(57)【要約】【課題】非接触で、プロセスユニットの新旧や交換時期を良好かつ安価に検出することが可能なプロセスカートリッジを提供する。【解決手段】画像形成装置１００本体に着脱自在に装着されるプロセスカートリッジ１４１であって、プロセスカートリッジ本体１４１ｂと、プロセスカートリッジ本体１４１ｂに備えられ、外部刺激により物性が経時的に変化する識別部材１５１とを備えたことを特徴とするプロセスカートリッジ１４１。【選択図】図１
2008051893.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像形成装置本体に着脱自在に装着されるプロセスカートリッジであって、
プロセスカートリッジ本体と、
前記プロセスカートリッジ本体に備えられ、外部刺激により物性が経時的に変化する識別部材と
を備えたことを特徴とするプロセスカートリッジ。
【請求項２】
前記識別部材は、外部刺激による変質速度の異なる２種以上の素材を組み合わせて形成され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。
【請求項３】
前記識別部材は、光、熱、酸素、又は水蒸気のいずれか１種又は２種以上に対する曝露時間に応じて変質する部材であることを特徴とする請求項１又は２記載のプロセスカートリッジ。
【請求項４】
前記識別部材は、前記外部刺激を遮断する保護カバーフィルムが剥離されて露出するものであることを特徴とする請求項１，２又は３記載のプロセスカートリッジ。
【請求項５】
前記プロセスカートリッジ本体は、像担持体の表面を帯電させる帯電手段、当該帯電手段により帯電した当該像担持体の表面を露光して静電潜像を形成する静電潜像形成手段、当該静電潜像を現像してトナー像を形成する現像手段、及び、当該トナー像を記録材上に転写する転写手段、のいずれか１又は２以上の手段を包含することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のプロセスカートリッジ。
【請求項６】
記録材上に画像を形成する画像形成装置であって、
一定期間経過後に交換される交換部品と、
外部刺激により物性が経時的に変化し、前記交換部品についての経時情報を示す識別部材と
を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】
前記識別部材は、外部刺激による変質速度の異なる２種以上の素材を組み合わせて形成されることを特徴とする請求項６記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記識別部材は、光、熱、酸素、又は水蒸気のいずれか１種又は２種以上に対する曝露時間に応じて変質する部材であることを特徴とする請求項６又は７記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プロセスカートリッジ等に関し、より詳しくは、画像形成に用いられるプロセスカートリッジ等に関する。
【背景技術】
【０００２】
近来、オフィスオートメーションの進展により、コンピュータの出力端末装置、ファクシミリ装置、又は複写機等として、レーザープリンタ等の画像形成装置が広く用いられている。これらの装置に用いられる構成部材（以下、「プロセスユニット」と略記することがある。）としては、感光ドラム、帯電ブラシ、トナー等がある。また、装置の使用により、廃トナー等が新たに生じる。
ここで、感光ドラムや帯電ブラシ等は寿命を有する。また、トナー等は消費して欠乏する。更に、廃トナー等はタンクに充満する。従って、画像形成装置に良好な画像を安定して形成させるためには、寿命に応じて感光ドラム等を交換すること、或いは、欠乏に応じてトナー等の補給を適切に行うこと、等が重要である。
つまり、画像形成装置に良好な性能を維持させるためには、各プロセスユニットの交換時期等を正確に知ることが重要である。
【０００３】
また、感光ドラムを用いた画像形成プロセスにおいては、感光ドラム上に形成された静電潜像に対しトナーが供給されてトナー像が形成される。ここで、トナーの供給量は、トナーカートリッジ内に包含されるトナー総量によって左右される場合がある。適切な画像形成を維持するためには、トナー像を記録媒体へ転写する際のバイアスを、トナーの供給量の変動に応じて調節することが好ましい。
つまり、画像形成装置の性能維持の観点から適切なバイアス調節を行うべく、トナーカートリッジの新旧を確実に検知することが重要である。
【０００４】
ここで、プロセスユニットの寿命管理の方法としては、例えば、使用日数を記録しておく方法や、印刷枚数をカウントして所定枚数に達すると警報ランプを点灯させ、新規プロセスユニットに交換或いはトナー補充等を行う方法等が挙げられる。
【０００５】
また、プロセスユニットの寿命や新旧を自動的に検知するための方式としても、いくつかの方法が挙げられる。
例えば、感光ドラムとともに回転する円盤状部材の外周にくぼみを持たせ、当該円盤の外周に沿ったガイドを配置すると共に、前記くぼみに磁石を保持したプロセスユニットを用いる方法（特許文献１参照）がある。前記磁石は、円盤の外周に沿って配置されているガイドに沿って移動可能となっており、かかる磁石の有無を検知することにより、プロセスユニットの新旧が検知される。即ち、ガイドは重力方向下部に開口部を有し、円盤の１回目の回転（新品の状態から初めて使用を開始した際の回転）によって磁石が当該開口部に到達すると、開口部から磁石が落下する。磁石の落下後には磁石が検出されないこととなり、プロセスユニットが新品でないことが検知される。
【０００６】
また、他の方法としては、プロセスユニット又は各種カートリッジ等にＩＣタグを取り付け、ＩＣに記憶された情報を読み取る方法がある。更に、他の方法としては、画像密度の積算や、トナー供給モータの回転数の積算等により、消費されたトナー量を推定する方法がある。また更に、他の方法としては、形成される画像濃度が薄くなった場合にトナーの消失を判断し、その後、トナーカートリッジが交換され、画像濃度が通常の範囲に回復したことを確認することによって、新しいトナーカートリッジが導入されたことを検知する方法がある。
【０００７】
【特許文献１】特開平８−３１４３５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、使用日数を記録しておく方法や、印刷枚数をカウントして警報ランプを点灯させる方法については、操作や確認が煩雑であったり、交換時にカウンタの初期化釦の操作が必要である場合にオペレータが初期化釦の操作を忘れたりする場合がある。また、誤って交換以外の時に初期化釦を操作してしまうと寿命管理ができなくなり、印刷品質が損なわれる場合があった。
【０００９】
また、プロセスユニットの寿命や新旧を自動的に検知するための方法として挙げられる上記方法のいずれについても、以下に述べるように、なお改善の余地を有するものであった。
即ち、磁石を用いる方法においては、近年、プロセススピードが益々大きくなりつつある環境の下、円盤の１回目の回転の際に、磁石が落下に失敗する場合があるという問題が懸念される。また、磁石が開口部でかみあうことにより、装置が破損する虞があるという問題や、磁石を落下させるための領域確保が必須となるため、装置が大型化してしまうという問題についても懸念される。
【００１０】
また、ＩＣタグを用いる方法においては、ＩＣタグの情報を有線或いは無線で読み取ることが必要となる。有線（電気的な接続）方式を採用する場合、特に４サイクル方式の画像形成装置においては電極を接触させること自体が困難である上、電極の酸化や汚れ等により、電気的な接触の信頼性に問題が生じる場合がある。一方、無線方式を採用する場合、電気的接触の不安定さや装置の設計自由度向上のメリットは見込めるものの、情報の書き込み速度が遅いという問題や、コストアップの問題、更には、輸出国によっては無線方式を制限される国があり、世界的な部品の共通化が阻害されるという問題、が懸念される。
【００１１】
更に、画像密度の積算や、トナー供給モータの回転数の積算等を行う方法や、画像濃度を参照する方法においては、トナーの消失時期についてのみに適用範囲が限られる問題がある。
【００１２】
そこで、本発明の主たる目的は、非接触で、プロセスユニットの新旧や交換時期を良好かつ安価に検出することが可能なプロセスカートリッジを提供することにある。
又、本発明の他の目的は、非接触で、プロセスユニットの新旧や交換時期を良好かつ安価に検出することが可能な画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明者は、上記課題を解決すべく鋭意検討を行った結果、使用時間に応じて変質する識別部材をプロセスカートリッジに備えることにより、上記課題を解決するプロセスカートリッジ、及び画像形成装置を実現し得ることを知見し、本発明をなすに至った。
【００１４】
即ち、本発明のプロセスカートリッジは、画像形成装置本体に着脱自在に装着されるプロセスカートリッジであって、プロセスカートリッジ本体と、プロセスカートリッジ本体に備えられ、外部刺激により物性が経時的に変化する識別部材とを備えたことを特徴としている。
【００１５】
ここで、識別部材は、外部刺激による変質速度の異なる２種以上の素材を組み合わせて形成されることを特徴とすることができる。また、識別部材は、光、熱、酸素、又は水蒸気のいずれか１種又は２種以上に対する曝露時間に応じて変質する部材であることを特徴とすることができる。更に、識別部材は、外部刺激を遮断する保護カバーフィルムが剥離されて露出するものであることを特徴とすることができる。また更に、プロセスカートリッジ本体は、像担持体の表面を帯電させる帯電手段、帯電手段により帯電した像担持体の表面を露光して静電潜像を形成する静電潜像形成手段、静電潜像を現像してトナー像を形成する現像手段、及び、トナー像を記録材上に転写する転写手段、のいずれか１又は２以上の手段を包含することを特徴とすることができる。
【００１６】
また、本発明は画像形成装置と捉えることができ、本発明の画像形成装置は、記録材上に画像を形成する画像形成装置であって、一定期間経過後に交換される交換部品と、外部刺激により物性が経時的に変化し、交換部品についての経時情報を示す識別部材とを備えたことを特徴としている。
【００１７】
ここで、識別部材は、外部刺激による変質速度の異なる２種以上の素材を組み合わせて形成されることを特徴とすることができる。また、識別部材は、光、熱、酸素、又は水蒸気のいずれか１種又は２種以上に対する曝露時間に応じて変質する部材であることを特徴とすることができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、非接触で、プロセスユニットの新旧や交換時期を良好かつ安価に検出することが可能なプロセスカートリッジ、及び画像形成装置を実現し得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、適宜図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図１は、本実施の形態の一例である４サイクル方式の画像形成装置１００について、全体構成を示した図である。
同図に示す画像形成装置１００は、静電潜像を形成し、更にトナー像を形成する像形成部１０と、像形成部１０において形成されたトナー像を、記録材の一例としての用紙Ｐ上に転写する転写部２０とを備える。
また、画像形成装置１００は、転写部２０において記録材上に形成されたトナー像を同記録材に定着させる定着部３０と、記録材を搬送する搬送部４０とを備える。
更に、画像形成装置１００は、画像形成装置１００内において用いられる種々のユニットの新旧や交換時期を検知する検出部５０を含んでいる。
画像形成装置１００は、その側面部（図中左方）に、開閉可能な蓋部材６０が形成されている。なお、画像形成装置１００は、装置の駆動を制御する制御部７０を備えている。
【００２０】
像形成部１０は、像担持体１１と、像担持体１１の表面を帯電させる帯電手段の一例としての、帯電ロール１２とを備えている。
また、像形成部１０は、帯電ロール１２により帯電した像担持体１１の表面をビームＢｍにより露光して静電潜像を形成する静電潜像形成手段の一例としての、露光装置１３を備えている。露光装置１３は、図示しない画像処理装置（ＩＰＳ：Ｉｍａｇｅ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）からの画像信号に基づいて、帯電された像担持体１１を露光するものである。
更に、像形成部１０は、露光装置１３により形成された静電潜像をトナーにより現像してトナー像を形成する現像装置１４を備えている。
【００２１】
ここで、図１において現像装置１４は、４つのトナーカートリッジ１４１，１４２，１４３，１４４が組み合わされて構成されている。ここでいうトナーカートリッジ１４１，１４２，１４３，１４４の各々が、本実施の形態におけるプロセスカートリッジを構成する。
図１においてトナーカートリッジ１４１は、現像手段としての一例としての、現像ロール１４１ａと、この現像ロール１４１ａを包含するトナーカートリッジ本体１４１ｂ（本実施の形態において、プロセスカートリッジ本体を構成する。）と、トナーカートリッジ本体１４１ｂの表面に設置された識別部材１５１とを備える。トナーカートリッジ１４２，１４３，１４４についても同様に、各々が現像ロール（図示せず）を備え、各々がトナーカートリッジ本体（図示せず）を備え、更に、各々が識別部材（図示せず）を備える。
【００２２】
なお、像担持体１１の周囲には、クリーナーユニット１６と、トナー回収ボトル（不図示）とを備えている。クリーナーユニット１６は、像担持体１１表面に形成されたトナー像が中間転写ベルト２１へ転写された後に、像担持体１１上に残存するトナーを掻き取るクリーナーブレード１６１を備える。そして、クリーナーブレード１６１により掻き取られたトナーが、トナー回収ボトルに溜められる。
【００２３】
図１において現像装置１４は、回転式（ロータリ）のカラー現像装置であり、４つのトナーカートリッジ１４１，１４２，１４３，１４４に、それぞれイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の４色のトナーが個別に格納されている。
現像装置１４は、所定の角度ずつ回動することで、現像ロール１４１ａ，１４２ａ，１４３ａ，１４４ａを像担持体１１に対峙させることができる。そして、１つのプリント出力に対して、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの各々のトナーを供給する現像ロール１４１ａ，１４２ａ，１４３ａ，１４４ａを、この順に像担持体１１に対峙させることにより、フルカラーの出力が可能となる。図１において像担持体１１は、図の矢印Ａ方向（反時計方向）に回動し、現像装置１４は、像担持体１１の回動（反時計方向）とは接線方向の動きが同じとなるように、図の矢印Ｂ方向（時計方向）に回動する。
【００２４】
転写部２０は、像担持体１１上に形成されたトナー像を写し取る、転写手段の一例としての中間転写ベルト２１と、中間転写ベルト２１を介して像担持体１１に接する１次転写ロール２２とを備える。
また、転写部２０は、中間転写ベルト２１を駆動する駆動ロール２３と、中間転写ベルト２１上に転写されたトナー像を更に用紙Ｐ上に転写する際に、転写圧力を確保するバックアップロール２４とを備える。
更に、転写部２０は、用紙Ｐ上へトナー像を転写した後に中間転写ベルト２１表面に残存するトナーを除去するクリーナーユニット２５を備える。図１において、中間転写ベルト２１表面に残存するトナーの除去は、クリーナーユニット２５内に設置されたクリーナーブレード２５１が、中間転写ベルト２１の裏面側を支持する支持ロール２５２の位置において中間転写ベルト２１の表面に接してトナー像をかき取ることにより行われる。
また更に、転写部２０は、中間転写ベルト２１の回転運動を規定すると共に中間転写ベルト２１に適切な張力を与える張架ロール２６を備える。
なお、像担持体１１と１次転写ロール２２とによって、１次転写部２７が形成されている。
【００２５】
定着部３０は、中間転写ベルト２１を介してバックアップロール２４に接すると共に、中間転写ベルト２１上に転写されたトナー像を用紙Ｐ上に転写する２次転写ロール３１と、用紙Ｐ上に転写されたトナー像を用紙Ｐ上に定着させる、定着手段の一例としての定着装置３２とを備える。
ここで、バックアップロール２４と２次転写ロール３１とによって、２次転写部３３が形成されている。この２次転写部３３において、中間転写ベルト２１上に形成された重畳トナー像は用紙Ｐに一括転写される。
なお、定着装置３２は、加熱ロール３２１と、加熱ロール３２１に当接する加圧ロール３２２とを有するものである。
【００２６】
搬送部４０は、用紙Ｐを貯蔵する用紙トレイ４１と、用紙トレイ４１から用紙Ｐを引き出すピックアップロール４２とを備える。
また、搬送部４０は、ピックアップロール４２により引き出された用紙Ｐを一枚ずつ捌く供給ロールおよび捌きロールからなる用紙捌き部４３を備えている。
更に、搬送部４０は、用紙捌き部４３の下流側に用紙Ｐを一旦停止させた後に所定のタイミングをもって再送するテイクアウェイロール４４を備えている。
【００２７】
搬送部４０は、テイクアウェイロール４４の下流側に用紙経路４５を有する。用紙経路４５には、一旦、停止した後にタイミングを合わせて回転を再開し、２次転写部３３に対してレジストレーション調整を施しながら用紙Ｐを供給するレジストレーションロール（レジロール）４６が備えられている。
また、搬送部４０は、用紙Ｐが上記２次転写部３３、及び上記定着部３０を経て所定の用紙経路を辿るようにサポートする搬送ロール４７、及び、用紙Ｐを画像形成装置１００外へと導出する排出ロール４８を、所定の位置に有するものである。なお、両面モード選択時に定着部３０で片面定着済みの用紙Ｐを反転させて再度定着部３０へと送り込むための用紙戻し搬送機構を、適宜設けることもできる。
なお、蓋部材６０を開放することにより、用紙経路４５の一の終点、即ち、用紙Ｐの排出口を形成することが可能である。
【００２８】
検出部５０は、トナーカートリッジ本体１４１ｂ，１４２ｂ，１４３ｂ，１４４ｂの表面に設置された識別部材１５１，１５２，１５３，１５４に光を照射するランプ５１と、識別部材１５１，１５２，１５３，１５４の表面の色合いを検知する検出器５２とを有している。
ここで、本実施の形態における画像形成装置１００は、いわゆる４サイクル方式の画像形成装置であるため、ランプ５１と検出器５２とを１組使用すれば、４つのトナーカートリッジ１４１，１４２，１４３，１４４について、各々の新旧や交換時期を検知することができる。
【００２９】
なお、画像形成装置１００には、装置本体の前面部には開口部が形成され（図示せず）、当該開口部を通じてトナーカートリッジ１４１，１４２，１４３，１４４を個別に、又は同時に画像形成装置１００の外部に取り出せるようになっている。
【００３０】
次に、画像形成装置１００を用いたフルカラーの画像形成プロセスについて説明する。画像形成装置１００では、外部接続されたＰＣ（パーソナルコンピュータ）や画像読取装置等からの出力要求を受け、制御部７０からの指示に基づき、画像形成プロセスが開始される。
まず、像担持体１１が反時計方向に回動する。この際、像担持体１１は帯電ロール１２により帯電された後、露光装置１３からのレーザ光（ビームＢｍ）によって、イエロー（Ｙ）に対応する画像情報に基づく露光が行なわれ、像担持体１１の表面に静電潜像が形成される。一方、現像装置１４は、イエローのトナーカートリッジ１４１に設置された現像ロール１４１ａが像担持体１１に対峙するように回動する。そして、イエローに対応する画像情報に基づく静電潜像に対し、イエローのトナーが供給されて、イエローに対応する画像が現像される。
【００３１】
次に、像担持体１１上に現像されたイエローに対応する画像は、更に像担持体１１が反時計方向に回動することにより、１次転写部２７において中間転写ベルト２１上に転写される。
転写後、中間転写ベルト２１上に形成されたイエローのトナー像は、図１において時計方向に回動する中間転写ベルト２１の進行方向下流側に移動する。このとき、２次転写ロール３１およびクリーナーブレード２５１は、中間転写ベルト２１からはリトラクト（離間）しており、これらにより中間転写ベルト２１上のトナー像が掻き取られることはない。
なお、１次転写部２７において、トナー像は中間転写ベルト２１上に静電吸引されるものである。１次転写ロール２２には、１次転写を助けるために所定の１次転写バイアスが付与されている。
【００３２】
１次転写を終えた像担持体１１の表面は、クリーナーブレード１６１によって残ったトナーが掻き取られ、次のトナー像形成のために帯電ロール１２との対向部へ移動する。クリーナーブレードによって掻き取られた残留トナーは、トナー回収ボトル（不図示）に溜められる。また、現像のタイミングに間に合うようにして現像装置１４が回動して、マゼンタの現像ロール１４２ａが像担持体１１に対峙する。露光装置１３によってマゼンタの画像情報に基づく露光が行なわれた後、像担持体１１には現像装置１４によりマゼンタのトナー像が形成される。そして、この像担持体１１上に形成されたトナー像は、中間転写ベルト２１上に予め形成されているイエローのトナー像に重畳される。同様にして、シアン、黒のトナー像が、順次、中間転写ベルト２１上に重畳されて１次転写が終了する。
【００３３】
２次転写ロール３１は、シアンのトナー像に対する１次転写が終了し、シアンまでが重畳されたトナー像が２次転写部３３を通過した後に、中間転写ベルト２１に対してアドバンスされる（押し出される）。そして、２次転写ロール３１が中間転写ベルト２１に当接（コンタクト）した状態で、２次転写に備える。
なお、２次転写ロール３１は、中間転写ベルト２１を挟んでバックアップロール２４に押圧されるものであるが、中間転写ベルト２１上に形成されたトナー像を良好に用紙Ｐ上に転写する観点から、２次転写ロール３１は接地されてバックアップロール２４との間に２次転写バイアスが形成されている。
また、クリーナーブレード２５１についても、シアンまでが重畳されたトナー像がクリーナーユニット２５を通過後に、中間転写ベルト２１に対して押圧される。
【００３４】
その後、２次転写部３３において、重畳された４色のトナー像が用紙Ｐ上に転写される。次いで、用紙Ｐは定着装置３２に搬送され、所定の温度に昇温された加熱ロール３２１と加圧ロール３２２とのニップ部において押圧される。この押圧により用紙上のトナー像の定着がなされる。
なお、２次転写部３３において重畳されたトナー像が用紙Ｐ上に転写された後、中間転写ベルト２１の表面はクリーナーブレード２５１により清掃され、次のプリント指示に備えるようになっている。
【００３５】
更にその後、用紙Ｐは、排出ロール４８を経て装置本体外に出力される。以上のようにして、一枚のカラープリントを出力する際の画像形成プロセスが終了する。
【００３６】
次に、識別部材１５１，１５２，１５３，１５４について説明するが、識別部材１５１を取り挙げて詳述する。識別部材１５２，１５３，１５４は識別部材１５１と同様である。
識別部材１５１としては、外部刺激により物性が経時的に変化する識別部材であれば特に限定されるものではないが、例えば、光、熱、酸素、又は水蒸気のいずれか１種又は２種以上に対する曝露時間に応じて変質する識別部材を用いることができる。
【００３７】
なお、ここで云う「変質」の態様については、特に限定されるものではない。本実施の形態において採用されるそのような態様としては、例えば、光、熱、酸素、又は水蒸気に対する曝露時間に応じて、白色から黒色へと変色する態様や、識別部材の大きさが膨張したり収縮したりする態様や、表面の材質自体が変化する（例えば、酸化物に変化する、水和物に変化する、等）態様、等を挙げることができる。
【００３８】
次に、トナーカートリッジ１４１上に設置された識別部材１５１について、外部刺激に対する曝露開始の準備方法を説明する。
図２は、識別部材１５１について、外部刺激に対する曝露開始の準備方法を説明するための図である。トナーカートリッジ１４１には、現像ロール１４１ａを保護する保護カバーがトナーカートリッジ本体１４１ｂの筐体に係合された状態で設置されている（図２（ａ））。保護カバーは、トナーカートリッジ本体１４１ｂの筐体開口部を閉塞する保護カバー本体１４１ｃと、保護カバー本体１４１ｃの表面に一端が貼合され、他端が識別部材１５１の表面を覆って貼合される保護カバーフィルム１４１ｄにて構成されている。
そして、トナーカートリッジ本体１４１ｂの筐体から保護カバーが取り除かれる際に、かかる動作に伴われて、テープ状の保護カバーフィルム１４１ｄが識別部材１５１の表面から離脱する（図２（ｂ））。保護カバーフィルム１４１ｄが識別部材１５１の表面から離脱すると、識別部材１５１について、外部刺激に対する曝露開始の準備が整うこととなる。
なお、識別部材１５１の曝露の開始方法に特に限定はなく、密封容器内に収容されていた識別部材１５１を、密封容器を開封して取り出す態様であってもよい。
【００３９】
次に、外部刺激による識別部材１５１の変質の様子を説明する。
図３は、外部刺激による変質速度が一定である素材を用いた、識別部材１５１の変質の様子を説明するための図である。
図３において識別部材１５１は、まず、保護カバーフィルム１４１ｄにより表面が覆われた状態にて保存されている（図３（ａ））。保護カバーフィルム１４１ｄが識別部材１５１から剥離されて外部刺激への曝露が開始される。曝露開始直後は、識別部材１５１の変質は開始されたばかりであり、変質の程度は小さなことが多い（図３（ｂ））。そして、外部刺激への曝露時間が長期化するに伴って識別部材１５１の変質も進行し、やがて変質が完了することとなる（図３（ｃ））。
【００４０】
また、識別部材１５１としては、外部刺激による変質速度の異なる２種以上の素材を組み合わせて形成されたものであることが、トナーカートリッジ１４１の新旧、及び交換時期を確実に検知する観点から好適である。
即ち、例えば、一方の素材として、外部刺激への曝露開始時から１日以内に完全に変色する素材を用い、かつ、もう一方の素材として、トナーカートリッジ１４１内に包含される現像ロール１４１ａの寿命時期やトナーの消費完了時期に対応して変色する素材を用いる。そうすると、１日経過した時点で識別部材１５１の一部が完全に変質していることとなり、そのような変質を観察することにより新品ではないことの確認が可能となる。一方、現像ロール１４１ａの寿命時期やトナーの消費完了時期に対応して変色する素材の側を観察することにより、交換時期の判断が可能になる。つまり、トナーカートリッジ１４１について、その新旧及び交換時期を共に、しかも良好に検知することができる。
【００４１】
図４は、外部刺激による変質速度が異なる２種の素材を用いた、識別部材１５１の変質の様子を説明するための図である。
図４において識別部材１５１は、まず、保護カバーフィルム１４１ｄにより表面が覆われた状態にて保存されている（図４（ａ））。保護カバーフィルム１４１ｄが識別部材１５１から剥離されて外部刺激への曝露が開始される。曝露開始直後は、識別部材１５１の変質は開始されたばかりであり、変質の程度は小さなことが多い（図４（ｂ））。そして、外部刺激への曝露時間が長期化するに伴って識別部材１５１の変質も進行する。まず、変質速度の速い素材１５１ａの変質がより顕著に検知され、変質速度の遅い素材１５１ｂの変質の程度が小さい状態が生じる（図４（ｃ））。やがて、変質速度の遅い素材１５１ｂについても変質が進行し、変質が完了するに至ることとなる（図４（ｄ））。
【００４２】
なお、図４において、外部刺激による変質速度が異なる複数種の素材はラダーパターン（帯状の領域が交互に形成されている状態）に形成されているが、形成パターンに特に限定は無く、格子状や同心円状等、適宜のパターンが採用される。
また、素材１５１ａの変質速度としては、変質が完了するまでの外部刺激に対する曝露時間として、通常、２日以下、好ましくは、１２時間以下、より好ましくは、２時間以下であり、下限としては通常、０．５時間以上である。
一方、素材１５１ｂの変質速度としては、変質が完了するまでの外部刺激に対する曝露時間として、通常１８０日以上、好ましくは３００日以上、より好ましくは、１年以上であり、下限としては通常、９０日以下である。
【００４３】
次に、画像形成装置１００において実行される、プロセスユニットの新旧や交換時期の検出プロセスについて説明する。
図５は、プロセスユニットの新旧や交換時期の検出プロセスについて説明するためのブロック図である。図５においてトナーカートリッジ１４１の新旧や交換時期の検出は、トナーカートリッジ１４１の表面に設置された識別部材１５１の表面状態（色の状態）を検知することにより行われる。
即ち、図５において、まず、検出器５２を備える検出部８１が、識別部材１５１の色の状態を検出する。より具体的には、検出器５２から識別部材１５１に対して一定の光量を有する照射光を照射し、識別部材１５１の表面から反射した反射光の光量を検知することにより、識別部材１５１の色の状態が検出される。
【００４４】
ここで、識別部材１５１が、外部刺激としての光がランプ５１から照射された積算時間に応じて白色（新品）から黒色（旧品）へと変色する部材を採用してなる識別部材である場合、識別部材の変質に対する検出は、例えば以下のように行われる。即ち、検出器５２から特定光量を有する試験光を識別部材１５１の表面に照射し、その反射光の光量を検出し、試験光の光量と反射光の光量とを比較することにより、識別部材１５１の変質の程度を検知する。なお、識別部材１５１の表面が白色であれば反射光の光量は多く（「今回の検出値」が大きい状態）、一方、黒色であれば反射光の光量は少なくなる（「今回の検出値」が小さい状態）。
また、後述する検出プロセスのフローチャートにおいて、上記反射光の光量は「今回の検出値」として使用される。
【００４５】
検出された識別部材１５１の色の状態についての情報は、その後、制御部７０に接続された判断部８２に伝達され、プロセスユニットの新旧や交換時期を判断する材料として用いられる。
そして、判断部８２において、上記「今回の検出値」の値が以下の３つの領域のいずれに区分されるかについて、まず判断される。
＜第一領域＞
しきい値として１以下の領域（反射光の光量が少ない。識別部材１５１の黒色化が非常に進んだ状態。即ち、判断部において、「旧品」と判断されるもの。）。
＜第二領域＞
しきい値が１よりも大きく、２以下の領域（反射光の光量がやや少ない。判断部において、識別部材１５１の黒色化が進行過程にある状態と判断されるもの。）。
＜第三領域＞
しきい値が２よりも大きい領域（反射光の光量が多い。識別部材１５１の黒色化がほとんど進んでいない状態。即ち、判断部において、「新品」と判断されるもの。）。
【００４６】
ここで、判断部８２には、しきい値格納部８２１、累積値格納部８２２、及び表示部８３が接続されている。判断部８２は、上記のような領域分けの判断の後に、後述する検出プロセスのフローチャートに即して、必要に応じ、しきい値格納部８２１に格納されている「前回の検出値」に対する「今回の検出値」の代入、累積値格納部８２２に格納されている累積値への１の加算（演算）、又は累積値格納部８２２に格納されている累積値のリセットを行う。更に、判断部８２は、必要に応じて表示部８３に所定の表示を表示させる。
なお、本実施の形態において「累積値」としては、プリントの枚数が採用されるが、例えば、現像装置１４の回転数や駆動時間、像担持体１１の回転数や駆動時間等を採用することも可能である。
【００４７】
図６，７は、画像形成装置１００において実行される検出プロセスのフローチャートである。図６，７に示すように、画像形成装置１００（図１参照）内のトナーカートリッジ１４１，１４２，１４３，１４４（以下、単に「トナーカートリッジ」と略記することがある。）のいずれか又はその複数について交換、または再装着すると（ステップ１０１）、判断部８２が、画像形成装置１００の本体前面部に設けられた開口部（図示せず）が閉塞されているか否か、及び、その他のカバーも閉塞されているか否かを判断する（ステップ１０２）。
そして、判断部８２において所定のカバーが全て閉塞されていると判断された場合、判断部８２は、規定動作（中間転写ベルト２１のクリーニング等）を制御部７０に指示する。そして、画像形成装置１００において規定動作が開始される（ステップ１０３）。
なお、ステップ１０２において、判断部８２により所定のカバーが全て閉塞されていると判断されなかった場合には、判断部８２は所定のカバーが全て閉塞されるまで待機するよう、制御部７０に指示する。
【００４８】
上記ステップ１０３における規定動作終了後、判断部８２は、画像形成装置１００が印字可能な状態にあるか否かを判断する（ステップ１０４）。判断部８２において印字可能と判断された場合、判断部８２は続いて、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の各トナーについての印字動作（トナーカートリッジから像担持体１１への、色毎のトナー供給。）を制御部７０に指示し、画像形成装置１００は印字動作を開始する（ステップ１０５）。なお、判断部８２において印字可能と判断されなかった場合には、判断部８２は待機するよう制御部７０に指示する。
【００４９】
印字動作終了後、判断部８２は、検出部８１に対し、識別部材１５１，１５２，１５３，１５４（以下、単に「識別部材」と略記することがある。）の表面状態（色の状態）の情報を読み取るように指示する。
検出部８１により読み取られた識別部材の色の状態についての情報は、「今回の検出値」として判断部８２に伝達され、判断部８２は、今回の検出値がしきい値１以下であるか否かの判断（ステップ１０６）を行う。更に、検出値がしきい値１よりも大きい場合には、判断部８２は、検出値がしきい値２以下であるか否かの判断（ステップ１０７）を行う。
【００５０】
ステップ１０６において、今回の検出値がしきい値１以下であると判断された場合、判断部８２は識別部材を「黒色化が非常に進んだ状態」であると判断する。この場合、判断部８２は累積値格納部８２２から累積値を取り出し、１を加算（演算処理）して演算結果を累積値格納部８２２に再度格納する（ステップ１０８）。更に、判断部８２は、しきい値格納部８２１から前回の検出値を取り出し、これに代えて、今回の検出値をしきい値格納部８２１に格納する（ステップ１０９）。
【００５１】
一方、ステップ１０６において、今回の検出値がしきい値１よりも大きいと判断された場合、更に、今回の検出値がしきい値２と比較される（ステップ１０７）。ステップ１０７において、今回の検出値が２よりも大きいと判断された場合、判断部８２はトナーカートリッジを「新品」であると判断すると共に、しきい値格納部８２１に格納されている前回の検出値を参照し、前回の検出値が１以下であったか否かを参照する（ステップ１１０）。
そして、ステップ１１０において、判断部８２によって前回の検出値が１以下であったと判断された場合（前回は「旧品」と判断されていた場合）には、判断部８２が、「旧品」から「新品」へとトナーカートリッジが交換されたと判断し（ステップ１１１）、判断部８２は、累積値格納部８２２に格納されている累積値をゼロにリセットする（ステップ１１２）。
更に、判断部８２は、しきい値格納部８２１から前回の検出値を取り出し、これに代えて、今回の検出値をしきい値格納部に格納する（ステップ１１３）。
【００５２】
また、ステップ１１０において、判断部８２によって前回の検出値が１よりも大きいと確認された場合には、判断部８２は累積値格納部８２２から累積値を取り出し、１を加算（演算処理）して演算結果を累積値格納部８２２に格納する（ステップ１１４）。ステップ１１４は、トナーカートリッジが交換されて「累積値」がゼロにリセットされた次回以降、後述するステップ１１５への移行期に通過するステップである。
【００５３】
ステップ１０７において、検出値が２以下であると判断された場合、判断部８２は累積値格納部８２２から累積値を取り出し、１を加算（演算処理）して演算結果を累積値格納部８２２に格納する（ステップ１１５）。このステップ１１５は、反射光量の検出値のバラツキを考慮し、判断部８２における判断の正確さを向上させるために設けられたルートである。
即ち、ステップ１１５は、検出値が１よりも大きく２以下の場合に通過するステップであって、判断部８２はトナーカートリッジ１４１を「新品」から「旧品」への移行過程にある状態と判断している。この場合、判断部は「累積値」に１を加算するが、今回の検出値を前回の検出値に代えて貯蔵することはしない。
つまり、ステップ１１５を設けることにより、一旦はステップ１０８〜ステップ１０９で処理されたトナーカートリッジが、反射光量の検知のバラツキによってステップ１１０〜ステップ１１３で処理することとなった場合であっても、トナーカートリッジが交換されたと判断されること（「累積値」がゼロにリセットされること）が防止される。
【００５４】
上記ステップ１０９、ステップ１１３、ステップ１１４、ステップ１１５を経た後、判断部８２は、累積値格納部８２２に格納された累積値が、予め設定された規定値以下であるか否かを判断する（ステップ１１６）。累積値格納部８２２に格納された累積値が、予め設定された規定値以下である場合には、そのまま検出プロセスを終了する。一方、累積値格納部８２２に格納された累積値が、予め設定された規定値よりも大きい場合には、判断部８２は、カートリッジの寿命を警告する旨の表示を表示部８３に指示し、その後、検出プロセスを終了する。
【００５５】
以上、画像形成装置１００において実行される、プロセスユニットの新旧や交換時期の検出プロセスについて述べた。このような検出プロセスを経ることにより、非接触でトナーカートリッジ１４１，１４２，１４３，１４４の新旧が自動的に検知されることとなる。その結果、かかる新旧判断に基づいて、トナー像を記録媒体へ転写する際のバイアスを調節することができ、適切な画像形成を自動的に維持することが可能となる。また、トナーカートリッジ１４１，１４２，１４３，１４４が寿命に達した場合には、その旨が自動的に表示されるため、感光ドラム（像担持体）等の寿命、その他の理由による交換、或いはトナー補給等を適切に行うことが可能となり、常に良好な画像形成を行うことができる。
そして、本実施の形態において、プロセスユニットの新旧や交換時期の検出プロセスにＩＣタグや磁石等は用いられていない。従って、ＩＣタグのコスト上昇問題や、磁石の落下スペース確保に伴う装置の大型化の問題、更には、磁石の落下不良に伴う検知エラー問題等が生じることも無い。
【００５６】
なお、本実施の形態の画像形成装置１００は、識別部材１５１，１５２，１５３，１５４の変色の程度を検出器５２により検知するものであるが、かかる変色の検知については目視により行うことも可能である。
また、本実施の形態において、識別部材１５１，１５２，１５３，１５４の設置位置としては、プロセスカートリッジ本体としてのトナーカートリッジ本体１４１ｂの表面を例示した。画像形成装置１００における識別部材１５１，１５２，１５３，１５４の設置位置としては、特に限定されるものではなく、本発明の目的を損なわない範囲で画像形成装置１００に付随してどこかに設置されていればよい。つまり、識別部材１５１，１５２，１５３，１５４の選択は、例えば一定期間後に交換される交換部品の寿命期間に即して行われるものであり、前記交換部品の経時情報を表示するものとして画像形成装置１００に備えられるものである。画像形成装置１００において、設置場所が特に限定されるものではない。
【００５７】
更に、本実施の形態においては、光に対する曝露時間に応じて変質する識別部材１５１，１５２，１５３，１５４が一例として採用されている。識別部材の他の例として、熱、酸素、水蒸気に対する曝露時間に応じて変質する識別部材が採用し得ることについては上述の通りである。係る識別部材の種類に応じて、ランプ５１の代わりに、識別部材に外部刺激を与える部材を適宜備えることができる。
【００５８】
本実施の形態においては、プロセスカートリッジの一例としてトナーカートリッジ１４１，１４２，１４３，１４４を例示した。プロセスカートリッジの他の例としては、特に限定されるものではないが、例えば、以下のようなものを例示することができる。
（１）像担持体１１を包含する像担持体カートリッジ。係る像担持体カートリッジは、帯電ロール１２、及び／又はクリーナーユニット１６を包含しても良い。
（２）露光装置１３を包含する露光カートリッジ。
（３）中間転写ベルト２１を包含する中間転写ベルトカートリッジ。係る中間転写ベルトカートリッジは、１次転写ロール２２等の各種ロールや、クリーナーユニット２５を包含しても良い。
【００５９】
なお、上記検出プロセスにおいて、判断部８２がカートリッジの寿命を警告する旨の表示を表示部８３に指示する基準としては、上記累積値の他、露光装置１３の発光時間や、カートリッジの回転数、カートリッジの回転駆動時間、像担持体１１の回転数、像担持体１１の回転駆動時間等を、適宜採用することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本実施の形態の一例である４サイクル方式の画像形成装置について、全体構成を示した図である。
【図２】識別部材について、外部刺激に対する曝露開始の準備方法を説明するための図である。
【図３】外部刺激による変質速度が一定である素材を用いた、識別部材の変質の様子を説明するための図である。
【図４】外部刺激による変質速度が異なる２種の素材を用いた、識別部材の変質の様子を説明するための図である。
【図５】プロセスユニットの新旧や交換時期の検出プロセスについて説明するためのブロック図である。
【図６】画像形成装置において実行される検出プロセスのフローチャートである。
【図７】画像形成装置において実行される検出プロセスのフローチャートである。
【符号の説明】
【００６１】
１１…像担持体、１３…露光装置、１４…現像装置、２１…中間転写ベルト、３２…定着装置、５１…ランプ、５２…検出器、１００…画像形成装置、１４１,１４２,１４３,１４４…トナーカートリッジ（プロセスカートリッジ）、１５１,１５２,１５３,１５４…識別部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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