JP2005331539A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】速やかにカートリッジ又はユニット或はパーツの再利用の可否を判断することができる画像形成装置を提供すること。
【解決手段】メモリー媒体を用いてメモリ内に記憶されたカートリッジ又はユニット、或はパーツが使用されることに伴って累積された情報、即ち、カートリッジ又はユニット、或はパーツ個々の特性に応じた値に関する情報をメモリ媒体に持たせ、その情報を基に、プロセスカートリッジ内の各パーツについてリサイクル可能かどうかの判断を、画像形成装置本体内、或はプロセスカートリッジ内のメモリに記憶されたテーブルを参照して行い、その判定結果を前記メモリ媒体に記録を行う。
【選択図】図２

Description

本発明は、プロセスカートリッジを備えるレーザービームプリンタ、複写機、ファクシミリ等の電子写真方式を用いた画像形成装置に関するものである。

ここで、プロセスカートリッジとは、電子写真感光体、帯電手段、現像手段、転写手段、定着手段及びクリーニング手段の少なくとも１つを含む構成要素を一体的にカートリッジ化し、これをを電子写真画像形成装置本体に対して着脱可能とするものを言う。

複写機やレーザービームプリンタ等の電子写真方式の画像形成装置は、画像情報に対応した光を電子写真感光体に照射して潜像を形成し、この潜像に現像手段で記録材料である現像剤（トナー）を供給して顕像化し、更に感光体から記録紙等の記録媒体へと画像を転写することで記録紙上に画像を形成している。

このような画像形成装置において、感光体、トナー等の消耗品の交換メンテナンスの簡便性を図る目的で、トナー収納部や現像手段、感光体、帯電手段、廃トナー容器を含むクリーニング手段等をプロセスカートリッジとして一体化し、画像形成装置本体に対して着脱可能に構成されているものも多い。

又、カラー画像形成装置のように、複数色の現像手段を持ち各現像手段の消耗具合が違う場合や、感光体ドラムの消耗具合と現像手段の消耗具合が違う場合等で、各色現像カートリッジ、クリーニング手段と、感光体ドラムとを一体化した感光体カートリッジ等のように個別にプロセスカートリッジ化されているものもある。

更に、これらカートリッジに記憶手段（メモリ）を搭載してカートリッジ情報を管理するものもある。特許文献１に記載されているように、メモリ内にカートリッジ使用量を記憶して種々のプロセス条件を変更するものもある。例えば、帯電電流値を切り替えたり、露光量を調節する。これらは、カートリッジが異なっているにも拘らず、使用された量が同じであれば、同一の制御がなされている。

又、一般に使用済みのカートリッジは回収され、特に近年においては回収されたカートリッジ内の再利用可能なパーツについては、分解・洗浄・修理等の工程を経て新たなカートリッジとしてリサイクルされるといった場合も増加してきている。

同様に画像形成装置本体についても、利用者の元から回収された物は、リサイクル工程を経て再利用可能な状態に再調整され、再び製品として利用されるケースも増加してきている。

米国特許第５，２７２，５０３号公報

しかしながら、上記技術例における画像形成装置及びカートリッジにおいては、交換・回収されたカートリッジ或は画像形成装置本体内のパーツ・ユニットを再利用する際に、パーツ・ユニットの回収時の物理特性や使用履歴等が不明であるため、装置の使用状態によってその物理特性が大きく変化するものに関しては、測定工程を経て再利用の可否を判断したり、或は単に廃棄される場合も多い。

又、測定工程により物理特性の測定を行う場合、その工数は決して少ないものではなく、リサイクルに要するコストが大幅に上昇し、効率の面からも好ましくない。更に、単純に廃棄される場合は、再利用可能なパーツであっても廃棄されるため、再利用率が低くなってしまい、リサイクルの観点からも問題がある。

本発明の目的は、上記課題を解決するためのものであり、メモリ媒体を用いてメモリ内に記憶されたカートリッジ又はユニット、或はパーツが使用されることに伴って累積された情報、即ち、カートリッジ又はユニット、或はパーツ個々の特性に応じた値に関する情報をメモリー媒体に持たせ、その情報を基に、プロセスカートリッジ内の各パーツについてリサイクル可能かどうかの判断を画像形成装置本体内或はプロセスカートリッジ内のメモリに記憶されたテーブルを参照して行い、その判定結果を前記メモリ媒体に記録を行うことによって、速やかにカートリッジ又はユニット或はパーツの再利用の可否を判断することができる画像形成装置を提供することである。

上記目的は、メモリー媒体を用いてメモリ内に記憶されたカートリッジ又はユニット、或はパーツが使用されることに伴って累積された情報、即ち、カートリッジ又はユニット、或はパーツ個々の特性に応じた値に関する情報をメモリ媒体に持たせ、その情報を基に、プロセスカートリッジ内の各パーツについてリサイクル可能かどうかの判断を、画像形成装置本体内、或はプロセスカートリッジ内のメモリに記憶されたテーブルを参照して行い、その判定結果を前記メモリ媒体に記録を行うことによって達成される。

本発明によれば、電子写真方式を用いた画像形成装置であり、プロセス手段の少なくとも１つを一体的にユニット化して画像形成装置本体から着脱可能としたプロセスカートリッジを備えた画像形成装置において、前記プロセスカートリッジに装着され、該プロセスカートリッジに関する情報を記憶してその記憶内容を前記画像形成装置本体及び外部読取装置に伝達するメモリ媒体を有し、前記メモリ媒体には、パーツをリサイクルするために使用する情報として、少なくともプロセスカートリッジの使用された量に関する情報と、各々のプロセスカートリッジ固有のパラメータ値に関する情報が記憶されるため、速やかにカートリッジ又はユニット或はパーツの再利用の可否を判断することができるという効果が得られる。

以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。

＜実施の形態１＞
先ず、図１及び図２を参照して、本発明に従って構成されるプロセスカートリッジと該プロセスカートリッジを装着可能な電子写真画像形成装置について説明する。

本実施の形態に係る電子写真画像形成装置は、ホストコンピュータからの画像情報を受け取り、画像出力するレーザービームプリンタであり、レーザービームプリンタは、ドラム形状の電子写真感光体、即ち、感光体ドラム、現像剤等の消耗品をプロセスカートリッジとして本体から着脱し交換可能にした画像形成装置である。先ず、図１及び図２を参照して本実施の形態に係る電子写真画像形成装置及びプロセスカートリッジを説明する。

本実施の形態においてて、プロセスカートリッジＣは、ドラム形状の感光体、即ち、感光体ドラム１と、該感光体ドラム１を均一に帯電するための接触帯電ローラ２と、感光体ドラム１に対向配置された現像手段を構成する現像スリーブ５及び該現像スリーブ５を回転自在に担持した現像剤Ｔを収容した現像剤収納容器４と、クリーニング手段を構成するクリーニングブレード１０及びクリーニングブレード１０により感光体ドラム１から除去された残留トナーを収容する廃トナー容器６と、が一体的に構成されている。このプロセスカートリッジＣは、ユーザーによって画像形成装置本体１００に設けた装着手段１０１（図２）に対して取り外し可能に装着される。

現像手段における現像スリーブ５は、直径１６ｍｍの非磁性アルミニウム製スリーブで、表面に導電性粒子を含有する樹脂層でコートしたスリーブである。現像スリーブ５内には不図示の４極のマグネットロールが配置されている。現像剤収納容器４には、現像ブレード、即ち、現像剤規制部材７が取り付けられている。本実施の形態で現像剤規制部材７は、ＪＩＳ硬度４０゜程度のシリコーンゴムにて作製し、現像スリーブ５に対して当接力が３０〜４０ｇｆ／ｃｍ（現像スリーブ５の長手方向についての１ｃｍ当たりの当接荷重）となるように当接されている。

本実施の形態において、現像剤収納容器４内に収容された現像剤Ｔは、負帯電性磁性一成分トナー（以降、単に「トナー」と称する）が用いられる。成分としては、結着樹脂としてスチレンｎ−ブチルアクリレート共重合体１００重量部に、磁性体粒子８０重量部、モノアゾ系鉄錯体の負荷電制御剤２部、ワックスとして低分子量ポリプロピレン３部を１４０℃に加熱された２軸エクストルーダーで溶融混練し、冷却した混練物をハンマーミルで粗粉砕し、粗粉砕物をジェットミルで微粉砕し、得られた微粉砕物を風力分級して重量平均径５．０μｍの分級粉を得る。平均粒径５．０μｍの分級品に疎水性シリカ微粉体１．０重量部をヘンシェルミキサーで混合し、現像剤を得る。そして、重量平均粒径が３．５〜７．０μｍの範囲（主に６μｍ程度）のものが用いられる。

現像スリーブ５に印加される現像バイアスは、例えば感光体ドラム１と現像スリーブ５間のギャップが３００μｍ程度であった場合、直流電圧：−４５０Ｖ、交流電圧：矩形波Ｖｐｐ１６００Ｖ、周波数２２００Ｈｚを印加する。

現像剤収納容器、即ち、トナー容器４内にはトナー撹拌手段８があり、６秒に１回の割合で回転し、トナー容器４内のトナーＴをほぐしながら、現像領域にトナーを送り込んでいる。

帯電ローラ２は、芯金の表面に導電弾性体を形成したもので、芯金の両端部を回転自在に保持され、所定の押圧力にて感光体ドラム１の外周面に圧接され、感光体ドラム１の回転に従動回転する。帯電ローラ２には画像形成装置本体１００内に設けられた高圧電源から芯金を介して、帯電開始電圧の２倍以上のピーク間電圧Ｖｐｐを有するＡＣ成分ＶａｃとＤＣ成分Ｖｄｃとの重畳電圧（Ｖａｃ＋Ｖｄｃ）が帯電ローラ２に印加されて、回転駆動されている感光体ドラム１の外周面がＡＣ印加方式で均一に接触帯電処理される。

帯電ローラ２に印加される帯電バイアスは、直流電圧：−６００Ｖ、交流電圧：正弦波Ｖｐｐ２ｋＶ、周波数＝１５００Ｈｚ、実効電流値＝１４００μＡを印加する。感光体ドラム１の帯電電位はＶｄ＝−６００Ｖに帯電され、レーザ露光部の電位をＶＬ＝−１５０Ｖとし、これによりレーザ露光部（ＶＬ部）を反転現像する。

画像形成装置であるレーザプリンタＬの概略構成を図２に示す。

潜像担持体たる円筒状の感光体ドラム１は、装置本体１００に担持された軸を中心として矢印に回転する。感光体ドラム1 は、帯電ローラ２にその表面を一様に帯電された後、露光装置３により潜像を形成される。感光体ドラム１上に形成された潜像は、現像装置を構成する現像スリーブ５によりトナーＴを供給して可視化される。感光体ドラム１と現像スリーブ５の間には、直流バイアスに交流バイアスを重畳したバイアス供給電源（図示せず）が接続されており、適正な現像バイアスを与えるようになっている。

上述のようにしてトナーＴにより可視化された感光体ドラム１上のトナー像は転写ローラ９により記録紙のような記録媒体２０に転写される。記録媒体２０は給紙ローラ２１で給紙され、レジストローラ（図示せず）により感光体ドラム１上の像と同期が取られて転写ローラ９に送られる。そして、記録媒体２０に転写されたトナーＴによる可視像は、転写材２０と共に定着装置１２に搬送され、熱若しくは圧力により定着されて記録画像となる。尚、転写後に転写されず感光体ドラム１上に残ったトナーＴは、クリーニングブレード１０により除かれ、廃トナー容器６に収容される。その後、感光体ドラム表面は再び帯電装置２によって帯電され上述の工程を繰り返す。

次に、上記プロセスカートリッジに装着されるプロセスカートリッジ用メモリー媒体、即ち、メモリについて説明する。

本実施の形態の場合、カートリッジＣは、廃トナー容器６の下側面部に、メモリ２２と、該メモリ２２への情報の読み書きを制御するためのカートリッジ側伝達部２３を有している。カートリッジＣを画像形成装置本体１００に装着した場合は、カートリッジ伝達部２３と画像形成装置本体側の制御部２４が互いに対向して配置されている。又、本体制御部２４は、本体側の伝達手段としての機能をも含むものとする。

本発明に使用されるメモリ２２としては、通常の半導体による電子的なメモリが特に制限無く使用することができる。特に、メモリ２２と読み出し／書き込みＩＣの間のデータ通信を電磁波によって行う非接触メモリである場合、カートリッジ側伝達部２３と装置本体側制御部２４との間が非接触であっても良いためカートリッジＣの装着状態による接触不良の可能性がなくなり、信頼性の高い制御を行うことができる。

これら２つの制御部２４及び伝達部２３によってメモリ２２内の情報の読み出し及び書き込みを行うための制御伝達手段が構成される。メモリ２２の容量については、後述するカートリッジＣの個体識別情報やカートリッジ特性値等の複数個の情報を記憶するのに十分な容量を持つものとする。

又、本発明によれば、メモリ２２には、カートリッジＣが使用された量が随時書き込み記憶されている。メモリ２２内容の中のカートリッジ使用量は、画像形成装置によって判断できるなら特に制限はない。例えば、各ユニットの回転時間、バイアス印加時間、トナー残量、印字枚数、感光体ドラム１に作像する画像ドット数、感光体ドラム１を露光する際のレーザ発光時間の積算値及び感光体ドラム１の感光層の膜厚、それぞれの使用量の重み付けを行って組み合わせた値等が挙げられる。
以下に、本実施例の特徴であるカートリッジのリサイクル工程について順を追って説明していく。

本実施の形態におけるプロセスカートリッジが寿命に達したと判断されるのは以下の場合である。

１．感光ドラム：感光ドラムの膜厚が規定値（限界膜厚）に達した場合
２．帯電ローラ：表面電位がＶＬに落ちている感光ドラムを帯電するときに流れる帯電電流の直流成分が既定値以下となった場合
３．現像スリーブ：現像スリーブの積算回転時間が規定値に達した場合
４．クリーニングブレード：クリーニングブレードに対する感光体回転時間が規定値に達した場合
５．トナー：トナー残量が規定値以下となった場合
１）感光ドラムの寿命：
先ず、像担持体としての感光体の寿命について説明する。

像担持体としての感光体は繰り返し使用で次第にすり減っていく。感光体は前述のように転写工程後にクリーニング手段で転写残りトナー等が除去されて清掃され繰り返して作像に使用されるけれども、繰り返して使用されるうちには、その表面が、融着トナー、転写材の成分、帯電時の放電生成物等の強固な汚れで次第に汚染されていく。感光体表面が汚染されてくると、感光体の所定の表面抵抗が下がって静電潜像が乱されたり、融着トナー等のために、出力画像が損なわれるようになる。

そこで、現像剤に研磨剤を含ませたり、クリーニング手段のクリーニングブレード等で感光体表面を積極的に研磨する構成にして、感光体の繰り返し使用過程で感光体表面を少しずつ削らせることで、感光体表面を常に新しい表面状態に保たせるという方法が従来より実施されている。これによれば、感光体表面は常にリフレッシュされるので、初期と同等の表面状態が維持され、従って、良好な画像の出力が維持される。

しかしながら、感光体表面が繰り返し使用に伴い少しずつ削られて感光体（感光層）膜厚が次第に薄くなっていくことで、感光体としての寿命が生じてしまうことになる。

感光体は、暗部（光を当てない部分）では、コンデンサとして働くので、暗所で感光体表面に電荷を与えるとそれが保持され、表面電位として現れる。電子写真方式の場合、この表面電位を一定に保つために、感光体の膜厚に応じて与える電荷量を変えている。

つまり、感光体の膜厚が変わるとコンデンサーとしての容量が変わる。即ち、膜厚が厚いと容量が減り、薄いと容量が増えるので、電位を一定にするために電荷量を変える訳である。膜厚が薄くなっても与える電荷量を増やせば一定の表面電位を保つことができ、良好な画像を維持することができる。

しかし、余り薄くなると、帯電器で与えられる電荷量には限度があるので、電位低下を招いたり、又、感光体の膜にも多少の欠陥があるので、局所的に電荷が逃げてしまい著しく画像品位を損ねてしまう結果となる。

従って、良好な画像を維持するためには最低限必要な感光体膜厚がある。例えば、ＯＰＣ感光体では感光層（最上層の電荷輸送層；ＣＴ層、Carrier Transfer Layer）の初期厚さは約２５μｍであるが、一般に良好な画像を得るためには感光層の厚みが１５μｍ以上必要であり、これ以上の削れを生じた場合には安定した画像を保証することができず、感光ドラムの寿命を越えたと考えることができる。

そこで、感光体膜厚を検知することで像担持体としての感光体或は該感光体を含むプロセスカートリッジの寿命を判断させることができる。

感光体の膜厚を検知する方法は、感光体の前述のコンデンサーとしての特性を利用した方法等が提案されている（例えば、特開平５−５３４８８号公報）。これは、感光体を帯電した状態から、電荷を除去したとき（或は、電荷を除去した状態から帯電したとき）に流れる電流を検出し、そこからコンデンサとしての容量を計測して感光体の膜厚を算出する方法である。

感光体表面電位を０→Ｖｄに上昇、或はＶｄ→０に下降させるときに、感光体に流れるＤＣ電流ＩＤＣは、感光体の膜厚をｄ、比誘電率をε、真空中の誘電率をε０、１次帯電器の有効帯電幅をＬ、プロセススピードをｖｐとすると、以下の関係式（１）で表される。

｜ＩＤＣ｜＝ε・ε０・Ｌ・ｖｐ・Ｖｄ／ｄ ・・・・・・（１）
ε，ε０，Ｌ，ｖｐ，Ｖｄは定数と見なすことができるので、ＤＣ電流ＩＤＣは感光体の膜厚に反比例することが分かる。従って、ＤＣ電流ＩＤＣを測定することにより感光体の膜厚を検知することができる（特開平５−２２３５１３号公報）。

２）帯電ローラの寿命：
次に、本実施の形態における帯電ローラの寿命検知について説明する。

本実施の形態における帯電ローラのような接触式の帯電装置では、印刷を繰り返すに連れて帯電部材表面に汚れが付着するという欠点がある。この汚れは主にクリーニング装置をすり抜けてきた微粉トナーである。トナーの抵抗は高いため、付着量が多くなるとそのインピーダンスは無視できなくなる。初期状態の帯電ローラの電気的な等価回路が図３（ａ）のように表されるのに対し、帯電ローラの表面にトナー層が形成されたときの電気的な等価回路は図３（ｂ）のように表される。トナーの付着量が増えたり、低温低湿環境でトナーそのものの抵抗が上がると、トナー層のインピーダンスは、感光ドラムや空気層のインピーダンスに近いオーダーまで上昇する。このような場合には、帯電ローラに印加した電圧の直流成分はトナー層により電圧降下を生じ、実際に感光ドラムの帯電に用いられる帯電電圧が小さくなってしまう。この場合、感光ドラムの表面電位は帯電電圧に比例して低下する。感光ドラムの表面電位が現像電位に近づくと、非画像部にもトナーが現像され、印字品質が著しく損なわれるという不都合が発生する。

そこで、帯電ローラのインピーダンスを測定することによって帯電ローラのインピーダンスを測定する方法が提案されている（特開平８−１５２７６６号公報）。

帯電ローラには帯電バイアス電源が接続されており、所定のバイアス電圧が印加され、感光ドラムの表面を所定の電位ＶＤに帯電する。感光ドラムの表面が帯電されるとき、感光ドラムとアースの間には帯電電流Ｉが流れる。帯電電流Ｉの直流成分Ｉｄｃは、帯電前の感光ドラムの表面電位Ｖｐと帯電後の感光ドラムの表面電位Ｖａによって式（２）のように表される。

Ｉｄｃ＝α（Ｖａ―Ｖｐ）・・・（２）
ここで、αはプロセススピードと感光ドラムのインピーダンスによって決まる定数である。

又、帯電前の表面電位Ｖｐは、感光ドラムの表面をレーザー光の露光で除電することにより一定の値にすることができる。即ち、図４に示すように、レーザーの露光量を十分大きな強露光Ｅｄとした場合、表面電位はＶＬになる。ＶＬの値は感光ドラムに固有の値であり、露光前の表面電位、つまり図４では露光量を０としたときの表面電位には依存せず、常に一定の値ＶＬとなる。

そこで、帯電前の表面電位ＶｐをＶＬにして帯電を行ったとき、感光ドラムとアースの間に流れる帯電電流の直流成分Ｉｄｃを検出することにより、帯電後の表面電位Ｖａを検知することができる。

次に、図５を参照しながら帯電後の表面電位Ｖａと帯電電流の直流成分Ｉｄｃの関係を説明する。

新品の帯電ローラを用いて帯電を行った場合、感光ドラムの表面は所定の電位ＶＤに帯電される。レーザーを連続強露光して表面電位がＶＬに落ちている感光ドラムを帯電して、表面電位がＶＤに帯電されるときに流れる帯電電流直流成分はＩＤである。一方、トナーが付着して寿命に達し、印刷を行うと白地部にカブリが発生する帯電ローラを用いて帯電を行った場合は、表面電位がＶＬに落ちている感光ドラムを帯電すると表面電位はＶＢまでしか帯電されなかった。感光ドラムの表面電位がＶＬからＶＢに帯電するときに流れる帯電電流直流成分はＩＢである。

ここで、印刷したとき白地部にカブリが発生するか否かは感光ドラムの表面電位によって決まり、その閾値はＶｔｈである。感光ドラムの表面電位がＶＬからＶｔｈに帯電するときに流れる帯電電流直流成分はＩｔｈである。

そこで、本発明によるところの帯電部材の寿命検知では、強露光を受けることにより表面電位がＶＬに落ちている感光ドラムを帯電するときに流れる帯電電流の直流成分を検出で帯電部材の寿命を正確に検知する手段を得ることができた。

次に、図６及び図７に基づいて帯電部材の寿命検知を行なうときの手順について説明する。図６は各動作の手順を表したフローチャートであり、図７は各動作のタイミングを表したタイミングチャートである。

帯電部材の寿命検知の開始Ｆ１と同時にＦ２からＦ４が行われる。Ｆ２は帯電ローラに所定のバイアスを印加して帯電を開始、Ｆ３はレーザーによる強露光を開始して、感光ドラムの表面電位をＶＬに落とす。Ｆ４はタイマーの初期化を行なう。ここで、感光ドラムを１周させることにより露光後から帯電前までの区間の感光ドラムの表面電位をＶＬに落として安定させる。Ｆ５で感光ドラムが１周する時間ｔｄの経過を判断すると、Ｆ６で再びタイマーは初期化される。

Ｆ７で、強露光を受けることにより表面電位がＶＬに落ちている感光ドラムを帯電するときに流れる帯電電流の直流成分を検出する。検出された電流はＦ８で既定値と比較され、寿命の判断が行われる。検出電流が既定値より大きい場合にはＦ７の帯電電流の検知、Ｆ８の判断を繰り返し、帯電ローラ全周を検出する。Ｆ９で帯電ローラ１周分の時間ｔｃの経過を判断すると、最終的に帯電部材が寿命に達していないと判断して寿命検知を終了する。

しかし、帯電ローラが１周する間にＦ８で一瞬でも検出電流が既定値以下となることがあれば、帯電ローラは寿命に達したと判断してＦ１１で帯電部材の寿命をユーザーに報知する。

３）現像スリーブ：
現像スリーブは、使用に伴って表面が磨耗し、現像特性が劣化していく。よって、現像スリーブ自体の回転時間によって寿命の判定を行う。

４）クリーニングブレードの寿命：
クリーニングブレードは、感光ドラムとの摺擦によってエッジが磨耗していく。よって、感光ドラムの回転時間によって、寿命の判定を行う。

５）については、画像形成によってトナーが消費され、カートリッジのトナー容器内の残量検知センサによってトナーが規定量以下になったことを検知された時点でカートリッジ寿命と判定され、カートリッジが使用できなくなる。

本実施の形態では、以上の５つの項目に関してのデータがメモリ２２に格納され、随時更新されている。更に、データの更新と同時に、画像形成装置本体のＣＰＵによって、それぞれの項目について、寿命に対するパーセンテージと、寿命までに、あと何枚の画像形成が可能か（注：Ａ４イメージで画像比率５％の連続動作を行った場合の換算枚数）が計算され、それぞれ格納されている。

前述の５項目の何れかによってカートリッジが使用不能になった場合、カートリッジは回収され、メーカーのリサイクル工程に回される。リサイクル工程においては、先ず、メモリ２２に格納されたメモリの内容を読み取り、リサイクル可能なパーツとリサイクル不可のパーツが分別される。その後、カートリッジの分解、現像スリーブの洗浄、現像スリーブ表面の再ブラスト、トナーの再充填等の作業が適宜行われ、カートリッジが再生される。又、本実施の形態においては、カートリッジの枠体及びメモリは清掃のみを行い、リサイクルされる際にそのまま使用される。よって、十分な強度をもった設計がなされている。又、トナーについては初期の量まで再充填される。

メモリ内のデータは、前述の５項目について、廃棄されたパーツの項目及びトナー残量については初期値にリセットされ、リサイクルされたパーツの項目については継承される。

以下に、本実施の形態におけるカートリッジの再生プロセスについて具体的に説明する。

図８に、本実施の形態におけるカートリッジ内の各パーツの設定寿命の一覧を示す。

製造直後の第１世代カートリッジを用いて、Ａ４連続で５％の画像比率の画像形成を行ったとすると、５０ｋ枚の画像形成で、トナーが枯渇してカートリッジ寿命となる。

カートリッジは回収され、リサイクル工程に回される。実際には前述したように、それぞれ寿命に対して律速となるパラメータの測定を行っているため、残り寿命にはバラツキが生じている筈であるが、ここでは、説明を簡単にするために、設定寿命を丁度全うするものとして考え、説明していくこととする。

図９にメモリ２２内に記憶されているカートリッジ内の各パーツ及びトナーの残り寿命と総寿命に対するパーセンテージ、及びそれらのデータのリサイクルの回数に伴う変化の例を示す。以下、図９に従って説明を行う。

第１世代終了後のリサイクル工程では、先ず、カートリッジ内のメモリの内容が読み取られ、このカートリッジが、この時点で、感光ドラムは約５０ｋ、帯電ローラは約５０ｋ、現像スリーブは約４５０ｋ、クリーニングブレードは約２００ｋの残り寿命であることが判明する。

データから、この時点ではカートリッジはトナーの再充填のみで再生できると判断されるため、リサイクル工程では、感光ドラム、帯電ローラ、クリーナブレードの清掃と、現像スリーブのアルコール洗浄を経てトナーの再充填が行われ、第２世代カートリッジとして再生が完了する。

この時点で、カートリッジ内のメモリのデータからトナーのデータのみが初期化され、他のデータは継承される。

再生された第２世代カートリッジは、再び使用されるが、第２世代においては、トナーが無くなると同時に、感光ドラム、帯電ローラがそれぞれ寿命を迎える。カートリッジは再びリサイクル工程に回される。同様に先ずカートリッジ内のメモリの内容が読み取られ、この時点で、現像スリーブは約４００ｋ、クリーニングブレードは約１５０ｋの残り寿命であることが判明する。

ここでは、感光ドラム、帯電ローラは寿命であるので廃棄される。トナーは１回目のリサイクルと同様に再充填される。リサイクル工程では、感光ドラム、帯電ローラが新品に交換され、クリーナブレードの清掃と、現像スリーブのアルコール洗浄を経てトナーの再充填が行われ、第３世代カートリッジとして再生が完了する。この時点で、カートリッジ内のメモリのデータから、トナー、感光ドラム、帯電ローラのデータが初期化され、他のデータは継承される。

以下、同様に第４世代以降も、リサイクルが続けられていく。

結果として、クリーナブレードは第５世代終了時に寿命に達し新品に交換される。現像スリーブは第１０世代で寿命に達するが表面に再びブラスト加工を施すことで、更に５００ｋの寿命を持つ現像スリーブとして再利用可能である。

上記は、寿命の理想値に従って計算した結果であるが、実際の使用においては、装置の使用環境や画像比率、モードの違い等によって寿命に達するまでの画像形成枚数は異なってくる。

そのため、リサイクル工程の最初にパーツの再利用可否の判断を行う際に、カートリッジの最低保証寿命（本実施の形態の場合はトナー寿命に従うため５０ｋである。）に満たない残り寿命のパーツは再利用されずに廃棄されることが好ましい。これは、カートリッジの最低寿命を保証するためである。

以上説明したように、メモリー媒体を用いてメモリ内に記憶されたカートリッジ、又はユニット、或はパーツが使用されることに伴って累積された情報、即ち、カートリッジ、又はユニット、或はパーツ個々の特性に応じた値に関する情報をメモリー媒体に持たせ、その情報を基に、プロセスカートリッジ内の各パーツについてリサイクル可能かどうかの判断を画像形成装置本体内、或はプロセスカートリッジ内のメモリーに記憶されたテーブルを参照して行い、その判定結果を前記メモリー媒体に記録を行うことによって速やかにカートリッジ、又はユニット、或はパーツの再利用の可否を判断することができる画像形成装置及びプロセスカートリッジを提供することができ、リサイクル工程に要するコストを減少させることが可能になった。

＜実施の形態２＞
図１０は本発明を回転円筒状の感光体を備えたフルカラー画像形成装置に適用した実施の形態を示す画像形成装置の要部の概略断面図であり、このカラー画像形成装置は、矢印Ｒ１方向に回転自在に支持された感光ドラム１を有し、該感光ドラム１の周囲には、その回転方向に沿って順に、コロナ帯電器３１、レーザーユニット３、現像装置３２、転写装置３３、クリーニング器３４が配設されている。又、転写装置３３の斜め下方には転写クリーニング装置３５が配置される。

レーザーユニット３は、現像走査部と色分解フィルタから成り、色分解された光像Ｅ、又はこれに相当する光像Ｅを感光ドラム１に照射する露光装置、例えば図示のようなレーザビーム露光装置である。

帯電器３１により一様に帯電された感光ドラム１に、各分解色毎に光像Ｅを照射し、静電潜像を形成する。現像装置３２は回転現像器であり、中心軸３２ａの周囲には４個の現像器、即ち、ブラック現像器３２ＢＫ、シアン現像器３２Ｃ、マゼンタ現像器３２Ｍ及びイエロー現像器３２Ｙが配置されており、所定の現像器を感光ドラム１に対向した現像位置へと回転させて感光ドラム１上の静電潜像を現像する。ブラック現像器３２ＢＫ内には磁性トナーが収納されており、その他の現像器、シアン現像器３２Ｃ、マゼンタ現像器３２Ｍ、イエロー現像器３２Ｙ内には非磁性トナーが収納されている。この現像は、感光ドラム１上の静電潜像に、樹脂を基体としてトナーを付着させて顕像（トナー像）化することによって行う。

更に、感光ドラム１上のトナー像は、転写材カセット３６から給紙され、搬送系及び転写装置３３を介し、同図中点線にて示す紙パスに沿って、感光ドラム１と対向した位置に供給された転写材に転写される。転写装置３３は、転写ドラム３３ａ、転写コロナ帯電器３３ｂ、転写材を静電吸着させるための吸着コロナ帯電器３３ｃとこれに対向する吸着ローラ３３ｄ、内側コロナ帯電器３３ｅ、外側コロナ帯電器３３ｆとを有し、矢印Ｒ２方向に回転駆動されるように軸支された転写ドラム３３の周面開口域には誘電体から成る転写材担持シート３３ｇが円筒状に一体的に張設されている。転写ドラム３３ａが回転するに伴って、感光ドラム１上のトナー像は転写帯電器３３ｂにより順次に、転写材担持シート３３ｇに担持された転写材上に転写される。転写材担持シート３３ｇに吸着搬送される転写材には所望数の色画像が転写され、フルカラー画像が形成される。

このようにして所望数のトナー像の転写が終了すると、転写材は転写ドラム３３ａから分離手段３７によって分離され、熱ローラ定着器３８によってトナー像が溶融固着される。このとき、転写材は、トナーが転写された表面側を上に向けた状態で、定着ローラ３８ａと加圧ローラ３８ｂとのニップ部を通過することになるが、定着ローラ３８ａには定着オイル（離型剤）を塗付することにより、トナーが定着ローラ３８ａにオフセットするのを防止している。その後、転写材は、排紙トレイ３９上に排出される。

他方、トナー像転写後の感光ドラム１及び転写材担持シート３３ｇは、表面の残留トナーがそれぞれのクリーニング手段であるクリーニング器３４及び転写クリーニング装置３５で清掃された後、再度画像形成プロセスに供せられる。

本実施の形態に係る画像形成装置は、実施の形態１で示した画像形成装置と異なり、カートリッジ構造を持っていない。装置内の消耗パーツについては、ユーザーではなく、サービスマンによって交換される。

従来、消耗パーツの交換は、装置内のカウンタや、実施の形態１でも説明したような測定手段によって交換時期を判断し、サービスマンによって行われてきた。

又、装置本体の寿命が来た場合、装置は回収され、殆どの場合廃棄されてきた。しかしながら、近年、装置のリサイクルが行われ始めており、回収された装置内の消耗・損耗した部品を新品に交換し、再びユーザーの下で使用するケースも増えてきている。

本実施の形態においては、実施の形態１で説明したのと同様に、各パーツの寿命に関するデータを蓄積し、記憶させることで装置本体を回収し、リサイクルする際のパーツの再利用の可否の判断を容易にし、リサイクル工程に要するコストを減少させることを目的としている。

図１１に本実施の形態に係る画像形成装置がユーザーに使用されている間にサービスマンによって交換される可能性のあるパーツ又はユニットの名称と寿命判定要因、及び設定寿命を表にした結果を示す。

本実施の形態では、実施の形態１と同様に図１１に示す項目に関してのデータが画像形成装置本体のメモリ（図示せず）に格納され、随時更新されている。更に、データの更新と同時に、画像形成装置本体のＣＰＵによって、それぞれの項目について、寿命に対するパーセンテージと、寿命までに、あと何枚の画像形成が可能か（注：Ａ４イメージで画像比率５％のフルカラー連続動作を行った場合の換算枚数）が計算され、それぞれ格納されている。

装置本体が回収され、リサイクル工程に回されると、先ず、メモリの内容を読み取り、リサイクル可能なパーツとリサイクル不可のパーツが分別される。本実施の形態では、回収した本体の電源を投入し、特定のコマンドを操作部から入力することで、装置本体の表示部に結果が表示される。

リサイクルの可否を判断する寿命の残り枚数の基準は、装置の使用状況やサービスの体系等の要因があるため、どの位が適当というものはなく、適当な基準を設ければ良いが、本実施の形態では、交換枚数の最も少ないパーツの寿命以上の残り寿命を持ったパーツを再利用可能な基準とした。つまり、感光ドラムとクリーニングブレードの寿命である２０ｋ以上の残寿命を持つものを再利用可とした。

本実施の形態では、図１１に記載されていないものは予め廃棄か再利用かが決定されており、それに従って廃棄・洗浄・新品との交換等が行われる。

例えば、半永久的に利用可能な側板やキャスター等は再利用されるし、経時劣化する紙送りローラ等は廃棄される。これらの判断は、装置の性質や堅牢さ等を考慮に入れ最適化されることが好ましい。

メモリ内のデータは、前述の５項目について、廃棄されたパーツの項目については初期値にリセットされ、リサイクルされたパーツの項目については継承される。

以上説明したように、前記画像形成装置の構成要素であるユニット或はパーツに関する情報を記憶して前記記憶内容を記憶するメモリー媒体を有し、前記メモリー媒体には、パーツをリサイクルするために使用する情報として、少なくとも前述のユニット或はパーツの使用された量に関する情報と、各々のユニット或はパーツ固有のパラメーター値に関する情報を記憶し、ユニット或はパーツについてリサイクル可能かどうかの判断を、画像形成装置本体内のメモリー、或は各ユニット及びパーツ内のメモリーに記憶されたテーブルを参照して行い、その判定結果を画像形成装置に記録を行うことによって、速やかにユニット、或はパーツの再利用の可否を判断することができる画像形成装置、及びプロセスカートリッジを提供することができ、リサイクル工程に要するコストを減少させることが可能になった。

本発明の実施の形態１に係るプロセスカートリッジの断面図である。 本発明の実施の形態１に係る画像形成装置の断面図である。 帯電ローラの電気的な等価回路を示す図である。 本発明の実施の形態１におけるレーザーの露光量と感光ドラムの表面電位の関係を示す図である。 本発明の実施の形態１に係る感光ドラムの表面電位と帯電電流の関係を示す図である。 本発明の実施の形態１における帯電部材の寿命検知手段の手順を説明するフローチャートである。 本発明の実施の形態１における帯電部材の寿命検知手段の手順を説明するタイミングチャートである。 本発明の実施の形態１におけるカートリッジ内の各パーツの設定寿命の一覧を示す図である。 本発明の実施の形態１に係るカートリッジ内の各パーツ及びトナーの残り寿命と総寿命に対するパーセンテージ及びそれらのデータのリサイクルの回数に伴う変化の例を示す図である。 本発明の実施の形態１に係るフルカラー画像形成装置の断面図である。 本発明の実施の形態２に係るパーツ又はユニットの名称と寿命判定要因及び設定寿命を表である。

符号の説明

Ｃ カートリッジ
Ｌ レーザプリンタ
１ 感光体ドラム
２ 接触帯電ローラ
３ レーザユニット
４ トナー容器
５ 現像スリーブ
６ 廃トナー容器
７ 現像ブレード
８ 攪拌手段
９ 転写ローラ
１０ クリーニングブレード
１２ 定着ユニット
１４ 本体伝達部
２２，６２ メモリ
２３，６３ カートリッジ側伝達部
２４，６４ 本体制御部
２５，６５ 制御部
２６，６６ 演算部
２７，６７ 感光体回転指示部
２８，６８ 帯電バイアス印加時間検出部
２９，６９ 帯電電流バイアス電源
３１ コロナ帯電器
３２ 現像装置
３２ａ 中心軸
３２ＢＫ ブラック現像器
３２Ｃ シアン現像器
３２Ｍ マゼンタ現像器
３２Ｙ イエロー現像器
３３ 転写装置
３３ａ 転写ドラム
３３ｂ 転写コロナ帯電器
３３ｃ 吸着コロナ帯電器
３３ｄ 吸着ローラ
３３ｅ 内側コロナ帯電器
３３ｆ 外側コロナ帯電器
３３ｇ 転写材担持シート
３４ クリーニング器
３５ 転写クリーニング装置
３６ 転写材カセット
３７ 分離手段
３８ 熱ローラ定着器
３８ａ 定着ローラ
３８ｂ 加圧ローラ
３９ 排紙トレイ
６０ ドラム感度検知部
７０ 感度変換テーブル
７１ 現像直流バイアス電源

Claims (8)

1. 電子写真方式を用いた画像形成装置であり、プロセス手段の少なくとも１つを一体的にユニット化して画像形成装置本体から着脱可能としたプロセスカートリッジを備えた画像形成装置において、
   前記プロセスカートリッジに装着され、該プロセスカートリッジに関する情報を記憶してその記憶内容を前記画像形成装置本体及び外部読取装置に伝達するメモリ媒体を有し、前記メモリ媒体には、パーツをリサイクルするために使用する情報として、少なくともプロセスカートリッジの使用された量に関する情報と、各々のプロセスカートリッジ固有のパラメータ値に関する情報が記憶されることを特徴とする画像形成装置。
2. 電子写真用感光体と、前記感光体に作用するプロセス手段の少なくとも１つを一体的にユニット化して画像形成装置本体から着脱可能としたプロセスカートリッジを備えたことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記記憶されたプロセスカートリッジの使用された量に関する情報は、画像形成装置本体に装着された後にプロセスカートリッジの使用に応じて変化する量を表す情報であることを特徴とする請求項１又は２記載の画像形成装置。
4. 前記記憶されたプロセスカートリッジの使用された量に関する情報を基に、プロセスカートリッジ内の各パーツについてリサイクル可能かどうかの判断を、画像形成装置本体内或はプロセスカートリッジ内のメモリに記憶されたテーブルを参照して行い、その判定結果を前記プロセスカートリッジに装着されたメモリ媒体に記録を行うことを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の画像形成装置。
5. リサイクル工程の最初にパーツの再利用可否の判断を行う際に、任意に設定されたカートリッジの最低保証寿命に満たない残り寿命のパーツは再利用されずに廃棄されることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の画像形成装置。
6. 電子写真方式を用いた画像形成装置において、
   前記画像形成装置の構成要素であるユニット或はパーツに関する情報を記憶してその記憶内容を記憶するメモリ媒体を有し、前記メモリ媒体には、パーツをリサイクルするために使用する情報として、少なくとも前記ユニット或はパーツの使用された量に関する情報と、各々のユニット或はパーツ固有のパラメータ値に関する情報が記憶されることを特徴とする画像形成装置。
7. 前記記憶されたユニット或はパーツの使用された量に関する情報は、画像形成装置本体に装着された後にユニット或はパーツの使用に応じて変化する量を表す情報であることを特徴とする請求項６記載の画像形成装置。
8. 前記記憶されたユニット或はパーツの使用された量に関する情報を基に、ユニット或はパーツについてリサイクル可能かどうかの判断を、画像形成装置本体内のメモリ或は各ユニット及びパーツ内のメモリに記憶されたテーブルを参照して行い、その判定結果を画像形成装置本体に記録することを特徴とする請求項６又は７記載の画像形成装置。

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