画像形成装置
【課題】
交換されるプロセスカートリッジの現像ローラの搬送量が異なる場合でも、その現像ローラの搬送量に相当する相当量に応じたプロセスカートリッジの交換時期をユーザに知らせることができる。
【解決手段】
ＲＡＭ１２ｂには、トナー搬送量検出部１１ｂの濃度検出部８５で検出されたパッチの反射濃度に基づいて、ＲＯＭ１２ａに記憶されたパッチの反射濃度に応じたプロセスカートリッジ７の交換時期が記憶されており、表示部１３は、使用中のプロセスカートリッジ７がＲＡＭ１２ｂに記憶された交換時期に達したことを表示する。
交換されるプロセスカートリッジの現像ローラの搬送量が異なる場合でも、その現像ローラの搬送量に相当する相当量に応じたプロセスカートリッジの交換時期をユーザに知らせることができる。
【解決手段】
ＲＡＭ１２ｂには、トナー搬送量検出部１１ｂの濃度検出部８５で検出されたパッチの反射濃度に基づいて、ＲＯＭ１２ａに記憶されたパッチの反射濃度に応じたプロセスカートリッジ７の交換時期が記憶されており、表示部１３は、使用中のプロセスカートリッジ７がＲＡＭ１２ｂに記憶された交換時期に達したことを表示する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、用紙等の記録媒体にトナー等により文字や画像を形成する、プリンタ、ＦＡＸ、複写機等の画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の画像形成装置においては、感光体ドラム上に形成された静電潜像を、画像形成装置に着脱可能なプロセスカートリッジによりトナー像として可視化することを行っている。
【０００３】
このプロセスカートリッジには、一般的に、トナーを収容するトナー収容部と、トナー収容部から供給されるトナーを担持する現像ローラと、現像ローラ上のトナー層の厚さを規制する層厚規制ブレードと、現像ローラに対向して配置され、静電潜像が形成される感光体ドラムとが備えられている。
【０００４】
トナー収容部から供給されるトナーは、現像ローラ上に搬送され、層厚規制ブレードとの接触により帯電され、静電潜像が形成された感光体ドラム上に付着する。また感光体ドラム上に付着しなかったトナーは、現像ローラ上からトナー収容部に戻される。そしてそのトナーは、再び現像に供される。
【０００５】
用紙に対する画像形成の割合が少ない（用紙に対する画像比率が低い）ケースが続く場合は、感光体ドラムに付着しなかったトナーが、何度も層厚規制ブレードや感光体ドラムと接触する。すると、トナーに外添されるシリカなどの外添剤がトナーの母粒子の中に埋もれてしまいトナーの帯電性が低下するといった問題が起こる。いわゆるトナー劣化が起こる。
【０００６】
このようにして、プロセスカートリッジ内に劣化したトナーが多くなると、帯電性の低いトナーが感光体ドラム上の非露光領域に付着してしまうことがある。これは、印刷時の用紙に対してカブリとなり印字品質の低下につながる。
【０００７】
一方、トナー劣化の起こりやすさは、図９に示すように、プロセスカートリッジの現像ローラ上にトナーが搬送される量（以下、現像ローラのトナー搬送量）によって異なる。図９は、印刷枚数とトナーの帯電量との関係を説明する図である。
【０００８】
例えば、現像ローラのトナー搬送量が低い場合は、印刷枚数が増加しても、層厚規制ブレードと摩擦するトナー量が少ないので、トナー劣化が起こりにくい。つまり、図７において、傾きが小さい。逆に、現像ローラのトナー搬送量が高い場合は、印刷枚数が増加すると、層厚規制ブレードと摩擦するトナー量が多いので、トナー劣化が起こりやすい。つまり、図７において、傾きが大きい。このように、現像ローラのトナー搬送量によりトナー劣化の起こりやすさが異なる。
【０００９】
そして、この現像ローラのトナー搬送量を決める大きな要因としては、現像ローラの表面粗さ（光沢度）やトナー収容部に収容されているトナーの帯電性が考えられる。例えば、トナーの帯電性が高く、現像ローラの表面が粗い現像ローラのトナー搬送量は、トナーの帯電性が低く、現像ローラの表面が平坦な現像ローラのトナー搬送量より多い。
【００１０】
このように、交換されるプロセスカートリッジの現像ローラのトナー搬送量がばらつくことでトナー劣化の起こりやすさが変わるため、例えば特許文献１では、カブリが発生しない所定の印刷枚数を設定し、トナーの残量に関わらず設定された所定枚数に達したら、ユーザにプロセスカートリッジの交換を促していた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
特開２００７−１９９５１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、上記の画像形成装置では、図９に示すように、所定枚数を印刷枚数Ａと設定しているため、現像ローラのトナー搬送量が少ないプロセスカートリッジが装着された場合でも、印刷枚数Ａに達するとユーザにプロセスカートリッジの交換を促すことになる。つまり、この印刷枚数Ａに達したプロセスカートリッジは、カブリが発生しない印刷枚数Ｂまで印刷可能であるにも関わらず、交換を促していた。そのため、ユーザは使用しているプロセスカートリッジが未だ印字品質上使用可能状態に有るにも関わらず新たなプロセスカートリッジに交換せざるを得ず、単位印字枚数当たりの費用を高める一因であった。
【００１３】
そこで、本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、ユーザがプロセスカートリッジの適正な交換時期を認識することができる画像形成装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
この目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、感光体ドラムに形成された静電潜像を現像剤により現像する現像ローラを有するプロセスカートリッジが着脱可能な画像形成装置であって、プロセスカートリッジが前記画像形成装置に装着されたとき、現像ローラによって現像剤が搬送される搬送量に相当する相当量を検出する検出手段と、現像ローラの搬送量に相当する相当量に応じたプロセスカートリッジの交換時期を記憶する第１記憶部と、前記検出手段により検出された相当量に基づいて、前記第１記憶部に記憶された現像ローラの搬送量に相当する相当量に応じたプロセスカートリッジの交換時期を記憶する第２記憶部と、使用中のプロセスカートリッジが前記第２記憶部に記憶された交換時期に達したことを報知する報知手段と、を有することを特徴としている。
【００１５】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記検出手段は、感光体ドラムに付着する現像剤の量が飽和する最大現像バイアス値を印加する現像バイアス印加手段と、前記現像バイアス印加手段により最大現像バイアス値を印加して、現像剤による濃度検知用パッチを形成するパッチ形成手段と、前記パッチ形成手段により形成されたパッチの濃度を検出する濃度検出手段と、
を有することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１に記載の発明によれば、第２記憶部は、検出手段により検出された相当量に基づいて、第１記憶部に記憶された現像ローラの搬送量に相当する相当量に応じたプロセスカートリッジの交換時期を記憶するとともに、報知手段は、ユーザに使用中のプロセスカートリッジが第２記憶部に記憶された交換時期に達したことを報知することになるので、交換されるプロセスカートリッジの現像ローラの搬送量が異なる場合でも、その現像ローラの搬送量に相当する相当量に応じたプロセスカートリッジの交換時期をユーザに知らせることができる。これにより、ユーザはプロセスカートリッジの適正な交換時期を認識することができる。
【００１７】
また、請求項２に記載の発明によれば、検出手段は、現像ローラに最大現像バイアス値を印加してパッチを形成し、そのパッチの濃度を検出する濃度検出部を有しているので、パッチの濃度を検出することで現像剤搬送量を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】レーザプリンタの概略構成を示す側断面図
【図２】ユニット本体を取り外した状態のレーザプリンタを示す側断面図
【図３】制御装置の構成を示すブロック図
【図４】パッチの反射濃度と現像バイアス値の関係を説明する説明図
【図５】現像ローラのトナー搬送量が異なるプロセスカートリッジにおける、パッチの反射濃度と現像バイアス値との関係を説明する説明図
【図６】新品のプロセスカートリッジが装着された際に、装着されたプロセスカートリッジの印刷可能枚数を決定する処理手順を示すフローチャート
【図７】レーザプリンタが画像形成処理に伴って表示部にプロセスカートリッジの交換時期を表示するまでを示すフローチャート
【図８】パッチの反射濃度と印刷可能枚数の関係を説明する説明図
【図９】印刷枚数とトナーの帯電量との関係を説明する説明図
【発明を実施するための形態】
【００１９】
〔レーザプリンタの全体構成〕
図１は、本実施形態の画像形成装置の一例としてのレーザプリンタ１の概略構成を示す側断面図である。
【００２０】
このレーザプリンタは、図１に示すように、本体筐体２を備え、本体筐体２内において、用紙を画像形成部４へ供給する給紙部３と、給紙された用紙に画像を形成する画像形成部４と、画像が形成された用紙を排紙する排紙部５と、レーザプリンタの動作を制御する制御装置１０（図３参照）と、をさらに備えている。
【００２１】
なお、以下の説明において、特に断りがない限り図１に示した上下方向を上下、図１における右側を前、左側を後、紙面の奥側を右、紙面の手前側を左として、各方向を示す。ここでの方向は、レーザプリンタ１の手前に立った者から見た方向を基準として規定してある。
【００２２】
本体筐体２には、図１に示すように、開口を開閉可能なカバー２１が設けられている。
【００２３】
このカバー２１は、その下端部に設けられたカバー軸（図示せず）に回動自在に支持されている。カバー２１を閉じると（閉状態）、図１に示すように、カバー２１によって開口２２が閉鎖される。またカバー２１を開けると（開状態）、図２に示すように、開口２２が開放される。ユーザは、この開口２２から後述する各色のプロセスカートリッジ７が装着されたユニット本体６１を着脱させることができる。
【００２４】
（１）給紙部
給紙部３は、本体筐体２内の下方において、用紙を収納する給紙トレイ３１と、給紙ローラ３２、給紙パット３３、およびレジストローラ３４を備えている。
【００２５】
このように構成された給紙部３では、給紙トレイ３１から用紙が一枚ずつ分離されて画像形成部４へ送られる。
【００２６】
（２）画像形成部
画像形成部４は、露光部４１と、プロセス部６と、転写部８と、定着部９を備えている。
【００２７】
（２−１）露光部
露光部４１は、本体筐体２内の上部に設けられ、レーザ発光部、ポリゴンミラー、レンズおよび反射鏡（図示せず）を備えている。
【００２８】
このように構成された露光部４１では、所定の画像データに基づいてレーザ光源から発光されるレーザ光が、ポリゴンミラーで左右方向に高速で走査され、レンズおよび反射鏡を通過または反射した後、感光体ドラム６２に照射される。
【００２９】
（２−２）プロセス部
プロセス部６は、露光部４１の下方であって、給紙部３の上方に配置されている。プロセス部６は、ユニット本体６１と、ユニット本体６１に装着された各色のトナーが入ったプロセスカートリッジ７とを備えている。
【００３０】
ユニット本体６１は、前側から後側に並べて配置され、各色のプロセスカートリッジ７に対応する４つのドラムサブユニットを有している。
【００３１】
各ドラムサブユニットは、感光体ドラム６２、スコロトロン型帯電器６３および後述する新品検知部の検知部材（図示せず）などを備えている。
【００３２】
プロセスカートリッジ７は、カートリッジフレーム７１を備え、カートリッジフレーム７１に回転可能に支持される現像ローラ７２と、トナーを現像ローラ７２に供給する供給ローラ７３と、現像ローラ７２上のトナーの厚さを規制する層厚規制ブレード７４と、現像剤の一例としてのトナーを収容するトナー収容部７５とを備えている。
【００３３】
現像ローラ７２は、金属製のローラ軸と、ローラ軸を導電性のゴム材料で被覆する被覆部とを有している。被覆部は、カーボン微粒子などを含む導電性のウレタンゴムまたはシリコーンゴムからなる表面に、フッ素が含有されているウレタンゴムまたはシリコーンゴムのコート層が被覆されている。
【００３４】
供給ローラ７３は、金属性のローラ軸と、ローラ軸を導電性の発泡材料で被覆する被覆部とを有している。
【００３５】
層厚規制ブレード７４は、現像ローラ７２の近傍に配置されている。層厚規制ブレード７４は、上端がカートリッジフレーム７１に固定される金属製の板バネ部材と、板バネ部材の下端部に設けられ、板バネ部材の弾性力によって現像ローラ７２の表面を押圧する押圧部とを備えている。
【００３６】
トナー収容部７５には、現像剤として、電気絶縁性を有する正帯電の非磁性１成分のトナーが充填されている。また、トナー収容部７５には、トナー収容部７５内のトナーを攪拌するためのアジテータ７６が設けられている。
【００３７】
このように構成されたプロセス部６では、感光体ドラム６２の表面が帯電器６３により一様に帯電され、帯電された感光体ドラム６２の表面がレーザ光の走査によって露光され、露光された部分の電位が下がることにより、感光体ドラム６２の表面に静電潜像が形成される。
【００３８】
一方、トナー収容部７５のトナーが供給ローラ７３により現像ローラ７２上に供給され、供給ローラ７３と現像ローラ７２との間で摩擦帯電される。そして、現像ローラ７２上に供給されたトナーは、現像ローラ７２の回転に伴って、層厚規制ブレード７４と現像ローラ７２との間に進入し、さらに摩擦帯電されつつ、一定の厚さの薄層として現像ローラ７２上に担持される。
【００３９】
そして、プロセスカートリッジ７から供給されたトナーが、感光体ドラム６２の露光された部分に保持されることにより、感光体ドラム６２の表面にトナー像が形成される。
【００４０】
（２−３）転写部
転写部８は、給紙部３の上方であって、プロセス部６の下方に配置されている。転写部８は、駆動ローラ８１、従動ローラ８２、用紙を定着部９へ搬送する搬送ベルト８３および転写ローラ８４を備えている。
【００４１】
駆動ローラ８１及び従動ローラ８２は、離間して平行に配置され、これらの間に無端状の搬送ベルト８３が張り渡されている。搬送ベルト８３は、その外側の面が各感光体ドラム６２に接している。また、搬送ベルト８３の内側には、各感光体ドラム６２との間で搬送ベルト８３を狭持する４つの転写ローラ８４が配置されている。この転写ローラ８４には、各感光体ドラム６２上のトナー像を用紙に転写するために、転写バイアスが印加される。
【００４２】
このように構成された転写部８では、画像形成時に搬送ベルト８３により搬送されてきた用紙が、感光体ドラム６２と搬送ベルト８３の内側に配置される転写ローラ８４との間を搬送される。そして、感光体ドラム６２上に狭持されたトナー像が用紙に転写される。
【００４３】
（２−４）定着部
定着部９は、プロセスカートリッジ７に対して後側に配置され、熱源により加熱される加熱ローラ９１および加熱ローラ９１に圧接する加圧ローラ９２を備えている。
【００４４】
このように構成された定着部９では、用紙が加熱ローラ９１と加圧ローラ９２との間を通過することにより、用紙上のトナー像が用紙に熱定着される。
【００４５】
（３）排紙部
排紙部５は、定着部９を通過した用紙を搬送するための排紙ローラ５１と、排紙ローラ５１より搬送された用紙を蓄積する排紙トレイ５２とを備えている。
【００４６】
このように構成された排紙部５では、定着部９でトナー像が定着された用紙が、排紙ローラ５１によって搬送されて排紙トレイ５２上に排紙される。
【００４７】
〔電気的構成〕
次に、制御装置１０の構成について、図３を用いて説明をする。
【００４８】
制御装置１０は、制御部１１と、記憶部１２とを有している。
【００４９】
制御部１１は、画像形成部４と、ユーザにプロセスカートリッジ７の交換時期であることを表示する報知手段の一例としての表示部１３と、ユニット本体６１の着脱を検知する着脱検知部１４と、ユニット本体６１に装着されたプロセスカートリッジ７が新品（未使用）であるかを検知する新品検知部１５とが電気的に接続されている。また制御部１１は、ＣＵＰ１１ａと、検出手段の一例としてのトナー搬送量検出部１１ｂと、現像ローラ７２に印加する現像バイアスを制御する現像バイアス印加手段の一例としての現像バイアス制御部１１ｃと、搬送ベルト上にパッチを形成するパッチ形成手段の一例としてのパッチ形成部１１ｄと、パッチの濃度を検出するための濃度検出手段の一例としての濃度検出部８５と、を有している。
【００５０】
着脱検知部１４は、発光部と受光部とを備える光センサ（図示せず）により構成されている。発光部および受光部は、本体筐体２内に設けられ、ユニット本体６１を介して互いに対向するように配置されている。着脱検知部１４は、光センサのＯＮ、ＯＦＦにより、ユニット本体６１が本体筐体２に着脱されたかどうかを検知する。
【００５１】
新品検知部１５は、後述する記憶部に記憶された累積印刷枚数をリセットするか否かの判断をするため、ユニット本体６１に装着されたプロセスカートリッジ７が新品か否かを検知している。
【００５２】
本体筐体２の側壁には、新品検知部１５の一部を構成する新品検知センサ（図示せず）が設けられている。この新品検知センサは、光センサを有している。
【００５３】
具体的には、本体筐体２にユニット本体６１が装着される前は、新品検知センサはＯＮの状態である。そして、新品のプロセスカートリッジ７を有するユニット本体６１が本体筐体２に装着されると、プロセスカートリッジ７に設けられた駆動ギア（図示せず）が、新品のプロセスカートリッジ７に対応したドラムサブユニットの側壁に設けられた検知部材を回動させ、検知部材が光センサの光を遮断する。また、新品でないプロセスカートリッジ７に設けられた駆動ギアは、検知部材を回動させないため、光センサはＯＮの状態である。このように新品検知部１５は、光センサのＯＮ，ＯＦＦによりユニット本体６１に装着されたプロセスカートリッジ７が新品か否かを判断する。
【００５４】
現像バイアス制御部１１ｃは、用紙に画像を形成するときには、後述する最大現像バイアス値よりも低い現像バイアス値を印加し、トナー搬送量を検出するときには、最大現像バイアス値を印加するように制御する。
【００５５】
パッチ形成部１１ｄは、トナー像の濃度を検出して、用紙に適正な濃度を印字する画像形成条件に補正する際や色ずれを検出してその色ずれを補正する際に使用されるパッチを形成するとともに、トナー搬送量の検出に使用されるパッチも形成する。
【００５６】
濃度検出部８５は、図１に示すように、従動ローラ８２に対して搬送ベルト８３を挟んで対向する位置（従動ローラの斜め下方の位置）に配置されている。濃度検出部８５は、パッチ形成部１１ｄにより形成されたパッチの反射濃度を検出するための濃度センサを有している。濃度センサは、半導体レーザなどの発光素子と、発光素子から出射され、パッチの表面または搬送ベルトの表面で反射されたレーザ光を受光する受光素子とを有している。濃度検出部８５は、パッチが濃度センサに対向する位置に搬送されると、濃度センサからパッチでの反射光量を得る。そして濃度検出部８５は、この反射光量に基づいて、パッチの反射濃度を得る。
【００５７】
トナー搬送量検出部１１ｂは、現像バイアス制御部１１ｃにより現像ローラ７２に後述する最大現像バイアス値を印加したときに、パッチ形成部１１ｄによりパッチを形成し、そのパッチの反射濃度（相当量）を濃度検出部８５の濃度センサにより検知することにより、プロセスカートリッジ７に設けられた現像ローラ７２のトナー搬送量を検出する。
【００５８】
記憶部１２は、第１記憶部の一例としてのＲＯＭ１２ａおよび第２記憶部の一例としてのＲＡＭ１２ｂを有している。
【００５９】
ＲＯＭ１２ａには、レーザプリンタ１を制御するための各種制御プログラムや各種設定、初期値等が記憶されている。例えば、ＲＯＭ１２ａには、後述するパッチの反射濃度に応じたプロセスカートリッジ７の印刷可能枚数（交換時期）を示すテーブル（図８参照）や現像ローラ７２に現像バイアス値を変化させ印加しても感光体ドラム６２に付着するトナーの量が飽和する最大現像バイアス値などが記憶されている。
【００６０】
ＲＡＭ１２ｂは、読み出された各種制御プログラムを一時的に記憶する作業領域として、あるいは画像データを一時的に記憶する記憶領域として利用される。例えば、ＲＡＭ１２ｂには、装着されたプロセスカートリッジ７のトナー搬送量検出部１１ｂにより検出されたパッチの反射濃度に応じた印刷可能枚数や、新品のプロセスカートリッジ７を装着後の印刷枚数の累積値である累積印刷枚数などが記憶されている。この累積印刷枚数は、新品のプロセスカートリッジ７が装着された場合にリセットされる。
【００６１】
ＣＵＰ１１ａは、ＲＯＭ１２ａから読み出された制御プログラムに従って、その処理結果をＲＡＭ１２ｂに記憶させながら、制御部１１を介してレーザプリンタ１の各構成要素を制御する。
【００６２】
〔トナー搬送量の求め方〕
次に、トナー搬送量の求め方を、図４を用いて説明をする。
【００６３】
図４は、パッチの反射濃度と現像バイアス値の関係を説明する図である。
【００６４】
パッチの反射濃度は、現像バイアス値に依存している。
【００６５】
しかし、現像バイアス値がＶ１以上になると、パッチの反射濃度は現像バイアス値に依存しなくなる。これは、現像バイアス値がＶ１以上のとき、感光体ドラム６２上の静電潜像に対応した現像ローラ７２上のトナーが、全て感光体ドラム６２上に付着したため、現像バイアス値をＶ１以上増加させても、現像ローラ７２上のトナーが感光体ドラム６２の静電潜像に付着する量が変わらないためである。
【００６６】
つまり、感光体ドラム６２に付着するトナー量が飽和する現像バイアス値Ｖ１でパッチを形成し、そのパッチの反射濃度を検出することで、装着されたプロセスカートリッジの現像ローラ７２のトナー搬送量がわかる。
【００６７】
本実施形態では、本体筐体２内に新品のプロセスカートリッジ７が装着されると、画像形成部４は各色に対応した感光体ドラム６２にパッチの静電潜像を形成する。そして、現像バイアス制御部１１ｃは、感光体ドラム６２に付着するトナー量が飽和する現像バイアス値を各色の現像ローラ７２に印加する。そして、パッチ形成部１１ｄは、各色のトナーによりパッチのトナー像を搬送ベルト８３上に形成する。そして、濃度検出部８５は、その各色のパッチの濃度を検出する。制御部１１は、このパッチの濃度の検出結果により、新品のプロセスカートリッジ７の現像ローラ７２のトナー搬送量を求めている。
【００６８】
〔最大現像バイアス値の求め方〕
次に、本実施形態の最大現像バイアス値の求め方について、図５を用いて説明をする。
【００６９】
プロセスカートリッジ７を製造するときには、トナーの帯電性と現像ローラ７２の表面粗さが、所定の規格値内のものを使って製造する。このときのパッチの反射濃度と現像バイアス値との関係は、図５のようになる。Ａ１は、トナーの帯電性が最大で、現像ローラ７２の表面粗さが最小の場合、Ａ２は、トナーの帯電性が最小で、現像ローラ７２の表面粗さが最小の場合、Ａ３は、トナーの帯電性が最大で、現像ローラ７２の表面粗さが最大の場合、Ａ４は、トナーの帯電性が最小で、現像ローラ７２の表面粗さが最大の場合である。
【００７０】
このように、パッチの反射濃度が飽和するときの現像バイアス値は、プロセスカートリッジ７のトナーの帯電性と現像ローラ７２の表面粗さにより異なる。
【００７１】
しかし、現像ローラ７２に現像バイアス値Ｖ４以上のバイアスが印加されると、どのプロセスカートリッジ７が装着されても、パッチの反射濃度が一定となる。つまり、現像バイアス値Ｖ４以上のバイアスが現像ローラ７２に印加されると、トナーの帯電性と現像ローラ７２の表面粗さが規格値内で異なるどのプロセスカートリッジ７においても、感光体ドラム６２上の静電潜像に対応した現像ローラ７２上のトナーが、全て感光体ドラム６２上に付着する。
【００７２】
本実施形態では、この現像バイアス値Ｖ４を最大現像バイアス値と決め、予め記憶部１２のＲＯＭ１２ａにその値を記憶する。
【００７３】
このように、現像バイアス値Ｖ４以上のバイアス値を印加したときのパッチの反射濃度を見ることにより、交換されるプロセスカートリッジ７の現像ローラ７２のトナー搬送量を求めることができる。
【００７４】
〔制御部の動作〕
図６は、新品のプロセスカートリッジ７が装着された際に、装着されたプロセスカートリッジ７の印刷可能枚数を決定する処理手順を示すフローチャートである。
【００７５】
新品のプロセスカートリッジ７が装着されると、ステップＳ１０１（以下、単にＳ１０１と称す。他のステップも同様）において、現像バイアス制御部１１ｃは、新品のプロセスカートリッジ７内の現像ローラ７２に最大現像バイアス値Ｖ４を印加する。
【００７６】
次に、Ｓ１０２において、パッチ形成部１１ｄは、搬送ベルト８３の所定の位置にトナーによるパッチを形成するための画像形成動作を行う。
【００７７】
そして、Ｓ１０３において、濃度検出部８５は、パッチが濃度検出部８５の検出位置に到達すると、そのパッチの反射濃度を検出する。
【００７８】
次に、Ｓ１０４において、制御部１１は、濃度検出部８５が反射濃度１．４５以上を検出したかを判断する。Ｓ１０４において、例えば、図５に示すＡ１のように、濃度検出部８５が反射濃度１．４５以上の値を検出すると（Ｓ１０４、Ｙｅｓ）、Ｓ１０５において、記憶部１２のＲＡＭ１２ｂには、ＲＯＭ１２ａに記憶された図８の説明図に基づいて、反射濃度１．４５以上の値に応じたプロセスカートリッジ７の印刷可能枚数３５００枚が記憶される。
【００７９】
一方、Ｓ１０４において、濃度検出部８５が反射濃度１．４５以上の値を検出しない場合（Ｓ１０４、Ｎｏ）、Ｓ１０６において、制御部１１は、濃度検出部８５が反射濃度１．３以上１．４５未満の値を検出したかを判断する。Ｓ１０６において、例えば図５に示すＡ２、Ａ３のように、濃度検出部８５が反射濃度１．３以上１．４５未満の値を検出すると（Ｓ１０６、Ｙｅｓ）、Ｓ１０７において、記憶部１２のＲＡＭ１２ｂには、ＲＯＭ１２ａに記憶された図８の説明図に基づいて、反射濃度１．３以上１．４５未満の値に応じたプロセスカートリッジ７の印刷可能枚数４０００枚が記憶される。
【００８０】
また、Ｓ１０６において、例えば、図５に示すＡ４のように、濃度検出部８５が反射濃度１．３以上１．４５未満の値を検出しない場合（Ｓ１０６、Ｎｏ）、Ｓ１０８において、記憶部１２のＲＡＭ１２ｂには、ＲＯＭ１２ａに記憶された図８の説明図に基づいて、反射濃度１．３未満の値に応じたプロセスカートリッジ７の印刷可能枚数４５００枚が記憶される。このように制御部１１は、新品のプロセスカートリッジ７が装着された際に、装着されたプロセスカートリッジ７の印刷可能枚数を決定する。
【００８１】
図７は、レーザプリンタ１が画像形成処理に伴って表示部１３にプロセスカートリッジの交換時期を表示するまでを示すフローチャートである。
【００８２】
ＲＡＭ１２ｂには、レーザプリンタ１の電源がオフになる前に記憶されていた印刷可能枚数Ｘや累積印刷可能枚数Ａが記憶されている。
【００８３】
レーザプリンタ１の電源がオンになると、Ｓ２０１において、着脱検知部１４は、本体筐体２にユニット本体６１の着脱があったかを判断する。
【００８４】
そして、Ｓ２０１において、ユニット本体６１の着脱がない場合（Ｓ２０１、ＮＯ）、Ｓ２０３へ移行し、レーザプリンタ１に送られてきた画像データに基づいて、画像形成動作が開始される。
【００８５】
そして、用紙に画像が形成されると、Ｓ２０４において、制御部１１は、ＲＡＭ１２ｂに今まで印刷してきた枚数である累積印刷枚数Ａを記憶させる。
【００８６】
次に、Ｓ２０５において、制御部１１は、累積印刷枚数Ａが印刷可能枚数Ｘ以上であるかを判断する。
【００８７】
Ｓ２０５において、累積印刷枚数Ａが印刷可能枚数Ｘ以上の場合（Ｓ２０５、Ｙｅｓ）、制御部１１は、表示部１３にユーザにプロセスカートリッジ７の交換を促すような表示をする。
【００８８】
また、Ｓ２０５において、累積印刷枚数Ａが印刷可能枚数Ｘ未満の場合（Ｓ２０５、Ｎｏ）、Ｓ２０１へ移行する。
【００８９】
一方、Ｓ２０１において、ユニット本体６１の着脱があった場合（Ｓ２０１、Ｙｅｓ）、Ｓ２０２において、新品検知部１５は、ユニット本体６１に装着されているプロセスカートリッジ７が新品であるかを判断する。
【００９０】
そして、新品のプロセスカートリッジ７が装着された場合（Ｓ２０２、Ｙｅｓ）、Ｓ２０７において、制御部１１は、ＲＡＭ１２ｂに記憶されている累積印刷枚数Ａをリセットする。
【００９１】
次に、Ｓ２０８において、制御部１１は、装着されたプロセスカートリッジ７における印刷可能枚数Ｘを決定する処理（上述した図６に示す処理）を行う。そして、Ｓ２０３に移行し、レーザプリンタ１に送られてきた画像データに基づいて、画像形成動作が開始される。そして、用紙に画像が形成されると、Ｓ２０４において、制御部１１は、ＲＡＭ１２ｂに印刷してきた累積印刷枚数Ａを記憶させ、Ｓ２０５において、累積印刷枚数Ａが印刷可能枚数Ｘ以上であるかを判断し、累積印刷枚数Ａが印刷可能枚数Ｘ以上の場合に、表示部１３に交換を促す表示をする。
【００９２】
以上のように構成されたレーザプリンタの効果について説明をする。
【００９３】
ＲＡＭ１２ｂには、トナー搬送量検出部１１ｂの濃度検出部８５で検出されたパッチの反射濃度に基づいて、ＲＯＭ１２ａに記憶されたパッチの反射濃度に応じたプロセスカートリッジ７の交換時期（印刷可能枚数）が記憶されており、表示部１３には、使用中のプロセスカートリッジ７がＲＡＭ１２ｂに記憶されたその交換時期に達したことが表示されるので、使用されるプロセスカートリッジ７の現像ローラ７２のトナー搬送量が異なる場合でも、その現像ローラ７２のトナー搬送量に応じたプロセスカートリッジ７の交換時期をユーザに知らせることができる。これにより、ユーザに適正なプロセスカートリッジ７の交換時期を知らせることができる。
【００９４】
また、トナー搬送量検出部１１ｂは、現像バイアス制御部１１ｃが現像ローラ７２に最大現像バイアス値Ｖ４を印加し、パッチ形成部１１ｄがその最大現像バイアス値Ｖ４でパッチを形成し、濃度検出部８５がそのパッチの反射濃度を検出する構成を有している。このようにトナー搬送量検出部１１ｂは、パッチの反射濃度を検出することで現像ローラ７２のトナー搬送量を検出することができる。
【００９５】
また、濃度検出部８５は、画像形成条件の補正に使用されるパッチとトナー搬送量の検出に使用されるパッチの両方を検出するので、現像ローラ７２が複数あるレーザプリンタの場合、各現像ローラ７２にトナー搬送量検出部を設けなくてもトナー搬送量を検出することができる。これにより、レーザプリンタの小型化やコストを低減することができる。
【００９６】
（変形例）
なお、本発明の実施形態は、上記の実施形態に何ら制限をされることはなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の形態を採りうる。
【００９７】
本実施形態では、パッチ形成部１１ｄは、搬送ベルト８３上にパッチを形成する構成であったが、感光体ドラム、用紙、中間転写ベルトなどに転写しても、同様の効果を得ることができる。
【００９８】
また、本実施形態では、トナー搬送量検出部１１ｂは、パッチの反射濃度により現像ローラ７２のトナー搬送量を検出していたが、現像ローラ７２の近傍に、半導体レーザなどの発光素子と、発光素子から出射され、現像ローラ７２の表面またはトナー層の表面で反射するレーザ光を受光する受光素子とを設けてもよい。この構成により、現像ローラ７２のトナー搬送量をより正確に検出することができる。
【００９９】
また、本実施形態では、ＲＯＭ１２ａには、予め最大現像バイアス値が記憶されていたが、予め最大現像バイアス値を記憶しなくてもよい。具体的には、新品のプロセスカートリッジ７が装着されたときに、印刷時の現像バイアス値を現像ローラ７２に印加してパッチを形成し、濃度検出部８５によりパッチの反射濃度を検出し、パッチの反射濃度をＲＡＭ１２ｂに記憶させる。そして、現像バイアスを現像ローラ７２所定の間隔で印加し、それぞれのパッチの反射濃度を検出する。制御部１１は、検出されたパッチの反射濃度とＲＡＭに記憶された前回のパッチの反射濃度との差が所定値以下の場合に、最後にパッチを形成した現像バイアス値を最大現像バイアス値としてＲＡＭ１２ｂに記憶させる。
【０１００】
また、本実施形態では、プロセスカートリッジ７の交換時期を印刷可能枚数で設定していたが、トナー残量によりプロセスカートリッジ７の交換時期を設定してもよい。
【０１０１】
また、本実施形態では、プロセスカートリッジ７に現像ローラ７２を有し、ユニット本体６１に感光体ドラム６２を有していたが、プロセスカートリッジ７に現像ローラ７２と感光体ドラム６２を備えていてもよい。
【符号の説明】
【０１０２】
１・・・レーザプリンタ、２・・・本体筐体、２１・・・カバー、３・・・給紙部、４・・・画像形成部、５・・・排紙部、６・・・プロセス部、７・・・プロセスカートリッジ、７２・・・現像ローラ、７４・・・層厚規制ブレード、８・・・転写部、８５・・・濃度検出部、９・・定着部１１・・・制御部、１１ｂ・・・トナー搬送量検出部、１１ｃ・・・現像バイアス制御部、１１ｄ・・・パッチ形成部、１２・・・記憶部、１２ａ・・・ＲＯＭ、１２ｂ・・・ＲＡＭ、１３・・・表示部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、用紙等の記録媒体にトナー等により文字や画像を形成する、プリンタ、ＦＡＸ、複写機等の画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の画像形成装置においては、感光体ドラム上に形成された静電潜像を、画像形成装置に着脱可能なプロセスカートリッジによりトナー像として可視化することを行っている。
【０００３】
このプロセスカートリッジには、一般的に、トナーを収容するトナー収容部と、トナー収容部から供給されるトナーを担持する現像ローラと、現像ローラ上のトナー層の厚さを規制する層厚規制ブレードと、現像ローラに対向して配置され、静電潜像が形成される感光体ドラムとが備えられている。
【０００４】
トナー収容部から供給されるトナーは、現像ローラ上に搬送され、層厚規制ブレードとの接触により帯電され、静電潜像が形成された感光体ドラム上に付着する。また感光体ドラム上に付着しなかったトナーは、現像ローラ上からトナー収容部に戻される。そしてそのトナーは、再び現像に供される。
【０００５】
用紙に対する画像形成の割合が少ない（用紙に対する画像比率が低い）ケースが続く場合は、感光体ドラムに付着しなかったトナーが、何度も層厚規制ブレードや感光体ドラムと接触する。すると、トナーに外添されるシリカなどの外添剤がトナーの母粒子の中に埋もれてしまいトナーの帯電性が低下するといった問題が起こる。いわゆるトナー劣化が起こる。
【０００６】
このようにして、プロセスカートリッジ内に劣化したトナーが多くなると、帯電性の低いトナーが感光体ドラム上の非露光領域に付着してしまうことがある。これは、印刷時の用紙に対してカブリとなり印字品質の低下につながる。
【０００７】
一方、トナー劣化の起こりやすさは、図９に示すように、プロセスカートリッジの現像ローラ上にトナーが搬送される量（以下、現像ローラのトナー搬送量）によって異なる。図９は、印刷枚数とトナーの帯電量との関係を説明する図である。
【０００８】
例えば、現像ローラのトナー搬送量が低い場合は、印刷枚数が増加しても、層厚規制ブレードと摩擦するトナー量が少ないので、トナー劣化が起こりにくい。つまり、図７において、傾きが小さい。逆に、現像ローラのトナー搬送量が高い場合は、印刷枚数が増加すると、層厚規制ブレードと摩擦するトナー量が多いので、トナー劣化が起こりやすい。つまり、図７において、傾きが大きい。このように、現像ローラのトナー搬送量によりトナー劣化の起こりやすさが異なる。
【０００９】
そして、この現像ローラのトナー搬送量を決める大きな要因としては、現像ローラの表面粗さ（光沢度）やトナー収容部に収容されているトナーの帯電性が考えられる。例えば、トナーの帯電性が高く、現像ローラの表面が粗い現像ローラのトナー搬送量は、トナーの帯電性が低く、現像ローラの表面が平坦な現像ローラのトナー搬送量より多い。
【００１０】
このように、交換されるプロセスカートリッジの現像ローラのトナー搬送量がばらつくことでトナー劣化の起こりやすさが変わるため、例えば特許文献１では、カブリが発生しない所定の印刷枚数を設定し、トナーの残量に関わらず設定された所定枚数に達したら、ユーザにプロセスカートリッジの交換を促していた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
特開２００７−１９９５１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、上記の画像形成装置では、図９に示すように、所定枚数を印刷枚数Ａと設定しているため、現像ローラのトナー搬送量が少ないプロセスカートリッジが装着された場合でも、印刷枚数Ａに達するとユーザにプロセスカートリッジの交換を促すことになる。つまり、この印刷枚数Ａに達したプロセスカートリッジは、カブリが発生しない印刷枚数Ｂまで印刷可能であるにも関わらず、交換を促していた。そのため、ユーザは使用しているプロセスカートリッジが未だ印字品質上使用可能状態に有るにも関わらず新たなプロセスカートリッジに交換せざるを得ず、単位印字枚数当たりの費用を高める一因であった。
【００１３】
そこで、本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、ユーザがプロセスカートリッジの適正な交換時期を認識することができる画像形成装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
この目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、感光体ドラムに形成された静電潜像を現像剤により現像する現像ローラを有するプロセスカートリッジが着脱可能な画像形成装置であって、プロセスカートリッジが前記画像形成装置に装着されたとき、現像ローラによって現像剤が搬送される搬送量に相当する相当量を検出する検出手段と、現像ローラの搬送量に相当する相当量に応じたプロセスカートリッジの交換時期を記憶する第１記憶部と、前記検出手段により検出された相当量に基づいて、前記第１記憶部に記憶された現像ローラの搬送量に相当する相当量に応じたプロセスカートリッジの交換時期を記憶する第２記憶部と、使用中のプロセスカートリッジが前記第２記憶部に記憶された交換時期に達したことを報知する報知手段と、を有することを特徴としている。
【００１５】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記検出手段は、感光体ドラムに付着する現像剤の量が飽和する最大現像バイアス値を印加する現像バイアス印加手段と、前記現像バイアス印加手段により最大現像バイアス値を印加して、現像剤による濃度検知用パッチを形成するパッチ形成手段と、前記パッチ形成手段により形成されたパッチの濃度を検出する濃度検出手段と、
を有することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１に記載の発明によれば、第２記憶部は、検出手段により検出された相当量に基づいて、第１記憶部に記憶された現像ローラの搬送量に相当する相当量に応じたプロセスカートリッジの交換時期を記憶するとともに、報知手段は、ユーザに使用中のプロセスカートリッジが第２記憶部に記憶された交換時期に達したことを報知することになるので、交換されるプロセスカートリッジの現像ローラの搬送量が異なる場合でも、その現像ローラの搬送量に相当する相当量に応じたプロセスカートリッジの交換時期をユーザに知らせることができる。これにより、ユーザはプロセスカートリッジの適正な交換時期を認識することができる。
【００１７】
また、請求項２に記載の発明によれば、検出手段は、現像ローラに最大現像バイアス値を印加してパッチを形成し、そのパッチの濃度を検出する濃度検出部を有しているので、パッチの濃度を検出することで現像剤搬送量を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】レーザプリンタの概略構成を示す側断面図
【図２】ユニット本体を取り外した状態のレーザプリンタを示す側断面図
【図３】制御装置の構成を示すブロック図
【図４】パッチの反射濃度と現像バイアス値の関係を説明する説明図
【図５】現像ローラのトナー搬送量が異なるプロセスカートリッジにおける、パッチの反射濃度と現像バイアス値との関係を説明する説明図
【図６】新品のプロセスカートリッジが装着された際に、装着されたプロセスカートリッジの印刷可能枚数を決定する処理手順を示すフローチャート
【図７】レーザプリンタが画像形成処理に伴って表示部にプロセスカートリッジの交換時期を表示するまでを示すフローチャート
【図８】パッチの反射濃度と印刷可能枚数の関係を説明する説明図
【図９】印刷枚数とトナーの帯電量との関係を説明する説明図
【発明を実施するための形態】
【００１９】
〔レーザプリンタの全体構成〕
図１は、本実施形態の画像形成装置の一例としてのレーザプリンタ１の概略構成を示す側断面図である。
【００２０】
このレーザプリンタは、図１に示すように、本体筐体２を備え、本体筐体２内において、用紙を画像形成部４へ供給する給紙部３と、給紙された用紙に画像を形成する画像形成部４と、画像が形成された用紙を排紙する排紙部５と、レーザプリンタの動作を制御する制御装置１０（図３参照）と、をさらに備えている。
【００２１】
なお、以下の説明において、特に断りがない限り図１に示した上下方向を上下、図１における右側を前、左側を後、紙面の奥側を右、紙面の手前側を左として、各方向を示す。ここでの方向は、レーザプリンタ１の手前に立った者から見た方向を基準として規定してある。
【００２２】
本体筐体２には、図１に示すように、開口を開閉可能なカバー２１が設けられている。
【００２３】
このカバー２１は、その下端部に設けられたカバー軸（図示せず）に回動自在に支持されている。カバー２１を閉じると（閉状態）、図１に示すように、カバー２１によって開口２２が閉鎖される。またカバー２１を開けると（開状態）、図２に示すように、開口２２が開放される。ユーザは、この開口２２から後述する各色のプロセスカートリッジ７が装着されたユニット本体６１を着脱させることができる。
【００２４】
（１）給紙部
給紙部３は、本体筐体２内の下方において、用紙を収納する給紙トレイ３１と、給紙ローラ３２、給紙パット３３、およびレジストローラ３４を備えている。
【００２５】
このように構成された給紙部３では、給紙トレイ３１から用紙が一枚ずつ分離されて画像形成部４へ送られる。
【００２６】
（２）画像形成部
画像形成部４は、露光部４１と、プロセス部６と、転写部８と、定着部９を備えている。
【００２７】
（２−１）露光部
露光部４１は、本体筐体２内の上部に設けられ、レーザ発光部、ポリゴンミラー、レンズおよび反射鏡（図示せず）を備えている。
【００２８】
このように構成された露光部４１では、所定の画像データに基づいてレーザ光源から発光されるレーザ光が、ポリゴンミラーで左右方向に高速で走査され、レンズおよび反射鏡を通過または反射した後、感光体ドラム６２に照射される。
【００２９】
（２−２）プロセス部
プロセス部６は、露光部４１の下方であって、給紙部３の上方に配置されている。プロセス部６は、ユニット本体６１と、ユニット本体６１に装着された各色のトナーが入ったプロセスカートリッジ７とを備えている。
【００３０】
ユニット本体６１は、前側から後側に並べて配置され、各色のプロセスカートリッジ７に対応する４つのドラムサブユニットを有している。
【００３１】
各ドラムサブユニットは、感光体ドラム６２、スコロトロン型帯電器６３および後述する新品検知部の検知部材（図示せず）などを備えている。
【００３２】
プロセスカートリッジ７は、カートリッジフレーム７１を備え、カートリッジフレーム７１に回転可能に支持される現像ローラ７２と、トナーを現像ローラ７２に供給する供給ローラ７３と、現像ローラ７２上のトナーの厚さを規制する層厚規制ブレード７４と、現像剤の一例としてのトナーを収容するトナー収容部７５とを備えている。
【００３３】
現像ローラ７２は、金属製のローラ軸と、ローラ軸を導電性のゴム材料で被覆する被覆部とを有している。被覆部は、カーボン微粒子などを含む導電性のウレタンゴムまたはシリコーンゴムからなる表面に、フッ素が含有されているウレタンゴムまたはシリコーンゴムのコート層が被覆されている。
【００３４】
供給ローラ７３は、金属性のローラ軸と、ローラ軸を導電性の発泡材料で被覆する被覆部とを有している。
【００３５】
層厚規制ブレード７４は、現像ローラ７２の近傍に配置されている。層厚規制ブレード７４は、上端がカートリッジフレーム７１に固定される金属製の板バネ部材と、板バネ部材の下端部に設けられ、板バネ部材の弾性力によって現像ローラ７２の表面を押圧する押圧部とを備えている。
【００３６】
トナー収容部７５には、現像剤として、電気絶縁性を有する正帯電の非磁性１成分のトナーが充填されている。また、トナー収容部７５には、トナー収容部７５内のトナーを攪拌するためのアジテータ７６が設けられている。
【００３７】
このように構成されたプロセス部６では、感光体ドラム６２の表面が帯電器６３により一様に帯電され、帯電された感光体ドラム６２の表面がレーザ光の走査によって露光され、露光された部分の電位が下がることにより、感光体ドラム６２の表面に静電潜像が形成される。
【００３８】
一方、トナー収容部７５のトナーが供給ローラ７３により現像ローラ７２上に供給され、供給ローラ７３と現像ローラ７２との間で摩擦帯電される。そして、現像ローラ７２上に供給されたトナーは、現像ローラ７２の回転に伴って、層厚規制ブレード７４と現像ローラ７２との間に進入し、さらに摩擦帯電されつつ、一定の厚さの薄層として現像ローラ７２上に担持される。
【００３９】
そして、プロセスカートリッジ７から供給されたトナーが、感光体ドラム６２の露光された部分に保持されることにより、感光体ドラム６２の表面にトナー像が形成される。
【００４０】
（２−３）転写部
転写部８は、給紙部３の上方であって、プロセス部６の下方に配置されている。転写部８は、駆動ローラ８１、従動ローラ８２、用紙を定着部９へ搬送する搬送ベルト８３および転写ローラ８４を備えている。
【００４１】
駆動ローラ８１及び従動ローラ８２は、離間して平行に配置され、これらの間に無端状の搬送ベルト８３が張り渡されている。搬送ベルト８３は、その外側の面が各感光体ドラム６２に接している。また、搬送ベルト８３の内側には、各感光体ドラム６２との間で搬送ベルト８３を狭持する４つの転写ローラ８４が配置されている。この転写ローラ８４には、各感光体ドラム６２上のトナー像を用紙に転写するために、転写バイアスが印加される。
【００４２】
このように構成された転写部８では、画像形成時に搬送ベルト８３により搬送されてきた用紙が、感光体ドラム６２と搬送ベルト８３の内側に配置される転写ローラ８４との間を搬送される。そして、感光体ドラム６２上に狭持されたトナー像が用紙に転写される。
【００４３】
（２−４）定着部
定着部９は、プロセスカートリッジ７に対して後側に配置され、熱源により加熱される加熱ローラ９１および加熱ローラ９１に圧接する加圧ローラ９２を備えている。
【００４４】
このように構成された定着部９では、用紙が加熱ローラ９１と加圧ローラ９２との間を通過することにより、用紙上のトナー像が用紙に熱定着される。
【００４５】
（３）排紙部
排紙部５は、定着部９を通過した用紙を搬送するための排紙ローラ５１と、排紙ローラ５１より搬送された用紙を蓄積する排紙トレイ５２とを備えている。
【００４６】
このように構成された排紙部５では、定着部９でトナー像が定着された用紙が、排紙ローラ５１によって搬送されて排紙トレイ５２上に排紙される。
【００４７】
〔電気的構成〕
次に、制御装置１０の構成について、図３を用いて説明をする。
【００４８】
制御装置１０は、制御部１１と、記憶部１２とを有している。
【００４９】
制御部１１は、画像形成部４と、ユーザにプロセスカートリッジ７の交換時期であることを表示する報知手段の一例としての表示部１３と、ユニット本体６１の着脱を検知する着脱検知部１４と、ユニット本体６１に装着されたプロセスカートリッジ７が新品（未使用）であるかを検知する新品検知部１５とが電気的に接続されている。また制御部１１は、ＣＵＰ１１ａと、検出手段の一例としてのトナー搬送量検出部１１ｂと、現像ローラ７２に印加する現像バイアスを制御する現像バイアス印加手段の一例としての現像バイアス制御部１１ｃと、搬送ベルト上にパッチを形成するパッチ形成手段の一例としてのパッチ形成部１１ｄと、パッチの濃度を検出するための濃度検出手段の一例としての濃度検出部８５と、を有している。
【００５０】
着脱検知部１４は、発光部と受光部とを備える光センサ（図示せず）により構成されている。発光部および受光部は、本体筐体２内に設けられ、ユニット本体６１を介して互いに対向するように配置されている。着脱検知部１４は、光センサのＯＮ、ＯＦＦにより、ユニット本体６１が本体筐体２に着脱されたかどうかを検知する。
【００５１】
新品検知部１５は、後述する記憶部に記憶された累積印刷枚数をリセットするか否かの判断をするため、ユニット本体６１に装着されたプロセスカートリッジ７が新品か否かを検知している。
【００５２】
本体筐体２の側壁には、新品検知部１５の一部を構成する新品検知センサ（図示せず）が設けられている。この新品検知センサは、光センサを有している。
【００５３】
具体的には、本体筐体２にユニット本体６１が装着される前は、新品検知センサはＯＮの状態である。そして、新品のプロセスカートリッジ７を有するユニット本体６１が本体筐体２に装着されると、プロセスカートリッジ７に設けられた駆動ギア（図示せず）が、新品のプロセスカートリッジ７に対応したドラムサブユニットの側壁に設けられた検知部材を回動させ、検知部材が光センサの光を遮断する。また、新品でないプロセスカートリッジ７に設けられた駆動ギアは、検知部材を回動させないため、光センサはＯＮの状態である。このように新品検知部１５は、光センサのＯＮ，ＯＦＦによりユニット本体６１に装着されたプロセスカートリッジ７が新品か否かを判断する。
【００５４】
現像バイアス制御部１１ｃは、用紙に画像を形成するときには、後述する最大現像バイアス値よりも低い現像バイアス値を印加し、トナー搬送量を検出するときには、最大現像バイアス値を印加するように制御する。
【００５５】
パッチ形成部１１ｄは、トナー像の濃度を検出して、用紙に適正な濃度を印字する画像形成条件に補正する際や色ずれを検出してその色ずれを補正する際に使用されるパッチを形成するとともに、トナー搬送量の検出に使用されるパッチも形成する。
【００５６】
濃度検出部８５は、図１に示すように、従動ローラ８２に対して搬送ベルト８３を挟んで対向する位置（従動ローラの斜め下方の位置）に配置されている。濃度検出部８５は、パッチ形成部１１ｄにより形成されたパッチの反射濃度を検出するための濃度センサを有している。濃度センサは、半導体レーザなどの発光素子と、発光素子から出射され、パッチの表面または搬送ベルトの表面で反射されたレーザ光を受光する受光素子とを有している。濃度検出部８５は、パッチが濃度センサに対向する位置に搬送されると、濃度センサからパッチでの反射光量を得る。そして濃度検出部８５は、この反射光量に基づいて、パッチの反射濃度を得る。
【００５７】
トナー搬送量検出部１１ｂは、現像バイアス制御部１１ｃにより現像ローラ７２に後述する最大現像バイアス値を印加したときに、パッチ形成部１１ｄによりパッチを形成し、そのパッチの反射濃度（相当量）を濃度検出部８５の濃度センサにより検知することにより、プロセスカートリッジ７に設けられた現像ローラ７２のトナー搬送量を検出する。
【００５８】
記憶部１２は、第１記憶部の一例としてのＲＯＭ１２ａおよび第２記憶部の一例としてのＲＡＭ１２ｂを有している。
【００５９】
ＲＯＭ１２ａには、レーザプリンタ１を制御するための各種制御プログラムや各種設定、初期値等が記憶されている。例えば、ＲＯＭ１２ａには、後述するパッチの反射濃度に応じたプロセスカートリッジ７の印刷可能枚数（交換時期）を示すテーブル（図８参照）や現像ローラ７２に現像バイアス値を変化させ印加しても感光体ドラム６２に付着するトナーの量が飽和する最大現像バイアス値などが記憶されている。
【００６０】
ＲＡＭ１２ｂは、読み出された各種制御プログラムを一時的に記憶する作業領域として、あるいは画像データを一時的に記憶する記憶領域として利用される。例えば、ＲＡＭ１２ｂには、装着されたプロセスカートリッジ７のトナー搬送量検出部１１ｂにより検出されたパッチの反射濃度に応じた印刷可能枚数や、新品のプロセスカートリッジ７を装着後の印刷枚数の累積値である累積印刷枚数などが記憶されている。この累積印刷枚数は、新品のプロセスカートリッジ７が装着された場合にリセットされる。
【００６１】
ＣＵＰ１１ａは、ＲＯＭ１２ａから読み出された制御プログラムに従って、その処理結果をＲＡＭ１２ｂに記憶させながら、制御部１１を介してレーザプリンタ１の各構成要素を制御する。
【００６２】
〔トナー搬送量の求め方〕
次に、トナー搬送量の求め方を、図４を用いて説明をする。
【００６３】
図４は、パッチの反射濃度と現像バイアス値の関係を説明する図である。
【００６４】
パッチの反射濃度は、現像バイアス値に依存している。
【００６５】
しかし、現像バイアス値がＶ１以上になると、パッチの反射濃度は現像バイアス値に依存しなくなる。これは、現像バイアス値がＶ１以上のとき、感光体ドラム６２上の静電潜像に対応した現像ローラ７２上のトナーが、全て感光体ドラム６２上に付着したため、現像バイアス値をＶ１以上増加させても、現像ローラ７２上のトナーが感光体ドラム６２の静電潜像に付着する量が変わらないためである。
【００６６】
つまり、感光体ドラム６２に付着するトナー量が飽和する現像バイアス値Ｖ１でパッチを形成し、そのパッチの反射濃度を検出することで、装着されたプロセスカートリッジの現像ローラ７２のトナー搬送量がわかる。
【００６７】
本実施形態では、本体筐体２内に新品のプロセスカートリッジ７が装着されると、画像形成部４は各色に対応した感光体ドラム６２にパッチの静電潜像を形成する。そして、現像バイアス制御部１１ｃは、感光体ドラム６２に付着するトナー量が飽和する現像バイアス値を各色の現像ローラ７２に印加する。そして、パッチ形成部１１ｄは、各色のトナーによりパッチのトナー像を搬送ベルト８３上に形成する。そして、濃度検出部８５は、その各色のパッチの濃度を検出する。制御部１１は、このパッチの濃度の検出結果により、新品のプロセスカートリッジ７の現像ローラ７２のトナー搬送量を求めている。
【００６８】
〔最大現像バイアス値の求め方〕
次に、本実施形態の最大現像バイアス値の求め方について、図５を用いて説明をする。
【００６９】
プロセスカートリッジ７を製造するときには、トナーの帯電性と現像ローラ７２の表面粗さが、所定の規格値内のものを使って製造する。このときのパッチの反射濃度と現像バイアス値との関係は、図５のようになる。Ａ１は、トナーの帯電性が最大で、現像ローラ７２の表面粗さが最小の場合、Ａ２は、トナーの帯電性が最小で、現像ローラ７２の表面粗さが最小の場合、Ａ３は、トナーの帯電性が最大で、現像ローラ７２の表面粗さが最大の場合、Ａ４は、トナーの帯電性が最小で、現像ローラ７２の表面粗さが最大の場合である。
【００７０】
このように、パッチの反射濃度が飽和するときの現像バイアス値は、プロセスカートリッジ７のトナーの帯電性と現像ローラ７２の表面粗さにより異なる。
【００７１】
しかし、現像ローラ７２に現像バイアス値Ｖ４以上のバイアスが印加されると、どのプロセスカートリッジ７が装着されても、パッチの反射濃度が一定となる。つまり、現像バイアス値Ｖ４以上のバイアスが現像ローラ７２に印加されると、トナーの帯電性と現像ローラ７２の表面粗さが規格値内で異なるどのプロセスカートリッジ７においても、感光体ドラム６２上の静電潜像に対応した現像ローラ７２上のトナーが、全て感光体ドラム６２上に付着する。
【００７２】
本実施形態では、この現像バイアス値Ｖ４を最大現像バイアス値と決め、予め記憶部１２のＲＯＭ１２ａにその値を記憶する。
【００７３】
このように、現像バイアス値Ｖ４以上のバイアス値を印加したときのパッチの反射濃度を見ることにより、交換されるプロセスカートリッジ７の現像ローラ７２のトナー搬送量を求めることができる。
【００７４】
〔制御部の動作〕
図６は、新品のプロセスカートリッジ７が装着された際に、装着されたプロセスカートリッジ７の印刷可能枚数を決定する処理手順を示すフローチャートである。
【００７５】
新品のプロセスカートリッジ７が装着されると、ステップＳ１０１（以下、単にＳ１０１と称す。他のステップも同様）において、現像バイアス制御部１１ｃは、新品のプロセスカートリッジ７内の現像ローラ７２に最大現像バイアス値Ｖ４を印加する。
【００７６】
次に、Ｓ１０２において、パッチ形成部１１ｄは、搬送ベルト８３の所定の位置にトナーによるパッチを形成するための画像形成動作を行う。
【００７７】
そして、Ｓ１０３において、濃度検出部８５は、パッチが濃度検出部８５の検出位置に到達すると、そのパッチの反射濃度を検出する。
【００７８】
次に、Ｓ１０４において、制御部１１は、濃度検出部８５が反射濃度１．４５以上を検出したかを判断する。Ｓ１０４において、例えば、図５に示すＡ１のように、濃度検出部８５が反射濃度１．４５以上の値を検出すると（Ｓ１０４、Ｙｅｓ）、Ｓ１０５において、記憶部１２のＲＡＭ１２ｂには、ＲＯＭ１２ａに記憶された図８の説明図に基づいて、反射濃度１．４５以上の値に応じたプロセスカートリッジ７の印刷可能枚数３５００枚が記憶される。
【００７９】
一方、Ｓ１０４において、濃度検出部８５が反射濃度１．４５以上の値を検出しない場合（Ｓ１０４、Ｎｏ）、Ｓ１０６において、制御部１１は、濃度検出部８５が反射濃度１．３以上１．４５未満の値を検出したかを判断する。Ｓ１０６において、例えば図５に示すＡ２、Ａ３のように、濃度検出部８５が反射濃度１．３以上１．４５未満の値を検出すると（Ｓ１０６、Ｙｅｓ）、Ｓ１０７において、記憶部１２のＲＡＭ１２ｂには、ＲＯＭ１２ａに記憶された図８の説明図に基づいて、反射濃度１．３以上１．４５未満の値に応じたプロセスカートリッジ７の印刷可能枚数４０００枚が記憶される。
【００８０】
また、Ｓ１０６において、例えば、図５に示すＡ４のように、濃度検出部８５が反射濃度１．３以上１．４５未満の値を検出しない場合（Ｓ１０６、Ｎｏ）、Ｓ１０８において、記憶部１２のＲＡＭ１２ｂには、ＲＯＭ１２ａに記憶された図８の説明図に基づいて、反射濃度１．３未満の値に応じたプロセスカートリッジ７の印刷可能枚数４５００枚が記憶される。このように制御部１１は、新品のプロセスカートリッジ７が装着された際に、装着されたプロセスカートリッジ７の印刷可能枚数を決定する。
【００８１】
図７は、レーザプリンタ１が画像形成処理に伴って表示部１３にプロセスカートリッジの交換時期を表示するまでを示すフローチャートである。
【００８２】
ＲＡＭ１２ｂには、レーザプリンタ１の電源がオフになる前に記憶されていた印刷可能枚数Ｘや累積印刷可能枚数Ａが記憶されている。
【００８３】
レーザプリンタ１の電源がオンになると、Ｓ２０１において、着脱検知部１４は、本体筐体２にユニット本体６１の着脱があったかを判断する。
【００８４】
そして、Ｓ２０１において、ユニット本体６１の着脱がない場合（Ｓ２０１、ＮＯ）、Ｓ２０３へ移行し、レーザプリンタ１に送られてきた画像データに基づいて、画像形成動作が開始される。
【００８５】
そして、用紙に画像が形成されると、Ｓ２０４において、制御部１１は、ＲＡＭ１２ｂに今まで印刷してきた枚数である累積印刷枚数Ａを記憶させる。
【００８６】
次に、Ｓ２０５において、制御部１１は、累積印刷枚数Ａが印刷可能枚数Ｘ以上であるかを判断する。
【００８７】
Ｓ２０５において、累積印刷枚数Ａが印刷可能枚数Ｘ以上の場合（Ｓ２０５、Ｙｅｓ）、制御部１１は、表示部１３にユーザにプロセスカートリッジ７の交換を促すような表示をする。
【００８８】
また、Ｓ２０５において、累積印刷枚数Ａが印刷可能枚数Ｘ未満の場合（Ｓ２０５、Ｎｏ）、Ｓ２０１へ移行する。
【００８９】
一方、Ｓ２０１において、ユニット本体６１の着脱があった場合（Ｓ２０１、Ｙｅｓ）、Ｓ２０２において、新品検知部１５は、ユニット本体６１に装着されているプロセスカートリッジ７が新品であるかを判断する。
【００９０】
そして、新品のプロセスカートリッジ７が装着された場合（Ｓ２０２、Ｙｅｓ）、Ｓ２０７において、制御部１１は、ＲＡＭ１２ｂに記憶されている累積印刷枚数Ａをリセットする。
【００９１】
次に、Ｓ２０８において、制御部１１は、装着されたプロセスカートリッジ７における印刷可能枚数Ｘを決定する処理（上述した図６に示す処理）を行う。そして、Ｓ２０３に移行し、レーザプリンタ１に送られてきた画像データに基づいて、画像形成動作が開始される。そして、用紙に画像が形成されると、Ｓ２０４において、制御部１１は、ＲＡＭ１２ｂに印刷してきた累積印刷枚数Ａを記憶させ、Ｓ２０５において、累積印刷枚数Ａが印刷可能枚数Ｘ以上であるかを判断し、累積印刷枚数Ａが印刷可能枚数Ｘ以上の場合に、表示部１３に交換を促す表示をする。
【００９２】
以上のように構成されたレーザプリンタの効果について説明をする。
【００９３】
ＲＡＭ１２ｂには、トナー搬送量検出部１１ｂの濃度検出部８５で検出されたパッチの反射濃度に基づいて、ＲＯＭ１２ａに記憶されたパッチの反射濃度に応じたプロセスカートリッジ７の交換時期（印刷可能枚数）が記憶されており、表示部１３には、使用中のプロセスカートリッジ７がＲＡＭ１２ｂに記憶されたその交換時期に達したことが表示されるので、使用されるプロセスカートリッジ７の現像ローラ７２のトナー搬送量が異なる場合でも、その現像ローラ７２のトナー搬送量に応じたプロセスカートリッジ７の交換時期をユーザに知らせることができる。これにより、ユーザに適正なプロセスカートリッジ７の交換時期を知らせることができる。
【００９４】
また、トナー搬送量検出部１１ｂは、現像バイアス制御部１１ｃが現像ローラ７２に最大現像バイアス値Ｖ４を印加し、パッチ形成部１１ｄがその最大現像バイアス値Ｖ４でパッチを形成し、濃度検出部８５がそのパッチの反射濃度を検出する構成を有している。このようにトナー搬送量検出部１１ｂは、パッチの反射濃度を検出することで現像ローラ７２のトナー搬送量を検出することができる。
【００９５】
また、濃度検出部８５は、画像形成条件の補正に使用されるパッチとトナー搬送量の検出に使用されるパッチの両方を検出するので、現像ローラ７２が複数あるレーザプリンタの場合、各現像ローラ７２にトナー搬送量検出部を設けなくてもトナー搬送量を検出することができる。これにより、レーザプリンタの小型化やコストを低減することができる。
【００９６】
（変形例）
なお、本発明の実施形態は、上記の実施形態に何ら制限をされることはなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の形態を採りうる。
【００９７】
本実施形態では、パッチ形成部１１ｄは、搬送ベルト８３上にパッチを形成する構成であったが、感光体ドラム、用紙、中間転写ベルトなどに転写しても、同様の効果を得ることができる。
【００９８】
また、本実施形態では、トナー搬送量検出部１１ｂは、パッチの反射濃度により現像ローラ７２のトナー搬送量を検出していたが、現像ローラ７２の近傍に、半導体レーザなどの発光素子と、発光素子から出射され、現像ローラ７２の表面またはトナー層の表面で反射するレーザ光を受光する受光素子とを設けてもよい。この構成により、現像ローラ７２のトナー搬送量をより正確に検出することができる。
【００９９】
また、本実施形態では、ＲＯＭ１２ａには、予め最大現像バイアス値が記憶されていたが、予め最大現像バイアス値を記憶しなくてもよい。具体的には、新品のプロセスカートリッジ７が装着されたときに、印刷時の現像バイアス値を現像ローラ７２に印加してパッチを形成し、濃度検出部８５によりパッチの反射濃度を検出し、パッチの反射濃度をＲＡＭ１２ｂに記憶させる。そして、現像バイアスを現像ローラ７２所定の間隔で印加し、それぞれのパッチの反射濃度を検出する。制御部１１は、検出されたパッチの反射濃度とＲＡＭに記憶された前回のパッチの反射濃度との差が所定値以下の場合に、最後にパッチを形成した現像バイアス値を最大現像バイアス値としてＲＡＭ１２ｂに記憶させる。
【０１００】
また、本実施形態では、プロセスカートリッジ７の交換時期を印刷可能枚数で設定していたが、トナー残量によりプロセスカートリッジ７の交換時期を設定してもよい。
【０１０１】
また、本実施形態では、プロセスカートリッジ７に現像ローラ７２を有し、ユニット本体６１に感光体ドラム６２を有していたが、プロセスカートリッジ７に現像ローラ７２と感光体ドラム６２を備えていてもよい。
【符号の説明】
【０１０２】
１・・・レーザプリンタ、２・・・本体筐体、２１・・・カバー、３・・・給紙部、４・・・画像形成部、５・・・排紙部、６・・・プロセス部、７・・・プロセスカートリッジ、７２・・・現像ローラ、７４・・・層厚規制ブレード、８・・・転写部、８５・・・濃度検出部、９・・定着部１１・・・制御部、１１ｂ・・・トナー搬送量検出部、１１ｃ・・・現像バイアス制御部、１１ｄ・・・パッチ形成部、１２・・・記憶部、１２ａ・・・ＲＯＭ、１２ｂ・・・ＲＡＭ、１３・・・表示部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
感光体ドラムに形成された静電潜像を現像剤により現像する現像ローラを有するプロセスカートリッジが着脱可能な画像形成装置であって、
プロセスカートリッジが前記画像形成装置に装着されたとき、現像ローラによって現像剤が搬送される搬送量に相当する相当量を検出する検出手段と、
現像ローラの搬送量に相当する相当量に応じたプロセスカートリッジの交換時期を記憶する第１記憶部と、
前記検出手段により検出された相当量に基づいて、前記第１記憶部に記憶された現像ローラの搬送量に相当する相当量に応じたプロセスカートリッジの交換時期を記憶する第２記憶部と、
使用中のプロセスカートリッジが前記第２記憶部に記憶された交換時期に達したことを報知する報知手段と、
を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記検出手段は、
感光体ドラムに付着する現像剤の量が飽和する最大現像バイアス値を印加する現像バイアス印加手段と、
前記現像バイアス印加手段により最大現像バイアス値を印加して、現像剤による濃度検知用パッチを形成するパッチ形成手段と、
前記パッチ形成手段により形成されたパッチの濃度を検出する濃度検出手段と、
を有することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項１】
感光体ドラムに形成された静電潜像を現像剤により現像する現像ローラを有するプロセスカートリッジが着脱可能な画像形成装置であって、
プロセスカートリッジが前記画像形成装置に装着されたとき、現像ローラによって現像剤が搬送される搬送量に相当する相当量を検出する検出手段と、
現像ローラの搬送量に相当する相当量に応じたプロセスカートリッジの交換時期を記憶する第１記憶部と、
前記検出手段により検出された相当量に基づいて、前記第１記憶部に記憶された現像ローラの搬送量に相当する相当量に応じたプロセスカートリッジの交換時期を記憶する第２記憶部と、
使用中のプロセスカートリッジが前記第２記憶部に記憶された交換時期に達したことを報知する報知手段と、
を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記検出手段は、
感光体ドラムに付着する現像剤の量が飽和する最大現像バイアス値を印加する現像バイアス印加手段と、
前記現像バイアス印加手段により最大現像バイアス値を印加して、現像剤による濃度検知用パッチを形成するパッチ形成手段と、
前記パッチ形成手段により形成されたパッチの濃度を検出する濃度検出手段と、
を有することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１１−１７０００４（Ｐ２０１１−１７０００４Ａ）
【公開日】平成２３年９月１日（２０１１．９．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−３２０８５（Ｐ２０１０−３２０８５）
【出願日】平成２２年２月１７日（２０１０．２．１７）
【出願人】（０００００５２６７）ブラザー工業株式会社 (13,856)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年９月１日（２０１１．９．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年２月１７日（２０１０．２．１７）
【出願人】（０００００５２６７）ブラザー工業株式会社 (13,856)
【Ｆターム（参考）】
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