JP6833360B2 - 画像形成装置 - Google Patents

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Description

本発明は、電子写真方式を用いた複写機、プリンタ、ファクシミリ装置、又はこれらの機能を備えた複合機などの画像形成装置に関するものである。
電子写真方式を用いた画像形成装置では、像担持体である感光体を帯電させた後に露光することで感光体上に静電潜像を形成し、この静電潜像にトナーを付着させて感光体上にトナー像を形成することが行われる。そして、感光体上に形成されたトナー像は、紙などの記録材に直接又は中間転写体を介して転写されるが、転写されなかったトナー(残トナー)が感光体上に残る。したがって、この感光体上の残トナーをクリーニング手段によって感光体上から除去することが行われる。クリーニング手段としては、感光体に当接して配置されたクリーニング部材としてのクリーニングブレードを備えたクリーニング装置が広く用いられている。
感光体は、画像形成に伴って表面がクリーニングブレードによって摺擦されるため、感光層の膜厚が減少する。感光層の膜厚が一定以上減少すると、適切な画像を形成できなくなる場合がある。
特許文献1では、感光体の回転回数及び形成する画像の画素数に応じた補正式により露光量を制御することで、感光層の膜厚が変化しても適切な画像を形成しようとする技術が提案されている。
特開2007−304523号公報
しかしながら、上記従来の技術では、感光体が寿命を迎える適切な時期に感光体を含むユニットを交換するのが難しくなることがある。
したがって、本発明の目的は、像担持体を含むユニットの寿命に関する情報を精度よくユーザーやサービス担当者などの操作者に報知することのできる画像形成装置を提供することである。
上記目的は本発明に係る画像形成装置にて達成される。要約すれば、本発明は、画像形成装置に取り外し可能に装着可能なカートリッジであって、基材と前記基材の上に設けられた感光層とを備え、トナー像を担持する感光体と、前記感光体に当接して配置され、前記感光体の表面に残留したトナーを除去するクリーニング部材と、前記クリーニング部材の前記感光体に対する当接圧に関する当接圧情報及び前記カートリッジの使用初期における前記感光層の膜厚である初期膜厚に関する初期膜厚情報と、を保持した情報保持部と、を備えたカートリッジと、前記当接圧情報と前記初期膜厚情報とを入力する入力部と、前記カートリッジの寿命に関する寿命情報を表示する表示部と、前記当接圧情報と前記初期膜厚情報とに基づいて、前記寿命情報を前記表示部表示させる制御部と、を有する画像形成装置において、前記当接圧情報は、前記クリーニング部材の長手方向において、前記感光体の第1エリアにおける第1当接圧情報と、前記感光体の前記第1エリアとは異なる第2エリアにおける第2当接圧情報と、を含み、前記初期膜厚情報は、前記第1エリアにおける第1初期膜厚情報と、前記第2エリアにおける第2初期膜厚情報と、を含み、前記制御部は、前記第1当接圧情報と前記第1初期膜厚情報とに基づいて得られる第1寿命情報と、前記第2当接圧情報と前記第2初期膜厚情報とに基づいて得られる第2寿命情報と、に基づいて、前記寿命情報を前記表示部に表示させることを特徴とする画像形成装置である。
本発明によると、像担持体を含むユニットの寿命に関する情報を精度よくユーザーやサービス担当者などの操作者に報知することができる。
画像形成装置の概略断面図である。 感光ドラムの模式的な断面図である。 クリーニング装置の概略断面図である。 一実施例の制御に係るブロック図である。 感光ドラムの寿命を報知する処理の手順の概略を示すフロー図である。 他の実施例の制御に係るブロック図である。
以下、本発明に係る画像形成装置を図面に則して更に詳しく説明する。
[実施例1]
1.画像形成装置の全体的な構成及び動作
図1は、本実施例に係る画像形成装置100の概略断面図である。本実施例では、画像形成装置100は、電子写真方式を用いてフルカラー画像の形成が可能な、中間転写方式を採用したタンデム型のプリンタである。
画像形成装置100は、複数の画像形成部(ステーション)として、それぞれイエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)の各色の画像を形成する第1、第2、第3、第4の画像形成部SY、SM、SC、SKを有する。各画像形成部SY、SM、SC、SKにおいて同一又は対応する機能あるいは構成を有する要素については、いずれかの色用の要素であることを示す符号の末尾のY、M、C、Kを省略して総括的に説明することがある。本実施例では、後述する感光ドラム1、帯電ローラ2、露光装置3、現像装置4、一次転写ローラ5、クリーニング装置6などによって画像形成部Sが構成される。
トナー像を担持する第1の像担持体としての、回転可能なドラム型(円筒形)の感光体(電子写真感光体)である感光ドラム1は、図中矢印R1方向(反時計回り)に回転駆動される。回転する感光ドラム1の表面は、帯電手段としてのローラ型の帯電部材である帯電ローラ2によって所定の極性(本実施例では負極性)の所定の電位に一様に帯電処理される。帯電工程時に、帯電ローラ2には、負極性の直流電圧に交流電圧が重畳された振動電圧である帯電電圧(帯電バイアス)が印加される。帯電処理された感光ドラム1の表面は、露光手段としての露光装置(レーザースキャナー)3によって画像情報に応じて走査露光され、感光ドラム1上に静電潜像(静電像)が形成される。感光ドラム1上に形成された静電潜像は、現像手段としての現像装置4によって現像剤のトナーが供給されることで現像(可視化)され、感光ドラム1上にトナー像が形成される。本実施例では、一様に帯電処理された後に露光されることで電位の絶対値が低下した感光ドラム1上の露光部に、感光ドラム1の帯電極性と同極性(本実施例では負極性)に帯電したトナーが付着する。
各画像形成部Sの各感光ドラム1と対向して、トナー像を担持する第2の像担持体としての、無端状のベルトで構成された中間転写体である中間転写ベルト7が配置されている。中間転写ベルト7は、複数の支持ローラ(張架ローラ)としての駆動ローラ71、テンションローラ72、二次転写対向ローラ73に掛け渡されて、所定の張力にて張架されている。中間転写ベルト7の内周面側には、各感光ドラム1に対応して、一次転写手段としてのローラ型の一次転写部材である一次転写ローラ5が配置されている。一次転写ローラ5は、中間転写ベルト7を介して感光ドラム1に向けて押圧され、感光ドラム1と中間転写ベルト7とが接触する一次転写部(一次転写ニップ)N1を形成する。上述のように感光ドラム1上に形成されたトナー像は、一次転写部N1において、図中矢印R2方向(時計回り)に回転(周回移動)している被転写体としての中間転写ベルト7に転写(一次転写)される。一次転写工程時に、一次転写ローラ5には、現像時のトナーの帯電極性(正規の帯電極性)とは逆極性の直流電圧である一次転写電圧(一次転写バイアス)が印加される。例えば、フルカラー画像の形成時には、各感光ドラム1に形成されたイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色のトナー像が、中間転写ベルト7上に順次重ね合わせるようにして転写される。
中間転写ベルト7の外周面側において、二次転写対向ローラ73と対向する位置には、二次転写手段としてのローラ型の二次転写部材である二次転写ローラ8が配置されている。二次転写ローラ8は、中間転写ベルト7を介して二次転写対向ローラ73に向けて押圧され、中間転写ベルト7と二次転写ローラ8とが接触する二次転写部(二次転写ニップ)N2を形成する。上述のように中間転写ベルト7上に形成されたトナー像は、二次転写部N2において、中間転写ベルト7と二次転写ローラ8とに挟持されて搬送される被転写体としての紙などの記録材Pに転写(二次転写)される。二次転写工程時に、二次転写ローラ8には、トナーの正規の帯電極性とは逆極性の直流電圧である二次転写電圧(二次転写バイアス)が印加される。記録材Pは、記録材カセット(図示せず)に収納されており、ピックアップローラ及び搬送ローラ(図示せず)によってレジストローラ9へと搬送される。そして、この記録材Pは、レジストローラ9によって、中間転写ベルト7上のトナー像とタイミングが合わされて二次転写部N2へと供給される。
トナー像が転写された記録材Pは、定着手段としての定着装置10へと搬送され、定着装置10によって加熱及び加圧されて表面にトナー像が定着(溶融固着)された後に、画像形成装置100の装置本体110の外部へ排出(出力)される。
一次転写工程後に感光ドラム1の表面に残留したトナー(残トナー)は、感光体クリーニング手段としてのクリーニング装置6によって感光ドラム1の表面から除去されて回収される。また、二次転写工程後に中間転写ベルト7の表面に残留したトナー(残トナー)は、中間転写体クリーニング手段としてのベルトクリーニング装置74によって中間転写ベルト7の表面から除去されて回収される。
本実施例では、感光ドラム1は、図2に示すように、導電性の基材としての外径30mmのアルミニウム製のシリンダ(アルミニウム素管)1aの外周面に、感光層1bとして厚さ20〜50μm程度のOPC(有機光半導体)が塗布されて構成されている。本実施例では、感光層1bは、シリンダ1a上に、下引き層(CP層)1cと、電荷注入阻止層(UC層)1dと、電荷発生層(CG層)1eと、電荷輸送層(CT層)1fと、がこの順番で積層されて構成されている。下引き層1cは、シリンダ1aと感光層1bとの接着性を向上させる機能を有する。電荷注入阻止層1dは、シリンダ1aからの電荷注入を阻止する機能を有する。電荷発生層1eは、光を照射すると正及び負の電荷を発生させる機能を有する。電荷輸送層1fは、電荷発生層1eで発生した正電荷を輸送する機能を有する。本実施例では、感光層1bの上記各機能層の膜厚は、代表値として、下引き層1cが20μm、電荷注入阻止層1dが1μm、電荷発生層1eが1μm、電荷輸送層1fが20μmである。
本実施例では、現像装置4は、現像剤として非磁性トナー粒子(トナー)と磁性キャリア粒子(キャリア)とを含む二成分現像剤を用いる。トナーには、外添剤としてシリカなどを外添することができる。本実施例では、トナーの平均帯電量(単位重量当りの電荷量)は−1.0×10−2C/kg〜−6.0×10−2C/kgである。現像装置4には、現像動作によって消費された分に相当するトナーが、装置本体110に対して着脱可能に設けられたトナー補給容器12から補給される。
本実施例では、中間転写ベルト7は、ポリイミド樹脂で厚さ100μmに成型した無端状のフィルムから成る。中間転写ベルト7の厚さが50μm未満であると、摩耗により十分な耐久性が得られないことがあり、中間転写ベルト7の厚さが500μmを超えると、支持軸で適当に曲がりにくくなり、走行が安定しなくなることがある。また、中間転写ベルト7の材料には、例えばカーボンブラックなどの電気抵抗値調節用の導電剤が添加されている。また、本実施例では、中間転写ベルト7は、体積抵抗値が1.0×1010[Ω・cm]、表面抵抗値が6.0×1011[Ω/□]に調整されている。なお、本実施例では、単層構造の中間転写ベルト7を用いたが、例えば上記同様の材料で形成された基体と、基体の上に形成された弾性層と、を有する複層構造の中間転写ベルト7を用いてもよい。
本実施例では、図3に示すように、クリーニング装置6は、感光ドラム1に当接して配置されたクリーニング部材としてのクリーニングブレード61と、クリーニング容器62と、を有する。また、クリーニング装置6は、クリーニング容器62に固定された、クリーニングブレード61を支持する支持部材としての板金63と、クリーニング容器62内に配置された、搬送部材としての搬送スクリュー64と、を有する。クリーニング装置6は、回転する感光ドラム1の表面から、クリーニングブレード61によって残トナーを掻き取ってクリーニング容器62内に収容する。クリーニング容器62に収容された残トナーは、搬送スクリュー64によって、装置本体110に対して着脱可能に設けられた回収容器(図示せず)へと送られる。
本実施例では、クリーニングブレード61は、弾性材料の一例であるポリウレタン(ウレタンゴム)で形成された板状(ブレード状)の部材である。ポリウレタンのほか、スチレン−ブタジエン共重合体、クロロプレン、ブタジエンゴム、エチレン−プロピレン−ジエン系ゴム、クロロスルホン化ポリエチレンゴム、フッ素ゴム、シリコーンゴムなども採用できる。
本実施例では、クリーニングブレード61は、長手方向の長さ340mm、短手方向の長さ15mm、厚み2mmの大きさに成型によって形成され、短手方向における板金63に支持されない部分の長さ(自由長)は8mmである。クリーニングブレード61は、長手方向が感光ドラム1の長手方向(回転軸線方向)と略平行になるように配置される。また、クリーニングブレード61の長手方向の長さは、感光ドラム1の長手方向における画像形成領域(トナー像を形成可能な領域)よりも長く、該画像形成領域はクリーニングブレード61の長手方向の長さの範囲内に収まる。クリーニングブレード61は、感光ドラム1の回転方向(表面の移動方向)に対してカウンター方向に、すなわち、自由端が感光ドラム1の回転方向の上流側を向くようにしてエッジ部で感光ドラム1に当接されている。また、クリーニングブレード61は、感光ドラム1に対して所定の侵入量になるように押圧された状態で、板金63によってクリーニング容器62に取り付けられている。
本実施例では、ベルトクリーニング装置74は、中間転写ベルト7に当接して配置されたクリーニング部材としてのベルトクリーニングブレード74aによって、中間転写ベルト7の表面から残トナーを除去して回収する。ベルトクリーニングブレード74aは、中間転写ベルト7を介してテンションローラ72に向けて押圧されている。ベルトクリーニングブレード74aとしてはクリーニング装置6のクリーニングブレード61と同様のものを用いることができる。
本実施例では、各画像形成部Sにおいて、感光ドラム1と、帯電ローラ2と、クリーニング装置6とは、一体的に装置本体110に対して着脱可能なプロセスカートリッジ(ドラムカートリッジ)11を構成している。また、各画像形成部Sにおいて、現像装置4は、装置本体110に対して着脱可能な現像カートリッジとされている。
本実施例では、帯電ローラ2、露光装置3、現像装置4によって、感光ドラム1にトナー像を形成するトナー像形成手段が構成される。
2.当接圧情報
本実施例では、クリーニング装置6のクリーニングブレード(ここでは、単に「ブレード」ともいう。)61の感光ドラム1に対する当接圧に関する当接圧情報に基づいて、感光ドラム1の寿命を推定する。
そのために、本実施例では、プロセスカートリッジ11の組立時に、ブレード61の感光ドラム1に対する当接圧(ここでは「ブレード圧」ともいう。)が測定される。本実施例では、ブレード61の長手方向を均等に5分割した各領域のブレード圧(ここでは「ブレード分圧」ともいう。)が測定される。そして、測定されたブレード分圧の中で最も大きいブレード分圧の情報(ここでは「分圧情報」ともいう。)が記載されたシール13(図3)が、プロセスカートリッジ11に貼り付けられる。特に、本実施例では、分圧情報としてブレード分圧の値がシール13に記載される。また、分圧情報が記載されたシール13は、プロセスカートリッジ11の出荷前に(例えば組立時にブレード分圧の測定に続いて)プロセスカートリッジ11に貼り付けられる。ここで、上記分圧情報は、クリーニング部材の感光体に対する当接圧に関する当接圧情報の一例である。また、シール13は、プロセスカートリッジ11が有する当接圧情報が記載された記載部の一例である。また、この記載部は、プロセスカートリッジ11が有する当接圧情報を保持した情報保持手段(情報保持部)の一例である。
ブレード圧は、次のようにして、プロセスカートリッジ11に感光ドラム1が組み込まれていない状態(ブレード61は組み込まれている。)で測定することができる。ブレード分圧の測定には、プロセスカートリッジ11を支持するための支持体と、感光ドラム1に相当する仮想ドラムと、を有する測定器(治具)を用いることができる。この測定器には、幅50mmの円柱状の仮想ドラムが、5mmずつの間隔を空けてブレード61の長手方向に5個配置されている。この円柱状の仮想ドラムには、加えられた加重を測定するためのロードセルが接続されている。そして、支持体に支持されたプロセスカートリッジ11を仮想ドラムに押し当てて、ブレード61によって加圧される加重をロードセルで検知する。これにより、それぞれの仮想ドラムに対するブレード61の当接圧、すなわち、ブレード61の長手方向の5個の領域のそれぞれのブレード分圧を測定することができる。
ブレード圧は、例えば個々のクリーニング装置6(プロセスカートリッジ11)ごと、あるいはクリーニング装置6(プロセスカートリッジ11)の製造ロットごとにバラつきが発生することがある。このバラツキは、ブレード61のゴム材のゴム物性や厚み、自由長の寸法などブレード単体での製造上のバラつきにより発生することがある。また、このバラツキは、ブレード61のゴム材を板金63に接着する際の位置や接着条件などによっても発生することがある。そして、ブレード圧が高いほど、ブレード61と感光ドラム1との摩擦力が大きくなり、感光ドラム1の感光層1bの削れ量が多くなったり、感光ドラム1の感光層1bの表面に傷が発生しやすくなったりして、感光ドラム1の寿命が短くなる。また、ブレード圧は、上記同様の理由で、ブレード61の長手方向の位置によっても異なることがある。そのため、上記同様の理由で、ブレード61の長手方向の位置によっても、感光ドラム1の寿命は異なることがある。
したがって、本実施例では、測定されたブレード分圧の中で最も大きいブレード分圧の情報(分圧情報)がシール13に記載される。そして、この分圧情報に基づいて、装置本体110側で感光ドラム1の寿命を推定し、プロセスカートリッジ11の適切な交換時期を報知(通知)できるようにする。
なお、ブレード圧の測定は、感光ドラム1の寿命の判断に影響するブレード圧のバラツキが生じる可能性のある単位ごとに行うことができる。例えば、個々のブレード61(プロセスカートリッジ11)ごと、ブレード61(プロセスカートリッジ11)の製造ロットごとなどである。製造ロットごとに測定する場合、プロセスカートリッジ11の代表の構成部品を用いてブレード圧の測定を行う。代表の構成部品を用いる場合、1組の構成部品で測定したブレード圧を用いてもよいし、複数組の構成部品で測定したブレード圧の平均値を用いてもよい。本実施例では、ブレード61(プロセスカートリッジ11)ごとにブレード圧の測定を行う。
また、本実施例では、ブレード61の長手方向を5分割してそれぞれの領域のブレード分圧を測定したが、これに限定されるものではなく、本実施例よりも分割数を増やしてもよいし減らしてもよい。ただし、分割数は多い方が感光ドラム1の寿命推定の精度を高めることができるので好ましい。典型的には、分割数は3〜10個程度が好適である。また、ブレード61の長手方向における当接圧のバラツキが比較的小さい場合などには、長手方向における当接圧の平均値、長手方向における任意位置の代表値、あるいは長手方向の複数の領域の当接圧の総和などを用いてもよい。
3.感光ドラムの寿命の報知
次に、本実施例における感光ドラム1の寿命を報知する方法について説明する。
本実施例では、ユーザーやサービス担当者などの操作者が装置本体110に対しプロセスカートリッジ11を交換する際に、操作者が新たに装置本体110に装着するプロセスカートリッジ11に貼り付けられたシール13に記載されている分圧情報を読み取る。また、操作者は、読み取った分圧情報を、装置本体110に対して入力する。そして、装置本体110側で、操作者に感光ドラム1の寿命に関する情報を報知するための処理が行われる。
具体的には、本実施例では、装置本体110側で、入力された分圧情報に基づいて感光ドラム1の推定寿命が求められる。本実施例では、感光ドラム1の推定寿命として、感光ドラム1が寿命に達する時期(プロセスカートリッジ11の交換時期)を示す指標値が求められる。特に、本実施例では、該指標値として、感光ドラム1(プロセスカートリッジ11)を用いて形成することのできる画像の数(ここでは「画像形成可能枚数」ともいう。)が求められる。そして、本実施例では、装置本体110側で、求められたプロセスカートリッジ11の交換時期の表示が行われる。また、装置本体110側で、そのプロセスカートリッジ11の交換時期が記憶されて、交換時期が到来した場合に感光ドラム1(プロセスカートリッジ11)の交換を促す表示が行われる。以下、更に詳しく説明する。
図4は、本実施例における感光ドラム1の寿命を報知する処理に注目した画像形成装置100の概略制御態様を示すブロック図である。また、図5は、本実施例における感光ドラム1の寿命を報知する処理の手順の概略を示すフローチャート図である。
本実施例では、装置本体110に設けられた制御部としてのCPU20が画像形成装置100の各部の動作を統括的に制御する。CPU20は、装置本体110に設けられた記憶部としての不揮発メモリ21に記憶されたプログラム、データを用いて制御を行う。CPU20には、装置本体110に設けられた操作表示部(オペレーションパネル)22が接続されている。操作表示部22には、情報を表示する表示手段としての表示部23と、制御部20に情報を入力する入力手段(入力部)としての操作部24と、が設けられている。本実施例では、CPU20は、プロセスカートリッジ11の交換時期の演算、該交換時期の表示、該交換時期が到来したことの表示を行わせる処理を実行すると共に、画像を形成するごとに形成した画像の数を計数する計数手段としての機能を有する。なお、本実施例では、画像の数は、所定のサイズの画像(例えばA4サイズ)の数に換算された値で処理に供される。
不揮発メモリ21には、後述する分圧情報と画像形成可能枚数との関係を示す情報(表1)が記憶されている。プロセスカートリッジ11を交換する時に、新たに装置本体110に装着するプロセスカートリッジ11に貼り付けられているシール13に記載された分圧情報が、操作者によって操作部24に入力される。入力された分圧情報は、CPU20に送信される(S101)。CPU20は、不揮発メモリ21に記憶されている上記関係を示す情報(表1)に基づいて、感光ドラム1の推定寿命をプロセスカートリッジ11の交換時期を示す画像形成可能枚数として演算する(S102)。その後、CPU20は、演算結果を不揮発メモリ21に記憶させる(S103)。また、CPU20は、演算結果を表示部23に表示させる(S104)。これにより、操作者は、プロセスカートリッジ11の交換時に、次のプロセスカートリッジ11の交換時期を認識することができる。
また、CPU20は、ジョブ(一の開始指示により単数又は複数の記録材Pに画像を形成して出力する一連の動作)を実行する際には、画像を形成するごとに累積画像形成枚数を更新して不揮発メモリ21に記憶させる(S201)。なお、この累積画像形成枚数は、プロセスカートリッジ11が交換されるとゼロにリセットされる。また、制御部20は、プロセスカートリッジ11が交換されたことを、例えば分圧情報が入力されること、あるいは別途設けられる新品検知手段により新品のプロセスカートリッジ11が装置本体に装着されたことが検知されることで認識することができる。そして、CPU20は、累積画像形成枚数を更新するごとに、累積画像形成枚数と不揮発メモリ21に記憶されている画像形成可能枚数とを比較して、累積画像形成枚数が画像形成可能枚数に到達したか否かを判断する(S202)。つまり、感光ドラム1(プロセスカートリッジ11)の交換時期が到来したか否かを判断する。そして、CPU20は、累積画像形成枚数が画像形成枚数に到達した場合には、プロセスカートリッジ11の交換を促す表示(案内表示、警告表示)を表示部23に表示させる(S203)。これにより、操作者はプロセスカートリッジ11の交換時期が到来したことを認識することができる。その後、すでにジョブの全ての画像の形成が終了している場合はジョブを終了させ、全ての画像の形成が終了していない場合にはジョブを中断させ、プロセスカートリッジ11が交換された後にジョブを再開させることができる(S204)。
表1は、本実施例におけるブレード分圧と感光ドラム1の推定寿命(プロセスカートリッジ11の交換時期を示す画像形成可能枚数)との関係を示す。本実施例では、この関係を示す情報(テーブル)が、予め求められて不揮発メモリ21に記憶されている。CPU20は、この情報を参照することで、分圧情報に対応した感光ドラム1の推定寿命を求めることができる。入力されたブレード分圧が表に示されていない数値であった場合、CPU20は、入力されたブレード分圧の値の両端の値で線形補完して感光ドラム1の推定寿命を算出する。例えば、ブレード61の長手方向のある位置のブレード分圧が180gfであった場合、表1の150gfと200gfとの間を線形補完することで、感光ドラム1の推定寿命は146k枚と求めることができる。本実施例では、上述の処理により報知される情報が示す感光ドラム1の寿命は、当接圧が第1の当接圧の場合よりも、第1の当接圧より大きい第2の当接圧の場合の方が短い。
Figure 0006833360
このように、プロセスカートリッジ11の組立時に実測した当接圧情報に基づいてプロセスカートリッジ11ごとに感光ドラム1の推定寿命を求めることで、精度の高いプロセスカートリッジ11の交換時期を報知することが可能となる。
なお、本実施例は、第2の像担持体である中間転写ベルト7の寿命の報知に関しても適用することができる。つまり、中間転写ベルト7は、画像形成に伴って表面がベルトクリーニングブレード74aによって摺擦されるため、徐々に劣化してくることがある。そして、ベルトクリーニングブレード74aの中間転写ベルト7に対する当接圧が大きいほど摩擦力が多くなるため、中間転写ベルト7は劣化しやすくなる。したがって、本実施例と同様にして、ベルトクリーニングブレード74aの中間転写ベルト7に対する当接圧情報に基づいて中間転写ベルト7の寿命に関する情報を報知することで、適切に中間転写ベルト7の交換時期を報知することができる。この場合、各画像形成部Sが、中間転写ベルト7にトナー像を形成するトナー像形成手段を構成する。
[実施例2]
次に、本発明の他の実施例について説明する。本実施例の画像形成装置の基本的な構成及び動作は実施例1のものと同じである。したがって、本実施例の画像形成装置において実施例1の画像形成装置のものと同一又は対応する機能あるいは構成を有する要素については、同一符号を付して詳しい説明は省略する。
本実施例では、感光ドラム1の使用初期(未使用状態)における感光層1bの膜厚である初期膜厚に関する初期膜厚情報に基づいて、感光ドラム1の寿命を推定する。
感光ドラム1を使用して画像を形成するのに必要な感光層1bの膜厚の下限値(ここでは「必要残膜厚」ともいう。)に応じて、感光ドラム1の寿命は決まる。例えば、電荷輸送層1fの膜厚が10μm以下になると電荷輸送能が不足してしまうことで帯電時に帯電不良が発生し、適切に画像を形成することができなくなることがある。本実施例では、画像を形成するのに必要な電荷輸送層1fの膜厚は10μmである。そして、本実施例では、アルミニウム製のシリンダ1aの上に塗工されている下引き層1c、電荷注入阻止層1d、電荷発生層1e、電荷輸送層1fを合わせた感光層1bの必要残膜厚は32μmである。
感光ドラム1の感光層1bの初期膜厚は、製造上の理由などにより、例えば個々の感光ドラム1(プロセスカートリッジ11)ごと、あるいは感光ドラム1(プロセスカートリッジ11)の製造ロットごとにバラつきが発生することがある。上述のように、感光ドラム1の寿命は感光層1bの必要残膜厚で決まるため、感光層1bの初期膜厚のバラツキにより感光ドラム1の寿命が異なってくる。つまり、感光層1bの初期膜厚が小さいほど、感光ドラム1が削れて必要残膜厚に達するまでの感光ドラム1の使用可能量(回転時間や回転数)が少なくなり、感光ドラム1の寿命が短くなる。また、感光ドラム1の感光層1bの初期膜厚は、感光ドラム1の長手方向の位置によっても異なることがある。そのため、感光ドラム1の長手方向の位置によっても、感光ドラム1の寿命は異なることがある。
そこで、本実施例では、プロセスカートリッジ11の組立時に、感光ドラム1の感光層1bの初期膜厚が測定される。感光ドラム1の感光層1bの初期膜厚は、例えば感光ドラム1がプロセスカートリッジ11に組み込まれる前に、次のようにして測定することができる。初期膜厚の測定方法方としては、例えば渦電流式の膜厚測定法がある。この方法では、対象物にコイルの入ったプローブを接触させることで、コイルによって励起されて渦電流が流れる。この渦電流により磁界が生じ、その大きさは対象物とプローブからの距離(膜厚)と相関性があるため、感光層1bの膜厚に変換することができる。したがって、対象とする感光ドラム1の感光層1bの膜厚を測定する前に、アルミニウム製のシリンダと膜厚を精度よく把握できているシートとによってキャリブレーションをしておく。そして、その後に感光ドラム1の感光層1bの膜厚を測定すれば、精度よく初期膜厚を求めることができる。
本実施例では、感光ドラム1の長手方向の5箇所の感光層1bの初期膜厚が測定される。そして、測定された初期膜厚の中で最も小さい初期膜厚の情報(初期膜厚情報)が記載されたシール13が、プロセスカートリッジ11に貼り付けられる。特に、本実施例では、初期膜厚情報として初期膜厚の値がシール13に記載される。また、初期膜厚情報が記載されたシール13は、プロセスカートリッジ11の出荷前(例えば感光ドラム1の組み付けに続いて)プロセスカートリッジ11に貼り付けられる。ここで、シール13は、プロセスカートリッジ11が有する初期膜厚情報が記載された記載部の一例である。また、この記載部は、プロセスカートリッジ11が有する初期膜厚情報を保持した情報保持手段の一例である。
なお、本実施例では、各測定箇所で5回連続して初期膜厚を測定して平均値を算出する。これを、感光ドラム1の長手方向の同じ位置かつ周方向に90°ずつ位相をずらした4箇所のそれぞれで行う。そして、周方向4箇所の平均値を更に平均化した平均値を、感光ドラム1の長手方向の1箇所における初期膜厚の代表値とする。そして、これを感光ドラム1の長手方向の5箇所で同様に行う。ただし、測定点数や平均箇所などは、所望の測定精度などに応じて、適宜、自由に選択することができる。また、感光ドラム1の長手方向における感光層1bの膜厚のバラツキが比較的小さい場合などには、長手方向における膜厚の平均値や、長手方向の任意位置の膜厚の代表値などを用いてもよい。
また、初期膜厚の測定は、感光ドラム1の寿命の判断に影響する初期膜厚のバラツキが生じる可能性のある単位ごとに行うことができる。例えば、個々の感光ドラム1(プロセスカートリッジ11)ごと、感光ドラム1(プロセスカートリッジ11)の製造ロットごとなどである。製造ロットごとに測定する場合、代表の感光ドラム1を用いて初期膜厚の測定を行う。代表の感光ドラム1は1個でもよいし、複数個の代表の感光ドラム1について測定した初期膜厚の平均値を用いてもよい。本実施例では、感光ドラム1(プロセスカートリッジ11)ごとに初期膜厚の測定を行う。
表2は、本実施例における初期膜厚情報と感光ドラム1の推定寿命(プロセスカートリッジ11の交換時期を示す画像形成可能枚数)との関係を示す。本実施例では、この関係を示す情報(テーブル)が、予め求められて不揮発メモリ21に記憶されている。CPU20は、この情報を参照することで、初期膜厚情報に対応した感光ドラム1の推定寿命を求めることができる。入力された初期膜厚が表2に示されていない数値であった場合、CPU20は、入力された初期膜厚の値の両端の値で線形補完して感光ドラム1の推定寿命を算出する。例えば、感光ドラム1の長手方向のある位置の初期膜厚が42.8μmであった場合、表2の42.5μmと43.0μmとの間を線形補完することで、感光ドラム1の推定寿命は156.4k枚と求めることができる。
Figure 0006833360
本実施例では、実施例1で説明した図5に示すものと同様の手順で、感光ドラム1の寿命を報知する処理が実行される。ただし、本実施例では、S101ではシール13に記載された初期膜厚情報が入力される。また、S102では、不揮発メモリ21に記憶されている初期膜厚情報と画像形成可能枚数との関係を示す情報(表2)に基づいて、感光ドラム1の推定寿命(プロセスカートリッジ11の交換時期)が演算される。本実施例では、この処理により報知される情報が示す感光ドラム1の寿命は、初期膜厚が第1の膜厚の場合よりも、第1の膜厚より小さい第2の膜厚の場合の方が短い。
このように、プロセスカートリッジ11の組立時に実測した初期膜厚情報に基づいてプロセスカートリッジ11ごとに感光ドラムの推定寿命を求めることで、精度の高いプロセスカートリッジ11の交換時期を報知することが可能となる。
[実施例3]
次に、本発明の他の実施例について説明する。本実施例の画像形成装置の基本的な構成及び動作は実施例1、2のものと同じである。したがって、本実施例の画像形成装置において実施例1、2の画像形成装置のものと同一又は対応する機能あるいは構成を有する要素については、同一符号を付して詳しい説明は省略する。
本実施例では、当接圧情報と初期膜厚情報とに基づいて、感光ドラム1の寿命を推定する。
前述のように、ブレード圧が大きいほど感光ドラム1とブレード61との摩擦力が大きくなるため感光ドラム1の寿命が短くなる。一方、前述のように、感光ドラム1の寿命は感光層1bの必要残膜厚によって決まり、感光層1bの初期膜厚が薄いほど感光ドラム1の寿命が短くなる。したがって、感光ドラム1の寿命を当接圧情報と初期膜厚情報とに基づいて推定することで、これらの情報のいずれか一方に基づいて推定する場合よりも精度よく推定することができる。
表3は、分圧情報と感光ドラム1の削れレートとの関係を示す。削れレートは、画像形成枚数10k枚当たりの感光ドラム1の感光層1bの膜厚の減少量(削れ量)の割合を示す。つまり、削れレートは、感光体の使用量に対する感光層の膜厚の減少量の一例である。
Figure 0006833360
感光ドラム1の寿命は、次のように上記表3の情報から求められた削れレートで、後述の削れ許容膜厚を除することで表すことができる。なお、実施例1の場合と同様に、ブレード分圧が表3に表示されていない数値であった場合、CPU20は、そのブレード分圧の値の両端の値で線形補完することで削れレートを算出することができる。
感光ドラムの寿命=(削れ許容膜厚×10)/削れレート ・・・(1)
また、上記削れ許容膜厚は、次のように初期膜厚から必要残膜厚を引くことで表すことができる。
削れ許容膜厚=初期膜厚−必要残膜厚 ・・・(2)
本実施例では、実施例2の場合と同様に必要総膜厚は32μmである。例えば、ブレード61の長手方向のある位置のブレード分圧が180gfであり、その位置に対応する感光ドラム1の長手方向の位置の初期膜厚が42.5μmであった場合を考える。この場合、表3の150gfと200gfとの間を線形補完することで、削れレートはおよそ0.70μm/10k枚と求めることができる。また、本実施例では必要残膜厚が32μmであるため、上記式(2)から削れ許容膜厚は10.5μmと算出することができる。したがって、上記式(1)から感光ドラム1の寿命は150k枚と求めることができる。
本実施例では、ブレード分圧が測定される長手方向の5個の領域のそれぞれに、感光ドラム1の長手方向の5箇所の初期膜厚の測定位置のそれぞれが1箇所ずつ含まれるようになっている。シール13には、ブレード61の長手方向の5箇所の分圧情報が記載されている。また、シール13には、ブレード61の長手方向の5箇所のそれぞれに対応する感光ドラム1の長手方向の5箇所のそれぞれの初期膜厚情報が、対応付けられて記載されている。そして、この5個の領域の分圧情報と、5箇所の初期膜厚情報とが、対応付けられて制御部20に入力される。これにより、本実施例では、上述のようにしてブレード61及び感光ドラム1の長手方向における5点のそれぞれの感光ドラム1の寿命が演算される。そして、本実施例では、5点の感光ドラム1の寿命の中で最も短い寿命を、感光ドラム1の推定寿命(プロセスカートリッジ11の交換時期)とする。
本実施例では、実施例1で説明した図5に示すものと同様の手順で、感光ドラム1の寿命を報知する処理が実行される。ただし、本実施例では、S101ではシール13に記載された5個の分圧情報と5個の初期膜厚情報とが入力される。また、S102では、不揮発メモリ21に記憶されている分圧情報と削れレートとの関係を示す情報(表3)と上記式(1)及び(2)とに基づいて感光ドラム1の推定寿命(プロセスカートリッジ11の交換時期)が演算される。本実施例では、この処理により報知される情報が示す感光ドラム1の寿命は、初期膜厚が同じであれば当接圧が第1の当接圧の場合よりも第1の当接圧より大きい第2の当接圧の場合の方が短い。また、当接圧が同じであれば初期膜厚が第1の膜厚の場合よりも第1の膜厚より小さい第2の膜厚の場合の方が短い。
このように、当接圧情報と初期膜厚情報とを用いることで、実施例1、2の場合よりも精度よくプロセスカートリッジ11の交換時期を報知することができる。
[実施例4]
次に、本発明の他の実施例について説明する。本実施例の画像形成装置の基本的な構成及び動作は実施例1〜3のものと同じである。したがって、本実施例の画像形成装置において実施例1〜3の画像形成装置のものと同一又は対応する機能あるいは構成を有する要素については、同一符号を付して詳しい説明は省略する。
本実施例では、プロセスカートリッジ11にICタグを取り付け、このICタグに実施例1〜3で説明した当接圧情報や初期膜厚情報を記憶させる。そして、プロセスカートリッジ11を装置本体110に装着した際に、装置本体110側で自動的にICタグから必要な情報を読み出し、プロセスカートリッジ11の適切な交換時期を報知する。操作者が当接圧情報や初期膜厚情報を入力する場合、入力する情報を間違えてしまう可能性がある。これに対して、当接圧情報や初期膜厚情報をICタグから自動的に読み出す場合、情報の誤入力を防止することができ、また操作者が入力する手間を省くことで操作者の負荷を軽減することが可能となる。
図6は、本実施例における感光ドラム1の寿命を報知する処理に注目した画像形成装置100の概略制御態様を示すブロック図である。本実施例では、記憶媒体としての不揮発メモリを有するICタグ30が、プロセスカートリッジ11に取り付けられている。プロセスカートリッジ11の出荷前(組立時など)に、ICタグ30に当接圧情報や初期膜厚情報が記憶される。そして、操作者がプロセスカートリッジ11を装置本体110に装着すると、装置本体110に設けられたICタグ読み取り部31にICタグ30が接続される。これにより、当接圧情報や初期膜厚情報がICタグ読み取り部31によってICタグ30から読み取られてCPU20に送信される。
本実施例では、CPU20は、実施例1〜3において操作部24から入力された情報を用いたのに代えて、ICタグ読み取り部31から送信された情報を用いることを除いて、実施例1〜3と同様の手順で感光ドラム1の寿命を報知する処理を実行する。つまり、CPU20は、ICタグ30に記憶されている情報と、不揮発メモリ21に記憶されている情報(表1〜表3、式(1)、式(2))と、に基づいて、感光ドラム1の推定寿命を演算し、プロセスカートリッジ11の交換時期を表示部23に表示させる。
このように、プロセスカートリッジ11に取り付けられた記憶媒体に記憶された当接圧情報や初期膜厚情報を用いることで、より確実に適切なプロセスカートリッジ11の交換時期を報知することができ、また操作者の負荷を軽減することができる。
[その他]
以上、本発明を具体的な実施例に即して説明したが、本発明は上述の実施例に限定されるものではない。
上述の実施例では、感光体の推定寿命(プロセスカートリッジの交換時期)を累積画像形成枚数により判断したが、感光体の使用量に関する情報であれば任意の情報により判断することができる。例えば、プロセスカートリッジの交換後の累積帯電時間(感光体を帯電処理した時間)や累積帯電距離(帯電処理中の感光体の走行距離)、感光体の累積走行時間や累積走行距離によって判断してもよい。
また、実施例1〜3では、当接圧情報や初期膜厚情報は、プロセスカートリッジに貼り付けられたシール(すなわち、プロセスカートリッジ自体に設けられた記載部)に記載されていたが、これに限定されるものではない。プロセスカートリッジの提供者は、個々のクリーニング部材、感光体あるいはプロセスカートリッジごとや、それらの製造ロットごとなどに、当接圧情報や初期膜厚情報を任意の手段で操作者に提示できる。例えば、プロセスカートリッジジの梱包や説明書などのプロセスカートリッジと共に流通する物品において提示したり、ネットワーク上のプロセスカートリッジあるいは画像形成装置の提供者のホームページなどにおいて提示したりすることができる。
また、実施例1〜3では、操作者が当接圧情報や初期膜厚情報を入力したが、操作者が入力するのは、当接圧自体や初期膜厚自体である必要はない。当該プロセスカートリッジにおける当接圧情報や初期膜厚情報を特定できる情報であれば、例えばプロセスカートリッジの個体識別番号やロット番号などであってもよい。例えば、ネットワーク接続部によって装置本体に設けられた制御部がネットワークに繋がっている場合がある。この場合、例えば、当接圧情報や初期膜厚情報は、プロセスカートリッジの個体識別番号やロット番号と対応付けられて、プロセスカートリッジあるいは画像形成装置の提供者のサービス拠点などにおける外部の記憶部に記憶されていてよい。この外部の記憶部と装置本体に設けられた制御部とが、ネットワーク接続部を介してネットワークに繋がっている。操作者は、装置本体に装着するプロセスカートリッジの個体識別番号やロット番号を装置本体に設けられた操作部から制御部に入力する。プロセスカートリッジの個体識別番号やロット番号は、プロセスカートリッジ自体、又はプロセスカートリッジの梱包や説明書などのプロセスカートリッジと共に流通する物品において提示することができる。そして、制御部は、入力されたプロセスカートリッジの個体識別番号やロット番号に対応する当接圧情報や初期膜厚情報を外部の記憶部から入手することができる。
また、実施例1〜3では、操作者によって入力された当接圧情報や初期膜厚情報からプロセスカートリッジの交換時期を求めて表示すると共に、その交換時期の情報を装置本体に設けられた不揮発メモリに記憶させた。これに対し、操作者によって入力された当接圧情報や初期膜厚情報を、装置本体に設けられた不揮発メモリに記憶させてもよい。この場合、例えば操作者が操作部から指示を入力することなどによる求めに応じて、任意のタイミングでプロセスカートリッジの交換時期を求めてそれを報知することが容易となる。実施例3のようにICタグに当接圧情報や初期膜厚情報が記憶されている場合も、これを装置本体に設けられた不揮発メモリに記憶させておくことができる。
また、上述の実施例では、感光体が寿命に達した場合にその旨を報知したが、より早い時点で感光体が寿命に近づいたことを報知してもよいし、寿命が近づいたことを報知すると共に寿命に達したことを報知するなど複数段階で報知を行ってもよい。なお、これらの報知方法は、文字や記号などの視覚的なものに限らず、音声や警告音などの聴覚的なものであってもよい。
また、上述の実施例では、感光体が寿命に達した場合に自動的にその旨を報知したが、例えば操作者が操作部から指示を入力することなどによる求めに応じて、任意のタイミングでプロセスカートリッジの残り寿命を報知できるようにしてもよい。この場合、制御部は、上述の実施例と同様にして求められて不揮発メモリに記憶されている感光体の推定寿命の情報と、現在の感光体の使用量の情報とを比較してプロセスカートリッジの残り寿命を求め、これを表示させることができる。
また、上述の実施例では、装置本体に操作部や表示部が設けられていたが、これらは例えば装置本体と通信可能に接続された機器(パーソナルコンピュータなど)に設けられたものを用いてもよい。
また、上述の実施例では、画像形成装置は感光体とクリーニング部材と帯電手段とが一体的に装置本体に対して着脱可能なプロセスカートリッジとされていたが、これに限定されるものではない。例えば、プロセスカートリッジには、更に現像手段が一体化されていてもよいし、帯電手段は一体化されていなくてもよい。あるいは、クリーニング部材や感光体が個別に交換可能とされていてもよい。
また、上述の実施例では、クリーニング部材の感光体に対する当接圧が製造上のバラツキなどで異なる場合を例として説明したが、これに限定されるものではない。例えば、装置の型式違いによる設定の変更、ユーザーによる装置の使用環境や使用状況による設定の変更などの任意の理由により、当接圧の設定を意図的に異ならせる場合でも本発明を適用することできる。初期膜厚についても同様である。
また、本発明は、像担持体として感光体を1つだけ有する画像形成装置に適用することも当然可能である。
また、本発明はクリーニング部材がクリーニングブレードである場合に特に好適に作用するものであるが、クリーニング部材はブレード状のものに限定されるものではない。例えばブロック状(パッド状)のものなど、感光体に対するその当接圧の違いが感光体の寿命に影響するクリーニング部材を用いる場合には、本発明の適用により上記同様の効果が期待できる。
1 感光ドラム
6 クリーニング装置
11 プロセスカートリッジ
13 シール
20 CPU
30 ICタグ
61 クリーニングブレード

Claims (8)

  1. 画像形成装置に取り外し可能に装着可能なカートリッジであって、基材と前記基材の上に設けられた感光層とを備え、トナー像を担持する感光体と、前記感光体に当接して配置され、前記感光体の表面に残留したトナーを除去するクリーニング部材と、前記クリーニング部材の前記感光体に対する当接圧に関する当接圧情報及び前記カートリッジの使用初期における前記感光層の膜厚である初期膜厚に関する初期膜厚情報と、を保持した情報保持部と、を備えたカートリッジと
    記当接圧情報と前記初期膜厚情報とを入力する入力部と、
    前記カートリッジの寿命に関する寿命情報を表示する表示部と、
    前記当接圧情報と前記初期膜厚情報とに基づいて、前記寿命情報を前記表示部表示させる制御部と、を有する画像形成装置において、
    前記当接圧情報は、前記クリーニング部材の長手方向において、前記感光体の第1エリアにおける第1当接圧情報と、前記感光体の前記第1エリアとは異なる第2エリアにおける第2当接圧情報と、を含み、
    前記初期膜厚情報は、前記第1エリアにおける第1初期膜厚情報と、前記第2エリアにおける第2初期膜厚情報と、を含み、
    前記制御部は、前記第1当接圧情報と前記第1初期膜厚情報とに基づいて得られる第1寿命情報と、前記第2当接圧情報と前記第2初期膜厚情報とに基づいて得られる第2寿命情報と、に基づいて、前記寿命情報を前記表示部に表示させることを特徴とする画像形成装置。
  2. 前記制御部は、前記当接圧情報と前記初期膜厚情報とに基づいて前記感光体が寿命に達する時期を示す指標値を求める処理と、求めた前記指標値と前記カートリッジの使用量に関する情報とに基づいて前記カートリッジの残り寿命を決定する処理と、前記カートリッジの交換を促す表示又は前記カートリッジの残りの寿命を前記表示部で表示する処理と、を行うことを特徴とする請求項に記載の画像形成装置。
  3. 前記カートリッジの使用量は、前記カートリッジにおける、累積画像形成枚数、前記感光体の累積帯電時間、前記感光体の累積帯電距離、前記感光体の累積走行時間、前記感光体の累積走行距離、のうちの少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項に記載の画像形成装置。
  4. 前記情報保持部は、前記当接圧情報と前記初期膜厚情報とが記載された記載部を有し、前記入力部は、それを介して操作者により前記当接圧情報と前記初期膜厚情報とが入力される操作部を有することを特徴とする請求項乃至のいずれか一項に記載の画像形成装置。
  5. 前記記載部は、前記カートリッジに貼り付けられたシールを有することを特徴とする請求項に記載の画像形成装置。
  6. 前記情報保持部は、前記当接圧情報と前記初期膜厚情報とが記憶された記憶媒体を有し、前記入力部は、前記記憶媒体から前記当接圧情報と前記初期膜厚情報とを読み取る読み取り部を有することを特徴とする請求項乃至のいずれか一項に記載の画像形成装置。
  7. 前記記憶媒体は、前記カートリッジに取り付けられたICタグであることを特徴とする請求項に記載の画像形成装置。
  8. 前記クリーニング部材は、クリーニングブレードであることを特徴とする請求項1乃至のいずれか一項に記載の画像形成装置。
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