(57)【要約】【課題】トナーを大量に残すことがなく，トナーの劣化状況にも対応して適切な画像形成を安定的にすることができるイメージングカートリッジおよび画像形成装置を提供すること。【解決手段】イメージングカートリッジ１の内部に通信・記憶部２を設け，画像形成装置３の本体には本体通信部１２を設けた。イメージングカートリッジ１には，トナーホッパとトナーバッファとを繋ぐ開口部と，その開口部を開閉する弁が設けられている。通信・記憶部２は，この弁に取り付けられている。弁は通常は開口部を閉じているが，トナーホッパからトナーバッファへトナーが補充されるときには開く。この弁の動きにより，通信・記憶部２と本体通信部１２との間の通信状態が左右される。よって，この通信状態を検知することで，弁の動きを検出し，トナーの残量や劣化状況の情報を得ることができる。【選択図】図１
2008191560.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像形成装置に装着して使用されるイメージングカートリッジにおいて，
トナーの供給経路の上流側に設けられた第１トナー槽と，
トナーの供給経路の下流側に設けられ，前記第１トナー槽とトナー通路で繋がっている第２トナー槽と，
前記トナー通路を開閉する弁と，
装置本体との通信機能とを備え，前記弁の開閉状態により装置本体との間の通信状態が異なる通信部と，
カートリッジ内に配置され，少なくとも，前記通信部と装置本体との間の通信状態の変化に基づく前記弁の開閉動作の履歴に関する情報を記憶する記憶部とを有することを特徴とするイメージングカートリッジ。
【請求項２】
請求項１に記載のイメージングカートリッジにおいて，
前記通信部が前記弁に取り付けられており，
前記弁の動きとともに前記通信部が移動することにより，前記通信部と装置本体との間の通信状態が変化することを特徴とするイメージングカートリッジ。
【請求項３】
請求項１に記載のイメージングカートリッジにおいて，前記弁は，
開状態と閉状態とのうち一方の状態にて前記通信部と装置本体との間の通信を妨害し，他方の状態では妨害しないものであることを特徴とするイメージングカートリッジ。
【請求項４】
請求項１から請求項３までのいずれか１つに記載のイメージングカートリッジにおいて，  前記第１のトナー槽の中に，トナーを攪拌または搬送する攪拌搬送部材を有することを特徴とするイメージングカートリッジ。
【請求項５】
請求項１から請求項４までのいずれか１つに記載のイメージングカートリッジにおいて，  前記第１のトナー槽はトナーホッパであり，
前記第２のトナー槽はトナーバッファであることを特徴とするイメージングカートリッジ。
【請求項６】
請求項１から請求項４までのいずれか１つに記載のイメージングカートリッジにおいて，  前記第１のトナー槽はトナーホッパまたはトナーバッファであり，
前記第２のトナー槽は，装置本体の感光体の現像に供されるトナーを周方向に搬送する現像ローラまたは供給ローラの少なくとも一部が臨むトナー供給部であることを特徴とするイメージングカートリッジ。
【請求項７】
イメージングカートリッジを装着して画像形成を行う画像形成装置において，
イメージングカートリッジが，
トナーの供給経路の上流側に設けられた第１トナー槽と，
トナーの供給経路の下流側に設けられ，前記第１トナー槽とトナー通路で繋がっている第２トナー槽と，
前記トナー通路を開閉する弁と，
装置本体との通信機能とを備えるカートリッジ通信部と，
カートリッジ内に配置され，少なくとも，前記弁の開閉履歴に関する情報を記憶するカートリッジ記憶部とを有し，
装置本体に，
画像形成部と，
前記カートリッジ通信部との通信機能を備える本体通信部と，
前記弁の開閉履歴に関する情報に基づいて前記画像形成部を制御する制御部とを有し，
前記弁の開閉状態により前記カートリッジ通信部と前記本体通信部との間の通信状態が異なり，
前記カートリッジ通信部と前記本体通信部との間の通信状態の変化に基づいて，前記弁の開閉動作の履歴に関する情報を取得することを特徴とする画像形成装置。
【請求項８】
請求項７に記載の画像形成装置において，前記制御部は，
前記弁の開閉動作１回に要した時間がその所定の閾値に達すると，前記画像形成部における制御パラメータテーブルを，通常時のものからトナー劣化時のものに変更し，
動作中に前記弁が連続して閉であり続ける時間がその所定の上限値以上になると画像形成動作を停止させることを特徴とする画像形成装置。
【請求項９】
請求項８に記載の画像形成装置において，前記制御部は，
そのイメージングカートリッジの装着時以来の前記弁の開閉回数がその所定の閾値に達するまでは，前記弁の開閉動作１回に要した時間がその所定の閾値に達したか否かの判断を行わないことを特徴とする画像形成装置。
【請求項１０】
請求項８に記載の画像形成装置において，前記制御部は，
動作中に前記弁が連続して閉であり続ける時間がその所定の上限値以上になると，前記カートリッジ記憶部にトナーエンプティ歴を書き込み，
新たに装着されたイメージングカートリッジのカートリッジ記憶部からトナーエンプティ歴が検出された場合には，前記弁の開閉動作１回に要する時間がその所定の許容範囲内にあるか否かを判断し，許容範囲内にある場合に限り画像形成動作を許可することを特徴とする画像形成装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の画像形成装置において，前記制御部は，
新たに装着されたイメージングカートリッジのカートリッジ通信部から検出されたトナーエンプティ歴の回数がその所定の上限値以内である場合に限り，画像形成動作を許可することを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，イメージングカートリッジを装着して画像形成を行う画像形成装置およびそのイメージングカートリッジに関する。さらに詳細には，トナーの正確な残量や劣化状態に応じた適切な動作ができる画像形成装置およびそのイメージングカートリッジに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から，イメージングカートリッジを装着して画像形成を行う方式の画像形成装置には，カートリッジ内のトナーの残量を検出するようにしているものがある。トナーの残量に応じた補給制御をしたり，トナー減少時に警告を出したりするためである。このようなものとして例えば，特許文献１に記載されたものが挙げられる。同文献の装置では，カートリッジ内に電極を設けている。その電極の通電状況がトナーの残量により変化することを利用してトナーの残量検出を行うものである。トナーの残量の検出方法としてはこの他にも光検知などがある。また，カートリッジに設けたＩＣチップに種々の情報を記憶するようにしている。
【特許文献１】特開２００５−１９５７９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら，前記した従来の技術には，次に説明するような問題点があった。まず，トナー残量の検出精度がよくないのである。特に，現像器の長手方向全体，すなわち現像範囲全体にわたってではなく長手方向の１か所でトナーを供給するタイプの場合に精度が低い。現像器内のトナーの分布の偏りに検出値が大きく影響されるからである。さらには，現像器を振ったり傾斜したまま放置したりすると極端に精度が悪くなってしまう。このために，かなりの量のトナーが残っているうちにエンプティと認識してしまうことがあった。また，トナーの劣化状況については何ら情報を得ることができなかった。さらには，ＩＣチップがカートリッジの外面に付いてるので，脱落や改竄により本来の機能を果たさないことがあった。
【０００４】
本発明は，前記した従来の技術が有する問題点を解決するためになされたものである。すなわちその課題とするところは，トナーを大量に残すことがなく，トナーの劣化状況にも対応して適切な画像形成を安定的にすることができるイメージングカートリッジおよび画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この課題の解決を目的としてなされた本発明のイメージングカートリッジは，画像形成装置に装着して使用されるものであって，トナーの供給経路の上流側に設けられた第１トナー槽と，トナーの供給経路の下流側に設けられ，第１トナー槽とトナー通路で繋がっている第２トナー槽と，トナー通路を開閉する弁と，装置本体との通信機能とを備え，弁の開閉状態により装置本体との間の通信状態が異なる通信部と，カートリッジ内に配置され，少なくとも，通信部と装置本体との間の通信状態の変化に基づく弁の開閉動作の履歴に関する情報を記憶する記憶部とを有している。ここで通信部と記憶部は一体であってもよい。なお装置本体とは，画像形成装置のうちカートリッジ以外の部分のことである。
【０００６】
また，本発明の画像形成装置は，上記のイメージングカートリッジを装着して画像形成を行う装置であって，装置本体に，画像形成部と，カートリッジ通信部との通信機能を備える本体通信部と，弁の開閉履歴に関する情報に基づいて画像形成部を制御する制御部とを有し，カートリッジ通信部と本体通信部との間の通信状態の変化に基づいて，弁の開閉動作の履歴に関する情報を取得するものである。
【０００７】
このイメージングカートリッジおよび画像形成装置では，第２トナー槽内のトナーが画像形成により減少すると，第１トナー槽からトナーが補充される。このとき弁が開く。すなわち，第１トナー槽から第２トナー槽へトナーが補充されるときには，弁に必ず動きがある。弁の動きは通信部と装置本体との間の通信状態を変化させるので，通信状態の変化により，弁の開閉動作の履歴に関する情報を得ることができる。この情報は，トナーの補充量をかなり精度よく反映している。
【０００８】
よって，この情報を利用すれば，トナーが大量に残っているうちにエンプティと認識してしまうことを排除できる。また，この情報を記憶して画像形成の制御に供することにより，適切な画像形成動作を行うことができる。さらに，記憶部がカートリッジ内に配置されているので，脱落による滅失や改竄のおそれがない。
【０００９】
本発明のイメージングカートリッジにおいては，通信部が弁に取り付けられていることが望ましい。こうすると，弁の動きとともに通信部が移動することになる。これにより，通信部と装置本体との間の通信状態が変化する。こうして，弁の動き，すなわちトナーの補充状況を検知することができる。
【００１０】
本発明のイメージングカートリッジにおいてあるいは，弁は，開状態と閉状態とのうち一方の状態にて通信部と装置本体との間の通信を妨害し，他方の状態では妨害しないものであることとしてもよい。このようなものであっても，弁の動き，すなわちトナーの補充状況を検知することができる。
【００１１】
また，本発明のイメージングカートリッジにおいては，第１のトナー槽の中に，トナーを攪拌または搬送する攪拌搬送部材を有することが望ましい。これにより，第１のトナー槽中のトナーは，攪拌搬送部材で攪拌または搬送されることにより，弁に押しつけられることになる。よって，第２のトナー槽内のトナーが少ないときには，粉圧差により弁が開き，第１トナー槽から第２トナー槽へとトナーが補充される。その補充量が，弁の動きを通じて検知されるのである。
【００１２】
ここで一般的には，第１のトナー槽がトナーホッパであり，第２のトナー槽はトナーバッファである。あるいは，第１のトナー槽がトナーホッパまたはトナーバッファであり，第２のトナー槽は，装置本体の感光体の現像に供されるトナーを周方向に搬送する現像ローラまたは供給ローラの少なくとも一部が臨むトナー供給部である。すなわち，トナーホッパからトナーバッファへのトナー通路，トナーホッパからトナー供給部へのトナー通路，トナーバッファからトナー供給部へのトナー通路，のいずれにも本発明の適用が可能である。
【００１３】
また，本発明の画像形成装置における制御部は，弁の開閉動作１回に要した時間がその所定の閾値に達すると，画像形成部における制御パラメータテーブルを，通常時のものからトナー劣化時のものに変更するパラメータ変更部としての機能を有することが望ましい。一般的にトナーは劣化により流動性が変化する。このため，弁の開閉動作の速さにより，トナーの劣化状況を検知できるのである。これを利用して，制御パラメータテーブルを，通常時のものからトナー劣化時のものに変更することができる。
【００１４】
制御部はまた，動作中に弁が連続して閉であり続ける時間がその所定の上限値以上になると画像形成動作を停止させるエンプティ停止部としての機能を有することが望ましい。弁が開かなくなったということは，第１のトナー槽のトナーにより弁が開かれることがなくなったということである。これはトナーエンプティを意味するので，画像形成動作を停止させるべきなのである。
【００１５】
ここで，そのイメージングカートリッジの装着時以来の弁の開閉回数がその所定の閾値に達するまでは，そのイメージングカートリッジは比較的新しいといえる。この間はトナーの劣化を考慮するまでもない。よってその間は，弁の開閉動作１回に要した時間がその所定の閾値に達したか否かの判断を行わなくてもよい。弁の開閉回数がその閾値に達した後は，トナーの劣化に関する判断が行われる。すなわち制御部は，弁の開閉回数が閾値に達してから開閉動作の時間の判断を開始させる開閉動作判断開始部としての機能を有することが望ましい。
【００１６】
制御部はまた，前述のように動作中に弁が連続して所定時間以上閉であり続けたら，カートリッジ記憶部にトナーエンプティ歴を書き込むエンプティ歴書き込み部としての機能を有することが望ましい。これにより，そのイメージングカートリッジが再生されてから再び装置本体に装着されたときに，制御部はカートリッジ記憶部からトナーエンプティ歴を検出することができる。そして制御部は，トナーエンプティ歴が検出された場合には，弁の開閉動作１回に要する時間がその所定の許容範囲内にあるか否かを判断する異種トナー検知部としての機能を有することが望ましい。再生時に異種トナーが充填されているおそれがあるからである。トナーの種類が異なると流動性も異なるので，弁の開閉動作の速さによりこれを検知することができる。よって，弁の開閉動作の速さが許容範囲内にある場合に限り画像形成動作を許可すればよい。
【００１７】
さらに制御部は，検出されたトナーエンプティ歴の回数がその所定の上限値を超えている場合には，画像形成動作を禁止する過再生拒否部としての機能を有することが望ましい。過度の再生および使用により，イメージングカートリッジの各部位が疲弊しているおそれがあるからである。その場合には適切な画像形成ができないので，これを防ぐためである。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば，トナーを大量に残すことがなく，トナーの劣化状況にも対応して適切な画像形成を安定的にすることができるイメージングカートリッジおよび画像形成装置が提供されている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下，本発明を具体化した最良の形態について，添付図面を参照しつつ詳細に説明する。本形態は，タンデム型のフルカラープリンタであって，各色の画像形成ユニットがそれぞれカートリッジ化されている画像形成装置に本発明を適用したものである。
【００２０】
［第１の形態］
図１に，第１の形態に係る画像形成装置３の全体構成を断面図で示す。図１の画像形成装置３は，内部に１次転写ベルト７を有している。１次転写ベルト７に沿ってその上側に，４つのイメージングカートリッジ１が配置されている。これらはそれぞれ，イエロー，マゼンタ，シアン，ブラックの４色のうちいずれか，互いに異なる１色のトナーによる画像形成を行うものである。これらのイメージングカートリッジ４は，図１の紙面に垂直な方向に引き出し，差し込むことにより，画像形成装置３に対して脱着することができる。画像形成装置３のうちイメージングカートリッジ１以外の部分が，装置本体である。
【００２１】
画像形成装置３において，４つのイメージングカートリッジ１の上方には，露光部４が配置されている。１次転写ベルト７の下方には，電源基板１１が配置されている。そのさらに下方には，給紙部５が配置されている。画像形成装置３にはこれらの他にさらに，用紙搬送部６，２次転写ローラ８，定着部９，排紙部１０が設けられている。これらのうち，露光部４や，１次転写ベルト７，２次転写ローラ８，定着部９などが画像形成部に該当する。
【００２２】
各イメージングカートリッジ１は，通信・記憶部２を内部に有している。そして画像形成装置３には，各イメージングカートリッジ１に対応して，本体通信部１２が設けられている。本体通信部１２は，装置本体側に固定して設けられている。これにより，イメージングカートリッジ１を画像形成装置３に装着している状態でのみ，対応する通信・記憶部２と本体通信部１２との間で通信が可能である。
【００２３】
イメージングカートリッジ１の構成を図２に示す。イメージングカートリッジ１は，トナーホッパ１４，トナーバッファ１５，循環上スクリュー１６，循環下スクリュー１７，供給ローラ１８，現像ローラ１９，感光体２０，廃トナータンク２５を有している。
【００２４】
トナーホッパ１４は，トナー２１を収容する容器である。トナーホッパ１４の中には，トナー２１を攪拌する攪拌羽２２が設けられている。攪拌羽２２は，装置本体から駆動されて，図２中反時計回りに回転するようになっている。トナーバッファ１５は，現像のためにトナーホッパ１４から供給されるトナーが一時的に貯められる容器である。すなわちトナーバッファ１５は，トナーホッパ１４から感光体２０に至るトナー供給経路において，トナーホッパ１４のすぐ下流側に位置する。
【００２５】
トナーホッパ１４とトナーバッファ１５との間は，隔壁２３により仕切られている。隔壁２３には，開口部２４が形成されている。開口部２４は，１か所だけ形成されていてもよいし，イメージングカートリッジ１の長手方向，つまり図２の紙面に垂直な方向に複数箇所形成されていてもよい。そしてイメージングカートリッジ１には，開口部２４を開閉する弁１３が設けられている。前述の通信・記憶部２は，この弁１３に取り付けられている。図２から明らかなように，通信・記憶部２はイメージングカートリッジ１の中にあり，外部から手で触れることはできない。なお，開口部２４が複数ある場合には，弁１３もすべての開口部２４に対して必要であるが，通信・記憶部２はどれか１つの弁１３に設けられていればよい。
【００２６】
循環上スクリュー１６は，トナーバッファ１５の中に位置する。循環上スクリュー１６と循環下スクリュー１７とでトナーを循環させつつ，供給ローラ１８から現像ローラ１９にトナーを供給するようになっている。なお，イメージングカートリッジ１において，循環下スクリュー１７を内蔵する容器部分を供給部ということがある。供給ローラ１８や現像ローラ１９の少なくとも一部も，この供給部に臨んでいる。廃トナータンク２５は，感光体２０上から回収された転写残トナーを収容するタンクである。トナーホッパ１４と廃トナータンク２５との間の隙間２６は，図１に見るように，露光部４から感光体２０へ照射される書き込み光の通路となっている。
【００２７】
通信・記憶部２に記憶される情報には，書き換え不能情報と書き換え可能情報とがある。書き換え不能情報としては，機種情報，仕向情報，色情報，個体識別情報等があり，書き換え可能情報としては，新品情報，印刷枚数情報等がある。書き換え可能情報にはこの他，後述するような，弁１３の動きの履歴に関する情報や，イメージングカートリッジ１としてのトナーエンプティ歴に関する情報もある。通信・記憶部２はイメージングカートリッジ１の内部に取り付けられているので，外部から手などで触ることはできない。よって，脱落して紛失したり，記憶内容を不正に改竄されたりするおそれはほとんどない。
【００２８】
弁１３は，通常時には自身の弾性により開口部２４を閉じている。図２における弁１３は，この閉弁状態を示している。イメージングカートリッジ１を振ったり斜めに置いたりしても，その程度のことでは弁１３は簡単には開かない。攪拌羽２２が回転すると，攪拌羽２２の先端が開口部２４の箇所に至る少し前に，トナーホッパ１４のトナー２１が弁１３へ向けて押し付けられることになる。このとき，トナーバッファ１５のトナー量があまり多くなければ弁１３が開き，図３の状態となる。弁１３が開くと，トナーホッパ１４からトナーバッファ１５へとトナーが流れ込む。攪拌羽２２が開口部２４を通過すると弁１３が閉じる。攪拌羽２２の回転によりこれが繰り返されることで，トナーホッパ１４からトナーバッファ１５へトナーが補給される。
【００２９】
しかし，トナーバッファ１５内のトナーが一定量以上になると，攪拌羽２２が回転しても弁１３は開かない。トナーバッファ１５内のトナーの粉圧が開弁動作を妨げるからである。結局，トナーバッファ１５内のトナーが現像により消費されて減少した分だけトナーホッパ１４からトナーが補充されることになる。こうして，トナーバッファ１５内のトナー量はほぼ一定に保たれる。
【００３０】
ここで，図２および図３における弁１３および通信・記憶部２の位置の違いから当然に，図１中における本体通信部１２と通信・記憶部２との間の距離が異なる。すなわち，開弁状態（図３）における距離は，閉弁状態（図２）における距離より短い。このため，開弁状態の方が閉弁状態よりも信号強度が大きく通信状態がよい。この通信状態の違いは，十分に識別可能な程度の違いである。よって本形態の画像形成装置３では，通信・記憶部２と本体通信部１２との間の通信状態により，弁１３が開閉いずれの状態にあるかを認識できる。
【００３１】
なお，通信状態が悪い閉弁状態でも通信自体は可能な方式と，閉弁状態では通信不可で開弁状態でのみ通信可能な方式との２通りがありうるが，どちらでもよい。後者の場合には，通信のために強制的に攪拌羽２２を回転させて弁１３を開かせることが適宜ある。それでも通信不可であった場合には異常と認識することになる。攪拌羽２２を回転させること自体ができなかった場合にも異常と認識することになる。あるいは逆に，開弁状態で通信状態が悪く閉弁状態で通信状態が良い構成とすることも可能である。
【００３２】
また，トナーホッパ１４におけるトナー２１の残量も検出できる。弁１３の１回の開時間は限られており，その間にトナーホッパ１４から補給されるトナーの量も限られているからである。このために，弁１３が開閉動作を繰り返した累積回数が多いほど，トナーホッパ１４のトナー２１の残量が少ないことを意味するのである。また，この累積回数が少ないうちは，トナー２１の残量がまだまだ多く，そのイメージングカートリッジ１の使用開始からまだ間もないことを意味する。
【００３３】
また，弁１３の１回の開時間の長さによっても，トナーホッパ１４のトナー２１の残量を検知できる。トナーホッパ１４内のトナー２１の残量の多寡により，弁１３への押し付け圧も異なるからである。当然，残量が多いときの方が押し付け圧が大きい。このため，弁１３の開動作１回当たりのトナーの補給量も，残量が多いときの方が多いのである。この補給量の差は，弁１３の開動作１回当たりの開時間の長さの違いとして現れる。すなわち１回の開時間が，残量が多いときには長く，残量が少ないときには短いのである。反面，開動作の頻度は，残量が多いときには高く，残量が少ないときには低いことになる。こうしたことにより，かなり高い精度でトナーホッパ１４のトナー残量を検出できるのである。この精度の高さは，開口部２４が１か所だけ形成されているか長手方向に複数箇所も受けられているかにき関係なく言える。
【００３４】
また，トナーホッパ１４におけるトナーエンプティも検出できる。トナーホッパ１４内のトナー２１がなくなると，攪拌羽２２が回転しても弁１３に押し付け圧が掛からないことになる。このため弁１３が開かない。すなわち，攪拌羽２２を回転させているのに弁１３が開かない状況になれば，トナーホッパ１４がトナーエンプティに至っていると判断することができる。
【００３５】
また，トナーホッパ１４内のトナー２１の劣化状況も検出できる。トナーは一般的に，劣化とともにその流動性が変化していくからである。劣化したトナーは，同じ種類の新しいトナーよりも流動しにくいのが普通である。このトナーの流動性の違いは，弁１３の開動作のスピード，すなわち開動作に要する時間の長短として現れる。すなわち，開き始めから開き完了までの所要時間が，トナーが新しいうちは短く，古くなると長いのである。これにより，開動作の所要時間（以下，「開動作時間」という。）が長くなってきたら，トナーホッパ１４のトナー２１が劣化したものと判断することができる。
【００３６】
画像形成装置３の制御系の構成を図４に示す。すなわち装置本体には，既出のものの他，制御部３０，操作・表示部３１，機械駆動部２９が設けられている。操作・表示部３１は，ユーザによる操作の受付とユーザに対するメッセージの表示を行うものである。機械駆動部２９は，画像形成装置３の各部の動作部分を駆動するモータ類のことである。
【００３７】
制御部３０は，画像形成装置３の全体の動作の統括制御をするものである。制御部３０が行う制御には，現像や転写などの主要プロセスにおけるバイアス設定が含まれている。制御部３０はそのためのバイアステーブルとして，バイアステーブルＡとバイアステーブルＢとの２通りを有している。バイアステーブルＡは，トナーが新しい状況に適したバイアス値を集めたテーブルである。一方，バイアステーブルＢは，トナーが劣化した状況に適したバイアス値を集めたテーブルである。制御部３０はむろん，トナーの状況に応じて，両バイアステーブルのうち適切なものを選択して用いる。ただし，新しいトナーに適しているバイアステーブルＡがデフォルト選択である。なお，３通り以上のバイアステーブルを備えることも可能である。制御部３０はこの他，本体通信部１２と通信・記憶部２との通信結果に基づく種々の判断やその判断結果に基づく制御をも行う。
【００３８】
画像形成装置３では，イメージングカートリッジ１が装着されるとまず，通信・記憶部２から機種情報，仕向情報，色情報等を読み出す。これにより，装着されたイメージングカートリッジ１が正しいものであるか否かを判断する。他機種用などのものを用いると，トナーの種類の違いなどにより，適切な画像形成ができないからである。カートリッジの全体形状や取り付け部形状により他機種用などのものは装着できない筈であるが，不正改造の可能性も皆無ではない。そのため，記憶情報にて確認するのである。読み出した情報が不適切なものであったときや，情報を読み出せなかったとき，または通信自体が不可能であったときは，操作・表示部３１で警告を発して動作を停止する。
【００３９】
通信・記憶部２から正しい情報が読み出された場合には，図５のフローチャートの処理を実行する。このフローではまず，イメージングカートリッジ１のトナーエンプティ歴を確認する（＃１）。すなわち，通信・記憶部２からトナーエンプティ歴の回数を読み出す。そして，そのトナーエンプティ歴の回数が０回であるか否かを判断する（＃２）。０回であった場合には（＃２：Ｙｅｓ），後述する図６のフローチャートへ進む。図６のフローチャートは，新品のイメージングカートリッジ１の場合の制御フローを示している。
【００４０】
＃２でトナーエンプティ歴の回数が０回でなかった場合には（＃２：Ｎｏ），トナーエンプティ歴の回数が１回以内であるか否かを判断する（＃３）。１回以内であった場合には（＃３：Ｙｅｓ），後述する図７のフローチャートへ進む。図７のフローチャートは，再生歴のあるイメージングカートリッジ１の場合の制御フローを示している。＃３でトナーエンプティ歴の回数が１回を超えていた場合には（＃３：Ｎｏ），操作・表示部３１で警告表示をした上で（＃４），画像形成装置３の動作を停止する。装着されているイメージングカートリッジ１が古く，部品の耐用限界が来ているおそれがあるからである。なお，＃３で許容するトナーエンプティ歴の上限回数は，１回に限らない。２回以上のある決まった回数に設定してもよい。
【００４１】
次に，図６のフローチャートについて説明する。前述のようにこのフローチャートは，新品のイメージングカートリッジ１が装着されているときの制御フローである。この制御フローによる画像形成においては，前述のように制御部３０は，原則としてデフォルト選択のバイアステーブルＡを使う。画像形成自体は，プリント要求に従い随時行われる。それによりイメージングカートリッジ１においては，トナーバッファ１５内のトナーが消費される。これによりトナーバッファ１５内のトナーが減少すると，随時，弁１３が開いてトナーホッパ１４からトナーが補給される。このため弁１３は開閉動作を繰り返すことになる。この開閉動作の回数がカウントされる。カウントされた回数は，通信・記憶部２に累積して記憶される。
【００４２】
そこで図６のフローではまず，この開閉動作のカウント数を，あらかじめ定められた回数である「Ｎ」と比較する。そして，カウント数がＮ以上であるか否かを判断する（＃１１）。比較されるカウント数は，そのイメージングカートリッジ１の新品時以来の累積開閉回数である。カウント数がＮに達するまでは（＃１１：Ｎｏ），バイアステーブルＡでの画像形成を続行しつつ，この比較を反復する。＃１１の判断を行うのは，そのイメージングカートリッジ１の使用が開始されてから間もないうちは，トナーの劣化が問題となるおそれがないからである。
【００４３】
カウント数がＮに達すると（＃１１：Ｙｅｓ），弁１３が開くときの開動作時間を，あらかじめ定められた時間である「Ｘ秒」と比較する。そして，開動作時間がＸ秒以上であるか否かを判断する（＃１２）。比較される開動作時間は，直前の開動作のときのものである。開動作時間がＸ秒未満であった場合には（＃１２：Ｎｏ），バイアステーブルＡでの画像形成を続行する。そして，弁１３の開動作があるたびにこの比較を行う。前述のように開動作時間は，トナーの劣化とともに長くなっていく。なお，開動作時間に代えて閉動作時間を用いることも考えられる。
【００４４】
開動作時間がＸ秒以上になると（＃１２：Ｙｅｓ），バイアス設定を，バイアステーブルＡからバイアステーブルＢに変更する（＃１３）。よってこれ以後の画像形成は，バイアステーブルＢにより行われる。トナーが劣化してきているからである。なお，制御部３０が３通り以上のバイアステーブルを持つ場合には，＃１２の「Ｘ秒」を２水準以上とすればよい。そして，トナーの劣化度合いの進行に応じて，使用するバイアステーブルを切り替えていくことになる。
【００４５】
その後は，弁１３が連続して閉であり続ける時間をウォッチングする。むろん，画像形成動作が休止している時間は除かれる。そしてこの連続閉時間を，あらかじめ定められた時間である「Ｙ秒」と比較し，Ｙ秒以上であるか否かを判断する（＃１４）。連続閉時間がＹ秒未満であった場合，すなわちＹ秒に至る前に弁１３が開いた場合には（Ｙ１４：Ｎｏ），バイアステーブルＢでの画像形成を続行しつつ，この比較を反復する。
【００４６】
連続閉時間がＹ秒以上となった場合，すなわち最後の開弁からＹ秒経過しても弁１３が開かなかった場合には（Ｙ１４：Ｙｅｓ），トナーホッパ１４にもはやトナーが残っていないものと判断できる。そこで，操作・表示部３１にトナーエンプティの警告表示をする（＃１５）。それとともに，イメージングカートリッジ１の通信・記憶部２に，トナーエンプティ歴を記録する。そして，画像形成装置３の動作を停止する。これ以上の画像形成はできないからである。
【００４７】
かかる図６のフローにおいて，画像形成に係るドットカウント情報を利用することも考えられる。ドットカウント値は，トナーの実使用量を表す情報だからである。具体的な利用方法としては，＃１１において開閉回数に代えて利用すること，あるいは併用することが考えられる。また，＃１２の劣化状況の判断に利用することもできる。トナーの実使用量が多くなれば，劣化も進行している可能性があるからである。＃１２での利用においても，開動作時間に代えての利用と併用とがありうる。
【００４８】
また，＃１２の判断がＮｏだった場合でも＃１４の判断を行うようにすることも考えられる。これは，プリント頻度が高い使用実態の場合に有益である。トナーの劣化が進行しないうちにトナーエンプティに至ることもあり得るからである。
【００４９】
次に，図７のフローチャートについて説明する。前述のようにこのフローチャートは，再生歴のあるイメージングカートリッジ１の場合の制御フローである。再生歴とは，一旦トナーエンプティとなったイメージングカートリッジ１のトナーホッパ１４にトナーを再充填した履歴のことである。よって，再生歴のあるイメージングカートリッジ１の通信・記憶部２には必ず，図６の＃１５によりトナーエンプティ歴が記録されている。これを読み出すことにより，トナーエンプティ歴の回数を知ることができる。なお，弁１３の開閉回数のカウント値は，再生時にクリアされている。図７においても，バイアス設定の初期選択はバイアステーブルＡである。
【００５０】
図７のフローでも，まずは図６の場合と同様に，開閉動作のカウント数と「Ｎ」とを比較する（＃２１）。その趣旨は，基本的には図６の＃１１の場合と同じである。しかしながら，図７では，＃２１の判断がＮｏであった場合に，開動作時間が所定の許容範囲内か否かをチェックする（＃２２）。これは，充填されているトナーが正しい種類のものであるか否かを確認するための判断である。再生時に他機種用のトナーが充填されていることもあり得るからである。他機種用のトナーでは，特性が異なり適切な画像形成ができないのである。トナーの種類が異なると，その流動性も異なる。よって，開動作時間により，トナーの種類の正否を判定できるのである。
【００５１】
開動作時間が許容範囲内であった場合には（＃２２：Ｙｅｓ），バイアステーブルＡでの画像形成を続行する。正しい種類のトナーが充填されていると判断できるからである。そしてさらに開閉動作のカウント数のチェック（＃２１）が行われ，その後は図６と同様の処理となる。
【００５２】
＃２２で開動作時間が許容範囲外であった場合には（＃２２：Ｎｏ），操作・表示部３１に異常表示をする（＃２３）。そして，画像形成装置３の動作を停止する。トナーの種類が異なっているからである。これにより，正しくない種類のトナーで画像形成を行うことによる故障の発生が防止される。なお，図７のフローでは，＃２１：Ｙｅｓの判断がなされるまで何度でも＃２２の判断が繰り返されるように見える。しかし実際には，＃２２の判断は，１度Ｙｅｓと判断されてしまえば以後は不要である。
【００５３】
以上のようにして本形態では，弁１３の動きを検知することにより，トナーの残量や劣化度合い等に応じて適切な処理ができる画像形成装置３が実現されている。
【００５４】
［第２の形態］
第２の形態は，前述の第１の形態に対し，通信・記憶部２および本体通信部１２の位置を変更したものである。すなわち，図８の断面図に示すように，通信・記憶部２をイメージングカートリッジ１の外板の内側に配置している。そして，本体通信部１２をイメージングカートリッジ１の上方に配置している。本体通信部１２のこの位置は，露光部４の下側であり，通信・記憶部２から見ても上方の位置である。それ以外には第１の形態と特段の違いはない。
【００５５】
本形態での弁１３の開弁時には，図９に示すように，弁１３が通信・記憶部２の上方に覆い被さる状態となる。このため本形態での弁１３は，本体通信部１２と通信・記憶部２との間の通信を，閉弁状態（図８）では妨げず，開弁状態では妨げるのである。これにより，第１の形態の場合と同様に，開弁状態の方が閉弁状態よりも信号強度が大きく通信状態がよいのである。この通信状態の違いを利用して，第１の形態と同様の処理を本形態でも行うことができる。
【００５６】
［第３の形態］
図１０に，第３の形態に係る画像形成装置１０３の全体構成を断面図で示す。本形態の画像形成装置１０３は，直接転写方式の画像形成装置に本発明を適用したものである。本形態では，４つのイメージングカートリッジ１０１が上下に配置されている。本形態では，転写ベルト１０７上にシートが担持されてそこに直接トナー像が転写される。よって２次転写部はない。本形態での本体通信部１１２は，露光部１０４のイメージングカートリッジ１０１側に配置されている。
【００５７】
本形態におけるイメージングカートリッジ１０１の構成を図１１に示す。本形態では，第１の形態の場合と同様に，弁１１３に通信・記憶部１０２が取り付けられている。本形態のイメージングカートリッジ１０１における開弁状態を図１２に示す。
【００５８】
本形態に係る図１０〜図１２では，第１の形態における各要素に対応する要素に，第１の形態における要素番号に１００を足した番号を付して示している。対応する要素間で，機能，動作は基本的に同じである。本形態でも，第１の形態の場合と同様に，弁１１３の動きにより，閉弁時と開弁時とで通信の信号強度に差がある。これにより，弁１１３の開閉状態を認識し，同様の処理を行う。
【００５９】
［第４の形態］
本形態は，本発明を，トナーバッファと供給部との間に適用したものである。本形態においては，イメージングカートリッジのうち廃トナータンクを除いた部分のみ示すものとする。すなわち本形態では，画像形成装置の本体と，イメージングカートリッジのうち廃トナータンクの部分とについての図示は省略している。
【００６０】
第４の形態では，第１の形態における各要素に対応する要素に，第１の形態における要素番号に２００を足した番号を付して示すものとする。図１３に断面図で示す本形態のイメージングカートリッジ２０１では，トナーバッファ２１５と供給部２３２との間に，隔壁２２７が設けられている。ただしトナーバッファ２１５と供給部２３２とは，循環上スクリュー２１６および循環下スクリュー２１７の軸方向（図１３の紙面に垂直な方向）の両端部で繋がっている。
【００６１】
なお供給部２３２とは，イメージングカートリッジ２０１における，循環下スクリュー２１７を内蔵する容器部分である。本形態のイメージングカートリッジ２０１では，循環下スクリュー２１７の他に供給ローラ２１８も供給部２３２の中にある。また，現像ローラ２１９の一部も供給部２３２に臨んでいる。供給部２３２は，トナーホッパ２１４から最終的に感光体に至るトナー供給経路において，トナーバッファ２１５のすぐ下流側に位置する。
【００６２】
第４の形態のイメージングカートリッジ２０１における，循環上スクリュー２１６から循環下スクリュー２１７へのトナーの受け渡し箇所の周辺を図１４に示す。図１４に示すようにこの箇所には，隔壁２２７に開口部２２５が形成されている。この開口部２２５を通して，トナーバッファ２１５の循環上スクリュー２１６から供給部２３２の循環下スクリュー２１７へとトナーが受け渡される。図１４に見られるようにこの箇所には，弁２１３が設けられている。弁２１３は，その軸２３３の回りに回動することにより，開口部２２５を閉じたり開いたりするものである。弁２１３には，通信・記憶部２０２が取り付けられている。弁２１３が動くと通信・記憶部２０２も移動する。弁２１３は，開口部２２５を閉じる方向に付勢されている。
【００６３】
図１３中のＸ−Ｘ位置の断面図を図１５，図１６に示す。図１５が開弁状態を，図１６が閉弁状態を，それぞれ示している。トナーホッパ２１４から供給されたトナーがトナーバッファ２１５にある状況では，トナーの重量により図１５に示すように弁２１３が開く。この状態では，循環上スクリュー２１６および循環下スクリュー２１７の搬送作用により，図１５中の矢印Ｐのようにトナーが循環する。供給部２３２の狭い空間の中だけでトナーを攪拌するとトナーが劣化しやすいので，トナーバッファ２１５をも含めた広い空間内でトナーを循環させることによりトナーの劣化を抑制しているのである。トナーバッファ２１５のトナーがなくなると，図１６に示すように弁２１３が閉じる。トナーホッパ２１４からトナーが供給されると，再び弁２１３が開く。
【００６４】
ここで，図１５の開弁状態と図１６の閉弁状態とでは，通信・記憶部２０２の位置が違う。このため，第１〜第３の形態の場合と同様に，本体の通信部との間の通信状態の良否により，弁２１３の開閉回数や開閉時間を検知できる。これにより，トナーの残量や劣化状況を把握できる。むろん，トナーホッパとトナーバッファの間の箇所と，トナーバッファと供給部の間の箇所との両方に本発明を適用することも可能である。あるいは，トナーホッパとトナーバッファが一体であるようなものへの適用も可能である。
【００６５】
［変形例］
ここまでに説明した第１〜第４の形態はいずれも，画像形成装置本体に対して個々のイメージングカートリッジを個別に脱着するものに本発明を適用したものである。しかしこのようなものに限らず，複数のイメージングカートリッジを一体的に画像形成装置本体に脱着するものに対しても，本発明を適用することができる。
【００６６】
図１７に示すのは，イエロー，マゼンタ，シアン，ブラックの４色のイメージングカートリッジ１を１つのハウジング３３に収めて一体化したものである。このようなハウジング３３により４つのイメージングカートリッジ１を一体的に画像形成装置本体に脱着するものに対しても，本発明を適用することができる。
【００６７】
図１８に示すのは，イエロー，マゼンタ，シアンの３色のイメージングカートリッジ１を１つのサブハウジング３４に収め，さらにこのサブハウジング３４とブラックのイメージングカートリッジ１とをハウジング３３に収めて一体化したものである。このようなものに対しても，本発明を適用することができる。また，サブハウジング３４とブラックのイメージングカートリッジ１とを別々に脱着するものに対しても，本発明を適用することができる。
【００６８】
図１７あるいは図１８のような形態の脱着機構を採用した画像形成装置では，本体から１度にすべてのイメージングカートリッジ１を抜き差しできるので，例えばジャム時の処理などの操作性がよい。さらに，図１で考えると，４つのイメージングカートリッジ１に加えてさらに１次転写ベルト７をも一体的に本体から進退できるようにすることも可能である。このようなものにも本発明を適用することができる。
【００６９】
以上詳細に説明したように前記各形態に係る画像形成装置およびそのイメージングカートリッジでは，上流側のトナー槽であるトナーホッパから下流側のトナー槽であるトナーバッファへの開口部を開閉する弁を設けている。そしてこの弁に，通信・記憶部を取り付けている。これにより弁の開閉状況を，通信・記憶部と本体通信部との間の通信状態にて把握できるようにしている。これにより，トナーの残量や劣化状況を的確に把握し，適切な画像形成を行うことにしている。また，通信・記憶部が必然的に外部から触れられないカートリッジ内部に位置することになるので，通信・記憶部の脱落，紛失，改竄による弊害も防止されている。
【００７０】
なお，本実施の形態は単なる例示にすぎず，本発明を何ら限定するものではない。したがって本発明は当然に，その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良，変形が可能である。例えば，前記各形態では，第２の形態を除き，通信・記憶部と本体通信部との間の距離による通信状態の変化を検出することとした。しかしこれに限らず，弁の動きにより通信・記憶部の角度が変化することを利用することも可能である。また，通信・記憶部を，通信部と記憶部とに分割してもよい。その場合，通信部のみが弁に取り付けられていればよい。または，通信部のみが弁に遮蔽されればよい。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】第１の形態に係る画像形成装置の全体構成を示す断面図である。
【図２】第１の形態におけるイメージングカートリッジの構成を示す断面図である。
【図３】図２のイメージングカートリッジにおける開弁状態を示す部分断面図である。
【図４】第１の形態に係る画像形成装置の制御系の構成を示すブロック図である。
【図５】第１の形態に係る画像形成装置における制御系の第１のフローチャートである。
【図６】第１の形態に係る画像形成装置における制御系の第２のフローチャートである。
【図７】第１の形態に係る画像形成装置における制御系の第３のフローチャートである。
【図８】第２の形態におけるイメージングカートリッジの構成を示す断面図である。
【図９】図８のイメージングカートリッジにおける開弁状態を示す部分断面図である。
【図１０】第３の形態に係る画像形成装置の全体構成を示す断面図である。
【図１１】第３の形態におけるイメージングカートリッジの構成を示す断面図である。
【図１２】図１１のイメージングカートリッジにおける開弁状態を示す部分断面図である。
【図１３】第４の形態におけるイメージングカートリッジの構成を示す断面図である。
【図１４】図１３のイメージングカートリッジにおけるトナーバッファから供給部へのトナーの受け渡し箇所の構成を示す部分斜視図である。
【図１５】図１３のイメージングカートリッジにおける開弁状態を示す断面図である。
【図１６】図１３のイメージングカートリッジにおける閉弁状態を示す断面図である。
【図１７】４つのイメージングカートリッジを１つのハウジングに納めた変形例を示す斜視図である。
【図１８】４つのイメージングカートリッジを１つのハウジングに納めた変形例を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００７２】
１，１０１，２０１  イメージングカートリッジ
２，１０２，２０２  通信・記憶部
３，１０３  画像形成装置
４，１０４  露光部
７  １次転写ベルト
１２，１１２  本体通信部
１３，１１３，２１３  弁
１４，１１４，２１４  トナーホッパ
１５，１１５，２１５  トナーバッファ
２２  攪拌羽
２３，１２３  隔壁
２４，１２４  開口部
３０  制御部
１０７  転写ベルト
２２７  隔壁
２２５  開口部
２３２  供給部
【図１】
2008191560.tif 000003
【図２】
2008191560.tif 000004
【図３】
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【図４】
2008191560.tif 000006
【図５】
2008191560.tif 000007
【図６】
2008191560.tif 000008
【図７】
2008191560.tif 000009
【図８】
2008191560.tif 000010
【図９】
2008191560.tif 000011
【図１０】
2008191560.tif 000012
【図１１】
2008191560.tif 000013
【図１２】
2008191560.tif 000014
【図１３】
2008191560.tif 000015
【図１４】
2008191560.tif 000016
【図１５】
2008191560.tif 000017
【図１６】
2008191560.tif 000018
【図１７】
2008191560.tif 000019
【図１８】
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