JPH01134471A - プロセスカートリッジおよび画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 イ、発明の目的 〔産業上の利用分野〕 本発明は、電子写真装置等の画像形成装置におけるプロ
セスカートリッジ、特に１回の画像形成サイクルで複数
色の色刷り画像を形成する多色画像形成装置に関する。

〔従来の技術〕

現在、コンピュータ・ファクシミリ・　ＣＡＤ等の情報
機器の端末装置のプリンタとして、電子写真による静電
記録方式が多く適用されている。

これらのプリンタでは、情報信号をレーザビーム・　Ｌ
ＥＤ−ＬＣ口等により静電潜像担持体としての感光ドラ
ム上に書き込み、それを現像装置によって可視像化し、
その後転写紙に転写・定着する工程により記録像が・得
られるが、従来のプリンタでは記録像は例えば黒色だけ
の１色であった。

しかしながら、最近では記録像がより明瞭となり且つ情
報の理解がより容易となる等の理由から１例えばフォー
マットの色と計算値やデータ値の色とが異なる色で表現
されたり、ＣＡＤにより出力された図面の一部が他の色
で出力される等、２色又はそれ以上の複数の色で区別さ
れることが、望まれている。

このような多色記録を可能とする電子写真装置の一例を
第１１図に示す、静電潜像担持体としての導Ｔ、基板上
に、光導電層を塗布して構成されるドラム状の電子写真
感光体ｌＯ１を回転自在に設け、該感光ドラム１０１を
帯電器１０２で一様に帯電し、次に例えばレーザのよう
な発光素子によって第１の情報信号１０３を露光して第
１の静電潜像を形成し、第１の現像装置１０４で可視化
する。この後第２の帯電器１０５で再び一様に帯電し、
次にレーザのような発光素子によって第２の情報信号１
０６を露光して第２の潜像を形成し、第２の現像装置ｆ
　０７によって可視化する。

次いで転写帯電器１０８で転写紙Ｐへ転写、更に定着装
置１０９により定着する。又、感光ドラム１０１上の転
写残トナーはクリーニング装置１１０によってクリーニ
ングされる。

このような電子写真装置では、その使用が長時間に及ぶ
と、感光体の交換、現像剤の補給や交換、クリーナに捕
集された転写残トナー量の管理、帯電線の清掃、その他
の調整や交換が必要で、このような保守作業は専門のサ
ービスマンが行うこととなる。しかし、この電子写真装
置を常時良好な状態で作動させるのに、上記専門知識を
持つサービスマンに頼ることなく保守作業をする手法が
提案されている。

その−例として、装置に内包する放電器・現像器・感光
ドラム等の各プロセス手段を複数組合せたものをカート
リッジ化し、このカートリッジを画像形成装置本体に着
脱交換する構成として、保守・修理−消耗品の交換等に
おいても、単にプロセスカートリッジを新しいプロセス
カートリッジと交換することにより、直ちに装置本体の
使用を可能とするものである。

しかし、多色プリントを行う電子写真装置においては、
各色の印字頻度が異なるための各現像装置におけるトナ
ー消費驕が異なり、各現像装置を同一のプロセスカート
リッジに組込むことは、１つの現像装置のトナーが切れ
た場合、プロセスカートリッジ自体の使用価値を半減さ
せてしまうという欠点があった。

又、通常殆どの場合において黒等の一色のみの画像をプ
リントし、特殊な用途のみに他の色画像をプリントする
ユーザにとっては、複数個の現像装置を同一プロセスカ
ートリッジに組込むことは高価なものとなってしまう。

これを解決するために少なくとも現像装置を含むサブカ
ートリッジの１個又は複数個を備え、その１個又は複数
個のサブカートリッジに異なる色のトナーを収容し、感
光ドラム・帯電器・現像器（６拳クリーニング装置を備
えたメインカートリッジに、上記のサブカートリッジを
着脱可能な構成として、トナーのなくなった方の現像装
置を含むサブカートリッジを交換する手法が提案された
。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところが、そのメインカートリッジの寿命を告知する手
段がないため、次のような不都合がある。その寿命を決
める主要素としては（＋）現像器に充填したトナーの残
量、　（２）感光体の寿命、（３）クリーナに捕集され
た転写残トナーの量である。

現像器に充填されたトナーがある一定量以下に減ると、
現像剤担持体軸方向に部分的な画像欠落を生じたり、印
字画質の劣化を招く恐れがある。

感光ドラムは、画像形成プロセスの中で行われる帯電・
露光の繰り返しによって、光酸化やオゾン酸化などで次
第に劣化し、明部電位が増大し、現像コントラストの低
下を招いたり、現像工程により、トナー物質の感光体表
面への付着（フィルミングと呼ばれている）を生じて５
画像上に１斑点を生じたりして、画像品質を損なってし
まう。

特に、少なくとも現像装置を含むサブカートリッジをメ
インカートリッジに着脱可能とした構成では、サブカー
トリッジの使用頻度によっては、感光ドラムの寿命を超
えてしまうという不都合が生じる。

またクリーナに捕集された転写残トナー量が許容州を超
えると、クリーナの残トナー捕集能力が低下し、充分な
りリーニングが行えず、感光ドラム上に残トナーの帯が
生じたり、クリーナから転写残トナーがこぼれ、画像を
汚したり、装置内部を汚したりする。

特に、現像装置を含むサブカートリッジをメインカート
リッジに着脱する構成では、サブカートリッジの使用頻
度によって、捕集される転写残トナーの場が異なるため
、使い捨てのメインカートリッジのクリーナ容量を予想
して設計しても、サブカートリッジの使用頻度が高いと
、クリーナ容品、を超えてしまいＬ述した不都合を生じ
てしまう。

本発明は上記の問題点に鑑み、メインカートリッジが寿
命に達したとき、これを表示しまたは装置本体の動作を
停＋ｈ　して前記種々の不都合を未然に防止することを
目的とする。

口、発明の構成 〔問題点を解決するための手段〕 本発明は、像担持体の周囲に、潜像形成工程・現像工程
・クリーニング工程等のプロセス手段を配設して装置本
体に着脱するメインカートリッジに、少なくとも現像手
段を有する１つまたは複数のサブカートリッジを着脱可
能に構成したプロセスカートリッジを用いる画像形成装
置において、該メインカートリッジ内に、現像装置のト
ナー残？検知手段及び像担持体の使用度数検知手段・ク
リーニング装置のトナー充満検知手段の両方又は一方を
設け、それ等の検知手段の何れかが所定値を外れた信号
を発したとき、該メインカートリッジの寿命を知らせる
表示手段を設けたことを特徴とする画像形成装置である
。

〔作　用〕

前記のメインカートリッジにおいて、　（１）現像器の
トナーが所定量以下となったとき、　（２）感光ドラム
が所定の使用頻度達したとき、　（３）クリーナ内のト
ナーが所定充満量になったとき、その何れの場合にも検
知信号を発して表示回路を作動させ、寿命表示をしてユ
ーザに報知し、必要に応じ同時に装置本体の動作を停止
させ、プロセスカートリッジの無駄な浪費を防ぐ。

〔実施例〕

同面は本発明の実施例を示すもので、第１図はメインカ
ートリッジ１にサブカートリッジ２を取付けた状態の縦
断面図を示し、像担持体としての感光ドラム１１・第１
帯電器１２ψ第１露光窓１３・第２帯電器１４・第２露
光窓１５・第２現像器１６をメインカートリッジｌに一
体化したものである。サブカートリッジ２は第１現像装
置２１を備えている。３はメインカートリッジ１に、サ
ブカートリッジを嵌合その他の手法で取付は固定する部
材で、その装着固定した際に、現像装置２１と、感光ド
ラム１１の相互位置関係は所定の設定値例えば感光ドラ
ム１１に対し現像スリーブ２１ａを　４００　！の間隙
を置いて固定される。サブカートリッジ２は、嵌合固定
部材３を解除することによってメインカートリッジｌに
対して矢示の北方に取りはずし可能である。

第２図はＬ記両カートリッジト２を画像形成装置本体に
組込んだ状態の概略構成を示したもので１．装置本体の
枠体等は省略しである。

メインカートリッジｌは、サブカートリッジ２を取付け
た状態で装置本体に設けたガイド４に係合して案内され
て装置本体に着脱可能に装填される。なおサブカートリ
ッジ２は装置本体に設けたガイド等に沿って装填するよ
うに構成してもよい。

前記感光ドラム１１の感光層および潜像形成条件・現像
条件等の画像形成条件その他は適宜であるが、上記第２
図の装置による画像形成プロセスの一例を第３図のプロ
セス説明図に基づいて説明する。

ＯＰＣを感光層として有する感光ドラム１１は、メイン
カートリッジｌに配置された第１の帯電器１２によって
一５００ｖ程度に一様に帯電される（第３図■）。次に
露光窓１３を通してフォーマット等の第１の画像光６を
感光ドラム１１」二に露光する（第３図■）。その第１
の画像光６は、第２図図示の第１の半導体レーザ５１を
光源として第１の画像信号により変調された第１のレー
ザビームであり、該第１のレーザビームは、モータ５４
により一定の回転数で回転する回転多面鏡５３により偏
光され、結像レンズ５５を経て、折り返しミラー５６で
反射された後、感光ドラムｌｌ上をラスク走査され、第
１の静電潜像を形成する。これらの露光光学系は装置本
体に組込まれている。

１−記第１の静電潜像は、サブカートリッジ２に配置さ
れた第１の現像装置２１によって現像される。該現像装
置２１は磁性粒子と赤等の有彩色トナーとからなる現像
剤を有し、第１の静電潜像を有彩色に反転現像し、第１
のトナー像を形成する（第３図■）。

次にカートリ・ンジ１に配置された第２の帯電器１４に
より、再び負に一様に帯電するが既に形成されているト
ナー像電位が一７００ｖ程度となるように設定する（第
３図■）、このように設定することによって、非画像部
電位は、−ａｏｏｖ程度に抑えられるため、感光ドラム
１１が過剰帯電されて破損することはない。

その後、露光窓１５を通して、データ等の第２の画像信
号７を感光ドラムｌｌ上に露光する。このときの露光は
ネガ露光であって露光部は一２００Ｖ程度に減衰される
（第３図■）、その第２の画像光７は、第２の半導体レ
ーザ５２を光源として第２の画像信号により変調された
第２のレーザビームであり、該第２のレーザビームは、
回転多面鏡５３により偏光され、結像レンズ５５を経て
感光ドラム１１上をラスク走査されて第２の静電潜像が
形成される。

その第２の静電潜像はメインカートリッジ１に配置され
た第２の現像装置１６によって現像されるが、第１のト
ナー像電位が第２の帯電器１４によって、電位が高めら
れているために、該第２の現像装置１６では、第２の静
電潜像だけが現像される（第３図■）、該現像装置１Ｗ
１６は黒の一成分磁性トナーを現像スリーブ１６ａに薄
層に形成し、感光ドラム１１とは、該トナーが非接触で
現像するジャンピング現像装置であり、第２の静電潜像
を黒に現像し第２のトナー像を得る。

このように形成された２色のトナー像は、装置本体に配
置された転写装置８によって、転写紙Ｐに同時に転写さ
れ、分離装置９で感光ドラムから転写紙Ｐを剥離させて
定着装置１０により定着される。

さらに上記２色以外の他の色画像をプリントする場合は
、その色のトナーを収容したサブカートリッジ２と交換
するものである。

本発明は、上記例示のような、メインカートリッジｌと
これに着脱するサブカートリッジ２とから成るプロセス
カートリッジを用いた画像形成装置に適用するもので、
以下実施例を説明する。

実施例Ｉ Ａ、像担持体感光体１１の使用頻度検知第４図に示すよ
うに感光ドラム１１の軸に設けた歯車Ｇｌに連動する南
車列０２〜Ｇ８をメインカートリッジ１の側壁内面に装
置し、感光ドラム１１の使用限界を例えば１万回転と設
定し、その回転に当り最終歯車Ｇ８が例えばイ回転する
ように尚重比を設定する。そして最終歯車Ｇ８の軸に接
点板１８を設け、その接点１８ａに対応する固定接点１
８ｂを上記側壁内面に設けて、感光ドラム１１が１万回
転したとき接点１８ａ１１１８ｂを閉じて感光体の使用
頻度検知信号を発するドラム回転カウンタを構成する。

Ｂ、メインカートリッジｌに配した第２現像装Ｚｔ　１
６のトナー残量検知 第１図示のようにピエゾ素子１６ｂを現像装置ホッパ側
壁内側の一方に配置し、トナーが消費されホッパ内のト
ナー残量がそれ以下ではス゛リーブ１６ａ軸方向に画像
欠落を生じたり、画質低下をもたらすレベルになると、
ピエゾ素子１６ｂの出力が変化して例えば第５図の回路
が動作してトナー残量検知信号を発する位置関係に配置
する。

トナー送り部材１６ｃはトナーをスリーブ１６ａの近傍
に搬送すると同時に、ピエゾ素子１６ｂ表面のトナーを
常に清掃して、ピエゾ素子１６ｂが正確に作動するよう
に構成している。

Ｃ，クリーニング装置のトナー充満検知クリーナ１７の
上壁内面に満タン検知を行うピエゾ素子１７ａを設け、
トナー内捕集トナーが一定値以上となった時に、出力を
発生する前記第５図と略等しい検知回路を設ける。１７
ｂはピエゾ素子１７ａの清掃部材である。　　′ 第６図は上記のＡ、像担持体の使用頻度、Ｂ。

第２現像装置のトナー残量、Ｃ，クリーナのトナー充満
の各検知信号の１つがその各検知回路Ａ・Ｂ・Ｃから発
せられたとき動作する表示手段のブロック図を示すもの
で、その信号の１つが例えばＯＲ回路りに入力すると、
その回路りから表示回路Ｅに信号を送り例えば発光ダイ
オードＬＥＩＩを発光させ、メインカートリッジｌの寿
命をユーザに警告するものである。

また、上記の表示警告と同時に、装置本体の動作を停止
させ、或は感光ドラムカウンタ（第４図）から第２信号
を発して、前記表示警告後複数枚プリントした後、上記
の動作停止作動を行わせることもできる。

実施例２ 実施例１は感光ドラム１１の回転数で規正するものであ
るが、給紙枚数で同じ警告表示を行うこともできる。

第７図はその実施例を示すもので、コントローラ１１４
が給紙タイミングローラ１１２を駆動する信号Ｓｌを、
モータ１１３に発信するのと同期してメインカートリッ
ジ１に配設したカウンタ１９に信号Ｓ２を送る。カウン
タ１９はコントローラ１１４からの信号Ｓ２を受けて加
算していき、規定数例えば１万枚に達すると、コントロ
ーラ１１４に信号Ｓａを送る。

カウンタ１９は機械式カウンタ又は、不揮発性メモリを
具備した電気式カウンタであり、カートリッジｌ・２を
本体装置より取りはずしてもカウンタ１９はクリアされ
ない。

このような構成においてコントローラ１１４は上記のカ
ウンタ１９からの信号Ｓａ、現像装置１６のトナー無し
信号ｓｂ及びクリーナ１７からの満タン信号Ｓｃの１つ
を受け１表示素子ＬＥＤ２を発光させる信号Ｓ３を発信
する。

実施例３ 第８図の実施例は、カートリッジト２を本体装置に装着
すると、感光ドラム１１は１本体装置に配したロータリ
ーエンコーダ１１７・１１８と連結され、感光ドラム１
１の回転と１＝１でロータリーエンコーダの円板１１７
は回転する。

ロータリーエンコーダのホトダイオード１１８からのカ
ウント数を信号Ｓａとしてコントローラ１１４に送り以
下実施例２と同様に作動し表示素子ＬＥＤ　２を発光さ
せる。

実施例４ 第９図は第２現像装置１６のトナー残量検知手段、クリ
ーナ１７のトナー充満検知手段の別の実施例である。

図中１６ｆは第２現像装ｇｌ１６のホッパ内において、
現像スリーブ１６ａに対面する金属棒、１７ｄはクリー
ナ１７の上壁内面に取付けた電極板、１７ｅはその電極
板１７ｄに対面して設けた金属棒である。その金属棒１
６ｆ・１７ｅはカートリッジの長手方向（紙面と直角、
）に伸び、その金１ぶ棒１６ｆはスリーブ１８ａと、ま
た金属棒１７ｅは電極板１７ｄとの間でコンデンサを形
成し、それぞれ第１０図に示した回路と接続されている
。

さらに第２現像装置１６はスリーブ１６ａに交流電源４
１及び直流電源４２により直流に交流をｔ畳した現像バ
イアスを印加して、現像を行う。

４３・４４は第１現像装置２１のバイアス電源である。

スリーブ１６ａと金属棒１６ｆの間の空間に存在するト
ナー量によってコンデンサ容量に変化を生じ、それに起
因してスリーブ１６ａから誘導される電圧を第１０図に
示す回路の出力端子に信号ｓｂとして検知する。

クリーナ１７においては、前記の電極板１７ｄに現像バ
イアス電源４１・４２からバイアスを導き、同様に金属
棒１７ｅと接続した第１０図と同様な回路によって、ト
ナー充満信号Ｓｃを出力する。

これらの出力５ｂｓＳｃを、比較回路４５を介して、予
め設定されたスライスレベルと比較し、トナー量を検知
し、第６図と同様な回路を用いて、メインカートリッジ
の寿命を警告する。

ところで像担持体の寿命及びクリーナの残トナー捕集能
力については、 ０本プロセスカートリッジに用いる感光ドラムとしてＯ
ＰＣ・アモルファスＳｉ等の非常に長寿命の感光ドラム
であって、予想されるクリーナ容量による残トナー捕集
能力を十分に超える寿命を有する感光ドラムを用いる場
合、 又は、■本プロセスカートリッジに用いるクリーナに捕
集されたトナーを、例えば感光ドラム内部へパイプを通
して送り込む手段によって、クリーナの残トナー捕集能
力を充分に大きく構成し、感光ドラムの寿命より、十分
に長時間に亘って残トナー捕集能力を維持することが可
能な場合、 等がある。

これらの゛場合には、必ずしも像担持体の使用度数検知
手段、クリーニング装置のトナー充満検知手段の両方を
用いることは、必要でなくどちらか一方を設ければ充分
である。

このような構成においても、前述した実施例と同様に、
現像装置のトナー残量検知手段及び像担持体の使用度数
検知手段又はクリーニング装置のトナー充満検知手段の
少なくとも一方が所定値を外れた信号を発したとき、カ
ートリッジの寿命を警告し、更には表示警告と同時に、
装置本体の動作を停止させ、或は警告後複数枚プリント
した後、上記の動作停止作動を行わせることもできる。

ハ、発明の効果 以」〕説明したように、メインカートリッジとサブカー
トリッジから成るプロセスカートリッジにおいて、その
メインカートリッジ内に、現像装置のトナー残量検知手
段及び像担持体の使用度数検知手段・クリーニング装置
のトナー充満検知手段の両方又は一方を設け、それ等の
検知手段の一つから規定値を越えた検知信号を受けたと
き表示回路によりメインカートリッジの寿命を表示警告
してユーザに知らせることによって、前記問題点に記載
した種々の不都合を解消し、常に良質の画像を得ること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を実施した画像形成装置のプロセスカー
トリッジの縦断面図、第２図は上記プロセスカートリッ
ジを画像形成装置本体に組込んだ状態の概略構成説明図
、第３図は多色複写時のプロセス説明図、第４図は感光
ドラム回転カウンタの説明図、第５図は第２現像装置の
トナー残量検知回路、クリーナの満タン検知回路の例示
図、第６図は表示警告装置のブロック図、第７図は給紙
枚数を信号源とする実施例の正面図、第８図は感光ドラ
ムの回転数をロータリーエンコーダで検出する実施例、
第９図は第１現像装置、クリーナの所要検出を現像バイ
アス電源を利用して得る実施例、第１０図はその検出回
路、第１１図は多色記録電子写真装置の従来例の説明図
。 １・・・メインカートリッジ、２・・・サブカートリッ
ジ、１１・・・感光ドラム、１６・・・第２現像装置、
１６ａ・・・現像スリーブ、１７・・・クリーナ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、像担持体の周囲に、潜像形成工程・現像工程・クリ
   ーニング工程等のプロセス手段を配設して装置本体に着
   脱するメインカートリッジに、少なくとも現像手段を有
   する１つまたは複数のサブカートリッジを着脱可能に構
   成したプロセスカートリッジを用いる画像形成装置にお
   いて、該メインカートリッジ内に、現像装置のトナー残
   量検知手段及び像担持体の使用度数検知手段・クリーニ
   ング装置のトナー充満検知手段の両方又は一方を設け、 それ等の検知手段の何れかが所定値を外れた信号を発し
   たとき、該メインカートリッジの寿命を知らせる表示手
   段を設けたことを特徴とする画像形成装置。 ２、特許請求の範囲第１項において、その表示装置の作
   動時、またはその作動後所定枚数のプリントをした後に
   装置本体の動作を停止させるように構成したことを特徴
   とする画像形成装置。