えるものが用いられる。以後、この回転回数検出手段45を単に回転計45と略称する。
The toner remaining
不揮発メモリ46は、中央容器部41の傾斜部49に設けられ、ベースフィルム53と、ベースフィルム53上に装着されるアンテナ部54と、集積回路(IC)チップ部55とを含む。この不揮発メモリ46を以後ICタグ46と呼ぶ。
The
ベースフィルム53は、たとえばポリエステルなどからなるフィルムである。ベースフィルム53は、中央容器部41の傾斜部49に装着されるに際し、一方の端部が傾斜部49から中央容器部41の外周上へわずかに突出するようにして装着される。傾斜部49から突出するベースフィルム突出部53aは、トナー排出口50から排出されて傾斜部49で搬送されて中央容器部41の外周面付近まで移動したトナーを、導通孔51へ円滑に送込むスクレーパとして機能する。
The
アンテナ部54は、画像形成装置10の装置本体に設けられる本体通信装置56および前述の回転計45と情報の授受を行うための通信部である。
The
ICチップ部55は、不揮発メモリ46の主要部をなす記憶部である。このICチップ部55には、トナーカートリッジ34の種類を識別するための識別情報と、回転計45によるトナー残量の検知情報とがストア可能である。ここで、トナーカートリッジ34の種類を識別するための識別情報とは、トナーカートリッジ34に収容されるトナーが、黒色トナーであるか、シアントナーであるか、マゼンタトナーであるか、イエロートナーであるかを意味する。この識別情報は、トナーカートリッジを作製し、各色のトナーを充填するとき、専用の入力装置によって、ICチップ部55に入力される。
The
トナー残量の検知情報は、回転計45によって検出される回転回数の累積値としてストアされる。前述のように、トナーカートリッジ34の容器部分が1回転するごとに所定量のトナーが排出されるので、回転回数の累積値によって排出されたトナーの合計量の情報を得ることができる。回転計45による回転回数の検知情報は、画像形成装置10の稼動に従い、リアルタイムでICタグ46のアンテナ部54を介してICチップ部55に書換え入力される。なおICタグ46には、上記の情報に加えて、画像形成済み記録紙の枚数、プロセス条件、現像条件などの情報をストアしても良い。
The toner remaining amount detection information is stored as a cumulative value of the number of rotations detected by the
図6は、ICタグ46にストアされる情報に基づく制御部17の動作に係る電気的構成を示すブロック図である。回転計45の回転回数の検知出力は、回転計45の通信部からICタグ46のアンテナ部54を介してICチップ部55に与えられ回転回数の累積値としてストアされる。この回転回数の累積値の情報は、画像形成装置10に備わる制御部17の動作指令に従い、装置本体に備わる本体通信装置56とICタグ46のアンテナ部54との信号授受によって読出される。
FIG. 6 is a block diagram showing an electrical configuration relating to the operation of the
制御部17に備えられる不図示の記憶部には、トナーカートリッジの製造時に収容されるトナー量の初期値と、トナーカートリッジ34の1回転あたりのトナー排出量とが予めストアされているので、制御部17が以下の式(1)に示す演算を実行してトナー残量を得ることができる。
トナー残量=(トナー量初期値−1回転あたりのトナー排出量×回転回数累積値)
…(1)
The storage unit (not shown) provided in the
Toner remaining amount = (initial value of toner amount−toner discharge amount per rotation × cumulative number of rotations)
... (1)
式(1)によって得られるトナー残量が、予め定められて記憶部にストアされている下限量以下(使用可能な量の下限を切った場合であり、いわゆる空)であるとき、当該色のトナーカートリッジが交換時期であることを、制御部17が画像形成装置10のたとえば表示部57に表示する。画像形成装置10の操作者は、この表示内容に従って、後述するトナーカートリッジの交換作業を実行する。
When the remaining amount of toner obtained by the equation (1) is equal to or less than a lower limit amount that is determined in advance and stored in the storage unit (when the lower limit of the usable amount is cut, so-called empty), The
図1に戻って、転写部25について説明する。転写部25は、駆動ローラ61と、従動ローラ62と、駆動ローラ61と従動ローラ62とに張架される無端状の中間転写ベルト63と、中間転写ベルト63を介し4つの感光体21にそれぞれに対向して設けられる4つの中間転写ローラ64と、従動ローラ62に対向して設けられる転写ローラ65とを含んで構成される。
Returning to FIG. 1, the
中間転写ローラ64には、トナーに対して逆極性の転写バイアスが印加され、感光体21の表面に形成されるトナー像を中間転写ベルト63の表面に転写させる。イエロー、マゼンタ、シアン、黒色の各トナーによって形成されるトナー像が、順次重ね合せて中間転写ベルト63上に転写されてフルカラートナー像が形成される。中間転写ベルト63上で形成されたトナー像は、従動ローラ62と転写ローラ65との間をタイミング調整して搬送される記録紙13上に、前述の中間転写ローラ64と同様に作用する転写ローラ65によって転写される。
A transfer bias having a reverse polarity to the toner is applied to the intermediate transfer roller 64, and the toner image formed on the surface of the photoreceptor 21 is transferred to the surface of the
トナー像が転写された記録紙13は、定着装置15へ搬送される。定着装置15は、予め定める温度まで加熱昇温される加熱ローラ15aと、加熱ローラ15aに圧接されるように設けられる加圧ローラ15bとを含み、トナー像が転写された記録紙13は、加熱ローラ15aと加圧ローラ15bとが圧接されて形成されるニップ部を通過する際、加熱加圧されてトナー像が定着される。定着処理された記録紙13は、一対の排紙ローラ66によって排紙部16へ排紙される。
The
以下画像形成装置10の画像形成に係る全体動作について簡単に説明する。たとえば画像読取部で読取られた原稿の画像情報は、画像処理部11へ送られて画像処理される。画像処理された画像情報は、露光部23に与えられ、露光部23が、帯電器22で一様な電位に帯電された感光体21の表面を露光して静電潜像を形成する。感光体21の表面に形成された静電潜像が、現像部24によって現像されてトナー像が形成される。
The overall operation of the
各色の感光体21上に形成されるトナー像は、転写部25において、中間転写ベルト63上にイエロートナー像、マゼンタトナー像、シアントナー像、黒色トナー像の順に積層転写されてフルカラートナー像が形成される。中間転写ベルト63上に形成されたフルカラートナー像は、従動ローラ62と転写ローラ65との間を搬送される記録紙13上に転写ローラ65によって転写される。
The toner images formed on the photoconductors 21 of the respective colors are laminated and transferred in the order of a yellow toner image, a magenta toner image, a cyan toner image, and a black toner image on the
トナー像が転写された記録紙13は、定着部15の加熱ローラ15aと加圧ローラ15bとの当接部を通過することによって、トナー像が定着される。定着処理された画像形成済みの記録紙13は、排紙部16に排紙されて一連の画像形成動作が終了する。
The
この画像形成動作の過程において、現像ケーシング33中のトナー量が減少すると、トナーカートリッジ34が回転動作し、トナーカートリッジ34中のトナーを排出して現像ケーシング33へ補給する。このトナーカートリッジ34の回転動作は、たとえば現像ケーシング33内または現像ケーシング33近傍に設けられるトナー濃度センサによるトナー濃度の検出出力に応じ、制御部17がトナーカートリッジ34の回転駆動手段に動作指令を出力して実行される。
In the course of this image forming operation, when the amount of toner in the developing casing 33 decreases, the
トナーカートリッジ34から現像ケーシング33へトナーを補給することによって、前述の式(1)によって得られるトナーカートリッジ34中のトナー残量が、予め定める下限値(空)になったとき、当該空になったトナーカートリッジ34を、所定量のトナーが収容されているトナーカートリッジ34に交換する。
By replenishing toner from the
交換に用いられるトナーカートリッジは、黒色およびカラーともにその形状および寸法が同一に形成されているので、該トナーカートリッジの形状寸法を広汎な画像形成装置の機種に対応可能なものに予め定めておくことによって、トナーカートリッジの交換を必要とする画像形成装置の機種に関らず共通のものを使用することが可能である。このように、トナーカートリッジの形状寸法を統一することによって、多くの機種に対しても広げて共通使用することができるので、トナーカートリッジの量産性が向上する。 Since the toner cartridge used for replacement is formed in the same shape and size for both black and color, the shape and size of the toner cartridge should be determined in advance to be compatible with a wide variety of image forming apparatus models. Accordingly, it is possible to use a common one regardless of the model of the image forming apparatus that requires replacement of the toner cartridge. In this way, by unifying the shape and size of the toner cartridge, it can be expanded and used in common for many models, so that the mass productivity of the toner cartridge is improved.
図7は、本発明のトナーカートリッジ34が梱包資材の中に収納される状態を示す斜視図である。本発明のトナーカートリッジ34は、黒色トナーカートリッジ34Bk1,34Bk2と、シアン、マゼンタ、イエローの各カラートナーカートリッジ34C,34M,34Yとが、同一の形状および寸法に形成されるので、輸送等の必要に応じて梱包パッケージ71に収納するとき、黒色トナーカートリッジ34Bk1,34Bk2を別封することなく、1つの梱包パッケージ71内に同封することが可能である。したがって、無駄な梱包資材を削減することができるとともに、輸送時における取扱いを簡単にすることができるという効果も奏することができる。
FIG. 7 is a perspective view showing a state in which the
以上に述べたように、本実施の形態では、トナー残量検知手段が、回転計45であるけれども、これに限定されることなく、トナーカートリッジ中のトナー量を以下のようにして検出するトナー残量センサであっても良い。
As described above, in the present embodiment, the toner remaining amount detecting means is the
図8は、導通部材37にトナー残量センサを設けることによってトナー残量有無を検出する構成を示す図である。図8では、黒色トナーの場合を代表例として示す。トナーカートリッジ34Bkからの現像ケーシング33Bkへ供給すべきトナーTがなくなった場合、トナー残量センサ91でその状態が検出される。つまり、トナー供給装置において選択されたトナーカートリッジたとえば黒色トナーカートリッジ34Bkが回転されているにも拘らず、トナーカートリッジ34Bkからトナーの排出がないことをトナー残量センサ91によって検出すると、その検出情報が制御部17に出力され、制御部17では選択されたトナーカートリッジ34Bkにトナーがないことを表示部に表示する。このことによって、操作者はトナーカートリッジにおけるトナーの有無を識別することができる。
FIG. 8 is a diagram illustrating a configuration for detecting the presence or absence of a remaining amount of toner by providing a remaining toner sensor on the conductive member 37. In FIG. 8, the case of black toner is shown as a representative example. When there is no toner T to be supplied from the toner cartridge 34Bk to the developing casing 33Bk, the toner remaining amount sensor 91 detects the state. In other words, when the remaining toner sensor 91 detects that the toner cartridge selected from the toner supply device, for example, the black toner cartridge 34Bk is rotated, the toner cartridge 34Bk does not discharge the toner, the detection information is displayed. The information is output to the
図9は、位置センサによってトナー残量有無を検出する構成を示す図である。図9でも黒色トナーの場合を代表例として示す。トナーカートリッジ34Bk1,34Bk2の下にばね部材92Bk1,92Bk2を配置し、その上にトナーカートリッジ34Bk1,34Bk2を設置する。トナーがトナーカートリッジ内に充填されているとき、充填されているトナーの重みで、トナーカートリッジは、ばね部材を圧縮変形させて沈んだ状態になっているが、トナーが消費されていくにつれて、トナーカートリッジ全体の重量が軽くなるので、ばね部材の反発力すなわち伸長変形によって、トナーカートリッジの位置が上方へ変位する。空になるとばね部材の反発力で、トナーカートリッジは、トナー供給装置のケーシングの天井壁93に接触するまでに上昇する。位置センサ94Bk1,94Bk2を天井壁93に予め取付けておき、トナーカートリッジが位置センサに当接したことの検知によって、トナーカートリッジ内のトナーの有無を識別することができる。
FIG. 9 is a diagram illustrating a configuration in which the presence / absence of toner remaining is detected by the position sensor. FIG. 9 also shows the case of black toner as a representative example. The spring members 92Bk1 and 92Bk2 are disposed below the toner cartridges 34Bk1 and 34Bk2, and the toner cartridges 34Bk1 and 34Bk2 are disposed thereon. When the toner is filled in the toner cartridge, the toner cartridge is sunk by compressing and deforming the spring member with the weight of the filled toner. However, as the toner is consumed, the toner is Since the weight of the entire cartridge is reduced, the position of the toner cartridge is displaced upward by the repulsive force of the spring member, that is, the extension deformation. When empty, the toner cartridge rises by the repulsive force of the spring member until it contacts the
図10は、トナー重量センサによってトナー残量有無を検出する構成を示す図である。図10でも黒色トナーの場合を代表例として示す。トナーカートリッジ34Bk1,34Bk2の下に、トナー重量センサ95Bk1,95Bk2を設置し、トナーカートリッジの重量を検知することによって、トナーカートリッジ内のトナーの有無を識別することができる。 FIG. 10 is a diagram illustrating a configuration in which the presence / absence of toner remaining is detected by a toner weight sensor. FIG. 10 also shows the case of black toner as a representative example. By installing toner weight sensors 95Bk1 and 95Bk2 below the toner cartridges 34Bk1 and 34Bk2 and detecting the weight of the toner cartridge, it is possible to identify the presence or absence of toner in the toner cartridge.
10 画像形成装置
11 画像処理部
12 画像形成部
13 記録紙
14 用紙供給部
15 定着部
16 排紙部
17 制御部
21 感光体
22 帯電器
23 露光部
24 現像部
25 転写部
31 現像ローラ
33 現像ケーシング
34 トナーカートリッジ
41 中央容器部
42 第1容器部
43 第2容器部
44 支持部材
45 回転計
46 ICタグ
56 本体通信装置
57 表示部
71 梱包パッケージ
DESCRIPTION OF
Claims (2)
複数色の各色トナーおよび黒色トナーをそれぞれ収容するトナーカートリッジを含み、
複数色および黒色の各トナーカートリッジが、同一の形状および寸法に形成され、
トナーカートリッジが、
円筒形状を有し、その半径方向に窪んだ凹所が外周に形成され、軸線まわりに回転することによって内部に収容されるトナーをトナー排出口に向けて搬送する中央容器部と、
中央容器部を回転自在に支持し、中央容器部の外周を覆うようにして設けられ、トナー排出口に搬送されたトナーが通る導通孔が凹所に対応する位置に形成される支持部材と、
中央容器部の外周面に対して当接し摺動可能に設けられる案内部材と、
中央容器部の回転回数に基づいて、内部に収容されるトナーの残量を検知するトナー残量検知手段と、
不揮発性メモリとが設けられ、
不揮発性メモリは、ベースフィルムと、ベースフィルム上に装着されるアンテナ部と、集積回路チップ部とで構成され、トナー残量検知手段から検知情報を受信し、トナーカートリッジの種類を識別するための識別情報と、トナー残量検知手段によるトナー残量の検知情報とがストア可能であることを特徴とする画像形成装置。 In an image forming apparatus including a toner cartridge that has a cylindrical shape and that is supplied for use in developing toner accommodated therein by rotating.
Including a toner cartridge for storing a plurality of color toners and a black toner,
Each of the multi-color and black toner cartridges is formed in the same shape and size,
Toner cartridge
A central container portion having a cylindrical shape and having a recess recessed in the radial direction formed on the outer periphery thereof, and transporting the toner accommodated therein by rotating around the axis toward the toner discharge port;
A support member which rotatably supports the central container part and is provided so as to cover the outer periphery of the central container part, and a conduction hole through which the toner conveyed to the toner discharge port passes is formed at a position corresponding to the recess;
A guide member that is slidable in contact with the outer peripheral surface of the central container portion;
Toner remaining amount detecting means for detecting the remaining amount of toner contained inside based on the number of rotations of the central container portion;
A non-volatile memory,
The nonvolatile memory includes a base film, an antenna unit mounted on the base film, and an integrated circuit chip unit. The nonvolatile memory receives detection information from the toner remaining amount detection unit and identifies the type of the toner cartridge. An image forming apparatus characterized in that identification information and toner remaining amount detection information by a toner remaining amount detecting means can be stored.
回転軸線に対して垂直な断面形状におけるコーナ部が角を有することなく曲線状に形成されることを特徴とする請求項1記載の画像形成装置。 Toner cartridge
Claim 1 Symbol placing the image forming apparatus characterized in that it is formed in a rather curved to have a corner portion angle of the cross-sectional shape perpendicular to the axis of rotation.
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