JP2011017847A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】消耗品であるドラムユニットを最後まで無駄なく使用できる画像形成装置を提供する。
【解決手段】感光体ドラムが通常使用の寿命に達した後でも中心部２００ｍｍ以内の幅では良好な印字が可能であることに対応して、Ａ４判を横にして印刷するときの通常幅の現像ユニット１２ａと、Ａ４判を縦にして印刷するときの狭い幅の予備の現像ユニット１２ｂの２つの現像ユニットを用意する。感光体ドラムが通常使用の寿命に達したとき、ドラムユニットが寿命であること、Ａ４判用紙の横印刷又はＡ３判用紙の印刷を行う場合はドラムユニットを新品と交換すること、Ａ４判用紙を縦送りで使用するならドラムユニットを交換せずに約Ｘ枚の追加印字が可能であること、を表示してユーザに印刷方法を選択させる。
【選択図】図５

Description

本発明は、感光体ドラムの寿命を可及的に長期化させ且つトナーを無駄なく使用する画像形成装置に関する。

従来、電子写真方式の画像形成装置がある。この画像形成装置は、一般に感光体ドラムを一様に帯電させて初期化し、この感光体ドラムに光書込みによる露光によって静電潜像を形成し、この静電潜像をトナー像化（現像）して、その現像されたトナー像を直接または間接に用紙等の転写材に転写して定着器で定着させる。

このような画像形成装置の画像形成処理方式としては、一般的に「帯電ローラによる帯電方式」「現像ローラによる一成分現像方式」「転写ローラによる直接転写方式」「クリーニングブレードによるクリーニング方式」等が採用されているものが多い。

感光体ドラムの感光層は、上記のように現像と転写に使用されることによって、トナー含有成分や帯電による窒素酸化物の付着が生じる。これらの付着物は感光体ドラムの露光帯電特性を劣化させる。この劣化を防ぐため、感光層はある程度、経時的に削れるように構成される必要がある。

上述した帯電ローラ、現像ローラ、転写ローラ、クリーニングブレード等は、全て感光体ドラムに当接している。そして、経時的に感光体ドラムの感光層を削る作用があるのは、感光層が経時的にある程度削れるように構成される必要があるからである。

ところで、感光層の削れが進行すると感光体ドラムの帯電性（初期化帯電性と潜像帯電性）が低下し、トナーの地カブリを生じたり、露光感度の低下により画像濃度が低下するといった障害が生じる。これらの障害が発生するようになると、消耗品として感光体ドラムが寿命に達したということになる。

上記のように、感光体ドラムの感光層の削れは、性能維持のために、ある程度必要である。しかし、ユーザにとっては、消耗品のランニングコストの利点を確保するためには、消耗品はできるだけ長寿命であって欲しいという要望がある。

ところで、前述のように、接触式の帯電、現像、転写、クリーニングを繰り返していると、感光体ドラムの端部の方が中央部に比べて削れ量が多い傾向が見られる。この原因は、上述した帯電ローラ、現像ローラ、クリーニングブレード等の部材が、ローラ状あるいは細長い板状に形成されていることにある。

つまり、これらの部材は、両端を支持部材に支持された状態で感光体ドラムに押圧接触しているため、感光体ドラムとの接触圧が両端部の方が中央部に比べて強くなるためである。

接触圧が強いと円周方向の接触範囲が広くなる。つまり、感光体ドラムの中央部よりも両端部のほうが、各部材との円周方向の接触範囲が広くなる。広い分だけ摺擦負荷や電気負荷が大きくなる。摺擦負荷や電気負荷が大きいほど感光層の削れの進行が速くなる。

このような感光体ドラムの感光層の両端部の削れを抑制することが出来れば、感光ドラムの長寿命化を図ることができる。この感光層の両端部の削れに関係する感光ドラムの長寿命化については、従来種々検討されている。

例えば、転写ローラの中央部領域とその両端側領域における研磨方向を逆にしてそれぞれ研磨することによって、転写ローラの感光ドラムとの摺擦力が、この両端側領域の内側に位置する中央部領域（通紙部）の感光ドラムとの摺擦力より小さくなることによって、感光ドラムの両端側領域の削れを抑制することが可能となり、感光ドラムの長寿命化を図ることができるという画像形成装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

尚、ここでいう転写ローラは、搬送ベルト等の搬送媒体を介さずに直接感光体ドラムと協働して用紙を挟持し、その用紙にトナー画像を転写する方式のものを指している。この場合、先行の用紙を送り出し次の用紙が来るまでは、転写ローラは感光体ドラムに直接接触して回転している。

また、帯電装置として第一と第二の帯電装置を有し、第一の帯電装置は接触帯電装置で
あり、第二の帯電装置はコロナ帯電器等の像担持層の削れの少ない帯電装置で、第一の帯電装置の帯電幅より広い範囲を帯電することを特徴とする画像形成装置が提案されている（例えば、特許文献２参照）。

尚、ここでいう像担持層とは像担持体の像担持層のことであり、像担持体は感光体ドラムのことである。つまり像担持層とは、感光体ドラムの感光層のことである。

また、クリーニング幅を帯電幅より狭くすることにより、画像形成ユニットを小型化して、クリーニングブレードの端部をクリーニング部に対し１３５度〜１７５度の鈍角形状にすることにより、画像形成ユニットの長寿命化を達成するという電子写真装置が提案されている（例えば、特許文献３参照）。

尚、画像形成ユニットは、一般に、現像キットと感光体ドラムキットとが一体に組み付けられた形状になっており、画像形成ユニットの長寿命化は、感光体ドラムの長寿命化とほぼ同義である。

特開２００２−０４９２５３号公報 特開２００３−１６７４１６号公報 特開２００６−２０８５５０号公報

ところで、特許文献１の従来技術は、転写ローラの研磨目を軸方向の途中で切替えるとしているが、この方法は転写ローラの製造工程に多大な負荷をかけることになり製造コストの上昇を招くという課題がある。

また、転写ローラの用紙搬送力が両端と中央とで差が生じることによって用紙にしわが発生すると考えられるが、このような不具合の発生については何ら考慮されていないという課題がある。

また、特許文献２の従来技術は、帯電器を２個搭載し、削れの進行しやすい端部については、コロナ帯電器等の摺擦負荷の小さい帯電器に担当させるというものであるが、帯電器を２個搭載することにより、装置の大型化、コストの上昇、消費電力の増大、オゾンの発生等、現実的に生じる種々の課題がある。

また、特許文献３の従来技術は、感光体ドラムの感光層の削れの要因として大きいと思われるクリーニングブレードによる両端部削れを低減するという目的において効果が期待できる。しかし、クリーニングブレードの接触圧を低下させることは、本来の目的であるクリーニング効果を低下させることであり、クリーニング不良とのバランスを取ることにおける課題が残されている。

上記の課題を解決するために、本発明の画像形成装置は、感光体ドラムを備えたドラムユニットと現像ローラを備えた現像ユニットとを分離可能に一体に組み付けて成る画像形成ユニットを有する画像形成装置において、上記画像形成ユニットは通常幅の現像ユニットと通常幅よりも所定寸法狭い幅の予備現像ユニットとを交換して装着可能な可変装着部を有し、上記画像形成ユニットにおいて通常幅の上記現像ユニットを用いて画像形成処理中に上記ドラムユニットの感光体ドラムが通常使用での寿命に達したか否かを判別する通常寿命判別手段と、該通常寿命判別手段により上記感光体ドラムが通常使用での寿命に達したと判別されたとき、上記ドラムユニットが通常使用での寿命に達したことを報知する通常寿命報知手段と、限定した幅で用紙を使用すると新品のドラムユニットと交換することなく通常使用での寿命に達した上記ドラムユニットを所定期間だけ延長使用が可能であることを報知する延長使用報知手段と、上記用紙を限定した幅で使用しないときは通常使用での寿命に達した上記ドラムユニットを新品の上記ドラムユニットと交換することを促す新品交換催告手段と、通常使用での寿命に達した上記ドラムユニットが新品の上記ドラムユニットと交換されたか否か判別する新品交換判別手段と、該新品交換判別手段により新品の上記ドラムユニットと交換されていなことが判別されたとき、上記画像形成ユニットにおいて通常幅の上記現像ユニットを上記予備現像ユニットと交換することを促す予備交換催告手段と、上記予備現像ユニットが上記画像形成ユニットに装着されたことを確認する予備現像ユニット確認手段と、上記予備現像ユニットが上記画像形成ユニットに装着されたことが確認されたとき、通常使用での寿命に達した上記ドラムユニットにおける延長使用が可能な枚数を計数可能に設定する延長枚数設定手段と、を有して構成される。

この画像形成装置において、例えば、上記通常幅は、Ａ４判の用紙を横に通紙する幅であり、上記所定寸法狭い幅は、Ａ４判の用紙を縦に通紙する幅である。

本発明は、現像ユニットに比べて寿命が長いドラムユニットの寿命を感光体ドラムの両端部の削れによって判別する画像形成装置において、通常使用で寿命となったドラムユニットに対し、標準で使用可能な用紙幅より狭い用紙幅に限定することにより、画質を維持した状態で延長寿命ぎりぎりまでドラムユニットを使用することができるので、消耗品のドラムユニットを最後まで無駄なく使用でき、ユーザにとって消耗品ユニットのランニングコストが低下するという効果を奏する。

また、狭い用紙幅に限定した場合、標準使用幅の現像ユニットと限定された狭い用紙幅に応じた予備現像ユニットとを交換するので、画像形成領域以上に付着残留するトナーをクリーニングで除去するというトナーの無駄が無くなり、この点でも、消耗品であるトナーのランニングコストが低下するという効果を奏する。

本発明の実施例１に係るフルカラー画像形成装置（プリンタ）の内部構成を説明する断面図である。 本発明の実施例１に係るプリンタの制御装置を含む回路ブロック図である。 (a) は本発明の実施例１に係るプリンタの画像形成ユニットの構成を示す断面図、(b) は画像形成ユニットがドラムユニットと現像ユニットとを分離可能に一体に組み付けて成ることを模式的に示す図である。 本発明の実施例１に係るプリンタと同様の構成のプリンタを用いて、通常の寿命まで使用済みの感光体ドラムの感光層の膜厚を新品の感光体ドラムの感光層の膜厚と比較して示した図である。 (a) は本発明の実施例１に係るプリンタの通常幅の現像ユニットを示す正面図、(b) は通常よりも狭い幅の予備現像ユニットを示す正面図である。 (a),(b) は本発明の実施例１に係るプリンタの感光体ドラムが通常の寿命に達したときから後の給紙カセットの用紙規制板の動作を説明する図である。 本発明の実施例１に係るプリンタの感光体ドラムが通常の寿命に達したときから後の処理を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。

図１は、本発明の実施例１に係るフルカラー画像形成装置（以下、単にプリンタという）の内部構成を説明する断面図である。図１に示すプリンタ１は、電子写真式で二次転写方式のタンデム型のカラー画像形成装置である。

上記画像形成部２は、同図の右から左へ４個の画像形成ユニット６（６Ｍ、６Ｃ、６Ｙ、６Ｋ）を多段式に並設した構成からなる。

上記４個の画像形成ユニット６のうち上流側（図の右側）の３個の画像形成ユニット６Ｍ、６Ｃ及び６Ｙは、それぞれ減法混色の三原色であるマゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、イエロー（Ｙ）の色トナーによるモノカラー画像を形成し、画像形成ユニット６Ｋは、主として文字や画像の暗黒部分等に用いられるブラック（Ｋ）トナーによるモノクロ画像を形成する。

上記の各画像形成ユニット６は、トナー容器（トナーカートリッジ）に収納されたトナーの色を除き全て同じ構成である。したがって、以下ブラック（Ｋ）用の画像形成ユニット６Ｋを例にしてその構成を説明する。

画像形成ユニット６は、最下部に感光体ドラム７を備えている。この感光体ドラム７は、その周面が例えば有機光導電性材料で構成されている。この感光体ドラム７の周面近傍を取り巻いて、クリーナ８、帯電ローラ９、光書込ヘッド１１、及び現像ユニット１２の現像ローラ１３が配置されている。

現像ユニット１２は、上部のトナー容器に同図にはＭ、Ｃ、Ｙ、Ｋで示すようにマゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、イエロー（Ｙ）、ブラック（Ｋ）のいずれかのトナーを収容し、中間部には下部へのトナー補給機構を備えている。

また、現像ユニット１２の下部には側面開口部に上述した現像ローラ１３を備え、内部にはトナー撹拌部材、現像ローラ１３にトナーを供給するトナー供給ローラ、現像ローラ１３上のトナー層を一定の層厚に規制するドクターブレード等を備えている。

中間転写ベルトユニット３は、本体装置のほぼ中央で図の左右のほぼ端から端まで扁平なループ状になって延在する無端状の転写ベルト１４と、この転写ベルト１４を掛け渡されて転写ベルト１４を図の反時計回り方向に循環移動させるベルト駆動ローラ１５と従動ローラ１６を備えている。

上記の転写ベルト１４は、トナー像を直接ベルト面に転写（一次転写）されて、そのトナー像を更に記録媒体（以下、用紙ともいう）に転写（二次転写）すべく用紙への転写位置まで搬送するので、ここではユニット全体を中間転写ベルトユニットといっている。

この中間転写ベルトユニット３は、上記扁平なループ状の転写ベルト１４のループ内にベルト位置制御機構１７を備えている。ベルト位置制御機構１７は、転写ベルト１４を介して感光体ドラム７の下部周面に押圧する導電性発泡スポンジから成る一次転写ローラ１８を備えている。

ベルト位置制御機構１７は、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）及びイエロー（Ｙ）の３個の画像形成ユニット６Ｍ、６Ｃ及び６Ｙに対応する３個の一次転写ローラ１８を鉤型の支持軸を中心に同一周期で回転移動させる。

そして、ベルト位置制御機構１７は、ブラック（Ｋ）の画像形成ユニット６Ｋに対応する１個の一次転写ローラ１８を上記３個の一次転写ローラ１８の周期と異なる回転移動周期で回転移動させて転写ベルト１４を感光体ドラム７から離接させる。

すなわち、ベルト位置制御機構１７は、中間転写ベルトユニット３の転写ベルト１４の位置を、フルカラーモード（４個全部の一次転写ローラ１８が転写ベルト１４に当接）、モノクロモード（画像形成ユニット６Ｋに対応する一次転写ローラ１８のみが転写ベルト１４に当接）、及び全非転写モード（４個全部の一次転写ローラ１８が転写ベルト１４から離れる）に切換える。

上記の中間転写ベルトユニット３には、上面部のベルト移動方向最上流側の画像形成ユニット６Ｍの更に上流側に、ベルトクリーニング部３４が配置され、ベルト下面部には、ほぼ全面に沿い付けるように平らで薄型の廃トナー回収容器１９が着脱自在に配置されている。

給紙部４は、上下２段に配置された２個の給紙カセット２１を備え、２個の給紙カセット２１の給紙口（図の右方）近傍には、それぞれ用紙取出ローラ２２、給送ローラ２３、捌きローラ２４、待機搬送ローラ対２５が配置されている。

待機搬送ローラ対２５の用紙搬送方向（図の鉛直上方向）には、転写ベルト１４を介して従動ローラ１６に圧接する二次転写ローラ２６が配設されて、用紙への二次転写部を形成している。

この二次転写部の下流（図では上方）側にはベルト式定着装置２７が配置されて、ベルト式定着装置２７の更に下流側には、定着後の用紙をベルト式定着装置２７から搬出する搬出ローラ対２８、及びその搬出される用紙を装置上面に形成されている排紙トレー２９に排紙する排紙ローラ対３１が配設されている。

両面印刷用搬送ユニット５は、上記搬出ローラ対２８と排紙ローラ対３１との中間部の搬送路から図の右横方向に分岐した開始返送路３２ａ、それから下方に曲がる中間返送路３２ｂ、更に上記とは反対の左横方向に曲がって最終的に返送用紙を反転させる終端返送路３２ｃ、及びこれらの返送路の途中に配置された４組の返送ローラ対３３ａ、３３ｂ、３３ｃ、３３ｄを備えている。

上記終端返送路３２ｃの出口は、給紙部４の下方の給紙カセット２１に対応する待機搬送ローラ対２５への搬送路に連絡している。また、本例において中間転写ベルトユニット３の上面部には、前述したベルトクリーニング部３４が配置されている。

ベルトクリーニング部３４は、転写ベルト１４の上面に当接して廃トナーを擦り取って除去して、図示を省略したベルトクリーナユニットの一時貯留部に溜め込み、その溜め込まれた廃トナーを搬送スクリューにより落下筒内を上部まで搬送し、落下筒を介して廃トナー回収容器１９に送り込んでいる。

図１に示すように、このプリンタ１は、用紙に直接トナー像を転写する方式ではなく、待機搬送ローラ対２５により二次転写部まで鉛直方向に搬送される用紙に中間転写ベルト１４を介してトナー像を転写する方式となっている。

したがって、用紙の搬送路に発生する用紙ジャム等の不具合を回復するメンテナンス処理時には、図１の右側を開放するのみで対処できるようになっている。

そして、用紙ジャム等の不具合はキット類の配設部では発生しないので、図１の左側に集中するキット類などの消耗品の着脱の操作は、長手方向に入れ替え操作するだけの小さなスペースで良いように構成されている。

図２は、上記のプリンタ１の制御装置を含む回路ブロック図である。図２に示すように回路ブロックは、ＣＰＵ（central processing unit)３５を中心にして、このＣＰＵ３５に、それぞれデータバスを介してインターフェイスコントローラ（Ｉ／Ｆ＿ＣＯＮＴ）３６及びプリンタコントローラ（ＰＲ＿ＣＯＮＴ）３７が接続されている。このＰＲ＿ＣＯＮＴ３７にはプリンタ印字部３８が接続されている。

また、ＣＰＵ３５には、ＲＯＭ（read only memory）３９、ＥＥＰＲＯＭ（electrically erasable programmable ROM）４１、本体操作部の操作パネル４２、及び各部に配置されたセンサからの出力が入力されるセンサ部４３が接続されている。ＲＯＭ３９には、システムプログラムが記憶され、ＣＰＵ３５は、このシステムプログラムに従って各部を制御して処理を行う。

すなわち、各部において、先ず、Ｉ／Ｆ＿ＣＯＮＴ３６は、例えばパーソナルコンピュータ等のホスト機器から供給される印字データをビットマップデータに変換し、フレームメモリ４４に展開する。フレームメモリ４４は、ブラック（Ｋ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、イエロー（Ｙ）ごとに記憶エリアが設定されており、各色のデータが対応するエリアに展開される。

フレームメモリ４４に展開されたデータはＰＲ＿ＣＯＮＴ３７に出力され、ＰＲ＿ＣＯＮＴ３７からプリンタ印字部３８に出力される。

プリンタ印字部３８は、エンジン部であり、ＰＲ＿ＣＯＮＴ３７からの制御の下で、図１に示した感光体ドラム７、一次転写ローラ１８等を含む回転駆動系、帯電ローラ９、光書込ヘッド１１等の被駆動部を有する画像形成部の印加電圧などのプロセス負荷への駆動出力を制御する。

更にプリンタ印字部３８は、中間転写ベルトユニット３の上下移動や転写ベルト１４の回転駆動、ベルト式定着装置２７のベルト駆動などを行うベルト駆動部４５、用紙取出ローラ２２〜排紙ローラ対３１等の回転駆動される各部からなる搬送機構を駆動する搬送機構駆動部４６への駆動出力を制御する。

そして、ＰＲ＿ＣＯＮＴ３７から出力されたブラック（Ｋ）、マゼンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、イエロー（Ｙ）の各色のデータは、プリンタ印字部３８からそれぞれ対応する図１に示した光書込ヘッド２１に供給される。

また、操作パネル４２には、特には図示しないが、各種の操作ボタンと、その操作ボタンの操作結果やプリンタ１の現在の状態を報知するための、表示装置が設けられている。

図３(a) は、画像形成ユニット６の構成を示す断面図であり、図３(b) は画像形成ユニット６がドラムユニット５０と現像ユニット１２とを分離可能に一体に組み付けて成ることを模式的に示す図である。

尚、図３(a),(b) には、図１と同一の構成部分には図１と同一の番号を付与して示している。また、画像形成ユニット６が本体装置に装着されたときに係合する光書込ヘッド１１と転写ベルト１４を二点鎖線の仮想線で示している。

図３(a) に示すように、画像形成ユニット６は、トナーカートリッジ４７と外装フレーム４８を備えた現像部４９とからなる現像ユニット１２と、外装フレーム４８に組み付けられて現像ユニット１２と一体になったドラムユニット５０とで構成されている。

ドラムユニット５０には、図１に示した感光体ドラム７、クリーナ８、帯電ローラ９等が組み込まれており、現像ユニット１２の現像部４９には、図１に示した供給ローラ１９や現像ローラ１３の他に、ドクターブレード５１、攪拌器５２等が配設されている。

一方のドラムユニット５０は、クリーナ８でクリーニングされ、帯電ローラ９で一様に初期化帯電された感光体ドラム７の周面上に、光書込ヘッド１１により制御部からの画像信号にしたがった露光が行われて、初期化帯電の高電圧部と露光により減衰した低電圧部からなる静電潜像が形成される。

この静電潜像は、感光体ドラム７の矢印で示す反時計回り方向への回転に伴われて、感光体ドラム７と現像ローラ１３との対向部で形成される現像位置ａへと移動する。

他方の現像部４９には、上部のトナーカートリッジ４７から供給される非磁性一成分現像剤（トナー）が常に収容されている。攪拌器５２はトナーが凝固しないように攪拌し、供給ローラ１９は、矢印で示すように現像ローラ１３と同一方向に回転しながらトナーを現像ローラ１３の周面に供給する。

現像ローラ１３の周面に供給されたトナーは、現像ローラ１３の搬送方向（回転方向）の下流側に配置されているドクターブレード５１によって、一定の厚さ規制され、現像位置ａへと回転搬送される。

現像位置ａへと回転搬送されたトナーは、現像ローラ１３と感光体ドラム７の周面の電位差により静電潜像の低電位部に転移し、これにより静電潜像の低電位部がトナーによって顕像化され、感光体ドラム７の周面に画像が現像される。

感光体ドラム７の周面に現像されたトナー画像は、転写ベルト１４と感光体ドラム７とが対向配置される転写部へと回転搬送される。図１に示した一次転写ローラ１８は感光体ドラム７の周面上のトナー画像が形成されている静電潜像の低電位部とは相対的に逆極性の電荷を一次転写ベルト１４に印加する。この一次転写ベルト１４に印加される電荷により感光体ドラム７の周面上のトナー画像は一次転写ベルト１４に転写される。

尚、クリーナ８は、トナー画像が一次転写ベルト１４に転写された後に感光体ドラム７の周面に残留するトナーを、クリーニングブレード８ａによって感光体ドラム７の周面から掻きとって、初期化帯電される前の感光体ドラム７の周面を一様に清掃する役目を持っている。

一次転写ベルト１４に転写されたトナー画像は、図１に示した従動ローラ１６と二次転写ローラ２６とが対向配置されている二次転写部に搬送される。この二次転写部には給紙部４の給紙カセット２１から給紙された転写材（用紙）が搬送されてくる。

転写材（用紙）は二次転写部でトナー画像を転写される。転写されたトナー画像はベルト式定着装置２７で用紙の紙面に定着される。トナー画像を定着された用紙は、搬出ローラ対２８、排紙ローラ対３１によって、排紙トレー２９上に排出される。

ところで、本例において、ドラムユニット５０の感光体ドラム７は、クリーニングブレード８ａによって周面を掻きとられ、初期化帯電のために帯電ローラ９により摺接され、静電潜像を現像するために現像ローラ１３により摺接されている。

これらクリーニングブレード８ａ、帯電ローラ９、現像ローラ１３等の部材は、細長いローラ状あるいは細長い板状に形成され、両端を支持部に支持されている部材である。そして、これらの部材は両端を支持部に支持された状態で感光体ドラム７に常時押圧接触している。

このため、これらの部材と感光体ドラム７との接触圧は、両端部の方が中央部に比べて強くなっている。接触圧が強いと円周方向の接触範囲が広くなる。したがって、感光体ドラムの中央部よりも両端部のほうが、各部材との円周方向の接触範囲が広くなる。

広い分だけ摺擦負荷や電気負荷が大きくなり、摺擦負荷や電気負荷が大きいほど感光体ドラムの感光層の削れが速く進行することは前述した。つまり感光体ドラム７の両端部ほど感光層の削れが速く進行する。

図４は本実施例と同様の構成のプリンタを用いて、通常使用の寿命まで使用済みの感光体ドラム（サンプル１、サンプル２）の感光層の膜厚を新品の感光体ドラムの感光層の膜厚と比較して示した図である。図４は横軸に感光体ドラムの周面の中心からの位置を±ｍｍで示し、縦軸に感光層の膜厚をμｍで示している。

上に四角形のプロットで示す新品の感光体ドラムの感光層の膜厚は、いずれの位置においても、ほぼ一様に３０μｍとなっている。これに対して、下に三角形のプロット又は菱形のプロットで示す通常使用の寿命まで使用済みのサンプル１又はサンプル２の感光体ドラムの感光層の膜厚は、中心部でほぼ２０μｍ前後、中心から±１００ｍｍの位置でほぼ１７μｍ〜１８μｍである。

そして、中心から±１００ｍｍの位置を超えると、±１５０ｍｍの位置までの間に、膜厚が１０μｍ近くまで急激に薄くなっている。この例でも、中央部に比べて両端部が極端に感光層の削れが進行していることが分かる。

尚、四角形、三角形、及び菱形のプロットで示される３本のグラフの下方に「Ａ４Ｔ幅」の説明付きで±１００ｍｍ間に示される両方向矢印は、Ａ４判の用紙を縦に用いて印刷したときの、両側部にそれぞれ５ｍｍ程度の余白部を持つ画像形成領域を示している。

また、同様に「Ａ４Ｙ幅」の説明付きで±１５０ｍｍ間に示される両方向矢印は、Ａ４判の用紙を横（Ａ３判の用紙の縦と同じ）に用いたときの通紙幅を示している。

この比較試験に用いられた感光体ドラムは、感光層の膜厚が約１０μｍを下回ると帯電感度が低下して、現像される画像濃度の低下を生じる。更に感光層の膜厚が５〜７μｍになると、帯電能力が低下して地カブリを生じる特性を有している。

図４でみると、通常使用の寿命まで使用済みのサンプル１、サンプル２は、ともに上述したように中心から±１００ｍｍの位置までは感光層の膜厚はほぼ１７μｍ〜１８μｍであって、帯電感度は十分に保たれている。

そして、中心から±１００ｍｍの位置を超えると±１５０ｍｍの位置まで膜厚が１０μｍ近くまで急激に薄くなっているが、まだ１０μｍを下回ってはいない。しかし±１００ｍｍの位置から±１５０ｍｍの位置までの膜厚の変化（換言すれば帯電感度の変化）が急変している。

したがって、Ａ４判の用紙を横（又はＡ３判の用紙を縦）に通紙して印刷したのでは、中心部の±１００ｍｍでは画像品質は安定しているが、±１００ｍｍを超える通紙幅方向の両端部では画像の品質が中心部よりも急激に低下する。これが、サンプル１、サンプル２の感光体ドラムが通常使用の寿命に達したとされた理由である。

しかし、中央部の±１００ｍｍの範囲では、感光層の膜厚はほぼ１７μｍ〜１８μｍであるから、まだ十分使える程度の膜厚を有している。したがって、２００ｍｍ以内の幅の狭い用紙サイズであれば、まだしばらく良好な印字が可能である。

Ａ４判を縦に通紙した場合の通紙幅は約２１．１ｍｍであって２００ｍｍを超える。しかし実際の印字では、通紙幅方向の両端部には出来上がり画像の見易さや定着時の画像のはみ出し防止等の理由から少なくとも１０ｍｍ程度の余白を必要とするので、画像形成領域を１８０ｍｍ幅とするのが一般的である。

したがって、通常使用の寿命に達した感光体ドラムでも２００ｍｍ以内の幅で良好な印字が可能であるなら、Ａ４判を縦に通紙して１８０ｍｍ幅の良好な画像を形成することができることが判明する。

そこで、本実施例では、感光体ドラムが通常使用の寿命に達するまで使用する通常幅の現像ユニットと、感光体ドラムが通常使用の寿命に達した後に２００ｍｍ以内の幅で良好な印字が可能であることに対応する通常よりも狭い幅の、つまりＡ４判を縦にしたときの幅の予備現像ユニットの２つを用意する。

図５(a) は、通常幅の現像ユニット１２ａを示す正面図であり、図５(b) は通常よりも狭い幅の予備現像ユニット１２ｂを示す正面図である。尚、図５(a),(b) には、図３(a) に示した現像ユニット１２と同一の機能を有する部分には図３(a) と同一の番号を付与して示している。

また、図５(a),(b) には、図３(a) では説明しなかったトナー補給口５３と検知装置５４も示している。検知装置５４は、画像形成ユニット６の外装フレーム４８に取り付けられており、画像形成ユニット６に現像ユニットが１２（１２ａ、１２ｂ）が装着されたか否かを検知する。

本例では、感光体ドラム７が通常使用の寿命に達したときは、画像形成ユニット６の外装フレーム４８にドラムユニット５０をそのまま組み付けたままにしておき、それまで使用していた図５(a) に示す通常幅（Ａ４Ｙ幅（Ａ４判用紙を横にしたときの幅に対応する幅））の現像ユニット１２ａを取り外す。

そして、取り外した後に代って図５(b) に示す通常よりも狭い幅（Ａ４Ｔ幅（Ａ４判用紙を縦にしたときの幅に対応する幅））の予備の現像ユニット１２ｂを取りつけて、ドラムユニット５０を感光体ドラム７の延長寿命（Ａ３縦で追加印刷が可能な枚数）まで使用することを原則とする。

尚、取り外した現像ユニット１２ａは、一般に感光体ドラムよりも現像ローラの方が寿命は長いので、感光体ドラムが新しく交換されたとき取り外した現像ユニット１２ａを再び取り付けるようにする。

本例では、通常幅の現像ユニット１２ａ、又は狭い幅の予備現像ユニット１２ｂが、画像形成ユニット６に装着されたか否かを検知装置５４が検知する。なお、検知装置５４が狭い幅の予備現像ユニット１２ｂが装着されたことを検知したときは、給紙カセット２１の用紙規制板を強制的に幅の狭い方に変更する、又は幅の狭い規制板となっている給紙カセット２１のみを給紙可能にし、他の給紙カセット２１の給紙動作を禁止するようにしてもよい。

図６(a),(b) は、本例のプリンタ１において、画像形成ユニット６の感光体ドラム７が通常使用の寿命に達したときから後の給紙カセット２１における、近年一般的に使用されるようになったＡ４判の用紙に対する用紙規制板の動作を説明する図である。

図６(a) は、感光体ドラム７が通常使用の寿命に達するまでの間、Ａ４判の用紙５５を給紙カセット２１に載置して使用する場合の一般的な用紙規制板の規制位置を示している。

Ａ４判の用紙５５を使用する場合は、印刷処理を早く終了させるために、図６(a) に示すように、用紙５５を横にして使用する。そのために、両側規制板５６を給紙カセット２１の幅一杯に広げた位置に設定し、後方規制板５７を給紙カセット２１の中央まで狭めた位置に設定する。

感光体ドラム７が通常使用の寿命に達して、更に延長寿命まで使用する場合は、図５(b) に示した予備現像ユニット１２ｂを使用する。その場合は図６(b) に示すように、Ａ４判の用紙５５を縦にして使用しなければならないので、Ａ４判の用紙５５を縦に置いたときの横幅になるように両側規制板５６を給紙カセット２１の中央部に引き寄せ、後方規制板５７をＡ４判の用紙５５の縦の長さの位置に設定する。

図７は、感光体ドラム７が通常使用の寿命に達したとき、その後の画像形成ユニット６の使用方法を選択する処理を示すフローチャートである。図２に示したプリンタ印字部３８（以下、単に制御部という）は、印刷処理を実行しているときに常にドラムユニット５０の寿命カウンタ（Ａ４判換算で用紙の印刷枚数を計数するカウンタ）の計数値を監視している。

そして、制御部は、感光体ドラム７が通常使用の寿命に達したことを寿命カウンタが示していることを検出すると、図７に示す処理を割り込み処理として開始する。

図７において、制御部は、先ず寿命カウンタの計数値によって感光体ドラム７が通常使用の寿命に達したことを検出する（ステップＳ１）。次に、制御部は、プリンタ１の操作パネル４２の表示装置に、例えば「ドラムユニット寿命です、Ａ４判用紙を縦送りで約Ｘ枚追加印字可能です、Ａ３判用紙での印字が必要な場合は新しいドラムユニットに交換してください。」等のメッセージを表示報知する（ステップＳ２）。

続いて、制御部は、ドラムユニット５０が交換されたか否かを判別する（ステップＳ３）。そして、ドラムユニット５０が交換されたことを検出すると（Ｓ３がＹ）、次に、画像形成ユニット６に、通常幅の現像ユニット１２ａが装着されているか否かを判別する（ステップＳ４）。

現像ユニット１２ａが装着されていないとき、制御部は、例えば「画像形成ユニットに通常幅の現像ユニットを装着してください」等のメッセージを表示報知し、通常幅の現像ユニット１２ａが画像形成ユニット６に装着されるまで待機する（ステップＳ４、判別がＮ）。

そして、制御部は、通常幅の現像ユニット１２ａが画像形成ユニット６に装着されたことを検出すると（Ｓ４がＹ）、交換された新たなドラムユニット５０に対応する寿命カウンタをリセットすると共に枚数カウンタにＸをセットして（ステップＳ５）、割り込み処理を終了して、新品からの寿命管理を行う通常の印刷処理に戻る。

尚、ここで枚数カウンタにセットされる値Ｘは、追加印刷が可能な枚数の初期値である。この値Ｘは、感光体ドラム７に電圧リークが発生する「限界寿命」から、全幅使用で設定した「通常使用の寿命」を引いた値に対し、電圧リークが生じない程度の余地を見込んで設定されている。

上記ステップＳ３の判別で、所定の時間が経過しても新たなドラムユニット５０に交換されなかったとき、又はユーザにより「追加印字」等のボタンが押されたときは（Ｓ３がＮ）、次に、制御部は、その画像形成ユニット６の現像ユニット１２が予備の現像ユニット１２ｂに交換されているか否かを判別する（ステップＳ６）。

そして、予備の現像ユニット１２ｂに交換されていない場合は（Ｓ６がＮ）、制御部は、例えば「予備の現像ユニットに交換してください、Ａ４用紙を縦送りにセットしてください、Ａ４用紙の横送りやＡ３用紙は端部に画像が形成されません」等のメッセージを表示報知し（ステップＳ７）、現像ユニットが予備の現像ユニット１２ｂに交換されるまで待機する（ステップＳ８、判別がＮ）。

そして、制御部は、予備の現像ユニット１２ｂが画像形成ユニット６に装着されたことを検出すると（Ｓ８がＹ）、レジスタＸの値Ｘが「０」であるか否か判別する（ステップＳ９）。

予備の現像ユニット１２ｂが画像形成ユニット６に装着された初期には、レジスタＸには追加印刷の可能枚数の初期値がそのまま設定されている。したがって、制御部はＸ≠０であることを確認して（Ｓ９がＮ）、印刷を実行すると共に枚数カウンタの値Ｘを「１」デクリメントして、その値を操作パネル４２の表示装置に表示し（ステップＳ１０）、割り込み処理を終了して印刷処理に戻る。

この後は、制御部は、Ｘ＝０となるまで、又はドラムユニット５０が新たなドラムユニット５０に交換されるまで、ステップＳ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ６、Ｓ９、Ｓ１０の処理を繰り返す。そして、Ｘ＝０となったときは、ステップＳ２で「・・・、Ａ４判用紙を縦送りで約０枚追加印字可能です、・・・」の表示を繰り返えす。ここで、ユーザによって、ドラムユニット５０が新たなドラムユニット５０に交換される。

このように、本例のプリンタ１は、感光体ドラムが通常使用の寿命に達したとき、用紙の設定をＡ４判の縦印刷に設定し、枚数カウンタを減算して表示しながら印刷を続行できるようにする。

このように印刷を続行させながら、時々新しいドラムユニットの準備を促すメッセージを表示することによって、ユーザに円滑な消耗品交換の機会を提供することができる。尚、感光体ドラムが通常使用の寿命に達したとき、「端部に障害が出る」旨を表示して、Ａ４判の横、又はＡ３判の使用を続けるようにしてもよい。

本発明は、感光体ドラムの寿命を可及的に長期化させ且つトナーを無駄なく使用する画像形成装置に利用することができる。

１ 画像形成装置（プリンタ）
２ 画像形成部２、
３ 中間転写ベルトユニット
４ 給紙部
５ 両面印刷用搬送ユニット
６（６Ｍ、６Ｃ、６Ｙ、６Ｋ） 画像形成ユニット
７（７ｍ、７ｃ、７ｙ、７ｋ） 感光体ドラム
８ クリーナ
８ａ クリーニングブレード
９ 帯電ローラ
１１ 光書込ヘッド
１２ 現像ユニット
１２ａ 通常幅の現像ユニット
１２ｂ 予備の現像ユニット
１３ 現像ローラ
１４ 転写ベルト
１５ 駆動ローラ
１６ 従動ローラ
１７ ベルト位置制御機構
１８ 一次転写ローラ
１９ 供給ローラ
２０ 廃トナー回収容器
２１ 給紙カセット
２２ 用紙取出ローラ
２３ 給送ローラ
２４ 捌きローラ
２５ 待機搬送ローラ対
２６ 二次転写ローラ
２７ ベルト式定着装置
２８ 搬出ローラ対
２９ 排紙トレー
３１ 排紙ローラ対
３２ａ 開始返送路
３２ｂ 中間返送路
３２ｃ 終端返送路
３３ａ、３３ｂ、３３ｃ、３３ｄ 返送ローラ対
３４ ベルトクリーニング部
３５ ＣＰＵ（central processing unit)
３６ インターフェイスコントローラ（Ｉ／Ｆ＿ＣＯＮＴ）
３７ プリンタコントローラ（ＰＲ＿ＣＯＮＴ）
３８ プリンタ印字部
３９ ＲＯＭ（read only memory）
４１ ＥＥＰＲＯＭ（electrically erasable programmable ROM）
４２ 操作パネル
４３ センサ部
４４ フレームメモリ
４５ ベルト駆動部
４６ 搬送機構駆動部
４７ トナーカートリッジ
４８ 外装フレーム
４９ 現像部
５０ ドラムユニット
５１ ドクターブレード
５２ 攪拌器
５３ トナー補給口
５４ 検知装置
５５ 用紙
５６ 両側規制板
５７ 後方規制板

Claims (3)

1. 感光体ドラムを備えたドラムユニットと現像ローラを備えた現像ユニットとを分離可能に一体に組み付けて成る画像形成ユニットを有する画像形成装置において、
   前記画像形成ユニットは通常幅の現像ユニットと通常幅よりも所定寸法狭い幅の予備現像ユニットとを交換して装着可能な可変装着部を有し、
   前記画像形成ユニットにおいて通常幅の前記現像ユニットを用いて画像形成処理中に前記ドラムユニットの感光体ドラムが通常使用での寿命に達したか否かを判別する通常寿命判別手段と、
   該通常寿命判別手段により前記感光体ドラムが通常使用での寿命に達したと判別されたとき、
   前記ドラムユニットが通常使用での寿命に達したことを報知する通常寿命報知手段と、
   限定した幅で用紙を使用すると新品のドラムユニットと交換することなく通常使用での寿命に達した前記ドラムユニットを所定期間だけ延長使用が可能であることを報知する延長使用報知手段と、
   前記用紙を限定した幅で使用しないときは通常使用での寿命に達した前記ドラムユニットを新品の前記ドラムユニットと交換することを促す新品交換催告手段と、
   通常使用での寿命に達した前記ドラムユニットが新品の前記ドラムユニットと交換されたか否か判別する新品交換判別手段と、
   該新品交換判別手段により新品の前記ドラムユニットと交換されていなことが判別されたとき、
   前記画像形成ユニットにおいて通常幅の前記現像ユニットを前記予備現像ユニットと交換することを促す予備交換催告手段と、
   前記予備現像ユニットが前記画像形成ユニットに装着されたことを確認する予備現像ユニット確認手段と、
   前記予備現像ユニットが前記画像形成ユニットに装着されたことが確認されたとき、通常使用での寿命に達した前記ドラムユニットにおける延長使用が可能な枚数を計数可能に設定する延長枚数設定手段と、
   を有することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記通常幅は、Ａ４判の用紙を横に通紙する幅である、ことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記所定寸法狭い幅は、Ａ４判の用紙を縦に通紙する幅である、ことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。