JPH07168485A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 像担持体とクリーニング装置と回収トナー
収容部とが一体となり、交換可能なプロセスカートリッ
ジを形成する電子写真式の画像形成装置であって、回収
トナー収容部の回収能力を有効に用い、安価でプロセス
カートリッジの寿命を長くすることができる画像形成装
置を得る。 【構成】 像担持体５（感光体ドラム）に照射される
像光の光量を検知するセンサ４と、このセンサによる検
出値から、像担持体上でトナーが付着される部分の量、
つまり像密度を演算するＣＰＵ１１を備える。さらに、
演算された像量を累積値として記憶する記憶手段１２を
備え、ＣＰＵ１１はこの累積値と設定された基準値とを
比較することができるものとする。像量の累積値はクリ
ーニング装置１０で回収されるトナー量とほぼ比例する
ことから、上記比較結果により回収トナー量に基づくカ
ートリッジの交換時期が定められ、表示装置１３に表示
される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子写真法を利用する
複写機などの画像形成装置に係り、特に装置内でメンテ
ナンスの必要な部品をプロセスカートリッジとして容易
に交換が可能とした画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子写真法を利用した画像形成装置を長
期間にわたり使用すると、感光体の交換や現像剤の補
給、回収トナーの廃棄などの煩雑なメンテナンスが必要
である。このため、これらの部品を一体化し交換可能な
プロセスカートリッジとした画像形成装置が知られてい
る。このプロセスカートリッジの寿命を検知する手段と
しては、特公平１−４１９８５号公報や特公平３−１０
９４２号公報などに開示されているものがある。

【０００３】特公平１−４１９８５号公報に示される画
像形成装置は、プロセスカートリッジ内にカウンターを
設け、プロセスカートリッジの使用量、すなわち形成し
た画像数をカウントし、予め設定した量に達した時を寿
命とし表示を行う。これにより突然にトナー等の消耗材
が消費され尽くして、新たなプロセスカートリッジが用
意されるまで使用不可能となるのを防止するものであ
る。また特公平３−１０９４２号公報に記載される画像
形成装置においては、感光体の耐用枚数に合わせたトナ
ー量を現像装置に供給し、これによりトナーの回収装置
の容量を決め、ホッパー中のトナーが消耗した時をプロ
セスカートリッジの交換時期とするものである。

【０００４】しかし、近年プロセスカートリッジの能力
が向上し、またこれまでプロセスカートリッジの交換時
期を左右していた一番寿命の短い現像装置を独立させ、
プロセスカートリッジに組み込まないケースが増え、プ
ロセスカートリッジの寿命も長くなってきた。それに伴
い、転写後の感光体上に残ったトナーを回収する装置の
回収能力がプロセスカートリッジの寿命を左右するよう
になってきた。このようなプロセスカートリッジでは、
トナーの回収装置の容量を適切に定め、回収トナーがほ
ぼ満杯になったときをプロセスカートリッジの交換時期
とするのが望ましい。

【０００５】このように回収トナーの量で交換時期を表
示する方法としては、クリーニング装置により回収した
トナーが回収装置内でほぼ満杯となったことを検知する
センサー（以下トナー満杯検知センサーという）を設
け、このセンサーの出力に基づいてプロセスカートリッ
ジの寿命を表示する方法や、形成された画像数（複写機
ではコピー数）をカウントし、この画像数から回収され
るトナー量を推定して回収装置内のトナーが満杯となる
前にプロセスカートリッジの交換時期を表示する方法等
が考えられる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、トナー
の回収装置内にトナー満杯センサーを設ける方法では、
専用のセンサーが必要となり、コストアップを招く。ま
た、画像数（コピー数）から交換時期を定める方法で
は、直接回収トナーの量を検知しておらず、形成した画
像数（コピー数）から回収トナー量を推定しているた
め、形成される画像のタイプすなわち濃度の高い画像を
多く形成するか、濃度の低い画像を多く形成するかによ
っては推定値と実際の回収量との差が大きくなる。この
ため、トナーの回収装置の容量はこれに十分対応できる
よう大きめに設定しなければならない。従って、実際の
回収能力よりかなり低めの回収量でプロセスカートリッ
ジの交換時期を設定しなければならないという問題点が
ある。

【０００７】本発明は、上記のような問題点に鑑みてな
されたものであり、その目的は、トナー満杯検知センサ
ーを取り付けることなく、トナー回収装置の回収能力を
できるだけ有効に使い、プロセスカートリッジの寿命を
長くすることのできる画像形成装置を提供することであ
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに、請求項１に記載の発明は、像光の照射によって帯
電電位の差による潜像が形成される像担持体と、前記潜
像にトナーを付着させて可視化する現像装置と、トナー
の付着により形成されたトナー像を記録媒体に転写した
後の像担持体を清掃するクリーニング装置と、前記クリ
ーニング装置で回収されたトナーを収容する回収トナー
収容部とを備え、少なくとも、前記像担持体とクリーニ
ング装置と回収トナー収容部とが一体となり、交換可能
なプロセスカートリッジを形成する画像形成装置におい
て、 形成される画像の、トナーが付着する部分の量を
検出する像量検出手段と、 前記像量検出手段で検出さ
れた像量又はこの像量と一定の関係を有する量を累積し
て記憶する記憶手段と、前記記憶手段に記憶された前記
累積値を所定の基準値と比較する演算手段と、前記演算
手段における、前記累積値と前記基準値との比較結果に
基づき、前記プロセスカートリッジの交換時期を表示す
る表示手段とを備えるものとする。

【０００９】請求項２に記載の発明は、 前記請求項１
に記載の画像形成装置において、原稿面を光源からの光
によって照射し、反射光を前記像担持体に導く像露光装
置を備え、 前記像量検出手段が、前記原稿面からの反
射光の光量を検知するセンサーと、 該センサーの出力
に基づき像密度を演算する像密度演算手段とを有し、
前記記憶手段は、 前記像密度と像露光時間との積の累
積値を記憶するように設定されているものとする。

【００１０】また、請求項３に記載の発明は、 前記請
求項１に記載の画像形成装置において、 ドット展開さ
れたデジタル画像信号に基づいて前記像担持体に像光を
照射する像書き込み装置を備え、 前記像量検出手段
は、トナーが付着される部分の量を前記デジタル画像信
号に基づいて演算する像量演算手段とする。

【００１１】さらに、請求項４に記載の発明は、 前記
請求項１、請求項２、又は請求項３に記載の画像形成装
置において、 前記記憶手段が、前記プロセスカートリ
ッジと一体となり、該プロセスカートリッジとともに交
換が可能に設けられているものとする。

【００１２】上記請求項１から請求項４に記載の発明に
おいて、像量とは画像を形成するためにトナーが付着さ
れる部分の面積であり、ほぼトナーの使用量と比例す
る。また、像密度とは単位時間に像露光される範囲のう
ち、トナーが付着される部分の割合を示し、単位時間当
たりに画像形成に使用されるトナー量とほぼ比例する。

【００１３】上記記憶装置は、画像形成装置全体の電源
のＯＮ、ＯＦＦ等によっては記憶値が失われない、いわ
ゆる不揮発性メモリーとするのが望ましい。上記回収ト
ナー収容部はクリーニング装置内に設けてもよいし、ク
リーニング装置とは別に設けてもよい。

【００１４】

【作用】上記請求項１に記載した構成の画像形成装置で
は、像量検出手段により、トナーが付着される部分の面
積が演算され、現像に用いられたトナーの量、さらに転
写後にクリーニング装置で回収されたトナー量が推定さ
れる。この回収トナー量もしくはこれと一定の関係を有
する値が記憶手段において累積して記憶され、演算手段
により、所定の基準値と比較される。ここで所定の基準
値は回収トナー収容部の容量に基づいて定めておくこと
により、回収トナー量が回収トナー収容部の容量を越え
るかどうかが判断されることになり、これに基づいてプ
ロセスカートリッジの交換時期が表示手段に表示され
る。したがって、トナー満杯検知センサーを設けなくて
も回収トナー収容部が満杯となりプロセスカートリツジ
の交換時期であることを適切に判断して表示することが
できる。このため回収トナー収容部を必要以上に大きく
することなく、適切な磁気に交換して有効にプロセスカ
ートリッジを用いることが出来る。

【００１５】請求項２に記載の画像形成装置は、原稿面
を光源からの光によって照射し、反射光を前記像担持体
に導く像露光装置を備えた、いわゆるアナログ式の画像
形成装置であり、前記像量検出手段として、前記原稿面
からの反射光の光量を検知するセンサーと、該センサー
の出力に基づき像密度を演算する像密度演算手段とを有
しているので、形成される画像の像量を演算することが
できる。つまり、原稿の像密度が高い場合には、光源か
らの光を反射しやすい背景部が少なく、反射光の光量が
減少する。また、像密度が低い場合には逆に反射光が多
くなる。従って、センサーがこの光量を検知し、演算手
段によって単位時間ごとの像密度が演算され、前記像密
度と像露光時間との積として像量が演算される。記憶手
段はこの累積値を記憶するように設定されており、上記
請求項１に記載の画像形成装置と同様に適切にプロセス
カートリッジの交換時期を表示することができる。

【００１６】請求項３に記載の画像形成装置は、ドット
展開されたデジタル画像信号に基づいて前記像担持体に
像光を照射する像書き込み装置を備えた、いわゆるデジ
タル式の画像形成装置であり、像量演算手段によって、
トナーが付着される部分の量を前記デジタル画像信号に
基づいて演算することができ、累積して記憶手段に記憶
することができる。従って、前記請求項１に記載の画像
形成装置と同様に適切にプロセスカートリッジの交換時
期を表示することができる。

【００１７】また記憶手段がプロセスカートリッジと一
体となりプロセスカートリッジと共に交換が可能に設け
られていると、プロセスカートリツジを交換すると同時
に記憶手段も新しくなり、記憶値と回収トナー量とがカ
ートリッジ内で常に対応する。従って、カートリッジを
交換したり、維持・管理のためににカートリッジを一時
的に抜き取るような場合においても、記憶値の管理が容
易となる。

【００１８】

【実施例】以下、本発明の実施例を図に基づいて説明す
る。図１は請求項１又は請求項２に記載の発明の一実施
例である画像形成装置を示す概略構成図である。この画
像形成装置は、原稿を照射するハロゲンランプ１と、ミ
ラー２と、レンズ３と、このレンズを通過する光の量を
検知する光量センサー４と、原稿からの反射光が照射さ
れることにより潜像が形成される像担持体５と、この潜
像を現像する現像装置６と、前記像担持体５の回転方向
における前記現像装置６の上流側で像担持体の表面を一
様に帯電する帯電器７と、ペーパーガイド１５より供給
される用紙に像担持体表面のトナー像を転写する転写帯
電器８と、転写された用紙を像担持体から剥離する剥離
用帯電器９と、前記像担持体に残留するトナーを除去す
るクリーニング装置１０と、前記光量センサー４の出力
に基づき像密度を演算することができるＣＰＵ１１と、
像密度と像露光時間との積の累積値を記憶する記憶装置
１２と、ここで記憶された累積値を更にＣＰＵ１１で所
定の基準値と比較した後、この結果に基づき前記プロセ
スカートリッジの交換時期を表示する表示装置１３とを
有している。

【００１９】前記像担持体５と、クリーニング装置１０
と、記憶装置１２とは、一体化しておりプロセスカート
リッジ１７として容易に装置本体より着脱して、交換が
可能となっている。また、この像担持体５は中が回収ト
ナー収容部となっており、クリーニング装置１０で回収
されたトナーは、回収トナー搬送路１４を経て、この像
担持体内に収容される。

【００２０】前記記憶装置１２は、電源がＯＦＦ状態と
なっても記憶値が失われない、いわゆる不揮発性メモリ
ーである。前記光量センサー４は原稿からの反射光の光
量を検知するセンサーであり、この情報はＣＰＵ１１に
送られ、現像バイアスや露光ランプを調整し、画像のか
ぶりを防止するために用いられると同時に像密度を演算
するために用いられる。

【００２１】次に上記のような画像形成装置の動作につ
いて説明する。ハロゲンランプ１が原稿を走査して得ら
れた反射光がミラー２及びレンズ３を経て、帯電器７で
一様に帯電された像担持体５の所定の位置に照射され
る。これにより像担持体５上には、帯電電位の差による
潜像が形成され、現像装置６により現像される。形成さ
れたトナー像は、転写装置８によりペーパーガイド１５
から侵入してきた用紙に転写される。転写終了後用紙は
剥離用帯電器９により除電され、像担持体５より剥離さ
れて搬送ベルトにより定着装置１６に搬送され、定着工
程が施される。転写終了後の像担持体５上に残ったトナ
ーはクリーニング装置１０のクリーニングブレード１０
ａにより剥離され、回収されて像担持体５内に収容され
る。光量センサー４は原稿面から像担持体に導かれる光
量を検知し、その情報はＣＰＵ１１に送られ、画像のか
ぶり防止のための現像バイアスや露光ランプの調節のデ
ータとされると同時にプロセスカートリッジ１７の交換
時期を検知するために用いらる。

【００２２】このプロセスカートリッジの交換時期を検
知し、表示するまでの動作を図２に示すフローチャート
を用いてさらに説明する。画像形成動作が開始されると
（ＳＴ１）、原稿が露光・走査され（ＳＴ２）、反射光
が像担持体５に照射される。このとき、光量センサー４
により、原稿からの反射光の光量が検知され、ＣＰＵ１
１に入力される。ＣＰＵ１１ではこの情報に基づき、形
成される画像の像密度が演算される（ＳＴ３）。つま
り、原稿の露光された部分に像（線図として表現する部
分）が多い場合、反射光の光量は少く、逆に像が少ない
と反射光の光量は多くなり、像密度と反射光の光量とが
一定の関係を有する。この関係により光量から像密度が
演算される。従って、一つの画像に含まれる像の量は、
この像密度と像露光時間の積であるＸ値として演算さ
れ、記憶装置に記憶されると共に、画像を形成するごと
に累積した値がＸ値とされる（ＳＴ４）。さらに画像を
形成するごとに所定の基準値であるＫ値と比較される
（ＳＴ５）。このＫ値は回収トナー収容部の容量と対応
した値に設定されており、Ｘ値が基準値であるＫ値を超
える場合はプロセスカートリッジがほぼ満杯であり、表
示装置１３にプロセスカートリッジの交換時期であるこ
とを表示する（ＳＴ６）。一方、Ｘ値が基準値であるＫ
値を超えない場合はそのまま次の画像形成が可能な状態
とする。

【００２３】本実施例の画像形成装置において、その機
能を実証するために行なった実験の結果を次に示す。こ
の画像形成装置は、像露光速度が１０５ｍｍ／ｓｅｃ
で、回収トナー収容部の容量は１０００ｇとなってい
る。また、プロセスカートリッジの交換時期を判断する
ための基準値Ｋは、転写効率を９０％として、上記容量
に基づいて定められている。この画像形成装置におい
て、Ａ３サイズ（長さ４２０ｍｍ）のテスト画像を連続
して形成したところ、約１．０×１０⁵ 枚で表示板にプ
ロセスカートリッジの交換時期であることが表示され
た。このとき回収トナー収容部はほぼ満杯状態であった
ことが確認され、適切に交換時期が表示されていると判
断される。

【００２４】図３は請求項１又は請求項３に記載の発明
の一実施例である画像形成装置を示す概略構成図であ
る。この画像形成装置は、コンピュータ４０から入力さ
れるデータをプリンタコントローラ４１でイメージデー
タにドット展開したデジタル画像信号に基づいて画像を
形成するものであり、該デジタル画像信号にしたがって
レーザー光を照射するレーザー光発生器２０と、このデ
ジタル画像信号からトナーの付着する部分の量及び転写
後の回収されるトナー量を演算することができるＣＰＵ
３１と、このＣＰＵ３１で演算された回収トナー量又は
これと一定の関係を有する量を累積して記憶することが
できる記憶装置３２とを備えている。その他、潜像が形
成される像担持体２５、潜像を現像する現像装置２６、
像担持体の表面を一様に帯電する帯電器２７、像担持体
表面のトナー像を転写する転写帯電器２８、転写された
用紙を像担持体から剥離する剥離用帯電器２９、前記像
担持体に残留するトナーを除去するクリーニング装置３
０、プロセスカートリッジの交換時期を表示することが
できる表示装置３３等は上記図１に示す実施例と同様の
ものを備えている。また、この画像形成装置において
も、上記像担持体２５と、クリーニング装置３０と、記
憶装置３２とが一体となり、本体から着脱可能なプロセ
スカートリッジ３７となっている。

【００２５】この画像形成装置では、像担持体２５は帯
電器２７で一様に帯電された後、レーザー光の照射によ
り表面の所定位置に静電潜像が形成され、現像装置２６
により現像される。それと同時に画像形成装置内のＣＰ
Ｕ３１で、ドツト展開したデジタル画像信号からトナー
が付着する部分の量及び転写後の像担持体から回収され
るトナー量が演算され、記憶装置３２に累積値として蓄
積される。これとともに、ＣＰＵ３１によって所定の基
準値と比較され、基準値を越えるか否かにより表示装置
３３にプロセスカートリッジ３７の交換時期の表示が行
なわれる。なお、上記実施例の画像形成装置はプリンタ
として用いる場合を説明したが、ＣＰＵ３１に入力され
るデジタル画像信号を原稿面の走査により読み取られた
ものとし、デジタル式の複写機又はファクシミリ等とし
て用いることもできる。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したように請求項１に記載の発
明の画像形成装置では、形成される画像のトナーが付着
する部分の量を検出する像量検出手段と、これによって
検出した量を累積して記憶する記憶手段とを備えている
ので、画像を形成する毎に、転写後の像担持体から回収
されるトナー量又はこれと一定の関係を有する量を演算
し、累積値として記憶しておくことができる。また、記
憶手段に記憶されている累積値と所定の基準値と比較す
る演算手段と、この比較結果に基づきプロセスカートリ
ッシの交換時期を表示する表示手段とを備えているの
で、回収トナー収容部内の回収トナー量がほぼ満杯とな
った時期を適切に判断し、表示装置にプロセスカートリ
ッジの交換時期であることを表示することができる。従
って、トナー満杯検知センサーを設けなくても、プロセ
スカートリッシの交換時期を適切に表示でき、回収トナ
ー収容部を必要以上に大きくすることなく、トナーの収
容スペースを効率よく使用してプロセスカートリッジの
寿命も長くすることができる。さらに本発明の画像形成
装置はトナー満杯検知センサーを取り付けず、従来から
画像形成装置の制御を行うために用いられているＣＰＵ
を利用することによって上記効果を得ることができ、装
置の製造費用及び維持費用も安価となる。

【００２７】請求項２に記載の画像形成装置では、原稿
面からの反射光の光量を検知するセンサーと、このセン
サーの出力に基づき像密度を演算する像密度演算手段と
を有しているので、原稿面からの反射光を像担持体に導
くいわゆるアナログ式の光学系によって像形成を行なう
とともに、回収トナー量を推定してプロセスカートリッ
ジの交換時期を適切に表示することができる。

【００２８】請求項３に記載の画像形成装置では、ドッ
ト展開されたデジタル画像信号に基づいて、形成される
画像のうちのトナーが付着される部分の量を演算する像
量演算手段を有しているので、いわゆるデジタル式に画
像形成を行なうとともに、回収トナー量を適切に推定し
てプロセスカートリッジの交換時期を表示することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１又は請求項２に記載の発明の一実施例
である画像形成装置を示す概略構成図である。

【図２】上記実施例の画像形成装置において、プロセス
カートリッジの交換時期を表示するまでのフローチャー
トである。

【図３】請求項１又は請求項３に記載の発明の一実施例
である画像形成装置を示す概略構成図である。

【符号の説明】

１ ハロゲンランプ ２ ミラー ３ レンズ ４ 光量センサー ５、２５ 像担持体 ６、２６ 現像装置 ７、２７ 帯電器 ８、２８ 転写帯電器 ９、２９ 剥離用帯電器 １０、３０ クリーニング装置 １１、３１ ＣＰＵ １２、３２ 記憶装置 １３、３３ 表示装置 １４、３４ 回収トナー搬送路 １５、３５ ペーパーガイド １６、３６ 定着装置 １７、３７ プロセスカートリッジ ２０ レーザー光発生器 ４０ コンピュータ ４１ プリントコントローラ

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０３Ｇ 15/08 21/10 Ｇ０３Ｇ 21/00 ３２６

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 像光の照射によって帯電電位の差によ
   る潜像が形成される像担持体と、 前記潜像にトナーを
   付着させて可視化する現像装置と、 トナーの付着によ
   り形成されたトナー像を記録媒体に転写した後の像担持
   体を清掃するクリーニング装置と、前記クリーニング装
   置で回収されたトナーを収容する回収トナー収容部とを
   備え、 少なくとも、前記像担持体とクリーニング装置
   と回収トナー収容部とが一体となり、交換可能なプロセ
   スカートリッジを形成する画像形成装置において、 形成される画像の、トナーが付着する部分の量を検出す
   る像量検出手段と、 前記像量検出手段で検出された像量又はこの像量と一定
   の関係を有する量を累積して記憶する記憶手段と、 前記記憶手段に記憶された前記累積値を所定の基準値と
   比較する演算手段と、 前記演算手段における、前記累積値と前記基準値との比
   較結果に基づき、前記プロセスカートリッジの交換時期
   を表示する表示手段とを備えることを特徴とする画像形
   成装置。
2. 【請求項２】 前記請求項１に記載の画像形成装置に
   おいて、 原稿面を光源からの光によって照射し、反射光を前記像
   担持体に導く像露光装置を備え、 前記像量検出手段が、 前記原稿面からの反射光の光量を検知するセンサーと、 該センサーの出力に基づき像密度を演算する像密度演算
   手段とを有し、 前記記憶手段は、 前記像密度と像露光時間との積の累積値を記憶するよう
   に設定されていることを特徴とする画像形成装置。
3. 【請求項３】 前記請求項１に記載の画像形成装置に
   おいて、 ドット展開されたデジタル画像信号に基づいて前記像担
   持体に像光を照射する像書き込み装置を備え、 前記像量検出手段は、トナーが付着される部分の量を前
   記デジタル画像信号に基づいて演算する像量演算手段で
   あることを特徴とする画像形成装置。
4. 【請求項４】 前記請求項１、請求項２、又は請求項
   ３に記載の画像形成装置において、 前記記憶手段が、前記プロセスカートリッジと一体とな
   り、該プロセスカートリッジとともに交換が可能に設け
   られていることを特徴とする画像形成装置。