JP2006084992A - プロセスカートリッジ、画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】画像形成装置に装着されるプロセスカートリッジの管理を容易化する。
【解決手段】プロセスカートリッジには、一般に、画像形成工程に用いられる複数の機能部材が含まれる。このうちの少なくとも二つの機能部材のそれぞれに対しメモリ（１１０，１２０，１３０，１４０）を取り付ける。メモリには、その機能部材の寿命情報、あるいは、画像形成に影響する特性値情報を記憶させる。画像形成装置（２０）では、メモリからこれらの情報を読み込むことで寿命管理や画質管理を的確に行うことができる。
【選択図】図３

Description

本発明は、画像形成装置において用いられるプロセスカートリッジを管理する技術、特にメモリを利用して行う管理技術に関する。

複写機やプリンタなどの画像形成装置においては、一般に、画像形成工程の一部は装置に装着されるプロセスカートリッジを用いて実施される。下記特許文献１には、電子写真方式の画像形成装置で用いられる感光体を含んだプロセスカートリッジに対し、メモリを取り付けることによって、この感光体を管理する技術が開示されている。

特開２００１−１１７３０９号公報

プロセスカートリッジには、通常、感光体のような機能部材が複数個搭載されている。例えば電子写真方式においては、感光体と感光体を帯電させるための帯電器がしばしば同一のプロセスカートリッジに搭載される。また、カラー画像の形成に用いられるプロセスカートリッジにおいては、同じ機能をもつ色違いの機能部材が処理するトナー（インク）の数だけ用意される場合もある。

プロセスカートリッジの寿命は、基本的に最も寿命の短い機能部材の寿命によって決定される。したがって、プロセスカートリッジの寿命を適切に管理するためには、各機能部材の寿命を把握する必要がある。また、プロセスカートリッジの性能を十全に発揮させ高品質の画像形成を行うためには、各機能部材の特性値のバラツキを把握し、それに合わせた調整を行うことが望ましい。しかし、従来のようにプロセスカートリッジ全体に対し一つのメモリを設けたのでは、個々の機能部材の寿命や特性値の管理を細かく行うことは困難である。

本発明の目的は、複数の機能部材を備えたプロセスカートリッジの管理を容易化することにある。

本発明の別の目的は、プロセスカートリッジの寿命管理の質を向上させることにある。

本発明のさらに別の目的は、プロセスカートリッジの特性に応じた画質調整の容易化を図る点にある。

本発明のプロセスカートリッジは、画像形成装置に装着されるプロセスカートリッジであって、画像形成装置における画像形成工程に用いられる複数の機能部材と、少なくとも二つの機能部材のそれぞれに取り付けられ、外部からアクセス可能に設定されたメモリと、を備える。

画像形成装置は、用紙（紙や樹脂シート等を指す）に電子データに基づいて画像を形成する装置である。具体的にはプリンタや、プリンタ機能を備えた機器としての複写機、ファクシミリ等がこれに相当する。プロセスカートリッジは、一連の画像形成工程のうちの一部を実施するものであり、画像形成装置に着脱可能に装着される。プロセスカートリッジには、複数の機能部材が備えられている。機能部材とは、ある画像形成工程に用いられる部品群、すなわち画像形成に寄与するある機能を実現するためのまとまった構成単位を指す。複数の機能部材は、異種の機能部材によって構成されていても、カラー機のように同種の機能部材によって構成されていてもよい。ここでは、少なくとも二つの機能部材に対してＩＣチップ等により形成されるメモリ（半導体等を利用した記憶装置）が取り付けられている。メモリに対しては、有線あるいは無線により、外部からアクセスすることができる。

各機能部材のメモリは、様々な用い方をすることができる。例えば、別々の情報、特に、対応する機能部材についての情報を入力することで、機能部材毎の情報管理が容易となる。特に、機能部材の製造と、プロセスカートリッジとしての組み立てとが別々に行われる場合には、その機能部材に固有な情報を即座にメモリに格納しておくことで、情報管理を確実に行うことができる。また、各機能部材に同じ情報を入力して、通信不良や、メモリの破壊等に対するバックアップに利用できる他、一部の機能部材を交換した場合における従来情報のバックアップにも利用できる。なお、メモリは、書き換え可能なタイプでも不可能なタイプでもよい。

望ましくは、本発明のプロセスカートリッジにおいて、各メモリには、対応する機能部材に関する情報が記憶される。この構成によれば、プロセスカートリッジを構成する機能部材についての情報を、対応するメモリから容易に取得することができる。したがって、プロセスカートロッジの管理を、個々の機能部材の情報を反映させて行うことが可能となる。また、事前に機能部材の情報をそのメモリに格納しておけば、プロセスカートリッジを組み立てる場合や、一部の機能部材を交換する場合にも、機能部材とその情報との対応づけを別途行う手間を省くことが可能となる。

望ましくは、本発明のプロセスカートリッジにおいて、メモリが取り付けられた少なくとも二つの機能部材は、画像形成装置に比べて寿命が短く設定されている。機能部材の寿命が短い場合には、その機能部材あるいはプロセスカートリッジ全体を交換管理する必要性が増す。このような場合に、個々の機能部材にメモリが取り付けられ、その機能部材についての情報が格納されていると、プロセスカートリッジの管理が容易化される。

望ましくは、本発明のプロセスカートリッジにおいて、各メモリに記憶される情報は、対応する機能部材の寿命情報を含む。これにより、各機能部材の寿命を考慮した上で、プロセスカートリッジの寿命を管理することが可能となる。寿命情報とは、寿命を直接的又は間接的に与える情報である。寿命となる限界値の情報はこの一例であり、電子写真方式の場合、具体的には、感光体の回転数、画像形成枚数、感光体やクリーニングブレード等の摩耗量、通電部材の抵抗変化量、帯電量などを挙げることができる。また、例えば、寿命情報として、寿命を処理時間や処理回数と結びつける係数情報を与えることも有効である。

あるいは、本発明のプロセスカートリッジにおいて、各メモリに記憶される情報は、対応する機能部材の特性値情報を含むものであってもよい。機能部材は、例えばゴムであったり、半導体や磁性体などであったりする。このため、たとえ同じ製品であっても一般にその特性値にはバラツキがある。そこで、特性値情報をメモリに記憶させることとした。なお、機能部材の特性値情報とは、画質に影響を与える物理特性を与える情報を念頭においている。例えば、硬度、電気抵抗値、組み立て誤差などがこれに相当する。この特性値情報を用いることで、個々の機能部品の品質管理が可能となる他、プロセスカートリッジの良否判定や画質調整等も行うことが可能となる。

望ましくは、本発明のプロセスカートリッジにおいて、画像形成工程は、電子写真方式に基づく工程であり、メモリが取り付けられた機能部材の少なくとも一つには、感光体、マグネットロール、帯電器、クリーニングブレード、クリーニングブラシのいずれかが含まれる。プロセスカートリッジにどの機能をもつ機能部材を含めるか、また、そのうちのどの機能部材に対しメモリを取り付けるかは、搭載容易性や生産コスト等の条件に基づいて定めることができる。また、メモリの取り付けは、機能部材の寿命や特性等を勘案して定めることができる。

望ましくは、本発明のプロセスカートリッジにおいて、メモリが取り付けられた少なくとも二つの機能部材には、それぞれアンテナが設けられており、各メモリと対応するアンテナは接続されて無線により外部通信可能なＲＦＩＤを構成している。ＲＦＩＤ（Radio Frequency IDentification）は、アンテナと集積回路（ＩＣ）を備え、電波により外部装置と通信可能に構成された小型装置であり、ＩＣタグなどとも呼ばれる。有線通信のように配線設定を行う必要がないため、複数のメモリを利用する場合にも装置構成があまり複雑化しない利点がある。

本発明の画像形成装置は、前記プロセスカートリッジが装着される画像形成装置において、各メモリから記憶された前記情報を取得する取得手段と、取得した情報に基づいてプロセスカートリッジを管理する管理手段と、を備える。取得手段は、無線あるいは有線により各メモリにアクセスし、記憶された情報を取得する。管理手段は、情報処理を行うハードウエア及びソフトウエアにより構成され、取得した情報を解析し、予め設定された処理を実施する。これにより、各機能部材を考慮してプロセスカートリッジを管理することが可能となる。取得手段や管理手段の実行タイミングは特に限定されない。ただし、初期設定を的確に行う観点からは、プロセスカートリッジの装着後（交換後を含む）で、画像形成を実行する前に行うことが特に望ましい。

望ましくは、本発明の画像形成装置において、各メモリに記憶される情報は、対応する機能部材の寿命情報を含み、取得手段は、各メモリから寿命情報を取得し、管理手段は、取得した寿命情報に基づいてプロセスカートリッジの寿命を管理する。管理手段は、例えば、各機能部材の寿命に総合的に基づいてプロセスカートリッジの寿命を管理してもよいし、寿命が最も短い機能部材の寿命に基づいてプロセスカートリッジの寿命を管理してもよい。

望ましくは、本発明の画像形成装置において、各メモリに記憶される情報は、対応する機能部材の特性値情報を含み、取得手段は、各メモリから特性値情報を取得し、管理手段は、取得した各メモリからの特性値情報に基づいて画像形成についての調整を行う。

以下に、電子写真方式の画像形成装置の例を挙げて、本発明の実施の形態を説明する。

図１は、プリンタシステム１０を模式的に示す図である。図においては、実施の形態に係る構成の概略のみを示しており、用紙搬送路や露光装置などの画像形成工程に不可欠な一部の構成は省略している。

プリンタシステム１０は、画像形成装置としてのプリンタ２０と、これに装着されたプロセスカートリッジ５０とを含んでいる。プリンタ２０は、筐体を有しており、その内部には、電源２２、駆動機構２４、アンテナ２６、制御部２８などが取り付けられている。電源２２は、外部電源に接続されて電力を受け取り、必要に応じて電圧変換や周波数変換をして各構成に供給する。駆動機構２４は、モータを備えており、その回転動力によって各構成を駆動する役割を果たしている。駆動機構２４には、プロセスカートリッジ５０も取り付けられ、回転駆動力の供給を受けている。アンテナ２６は、ＲＦＩＤと通信を行うために設けられている。すなわち、アンテナ２６は、制御部２８と接続されて所定の電波を送受信することで、ＲＦＩＤに対するリーダライタとして機能している。制御部２８は、演算機能や記憶機能などを備えたハードウエアと、ハードウエア動作を規定するソフトウエア（プログラム）とによって構成されている。そして、アンテナ２６の送受信の制御の他、画像形成工程の制御や、ユーザ入出力の制御等の処理を行っている。

プロセスカートリッジ５０は、画像形成工程の一部を実施するための装置であり、プリンタ２０内に着脱可能に装着されている。プロセスカートリッジ５０は、図の左右方向に長くのびる細長形状をなしている。この細長方向は主走査方向であり、用紙搬送方向に直交して設置されている。そして、搬送される用紙に対し主走査方向にのびる帯画像を次々と形成することで、用紙全体に対する画像形成を行っている。図においては、プロセスカートリッジ５０が備える構成として、帯電器５２が示されている。この帯電器５２は、電源２２から電力供給を受けて画像形成工程の一部を実行している。なお、プロセスカートリッジ５０には、複数のＲＦＩＤが設けられている。ＲＦＩＤの詳細は以下に詳しく述べる。

図２は、主走査方向に垂直な面について、プロセスカートリッジ５０の主要部の端部を、模式的に示した図である。プロセスカートリッジ５０には、図１に示した帯電器５２の他、ドラム状の感光体６０、感光体６０の現像を行う現像部７０、感光体６０の清掃を行うクリーニング部８０が備えられている。

感光体６０は、主走査方向にのびる円筒状に形成されている。そして、駆動機構２４によって回転駆動され、図において左回りに回転している。感光体６０は、以下に説明するように、画像形成工程の複数の工程に利用されている。

帯電器５２は、画像形成工程における帯電処理を行っている。すなわち、電源２２から電力供給を受けて動作し、感光体６０の表面に電荷を与えて均一に帯電させている。

帯電した感光体６０に対しては、プリンタ２０に設けられた図示していない露光手段によって画像形成工程の一つとしての露光処理が行われる。すなわち、露光手段は、電子データに基づく光ビームを照射して電荷量を変化させ、感光体６０の表面に静電潜像を形成する処理を行う。

現像部７０は、画像処理工程における現像処理、すなわち静電潜像を現像する処理を行っている。現像部７０にはトナーケース７２が設けられており、トナーケース７２の内部には粉末のトナー７４が格納されている。また、トナーケース７２内には、攪拌ローラ７６と現像ローラ７８が設けられている。攪拌ローラ７６は回転によりトナー７４を攪拌するとともに現像ローラ７８に供給する役割を果たしている。一方、現像ローラ７８は、内部に円筒状に配された電磁石からなるマグネットロールを備えている。マグネットロールには電源２２から電力が供給され、現像ローラ７８はこの磁力により表面にトナーを吸着させる。そして、吸着されたトナーは現像ローラ７８の回転により感光体６０側に運ばれ、静電潜像を現像する。

現像された画像は、画像処理工程における転写処理を受ける。すなわち、図示していない転写体に転写され、さらに転写体から用紙に転写される。そして、画像が転写された用紙に対しては、定着ロールにより画像処理工程における定着処理が行われる。定着ロールは、用紙を加熱・加圧するロールである。用紙に転写された画像のトナーは、定着ロールによって溶融されて、用紙上に定着する。

感光体６０の表面には、転写処理ののちにも若干のトナーが残っている。クリーニング部８０は、このトナーを清掃するための処理、すなわち画像形成工程における清掃処理を行う。クリーニング部８０は、骨格となる支持部８２、支持部８２に支えられたクリーニングブラシ８４、支持部８２に固定されたブレード受け８６、ブレード受け８６に取り付けられたクリーニングブレード８８を備えている。クリーニングブラシ８４は、円筒状のブラシであり、高速で回転しながら感光体６０の表面のトナーを掻き落とす。また、クリーニングブレード８８は、その先端の刃が感光体６０に押圧されて接しており、これにより、感光体６０の表面を清掃する。

本実施の形態において特徴的な点の一つは、このプロセスカートリッジ５０には、画像形成工程を担う複数の機能部材にＲＦＩＤが設けられている点である。図２に示した例では、機能部材としての帯電器５２、現像ローラ７８、感光体６０、クリーニングブレード８８、クリーニングブラシ８４にそれぞれＲＦＩＤ９０，１００，１０２，１０４，１０６が取り付けられている。その取り付け箇所はアンテナ２６との距離や方向等が通信に適している限りにおいて任意に定めることができる。もちろん、アンテナ２６の位置を各ＲＦＩＤ９０，１００，１０２，１０４，１０６との通信に適すように変更することも可能である。なお、機能部材以外に対してもＲＦＩＤを取り付けることができる。このようなＲＦＩＤには、例えば、プロセスカートリッジ５０の全体的管理を行わせることも有効であろう。

次に、図３を用いて、ＲＦＩＤの利用態様例を説明する。図３は、ＲＦＩＤを利用したデータ処理の例を示す機能ブロック図である。ここでは、図２で説明したＲＦＩＤ９０，１００，１０２，１０４、及び、図１で説明したプリンタ２０の概略構成が示されている。なお、ＲＦＩＤ１０６については、図示していないが、他のＲＦＩＤと同様に構成可能である。

現像ローラ７８のＲＦＩＤ１００には、記憶領域としてのメモリ部１１０、ＲＦＩＤ１００を制御する通信処理部１１２、及びアンテナ１１４が含まれている。 メモリ部１１０は、読み出し専用であっても、書き込み可能であってもよい。特徴的な点は、現像ローラ７８の初期特性値としての磁力データと、現像ローラ７８の寿命情報としての寿命値が記憶されている点である。寿命値は、処理回数（あるいは感光体の回転数）などによって与えることができる。磁力データは、製造の最終過程においてその現像ローラ７８自体の動作テストを行うことで求められる。つまり、メモリ部１１０には、設計値からのバラツキの情報をも含むその現像ローラ７８に固有の特性値が与えられている。

メモリ部１１０からのデータの読み込み（必要に応じて書き込みを行ってもよい）は、通信処理部１１２の制御によって行われる。この通信処理部１１２は、アンテナ１１４を介して情報の入出力を行うことにより、外部装置との間で通信を行う。なお、ＲＦＩＤ１００は、アクティブ型であってもパッシブ型であってもよいが、電池を内蔵しないことで小型化され機能部材にとりつけやすいとの観点からはパッシブ型である方が望ましい。

ＲＦＩＤ１０４，５２，１０２も、ＲＦＩＤ１００と同様の構成を有している。すなわち、メモリ部１２０，１３０，１４０、通信処理部１２２，１３２，１４２、アンテナ１２４，１３４，１４４を備えている。特徴的な点は、クリーニングブレード８８に取り付けられたＲＦＩＤ１０４のメモリ部１２０には、クリーニングブレード８８の初期特性値として硬度及び反発弾性の測定値が入力されていることである。クリーニングブレード８８の寿命値の情報が与えられている態様は、ＲＦＩＤ１００の場合と同様である。ここでは、寿命値は、例えば処理回数などにより与えることができる。

また、帯電器５２のＲＦＩＤ１０４のメモリ部１３０には、帯電器５２の初期特性値としての抵抗値が帯電器５２の寿命値とともに記憶されている。寿命値は、画像形成の処理回数の他、抵抗値の変化量などに基づいて与えることも有効である。また、感光体６０のＲＦＩＤ１０２のメモリ部１４０には、感光体６０の初期特性値としての初期膜厚と光感度が感光体６０の寿命値とともに記憶されている。寿命値は、画像形成の処理回数の他、摩耗量や帯電量の変化に基づいて変えることも有効である。

一方、プリンタ２０の側には、図１を用いて説明したようにアンテナ２６と制御部２８が備えられており、また、液晶ディスプレイやＬＥＤなどを用いて構成される表示部１５０が設けられている。制御部２８は、通信処理部１５２、寿命検知部１５４、入出力処理部１５６、特性値調整部１５８、画像形成制御部１６０を備え、対応する制御・演算等を行っている他、プリンタ２０に係る他の様々な演算・制御も行っている。

通信処理部１５２は、アンテナ２６を用いた送受信の制御を行う。これにより、ＲＦＩＤ９０，１００，１０２，１０４から各機能部材の特性値情報や寿命情報を取得することができる。

寿命検知部１５４は、寿命情報を通信処理部１５２から受け取り、機能部材が寿命に達した場合にそれを検知し、プロセスカートリッジ５０が寿命に達したとの判定を行う。また、入出力処理部１５６は、キーボード等の入力部を通じた入力や、表示部１５０等の出力部を用いた出力の制御を行う。寿命検知部１５４は、プロセスカートリッジ５０が寿命に達したとの判定を行うと、入出力部１５６を通じて、表示部１５０に対し寿命に達したとの表示や、プロセスカートリッジ５０の交換を促す表示を行わせる。

なお、寿命検知部１５４は、プロセスカートリッジ５０の寿命を判定する代わりに、個々の機能部材の寿命を判定してもよい。この場合には、プロセスカートリッジ５０そのものの交換を促すかわりに、プロセスカートリッジ５０におけるその機能部材の交換を促すことができる。これにより、各機能部材の寿命に対応したきめ細かな交換が可能となり、他の機能部材の有効利用を効率的に図ることができる。

また、寿命検知部１５４は、必要に応じて、寿命検知結果等の判定に係る情報を通信処理部１５２を通じてアンテナ２６から出力させ、ＲＦＩＤ９０，１００，１０２，１０４に記憶させることも可能である。これにより、例えばプロセスカートリッジ５０を一端取り外して再装着するような場合にも、それまでの使用履歴をＲＦＩＤ９０，１００，１０２，１０４から取り出すことが可能となる。

特性値調整部１５８は、通信処理部１５２を通じて各機能部材の特性値情報を入力する。その特性値に応じた画像処理の調整を、画像形成制御部１６０に指示する。調整量は、例えば、特性値と調整量とを対応づけたルックアップテーブルなどを予め記憶しておくことで決められる。複数の機能部材の特性値が標準値と異なる場合にもその組み合わせについて調整量と対応づけを行っておけばよい。

画像形成制御部１６０は、プロセスカートリッジ５０やプリンタ２０本体における画像形成工程を制御するものである。制御は、画像データに対する濃度調整などのソフトウエア的な処理を行ったり、プリンタ２０本体における電圧調整処理を行ったりして、実施できる。

なお、機能部材の区分けは、以上で説明した例に限定されるものではない。例えば、上では現像ローラ７８を機能部材として扱ったが、現像ローラ７８に含まれるマグネットロールを機能部材として扱い、マグネットロールを対象にＲＦＩＤを取り付けてもよい。また、現像ローラ７８を含む現像部７０を機能部材とみなしてＲＦＩＤを取り付けてもよい。同様に、クリーニングブレード８８を含むクリーニング部８０を機能部材として扱うことも可能である。

ＲＦＩＤを取り付けたプロセスカートリッジと、それが装着されたプリンタについての模式図である。 複数の機能部材にＲＦＩＤを取り付けられたプロセスカートリッジの例を示す図である。 プリンタシステムにおける処理を説明する機能ブロック図である。

符号の説明

１０ プリンタシステム、２０ プリンタ、２２ 電源、２４ 駆動機構、２６ アンテナ、２８ 制御部、５０ プロセスカートリッジ、５２ 帯電器、９０，１００，１０２，１０４ ＲＦＩＤ、６０ 感光体、７０ 現像部、７２ トナーケース、７４ トナー、７６ 攪拌ローラ、７８ 現像ローラ、８０ クリーニング部、８２ 支持部、８４ クリーニングブラシ、８６ ブレード受け、８８ クリーニングブレード、１１０，１２０，１３０，１４０ メモリ部、１１２，１２２，１３２，１４２ 通信処理部、１１４，１２４，１３４，１４４ アンテナ、１５０ 表示部、１５２ 通信処理部、１５４ 寿命検知部、１５６ 入出力処理部、１５６ 入出力部、１５８ 特性値調整部、１６０ 画像形成制御部。

Claims (10)

1. 画像形成装置に装着されるプロセスカートリッジであって、
   画像形成装置における画像形成工程に用いられる複数の機能部材と、
   少なくとも二つの機能部材のそれぞれに取り付けられ、外部からアクセス可能に設定されたメモリと、
   を備える、ことを特徴とするプロセスカートリッジ。
2. 請求項１に記載のプロセスカートリッジにおいて、
   各メモリには、対応する機能部材に関する情報が記憶される、ことを特徴とするプロセスカートリッジ。
3. 請求項１に記載のプロセスカートリッジにおいて、
   メモリが取り付けられた少なくとも二つの機能部材は、画像形成装置に比べて寿命が短く設定されている、ことを特徴とするプロセスカートリッジ。
4. 請求項１又は３に記載のプロセスカートリッジにおいて、
   各メモリに記憶される情報は、対応する機能部材の寿命情報を含む、ことを特徴とするプロセスカートリッジ。
5. 請求項１に記載のプロセスカートリッジにおいて、
   各メモリに記憶される情報は、対応する機能部材の特性値情報を含む、ことを特徴とするプロセスカートリッジ。
6. 請求項１に記載のプロセスカートリッジにおいて、
   画像形成工程は、電子写真方式に基づく工程であり、
   メモリが取り付けられた機能部材の少なくとも一つには、感光体、マグネットロール、帯電器、クリーニングブレード、クリーニングブラシのいずれかが含まれる、ことを特徴とするプロセスカートリッジ。
7. 請求項１乃至６のいずれか１項に記載のプロセスカートリッジにおいて、
   メモリが取り付けられた少なくとも二つの機能部材には、それぞれアンテナが設けられており、
   各メモリと対応するアンテナは接続されて無線により外部通信可能なＲＦＩＤを構成している、ことを特徴とするプロセスカートリッジ。
8. 請求項１に記載のプロセスカートリッジが装着される画像形成装置であって、
   各メモリから記憶された前記情報を取得する取得手段と、
   取得した情報に基づいてプロセスカートリッジを管理する管理手段と、
   を備えることを特徴とする画像形成装置。
9. 請求項８に記載の画像形成装置において、
   各メモリに記憶される情報は、対応する機能部材の寿命情報を含み、
   取得手段は、各メモリから寿命情報を取得し、
   管理手段は、取得した寿命情報に基づいてプロセスカートリッジの寿命を管理する、ことを特徴とする画像形成装置。
10. 請求項８に記載の画像形成装置において、
    各メモリに記憶される情報は、対応する機能部材の特性値情報を含み、
    取得手段は、各メモリから特性値情報を取得し、
    管理手段は、取得した各メモリからの特性値情報に基づいて画像形成についての調整を行う、ことを特徴とする画像形成装置。
    

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