JP2005331876A - 画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】本発明は、一連の画像形成処理において像担持体の表面電位が変動した場合でもその変動に追従して清掃手段によるクリーニング作用を安定して行うことができる画像形成装置を提供することを目的とするものである。
【解決手段】感光体ドラム19の表面に形成されたトナー像を用紙に転写する転写ローラ20と、転写後の感光体ドラム表面の残留トナー等の異物を除去するクリーニングローラ35と、感光体ドラム19の回転方向に対して転写ローラ20の下流側でかつクリーニングローラ35の上流側において感光体ドラム19の表面電位を検知する検知センサ47を設け、転写後の表面電位が変動する場合に、クリーニングローラ35に印加する清掃電圧を表面電位の変動に追従して変化させることで、表面電位と清掃電圧との間に異物の除去に必要な電位差を保持する。
【選択図】図3
【解決手段】感光体ドラム19の表面に形成されたトナー像を用紙に転写する転写ローラ20と、転写後の感光体ドラム表面の残留トナー等の異物を除去するクリーニングローラ35と、感光体ドラム19の回転方向に対して転写ローラ20の下流側でかつクリーニングローラ35の上流側において感光体ドラム19の表面電位を検知する検知センサ47を設け、転写後の表面電位が変動する場合に、クリーニングローラ35に印加する清掃電圧を表面電位の変動に追従して変化させることで、表面電位と清掃電圧との間に異物の除去に必要な電位差を保持する。
【選択図】図3
Description
本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ装置などの画像形成装置に関する。
電子写真方式の画像形成装置としては、像担持体として例えば感光体ドラムを用いて、その表面を帯電して露光することで静電潜像を形成し、静電潜像にトナーを付着させて可視像化し用紙に転写するといった画像形成を行うものが知られている。こうした画像形成装置では、トナー像を用紙に転写した後感光体ドラムの表面に残留トナーや紙粉等の異物が付着するため、異物を除去するためにクリーニングローラ等の清掃手段を設けている。感光体ドラムの表面に付着した異物は帯電しているため、機械的な力だけでは除去できない場合があるから、清掃手段にも電圧を印加して感光体ドラム表面との間に発生する電界により電気的な力で異物を除去するようにしている。
例えば、特許文献1では、メモリ除去ブラシに電圧を印加して感光ドラム表面の残留トナーの回収を容易にするとともにプレ転写バイアスの印加によりメモリ除去ブラシに残留するトナーの除去が行われる点が記載されている。また、特許文献2では、転写ローラに転写逆バイアス又は転写順バイアスを交互に印加することで、感光ドラムの表面電位を変化させ、正バイアスが印加されているクリーニングローラによるトナーの電気的な吸引及び吐出を繰り返してクリーニングローラのクリーニングを行う点が記載されている。
また、感光体ドラム表面の電位を検知して帯電制御することも提案されている。例えば、特許文献3では、電位センサによって検出される感光体表面の帯電電位に基づいて直流高圧電源によって帯電ローラに印加する直流電圧を制御する点が記載されている。同様に、特許文献4では、帯電装置によって帯電される感光体表面の電位を表面電位検出センサによって検出し、感光体の表面電位と現像ローラのバイアス電圧との差であるカブリ電位差が、帯電不良トナーを感光体表面に強制付着させることができる値となるように制御する点が記載されている。
特開2002−258639号公報
特開2002−287598号公報
特開平9−244353号公報
特開2001−51458号公報
上述した特許文献1及び2では、転写バイアスの変化により感光体ドラムの表面電位を変化させてクリーニングローラとの間でトナーの回収又は放出を行っているが、このように転写バイアスの変化が感光体ドラムの表面電位に影響を与えてクリーニングローラ等の清掃手段の異物の回収効率に影響を及ぼすことは避けられない。上述した特許文献では、画像形成処理以外でクリーニングローラからのトナーの放出が行われているため問題はないが、通常の画像形成処理で不用意にこうしたトナーの放出が行われると画質の劣化を招くおそれが大きい。特に、一連の画像形成処理において転写電圧が変化する場合に転写後のクリーニング処理において問題が生じやすい。
そこで、本発明は、一連の画像形成処理において像担持体の表面電位が変動した場合でもその変動に追従して清掃手段によるクリーニング作用を安定して行うことができる画像形成装置を提供することを目的とするものである。
本発明に係る画像形成装置は、像担持体と、前記像担持体の表面を帯電させる帯電手段と、前記像担持体の帯電表面を露光して静電潜像を形成する露光手段と、前記像担持体表面に形成された静電潜像にトナーを付着させて可視像化する現像手段と、前記像担持体の表面に形成されたトナー像を用紙に転写させる転写手段と、転写後の前記像担持体の表面に付着した異物を除去して回収する清掃手段と、前記像担持体を回転制御するとともに用紙に画像形成するように前記各手段を制御する制御手段とを備えた画像形成装置において、前記像担持体の回転方向に対して前記転写手段の下流側でかつ前記清掃手段の上流側において前記像担持体の表面電位を検知する検知手段を備え、前記制御手段は、前記検知手段からの検知信号に基づいて前記清掃手段に印加する清掃電圧を制御する清掃電圧制御手段を備えていることを特徴とする。さらに、前記清掃電圧制御手段は、対向する前記像担持体の表面電位との間の電位差が逆転しないように清掃電圧を変化させることを特徴とする。さらに、前記清掃電圧制御手段は、対向する前記像担持体の表面電位と前記清掃手段との間の電位差が所定のレベルに保持されるように清掃電圧を変化させることを特徴とする。
上記のような構成を有することで、像担持体の回転方向に対して前記転写手段の下流側でかつ前記清掃手段の上流側において前記像担持体の表面電位を検知する検知手段を設けて、検知手段からの検知信号に基づいて清掃手段に印加する清掃電圧を制御するようにしているので、像担持体の表面電位の変動に応じて清掃電圧を制御することができ、清掃手段によるクリーニング作用を安定して行うことができる。すなわち、像担持体に付着している異物を除去するためには、像担持体の表面電位と清掃手段の清掃電圧との間にある程度電位差を設けることが必要であるが、像担持体の表面電位を直接検知することで、検知された表面電位との間に電位差を持たせるように清掃電圧を確実に設定することができるので、清掃手段によるクリーニングを確実に安定して行うことが可能となる。
そして、対向する像担持体の表面電位との間の電位差が逆転しないように清掃電圧を変化させるようにすれば、電位差の逆転による清掃手段からの異物の放出といった問題の発生を防止することができる。また、対向する像担持体の表面電位と清掃手段との間の電位差が所定のレベルに保持されるように清掃電圧を変化させるようにすれば、清掃手段によるクリーニング作用をより安定して行うことができるようになる。
以下、本発明に係る実施形態について詳しく説明する。なお、以下に説明する実施形態は、本発明を実施するにあたって好ましい具体例であるから、技術的に種々の限定がなされているが、本発明は、以下の説明において特に本発明を限定する旨明記されていない限り、これらの形態に限定されるものではない。
図1は、本発明に係る画像形成装置全体の概略断面図である。画像形成装置1の上部には用紙排出トレイ10が設けられ、その下部には、記録部2及び給紙部3が配されている。
給紙部3では、給紙カセット11が配置されており、フラッパ12に所定のサイズの用紙が複数枚積載されている。給紙カセット11の右端部には、ピックアップローラ13が配置されている。フラッパ12は、積載された用紙の上面がピックアップローラ13に圧接するように、図示しないバネ部材により上方に付勢されている。この状態でピックアップローラ13が回転駆動すると、摩擦力により用紙が1枚ずつ用紙搬送路に給紙されるようになる。
給紙された用紙は、まずフィードローラ14及びプレスローラ15により記録部2に搬送される。記録部2では、搬送された用紙に記録するために、現像器16、清掃手段17、コロナ帯電器18、感光体ドラム19、転写ローラ20、露光ヘッド21及び定着ローラ22が備えられている。清掃手段17は、転写後の感光体ドラム19の表面に付着した残留トナーや紙粉等の異物を捕捉して感光体ドラム19の表面を清掃する。コロナ帯電器18は、コロトロンからの放電により感光体ドラム19の表面を一様に帯電する。一様に帯電された感光体ドラム19に、露光ヘッド(LEDヘッド)21で画像記録信号に応じて露光することで静電潜像が形成される。そして、現像器16内のトナーを感光体ドラム19に形成された静電潜像に転移させて、静電潜像を可視像化する。転写ローラ20は、用紙を挟んで感光体ドラム19と対向する位置に設置されており、所定の電圧が印加されると感光体ドラム19表面に形成されたトナー像が用紙に転写される。そして、転写されたトナー像は、定着ローラ22及びプレスローラ23によって挟持されて加熱・プレスされ用紙に定着される。定着された用紙は、排紙ローラ24及びプレスローラ25の間に挟持されて用紙排出トレイ10に搬出される。
また、装置本体の側面には、手差し給紙機構及び反転搬送機構が設けられており、手差し給紙を行う場合には、側面カバー26を開いて給紙ローラ27に用紙を差し込むことで行われる。差し込まれた用紙は、給紙ローラ27によりフィードローラ14及びプレスローラ15に搬送されて記録動作が行われる。また、反転搬送を行う場合には、片面に記録した用紙が一旦排紙ローラ24及びプレスローラ25の間に挟持されて搬出された後排紙ローラ24を逆回転して反転搬送路に搬送して、フィードローラ28及びプレスローラ29、フィードローラ30及びプレスローラ31の2対の搬送ローラにより下方に向けて搬送する。そして、再度フィードローラ14及びプレスローラ15に搬送されてもう一方の面に記録動作が行われ、用紙の両面に記録されるようになる。
図2は、図1における記録部2に関する一部拡大断面図を示している。上述したように、感光体ドラム19の周囲には、現像器16、清掃手段17、コロナ帯電器18及び転写ローラ20が配置されており、コロナ帯電器18と現像器16との間の隙間に、露光ヘッド21からレーザー光が画像記録信号に応じて感光体ドラム19の表面に照射されるようになっている。現像器16には現像ローラ32が設けられており、現像ローラ32は補給室内のトナーが供給ローラ33を介して供給されて表面にほぼ均一なトナー層が形成され、感光体ドラム19の表面に接触することで、トナーが転移するようになっている。
清掃手段17は、保持フレーム34の内部に、クリーニングローラ35、回収ローラ36及びスポンジ体37が配設されて構成されている。クリーニングローラ35は、感光体ドラム19に圧接してその表面に付着した紙粉等の異物(図2では黒い点で模式的に図示)を除去するもので、ウレタンやシリコン等の材料からなる導電性のスポンジが用いられる。回収ローラ36は、クリーニングローラ36に圧接してその表面に付着した異物を回収するもので、ステンレス等の金属材料が用いられる。クリーニングローラ35が柔軟性のある材質で作成されている場合回収ローラ36に金属のような硬い材質のものを用いることで、クリーニングローラ35に回収ローラ36を圧接して効率よく異物を転移させることができる。スポンジ体37は、回収ローラ36に摺接してその表面に付着した異物を回収して蓄積するもので、ウレタンスポンジが使用される。回収された異物は回収スペース38に蓄積されるとともに、スポンジ体37の内部にも異物が入り込んで蓄積される。紙粉等の異物は軽いために、スポンジ体37から回収ローラ36に沿うように溜まっていくが、落下してクリーニングローラ35に付着するのを防止するために落下防止シート39が保持フレーム34に取り付けられており、その先端が回収ローラ36に近接して配置されている。
クリーニングローラ35、回収ローラ36及びスポンジ体37にはそれぞれ電圧が印加されており、クリーニングローラ35と感光体ドラム19の表面との間の電位差、クリーニングローラ35と回収ローラ36との間の電位差、回収ローラ36とスポンジ体37との間の電位差をそれぞれ調整することで帯電した異物の回収や放出を効率よく行うようにしている。
図3は、記録部2における回路構成を示す概略図である。記録動作全体の制御を行う記録制御部40は、コロナ帯電器18に帯電電圧HVCを印加する帯電電圧印加回路41、現像ローラ32に現像電圧HVBを印加すると共に供給ローラ33に所定の電圧を印加する現像電圧印加回路42、クリーニングローラ35に清掃電圧HVCLを印加すると共に回収ローラ36及びスポンジ体37に所定の電圧を印加する清掃電圧印加回路43、転写ローラ20に転写電圧HVTを印加する転写電圧回路44に、それぞれ制御信号を送信して電圧制御を行う。なお、記録制御部40は、定着ローラ22等の他の部材の電圧制御も行うようになっているが、本実施形態では省略している。感光体ドラム19の回転方向に対して転写ローラ20の下流側でかつクリーニングローラ35の上流側において、感光体ドラム19の表面電位を検知する表面電位検知センサ47が配置されており、表面電位検知センサ47の出力信号は表面電位検知回路48を介して記録制御部40に送信される。
また、記録制御部40は、画像信号に基づいてLEDヘッド21の露光制御を行うとともに、主モータ(RX)45及び副モータ(DUP)46に対して制御信号を送信して回転駆動制御を行う。主モータ45は、記録制御部40からの制御信号に基づいて、ピックアップローラ13、フィードローラ14、クリーニングローラ35、回収ローラ36、感光体ドラム19、供給ローラ34、現像ローラ33、転写ローラ20、定着ローラ22を回転駆動させる。また、排紙ローラ24は、主モータ45からの回転駆動力によりクラッチを介して用紙を排紙する方向に回転されるようになっている。副モータ46は、記録制御部40からの制御信号に基づいて、フィードローラ29及び31を回転駆動するとともに、排紙ローラ24をクラッチを介して用紙を反転搬送する方向に回転駆動する。
図4は、本実施形態における制御動作に関するタイムチャートの一例を示している。この例では、主モータ45及び露光ヘッド21の制御信号をオン、オフで示しており、帯電電圧HVC、現像電圧HVB、転写電圧HVT及び清掃電圧HVCLの電圧制御を電圧値で示している。また、これらのタイムチャートの下側に描かれたグラフは、表面電位検知センサ47により検知されたリーニングローラ35に対向する感光体ドラム19の領域における表面電位の経時的な変化を示している。
画像形成動作を行う場合、主モータ45に制御信号が送信されて時刻t0からt1まで回転動作が行われる。露光ヘッド21には、時刻t0から時間T11経過後に画像信号が送信されて露光制御が開始される。
帯電電圧HVCは、時刻t0から通常の帯電に必要な正極の電圧VCが印加開始される。感光体ドラム19の表面には一様に正極に帯電された帯電領域が形成されていき、その帯電領域に対して露光ヘッド21により画像信号に基づき露光が行われて上述したように静電潜像が形成される。現像電圧HVBは、時刻t0から時間T21経過後に通常の現像に必要な正極の電圧VBが印加開始される。時間T21は、感光体ドラム19が回転して帯電領域が現像ローラ33に対向する位置に到達するまでの時間である。
転写電圧HVTは、時刻t0から時間T31経過後に負極の電圧VT1が印加される。時間T31は、感光体ドラム19が回転して帯電領域が転写ローラ20に対向する位置に到達するまでの時間である。そして、露光が開始されてから時間T32経過後に負極の電圧VT2に変更される。時間T32は、露光ヘッド21により露光された露光領域の開始位置が転写ローラ20に対向する位置に到達するまでの時間である。電圧VT2はトナーの転写に必要な負極の高電圧に設定されており、電圧VT1は、それよりも低電圧に設定されている。このように、転写に必要な高電圧を印加する前に低電圧を予め印加しておくことで、急激な電圧変化に伴うトナーの飛散や転写ローラ20への負荷を軽減することができる。
転写電圧HVTは、露光領域に転写ローラ20が対向する間電圧VT2を維持し、露光ヘッド21による露光動作が終了してから時間T33経過後に電圧VT1に変更される。時間T33は、露光ヘッド21により露光された露光領域の終了位置が転写ローラ20に対向する位置に到達するまでの時間である。そして、時間T34経過後転写電圧HVTはオフされる。
感光体ドラム19の表面電位は正極性であるため、負極性の転写電圧が印加されることで表面電位は低下する。図4のグラフに示すように、クリーニングローラ35に対向する感光体ドラム19の領域における表面電位は、転写電圧HVTがオフの状態では、電位VF0であるが、電圧VT1が印加されることで電位VF1に低下する。そして、転写電圧HVTとして高電圧VT2が印加されると、表面電位はさらに低下して電位VF2となる。こうした転写電圧と表面電位との間の相関関係は、温度、湿度といった環境条件及び感光体ドラムや転写ローラの劣化といった経時的条件によって変動するため、予め実験を繰り返して様々な条件に対応して最適な転写処理を行うために必要な転写電圧を決めている。
感光体ドラム19の表面からクリーニングローラ35により異物を安定して除去するためには、感光体ドラム19の表面電位とクリーニングローラ35に印加される清掃電圧HVCLとの間の電位差を所定のレベルに安定させておく必要がある。したがって、清掃電圧HVCLをクリーニングローラ35に対向する領域の表面電位の変動に追従して変動させることで、クリーニングローラ35によるクリーニング作用を安定して効率よく行うことができる。
そのため、本実施形態では、検知された表面電位に追従して所定のレベルの電位差を持たせた電圧値となるように清掃電圧HVCLを変化させている。具体的には、図5に示すように、検知された表面電位VF0、VF1、VF2、・・・に対応して予め決められた清掃電圧値VL0、VL1、VL2、・・・を参照値テーブル50として、図3に示すように記録制御部40内のROM等の記憶部に記憶しておく。そして、検知された表面電位VFが変動した場合に、以下のように清掃電圧値VLを表面電位VFと関係づけて読み出すようにする。
VF1<VF≦VF0では、
VL=VL0
VF2<VF≦VF1では、
VL=VL1
VF3<VF≦VF2では、
VL=VL2
・・・
したがって、検知された表面電位VFに変動があって、その範囲内の表面電位から外れると清掃電圧値VLが変更されるように制御されるようになり、表面電位がわずかに変動した場合には清掃電圧値はそのままとなる。
VF1<VF≦VF0では、
VL=VL0
VF2<VF≦VF1では、
VL=VL1
VF3<VF≦VF2では、
VL=VL2
・・・
したがって、検知された表面電位VFに変動があって、その範囲内の表面電位から外れると清掃電圧値VLが変更されるように制御されるようになり、表面電位がわずかに変動した場合には清掃電圧値はそのままとなる。
図4では、清掃電圧HVCLは、時刻t0から時間T41経過後に正極の電圧VL2が印加される。時間T41は、感光体ドラム19が回転して帯電領域がクリーニングローラ35に対向する位置に到達するまでの時間であるが、感光体ドラム19の帯電領域には、転写ローラ20により転写電圧値VT1が既に印加されていることから、グラフに示すように検知される表面電位は電位VF1となる。記録制御部40は、参照値テーブル50から対応する清掃電圧値を読み出して、クリーニングローラ35に印加される清掃電圧HVCLを電圧値VL1に変更する。したがって、感光体ドラム19の表面とクリーニングローラ35との間には異物を除去するのに必要な電位差(例えば500V)が確保されるようになる。
そして、転写電圧HVTが転写電圧値VT1から転写電圧値VT2に変更された時刻から時間T42経過後その変更に対応して清掃電圧HVCLを清掃電圧値VL1から清掃電圧値VL2に変更する。時間T42は、感光体ドラム19が回転して転写電圧を変更した領域がクリーニングローラ35に対向する位置に到達するまでの時間である。このとき、検知される表面電位は、グラフに示すように電位VF1から電位VF2に低下するが、それに対応して記録制御部40は参照値テーブル50から対応する清掃電圧値を読み出してクリーニングローラ35に印加される電圧を清掃電圧値VL2に変更するため、感光体ドラム19の表面とクリーニングローラ35との間には異物を除去するのに必要な電位差(例えば500V)が保持されるようになる。
同様に、転写電圧HVTが転写電圧値VT2から転写電圧値VT1に変更された時刻から時間T43経過後に転写電圧の変更に伴う感光体ドラム19の表面電位の変動が検知されて清掃電圧HVCLを清掃電圧値VL2から清掃電圧値VL1に変更する。そのため、感光体ドラム19の表面電位が電位VF2から電位VF1に上昇するのに対応してクリーニングローラ35との間の電位差を異物を除去するのに必要な電位差に保持される。時間T43は、時間T42と同様に、感光体ドラム19が回転して転写電圧を変更した領域がクリーニングローラ35に対向する位置に到達するまでの時間である。
その後、転写電圧HVTがオフされると、オフされた時刻から時間T44経過後に転写電圧がオフされたことに伴う表面電位の変動が検知されて清掃電圧HVCLを清掃電圧値VL1から清掃電圧値VL0に変更する。このとき、感光体ドラム19の帯電領域は転写電圧が印加されないので、表面電位は電位VF1から電位VF0に上昇するが、それに対応してクリーニングローラ35に印加される清掃電圧も上昇するので、両者の間の電位差は異物を除去するのに必要な電位差に保持されるようになる。時間T44は、時間T42と同様に、感光体ドラム19が回転して転写電圧をオフとした領域がクリーニングローラ35に対向する位置に到達するまでの時間である。
以上のように、転写電圧HVTの変更に伴い感光体ドラム19の表面電位が変動しても、その変動を直接検知してクリーニングローラ35に印加する清掃電圧HVCLを変更するので、感光体ドラム19の表面とクリーニングローラ35との間に異物を除去するのに必要な電位差がほぼ同じレベルに保持されるようになり、クリーニングローラ35によるクリーニング作用を安定した状態で効率よく行うことができるようになる。
なお、クリーニングローラ35に印加する清掃電圧HVCLとそれに対向する感光体ドラム19の領域の表面電位との間の電位差は、所定のレベルに保持されていることが理想であるが、異物を除去するのに必要な範囲の電位差(例えば0V〜600V)が確保されていればよい。しかし、両者の間の電位差が逆転することは避ける必要がある。
以上の例では、検知された表面電位VFに対応する清掃電圧値VLを予め決めて参照値テーブルを作成しているが、清掃電圧値VLを所定の条件式により算出するようにしてもよい。図6は、その条件式に関する一例をグラフで示している。横軸に検知される表面電位VFをとり、縦軸に清掃電圧値VLをとっている。感光体ドラムの表面電位が低下することに追従して清掃電圧HVCLを低電圧にして所定の電位差を確保するため、この例では、表面電位VFが低下するに従い清掃電圧値VLが低下するように一次式の条件式で清掃電圧値VLを算出するようにしている。表面電位が変動した場合、こうした条件式に基づいて清掃電圧値を算出するようにすれば、きめ細かく清掃電圧値を設定することができる。
1 画像形成装置
2 記録部
3 給紙部
17 清掃手段
18 コロナ帯電器
19 感光体ドラム
20 転写ローラ
21 露光ヘッド
32 現像ローラ
35 クリーニングローラ
36 回収ローラ
37 スポンジ体
2 記録部
3 給紙部
17 清掃手段
18 コロナ帯電器
19 感光体ドラム
20 転写ローラ
21 露光ヘッド
32 現像ローラ
35 クリーニングローラ
36 回収ローラ
37 スポンジ体
Claims (3)
- 像担持体と、前記像担持体の表面を帯電させる帯電手段と、前記像担持体の帯電表面を露光して静電潜像を形成する露光手段と、前記像担持体表面に形成された静電潜像にトナーを付着させて可視像化する現像手段と、前記像担持体の表面に形成されたトナー像を用紙に転写させる転写手段と、転写後の前記像担持体の表面に付着した異物を除去して回収する清掃手段と、前記像担持体を回転制御するとともに用紙に画像形成するように前記各手段を制御する制御手段とを備えた画像形成装置において、前記像担持体の回転方向に対して前記転写手段の下流側でかつ前記清掃手段の上流側において前記像担持体の表面電位を検知する検知手段を備え、前記制御手段は、前記検知手段からの検知信号に基づいて前記清掃手段に印加する清掃電圧を制御する清掃電圧制御手段を備えていることを特徴とする画像形成装置。
- 前記清掃電圧制御手段は、対向する前記像担持体の表面電位との間の電位差が逆転しないように清掃電圧を変化させることを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
- 前記清掃電圧制御手段は、対向する前記像担持体の表面電位と前記清掃手段との間の電位差が所定のレベルに保持されるように清掃電圧を変化させることを特徴とする請求項2に記載の画像形成装置。
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2017138480A (ja) * | 2016-02-04 | 2017-08-10 | コニカミノルタ株式会社 | 画像形成装置及び異物除去方法 |
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- 2004-05-21 JP JP2004152377A patent/JP2005331876A/ja active Pending
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