JP2010002528A - 画像形成装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】クリーニングブレードの摩耗の程度を正確に把握し,ユニットの交換時期を適切に報知することのできる画像形成装置を提供すること。
【解決手段】本発明の画像形成装置1は,感光体11と,転写装置17と,クリーニング装置15とを有するものであって,感光体11の表面のクリーニングブレード31に対する走行距離の積算値に,感光体11の回転の起動の回数に基づく補正値を加えて補正した補正積算距離を算出する補正積算距離算出部と,補正積算距離があらかじめ定めた基準値を超えると,クリーニングブレード31の寿命が到来したと判断する寿命判断部とを有し,補正積算距離算出部で用いる補正値は,像担持体の回転の起動の回数が大きいほど大きい値であるものである。
【選択図】図1

Description

本発明は,電子写真方式の画像形成装置に関する。さらに詳細には,ブレードによるクリーニング装置を有する画像形成装置に関するものである。
従来より,転写後にも感光体表面に残留するトナーを除去するためのクリーニング装置を有する画像形成装置がある。このクリーニング装置として,ゴム材等のブレードを感光体の表面に押し付けて残留トナーを掻き取るものがある。このようなものでは,一般に,ブレードの先端部と感光体の表面との接触箇所において,摩耗が発生する。ある程度以上に摩耗が進んだブレードでは,適切なクリーニングができないため,摩耗の進行状況に応じて,ユニットを交換することとしている。
交換時期を適切に判断するためには,摩耗の進行状況をできるだけ正確に把握できることが望まれる。しかし,ブレードの摩耗の程度は,単にブレードの動作時間や走行距離に比例するものではないことが分かっている。例えば,特許文献1では,ブレードの劣化は,感光体の線速度の2乗に比例するとされている。また,特許文献2では,シミュレーションによってブレードの接触部の最大剪断応力の振動の振幅や周波数等を求め,これらを用いてブレードの摩耗量を算出するとしている。しかしながら,これらの方法によっても,ブレードの摩耗の程度を正確に把握できているとは言えなかった。そのため,様々な要因による摩耗の程度を安全側に考慮し,寿命が短めに設定されることが多かった。
特開平9−244413号公報 特開2006−267974号公報
しかしながら,近年,感光体の高寿命化に伴い,クリーニングブレードの寿命によってユニット全体としての寿命が左右されるようになってきている。つまり,クリーニングブレードの寿命を短めに設定することは,ユニットの寿命を短く設定することとなるため好ましくない。そのため,クリーニングブレードの摩耗の程度をより正確に把握し,寿命の到来をより厳密に判断することにより,ユニットをその寿命まで無駄なく使用することができる技術が望まれていた。
本発明は,前記した従来の画像形成装置が有する問題点を解決するためになされたものである。すなわちその課題とするところは,クリーニングブレードの摩耗の程度を正確に把握し,ユニットの交換時期を適切に報知することのできる画像形成装置を提供することにある。
この課題の解決を目的としてなされた本発明の画像形成装置は,トナー像を担持して回転する像担持体と,像担持体上のトナー像を被転写材に転写する転写部と,転写後の像担持体上に残留しているトナーを掻き取るクリーニング部材とを有する画像形成装置であって,像担持体の表面のクリーニング部材に対する走行距離の積算値に,像担持体の回転の起動の回数に基づく補正値を加えて補正した補正積算距離を算出する補正積算距離算出部と,補正積算距離があらかじめ定めた基準値を超えると,クリーニング部材の寿命が到来したと判断する寿命判断部とを有し,補正積算距離算出部で用いる補正値は,像担持体の回転の起動の回数が大きいほど大きい値であるものである。
本発明の画像形成装置によれば,補正積算距離算出部によって算出された補正積算距離が,寿命判断部によってクリーニング部材の寿命の到来が判断される際の指標となる。すなわち,単なる走行距離ではなく,像担持体の回転の起動の回数に基づく補正値が加えられている。摺擦しつつ走行する部材同士の間には,その起動時と停止時には,定速で走行している時とは異なる力が働く。そのため,クリーニング部材の摩耗の程度は,起動の回数に見合うだけの影響を受ける。本発明では,この補正積算距離によって寿命の到来が判断されるので,クリーニング部材の摩耗の程度を正確に把握することが出来る。従って,安全のための余裕を大きくとる必要はないので,ユニットの交換時期を適切に報知することができる。なお,像担持体は,感光体ドラムや中間転写ベルト等に相当する。
さらに本発明では,補正積算距離算出部は,像担持体の表面のクリーニング部材に対する走行距離を積算する距離積算部と,像担持体の回転の起動の回数を積算する起動回数積算部と,起動回数積算部の積算値に基づく補正値を距離積算部の積算距離に加えて補正する回数補正部とを有することが好ましい。
このようにすれば,像担持体の走行距離の積算値に,像担持体の回転の起動の回数に基づく補正値を加えて補正した補正積算距離を算出することができる。
あるいは,補正積算距離算出部は,ジョブごとの像担持体の表面のクリーニング部材に対する走行距離を取得するジョブ走行距離取得部と,ジョブごとに像担持体の回転の起動の有無を判定し,有であった場合に限り,ジョブ走行距離取得部の取得値にあらかじめ定めた起動補正値を加算する起動補正部と,起動補正部による補正後の値を積算する積算部とを有し,積算部の積算値を補正積算距離とするものであってもよい。
このようなものであっても,像担持体の走行距離の積算値に,像担持体の回転の起動の回数に基づく補正値を加えて補正した補正積算距離を算出することができる。
さらに本発明では,機内温度を取得する温度センサをさらに有し,補正積算距離算出部は,走行距離の積算,起動の回数に基づく補正の少なくとも一方を,機内温度が高いほど大きい温度補正係数により補正しつつ行うことが望ましい。
一般に樹脂製のクリーニング部材では,画像形成装置が通常使用される温度の範囲では,温度が高いほど摩耗の進行速度が大きい。そこで,温度補正係数によって補正することにより,さらに正確に摩耗の程度を把握することができる。
さらに本発明では,像担持体の表面の走行距離の積算に用いられる1ジョブの走行距離は,今ジョブ開始時に像担持体を起動した場合は今ジョブ中の走行距離であり,今ジョブ開始時に像担持体を起動しなかった場合は先回ジョブの終了から今ジョブの終了までの走行距離であることが望ましい。
前回のジョブから連続して画像形成を行う場合には,像担持体の回転を停止せず,そのまま走行させる。その場合には,今ジョブの分の走行距離として,先回ジョブの終了からの走行距離を含むものとすれば,より正確な走行距離が得られる。
本発明の画像形成装置によれば,クリーニングブレードの摩耗の程度を正確に把握し,ユニットの交換時期を適切に報知することができる。
以下,本発明を具体化した最良の形態について,添付図面を参照しつつ詳細に説明する。本形態は,電子写真方式の画像形成装置に本発明を適用したものである。
本形態の画像形成装置1は,その主要部を図1に示すように,感光体11を中心としたイメージングユニット10を有するものである。イメージングユニット10は,感光体11の周囲に,帯電器12,露光器13,現像器14,クリーニング装置15を有している。また,感光体11に接触して,用紙等の被転写材が図中矢印方向に搬送される搬送路16が形成されている。感光体11に対して,搬送路16を挟んで反対側に,転写装置17が設けられている。さらに,搬送路16について,イメージングユニット10の下流には定着器18が配置されている。
さらに,本形態の画像形成装置1は,その各部を制御する制御部21および,温度計22,記憶部23,表示部24を有している。温度計22は,イメージングユニット10またはその周辺の温度を測定するものである。記憶部23は,クリーニング装置15の寿命に関する各種のデータを記憶する不揮発メモリである。表示部24は,画像形成装置1の外面に設けられ,ユーザに向けたメッセージを表示するためのものである。例えば,イメージングユニット10の交換時期が到来した場合には,その旨表示される。制御部21は,イメージングユニット10を制御して,画像の形成を行うとともに,イメージングユニット10各部の動作状況や温度計22の計測結果を受け,クリーニング装置15の寿命を判断する。
本形態の感光体11は,φ30mm程度の回転ドラム型の有機感光体である。本形態では感光体11は,画像形成時には負に帯電されるとともに,図1中に矢印で示すように回転される。クリーニング装置15は,クリーニングブレード31と収納部32とを有している。
クリーニングブレード31は,JIS−A硬度76°のウレタンゴム製であり,厚さ2mm,自由長10mm,幅235mmのブレード状の部材である。幅とは,図1中奥行き方向の大きさで,感光体11の幅と見合う大きさにされている。厚さは図中ほぼ左右方向の大きさである。また,自由長は図中ほぼ上下方向の大きさのうち,フレーム等によって支持されていない範囲の長さを示す。このクリーニングブレード31は,感光体11の回転方向に対して逆向きに,感光体11の表面に鋭角的に押し当てられる。クリーニングブレード31は,少なくともクリーニング時には,約7Nの当接圧で感光体11の表面に摺擦される。
なお,クリーニングブレード31を支持している部材は,固定して配置されているものでもよいし,可動とされているものでもよい。可動のものでは,例えばバネ等によって当接圧が加えられる。そして,例えば,梱包時,電源OFF時,スリープ時等には,クリーニングブレード31が感光体11から離間するように構成されていてもよい。
本形態の画像形成装置1による画像形成動作について簡単に説明する。感光体11は,回転されつつ,帯電器12によってほぼ一様に帯電される。その帯電された感光体11の表面に,露光器13によって,画像データに基づいて変調されたレーザビームが照射される。これにより,静電潜像が形成される。さらに,その静電潜像が,現像器14によって現像され,トナー像が形成される。形成されたトナー像は,転写装置17によって,被転写材に転写される。被転写材に転写されたトナー像は,定着器18において定着される。このようにして画像が形成された被転写材は,機外に排出される。
転写装置17による転写処理が終了した後も感光体11の表面に残留するトナーは,クリーニングブレード31によって掻き落とされ,収納部32に収納される。収納部32に収納されたトナーは,廃トナーボックス等に溜められて廃棄されるか,現像器14に戻されて再利用される。
次に,クリーニングブレード31の摩耗の程度を判断する処理について説明する。一般に摩耗の程度は,摺擦状態での走行距離とその時の圧接力とによって,一意に求められると考えられていた。ここでは,圧接力は一定なので,感光体11の走行距離の積算値である積算距離Lのみによって求められると考えられていた。しかしながら,本発明者は,クリーニングブレード31の摩耗の程度は,積算距離Lのみによるのではなく,感光体11の回転開始(起動)・停止の回数に大きく左右されることを発見した。
本形態の画像形成装置1では,1つのジョブが終了した後,次回のジョブを受けるまでに間がある場合には,感光体11の回転を停止している。従って,枚数の少ないジョブを間をあけて受信した場合と,枚数の多いジョブやジョブを連続して受信した場合とでは,総計で同じ枚数だけ印刷しても,起動・停止の回数はかなり異なる。つまり,積算距離Lが同じでも,起動・停止の回数は同じわけではない。
そこで,かなり極端な2例を意図的に設定して,クリーニングブレード31の摩耗の程度の違いを検証した。その結果を図2に示す。この図は,各例における積算距離Lとクリーニングブレード31の摩耗断面積Sとの関係を示したものである。ここで,摩耗断面積Sとは,クリーニングブレード31を図1に示す向きに見た断面積の,摩耗による初期状態からの減少量である。
図2において,黒丸で示すのは,1ジョブ当たり2枚の印刷を間隔をあけて行った例(2P/J)であり,黒四角で示すのは,1ジョブ当たり500枚の印刷を間隔をあけて行った例(500P/J)である。この図に示すように,同一の積算距離Lだけ走行しても,2P/Jと500P/Jとでは,クリーニングブレード31の摩耗断面積Sはかなり異なるものであった。このことから,クリーニングブレード31の摩耗の程度は,起動・停止の回数に影響を受けることが確認された。これらは極端な例であるとしても,1ジョブ当たり何枚程度の印刷が実行されるかは全く予想できない。
そこで,本形態の制御部21では,感光体11の回転の起動または停止の回数を取得する。回転の起動の回数と停止の回数は同じであるので,ここでは,起動の回数を積算した積算起動回数Nを用いる。そして,感光体11の積算距離Lを積算起動回数Nによって補正した補正積算距離Cを算出して,クリーニングブレード31の摩耗の程度を示す指標とする。なお,積算距離Lは,感光体11の周速と回転時間との積にほぼ比例する。あるいは,印刷枚数と印刷サイズとの積にもほぼ比例する。ただし,ここでの印刷サイズとは,感光体11の円周方向における画像の大きさである。
すなわち,本形態では,次式で表される補正積算距離Cを算出する。
C = L+aN
なお,この係数aは,クリーニングブレード31の材質,使用されるトナーの材質,感光体11の表面の材質等によってあらかじめ決定され,記憶部23に記憶されている。ただし,係数aは正の値である。従って,この補正積算距離Cは,積算距離Lが同じでも,積算起動回数Nが大きいほど大きい値となっている。
先に採用した極端な2例について,この補正積算距離Cとクリーニングブレード31の摩耗断面積Sとの関係をグラフ化すると,図3に示すようになった。すなわち,補正積算距離Cと摩耗断面積Sとの関係は,1ジョブ当たりの印刷枚数にかかわらず,ほぼ同一の線上にのることが確認できた。言い換えれば,係数aは,補正積算距離Cと摩耗断面積Sとの関係が,1ジョブ当たりの印刷枚数にかかわらずほぼ同一の線上にのるものとなるように決定される。
すなわち,本形態の制御部21は,この補正積算距離Cが予め定めた基準値Rを超えたとき,クリーニングブレード31の摩耗による寿命が到来したと判断する。そのために,記憶部23には,積算距離Lおよび積算起動回数Nを保管する領域が設けられている。そして,ジョブを実行するたびに,そのジョブに係る走行距離Liと起動回数Niを取得し,積算距離Lおよび積算起動回数Nに積算して更新する。さらに,寿命の到来を判断する際には,上記の式により,補正積算距離Cを算出する。なお,ジョブごとの起動回数Niは,そのジョブのために感光体11の起動をしたか否かにより,0または1が選択される。ただし,後述の温度補正が行われた場合には,小数部分を持つことがある。このようにすれば,制御部21は,距離積算部,起動回数積算部,回数補正部を有する補正積算距離算出部として機能する。
あるいは,記憶部23に補正積算距離Cを記憶するようにしてもよい。その場合には,ジョブごとの走行距離Liと起動補正値を取得し,これらから今回のジョブ分の補正積算距離Ciを上記の式で算出する。さらに,記憶されている補正積算距離Cの内容を,算出した補正積算距離Ciを加えたものに更新する。なお,ジョブごとの起動補正値は,そのジョブのために感光体11の起動をしたか否かにより決定される値であり,予め定めて記憶されている。起動した場合の起動補正値は上記の係数aに相当する値であり,起動しなかった場合の起動補正値は0である。このようにすれば,制御部21は,ジョブ走行距離取得部,起動補正部,積算部を有する補正積算距離算出部として機能する。
制御部21は,ジョブの終了ごとに,新たに算出された補正積算距離Cを予め定めて記憶部23に記憶されている基準値Rと比較する。補正積算距離Cが基準値Rを超えたと判断されたら,ユーザに知らせる。すなわち,表示部24にクリーニングブレード31の交換を促す表示を行う。また,補正積算距離Cが,基準値Rにある程度近づいたら,その旨の予告表示を行ってもよい。また,画像品質を確保するために,補正積算距離Cが基準値Rを超えたら,クリーニングブレード31の交換が行われるまで,画像形成を行わないこととしてもよい。
なお,クリーニングブレード31の材質によっては,その使用温度が摩耗の程度に大きく関わっていることがある。例えば,クリーニングブレード31の材質が,その反発弾性等の物性が温度に大きく依存するものであった場合などである。この場合には,温度計22の検出温度を用いて,各補正積算距離Ci(または,走行距離Liと起動回数Ni)をさらに補正するとよい。例えば,温度が35℃以上の環境では,上記のように求めた補正積算距離Ciに,温度補正係数kを乗じた温度補正値を用いて,補正積算距離Cを算出することとしてもよい。
この温度補正係数kは,例えば1.1〜1.5程度の1より大きい数である。温度補正係数kは,クリーニングブレード31の材質,使用されるトナーの材質,感光体11の表面の材質等によってあらかじめ定めて記憶部23に記憶しておく。また,温度の範囲によってそれぞれ異なる値の温度補正係数を用いるようにしてもよい。
次に,図4に示すフローチャートを参照して,本形態の寿命判断処理について説明する。本処理は,画像形成を行うジョブを受けると実行されるものである。ここでは,温度補正をも行うものとしている。この処理を行うとき,制御部21は,補正積算距離算出部および寿命判断部として機能している。
本処理を実行開始するとまず制御部21は,このジョブのために感光体11の起動を行うかどうかを判断する(S101)。すなわち,感光体11が停止状態であり,このジョブのために起動する場合は(S101:Yes),Ni=1とする(S102)。あるいは,既に感光体11が回転状態であり,このジョブのために起動する必要がなければ(S101:No),Ni=0とする(S103)。
また,温度計22の検出結果を取得し,使用環境が高温であるかどうかを判断する(S104)。予め定めた温度より高温であり,温度補正を行う必要がある場合は(S104:Yes),温度補正係数kを読み出して設定する。例えば,温度補正係数k=1.2とする(S105)。あるいは,高温環境ではないと判断された場合は(S104:No),温度補正係数k=1とする(S106)。
続いて,画像形成処理を行う(S107)。さらに,S107の画像形成によって感光体11が走行した駆動時間Tiを取得する(S108)。ここでの駆動時間Tiは,本ジョブのために感光体11を起動した場合は,本ジョブの始めから終わりまでの時間である。起動しなかった場合は,前回のジョブの終わりから,本ジョブの終わりまでの時間に相当する。さらに,S108の駆動時間Tiに感光体11の周速Vを乗じて,本ジョブにおける走行距離Liを算出する(S109)。
さらに,S109で算出された走行距離Liに,起動回数Niによる補正と,環境温度係数kによる補正を加えて,次式で補正積算距離Ciを算出する(S110)。係数aは,記憶部23から読み出しておく。
Ci = k(Li+aN)
これが,今回のジョブの分に相当する補正積算距離Ciである。そこで,記憶部23に記憶されているこれまでの補正積算距離Cを読み出し,今回のジョブの補正積算距離Ciを加えて,記憶部23の記憶内容を更新する(S111)。
なお,補正積算距離Cを記憶する代わりに,積算距離Lおよび積算起動回数Nを記憶している場合は,S110とS111に代えて図4に点線で示す手順で処理を行う。すなわち,本ジョブの走行距離Liと起動回数Niに温度補正係数kを乗じてそれぞれ積算すればよい(S210)。そして,次式で補正積算距離Cを求めることができる(S211)。
C = L+aN
さらに,新たに求められた補正積算距離Cを,基準値Rと比較する(S112)。補正積算距離Cがまだ基準値R以下であれば(S112:No),摩耗の程度は小さい。そこでそのままリターンし,次のジョブを受信するのを待つ。しかし,補正積算距離Cが基準値Rを超えていたら(S112:Yes),摩耗によりクリーニングブレード31の寿命が到来したと判断される。そこで,クリーニングブレード31の交換を促すための表示を行う(S113)。これで,この処理の説明を終了する。
以上詳細に説明したように本形態の画像形成装置1によれば,クリーニングブレード31の摩耗の程度を判断するために,補正積算距離Cを使用している。この補正積算距離Cは,感光体11とクリーニングブレード31との摺擦して走行した距離のみでなく,感光体11が停止状態から起動した回数をその決定因子として含んでいる。従って,摩耗の進行状態とよく適合した数値となっている。そこで,この補正積算距離Cが予め定めた基準値Rを超えたかどうかによって,摩耗の程度を適切に判断することができる。従って,クリーニングブレードの摩耗の程度を正確に把握し,ユニットの交換時期を適切に報知することのできる画像形成装置となっている。
なお,本形態は単なる例示にすぎず,本発明を何ら限定するものではない。したがって本発明は当然に,その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良,変形が可能である。
例えば,図1では1つの感光体のみを示しているが,複数の感光体を有してカラーが像の形成が可能なものについても適用可能である。その場合には感光体ごとにそれぞれ本形態処理を行えばよい。また,中間転写体を有する画像形成装置では,中間転写体に対するクリーナ装置にも本発明を適用可能である。
また,上記の形態では,高温時に温度補正を行うとしたが,低温時に1より小さいkを乗じることによって温度補正を行うようにしてもよい。また,湿度についても補正を行うようにしてもよい。また,受けたジョブは全て実行してから寿命の判断を行うとしたが,途中でも判断するようにしてもよい。
本形態の画像形成装置の主要部を示す概略構成図である。 感光体の走行距離と摩耗断面積との関係を示すグラフ図である。 補正走行距離と摩耗断面積との関係を示すグラフ図である。 本形態の寿命判断処理を示すフローチャート図である。
符号の説明
1 画像形成装置
11 感光体
15 クリーニング装置
17 転写装置
21 制御部
31 クリーニングブレード

Claims (5)

  1. トナー像を担持して回転する像担持体と,前記像担持体上のトナー像を被転写材に転写する転写部と,転写後の前記像担持体上に残留しているトナーを掻き取るクリーニング部材とを有する画像形成装置において,
    前記像担持体の表面の前記クリーニング部材に対する走行距離の積算値に,前記像担持体の回転の起動の回数に基づく補正値を加えて補正した補正積算距離を算出する補正積算距離算出部と,
    前記補正積算距離があらかじめ定めた基準値を超えると,前記クリーニング部材の寿命が到来したと判断する寿命判断部とを有し,
    前記補正積算距離算出部で用いる補正値は,前記像担持体の回転の起動の回数が大きいほど大きい値であることを特徴とする画像形成装置。
  2. 請求項1に記載する画像形成装置において,前記補正積算距離算出部は,
    前記像担持体の表面の前記クリーニング部材に対する走行距離を積算する距離積算部と,
    前記像担持体の回転の起動の回数を積算する起動回数積算部と,
    前記起動回数積算部の積算値に基づく補正値を前記距離積算部の積算距離に加えて補正する回数補正部とを有することを特徴とする画像形成装置。
  3. 請求項1に記載する画像形成装置において,前記補正積算距離算出部は,
    ジョブごとの前記像担持体の表面の前記クリーニング部材に対する走行距離を取得するジョブ走行距離取得部と,
    ジョブごとに前記像担持体の回転の起動の有無を判定し,有であった場合に限り,前記ジョブ走行距離取得部の取得値にあらかじめ定めた起動補正値を加算する起動補正部と,
    前記起動補正部による補正後の値を積算する積算部とを有し,
    前記積算部の積算値を前記補正積算距離とすることを特徴とする画像形成装置。
  4. 請求項1から請求項3までのいずれか1つに記載の画像形成装置において,
    機内温度を取得する温度センサをさらに有し,
    前記補正積算距離算出部は,走行距離の積算,起動の回数に基づく補正の少なくとも一方を,機内温度が高いほど大きい温度補正係数により補正しつつ行うことを特徴とする画像形成装置。
  5. 請求項1から請求項4までのいずれか1つに記載の画像形成装置において,
    前記像担持体の表面の走行距離の積算に用いられる1ジョブの走行距離は,
    今ジョブ開始時に前記像担持体を起動した場合は今ジョブ中の走行距離であり,
    今ジョブ開始時に前記像担持体を起動しなかった場合は先回ジョブの終了から今ジョブの終了までの走行距離であることを特徴とする画像形成装置。
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