(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
消耗材が入っており交換可能なカートリッジを備えた画像形成装置内で、カートリッジからの消耗材の使用量を検知する検知システムであって、
前記カートリッジに備えられたローラ・アセンブリの駆動歯車の端面に固定された情報記憶媒体と、
前記情報記憶媒体に近接して前記画像形成装置に取付けられた読取り・書込みヘッドと
を備え、
前記ローラ・アセンブリが回転するのに伴って、前記記憶媒体が前記読取り・書込みヘッドを通過して移動し、その際に、前記読取り・書込みヘッドによって、前記カートリッジ消耗材の使用情報を、前記情報記憶媒体に書込み、前記情報記憶媒体から読出すように構成されている、検知システム。
【請求項２】
前記記憶媒体が磁気記憶媒体から成る、請求項１に記載の検知システム。
【請求項３】
前記ローラ・アセンブリがほぼ円筒状であり、前記磁気記憶媒体が環状ディスクとして構成されている、請求項１又は２に記載の検知システム。
【請求項４】
前記画像形成装置は、レーザ・プリンタである、請求項１〜３のいずれか１項に記載の検知システム。
【請求項５】
前記カートリッジがトナー・カートリッジであり、前記消耗材がトナーから成る、請求項１〜４のいずれか１項に記載の検知システム。
【請求項６】
前記ローラ・アセンブリがＯＰＣローラを備えている、請求項１〜５のいずれか１項に記載の検知システム。
【請求項７】
前記記憶媒体と前記読取り・書込みヘッドとの間に間挿されたフェルト・ワイパーをさらに備えて成る請求項１〜６のいずれか１項に記載の検知システム。
【請求項８】
消耗材が入っており交換可能なカートリッジであって、ローラ・アセンブリの駆動歯車の端面に情報記憶媒体が固定されているカートリッジを備えた画像形成装置内で、前記カートリッジからの消耗材の使用量を検知する方法であって、
読取り・書込みヘッドを前記情報記憶媒体に近接して前記装置に取付けるステップと、
前記ローラ・アセンブリが回転するのに伴って、前記記憶媒体が前記読取り・書込みヘッドを通過して移動するときに、前記画像形成装置の動作に応答して、前記読取り・書込みヘッドを作動させ、前記情報記憶媒体にカートリッジ消耗材の使用情報を書込み、前記情報記憶媒体からカートリッジ消耗材の使用情報を読取るステップと
を備えて成る方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、印刷装置に関連する交換可能なカートリッジに入っている消耗材の使用量を監視する分野に関する。更に詳細に記せば、本発明は、レーザ・プリンタ用トナー・カートリッジに入っているトナーの使用量を監視することに関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真式印刷装置で消耗印刷材料の使用量および残量を監視する必要性は、ほとんどこの技術それ自身の当初から認識されてきている。このような装置が一つの形態または他の形態で業務の事実上あらゆる場所で使用されるようになるにつれて、レーザ・プリンタまたは複写機で、たとえばトナー・レベルを検知する実際的且つ確実な方法の必要性がますます明らかになってきている。この目的で、印刷装置の消耗流動材料のレベルを直接または間接に検知するための様々な装置および方法が提案されている。
【０００３】
このような一つの装置は、Ｇrassoその他に与えられた米国特許第4,989,754号に説明されており、この特許は少トナー検知機構を備えたトナー・カートリッジを目的としている。この機構はカートリッジ内部に回転可能なアーム・アセンブリを備え、そのアームに磁石が取付けられている。リードスイッチがカートリッジの外側に設置されている。カートリッジ内部のトナーのレベルが不十分なため、磁石がスイッチに近付くと、リードスイッチに取付けられた導線が回路を閉じるように設計されている。回路が閉じるとプリンタのオペレータに警報指示が発せられる。
【０００４】
別の装置は、Ａrthurその他に与えられた米国特許第5,049,989号に示されている。この特許は、メモリ要素を取付けるハウジングを有するキャリッジを備えたインクジェット印刷ヘッドを説明している。メモリ要素は、磁性媒体のストリップ、半導体メモリ、または光学媒体でよい。読取り/書込ヘッドが印刷ヘッドの走行経路に近接して取付けられ、印刷ヘッドがその場所を通過するごとにメモリ要素にある情報を読取りおよび/または更新する。
【０００５】
Ｂarryその他に与えられた米国特許第5,634,169号は、多機能エンコーダ・ホイールを使用してカートリッジに関する特性情報を発生する印刷装置用カートリッジについて説明している。エンコーダ・ホイールは、トナー材料を通って走行するパドルを採用し、符号化ホイール・リーダに関連して動作し、抵抗の成分を指示し、カートリッジに残っているトナー量の指示を与える。
【０００６】
更に他の装置は、Ｌeeに与えられた米国特許第5,708,912号に開示されており、
そこでは不揮発性メモリを使用して印刷装置の様々な特性を表すデータ値を保存している。この装置は、カートリッジ内部に取付けられた圧電式トナー・センサを採用している。
【０００７】
これらの例示特許から印刷媒体のレベル、特にトナーおよびインクのような材料のレベルを直接検知するという問題は、大いなる創造的努力の主題であったことがわかる。残念ながら、これらの努力にかかわらず、幾つかの問題が残っている。たとえば、磁石、圧電要素、および類似品を使用する機械的センサは、比較的高価で、しばしば不確実である。更に、それらはしばしばトナー貯蔵容器の壁を貫いて突出し、カートリッジの製造の困難さを増大させ、漏れの可能性を導入する。このようなエンコーダ・ホイールおよび埋め込み不揮発性メモリ・チップの方法は、印刷量の追跡を通してトナー使用量を近似することによりこのような問題を回避している。しかし、これらの装置は通常、複雑で高価な多線相互接続を必要とし、しばしばメモリ・チップ自身より高価である。
【０００８】
Ａrthur等に与えられた特許で提案されている比較的簡単な解決法にさえ、欠点がある。その装置は、動作させるために印刷ヘッドを読取り/書込ヘッドを通過して移動させる必要がある。したがって、インクのレベルおよび他の装置パラメータに関する情報を登録するために、印刷ヘッドが、他の場合には不必要である移動を行なう必要がある。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
これまで述べたことから装置状態情報の確実な源を提供しながらカートリッジの製造に関連する複雑さと費用とを極小にする、消耗材レベル監視装置を備えたカートリッジ・アセンブリの必要性が存在することが明らかである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明を達成するため、消耗材が入っていて且つ少なくとも一つの可動部分を有する交換可能なカートリッジを有する装置において、カートリッジからの消耗材の使用量を推定する装置が提供される。装置は、カートリッジの可動部分に固定された情報記憶媒体を備えている。読み書きヘッドが情報記憶媒体に近接して装置に取付けられ、情報記憶媒体に情報を書込み、情報記憶媒体から情報を読取る。
【００１１】
記憶媒体を磁気記憶媒体として設けることができ、これを環状ディスクとして構成することができる。
【００１２】
可動部分を駆動歯車を備えたほぼ円筒状のローラ・アセンブリとして設けることができる。駆動歯車は、記憶媒体を固定できる端面を備えることができる。
【００１３】
装置自身を、レーザ・プリンタのようなどんな適切な印刷装置にすることもできる。カートリッジをトナー・カートリッジとして設けることができ、この場合には消耗材はトナーになる。一実施形態では、記憶媒体を有機光伝導体（「ＯＰＣ」）に固定することができる。フェルトのワイパーを記憶媒体と読取り/書込ヘッドとの間に間挿することができる。
【００１４】
装置は更に、可動部分の動作に応答して読取り/書込ヘッドを作動させる作動機構を備えることができる。
【００１５】
また開示されているのは、消耗材が入っていて且つ少なくとも一つの可動部分を備えている交換可能なカートリッジにおいて、カートリッジからの消耗材の使用量を推定する方法である。第１のステップで、方法は情報記憶媒体をカートリッジの可動部分に固定する。次に、読み書きヘッドを情報記憶媒体に近接して装置に取付ける。次に装置の動作に応答して読み書きヘッドを作動させ、情報記憶媒体にカートリッジ使用情報を書込み、情報記憶媒体からカートリッジ使用情報を読取る。情報記憶媒体を可動部分に固定するステップは、情報記憶媒体をほぼ円筒状のローラ・アセンブリの端面に固定することを含むことができる。
【００１６】
本発明の更に良い理解は、付図に関連して行なう下記詳細説明を考察することにより得ることができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明はここに例示した特定の実施形態に限定されない。図１は、消耗印刷材料が入っているカートリッジ12を備えたプリンタ10を示す。例示の目的で、プリンタ10をレーザ・プリンタとして説明し、カートリッジ12をトナー・カートリッジとして説明するが、本発明はどんな数の適切な印刷装置、たとえば、複写機、ファックス機械、および類似品に用途があることを理解すべきである。同様に、カートリッジ12にどんな流動し得る消耗材をも入れることができる。
【００１８】
カートリッジ12は、中に複数のローラ・アセンブリ16を取付けて相対移動させるハウジング14を備えている。ローラ・アセンブリ16は充電器ローラ・アセンブリＣ、現像器ローラ・アセンブリＤ、および有機光伝導体（ＯＰＣ）ローラ18、を備えており、それらの機能はそれ自体既知であり、Ａrcaroに与えられた米国特許第5,522,797号に説明されている。この特許の明細書をここに参考のため記載しておく。
【００１９】
図２および図３で見ることができるように、ＯＰＣローラ・アセンブリ18は、成形駆動歯車22が取付けられるＯＰＣドラム20を備えている。情報記憶媒体24は歯車22に固定されている。記憶媒体24を、通常の一面フロッピー・ディスク駆動装置にあるものと機能的に同一の磁気記憶媒体として設けることができる。媒体を大量に準備し（フォーマットし、データを書込み）、超音波溶接または接着剤のような適切な手段により歯車22に固定できる。フェルト・ワイパー26を設けて、これもまたフロッピー・ディスク駆動装置に採用されているのと同様の方法で、磁気媒体24にきれいな外面を維持する。読取り/書込ヘッド28がカートリッジ12に近接してプリンタ10に取付けられている。読取り/書込ヘッド28をフロッピー・ディスク駆動装置で使用されているものと同一の標準一位置読取り/書込ヘッドとして設けることができ、プリンタ10の動作中ＯＰＣローラ・アセンブリ18が回転するにつれて情報を情報記憶媒体24に書込み、情報を情報記憶媒体24から読取ることができる位置に設置する。読取り/書込ヘッド28をプリンタに着脱不能に取付けるとカートリッジ12への電気的相互接続が省略される。相互接続を省略すると装置の全体としての費用および複雑さを減らすのに役立つ。
【００２０】
図３で見ることができるように、媒体24はその内側および外側の縁30、32でだけ支持され、読取り/書込ヘッド28に対する記憶媒体24の最適に確実な位置決めが可能になる。媒体24を比較的柔軟な材料から作り、動作中縁30と32との間に一定の程度の曲がりを許容する。フェルト・ワイパー26を、媒体24に接触はするが固定はされないような仕方でカートリジ・ハウジング14の内面に固定する。したがって、フェルト・ワイパー26はローラ18の回転中静止したままである。
【００２１】
動作中、駆動装置10が作動されるにつれて、ＯＰＣローラ・アセンブリ18が回転し、したがって記憶媒体24が読取り/書込ヘッド28を通過して移動する。このとき読取り/書込ヘッド28を使用して情報を記憶媒体24に書込むことができ、または情報を記憶媒体24から読取ることができる。このような情報には、たとえば、特定のカートリッジで行なわれた印刷ドットの計数値があり、これはトナー使用量とかなり正確に相関することが見いだされている。ページ数などのような他の情報も書込んで保存することができる。記憶媒体に書込まれた情報は、カートリッジ自身と共に残存し、情報を失うことなくカートリッジを装置から装置に「交換する」ことができる。
【００２２】
本発明は、交換可能なカートリッジに付加される唯一つの構成要素が記憶媒体であり、随意選択的に、フェルト・ワイパーのような清掃装置であるから、比較的低費用で「盤上」不揮発性データ記憶装置を可能とする。例示した記憶媒体のデータ容量は既知の装置のものより数桁大きい可能性がある。この記憶容量の増大により、トナー・カートリッジに、適合性または品種認識、暗号化占有権の特徴、プリンタ自身のためのファームウェア・アップグレード、および戻りカートリッジによるプリンタ使用量の追跡、のような機能をトナー・カートリッジに追加できるようになる。更に、記憶媒体および読取り/書込ヘッドをＯＰＣローラ用高解像度エンコーダとして使用できる。したがって、開示した装置は、費用を増さずに、既知エンコーダの費用および複雑さを省略しながら能動バンディング補正のような所要機能を使用可能にする。
【００２３】
本発明の好適実施形態を例示し、その形態を説明してきたが、当業者にはそれに、本発明の精神から、または付記した特許請求の範囲から逸脱することなく様々な修正を行なうことができることが容易に明らかである。
【００２４】
以上、本発明の実施例について詳述したが、以下、本発明の各実施態様の例を示す。
【００２５】
[実施態様１]
消耗材が入っており且つ少なくとも一つの可動部分を有する交換可能なカートリッジ（12）を備えた装置（10）において、カートリッジ（12）からの消耗材の使用量を推定する装置であって、
前記カートリッジ（12）の可動部分に固定された情報記憶媒体（24）と、
前記情報記憶媒体（24）に近接して前記装置（10）に取付けられ、情報を前記情報記憶媒体（24）に書込み、情報を前記情報記憶媒体（24）から読出すように構成されている読取り・書込みヘッド（28）と、
を備えて成る装置。
【００２６】
[実施態様２]
前記記憶媒体（24）が磁気記憶媒体から成ることを特徴とする、実施態様１に記載の装置。
【００２７】
[実施態様３]
前記磁気記憶媒体（24）が環状円板を備えて成ることを特徴とする、上記実施態様のいずれかに記載の装置。
【００２８】
[実施態様４]
前記可動部分が駆動歯車（22）を備えたほぼ円筒状のローラ・アセンブリ（18）を備えて成ることを特徴とする、上記実施態様のいずれかに記載の装置。
【００２９】
[実施態様５]
前記ほぼ円筒状のローラ・アセンブリ（18）の駆動歯車（22）が端面を備え、前記記憶媒体（24）が前記駆動歯車（22）の端面に固定されていることを特徴とする、上記実施態様のいずれかに記載の装置。
【００３０】
[実施態様６]
前記装置（10）がレーザ・プリンタを備えていることを特徴とする、上記実施態様のいずれかに記載の装置。
【００３１】
[実施態様７]
前記カートリッジ（12）がトナー・カートリッジ（12）を備え、前記消耗材がトナーから成ることを特徴とする、上記実施態様のいずれかに記載の装置。
【００３２】
[実施態様８]
前記ローラ・アセンブリ（18）がＯＰＣローラを備えていることを特徴とする、上記実施態様のいずれかに記載の装置。
【００３３】
[実施態様９]
前記記憶媒体（24）と前記読取り・書込みヘッド（28）との間に間挿されたフェルト・ワイパー（26）をさらに備えて成ることを特徴とする、上記実施態様のいずれかに記載の装置。
【００３４】
[実施態様１０]
消耗材が入っており且つ少なくとも一つの可動部分を有する交換可能なカートリッジ（12）を備えた装置（10）において、前記カートリッジ（12）からの消耗材の使用量を推定する方法であって、
情報記憶媒体（24）を前記カートリッジ（12）の可動部分に固定するステップと、
読取り・書込みヘッド（28）を前記情報記憶媒体（24）に近接して前記装置（10）に取付けるステップと、
前記装置（10）の動作に応答して前記読取り・書込みヘッド（28）を作動させ、前記情報記憶媒体（24）にカートリッジ（12）の使用情報を書込み、前記情報記憶媒体（24）からカートリッジ（12）の使用情報を読取るステップと、
を備えて成る方法。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明を用いることにより、カートリッジの製造に関連する複雑さと費用とが低減された、消耗材レベル監視装置を備えたカートリッジ・アセンブリを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の原理を実施する印刷装置の概略図である。
【図２】ローラの斜視図である。
【図３】ローラおよび読取り/書込ヘツドの断面図である。
【符号の説明】
10：印刷装置
12：カートリッジ
18：ローラ・アセンブリ
22：駆動要素
24：記憶媒体
26：フェルト・ワイパー
28：読取り・書込みヘッド
【図１】
0004018302.tif 000002
【図２】
0004018302.tif 000003
【図３】
0004018302.tif 000004