(57)【要約】 【課題】  装置の省スペース化を実現し、トナーの必要消費速度に応じてトナーカートリッジからの供出量を調整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。【解決手段】  画像形成装置１０にはカラートナーカートリッジ３４Ｃ，３４Ｍ，３４Ｃと同じ大きさに形成される複数の黒色トナーカートリッジ３４Ｂｋが備えられ、画像形成装置１０の制御部１７は、複数の黒色トナーカートリッジ３４Ｂｋのうちから選択される任意の数の黒色トナーカートリッジ３４Ｂｋを同時に回転させるように動作制御することができる。【選択図】      図１
2006301284.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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をそれぞれ収容するカラートナーカートリッジと、
カラートナーカートリッジと同じ大きさに形成される複数の黒色トナーカートリッジと、
トナーカートリッジを回転動作させる回転駆動手段と、
回転駆動手段の動作を制御する制御部であって、複数の黒色トナーカートリッジのうちから選択される任意の数の黒色トナーカートリッジを同時に回転させるように動作制御する制御部とを含むことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
複数の黒色トナーカートリッジは、収容される黒色トナーの充填量がそれぞれ異なることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】
複数の黒色トナーカートリッジは、１回転あたりに供出するトナー量がそれぞれ異なるよう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。
【請求項４】
複数の黒色トナーカートリッジは、回転速度がそれぞれ異なるように制御部によって動作制御されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の画像形成装置。
【請求項５】
複数の黒色トナーカートリッジは、さらに同一形状に形成され、
複数の黒色トナーカートリッジのうち２個ずつで構成される黒色トナーカートリッジ対は、トナーを供出する供出部が対向するように設けられることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の画像形成装置。
【請求項６】
形成される画像の印字比率を検出する印字比率検出手段を含み、
印字比率検出手段の検出出力に応じ、制御部は、印字比率が大きいときには黒色トナーカートリッジの供出量を増加させ、印字比率が小さいときには黒色トナーカートリッジの供出量を減少させるように動作制御することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の画像形成装置。
【請求項７】
制御部による黒色トナーカートリッジの供出量を増減させる動作制御が、
黒色トナーカートリッジの回転速度を増減させる制御であることを特徴とする請求項６記載の画像形成装置。
【請求項８】
制御部による黒色トナーカートリッジの供出量を増減させる動作制御が、
複数の黒色トナーカートリッジのうちから回転動作を行うように選択される黒色トナーカートリッジの個数を増減させる制御であることを特徴とする請求項６記載の画像形成装置。
【請求項９】
トナーカートリッジ内に収容されるトナー残量検知手段を含み、
選択される黒色トナーカートリッジの個数が１個であるとき、制御部は、トナー残量検知手段によって検知されるトナー残量が最も少ない黒色トナーカートリッジを回転させるように制御することを特徴とする請求項８記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真方式を用いる画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。したがって、カラー画像形成装置では、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たいとの要求がある。
【０００４】
このような要求に応じ、カラーのトナーカートリッジの容量に比べて、大きな容量の黒色トナーカートリッジが装着される画像形成装置がある。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。
【０００５】
図１２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１２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。各トナー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るので、装置が大型化するという問題がある。
【０００６】
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１３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とに収納すると、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。
【０００７】
また円筒形状以外の形状を有するトナー収納容器を形成し、カラートナーの収納容器よりも大きな黒色のトナー収納容器を備え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）。特許文献１のカラー画像形成装置では、トナー収納容器を大略角筒状に形成し、該角筒の幅を黒色トナー収納容器とカラートナー収納容器とで同一にし、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、黒色トナー収納容器の方がカラートナー収納容器よりも長くなるようにして黒色トナー収納容器の増量を図り、この長い黒色トナー収納容器を、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、トナー収納容器の交換作業性の向上を実現している。
【０００８】
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、黒色トナー収納容器が、カラートナー収納容器に比べて、装置本体の内方に著しく突出した形で収容されるので、黒色トナー収納容器に起因してトナーカートリッジの収容空間を多大に必要とし、装置を大型化するという問題に対しては充分に解決されたとは言うことができない。
【０００９】
さらに、カラー画像形成装置では、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たいとの要求にとどまらず、黒色トナーの消費速度、すなわち形成される画像に応じ、また画像の形成速度に応じ、黒色トナーカートリッジからの供出量を適正量に調整したいとの要求があるにも関らず、このような要求に応える提案は未だなされていない。
【００１０】
【特許文献１】特開２００２−９９１３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明の目的は、装置の省スペース化を実現し、トナーの必要消費速度に応じてトナーカートリッジからの供出量を調整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。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
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をそれぞれ収容するカラートナーカートリッジと、
カラートナーカートリッジと同じ大きさに形成される複数の黒色トナーカートリッジと、
トナーカートリッジを回転動作させる回転駆動手段と、
回転駆動手段の動作を制御する制御部であって、複数の黒色トナーカートリッジのうちから選択される任意の数の黒色トナーカートリッジを同時に回転させるように動作制御する制御部とを含むことを特徴とする画像形成装置である。
【００１３】
また本発明は、複数の黒色トナーカートリッジは、収容される黒色トナーの充填量がそれぞれ異なることを特徴とする。
【００１４】
また本発明は、複数の黒色トナーカートリッジは、１回転あたりに供出するトナー量がそれぞれ異なるように形成されることを特徴とする。
【００１５】
また本発明は、複数の黒色トナーカートリッジは、回転速度がそれぞれ異なるように制御部によって動作制御されることを特徴とする。
【００１６】
また本発明は、複数の黒色トナーカートリッジは、さらに同一形状に形成され、複数の黒色トナーカートリッジのうち２個ずつで構成される黒色トナーカートリッジ対は、トナーを供出する供出部が対向するように設けられることを特徴とする。
【００１７】
また本発明は、形成される画像の印字比率を検出する印字比率検出手段を含み、
印字比率検出手段の検出出力に応じ、制御部は、印字比率が大きいときには黒色トナーカートリッジの供出量を増加させ、印字比率が小さいときには黒色トナーカートリッジの供出量を減少させるように動作制御することを特徴とする。
【００１８】
また本発明は、制御部による黒色トナーカートリッジの供出量を増減させる動作制御が、黒色トナーカートリッジの回転速度を増減させる制御であることを特徴とする。
【００１９】
また本発明は、制御部による黒色トナーカートリッジの供出量を増減させる動作制御が、複数の黒色トナーカートリッジのうちから回転動作を行うように選択される黒色トナーカートリッジの個数を増減させる制御であることを特徴とする。
【００２０】
また本発明は、トナーカートリッジ内に収容されるトナー残量検知手段を含み、
選択される黒色トナーカートリッジの個数が１個であるとき、制御部は、トナー残量検知手段によって検知されるトナー残量が最も少ない黒色トナーカートリッジを回転させるように制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、画像形成装置にはカラートナーカートリッジと同じ大きさに形成される複数の黒色トナーカートリッジが備えられ、複数の黒色トナーカートリッジのうちから選択される任意の数の黒色トナーカートリッジを同時に回転させることができるように構成される。このことによって、装置を大型化させることなく、黒色トナーの消費量に応じ、該消費量に見合う供出量になるように、必要数の黒色トナーカートリッジを回転動作させることができる。
【００２２】
また本発明によれば、複数の黒色トナーカートリッジは、収容される黒色トナーの充填量がそれぞれ異なるので、たとえば黒色トナーの消費量が多い画像を連続して形成するような場合、充填量が少ない黒色トナーカートリッジから順番に選択して回転動作させることによって、充填量が少ない黒色トナーカートリッジの黒色トナーを消尽したとき、より充填量が多い黒色トナーカートリッジを回転動作させつつ、黒色トナーを消尽したカートリッジを交換することができる。このことによって、画像形成途中で黒色トナー切れで装置が停止することを防止できる。
【００２３】
また本発明によれば、複数の黒色トナーカートリッジは、１回転あたりに供出するトナー量がそれぞれ異なるように形成されるので、黒色トナーの消費量に応じた供出量の黒色トナーカートリッジを選択して回転動作させ、必要量の黒色トナーを供出することができる。
【００２４】
また本発明によれば、複数の黒色トナーカートリッジは、回転速度がそれぞれ異なるように制御部によって動作制御されるので、黒色トナーの消費量に応じた回転速度で回転動作する黒色トナーカートリッジを黒色トナー供出カートリッジとして選択し、必要量の黒色トナーを供出することができる。
【００２５】
また本発明によれば、複数の黒色トナーカートリッジは、さらに同一形状に形成され、複数の黒色トナーカートリッジのうち２個ずつで構成される黒色トナーカートリッジ対はトナーを供出する供出部が対向するように設けられるので、少なくとも１つの黒色トナーカートリッジ対から同時に黒色トナーを供出することが可能になる。
【００２６】
また本発明によれば、画像形成装置は、形成される画像の印字比率を検出する印字比率検出手段を含み、印字比率検出手段の検出出力に応じ、制御部が、印字比率が大きいときには黒色トナーカートリッジの供出量を増加させ、印字比率が小さいときには黒色トナーカートリッジの供出量を減少させるように動作制御する。この動作制御は、黒色トナーカートリッジの回転速度を増減させる制御、または複数の黒色トナーカートリッジのうちから回転動作を行うように選択される黒色トナーカートリッジの個数を増減させる制御によって実現される。このことによって、形成される画像の黒色トナー使用量、すなわち黒色トナーの消費量に応じて、黒色トナーカートリッジからの供出量を調整することが可能になる。
【００２７】
また本発明によれば、特に複数の黒色トナーカートリッジのうちから回転動作を行うように選択される黒色トナーカートリッジの個数を増減させる制御を行う場合であって、選択される黒色トナーカートリッジの個数が１個である場合、制御部は、トナー残量検知手段によって検知されるトナー残量が最も少ない黒色トナーカートリッジを回転させるように制御する。このことによって、トナー残量が最も少ない黒色トナーカートリッジのトナーを消尽したとき、よりトナー残量が多い黒色トナーカートリッジからの供出に切換えることができるので、黒色トナー切れで装置が停止することを防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
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。
【００２９】
ここでは、まず画像形成装置１０の全体構成の概要を説明し、次いで本発明の特徴部分であるトナーカートリッジ３４を有する現像部２４について説明する。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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たとえば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、画像形成装置の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数が３個以上から成るように構成されても良い。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
トナー像が転写された記録紙１３は、定着部１５へ搬送される。定着部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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
本発明は、一連の画像形成動作の中において動作する現像部２４、特に黒色の現像部２４Ｂｋに特徴を有し、以下本発明の特徴部分であるトナーカートリッジ３４の構成およびその回転動作について説明する。図３は現像部２４に備わる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。
【００４４】
まず、トナーカートリッジ３４の構成について説明する。トナーカートリッジ３４は、大略有底円筒状の形状を有し、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。
【００４５】
なお、複数設けられる黒色トナーカートリッジ３４Ｂｋでは、カートリッジの成形時に、外形および外寸法を同一にして内部容積のみを変化させることによって、また形状および寸法・容積をすべて同一にして初期充填量を変化させることによって、黒色トナーの充填量がそれぞれ異なるような構成としても良い。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。このようにして、トナーカートリッジ３４の容器部分が１回転するごとに、所定量のトナーが支持部材４４の導通孔５１を通じて現像ケーシング３３内へ供給される。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
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）
【００６４】
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トナーカートリッジの交換作業を実行することができる。
【００６５】
以下、黒色トナーカートリッジ３４Ｂｋの回転動作について説明する。図７は、現像部２４Ｂｋに設けられる第１および第２黒色トナーカートリッジ３４Ｂｋ１，３４Ｂｋ２の詳細配置を示す図である。本実施の形態では、第１および第２黒色トナーカートリッジ３４Ｂｋ１，３４Ｂｋ２は、２個で１つの黒色トナーカートリッジ対を成し、トナーを供出する供出部である導通孔５１が対向するようにして設けられ、それぞれの導通孔５１が対向して導通部材３７Ｂｋに接続される。
【００６６】
第１黒色トナーカートリッジ３４Ｂｋ１には、たとえば電動機で構成される第１黒色トナーカートリッジ駆動手段７１が連結され、第１黒色トナーカートリッジ駆動手段７１によって第１黒色トナーカートリッジ３４Ｂｋ１が矢符３６方向に回転駆動され、導通孔５１から導通部材３７Ｂｋへ黒色トナーを供出する。第２黒色トナーカートリッジ３４Ｂｋ２には、たとえば電動機で構成される第２黒色トナーカートリッジ駆動手段７２が連結され、第２黒色トナーカートリッジ駆動手段７２によって第２黒色トナーカートリッジ３４Ｂｋ２が矢符３８方向（第１黒色トナーカートリッジ３４Ｂｋ１の回転方向とは逆方向）に回転駆動され、導通孔５１から導通部材３７Ｂｋへ黒色トナーを供出する。
【００６７】
このように、第１および第２黒色トナーカートリッジ３４Ｂｋ１，３４Ｂｋ２を対向するように設けることによって、１対の黒色トナーカートリッジ３４Ｂｋ１，３４Ｂｋ２から同時に黒色トナーを供出することが可能になる。
【００６８】
本実施の形態では、第１および第２黒色トナーカートリッジ３４Ｂｋ１，３４Ｂｋ２は、同一形状・寸法に形成されるけれども、前述のように内容積が異なるように形成され、その黒色トナー充填量が異なるように構成されても良い。また第１および第２黒色トナーカートリッジ３４Ｂｋ１，３４Ｂｋ２は、凹所４７に形成されるトナー排出口５０の大きさがそれぞれ異なるように形成され、１回転する間に供出されるトナー量が異なるように構成されても良い。
【００６９】
図８は、第１および第２黒色トナーカートリッジ３４Ｂｋ１，３４Ｂｋ２の回転動作を制御するための電気的構成を示すブロック図である。
【００７０】
画像形成装置１０には、形成される画像の印字比率を検出する印字比率検出手段７３が含まれる。画像形成装置１０では、画像情報が外部機器であるたとえばパーソナルコンピュータから与えられるとき、画像の印字比率が画像情報に含まれるので、画像情報を受け取る制御部１７が、画像情報の印字比率を検出することができる。また複写の際には、画像情報が画像原稿から画像読取部で読取られ、該読取情報は制御部１７に与えられるので、画像のコントラスト情報などから制御部１７が印字比率を検出することができる。したがって、本実施形態の画像形成装置１０においては、印字比率検出手段７３は、制御部１７に含まれるように構成される。
【００７１】
制御部１７の入力側には、印字比率検出手段７３と、トナー残量検知手段４５およびトナー残量の検知結果を取得するＩＣタグ４６とが、接続される。制御部１７は、印字比率検出手段７３による形成画像の印字比率の検出結果と、トナー残量検知手段４５およびＩＣタグ４６から得られる第１および第２黒色トナーカートリッジ３４Ｂｋ１，３４Ｂｋ２のトナー残量検知結果とに応じて、第１および第２黒色トナーカートリッジ３４Ｂｋ１，３４Ｂｋ２を回転駆動させる第１および第２黒色トナーカートリッジ駆動手段７１，７２の回転動作を制御する。
【００７２】
なお、制御部１７には記憶手段であるメモリ７４が備わる。メモリ７４は、たとえばリードオンリィメモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）などを含んで構成され、画像形成装置１０の全体動作を制御するためのプログラムとともに、トナーカートリッジ３４の回転動作を制御するためのプログラム、トナーカートリッジ１回転当たりのトナー供出量、トナーの使用限界量（いわゆる空の判定基準量）などのトナーカートリッジ３４を回転動作させるための諸条件が予め格納される。
【００７３】
制御部１７は、印字比率検出手段７３の検出出力に応じ、印字比率の大きい画像が連続して形成されるときには黒色トナーカートリッジ３４Ｂｋからの供出量を増加させ、印字比率の小さい画像が連続して形成されるときには黒色トナーカートリッジ３４Ｂｋからの供出量を減少させるように動作制御する。
【００７４】
このような黒色トナーカートリッジ３４Ｂｋの供出量を増減させる動作は、次のようにして実行される。黒色トナーカートリッジ３４Ｂｋは、１回転当たりの供出量が定まっているので、制御部１７は、黒色トナーカートリッジ３４Ｂｋの回転速度を増減させることによって、その供出量を増減させる。すなわち、印字比率検出手段７３の検出出力が、印字比率の大きい画像が連続して形成されることを示すとき、制御部１７は該検出出力に応じて、黒色トナーカートリッジ３４Ｂｋの回転速度を速くし、逆に印字比率の小さい画像が連続して形成されることを示すとき、制御部１７は該検出出力に応じて、黒色トナーカートリッジ３４Ｂｋの回転速度を遅くする。
【００７５】
また制御部１７は、第１および第２黒色トナーカートリッジ３４Ｂｋ１，３４Ｂｋ２のうちから回転動作を行うように選択される黒色トナーカートリッジの個数を、１個または２個とすることによって、その供出量を増減させる。すなわち、印字比率検出手段７３の検出出力が、印字比率の大きい画像が連続して形成されることを示すとき、制御部１７は該検出出力に応じて、回転動作させる黒色トナーカートリッジ３４Ｂｋを２個選択し、逆に印字比率の小さい画像が連続して形成されることを示すとき、制御部１７は該検出出力に応じて、黒色トナーカートリッジ３４Ｂｋを１個選択して回転動作させる。
【００７６】
このような、回転動作させるために選択する黒色トナーカートリッジ３４Ｂｋの数と、回転速度と、前述したような１回転当たりに供出するトナー量が異なる黒色トナーカートリッジ３４Ｂｋとの組合せを変化させることによって、種々の印字比率の画像形成、すなわち種々のトナー消費量の画像形成に応じて、好適な黒色トナー供給量に調整することが可能になる。
【００７７】
また、回転動作を行うように選択される黒色トナーカートリッジ３４Ｂｋの個数を変化させることによって黒色トナーの供出量を調整する制御を行う場合であって、回転動作させるべく選択される黒色トナーカートリッジ３４Ｂｋの数が１個である場合、制御部１７は、トナー残量検知手段４５によって検知されるトナー残量が最も少ない黒色トナーカートリッジ３４Ｂｋを回転させるように動作制御する。
【００７８】
すなわち、トナー残量検知手段４５が第１および第２黒色トナーカートリッジ３４Ｂｋ１，３４Ｂｋ２のトナー残量をそれぞれ検知してＩＣタグ４６へ出力し、ＩＣタグ４６から制御部１７へ検知結果が与えられると、制御部１７は、第１および第２黒色トナーカートリッジ３４Ｂｋ１，３４Ｂｋ２のうちいずれかトナー残量が少ない方、たとえば第１黒色トナーカートリッジ３４Ｂｋ１を選択し、第１黒色トナーカートリッジ駆動手段７１に動作指令を出力して回転動作させる。
【００７９】
このことによって、トナー残量が最も少ないたとえば第１黒色トナーカートリッジ３４Ｂｋ１のトナーを消尽したとき、よりトナー残量が多いたとえば第２黒色トナーカートリッジ３４Ｂｋ２からの供出に切換えることができるので、黒色トナー切れで装置が停止することを防止できる。
【００８０】
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。
【００８１】
図９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９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、黒色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では選択された黒色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。
【００８２】
図１０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１０でも黒色トナーの場合を代表例として示す。第１および第２黒色トナーカートリッジ３４Ｂｋ１，３４Ｂｋ２の下にばね部材９２Ｂｋ１，９２Ｂｋ２を配置し、その上に第１および第２黒色トナーカートリッジ３４Ｂｋ１，３４Ｂｋ２をそれぞれ設置する。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、第１または第２黒色トナーカートリッジ３４Ｂｋ１，３４Ｂｋ２が、位置センサ９４Ｂｋ１，９４Ｂｋ２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。
【００８３】
図１１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１１でも黒色トナーの場合を代表例として示す。第１および第２黒色トナーカートリッジ３４Ｂｋ１，３４Ｂｋ２の下に、トナー重量センサ９５Ｂｋ１，９５Ｂｋ２をそれぞれ設置し、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。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】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る。
【図２】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。
【図３】現像部２４に備わるトナーカートリッジ３４の構成を簡略化して示す図である。
【図４】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。
【図５Ａ】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。
【図５Ｂ】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。
【図６】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。
【図７】現像部２４Ｂｋに設けられる第１および第２黒色トナーカートリッジ３４Ｂｋ１，３４Ｂｋ２の詳細配置を示す図である。
【図８】第１および第２黒色トナーカートリッジ３４Ｂｋ１，３４Ｂｋ２の回転動作を制御するための電気的構成を示すブロック図である。
【図９】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１０】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１１】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１２】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１３】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。
【符号の説明】
【００８５】
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
７１，７２  黒色トナーカートリッジ駆動手段  
７３  印字比率検出手段
【図１】
2006301284.tif 000003
【図２】
2006301284.tif 000004
【図３】
2006301284.tif 000005
【図４】
2006301284.tif 000006
【図５Ａ】
2006301284.tif 000007
【図５Ｂ】
2006301284.tif 000008
【図６】
2006301284.tif 000009
【図７】
2006301284.tif 000010
【図８】
2006301284.tif 000011
【図９】
2006301284.tif 000012
【図１０】
2006301284.tif 000013
【図１１】
2006301284.tif 000014
【図１２】
2006301284.tif 000015
【図１３】
2006301284.tif 000016