JP2008197397A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、トナーの詰め替えによりトナーの特性が不明なため装置の仕様に合致していない現像器が装着された場合に発生するトラブルを抑止することができる画像形成装置を提供することを目的とするものである。
【解決手段】画像形成装置１の本体フレーム１０に着脱可能に装着された現像器３のトナーケース３１にＩＣチップ３７を取り付けて、ＩＣチップ３７に現像器３に関する仕様情報を記憶しておく。装置本体のＲＯＭ５２には、装置本体が許容する現像器に関する仕様情報が記憶されており、現像器が装着された際にＩＣチップ３７に記憶された現像器の仕様情報と装置本体に記憶された仕様情報が一致するかチェックし、一致しない場合には通常より高い現像バイアスを設定するようにした。そして、現像器３を交換する際にＩＣチップ３７内の仕様情報を特定の仕様情報に書き換えるかクリアするように更新処理する。
【選択図】図１

Description

本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ装置などの画像形成装置であって、現像器が着脱可能に装着される画像形成装置に関する。

上記の画像形成装置は、現像に用いるトナーが消費されてトナーの残量が少なくなると現像器を交換しトナーを補給するようにしている。こうした画像形成装置では、高解像度の画像形成といった技術的な観点又は業務用、家庭用といった用途的な観点から様々な機種が開発されており、それぞれの機種の仕様に対応して感光体ドラムの特性、トナーの特性及び画像形成制御をきめ細かく設定している。

しかしながら、トナーの残量が少なくなって交換した現像器に新たにトナーを詰め替えて再使用し、機種の仕様に対応していない現像器が装着されることが問題となっている。こうした現像器が装着されると、内蔵されたトナーが機種の仕様に対応したトナー特性を備えているか不明であるので、設定通りの画像形成処理ができず、場合によってはトラブルの原因となるおそれがある。

こうしたトナー特性が不明な現像器が装着された場合のトラブルの防止のために、例えば特許文献１では、カートリッジなどの消耗品容器に同定情報、インク残量などの情報を記憶させたＩＣチップを有し、本体側でそれらの情報を取得して正規の消耗品であることを認知する点が記載されている。また、特許文献２では、トナーユニット及びドラムユニットに、それぞれシリアル番号を記憶した無線ＩＣタグを備え、セット時及び交換時に無線タグのシリアル番号を読み出してＲＡＭに履歴データとして記憶しておく点が記載されている。
特開２０００−２４６９２１号公報 特開２００６−３９２５１号公報

上述した特許文献に記載されているように、交換される現像器にＩＣチップ等の記録媒体を取り付けて現像器の管理を行うことが提案されているが、装置の仕様に合致した現像器が装着されない場合にその使用を禁止したとしても巧妙にそうした認証をくぐり抜けられてしまうことが避けられず、トナーの詰め替えによりトナーの特性が不明なため装置の仕様に合致していない現像器が装着された場合に発生するおそれのある印字抜けや濃度不足といったトラブルに対応することが求められる。

そこで、本発明は、トナーの詰め替えによりトナーの特性が不明なため装置の仕様に合致していない現像器が装着された場合に発生するトラブルを抑止することができる画像形成装置を提供することを目的とするものである。

本発明に係る画像形成装置は、装置本体に着脱可能に装着されるとともに前記像担持体表面に形成された静電潜像にトナーを付着させて可視像化する現像手段を備えた現像器と、前記像担持体を回転制御するとともに用紙に画像形成するように制御する制御手段とを備えた画像形成装置において、前記現像器内のトナーの残量を検知する残量検知手段と、当該装置が許容する現像器の仕様情報を記憶する記憶手段と、前記現像器に取り付けられるとともに当該現像器の仕様情報を記憶する記憶媒体とを備えており、前記制御手段は、前記記憶媒体から読み出した前記仕様情報が前記記憶手段に記憶された前記仕様情報と一致しているか判定する仕様判定手段と、前記仕様判定手段が前記仕様情報は不一致であると判定した場合に静電潜像へのトナーの付着量を通常より増加させる付着制御手段と、前記残量検知手段からの検知信号に基づいて前記現像器の交換時期の到来を判定する交換判定手段と、前記交換判定手段が交換時期が到来したと判定した場合に前記記憶媒体に記憶された前記仕様情報を特定の仕様情報に書き換える仕様情報書換手段とを備えていることを特徴とする。さらに、前記付着制御手段は、前記現像手段に通常より高い現像電圧を印加することで静電潜像へのトナーの付着量を通常より増加させるように制御することを特徴とする。さらに、前記付着制御手段は、露光手段による前記像担持体の露光量を通常より大きくすることで静電潜像へのトナーの付着量を増加させるように制御することを特徴とする。

本発明に係る別の画像形成装置は、装置本体に着脱可能に装着されるとともに前記像担持体表面に形成された静電潜像にトナーを付着させて可視像化する現像手段を備えた現像器と、前記像担持体を回転制御するとともに用紙に画像形成するように制御する制御手段とを備えた画像形成装置において、前記現像器内のトナーの残量を検知する残量検知手段と、前記現像器に取り付けられるとともに当該現像器の仕様情報を記憶する記憶媒体とを備えており、前記制御手段は、前記記憶媒体に記憶された前記仕様情報がクリアされているか判定する仕様判定手段と、前記仕様判定手段が前記仕様情報はクリアされていると判定した場合にエラー処理する処理手段と、前記残量検知手段からの検知信号に基づいて前記現像器の交換時期の到来を判定する交換判定手段と、前記交換判定手段が交換時期が到来したと判定した場合に前記記憶媒体に記憶された前記仕様情報をクリアする仕様情報書換手段とを備えていることを特徴とする。

本発明に係る画像形成装置は、上記のような構成を有することで、残量検知手段からの検知信号に基づいて現像器の交換時期の到来を判定する判定し、交換時期が到来したと判定した場合に記憶媒体に記憶された仕様情報を特定の仕様情報に書き換えるようにしたので、交換された使用済みの現像器がトナーを再充填されて再び装着された場合に、記憶媒体に記憶された仕様情報が特定の仕様情報に書き換えられているため、装置が許容する仕様情報と一致することがなくなり、静電潜像へのトナーの付着量を増加させることで印字抜けや濃度不足といったトラブルを未然に防止することが可能となる。特定の仕様情報としては、例えば、初期装填用の現像器に関する仕様情報に書き換えることで、交換用の現像器の仕様に明確に合致しないように設定することができる。

そして、現像手段に通常より高い現像電圧を印加したり、露光手段による像担持体の露光量を通常より大きくすることで静電潜像へのトナーの付着量を増加させるように制御すれば、印字抜けや濃度不足を確実に防止することができる。

本発明に係る別の画像形成装置は、上記のような構成を有することで、残量検知手段からの検知信号に基づいて現像器の交換時期の到来を判定する判定し、交換時期が到来したと判定した場合に記憶媒体に記憶された仕様情報をクリアするようにしたので、交換された使用済みの現像器がトナーを再充填されて再び装着された場合に、記憶媒体に記憶された仕様情報がクリアされているため、エラー処理が行われるようになり、装置の仕様に一致しない現像器の装着によるトラブルを防止することができる。

以下、本発明に係る実施形態について詳しく説明する。なお、以下に説明する実施形態は、本発明を実施するにあたって好ましい具体例であるから、技術的に種々の限定がなされているが、本発明は、以下の説明において特に本発明を限定する旨明記されていない限り、これらの形態に限定されるものではない。

図１は、本発明の実施形態である現像器を備えた画像形成装置１の概略構成図である。画像形成装置１の本体フレーム１０には、記録部２が設置されており、記録部２には現像剤としてトナーを供給する現像器３が着脱可能に装着されている。また、本体フレーム１０の下部には、給紙部４が設置されている。

記録部２は、像担持体として感光体ドラム２０、感光体ドラム２０の表面を帯電する帯電手段として帯電器２１、帯電された感光体ドラム２０の表面を露光する露光手段として露光装置２２、露光により形成された静電潜像をトナーにより現像する現像ローラ３０、現像されたトナー像を用紙に転写する転写ローラ２３、転写後の感光体ドラム２０の表面に残るトナーを散らすメモリ除去ブラシ２４を備えている。

感光体ドラム２０は、本体フレーム１０に回転可能に支持されており、その外周面には光導電膜が形成されている。帯電器２１は、導電性刷毛体を植設したブラシローラからなり、感光体ドラム２０の表面に接触するように本体フレーム１０に回転可能に支持されている。帯電器２１には、交流電源２５及び直流電源２６から交流と直流の電圧が印加される。露光装置２２は、その下面に設けた発光ダイオード（ＬＥＤ）アレイ２２ａから感光体ドラム２０表面に形成された光導電膜に光を照射して、画像データに基づいた静電潜像を形成する。転写ローラ２３には、交流電源２７、直流電源２８及び可変電源２９が接続されて所要の転写バイアスが印加されるようになっている。

現像器３は、トナーケース３１内にトナーが貯留されており、トナーケースの下部には現像ローラ３０及び供給ローラ３２が回転可能に軸支されている。トナーケース３１内には貯留されたトナーを撹拌する撹拌体３３が軸支されている。現像ローラ３０、供給ローラ３２及び撹拌体３３は、現像器３が本体フレーム１０に装着されると図示せぬ駆動伝達機構と連結されて回転されるようになる。

現像ローラ３０には、交流電源３４、直流電源３５及び可変電源３６が接続されて所要の現像バイアスが印加されるようになっている。また、供給ローラ３２にも図示せぬ電源に接続されて所要の電位が付与されている。

トナーケース３１内のトナーは、撹拌体３３により常時撹拌されて次第に帯電するようになり、帯電されたトナーが供給ローラ３２によって順次現像ローラ３０に搬送されていく。現像ローラ３０の周面に付着したトナーはブレードにより均一な層厚に整えられ、現像ローラ３０に印加された現像バイアスと感光体ドラム２０表面に形成された静電潜像との間の電位差により感光体ドラム２０の表面に転移するようになり、トナー像が形成される。

給紙部４は、給紙カセット４０が取り外し可能に装着され、所定サイズの用紙４１が積載されている。積載された用紙４１は、給紙ローラ４２により上から１枚ずつ給紙され、図示せぬ搬送ローラ群により搬送径路Ｐに沿って搬送され感光体ドラム２０と転写ローラ２３との間でトナー像が転写された後定着ローラ４４及び加圧ローラ４５との間に挟持されてトナー像が用紙に定着されるようになる。なお、給紙ローラ４２により給紙された用紙の枚数は、用紙検知センサ４３により検知される。

現像器３には、トナーケースの外面に記憶媒体としてＩＣチップ３７が取り付けられており、本体フレーム１０には、ＩＣチップ３７に対向する位置にリーダライタ５４が配設されている。したがって、現像器３を本体フレーム１０に装着するとＩＣチップ３７とリーダライタ５４が対向してＩＣチップ３７に記憶された情報の読み書きが可能となる。

図２は、ＩＣチップ３７及びリーダライタ５４の回路構成図を示している。ＩＣチップ３７は、メモリ３０１の読出し処理及び書込み処理を行う制御回路３００、通信コイル３０５で受信した信号を復調して制御回路３００に入力する復調回路３０２、制御回路３００から出力された信号を変調して通信コイル３０５を介して送信する変調回路３０３、通信コイル３０５から電力供給を受けて各回路に電源を供給する電源回路３０４を備えている。また、リーダライタ５４は、装置側の制御部と接続して情報処理する制御回路５００、通信コイル５０３で受信した信号を復調して制御回路５００に入力する復調回路５０１、制御回路５００から出力された信号を変調して通信コイル５０３を介して送信する変調回路５０２を備えている。こうした回路構成のＩＣチップ３７及びリーダライタ５４は、公知である。

ＩＣチップ３７のメモリ３０１には、現像器３の仕様情報が記憶されている。例えば、現像器に貯留されたトナー量に対応した識別コード、装置本体との互換性を識別するための互換コード等が記憶されている。貯留されたトナー量は、初期装填用及び補給用で異なる量で設定されており、また、記録可能な設定枚数に応じて貯留されるトナー量が異なるためそれに対応した識別コードが記憶されている。互換コードについては、例えば、装置を納入した会社の独自の仕様でトナー特性や感光体ドラムの特性等が設定されている場合に他社の現像器と区別するために会社別に互換コードを付与するとよい。

現像器３内のトナー残量を検知するために残量検知センサ３８が現像器３の底面に配設されている。現像器３の底面には透明部材からなる凹溝が形成されており、凹溝内に残量検知センサ３８が挿着されるようになっている。残量検知センサ３８は、発光器及び受光器からなっており、透明部材からなる凹溝内がトナーで埋められている場合には、発光器の光がトナーにより遮断されて受光器に光が入射しないため凹溝内のトナーの有無を検知することができる。凹溝内には、撹拌体３３に取り付けたクリーニング部材が回転摺動して定期的にトナーを除去するようにしており、トナーを除去した後の凹溝内が再度トナーで埋められなくなるとトナーの残量が少なくなったものとして現像器の交換時期が到来したことを検知することができる。

画像形成装置１は、画像形成処理に必要な動作を制御する制御部５０を備えている。制御部５０は、制御に必要な演算処理を行うための中央演算処理装置（ＣＰＵ）５１、演算処理に必要なプログラムやデータ等を記憶するリードオンリーメモリ（ＲＯＭ）５２、ＩＣチップ３７から読み出されたデータを記憶するとともに画像処理された枚数を記憶するランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）５３を備えている。

ＲＯＭ５２には、装置本体に装着できる現像器に関する仕様情報が記憶されており、この仕様情報はＩＣチップ３７に記憶されている現像器３の仕様情報と同様のものである。 また、ＲＯＭ５２には、現像ローラ３０に印加する現像バイアスを決定するための制御情報及び露光装置２２のＬＥＤアレイ２２ａによる露光量を決定するための制御情報が記憶されている。現像バイアスを決定するための情報としては、例えば、現像バイアスを決定する関数（Ｙ＝ｂ−ａＸ）に関するデータとそれに用いる定数ａ、ｂに対応するデータが記憶されている。そして、現像器３の使用実績データとして現像器３を用いて画像形成処理した累積枚数ＸをＲＡＭ５３に記憶しておけば、これらのデータを読み出すことで現像器３に内蔵した現像ローラ３０に印加する現像バイアスを決定することができる。

露光装置２２のＬＥＤアレイ２２ａによる露光量を決定するための制御情報としては、例えば、１画素当りの露光動作に関してＬＥＤの出力値及びその照射時間を記憶しておく。

制御部５０は、ＩＣチップ３７から仕様情報に関するデータを読み出してＲＯＭ５２に記憶された仕様情報と一致するか判定して、判定結果に基づいてＲＯＭ５２に記憶された上述の制御情報に基づいて演算処理を行い、現像バイアスや露光量の設定値を決定し、その設定値に基づいて可変電源３６を調整し現像バイアスを制御したり、露光装置２２の露光量を制御する。

また、残量検知センサ３８からの検知信号に基づいてトナーの残量が少なくなってきた場合には現像器の交換時期が到来したものとして利用者に報知し、以後の画像形成処理を停止する。

図３は、現像器が装着された場合の現像バイアスの設定に関する処理フローを示している。まず、現像器が装着されたか否かチェックし（Ｓ１００）、現像器が装着された場合には現像器に取り付けられたＩＣチップ内に記憶された現像器の仕様情報を読出し処理する（Ｓ１０１）。そして、現像器の仕様情報がクリアされているかチェックし（Ｓ１０２）、仕様情報がクリアされている場合にはエラー表示を行うとともに以後の処理を停止するエラー処理を行う（Ｓ１０３）。

仕様情報がクリアされていない場合には読み出された仕様情報をＲＡＭ５３に記憶し、ＲＯＭ５２に記憶された装置本体の仕様情報と一致するかチェックする（Ｓ１０４）。

そして、両方の仕様情報が一致すると判定された場合には、通常の現像バイアスを設定して画像形成処理が行われる（Ｓ１０５）。両方の仕様情報が不一致と判定された場合には、装着された現像器が不適正であることを報知し（Ｓ１０６）、通常より高い現像バイアスに設定して画像形成処理が行われる（Ｓ１０７）。以後設定された現像バイアスが現像ローラに印加されるように制御される。

このように設定処理することで、装置本体の仕様と異なる現像器が装着された場合に現像バイアスを通常より高く設定し、感光体ドラムに可視像化される際のトナーの付着量を増加させて画像の劣化を抑えるように制御する。現像バイアスは、例えば、通常３８０Ｖに設定されている場合には、通常より高い５００Ｖに設定するようにすればよい。

また、ステップＳ１０７において現像バイアスの代わりに露光装置２２の露光量を通常より大きくなるように設定するようにしてもトナーの付着量を増加させることができる。露光量はＬＥＤ素子の照射時間に基づいて設定されるが、例えば、通常よりも２倍の照射時間に設定すれば、トナーの付着量を大幅に増加させて画像劣化を抑えることができる。また、現像バイアスの上昇及び露光量の増大を両方組み合せてトナーの付着量を増加させるようにしてもよい。

図４は、現像器を交換する際の処理に関するフローである。現像器の交換処理は、上述したように残量検知センサ３８からの検知信号に基づいて行われるようになっており、まず残量検知センサの検知出力が取得される（Ｓ２００）。取得された検知出力に基づいてトナー無しが所定時間継続したかチェックされ（Ｓ２０１）、所定時間継続した場合にはトナー残量が少なくなったものとしてエンプティ処理を行う（Ｓ２０２）。

残量検知センサからの検知出力がトナー無しの場合には、凹溝内にトナーが無い状態を示しており、所定時間継続して凹溝内がトナーで埋まらない場合にはトナーが少なくなったことを示すことから、トナーの残量が少なくなったものとしてエンプティ処理が行われる。エンプティ処理では、現像器の交換を促すアラーム処理を行うとともに以後の画像形成処理を停止する処理を行う。

エンプティ処理を行った後ＩＣチップ内に記憶された現像器の仕様情報を更新処理する（Ｓ２０３）。交換される現像器の仕様情報を、例えば、初期装填用の現像器に関する仕様情報等の特定の仕様情報に書き換えることで、通常の交換に使用される補給用現像器に関する仕様情報とは明確に区別されるようになる。そのため、交換された現像器にトナーを詰め替えて再装着すると図３のステップＳ１０４において仕様情報の不一致が判定されて感光体ドラムに付着するトナー量を増加させる制御が行われるようになる。

また、ステップＳ２０３において交換される現像器の仕様情報をクリアするように更新処理することで、交換された現像器が再装着された場合に図３のステップＳ１０２においてクリアされていると判定され、エラー処理が行われるようになる。したがって、交換された現像器にトナーを詰め替えて再使用することを防止することができる。

本発明に係る実施形態に関する画像形成装置全体の概略構成図である。 ＩＣチップ及びリーダライタの回路構成図である。 現像バイアスの制御に関する処理フローである。 現像器を交換する際の処理に関するフローである。

符号の説明

１ 画像形成装置
２ 記録部
３ 現像器
４ 給紙部
22 露光装置
30 現像ローラ
38 残量検知センサ
37 ＩＣチップ
54 リーダライタ

Claims (4)

1. 装置本体に着脱可能に装着されるとともに前記像担持体表面に形成された静電潜像にトナーを付着させて可視像化する現像手段を備えた現像器と、前記像担持体を回転制御するとともに用紙に画像形成するように制御する制御手段とを備えた画像形成装置において、前記現像器内のトナーの残量を検知する残量検知手段と、当該装置が許容する現像器の仕様情報を記憶する記憶手段と、前記現像器に取り付けられるとともに当該現像器の仕様情報を記憶する記憶媒体とを備えており、前記制御手段は、前記記憶媒体から読み出した前記仕様情報が前記記憶手段に記憶された前記仕様情報と一致しているか判定する仕様判定手段と、前記仕様判定手段が前記仕様情報は不一致であると判定した場合に静電潜像へのトナーの付着量を通常より増加させる付着制御手段と、前記残量検知手段からの検知信号に基づいて前記現像器の交換時期の到来を判定する交換判定手段と、前記交換判定手段が交換時期が到来したと判定した場合に前記記憶媒体に記憶された前記仕様情報を特定の仕様情報に書き換える仕様情報書換手段とを備えていることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記付着制御手段は、前記現像手段に通常より高い現像電圧を印加することで静電潜像へのトナーの付着量を通常より増加させるように制御することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記付着制御手段は、露光手段による前記像担持体の露光量を通常より大きくすることで静電潜像へのトナーの付着量を増加させるように制御することを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
4. 装置本体に着脱可能に装着されるとともに前記像担持体表面に形成された静電潜像にトナーを付着させて可視像化する現像手段を備えた現像器と、前記像担持体を回転制御するとともに用紙に画像形成するように制御する制御手段とを備えた画像形成装置において、前記現像器内のトナーの残量を検知する残量検知手段と、前記現像器に取り付けられるとともに当該現像器の仕様情報を記憶する記憶媒体とを備えており、前記制御手段は、前記記憶媒体に記憶された前記仕様情報がクリアされているか判定する仕様判定手段と、前記仕様判定手段が前記仕様情報はクリアされていると判定した場合にエラー処理する処理手段と、前記残量検知手段からの検知信号に基づいて前記現像器の交換時期の到来を判定する交換判定手段と、前記交換判定手段が交換時期が到来したと判定した場合に前記記憶媒体に記憶された前記仕様情報をクリアする仕様情報書換手段とを備えていることを特徴とする画像形成装置。

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