画像形成装置
【課題】 簡単な構成でカートリッジの使用履歴や寿命に関する情報を現像剤担持体上に可視情報として表示し、カートリッジに設けられた部材が再利用可能かどうかを判断しやすくすること。
【解決手段】 静電潜像を現像する現像剤担持体を備えたカートリッジ５を着脱可能な画像形成装置１００において、前記カートリッジ５の使用状態を検知するための検知手段を有し、前記現像剤担持体に前記使用状態を示す現像剤像を形成することを特徴とする画像形成装置。
【解決手段】 静電潜像を現像する現像剤担持体を備えたカートリッジ５を着脱可能な画像形成装置１００において、前記カートリッジ５の使用状態を検知するための検知手段を有し、前記現像剤担持体に前記使用状態を示す現像剤像を形成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、現像剤担持体を備えたプロセスカートリッジを着脱可能な画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、画像形成装置においては、静電潜像を現像する現像剤担持体を備える現像カートリッジや、現像剤担持体と電子写真感光体とを備えるプロセスカートリッジなどのカートリッジを画像形成装置本体に着脱可能とした構成が採用されている。
【０００３】
最近、資源の有効利用という観点から、使用済みのカートリッジが回収され、カートリッジに用いられている部品が再利用されるようになってきている。しかし、カートリッジが使用されてきた使用状態によって、各々の部品が再利用可能か否かは異なる。そのためカートリッジ再生部門において、簡単な方法で回収されたカートリッジの使用状態を確認可能にすることが求められている。特許文献１では、像担持体や画像形成用ユニットの使用履歴や寿命に関する情報を像担持体に表示することで、画像形成用ユニットを回収後に画像形成用ユニットの使用状態を判断できる構成が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３３３０４６３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は上記従来技術を更に発展させたものである。すなわち本発明は、カートリッジの使用状態を現像剤担持体に可視情報として表示し、簡単にカートリッジの使用状態を確認可能にする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】
【０００６】
上記目的を達成するための本発明の代表的な構成は、静電潜像を現像する現像剤担持体を備えたカートリッジを着脱可能な画像形成装置において、前記カートリッジの使用状態を検知するための検知手段を有し、前記現像剤担持体に前記使用状態を示す現像剤像を形成することを特徴とする画像形成装置である。
【発明の効果】
【０００７】
以上説明したように、本発明によれば、簡単な構成でカートリッジの使用状態を現像剤担持体に可視情報として表示し、簡単にカートリッジの使用状態を確認可能にする画像形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施例１における画像形成装置の一例を示す概略構成図である。
【図２】実施例１における現像カートリッジを示す概略構成図である。
【図３】実施例１における現像剤量検知手段のブロック図である。
【図４】実施例１における供給ローラ内のトナー量と静電容量の関係を表す図である。
【図５】実施例１における使用履歴や寿命を現像ローラ上に表示するフローチャートである。
【図６】実施例１における現像ローラ上の表示状態を示す図である。
【図７】実施例２におけるプロセスカートリッジを示す概略構成図である。
【図８】実施例２における規制ブレードに印加するパルス電圧を示す図である。
【図９】実施例２における現像ローラ上の表示状態を示す図である。
【図１０】実施例２における使用履歴や寿命を現像ローラ上に表示するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
＜実施例１＞
以下に図面を参照して、本発明の実施の形態を例示する。但し、この実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状それらの相対配置などは、発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものであり、この発明の範囲を以下の実施形態に限定する趣旨のものではない。
【００１０】
本実施例の画像形成装置１００の構成を図１に示す。図１中、符号１で示されるのは像担持体たる感光体ドラムである。感光体ドラム１は矢印Ｒ１方向に回転する。２は帯電ローラである。３は露光装置、４は反射ミラーである。露光装置３から発信されたレーザービームが、反射ミラー４を介して感光体ドラム１上の露光位置Ａに達するように配置されている。現像手段たる現像装置は負帯電性のブラックトナーを内包しており、現像カートリッジ５として画像形成装置１００の装置本体に着脱可能に構成されている。
【００１１】
画像形成装置１００の画像形成動作について説明する。矢印Ｒ１方向に１００ｍｍ／ｓｅｃで回転している感光体ドラム１の表面上を、帯電ローラ２で所定電位に帯電する。露光位置Ａにおいて、露光装置３、反射ミラー４により画像信号に応じて発信されたレーザービームにより、感光体ドラム１上に静電潜像を形成する。形成した静電潜像を現像位置Ｃにおいて現像装置（現像カートリッジ）５で現像し、トナー像を形成する。感光体ドラム１上に形成されたトナー像は、転写位置Ｂにおいて、感光体ドラム１の下部に配置された転写ローラ６によって転写材Ｐに転写される。トナー像を転写された転写材Ｐは定着器１５に送られる。定着器１５は転写材Ｐ上のトナー像を加圧及び加熱して転写材Ｐに定着し、最終画像とする。
【００１２】
また感光体ドラムの回転方向において、トナー像を転写材Ｐに転写する感光体ドラム１の転写位置Ｂに対して下流側にはクリーニングブレード９が設置されている。クリーニングブレード９は感光体ドラム１に接触し、感光体ドラム１が転写材Ｐにトナー像を転写した後に、感光体ドラム１上に残ったトナーを掻き落とす。
【００１３】
現像装置である現像カートリッジ５について図２を用いて詳細に説明する。現像カートリッジ５は、現像カートリッジ５の枠体であって、内部にトナーを収納するトナー容器２１および、トナー容器２１に支持された各部材からなる。トナー容器２１の開口部には現像剤担持体たる現像ローラ２５が設けられ、さらに現像ローラ２５に当接するように現像剤規制部材たる規制ブレード２７が設けられる。トナー容器２１の内部にはトナー供給部材たる供給ローラ２４が現像ローラ２５に隣接して設けられる。
【００１４】
現像ローラ２５は、現像動作中は感光体ドラム１と接触した状態で回転する。現像ローラ２５と供給ローラ２４は画像形成装置１００の装置本体に設けられた駆動装置（駆動手段）から駆動力が伝達されるため、同じタイミングで回転開始と停止が行なわれる。現像動作終了後は、画像形成装置１００の装置本体に設けられたカム２０が回転してトナー容器２１上部を押すことで、トナー容器２１が揺動中心軸３０を回転軸として回転し、現像ローラ２５が感光体ドラム１から離間する。離間後、駆動装置Ｐによって、回転駆動を停止している。
【００１５】
現像ローラ２５は、φ８（ｍｍ）の導電性の芯金２８と、その周囲に形成したシリコンゴムを基層とした導電性弾性層からなる。表層にはアクリル・ウレタン系ゴム層がコートされている。現像ローラ２５の外径はφ１３（ｍｍ）、体積抵抗は約１０５Ω・ｃｍである。現像動作中において、現像ローラ２５は、前述の現像位置Ｃで感光体ドラム１に接触し、図２中の矢印Ｒ４方向に回転駆動できるようにトナー容器２１に支持されている。画像形成中において、現像ローラ２５の回転速度（周速）は１６０ｍｍ／ｓｅｃで、所定のＤＣ電圧が印加される。なお、現像ローラ２５上のトナー像を目視で認識可能とするためには現像ローラ２５の表面とトナーの色が異なるほうが望ましい。
【００１６】
供給ローラ２４は、φ６（ｍｍ）の導電性の芯金２９と、その周囲に形成した柔らかい連続気泡体からなる発泡表層たるウレタンスポンジ層から構成される。供給ローラ２４の外径はφ１５（ｍｍ）、体積抵抗は約１０８Ω・ｃｍである。本実施例では、現像ローラ２５の芯金２８の中心と供給ローラ２４の芯金２９の中心との距離（以下、中心間距離）を１３ｍｍとし、現像ローラ２５の表面が供給ローラ２４のウレタンスポンジ層を、１．０ｍｍほどの侵入量で押し込むように設置する。ここで侵入量とは、芯金２８の中心と芯金２９の中心間を結ぶ線分上で、供給ローラ２４と現像ローラ２５の外径の和から上記中心間距離を差し引いて２で割った長さである。供給ローラ２４は、図２中の矢印Ｒ５方向に回転駆動できるようにトナー容器２１に支持されている。画像形成中において、供給ローラ２４の回転速度（周速）は、１４０ｍｍ／ｓｅｃで、所定のＤＣ電圧が印加される。
【００１７】
規制ブレード２７は、可撓性を持ったリン青銅板金から成り、一端をトナー容器２１に固定し、他端を自由端として現像ローラ２５に当接させている。現像ローラ２５の回転方向に対してカウンタ方向となる向きで、自由端近傍の平滑面が現像ローラ２５の表面と摺擦するように配設されている。画像形成中において、規制ブレード２７の電位が現像ローラ２５の電位を基準として−２００Ｖとなるように規制ブレード２７にはＤＣ電圧が印加される。なお、本実施例では、リン青銅の規制ブレード２７を採用したが、トナー量を規制し、トナーに対して適切な摩擦電荷を与えることができれば、規制ブレード２７表面をポリアミドエラストマー等の樹脂にしても良い。
【００１８】
その他、現像ローラ２５とトナー容器２１の隙間を覆い、現像剤がトナー容器２１から外に洩れ出ることを防止する洩れ防止シール２６が設けられている。
【００１９】
図１に示した画像形成装置１００は、現像カートリッジ５の構成要素の使用履歴や寿命を検知する検知手段を備えており、具体例を以下に説明する。本実施例では、トナー残量を検知する現像剤量検知手段と、現像ローラ２５の使用履歴や寿命を検知する検知手段が設けられている。
【００２０】
現像剤量検知手段について述べる。本実施例では、現像ローラ２５の芯金２８と供給ローラ２４の芯金２９との間の静電容量を検知することで、トナー残量に関する情報を得ることができる。この方法では、トナー残量と、上記芯金間の静電容量との間に相関関係があるため、静電容量を検知することでトナー残量を測定することが可能である。
【００２１】
静電容量測定を用いたトナー残量の検知方法について図３を用いてさらに詳しく説明する。現像剤量検知手段は、検知回路１１３、コンパレーター１１４、トナー残量判断手段１１５等によって構成される。まず、供給ローラ２４の芯金２９に装置本体に設けられた電圧印加手段１１２から、電圧制御手段１１１によって制御された所定の交流バイアスを印加し、現像ローラ２５の芯金２８に誘起される交流電圧から芯金間の静電容量を検知する。なお現像ローラ２５の芯金２８に交流バイアスを印加して、芯金２９に誘起される交流電圧からトナー残量測定を行うことも可能である。本実施例のように、感光体ドラム１と対向していない供給ローラ２４の芯金２９に交流電圧を印加する方が、供給ローラ２４に交流バイアスを印加した際に、供給ローラ２４や現像ローラ２５から感光体ドラム１にトナーが移動しにくい点でより好ましい。
【００２２】
静電容量の検知を行う際は、感光体ドラム１と現像ローラ２５が離間し、現像ローラ２５が停止した状態で行っている。これは、検知する静電容量に対して感光体ドラム１が与える影響を低減できることと、現像ローラ２５を停止してから静電容量検知を行った方がより安定した出力が得られるためである。芯金２９に検知用の電圧を印加する電圧印加手段１１２が接続され、芯金２８には、画像形成装置１００の装置本体に設けられた検知回路１１３が接続される。静電容量検知用の交流バイアスは、周波数５０ＫＨｚ、ピーク間電圧Ｖｐｐ＝２００Ｖとした。芯金２８に誘起される交流電圧は、検知回路１１３に接続されたコンパレータ−１１４で整流され、整流されたＤＣ電圧そのものか、前記ＤＣ電圧を数値化した信号情報が検知回路１１３から出力値として出力される。
【００２３】
芯金２８と芯金２９との間の静電容量と供給ローラ２４内のトナー量とは、図４に示すような相関関係を有する。トナーの誘電率は空気に対して３倍前後であるため、供給ローラ２４内のトナー量が増えるほど芯金２８と芯金２９の間の静電容量も増加する。図４に示される相関関係に基づきＣＰＵからなるトナー残量判断手段１１５が、検知回路の出力信号からトナー残量を判断し、その結果をトナー残量値として出力する。さらに画像形成装置はトナー残量報知手段１１６を備える。トナー残量報知手段１１６はトナー残量判断手段１１５が出力したトナー残量値が一定値を下回ったときなどに、画像形成装置１００に設けられた液晶画面や、画像形成装置１００に接続されたコンピュータなどにその旨を表示することが可能である。
【００２４】
なお、現像剤量検知手段は、現像カートリッジ５のトナー容器２１が収納するトナーの残量を検知できるものであればよい。トナー容器２１内に検知光を通過させ、その検知光の通過時間によってトナー容器２１内に収納されているトナー残量を検出してもよい。また、露光手段の発光するピクセル数をカウントすることのできるピクセルカウント計数手段（ピクセルカウンター）を用いて、トナー使用量を推定し、トナー残量を求めてもよい。
【００２５】
現像ローラ２５の使用履歴や寿命を検知する検知手段について述べる。本実施例では現像ローラ２５の回転距離を積算し、総回転距離のデータをもとに現像ローラ２５の使用履歴や寿命を判定する。現像ローラ２５の総回転距離は、総回転数と１回転当りの走行距離とから、これらを積算する演算を行って現像ローラ２５の総回転距離を求める。現像ローラ２５の総回転数は、例えば現像ローラ２５の回転数を検知する図示しないカウンタによって検知される。カウンタは、現像ローラ２５の駆動量を測定、検知する駆動量検知手段である。カウンタによる検知結果は本体メモリに書き込まれる。また、本体メモリには、予め現像ローラ２５の１回転当りの走行距離が書き込まれる。
【００２６】
なお、検知手段はこれに限定するものではなく、印刷枚数を積算検出する手段により累積印刷枚数のデータをもとに使用履歴や寿命を判定しても良い。また、感光体ドラム１の使用履歴や寿命を検知する際も、同様の構成で測定することができる。
【００２７】
使用履歴や寿命を現像ローラ２５上に表示するフローを図５に示す。画像形成動作終了時に、上述の検知手段によって、現像カートリッジ５の構成要素が寿命に到達したかどうかを判断する（Ｓ００３）。寿命に到達していなければ、寿命が検知されるまで画像形成動作を継続する（Ｓ００７）。
【００２８】
一方、寿命が検知されたときは、検知結果を感光体ドラム１上に現像することを利用して、現像ローラ２５上に現像剤像として現像残パターンを形成し、使用履歴や寿命に関する情報を表示する。ここで現像残パターンとは、現像ローラ２５が感光体ドラム１の静電潜像を現像した後、現像ローラ２５上に残る現像剤によって形成される現像剤像である。例えば、「トナー切れ」が検知された時には、図６（Ａ）に示すように現像残パターンを用いて、現像ローラ２５に、トナーの残量として「０％」と表示する。同時に、前述のカウンタによる検知結果に基づき、そのときの現像ローラ２５の総回転距離を「２０００」といった数値にて表示する。これにより、カートリッジを回収した時に現像ローラ２５に表示された数値を見るだけで容易に、カートリッジの使用状態を判断することができる。
【００２９】
現像剤パターンを現像ローラ２５上に形成する際には、通常の画像形成プロセス動作を実行するのと同様に、画像形成動作を開始する（Ｓ００４）。感光体ドラム１表面上を帯電ローラ２で所定電位に帯電する。露光位置Ａにおいて、露光装置３、反射ミラー４により画像信号に応じて発信されたレーザービームにより、感光体ドラム１上に静電潜像を形成する。ここで、カートリッジの使用状態を示すパターンを現像ローラ２５上に形成するため、このパターンとは反転させた静電潜像を感光体ドラム１上に形成する。
【００３０】
形成した静電潜像を現像位置Ｃにおいて現像カートリッジ５の現像ローラ２５で現像し、感光体ドラム１上にトナー像を形成する。このとき、静電潜像を現像するために使用されなかったトナーが現像ローラ２５上に残る。この残ったトナーが現像残パターンとして使用履歴や寿命に関する情報を表示する。
【００３１】
現像ローラ２５に現像残パターンが形成された後も、現像ローラ２５の回転が続けられると、現像残パターンがトナー容器２１の中に入り込んで表示された情報が隠れてしまう。また、現像残パターンの形成部が洩れ防止シート２６と接触してしまうと、現像残パターンが消されてしまう可能性もある。そのため、現像残パターンがトナー容器２１から露出し表示情報を確認できる位置である現像位置Ｃから洩れ防止シール２６までの領域に表示部分が来るように、現像ローラ２５を停止させる（Ｓ００５）。これにより使用履歴や寿命に関する情報を現像ローラ２５上に表示することができる（Ｓ００６）。本実施例では上記のような表示をしたが、構成要素の使用履歴や寿命に関する情報であれば、図６（Ｂ）に示すように文字、記号、バーコード等で表示しても良い。
【００３２】
上記のように現像ローラ２５上に使用履歴や寿命に関する情報を表示しても、現像カートリッジ５を画像形成装置１００の装置本体から取り出す際、或いは再生部門に送る際、その情報が消えてしまう可能性がある。そこで、現像カートリッジ５を画像形成装置本体から取り出す際、予め準備していたカバー部材で現像ローラ２５を被うように装着しても良い。
【００３３】
再生部門に回収された現像カートリッジに、現像ローラ２５上に使用履歴や寿命に関する情報が表示されていれば、現像カートリッジに用いられる各部材の再利用の可否を検討する。回収した現像カートリッジの各部材は表示内容によって例えば廃棄処分にし、或いは再生処理する。
【００３４】
また現像ローラ上に仕様履歴や寿命に関する情報が表示されていなければ、回収した現像カートリッジは寿命が未だ尽きていないものと判断する。いずれにしても、使用履歴や寿命に関する情報が現像ローラ２５上に表示されているか否かによって、回収した現像カートリッジの再生の可否を的確に決めることができる。
【００３５】
以上まとめると、本実施例では、現像ローラに現像カートリッジの使用状態を現像残パターン（現像剤像）として表示する。従来、カートリッジの使用履歴を表示する現像剤像は、感光体ドラム１を持ったプロセスカートリッジ等にしか表示できなかったが、本実施例によれば、カートリッジの使用状態を、感光体ドラムを備えない現像カートリッジにも表示することが可能になる。
【００３６】
現像残パターンは特殊な器具が無くても、視認可能であって、文字や記号を用いて使用状態を詳しく表示することが可能になるため、カートリッジ回収時に、部品の再利用を判断する効率が向上する。なお、現像ローラおよび感光体ドラムを備えるプロセスカートリッジを着脱可能な画像形成装置において、プロセスカートリッジの現像ローラに現像残パターンを形成しても良い。このとき、プロセスカートリッジが回収された際、部品の再利用を検討する前に、感光体ドラムをプロセスカートリッジから取り外す必要がある場合でも、現像ローラ２５にはプロセスカートリッジの使用状態が示された状態になる。そのため感光体ドラム以外の部品について再利用の可否を作業員が目視で確認しやすくなる。
【００３７】
＜実施例２＞
本発明の第２の実施例について説明する。本実施例の画像形成装置１００は、感光体ドラム１を備えたプロセスカートリッジ２００が着脱可能となるよう構成されている。まずプロセスカートリッジ２００の構成を図７に示す。図７に示すように、感光体ドラム１、帯電ローラ２、現像ユニット３１、クリーニング装置９を一体に結合することによって、プロセスカートリッジ２００を形成する。ここで現像ユニット３１とは、現像ローラ２５、規制ブレード２７、供給ローラ２４等を備えた現像装置であって、プロセスカートリッジ２００の一部を形成し、現像ローラ２５を用いて感光体ドラム１に形成された静電潜像を現像するものである。本実施例では、実施例１において画像形成装置１００の装置本体に装備されていた感光体ドラム１、帯電ローラ２、クリーニング装置９が、プロセスカートリッジ２００に含まれ、画像形成装置１００の装置本体に着脱可能とされている。しかし、その他の基本構成は実施例１と変わりはないため変更点のみ説明する。
【００３８】
本実施例の特徴とするところは、現像ローラ２５上に現像剤像を濃淡パターンとして表示することで、現像剤を消費することなくプロセスカートリッジ２００の使用履歴（使用状態）を示す点にある。また、実施例１では現像カートリッジの構成要素の何れかの部品が寿命を迎えたことが検知されたとき、その寿命及びそれ以外の構成要素の使用履歴を現像ローラ２５上に表示した。本実施例では、１回の画像形成動作、又は１ジョブの画像形成動作が行われる度毎に、使用履歴を現像ローラ２５上に表示する。
【００３９】
ここで、１回の画像形成動作とは１枚のコピー又はプリント画像を得る動作であり、１ジョブの画像形成動作とは、記録媒体（記録用紙）１枚、又は一連の複数枚の記録用紙のコピーないしはプリント動作を意味する。１枚のコピー又はプリントを行って、その動作を終えるときは、その１回の画像形成動作が１ジョブであり、連続してｎ回コピー又はプリント動作を行ったときには、その一連のｎ回の動作が１ジョブの画像形成動作である。
【００４０】
本実施例では、プロセスカートリッジ２００の構成要素のうち使用履歴を検知する手段としてトナー残量を検知する現像剤量検知手段が設けられている。現像剤量検知手段について説明する。本実施例では、露光手段の発光するピクセル数をカウントすることのできるピクセルカウント計数手段（ピクセルカウンター）を用いて、トナー使用量を推定する（以下ピクセルカウント方式と称す）。
【００４１】
ピクセルカウント方式では、１ピクセルカウントあたりのトナー使用量を本体メモリに記憶しておき、ピクセルカウンターでカウントされたピクセルカウント積算値からトナー使用量を推定する。ピクセルカウント積算値は、画像形成装置１００の装置本体に設けられた本体メモリに記憶される。そして、トナー残量が少なくなってきたら、トナー切れの時期や現像カートリッジの交換時期を精度良く検知するために、実施例１で用いた静電容量を用いたトナー残量検知を実行する。なお「トナー切れ」とは、現像ユニット３１内にトナーが完全になくなった状態を指すのではなく、維持したい水準の画像品質を維持することができるトナー量を下回った状態を意味する。
【００４２】
現像ローラ２５上の濃淡パターンとして使用履歴を表示する方法について説明する。現像ローラ２５と規制ブレード２７間の電位差が変わると現像ローラ２５が担持するトナーの量が変化する。これを利用して、使用履歴を示す現像剤像を形成する。本実施例では、規制ブレード２７に印加するＤＣ電圧の大きさを複数の値に切り替えることが可能である。
【００４３】
規制ブレード２７に印加するＤＣ電圧は、本体に設けられた電圧制御手段によって電圧制御され、必要なタイミングでその電圧値を切り替える。例えば、図８に示すように現像ローラ２５の回転中に規制ブレード２７に印加するＤＣ電圧の値を切り換えて規制ブレード２７にパルス電圧を加えることが可能である。一方、このとき現像ローラ２５には一定値のＤＣ電圧を印加する。これにより現像ローラ２５の回転に応じて、現像ローラ２５と規制ブレード２７の間の電位差が変化する。これにより現像ローラ２５に担持されるトナーの量が周期的に変化し、現像ローラ２５上には現像ローラ２５の回転方向に応じて濃淡が変化する現像剤像のパターンが現像ローラ２５の長手方向全域に形成できる。本実施例では、濃淡パターンでトナー残量を表示しており、３段階のパターンがある。図９に示すように、トナー残量が多い時から順に、現像ローラ２５上に第一、第二、第三の濃淡パターンを表示する。
【００４４】
使用履歴を現像ローラ２５上に表示するまでのフローを図１０に示す。画像形成時に、ピクセルカウントを計測する（Ｓ１０２）。画像形成動作終了時に、計測したピクセルカウントを積算し積算値Ｐｃｏｕｎｔを算出する（Ｓ１０３）。次に、積算値Ｐｃｏｕｎｔが所定値Ｐｔｈ１に到達しているかを判断（Ｓ１０４）する。到達していないときには、トナー残量が十分に多いことを意味するため電圧制御手段により規制ブレード２７に第一のパルス電圧を印加し、現像ローラ２５を所定時間回転させながら第一の濃淡パターン（図１０（Ａ）参照）を作成する（Ｓ１０５）。積算値Ｐｃｏｕｎｔが所定値Ｐｔｈ１に到達していると判断したときには、積算値Ｐｃｏｕｎｔが所定範囲Ｐｔｈ１≦Ｐｃｏｕｎｔ≦Ｐｔｈ２であるかを判断する（Ｓ１０６）。積算値Ｐｃｏｕｎｔが上記の所定範囲内であると判断した時には、規制ブレード２７に第二のパルス電圧を印加し、現像ローラ２５を所定時間回転させながら第二の濃淡パターン（図１０（Ｂ）参照）を作成する（Ｓ１０７）。範囲外であると判断した時には、トナー残量が少なくなっていることを意味するため、実施例１で用いた静電容量を用いたトナー残量検知を実行する（Ｓ１０８）。トナー容器２１に含まれるトナーが所定量を下回ったときには、プロセスカートリッジ２００が使用できない状態（寿命に到達した状態）として、「トナー切れ」をユーザーに報知する（Ｓ１１０）。
【００４５】
ここで「トナー切れ」の報知内容は、トナーが所定量を下回ったことや、カートリッジの交換を促す報知であって、例えば「トナーが少なくなりました。」「トナー切れです。」「カートリッジを交換してください。」等の表示があげられる。トナーが残っていると判断されたときには、規制ブレード２７に第三のパルス電圧を印加し、現像ローラ２５を所定時間回転させながら第三の濃淡パターン（図１０（Ｃ）参照）を作成する（Ｓ１０９）。ここで現像ローラ２５が回転を続けると表示された情報が消えてしまう。そのため、表示情報を確認できる位置である現像位置Ｃから洩れ防止シール２６までの領域に表示部分が来るように、現像ローラ２５を停止させる。
【００４６】
なお図１０に示されるように第一から第三の濃淡パターンは、それぞれ、濃淡が表示される周期が異なる。本実施例では規制ブレード２７に印加するＤＣ電圧を切り換えることにより、それぞれの濃淡パターンを表示したが、現像ローラ２５と規制ブレード２７間の電位差を切り換えることが条件のため、現像ローラ２５に印加するＤＣ電圧を切り換えても良い。
【００４７】
また現像ローラ２５に現像剤の濃淡パターンを形成した後、画像形成を再開する場合には、現像ローラ２５と、規制ブレード２７に印加する電圧の値を画像形成に適した値に戻し、現像ローラ２５を駆動させる。これにより現像ローラ２５に画像形成に適した量のトナーを担持させることができる。
【００４８】
ここで、現像ローラ２５に濃淡パターンを形成する時に利用した現像剤は、現像ローラ２５に担持され続けるか、トナー容器２１に回収されるので、画像形成のために再利用することが可能である。即ち、実施例１と異なり現像ローラ２５に現像剤像を形成しても、現像剤を消費することがない。そのため、プロセスカートリッジ２００が使用寿命に至った場合に限らず、１回の画像形成動作、又は１ジョブの画像形成動作が行われる度毎にプロセスカートリッジの使用状態を現像ローラ２５に表示することができる。
【００４９】
このように、１回の画像形成動作、又は１ジョブの画像形成動作が行われる度毎に使用履歴を現像ローラ２５上に表示しておけば、ユーザーは常にプロセスカートリッジ２００の使用履歴を把握することが可能となる。さらにプロセスカートリッジ２００のおよその交換時期を把握することも可能になる。この際は濃淡パターンとプロセスカートリッジ２００の使用状態を対応させた表などをラベルとしてプロセスカートリッジ２００に張り付けておくなどすれば、ユーザーがプロセスカートリッジ２００の使用状態を把握する助けとなる。
【００５０】
さらに、本実施例によれば、プロセスカートリッジ２００が寿命に至る前に画像形成装置本体から取り外され、回収された場合であっても、現像ローラ２５にはプロセスカートリッジ２００の使用状態が表示された状態になる。よってプロセスカートリッジ２００の回収部門において、プロセスカートリッジ２００を形成する部品が再利用可能であるかをより適切に判断できる。
【００５１】
なお、本実施例では使用履歴を検知する手段としてトナー残量を検知する現像剤量検知手段を採用した。しかし、プロセスカートリッジの構成要素である感光体ドラム１、現像ローラ２５、クリーニング装置９などの使用履歴を別の手段で検知してもよい。現像ローラ２５や感光体ドラム１の駆動量（回転数や回転距離の累計）を検知する検知手段（駆動量検知手段）や、画像形成を行った記録媒体の数量（枚数や面積）を測定、検知する検知手段（記録媒体検知手段）を別に設けてもよい。それらを組み合わせることで、プロセスカートリッジの使用履歴（使用状態）を濃淡パターンとして現像ローラ２５上に表示しても良い。
【００５２】
また、本実施例においてプロセスカートリッジが使用寿命に至った場合には、実施例１と同様に、現像ローラ２５上に現像残パターンを形成するなど、現像ローラ２５に形成する現像剤像として現像残パターンと濃淡パターンを適宜組み合わせてもよい。これにより現像剤像の形成による現像剤の消費を抑えつつ、プロセスカートリッジの回収時にはプロセスカートリッジの使用状態を、より詳細に示すことができる。
【００５３】
またプロセスカートリッジを着脱可能な画像形成装置を例に挙げて本実施例を説明したが、現像カートリッジを着脱可能な画像形成装置において、現像ローラに濃淡パターンを形成するようにしてもよいのは勿論である。
【符号の説明】
【００５４】
１ 感光体ドラム
２ 帯電ローラ
３ レーザー
４ 反射ミラー
５ 現像カートリッジ
６ 転写ローラ
９ クリーニング装置
１５ 定着器
２０ カム
２１ トナー容器
２４ 供給ローラ
２５ 現像ローラ
２６ 漏れ防止シール
２７ 規制ブレード
３０ 揺動中心軸
１００ 画像形成装置
２００ プロセスカートリッジ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、現像剤担持体を備えたプロセスカートリッジを着脱可能な画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、画像形成装置においては、静電潜像を現像する現像剤担持体を備える現像カートリッジや、現像剤担持体と電子写真感光体とを備えるプロセスカートリッジなどのカートリッジを画像形成装置本体に着脱可能とした構成が採用されている。
【０００３】
最近、資源の有効利用という観点から、使用済みのカートリッジが回収され、カートリッジに用いられている部品が再利用されるようになってきている。しかし、カートリッジが使用されてきた使用状態によって、各々の部品が再利用可能か否かは異なる。そのためカートリッジ再生部門において、簡単な方法で回収されたカートリッジの使用状態を確認可能にすることが求められている。特許文献１では、像担持体や画像形成用ユニットの使用履歴や寿命に関する情報を像担持体に表示することで、画像形成用ユニットを回収後に画像形成用ユニットの使用状態を判断できる構成が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３３３０４６３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は上記従来技術を更に発展させたものである。すなわち本発明は、カートリッジの使用状態を現像剤担持体に可視情報として表示し、簡単にカートリッジの使用状態を確認可能にする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】
【０００６】
上記目的を達成するための本発明の代表的な構成は、静電潜像を現像する現像剤担持体を備えたカートリッジを着脱可能な画像形成装置において、前記カートリッジの使用状態を検知するための検知手段を有し、前記現像剤担持体に前記使用状態を示す現像剤像を形成することを特徴とする画像形成装置である。
【発明の効果】
【０００７】
以上説明したように、本発明によれば、簡単な構成でカートリッジの使用状態を現像剤担持体に可視情報として表示し、簡単にカートリッジの使用状態を確認可能にする画像形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施例１における画像形成装置の一例を示す概略構成図である。
【図２】実施例１における現像カートリッジを示す概略構成図である。
【図３】実施例１における現像剤量検知手段のブロック図である。
【図４】実施例１における供給ローラ内のトナー量と静電容量の関係を表す図である。
【図５】実施例１における使用履歴や寿命を現像ローラ上に表示するフローチャートである。
【図６】実施例１における現像ローラ上の表示状態を示す図である。
【図７】実施例２におけるプロセスカートリッジを示す概略構成図である。
【図８】実施例２における規制ブレードに印加するパルス電圧を示す図である。
【図９】実施例２における現像ローラ上の表示状態を示す図である。
【図１０】実施例２における使用履歴や寿命を現像ローラ上に表示するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
＜実施例１＞
以下に図面を参照して、本発明の実施の形態を例示する。但し、この実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状それらの相対配置などは、発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものであり、この発明の範囲を以下の実施形態に限定する趣旨のものではない。
【００１０】
本実施例の画像形成装置１００の構成を図１に示す。図１中、符号１で示されるのは像担持体たる感光体ドラムである。感光体ドラム１は矢印Ｒ１方向に回転する。２は帯電ローラである。３は露光装置、４は反射ミラーである。露光装置３から発信されたレーザービームが、反射ミラー４を介して感光体ドラム１上の露光位置Ａに達するように配置されている。現像手段たる現像装置は負帯電性のブラックトナーを内包しており、現像カートリッジ５として画像形成装置１００の装置本体に着脱可能に構成されている。
【００１１】
画像形成装置１００の画像形成動作について説明する。矢印Ｒ１方向に１００ｍｍ／ｓｅｃで回転している感光体ドラム１の表面上を、帯電ローラ２で所定電位に帯電する。露光位置Ａにおいて、露光装置３、反射ミラー４により画像信号に応じて発信されたレーザービームにより、感光体ドラム１上に静電潜像を形成する。形成した静電潜像を現像位置Ｃにおいて現像装置（現像カートリッジ）５で現像し、トナー像を形成する。感光体ドラム１上に形成されたトナー像は、転写位置Ｂにおいて、感光体ドラム１の下部に配置された転写ローラ６によって転写材Ｐに転写される。トナー像を転写された転写材Ｐは定着器１５に送られる。定着器１５は転写材Ｐ上のトナー像を加圧及び加熱して転写材Ｐに定着し、最終画像とする。
【００１２】
また感光体ドラムの回転方向において、トナー像を転写材Ｐに転写する感光体ドラム１の転写位置Ｂに対して下流側にはクリーニングブレード９が設置されている。クリーニングブレード９は感光体ドラム１に接触し、感光体ドラム１が転写材Ｐにトナー像を転写した後に、感光体ドラム１上に残ったトナーを掻き落とす。
【００１３】
現像装置である現像カートリッジ５について図２を用いて詳細に説明する。現像カートリッジ５は、現像カートリッジ５の枠体であって、内部にトナーを収納するトナー容器２１および、トナー容器２１に支持された各部材からなる。トナー容器２１の開口部には現像剤担持体たる現像ローラ２５が設けられ、さらに現像ローラ２５に当接するように現像剤規制部材たる規制ブレード２７が設けられる。トナー容器２１の内部にはトナー供給部材たる供給ローラ２４が現像ローラ２５に隣接して設けられる。
【００１４】
現像ローラ２５は、現像動作中は感光体ドラム１と接触した状態で回転する。現像ローラ２５と供給ローラ２４は画像形成装置１００の装置本体に設けられた駆動装置（駆動手段）から駆動力が伝達されるため、同じタイミングで回転開始と停止が行なわれる。現像動作終了後は、画像形成装置１００の装置本体に設けられたカム２０が回転してトナー容器２１上部を押すことで、トナー容器２１が揺動中心軸３０を回転軸として回転し、現像ローラ２５が感光体ドラム１から離間する。離間後、駆動装置Ｐによって、回転駆動を停止している。
【００１５】
現像ローラ２５は、φ８（ｍｍ）の導電性の芯金２８と、その周囲に形成したシリコンゴムを基層とした導電性弾性層からなる。表層にはアクリル・ウレタン系ゴム層がコートされている。現像ローラ２５の外径はφ１３（ｍｍ）、体積抵抗は約１０５Ω・ｃｍである。現像動作中において、現像ローラ２５は、前述の現像位置Ｃで感光体ドラム１に接触し、図２中の矢印Ｒ４方向に回転駆動できるようにトナー容器２１に支持されている。画像形成中において、現像ローラ２５の回転速度（周速）は１６０ｍｍ／ｓｅｃで、所定のＤＣ電圧が印加される。なお、現像ローラ２５上のトナー像を目視で認識可能とするためには現像ローラ２５の表面とトナーの色が異なるほうが望ましい。
【００１６】
供給ローラ２４は、φ６（ｍｍ）の導電性の芯金２９と、その周囲に形成した柔らかい連続気泡体からなる発泡表層たるウレタンスポンジ層から構成される。供給ローラ２４の外径はφ１５（ｍｍ）、体積抵抗は約１０８Ω・ｃｍである。本実施例では、現像ローラ２５の芯金２８の中心と供給ローラ２４の芯金２９の中心との距離（以下、中心間距離）を１３ｍｍとし、現像ローラ２５の表面が供給ローラ２４のウレタンスポンジ層を、１．０ｍｍほどの侵入量で押し込むように設置する。ここで侵入量とは、芯金２８の中心と芯金２９の中心間を結ぶ線分上で、供給ローラ２４と現像ローラ２５の外径の和から上記中心間距離を差し引いて２で割った長さである。供給ローラ２４は、図２中の矢印Ｒ５方向に回転駆動できるようにトナー容器２１に支持されている。画像形成中において、供給ローラ２４の回転速度（周速）は、１４０ｍｍ／ｓｅｃで、所定のＤＣ電圧が印加される。
【００１７】
規制ブレード２７は、可撓性を持ったリン青銅板金から成り、一端をトナー容器２１に固定し、他端を自由端として現像ローラ２５に当接させている。現像ローラ２５の回転方向に対してカウンタ方向となる向きで、自由端近傍の平滑面が現像ローラ２５の表面と摺擦するように配設されている。画像形成中において、規制ブレード２７の電位が現像ローラ２５の電位を基準として−２００Ｖとなるように規制ブレード２７にはＤＣ電圧が印加される。なお、本実施例では、リン青銅の規制ブレード２７を採用したが、トナー量を規制し、トナーに対して適切な摩擦電荷を与えることができれば、規制ブレード２７表面をポリアミドエラストマー等の樹脂にしても良い。
【００１８】
その他、現像ローラ２５とトナー容器２１の隙間を覆い、現像剤がトナー容器２１から外に洩れ出ることを防止する洩れ防止シール２６が設けられている。
【００１９】
図１に示した画像形成装置１００は、現像カートリッジ５の構成要素の使用履歴や寿命を検知する検知手段を備えており、具体例を以下に説明する。本実施例では、トナー残量を検知する現像剤量検知手段と、現像ローラ２５の使用履歴や寿命を検知する検知手段が設けられている。
【００２０】
現像剤量検知手段について述べる。本実施例では、現像ローラ２５の芯金２８と供給ローラ２４の芯金２９との間の静電容量を検知することで、トナー残量に関する情報を得ることができる。この方法では、トナー残量と、上記芯金間の静電容量との間に相関関係があるため、静電容量を検知することでトナー残量を測定することが可能である。
【００２１】
静電容量測定を用いたトナー残量の検知方法について図３を用いてさらに詳しく説明する。現像剤量検知手段は、検知回路１１３、コンパレーター１１４、トナー残量判断手段１１５等によって構成される。まず、供給ローラ２４の芯金２９に装置本体に設けられた電圧印加手段１１２から、電圧制御手段１１１によって制御された所定の交流バイアスを印加し、現像ローラ２５の芯金２８に誘起される交流電圧から芯金間の静電容量を検知する。なお現像ローラ２５の芯金２８に交流バイアスを印加して、芯金２９に誘起される交流電圧からトナー残量測定を行うことも可能である。本実施例のように、感光体ドラム１と対向していない供給ローラ２４の芯金２９に交流電圧を印加する方が、供給ローラ２４に交流バイアスを印加した際に、供給ローラ２４や現像ローラ２５から感光体ドラム１にトナーが移動しにくい点でより好ましい。
【００２２】
静電容量の検知を行う際は、感光体ドラム１と現像ローラ２５が離間し、現像ローラ２５が停止した状態で行っている。これは、検知する静電容量に対して感光体ドラム１が与える影響を低減できることと、現像ローラ２５を停止してから静電容量検知を行った方がより安定した出力が得られるためである。芯金２９に検知用の電圧を印加する電圧印加手段１１２が接続され、芯金２８には、画像形成装置１００の装置本体に設けられた検知回路１１３が接続される。静電容量検知用の交流バイアスは、周波数５０ＫＨｚ、ピーク間電圧Ｖｐｐ＝２００Ｖとした。芯金２８に誘起される交流電圧は、検知回路１１３に接続されたコンパレータ−１１４で整流され、整流されたＤＣ電圧そのものか、前記ＤＣ電圧を数値化した信号情報が検知回路１１３から出力値として出力される。
【００２３】
芯金２８と芯金２９との間の静電容量と供給ローラ２４内のトナー量とは、図４に示すような相関関係を有する。トナーの誘電率は空気に対して３倍前後であるため、供給ローラ２４内のトナー量が増えるほど芯金２８と芯金２９の間の静電容量も増加する。図４に示される相関関係に基づきＣＰＵからなるトナー残量判断手段１１５が、検知回路の出力信号からトナー残量を判断し、その結果をトナー残量値として出力する。さらに画像形成装置はトナー残量報知手段１１６を備える。トナー残量報知手段１１６はトナー残量判断手段１１５が出力したトナー残量値が一定値を下回ったときなどに、画像形成装置１００に設けられた液晶画面や、画像形成装置１００に接続されたコンピュータなどにその旨を表示することが可能である。
【００２４】
なお、現像剤量検知手段は、現像カートリッジ５のトナー容器２１が収納するトナーの残量を検知できるものであればよい。トナー容器２１内に検知光を通過させ、その検知光の通過時間によってトナー容器２１内に収納されているトナー残量を検出してもよい。また、露光手段の発光するピクセル数をカウントすることのできるピクセルカウント計数手段（ピクセルカウンター）を用いて、トナー使用量を推定し、トナー残量を求めてもよい。
【００２５】
現像ローラ２５の使用履歴や寿命を検知する検知手段について述べる。本実施例では現像ローラ２５の回転距離を積算し、総回転距離のデータをもとに現像ローラ２５の使用履歴や寿命を判定する。現像ローラ２５の総回転距離は、総回転数と１回転当りの走行距離とから、これらを積算する演算を行って現像ローラ２５の総回転距離を求める。現像ローラ２５の総回転数は、例えば現像ローラ２５の回転数を検知する図示しないカウンタによって検知される。カウンタは、現像ローラ２５の駆動量を測定、検知する駆動量検知手段である。カウンタによる検知結果は本体メモリに書き込まれる。また、本体メモリには、予め現像ローラ２５の１回転当りの走行距離が書き込まれる。
【００２６】
なお、検知手段はこれに限定するものではなく、印刷枚数を積算検出する手段により累積印刷枚数のデータをもとに使用履歴や寿命を判定しても良い。また、感光体ドラム１の使用履歴や寿命を検知する際も、同様の構成で測定することができる。
【００２７】
使用履歴や寿命を現像ローラ２５上に表示するフローを図５に示す。画像形成動作終了時に、上述の検知手段によって、現像カートリッジ５の構成要素が寿命に到達したかどうかを判断する（Ｓ００３）。寿命に到達していなければ、寿命が検知されるまで画像形成動作を継続する（Ｓ００７）。
【００２８】
一方、寿命が検知されたときは、検知結果を感光体ドラム１上に現像することを利用して、現像ローラ２５上に現像剤像として現像残パターンを形成し、使用履歴や寿命に関する情報を表示する。ここで現像残パターンとは、現像ローラ２５が感光体ドラム１の静電潜像を現像した後、現像ローラ２５上に残る現像剤によって形成される現像剤像である。例えば、「トナー切れ」が検知された時には、図６（Ａ）に示すように現像残パターンを用いて、現像ローラ２５に、トナーの残量として「０％」と表示する。同時に、前述のカウンタによる検知結果に基づき、そのときの現像ローラ２５の総回転距離を「２０００」といった数値にて表示する。これにより、カートリッジを回収した時に現像ローラ２５に表示された数値を見るだけで容易に、カートリッジの使用状態を判断することができる。
【００２９】
現像剤パターンを現像ローラ２５上に形成する際には、通常の画像形成プロセス動作を実行するのと同様に、画像形成動作を開始する（Ｓ００４）。感光体ドラム１表面上を帯電ローラ２で所定電位に帯電する。露光位置Ａにおいて、露光装置３、反射ミラー４により画像信号に応じて発信されたレーザービームにより、感光体ドラム１上に静電潜像を形成する。ここで、カートリッジの使用状態を示すパターンを現像ローラ２５上に形成するため、このパターンとは反転させた静電潜像を感光体ドラム１上に形成する。
【００３０】
形成した静電潜像を現像位置Ｃにおいて現像カートリッジ５の現像ローラ２５で現像し、感光体ドラム１上にトナー像を形成する。このとき、静電潜像を現像するために使用されなかったトナーが現像ローラ２５上に残る。この残ったトナーが現像残パターンとして使用履歴や寿命に関する情報を表示する。
【００３１】
現像ローラ２５に現像残パターンが形成された後も、現像ローラ２５の回転が続けられると、現像残パターンがトナー容器２１の中に入り込んで表示された情報が隠れてしまう。また、現像残パターンの形成部が洩れ防止シート２６と接触してしまうと、現像残パターンが消されてしまう可能性もある。そのため、現像残パターンがトナー容器２１から露出し表示情報を確認できる位置である現像位置Ｃから洩れ防止シール２６までの領域に表示部分が来るように、現像ローラ２５を停止させる（Ｓ００５）。これにより使用履歴や寿命に関する情報を現像ローラ２５上に表示することができる（Ｓ００６）。本実施例では上記のような表示をしたが、構成要素の使用履歴や寿命に関する情報であれば、図６（Ｂ）に示すように文字、記号、バーコード等で表示しても良い。
【００３２】
上記のように現像ローラ２５上に使用履歴や寿命に関する情報を表示しても、現像カートリッジ５を画像形成装置１００の装置本体から取り出す際、或いは再生部門に送る際、その情報が消えてしまう可能性がある。そこで、現像カートリッジ５を画像形成装置本体から取り出す際、予め準備していたカバー部材で現像ローラ２５を被うように装着しても良い。
【００３３】
再生部門に回収された現像カートリッジに、現像ローラ２５上に使用履歴や寿命に関する情報が表示されていれば、現像カートリッジに用いられる各部材の再利用の可否を検討する。回収した現像カートリッジの各部材は表示内容によって例えば廃棄処分にし、或いは再生処理する。
【００３４】
また現像ローラ上に仕様履歴や寿命に関する情報が表示されていなければ、回収した現像カートリッジは寿命が未だ尽きていないものと判断する。いずれにしても、使用履歴や寿命に関する情報が現像ローラ２５上に表示されているか否かによって、回収した現像カートリッジの再生の可否を的確に決めることができる。
【００３５】
以上まとめると、本実施例では、現像ローラに現像カートリッジの使用状態を現像残パターン（現像剤像）として表示する。従来、カートリッジの使用履歴を表示する現像剤像は、感光体ドラム１を持ったプロセスカートリッジ等にしか表示できなかったが、本実施例によれば、カートリッジの使用状態を、感光体ドラムを備えない現像カートリッジにも表示することが可能になる。
【００３６】
現像残パターンは特殊な器具が無くても、視認可能であって、文字や記号を用いて使用状態を詳しく表示することが可能になるため、カートリッジ回収時に、部品の再利用を判断する効率が向上する。なお、現像ローラおよび感光体ドラムを備えるプロセスカートリッジを着脱可能な画像形成装置において、プロセスカートリッジの現像ローラに現像残パターンを形成しても良い。このとき、プロセスカートリッジが回収された際、部品の再利用を検討する前に、感光体ドラムをプロセスカートリッジから取り外す必要がある場合でも、現像ローラ２５にはプロセスカートリッジの使用状態が示された状態になる。そのため感光体ドラム以外の部品について再利用の可否を作業員が目視で確認しやすくなる。
【００３７】
＜実施例２＞
本発明の第２の実施例について説明する。本実施例の画像形成装置１００は、感光体ドラム１を備えたプロセスカートリッジ２００が着脱可能となるよう構成されている。まずプロセスカートリッジ２００の構成を図７に示す。図７に示すように、感光体ドラム１、帯電ローラ２、現像ユニット３１、クリーニング装置９を一体に結合することによって、プロセスカートリッジ２００を形成する。ここで現像ユニット３１とは、現像ローラ２５、規制ブレード２７、供給ローラ２４等を備えた現像装置であって、プロセスカートリッジ２００の一部を形成し、現像ローラ２５を用いて感光体ドラム１に形成された静電潜像を現像するものである。本実施例では、実施例１において画像形成装置１００の装置本体に装備されていた感光体ドラム１、帯電ローラ２、クリーニング装置９が、プロセスカートリッジ２００に含まれ、画像形成装置１００の装置本体に着脱可能とされている。しかし、その他の基本構成は実施例１と変わりはないため変更点のみ説明する。
【００３８】
本実施例の特徴とするところは、現像ローラ２５上に現像剤像を濃淡パターンとして表示することで、現像剤を消費することなくプロセスカートリッジ２００の使用履歴（使用状態）を示す点にある。また、実施例１では現像カートリッジの構成要素の何れかの部品が寿命を迎えたことが検知されたとき、その寿命及びそれ以外の構成要素の使用履歴を現像ローラ２５上に表示した。本実施例では、１回の画像形成動作、又は１ジョブの画像形成動作が行われる度毎に、使用履歴を現像ローラ２５上に表示する。
【００３９】
ここで、１回の画像形成動作とは１枚のコピー又はプリント画像を得る動作であり、１ジョブの画像形成動作とは、記録媒体（記録用紙）１枚、又は一連の複数枚の記録用紙のコピーないしはプリント動作を意味する。１枚のコピー又はプリントを行って、その動作を終えるときは、その１回の画像形成動作が１ジョブであり、連続してｎ回コピー又はプリント動作を行ったときには、その一連のｎ回の動作が１ジョブの画像形成動作である。
【００４０】
本実施例では、プロセスカートリッジ２００の構成要素のうち使用履歴を検知する手段としてトナー残量を検知する現像剤量検知手段が設けられている。現像剤量検知手段について説明する。本実施例では、露光手段の発光するピクセル数をカウントすることのできるピクセルカウント計数手段（ピクセルカウンター）を用いて、トナー使用量を推定する（以下ピクセルカウント方式と称す）。
【００４１】
ピクセルカウント方式では、１ピクセルカウントあたりのトナー使用量を本体メモリに記憶しておき、ピクセルカウンターでカウントされたピクセルカウント積算値からトナー使用量を推定する。ピクセルカウント積算値は、画像形成装置１００の装置本体に設けられた本体メモリに記憶される。そして、トナー残量が少なくなってきたら、トナー切れの時期や現像カートリッジの交換時期を精度良く検知するために、実施例１で用いた静電容量を用いたトナー残量検知を実行する。なお「トナー切れ」とは、現像ユニット３１内にトナーが完全になくなった状態を指すのではなく、維持したい水準の画像品質を維持することができるトナー量を下回った状態を意味する。
【００４２】
現像ローラ２５上の濃淡パターンとして使用履歴を表示する方法について説明する。現像ローラ２５と規制ブレード２７間の電位差が変わると現像ローラ２５が担持するトナーの量が変化する。これを利用して、使用履歴を示す現像剤像を形成する。本実施例では、規制ブレード２７に印加するＤＣ電圧の大きさを複数の値に切り替えることが可能である。
【００４３】
規制ブレード２７に印加するＤＣ電圧は、本体に設けられた電圧制御手段によって電圧制御され、必要なタイミングでその電圧値を切り替える。例えば、図８に示すように現像ローラ２５の回転中に規制ブレード２７に印加するＤＣ電圧の値を切り換えて規制ブレード２７にパルス電圧を加えることが可能である。一方、このとき現像ローラ２５には一定値のＤＣ電圧を印加する。これにより現像ローラ２５の回転に応じて、現像ローラ２５と規制ブレード２７の間の電位差が変化する。これにより現像ローラ２５に担持されるトナーの量が周期的に変化し、現像ローラ２５上には現像ローラ２５の回転方向に応じて濃淡が変化する現像剤像のパターンが現像ローラ２５の長手方向全域に形成できる。本実施例では、濃淡パターンでトナー残量を表示しており、３段階のパターンがある。図９に示すように、トナー残量が多い時から順に、現像ローラ２５上に第一、第二、第三の濃淡パターンを表示する。
【００４４】
使用履歴を現像ローラ２５上に表示するまでのフローを図１０に示す。画像形成時に、ピクセルカウントを計測する（Ｓ１０２）。画像形成動作終了時に、計測したピクセルカウントを積算し積算値Ｐｃｏｕｎｔを算出する（Ｓ１０３）。次に、積算値Ｐｃｏｕｎｔが所定値Ｐｔｈ１に到達しているかを判断（Ｓ１０４）する。到達していないときには、トナー残量が十分に多いことを意味するため電圧制御手段により規制ブレード２７に第一のパルス電圧を印加し、現像ローラ２５を所定時間回転させながら第一の濃淡パターン（図１０（Ａ）参照）を作成する（Ｓ１０５）。積算値Ｐｃｏｕｎｔが所定値Ｐｔｈ１に到達していると判断したときには、積算値Ｐｃｏｕｎｔが所定範囲Ｐｔｈ１≦Ｐｃｏｕｎｔ≦Ｐｔｈ２であるかを判断する（Ｓ１０６）。積算値Ｐｃｏｕｎｔが上記の所定範囲内であると判断した時には、規制ブレード２７に第二のパルス電圧を印加し、現像ローラ２５を所定時間回転させながら第二の濃淡パターン（図１０（Ｂ）参照）を作成する（Ｓ１０７）。範囲外であると判断した時には、トナー残量が少なくなっていることを意味するため、実施例１で用いた静電容量を用いたトナー残量検知を実行する（Ｓ１０８）。トナー容器２１に含まれるトナーが所定量を下回ったときには、プロセスカートリッジ２００が使用できない状態（寿命に到達した状態）として、「トナー切れ」をユーザーに報知する（Ｓ１１０）。
【００４５】
ここで「トナー切れ」の報知内容は、トナーが所定量を下回ったことや、カートリッジの交換を促す報知であって、例えば「トナーが少なくなりました。」「トナー切れです。」「カートリッジを交換してください。」等の表示があげられる。トナーが残っていると判断されたときには、規制ブレード２７に第三のパルス電圧を印加し、現像ローラ２５を所定時間回転させながら第三の濃淡パターン（図１０（Ｃ）参照）を作成する（Ｓ１０９）。ここで現像ローラ２５が回転を続けると表示された情報が消えてしまう。そのため、表示情報を確認できる位置である現像位置Ｃから洩れ防止シール２６までの領域に表示部分が来るように、現像ローラ２５を停止させる。
【００４６】
なお図１０に示されるように第一から第三の濃淡パターンは、それぞれ、濃淡が表示される周期が異なる。本実施例では規制ブレード２７に印加するＤＣ電圧を切り換えることにより、それぞれの濃淡パターンを表示したが、現像ローラ２５と規制ブレード２７間の電位差を切り換えることが条件のため、現像ローラ２５に印加するＤＣ電圧を切り換えても良い。
【００４７】
また現像ローラ２５に現像剤の濃淡パターンを形成した後、画像形成を再開する場合には、現像ローラ２５と、規制ブレード２７に印加する電圧の値を画像形成に適した値に戻し、現像ローラ２５を駆動させる。これにより現像ローラ２５に画像形成に適した量のトナーを担持させることができる。
【００４８】
ここで、現像ローラ２５に濃淡パターンを形成する時に利用した現像剤は、現像ローラ２５に担持され続けるか、トナー容器２１に回収されるので、画像形成のために再利用することが可能である。即ち、実施例１と異なり現像ローラ２５に現像剤像を形成しても、現像剤を消費することがない。そのため、プロセスカートリッジ２００が使用寿命に至った場合に限らず、１回の画像形成動作、又は１ジョブの画像形成動作が行われる度毎にプロセスカートリッジの使用状態を現像ローラ２５に表示することができる。
【００４９】
このように、１回の画像形成動作、又は１ジョブの画像形成動作が行われる度毎に使用履歴を現像ローラ２５上に表示しておけば、ユーザーは常にプロセスカートリッジ２００の使用履歴を把握することが可能となる。さらにプロセスカートリッジ２００のおよその交換時期を把握することも可能になる。この際は濃淡パターンとプロセスカートリッジ２００の使用状態を対応させた表などをラベルとしてプロセスカートリッジ２００に張り付けておくなどすれば、ユーザーがプロセスカートリッジ２００の使用状態を把握する助けとなる。
【００５０】
さらに、本実施例によれば、プロセスカートリッジ２００が寿命に至る前に画像形成装置本体から取り外され、回収された場合であっても、現像ローラ２５にはプロセスカートリッジ２００の使用状態が表示された状態になる。よってプロセスカートリッジ２００の回収部門において、プロセスカートリッジ２００を形成する部品が再利用可能であるかをより適切に判断できる。
【００５１】
なお、本実施例では使用履歴を検知する手段としてトナー残量を検知する現像剤量検知手段を採用した。しかし、プロセスカートリッジの構成要素である感光体ドラム１、現像ローラ２５、クリーニング装置９などの使用履歴を別の手段で検知してもよい。現像ローラ２５や感光体ドラム１の駆動量（回転数や回転距離の累計）を検知する検知手段（駆動量検知手段）や、画像形成を行った記録媒体の数量（枚数や面積）を測定、検知する検知手段（記録媒体検知手段）を別に設けてもよい。それらを組み合わせることで、プロセスカートリッジの使用履歴（使用状態）を濃淡パターンとして現像ローラ２５上に表示しても良い。
【００５２】
また、本実施例においてプロセスカートリッジが使用寿命に至った場合には、実施例１と同様に、現像ローラ２５上に現像残パターンを形成するなど、現像ローラ２５に形成する現像剤像として現像残パターンと濃淡パターンを適宜組み合わせてもよい。これにより現像剤像の形成による現像剤の消費を抑えつつ、プロセスカートリッジの回収時にはプロセスカートリッジの使用状態を、より詳細に示すことができる。
【００５３】
またプロセスカートリッジを着脱可能な画像形成装置を例に挙げて本実施例を説明したが、現像カートリッジを着脱可能な画像形成装置において、現像ローラに濃淡パターンを形成するようにしてもよいのは勿論である。
【符号の説明】
【００５４】
１ 感光体ドラム
２ 帯電ローラ
３ レーザー
４ 反射ミラー
５ 現像カートリッジ
６ 転写ローラ
９ クリーニング装置
１５ 定着器
２０ カム
２１ トナー容器
２４ 供給ローラ
２５ 現像ローラ
２６ 漏れ防止シール
２７ 規制ブレード
３０ 揺動中心軸
１００ 画像形成装置
２００ プロセスカートリッジ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
静電潜像を現像する現像剤担持体を備えたカートリッジを着脱可能な画像形成装置において、前記カートリッジの使用状態を検知するための検知手段を有し、前記現像剤担持体に前記使用状態を示す現像剤像を形成することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記現像剤像は、前記現像剤担持体が前記静電潜像を現像した後、前記現像剤担持体に残る現像剤によって形成され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３】
前記カートリッジは前記現像剤担持体に担持される現像剤の量を規制する現像剤規制部材を有し、前記画像形成装置は、前記現像剤規制部材又は前記現像剤担持体に印加する電圧の値を前記現像剤担持体の駆動に伴って変化させることで、前記現像剤像として、現像剤の濃淡が変化するパターンを前記現像剤担持体に形成することを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記検知手段として、前記静電潜像が形成される像担持体、または前記現像剤担持体の駆動量を測定するための駆動量検知手段を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記検知手段として、前記カートリッジに収納された現像剤の量を検知するための現像剤量検知手段を有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記検知手段として、前記画像形成装置が画像を形成した記録媒体の数量を検知するための記録媒体検知手段を有することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記現像剤担持体の表面の色と前記現像剤担持体に担持される現像剤の色が異なることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記カートリッジは前記静電潜像が形成される像担持体を備えたプロセスカートリッジであることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項９】
前記現像剤像を形成した後、前記現像剤像が前記カートリッジの枠体から露出した状態で前記現像剤担持体の駆動を停止することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項１】
静電潜像を現像する現像剤担持体を備えたカートリッジを着脱可能な画像形成装置において、前記カートリッジの使用状態を検知するための検知手段を有し、前記現像剤担持体に前記使用状態を示す現像剤像を形成することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記現像剤像は、前記現像剤担持体が前記静電潜像を現像した後、前記現像剤担持体に残る現像剤によって形成され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３】
前記カートリッジは前記現像剤担持体に担持される現像剤の量を規制する現像剤規制部材を有し、前記画像形成装置は、前記現像剤規制部材又は前記現像剤担持体に印加する電圧の値を前記現像剤担持体の駆動に伴って変化させることで、前記現像剤像として、現像剤の濃淡が変化するパターンを前記現像剤担持体に形成することを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記検知手段として、前記静電潜像が形成される像担持体、または前記現像剤担持体の駆動量を測定するための駆動量検知手段を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記検知手段として、前記カートリッジに収納された現像剤の量を検知するための現像剤量検知手段を有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記検知手段として、前記画像形成装置が画像を形成した記録媒体の数量を検知するための記録媒体検知手段を有することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記現像剤担持体の表面の色と前記現像剤担持体に担持される現像剤の色が異なることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記カートリッジは前記静電潜像が形成される像担持体を備えたプロセスカートリッジであることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項９】
前記現像剤像を形成した後、前記現像剤像が前記カートリッジの枠体から露出した状態で前記現像剤担持体の駆動を停止することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項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１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１３−２５０２７（Ｐ２０１３−２５０２７Ａ）
【公開日】平成２５年２月４日（２０１３．２．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１５８９６３（Ｐ２０１１−１５８９６３）
【出願日】平成２３年７月２０日（２０１１．７．２０）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月４日（２０１３．２．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月２０日（２０１１．７．２０）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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