【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真方式による電子写真画像形成装置に用いられるリサイクルカートリッジの検知手段、及び画像形成装置に関する。
ここで画像形成装置としては、例えば電子写真方式を用いた複写機、プリンタ（ＬＥＤプリンタ、レーザービームプリンタ等）等が含まれる。
【０００２】
【従来の技術】
現在、レーザービームプリンターや複写機といった電子写真方式による電子写真画像形成装置が広く普及している。
【０００３】
画像形成装置は、一般的に、図７に示されるような電子写真感光体たる感光ドラム１０１、感光ドラム１０１上に電荷を一様に帯電するための帯電手段１０２、一様に帯電された感光ドラム１０１に像露光することによって静電潜像を形成する露光手段１０３、現像剤たるトナー１０４ａを静電潜像に現像することによって顕像化する現像手段１０５、感光ドラム上のトナー像１０４ｂを紙等の記録媒体１０７に転写する転写手段１０６、記録媒体のトナー像１０４ｃを定着する定着手段１０８、及び感光ドラム１０１上の残った残トナー１０４ｄを掻き取るクリーニング手段１０９とを有している。
【０００４】
上記の手段を用い、帯電、露光、現像、転写、定着、クリーニングのプロセスを繰り返し画像形成が行われている。
【０００５】
感光ドラム、帯電手段、現像手段等はプロセスカートリッジとして一体に構成されていることが多く、画像を形成していく事でトナーを消費していく。トナーが無くなった場合、ユーザーはプロセスカートリッジを交換し、再び画像形成を可能にする。
【０００６】
このプロセスカートリッジ方式によれば、装置のメンテナンスをサービスマンによらずユーザー自身で出来るので、格段に操作性を向上することが出来、画像形成装置に広く用いられている。
【０００７】
このプロセスカートリッジ内の画像形成に供する事が出来るトナーの残量がどの程度かを随時知ることを可能とする為に、トナー残量レベルを逐次検出できる現像剤残量検知装置がプロセスカートリッジや画像形成装置に備えられている事がある。
【０００８】
例えば、特開昭６１−１７６９６２号公報には、ピエゾ素子やフォトカプラによって、複数のトナー残量レベルを検出する方法が提案されている。又、特開２０００−２０６７７４号公報には、板金状の電極間の静電容量を測定する事によりトナーの残量を逐次に検出する方法が開示されている。その他にも、静電容量検知方式、圧電素子を用いる方法、透磁率を検知する方式、光学センサを用いる方式等、種々の方式が用いられている。
【０００９】
このような現像剤残量検出装置によって検出したトナー量は、ユーザーが認識出来るように表示手段に表示する。ユーザーはこれを確認し、トナーの残量が少ない為次のプロセスカートリッジを用意した方が良い、又は多量のプリントをするがトナー残量は十分か、等を認識する事が出来、プリント作業を効率良く行え、プロセスカートリッジを有効に使うことが出来るのである。
【００１０】
又、環境保護、省資源化の観点から、画像形成装置を構成する一部の現像ユニット、定着ユニット、或いはプロセスカートリッジといった交換頻度の高い消耗品を画像形成装置から着脱自在とし、リサイクル利用する事が普及している。使用寿命に達した場合や故障が生じた場合には、ユニットを画像形成装置から取り外し、リサイクル処理を施し再利用するようになる。感光ドラム、帯電手段、現像手段等をプロセスカートリッジとして一体に構成している場合には、トナーを使い切った後にトナーを補充し、再度画像形成装置に装着し使用される場合が多い。
【００１１】
しかし、リサイクルされたプロセスカートリッジは内部部品特性の経時変化、使用による劣化等により画像不良の発生する可能性がある。これらの懸念事項に対して、例えば特開平８−１７１３２９号公報には、プロセスカートリッジに画像形成プロセス条件を示すバーコード情報にして持たせ、画像形成装置でそれを検出し、画像形成プロセス条件を制御する方法が提案されている。又、特開平１１−１３３８１８号公報には、画像形成ユニットに来歴データを記憶させ、画像形成装置に備えた読取装置にそのデータを読取らせ、そのデータに基づいた画像形成プロセス条件を制御する方法が提案されている。又、特開２００１−２４９６０２号公報には、リサイクルされたプロセスカートリッジの画像形成に係る特性値を出荷時に同梱し、特性値を画像読取装置で読取り情報化し、その情報に基づき画像形成時の制御条件を最適化する方法が開示されている。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記に提案されている画像形成装置では、プロセスカートリッジにデータを記憶させる部材を設ける必要があり、画像形成装置内にもデータを読取らせる専用の読取装置を設ける必要があり、画像形成装置やプロセスカートリッジの大幅なコストアップに繋がる。
【００１３】
特に、低コストで画像読取り装置の無い画像形成装置やプロセスカートリッジにおいては、リサイクルを検知する手段を備える事は困難であった。
【００１４】
本発明は上述事情に鑑みてなされたものであり、画像形成装置、若しくはプロセスカートリッジにデータに専用の記憶装置、読取装置を設けることなく、低コストで安定したリサイクルカートリッジの検知手段、及び安定して良好な画像の得ることの出来る画像形成装置を提供することを目的とするものである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成する為の請求項１の発明は、
画像形成装置本体に着脱自在であり、少なくとも静電潜像を保持する為の回転可能な像担持体と、前記像担持体上に接触し所定の電圧に帯電させる為の帯電手段と、現像剤を収容する現像剤収容部と、前記現像剤収容部内の現像剤残量を検知する現像剤残量検知手段とを一体的に包含したプロセスカートリッジのリサイクル検知手段において、
前記帯電手段に所定のバイアスを印加し、前記像担持体に流れる電流値を検出する電流値検出手段と、少なくとも最も新しい１回の前記現像剤残量と前記電流値を記憶する記憶手段を有し、前記電流値が所定の電流値よりも大きく、かつ前記現像剤残量が所定の量以上と検知し、前回に記憶した前記電流値と前記現像剤量が、新たに検出した前記電流値と前記現像剤量と異なっている場合に、プロセスカートリッジがリサイクルされたと判断するプロセスカートリッジのリサイクル検知手段。
【００１６】
更に上述の目的を達成する為の請求項２の発明は、
前記帯電手段が像担持体に接触した状態で電圧を印加される導電性ローラであることを特徴とする、請求項１に記載のプロセスカートリッジのリサイクル検知手段。
【００１７】
更に上述の目的を達成する為の請求項３の発明は、
前記電流値検出手段は、前記像担持体と前記帯電手段間の負荷変動を検知する事を特徴とする、請求項１に記載のプロセスカートリッジのリサイクル検知手段。
【００１８】
更に上述の目的を達成する為の請求項４の発明は、
リサイクル使用されるプロセスカートリッジが着脱自在な画像形成装置において、
少なくとも静電潜像を保持する為の回転可能な像担持体と、前記像担持体上に接触し所定の電圧に帯電させる為の帯電手段と、現像剤を収容する現像剤収容部と、前記現像剤収容部内の現像剤残量を検知する現像剤残量検知手段と、前記帯電手段に所定のバイアスを印加し、前記像担持体に流れる電流値を検出する電流値検出手段と、少なくとも最も新しい１回の前記現像剤残量と前記電流値を記憶する記憶手段を有し、
前記電流値が所定の電流値よりも大きく、かつ前記現像剤残量が所定の量以上と検知し、前回に記憶した前記電流値と前記現像剤量が、新たに検出した前記電流値と前記現像剤量と異なっている場合に、プロセスカートリッジがリサイクルされたと判断する画像形成装置。
【００１９】
更に上述の目的を達成する為の請求項５の発明は、
プロセスカートリッジがリサイクルされたと判断した場合に、画像形成に係るプロセス条件を制御する事を特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
【００２０】
更に上述の目的を達成する為の請求項６の発明は、
前記帯電手段が像担持体に接触した状態で電圧を印加される導電性ローラであることを特徴とする、請求項４に記載の画像形成装置。
【００２１】
更に上述の目的を達成する為の請求項７の発明は、
前記電流値検出手段は、前記像担持体と前記帯電手段間の負荷変動を検知する事を特徴とする、請求項４に記載の画像形成装置。
【００２２】
以上の構成により、リサイクルプロセスカートリッジの検知を低コストで安定して行う事の出来るリサイクルプロセスカートリッジの検知手段、及び画像形成装置を提供する事を目的とするものである。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の詳細を説明する。
【００２４】
（実施例１）
第１の実施例について述べる。
【００２５】
（画像形成装置説明）
図２は本実施例の画像形成装置の概略機構を示す模式断面図である。電子写真技術を利用した画像形成装置１６は、プロセスカートリッジ１７を着脱自在としている。プロセスカートリッジ１７が装置本体１６に装着された時、プロセスカートリッジの上部には露光装置（レーザースキャナユニット）３が配置され、下部には画像形成対象となる記録媒体１３が配置される。記録媒体１３は不図示の給紙手段によって搬送され、転写装置１２、定着装置１４を通って排紙される。
【００２６】
プロセスカートリッジ１７は、像担持体たる電子写真感光体としての感光ドラム１と、感光ドラムを所望の電位に帯電する為の帯電ローラ２と、感光ドラム表面に残存した現像剤をクリーニングするためのクリーニング手段１５と、現像装置４の中に現像手段たる現像スリーブ５、現像ブレード７とを一体的に収容している。現像スリーブ５中には、磁極Ｎ・Ｓが交互に複数個形成されたマグネットローラ６が現像スリーブ５に対して不動に配設されている。マグネットローラ５は回転動作を行わず、常に一定の位置に保持され、同じ磁極の方向に保たれる。感光ドラム１は駆動を受けて矢印の方向（図中時計回り）に回転する。
【００２７】
現像装置４は現像剤たるトナー１１を収容する為のトナー収容室９、トナー１１を攪拌する為の攪拌部材８、現像スリーブ５、現像ブレード７、現像スリーブ５にトナーを供給する為のトナー供給室１０を備えている。トナー１１はトナー収容室９から、矢印の方向（図中時計回り方向）に回転する攪拌部材８によって攪拌され、トナー供給室１０を経て現像スリーブ５へと供給される。現像スリーブ５の両端には不図示の間隔保持部材が取り付けられ、感光ドラム１と所定の間隔を持って保持され、矢印の方向（図中反時計回り）に回転する。
【００２８】
又、現像スリーブ５には現像バイアスとして、不図示の現像バイアス電源から直流バイアスと交流バイアスを重畳して印加できる機構になっている。現像ブレード７はトナー１１に現像に必要な電荷を与え、現像スリーブ５上のトナーの層厚規制をする。トナー１１には１成分磁性現像剤を用い、反転現像を行う。尚、トナーは１成分磁性現像剤を用いたが、これに限られたものではない。
【００２９】
次に、画像形成の概略について説明する。プリントスタート信号に基づいて、帯電ローラ２に不図示の帯電バイアス電源から帯電バイアスが印加され、感光ドラム１の表面が一様に帯電される。帯電バイアスとしては帯電ローラ２が十分に放電する交流電圧Ｖｐｐに、所望のドラム上電位Ｖｄに相当する直流電圧Ｖｄｃを重畳印加する。この帯電方法は、直流電圧に交流電圧を重畳印加する事によって感光ドラムの局所的な電位ムラを解消し、感光ドラム表面を直流印加電圧Ｖｄｃに等しい電圧Ｖｄに均一に帯電させる事を狙いとする。
【００３０】
露光装置３からは目的画像情報の時系列的電気デジタル画素信号に対応して変調されたレーザー光が出力され、潜像担持体たる感光ドラム１の表面を走査露光する。これにより感光ドラム１の表面に目的画像情報に対応した静電潜像が形成される。
【００３１】
トナー収容室９のトナー１１は、攪拌部材８によってトナー供給室１０を通って現像スリーブ５へと搬送される。トナーは現像スリーブ５に取り込まれ、その際にトナーは現像ブレード７によって層厚を規制され、同時に摩擦によって帯電され現像領域に送られる。現像スリーブ５からは不図示の電源から直流と交流を重畳印加した現像バイアスにより、現像領域内に送られたトナーは感光ドラム１上に飛翔する。ここで、現像に必要の十分な電荷を持たないトナーは現像スリーブ５に留まったままか、あるいは感光ドラム上に飛翔してもマグネットローラ６の磁力及び現像バイアスの交流引き戻し成分によって現像スリーブ５上に引き戻される。一方、十分な電荷を持ったトナーは静電潜像を可視トナー像化する。
【００３２】
その後、可視トナー像は転写材１３に転写装置１２によって転写され、定着装置１４を経て画像を得る事が出来る。感光ドラム１上に転写されずに残留したトナーはクリーニングブレード１５によってクリーニングされ、感光ドラムは再度画像形成に供される。
【００３３】
更に、本実施例におけるプリンタ動作シーケンスについて概略を説明する。
【００３４】
先ず、画像形成装置１６内の電源がＯＮになると、前多回転工程が始まる。この工程では不図示のメインモータが感光ドラム１を駆動させている間に、プロセスカートリッジ１７の有無、転写ローラ１２のクリーニング等が行われる。
【００３５】
前多回転終了後、画像形成装置１６は待機（スタンバイ）状態になる。不図示のホストコンピュータ等の出力手段から画像情報が画像形成装置に送られると、メインモータは画像形成装置を駆動し、前回転工程に行う。前回転工程においては諸プロセス機器の印字準備動作が行われ、主として感光ドラム上１の予備帯電、レーザースキャナ３の立上げ、転写プリントバイアスの決定、定着装置１４の温度調整などが行われる。
【００３６】
前回転工程が終了すると、印字工程が開始される。印字工程では所定タイミングで転写材１３の給紙、感光ドラム１上に静電潜像を形成する為の像露光、トナー１１の現像等が行われる。印字工程が終了すると次のプリント信号がある場合、次の転写材が到着するまでの間の紙間工程に入り、次の印字工程を待つ。
【００３７】
又、印字工程終了後次のプリント信号が無い場合、画像形成装置は後回転工程を行う。後回転工程では、感光ドラム１上の履歴を消去する為の除電や、転写ローラのクリーニング等の工程が行われている。後回転工程が終了すると、画像形成装置は再び待機状態となり、次のプリント信号を待つ。
【００３８】
（現像剤残量検知について）
次に、図３を用いて本実施例に使用されるトナー残量検知機構の一例を説明する。
【００３９】
プロセスカートリッジ１７には、現像装置４内に現像剤残量検知の為のプレートアンテナ板金（以下ＰＡと略記する）１８と、ＰＡ板金１９の２枚の平行板金がプロセスカートリッジ内の長手方向に伸び、互いが対向するように固定配設されている。
【００４０】
現像バイアスには電源２２から直流と交流成分を重畳した現像バイアスが印加され、トナーを感光ドラム１へと飛翔させる。ＰＡ１９には現像バイアスと同一の電源２２から残量検出バイアスを印加する。その際にＰＡ１８に誘起される電流値を測定し、現像剤残量検知回路２０によってＰＡ１８，１９間、又はＰＡ１８、現像スリーブ５間の静電容量を測定する事が出来る。
【００４１】
トナー残量は、トナー残量が多い場合にはトナー収容室９に十分にトナーが充填されている状態であるので、ＰＡ１８，１９間の静電容量を測定する事により検知し、トナー残量が少ない場合にはトナー収容室９にはトナーが少なく、トナー供給室１０にある程度なので、ＰＡ１８、現像スリーブ５間の静電容量を測定する事により検知する事が出来る。
【００４２】
ＰＡ１９は画像形成装置１６の現像剤残量検知機構における、検出電圧が入力される入力電極部材であり、ＰＡ１８はＰＡ１９、又は現像スリーブ５との間に存在する現像剤量（トナー残量）に応じた静電容量を画像形成装置１６に出力する出力電極部材として機能するのである。
【００４３】
２枚の電極部材である板金間の静電容量Ｃは、板金の面積Ｓ、距離ｄ、２枚の板金間の比誘電率Ｋεと以下の式（１）の関係にある。
【００４４】
Ｃ＝Ｋε×Ｓ／ｄ ・・・（１）
比誘電率Ｋεは板金間のトナーの量に応じて変化する値である。板金間でのトナーの割合が多いとＫεは大きくなり、少ないとＫεは小さくなる事からトナー残量と静電容量が関係付けられ、比誘電率Ｋεよりトナー残量を換算する。
【００４５】
本実施例で用いた構成としては、ＰＡ１８及びＰＡ１９に面積Ｓ＝１５ｃｍ２の非磁性のＳＵＳ板を用いた。現像スリーブ５とＰＡ１８の距離が２ｍｍ、ＰＡ１８とＰＡ１９の距離は５０ｍｍである。
【００４６】
現像剤残量検知回路は図４に示すように、ＰＡ１８からの電流量を検出する電流量検出部２３と、検出された電流量に対して所定の演算処理を行う事によって上記の（１）式より静電容量をトナー残量に換算する演算制御部２４と、トナー残量検出の結果を記憶する記憶手段２５と、トナー残量を例えば百分率表示に換算して画像形成装置本体に表示する表示手段２６と、から構成されている。
【００４７】
更に、トナー残量検知の方法を図５のフローチャートを用いて説明する。まずプリントが開始され（ステップ１）、トナー残量測定が開始される（ステップ２）と、ＰＡ１９に現像バイアス電源２２から残量検知バイアスとしての現像バイアスが印加され（ステップ３）、その時にＰＡ１８に流れる電流量をトナー残量検出回路２０が検出する（ステップ４）。ここでトナー残量検出回路２０は、図４に示した電流量検出部２３で電流量を検出し、演算制御部２４で処理されたＰＡ１８，１９板金間における静電容量の値をデータ１として記憶手段２５に記憶する（ステップ５）。
【００４８】
次に、現像スリーブ５に現像バイアス電源２２から残量検知バイアスとしての現像バイアスが印加され（ステップ６）、ＰＡ１８に流れる電流値を同様にして検出し（ステップ７）、現像スリーブ５、ＰＡ１８間の静電容量の値をデータ２として記憶手段２５に記憶する（ステップ８）。次に演算制御部２４は記憶手段２５に記憶されているデータ１及びデータ２を元に演算処理を行い、トナー残量を確定する（ステップ９）。この値を、表示手段２６やネットワークなどを通じて外部装置に表示する（ステップ１０）。そして画像形成動作を終了する（ステップ１１）。
【００４９】
これによって、プリント毎に現像容器内のトナー残量を逐次に検出していく事が出来るのである。
【００５０】
（電流値検知回路について）
次に、図６を用いて本実施例に使用される電流値検知機構の一例を説明する。
【００５１】
前述したように画像形成装置１６本体には、帯電バイアス電源２８が設けられており、帯電ローラ２に直流電流と交流電流を重畳印加している。帯電バイアスが印加されると、交流電流はプロセスカートリッジ１７内の帯電ローラ２、感光ドラム１を経てＧＮＤに流れる。この交流電流を電流検知回路２１は、不図示のフィルタ回路で帯電周波数に等しい周波数を持った交流電流のみを抽出し、これを電圧変換する。感光ドラム１の使用による感光ドラムの膜厚変化に伴い、帯電ローラ２と感光ドラム１の間の負荷は変動する為、得られる電圧値も感光ドラムの使用によって変化する。
【００５２】
ここで得られた電圧Ｖを不図示の基準となる電圧値Ｖ０と比較し、その差分をエンジンコントローラ２７へと入力する。エンジンコントローラ２７は不図示のＣＰＵ等を含んでおり、フィードバックされた差分を補正し、帯電ローラ２、感光ドラム１間に常に一定の電流が流れ、Ｖ＝Ｖ０となるように帯電バイアス電源２８からの交流電圧Ｖｐｐを制御していく。即ち、定電流制御を行う。尚、電流検知回路は、抵抗、コンデンサ、ダイオード等から構成されるので、電源回路のコストへの影響は少ない。
【００５３】
次に、帯電ローラ２と感光ドラム１の間の負荷変動について述べる。カートリッジの使用に応じて、帯電ローラの放電、クリーニングブレードによる磨耗による影響で、感光ドラムの表面は少しずつ削られ膜厚は薄くなっていく。帯電ローラと感光ドラム間を１つのコンデンサとみなすと、感光ドラムの膜厚が薄くなっていく事でコンデンサとしての静電容量は増加していく。その為、感光ドラムのインピーダンスが減少し、一定の電圧を帯電ローラにかけている場合には流れる電流値が増大し、放電量が増加していくことになる。感光ドラムの削れは帯電ローラの放電量に大きく依存しているので、放電量の増加を抑え感光ドラムの削れ方を抑制できる定電流制御が広く採用されている。
【００５４】
本実施例における定電流制御ではこの帯電ローラと感光ドラムの負荷の変動を電圧変化としてモニターしている。モニターした電圧Ｖと比較する、基準電圧値Ｖ０はプロセス条件や静電容量を決定するパラメータによって異なる。具体的には、画像形成装置のプロセススピード、帯電バイアスの周波数、帯電ローラ、感光ドラムの構成材料等に依る。従って、それらに応じて適正なＶ０を設定する必要がある。そして本実施の場合には、プロセスカートリッジが未使用、即ち感光ドラムが使用されていない状態での電圧を基準電圧Ｖ０として設定すればよい。これにより、常に感光ドラムに流れる電流値はプロセスカートリッジ未使用時、若しくは使用初期の値に補正されるのである。
【００５５】
本実施例では、上記の方法を用いて帯電ローラ２に印加する交流電圧Ｖｐｐを定電流制御している。帯電の方法としては、その他に定電圧制御、直流電圧を印加する方法（ＤＣ帯電）等が挙げられるが、何れの方法でも本発明は適用できるものである。
【００５６】
（リサイクルカートリッジ検知）
プロセスカートリッジ１７は使用してトナーが無くなった後に回収され、廃トナーを清掃し、トナーを再充填した後に検査工程を経て、再びプロセスカートリッジとして利用される。
【００５７】
図１のフローチャートを用いて、本実施例における、リサイクルカートリッジの検知手段を説明する。
【００５８】
先ず、動作シーケンス中の前多回転工程、前回転工程、後回転工程等にリサイクルカートリッジ検知を開始する（ステップ１）。次に、所定の帯電バイアスを帯電ローラに印加する（ステップ２）。所定の帯電バイアスは、通常プリント時に印加する帯電バイアス付近に設定する。そして、感光ドラムに流れる電流値Ｉを前述の電流値検知回路にて検知する（ステップ３）。これは、前述の電流値検知機構を用いている。ここで、検知した電流値Ｉと所定の電流値とを比較する（ステップ４）。所定の電流値は、プロセスカートリッジを使用し、トナーを使い切った時（カートリッジのトナー寿命）の電流値程度に設定する。検知した電流値Ｉが所定の電流値より小さい場合はリサイクルカートリッジではなく、通常のカートリッジと判断し（ステップ５）、プロセスカートリッジの検知動作を終了する（ステップ１３）。
【００５９】
検知した電流値Ｉが所定の電流値より大きい場合には、トナー残量検知バイアス、現像バイアスを印加し（ステップ６）、トナー残量検知を開始する（ステップ７）。これは、前述のトナー残量検出機構を用いている。ここで、検出したトナー残量と、所定のトナー残量を比較する（ステップ８）。所定のトナー残量は、５０％以上程度に設定すればよい。検知したトナー残量が、所定のトナー残量よりも少ない場合はリサイクルカートリッジではなく、通常のカートリッジと判断し（ステップ９）、プロセスカートリッジの検知動作を終了する（ステップ１３）。
【００６０】
検知したトナー残量が所定のトナー残量よりも多い場合には、前回検出した電流値、トナー残量を、今回検出した電流値、トナー残量と比較し、同じである場合には通常のカートリッジと判断し（ステップ１１）、プロセスカートリッジの検知動作を終了する（ステップ１３）。前回検出した電流値、トナー残量を、今回検出した電流値、トナー残量と比較し、異なっている場合にはプロセスカートリッジはリサイクルされたものと判断する（ステップ１０）。以上の工程を経て、プロセスカートリッジの検知動作を終了する（ステップ１３）。
【００６１】
所定の電流値をカートリッジの寿命（トナー無し）程度の電流値、所定のトナー残量を５０％以上程度と設定する事で、カートリッジ中のトナーを使い切った場合の電流値であるのに、トナー残量が十分に残っている場合に、プロセスカートリッジがリサイクルされ、他の部品はそのままでトナーが再充填された、と判断する。
【００６２】
例えば極めて低い印字率で多量のプリントをした場合、ドラムの使用量は通常の印字率でプリントした場合のトナー寿命に達するが、トナーの残量としては十分に残っている。このような場合にも、前回に検出した電流値、トナー残量と、新たに検出した電流値、トナー残量を比較する事で、カートリッジが交換されたかどうかを判断する。
【００６３】
以上の方法によりリサイクルされたプロセスカートリッジを検知することが出来るのである。
【００６４】
上に述べた構成により、データの記憶手段や読取装置等を設けることなく、低コストで安定して行う事の出来るリサイクルプロセスカートリッジの検知を実現できる。
【００６５】
（実施例２）
第２の実施例について述べる。
【００６６】
（プロセス条件制御）
第２の実施例は、実施例１中に示したリサイクルカートリッジの検知手段を利用し、画像形成に係るプロセス条件を制御するところに特徴がある。
【００６７】
トナーのみを再充填し、リサイクル利用されたプロセスカートリッジは現像力、即ち現像スリーブから感光ドラム上の静電潜像を忠実に現像させる力が弱くなっている場合が多い。現像スリーブ表面はトナーを保持、搬送させる為に、数〜２０μｍ程度の粗し粒子によって凹凸を形成している場合が多い。リサイクルされたプロセスカートリッジでは、現像スリーブの凹凸が摺擦によって小さくなってしまう。その時は現像スリーブのトナー保持力が低下し、画像の１部分にトナーが飛翔しない、フェーディングといった現象が起きる場合がある。
【００６８】
本実施例では、現像スリーブが現像ブレードによって常に摺擦されている為、トナーを使い切ったプロセスカートリッジに於いて現像スリーブ表面のトナー保持力やトナーへの電荷付与能力が低下する。
【００６９】
それを補う為、プロセスカートリッジのリサイクルを検知した場合には、画像形成を通常のプロセス条件のモードから、リサイクルモードへと変更する。具体的には、画像形成に係るプロセス条件を適正に制御する。これには例えば、現像バイアスの交流電圧を大きくする、交流電圧の周波数を小さくする、交流電圧の正負の時間の比率を変えたｄｕｔｙバイアスとし、トナーを飛翔させる電圧の時間を長くする等の方法が挙げられる。又、前述のフェーディングを防止する方法としては、プリンタ動作シーケンスにおける前多回転工程、後回転工程を延長する、といったものが挙げられる。
【００７０】
このように、プロセスカートリッジのリサイクルを検知した場合に、プロセス条件を制御する事で良好な画像を得ることが出来るのである。
【００７１】
ここではプロセス条件の制御として現像バイアスを適正な条件に制御したが、帯電バイアス、転写ローラへのバイアス等を制御しても良い。
【００７２】
以上の構成により、低コストで安定して行う事の出来るリサイクルプロセスカートリッジの検知、又はリサイクルカートリッジを用いても安定して良好な画像を得ることができる画像形成装置を実現できる。
【００７３】
（他の実施例）
第１乃至２の実施例の場合に於いて、
プロセスカートリッジは単色の画像を形成する場合のみならず、現像手段を複数設け、複数色の画像（例えば２色画像、３色画像、或いはフルカラー等）を形成するカートリッジにおいても適用する事ができる。
【００７４】
又、現像方法としても、本実施例の１成分磁性トナーを用いたジャンピング現像のみならず、公知の２成分磁気ブラシ現像法、カスケード現像法、タッチダウン現像法、クラウド現像法、等種々の現像法を用いる事が可能である。
【００７５】
又、電子写真感光体としては、本実施例の感光ドラムに限定される事無く、例えば光導電体のものを用いても良い。例えば、アモルファスシリコン、アモルファスセレン、酸化亜鉛、酸化チタン及び有機光導電体等が含まれる。又、感光体を搭載する形状としては、例えばドラム状、ベルト状等の回転体及びシート状等が含まれる。尚、一般的にはドラム状又はベルト状のものが用いられており、例えばドラム状の感光体にあっては、アルミ合金等のシリンダー上に光導電体を蒸着又は塗工等を行ったものである。
【００７６】
又、感光ドラムのクリーニング手段としては、本実施例のブレード形状の他に、ファーブラシ、磁気ブラシ等を用いて構成しても良い。
【００７７】
更に、プロセスカートリッジとしては、感光ドラムと少なくとも１つのプロセス手段を備えている。実施例中に記載したものの他に、例えば電子写真感光体と帯電手段を一体化し、画像形成装置本体に着脱可能としたもの等の場合でも何ら本発明の効果を損なうものではない。
【００７８】
更に、実施例中においては画像形成装置としてレーザービームプリンタを例示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば電子写真複写機、ファクシミリ装置、或いはワードプロセッサ等の他の画像形成装置に使用することも可能な事は云うまでも無い。
【００７９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る第１〜第７の発明によれば、
画像形成装置本体に着脱自在であり、少なくとも静電潜像を保持する為の回転可能な像担持体と、前記像担持体上に接触し所定の電圧に帯電させる為の帯電手段と、現像剤を収容する現像剤収容部と、前記現像剤収容部内の現像剤残量を検知する現像剤残量検知手段とを一体的に包含したプロセスカートリッジのリサイクル検知手段において、
前記帯電手段に所定のバイアスを印加し、前記像担持体に流れる電流値を検出する電流値検出手段と、少なくとも最も新しい１回の前記現像剤残量と前記電流値を記憶する記憶手段を有し、前記電流値が所定の電流値よりも大きく、かつ前記現像剤残量が所定の量以上と検知し、前回に記憶した前記電流値と前記現像剤量が、新たに検出した前記電流値と前記現像剤量と異なっている場合に、プロセスカートリッジがリサイクルされたと判断するプロセスカートリッジのリサイクル検知手段。
【００８０】
又は、リサイクル使用されるプロセスカートリッジが着脱自在な画像形成装置において、
少なくとも静電潜像を保持する為の回転可能な像担持体と、前記像担持体上に接触し所定の電圧に帯電させる為の帯電手段と、現像剤を収容する現像剤収容部と、前記現像剤収容部内の現像剤残量を検知する現像剤残量検知手段と、前記帯電手段に所定のバイアスを印加し、前記像担持体に流れる電流値を検出する電流値検出手段と、少なくとも最も新しい１回の前記現像剤残量と前記電流値を記憶する記憶手段を有し、
前記電流値が所定の電流値よりも大きく、かつ前記現像剤残量が所定の量以上と検知し、前回に記憶した前記電流値と前記現像剤量が、新たに検出した前記電流値と前記現像剤量と異なっている場合に、プロセスカートリッジがリサイクルされたと判断する画像形成装置を提供することが実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例のプロセスカートリッジのリサイクル検知を示すフローチャート
【図２】第１実施例の画像形成装置を示す図
【図３】第１実施例のプロセスカートリッジを示す図
【図４】第１実施例のトナー残量検知機構の回路を示す図
【図５】第１実施例のトナー残量検知を示すフローチャート
【図６】第１実施例の電流値検知回路を示す図
【図７】従来の技術による画像形成装置の概略図
【符号の説明】
１…感光ドラム
２…帯電ローラ
３…露光装置
４…現像装置及び現像容器
５…現像スリーブ
６…マグネットローラ
７…現像ブレード
８…攪拌部材
９…トナー収容室
１０…トナー供給室
１１…現像剤（トナー）
１２…転写装置
１３…転写材
１４…定着装置
１５…クリーニングブレード
１６…画像形成装置本体
１７…プロセスカートリッジ
１８…ＰＡ１（入力側電極部材）
１９…ＰＡ２（出力側電極部材）
２０…現像剤残量検出回路
２１…電流値検知回路
２２…現像バイアス電源
２３…電流量検出部
２４…演算制御部
２５…記憶手段
２６…表示手段
２７…エンジンコントローラ
２８…帯電バイアス電源
１０１…感光ドラム
１０２…帯電装置
１０３…露光装置
１０４…現像剤（トナー）
１０４ａ…現像容器内トナー
１０４ｂ…現像後の感光体上トナー
１０４ｃ…転写後の転写材上トナー
１０４ｄ…転写されず感光体上に残った転写残りトナー
１０５…現像装置
１０６…転写装置
１０７…転写材
１０８…定着装置
１０９…クリーニング装置
１１０…画像形成本体
１１１…プロセスカートリッジ
１１２…現像剤収容室
１１３…現像剤供給室
１１４…現像剤担持体
１１５…マグネットローラ
１１６…現像剤規制部材
１１７…弾性ブレード
１１８…支持部材
１１９…現像剤供給開口
１２０…攪拌部材
１２１…接着部材
１２２…軟弾性体
１２３…クリーニングブレード
１２４…クリーニング容器[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a recycle cartridge detecting unit used in an electrophotographic image forming apparatus using an electrophotographic method, and an image forming apparatus.
Here, the image forming apparatus includes, for example, a copying machine using an electrophotographic method, a printer (eg, an LED printer, a laser beam printer), or the like.
[0002]
[Prior art]
At present, electrophotographic image forming apparatuses using an electrophotographic method, such as laser beam printers and copiers, are widely used.
[0003]
An image forming apparatus generally includes a photosensitive drum 101 as an electrophotographic photosensitive member as shown in FIG. 7, a charging unit 102 for uniformly charging a charge on the photosensitive drum 101, and a uniformly charged photosensitive drum. Exposure means 103 for forming an electrostatic latent image by imagewise exposing the drum 101, developing means 105 for developing a toner 104a as a developer into an electrostatic latent image to make it visible, and a toner image 104b on the photosensitive drum The image forming apparatus includes a transfer unit 106 for transferring the image to a recording medium 107 such as paper, a fixing unit 108 for fixing the toner image 104c of the recording medium, and a cleaning unit 109 for scraping the remaining toner 104d remaining on the photosensitive drum 101.
[0004]
Using the above means, image formation is repeated by repeating charging, exposure, development, transfer, fixing, and cleaning processes.
[0005]
In many cases, the photosensitive drum, the charging unit, the developing unit, and the like are integrally formed as a process cartridge, and the toner is consumed by forming an image. When the toner runs out, the user replaces the process cartridge and enables image formation again.
[0006]
According to the process cartridge system, the maintenance of the apparatus can be performed by the user himself without relying on a service person, so that the operability can be remarkably improved and the apparatus is widely used in image forming apparatuses.
[0007]
In order to be able to know at any time the remaining amount of toner that can be used for image formation in the process cartridge, a developer remaining amount detecting device capable of sequentially detecting the remaining amount of toner is provided by a process cartridge or an image forming apparatus. It may be provided in the forming device.
[0008]
For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-176962 proposes a method of detecting a plurality of remaining toner levels using a piezo element or a photocoupler. Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-206774 discloses a method of sequentially detecting the remaining amount of toner by measuring the capacitance between sheet metal electrodes. In addition, various methods such as a capacitance detection method, a method using a piezoelectric element, a method for detecting magnetic permeability, and a method using an optical sensor are used.
[0009]
The toner amount detected by such a developer remaining amount detecting device is displayed on a display means so that the user can recognize it. The user confirms this, and it is better to prepare the next process cartridge because the remaining amount of toner is small. It can be performed efficiently and the process cartridge can be used effectively.
[0010]
In addition, from the viewpoint of environmental protection and resource saving, it is necessary to make frequently used consumables such as a developing unit, a fixing unit, or a process cartridge constituting the image forming apparatus detachable from the image forming apparatus and recycle them. Is widespread. When the service life has expired or a failure has occurred, the unit is removed from the image forming apparatus, subjected to a recycling process, and reused. When the photosensitive drum, the charging unit, the developing unit, and the like are integrally configured as a process cartridge, the toner is often used by replenishing the toner after the toner is used up and re-attaching the image forming apparatus.
[0011]
However, there is a possibility that an image defect may occur in the recycled process cartridge due to a change in internal component characteristics with time, deterioration due to use, and the like. In response to these concerns, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-171329 discloses that a process cartridge is provided with barcode information indicating an image forming process condition, which is detected by an image forming apparatus, and the image forming process condition is determined. Control methods have been proposed. Japanese Patent Application Laid-Open No. H11-133818 discloses that history data is stored in an image forming unit, the data is read by a reading device provided in the image forming apparatus, and image forming process conditions based on the data are controlled. A method has been proposed. Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-249602 discloses that a characteristic value relating to image formation of a recycled process cartridge is included at the time of shipment, the characteristic value is read by an image reading device, and information is read based on the information. A method for optimizing control conditions is disclosed.
[0012]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the image forming apparatus proposed above, it is necessary to provide a member for storing data in the process cartridge, and it is necessary to provide a dedicated reading device for reading data in the image forming apparatus. This leads to a significant increase in the cost of equipment and process cartridges.
[0013]
In particular, it has been difficult to provide a means for detecting recycling in an image forming apparatus or a process cartridge having no image reading device at low cost.
[0014]
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a low cost and stable means for detecting a recycled cartridge without providing a dedicated storage device and a reading device for data in an image forming apparatus or a process cartridge. It is an object of the present invention to provide an image forming apparatus capable of obtaining a good image by using the same.
[0015]
[Means for Solving the Problems]
The invention of claim 1 for achieving the above object is as follows.
A rotatable image carrier that is detachably attached to the image forming apparatus main body and holds at least an electrostatic latent image, a charging unit that contacts the image carrier and charges to a predetermined voltage, and a developer In a process cartridge recycle detecting means integrally including a developer accommodating portion for accommodating a developer and a developer residual amount detecting means for detecting a residual amount of the developer in the developer accommodating portion,
A current value detecting means for applying a predetermined bias to the charging means to detect a current value flowing through the image bearing member, and a storage means for storing at least one newest remaining amount of the developer and the current value. The current value is larger than a predetermined current value, and the remaining amount of the developer is detected to be equal to or more than a predetermined amount, and the current value and the developer amount stored last time correspond to the newly detected current value. A process cartridge recycle detecting means for judging that the process cartridge has been recycled when the developer amount is different from the above.
[0016]
Further, the invention of claim 2 for achieving the above object is as follows.
2. The process cartridge recycle detection unit according to claim 1, wherein the charging unit is a conductive roller to which a voltage is applied in a state of being in contact with the image carrier.
[0017]
Further, the invention of claim 3 for achieving the above object is as follows.
2. The process cartridge recycle detection unit according to claim 1, wherein the current value detection unit detects a load change between the image carrier and the charging unit.
[0018]
Further, the invention of claim 4 for achieving the above object is as follows.
In an image forming apparatus in which a process cartridge used for recycling is detachable,
A rotatable image carrier for holding at least an electrostatic latent image, charging means for contacting the image carrier and charging to a predetermined voltage, a developer accommodating portion for accommodating a developer, A developer remaining amount detecting unit that detects a remaining amount of the developer in the developer accommodating unit; a current value detecting unit that applies a predetermined bias to the charging unit and detects a current value flowing through the image carrier; A storage unit for storing the developer remaining amount and the current value for each new one;
The current value is larger than a predetermined current value, and the remaining amount of the developer is detected as being equal to or more than a predetermined amount, and the current value and the developer amount stored last time are the newly detected current value and the developer amount. An image forming apparatus that determines that the process cartridge has been recycled when the amount of the developer is different from the amount of the developer.
[0019]
Further, the invention of claim 5 for achieving the above object is as follows.
5. The image forming apparatus according to claim 4, wherein when it is determined that the process cartridge has been recycled, a process condition related to image formation is controlled.
[0020]
In order to further achieve the above object, the invention of claim 6 provides:
The image forming apparatus according to claim 4, wherein the charging unit is a conductive roller to which a voltage is applied in a state where the charging unit is in contact with the image carrier.
[0021]
Further, the invention of claim 7 for achieving the above object is as follows.
The image forming apparatus according to claim 4, wherein the current value detection unit detects a load change between the image carrier and the charging unit.
[0022]
An object of the present invention is to provide a recycle process cartridge detection unit and an image forming apparatus that can stably detect a recycle process cartridge at low cost with the above configuration.
[0023]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, details of the embodiment of the present invention will be described.
[0024]
(Example 1)
A first embodiment will be described.
[0025]
(Description of image forming apparatus)
FIG. 2 is a schematic sectional view illustrating a schematic mechanism of the image forming apparatus according to the present embodiment. An image forming apparatus 16 using electrophotography has a process cartridge 17 which is detachable. When the process cartridge 17 is mounted on the apparatus main body 16, the exposure device (laser scanner unit) 3 is disposed above the process cartridge, and the recording medium 13 on which an image is to be formed is disposed below. The recording medium 13 is conveyed by a paper supply unit (not shown), and is discharged through the transfer device 12 and the fixing device 14.
[0026]
The process cartridge 17 includes a photosensitive drum 1 as an electrophotographic photosensitive member as an image carrier, a charging roller 2 for charging the photosensitive drum to a desired potential, and a cleaning for cleaning a developer remaining on the surface of the photosensitive drum. The developing means 5 and the developing sleeve 5 and the developing blade 7 as developing means are integrally accommodated in the developing device 4. In the developing sleeve 5, a magnet roller 6 in which a plurality of magnetic poles N and S are alternately formed is disposed immovably with respect to the developing sleeve 5. The magnet roller 5 does not rotate and is always kept at a fixed position and kept in the same magnetic pole direction. The photosensitive drum 1 rotates in the direction of the arrow (clockwise in the figure) in response to the driving.
[0027]
The developing device 4 includes a toner storage chamber 9 for storing the toner 11 as a developer, a stirring member 8 for stirring the toner 11, a developing sleeve 5, a developing blade 7, and a toner supply for supplying toner to the developing sleeve 5. A room 10 is provided. The toner 11 is stirred from the toner storage chamber 9 by the stirring member 8 rotating in the direction of the arrow (clockwise in the figure), and is supplied to the developing sleeve 5 through the toner supply chamber 10. A spacing member (not shown) is attached to both ends of the developing sleeve 5, is held at a predetermined distance from the photosensitive drum 1, and rotates in the direction of the arrow (counterclockwise in the figure).
[0028]
The developing sleeve 5 has a mechanism capable of superimposing and applying a DC bias and an AC bias from a developing bias power supply (not shown) as a developing bias. The developing blade 7 gives the toner 11 an electric charge necessary for development, and regulates the layer thickness of the toner on the developing sleeve 5. Reversal development is performed using a one-component magnetic developer for the toner 11. The toner used is a one-component magnetic developer, but is not limited to this.
[0029]
Next, an outline of image formation will be described. A charging bias is applied to the charging roller 2 from a charging bias power supply (not shown) based on the print start signal, and the surface of the photosensitive drum 1 is uniformly charged. As a charging bias, a DC voltage Vdc corresponding to a desired on-drum potential Vd is superimposed on an AC voltage Vpp at which the charging roller 2 sufficiently discharges. This charging method aims at eliminating local potential unevenness of the photosensitive drum by superimposing and applying an AC voltage to a DC voltage, and uniformly charging the photosensitive drum surface to a voltage Vd equal to the DC applied voltage Vdc. .
[0030]
The exposure device 3 outputs a laser beam modulated according to a time-series electric digital pixel signal of target image information, and scans and exposes the surface of the photosensitive drum 1 as a latent image carrier. As a result, an electrostatic latent image corresponding to the target image information is formed on the surface of the photosensitive drum 1.
[0031]
The toner 11 in the toner storage chamber 9 is transported to the developing sleeve 5 through the toner supply chamber 10 by the stirring member 8. The toner is taken into the developing sleeve 5, and at that time, the layer thickness of the toner is regulated by the developing blade 7, and at the same time, the toner is charged by friction and sent to the developing area. From the developing sleeve 5, the toner sent into the developing area flies onto the photosensitive drum 1 by a developing bias in which DC and AC are superimposed and applied from a power supply (not shown). Here, the toner that does not have a sufficient charge required for development remains on the developing sleeve 5 or even if it flies over the photosensitive drum, it is left on the developing sleeve 5 by the magnetic force of the magnet roller 6 and the AC pullback component of the developing bias. It is pulled back to. On the other hand, toner having a sufficient charge turns the electrostatic latent image into a visible toner image.
[0032]
Thereafter, the visible toner image is transferred to the transfer material 13 by the transfer device 12, and the image can be obtained via the fixing device 14. The toner remaining without being transferred onto the photosensitive drum 1 is cleaned by the cleaning blade 15, and the photosensitive drum is again used for image formation.
[0033]
Further, an outline of a printer operation sequence in this embodiment will be described.
[0034]
First, when the power supply in the image forming apparatus 16 is turned on, the pre-multi-rotation process starts. In this step, while the main motor (not shown) drives the photosensitive drum 1, the presence or absence of the process cartridge 17, the cleaning of the transfer roller 12, and the like are performed.
[0035]
After the completion of the previous multi-rotation, the image forming apparatus 16 enters a standby state. When image information is sent from an output unit such as a host computer (not shown) to the image forming apparatus, the main motor drives the image forming apparatus to perform a pre-rotation process. In the pre-rotation step, a printing preparation operation of various process devices is performed, and mainly, preliminary charging of the photosensitive drum 1, startup of the laser scanner 3, determination of the transfer print bias, temperature adjustment of the fixing device 14, and the like are performed.
[0036]
When the pre-rotation step is completed, the printing step is started. In the printing process, feeding of the transfer material 13, image exposure for forming an electrostatic latent image on the photosensitive drum 1, development of the toner 11, and the like are performed at a predetermined timing. When the next printing signal is received after the printing process is completed, the process enters a sheet interval process until the next transfer material arrives, and waits for the next printing process.
[0037]
If there is no next print signal after the printing process, the image forming apparatus performs the post-rotation process. In the post-rotation process, processes such as charge removal for erasing the history on the photosensitive drum 1 and cleaning of the transfer roller are performed. When the post-rotation process is completed, the image forming apparatus returns to the standby state and waits for the next print signal.
[0038]
(About developer remaining amount detection)
Next, an example of a toner remaining amount detecting mechanism used in the present embodiment will be described with reference to FIG.
[0039]
In the process cartridge 17, a plate antenna sheet metal (hereinafter abbreviated as PA) 18 for detecting the remaining amount of the developer and two parallel sheet metals PA sheet 19 extend in the developing device 4 in the longitudinal direction of the process cartridge. Are fixedly arranged so as to face each other.
[0040]
A developing bias in which a DC and an AC component are superimposed is applied from a power supply 22 to the developing bias, and the toner flies to the photosensitive drum 1. A residual amount detection bias is applied to the PA 19 from the same power supply 22 as the development bias. At this time, the current value induced in the PA 18 is measured, and the capacitance between the PAs 18 and 19 or between the PA 18 and the developing sleeve 5 can be measured by the developer remaining amount detection circuit 20.
[0041]
The toner remaining amount is detected by measuring the capacitance between the PAs 18 and 19 when the toner remaining amount is large because the toner storage chamber 9 is sufficiently filled with toner. When the amount of toner is small, the amount of toner is small in the toner storage chamber 9 and is a certain amount in the toner supply chamber 10. Therefore, it can be detected by measuring the capacitance between the PA 18 and the developing sleeve 5.
[0042]
PA 19 is an input electrode member to which a detection voltage is input in the developer remaining amount detecting mechanism of the image forming apparatus 16, and PA 18 is the amount of developer (toner remaining amount) existing between the PA 19 and the developing sleeve 5. It functions as an output electrode member that outputs the corresponding capacitance to the image forming apparatus 16.
[0043]
The capacitance C between the two metal plate members has a relationship represented by the following equation (1) with the area S of the metal plate, the distance d, and the relative dielectric constant Kε between the two metal plates.
[0044]
C = Kε × S / d (1)
The relative dielectric constant Kε is a value that changes according to the amount of toner between the metal plates. When the ratio of the toner between the sheet metals is large, Kε increases, and when the ratio is small, Kε decreases. Therefore, the remaining amount of toner is related to the capacitance, and the remaining amount of toner is converted from the relative dielectric constant Kε.
[0045]
As a configuration used in this embodiment, PA18 and PA19 have an area S = 15 cm. 2 Was used. The distance between the developing sleeve 5 and the PA 18 is 2 mm, and the distance between the PA 18 and the PA 19 is 50 mm.
[0046]
As shown in FIG. 4, the developer remaining amount detecting circuit performs the above-described (1) by performing a predetermined calculation process on the detected current amount and a current amount detecting unit 23 for detecting the current amount from the PA 18. An arithmetic control unit 24 for converting the capacitance to the remaining toner amount according to the formula, a storage unit 25 for storing the result of the remaining toner amount detection, and a conversion of the remaining toner amount into, for example, a percentage display, which is displayed on the image forming apparatus main body. And display means 26.
[0047]
Further, a method of detecting the remaining amount of toner will be described with reference to the flowchart of FIG. First, when printing is started (Step 1) and toner remaining amount measurement is started (Step 2), a developing bias as a remaining amount detecting bias is applied to the PA 19 from the developing bias power supply 22 (Step 3). Is detected by the toner remaining amount detection circuit 20 (step 4). Here, the toner remaining amount detection circuit 20 detects the amount of current by the current amount detection unit 23 shown in FIG. 4 and sets the value of the capacitance between the PA 18 and 19 sheet metal processed by the arithmetic and control unit 24 as data 1. It is stored in the storage means 25 (step 5).
[0048]
Next, a developing bias as a remaining amount detecting bias is applied to the developing sleeve 5 from the developing bias power supply 22 (step 6), and a current value flowing through the PA 18 is similarly detected (step 7). Is stored in the storage means 25 as data 2 (step 8). Next, the arithmetic control unit 24 performs arithmetic processing based on the data 1 and the data 2 stored in the storage unit 25 to determine the remaining amount of toner (step 9). This value is displayed on an external device via the display means 26 or a network (step 10). Then, the image forming operation ends (step 11).
[0049]
This makes it possible to sequentially detect the remaining amount of toner in the developing container for each print.
[0050]
(About current value detection circuit)
Next, an example of a current value detection mechanism used in the present embodiment will be described with reference to FIG.
[0051]
As described above, the charging bias power supply 28 is provided in the main body of the image forming apparatus 16, and applies a DC current and an AC current to the charging roller 2 in a superimposed manner. When a charging bias is applied, an alternating current flows to GND via the charging roller 2 and the photosensitive drum 1 in the process cartridge 17. The current detection circuit 21 extracts only the AC current having a frequency equal to the charging frequency by a filter circuit (not shown) and converts the AC current into a voltage. Since the load between the charging roller 2 and the photosensitive drum 1 changes with the change in the thickness of the photosensitive drum due to the use of the photosensitive drum 1, the obtained voltage value also changes with use of the photosensitive drum.
[0052]
The obtained voltage V is referred to as a reference voltage value V (not shown). 0 And the difference is input to the engine controller 27. The engine controller 27 includes a CPU (not shown) and the like, corrects the fed-back difference, and a constant current always flows between the charging roller 2 and the photosensitive drum 1, and V = V 0 The AC voltage Vpp from the charging bias power supply 28 is controlled so that That is, constant current control is performed. Since the current detection circuit includes a resistor, a capacitor, a diode, and the like, the influence on the cost of the power supply circuit is small.
[0053]
Next, a load variation between the charging roller 2 and the photosensitive drum 1 will be described. As the cartridge is used, the surface of the photosensitive drum is gradually reduced and the film thickness is gradually reduced due to the discharge of the charging roller and the abrasion caused by the cleaning blade. If the area between the charging roller and the photosensitive drum is regarded as one capacitor, the capacitance of the capacitor increases as the thickness of the photosensitive drum decreases. For this reason, the impedance of the photosensitive drum decreases, and when a constant voltage is applied to the charging roller, the value of the flowing current increases, and the discharge amount increases. Since the scraping of the photosensitive drum largely depends on the discharge amount of the charging roller, constant current control that can suppress the increase in the discharge amount and the manner of scraping the photosensitive drum is widely used.
[0054]
In the constant current control according to the present embodiment, the fluctuation of the load between the charging roller and the photosensitive drum is monitored as a voltage change. Reference voltage value V to be compared with monitored voltage V 0 Depends on the process conditions and the parameters that determine the capacitance. Specifically, it depends on the process speed of the image forming apparatus, the frequency of the charging bias, the charging roller, the constituent material of the photosensitive drum, and the like. Therefore, the appropriate V 0 Need to be set. In this embodiment, the voltage when the process cartridge is not used, that is, when the photosensitive drum is not used, is set to the reference voltage V. 0 It should just be set as. As a result, the value of the current that always flows through the photosensitive drum is corrected to the value when the process cartridge is not used or at the beginning of use.
[0055]
In the present embodiment, the AC voltage Vpp applied to the charging roller 2 is controlled at a constant current by using the above method. Other examples of the charging method include constant voltage control and a method of applying a DC voltage (DC charging). The present invention can be applied to any of these methods.
[0056]
(Recycle cartridge detection)
The process cartridge 17 is collected after the toner is used up, is cleaned of waste toner, is refilled with toner, passes through an inspection process, and is used again as a process cartridge.
[0057]
With reference to the flowchart of FIG. 1, a detection unit of the recycle cartridge in the present embodiment will be described.
[0058]
First, the recycle cartridge detection is started in the pre-multi-rotation step, the pre-rotation step, the post-rotation step, etc. in the operation sequence (step 1). Next, a predetermined charging bias is applied to the charging roller (step 2). The predetermined charging bias is set near the charging bias applied during normal printing. Then, the current value I flowing through the photosensitive drum is detected by the above-described current value detection circuit (step 3). This uses the above-described current value detection mechanism. Here, the detected current value I is compared with a predetermined current value (step 4). The predetermined current value is set to about the current value when the process cartridge is used and the toner is used up (the toner life of the cartridge). If the detected current value I is smaller than the predetermined current value, it is determined that the cartridge is not a recycled cartridge but a normal cartridge (step 5), and the detection operation of the process cartridge is terminated (step 13).
[0059]
If the detected current value I is larger than the predetermined current value, a toner remaining amount detection bias and a developing bias are applied (step 6), and the toner remaining amount detection is started (step 7). This uses the toner remaining amount detection mechanism described above. Here, the detected remaining amount of toner is compared with a predetermined remaining amount of toner (step 8). The predetermined toner remaining amount may be set to about 50% or more. If the detected remaining amount of toner is smaller than the predetermined remaining amount of toner, it is determined that the cartridge is not a recycled cartridge but a normal cartridge (step 9), and the operation of detecting the process cartridge is terminated (step 13).
[0060]
When the detected remaining amount of toner is larger than a predetermined amount of remaining toner, the previously detected current value and remaining amount of toner are compared with the current value and remaining amount of toner detected this time. It is determined that the cartridge is a cartridge (step 11), and the operation of detecting the process cartridge is terminated (step 13). The current value and the remaining toner amount detected last time are compared with the current value and the remaining toner amount detected this time, and if they are different, it is determined that the process cartridge has been recycled (step 10). Through the above steps, the process cartridge detection operation is completed (step 13).
[0061]
By setting the predetermined current value to a current value of about the life of the cartridge (no toner) and setting the predetermined toner remaining amount to about 50% or more, the current value when the toner in the cartridge is used up is reduced. If the remaining amount is sufficient, it is determined that the process cartridge has been recycled and the other parts have been refilled with toner.
[0062]
For example, when a large amount of printing is performed at an extremely low printing rate, the usage amount of the drum reaches the toner life when printing at a normal printing rate, but a sufficient amount of toner remains. Even in such a case, it is determined whether or not the cartridge has been replaced by comparing the previously detected current value and remaining toner amount with the newly detected current value and remaining toner amount.
[0063]
By the above method, the recycled process cartridge can be detected.
[0064]
With the configuration described above, it is possible to realize the detection of a recycle process cartridge that can be stably performed at low cost without providing a data storage unit or a reading device.
[0065]
(Example 2)
A second embodiment will be described.
[0066]
(Process condition control)
The second embodiment is characterized in that the process conditions related to image formation are controlled by using the recycle cartridge detecting means shown in the first embodiment.
[0067]
In many cases, a process cartridge refilled with only toner and recycled has a low developing power, that is, a power for faithfully developing an electrostatic latent image on a photosensitive drum from a developing sleeve. In many cases, irregularities are formed on the surface of the developing sleeve by coarse particles of about several to 20 μm in order to hold and transport the toner. In the recycled process cartridge, the unevenness of the developing sleeve is reduced due to the rubbing. At that time, the toner holding power of the developing sleeve is reduced, and the phenomenon that the toner does not fly to one part of the image or fading may occur.
[0068]
In this embodiment, since the developing sleeve is constantly rubbed by the developing blade, the toner holding power on the developing sleeve surface and the ability to apply electric charge to the toner are reduced in the process cartridge in which the toner is used up.
[0069]
To compensate for this, if recycling of the process cartridge is detected, the mode of image formation is changed from the mode of normal process conditions to the recycling mode. Specifically, the process conditions for image formation are appropriately controlled. For example, a method of increasing the AC voltage of the developing bias, reducing the frequency of the AC voltage, using a duty bias in which the ratio of the positive and negative times of the AC voltage is changed, and increasing the time of the voltage for causing the toner to fly, etc. Is mentioned. Further, as a method of preventing the above-mentioned fading, there is a method of extending a pre-multi-rotation step and a post-rotation step in a printer operation sequence.
[0070]
As described above, when the recycle of the process cartridge is detected, a good image can be obtained by controlling the process conditions.
[0071]
Here, the developing bias is controlled to an appropriate condition as the control of the process condition, but a charging bias, a bias to the transfer roller, and the like may be controlled.
[0072]
With the above configuration, it is possible to realize an image forming apparatus capable of detecting a recycle process cartridge that can be stably performed at a low cost, or capable of stably obtaining a good image even when a recycle cartridge is used.
[0073]
(Other embodiments)
In the case of the first and second embodiments,
The process cartridge can be applied not only to a case where a single color image is formed, but also to a cartridge which is provided with a plurality of developing means and forms a plurality of color images (for example, a two-color image, a three-color image or a full-color image).
[0074]
In addition, the developing method is not limited to jumping development using the one-component magnetic toner of the present embodiment, but may be various types of development such as known two-component magnetic brush development, cascade development, touch-down development, and cloud development. It is possible to use the law.
[0075]
Further, the electrophotographic photosensitive member is not limited to the photosensitive drum of the present embodiment, but may be a photoconductor, for example. For example, amorphous silicon, amorphous selenium, zinc oxide, titanium oxide, an organic photoconductor, and the like are included. The shape on which the photoconductor is mounted includes, for example, a rotating body such as a drum or a belt, and a sheet. In general, a drum-shaped or belt-shaped one is used. For example, in the case of a drum-shaped photoconductor, a photoconductor is deposited or coated on a cylinder of aluminum alloy or the like. It is.
[0076]
Further, the cleaning means for the photosensitive drum may be constituted by using a fur brush, a magnetic brush or the like in addition to the blade shape of the present embodiment.
[0077]
Further, the process cartridge includes a photosensitive drum and at least one process means. In addition to those described in the embodiments, the effects of the present invention are not impaired at all, for example, in a case where the electrophotographic photosensitive member and the charging means are integrated and made detachable from the image forming apparatus main body.
[0078]
Further, in the embodiments, a laser beam printer is illustrated as an image forming apparatus, but the present invention is not limited to this, and may be applied to other image forming apparatuses such as an electrophotographic copying machine, a facsimile machine, or a word processor. Needless to say, it can be used.
[0079]
【The invention's effect】
As described above, according to the first to seventh aspects of the present invention,
A rotatable image carrier that is detachably attached to the image forming apparatus main body and holds at least an electrostatic latent image, a charging unit that contacts the image carrier and charges to a predetermined voltage, and a developer In a process cartridge recycle detecting means integrally including a developer accommodating portion for accommodating a developer and a developer residual amount detecting means for detecting a residual amount of the developer in the developer accommodating portion,
A current value detecting means for applying a predetermined bias to the charging means to detect a current value flowing through the image bearing member, and a storage means for storing at least one newest remaining amount of the developer and the current value. The current value is larger than a predetermined current value, and the remaining amount of the developer is detected to be equal to or more than a predetermined amount, and the current value and the developer amount stored last time correspond to the newly detected current value. A process cartridge recycle detecting means for judging that the process cartridge has been recycled when the developer amount is different from the above.
[0080]
Alternatively, in an image forming apparatus in which a process cartridge to be recycled is detachable,
A rotatable image carrier for holding at least an electrostatic latent image, charging means for contacting the image carrier and charging to a predetermined voltage, a developer accommodating portion for accommodating a developer, A developer remaining amount detecting unit that detects a remaining amount of the developer in the developer accommodating unit; a current value detecting unit that applies a predetermined bias to the charging unit and detects a current value flowing through the image carrier; A storage unit for storing the developer remaining amount and the current value for each new one;
The current value is larger than a predetermined current value, and the remaining amount of the developer is detected as being equal to or more than a predetermined amount, and the current value and the developer amount stored last time are the newly detected current value and the developer amount. It is possible to provide an image forming apparatus that determines that the process cartridge has been recycled when the amount is different from the amount of the developer.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a flowchart illustrating detection of recycle of a process cartridge according to a first embodiment.
FIG. 2 illustrates an image forming apparatus according to a first embodiment.
FIG. 3 is a diagram illustrating a process cartridge according to a first embodiment.
FIG. 4 is a diagram illustrating a circuit of a toner remaining amount detection mechanism according to the first embodiment.
FIG. 5 is a flowchart illustrating toner remaining amount detection according to the first embodiment.
FIG. 6 is a diagram showing a current value detection circuit according to the first embodiment;
FIG. 7 is a schematic diagram of an image forming apparatus according to a conventional technique.
[Explanation of symbols]
1. Photosensitive drum
2 ... Charging roller
3. Exposure equipment
4. Developing device and developing container
5. Developing sleeve
6 ... Magnet roller
7. Developing blade
8 ... Stirring member
9 ... toner storage room
10. Toner supply chamber
11: developer (toner)
12 ... Transfer device
13: transfer material
14. Fixing device
15 ... Cleaning blade
16: Image forming apparatus main body
17 Process cartridge
18 ... PA1 (input side electrode member)
19: PA2 (output side electrode member)
20: developer remaining amount detection circuit
21 ... Current value detection circuit
22 ... Development bias power supply
23 ... Current amount detection unit
24 ... arithmetic control unit
25 ... storage means
26 ... Display means
27 ... Engine controller
28 ... Charging bias power supply
101: Photosensitive drum
102 ... Charging device
103 exposure apparatus
104: developer (toner)
104a: toner in the developing container
104b: toner on photoreceptor after development
104c: Toner on transfer material after transfer
104d: transfer residual toner remaining on the photoreceptor without being transferred
105: Developing device
106 ... Transfer device
107: transfer material
108: Fixing device
109 ... Cleaning device
110: Image forming body
111 ... Process cartridge
112: developer storage chamber
113: developer supply chamber
114: Developer carrier
115 ... Magnet roller
116: developer regulating member
117 ... Elastic blade
118 ... Support member
119: developer supply opening
120 ... Stirring member
121 ... adhesive member
122 ... Soft elastic body
123 ... Cleaning blade
124 ... cleaning container
