(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体および現像剤の補給が可能な現像剤収容部を有し、現像剤収容部の現像剤により像担持体上の静電潜像を現像するとともに、装置本体への着脱が自在なプロセスユニットと、
前記像担持体を露光してその像担持体上に静電潜像を形成する露光手段と、
前記プロセスユニットの現像剤収容部における現像剤の有無を検知する検知手段と、
前記プロセスユニットに設けられ、そのプロセスユニットが新品であるか否かを表わす使用状態報知手段と、
この使用状態報知手段の内容に基づき、前記装置本体に装着される前記プロセスユニットが新品であるか否かを検出する第１検出手段と、
前記プロセスユニットに設けられ、前記第１検出手段で新品が検出されるとリセットされ、前記検知手段で現像剤有りが検知されている場合に画像形成枚数をカウントする第１カウンタと、
前記プロセスユニットに設けられ、前記検知手段の検知に基づき、前記現像剤収容部への現像剤の補給を検出する第２検出手段と、
前記プロセスユニットに設けられ、前記第２検出手段で補給が検出されるとリセットされ、前記検知手段で現像剤有りが検知されている場合に画像形成枚数をカウントする第２カウンタと、
この第２カウンタのカウント値が設定値に達したとき、前記第１カウンタのカウント値が設定値に達していれば前記プロセスユニットの交換が必要な旨を報知し、同第１カウンタのカウント値が設定値に達していなければ何も報知しない報知手段と、
を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
像担持体と、
現像剤の補給が可能な現像剤収容部と、
この現像剤収容部の現像剤を前記像担持体に供給する現像剤供給手段とを有するプロセスユニットにおいて、
前記現像剤収容部における現像剤の有無を検知する検知手段と、
当該プロセスユニットが新品であるか否かを表わす使用状態報知手段と、
前記使用状態報知手段の内容が新品で、当該プロセスユニットが画像形成装置本体に装着された場合に、かつ前記検知手段で現像剤有りが検知されている場合に、画像形成枚数をカウントする第１カウンタと、
前記検知手段の検知に基づき、前記現像剤収容部への現像剤の補給を検出する検出手段と、
この検出手段で補給が検出されるとリセットされ、前記検知手段で現像剤有りが検知されている場合に、画像形成枚数をカウントする第２カウンタと、
この第２カウンタのカウント値が設定値に達したとき、前記第１カウンタのカウント値が設定値に達していれば当該プロセスユニットの交換が必要な旨を画像形成装置本体に設けられている報知手段に報知させ、同第１カウンタのカウント値が設定値に達していなければ同報知手段に何も報知させない手段と、
を備えたことを特徴とするプロセスユニット。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、画像形成装置およびその画像形成装置に搭載されるプロセスユニットに関する。
【０００２】
【従来の技術】
露光ユニットから像担持体である感光体ドラムにレーザ光を照射して感光体ドラムの表面に静電潜像を形成し、その静電潜像を現像剤（トナー）により顕像化して用紙上に転写する電子複写機やファクシミリなどの画像形成装置がある。
【０００３】
この画像形成装置では、感光体ドラム、帯電器、現像装置、クリーニング装置など画像形成に関わる部品を一体的にユニット構成したプロセスユニットが広く普及している。
【０００４】
このプロセスユニットは、本体への着脱が自在であり、寿命になれば容易に新品と交換できてメンテナンスが不要という利点を有する。
【０００５】
しかしながら、この種のプロセスユニットでは、トナーが無くなったときがプロセスユニットの寿命となる。印字率が比較的高い画像形成に際しては、画像形成枚数が非常に少ない状態で、しかも感光体ドラムをはじめとする各部品がまだ寿命に至っていないのに、プロセスユニットを新品と交換しなければならない。用紙１枚当りの画像形成単価としては、非常に高いものとなってしまう。
【０００６】
部品の寿命に見合う分量のトナーをプロセスユニットに収容しておくことも考えられるが、近年の技術革新によって部品が長寿命化していることから、多量のトナーを収容することになってプロセスユニットの大型化を招くという新たな問題を生じてしまう。
【０００７】
対策として、プロセスユニットのトナー残量が少なくなったときにトナーのみを補給することが考えられる。この方式によれば、プロセスユニットをその寿命に至るまで活用することができる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
トナーのみの補給が可能であれば、プロセスユニットをその寿命に至るまで活用することができるが、プロセスユニットの寿命が近い時期にトナー補給がなされた場合は、補給されたトナーのほとんどが使われることなく無駄になってしまうという問題がある。
【０００９】
この発明は上記の事情を考慮したもので、その目的とするところは、現像剤を極力無駄なく有効利用し、プロセスユニットをその寿命に至るまで存分に活用することができる経済性にすぐれた画像形成装置を提供することにある。
また、この発明の目的は、同様の効果が得られるプロセスユニットを提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明の画像形成装置は、像担持体および現像剤の補給が可能な現像剤収容部を有し、現像剤収容部の現像剤により像担持体上の静電潜像を現像するとともに、装置本体への着脱が自在なプロセスユニットと、上記像担持体を露光してその像担持体上に静電潜像を形成する露光手段と、上記プロセスユニットの現像剤収容部における現像剤の有無を検知する検知手段と、上記プロセスユニットに設けられ、そのプロセスユニットが新品であるか否かを表わす使用状態報知手段と、この使用状態報知手段の内容に基づき、装置本体に装着される上記プロセスユニットが新品であるか否かを検出する第１検出手段と、上記プロセスユニットに設けられ、上記第１検出手段で新品が検出されるとリセットされ、上記検知手段で現像剤有りが検知されている場合に画像形成枚数をカウントする第１カウンタと、上記プロセスユニットに設けられ、上記検知手段の検知に基づき、上記現像剤収容部への現像剤の補給を検出する第２検出手段と、上記プロセスユニットに設けられ、上記第２検出手段で補給が検出されるとリセットされ、上記検知手段で現像剤有りが検知されている場合に画像形成枚数をカウントする第２カウンタと、この第２カウンタのカウント値が設定値に達したとき、上記第１カウンタのカウント値が設定値に達していれば上記プロセスユニットの交換が必要な旨を報知し、同第１カウンタのカウント値が設定値に達していなければ何も報知しない報知手段と、を備える。
【００１１】
請求項２に係る発明のプロセスユニットは、像担持体と、現像剤の補給が可能な現像剤収容部と、この現像剤収容部の現像剤を上記像担持体に供給する現像剤供給手段とを有するものであって、上記現像剤収容部における現像剤の有無を検知する検知手段と、当該プロセスユニットが新品であるか否かを表わす使用状態報知手段と、この使用状態報知手段の内容が新品で、当該プロセスユニットが画像形成装置本体に装着された場合に、かつ上記検知手段で現像剤有りが検知されている場合に、画像形成枚数をカウントする第１カウンタと、上記検知手段の検知に基づき、上記現像剤収容部への現像剤の補給を検出する検出手段と、この検出手段で補給が検出されるとリセットされ、上記検知手段で現像剤有りが検知されている場合に、画像形成枚数をカウントする第２カウンタと、この第２カウンタのカウント値が設定値に達したとき、上記第１カウンタのカウント値が設定値に達していれば当該プロセスユニットの交換が必要な旨を画像形成装置本体に設けられている報知手段に報知させ、同第１カウンタのカウント値が設定値に達していなければ同報知手段に何も報知させない手段と、を備える。
【００１２】
【発明の実施の形態】
［１］以下、この発明の第１の実施形態について図面を参照して説明する。
【００１３】
図１において、１は画像形成装置たとえばプリンタの本体で、内部上方に露光ユニット２を備え、内部中央にプロセスユニット１０を着脱自在に備える。
【００１４】
プロセスユニット１０は、図２に示すように、像担持体であるところの感光体ドラム１１を備え、その感光体ドラム１１の周りに帯電ブラシ（帯電装置）１２および現像ローラ１３を配設するとともに、その現像ローラ１３、トナー供給ローラ１４、現像剤収容部いわゆるトナーホッパ１５などを構成要素とする現像装置を備え、さらに、クリーニング装置２０を備える。
【００１５】
現像ローラ１３は、トナーホッパ１５と感光体ドラム１１との間に存し、周面に現像剤（以下、トナーと称す）を保持しながら、その周面が感光体ドラム１１の表面に摺接する。トナー供給ローラ１４は、トナーホッパ１５内のトナーを現像ローラ１３に供給する。この現像ローラ１３およびトナー供給ローラ１４により、トナーを感光体ドラム１１に供給する現像剤供給手段が構成される。
【００１６】
トナーホッパ１５は、トナーを攪拌するトナー撹拌器１６およびトナーの有無を検知するトナーセンサ１７を備えるとともに、トナー補給用のトナーカートリッジ１８を上部に着脱自在に有している。トナーカートリッジ１８は、ホッパ本体への装着部が開口となっており、そこがシール部材で閉塞されて内部にトナー１９を収容している。トナーカートリッジ１８がホッパ本体に装着された状態でシール部材が引き出されることにより、トナーカートリッジ１８のトナー１９がホッパ本体内に落下する。トナーカートリッジ１８におけるトナー１９の充填量は、たとえば、Ａ４サイズ用紙の全域に対するトナー被覆率が５％であるとすれば、Ａ４サイズ用紙で少なくとも約３，０００枚分に相当する。
【００１７】
クリーニング装置２０は、帯電ブラシ１２よりも感光体ドラム回転方向上流側に位置して感光体ドラム１１の表面に摺接するクリーニングブレード２２、このクリーニングブレード２２を保持するホルダ２１、クリーニングブレード２２よりも感光体ドラム回転方向上流側に配置されたトナー回収ローラ２３を備える。
【００１８】
上記露光ユニット２は、図１に示すように入力画像データに応じたレーザ光を感光体ドラム１１の表面に照射し、感光体ドラム１１の表面を露光走査する。この露光走査により、感光体ドラム１１の表面に静電潜像が形成される。
【００１９】
本体１内の底部には給紙カセット３０が装着され、その給紙カセット３０内の用紙Ｐがピックアップローラ３１によって１枚ずつ取出される。取出された用紙Ｐは搬送ローラ３２および搬送ガイド３３によってレジストローラ３４に送られる。
【００２０】
帯電ブラシ１２は、高圧電源部（図示しない）から供給される高電圧を感光体ドラム１１に印加し、感光体ドラム１１の表面に静電荷を帯電させる。この帯電と、感光体ドラム１１に対する露光ユニット２からのレーザ光の照射により、感光体ドラム１１上に静電潜像が形成される。この静電潜像は、現像ローラ１３のトナーを受けて顕像化される。
【００２１】
感光体ドラム１１の回転方向下流側には転写器３が配設されていて、その転写器３と感光体ドラム１１との間に、かつ感光体ドラム１１の回転にタイミングを合わせて、レジストローラ３４から用紙Ｐが送られる。この用紙Ｐに感光体ドラム１１上の顕像が転写される。
【００２２】
転写が済んだ用紙Ｐは感光体ドラム１１から剥離され、定着器３５に送られる。定着器３５では、熱定着ローラ３６によって用紙Ｐ上の転写画像が熱定着され、画像の記録が完了する。記録の済んだ用紙Ｐは排紙ローラ３７によって本体１外へ排出される。
【００２３】
転写後の感光体ドラム１１には残留トナーが付着しており、それがクリーニング装置２０で除去される。この後、帯電ブラシ１２により感光体ドラム１１が再び帯電され、同様の画像記録が繰り返される。
【００２４】
一方、図３に示すように、プリンタ全体を制御する制御部としてＣＰＵ４０が設けられ、そのＣＰＵ４０に、感光体ドラム１１等を駆動するメインモータ４１、ピックアップローラ３１等の給紙系を駆動する給紙モータ４２、露光ユニット２、帯電ブラシ１２を構成要素とする帯電ユニット４３、転写器３を構成要素とする転写ユニット４４、クリーニング装置２０を構成要素とするクリーニングユニット２０ａ、表示部４５などが接続される。
【００２５】
さらに、ＣＰＵ４０に、第１のカウンタ５１、第２のカウンタ５２、設定値と制御プログラムを記憶しているＲＯＭ５３、データを一時的に記憶するＲＡＭ５４が接続されるとともに、プロセスユニット１０のトナーセンサ１７が接続され、さらに、ヒューズ制御回路５６を介してプロセスユニット１０における使用状態報知用のヒューズ２４が接続される。
ヒューズ制御回路５６は、ヒューズ２４が導通状態にあるか溶断状態にあるかを検出するとともに、導通状態を検出した場合にヒューズ２４に対し溶断用の電流を出力する。ヒューズ２４の導通状態は、プロセスユニット１０が未使用の新品であることを表わす。ヒューズ２４の溶断状態は、プロセスユニット１０がすでに使用中であることの報知となる。
【００２６】
そして、ＣＰＵ４０は主要な機能として次の（１）〜（８）の手段を備える。
（１）本体１に装着されているプロセスユニット１０が未使用の新品であるか否かをヒューズ制御回路５６を介して検出する検出手段。
【００２７】
（２）上記検出手段で新品が検出された後の画像形成枚数を第１カウンタ５１によりカウントせしめる制御手段。
【００２８】
（３）トナーセンサ１７がトナー無しを検知したとき、トナー補給が必要な旨を表示部４５の文字やイラストなどのパターン表示により報知するトナー無し報知手段。
【００２９】
（４）トナーホッパ１５にトナーが有るかないかをトナーセンサ１７の出力から判定する判定手段。
【００３０】
（５）上記検出手段で新品が検出された後の画像形成枚数、あるいは判定手段でトナー補給有りが判定された後の画像形成枚数を、第２カウンタ５２によりカウントせしめる制御手段。
【００３１】
（６）第２カウンタ５２のカウント値Ｔ２とＲＯＭ５３内の設定値（たとえば３，０００枚）とを比較する第１比較手段。
【００３２】
（７）第１カウンタ５１のカウント値Ｔ１とＲＯＭ５３内の設定値（たとえば１２，０００枚）とを比較する第２比較手段。
【００３３】
（８）上記第１比較手段の比較においてカウント値Ｔ２が設定値（３，０００枚）に達したとき、上記第２比較手段の比較においてカウント値Ｔ１が設定値（１２，０００枚）に達していれば、プロセスユニット１０の交換が必要な旨を表示部４５の文字やイラストなどのパターン表示により報知する報知手段。
【００３４】
つぎに、図４のフローチャートを参照しながら作用を説明する。
新品のプロセスユニット１０が本体１に装着されると、それがヒューズ制御回路５６を介してＣＰＵ４０で検出される（ステップ１０１のＹＥＳ）。このとき、第１カウンタ５１がリセットされ（ステップ１０２）、さらに第２カウンタ５２がリセットされる（ステップ１０３）。
【００３５】
トナーセンサ１７がトナー有りを検知していれば（ステップ１０４のＹＥＳ）、画像形成が１枚なされるごとにカウンタ５１，５２のカウント値Ｔ１，Ｔ２がそれぞれ１アップされる（ステップ１０５）。
【００３６】
トナーセンサ１７がトナー無しを検知すると（ステップ１０４のＮＯ）、トナー補給の必要の旨が表示部４５の文字やイラストなどのパターン表示により報知される（ステップ１０６）。ユーザは、報知に従い、トナーホッパ１５に新しいトナーカートリッジ１８をセットしてそのシール部材を引き出し、ホッパ本体にトナー１９を補給する。
【００３７】
トナー１９が補給され画像形成装置本体に装着されるとトナーセンサ１７でトナー有が検知される（ステップ１０７のＹＥＳ）。この時トナーの補給がなされたと見做して、第２のカウンタ５２がリセットされる（ステップ１０３）。
【００３８】
以後、上記同様に、画像形成が１枚なされるごとにカウンタ５１，５２のカウント値Ｔ１，Ｔ２がそれぞれ１アップされていく（ステップ１０５）。
【００３９】
画像形成が進んで第２カウンタ５２のカウント値Ｔ２が設定値３，０００枚に達すると（ステップ１０８のＹＥＳ）、プロセスユニット１０のトナー量が残り少ない状態にあるとの判断の下に、今度は第１カウンタのカウント値Ｔ１が設定値１２，０００枚に達しているかどうかの判定がなされる（ステップ１０９）。
【００４０】
カウント値Ｔ１が設定値１２，０００枚に達していれば（ステップ１０９のＹＥＳ）、プロセスユニット１０が寿命であるとの判断の下に、プロセスユニット交換の必要の旨が表示部４５の文字やイラストなどのパターン表示によって報知される（ステップ１１０）。
【００４１】
ユーザあるいは保守サービス員は、この報知に従い、本体１からプロセスユニット１０を取り出し、新しいプロセスユニット１０を本体１に装着する。
【００４２】
本体１から取り出されたプロセスユニット１０は、残り少ないトナーと共に、廃棄、分解、再生など適宜の処置を施されることになる。
【００４３】
このように、使用中のプロセスユニット１０のトナー残量を画像形成枚数から判定し、この判定においてトナー量が残り少なくなったとき、今度はプロセスユニット１０が寿命か否かを同じく画像形成枚数から判定し、寿命であればプロセスユニット１０の交換が必要であることを報知することにより、トナーを極力無駄なく有効利用しながら、プロセスユニット１０をその寿命に至るまで存分に活用することができる。これにより、プロセスユニット１０の採用や保守にかかる費用を最小限に抑えることができ、経済的である。
【００４４】
［２］第２の実施形態について説明する  。
【００４５】
図５に示すように、プロセスユニット１０にＣＰＵ６０が搭載され、そのＣＰＵ６０に接続される形で第１のカウンタ６１、第２のカウンタ６２、設定値およびプロセスユニット１０のＣＰＵ６０が制御するプログラムを記憶しているＲＯＭ６３、ＣＰＵ６０が処理し一時的にデータを記憶するＲＡＭ６４等がプロセスユニット１０に組み込まれている。
また、ＲＯＭ５３にはＣＰＵ４０が利用する制御プログラムが記憶されている。
【００４６】
本体側のＣＰＵ４０は、主要な機能として次の（１）の手段を備える。
（１）本体１に装着されているプロセスユニット１０が未使用の新品であるか否かをヒューズ制御回路５６を介して検出する検出手段。
【００４７】
ＣＰＵ６０は、主要な機能として次の（２）〜（８）の手段を備える。
（２）ＣＰＵ４０で新品が検出された後の画像形成枚数を第１カウンタ５１によりカウントせしめる制御手段。
【００４８】
（３）トナーセンサ１７がトナー無しを検知したとき、トナー補給が必要な旨の信号をＣＰＵ４０に送り、その旨を表示部４５の文字やイラストなどのパターン表示で報知せしめるトナー無し報知手段。
【００４９】
（４）トナーホッパ１５にトナーが有るかないかをトナーセンサ１７の出力から判定する判定手段。
【００５０】
（５）ＣＰＵ４０で新品が検出された後の画像形成枚数、あるいは判定手段でトナー補給有りが判定された後の画像形成枚数を、第２カウンタ５２によりカウントせしめる制御手段。
【００５１】
（６）第２カウンタ５２のカウント値Ｔ２とＲＯＭ５３内の設定値（たとえば３，０００枚）とを比較する第１比較手段。
【００５２】
（７）第１カウンタ５１のカウント値Ｔ１とＲＯＭ５３内の設定値（たとえば１２，０００枚）とを比較する第２比較手段。
【００５３】
（８）上記第１比較手段の比較においてカウント値Ｔ２が設定値（３，０００枚）に達したとき、上記第２比較手段の比較においてカウント値Ｔ１が設定値（１２，０００枚）に達していれば、プロセスユニット１０の交換が必要な旨の信号をＣＰＵ４０に送り、その旨を表示部４５の文字やイラストなどのパターン表示で報知せしめる報知手段。
【００５４】
他の構成および作用は第１実施形態と同じのため省略する。
この場合、プロセスユニット１０に関する主な制御がプロセスユニット側のＣＰＵ６０によって実行されるので、その分、本体側のＣＰＵ４０にかかる負担が軽減される。
【００５５】
なお、プロセスユニット１０が新品か否かのデータをプロセスユニット側のＣＰＵ６０に持たせて管理するようにすれば、使用状態検出のためのヒューズ２４およびヒューズ制御回路５６が不要となり、コストの低減が図れる。
【００５６】
［３］上記各実施形態では、トナー補給が必要な旨およびプロセスユニット交換が必要な旨を表示部４５の文字やイラストなどのパターン表示によって報知したが、ランプや発光ダイオードの発光表示によって報知したり、あるいはブザーや音声発生装置など聴覚による報知を行う構成としてもよい。
その他、この発明は上記各実施形態に限定されるものではなく、要旨を変えない範囲で種々変形実施可能である。
【００５７】
【発明の効果】
以上述べたようにこの発明によれば、現像剤を極力無駄なく有効利用しながら、プロセスユニットをその寿命に至るまで存分に活用することができる経済性にすぐれた画像形成装置を提供できる。
【００５８】
また、この発明によれば、現像剤を極力無駄なく有効利用しながら、寿命に至るまで存分に活用することができる経済性にすぐれたプロセスユニットを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】各実施形態の全体的な構成を示す図。
【図２】各実施形態の要部の構成を拡大して示す図。
【図３】第１実施形態の制御回路のブロック図。
【図４】各実施形態の作用を説明するためのフローチャート。
【図５】第２実施形態の制御回路のブロック図。
【符号の説明】
１…本体
２…露光ユニット
１０…プロセスユニット
１１…感光体ドラム（像担持体）
１３…現像ローラ
１５…トナーホッパ（現像剤主要部）
１７…トナーセンサ
１８…トナーカートリッジ
２４…ヒューズ
４０…ＣＰＵ
４５…表示部
５１…第１カウンタ
５２…第２カウンタ
５６…ヒューズ制御回路
６０…ＣＰＵ
【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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