(57)【要約】【課題】トナーカートリッジ付近の湿度の検出及び管理が可能なトナーカートリッジを提供する。【解決手段】湿度検出用回路６６、温度検出用回路７１、及びＰＩＣ６４をトナーカートリッジ２２に設けており、湿度検出用回路６６及び温度検出用回路７１を用いて、ＰＩＣ６４によりトナーの湿度を判定して画像形成装置のＣＰＵ６５に送信している。このため、画像形成装置側に湿度検出用回路６６及び温度検出用回路７１を設けたり、画像形成装置側で湿度を判定する必要がなく、画像形成装置の負担を低減させることができ、画像形成装置のコストダウンを図ることができる。【選択図】図１２
2005195886.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像形成装置に着脱自在に装着されるトナーカートリッジにおいて、
トナーカートリッジに設けられた湿度検出手段と、
湿度検出手段により検出された湿度を外部に送信する通信手段と
を備えることを特徴とするトナーカートリッジ。
【請求項２】
トナーカートリッジに係わる情報を記憶する記憶手段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。
【請求項３】
記憶手段は、トナーカートリッジに係わる情報として、湿度検出手段の検出感度を記憶することを特徴とする請求項２に記載のトナーカートリッジ。
【請求項４】
湿度検出手段は、抵抗変化型の湿度検出素子、及び温度検出手段を有し、温度検出手段により検出された温度に応じて湿度検出素子の温度特性を補償す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。
【請求項５】
湿度検出手段は、静電容量変化型の湿度検出素子を含む発振回路を有し、発振回路の発振周波数に基づいて、湿度を検出す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。
【請求項６】
通信手段は、周辺機器接続制御用ＩＣに含まれ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。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれかに記載のトナーカートリッジを用いた画像形成装置。                                                                
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真方式あるいは静電記録方式等の画像形成装置に着脱自在に装着されるトナーカートリッジ、及びそれを用いた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
周知の様に電子写真方式あるいは静電記録方式等の画像形成装置としては、複写機、プリンタ、ファクシミリ装置等がある。この種の画像形成装置においては、静電潜像を感光体上に形成し、トナーを現像装置から感光体へと供給し、トナーにより感光体上の静電潜像を現像して、感光体上にトナー像を形成し、このトナー像を感光体から記録用紙に転写し、記録用紙を加熱及び加圧して、トナー像を記録用紙上に定着させている。
【０００３】
この様な画像形成装置においては、トナーが消費されることから、トナーを補給する必要がある。例えば、現像装置上にホッパーを設け、このホッパー上にトナーカートリッジを着脱自在に取り付け、トナーカートリッジからホッパーへとトナーを落下させ、ホッパーから現像装置へとトナーを供給している。
【０００４】
更に、トナーカートリッジ内のトナー残量を検出し、トナー残量が少なくなったときに、この旨を表示して、トナーカートリッジの交換を促し、これによりトナー供給の中断を未然に防いでいる。
【０００５】
例えば、特許文献１には、発光素子及び受光素子を有するトナー残量センサを用いて、トナーカートリッジ内のトナー残量を検出するという技術が開示されている。より具体的には、トナーカートリッジの底近くに垂直溝を設け、この垂直溝を挟んで、２組の発光素子及び受光素子を対向配置している。トナーが十分にあるときには、トナーが垂直溝に入り込むので、各発光素子の光がトナーにより遮断されて各受光素子で受光されない。また、トナーが少なくなって、垂直溝内のトナーが無くなると、各発光素子の光が各受光素子で受光される。従って、トナーがあるときと少ないときとでは、各受光素子の出力レベルが異なり、各受光素子の出力レベルに基づいて、トナー残量が無くなったと判定することができる。
【０００６】
一方、近年、トナーカートリッジが空になると、このトナーカートリッジを回収して、これにトナーを充填し、これを再利用するというリサイクルが盛んに行われている。このリサイクルに際しては、トナーカートリッジの耐久性等を考慮し、トナーカートリッジのリサイクル回数や寿命等を管理する必要がある。
【０００７】
例えば、特許文献２には、非接触通信ＩＣタグをトナーカートリッジに搭載し、トナーカートリッジのリサイクル回数や寿命等の情報をＩＣタグに書き込んだり、この情報をＩＣタグから読み出し、これによりトナーカートリッジ及びその周辺機器を管理するという技術が開示されている。
【０００８】
更に、トナーと磁性体キャリアを混合した２成分現像剤を用いる場合は、湿度変化に対して適切な２成分現像剤のトナー濃度比が変化することから、湿度を検出して、この検出した湿度に応じてトナーの供給を制御するという試みがある。
【０００９】
例えば、特許文献３には、湿度センサを画像形成装置内に配置し、この湿度センサにより検出した湿度に応じてトナー濃度比を調節し、画像品質の安定化を図るという技術が開示されている。
【特許文献１】特開平０７−５６５３１号公報
【特許文献２】特開２００１−２２２３０号公報
【特許文献３】特開２００１−９２２３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところで、特許文献１では、トナーカートリッジのトナー残量を検出するための各発光素子及び各受光素子を設けて、トナー残量の検出や管理等を画像形成装置側で行なっているものの、トナーカートリッジ周辺の湿度を検出してはいない。
【００１１】
また、特許文献２では、非接触通信ＩＣタグをトナーカートリッジに搭載し、リサイクル回数や寿命等をトナーカートリッジ側で管理しているものの、トナーカートリッジ周辺の湿度を検出するセンサに関する記述がなく、湿度を非接触通信ＩＣタグに記憶して管理することも当然行なわれていない。
【００１２】
更に、特許文献３では、湿度センサにより画像形成装置内の湿度を検出しているものの、湿度センサがトナーカートリッジから離間して設けられていることから、湿度センサにより検出された湿度がトナーカートリッジ付近の湿度に一致するとは限らず、このためにトナー濃度の供給が最適に制御されないことがある。特に、トナーカートリッジが画像形成装置外部で保管され、トナーカートリッジ内の湿度が保管環境の湿度になっており、トナーカートリッジ内の湿度と画像形成装置内の湿度に大きな差がある場合は、トナーカートリッジの交換の後で、トナーカートリッジ内の湿度が画像形成装置内の湿度に馴染むまでに長時間を要し、馴染むまでの間はトナーの供給が最適に制御されない。
【００１３】
従って、従来は、トナーカートリッジ付近の湿度の検出及び管理に関しては、十分に行なわれていなかったと言える。
【００１４】
また、近年、画像形成装置には、カラー画像の記録や多機能が強く要求されており、画像形成装置の負担が増大する一方である。このため、トナーカートリッジ付近の湿度の検出及び管理を画像形成装置側で行なうのではなく、トナーカートリッジ側で行なえば、画像形成装置の負担を低減させることができ、画像形成装置のコストダウンも図ることができる。
【００１５】
そこで、本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたものであり、トナーカートリッジ付近の湿度の検出及び管理が可能なトナーカートリッジ及びそれを用いた画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記課題を解決するために、本発明は、画像形成装置に着脱自在に装着されるトナーカートリッジにおいて、トナーカートリッジに設けられた湿度検出手段と、湿度検出手段により検出された湿度を外部に送信する通信手段とを備えている。
【００１７】
また、本発明においては、トナーカートリッジに係わる情報を記憶する記憶手段を備えている。
【００１８】
更に、本発明においては、記憶手段は、トナーカートリッジに係わる情報として、湿度検出手段の検出感度を記憶している。
【００１９】
また、本発明においては、湿度検出手段は、抵抗変化型の湿度検出素子、及び温度検出手段を有し、温度検出手段により検出された温度に応じて湿度検出素子の温度特性を補償している。
【００２０】
更に、本発明においては、静電容量変化型の湿度検出素子を含む発振回路を有し、発振回路の発振周波数に基づいて、湿度を検出している。
【００２１】
また、本発明においては、通信手段は、周辺機器接続制御用ＩＣに含まれている。
【００２２】
一方、本発明の画像形成装置は、上記本発明のトナーカートリッジを用いている。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、湿度検出手段及び通信手段をトナーカートリッジに設けており、湿度検出手段により湿度を検出して、通信手段により湿度を外部に送信している。従って、トナーカートリッジ内の湿度を検出して、この湿度を画像形成装置へと送信することができる。画像形成装置では、トナーカートリッジ内の湿度に応じてトナーの供給を最適に制御することができ、画像品質を保つことができる。また、トナーカートリッジが画像形成装置外部で保管され、トナーカートリッジ内の湿度が保管環境の湿度になっており、トナーカートリッジ内の湿度と画像形成装置内の湿度に大きな差があっても、トナーカートリッジの交換の直後に、トナーカートリッジ内の湿度をトナーカートリッジから画像形成装置へと送受して、この湿度に応じたトナーの最適な供給制御を行なうことができる。
【００２４】
また、画像形成装置側に湿度検出手段を設ける必要がなく、画像形成装置の負担を低減させることができ、画像形成装置のコストダウンを図ることができる。また、湿度検出手段の信号線を短くすることができるので、ノイズの影響を受け難くなる。これに対して、画像形成装置側に湿度検出手段を設けた場合は、湿度検出手段の配線を引き回す必要があり、ノイズの影響を受け易くなる。
【００２５】
また、トナーカートリッジに係わる情報を記憶する記憶手段を備えている。このため、例えばトナー残量を記憶手段に記憶することができ、トナー残量の管理をトナーカートリッジで行なうことができる。
【００２６】
トナーカートリッジに係わる情報としては、湿度検出手段の検出感度等がある。例えば、トナーカートリッジの工場出荷時に、その様な湿度検出手段の検出感度等を記憶手段に記憶しておけば、湿度検出手段による湿度の検出時に、検出感度を参照して、湿度の検出を正確に行なうことができる。
【００２７】
尚、トナーカートリッジに係わる情報としては、他に、画像形成装置からの情報がある。例えば、トナーカートリッジ内のトナーの攪拌回数（トナーの劣化程度に対応する）や、記録枚数（トナーの使用量に対応する）等の履歴情報がある。これにより、トナーカートリッジが複数回交換されても、トナーカートリッジ内のトナーの履歴情報を画像形成装置に提供することが可能になる。画像形成装置では、この履歴情報に基づいて、トナー供給動作に関する各種の補正を行ない、トナーの安定供給を行なうことができる。
【００２８】
また、本発明によれば、抵抗変化型の湿度検出素子により湿度を検出しており、この抵抗変化型の湿度検出素子が温度特性を有することから、温度検出手段により検出された温度に応じて湿度検出素子の温度特性を補償している。これにより、湿度検出を正確に行なうことができる。
【００２９】
更に、本発明によれば、静電容量変化型の湿度検出素子を含む発振回路を有し、発振回路の発振周波数に基づいて、湿度を検出している。この様な簡単な発振回路を組み込むことにより、Ｓ／Ｎの良い精度の高い測定が可能になる。
【００３０】
また、本発明によれば、通信手段は、周辺機器接続制御用ＩＣに含まれている。この周辺機器接続制御用ＩＣは、ＰＩＣ（Peripheral Interface Controller）と称され、ＣＰＵと同様に、演算処理機能、データの送受信機能、及びメモリ等を有している。従って、このＰＩＣを通信手段だけではなく記憶手段としても利用することができる。このＰＩＣは、メインのＣＰＵとは別に周辺機器に設けられ、周辺機器の制御を行なうためのものである。人間にたとえると、頭脳がメインのＣＰＵに相当し、自律神経がＰＩＣに相当する。また、このＰＩＣが低コストで提供されているため、通信手段や記憶手段等を低コストで実現することができる。
【００３１】
尚、本発明の画像形成装置は、上記本発明のトナーカートリッジと同様の作用及び効果を達成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下、本発明の実施例を添付図面を参照しつつ詳細に説明する。
【実施例１】
【００３３】
図１乃至図７は、本発明のトナーカートリッジの一実施例、及び該トナーカートリッジが着脱自在に装着される画像形成装置の現像器を示している。図１は、トナーカートリッジ２２を現像器２１に装着する前の状態を正面側から見て示す斜視図である。また、図２は、装着前のトナーカートリッジ２２及び現像器２１を裏面側から見て示す斜視図である。更に、図３は、装着後のトナーカートリッジ２２及び現像器２１を裏面側から見て示す斜視図である。また、図４は、装着前のトナーカートリッジ２２及び現像器２１を側方から見て示す縦断面図であり、図５は、装着後のトナーカートリッジ２２及び現像器２１を側方から見て示す縦断面図である。また、図６は、装着後のトナーカートリッジ２２及び現像器２１を正面側から見て拡大して示す断面図であり、図７は、現像器２１を正面側から見て拡大して示す斜視図である。
【００３４】
現像器２１は、電子写真方式あるいは静電記録方式等の画像形成装置に備え付けられるものである。トナーカートリッジ２２は、トナーを収容しており、現像器２１に着脱自在に装着され、現像器２１へとトナーを供給する。現像器２１は、例えばトナーと磁性体キャリアからなる２成分現像剤を混合しており、この２成分現像剤を感光体ドラム表面の静電潜像に供給し、静電潜像にトナーを付着させて、感光体ドラム表面にトナー像を形成しつつ、磁性体キャリアを回収して再利用する。そして、現像器２１は、トナーの消費に伴い、２成分現像剤のトナー濃度比が低下すると、トナーの供給をトナーカートリッジ２２から受けて、トナー濃度比を一定に保つ。
【００３５】
但し、湿度変化に対して適切な２成分現像剤のトナー濃度比が変化することから、湿度を検出して、この検出した湿度に応じてトナーの供給を制御する必要がある。
【００３６】
さて、トナーカートリッジ２２は、その奥行きｔを現像器２１の奥行きＴよりも十分に短くされているものの、その高さｈを奥行きｔよりも十分に長くされて、その容積を確保されている。トナーカートリッジ２２の奥行きｔを短くしたことから、トナーカートリッジ２２を画像形成装置の前面寄りに装着した状態では、トナーカートリッジ２２が画像形成装置の奥の部品に干渉することはない。また、画像形成装置のフロントドアを開けると、トナーカートリッジ２２が最も手前にあるので、トナーカートリッジ２２の交換が容易である。
【００３７】
トナーカートリッジ２２は、図６に示す様にその底のトナー供給口２２ｆ、及びトナー供給口２２ｆ周囲の鍔２２ｇを有している。また、現像器２１は、その天板のトナー受け入れ口２１ｆ、及びトナー受け入れ口２１ｆ両側の案内溝２１ｇを有しており、図７に示す様に各案内溝２１ｇにガイド板４１を挿入し、ガイド板４１をバネ（図示せず）により画像形成装置の手前の方（矢印方向Ｃ）に付勢して、ガイド板４１の一端４１ａをトナー受け入れ口２１ｆの縁に当接させ、ガイド板４１を閉じている。
【００３８】
トナーカートリッジ２２を装着するときには、トナーカートリッジ２２を現像器２１の天板に載せて、トナーカートリッジ２２の鍔２２ｇを現像器２１の案内溝２１ｇに差し込んで、トナーカートリッジ２２を画像形成装置の奥の方（図２の矢印方向Ｄ）へとスライドさせ、ガイド板４１をトナーカートリッジ２２の鍔２２ｇにより押して、ガイド板４１を開き、トナーカートリッジ２２のトナー供給口２２ｆと現像器２１のトナー受け入れ口２１ｆを重ね合わせる。この後、図５に示す様にトナーカートリッジ２２のトナー供給口２２ｆを封止している二つ折りのシール４２を引っ張り剥して除去し、トナーカートリッジ２２のトナー供給口２２ｆと現像器２１のトナー受け入れ口２１ｆ間を通じさせて、トナーカートリッジ２２から現像器２１へのトナー供給を可能にする。
【００３９】
トナーカートリッジ２２内のトナーが無くなったときには、トナーカートリッジ２２を画像形成装置の手前の方へとスライドさせて取り外す。
【００４０】
こうしてトナーカートリッジ２２が装着及び取り外されて、その交換が行なわれる。
【００４１】
また、トナーカートリッジ２２の側壁に凹部２２ｉを形成している。図８は、トナーカートリッジ２２内側に突出した凹部２２ｉ近傍を拡大して示す縦断面図である。図８に示す様にトナーカートリッジ２２の底には、凹部２２ｉからトナーカートリッジ２２の壁を介して該トナーカートリッジ２２内側に至る範囲で、プリント基板４３を貼り付けている。プリント基板４３は、その上面に配線パターン４３ｂを有しており、凹部２２ｉ側で配線パターン４３ｂの一部により複数の接続用パッド４３ａを形成し、凹部２２ｉ側で配線パターン４３ｂ上に周辺機器接続制御用ＩＣ６４を搭載し、またトナーカートリッジ２２内側で配線パターン４３ｂ上に抵抗変化型の湿度検出素子６１、サーミスタ６２、及びトナー残量センサ６３を搭載している。絶縁層４４は、例えば１００μｍの絶縁エナメルコートがあり、各接続用パッド４３ａ及び湿度検出素子６１を除くプリント基板４３の部分を覆っている。
【００４２】
庇２２ｊは、プリント基板４３のトナー残量センサ６３の上方に配置されており、庇２２ｊとトナー残量センサ６３間にスペースＳ１を設けている。
【００４３】
ここで、抵抗変化型の湿度検出素子６１は、トナーカートリッジ２２の底部に配置されており、トナーカートリッジ２２内のトナーに接触する。湿度検出素子６１は、その抵抗値がトナーカートリッジ２２内のトナーの湿度に応じて変化し、トナーの湿度を検出する。
【００４４】
また、サーミスタ６２も、トナーカートリッジ２２の底部に配置されており、トナーカートリッジ２２内のトナーに接触する。サーミスタ６２は、その抵抗値がトナーカートリッジ２２内のトナーの温度に応じて変化し、トナーの温度を検出する。
【００４５】
更に、トナー残量センサ６３は、後で述べる様にトナーカートリッジ２２内のトナー残量を検出する。
【００４６】
また、トナーカートリッジ２２では、従動軸４６を一対の軸受け４７により回転自在に支持し、従動軸４６に攪拌部材４８を固定支持している。従動軸４６の一端は、トナーカートリッジ２２の側壁から突出しており、その端面に十字溝４６ａを形成している。攪拌部材４８は、各棒体４８ａを略矩形状に組み合わせて相互に固定したものである。各棒体４８ａのうちの従動軸４６に平行な１本は、トナーカートリッジ２２の側壁近傍まで突出しており、この棒体４８ａの一端に可撓性フィルム片４９を取り付けている。図９に拡大して示す様に、この棒体４８ａの一端にスリット４８ｂを形成し、このスリット４８ｂに可撓性フィルム片４９を差し込んで接着剤で固定し、この棒体４８ａの回転軌跡である円柱周面に対して可撓性フィルム片４９を垂直に立てている。
【００４７】
可撓性フィルム片４９は、例えば厚みが０．１ｍｍの可撓性を有するフィルムであり、その材質としては、例えばポリエチレンテレフタレート、ポリイミド、ポリアミド等がある。
【００４８】
従動軸４６が回転すると、攪拌部材４８が回転され、トナーカートリッジ２２内のトナーが攪拌される。また、攪拌部材４８の回転に伴い、可撓性フィルム片４９も回転する。このとき、トナーカートリッジ２２の側壁近傍まで突出した棒体４８ａの一端は、図１０に示す様にその回転途中で庇２２ｊとトナー残量センサ６３間のスペースＳ１を略水平方向に通過し、可撓性フィルム片４９もスペースＳ１を通過する。
【００４９】
一方、現像器２１上方の画像形成装置の本体側には、カートリッジ駆動部５１を設けている。カートリッジ駆動部５１では、駆動軸５２を軸支し、駆動軸５２の十字型先端５２ａを画像形成装置の手前側に突出させている。駆動軸５２は、モータ及びギヤユニット（図示せず）により回転駆動される。また、カートリッジ駆動部５１の側壁にコネクタ５５を突設し、コネクタ５５を駆動軸５２下方に配置している。コネクタ５５は、複数のコネクタピン５５ａを有している。
【００５０】
先に述べた様にトナーカートリッジ２２を現像器２１の天板に載せて画像形成装置の奥の方へとスライドさせ装着し、トナーカートリッジ２２のトナー供給口２２ｆと現像器２１のトナー受け入れ口２１ｆを重ね合わせた状態では、カートリッジ駆動部５１の駆動軸５２の十字型先端５２ａがトナーカートリッジ２２の従動軸４６の十字溝４６ａに嵌合し、駆動軸５２と従動軸４６が相互に連結され、かつコネクタ５５がトナーカートリッジ２２の凹部２２ｉに嵌合する。
【００５１】
そして、駆動軸５２の十字型先端５２ａと従動軸４６の十字溝４６ａが嵌合すると、駆動軸５２と従動軸４６間が連結され、駆動軸５２の回転が従動軸４６に伝達される。従って、カートリッジ駆動部５１の駆動軸５２が回転駆動されると、トナーカートリッジ２２の従動軸４６が回転し、攪拌部材４８も回転する。この攪拌部材４８の回転によりトナーカートリッジ２２内のトナーが攪拌され、可撓性フィルム片４９も回転して庇２２ｊとトナー残量センサ６３間のスペースＳ１を周期的に通過する。
【００５２】
また、コネクタ５５がトナーカートリッジ２２の凹部２２ｉに嵌合した状態では、コネクタ５５の各コネクタピン５５ａがプリント基板４３の各接続用パッド４３ａに接触する。
【００５３】
ここで、図１１（ａ）に示す様にトナーカートリッジ２２内のトナーが十分にあり、庇２２ｊとトナー残量センサ６３間のスペースＳ１がトナーで満たされているものとする。このとき、トナー残量センサ６３がトナーで覆われる。また、可撓性フィルム片４９は、攪拌部材４８と共に回転し、トナーに侵入して、トナー内で抵抗を受けて撓んで吹き流される。このため、庇２２ｊとトナー残量センサ６３間のスペースＳ１の通過のときにも、可撓性フィルム片４９が吹き流され、可撓性フィルム片４９がプリント基板４３に接近することはない。
【００５４】
また、図１１（ｂ）に示す様にトナーカートリッジ２２内のトナーが減少して、トナーレベルが庇２２ｊとトナー残量センサ６３間にあるものとする。このとき、トナー残量センサ６３がトナーで覆われる。また、庇２２ｊとトナー残量センサ６３間のスペースＳ１の通過のときに、可撓性フィルム片４９が撓んでトナー残量センサ６３上のトナーをなでて行くので、スペースＳ１のトナーレベルが均される。
【００５５】
更に、図１１（ｃ）に示す様にトナーカートリッジ２２内のトナーがより減少して、トナーレベルがトナー残量センサ６３以下になると、スペースＳ１のトナーが殆ど無くなる。また、庇２２ｊとトナー残量センサ６３間のスペースＳ１の通過のときに、可撓性フィルム片４９が適宜に撓み、可撓性フィルム片４９がトナー残量センサ６３上の絶縁層４４部分に摺接して、この部分のトナーを払い除く。このため、トナー残量センサ６３上のトナーが無くなる。また、攪拌部材４９の回転により僅かに残っているトナーが攪拌され、トナーが上方に跳ね上げられてから下方に落下するものの、庇２２ｊが該庇２２ｊとトナー残量センサ６３間のスペースＳ１の屋根となって、トナーがスペースＳ１に降り掛かることが防止される。
【００５６】
この様にトナーカートリッジ２２内のトナーレベルがトナー残量センサ６３を超える場合は、トナー残量センサ６３がトナーで覆われ、またトナーレベルがトナー残量センサ６３以下の場合は、可撓性フィルム片４９がトナー残量センサ６３上の絶縁層４４部分のトナーを払い除き、トナー残量センサ６３上のトナーが無くなる。このため、トナー残量センサ６３は、トナーカートリッジ２２内のトナー残量を検出することができる。
【００５７】
また、庇２２ｊが屋根となって、トナーが庇２２ｊとトナー残量センサ６３間のスペースＳ１に降り掛ることが防止されるので、スペースＳ１でトナーレベルが安定する。その上、可撓性フィルム片４９がスペースＳ１で略水平方向に通過するので、スペースＳ１でトナーが均される。また、トナーカートリッジ２２の奥行きｔを現像器２１の奥行きＴよりも十分に短く設定していることから、攪拌部材４９の攪拌によるトナーカートリッジ２２内のトナーの均しが容易になり、トナーカートリッジ２２全体のトナーの偏りが少なくなる。このため、トナー残量センサ６３によるトナー残量の検出を正確に行なうことができる。
【００５８】
更に、トナー残量センサ６３を攪拌部材４９の攪拌中心の直下に配置しているので、トナーカートリッジ２２内のトナーが攪拌部材４９により攪拌されつつ攪拌中心の直下に落下し、トナーレベルがトナー残量センサ６３近傍で安定する。このため、トナー残量が極めて少なくなったときでも、トナー残量センサ６３によるトナー残量の検出が確実に行なわれる。尚、攪拌部材４９の攪拌中心の直下ではなくても、トナー残量センサ６３を攪拌中心の下方に配置すれば、略同様の効果が得られる。
【００５９】
図１２は、トナーカートリッジ２２のプリント基板４３上の湿度検出素子６１、サーミスタ６２、及び周辺機器接続制御用ＩＣ６４等を示す回路図である。
【００６０】
周辺機器接続制御用ＩＣ６４（以下ＰＩＣと称す（ＰＩＣ；Peripheral Interface Controller））は、画像形成装置のＣＰＵ６５と同様に、演算処理機能、データの送受信機能、及びメモリ等を有している。このＰＩＣ６４は、画像形成装置のＣＰＵ６５とは別に、トナーカートリッジ２２に設けられ、トナーカートリッジ２２内のトナーの湿度、トナー残量の判定、トナーカートリッジの管理等を行なうためのものである。
【００６１】
ＰＩＣ６４は、複数の端子ピンＲＡ０〜ＲＡ４、ＲＢ０〜ＲＢ７、ＶＤＤ、ＯＳＣ等を有している。各端子ピンＲＡ０〜ＲＡ４、ＲＢ０〜ＲＢ５、ＶＤＤ、ＯＳＣは、プリント基板４３上で各接続用パッド４３ａに接続されており、各接続用パッド４３ａとコネクタ５５の各コネクタピン５５ａ間の接触により、少なくともＰＩＣ６４の各端子ピンＲＢ０〜ＲＢ２が画像形成装置のＣＰＵ６５に接続され、ＰＩＣ６４と画像形成装置のＣＰＵ６５間のデータ通信が可能になる。同時に、ＰＩＣ６４の端子ＶＤＤが画像形成装置の電源に接続され、画像形成装置の電源からＰＩＣ６４へと電力が供給され、またＰＩＣ６４の端子ＯＳＣが画像形成装置のクロック発生部に接続され、画像形成装置のクロック発生部からＰＩＣ６４へとクロックが供給される。
【００６２】
また、ＰＩＣ６４の各端子ピンＲＢ６、ＲＢ７とアース間に、抵抗変化型の湿度検出素子６１を含む湿度検出用回路６６を挿入している。この湿度検出用回路６６は、湿度検出素子６１と抵抗６７からなる並列回路を端子ピンＲＢ７に接続し、この並列回路とアース間にコンデンサ６８を挿入し、端子ピンＲＢ６をコンデンサ６９を介して該並列回路とコンデンサ６８間の中点に接続したものである。抵抗６７は、湿度検出素子６１との間で電流を分流し、湿度検出素子６１に流れる電流を調節して、湿度検出素子６１の抵抗変化に基づく湿度検出感度を調整するためのものである。
【００６３】
また、ＰＩＣ６４の各端子ピンＲＢ４、ＲＢ５とアース間に、温度検出用回路７１を挿入している。この温度検出用回路７１は、サーミスタ６２と抵抗７２からなる並列回路を端子ピンＲＢ５に接続し、この並列回路、抵抗７３、及びコンデンサ７４を直列接続し、コンデンサ７４をアースに接続し、端子ピンＲＢ４を抵抗７３とコンデンサ７４間の中点に接続したものである。
【００６４】
尚、トナー残量センサ６３は、ＰＩＣ６４の各端子ピンＲＡ０〜ＲＡ４等に接続される。ＰＩＣ６４は、トナー残量センサ６３の検出出力を入力し、トナー残量を判定する。
【００６５】
さて、ＰＩＣ６４は、端子ピンＲＢ７から方形波信号Ｓｇ１を周期的に出力して、この方形波信号Ｓｇ１を湿度検出素子６１と抵抗６７からなる並列回路を介してコンデンサ６８に印加しつつ、コンデンサ６９を介して端子ピンＲＢ６に入力した電圧Ｖｇ１を監視している。
【００６６】
図１３は、端子ピンＲＢ７から出力される方形波信号Ｓｇ１、及び端子ピンＲＢ６に入力される電圧Ｖｇ１を示す信号波形図である。図１３から明らかな様に、端子ピンＲＢ７の方形波信号Ｓｇ１が立ち上がると、端子ピンＲＢ６の電圧Ｖｇ１が徐々に立ち上がる。そして、方形波信号Ｓｇ１が立ち下がると、電圧Ｖｇ１が徐々に低下して行く。
【００６７】
方形波信号Ｓｇの立ち上がり時点ｔ１から電圧Ｖｇが一定値Ｖｈに達する時点ｔ２までの時間をＴ１とする。この時間Ｔ１は、湿度検出用回路６６の時定数に依存しており、湿度検出素子６１と抵抗６７からなる並列回路の抵抗値が大きくなる程、この時間Ｔ１が長くなり、湿度検出素子６１と抵抗６７からなる並列回路の抵抗値と時間Ｔ１が対応関係にある。
【００６８】
また、先に述べた様に湿度検出素子６１がトナーカートリッジ２２の底部に配置されており、その抵抗値がトナーカートリッジ２２内のトナーの湿度に応じて変化する。従って、湿度検出素子６１と抵抗６７からなる並列回路の抵抗値もトナーの湿度に応じて変化する。このため、該並列回路の抵抗値の変化を検出すれば、トナーの湿度を判定することができる。
【００６９】
そこで、ＰＩＣ６４は、トナーの湿度を判定するために、端子ピンＲＢ７から方形波信号Ｓｇを出力しつつ、端子ピンＲＢ６に入力した電圧Ｖｇを監視して、方形波信号Ｓｇの立ち上がり時点ｔ１から電圧Ｖｇが一定値Ｖｈに達する時点ｔ２までの時間Ｔ１を計時し、時間Ｔ１に対応する湿度検出素子６１と抵抗６７からなる並列回路の抵抗値を求める。
【００７０】
一方、ＰＩＣ６４は、端子ピンＲＢ５から方形波信号Ｓｇ２を周期的に出力して、この方形波信号Ｓｇ２をサーミスタ６２と抵抗７２からなる並列回路を介してコンデンサ７４に印加しつつ、端子ピンＲＢ４に入力した電圧Ｖｇ２を監視している。
【００７１】
図１４は、端子ピンＲＢ５から出力される方形波信号Ｓｇ２、及び端子ピンＲＢ４に入力される電圧Ｖｇ２を示す信号波形図である。図１４から明らかな様に、端子ピンＲＢ５の方形波信号Ｓｇ２が立ち上がると、端子ピンＲＢ４の電圧Ｖｇ２が徐々に立ち上がる。そして、方形波信号Ｓｇ２が立ち下がると、電圧Ｖｇ２が徐々に低下して行く。
【００７２】
方形波信号Ｓｇ２の立ち上がり時点ｔ１から電圧Ｖｇ２が一定値Ｖｈに達する時点ｔ２までの時間をＴ２とする。この時間Ｔ２は、温度検出用回路７１の時定数に依存しており、サーミスタ６２と抵抗７２からなる並列回路の抵抗値が大きくなる程、この時間Ｔ２が長くなり、サーミスタ６２と抵抗７２からなる並列回路の抵抗値と時間Ｔ２が対応関係にある。
【００７３】
また、先に述べた様にサーミスタ６２がトナーカートリッジ２２の底部に配置されており、その抵抗値がトナーカートリッジ２２内のトナーの温度に応じて変化する。従って、サーミスタ６２と抵抗７２からなる並列回路の抵抗値もトナーの温度に応じて変化する。このため、該並列回路の抵抗値の変化を検出すれば、トナーの温度を判定することができる。
【００７４】
そこで、ＰＩＣ６４は、トナーの温度を判定するために、端子ピンＲＢ５から方形波信号Ｓｇ２を出力しつつ、端子ピンＲＢ４に入力した電圧Ｖｇ２を監視して、方形波信号Ｓｇ２の立ち上がり時点ｔ１から電圧Ｖｇ２が一定値Ｖｈに達する時点ｔ２までの時間Ｔ２を計時し、時間Ｔ２に対応するサーミスタ６２と抵抗７２からなる並列回路の抵抗値を求める。
【００７５】
こうしてＰＩＣ６４は、湿度検出素子６１と抵抗６７からなる並列回路の抵抗値を求めると共に、サーミスタ６２と抵抗７２からなる並列回路の抵抗値を求めると、まずサーミスタ６２と抵抗７２からなる並列回路の抵抗値に対応する温度を求める。そして、ＰＩＣ６４は、湿度検出素子６１と抵抗６７からなる並列回路の抵抗値が温度特性を有することから、この求めた温度に応じて該並列回路の抵抗値を補正して、常温での該並列回路の抵抗値を求め、この常温での抵抗値に対応する湿度を求める。これにより、トナーの湿度を正確に求めることができる。そして、ＰＩＣ６４は、この湿度を該ＰＩＣ６４のメモリに記憶しておく。
【００７６】
ここで、図１５は、５℃、２５℃、及び４５℃別に、湿度検出素子６１の抵抗値の特性を示すグラフである。このグラフから明らかな様に湿度検出素子６１の抵抗値の特性は、温度に依存する。
【００７７】
また、図１６は、５℃、２５℃、及び４５℃別に、湿度検出素子６１と抵抗６７からなる並列回路の抵抗値の特性を示すグラフである。このグラフから明らかな様に該並列回路の抵抗値の特性は、温度に依存しており、該並列回路の抵抗値が湿度３０％前後から湿度１００％までの範囲で略直線的に変化する。
【００７８】
図１５のグラフにおいて、湿度検出素子６１の抵抗値をＲｈ（Ｈ）とする。また、図１６のグラフにおいて、２５℃かつ湿度Ｈ％のときの湿度検出素子６１と抵抗６７からなる並列回路の抵抗値をＲｓ（Ｈ）とすると、この抵抗値Ｒｓ（Ｈ）の特性を次式（１）の漸近線Ｍに近似させることができる。この近似特性によれば、湿度１０％のときに抵抗値Ｒｓ（Ｈ）が２５ＫΩとなり、湿度９５％のときに抵抗値Ｒｓ（Ｈ）が０．４５ＫΩとなる。
【００７９】
Ｒｓ（Ｈ）＝（−２５／８５）・Ｈ＋（２５／８５）×９５
＝０．２９・Ｈ＋２８  （ｋΩ）      …（１）
但し、Ｒｓ（Ｈ）＝Ｒｈ（Ｈ）・Ｒ１／［Ｒｈ（Ｈ）＋Ｒ１］である。
【００８０】
また、実際には、湿度検出用回路６６の各コンデンサ６８、６９の静電容量をＣ１、Ｃ２とすると、Ｃ２≫Ｃ１であり、湿度検出用回路６６の時定数が抵抗値Ｒｓ及び静電容量Ｃ１からなる直列回路の時定数に略一致し、この直列回路の時定数τが次式（２）で表される。
【００８１】
τ＝Ｃ１・Ｒｓ（Ｈ）      …（２）
上記式（１）から明らかな様に並列回路の抵抗値Ｒｓ（Ｈ）が湿度Ｈ％に比例し、上記式（２）から明らかな様に時定数τが並列回路の抵抗値Ｒｓ（Ｈ）に比例することから、時定数τが湿度Ｈ％に比例していると言える。
【００８２】
従って、ＰＩＣ６４は、湿度検出用回路６６の検出感度として上記式（１）の特性を予め記憶しておけば、湿度検出素子６１と抵抗６７からなる並列回路の抵抗値Ｒｓ（Ｈ）を温度補正して、２５℃での該並列回路の抵抗値Ｒｓ（Ｈ）を求めてから、上記式（１）に基づいて、この抵抗値Ｒｓ（Ｈ）に対応する湿度を求めることができる。
【００８３】
こうしてトナーカートリッジ２２内のトナーの湿度の判定及び記憶は、ＰＩＣ６４により行われる。画像形成装置のＣＰＵ６５は、トナーカートリッジ２２のＰＩＣ６４の端子ピンＲＢ２にデータ要求信号を送信して、トナーカートリッジ２２のＰＩＣ６４を呼び出し、トナーカートリッジ２２のＰＩＣ６４により判定されたトナーの湿度を要求する。トナーカートリッジ２２のＰＩＣ６４は、データ要求信号を受信すると、端子ＲＢ１から画像形成装置のＣＰＵ６５へとトナーの湿度を送信する。
【００８４】
画像形成装置のＣＰＵ６５は、トナーカートリッジ２２内のトナーの湿度を受信すると、トナーの湿度に応じて、トナーカートリッジ２２から現像器２１へのトナーの供給を最適に制御する。これにより、トナーの湿度に応じて、現像器２１内の２成分現像剤のトナー濃度比が適宜に調節され、画像品質が保たれる。例えば、トナーカートリッジ２２が画像形成装置外部で保管され、トナーカートリッジ２２内の湿度が保管環境の湿度になっており、トナーカートリッジ２２内の湿度と画像形成装置内の湿度に大きな差があっても、トナーカートリッジ２２の交換の直後に、トナーカートリッジ２２内の湿度をトナーカートリッジ２２のＰＩＣ６４から画像形成装置のＣＰＵ６５へと送受して、この湿度に応じたトナーの最適な供給制御を行なうことができる。
【００８５】
この様に本実施例では、湿度検出用回路６６、温度検出用回路７１、及びＰＩＣ６４をトナーカートリッジ２２に設けており、湿度検出用回路６６及び温度検出用回路７１を用いて、ＰＩＣ６４によりトナーの湿度を判定して画像形成装置のＣＰＵ６５に送信している。このため、画像形成装置側に湿度検出用回路６６及び温度検出用回路７１を設けたり、画像形成装置側で湿度を判定する必要がなく、画像形成装置の負担を低減させることができ、画像形成装置のコストダウンを図ることができる。また、湿度検出用回路６６及び温度検出用回路７１とＰＩＣ６４間の配線を極めて短くすることができるので、ノイズの影響を受け難く、トナーの湿度検出の信頼性が高くなる。これに対して、画像形成装置側に湿度検出用回路６６及び温度検出用回路７１を設けた場合は、トナーカートリッジ２２の湿度検出用回路６６及び温度検出用回路７１からＣＰＵ６５へとそれぞれの信号線を引き回す必要があり、ノイズの影響を受け易くなる。
【００８６】
尚、本発明は、上記実施例に限定されるものではなく、多様に変形することができる。例えば、湿度検出用回路６６及び温度検出用回路７１の代わりに、図１８に示す様な各検出用電極８１、８２をトナーカートリッジ２２の底部のプリント基板４３上で離間して対向配置し、各検出用電極８１、８２間に静電容量Ｃｈを形成する。そして、図１７に示す様に静電容量ＣｈをＰＩＣ６４の端子ピンＯＳＣとアース間に挿入し、抵抗８３をＰＩＣ６４の各端子ピンＣＬＫ、ＯＳＣ間に挿入し、静電容量Ｃｈと抵抗８３を直列接続する。ＰＩＣ６４は、静電容量Ｃｈと抵抗８３からなる直列回路を用いて、ＲＣ発振回路を構成し、このＲＣ発振回路を発振させ、この発振出力から動作クロックを形成して、この動作クロックに同期動作する。
【００８７】
ここで、トナーは、合成樹脂等の誘電体成分を含み、その湿度変化に応じて比誘電率が変化する。トナーにより各検出用電極８１、８２が覆われ、湿度変化に応じてトナーの比誘電率が変化することから、湿度変化に応じて各検出用電極８１、８２間の静電容量Ｃｈが変化する。そして、静電容量Ｃｈが変化すれば、ＲＣ発振回路の発振周波数が変化して、ＰＩＣ６４の動作クロックの周波数も変化する。このため、ＰＩＣ６４の動作クロックの周波数を検出すれば、トナーカートリッジ２２内のトナーの湿度を判定することができる。
【００８８】
そこで、ＰＩＣ６４は、画像形成装置の基準となる動作クロック（水晶発振クロック）を計測用クロックとして端子ＲＡ４に入力し、この計測用クロックの周期を基準として、ＰＩＣ６４の動作クロックの周波数を計数し、この計数した動作クロックの周波数に対応するトナーの湿度を求める。
【００８９】
この様に静電容量Ｃｈの変化からトナーの湿度を求める場合は、温度変化に対する静電容量Ｃｈの変化が微小であって、この変化を無視することができるため、静電容量Ｃｈの温度補償を行なう必要がない。
【００９０】
また、湿度検出用回路６６の湿度検出素子６１及び温度検出用回路７１のサーミスタ６２、あるいは各検出用電極８１、８２間の静電容量Ｃｈをトナーカートリッジ内に設ける代わりに、トナーカートリッジの外壁等に設けても良い。トナーカートリッジ内のトナーの湿度は、トナーカートリッジ周辺の湿度に馴染むので、トナーカートリッジ外壁の湿度をトナーの湿度として検出することができる。
【００９１】
更に、トナーの湿度や湿度検出用回路６６の検出感度をＰＩＣ６４内のメモリに記憶するだけではなく、トナーカートリッジ２２に係わる他の種類の情報を記憶しても良い。この他の種類の情報としては、画像形成装置からの情報がある。例えば、トナーカートリッジ２２内のトナーの攪拌回数（トナーの劣化程度に対応する）や、記録枚数（トナーの使用量に対応する）等の履歴情報がある。これにより、トナーカートリッジ２２が複数回交換されても、トナーカートリッジ２２内のトナーの履歴情報を画像形成装置に提供することが可能になる。画像形成装置では、この履歴情報に基づいて、トナー供給動作に関する各種の補正を行ない、トナーの安定供給を行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【００９２】
【図１】トナーカートリッジを現像器に装着する前の状態を正面側から見て示す斜視図である。
【図２】装着前のトナーカートリッジ及び現像器を裏面側から見て示す斜視図である。
【図３】装着後のトナーカートリッジ及び現像器を裏面側から見て示す斜視図である。
【図４】装着前のトナーカートリッジ及び現像器を側方から見て示す縦断面図である。
【図５】装着後のトナーカートリッジ及び現像器を側方から見て示す縦断面図である。
【図６】装着後のトナーカートリッジ及び現像器を正面側から見て拡大して示す断面図である。
【図７】現像器を正面側から見て拡大して示す斜視図である。
【図８】トナーカートリッジ内側に突出した凹部近傍を拡大して示す縦断面図である。
【図９】トナーカートリッジの攪拌部材に取り付けられた可撓性フィルム片を拡大して示す正面図である。
【図１０】トナーカートリッジの攪拌部材の攪拌に伴い、可撓性フィルム片が庇とトナー残量センサ間のスペースを通過する様子を示す正面図である。
【図１１】（ａ）〜（ｃ）は、トナー残量センサによるトナーカートリッジ内のトナー残量の検出を説明するために用いた正面図である。
【図１２】トナーカートリッジのプリント基板上の湿度検出用回路、温度検出用回路、及び周辺機器接続制御用ＩＣ等を示す回路図である。
【図１３】図１２の湿度検出用回路に対する周辺機器接続制御用ＩＣの入出力信号を示す信号波形図である。
【図１４】図１２の温度検出用回路に対する周辺機器接続制御用ＩＣの入出力信号を示す信号波形図である。
【図１５】５℃、２５℃、及び４５℃別に、湿度検出素子の抵抗値の特性を示すグラフである。
【図１６】５℃、２５℃、及び４５℃別に、湿度検出素子と抵抗からなる並列回路の抵抗値の特性を示すグラフである。
【図１７】プリント基板上の静電容量を形成する各検出用電極を例示する模式図である。
【図１８】トナーカートリッジのプリント基板上の他の湿度検出用回路、及び周辺機器接続制御用ＩＣ等を示す回路図である。
【符号の説明】
【００９３】
１  露光ユニット
２  中間転写ベルトユニット
３  定着ユニット
４  用紙搬送装置
５  給紙トレイ
６  排紙トレイ
２１  現像器
２２  トナーカートリッジ
４３  プリント基板
５５  コネクタ
６１  温度検出素子
６２  サーミスタ
６３  トナー残量センサ
６４  周辺機器接続制御用ＩＣ（ＰＩＣ）
６５  ＣＰＵ
６６  湿度検出用回路
７１  温度検出用回路                        
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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