JP2002351270A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ジョブアシュアランスを行う。 【解決手段】 記憶手段と消耗品残量検知手段により、
消耗品の残量を割り出し、残プリント可能枚数をユーザ
に対し予告する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は電子写真方式を用い
た画像形成装置に、着脱可能なプロセスカートリッジ等
の消耗品の寿命保証に関する。

【０００２】ここで画像形成装置とは、電子写真画像形
成方式を用いて記録媒体に画像を形成する物である。例
えば電子写真複写機、電子写真プリンタ（例えば、レー
ザプリンタ、ＬＥＤプリンタ等）ファクシミリ装置及び
ワードプロセッサ等が含まれる。

【０００３】また、プロセスカートリッジとは、帯電手
段、現像手段またはクリーニング手段と電子写真感光体
ドラムとを一体的にカートリッジ化し、このカートリッ
ジを画像形成装置本体に対して着脱可能とする物であ
る。及び帯電手段、現像手段、クリーニング手段の少な
くとも１つと電子写真感光体ドラムとを一体的にカート
リッジ化して画像形成装置本体に着脱可能とするもので
ある。更に、少くなくとも現像手段と電子写真感光体ド
ラムとを一体的にカートリッジ化して装置本体に着脱可
能とするものをいう。

【０００４】

【従来の技術】従来、電子写真画像プロセスを用いた画
像形成装置においては、電子写真感光体及び前記電子写
真感光体に作用するプロセス手段を一体的にカートリッ
ジ化して、このカートリッジを画像形成装置本体に着脱
可能とするプロセスカートリッジ方式が採用されてい
る。このプロセスカートリッジ方式によれば、装置のメ
ンテナンスをサービスマンによらずにユーザ自身で行う
ことができるので、格段に操作性を向上させることがで
きた。そこでこのプロセスカートリッジ方式は、画像形
成装置において広く用いられている。

【０００５】プロセスカートリッジ方式を用いる、複写
機、レーザプリンタ等を使用していく上でユーザは、サ
ービスマンを必要としない分、消耗品である、紙、カー
トリッジ等を自ら補給する必要がある。

【０００６】プロセスカートリッジ方式は、カートリッ
ジが本体寿命に較べ短いため、長期間の使用に際しては
カートリッジの交換回数が多くなり、その交換時期をユ
ーザに報知することは、ＣＳ上重要なことである。

【０００７】従来、プロセスカートリッジ方式を用いる
レーザプリンタなどでは、ユーザにプロセスカートリッ
ジの寿命を報知する手段として、古くはアンテナを用い
静電容量の変化を利用したトナー残検や、感光体ドラム
の回転数から感光体ドラム寿命を用いていた。

【０００８】前者では、トナー量によって変化する容器
内の静電容量を測定し、トナーがあるレベルになった時
点で、トナーＬｏｗ１信号を出して寿命を予告し、もう
１レベル静電容量の差を検出し、２度目のトナーＬｏｗ
２を報知して、寿命とするものである。

【０００９】後者は、予め定められた感光体ドラムＣＴ
層（電荷輸送層）の膜厚が感光体ドラム回転によって削
られ事を利用したもので、所定の膜厚になった時点で寿
命予告を出し、更に次の膜厚レベルで寿命とする、とい
うものである。

【００１０】ユーザは、これらの寿命予告を受けること
により、消耗品の発注／購入に取りかかる。

【００１１】最近では、更にユーザのＣＳを向上させる
ために、残量検知精度を上げたトナー逐次残量検知方式
も実施されつつある。

【００１２】これには様々な方式が用いられており、ト
ナー撹拌のトルク検知、トナー容器内にピエゾ素子を配
置してレベルセンスする、等の提案がなされている。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来例に示す、プロセスカートリッジ等の寿命検知につい
ては、以下に述べる問題点がある。

【００１４】例えば紙等の消耗品は、枚数がカウントで
きるので、残量数が明確に分かり、残り何枚プリント可
能か一目瞭然で分かる。

【００１５】しかしながらプロセスカートリッジに含ま
れるトナー、感光体ドラム、廃トナー等はいつ、どの時
点で寿命となり、コピー若しくはプリントが不可能とな
る状態になるかを、前記従来例で述べた寿命検知手段を
用いても予知するのが難しい。

【００１６】理由は、先述の寿命検知手段では、残トナ
ー量、感光体ドラム回転時間等は分かるが、ユーザのレ
ーザプリンタ等の使い方、具体的には画像印字比率、プ
リント枚数、にバラツキがあるため、各消耗品が寿命に
到達し、使用不可能な状態になる迄、どの位プリント可
能であるのか、が分からないからである。

【００１７】このことは則ち、カラー複写機、カラーレ
ーザプリンタ等で、軽印刷並みの大容量プリントを行う
際、目標とするプリント枚数が現在の消耗品で賄うこと
が可能かどうか、という情報をユーザに対し提供するこ
とができない事を意味し、そのためユーザは消耗品を常
にストックしておく必要が生じ、ＣＳを向上させること
ができない。

【００１８】そこで、本発明の目的は、ユーザに対し、
現在使用しているプリンタで、残り何枚プリント可能か
を常に報知することで、ユーザにとって極めて有益な電
子写真画像形成装置、プロセスカートリッジを提供する
ことである。

【００１９】

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は上記
目的を達するために、 （１）本願に関わる第１の発明は、像担持体と、少なく
とも該像担持体上に形成された静電潜像を現像剤を用い
て顕像化する現像手段とを有する、画像形成装置本体に
着脱可能なプロセスカートリッジと、前記プロセスカー
トリッジに消耗品を供給する補給手段と、消耗品の消耗
量を検出する手段と、消耗品の消耗量に関する情報を記
憶する記憶手段と、前記消耗品の消耗量と記憶手段に記
憶された情報から消耗品の残量を求め、前記消耗品の残
量から残りの画像形成可能数を報知する手段とを具備す
る事を特徴とする画像形成装置を提供することによっ
て、消耗品の残量から、残プリント可能枚数をユーザに
対して、知らせることができるようになるので、次のプ
リントジョブの保証、消耗品の補充などに有益な情報を
与えることができる。

【００２０】（２）本願に関わる第２の発明では 上記プロセスカートリッジに消耗品を供給する手段が装
置本体と着脱可能な補給カートリッジであり、補給カー
トリッジの補給手段から、補給カートリッジ内の消耗品
残量を検出し、前記消耗品残量から残りの画像形成可能
数を報知することによって、トナーカートリッジの消耗
状態が分かるようになるため、残トナー量から残プリン
ト可能枚数をユーザに対して、知らせることができるよ
うになるので、次のプリントジョブの保証、トナーカー
トリッジの補充などに有益な情報を与えることができ
る。

【００２１】（３）本願に関わる第３の発明では 上記プロセスカートリッジに消耗品を供給する手段が装
置本体と着脱可能な補給カートリッジと上記プロセスカ
ートリッジと補給カートリッジの各々に含まれる消耗品
の消耗品量を検出し、前記消耗品残量から残りの画像形
成可能数を報知することによって、トナーカートリッジ
だけでなく、プロセスカートリッジも含む画像形成に必
要な消耗品の残量を逐次把握することができるので、次
のプリントジョブの保証、トナーカートリッジ、プロセ
スカートリッジの補充などに有益な情報を与えることが
できる。

【００２２】（４）本願に関わる第４の発明では 上記プロセスカートリッジと補給カートリッジの各々に
消耗品の消耗量に関する情報を記憶する記憶手段を有す
ることによって、不測の状況でカートリッジが本体から
取り外された場合や、他の本体のカートリッジが挿入さ
れた場合においても残プリント可能枚数をユーザに対し
て知らせることができるので、より一層ＣＳを向上させ
ることができる。

【００２３】

【発明の実施の形態】［第１の実施例］図２は電子写真
プロセスを利用したカラーレーザプリンタの概略断面図
である。

【００２４】図２に示すカラーレーザプリンタは、複数
個のトナーカートリッジ５とプロセスカートリッジ７を
有し、一旦第２の画像担持体である中間転写ベルト８に
連続的に多重転写し、フルカラープリント画像を得る４
連ドラム方式（インライン）レーザプリンタである。そ
の解像度は主／副走査方向で６００ｄｐｉである。

【００２５】図１は、上記トナーカートリッジ５とプロ
セスカートリッジ７の概略断面図である。

【００２６】以下図１、図２に従って説明する。

【００２７】プロセスカートリッジ（以下プロセスカー
トリッジ）７は、上記中間転写ベルト８に直列に各色に
対応し４本配置されている。

【００２８】以下、図１を用いてプロセスカートリッジ
７について説明する。

【００２９】イエロートナーを現像するプロセスカート
リッジ７内に配置される感光体ドラム１はφ３０ｍｍ、
その回転過程で１次帯電ロ−ラ２により所定の極性・電
位に一様に帯電処理され、次いで不図示の画像露光手段
（カラー原稿画像の色分解・給像露光光学系、画像情報
の時系列電気デジタル画素信号に対応して変調されたレ
ーザビ−ムを出力するレーザスキャンによる走査露光系
等）による画像露光３を受けることにより目的のカラー
画像の第１の色成分像（イエロー成分像）に対応した静
電潜像が形成される。

【００３０】次いで、その静電潜像が第１現像器４（イ
エロー現像器）により第１色であるイエロートナーによ
り現像される。

【００３１】現像器４は、２成分接触現像装置（２成分
磁気ブラシ現像装置）であり、マグネットローラを内包
した現像スリーブ４１上にキャリアとトナーからなる現
像剤を保持している。現像スリーブ４１には所定間隙を
有して、現像剤規制ブレード４２が設けられ、現像スリ
ーブ４１の矢印Ｃ方向に回転に伴い、現像スリーブ４１
上に現像剤薄層を形成する。

【００３２】現像スリーブ４１は、感光ドラム１と所定
間隙を有するように配置され、現像時においては、現像
スリーブ４１上に形成された現像剤薄層が、感光ドラム
１に対して接触する状態で現像できるように設定されて
いる。本実施において用いたトナーは、平均粒径６．５
μｍのネガ帯電トナーを用い、キャリアとしては飽和磁
化が２０５ｅｍｕ／ｃｍ³の平均粒径３５μｍの磁性キ
ャリアを用いた。また、トナーとキャリアを重量比（以
下Ｔ／Ｄ比）６：９４で混合したものを現像剤として用
いた。トナーカートリッジ５内には、トナー補給スクリ
ュー５１があり、回転数（回転時間）によりトナー補給
量を制御している。

【００３３】トナー補給の詳細については、後述する。
現像器４内にも、トナーチャージ用の撹拌スクリュー４
３があり、スリーブ回転と同期して回転し、補給された
トナーに所定のチャージを与える機能を有している。

【００３４】図２に於いて、無端状の中間転写ベルト８
が、駆動ローラ８ａ、テンションローラ８ｂ及び２次転
写対向ローラ８ｃに懸架され、図中矢印の方向に回転し
ている。

【００３５】感光体ドラム１上に形成されたイエロー画
像は、中間転写ベルト８との１次転写ニップ部へ進入す
る。１次転写残トナーはクリーナ６により回収され、感
光体ドラム１上は清浄化されて次行程に備える。クリー
ナ６の廃トナー容量は５０ｇに設定されている。

【００３６】感光体ドラム１と中間転写ベルト８との転
写ニップ部では中間転写ベルト８の裏側に可撓性電極９
を接触当接させている。可撓性電極９には各ポートで独
立にバイアス印加可能とするため、１次転写バイアス源
９ａ〜９ｄを有している。中間転写ベルト８は１色目の
ポートでまずイエローを転写し、次いで先述した同様の
工程を経て、各色に対応する感光体ドラム１より順次マ
ジェンタ、シアン、ブラックの各色を各ポートで多重転
写する。

【００３７】中間転写ベルト８上で形成された４色フル
カラー画像は、次いで２次転写ローラ１０により、転写
材Ｐに一括転写され、不図示の定着装置によって溶融定
着されカラープリント画像を得る。

【００３８】中間転写ベルト８上に残留する２次転写残
トナーは、中間転写ベルトクリーナ１１でブレードクリ
ーニングされ、次作像工程に備える。

【００３９】上記転写ベルト８の材質の選定としては、
各色ポートでのレジストレーションを良くするため、伸
縮する材料は望ましくなく、樹脂系或いは、金属芯体入
りのゴムベルト、樹脂＋ゴムベルトが望ましい。

【００４０】本実施例ではＰＩ（ポリイミド）にカーボ
ン分散し、体積抵抗を１０⁸Ωｃｍオーダーに制御した
樹脂ベルトを用いた。

【００４１】その厚さは８０μｍ、長手方向３２０ｍ
ｍ、全周は９４２ｍｍである。

【００４２】また可撓性電極９としては、十分な可撓性
と対摩耗性を有し、低抵抗に制御できるカーボン分散高
密度ポリエチレンを用いた。その抵抗は１０⁴Ω以下、
厚さは５００μｍで、長手長さは３１５ｍｍとし、感光
体ドラム１１とのリークを避けている。

【００４３】以下簡単に作像条件を記す。

【００４４】 感光体ドラム上 暗電位（１次帯電による非画像部電位）：Ｖｄ＝−６００Ｖ 明電位（レーザ露光による画像部電位）：Ｖｌ＝−１５０Ｖ 現像方法：：非磁性２成分磁気ブラシ現像 現像バイアス：Ｖｄｃ＝−４００Ｖ Ｖａｃ＝１８００Ｖｐｐ 周波数＝２３００Ｈｚ プロセススピード：１１７ｍｍ／sec １次転写バイアス：１色目 ＋４００Ｖ ２色目 ＋４００Ｖ ３色目 ＋４００Ｖ ４色目 ＋４００Ｖ 上記プリンタの普通紙スループットはＡ４サイズ横（２
１０ｍｍ）送り／２４ｐｐｍであり、イメージ間隔（紙
間）は８０ｍｍである。

【００４５】次にトナーカートリッジ５からプロセスカ
ートリッジ７ヘのトナー補給方法について述べる。

【００４６】始めに、トナー補給スクリュー回転時間と
補給トナー量の関係を説明する。

【００４７】図４に本発明で用いた、トナーカートリッ
ジ５の拡大概略図を示す。不図示の本体ＣＰＵにより制
御されるスクリュー駆動用モータにより補給スクリュー
５１が回転し、補給口５２から不図示のプロセスカート
リッジ７にトナーが供給される。本実施例で用いたトナ
ーカートリッジ５は、充填量６００ｇで約２０，０００
イメージ（Ａ４印字比率５％換算）プリント可能であ
る。通常はトナー補給スクリュー１秒間の回転で３００
ｍｇのトナーがプロセスカートリッジ７に供給されるよ
う制御されている。従って、トナー補給スクリューの回
転時間が、補給されたトナー量を表すこととなる。

【００４８】最終的に、トナー補給スクリュー５１が
２，０００sec回転すると、トナーカートリッジ５のト
ナー残量はゼロとなる。

【００４９】本実施例においては、ピクセルカウントの
データと現像器４内のＴ／Ｄ比に基づいて、トナー補給
を行っている。

【００５０】まず始めに、画像情報のピクセルカウント
の積算方式によるトナー補給について説明する。

【００５１】図１において、画像コントローラ２３は不
図示のホストコンピュータ等により作成され、ある特定
の記述言語により記述された信号を受信し画像形成装置
本体のＬＤドライバ２２により潜像を作成する為の信号
処理を行い、レーザドライバ２２に信号を送信する。

【００５２】ＬＤドライバ２２では、電気信号を光信号
に変換し高速度で回転するポリゴンモータ（不図示）に
取り付けられたポリゴンミラー２４に照射し、ポリゴン
ミラー２４により反射された光信号は反射ミラー２５に
よって感光体ドラム１１表面に照射される。

【００５３】本実施例では、従来技術で行われていた画
像コントローラ１でのＬＤ点灯時間計数をエンジン部で
のＬＤドライバ２２及び印字率積算回路２１にて計数し
ている。図２に示す画像形成装置本体が印字動作を開始
するのは画像コントロ−ラ２３からＣＰＵ２０に対して
印字動作開始信号（不図示）が送信され、ＣＰＵ２０
は、不図示のポリゴンモータを起動しポリゴンミラー２
４を回転させる。この時レーザダイオードは点灯され、
不図示の水平同期位置検出センサの出力によりＢＤ信号
を発生させる。このＢＤ信号は１スキャン毎に１個発生
する信号であり画像形成のための基準になる信号であ
る。ＢＤ信号が図１中印字率積算回路２１に入力される
とＣＰＵ２０は、不図示の計測回路で、この１ラインで
のＬＤ発光率を算出する。このような動作を繰り返すこ
とにより、１ぺ−ジ中のレーザダイオードの点灯比率を
容易に算出でき、累積点灯時間（ピクセルカウント）が
求まる。ＣＰＵ２０は記憶手段２７を有し、前記ピクセ
ルカウントを記憶する。

【００５４】この値がピクセルカウントにより求められ
る、トナー消費量を代表する値となる。記憶手段２７は
本体側に配設され、不揮発性のＥＥＰＲＯＭを用いた。
記憶手段２７には、トナー色、識別コード、使用開始年
月日、トナー補給スクリュー回転積算時間、平均トナー
消費量相当時間、感光体ドラム回転時間、等のデータを
格納する領域を有している。

【００５５】次にＴ／Ｄ比制御によるトナー補給方法を
述べる。図１において、プロセスカートリッジ７内に
は、２成分現像器内のトナー濃度を検出するインダクタ
ンスセンサ１２２がある。トナーと磁性キャリアの濃度
比が変わるとセンサの出力電圧が変化し、トナー濃度が
所定濃度より薄い場合に、ＣＰＵ２０にトナーを補給す
るように信号が送られる。ＣＰＵ２０は、その信号を受
けてトナーカートリッジ５内のトナー補給スクリュー５
１を駆動する、不図示のトナー補給用スクリュー駆動モ
ータを回転させるように、現像駆動回路２６に命令が行
く。

【００５６】本実施例において、インダクタンスセンサ
１２２は、現像スリーブ４１の直ぐ下流、トナー補給位
置より直ぐ上流側に位置している。これは現像によって
現像スリーブ４１付近のトナーが消費された場合に、Ｔ
／Ｄ比が下がり、それを検知してトナー補給をするため
である。

【００５７】トナー補給シーケンスを、ピクセルカウン
ト制御のみに依存する場合、画像情報量に応したトナー
補給が可能だが、画像パターンとトナー使用量の関係が
リニアでなければ、使用量と補給量に差が生じることに
なる。一般的に、単位面積当たりのラインパターンのト
ナー使用量は、ベタパターンのそれよりも多＜なるた
め、ピクセルカウントとトナー使用量はリニアな関係に
はならない。

【００５８】そこで、Ｔ／Ｄ比制御を併用し、現像器４
内の現像剤のＴ／Ｄ比を常に一定のレベルにするよう
な、補正を行うことは有効である。

【００５９】逆に、トナー補給シーケンスをＴ／Ｄ比制
御のみに依存すると、トナー濃度の変化を検出してから
の補給となるため、高印字比率パターンを連続プリント
された場合は、トナー補給までのタイムラグが生し、ス
リーブへのトナー供給が追いつかなくなる危険性があ
る。

【００６０】その場合、ピクセルカウント制御を併用す
ると、タイムラグの発生がなくなるので、有効な補正と
なり得る。

【００６１】双方とも、効果はあるが、本実施例では前
者のピクセルカウント制御をメインとし、Ｔ／Ｄ比制御
を補正に用いることとした。

【００６２】図３に本レーザプリンタで用いたトナー補
給シーケンスのフローチャートを示す。

【００６３】レーザプリンタでプリントが開始される
と、プリント枚数ｎが積算開始される（ｓｔｅｐ１）。
次いでプリントされる画像パターンのピクセル力ウント
ＰＣが積算開始され（ｓｔｅｐ２）、ピクセルカウント
に相当するトナーを供給するためにトナー補給スクリュ
ーがＴ［sec］回転する（ｓｔｅｐ３）。

【００６４】スタートしたジョブが連続である場合（ｓ
ｔｅｐ４）、プリント枚数が積算され（ｓｔｅｐ５）、
次いでプリントされる画像パターンのピクセルカウント
ＰＣが積算され（ｓｔｅｐ６）、ピクセルカウントに相
当するトナーを供給するためにトナー補給スクリューが
Ｔ［sec］回転し、トナー補給スクリュー回転の積算時
間Ｔｔｏｔａｌ［sec］を求める（ｓｔｅｐ７）。その
後、インダクタンスセンサ１２２を用い現像剤のＴ／Ｄ
比を求め（ｓｔｅｐ８）、測定結果がターゲット値より
も低い場合は、更にトナー補給する（ｓｔｅｐ９）。

【００６５】プリントが連続する場合は、上記ｓｔｅｐ
４〜ｓｔｅｐ９を繰り返す。連続プリントでない場合に
は、プリント動作は終了するが、トナー補給シーケンス
は動作し、インダクタンスセンサ１２２を用い現像剤の
Ｔ／Ｄ比を求め（ｓｔｅｐ１０）、測定結果がターゲッ
ト値よりも低い場合は、更にトナー補給するようにして
いる。このときトナー補給スクリュー回転の積算時間Ｔ
ｔｏｔａｌ［sec］を求める（ｓｔｅｐ１１）。

【００６６】このようなシーケンスとすることで、シン
グルプリント、連続プリントともに、ピクセルカウント
制御とＴ／Ｄ比制御が適切に行われ、確度の高いトナー
補給が可能となる。上記トナー補給シーケンスは、各色
に対して行われるのは言うまでもない。

【００６７】次に本発明の特徴である、プリント可能残
量枚数報知方法について説明する。図５は、本実施例に
おけるプリント残量可能枚数報知方法を示すフローチャ
ートである。

【００６８】本体には予め、トナー補給スクリュー上限
回転時間Ｔｕｌ、トナー補給スクリュー積算回転時間Ｔ
ｔｏｔａｌ及び、１枚当たりの平均トナー消費量Ｔａｖ
ｅが以下のように設定されている。

【００６９】Ｔｕｌ＝２０００sec：先述したようにこ
の値は、トナーカートリッジ５のトナーカートリッジ容
量を、スクリュー回転時間に対応させた値。

【００７０】Ｔｔｏｔａｌ＝０sec：実際にスクリュー
が回転した時間。初期は０sec。

【００７１】Ｔａｖｅ＝０sec／枚：初期は０sec／枚
（ｓｔｅｐ０） プリントがスタートし、通常のプリントシーケンスに入
り（ｓｔｅｐ１〜ｓｔｅｐ１１）、図３で説明したトナ
ー補給シーケンスが終了すると、本体のＣＰＵ２０は、
今回のプリントジョブでプリントした枚数ｎとトナー補
給スクリュー回転積算時間Ｔｉｍｅから、今回のプリン
トジョブの１枚平均トナー消費量Ｔａを演算により求め
る。Ｔａは Ｔａ＝Ｔｉｍｅ／ｎ で求まる。（ｓｔｅｐ１２） 今回のプリントジョブまでに消費したトナー量は、トナ
ー補給スクリューの回転時間で代用すると、Ｔｔｏｔａ
ｌ＋Ｔｉｍｅ［sec］となり、今回のプリントジョブを
含めた、現在までのところの１枚平均トナー消費量Ｔａ
ｖｅは、 Ｔａｖｅ＝（Ｔａｖｅ＋Ｔａ）／２ で求まる。（ｓｔｅｐ１３） トナーカートリッジ５の残トナー量は、トナー補給スク
リュー上限回転時間Ｔｕｌから、今回のプリントジョブ
までトナー補給スクリューが回転した時間Ｔｔｏｔａｌ
を引いた時間、Ｔｕｌ−Ｔｔｏｔａｌ［sec］で代用で
きる。従って、この代用残トナー量を１枚平均トナー消
費量Ｔａｖｅで除することによって、残りのプリント可
能枚数が算出できる。

【００７２】即ち、プリント可能残量枚数Ｎｌｅｖ
［枚］は、 Ｎｌｅｖ＝（Ｔｕｌ−Ｔｔｏｔａｌ）／Ｔａｖｅ で求まる。（ｓｔｅｐ１４） ＣＰＵ２０は、記憶手段２７に、Ｔｔｏｔａｌ、Ｔａｖ
ｅを記憶し、その後のプリントジョブに備える。

【００７３】このフローを繰り返すと、同じレーザプリ
ンタを使用する、様々なユーザの使用方法が平均化さ
れ、トナーカートリッジ５の寿命に近づくに連れ、精度
が上がってくる。更に、この演算方式では、イメージの
大きさも平均化されるため、ユーザが通常使用するラン
ダムな紙サイズ使用状況における、実際に近いプリント
可能残量枚数をユーザに報知することが可能となる。

【００７４】ユーザに対する報知手段としては、この演
算結果をレーザプリンタ上の表示手段２８で、ユーザに
伝えることも可能であるし、プリンタとホストコンピュ
ータが双方向通信可能であれば、プリンタドライバ上で
ユーザに伝えることもできる。

【００７５】本発明を実施することにより、ユーザに現
在の消耗品の使用状態で、残り何枚プリント可能か知ら
せしめることができるので、格段にＣＳを向上させるこ
とが可能となる。

【００７６】［第２の実施例］本発明の第２の実施例
は、プリント残量枚数を印字比率５％のＡ４イメージに
換算して、何枚プリント可能かを示すところが特徴であ
る。

【００７７】本実施例で用いた、レーザプリンタ及びト
ナー補給シーケンスの概要に関しては、第１の実施例同
様であるので、ここでの説明は省略する。

【００７８】図６に、本実施例で用いたプリント残量枚
数算出方法のフローチャートを示す。

【００７９】本体には予め、トナー補給スクリュー上限
回転時間Ｔｕｌ、トナー補給スクリュー積算回転時間Ｔ
ｔｏｔａｌ及び、Ａ４イメージ５％印字比率をトナー補
給するために必要なトナー補給スクリュー回転時間Ｔ
_a45が以下のように設定されている。

【００８０】Ｔｕｌ＝２０００sec：先述したようにこ
の値は、トナーカートリッジ５のトナーカートリッジ容
量を、スクリュー回転時間に対応させた値。

【００８１】Ｔｔｏｔａｌ＝０sec：実際にスクリュー
が回転した時間。初期は０sec。

【００８２】Ｔ_a45＝０．１sec／枚：本実施例で用いた
レーザプリンタでは、Ａ４イメージ５％印字比率で約３
０ｍｇのトナー消費を見込んでいる。

【００８３】トナー補給スクリュー１sec回転で３００
ｍｇトナー補給であるため、Ａ４イメージ５％印字比率
に必要なトナーを補給するには、０．１sec回転すると
良い。（ｓｔｅｐ０） プリントがスタートし、通常のプリントシーケンスに入
り（ｓｔｅｐ１〜ｓｔｅｐ１１）、図３で説明したトナ
ー補給シーケンスが終了すると、本体のＣＰＵ２０は、
以下の演算を行う。

【００８４】今回のプリントジョブまでに消費したトナ
ー量は、トナー補給スクリューの回転時間で代用可能
で、その量は、Ｔｔｏｔａｌ＋Ｔｉｍｅ［sec］とな
る。（ｓｔｅｐ１２） トナーカートリッジ５の残トナー量は、トナー補給スク
リュー上限回転時間Ｔｕｌから、今回のプリントジョブ
までトナー補給スクリューが回転した時間Ｔｔｏｔａｌ
を引いた時間、Ｔｕｌ−Ｔｔｏｔａｌ［sec］で代用で
きる。従って、この代用残トナー量をＡ４イメージ５％
印字比率の画像の平均トナー消費量相当時間Ｔｇ５で除
することによって、残りのプリント可能枚数が算出でき
る。

【００８５】即ち、Ａ４イメージ５％印字比率の画像の
プリント可能残量枚数Ｎ_a45［枚］は、 Ｎ_a45＝（Ｔｕｌ−Ｔｔｏｔａｌ）／Ｔ_a45 で求まる。（ｓｔｅｐ１３） ＣＰＵ２０は、記憶手段２７に、Ｔｔｏｔａｌ、Ｔａｖ
ｅを記憶し、その後のプリントジョブに備える。

【００８６】本実施例では、トナー消費量を代用するト
ナー補給スクリュー回転時間から、残トナー量を逆算可
能であるため、精度の高い逐次残検が可能となり、実際
に近いプリント可能残量枚数をユーザに報知することが
できる。

【００８７】ユーザに対する報知手段としては、この演
算結果を不図示のレーザプリンタ上の表示装置で、ユー
ザに伝えることも可能であるし、プリンタとホストコン
ピュータが双方向通信可能であれば、プリンタドライバ
上でユーザに伝えることもできる。

【００８８】本発明を実施することにより、ユーザに現
在の消耗品の使用状態で、残り何枚プリント可能か知ら
せしめることができるので、格段にＣＳを向上させるこ
とが可能となる。

【００８９】特に本実施例では、標準パターン（Ａ４イ
メージ５％印字比率）で残プリント枚数を表示するので
実施例１の場合より、同しパターンを大量にプリントす
る場合に、目安となるので効果的である。

【００９０】また、イメージの大きさと印字比率を変え
た標準パターンを数種類用意して、各々の場合の残プリ
ント枚数を表示するようにすると、更に効果的であるの
は言うまでもない。

【００９１】更に、プリンタドライバ等の表示画面で、
印字比率を見本パターンａ、ｂ、ｃ、…を表示し、ａの
様なパターンをプリントする場合は印字比率が５％であ
るので、残プリント可能枚数はＡ４イメージで２０００
ページ、ｂの様なパターンでは印字比率１０％であるの
で、残プリント可能枚数はＡ４イメージで１０００ペー
ジと言うような形で報知することで、更なるＣＳ向上を
図ることが可能となる。

【００９２】特にこの様な場合、現在プリントしている
イメージの印字比率も求まるので、現在プリントしてい
るイメージの印字比率では、残り何枚プリント可能か表
示することも可能となり、極めて有用な情報提示がユー
ザに対しできるようになる。

【００９３】［第３の実施例］本発明の第３の実施例
は、プロセスカートリッジ７の逐次残寿命検知を併用す
ることにより、残プリント可能枚数予告を正確に行う、
というものである。

【００９４】第１及び第２の実施例ではトナーカートリ
ッジ５の逐次残検で残プリント可能枚数を予告したが、
消耗品にはプロセスカートリッジ７も含まれるため、ト
ナー残量だけではなくプロセスカートリッジの寿命も加
味した、残プリント可能枚数の予告が望ましい。

【００９５】プロセスカートリッジの寿命を左右する要
素としては、感光体ドラム１の劣化、クリーナ６の廃ト
ナー容量（満タン検知）、クリーナブレードの劣化に依
るクリーニング不良、現像キャリアの劣化、帯電手段の
汚れ、等が挙げられる。

【００９６】特に、プロセスカートリッジの寿命を左右
するのは、感光体ドラム１の膜厚変化に依る画像劣化と
クリーナ６の満タン検知である。

【００９７】印字比率の低いイメージを大量にプリント
された場合は、トナーカートリッジ５のトナーが消費さ
れる以前に、感光体ドラムの膜厚が薄くなり、画像劣化
を来す。また、印字比率が高いプリントが行われた場合
は、感光体ドラム寿命よりも前に、クリーナが満タンと
なる。何れも、プロセスカートリッジ７の寿命である。

【００９８】感光体ドラム１の膜厚変化は、トナーカー
トリッジ５からの補給トナー量情報では分からず、ドラ
ム回転数の計測が必要である。クリーナ６の満タン検知
は、ドラム回転数だけでは分からず、満タン検知センサ
またはトナー補給量からの推測が必要である。

【００９９】そこで本発明では、新たに記憶手段２７に
感光体ドラム回転数のデータを書き込み、トナー補給ス
クリュー回転時間からのトナー補給量データと、常に対
比させて、何れの寿命が先に来るか判断し、早く寿命と
なるデータより、ユーザに残プリント可能枚数を報知す
るようにした。

【０１００】図７に、本実施例における、残プリント可
能枚数予告のフローチャートを示す。

【０１０１】図７に於いて、本体使用開始時には、下記
のパラメータが記憶手段２７にセットされている。

【０１０２】Ｔｕｌ＝２０００sec：先述したようにこ
の値は、トナーカートリッジ５のトナーカートリッジ容
量を、スクリュー回転時間に対応させた値。

【０１０３】Ｔｔｏｔａｌ＝０sec：実際にスクリュー
が回転した時間。初期は０sec。

【０１０４】Ｔ_a45＝０．１sec／枚：本実施例で用いた
レーザプリンタでは、Ａ４イメージ５％印字比率で約３
０ｍｇのトナー消費を見込んでいる。

【０１０５】トナー補給スクリュー１sec回転で３００
ｍｇトナー補給であるため、Ａ４イメージ５％印字比率
に必要なトナーを補給するには、０．１sec回転する。

【０１０６】Ｔｄｕｌ＝５０，０００：感光体ドラム１
の寿命は表層の電荷輸送層の削れによる画像劣化で決ま
る。本実施例で用いた感光体ドラム１では、５０，００
０回転を越えて表層削れ起因の画像不良が発生したた
め、この値を感光体ドラムの回転数の上限とした。

【０１０７】Ｔｄｔｔｌ＝０ ：実際に感光体ドラムが
回転した回数。初期は０回。

【０１０８】Ｔ６４＝１０：Ａ４イメージを１枚シング
ルプリントするために必要な感光体ドラム回転数。１枚
間欠プリントでは、中間転写ベルト８が１局回転するの
で、中間転写ベルト周長９４２ｍｍを感光体ドラム周長
３０πで割った値。

【０１０９】Ｔ_da4c＝３：Ａ４イメージを連続プリント
するために必要な感光体ドラム回転数。連続プリントで
はＡ４横サイズ２１０ｍｍに紙間の８０ｍｍを加えた値
を、感光体ドラム周長３０πで割った値。

【０１１０】ＰＣｕｌ＝３５２０sec：本発明ではピク
セルカウントをレーザ点灯時間の累積で求めている。

【０１１１】Ａ４紙サイズにおいて、先後左右端余白を
２ｍｍトリミングしてＡ４イメージとすると、Ａ４横イ
メージ１００％印字比率の場合のレーザ点灯時間は、２
０６ｍｍ／１１７ｍｍ／secで、１７６sec。

【０１１２】また、１００％印字比率の場合の、Ａ４サ
イズ１枚当たりのトナー消費量は、５％印字比率で３０
ｍｇであるので、６００ｍｇ。

【０１１３】本発明のトナーカートリッジ７のクリーナ
ー６の廃トナー容量は、６０ｇに設定している。１次転
写効率はほぼ９５％であるので、１００％印字比率の場
合の１次転写残トナー量は、６００ｍｇ×０．０５＝３
０ｍｇである。

【０１１４】従って、６０ｇ／３０ｍｇ／イメージ＝２
０００イメージ／１００％印字比率となる。

【０１１５】この値を、レーザ点灯時間に換算すると、
１．７６×２０００＝３５２０secＰＣｔｔｌ＝０：実
際にレーザが点灯した時間。初期は０sec。

【０１１６】ＰＣ_a4＝０．０８８：Ａ４イメージ５％印
字比率の場合のレーザ点灯時間。（ｓｔｅｐ０） 不図示のホストコンピュータから、プリント信号が入り
レーザプリンタがプリント動作にはいると、本実施例で
はまず感光体ドラム１の回転時間Ｔｄの積算が開始され
る。（ｓｔｅｐ１）次いで、帯電、現像、転写などのプ
リントシーケンスが進むと、実施例１で説明したトナー
補給シーケンスが行われる。この動作は第１の実施例同
様なので説明は省略する。（ｓｔｅｐ２） プリント動作後のトナー補給シーケンスが終了すると、
不図示のＣＰＵ２０が現在までのトナー消費量Ｔｔｏｔ
ａｌ、及び感光体ドラム積算回転時間Ｔｄｔｔｌを演算
で求める。トナー消費量がトナー補給スクリュー５１の
回転時間で求まることは説明済みなので省略する。この
時ＣＰＵ２０は、Ｔｔｏｔａｌ、Ｔｄｔｔｌの値を記憶
手段２７に格納する。（ｓｔｅｐ３） 次にＣＰＵ２０は、先に演算で求めたＴｔｏｔａｌか
ら、トナーカートリッジ内の残トナー量相当時間（Ｔｕ
ｌ−Ｔｔｏｔａｌ）を求め、Ａ４イメージ５％印字比率
でのトナー消費量相当時間Ｔ。４５で除することによ
り、Ａ４イメージ５％印字比率での残プリント可能枚数
Ｎ_tonerを算出する。（ｓｔｅｐ４） 次にＣＰＵ２０は、先に演算で求めたＴｄｔｔｌから、
感光体ドラムの残回転可能時間（Ｔｄｕｌ−Ｔｄｔｔ
ｌ）を求め、Ａ４イメージシングルプリント時及び連続
プリント時の感光体ドラム回転数、各々Ｔ_da4sＴ、Ｔｄ
ａ４ｃで除することにより、Ａ４イメージ、シングルプ
リントした場合の残プリント可能枚数Ｎ_{DR UMs}と連続プ
リントした場合の残プリント可能枚数Ｎ_DRUMcを求め
る。（ｓｔｅｐ５） 次にＣＰＵ２０は、先に演算で求めたクリーナ６の廃ト
ナー量相当時間ＰＣｔｔｌから、空き容量（Ｔｄｕｌ−
Ｔｄｔｔｌ）を求め、Ａ４イメージ５％印字比率時のレ
ーザ点灯累積時間ＰＣ_a4で除することにより、Ａ４イメ
ージ５％印字比率でプリントした場合の残プリント可能
枚数Ｎ_dnを求める。（ｓｔｅｐ７） ＣＰＵ２０はＮ_toner、Ｎ_DRUMs、Ｎ_DRUMc、Ｎ_dn、及び
残プリント可能枚数を表示し、更に記憶手段２７に記憶
させ次のプリントジョブに備える。上記シーケンスを組
み込んだ、レーザプリンタにおいて長期使用テストを行
った。

【０１１７】Ａ４イメージ印字比率５％未満の低印字比
率パターンをプリントしたところ、トナーカートリッジ
５、クリーナ６よりも先に感光体ドラム１の寿命が短く
なることが確認され、残プリント可能枚数が感光体ドラ
ム寿命に左右された。

【０１１８】逆に高印字比率パターンでは、感光体ドラ
ム寿命よりも、トナーカートリッジ寿命またはクリーナ
６の満杯予告で、残プリント可能枚数が左右されること
を確認した。

【０１１９】以上本発明によりレーザは、本体オペレー
ションパネル上、またはプリンタドライブ上で、上記情
報を受け取り、次に自分が行うプリントジョブが可能か
どうか判断することができる。

【０１２０】また、消耗品の消耗状態が逐次報知される
ので、予備の消耗品購入に際しても有用な情報を提供可
能となり、著しいＣＳ向上が図られる。

【０１２１】［第４の実施例］本発明の第４の実施例の
特徴は、記憶手段を２７を本体側ではなく、トナーカー
トリッジ、及びプロセスカートリッジに持たせたところ
にある。

【０１２２】記憶手段が本体側にある場合、ユーザが何
らかの理由で寿命に達する前にカートリッジを抜き、新
品ではない異なるカートリッジを挿入された場合、残プ
リント枚数の計算が不可能となる。

【０１２３】そこでカートリッジ側に記憶手段を持たせ
ることで、カートリッジ固有のデータを記憶させること
で、上記のような場合においても対応が可能となる。

【０１２４】図８に記憶手段を搭載したトナーカートリ
ッジ５及びプロセスカートリッジ７の概略図を示す。

【０１２５】基本的構成は、図１と同様なので重複する
構成の説明は省略する。

【０１２６】トナーカートリッジ５には記憶手段１２
１、プロセスカートリッジ７には記憶手段１２０を設け
ている。

【０１２７】本発明に使用される記憶手段１２０、１２
１としては、信号情報を書き換え可能に記憶、保持する
ものであれば特に制限は受けないが、例えばＲＡＭや、
書き換え可能なＲＯＭなどの電気的な記憶手段、磁気記
録媒体や磁気バブルメモリ、光磁気メモリ等の磁気的記
憶手段が使用される。

【０１２８】本実施例において使用した記憶手段の概略
構成を、図９を用いて説明する。

【０１２９】図９に於いて、アンテナ１２３と不図示の
コンデンサからなる共振回路を組み合わせることによ
り、リーダライタ１２５から送信される電磁波から動作
電源が生成する。このため、カートリッジ側に電源を必
要とせず、通信を行うことが可能となる。

【０１３０】トナーカートリッジ及びプロセスカートリ
ッジには不揮発性メモリを搭載する。本実施例では代表
的なものとして強誘電体不揮発メモリ（以後、ＦｅＲＡ
Ｍ）１２０、１２１を用いた。本体側ＣＰＵ２０から送
出されるデータを、リーダライタ１２５を用いてＦｅＲ
ＡＭ１２０に記憶し、また、ＦｅＲＡＭ内の情報を本体
ＣＰＵ２０に送出する。

【０１３１】本実施例においては、トナーカートリッジ
５側のＦｅＲＡＭ１２１には、トナー補給スクリュー回
転時間のデータとピクセルカウント、プロセスカートリ
ッジ７側のＦｅＲＡＭ１２０には、感光体ドラム回転数
データとピクセルカウントを書き込むようにしてある。

【０１３２】上記構成のレーザプリンタに、実施例１〜
３の残プリント可能枚数予告のシーケンスを投入して
も、同様の効果が得られるのは言うまでもなく、加え
て、カートリッジ側に記憶手段を持たせることで、本体
側の記憶手段の容量を大きくする必要はなくなり、カー
トリッジ固有情報として扱えるので、不測の交換作業等
が行われた場合においても、より信頼性の高い残プリン
ト可能枚数予告が可能となり、一層ＣＳ向上を図ること
ができる。

【０１３３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、 （１）本願に関わる第１の発明は、像担持体と、少なく
とも該像担持体上に形成された静電潜像を現像剤を用い
て顕像化する現像手段とを有する、画像形成装置本体に
着脱可能なプロセスカートリッジと、前記プロセスカー
トリッジに消耗品を供給する補給手段と、消耗品の消耗
量を検出する手段と、消耗品の消耗量に関する情報を記
憶する記憶手段と、前記消耗品の消耗量と記憶手段に記
憶された情報から消耗品の残量を求め、前記消耗品の残
量から残りの画像形成可能数を報知する手段と、を具備
する事を特徴とする画像形成装置を提供することによっ
て、消耗品の残量から、残プリント可能枚数をユーザに
対して、知らせることができるようになるので、次のプ
リントジョブの保証、消耗品の補充などに有益な情報を
与えることができる。

【０１３４】（２）本願に関わる第２の発明では上記プ
ロセスカートリッジに消耗品を供給する手段が装置本体
と着脱可能な補給カートリッジであり、補給カートリッ
ジの補給手段から、補給カートリッジ内の消耗品残量を
検出し、前記消耗品残量から残りの画像形成可能数を報
知すること、によって、トナーカートリッジの消耗状態
が分かるようになるため、残トナー量から残プリント可
能枚数をユーザに対して、知らせることができるように
なるので、次のプリントジョブの保証、トナーカートリ
ッジの補充などに有益な情報を与えることができる。

【０１３５】（３）本願に関わる第３の発明では上記プ
ロセスカートリッジに消耗品を供給する手段が装置本体
と着脱可能な補給カートリッジ上記プロセスカートリッ
ジと補給カートリッジの各々に含まれる消耗品の消耗品
量を検出し、前記消耗品残量から残りの画像形成可能数
を報知すること、によって、トナーカートリッジだけで
なく、プロセスカートリッジも含む画像形成に必要な消
耗品の残量を逐次把握することができるので、次のプリ
ントジョブの保証、トナーカートリッジ、プロセスカー
トリッジの補充などに有益な情報を与えることができ
る。

【０１３６】（４）本願に関わる第４の発明では上記プ
ロセスカートリッジと補給カートリッジの各々に消耗品
の消耗量に関する情報を記憶する記憶手段を有するこ
と、によって、不測の状況でカートリッジが本体から取
り外された場合や、他の本体のカートリッジが挿入され
た場合においても残プリント可能枚数をユーザに対して
知らせることができるので、より一層ＣＳを向上させる
ことができる。

【０１３７】本発明により、プロセスカートリッジの寿
命を決める複数の消耗部品の使用量情報を比較し、使用
状況によって変化する、プロセスカートリッジの寿命を
正確に判断し、残りのプリント可能枚数を逐次ユーザに
報知することができるようになるので、ユーザにとって
極めて有益な電子写真画像形成装置、提供することが可
能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の残プリント可能枚数を報知するシー
ケンスのフローチャート

【図２】 トナーカートリッジとプロセスカートリッジ
の概略断面図

【図３】 本発明で用いたレーザプリンタの概略断面図

【図４】 本発明のトナー補給シーケンスのフローチャ
ート

【図５】 本発明のトナーの概略斜視図

【図６】 本発明の第２の実施例の残プリント可能枚数
予告のフローチャート

【図７】 本発明第３の実施例の、残プリント可能枚数
予告のフローチャート

【図８】 本発明第４の実施例で用いたメモリ付きのト
ナーカートリッジとプロセスカートリッジの概略断面図

【図９】 カートリッジメモリの書込み／読出し手段の
概略図

【符号の説明】

１ 感光体ドラム ２ 帯電ローラ ３ レーザ光 ４ 現像装置 ５ トナーカートリッジ ６ クリーナ ７ プロセスカートリッジ ８ 中間転写ベルト ９ １次転写電極 １０ ２次転写ローラ １１ 中間転写ベルトクリーナ １２ レノジストローラ ２０ ＣＰＵ ３０ レーザプリンタ本体 １２０、１２１ 強誘電体不揮発メモリ（ＦｅＲＡＭ） １２５ リーダライタ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０３Ｇ 15/08 １１４ Ｇ０３Ｇ 15/08 １１４ 21/18 15/00 ５５６ (72)発明者 前橋 洋一郎 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 Ｆターム(参考） 2C061 AP01 AP02 AP03 AP04 AQ06 AR01 AS02 HH01 HJ10 HK11 HK15 HK18 HK19 HK23 HV14 HV26 2H027 DA15 DA38 DA41 DA42 DA45 DB01 DD02 DD07 DE04 DE07 EE08 GB03 GB10 HB02 HB13 ZA07 2H071 BA04 BA20 BA33 DA08 DA15 2H077 AA01 DA15 DA22 DA24 DA36 DA54 DB02 DB10

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 像担持体と、少なくとも該像担持体上に
   形成された静電潜像を現像剤を用いて顕像化する現像手
   段とを有する、画像形成装置本体に着脱可能なプロセス
   カートリッジと、前記プロセスカートリッジに消耗品を
   供給する補給手段と、消耗品の消耗量を検出する手段
   と、消耗品の消耗量に関する情報を記憶する記憶手段
   と、前記消耗品の消耗量と記憶手段に記憶された情報か
   ら消耗品の残量を求め、前記消耗品の残量から残りの画
   像形成可能数を報知する手段とを具備する事を特徴とす
   る画像形成装置。
2. 【請求項２】 前記プロセスカートリッジに消耗品を供
   給する手段が装置本体と着脱可能な補給カートリッジで
   あり、補給カートリッジの補給手段から、補給カートリ
   ッジ内の消耗品残量を検出し、前記消耗品残量から残り
   の画像形成可能数を報知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. 【請求項３】 前記プロセスカートリッジと補給カート
   リッジの各々に含まれる消耗品の消耗品量を検出し、前
   記消耗品残量から残りの画像形成可能数を報知すること
   を特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
4. 【請求項４】 前記プロセスカートリッジと補給カート
   リッジの各々に消耗品の消耗量に関する情報を記憶する
   記憶手段を有することを特徴とする請求項１、２又は３
   に記載の画像形成装置。