JP2006010783A - プロセスカートリッジ及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 複写機、ファクシミリ、プリンター等の静電複写プロセスによる画像形成に用いるプロセスカートリッジ及び該プロセスカートリッジが着脱可能な画像形成装置を提供する。
【解決手段】 プロセスカートリッジ１が画像形成装置に装着されると、トナーボトル５のトナー情報用送受信部と画像形成装置本体のトナー情報用送受信部（通信手段３０７）の間で記憶素子７に格納されているトナー情報の送受信を行い、記憶素子７に格納されているトナー情報を読み込むことによって、該トナー情報に応じて画像形成条件を変更することによって、プロセスカートリッジ１に充填されているトナーの種類が変わった場合であっても、常に該プロセスカートリッジ１に最適な条件下において画像形成を実施することができる。
【選択図】 図３

Description

本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンター等の静電複写プロセスによる画像形成に用いるプロセスカートリッジ及び該プロセスカートリッジが着脱可能な画像形成装置に関する。

画像形成装置は、画像形成動作の繰り返しによってトナーの補給、現像剤に二成分現像剤を利用している場合の磁性キャリアの交換、感光体の摩耗・劣化による交換、帯電装置の汚れによる交換、クリーニングブレードの摩耗による交換などのメンテナンスが必要である。従来、サービスマンは、ユーザのもとでそれぞれ部品又は部材の交換を行っていたが、画像形成装置の耐久性の向上、画像形成装置内に使用する現像剤等の長寿命化などによってメンテナンスの必要性が低くなってきた。

さらに、帯電装置、現像装置、クリーニング装置、及び電子写真感光体を一体化し、画像形成装置本体に着脱可能なカートリッジとすることによって、サービスマンがユーザのもとに出向く必要がなくなった。

プロセスカートリッジが着脱可能な画像形成装置においては、利用者又はメンテナンスを行う人物が容易にプロセスカートリッジを交換できるように設計されている。これは、画像形成装置の保守作業を行うメンテナンス技術者だけでなく、一般のユーザでも簡単に、かつ迅速にプロセスカートリッジを交換できることを考慮したものである。プロセスカートリッジを交換するだけで保守ができる画像形成装置の場合、利用者は時間に余裕があるときにプロセスカートリッジを交換できる。また、専門のメンテナンス技術者に消耗品の交換を依頼する必要がないため、作業時間の効率化及び保守費用の削減を図ることができる。

特許文献１では、感光体上に残留したトナーを除去するクリーニング部材と、除去したトナーを収容する廃トナー収納部とを有し、廃トナー収納部は感光体に面する第一開口部と、第一開口部から離れた位置に第二開口部とを有する容器状のクリーニング枠体と、第一開口部をほぼ塞ぐクリーニング部材と、第二開口部の周囲に設けられた蓋部枠体とからなり、クリーニング部材の支持部と蓋部枠体との間に弾性シール部材１５を配置したプロセスカートリッジが開示されている。

特許文献２では、潜像担持体及び少なくとも一つのプロセスユニットが組み込まれたプロセスカートリッジを備え、現像剤が収容される現像ハウジングに現像剤補給ボックス及び廃現像剤回収ボックスをそれぞれ連通接続し、潜像担持体上の潜像書込位置よりも上流側に前記現像剤補給ボックスを配設し、かつ、前記潜像書込位置よりも下流側に廃現像剤回収ボックスを配設したプロセスカートリッジが開示されている。

特許文献３では、少なくとも現像装置と、帯電装置、電子写真感光体及び電子写真感光体のクリーニング装置の何れかを一体的に構成し、画像形成装置本体に対して着脱自在に装着されているプロセスカートリッジにおいて、手を振って振り動かしやすく構成したプロセスカートリッジが開示されている。
特開２００３−１７７６５１号公報 特開２００３−１８６３０５号公報 特開２００１−３３１０８２号公報

しかしながら、上記の発明は以下の問題を有している。

従来のプロセスカートリッジに装備された画像形成装置は、トナーの品質が換わった場合であっても画像形成条件を変更せずに画像形成を行うため、トナーの品質に適した条件下で画像形成を実行することができなかった。したがって、画像形成条件プロセスカートリッジに収納されているトナーの品質を改善したにも関らず、出力画像の画質が低下を招来することがあった。

そこで、本発明は、像担持体と各プロセス手段とを一体化したプロセスカートリッジを画像形成装置に着脱可能とし、かつ、プロセスカートリッジに充填されているトナー情報を記憶できるプロセスカートリッジ及び該プロセスカートリッジに記憶されているトナー情報に基づいて画像形成条件を制御する画像形成装置を提供することを目的としている。

請求項１記載の発明は、トナーボトルが交換可能なプロセスカートリッジにおいて、前記トナーボトルが前記トナーボトルに充填されているトナーに関するトナー情報を記憶する記憶手段を有することを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１記載のプロセスカートリッジにおいて、像担持体の表面を一様に帯電する帯電手段、帯電された前記像担持体上に潜像を形成する露光手段、前記潜像を可視化する現像手段、前記現像手段によって可視化された可視像を転写媒体に転写する転写手段、前記可視像を前記転写媒体に定着させる定着手段、及び前記像担持体上に残留した現像剤を除去するクリーニング手段のうち少なくとも２つが一体化されていることを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載のプロセスカートリッジが着脱可能な画像形成装置であって、前記記憶手段から前記トナー情報を取得する通信手段と、前記通信手段によって取得した前記トナー情報が交換前のプロセスカートリッジに組み込まれていたトナーボトルのトナー情報と同一であるか否かを判別する判別手段と、前記判別手段によって両者が異なると判別されたとき、画像形成条件を変更する制御手段とを有することを特徴とする。

請求項４記載の発明は、請求項３記載の画像形成装置において、前記制御手段によって変更される前記画像形成条件が前記定着手段における定着温度であることを特徴とする。

請求項５記載の発明は、請求項３又は４記載の画像形成装置において、前記制御手段によって変更される前記画像形成条件が前記転写手段における転写条件であることを特徴とする。

請求項６記載の発明は、請求項３から５のいずれか１項記載の画像形成装置において、前記プロセスカートリッジが交換されたとき、前記プロセスカートリッジが有する前記トナーボトルと前記その他の各手段とが前記プロセスカートリッジに適切に装着されているか否かを検出する確認手段と、前記確認手段によって前記トナーボトルと前記その他の各手段とが適切に装着されていないことが確認されたとき、前記通信手段が前記トナー情報の取得を実行しないことを特徴とする。

請求項７記載の発明は、請求項３から６のいずれか１項記載の画像形成装置において、前記トナーボトルに充填されている前記トナーが少なくなったとき、又は前記トナーがなくなったとき、前記プロセスカートリッジの交換を促すメッセージを表示する表示手段を有することを特徴とする。

請求項８記載の発明は、請求項３から７のいずれか１項記載の画像形成装置において、前記トナーボトルに充填されている前記トナーが少なくなったとき、又は前記トナーがなくなったとき、前記プロセスカートリッジの交換を音声によってユーザに要求することを特徴とする。

請求項９記載の発明は、請求項３から８のいずれか１項記載の画像形成装置において、前記通信手段は、前記トナー情報を非接触で取得することを特徴とする。

本発明は、プロセスカートリッジに充填されているトナー情報をプロセスカートリッジが有する記憶媒体に格納し、該プロセスカートリッジに記憶されているトナー情報に基づいて画像形成条件を制御することによって、品質向上のための改良された特性の異なるトナーがプロセスカートリッジに使用された場合であっても、常にトナーの最適な条件において画像形成を実行でき、トナーの種類を変えたことによる画質の低下を防止することができる。

本発明は、プロセスカートリッジが画像形成装置に装着されると、トナーボトルのトナー情報用送受信部と画像形成装置本体のトナー情報用送受信部（通信手段）の間で記憶素子に格納されているトナー情報の送受信を行い、記憶素子に格納されているトナー情報を読み込むことによって、該トナー情報に応じて画像形成条件を変更することによって、プロセスカートリッジに充填されているトナーの種類が変わった場合であっても、常に該プロセスカートリッジに最適な条件下において画像形成を実施することができる。

図１は、本発明の実施形態に係る画像形成装置の断面を示す概略図である。ここでは、電子写真方式の画像形成装置１００に適用した一実施形態について説明する。画像形成装置１００は、４個のプロセスカートリッジ１を感光体３の移動方向に並列させて、カラー画像を形成する画像形成装置（以下、「タンデム型」とする）１００である。また、転写装置１０６における搬送ベルト１０６ａは、４つの支持ローラ１０６ｂ、１０６ｃ、１０６ｄ、１０６ｅに張架されて無端移動する構成となっている。この搬送ベルト１０６ａ上に搬送される転写紙に、４色のトナーを用いるプロセスカートリッジ１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｋ上のトナー像が静電転写方式により互いに重なり合うように転写される。静電転写方式には、転写ローラ１０６ｆを用いた構成を採用している。

具体的には、各プロセスカートリッジ１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｋと接触する搬送ベルト１０６ａの裏面に、それぞれ転写装置１０６として各転写ローラ１０６ｆＹ、１０６ｆＣ、１０６ｆＭ、１０６ｆＫを配置している。ここでは、転写ローラ１０６ｆにより押圧された搬送ベルト１０６ａの部分と感光体３とによって、転写領域が形成される。そして、各プロセスカートリッジ１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｋ上のトナー像を搬送ベルト１０６ａ上の転写紙に転写する際には、転写ローラ１０６ｅに正極性のバイアスが印加される。これにより各一次転写する領域には転写電界が形成され、各プロセスカートリッジ１の感光体３上のトナー像は、所定のタイミングで送り込まれるようになっている転写紙上に静電的に付着し、転写される。搬送ベルト１０６ａの周りには、その表面に残留したトナーを除去するためのベルトクリーニング装置を設けてもよい。

この転写紙は、給紙カセット１０９内に終了されており、ピックアップローラ１０９ａ等によってレジストローラ対１０９ｂまで搬送される。そして、搬送ベルト１０６ａ上の転写紙に重ね合わされたトナー像は、定着装置１０８に搬送されて、熱及び圧力で定着されて、排紙ローラ１２０によって、画像形成装置１００外に排紙され、排紙トレイ１２５に載置される。

図２は、本発明の実施形態に係る画像形成装置の構成を示すブロック図である。本実施形態に係る画像形成装置は、画像読み取り手段３０１、画像処理手段３０２、画像印刷手段３０３、操作・表示手段３０４、データ記憶手段３０５、システム制御手段３０６、通信手段３０７から構成される。

画像読み取り手段３０１は、出力対象の画像をＣＣＤカラーイメージセンサなどで読み取り、画像データとして画像処理手段３０２に送信する。画像処理手段３０２は、画像読み取り手段３０１から受け取った画像データをＡ／Ｄ変換して黒オフセット補正、シェーディング補正、画素位置補正などを行う。画像印刷手段３０３は、画像処理手段３０２において画像処理された画像データを転写装置、定着装置などの工程を経て画像を出力する。操作・表示手段３０４は、出力画像に対する編集内容を含む各種情報を入力する入力部と各種情報を表示する表示部とからなる。データ記憶手段３０５は、画像処理手段３０２から送られてくる画像データや画像形成動作の制御に関する制御情報、設定情報を記憶する読み書き可能メモリである。システム制御手段３０６は、データ記憶手段３０５内の制御プログラム又はプロセスカートリッジなどから取得した情報に従ってこのデジタル複写機全体を統括的に制御する。通信手段３０７は、外部（プロセスカートリッジなど）との情報の送受信を行う。

図３に本発明の実施形態に係るプロセスカートリッジの概略図を示す。本実施形態に係るプロセスカートリッジ１は、現像部２、感光体部３、クリーニング部４、トナーボトル５、ＩＣチップ６、記憶素子７を有している。

プロセスカートリッジ１は、現像部２、感光体部３、クリーニング部４が一体となって構成されており、各部は個別に交換できる構造となっている。なお、感光体部３及びクリーニング部４には、読み書き可能なＩＣチップ６が取り付けられている。トナーボトル５には、記憶素子７が取り付けられている。トナーボトル５に関する情報は、トナー自体を交換するまで画像形成条件を変える必要がないと考えられる。つまり、画像形成装置本体が記憶素子７に書き込むことはないため、トナーボトル５には書き込むことができない記憶素子７を用いた。

図４に本実施例に係るプロセスカートリッジ１と画像形成装置間において情報を送受信する様子を示す。プロセスカートリッジ１が画像形成装置に装着されると、トナーボトル５のトナー情報用送受信部と画像形成装置本体のトナー情報用送受信部（通信手段３０７）の間で記憶素子７に格納されているトナー情報の送受信が行われる。なお、本実施例に係るプロセスカートリッジ１の各部（例えば、感光体部３、クリーニング部４など）は、それぞれに読み込み及び書込みが可能なＩＣチップ６を有している。画像形成装置は、記憶素子７に格納されているトナー情報を読み込むことによって、プロセスカートリッジ１に充填されているトナーの種類が変わった場合であっても、常に該プロセスカートリッジ１に最適な条件下において画像形成を実施することができる。

次に、図５を用いて本発明を適用した画像形成装置が記憶素子７に記憶されたトナー情報を読み込み、最適な条件において画像形成を行う動作について説明する。トナーボトル５内のトナーが少量又はなくなると（ステップＳ５０１）、トナーボトル５の交換を促すメッセージ等が操作部等（操作・表示手段３０４）に表示される。トナーボトル５の交換をユーザに促す方法は、警告音などを発することによって行うこともできる。ユーザがトナーボトル５を交換すると（ステップＳ５０２）、感光体部３、クリーニング部４、現像部２などの装着状態が確認される（ステップＳ５０３）。トナーボトル５の交換によって感光体部３、クリーニング部４、現像部２などの各部の装着状態が不完全なものとなり、画像形成過程における誤動作の発生を防止する。感光体部３などの装着状態が不完全なものであるときは（ステップＳ５０３／ＮＯ）、再びプロセスカートリッジ１の各部の装着状態が確認される（ステップＳ５０４）。プロセスカートリッジ１の各部の装着状態に異常がないときは（ステップＳ５０３／ＹＥＳ）、記憶素子７に格納されているトナー情報が読み込まれる（ステップＳ５０５）。記憶素子７から読み込んだ新たに装着されたトナーボトル５のトナー情報が交換前に装着されていたトナーボトル５のトナー情報と同じ場合は（ステップＳ５０６／ＹＥＳ）、システム制御手段３０６による画像形成条件の変更は行われず、待機状態又は画像形成動作に遷移する（ステップＳ５０８）。一方、記憶素子７から読み込んだ新たに装着されたトナーボトル５のトナー情報が交換前に装着されていたトナーボトル５のトナー情報と異なる場合は（ステップＳ５０６／ＮＯ）、システム制御手段３０６によって画像形成条件の変更が行われた後（ステップＳ５０７）、待機状態又は画像形成動作に遷移する（ステップＳ５０８）。以上により、本発明を適用した画像形成装置においては、品質向上のために改良されたトナーを使用した場合であっても、常に各トナーの最適な条件において画像形成を実行できる。よって、トナーの種類を変えたことによる画質の低下を防止することができる。

なお、本実施形態において品質向上のために改良されたトナーが使用された際の画像形成条件の変更は、転写装置１０６における転写条件を制御すること、定着装置１０８において転写紙に画像を定着させる温度を制御することなどにより行う。

本発明を適用した画像形成装置の概略図である。 本発明を適用した画像形成装置の構成を示すブロック図である。 本発明を適用したプロセスカートリッジの断面の概略図である。 本発明を適用したプロセスカートリッジと画像形成装置の間においてトナー情報が送受信される様子を示す図である。 本発明を適用した画像形成装置のプロセスカートリッジが交換されたときの動作を示すフローチャートである。

符号の説明

１ プロセスカートリッジ
２ 現像部
３ 感光体部
４ クリーニング部
５ トナーボトル
６ ＩＣチップ
７ 記憶素子
３０４ 操作・表示手段
３０６ システム制御手段
３０７ 通信手段

Claims (9)

1. トナーボトルが交換可能なプロセスカートリッジにおいて、
   前記トナーボトルが前記トナーボトルに充填されているトナーに関するトナー情報を記憶する記憶手段を有することを特徴とするプロセスカートリッジ。
2. 像担持体の表面を一様に帯電する帯電手段、帯電された前記像担持体上に潜像を形成する露光手段、前記潜像を可視化する現像手段、前記現像手段によって可視化された可視像を転写媒体に転写する転写手段、前記可視像を前記転写媒体に定着させる定着手段、及び前記像担持体上に残留した現像剤を除去するクリーニング手段のうち少なくとも２つが一体化されていることを特徴とする請求項１記載のプロセスカートリッジ。
3. 請求項１又は２記載のプロセスカートリッジが着脱可能な画像形成装置であって、
   前記記憶手段から前記トナー情報を取得する通信手段と、
   前記通信手段によって取得した前記トナー情報が交換前のプロセスカートリッジに組み込まれていたトナーボトルのトナー情報と同一であるか否かを判別する判別手段と、
   前記判別手段によって両者が異なると判別されたとき、画像形成条件を変更する制御手段とを有することを特徴とする画像形成装置。
4. 前記制御手段によって変更される前記画像形成条件が前記定着手段における定着温度であることを特徴とする請求項３記載の画像形成装置。
5. 前記制御手段によって変更される前記画像形成条件が前記転写手段における転写条件であることを特徴とする請求項３又は４記載の画像形成装置。
6. 前記プロセスカートリッジが交換されたとき、前記プロセスカートリッジが有する前記トナーボトルと前記その他の各手段とが前記プロセスカートリッジに適切に装着されているか否かを検出する確認手段と、
   前記確認手段によって前記トナーボトルと前記その他の各手段とが適切に装着されていないことが確認されたとき、前記通信手段が前記トナー情報の取得を実行しないことを特徴とする請求項３から５のいずれか１項記載の画像形成装置。
7. 前記トナーボトルに充填されている前記トナーが少なくなったとき、又は前記トナーがなくなったとき、前記プロセスカートリッジの交換を促すメッセージを表示する表示手段を有することを特徴とする請求項３から６のいずれか１項記載の画像形成装置。
8. 前記トナーボトルに充填されている前記トナーが少なくなったとき、又は前記トナーがなくなったとき、前記プロセスカートリッジの交換を音声によってユーザに要求することを特徴とする請求項３から７のいずれか１項記載の画像形成装置。
9. 前記通信手段は、前記トナー情報を非接触で取得することを特徴とする請求項３から８のいずれか１項記載の画像形成装置。

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