JP6080603B2 - 画像形成装置、及びカートリッジのリサイクル検知システム - Google Patents

画像形成装置、及びカートリッジのリサイクル検知システム Download PDF

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Description

本発明は、電子写真方式などの画像形成装置、および画像形成装置に用いるカートリッジのリサイクル検知システムに関するものである。
画像形成装置は、例えば、電子写真プロセス、静電記録プロセス、磁気記録プロセスなどの画像形成プロセスを用いて記録媒体に画像を形成するものである。例えば、複写機、プリンタ(LEDプリンタ、レーザービームプリンタなど)、ファクシミリ装置、ワードプロセッサー、それらの複合機能機等が含まれる。
記録媒体は、画像形成装置によって画像が形成されるものであって、例えば、紙、OHTシート等が含まれる。中間転写体や画像表示装置の画像表示部材も含まれる。
カートリッジとは、例えば、プロセスカートリッジ或いは現像カートリッジであって、画像形成装置の装置本体に取り外し可能に装着された状態で、記録媒体に画像を形成する画像形成プロセスに作用するものである。画像形成装置本体とは、画像形成装置の構成からカートリッジを除いた装置構成部分のことである。
プロセスカートリッジとは、潜像が形成される像担持体と、この像担持体に作用する画像形成プロセス手段としての、帯電手段、現像手段、クリーニング手段などの少なくとも一つと、を一体的にカートリッジ化する。そして、装置本体に対して取り外し可能に装着されるものである。像担持体は、電子写真画像形成方式における電子写真感光体、静電記録画像形成方式における静電記録誘電体、磁気記録画像形成方式における磁気記録磁性体などである。プロセスカートリッジは、使用者自身によって装置本体に対する着脱を行うことができる。そのため、画像形成装置のメンテナンスを容易に行うことができる。
従って、プロセスカートリッジとは、像担持体と画像形成プロセス手段としての現像手段とを一体的にカートリッジ化して、装置本体に取り外し可能に装着されるものが含まれる。像担持体と現像手段とを一体的に有するプロセスカートリッジは所謂一体型と称される。また、像担持体と、現像手段以外のプロセス手段とを一体的に有するプロセスカートリッジは所謂分離型と称される。即ち、現像手段はプロセスカートリッジとは別の現像ユニットに設けて、この現像ユニットと対になって画像を形成するプロセスカートリッジを所謂分離型と称する。
また、現像カートリッジとは、現像ローラ(現像剤担持体)を有し、現像ローラによって、像担持体に形成された潜像を現像するのに用いられる現像剤(トナー)を収納しており、装置本体に取り外し可能に装着されるものである。現像カートリッジも、使用者自身によって装置本体に対する着脱を行うことができる。そのため、装置本体のメンテナンスを容易に行うことができる。
現像カートリッジの場合には、像担持体は装置本体或いはカートリッジ支持部材に取り付けられている。或いは、像担持体は所謂分離型プロセスカートリッジに設けられている(この場合には、プロセスカートリッジは、現像手段を有してはいない)。
そこで、カートリッジとしては、所謂一体型又は所謂分離型のプロセスカートリッジが含まれる。また、カートリッジとしては、所謂分離型のプロセスカートリッジと現像カートリッジが対になって用いられる場合が含まれる。また、カートリッジとしては、像担持体が装置本体或いはカートリッジ支持部材に固定して取り付けられており、像担持体に作用可能に現像カートリッジが着脱可能に用いられる場合が含まれる。また、カートリッジとしては、プロセスカートリッジ或いは現像カートリッジ等に補給する現像剤(トナー)を収納している現像剤カートリッジが含まれる。
近年、使用済みのカートリッジを回収して、部品の再利用を図るリサイクルが盛んに行われている。リサイクルを行う際には、カートリッジの構成部品を廃棄処分とするか、再利用出来るのか等を判断し、カートリッジの分解可否を判断することが必要となる。カートリッジに使用されている構成部品は、使用される環境、印字枚数等が再利用可否判断をする上で大きな判断要素となっている。
そこで、カートリッジに配置される不揮発性メモリに、カートリッジが使用された記録材の印字枚数情報の書き込みがされている。カートリッジがリサイクル工場に回収されると、リサイクル工程で不揮発性メモリから記録材の印字枚数情報を呼び出し、印字枚数情報からカートリッジの構成部品がリサイクル可能か判断する。そして、リサイクル可否判断結果に応じて、リサイクル工程でカートリッジを分解するか否か決定している(特許文献1)。また、カートリッジの各々の構成部品について、印刷枚数情報を記憶し、再生することが提案されている(特許文献2)。
特開2002−278420号公報 特開平8−146837号公報
しかしながら、印字枚数情報からカートリッジのリサイクル可否判断では、直接カートリッジの構成部品リサイクルを判断しているのではなく、構成部品のリサイクル可否を予測し判断していることになる。
個々のカートリッジは様々な使用履歴を持ち、使用された期間や温度、湿度環境が異なる。カートリッジの使用履歴によっては、同じ印刷枚数でもリサイクル可能な場合もあるし、リサイクル不可能な場合もある。そのため、印刷枚数情報からリサイクル判断する場合は、構成部品の正確なリサイクル判断が出来ず、リサイクル不可のカートリッジの分解も行われてしまうことになる。
そこで本発明の目的は、カートリッジを装着する画像形成装置本体で、直接構成部品の状態を判断できる情報をメモリに格納することで、構成部品の正確なリサイクル判断を行うことである。
そこで、本発明は、記録媒体に画像を形成するための画像形成装置であって、画像形成装置の装置本体に着脱可能であり、メモリと像担持体に対する画像形成プロセスに作用する画像形成プロセス部材とを備えるカートリッジを有し、前記装置本体は、前記画像形成プロセス部材に流れる電流値を検出する電流検出手段検出された前記電流値をもとに、前記画像形成プロセス部材のリサイクルの可否を判断する制御部と、を備え、前記制御部は、検出された前記電流値をもとに電流変化量の傾きを取得し、前記電流変化量の傾きからリサイクルに使用するカートリッジの寿命内での電流変化量から電流値が閾値を下回るか否かで前記画像形成プロセス部材のリサイクルの可否を判断し、かつリサイクル可と判断した場合に、リサイクル時に寿命が所定寿命より長いカートリッジ又はそれよりも寿命が所定寿命以下に短いカートリッジのどちらのカートリッジにリサイクル可能か判断し、前記判断を前記メモリ記憶させることを特徴とする画像形成装置を提供するものである。
また、本発明は、記録媒体に画像を形成するための画像形成装置であって、画像形成装置の装置本体に着脱可能であり、メモリと像担持体に対する画像形成プロセスに作用する画像形成プロセス部材とを備えるカートリッジを有し、前記装置本体は、前記像担持体と前記画像形成プロセス部材との間の放電電流値を検出する放電成分検出手段検出された前記放電電流値をもとに、前記画像形成プロセス部材のリサイクルの可否を判断する制御部と、を備え、前記制御部は、検出された前記放電電流値をもとに放電電流変化量の傾きを取得し、前記放電電流変化量の傾きからリサイクルに使用するカートリッジの寿命内での放電電流変化量から放電電流値が閾値を下回るか否かで前記画像形成プロセス部材のリサイクルの可否を判断し、かつリサイクル可と判断した場合に、リサイクル時に寿命が所定寿命より長いカートリッジ又はそれよりも寿命が所定寿命以下に短いカートリッジのどちらのカートリッジにリサイクル可能か判断し、前記判断を前記メモリ記憶させることを特徴とする画像形成装置を提供するものである。
本発明によれば、リサイクル工場に回収されたカートリッジのメモリには、当該カートリッジの画像形成プロセス部材の状態を判断するための正確な情報が記憶されている。したがって、リサイクル工場ではメモリに格納されている情報で構成部品の正確なリサイクル判断を行うことができ、リサイクル可能なカートリッジだけを分解工程に回すことができる。よって、リサイクル工程の効率をアップ出来る。
実施例1における制御フローチャート図 実施例1−7における画像形成装置の概略図 画像形成装置の制御系統のブロック図 実施例1−4における電流検知方法の概略図 実施例1における帯電ローラリサイクル可否判断検知の概略図 リサイクル可否判断検知の説明図 実施例1−4におけるリサイクル判断のタイミングチャート 実施例2における帯電ローラリサイクル可否判断検知の概略図 実施例2における制御フローチャート図(その1) 実施例2における制御フローチャート図(その2) 実施例3における帯電ローラリサイクル可否判断検知の概略図 実施例3における制御フローチャート図 実施例4における帯電ローラリサイクル可否判断検知の概略図 実施例4における制御フローチャート図(その1) 実施例4における制御フローチャート図(その2) 実施例5における放電成分検出方法の説明図 実施例5における帯電ローラリサイクル可否判断検知の概略図 実施例5における制御フローチャート図 実施例5における帯電ローラリサイクル可否判断検知の概略図 実施例6における制御フローチャート図 実施例7における放電成分検出の概略図 実施例7における放電成分検出方法の説明図 実施例7における制御フローチャート図
[実施例1]
(1)画像形成部
図2は本発明に係る画像形成装置或いは本発明に係るカートリッジのリサイクル検知システムを用いた画像形成装置の一例の概略構成図である。図3は画像形成装置Aの制御系統のブロック図である。
この画像形成装置Aはプロセスカートリッジ着脱方式の電子写真レーザープリンタであり、ホスト装置Bからエンジンコントローラ(制御手段)Cに入力する画像情報(電気的画像信号)に基づいてシート状の記録材(記録媒体)Pに画像を形成する。ホスト装置Bはパソコン・イメージリーダ・ネットワーク・ファクシミリ等である。
エンジンコントローラCはCPU21やメモリ(ROM、RAM)22を備え、ホスト装置Bや操作パネルDとの間で各種の電気的な情報の授受をする。また、装置Aの画像形成動作(プリント動作)をメモリ22に保持させた所定の制御プログラムや参照テーブルに従って統括的に制御する。
カートリッジEは画像形成装置Aの装置本体(画像形成装置本体)A1に着脱可能であり、装置本体A1に装着された状態で回転可能な像担持体に対する画像形成プロセスに作用する画像形成プロセス部材とメモリとを備えたカートリッジである。このカートリッジEについては(2)項で詳述する。
装置Aは回転可能な像担持体としての電子写真感光体ドラム(以下、ドラムと記す)1を有する。本実施例においてドラム1はアルミシリンダの外周面に感光体層として電荷発生層と電荷輸送層を順次に塗布して作製されている。ドラム1は矢印の時計方向に所定の周速度(プロセススピード)にて回転駆動される。このドラム1の周囲には回転方向に沿ってドラム1に作用する画像形成プロセス手段(画像形成プロセス部材:作像体)としての、帯電手段2、露光手段3、現像手段4、転写手段5が配設されている。
帯電手段(帯電部材)2はドラム1の表面を帯電する手段であり、本実施例において帯電ローラ(接触帯電部材)である。帯電ローラ2は、芯金周りに同心一体に導電性のウレタンゴム層をローラ状に形成した、アスカーC硬度50°〜70°の導電性弾性ローラである。
帯電ローラ2はドラム1に対して並行に配列され所定の押圧力で押圧されて設けられており、ドラム1の回転に従動して回転する回転可能な部材である。この帯電ローラ2に対して帯電バイアス電源部S2から所定の極性・電位の帯電バイアスが印加されることにより、回転するドラム1の外周面が一様に所定の帯電電位Vd(暗部電位)に接触帯電される。
露光手段3はドラム1に潜像を形成する露光装置であり、本実施例においては半導体レーザ3aにてドラム1の一様帯電面にレーザビームを走査するレーザースキャナである。即ち、回転するドラム1の一様帯電面に対してスキャナ3により画像情報に応じて変調されたレーザ光Lによる走査露光がなされることで、ドラム1の露光部の電位が暗部電位Vdから明部電位Vlに減衰する。その暗部電位Vdと明部電位Vlとの電位コントラストによりドラム1の周面に露光した画像情報に対応した潜像(静電潜像)が形成される。
現像手段4はドラム1の表面に形成された潜像を現像剤像として現像する手段である。本実施例において現像手段4は非磁性一成分現像剤を用いた接触式の反転現像装置である。
この現像装置4は、ドラム1に保持された潜像に現像剤を現像するための回転可能な現像剤担持体としての現像ローラ41を有する。また、現像ローラ41に現像剤を供給する供給ローラ(現像剤供給部材)42、現像ローラ41に乗せる現像剤量を規制する現像剤層厚規制部材としての規制ローラ43を有する。また、現像ローラ41に対して供給する現像剤(不図示)を収納した現像剤収容部(現像剤収納容器)44、現像剤収容部44内の現像剤を攪拌しながら供給ローラ(現像剤供給部材)42に向けて搬送する攪拌部材45などを有する。
現像ローラ41は帯電ローラ2と同様に芯金周りに同心一体に導電性のウレタンゴム層をローラ状に形成した、アスカーC硬度50°〜70°の導電性弾性ローラである。現像ローラ41はドラム1に対して並行に配列され所定の押圧力で押圧されて設けられており、矢印の反時計方向に、ドラム1の回転速度に対して速度比Rで回転駆動される。
供給ローラ(現像剤供給部材)42は弾性スポンジローラであり、現像ローラ41のドラム側とは反対側において現像ローラ41に並行に配列され所定の押圧力で押圧されて設けられている。供給ローラ42は現像ローラ41との接触部において現像ローラ41の回転方向とは逆方向に回転駆動され、現像ローラ41の表面に現像剤を供給する。
規制ローラ(現像剤層厚規制部材)43は弾性ローラであり、供給ローラ42よりも現像ローラ回転方向下流側において現像ローラ41に並行に配列され所定の押圧力で押圧されて設けられている。規制ローラ43は現像ローラ41との接触部において現像ローラ41の回転方向とは逆方向に回転駆動され、供給ローラ42により現像ローラ41の表面に供給された現像剤量を規制して現像ローラ41の表面の現像剤層を薄く均一に整える。
現像剤収容部44に収納されている現像剤は本実施例においては非磁性一成分現像剤であり、ドラム1の帯電極性と同極性の帯電極性を有するネガ現像剤(ネガトナー)である。現像ローラ41に担持される現像剤は現像ローラ41に対する供給ローラ42および規制ローラ43の摺擦によりドラム1の帯電極性と同極性に帯電される。
現像ローラ41には現像バイアス電源部S4から所定の現像バイアス(直流電圧+交番電圧)が印加される。これにより、ドラム1と現像ローラ41との接触部である現像部において現像ローラ41側の現像剤がドラム1の明部電位Dlの領域に対して選択的に転移してドラム1側の潜像が現像剤像として反転現像される。
転写手段5はドラム1に形成された現像剤像を記録材(記録媒体)Pに転写する手段であり、本実施例においては転写ローラである。転写ローラ5は導電性弾性ローラであり、ドラム1に対して並行に配列され所定の押圧力で押圧されて設けられており、ドラム1の回転に従動して回転する。転写ローラ5とドラム1との当接部である転写ニップ部に給紙部側から所定の制御タイミングで記録材(記録媒体)Pが導入されて挟持搬送される。
記録材(記録媒体)Pが転写ニップ部に導入されてから通過し終わるまでの間、転写ローラ5には転写バイアス電源部S5から現像剤の帯電極性とは逆極性で所定電位の転写バイアスが印加される。これにより、ドラム1側の現像剤像が転写ニップ部を通過する記録材(記録媒体)Pに対して順次に静電転写される。
記録材Pは装置内下部の給紙部6に積載されて収納されている。所定の制御タイミングで給紙ローラ7が駆動されることで、給紙部6の記録材Pが一枚分離給送される。その記録材Pが搬送路8を通って転写ニップ部に導入されて現像剤像の転写を受ける。9は搬送路8に配設された、記録材の搬送と同期をとるトップセンサである。
転写ニップ部を出た記録材Pはドラム1の面から分離されて定着装置10に導入され、記録材P上の未定着の現像剤像が固着像として定着される。そして、定着装置10を出た記録材Pが排紙ローラ12によって画像形成物として排紙トレイ13に排出される。11は定着後の記録材の有無を検出するための排紙センサである。
図3を参照して、エンジンコントローラCは、レーザースキャナ3を制御する光学系制御部31、帯電、現像、転写等各工程における各高圧出力を制御する高圧制御部32、定着装置10の温度を制御する定着器制御部33を制御している。また、エンジンコントローラCは、トップセンサ9、排紙センサ11の紙有無状態を検知するセンサ入力部34、記録材搬送のためにモータ/ローラ等の駆動/停止を行う用紙搬送制御部35を制御している。
(2)カートリッジE
本実施例の装置Aにおいては、ドラム1と、ドラム1に作用するプロセス手段としての帯電ローラ2および現像装置4が、一括して装置本体A1の所定の装着部に着脱可能なカートリッジ(一体型のプロセスカートリッジ)Eとされている。カートリッジEは所定の要領にて装置本体A1内の所定の装着部に対して装着される。また、所定の要領にて装置本体A1内の所定の装着部から取り外される。即ち、カートリッジEは装置本体A1に対して新旧交換して使用される。
カートリッジEが装置本体A1内の装着部に所定に装着された状態においては、カートリッジE側の駆動およびバイアス入力部(不図示)が装置本体A1側の駆動およびバイアス出力部(不図示)と結合している。これにより、装置本体A1側の駆動源の駆動力がカートリッジE側に伝達されてドラム1および現像装置4の現像ローラ41・供給ローラ42・規制ローラ43・攪拌部材45の駆動がなされる。
また、装置本体A1側の電源部のバイアスがカートリッジE側に印加されて帯電ローラ2に対する帯電バイアスの印加、現像ローラ41に対する現像バイアスの印加がなされる。即ち、装置Aは画像形成動作が可能である。
また、カートリッジEには各種の情報を読み書き可能なメモリ(記憶手段)14を具備させてある。好ましくは不揮発性メモリも具備するのがよい。カートリッジEが装置本体A1内の装着部に所定に装着された状態において、このメモリ14に対して装置本体A14側の情報伝達部(通信手段)15が対向した状態になる。これにより、エンジンコントローラCは情報伝達部15を介してメモリ14との情報の授受が可能となり、CPU21はメモリ14と通信を行うことで情報の読み込みや保存(書き込み)を行う。
カートリッジに具備されるメモリは、装置本体と情報のやり取りを行わず、制御部から送られてくる信号を記憶するだけでもよい。つまり、画像形成プロセス部材の状態を判断するための情報を記憶できれば最低限の機能としては十分である。
カートリッジEは、画像形成に使用されるにつれて、現像剤収容部44に収納されている現像剤が消費されていく。そして、使用者にとって満足できる品質の画像を形成することができなくなるまで現像剤が消費されることでカートリッジEは使用寿命に到達したことになる。
そこで、本実施例においては現像剤収容部44の現像剤残量値を検知する現像剤残力検出手段を具備させる。そして、エンジンコントローラCにおいて、検出された現像剤残量値を、予め設定したカートリッジ寿命予告や寿命警告のための閾値(所定値)と比較する。現像剤残量値が閾値に到達したら操作パネル部Dの表示部あるいはホスト装置Bの表示部にカートリッジEの寿命予告あるいは寿命警告を表示する。これにより使用者に、交換用のカートリッジEの準備を促す。あるいはカートリッジの交換を促す。
現像剤収容部44の現像剤残量値を検知する現像剤残量検出手段は各種の手段を用いることができる。本実施例においては、現像剤収容部44内には現像ローラ41の近傍に現像剤残量値を検出するための現像剤量検出手段としての電極46が配設されている。現像剤収容部44内の現像剤が消費されていくと、やがて現像ローラ41と電極46との間に挟まれた空間の現像剤の減少に伴い現像ローラ41と電極46との間の静電容量も減少する。即ち、現像剤収容部44内の現像剤量と上記の静電容量は相関関係がある。
そこで、現像剤収容部44内の現像剤量と上記の静電容量の相関関係データをエンジンコントローラC内のメモリ22にあらかじめ保持させる。エンジンコントローラCは電極46により測定された静電容量とメモリ22に保持された上記の相関関係データから現像剤収容部44内の現像剤残量値を検出することができる。
カートリッジ寿命の検知は上記の現像剤残量値検知による方法に限られない。一体型のプロセスカートリッジEにおいてはドラム1の寿命を検知して行うこともできる。ドラム1の感光体層(電荷発生層)の膜厚は耐久により減少していく。そこで、ドラム寿命(カートリッジ寿命)の検知手段の一例としてドラム1に対する定電圧印加時の電流値増加を検知することでドラム寿命を判定することができる。
これは、定電圧印加時、耐久によりドラムの膜厚が減少するに伴い、ドラムと帯電手段に流れる交流電流が増加していくことを用いたものである。つまり、ドラムの膜厚が減少して一定の膜厚に到達したところで、そのときに流れる交流電流を規定することでドラム寿命判定が行えることになる。
カートリッジ寿命の検知は、その他にも、積算通紙枚数(画像形成積算数)と所定閾値との対比による検知、ドラムクリーナーがある場合における廃トナー収容部の廃トナー滞留量と所定閾値との対比による検知などの種々の手段にて行うことができる。
(3)カートリッジのリサイクル検知システム
上記のようにしてなされるカートリッジEの寿命予告あるいは寿命警告に基づいて使用者により装置本体A1から取り外された使用済みのカートリッジはリサイクル工場に回収される。そして、回収された使用済みのカートリッジの構成部品(画像形成プロセス部材)がリサイクル可能である場合にはリサイクル工程で当該カートリッジの分解がなされてリサイクル可能な構成部品が取り出される。そして、必要に応じて再生処理がなされて新規のカートリッジの構成部品として再利用される。
ここで、使用済みのカートリッジの構成部品についてリサイクル可能である場合とは、新規のカートリッジの構成部品として再利用してもそのカートリッジの使用補償範囲内の寿命を通して、使用途中で画像不良が発生しない状態にあるものを意味する。
本発明においては、以下に説明するように、サイクル工場に回収された使用済みのカートリッジEについては、当該カートリッジが装着使用された画像形成装置本体によって直接構成部品のリサイクル検知がなされている。そして、そのリサイクル可否判断情報又はリサイクル可否の判断を行うための情報が当該カートリッジEのメモリ14に格納されている。
そこで、リサイクル工場では回収された使用済みのカートリッジEのメモリ14に格納されているリサイクル可否判断情報又はリサイクル可否の判断を行うための情報を読み出すことで、構成部品の正確なリサイクル判断を行うことができる。即ち、構成部品についてリサイクル可能なカートリッジと、リサイクル不可のカートリッジと、を正確に選別して、構成部品についてリサイクル可能なカートリッジだけを分解工程に回すことができる。
従って、印刷枚数情報(画像形成履歴情報)からリサイクル判断する従来の場合のように構成部品の正確なリサイクル判断が出来ずリサイクル不可のカートリッジの分解も行われてしまうことがなくなり、リサイクル工程の効率をアップ出来る。
以下、本実施例におけるカートリッジEのリサイクル検知システムを具体的に説明する。本実施例においてはカートリッジEが有する画像形成プロセス部材としての帯電ローラ2についてのリサイクル判断を行う。図4はそのリサイクル判断のための電流検知系統のブロック図である。装置本体A1は装着されているカートリッジEが有する帯電ローラ2に電圧を印加したときに像担持体であるドラム1に流れる電流値を検出する電流検出手段である電流検出回路16を備えている。
制御手段としてのエンジンコントローラCは装置本体A1に装着されているカートリッジEの帯電ローラ2についてのリサイクル可否判断モード(リサイクル判断シーケンス)を有する。このリサイクル可否判断モードにおいては帯電ローラ2に所定の電圧を印加して電流検出回路16によりドラム1(帯電ローラ2)に流れる電流値を検出する。そして、その電流検出値から帯電ローラ2のリサイクル可否を判断し、その判断結果をカートリッジEの不揮発性メモリ14に記憶する。
装置本体A1には、帯電バイアス電源部S2が設けられており、帯電ローラ2には交流電圧に直流電圧を重畳した所定の帯電バイアスが印加される。帯電バイアスが印加されると、交流電流が帯電ローラ2・ドラム1を経てGNDに流れる。電流検知回路16は、この交流電流をフィルタ回路(不図示)にて交流電流のみを抽出し、これを電圧変換する。ここで得られた電圧VがエンジンコントローラCに入力し、CPU21で電流検出がなされる。
電圧Vが一定になるように、CPU21から帯電バイアスの交流電圧Vp−pを制御することで、帯電ローラ2−ドラム1間に常に一定の電流が流れるようになっている。よって、交流電圧Vp−p設定における帯電ローラ2−ドラム1間に流れる電流値を検出することが出来る。
図5の(a)と(b)は、本実施例におけるカートリッジEに備えられている帯電ローラ2のリサイクル可否判断検知方法を示すものである。(a)は帯電ローラ2がリサイクル可能のグラフ、(b)はリサイクル不可のグラフである。(a)と(b)は、ドラム1の寿命を横軸とし、縦軸は図4で説明した方法により検出された、帯電ローラ2に流れる電流の検出電流値である。
エンジンコントローラCは、ドラム1の寿命が100%(100%をドラムの寿命と設定)になったとき帯電ローラ2についてのリサイクル可否判断モードを実行する。即ち、帯電ローラ2に、所定の時間、所定の電圧を印加して電流検出回路16によりドラム1に流れる電流値を検出する。そして、その電流検出値から帯電ローラ2のリサイクル可否を判断し、その判断結果をカートリッジEの不揮発性メモリ14に記憶する。
より具体的には、帯電ローラ2に帯電バイアスを一定電圧で印加した時の帯電ローラ2に流れる電流値をCPU21でモニタし、電流の変化レベル(Δ1、Δ2)をCPU213で検出する。
エンジンコントローラCは、電流の変化レベル(Δ1、Δ2)を検知した後、変化レベル(Δ1、Δ2)に応じて帯電ローラ2のリサイクル可否判断を行う。また、リサイクル可の場合においては、その帯電ローラ2が次のリサイクル時に寿命の長いカートリッジ又は寿命の短いカートリッジのどちらのカートリッジにリサイクル可能かリサイクルレベル判断を行う。そして、カートリッジEの不揮発性メモリ14に帯電ローラ2についての上記のリサイクル可否判断結果、及びリサイクル可の場合におけるリサイクルレベル判断結果を記憶する。
帯電ローラ2の劣化は、放置による影響、汚れによる影響、通電による影響が大きな要因である。その中で、通電劣化による影響が大きい帯電ローラ程、電圧を連続印加した場合の電流値変化が大きくなる。帯電ローラ2へ通電を続けると、電流値変化Δが生じ、時間の経過に伴い収束する。そして、通電されない状態が継続されると、通電前の状態まで戻る。帯電ローラ2の寿命が短い状態程、通電劣化の影響を多く受けている。そのため、通電を行うと、電流値変化Δが大きくなる。一定電圧を印加する時間は電流値変化Δを検出出来る以上長ければ、任意の時間で問題ない。
帯電ローラ電流値と帯電不良の関係を図6の(a)と(b)に示す。(a)より帯電ローラ2への印加時間Taによるローラ変化量Δ1を測定する。その結果から、印加時間における電流値変化を求め、リサイクルに使用するカートリッジライフ内での電流変化量Δ2を想定し、電流値がリサイクル判断閾値を下回るか否かで判断する。Δ1から想定した電流値変化量Δ2では、カートリッジライフ内の電流がリサイクル判断閾値を下回るので、リサイクルNGと判断する。
それに対して、(b)より帯電ローラ2への印加時間Tbによるローラ変化量Δ3を測定する。その結果から、印加時間における電流値変化を求め、サイクルに使用するカートリッジライフ内での電流変化量はΔ4と想定出来る。電流変化量Δ4では、カートリッジライフ内の電流がリサイクル判断閾値を上回るので、リサイクルOKと判断する。
図7に本実施例における帯電ローラ2のリサイクル可否判断モードのシーケンスのタイミングチャートを示す。なお、カートリッジEの画像形成に関するタイミングチャートとなっている。本実施例においては、エンジンコントローラCはドラム1の回転時間に基づいてカートリッジの寿命の到達を判断しときに前記リサイクル可否判断モードを実行する。
エンジンコントローラCは、ドラム1の寿命が100%に到達したと検知すると、画像形成終了後もドラム1を継続して回転させると同時に帯電交流電圧も印加する。帯電交流電圧印加中に帯電ローラ2に流れる電流値を検知し、電流検知終了後、帯電交流電圧をoff、ドラム1の回転をoffし、画像形成装置Aの動作を停止させる。
ここで、ドラム寿命の算出について特開2006−106692号公報の記載に基づいて説明する。カートリッジ使用量に係わる情報としてドラム回転時間をもとに算出したドラム使用量情報を用いる。これは特許第3285785号公報で開示されている感光体ドラムのダメージ指数に基づき演算される感光体ドラムの使用量に相当する。
カートリッジ内のメモリには下記のような情報が格納されている。カートリッジ駆動時間情報T。感光体ドラム使用量を演算するための重み付け係数であるドラム使用量演算式係数情報φ。感光体ドラム使用量閾値情報α。感光体ドラム使用量閾値情報に対応して画像形成条件を設定するためのテーブルを示す情報など。
ドラム使用量閾値情報αとドラム使用量演算式係数情報φはカートリッジの出荷時にメモリに記憶される。これらの値は、ドラム感度やドラム材料、クリーニングブレードの当接圧、帯電ローラの電気的特性によって変化するため、カートリッジの個々にメモリに記憶されて出荷される。
プリント信号を画像形成装置本体が受けると感光体回転指示部によってカートリッジが駆動され、画像形成プロセスが開始される。この際、以下のようにドラム使用量を算出する。
感光体回転指示部からの感光体ドラム回転時間データ(上記カートリッジ駆動時間情報Tに相当)を積算した値をBとする。帯電バイアス印加時間検出部からの帯電バイアス印加時間データを積算した値をAとする。メモリから読み出された重み付け係数φを用いた換算式D=A+B×φにより演算部でドラム使用量Dが計算され、本体データ記憶用の本体メモリに積算記憶される。
感光体ドラム回転時間データと帯電バイアス印加時間データは随時メモリに格納され、ドラム使用量のデータの演算は、感光体ドラムの駆動が停止した際に随時行われる。感光体ドラム回転時間データや帯電バイアス印加時間データをメモリに記憶するかわりに、演算した結果のドラム使用量Dをメモリに書き込んでも良い。
製造者が保証する感光体ドラム寿命から、所定のドラム使用量W0を算出し、メモリに記憶する。カートリッジ使用時のドラム使用量W1は、前述の方法でメモリに記憶されている。ここで、ドラム寿命=(W1/W0)×100[%]と定義する。即ち、ドラム1について予め定められた最大積算回転時間W0が感光体ドラム寿命100%である。その最大積算回転時間W0に対するカートリッジ使用途中時の感光体ドラム積算回転時間W1の割合が使用途中時のドラム寿命である。
図1に本実施例における画像形成装置の制御フローチャートを示す。画像形成装置のスタンバイ状態(メインモータが停止していてプリンタコマンドの入力待ち状態)において(ステップS1)、プリンタコマンドをエンジンコントローラCが受信する。そうすると、エンジンコントローラCは画像形成装置のメインモータを起動させてプリント動作をスタートさせる(S2:画像形成前の準備動作である前回転行程)。
エンジンコントローラCはプリントスタート時に、装置本体A1に装着されているカートリッジEについて前述したような感光体ドラム寿命検知手段によりドラム寿命が100%であるか否かを判断する(S3)。
ドラム寿命が100%に達していなければ、入力したプリントジョブの画像形成を開始する。そして、所定枚数のプリントがなされたらプリント終了(画像形成動後の終了動作である後回転行程)としメインモータをオフにして画像形成装置をスタンバイ状態にする(S4〜S6、S1)。
また、ステップ3でドラム寿命が100%と判断した場合は、エンジンコントローラCは操作パネル部Dの表示部あるいはホスト装置Bの表示部にカートリッジEの寿命予告あるいは寿命警告を表示する(S7)。また、帯電ローラ2についてリサイクル可否判断済みか否かを判断する(S8)。既にリサイクル可否判断済みならば、エンジンコントローラCは入力したプリントジョブの画像形成を開始し、所定枚数のプリントがなされたらプリント終了とし、メインモータをオフにして画像形成装置をスタンバイ状態にする(S4〜S6、S1)。
ステップ8でリサイクル可否判断済みでなければ、エンジンコントローラCは入力したプリントジョブの画像形成を開始し、所定枚数のプリントを実行する(S9、S10)。そして、所定枚数のプリント終了後のドラム回転を延長する(S11)。そして、帯電ローラ2についてのリサイク可否判断モードを実行する。
即ち、画像形成終了後(S10)、ドラム1の回転を延長する(S11)と同時に、帯電ローラ2に対する帯電交流電圧の印加も延長する(S12)。そして、電流値検知回路16により帯電ローラ2に流れる電流検出を行う(S13)。電流検出値の結果より、帯電ローラ2の電流値変化レベルΔを検知し帯電ローラ2がリサイクル可能か判断する(S14)。
ステップS14においてリサイクル不可と判断した場合には、カートリッジEの不揮発性メモリ14に帯電ローラ2に関してリサイクルNG情報を書き込む(S18)。リサイクル不可と判断された帯電ローラ2は寿命の短いカートリッジに再利用してもそのカートリッジの使用補償範囲内の寿命を保証できない状態のものである。そして、プリント終了(後回転工程)とし(S19)、メインモータをオフにして画像形成装置をスタンバイ状態にする(S20)。
また、ステップS14においてリサイクル可能と判断した場合には、さらに電流値の変化レベルΔに基づいて、寿命の長いカートリッジにリサイクル可能か、それとも寿命の短いカートリッジにリサイクル可能か、を判断する(S15)。
寿命の長いカートリッジにリサイクル可能と判断した場合には、その情報をカートリッジEの不揮発性メモリ14に書き込む(S16)。そして、プリント終了(後回転工程)とし(S19)、メインモータをオフにして画像形成装置をスタンバイ状態にする(S20)。
そして、寿命の短いカートリッジにリサイクル可能と判断した場合には、その情報をカートリッジEの不揮発性メモリ14に書き込む(S17)。そして、プリント終了(後回転工程)とし(S19)、メインモータをオフにして画像形成装置をスタンバイ状態にする(S20)。
上記においてステップS11〜S18がカートリッジEが有する画像形成プロセス部材としての帯電ローラ2のリサイクル可否判断モードである。
このように、カートリッジEを装着する画像形成装置本体A1で、直接構成部品のリサイクル検知を行い、リサイクル可否判断情報をカートリッジEの不揮発性メモリに格納することで、構成部品の正確なリサイクル判断を行うのである。
即ち、一定電圧を印加した時の帯電ローラ2に流れる電流を検出して帯電ローラ2のリサイクル可否判断を精度良く行うことが可能となる。そして、帯電ローラ2のリサイクル可否情報をカートリッジEの不揮発性メモリ14に書き込むことで、工場でカートリッジを分解してリサイクルの有無を判断する必要がなくなる。さらに、リサイクル可否情報が記憶されていれば、工場でのリサイクル判断工程(例えば、不揮発性メモリから画像形成情報を呼び出しリサイクル判断する等)を無くすことが可能となる。
上記においては、帯電ローラ2の電流検知手段として、交流電圧を使用する方法について述べたが、同じように帯電ローラ2の電流値を検知できる構成であれば、直流電圧を使用する等、本実施例に限定されるものではない。
帯電ローラ2のリサイクル可否判断のタイミングについて、感光体ドラム寿命を検知して行う方法を述べたが、同じようにカートリッジの寿命が検知できる構成であれば、現像剤残量値検知や積算通紙枚数値で行う等、本実施例に限定されるものではない。
帯電ローラ2の電流値変化レベルΔからリサイクル可能なカートリッジの寿命を長短2種類で判別したが、1種類あるいは3種類以上の判別をする等、本実施例に限定されるものではない。
[実施例2]
実施例1ではリサイクル可否判断する帯電ローラ電流検出タイミングを、ドラム1の寿命到達時にカートリッジEの寿命として行っていた。それに対して、本実施例では、ドラム寿命に応じて設定されたポイントで帯電ローラの電流検出を行い電流値変化を求める構成とする。即ち、前記リサイクル可否判断モードをカートリッジEの新品から寿命までの使用期間において定期的に行い、電流検出値の傾きを求める。リサイクル可否判断モードの定期的な実行はドラム1の回転時間の推移に応じたタイミングでなされる。本実施例の説明で、前記実施例1と重複する箇所については省略する。
図8の(a)と(b)に、本実施例におけるカートリッジEに備えられている帯電ローラ2のリサイクル可否判断検知方法について示す。(a)は帯電ローラ2がリサイクル可能、(b)はリサイクル不可のグラフである。(a)と(b)は、ドラム1の寿命を横軸とし、縦軸は図4で説明した方法により検出される、帯電ローラ2に流れる電流の検出電流値である。ドラム1の寿命後半で、複数の設定されたポイント、本実施例では感光体ドラム寿命が90%、100%の2ポイントにて、帯電ローラ2に帯電バイアスを一定電圧で印加し、その時に帯電ローラ2に流れる電流値をCPU21で検出する。
ドラム1の寿命90%時の検出された電流値X90(a)、X90(b)は、CPU21からカートリッジEの不揮発性メモリ14に書き込みが行われる。そして、感光体ドラム寿命100%時に電流値X100(a)、X100(b)を検出すると、CPU21にて感光体ドラム寿命90%時に検出された電流値X90(a)、X90(b)を不揮発性メモリ14から読み込む。そして、100%時の検出電流値X100(a)、X100(b)の2点から電流変化の傾きを検出する。
電流変化の傾きを検知した後、電流値変化の傾きに応じてリサイクル可否判断をする。また、リサイクル可の場合においては、さらに、次のリサイクル時に寿命の長いカートリッジ又は寿命の短いカートリッジのどちらのカートリッジにリサイクル可能かリサイクルレベル判断を行う。
図9Aと図9Bに本実施例における画像形成装置の制御フローチャートを示す。画像形成装置のスタンバイ状態(メインモータが停止していてプリンタコマンドの入力待ち状態)において(ステップS1)、プリンタコマンドをエンジンコントローラCが受信する。そうすると、エンジンコントローラCは画像形成装置のメインモータを起動させてプリント動作をスタートさせる(S2:画像形成前の準備動作である前回転行程)。
エンジンコントローラCはプリントスタート時に、装置本体A1に装着されているカートリッジEについて前述したような感光体ドラム寿命検知手段によりドラム寿命が90%であるか否かを判断する(S3)。
ドラム寿命が90%に達していなければ、入力したプリントジョブの画像形成を開始する。そして、所定枚数のプリントがなされたらプリント終了(画像形成動後の終了動作である後回転行程)としメインモータをオフにして画像形成装置をスタンバイ状態にする(S4〜S6、S1)。
また、ステップ3でドラム寿命が90%と判断した場合は、エンジンコントローラCは帯電ローラ2について90%時電流値検知済みか否かを判断する(S7)。既に検知済みならば、更にドラム寿命が100%であるか否かを判断する(S8)。ドラム寿命が100%に達していなければ、エンジンコントローラCは入力したプリントジョブの画像形成を開始し、所定枚数のプリントがなされたらプリント終了とし、メインモータをオフにして画像形成装置をスタンバイ状態にする(S4〜S6、S1)。
ステップ7で90%時電流値検知済みでなければ、エンジンコントローラCは入力したプリントジョブの画像形成を開始し、所定枚数のプリントを実行する(S9、S10)。そして、所定枚数のプリント終了後のドラム回転を延長する(S11)。そして、帯電ローラ2についての90%時電流値検知を実行する。
即ち、画像形成終了後(S10)、ドラム1の回転を延長する(S11)と同時に、帯電ローラ2に対する帯電交流電圧の印加も延長する(S12)。そして、電流値検知回路16により帯電ローラ2に流れる電流検出(90%時電流値検知)を行う(S13)。その検知した90%時電流値をカートリッジEの不揮発性メモリ14に書き込む(S14)そして、プリント終了(後回転工程)とし(S15)、メインモータをオフにして画像形成装置をスタンバイ状態にする(S16)。
ステップS8でドラム寿命が100%と判断した場合は、エンジンコントローラCは入力したプリントジョブの画像形成を開始し、所定枚数のプリントを実行する(S17、S18)。そして、所定枚数のプリント終了後のドラム回転を延長する(S19)。そして、帯電ローラ2についての100%時電流値検知を実行する。即ち、画像形成終了後(S18)、ドラム1の回転を延長する(S19)と同時に、帯電ローラ2に対する帯電交流電圧の印加も延長する(S20)。そして、電流値検知回路16により帯電ローラ2に流れる電流検出(100%時電流値検知)を行う(S21)。
そして、ドラム寿命90%時に検出した電流値を不揮発性メモリ14から読み込み(S22)、ドラム寿命90%と100%時の電流値から電流値変化の傾きを検出し(S23)、帯電ローラ2がリサイクル可能か判断する(S24)。
ステップS24においてリサイクル不可と判断した場合には、カートリッジEの不揮発性メモリ14に帯電ローラ2に関してリサイクルNG情報を書き込む(S25)。リサイクル不可と判断された帯電ローラ2は寿命の短いカートリッジに再利用してもそのカートリッジの使用補償範囲内の寿命を保証できない状態のものである。そして、プリント終了(後回転工程)とし(S15)、メインモータをオフにして画像形成装置をスタンバイ状態にする(S16)。
また、ステップS24においてリサイクル可能と判断した場合には、さらに電流値の変化レベルΔに基づいて、寿命の長いカートリッジにリサイクル可能か、それとも寿命の短いカートリッジにリサイクル可能か、を判断する(S26)。
寿命の長いカートリッジにリサイクル可能と判断した場合には、その情報をカートリッジEの不揮発性メモリ14に書き込む(S27)。そして、プリント終了(後回転工程)とし(S15)、メインモータをオフにして画像形成装置をスタンバイ状態にする(S16)。
そして、寿命の短いカートリッジにリサイクル可能と判断した場合には、その情報をカートリッジEの不揮発性メモリ14に書き込む(S28)。そして、プリント終了(後回転工程)とし(S15)、メインモータをオフにして画像形成装置をスタンバイ状態にする(S16)。
上記においてステップS11〜S18がカートリッジEが有する画像形成プロセス部材としての帯電ローラ2のリサイクル可否判断モードである。
本実施例においても、カートリッジEを装着する画像形成装置本体A1で、直接構成部品のリサイクル検知を行い、リサイクル可否判断情報をカートリッジEの不揮発性メモリに格納することで、構成部品の正確なリサイクル判断を行うのである。
即ち、一定電圧を印加した時の帯電ローラ2に流れる電流を検出して帯電ローラ2のリサイクル可否判断を精度良く行うことが可能となる。
上記においては、帯電ローラ2の電流検知手段として、交流電圧を使用する方法について述べたが、同じように帯電ローラ2の電流値を検知できる構成であれば、直流電圧を使用する等、本実施例に限定されるものではない。
帯電ローラ2のリサイクル可否判断のタイミングについて、感光体ドラム寿命を検知して行う方法を述べたが、同じようにカートリッジの寿命が検知できる構成であれば、現像剤残量検知や積算通紙枚数で行う等、本実施例に限定されるものではない。
帯電ローラ2の電流値変化レベルΔからリサイクル可能なカートリッジの寿命を長短2種類で判別したが、1種類あるいは3種類以上の判別をする等、本実施例に限定されるものではない。
[実施例3]
実施例1、2ではリサイクル可否判断する帯電ローラ2の電流検出タイミングを感光体ドラム寿命から判断していた。それに対して、本実施例では、カートリッジE内の現像剤量を検出し、現像剤残量がなくなったタイミングで帯電ローラ2の電流検出を行い、帯電電流変化を求める構成とする。本実施例の説明で、実施例1、2と重複する箇所については省略する。
カートリッジEが有する現像装置4の現像剤収容部44の現像剤残量を検知する現像剤残量検出手段は各種の手段を用いることができる。本実施例においては、現像剤収容部44内には帯電バイアスが印加される現像ローラ41の近傍に現像剤残量を検出するための現像剤量検出手段としての電極(プレート)46(図2)が配設されている。現像剤収容部44内の現像剤が消費されていくと、やがて現像ローラ41と電極46との間に挟まれた空間の現像剤の減少に伴い現像ローラ41と電極46との間の静電容量も減少する。即ち、現像剤収容部44内の現像剤量と上記の静電容量は相関関係がある。
そこで、現像剤収容部44内の現像剤量と上記の静電容量の相関関係データをエンジンコントローラC内のメモリ22にあらかじめ保持させる。エンジンコントローラCは電極46により測定された静電容量とメモリ22に保持された上記の相関関係データから現像剤収容部44内の現像剤残量を検出することができる。
図10の(a)と(b)に、本実施例におけるカートリッジEに備えられている帯電ローラ2のリサイクル可否判断検知方法について示す。(a)は帯電ローラ2がリサイクル可能、(b)はリサイクル不可のグラフである。(a)と(b)は、現像剤残量の推移を横軸とし、縦軸は図4で説明した方法により検出される、帯電ローラ2に流れる電流の検出電流値である。現像剤残量が0%になると、カートリッジEから印字が出来なくなるので寿命と判断し所望の時間帯電バイアスを印加状態にする帯電ローラ2のリサイクル判断シーケンスが開始される。
帯電ローラリサイクル判断シーケンスは、帯電バイアスを一定電圧で印加した時の帯電ローラ2に流れる電流値をCPU21でモニタし、電流の変化レベル(Δ1、Δ2)をCPU21で検出する。電流の変化レベル(Δ1、Δ2)を検知した後、変化レベル(Δ1、Δ2)に応じてリサイクル可否判断をする。また、及び、リサイクル可である場合においては、次のリサイクル時に寿命の長いカートリッジ又は寿命の短いカートリッジのどちらのプロセスカートリッジにリサイクル可能かのリサイクルレベル判断を行う。
図11に本実施例における画像形成装置の制御フローチャートを示す。本実施例は、実施例1における図1の制御フローチャートとの対比において、図1の制御フローチャートにおけるステップS3の判断内容を現像剤残量値が0%であるかどうかの判断に変更した。その他の制御ステップは同じである。
このように、カートリッジEを装着する画像形成装置本体A1で、直接構成部品のリサイクル検知を行い、リサイクル可否判断情報をカートリッジEの不揮発性メモリに格納することで、構成部品の正確なリサイクル判断を行うのである。
本実施例においても、一定電圧を印加した時の帯電ローラ2に流れる電流を検出して帯電ローラ2のリサイクル可否判断を精度良く行うことが可能となる。
上記においては、帯電ローラ2の電流検知手段として、交流電圧を使用する方法について述べたが、同じように帯電ローラ2の電流値を検知できる構成であれば、直流電圧を使用する等、本実施例に限定されるものではない。
帯電ローラ2のリサイクル可否判断のタイミングについて、感光体ドラム寿命を検知して行う方法を述べたが、同じようにカートリッジの寿命が検知できる構成であれば、現像剤残量検知や積算通紙枚数で行う等、本実施例に限定されるものではない。
帯電ローラ2の電流値変化レベルΔからリサイクル可能なカートリッジの寿命を長短2種類で判別したが、1種類あるいは3種類以上の判別をする等、本実施例に限定されるものではない。
[実施例4]
実施例1、2ではリサイクル可否判断する帯電ローラ電流検出タイミングを、感光体ドラム寿命から判断していた。実施例3ではリサイクル可否判断する帯電ローラ電流検出タイミングを、現像剤残量が無くなった時点で行っていた。それに対して、本実施例では、現像剤残量に応じて設定されたポイントで帯電ローラの電流検出を行い、電流値変化を求める構成とする。本実施例の説明で、実施例1と重複する箇所については省略する。
図12の(a)と(b)は、本実施例におけるカートリッジEに備えられている帯電ローラ2のリサイクル可否判断検知方法について示した図である。(a)は帯電ローラ2がリサイクル可能のグラフ、(b)はリサイクル不可のグラフである。(a)と(b)は、現像剤残量値を横軸とし、縦軸は図4で説明した方法により検出された、帯電ローラ2に流れる電流の検出電流値である。
現像剤残量が少なくなってきてから複数の設定されたポイント、本実施例では現像剤残量値が10%、0%の2ポイントにて、帯電ローラ2に帯電バイアスを一定電圧で印加し、その時に帯電ローラ2に流れる電流値をCPU21で検出する。現像剤残量値10%時の検出された電流値X10(a)、X10(b)は、CPU21からカートリッジEの有する不揮発性メモリ14に書き込みが行われる。
そして、現像剤残量0%時に電流値X0(a)、X0(b)を検出すると、CPU21にて現像剤残量10%時に検出された電流値X10(a)、X10(b)を不揮発性メモリ14から読み込む。そして、0%時の検出電流値X0(a)、X0(b)の2点から電流変化の傾きを検出する。電流変化の傾きを検知した後、電流値変化の傾きに応じてリサイクル可否判断及び、次のリサイクル時に寿命の長いカートリッジ又は、寿命の短いカートリッジ、どちらのカートリッジにリサイクル可能かリサイクルレベル判断を行う。
図13Aと図13Bに本実施例における画像形成装置の制御フローチャートを示す。本実施例は、実施例3における図9Aと図9Bの制御フローチャートとの対比において、下記の5つのステップの内容を変更したものであり、その他の制御ステップは同じである。

実施例3におけるステップS3の判断内容を、現像剤残量が10%であるかどうかの判断に変更した。ステップS7の判断内容を、現像剤残量が10%時の電流値検知済みであるかどうかの判断に変更した。ステップS8の判断内容を、現像剤残量が0%であるかどうかの判断に変更した。ステップS22の制御内容を、不揮発性メモリから現像剤残量10%時の電流値を読み込みに変更した。そしてステップS23の制御内容を、現像剤残量10%、0%時の電流値から電流変化の傾きを検出に変更した。
[実施例5]
実施例1〜4では、帯電ローラ2のリサイクル可否を帯電ローラと感光体ドラムに流れる電流から判断を行っていた。それに対して、本実施例では、帯電ローラと感光体ドラム間の放電成分である放電電流(放電量)を検出する構成とする。本実施例の説明で、実施例1と重複する箇所については省略する。
図14は本実施例における放電電流検出方法について示したグラフである。図14は、横軸が帯電バイアス電源S2の印加電圧値、縦軸が図4で説明した方法により検出した、帯電ローラ2とドラム1間に流れる電流値である。放電成分となる放電電流を検出するには、複数の電圧(図表記ではa〜f)を帯電バイアス電源S2より印加する。その時、帯電ローラ2とドラム1の非放電領域(a〜c)では電圧と電流の関係は線形関係となる。
帯電ローラ2とドラム1間で放電が開始されると、電圧を上昇させた時の勾配(d〜f)が非放電領域に比べ大きくなる。この特性より、非放電領域(a〜c)と放電領域(d〜f)の傾きをCPU21で求めることで放電電流(Ia)を検出することが出来る。通常画像形成で使用される放電電流(Ia)は、画像形成装置の出力可能最大電圧値における放電電流(Iamax)以下で設定されている。
図15の(a)と(b)は、本実施例におけるカートリッジEに備えられている帯電ローラ2のリサイクル可否判断検知方法について示した図である。(a)は帯電ローラ2のリサイクル可能のグラフ、(b)はリサイクル不可のグラフである。(a)と(b)は、ドラム1の寿命を横軸とし、縦軸は図14で説明した方法により検出した、帯電ローラ2とドラム1間の放電電流検出値である。
ドラム1の寿命が100%(100%をドラムの寿命と設定)になると、カートリッジEの寿命と判断し、所望の時間、帯電バイアス電源部S2から複数の電圧を印加する帯電ローラ2のリサイクル判断シーケンスが開始される。帯電ローラリサイクル判断シーケンスは、帯電バイアスを非放電電圧から放電電圧まで所望の複数電圧を印加していった時の帯電ローラ2とドラム1に流れる電流をCPU21で検出する。
そして、CPU21にて、画像形成装置の出力可能最大電圧値における放電電流値(Iamax)を計算する(図14で説明)。計算された放電電流値は、CPU21でモニタし放電電流の変化レベル(Δ1、Δ2)をCPU21で検出する。
放電電流の変化レベル(Δ1、Δ2)を検知した後、変化レベル(Δ1、Δ2)に応じて帯電ローラ2についてのリサイクル可否判断をする。また、リサイクル可である場合において、次のリサイクル時に寿命の長いカートリッジ又は寿命の短いカートリッジのどちらのカートリッジにリサイクル可能かリサイクルレベル判断を行う。
図16に本実施例における画像形成装置の制御フローチャートを示す。本実施例は、実施例1における図1の制御フローチャートとの対比において、下記の4つのステップの内容を変更したものであり、その他の制御ステップは同じである。
実施例1におけるステップS12の制御内容を、複数の帯電電圧(交流電圧)の印加に変更した。ステップS13の制御内容を、帯電ローラ−感光体ドラム間の放電電流検知に変更した。ステップS14の判断内容を、放電電流値の変化レベルのΔより帯電ローラのリサイクル可能かどうかの判断に変更した。そして、ステップS15の判断内容を、放電電流値の変化レベルのΔより寿命の長いカートリッジにリサイクル可能かどうかの判断に変更した。
以上のように、帯電バイアスを非放電電圧から放電電圧まで所望の複数電圧を印加していった時の帯電ローラ2とドラム1に流れる電流をCPU21で検出し放電電流を計算することで帯電ローラ2のリサイクル可否判断が可能となる。
帯電ローラ2の放電電流検知手段として、交流電圧を使用する方法について述べたが、同じように帯電ローラ2の放電電流値を検知できる構成であれば、直流電圧を使用する等、本実施例に限定されるものではない。
帯電ローラ2のリサイクル可否判断のタイミングについて、感光体ドラム寿命を検知して行う方法を述べたが、同じようにカートリッジの寿命が検知できる構成であれば、現像剤残量検知や積算通紙枚数で行う等、本実施例に限定されるものではない。
帯電ローラ2の電流値変化レベルΔからリサイクル可能なカートリッジの寿命を長短2種類で判別したが、1種類あるいは3種類以上の判別をする等、本実施例に限定されるものではない。
帯電ローラ2の放電電流検知手段として、帯電バイアスの出力可能最大電圧時の放電電流を検出したが、画像形成時の放電電流を検出する等、本実施例に限定されるものではい。
[実施例6]
実施例1〜4では、帯電ローラ2のリサイクル可否を帯電ローラと感光体ドラムに流れる電流から判断を行っていた。実施例5では、帯電ローラ放電電流検出タイミングを感光体ドラム寿命到達時にカートリッジの寿命として行っていた。それに対して、本実施例では、現像剤残量を検知し現像剤が使用された後に帯電ローラとドラム間の放電成分である放電電流を検出する構成とする。本実施例の説明で、実施例1と重複する箇所については省略する。
図17の(a)と(b)は、本実施例におけるカートリッジEに備えられている帯電ローラ2のリサイクル可否判断検知方法について示した図である。(a)は帯電ローラ2がリサイクル可能のグラフ、(b)はリサイクル不可のグラフである。(a)と(b)は、現像剤残量値を横軸とし、縦軸は図14で説明した方法により検出した、帯電ローラ2とドラム1間の放電電流検出値である。
現像剤残量値が0%になると、カートリッジEから印字が出来なくなるので寿命と判断し、所望の時間、帯電バイアス電源部S2から複数の電圧を印加する帯電ローラ2のリサイクル判断シーケンスが開始される。
帯電ローラリサイクル判断シーケンスは、帯電バイアスを非放電電圧から放電電圧まで所望の複数電圧を印加していった時の帯電ローラ2とドラム1に流れる電流をCPU21で検出する。そして、CPU21にて、画像形成装置の出力可能最大電圧値における放電電流値(Iamax)を計算する(図14で説明)。計算された放電電流値は、CPU21でモニタし放電電流の変化レベル(Δ1、Δ2)をCPU21で検出する。
放電電流の変化レベル(Δ1、Δ2)を検知した後、変化レベル(Δ1、Δ2)に応じて、帯電ローラ2のリサイクル可否判断をする。また、リサイクル可である場合において、次のリサイクル時に寿命の長いカートリッジ又は寿命の短いカートリッジのどちらのカートリッジにリサイクル可能かリサイクルレベル判断を行う。
図18に本実施例における画像形成装置の制御フローチャートを示す。本実施例は、実施例5における図16の制御フローチャートとの対比において、図16の制御フローチャートにおけるステップS3の判断内容を現像剤残量が0%であるかどうかの判断に変更したものであり、その他の制御ステップは同じである。このように、カートリッジEを装着する画像形成装置本体A1で、直接構成部品のリサイクル検知を行い、リサイクル可否判断情報をカートリッジEの不揮発性メモリに格納することで、構成部品の正確なリサイクル判断を行うのである。
以上のように、帯電バイアスを非放電電圧から放電電圧まで所望の複数電圧を印加していった時の帯電ローラ2とドラム1に流れる電流をCPU21で検出し放電電流を計算することで帯電ローラ2のリサイクル可否判断が可能となる。
帯電ローラ2の放電電流検知手段として、交流電圧を使用する方法について述べたが、同じように帯電ローラ2の放電電流値を検知できる構成であれば、直流電圧を使用する等、本実施例に限定されるものではない。
カートリッジE内の現像剤残量値を検出する手段として静電容量方式を述べたが、同じように現像剤残量を検出出来る構成であれば、透過方式を用いる等、本実施例に限定されるものではない。
帯電ローラ2の電流値変化レベルΔからリサイクル可能なカートリッジの寿命を長短2種類で判別したが、1種類あるいは3種類以上の判別をする等、本実施例に限定されるものではない。
[実施例7]
実施例1〜4では、帯電ローラ2のリサイクル可否を帯電ローラ2とドラム1に流れる電流から判断を行っていた。実施例5、6では帯電ローラ2とドラム1間の放電成分検出を複数の帯電バイアスを印加することで検出していた。それに対して、本実施例では、放電成分である放電電流(放電量)を帯電バイアス波形の歪から検出する構成とする。本実施例の説明で、前記実施例1と重複する箇所については省略する。
図19に本実施例における帯電ローラ2とドラム1間の放電成分検出方法の概略図を示す。装置本体A1には、帯電バイアス電源部S2が設けられており、帯電ローラ2に交流電圧に直流電圧を重畳印加している。帯電バイアスが印加されると、交流電流がカートリッジE内の帯電ローラ2、ドラム1を経てGNDに流れる。
この時の交流電圧を電圧ピーク検出器50で、さらに微分した交流電圧を電圧微分ピーク検出器51で検出し、検出値をエンジンコントローラCに入力する。そして、電圧ピーク検出値と電圧微分ピーク検出値から帯電ローラ2に流れる放電電流を検出する(詳細は図20で説明)。よって、交流電圧Vp−p設定における帯電ローラ2−感光体ドラム2間の放電電流を検出する。
図20の(a)と(b)は本実施例における放電成分検出方法について示した概略波形図である。(a)は非放電領域、(b)は放電領域での波形を示している。非放電領域では、電圧ピーク検出器50での検出電圧Vpと、電圧微分ピーク検出器51での検出電圧Vdのピーク電圧が同じになる。それに対して、放電領域においては、電圧ピーク検出器50での検出電圧Vpと電圧微分ピーク検出器51での検出電圧Vdが異なる。これは、放電したことにより波形歪により発生する。
この現象を利用しVpとVdの差をエンジンコントローラCで検出することで、放電電流を検出する。即ち、放電成分検出手段は、ドラム1に流れる電流波形の歪から放電量を検出する。
図21に本実施例における画像形成装置の制御フローチャートを示す。本実施例は、実施例5における図16の制御フローチャートとの対比において、図16の制御フローチャートにおけるステップS12の制御内容を、交流電圧ピークと微分交流電圧ピーク検知に変更した。また、ステップS12の制御内容を、交流電圧ピークと微分交流電圧ピーク検知に変更した。その他の制御ステップは同じである。
このように、カートリッジEを装着する画像形成装置本体A1で、直接構成部品のリサイクル検知を行い、リサイクル可否判断情報をカートリッジEの不揮発性メモリに格納することで、構成部品の正確なリサイクル判断を行うのである。
以上のように、帯電バイアスの交流電圧ピーク値と微分電圧ピーク値を検出することで帯電ローラ2とドラム1に流れる電流をCPU21で検出し放電電流を計算することで帯電ローラ2のリサイクル可否判断が可能となる。
帯電ローラ2のリサイクル可否判断のタイミングについて、感光体ドラム寿命を検知して行う方法を述べたが、同じようにカートリッジの寿命が検知できる構成であれば、現像剤残量や通紙枚数で行う等、本実施例に限定されるものではない。
帯電ローラ2の放電電流値変化レベルΔからリサイクル可能なカートリッジの寿命を2種類で判別したが、1種類あるいは3種類以上の判別をする等、本実施例に限定されるものではない。
[補足事項]
1)各実施例では、カートリッジEが有する画像形成プロセス部材としての帯電ローラ2のリサイクル可否判断モードの実行時に、ドラム1と転写ローラ5を離間していないが、離間してもよい。離間した場合、現像剤像形成時に、転写ローラ5が現像剤で汚れることを防止できる。
2)各実施例では、カートリッジEが有する画像形成プロセス部材として帯電ローラ2についてリサイクル可否判断モードを実行しているが、リサイクル可否判断をする画像形成プロセス部材は帯電ローラ(帯電部材)2に限られない。現像ローラ(現像剤担持体)41についても各実施例の帯電ローラ2の場合と同様にしてリサイクル可否判断可能である。
また、現像ローラ41に現像剤を供給する供給ローラ(現像剤供給部材)42や現像ローラ41に乗せる現像剤量を規制する規制ローラ(現像剤層厚規制部材)43についても各実施例の帯電ローラ2の場合と同様にしてリサイクル可否判断可能である。
3)本発明において、カートリッジには、所謂一体型のプロセスカートリッジ、分離型のプロセスカートリッジ、現像カートリッジが含まれる。
4)画像形成装置は、実施例のように、像担持体として電子写真感光体を用いる電子写真画像形成方式に限られない。例えば、像担持体として静電記録誘電体を用いる静電記録画像形成方式や像担持体として磁気記録磁性体を用いる磁気記録画像形成方式の装置であってもよい。
5)実施例1〜3では、画像形成装置の制御部において、画像形成プロセス部材の状態を判断し、その判断結果をメモリに記憶させているが、これに限られない。例えば、実施例1であれば、検出された電流値を画像形成プロセス部材の状態を判断するための情報としてメモリに記憶させておくのでもよい。その場合に、工場においてカートリッジを分解する前にメモリに記憶された情報を読み取り、表示装置などに表示させて検出された電流値から画像形成プロセス部材のリサイクルの可否を人間が判断してもよい。
この場合であっても、直接的に画像形成プロセス部材の状態に関わる情報があるためカートリッジを分解せずとも、画像形成プロセス部材のリサイクルの可否が判断でき、分解の手間が省ける。
6)そのため、メモリに記憶させておく情報は、リサイクルの可否判断結果だけでなく、画像形成プロセス部材の状態を判断でる情報であればよい。そのため、画像形成プロセス部材の状態を判断するための情報としては、検出された電流値、複数の電流値の変化レベル、検出された放電成分が考えられる。また、複数の放電成分の変化レベル、前記像担持体を流れる電流波形の歪み、画像形成プロセス部材のリサイクル可否の情報が考えられる。これらは、単独の情報としてメモリに記憶されてもいいが、複数の情報が記憶されていてもよい。
7)実施例1〜3では、不揮発性メモリを用いて説明しているが、記憶できればいいので、不揮発性メモリに限られない。
A・・画像形成装置、A1・・装置本体、C・・制御手段(エンジンコントローラ)、E・・カートリッジ、1・・像担持体(感光体ドラム)、2・・画像形成プロセス部材(帯電ローラ)、41・・画像形成プロセス部材(現像ローラ)、14・・不揮発性メモリ、16・・電流検出手段(電流検知回路)

Claims (15)

  1. 記録媒体に画像を形成するための画像形成装置であって、
    画像形成装置の装置本体に着脱可能であり、メモリと像担持体に対する画像形成プロセスに作用する画像形成プロセス部材とを備えるカートリッジを有し、
    前記装置本体は、前記画像形成プロセス部材に流れる電流値を検出する電流検出手段検出された前記電流値をもとに、前記画像形成プロセス部材のリサイクルの可否を判断する制御部と、を備え、
    前記制御部は、検出された前記電流値をもとに電流変化量の傾きを取得し、前記電流変化量の傾きからリサイクルに使用するカートリッジの寿命内での電流変化量から電流値が閾値を下回るか否かで前記画像形成プロセス部材のリサイクルの可否を判断し、かつリサイクル可と判断した場合に、リサイクル時に寿命が所定寿命より長いカートリッジ又はそれよりも寿命が所定寿命以下に短いカートリッジのどちらのカートリッジにリサイクル可能か判断し、前記判断を前記メモリ記憶させることを特徴とする画像形成装置。
  2. 前記画像形成プロセス部材は、前記像担持体を帯電させるための帯電部材、前記像担持体に形成された潜像を現像剤で現像するための現像剤担持体、現像剤担持体に現像剤を供給するための現像剤供給部材または現像剤担持体に載せる現像剤量を規制するための現像剤層厚規制部材のいずれかであることを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
  3. 前記制御部は、前記像担持体の回転時間に基づいて前記カートリッジの寿命の到達を判断した後に、前記電流検出手段で前記画像形成プロセス部材に流れる電流値を検出することを特徴とする請求項1または2に記載の画像形成装置。
  4. 前記電流検出手段で前記画像形成プロセス部材に流れる電流値の検出は、前記カートリッジの新品から寿命までの使用期間において定期的に行うことを特徴とする請求項1乃至3の何れか一項に記載の画像形成装置。
  5. 前記電流検出手段で前記画像形成プロセス部材に流れる電流値の検出は、前記像担持体の回転時間の推移に応じたタイミングでなされることを特徴とする請求項1乃至3の何れか一項に記載の画像形成装置
  6. 前記電流検出手段で前記画像形成プロセス部材に流れる電流値の検出は、現像剤収容部の現像剤残量の推移に応じたタイミングでなされることを特徴とする請求項1乃至3の何れか一項に記載の画像形成装置。
  7. 記録媒体に画像を形成するための画像形成装置であって、
    画像形成装置の装置本体に着脱可能であり、メモリと像担持体に対する画像形成プロセスに作用する画像形成プロセス部材とを備えるカートリッジを有し、
    前記装置本体は、前記像担持体と前記画像形成プロセス部材との間の放電電流値を検出する放電成分検出手段検出された前記放電電流値をもとに、前記画像形成プロセス部材のリサイクルの可否を判断する制御部と、を備え、
    前記制御部は、検出された前記放電電流値をもとに放電電流変化量の傾きを取得し、前記放電電流変化量の傾きからリサイクルに使用するカートリッジの寿命内での放電電流変化量から放電電流値が閾値を下回るか否かで前記画像形成プロセス部材のリサイクルの可否を判断し、かつリサイクル可と判断した場合に、リサイクル時に寿命が所定寿命より長いカートリッジ又はそれよりも寿命が所定寿命以下に短いカートリッジのどちらのカートリッジにリサイクル可能か判断し、前記判断を前記メモリ記憶させることを特徴とする画像形成装置。
  8. 前記画像形成プロセス部材は、前記像担持体を帯電させるための帯電部材、前記像担持体に形成された潜像を現像剤で現像するための現像剤担持体、現像剤担持体に現像剤を供給するための現像剤供給部材または現像剤担持体に載せる現像剤量を規制するための現像剤層厚規制部材のいずれかであることを特徴とする請求項7に記載の画像形成装置。
  9. 前記放電成分検出手段は、前記画像形成プロセス部材に複数の電圧を印加した場合に、前記像担持体に流れる電流値から放電量を検出することを特徴とする請求項7または8に記載の画像形成装置。
  10. 前記制御部は、前記像担持体の回転時間に基づいて前記カートリッジの寿命の到達を判断した後に、前記像担持体と前記画像形成プロセス部材との間の放電電流値を検出することを特徴とする請求項7乃至9の何れか一項に記載の画像形成装置。
  11. 前記放電成分検出手段で前記像担持体と前記画像形成プロセス部材との間の放電電流値の検出は、前記カートリッジの新品から寿命までの使用期間において定期的に行うことを特徴とする請求項7乃至10の何れか一項に記載の画像形成装置。
  12. 前記放電成分検出手段で前記像担持体と前記画像形成プロセス部材との間の放電電流値の検出は、前記像担持体の回転時間の推移に応じたタイミングでなされることを特徴とする請求項7乃至10の何れか一項に記載の画像形成装置。
  13. 前記放電成分検出手段で前記像担持体と前記画像形成プロセス部材との間の放電電流値の検出は、現像剤収容部の現像剤残量の推移に応じたタイミングでなされることを特徴とする請求項7乃至10の何れか一項に記載の画像形成装置。
  14. 記録媒体に画像を形成するための画像形成装置におけるカートリッジのリサイクル検知システムであって、
    画像形成装置の装置本体に着脱可能であり、メモリと像担持体に対する画像形成プロセスに作用する画像形成プロセス部材とを備えるカートリッジを有し、
    前記装置本体は、前記画像形成プロセス部材に流れる電流値を検出する電流検出手段検出された前記電流値をもとに、前記画像形成プロセス部材のリサイクルの可否を判断する制御部と、を備え、
    前記制御部は、検出された前記電流値をもとに電流変化量の傾きを取得し、前記電流変化量の傾きからリサイクルに使用するカートリッジの寿命内での電流変化量から電流値が閾値を下回るか否かで前記画像形成プロセス部材のリサイクルの可否を判断し、かつリサイクル可と判断した場合に、リサイクル時に寿命が所定寿命より長いカートリッジ又はそれよりも寿命が所定寿命以下に短いカートリッジのどちらのカートリッジにリサイクル可能か判断し、前記判断を前記メモリ記憶させることを特徴とするカートリッジのリサイクル検知システム。
  15. 記録媒体に画像を形成するための画像形成装置におけるカートリッジのリサイクル検知システムであって、
    画像形成装置の装置本体に着脱可能であり、メモリと像担持体に対する画像形成プロセスに作用する画像形成プロセス部材とを備えるカートリッジを有し、
    前記装置本体は、前記像担持体と前記画像形成プロセス部材との間の放電電流値を検出する放電成分検出手段検出された前記放電電流値をもとに、前記画像形成プロセス部材のリサイクルの可否を判断する制御部と、を備え、
    前記制御部は、検出された前記放電電流値をもとに放電電流変化量の傾きを取得し、前記放電電流変化量の傾きからリサイクルに使用するカートリッジの寿命内での放電電流変化量から放電電流値が閾値を下回るか否かで前記画像形成プロセス部材のリサイクルの可否を判断し、かつリサイクル可と判断した場合に、リサイクル時に寿命が所定寿命より長いカートリッジ又はそれよりも寿命が所定寿命以下に短いカートリッジのどちらのカートリッジにリサイクル可能か判断し、前記判断を前記メモリ記憶させることを特徴とするカートリッジのリサイクル検知システム。
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