JP2004279490A - 画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】中間転写体を持つ画像形成装置で、現像剤中の異物や異形キャリア等による像担持体の損傷や画像の転写不良の発生を防止する。
【解決手段】新しい現像剤を現像手段に投入した後のプリントシーケンスに入る前の初期段階で、現像剤担持体に印加する直流バイアス値Vdcに対し、像担持体上の帯電電位VHを通常シーケンス時より高い設定として所定時間駆動させる異物排出モードを設ける。
【選択図】 図3
【解決手段】新しい現像剤を現像手段に投入した後のプリントシーケンスに入る前の初期段階で、現像剤担持体に印加する直流バイアス値Vdcに対し、像担持体上の帯電電位VHを通常シーケンス時より高い設定として所定時間駆動させる異物排出モードを設ける。
【選択図】 図3
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真方式によりカラー画像形成を行う画像形成装置に係わり、特に複数の像担持体上に各色のトナー像を形成し、これらトナー像を中間転写体上に重ね合わせて転写し、中間転写体上のトナー像を一括して転写紙上に転写を行うタンデム方式の画像形成装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
画像形成装置について、安定して良好な画像形成が行われるプロセス条件を設定する多くの提案がなされている。
【0003】
例えば特許文献1には、像担持体上に複数のパッチパターンを作成し、パッチパターンの電位及びトナー付着量を測定することによって、現像特性を算出し、画像形成時の各種電位を決定する技術が提案されている。
【0004】
また、特許文献2には、現像剤の現像特性を安定した状態として維持されるようにするために現像剤のエージング処理を行う技術が提案されている。
【0005】
また、特許文献3には、環境変化の影響を受けにくく地カブリの発生しにくくするプロセス条件として、画像信号に基づく第1の光ビームと、画像信号を反転させて生成した第2の光ビームとを合成して像露光を行う構成とし、像担持体上の第1、第2の光ビームによる露光位置の電位を測定してバイアス条件を設定する技術が提案されている。
【0006】
【特許文献1】
特開平7−253694号公報
【0007】
【特許文献2】
特開平10−83115号公報
【0008】
【特許文献3】
特開平11−179960号公報
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
上記の特許文献をはじめとし、画像形成装置について、安定して良好な画像形成が行われるプロセス条件を設定する技術が多く開示されている。しかし、現像剤中に異物や異形キャリア等が混入している場合には、如何にプロセス条件を適切に選択してもこれ等異物が存在することによって生じる弊害を回避することはできない。
【0010】
中間転写体を有した画像形成装置に於いては、像担持体上に形成されたトナー像を一旦中間転写体上に転写し、転写された中間転写体上のトナー像を転写紙上に転写することが行われるが、一般には像担持体と中間転写体とはどちらも堅い素材が使用されているので、現像装置内にあった異物や異形キャリアが現像時に像担持体に付着すると、転写時に像担持体と中間転写体の接触部を通過する際に像担持体や中間転写体を傷付けるという問題が発生する。またトナー内に粗粉や異物等が存在すると、像担持体上に現像がなされてベタ画像を形成した場合、中間転写体ベタ画像が転写される際に付着物として粗粉や異物やその周辺のトナーが転写されずにベタ画像の一部が白く抜けるといった現象が発生する。
【0011】
本発明は次の二つの問題点を解決した画像形成装置を提供することを目的とする。
【0012】
▲1▼現像装置内の異形キャリアや異物等の付着物が、像担持体や中間転写体に付着して転写時に像担持体や中間転写体に損傷を与える。
【0013】
▲2▼付着物として、トナー粗粉、異物、キャリア等が付着してハーフトーン、ベタ画像中に白抜け状の転写不良の箇所が発生する。
【0014】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決し、かつ目的を達成するために、本発明は以下のように構成している。
【0015】
請求項1記載の発明は、「複数の像担持体を帯電させる複数の帯電手段と、
帯電した前記像担持体上に静電潜像を形成する複数の潜像形成手段と、
前記静電潜像にトナーを供給し顕像化する現像剤担持体を有する複数の現像手段と、
前記像担持体上に形成されたトナー像を一旦転写する中間転写体と、
前記中間転写体上に転写されたトナー像を転写紙上に転写する2次転写手段とを有する画像形成装置において、
新しい現像剤を前記現像手段に投入した後のプリントシーケンスに入る前の初期段階で、前記現像剤担持体に印加する直流バイアス値Vdcに対し、前記像担持体上の帯電電位VHを通常シーケンス時より高い設定として所定時間駆動させる異物排出モードを有することを特徴とする画像形成装置。」である。
【0016】
請求項2記載の発明は、「複数の像担持体を帯電させる複数の帯電手段と、
帯電した前記像担持体上に静電潜像を形成する複数の潜像形成手段と、
前記静電潜像にトナーを供給し顕像化する現像剤担持体を有する複数の現像手段と、
前記像担持体上に形成されたトナー像を一旦転写する中間転写体と、
前記中間転写体上に転写されたトナー像を転写紙上に転写する2次転写手段とを有する画像形成装置において、
新しい現像剤を前記現像手段に投入した後のプリントシーケンスに入る前の初期段階で、前記現像剤担持体の回転数Rsを通常シーケンス時より高い設定として所定時間駆動させる異物排出モードを有することを特徴とする画像形成装置。」である。
【0017】
この請求項1又は2記載の発明によれば、新しい現像剤を現像手段に投入した後のプリントシーケンスに入る前の初期段階で、新しい現像剤中の大径異物や大径又は異形キャリア等が除去されるので、通常のコピーシーケンス時に像担持体や中間転写体に損傷が発生しにくくなり、白抜け状の転写不良がなくなって均一なハーフトーンやベタ画像が得られるようになる。
【0018】
請求項3記載の発明は、「前記異物排出モードは前記像担持体を前記帯電手段によって帯電し、像露光を行うことなしに前記現像手段による現像を行い、前記中間転写体に対しては非接触状態として前記像担持体上に付着した付着物をクリーニング手段により回収を行うモードであ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。」である。
【0019】
この請求項3記載の発明によれば、現像手段内に蓄積された異物や異形キャリア等は像担持体上に付着し中間転写体に接触することなく搬送されて、像担持体のクリーニング手段により回収がなされるので、その後のコピーシーケンス時に像担持体や中間転写体に損傷が生じることなく、中抜け状の転写不良が生じることがなくなる。
【0020】
請求項4記載の発明は、「複数の像担持体を帯電させる複数の帯電手段と、
帯電した前記像担持体上に静電潜像を形成する複数の潜像形成手段と、
前記潜像形成手段により形成されるドットの数を積算カウントするカウント手段と、
前記静電潜像にトナーを供給し顕像化する現像剤担持体を有する複数の現像手段と、
前記像担持体上に形成されたトナー像を一旦転写する中間転写体と、
前記中間転写体上に転写されたトナー像を転写紙上に転写する2次転写手段とを有する画像形成装置において、
所定プリント数の間に前記カウント手段によって積算カウントされたドット数が予め設定された所定数より小さい場合に、一旦プリント動作を停止させ、前記像担持体上に前記帯電手段によって通常の帯電を行ったうえ、前記潜像形成手段による露光及び前記現像手段による現像によってパッチトナー像を形成し、強制的にトナーを排出する異物排出モードを有することを特徴とする画像形成装置。」である。
【0021】
この請求項4記載の発明によれば、多数枚プリント中に消費されるトナー量が少ない場合に、強制的にトナーが現像されるとともに、現像手段内に溜まった粗大粒子のトナーや異物が除去されるので、通常のコピーシーケンス時に像担持体や中間転写体に損傷が発生しにくくなり、白抜け状の転写不良がなくなって均一なハーフトーンやベタ画像が得られるようになる。
【0022】
請求項5記載の発明は、「前記異物排出モードは前記像担持体を前記中間転写体に対しては非接触状態として前記像担持体上に付着した付着物をクリーニング手段により回収を行うモードであることを特徴とする請求項4に記載の画像形成装置。」である。
【0023】
この請求項5記載の発明によれば現像手段内に蓄積された大径トナーをはじめとし、大径異物や異形のキャリア等の付着物は像担持体上に付着し中間転写体に接触することなく搬送されて、像担持体のクリーニング手段により回収がなされるので、その後のコピーシーケンス時に像担持体や中間転写体に損傷を生じることなく、中抜け状の転写不良が生じることがなくなる。
【0024】
【発明の実施の形態】
(1)本発明が適用される画像形成装置について説明する。
【0025】
本発明の一実施形態として示すカラー画像形成装置は、複数の像担持体である感光体上にイエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)及び黒(K)トナーから成るトナー像をそれぞれ形成し、複数の感光体上に形成されたトナー像を、中間転写体を介して転写材上に重ね合わせて形成されるタンデム型のカラー画像形成装置である。
【0026】
図1の断面図に示すカラー画像形成装置は、複数組の画像形成部10Y,10M,10C,10Kと、中間転写ユニット30と、給紙搬送手段及び定着装置23とから成っている。
【0027】
イエロー色の画像を形成する画像形成部10Yは、ドラム形状をした像担持体である感光体ドラム1Yの周囲に配置された帯電手段2Y、露光手段3Y、現像手段4Y、一次転写手段35Y、クリーニング手段6Yを有する。マゼンタ色の画像を形成する画像形成部10Mは、感光体ドラム1M、帯電手段2M、露光手段3M、現像手段4M、一次転写手段35M、クリーニング手段6Mを有する。シアン色の画像を形成する画像形成部10Cは、感光体ドラム1C、帯電手段2C、露光手段3C、現像手段4C、一次転写手段35C、クリーニング手段6Cを有する。黒色画像を形成する画像形成部10Kは、感光体ドラム1K、帯電手段2K、露光手段3K、現像手段4K、一次転写手段35K、クリーニング手段6Kを有する。図2は1組の画像形成部10を取り出して示した断面図である。
【0028】
各画像形成部10を構成する感光体ドラム1は、有機半導体層としてフタロシアニン顔料をポリカーボネイトに分散したものを接地された金属製のシリンダ状の基板上に塗布してあり、電荷輸送層を含めた感光体層の膜厚25μmであって、ドラム径φ60mmで矢示方向に線速vpとして220mm/sの周速で駆動回転される。
【0029】
2は回転する感光体ドラム1の周囲を所定の極性・電位に一様に帯電処理する帯電手段である。
【0030】
3はレーザ走査方式をとった像露光手段で、半導体レーザ(LD)を用い、その出力パワーは300μWである。像露光手段3はレーザビームを出射して感光体ドラム1の一様に帯電した表面を走査露光し、静電潜像を形成する。
【0031】
像露光手段3の下流側で現像装置4の上流には感光体表面の電位を測定する電位センサSPが設けられていて、感光体の非画像部の電位は電位センサSPの検出電位に基づいてフィードバック制御(本実施例では制御可能範囲は−500V〜−900V)がなされ、通常のコピーシーケンス時の感光体への帯電電位VHは−600Vとし、全露光電位は−100〜0Vとなる。
【0032】
現像装置4は、感光体ドラム1上の静電潜像をトナー像として現像する。接触或いは非接触による現像が、イメージ露光と反転現像との組み合わせで現像が行われる。2成分現像剤が用いられ、現像装置4内では撹拌搬送スクリュ43A、43Bによって混合・撹拌されながら回転パドル44へと排出され、水車状の回転パドル44によって更に撹拌されて現像剤担持体41へと供給される。現像剤担持体41はマグネットロールの周囲にステンレス溶射表面加工を施したアルミ製のスリーブを被せた構成とし、現像剤担持体41のローラ径40mm、線速vsは通常のコピーシーケンス時には400mm/secで回転し、感光体ドラム1との線速比(vs/vp)は1.8としている。現像剤担持体41には直流成分の現像バイアスVdcに交流成分の現像バイアスが重畳されて印加され、反転現像が行われる。通常のコピーシーケンス時には直流成分の現像バイアスVdcとして−500Vの印加がなされて現像が行われる。
【0033】
現像装置4内での2成分現像剤のトナー濃度はトナー濃度センサSTによって検出され、トナー補給を行うことによってトナー濃度3質量%〜12質量%の間の所定の質量%に管理される。
【0034】
本実施の形態において用いる2成分現像剤のトナーとしては、質量平均粒径が2〜7μmの重合トナーが用いられる。重合トナーを用いることにより、高解像力であり、濃度が安定しカブリの発生が極めて少ない画像形成が可能となる。
【0035】
重合トナーは次のような製造方法により製造される。
トナー用バインダー樹脂の生成とトナー形状とがバインダー樹脂の原料モノマー又はプレポリマーの重合及びその後の化学的処理により形成されて得られる。より具体的には、懸濁重合又は乳化重合等の重合反応と必要によりその後に行われる粒子同士の融着工程を経て得られ、重合トナーでは、原料モノマー又はプレポリマーを水系で均一に分散した後に重合させトナーを製造することから、トナーの粒度分布及び形状の均一なトナーが得られる。
【0036】
本実施の形態においては質量平均粒径が2〜7μmで帯電量が10〜50μC/gの重合トナーが用いられる。
【0037】
質量平均粒径は、質量基準の平均粒径であって、湿式分散機を備えた「コールターカウンターTA−II」又は「コールターマルチサイザー」(いずれもコールター社製)により測定した値である。
【0038】
質量平均粒径が2μmを下回ると、カブリの発生やトナー飛散が起こりやすくなる。上限7μmは本実施の形態が目標とする高画質を形成することを可能する粒径の上限である。
【0039】
トナーの小粒径化に伴ってキャリアとしては、質量平均粒径が20〜65μmで磁化量が20〜70emu/gの磁性粒子からなるキャリアが好ましく用いられる。20μmよりも粒径の小さなキャリアではキャリア付着が生じやすくなる。また、65μmよりも粒径の大きなキャリアでは、均一な濃度の画像が形成されない場合が生じうる。
【0040】
上記現像剤を用いて現像装置4によって現像された感光体ドラム1上のトナー像は、一次転写手段によって中間転写体31上に転写が行われる。
【0041】
35は弾性層を有する回転体形状の接触帯電部材としての一次転写ローラであって、本実施例ではローラ径φ20mm、抵抗1×106Ωの発泡ゴムローラで、材質にはエピクロルヒドリンを使用し、硬度30度(アスカーC)、感光体へ中間転写体31を介して0.5Nをもって押圧し、感光体ドラム1と中間転写体31との間で一次転写ニップ部(転写位置)N1を形成している。
【0042】
中間転写体31はシームレスの無端状の転写ベルトであって、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリカーボネート等の材料から成る半導電樹脂製のベルトで、体積抵抗率が1×104〜1×1012Ω・cm本実施例では1×108Ω・cmのものが用いられ、テンション5Nをもって張架されている。
【0043】
感光体ドラム1上に形成されたトナー像は、一次転写ニップ部N1において定電流制御が行われY、M、C、Kの順に重ね合わせて中間転写体31上に一次転写が行われる。
【0044】
トナー像の中間転写体31への転写後の感光体ドラム1の表面はクリーニング装置6により転写残トナーの清掃が行われる。本実施例においてはクリーニング手段としてウレタンゴム製のブレードが用いられ、クリーニングブレードはカウンタタイプに感光体ドラム1周面に摺接して清掃を行っている。
【0045】
中間転写体31にはY、M、C、Kの画像形成部10が一次転写位置N1において接離可能に保持されている。また、中間転写体31には駆動ローラ32、バックアップローラ33、テンションローラ34が内接し、テンション5Nで張架して矢示方向に回転する。
【0046】
二次転写ローラ45は半導電ローラで、紙背面から中間転写体31を挟み込むようにしたバックアップローラ33によって狭持している。接地されたバックアップローラ33の抵抗値は1×105〜1×107Ω、本実施例においては、1×106Ωであり、二次転写ローラ45の体積抵抗率は1×105〜1×107Ω・cm、本実施例においては1×106Ω・cmで、転写時には二次転写バイアスの定電流制御がなされる。
【0047】
本実施例においては、中間転写体31上の二次転写位置N2より下流側で、最も近い一次転写位置N1より上流側に、中間転写体31上の電荷を接触して除去する電荷除去手段38が設けられていて、中間転写体上の電荷を除去し、中間転写体上に転写して形成される次画像で、メモリに基づく画像不具合を解消することがなされている。
【0048】
給紙部より給紙された記録材Pは、レジストローラ21によって中間転写体31上に形成されたトナー像と同期して給紙がなされ、二次転写ニップ部(転写位置)N2においてトナー像の一括転写を受ける。二次転写ニップ部N2を通過した記録材Pは、中間転写体31の面から分離され、定着装置23へ搬送される。
【0049】
定着装置23は内部にヒータを配置した加熱ローラ23aと加圧ローラ23bとより成り、トナー像を保持した記録材Pは加熱ローラ23aと加圧ローラ23bとの間で加熱・加圧がなされて定着し、トナー像が定着された記録材Pは排紙ローラ24によって機外の排紙トレイ上に排出される。
【0050】
(2)本発明の画像形成装置は、図1、図2を用いて説明した画像形成装置について、画像形成がなされるプリントモード以外に、異物排出モードを設けていて、異物排出モードでは像担持体と中間転写体を接触させない状態で、現像剤中に混入されている微量の大径異物(例えば、70μm以上のキャリアや樹脂片等)や異形キャリア、補給トナー中に混入されている大径トナー(例えば、20μm以上)の除去を行い、像担持体や中間転写体が大径異物や異形キャリア等の付着物によって傷が付いて性能が劣化するのを防止し、転写紙上での白抜け状の転写不良が発生しないようにする。以下、本発明の実施の形態について説明する。
【0051】
(実施の形態1)
本実施の形態は、新しい現像剤を現像装置4に投入した後のプリントシーケンスに入る前の初期段階で、現像剤担持体41に印加する直流バイアス値Vdcに対し、感光体ドラム1上の帯電電位VHを通常シーケンス時より高い設定として所定時間駆動させる異物排出モードを設けるようにしている。
【0052】
図3には本実施の形態の電気制御系の概要を示している。101は演算制御処理を行うCPUで、演算基礎データを蓄積したROM101、画像形成を行うプリントモードプログラムを記憶したROM102、現像剤中の異物排出を行う異物排出モードプログラムを記憶したROM103等が接続されていて、CPU101はインターフェース102を介して外部機器に接続されている。
【0053】
インターフェース102の入力側には新規像剤に交換したことを知らせる新現像剤交換情報111、電位センサSP、トナー濃度センサST等の画像形成センサ112が接続され、インターフェース102の出力側には帯電制御駆動部、レーザ発光駆動部、現像バイアス駆動部等から成る画像形成手段駆動部113の各々が接続されている。
【0054】
画像形成時には、CPU101はROM102に記録されたプリントモードプログラムを呼び出してインターフェース102を介して画像形成手段駆動部113の各駆動部に対して駆動制御を行い、感光体ドラム1上の帯電電位VH、現像剤担持体41に印加する直流バイアス値Vdcとし、その他の画像形成手段の駆動制御がなされて画像形成が行われ、転写紙上に画像記録がなされる。
【0055】
現像装置4内に新現像剤が投入されたときは、投入後のプリントシーケンスに入る前の初期段階で異物排出モードプログラムROM103が呼び出されて異物排出シーケンスが行われる。
【0056】
現像装置4内に新現像剤が投入された情報は、現像装置4を所定の現像位置から現像剤交換のための移動動作を検知することにより、或いは現像剤交換時にトナー濃度センサSTのリファレンス調整がなされることを検知することによって得られる。勿論、新現像剤交換時にサービスマンが手入力することによっても新現像剤投入の情報は得られる。
【0057】
異物排出モードでは、感光体ドラム1を帯電手段2によって帯電し、像露光を行うことなしに現像装置4による現像を行い、感光体ドラム1は中間転写体31とは非接触状態として感光体ドラム1に付着した大径異物、異形のキャリア、大径のトナーの付着物をクリーニング装置6によって除去することが行われるが、付着物の除去がより効果的に行われるようにするために、本実施の形態においては異物排出モード時には、現像剤担持体41に印加する直流バイアス値をVdc′、感光体ドラム1上の帯電電位をVH′とし、下記の条件を満たす設定で、所定時間異物排出モードを持続する。
【0058】
|VH′−Vdc′|>|VH−Vdc|
なお、感光体ドラム1の帯電電位は電位計SPによって測定された値であることが望ましいが、帯電手段2に印加するグリッド電圧から帯電電位を推定しても同様の効果が得られる。
【0059】
本発明者らは下記のテストを行っているが、目視による評価については下記の表示によって示している。
【0060】
【表1】
【0061】
▲1▼ テスト1
通常コピーシーケンス時の直流バイアス値Vdcは−500V、感光体ドラム1の帯電電圧VHは−600Vの|VH−Vdc|=100Vであったのを変動させた条件下で、1分間の異物排出モードでのテストを行い、クリーニング装置6に回収された異物等の回収量とその後コピーシーケンス状態に移行したときのドラム傷、白抜け状転写不良の発生状況について、1000枚のプリントから目視によって評価を行っている。
【0062】
【表2】
【0063】
▲2▼ テスト2
テスト1でのテスト結果ふまえて、|VH′−Vdc′|−|VH−Vdc|=40Vとして、駆動時間に対するクリーニング装置6に回収されたキャリア回収量の測定と、その後コピーシーケンス状態に移行したときのドラム傷及び初期画像の白抜け状転写不良の発生状況について、評価を行っている。
【0064】
【表3】
【0065】
上記のテスト結果から|VH′−Vdc′|−|VH−Vdc|=40Vとして、180secの間異物排出モードを維持することによって、異物、異形キャリア、異形トナーの大部分は除去されて、その後のコピーシーケンスにおいてはドラム傷発生や、白抜け状転写不良の発生は殆ど解消されることとなった。なお上記の|VH′−Vdc′|−|VH−Vdc|=40Vの条件を満たしていればVdc′=Vdcとして|VH′|=|VH|+40V(但し、VHとVH′の極性は同じ)に設定しても、VH′=VHとして|Vdc′|=Vdc−40V(但しVdcとVdc′の極性は同じ)に設定しても良い。
【0066】
(実施の形態2)
本実施の形態は、新しい現像剤を現像装置4に投入した後のプリントシーケンスに入る前の初期段階で、現像剤担持体41の回転数Rsを通常シーケンス時より高い設定として所定時間駆動させる異物排出モードを設けるようにしている。
【0067】
図4には本実施の形態の電気制御系の概要を示している。201は演算制御処理を行うCPUで、演算基礎データを蓄積したROM201、画像形成を行うプリントモードプログラムを記憶したROM202、現像剤中の異物排出を行う異物排出モードプログラムを記憶したROM203等が接続されていて、CPU201はインターフェース202を介して外部機器に接続されている。
【0068】
インターフェース202の入力側には新現像剤に交換したことを知らせる新現像剤交換情報211、電位センサSP、トナー濃度センサST等の画像形成センサ212が接続され、インターフェース202の出力側には現像剤担持体駆動部をはじめとして帯電制御駆動部、レーザ発光駆動部、現像バイアス駆動部等から成る画像形成手段駆動部213の各々が接続されている。
【0069】
画像形成時にはCPU201はROM202に記録されたプリントモードプログラムを呼び出してインターフェース202を介して画像形成手段駆動213の各駆動部に対して駆動制御を行い、現像剤担持体41の線速をvsに制御すると共に、感光体ドラム1上の帯電電位VH、現像剤担持体41に印加する直流バイアス値Vdcとし、その他の画像形成手段の駆動制御がなされて画像形成が行われ、転写紙上に画像記録がなされる。
【0070】
現像装置4内に新現像剤が投入されたとは、投入後のプリントシーケンスに入る前の初期段階で異物排出モードプログラムROM203が呼び出されて異物排出シーケンスが行われる。
【0071】
現像装置4内に新現像剤が投入された情報は、現像装置4を所定の現像位置から現像剤交換の動作を検知することにより、或いは現像剤交換時にトナー濃度センサSTのリファレンス調整がなされることを検知することによって得られる。勿論、新現像剤交換時にサービスマンが手入力することによっても新現像剤投入の情報は得られる。
【0072】
異物排出モードでは、感光体ドラム1を帯電手段2によって帯電し、像露光を行うことなしに現像装置4による現像を行い、感光体ドラム1は中間転写体31とは非接触状態として感光体ドラム1に付着した大径異物、異形のキャリア、大径のトナー等の付着物をクリーニング装置6によって除去することが行われるが、付着物の除去がより効果的に行われるようにするために、本実施の形態においては異物排出モード時には、現像剤担持体41の線速度vs′を下記の条件を満たす設定とし、所定時間駆動して異物排出モードを持続する。
【0073】
|vs′|>|vs|
本発明者らは下記のテストを行っているが、評価については前記の表示方法を踏襲している。
【0074】
▲3▼ テスト3
通常コピーシーケンス時の現像剤担持体41の線速度vs=400mm/secであったのを変動させた条件下で、1分間の異物排出モードでのテストを行い、クリーニング装置6に回収された異物等の回収量と、その後コピーシーケンス状態に移行したときのドラム傷、白抜け状転写不良の発生状況について1000枚のプリントから目視によって評価を行っている。
【0075】
【表4】
【0076】
▲4▼ テスト4
テスト3でのテスト結果をふまえて、通常時の線速の1.25倍のvs′=500mm/secに設定し、駆動時間に対するクリーニング装置6に回収された異物の回収量の測定と、その後コピーシーケンス状態に移行したときのドラム傷及び白抜け状転写不良の発生状況について評価を行っている。
【0077】
【表5】
【0078】
上記のテスト結果から、vs′=500mm/secに設定し、180secの間異物排出モードを維持することによって異物、異形キャリア等の付着物の大部分は除去されて、その後のコピーシーケンスにおいてはドラム傷発生や、白抜け状転写不良の発生は殆ど解消されることとなった。
【0079】
(実施の形態3)
本実施の形態は、所定プリント数の間にカウント手段によって積算カウントされた潜像のドット数が予め設定された所定数より小さい場合に、一旦プリント動作を停止させ、感光体ドラム1上に帯電手段2によって通常の帯電を行ったうえ、露光手段3による露光及び現像手段4による現像によってパッチ画像を形成し、強制的にトナーを排出する異物排出モードを設けるようにしている。
【0080】
本実施形態は多数枚のプリントがなされたとき、プリントエリアの積算値PAに対する画素エリアの積算値GAの比率、即ち印字率R=(GA/PA)×100%が小さい場合(例えば10%以下)、現像装置4内には異物や粗粉状の例えば20μm以上の径のトナーが残留する傾向にあって、転写時に核となって白抜け状転写不良が発生し易くなりドラム傷も生じ易くなるのでこれを防止している。
【0081】
図5には本実施の形態の電気制御系の概要を示している。301は演算制御処理を行うCPUで、演算基礎データを蓄積したROM301、画像形成を行うプリントモードプログラムを記憶したROM302、現像剤中の異物排出を行う異物排出モードプログラムを記憶したROM303、プリントエリアの面積を積算記憶する不揮発メモリPA、印字面積を積算記憶する不揮発メモリGA等が接続されていて、CPU301はインターフェース302を介して外部機器に接続されている。
【0082】
インターフェース302の入力側にはプリント毎にプリントエリアの面積をカウントするプリントエリア面積カウント手段SPA、プリント毎に印字画素の面積をカウントする印字画素面積カウント手段SGA、及び電位センサSP、トナー濃度センサST等の画像形成センサ311が接続され、インターフェース302の出力側には帯電制御駆動部、レーザ発光駆動部、現像バイアス駆動部、現像剤担持体駆動部等から成る画像形成手段駆動部312の各々が接続されている。
【0083】
画像形成時にはCPU301はROM302に記録されたプリントモードプログラムを呼び出してインターフェース302を介して画像形成手段駆動部312の各駆動部に対して駆動制御を行い、現像剤担持体41の線速をvsに制御すると共に、感光体ドラム1上の帯電電位VH、現像剤担持体41に印加する直流バイアス値Vdcとし、その他の画像形成手段の駆動制御がなされて画像形成が行われ、転写紙上に画像記録がなされる。
【0084】
上記のプリントモード時には、プリントエリア面積カウント手段SPAは、プリント毎にプリントエリア面積(例えばA4サイズ面積)をカウントして出力して、カウントされたエリア面積は不揮発メモリPAに積算して記憶される。また、印字面積カウント手段SGAは、プリント毎に印字画素の面積をカウントして出力し、カウントされた印字画素の面積は不揮発メモリGAに積算して記憶される。
【0085】
CPU301はプリント枚数が所定のプリント数に達したとき、CPU301はROM301に記憶された印字率Rの演算式によって不揮発メモリPAで積算されたプリントエリア面積と不揮発メモリGAで積算された印字画素面積から印字率Rを算出し、印字率Rが所定の印字率(本実施例においては10%)以下の場合には、異物排出モードに移行し、或いは異物排出モードによって異物排出を行うのが好ましい旨の表示がなされる。
【0086】
本実施形態における異物排出モードでは、感光体ドラム1は中間転写体31に対して離間した状態で、定速で回転する感光体ドラム1に対して帯電手段2によって通常の帯電を行い、本実施例においては感光体への帯電電位VHは−600Vとする。ついで露光手段3によって予め設定したパッチ領域に対して露光を行い、全露光電位が−100〜0V、又はハーフトーンレベルとなる静電潜像を形成し、ついで現像手段4によって現像を行い、静電潜像部分には多量のトナーが付着して高濃度のパッチトナー像が形成される。なおこのパッチトナー像は現像装置内全域内に存在する大径トナーを除去するために現像幅全体の範囲にわたって形成されていることが好ましい。このパッチトナー像部分に対しては大量のトナーが現像手段4から排出され、その際現像装置内に蓄積された大径トナーや大径異物、異形のキャリア等はトナーと共に強制的に排出されて感光体上に付着する。感光体上にトナーと共に付着した大径トナーや大径異物、異形のキャリア等の付着物は中間転写体31に接触することなく搬送され、クリーニング手段6によって回収される。
【0087】
次に説明する異物排出モードの実施例は、上記に説明した異物排出モードに加えて行われるもので、先のテスト1〜テスト4のテスト結果を踏まえて実施している。
【0088】
▲5▼ 実施例1
本実施例においては、|VH′−Vdc′|−|VH−Vdc|=40Vとして、180secの間異物排出モードを維持し、その間中間転写体31は離間した状態を維持したまま所定のタイミングで10%以上の印字率に相当するトナー画像を形成するプロセスを介在させている。更に具体的には異物排出モード時の感光体ドラム1への帯電電位VH′を−640Vに変更し、(VH=−600V)異物排出モードの180secの間に1sec周期で10%以上の印字率に相当するトナー画像を形成するプロセスを介在させている。
【0089】
かかる異物排出モードを設けることによって、現像装置4内に次第に蓄積されて来た大径トナーをはじめとし、大径異物や異形のキャリアは除去され、画像形成装置の安定化制御が兼ねて行われ、その後のコピーシーケンスにおいては、ドラム傷発生や白抜け状転写不良の発生は完全に解消されることとなる。
【0090】
▲6▼ 実施例2
本実施例においては、|vs′|>|vs|として所定時間異物排出モードを維持し、その間中間転写体31は離間した状態を維持したまま所定のタイミングで10%以上の印字率に相当するトナー画像を形成するプロセスを介在させている。更に具体的には異物排出モード時の現像剤担持体41の線速度vs′=500mm/secに変更し、(vs=400mm/sec)異物排出モードの180secの間に1sec周期で10%以上の印字率に相当するトナー画像を形成するプロセスを介在させている。
【0091】
かかる異物排出モードを設けることによって、現像装置4内に次第に蓄積されて来た大径トナーをはじめとし、大径異物や異形のキャリアは除去され、画像形成装置の安定化制御が兼ねて行われ、その後のコピーシーケンスにおいては、ドラム傷発生や白抜け状転写不良の発生は完全に解消されることとなる。
【0092】
【発明の効果】
請求項1又は2記載の発明によれば、新しい現像剤を現像手段に投入した後のプリントシーケンスに入る前の初期段階で、新しい現像剤中の大径異物や大径又は異形キャリア等が除去されるので、通常のコピーシーケンス時に像担持体や中間転写体に損傷が発生しにくくなり、白抜け状の転写不良がなくなって均一なハーフトーンやベタ画像が得られるようになる。
【0093】
請求項3記載の発明によれば、現像手段内に蓄積された異物や異形キャリア等は像担持体上に付着し中間転写体に接触することなく搬送されて、像担持体のクリーニング手段により回収がなされるので、その後のコピーシーケンス時に像担持体や中間転写体に負傷が生じることなく、中抜け状の転写不良が生じることがなくなる。
【0094】
請求項4記載の発明によれば、多数枚プリント中に消費されるトナー量が少ない場合に、強制的にトナーが現像されるとともに、現像手段内に溜まった粗大粒子のトナーや異物が除去されるので、通常のコピーシーケンス時に像担持体や中間転写体に損傷が発生しにくくなり、白抜け状の転写不良がなくなって均一なハーフトーンやベタ画像が得られるようになる。
【0095】
請求項5記載の発明によれば現像手段内に蓄積された大径トナーをはじめとし、大径異物や異形のキャリアは像担持体上に付着し中間転写体に接触することなく搬送されて、像担持体のクリーニング手段により回収がなされるので、その後のコピーシーケンス時に像担持体や中間転写体に損傷を生じることなく、中抜け状の転写不良が生じることがなくなる。
【図面の簡単な説明】
【図1】カラー画像形成装置の断面図。
【図2】図像形成部の断面図。
【図3】実施の態様1の電気制御系の概要を示すブロック図。
【図4】実施の態様2の電気制御系の概要を示すブロック図。
【図5】実施の態様3の電気制御系の概要を示すブロック図。
【符号の説明】
1 感光体ドラム
2 帯電手段
3 像露光手段
4 現像装置
5 転写ローラ
10 画像形成部
31 中間転写体
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真方式によりカラー画像形成を行う画像形成装置に係わり、特に複数の像担持体上に各色のトナー像を形成し、これらトナー像を中間転写体上に重ね合わせて転写し、中間転写体上のトナー像を一括して転写紙上に転写を行うタンデム方式の画像形成装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
画像形成装置について、安定して良好な画像形成が行われるプロセス条件を設定する多くの提案がなされている。
【0003】
例えば特許文献1には、像担持体上に複数のパッチパターンを作成し、パッチパターンの電位及びトナー付着量を測定することによって、現像特性を算出し、画像形成時の各種電位を決定する技術が提案されている。
【0004】
また、特許文献2には、現像剤の現像特性を安定した状態として維持されるようにするために現像剤のエージング処理を行う技術が提案されている。
【0005】
また、特許文献3には、環境変化の影響を受けにくく地カブリの発生しにくくするプロセス条件として、画像信号に基づく第1の光ビームと、画像信号を反転させて生成した第2の光ビームとを合成して像露光を行う構成とし、像担持体上の第1、第2の光ビームによる露光位置の電位を測定してバイアス条件を設定する技術が提案されている。
【0006】
【特許文献1】
特開平7−253694号公報
【0007】
【特許文献2】
特開平10−83115号公報
【0008】
【特許文献3】
特開平11−179960号公報
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
上記の特許文献をはじめとし、画像形成装置について、安定して良好な画像形成が行われるプロセス条件を設定する技術が多く開示されている。しかし、現像剤中に異物や異形キャリア等が混入している場合には、如何にプロセス条件を適切に選択してもこれ等異物が存在することによって生じる弊害を回避することはできない。
【0010】
中間転写体を有した画像形成装置に於いては、像担持体上に形成されたトナー像を一旦中間転写体上に転写し、転写された中間転写体上のトナー像を転写紙上に転写することが行われるが、一般には像担持体と中間転写体とはどちらも堅い素材が使用されているので、現像装置内にあった異物や異形キャリアが現像時に像担持体に付着すると、転写時に像担持体と中間転写体の接触部を通過する際に像担持体や中間転写体を傷付けるという問題が発生する。またトナー内に粗粉や異物等が存在すると、像担持体上に現像がなされてベタ画像を形成した場合、中間転写体ベタ画像が転写される際に付着物として粗粉や異物やその周辺のトナーが転写されずにベタ画像の一部が白く抜けるといった現象が発生する。
【0011】
本発明は次の二つの問題点を解決した画像形成装置を提供することを目的とする。
【0012】
▲1▼現像装置内の異形キャリアや異物等の付着物が、像担持体や中間転写体に付着して転写時に像担持体や中間転写体に損傷を与える。
【0013】
▲2▼付着物として、トナー粗粉、異物、キャリア等が付着してハーフトーン、ベタ画像中に白抜け状の転写不良の箇所が発生する。
【0014】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決し、かつ目的を達成するために、本発明は以下のように構成している。
【0015】
請求項1記載の発明は、「複数の像担持体を帯電させる複数の帯電手段と、
帯電した前記像担持体上に静電潜像を形成する複数の潜像形成手段と、
前記静電潜像にトナーを供給し顕像化する現像剤担持体を有する複数の現像手段と、
前記像担持体上に形成されたトナー像を一旦転写する中間転写体と、
前記中間転写体上に転写されたトナー像を転写紙上に転写する2次転写手段とを有する画像形成装置において、
新しい現像剤を前記現像手段に投入した後のプリントシーケンスに入る前の初期段階で、前記現像剤担持体に印加する直流バイアス値Vdcに対し、前記像担持体上の帯電電位VHを通常シーケンス時より高い設定として所定時間駆動させる異物排出モードを有することを特徴とする画像形成装置。」である。
【0016】
請求項2記載の発明は、「複数の像担持体を帯電させる複数の帯電手段と、
帯電した前記像担持体上に静電潜像を形成する複数の潜像形成手段と、
前記静電潜像にトナーを供給し顕像化する現像剤担持体を有する複数の現像手段と、
前記像担持体上に形成されたトナー像を一旦転写する中間転写体と、
前記中間転写体上に転写されたトナー像を転写紙上に転写する2次転写手段とを有する画像形成装置において、
新しい現像剤を前記現像手段に投入した後のプリントシーケンスに入る前の初期段階で、前記現像剤担持体の回転数Rsを通常シーケンス時より高い設定として所定時間駆動させる異物排出モードを有することを特徴とする画像形成装置。」である。
【0017】
この請求項1又は2記載の発明によれば、新しい現像剤を現像手段に投入した後のプリントシーケンスに入る前の初期段階で、新しい現像剤中の大径異物や大径又は異形キャリア等が除去されるので、通常のコピーシーケンス時に像担持体や中間転写体に損傷が発生しにくくなり、白抜け状の転写不良がなくなって均一なハーフトーンやベタ画像が得られるようになる。
【0018】
請求項3記載の発明は、「前記異物排出モードは前記像担持体を前記帯電手段によって帯電し、像露光を行うことなしに前記現像手段による現像を行い、前記中間転写体に対しては非接触状態として前記像担持体上に付着した付着物をクリーニング手段により回収を行うモードであ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。」である。
【0019】
この請求項3記載の発明によれば、現像手段内に蓄積された異物や異形キャリア等は像担持体上に付着し中間転写体に接触することなく搬送されて、像担持体のクリーニング手段により回収がなされるので、その後のコピーシーケンス時に像担持体や中間転写体に損傷が生じることなく、中抜け状の転写不良が生じることがなくなる。
【0020】
請求項4記載の発明は、「複数の像担持体を帯電させる複数の帯電手段と、
帯電した前記像担持体上に静電潜像を形成する複数の潜像形成手段と、
前記潜像形成手段により形成されるドットの数を積算カウントするカウント手段と、
前記静電潜像にトナーを供給し顕像化する現像剤担持体を有する複数の現像手段と、
前記像担持体上に形成されたトナー像を一旦転写する中間転写体と、
前記中間転写体上に転写されたトナー像を転写紙上に転写する2次転写手段とを有する画像形成装置において、
所定プリント数の間に前記カウント手段によって積算カウントされたドット数が予め設定された所定数より小さい場合に、一旦プリント動作を停止させ、前記像担持体上に前記帯電手段によって通常の帯電を行ったうえ、前記潜像形成手段による露光及び前記現像手段による現像によってパッチトナー像を形成し、強制的にトナーを排出する異物排出モードを有することを特徴とする画像形成装置。」である。
【0021】
この請求項4記載の発明によれば、多数枚プリント中に消費されるトナー量が少ない場合に、強制的にトナーが現像されるとともに、現像手段内に溜まった粗大粒子のトナーや異物が除去されるので、通常のコピーシーケンス時に像担持体や中間転写体に損傷が発生しにくくなり、白抜け状の転写不良がなくなって均一なハーフトーンやベタ画像が得られるようになる。
【0022】
請求項5記載の発明は、「前記異物排出モードは前記像担持体を前記中間転写体に対しては非接触状態として前記像担持体上に付着した付着物をクリーニング手段により回収を行うモードであることを特徴とする請求項4に記載の画像形成装置。」である。
【0023】
この請求項5記載の発明によれば現像手段内に蓄積された大径トナーをはじめとし、大径異物や異形のキャリア等の付着物は像担持体上に付着し中間転写体に接触することなく搬送されて、像担持体のクリーニング手段により回収がなされるので、その後のコピーシーケンス時に像担持体や中間転写体に損傷を生じることなく、中抜け状の転写不良が生じることがなくなる。
【0024】
【発明の実施の形態】
(1)本発明が適用される画像形成装置について説明する。
【0025】
本発明の一実施形態として示すカラー画像形成装置は、複数の像担持体である感光体上にイエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)及び黒(K)トナーから成るトナー像をそれぞれ形成し、複数の感光体上に形成されたトナー像を、中間転写体を介して転写材上に重ね合わせて形成されるタンデム型のカラー画像形成装置である。
【0026】
図1の断面図に示すカラー画像形成装置は、複数組の画像形成部10Y,10M,10C,10Kと、中間転写ユニット30と、給紙搬送手段及び定着装置23とから成っている。
【0027】
イエロー色の画像を形成する画像形成部10Yは、ドラム形状をした像担持体である感光体ドラム1Yの周囲に配置された帯電手段2Y、露光手段3Y、現像手段4Y、一次転写手段35Y、クリーニング手段6Yを有する。マゼンタ色の画像を形成する画像形成部10Mは、感光体ドラム1M、帯電手段2M、露光手段3M、現像手段4M、一次転写手段35M、クリーニング手段6Mを有する。シアン色の画像を形成する画像形成部10Cは、感光体ドラム1C、帯電手段2C、露光手段3C、現像手段4C、一次転写手段35C、クリーニング手段6Cを有する。黒色画像を形成する画像形成部10Kは、感光体ドラム1K、帯電手段2K、露光手段3K、現像手段4K、一次転写手段35K、クリーニング手段6Kを有する。図2は1組の画像形成部10を取り出して示した断面図である。
【0028】
各画像形成部10を構成する感光体ドラム1は、有機半導体層としてフタロシアニン顔料をポリカーボネイトに分散したものを接地された金属製のシリンダ状の基板上に塗布してあり、電荷輸送層を含めた感光体層の膜厚25μmであって、ドラム径φ60mmで矢示方向に線速vpとして220mm/sの周速で駆動回転される。
【0029】
2は回転する感光体ドラム1の周囲を所定の極性・電位に一様に帯電処理する帯電手段である。
【0030】
3はレーザ走査方式をとった像露光手段で、半導体レーザ(LD)を用い、その出力パワーは300μWである。像露光手段3はレーザビームを出射して感光体ドラム1の一様に帯電した表面を走査露光し、静電潜像を形成する。
【0031】
像露光手段3の下流側で現像装置4の上流には感光体表面の電位を測定する電位センサSPが設けられていて、感光体の非画像部の電位は電位センサSPの検出電位に基づいてフィードバック制御(本実施例では制御可能範囲は−500V〜−900V)がなされ、通常のコピーシーケンス時の感光体への帯電電位VHは−600Vとし、全露光電位は−100〜0Vとなる。
【0032】
現像装置4は、感光体ドラム1上の静電潜像をトナー像として現像する。接触或いは非接触による現像が、イメージ露光と反転現像との組み合わせで現像が行われる。2成分現像剤が用いられ、現像装置4内では撹拌搬送スクリュ43A、43Bによって混合・撹拌されながら回転パドル44へと排出され、水車状の回転パドル44によって更に撹拌されて現像剤担持体41へと供給される。現像剤担持体41はマグネットロールの周囲にステンレス溶射表面加工を施したアルミ製のスリーブを被せた構成とし、現像剤担持体41のローラ径40mm、線速vsは通常のコピーシーケンス時には400mm/secで回転し、感光体ドラム1との線速比(vs/vp)は1.8としている。現像剤担持体41には直流成分の現像バイアスVdcに交流成分の現像バイアスが重畳されて印加され、反転現像が行われる。通常のコピーシーケンス時には直流成分の現像バイアスVdcとして−500Vの印加がなされて現像が行われる。
【0033】
現像装置4内での2成分現像剤のトナー濃度はトナー濃度センサSTによって検出され、トナー補給を行うことによってトナー濃度3質量%〜12質量%の間の所定の質量%に管理される。
【0034】
本実施の形態において用いる2成分現像剤のトナーとしては、質量平均粒径が2〜7μmの重合トナーが用いられる。重合トナーを用いることにより、高解像力であり、濃度が安定しカブリの発生が極めて少ない画像形成が可能となる。
【0035】
重合トナーは次のような製造方法により製造される。
トナー用バインダー樹脂の生成とトナー形状とがバインダー樹脂の原料モノマー又はプレポリマーの重合及びその後の化学的処理により形成されて得られる。より具体的には、懸濁重合又は乳化重合等の重合反応と必要によりその後に行われる粒子同士の融着工程を経て得られ、重合トナーでは、原料モノマー又はプレポリマーを水系で均一に分散した後に重合させトナーを製造することから、トナーの粒度分布及び形状の均一なトナーが得られる。
【0036】
本実施の形態においては質量平均粒径が2〜7μmで帯電量が10〜50μC/gの重合トナーが用いられる。
【0037】
質量平均粒径は、質量基準の平均粒径であって、湿式分散機を備えた「コールターカウンターTA−II」又は「コールターマルチサイザー」(いずれもコールター社製)により測定した値である。
【0038】
質量平均粒径が2μmを下回ると、カブリの発生やトナー飛散が起こりやすくなる。上限7μmは本実施の形態が目標とする高画質を形成することを可能する粒径の上限である。
【0039】
トナーの小粒径化に伴ってキャリアとしては、質量平均粒径が20〜65μmで磁化量が20〜70emu/gの磁性粒子からなるキャリアが好ましく用いられる。20μmよりも粒径の小さなキャリアではキャリア付着が生じやすくなる。また、65μmよりも粒径の大きなキャリアでは、均一な濃度の画像が形成されない場合が生じうる。
【0040】
上記現像剤を用いて現像装置4によって現像された感光体ドラム1上のトナー像は、一次転写手段によって中間転写体31上に転写が行われる。
【0041】
35は弾性層を有する回転体形状の接触帯電部材としての一次転写ローラであって、本実施例ではローラ径φ20mm、抵抗1×106Ωの発泡ゴムローラで、材質にはエピクロルヒドリンを使用し、硬度30度(アスカーC)、感光体へ中間転写体31を介して0.5Nをもって押圧し、感光体ドラム1と中間転写体31との間で一次転写ニップ部(転写位置)N1を形成している。
【0042】
中間転写体31はシームレスの無端状の転写ベルトであって、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリカーボネート等の材料から成る半導電樹脂製のベルトで、体積抵抗率が1×104〜1×1012Ω・cm本実施例では1×108Ω・cmのものが用いられ、テンション5Nをもって張架されている。
【0043】
感光体ドラム1上に形成されたトナー像は、一次転写ニップ部N1において定電流制御が行われY、M、C、Kの順に重ね合わせて中間転写体31上に一次転写が行われる。
【0044】
トナー像の中間転写体31への転写後の感光体ドラム1の表面はクリーニング装置6により転写残トナーの清掃が行われる。本実施例においてはクリーニング手段としてウレタンゴム製のブレードが用いられ、クリーニングブレードはカウンタタイプに感光体ドラム1周面に摺接して清掃を行っている。
【0045】
中間転写体31にはY、M、C、Kの画像形成部10が一次転写位置N1において接離可能に保持されている。また、中間転写体31には駆動ローラ32、バックアップローラ33、テンションローラ34が内接し、テンション5Nで張架して矢示方向に回転する。
【0046】
二次転写ローラ45は半導電ローラで、紙背面から中間転写体31を挟み込むようにしたバックアップローラ33によって狭持している。接地されたバックアップローラ33の抵抗値は1×105〜1×107Ω、本実施例においては、1×106Ωであり、二次転写ローラ45の体積抵抗率は1×105〜1×107Ω・cm、本実施例においては1×106Ω・cmで、転写時には二次転写バイアスの定電流制御がなされる。
【0047】
本実施例においては、中間転写体31上の二次転写位置N2より下流側で、最も近い一次転写位置N1より上流側に、中間転写体31上の電荷を接触して除去する電荷除去手段38が設けられていて、中間転写体上の電荷を除去し、中間転写体上に転写して形成される次画像で、メモリに基づく画像不具合を解消することがなされている。
【0048】
給紙部より給紙された記録材Pは、レジストローラ21によって中間転写体31上に形成されたトナー像と同期して給紙がなされ、二次転写ニップ部(転写位置)N2においてトナー像の一括転写を受ける。二次転写ニップ部N2を通過した記録材Pは、中間転写体31の面から分離され、定着装置23へ搬送される。
【0049】
定着装置23は内部にヒータを配置した加熱ローラ23aと加圧ローラ23bとより成り、トナー像を保持した記録材Pは加熱ローラ23aと加圧ローラ23bとの間で加熱・加圧がなされて定着し、トナー像が定着された記録材Pは排紙ローラ24によって機外の排紙トレイ上に排出される。
【0050】
(2)本発明の画像形成装置は、図1、図2を用いて説明した画像形成装置について、画像形成がなされるプリントモード以外に、異物排出モードを設けていて、異物排出モードでは像担持体と中間転写体を接触させない状態で、現像剤中に混入されている微量の大径異物(例えば、70μm以上のキャリアや樹脂片等)や異形キャリア、補給トナー中に混入されている大径トナー(例えば、20μm以上)の除去を行い、像担持体や中間転写体が大径異物や異形キャリア等の付着物によって傷が付いて性能が劣化するのを防止し、転写紙上での白抜け状の転写不良が発生しないようにする。以下、本発明の実施の形態について説明する。
【0051】
(実施の形態1)
本実施の形態は、新しい現像剤を現像装置4に投入した後のプリントシーケンスに入る前の初期段階で、現像剤担持体41に印加する直流バイアス値Vdcに対し、感光体ドラム1上の帯電電位VHを通常シーケンス時より高い設定として所定時間駆動させる異物排出モードを設けるようにしている。
【0052】
図3には本実施の形態の電気制御系の概要を示している。101は演算制御処理を行うCPUで、演算基礎データを蓄積したROM101、画像形成を行うプリントモードプログラムを記憶したROM102、現像剤中の異物排出を行う異物排出モードプログラムを記憶したROM103等が接続されていて、CPU101はインターフェース102を介して外部機器に接続されている。
【0053】
インターフェース102の入力側には新規像剤に交換したことを知らせる新現像剤交換情報111、電位センサSP、トナー濃度センサST等の画像形成センサ112が接続され、インターフェース102の出力側には帯電制御駆動部、レーザ発光駆動部、現像バイアス駆動部等から成る画像形成手段駆動部113の各々が接続されている。
【0054】
画像形成時には、CPU101はROM102に記録されたプリントモードプログラムを呼び出してインターフェース102を介して画像形成手段駆動部113の各駆動部に対して駆動制御を行い、感光体ドラム1上の帯電電位VH、現像剤担持体41に印加する直流バイアス値Vdcとし、その他の画像形成手段の駆動制御がなされて画像形成が行われ、転写紙上に画像記録がなされる。
【0055】
現像装置4内に新現像剤が投入されたときは、投入後のプリントシーケンスに入る前の初期段階で異物排出モードプログラムROM103が呼び出されて異物排出シーケンスが行われる。
【0056】
現像装置4内に新現像剤が投入された情報は、現像装置4を所定の現像位置から現像剤交換のための移動動作を検知することにより、或いは現像剤交換時にトナー濃度センサSTのリファレンス調整がなされることを検知することによって得られる。勿論、新現像剤交換時にサービスマンが手入力することによっても新現像剤投入の情報は得られる。
【0057】
異物排出モードでは、感光体ドラム1を帯電手段2によって帯電し、像露光を行うことなしに現像装置4による現像を行い、感光体ドラム1は中間転写体31とは非接触状態として感光体ドラム1に付着した大径異物、異形のキャリア、大径のトナーの付着物をクリーニング装置6によって除去することが行われるが、付着物の除去がより効果的に行われるようにするために、本実施の形態においては異物排出モード時には、現像剤担持体41に印加する直流バイアス値をVdc′、感光体ドラム1上の帯電電位をVH′とし、下記の条件を満たす設定で、所定時間異物排出モードを持続する。
【0058】
|VH′−Vdc′|>|VH−Vdc|
なお、感光体ドラム1の帯電電位は電位計SPによって測定された値であることが望ましいが、帯電手段2に印加するグリッド電圧から帯電電位を推定しても同様の効果が得られる。
【0059】
本発明者らは下記のテストを行っているが、目視による評価については下記の表示によって示している。
【0060】
【表1】
【0061】
▲1▼ テスト1
通常コピーシーケンス時の直流バイアス値Vdcは−500V、感光体ドラム1の帯電電圧VHは−600Vの|VH−Vdc|=100Vであったのを変動させた条件下で、1分間の異物排出モードでのテストを行い、クリーニング装置6に回収された異物等の回収量とその後コピーシーケンス状態に移行したときのドラム傷、白抜け状転写不良の発生状況について、1000枚のプリントから目視によって評価を行っている。
【0062】
【表2】
【0063】
▲2▼ テスト2
テスト1でのテスト結果ふまえて、|VH′−Vdc′|−|VH−Vdc|=40Vとして、駆動時間に対するクリーニング装置6に回収されたキャリア回収量の測定と、その後コピーシーケンス状態に移行したときのドラム傷及び初期画像の白抜け状転写不良の発生状況について、評価を行っている。
【0064】
【表3】
【0065】
上記のテスト結果から|VH′−Vdc′|−|VH−Vdc|=40Vとして、180secの間異物排出モードを維持することによって、異物、異形キャリア、異形トナーの大部分は除去されて、その後のコピーシーケンスにおいてはドラム傷発生や、白抜け状転写不良の発生は殆ど解消されることとなった。なお上記の|VH′−Vdc′|−|VH−Vdc|=40Vの条件を満たしていればVdc′=Vdcとして|VH′|=|VH|+40V(但し、VHとVH′の極性は同じ)に設定しても、VH′=VHとして|Vdc′|=Vdc−40V(但しVdcとVdc′の極性は同じ)に設定しても良い。
【0066】
(実施の形態2)
本実施の形態は、新しい現像剤を現像装置4に投入した後のプリントシーケンスに入る前の初期段階で、現像剤担持体41の回転数Rsを通常シーケンス時より高い設定として所定時間駆動させる異物排出モードを設けるようにしている。
【0067】
図4には本実施の形態の電気制御系の概要を示している。201は演算制御処理を行うCPUで、演算基礎データを蓄積したROM201、画像形成を行うプリントモードプログラムを記憶したROM202、現像剤中の異物排出を行う異物排出モードプログラムを記憶したROM203等が接続されていて、CPU201はインターフェース202を介して外部機器に接続されている。
【0068】
インターフェース202の入力側には新現像剤に交換したことを知らせる新現像剤交換情報211、電位センサSP、トナー濃度センサST等の画像形成センサ212が接続され、インターフェース202の出力側には現像剤担持体駆動部をはじめとして帯電制御駆動部、レーザ発光駆動部、現像バイアス駆動部等から成る画像形成手段駆動部213の各々が接続されている。
【0069】
画像形成時にはCPU201はROM202に記録されたプリントモードプログラムを呼び出してインターフェース202を介して画像形成手段駆動213の各駆動部に対して駆動制御を行い、現像剤担持体41の線速をvsに制御すると共に、感光体ドラム1上の帯電電位VH、現像剤担持体41に印加する直流バイアス値Vdcとし、その他の画像形成手段の駆動制御がなされて画像形成が行われ、転写紙上に画像記録がなされる。
【0070】
現像装置4内に新現像剤が投入されたとは、投入後のプリントシーケンスに入る前の初期段階で異物排出モードプログラムROM203が呼び出されて異物排出シーケンスが行われる。
【0071】
現像装置4内に新現像剤が投入された情報は、現像装置4を所定の現像位置から現像剤交換の動作を検知することにより、或いは現像剤交換時にトナー濃度センサSTのリファレンス調整がなされることを検知することによって得られる。勿論、新現像剤交換時にサービスマンが手入力することによっても新現像剤投入の情報は得られる。
【0072】
異物排出モードでは、感光体ドラム1を帯電手段2によって帯電し、像露光を行うことなしに現像装置4による現像を行い、感光体ドラム1は中間転写体31とは非接触状態として感光体ドラム1に付着した大径異物、異形のキャリア、大径のトナー等の付着物をクリーニング装置6によって除去することが行われるが、付着物の除去がより効果的に行われるようにするために、本実施の形態においては異物排出モード時には、現像剤担持体41の線速度vs′を下記の条件を満たす設定とし、所定時間駆動して異物排出モードを持続する。
【0073】
|vs′|>|vs|
本発明者らは下記のテストを行っているが、評価については前記の表示方法を踏襲している。
【0074】
▲3▼ テスト3
通常コピーシーケンス時の現像剤担持体41の線速度vs=400mm/secであったのを変動させた条件下で、1分間の異物排出モードでのテストを行い、クリーニング装置6に回収された異物等の回収量と、その後コピーシーケンス状態に移行したときのドラム傷、白抜け状転写不良の発生状況について1000枚のプリントから目視によって評価を行っている。
【0075】
【表4】
【0076】
▲4▼ テスト4
テスト3でのテスト結果をふまえて、通常時の線速の1.25倍のvs′=500mm/secに設定し、駆動時間に対するクリーニング装置6に回収された異物の回収量の測定と、その後コピーシーケンス状態に移行したときのドラム傷及び白抜け状転写不良の発生状況について評価を行っている。
【0077】
【表5】
【0078】
上記のテスト結果から、vs′=500mm/secに設定し、180secの間異物排出モードを維持することによって異物、異形キャリア等の付着物の大部分は除去されて、その後のコピーシーケンスにおいてはドラム傷発生や、白抜け状転写不良の発生は殆ど解消されることとなった。
【0079】
(実施の形態3)
本実施の形態は、所定プリント数の間にカウント手段によって積算カウントされた潜像のドット数が予め設定された所定数より小さい場合に、一旦プリント動作を停止させ、感光体ドラム1上に帯電手段2によって通常の帯電を行ったうえ、露光手段3による露光及び現像手段4による現像によってパッチ画像を形成し、強制的にトナーを排出する異物排出モードを設けるようにしている。
【0080】
本実施形態は多数枚のプリントがなされたとき、プリントエリアの積算値PAに対する画素エリアの積算値GAの比率、即ち印字率R=(GA/PA)×100%が小さい場合(例えば10%以下)、現像装置4内には異物や粗粉状の例えば20μm以上の径のトナーが残留する傾向にあって、転写時に核となって白抜け状転写不良が発生し易くなりドラム傷も生じ易くなるのでこれを防止している。
【0081】
図5には本実施の形態の電気制御系の概要を示している。301は演算制御処理を行うCPUで、演算基礎データを蓄積したROM301、画像形成を行うプリントモードプログラムを記憶したROM302、現像剤中の異物排出を行う異物排出モードプログラムを記憶したROM303、プリントエリアの面積を積算記憶する不揮発メモリPA、印字面積を積算記憶する不揮発メモリGA等が接続されていて、CPU301はインターフェース302を介して外部機器に接続されている。
【0082】
インターフェース302の入力側にはプリント毎にプリントエリアの面積をカウントするプリントエリア面積カウント手段SPA、プリント毎に印字画素の面積をカウントする印字画素面積カウント手段SGA、及び電位センサSP、トナー濃度センサST等の画像形成センサ311が接続され、インターフェース302の出力側には帯電制御駆動部、レーザ発光駆動部、現像バイアス駆動部、現像剤担持体駆動部等から成る画像形成手段駆動部312の各々が接続されている。
【0083】
画像形成時にはCPU301はROM302に記録されたプリントモードプログラムを呼び出してインターフェース302を介して画像形成手段駆動部312の各駆動部に対して駆動制御を行い、現像剤担持体41の線速をvsに制御すると共に、感光体ドラム1上の帯電電位VH、現像剤担持体41に印加する直流バイアス値Vdcとし、その他の画像形成手段の駆動制御がなされて画像形成が行われ、転写紙上に画像記録がなされる。
【0084】
上記のプリントモード時には、プリントエリア面積カウント手段SPAは、プリント毎にプリントエリア面積(例えばA4サイズ面積)をカウントして出力して、カウントされたエリア面積は不揮発メモリPAに積算して記憶される。また、印字面積カウント手段SGAは、プリント毎に印字画素の面積をカウントして出力し、カウントされた印字画素の面積は不揮発メモリGAに積算して記憶される。
【0085】
CPU301はプリント枚数が所定のプリント数に達したとき、CPU301はROM301に記憶された印字率Rの演算式によって不揮発メモリPAで積算されたプリントエリア面積と不揮発メモリGAで積算された印字画素面積から印字率Rを算出し、印字率Rが所定の印字率(本実施例においては10%)以下の場合には、異物排出モードに移行し、或いは異物排出モードによって異物排出を行うのが好ましい旨の表示がなされる。
【0086】
本実施形態における異物排出モードでは、感光体ドラム1は中間転写体31に対して離間した状態で、定速で回転する感光体ドラム1に対して帯電手段2によって通常の帯電を行い、本実施例においては感光体への帯電電位VHは−600Vとする。ついで露光手段3によって予め設定したパッチ領域に対して露光を行い、全露光電位が−100〜0V、又はハーフトーンレベルとなる静電潜像を形成し、ついで現像手段4によって現像を行い、静電潜像部分には多量のトナーが付着して高濃度のパッチトナー像が形成される。なおこのパッチトナー像は現像装置内全域内に存在する大径トナーを除去するために現像幅全体の範囲にわたって形成されていることが好ましい。このパッチトナー像部分に対しては大量のトナーが現像手段4から排出され、その際現像装置内に蓄積された大径トナーや大径異物、異形のキャリア等はトナーと共に強制的に排出されて感光体上に付着する。感光体上にトナーと共に付着した大径トナーや大径異物、異形のキャリア等の付着物は中間転写体31に接触することなく搬送され、クリーニング手段6によって回収される。
【0087】
次に説明する異物排出モードの実施例は、上記に説明した異物排出モードに加えて行われるもので、先のテスト1〜テスト4のテスト結果を踏まえて実施している。
【0088】
▲5▼ 実施例1
本実施例においては、|VH′−Vdc′|−|VH−Vdc|=40Vとして、180secの間異物排出モードを維持し、その間中間転写体31は離間した状態を維持したまま所定のタイミングで10%以上の印字率に相当するトナー画像を形成するプロセスを介在させている。更に具体的には異物排出モード時の感光体ドラム1への帯電電位VH′を−640Vに変更し、(VH=−600V)異物排出モードの180secの間に1sec周期で10%以上の印字率に相当するトナー画像を形成するプロセスを介在させている。
【0089】
かかる異物排出モードを設けることによって、現像装置4内に次第に蓄積されて来た大径トナーをはじめとし、大径異物や異形のキャリアは除去され、画像形成装置の安定化制御が兼ねて行われ、その後のコピーシーケンスにおいては、ドラム傷発生や白抜け状転写不良の発生は完全に解消されることとなる。
【0090】
▲6▼ 実施例2
本実施例においては、|vs′|>|vs|として所定時間異物排出モードを維持し、その間中間転写体31は離間した状態を維持したまま所定のタイミングで10%以上の印字率に相当するトナー画像を形成するプロセスを介在させている。更に具体的には異物排出モード時の現像剤担持体41の線速度vs′=500mm/secに変更し、(vs=400mm/sec)異物排出モードの180secの間に1sec周期で10%以上の印字率に相当するトナー画像を形成するプロセスを介在させている。
【0091】
かかる異物排出モードを設けることによって、現像装置4内に次第に蓄積されて来た大径トナーをはじめとし、大径異物や異形のキャリアは除去され、画像形成装置の安定化制御が兼ねて行われ、その後のコピーシーケンスにおいては、ドラム傷発生や白抜け状転写不良の発生は完全に解消されることとなる。
【0092】
【発明の効果】
請求項1又は2記載の発明によれば、新しい現像剤を現像手段に投入した後のプリントシーケンスに入る前の初期段階で、新しい現像剤中の大径異物や大径又は異形キャリア等が除去されるので、通常のコピーシーケンス時に像担持体や中間転写体に損傷が発生しにくくなり、白抜け状の転写不良がなくなって均一なハーフトーンやベタ画像が得られるようになる。
【0093】
請求項3記載の発明によれば、現像手段内に蓄積された異物や異形キャリア等は像担持体上に付着し中間転写体に接触することなく搬送されて、像担持体のクリーニング手段により回収がなされるので、その後のコピーシーケンス時に像担持体や中間転写体に負傷が生じることなく、中抜け状の転写不良が生じることがなくなる。
【0094】
請求項4記載の発明によれば、多数枚プリント中に消費されるトナー量が少ない場合に、強制的にトナーが現像されるとともに、現像手段内に溜まった粗大粒子のトナーや異物が除去されるので、通常のコピーシーケンス時に像担持体や中間転写体に損傷が発生しにくくなり、白抜け状の転写不良がなくなって均一なハーフトーンやベタ画像が得られるようになる。
【0095】
請求項5記載の発明によれば現像手段内に蓄積された大径トナーをはじめとし、大径異物や異形のキャリアは像担持体上に付着し中間転写体に接触することなく搬送されて、像担持体のクリーニング手段により回収がなされるので、その後のコピーシーケンス時に像担持体や中間転写体に損傷を生じることなく、中抜け状の転写不良が生じることがなくなる。
【図面の簡単な説明】
【図1】カラー画像形成装置の断面図。
【図2】図像形成部の断面図。
【図3】実施の態様1の電気制御系の概要を示すブロック図。
【図4】実施の態様2の電気制御系の概要を示すブロック図。
【図5】実施の態様3の電気制御系の概要を示すブロック図。
【符号の説明】
1 感光体ドラム
2 帯電手段
3 像露光手段
4 現像装置
5 転写ローラ
10 画像形成部
31 中間転写体
Claims (5)
- 複数の像担持体を帯電させる複数の帯電手段と、
帯電した前記像担持体上に静電潜像を形成する複数の潜像形成手段と、
前記静電潜像にトナーを供給し顕像化する現像剤担持体を有する複数の現像手段と、
前記像担持体上に形成されたトナー像を一旦転写する中間転写体と、
前記中間転写体上に転写されたトナー像を転写紙上に転写する2次転写手段とを有する画像形成装置において、
新しい現像剤を前記現像手段に投入した後のプリントシーケンスに入る前の初期段階で、前記現像剤担持体に印加する直流バイアス値Vdcに対し、前記像担持体上の帯電電位VHを通常シーケンス時より高い設定として所定時間駆動させる異物排出モードを有することを特徴とする画像形成装置。 - 複数の像担持体を帯電させる複数の帯電手段と、
帯電した前記像担持体上に静電潜像を形成する複数の潜像形成手段と、
前記静電潜像にトナーを供給し顕像化する現像剤担持体を有する複数の現像手段と、
前記像担持体上に形成されたトナー像を一旦転写する中間転写体と、
前記中間転写体上に転写されたトナー像を転写紙上に転写する2次転写手段とを有する画像形成装置において、
新しい現像剤を前記現像手段に投入した後のプリントシーケンスに入る前の初期段階で、前記現像剤担持体の回転数Rsを通常シーケンス時より高い設定として所定時間駆動させる異物排出モードを有することを特徴とする画像形成装置。 - 前記異物排出モードは前記像担持体を前記帯電手段によって帯電し、像露光を行うことなしに前記現像手段による現像を行い、前記中間転写体に対しては非接触状態として前記像担持体上に付着した付着物をクリーニング手段により回収を行うモードであ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。
- 複数の像担持体を帯電させる複数の帯電手段と、
帯電した前記像担持体上に静電潜像を形成する複数の潜像形成手段と、
前記潜像形成手段により形成されるドットの数を積算カウントするカウント手段と、
前記静電潜像にトナーを供給し顕像化する現像剤担持体を有する複数の現像手段と、
前記像担持体上に形成されたトナー像を一旦転写する中間転写体と、
前記中間転写体上に転写されたトナー像を転写紙上に転写する2次転写手段とを有する画像形成装置において、
所定プリント数の間に前記カウント手段によって積算カウントされたドット数が予め設定された所定数より小さい場合に、一旦プリント動作を停止させ、前記像担持体上に前記帯電手段によって通常の帯電を行ったうえ、前記潜像形成手段による露光及び前記現像手段による現像によってパッチトナー像を形成し、強制的にトナーを排出する異物排出モードを有することを特徴とする画像形成装置。 - 前記異物排出モードは前記像担持体を前記中間転写体に対しては非接触状態として前記像担持体上に付着した付着物をクリーニング手段により回収を行うモードであることを特徴とする請求項4に記載の画像形成装置。
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- 2003-03-13 JP JP2003067402A patent/JP2004279490A/ja active Pending
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