JP2689984B2 - プロセスユニツトの寿命検知方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、複写機などの画像形成装置における画像形
成手段の一部を着脱可能に構成したプロセスユニットの
寿命検知方法に関する。 （従来技術） 従来より、電子写真方式などを用いた画像形成装置の
保守、消耗部品の交換等を容易にするため、感光体、現
像装置、クリーニング装置などの画像形成手段の一部も
しくは全部を一体化してプロセスユニットとし、これを
装置本体に対して着脱自在としたものが知られている。 かかるプロセスユニットは、消耗部品として、使用限
度を越えたとき、すなわちユニットの寿命に達した時点
で、画像品質を確保するために新しいものに交換され
る。そこで、このプロセスユニットの寿命を測定し使用
者に知らしめる手段として、プロセスユニットを通過す
る転写紙の使用量を測定し、あるいは感光体ドラムの回
転数を計数し、この計数値が所定の寿命値に達したとき
可視表示するようにしたものが知られている（例えば特
開昭58−152263号公報参照）。 ところが、上記のような寿命検知方式では、二成分系
現像剤を用いて、例えば濃度の高い原稿を多量にコピー
した場合、感光体ドラムの回転数計数による寿命表示に
到達するよりも前に、トナーが不足し、安定した寿命の
検知が困難で、不良画像を生じたり、キャリア引き、つ
まり、キャリアが感光体の潜像に吸引され、転写紙に転
写され、さらに定着装置に入り込み、その熱ローラを損
傷したりサーミスタによる温度制御のトラブルを発生す
るといった不都合を生じる虞れがあった。 また、現像装置内のトナー濃度をセンサにて検知して
一定のトナー濃度になるようにトナー補給量を制御する
複写機などにおいて、トナー濃度が一定値に達しないと
きに、トナー消耗によるプロセスユニットの寿命と判定
することも考えられるが、判定の時間的タイミングに工
夫を施さなければ、センサによる正確なトナー濃度検知
ができず、正しい寿命検知が困難となったり、不要に検
知のための時間がかかりコピー能率が低下したりすると
いった問題を呈する。 （発明の目的） 本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、何ら特
別な装置や時間を必要とすることなく、安定したプロセ
スユニットの寿命検知が可能で、常に高品質の画像形成
を確保し得るとともに、キャリア引きなどの不具合の生
じることを低減できるプロセスユニットの寿命検知方法
を提供することを目的とする。 （発明の構成） 本発明は、画像形成装置本体に対して着脱可能で、少
なくとも現像装置を筐体内に内包したプロセスユニット
の寿命を検知する方法において、現像装置内のトナー濃
度を検出し、トナー濃度に応じた信号を出力するセンサ
の出力を受けて、少なくとも現像装置内の現像ローラの
駆動開始後であって所定時間が経過するまでに、センサ
出力が所定レベルを超えているかどうかの判断をし、セ
ンサ出力が所定レベル以下になると通常の画像形成動作
へ移行し、センサ出力が所定レベル以下になることなく
上記所定時間が経過した時点でセンサ出力が所定レベル
を越えているとき、プロセスユニットの寿命と判定し、
寿命表示の信号を出力するようにしたものである。 この検知方法により、現像剤の撹拌が適度に行なわれ
てからトナー濃度の検知がなされ、また、所定時間が経
過するよりも前にトナー濃度が正常であることが検知さ
れると直ちに通常の画像形成動作に入る。 （実施例） 第１図は本発明方法を実施した画像形成装置の全体構
成を示す。 同図において、画像形成装置本体１の上面には往復動
する原稿載置台２が設けられ、本体１の内部には、画像
形成のためのプロセスユニット３が本体１に対して着脱
自在に装着されている。プロセスユニット３は消耗部品
として、使用により寿命に達した時点で新しい部品に交
換されるものであって、一つの筐体内に、回転駆動され
る感光体ドラム４と、この感光体ドラム４の周縁にその
回転方向に順次配列された主帯電装置５、現像装置６お
よびクリーニング装置７が内包されている。さらに本体
１内には原稿を露光する露光ランプ８、集束性光伝送体
９が設けられ、これらにより露光走査された原稿像が感
光体ドラム４上に照射され、静電潜像が形成されるよう
になっている。 現像装置６は詳細は後述するが、その一部に現像剤の
スタート剤および補給トナーが封入された現像剤貯蔵部
10a,10bを有し、また、上記貯蔵部10aから供給され、ま
た、貯蔵部10bから補給ローラ11を介して供給された現
像剤溜り12内に、現像剤を撹拌する撹拌ローラ13、およ
び感光体ドラム４に対向し感光体ドラム４上の静電潜像
をトナー顕像に現像する現像ローラ14などを備えてい
る。 また、本体１内には、上記現像装置６よりも感光体ド
ラム４の回転方向下流側に上記トナー顕像を転写紙に転
写するための転写装置15、この転写装置15による転写部
に向けて転写紙を搬送する搬送路16、転写紙の搬送方向
下流側に転写紙上の転写像を定着するための定着装置17
などが設けられている。この定着装着17はヒータ17aを
備えた熱ローラ17bと圧ローラ17cと温度制御用のサーミ
スタ17dからなる。 なお、図中、18は搬送路16の上流端に位置した給紙ト
レイ、19は給紙ローラ、20はレジストローラ対、21は搬
送ベルト、22は排紙ローラ、23は排紙トレイ、24は本体
１の上ケース1aと下ケース1bとを一側端部にて回動可能
に支持した軸であって、保守点検時にこの軸24を中心と
して上ケース1aを開くことができるようになっている。
また、25はマイクロコンピュータなどにより構成され装
置の画像形成動作を制御する制御部（CPU）、29,30は本
体１に設けられ同ユニット３を挿脱自在に案内するレー
ルである。 第２図はプロセスユニット３の後部を示し、本体１の
後側板（図示せず）には、感光体駆動軸のカップリング
31、現像ローラ駆動軸のカップリング32、主帯電装置へ
の給電用端子33、および現像装置内のトナー濃度を検出
するセンサ信号を受けるコネクタ34が設けられ、これら
に対向してプロセスユニット３の後側面には、感光体軸
のカップリング35、現像ローラ軸のカップリング36、主
帯電装置のコネクタ37、および同センサのコネクタ38が
設けられている。そして、プロセスユニット３を本体１
に装着することにより、上記の各々の接続がなされるよ
うになっている。 第３図はプロセスユニット３を示す。このユニット３
における現像装置６のケース61の上部には、前述した現
像剤貯蔵部10a,10bを構成する容器62a,62bが装着され、
現像剤貯蔵部10a内のスタート剤はケース61内の現像剤
溜り12に供給され、現像剤貯蔵部10b内の補給トナーは
補給ローラ11より現像剤溜り12に供給される。 また、現像装置６に臨んで現像装置内の現像剤のトナ
ー濃度を検知する透磁率センサなどでなるトナー濃度セ
ンサ65が設けられ、このセンサ65の出力に基づいて制御
部25は現像装置内のトナー濃度が所定値になるように補
給ローラ11の駆動を制御する。なお、第３図において、
68は現像ローラ14上に付着される現像剤の穂高を規制す
る穂切り部材、69は現像剤の環流を促す案内板である。 第４図は本検知方法を実施するための装置の要部構成
を示す。制御部25は所定の演算・制御を行なうCPUで構
成され、タイマ25aを内蔵する。この制御部25には、ト
ナー濃度センサ65、プリントキー101、給紙ローラ19に
よる１次給紙を終了し、レジストローラ対20の位置まで
転写紙の先端がきたことを検知するレジストスイッチ20
a、サーミスタ17dの各信号が入力され、また、制御部25
からは、給紙ローラ19の駆動をONする給紙クラッチ19
a、レジストローラ対20を駆動させるためのレジストソ
レノイド20b、寿命表示器102、主帯電装置５を駆動する
高圧出力装置5a、感光体ドラム４や現像ローラ14の駆動
源となる主モータ103、ヒータ17aに対して以下に述べる
ような所定のタイミングで信号を出力する。 第５図、第６図は上記制御部25による動作の手順を示
すフローチャートであり、以下、このフローチャートに
基づいて説明する。 まず、電源スイッチがオンされると、定着ヒータ17a
がONされ（ステップS₁）、現像ローラ14の回転駆動が開
始され（ステップS₂）、センサ65の出力が安定するに要
するタイマーなどによる所定の遅延時間の経過を待つ
（ステップS₃）。この時間経過後にセンサ65からの検知
信号に基づいてプロセスユニット３が寿命レベルかどう
かの判断を行なう（ステップS₄）。この判断は寿命レベ
ルでないときには定着装置17の温度が安定するに至るま
での間、行なう（ステップS₅）。ここに、プロセスユニ
ットが寿命レベルかどうかは、センサ65の出力電圧が既
存（所定）の設定値（レベル）を越えているかどうかで
判断する。これは、プロセスユニット３内のトナーが消
耗されると現像剤のトナー濃度（T/D）が低下し、、セ
ンサ65の出力電圧が上昇することを利用したものであ
る。 上記ステップS₄での判断で寿命レベルであるとされた
ときには、コピーを禁止し（ステップS₂₀）、現像ロー
ラ14の回転駆動を停止し（ステップS₂₁）、寿命表示器1
02にプロセスユニットの寿命表示を行ない（ステップS
₂₂）、各キーの入力受付を禁止し（ステップS₂₃）、動
作を終了する。 プロセスユニットが寿命レベルに達していないときに
は、上記ステップS₅の後、定着ヒータ17aをOFFし（ステ
ップS₆）、現像ローラ14の回転駆動を停止し（ステップ
S₇）、プリントキー101がONされるのを待つ（ステップS
₈）。 ここで、プリントキー101がONされると、給紙クラッ
チ19aがONされることで給紙ローラ19の駆動により１次
給紙が開始される（ステップS₉）。続いて現像ローラ14
の回転駆動が開始され（ステップS₁₀）、その後に、セ
ンサ65からの検知信号に基づいてプロセスユニットが寿
命レベルかどうかの判断を行なう（ステップS₁₁）。 上記判断は１次給紙が終了（ステップS₂₄）するまで
行なわれ、それ以前にセンサ65の出力電圧が所定レベル
以下になると、プロセスユニット３が寿命に達していな
いと判定し、通常の複写動作へ移行する（ステップS₁₂
〜S₁₉）。 １次給紙の終了時点で、依然としてセンサ65の出力電
圧が所定レベルを越えていると、ここで直ちに２次給紙
を行なうことなく、その開始を数秒間だけ遅延させる
（ステップS₂₅）。この遅延時間は制御部25内のタイマ2
5aを用いて行なう。この遅延時間内で、再度、上記と同
様のプロセスユニットが寿命レベルかどうかの判断を行
なう（ステップS₂₆,S₂₇）。 ここで、センサ65の出力電圧が所定レベル以下であれ
ば上述と同様にステップS₁₂以下の通常の複写動作に移
行する。すなわち主帯電装置５をONし（ステップ
S₁₂）、レジストローラ対20を駆動して２次給紙を開始
する（ステップS₁₃）。さらに、引き続いて通常の複写
動作への移行後にあっても遂時、センサ65の出力により
プロセスユニットの寿命レベルかどうかを検知し（ステ
ップS₁₄）、排出スイッチ22aにより転写紙の排出が完了
したかどうかを調べる（ステップS₁₅）。 ここに、プロセスユニットが寿命レベルであると検知
されたときには、後記第６図に示すステップに移行し、
一方、寿命レベルになることなく、排出が完了するまで
の間は、所定の複写動作における主帯電装置、２次給紙
のOFF信号が入力されることをみて（ステップS₁₆）、こ
の信号が入力されると、主帯電装置５、２次給紙のレジ
ストローラ対20をOFFし（ステップS₁₇）、上記ステップ
S₁₄に戻る。 上記ステップS₁₅にて排出が完了すると、連続コピー
かどうかを調べ（ステップS₁₈）、連続コピーのときは
上記ステップS₉に戻り、連続コピーでないときは現像ロ
ーラ14の駆動を停止し（ステップS₁₉）、上記ステップS
₈に戻り、以下同様のルーテンを繰り返す。 一方、上記ステップS₂₇における遅延時間終了時点に
おいて、センサ65の出力電圧が所定レベルを越えている
ときは、プロセスユニット３の寿命と判定し、以下、第
６図に示すステップを実行する。すなわち、キャリア引
きを防止するため主帯電装置５は駆動することなくOFF
のままとし（ステップS₂₈）、排紙を行ない（ステップS
₂₉）、寿命表示器102へプロセスユニットの寿命を表示
し（ステップS₃₀）、現像ローラ14の駆動を停止し（ス
テップS₃₁）、各キー入力の受付を禁止する（ステップS
₃₂）。 これらのステップS₂₈〜S₃₂の実行により、キャリア引
きが防止され定着装置17を傷めることがなくなり、ま
た、転写紙が搬送路の途中にジャムした状態になること
がなくなり、さらには使用者にプロセスユニット３の交
換時期であることを知らせることができる。 また、センサ65によるトナー濃度の検知特性として、
その出力波形は第７図に示すように、現像ローラ14の回
転開始から時間の経過とともに出力電圧が低下し、安定
する傾向を有することから、上記のごとく、ステップS₃
〜S₅にて検知のタイミングを遅らせ、あるいはステップ
S₂₅〜S₂₇にて２次給紙の開始を遅延させ、この間に再
度、センサ65の出力をチェックすることで、センサ出力
が安定した状態において寿命レベルの判断を行なうこと
が可能となり、判断の正確性、信頼性は向上する。ま
た、センサ65によりトナー濃度を正しく検知するには、
現像ローラ14は必ず回転駆動されている状態になければ
ならないが、この条件をも満足している。 さらには上記実施例のように電源スイッチをONした後
であって、プリントキーがONされるよりも前に寿命レベ
ルの判断を行なっていることから、その時点で寿命レベ
ルに達していたときには、コピー動作を禁止するステッ
プに移行するので、プリントキーONによる１次給紙以下
の動作を行なうことが未然に回避され、転写紙の無駄を
なくすことができる。 また、ステップS₁₁,S₂₄にて１次給紙の間にもセンサ6
5の出力をチェックしていることから、不必要にチェッ
ク（判断）のために待機時間を設けておらず、コピー能
率も向上する。また、２次給紙開始後の通常のコピー動
作へ移行後においても、ステップS₁₄にて寿命レベルの
検知をしていることから、コピー動作の中途において
も、寿命に達したときには主帯電装置５をOFFして、上
述したようなキャリア引きが少しでも発生することを回
避することができる。 なお、上記実施例では、プロセスユニットが寿命レベ
ルかどうかを判断する時期として、プリントキーON後の
１次給紙と２次給紙の遅延時間の他に、電源スイッチON
後でプリントキーON前あるいは２次給紙後の通常のコピ
ー動作に移行した後においても有しているが、必ずし
も、この全てのタイミングで判断する必要はなく、少な
くとも、現像ローラ14の駆動開始後であって１次給紙の
終了までの時間と２次給紙の開始を遅らせる遅延時間の
いずれか一方の所定の時間が経過するまでの時間帯にて
判断を行なうものであればよく、その場合にあっても、
安定した寿命検知が可能となる等の効果は同様に得られ
る。 また、上記フローチャートの説明では、寿命検知判断
のタイミングとして定着装置17が安定するに要する時間
や１次給紙終了に要する時間などを挙げているが、これ
らの時間タイミングはサーミスタ17dの検知信号レベル
やレジストスイッチ20aによる信号から得るようにした
ものであっても、あるいは、また、プリントキーON、１
次給紙開始、現像ローラの回転開始等のいずれかのタイ
ミングを基に適宜設定したタイマーによる遅延時間から
得るようにしたものであってもよい。 また、上記ではプロセスユニット３として、感光体ド
ラム４、現像装置６、クリーニング装置７などを１つの
筐体内に含んだものを示したが、現像装置６のみが内包
されるものであってもよい。 （発明の効果） 以上のように本発明方法によれば、現像ローラの駆動
開始後において所定の時間が経過するまでの間にセンサ
出力に基づいてプロセスユニットの寿命がどうかを判断
するようにしているため、現像剤の撹拌が適度に行なわ
れセンサ出力が安定した状態になってから判断がなさ
れ、したがって安定かつ信頼性の高い寿命検知が可能と
なり、常に高品質の画像形成が確保され、しかも感光体
ドラムの回転数の計測による寿命検知方式において問題
となった、いわゆるキャリア引きの発生が低減される。 また、所定時間が経過するよりも前にプロセスユニッ
トが寿命でないと判断された時は直ちに通常の画像形成
動作に移行するようにしているため、不必要な待機時間
を有しておらず画像形成動作の能率の向上が図れる。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の検知方法を実施した画像形成装置の概
略断面図、第２図は同装置におけるプロセスユニットの
後方斜視図、第３図は同プロセスユニットの断面図、第
４図は同検知方法を実施するための装置要部のブロック
図、第５図、第６図は同検知方法の手順を示すフローチ
ャート、第７図はトナー濃度センサの出力特性図であ
る。 １……装置本体、３……プロセスユニット、６……現像
装置、14……現像ローラ、17……定着装置、19……給紙
ローラ、20……レジストローラ対、25……制御部、25a
……タイマ、65……トナー濃度センサ。

フロントページの続き (72)発明者 高松 純一 大阪市東区玉造１丁目２番28号 三田工 業株式会社内 (72)発明者 堀 和人 大阪市東区玉造１丁目２番28号 三田工 業株式会社内 (72)発明者 相川 行浩 大阪市東区玉造１丁目２番28号 三田工 業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭61−109082（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−87354（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−126552（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 １．画像形成装置本体に対して着脱可能で、少なくとも
   現像装置を筐体内に内包したプロセスユニットの寿命を
   検知する方法において、現像装置内のトナー濃度を検出
   し、トナー濃度に応じた信号を出力するセンサの出力を
   受けて、少なくとも現像装置内の現像ローラの駆動開始
   後であって所定時間が経過するまでに、センサ出力が所
   定レベルを越えているかどうかの判断をし、センサ出力
   が所定レベル以下になると通常の画像形成動作へ移行
   し、センサ出力が所定レベル以下になることなく上記所
   定時間が経過した時点でセンサ出力が所定レベルを越え
   ているとき、プロセスユニットの寿命と判定し、寿命表
   示の信号を出力するようにしたことを特徴とするプロセ
   スユニットの寿命検知方法。 ２．上記所定時間が、プリントキーオン後にあっては、
   プリントキーまたは１次給紙開始または現像ローラ回転
   開始または１次給紙終了後の所定の遅延時間であること
   を特徴とした特許請求の範囲第１項記載のプロセスユニ
   ットの寿命検知方法。 ３．上記所定時間が１次給紙に要する時間を含むことを
   特徴とした特許請求の範囲第２項記載のプロセスユニッ
   トの寿命検知方法。 ４．上記所定時間が１次給紙に要する時間と２次給紙の
   開始の遅延時間を含むことを特徴とした特許請求の範囲
   第２項記載のプロセスユニットの寿命検知方法。 ５．上記２次給紙の遅延時間の開始が１次給紙の終了時
   点であることを特徴とした特許請求の範囲第４項記載の
   プロセスユニットの寿命検知方法。 ６．通常の画像形成動作へ移行後にあっては、逐次、セ
   ンサ出力が所定レベルを越えたときにプロセスユニット
   の寿命と判定するようにしたことを特徴とした特許請求
   の範囲第１項記載のプロセスユニットの寿命検知方法。