JP2013205710A - 画像形成装置及びこの現像剤廃棄量調整方法 - Google Patents

画像形成装置及びこの現像剤廃棄量調整方法 Download PDF

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Abstract

【課題】従来例の画像形成装置は、現像ローラ上の劣化トナーを感光体ドラムへ強制的に付着されて廃棄するトナー廃棄処理を行うと、感光体ドラムの総回転数が大きくなるにつれて、廃棄する劣化トナー量が増加し、無駄にトナーを消費していた。
【解決手段】本発明の画像形成装置は、現像剤廃棄量制御部50を備えている。現像剤廃棄量制御部50は、感光体ドラム21の規定回転数に対する画像ドット数D3が基準値Dfに満たない場合には、像担持体21の総回転数Nに応じて、現像ローラ24から前記像担持体21に付着させるトナーαの量を制御する。これにより、印刷画像の品質を確保しつつ、余分なトナーαの廃棄を行わないように、トナーαの廃棄量を適切に調整できるので、トナーαの廃棄量を削減することができ、その分、工場出荷時に充填するトナーαの量を減量化することにより、イメージドラムユニット20の原価を下げることができる。
【選択図】図1

Description

本発明は、電子写真プロセスを用いたプリンタ、ファクシミリ装置等の画像形成装置及びこの現像剤廃棄量調整方法に関するものである。
画像形成装置には、帯電装置より均一に帯電された感光体ドラムの表面を露光装置により露光して形成された静電潜像を、現像装置により現像してその感光体ドラム上にトナー像を形成した後、このトナー像を記録媒体に転写し、更に定着する方式がある。このような画像形成装置において、現像ローラ上の劣化したトナーによる印刷画像の品質の低下を抑制して高画質を持続することを目的として、例えば、特許文献1に記載されているように、予め決められた感光体ドラムの回転数における画像ドット数が所定の閾値より小さい場合に、現像ローラから感光体ドラムへ強制的にトナーを付着させて現像ローラ上の劣化したトナーを廃棄するトナー廃棄動作が行われていた。
特開2004−125829号公報
しかしながら、従来の画像形成装置においては、トナーの廃棄動作を行うと、感光体ドラムの総回転数が大きくなるほど、1回の廃棄動作で現像ローラから感光体ドラムへ強制的に付着させて廃棄されるトナー量が多くなり、無駄にトナーを消費してしまうという課題があった。
本発明の画像形成装置は、静電潜像を担持する回転可能な像担持体と、照射光により前記像担持体上を露光して所定の画像ドット数の前記静電潜像を形成する露光手段と、前記照射光の光量を変更する露光量制御部と、現像電圧により現像剤を前記静電潜像に付着させて形成した現像剤像を現像する現像手段と、前記現像電圧を前記現像手段に供給する電圧供給手段と、前記現像剤像により記録媒体に画像を形成する画像形成手段と、前記現像後における前記像担持体上の前記現像剤をクリーニングするクリーニング手段と、前記像担持体の規定回転数に対する前記画像ドット数が、基準値に満たない場合には、前記像担持体の総回転数に応じて、前記現像手段から前記像担持体上に強制的に付着させる前記現像剤の量を制御し、制御された量の前記現像剤を前記像担持体に強制的に付着させて廃棄する現像剤廃棄量制御部と、を備えたことを特徴とする。
本発明の画像形成装置の現像剤廃棄量調整方法は、前記画像形成装置において、像担持体の規定回転数に対する前記画像ドット数が基準値に満たないか否かを判定する画像ドット数判定処理と、前記画像ドット数判定処理の結果が基準値に満たない場合に前記像担持体の総回転数に応じて前記現像手段から前記像担持体上に強制的に付着させる前記現像剤の量を調整する現像剤廃棄量調整処理と、前記現像剤廃棄量調整処理により調整された量の前記現像剤を前記像担持体に強制的に付着されて廃棄する現像剤廃棄処理と、を有することを特徴とする。
本発明の画像形成装置及びこの現像剤廃棄量調整方法によれば、像担持体の規定回転数に対する画像ドット数が基準値に満たない場合に、像担持体の総回転数に応じて現像手段から像担持体上に強制的に付着させる現像剤の量を制御し、制御された量の現像剤を像担持体に強制的に付着させて廃棄するようにしている。これにより、印刷画像の品質を確保しつつ、余分に現像剤を廃棄しないように、現像剤の廃棄量を適量に調整できるので、現像剤の廃棄量を削減することができる。
図1は図2における画像形成装置の制御回路の概略を示すブロック図である。 図2は本発明の実施例1における画像形成装置の構造の概略を示す図である。 図3は図1中のテーブル58aの例を示す図である。 図4は感光体ドラムの総回転数Nに対し、トナー廃棄動作1回で感光体ドラム上に排出されるトナー量の測定結果を示す図である。 図5は図4のトナー廃棄量調整条件に対応する印刷画像の品質評価結果を示す図である。 図6は露光装置の光量Lfを変更した場合におけるトナー廃棄動作1回で感光体ドラム上に排出されるトナー量の測定結果を示す図である。 図7は図1の画像形成装置における画像形成処理及びトナー廃棄処理を示すフローチャートである。 図8は本発明の実施例2の画像形成装置の制御回路の概略を示すブロック図である。 図9は図8中のテーブル58bの例を示す図である。 図10は現像電圧Vfを変更した場合におけるトナー廃棄動作1回で感光体ドラム上に排出されるトナー量の測定結果を示す図である。 図11は図8の画像形成装置における画像形成処理及びトナー廃棄処理を示すフローチャートである。
本発明を実施するための形態は、以下の好ましい実施例の説明を添付図面と照らし合わせて読むと、明らかになるであろう。但し、図面はもっぱら解説のためのものであって、本発明の範囲を限定するものではない。
(実施例1の構成)
図2は、本発明の実施例1における画像形成装置の構造の概略を示す図である。
この画像形成装置は、例えば、電子写真プロセスを用いたプリンタであり、画像形成用の紙等の記録媒体βを供給する記録媒体供給部10を備えている。記録媒体供給部10の下流側には、イメージドラムユニット20が設けられ、このイメージドラムユニット20に、高圧制御部30が接続されている。更に、イメージドラムユニット20の下流側には、定着ローラ40が設けられている。
イメージドラムユニット20は、像担持体としての感光体ドラム21、帯電ローラ22、露光手段としての露光装置23、現像手段としての現像ローラ24、現像剤供給手段としての供給ローラ25、現像剤規制部材としての現像ブレッド26、転写手段としての転写ローラ27、クリーニング手段としてのクリーニング装置28、及び現像剤としてのトナーαにより構成されている。
感光体ドラム21は、静電潜像を担持する回転可能な部材であり、導電性支持体とこの導電性支持体の表面に設けられた光導電層によって構成されている。導電性支持体としては、アルミニウムの金属パイプを用い、光導電層として電荷発生層と、電荷輸送層とを順次積層した有機系感光体を用いている。帯電ローラ22は、感光体ドラム21上に静電潜像を形成するものであり、金属シャフトとこの金属シャフトの表面に設けられた半導電性ゴム層によって構成されている。現像ローラ24は、感光体ドラム21上に形成された静電潜像に対し、現像電圧によりトナーを付着させて現像剤像としてトナー像を現像する現像部材であり、金属シャフ卜と、この金属シャフト表面に設けられた半導電性ウレタンゴム材等の適度な弾性を有する半導電体物質と構成されている。供給ローラ25は、トナーαを現像ローラ24へ供給するものである。
現像ブレッド26は、現像ローラ24上のトナーαを均一な厚さにするものであり、例えば、厚さ0.08mmで、長手方向の長さが現像ローラ24の弾性体の幅にほぼ一致するステンレス製薄板である。このステンレス製薄板は、長手方向の一端は図示しないフレームに固定され、他端は先端に曲げ部分を有し、この曲げ部分の頂点から僅かに手前の面が現像ローラ24の表面に当接するように配設されている。
転写ローラ27は、感光体ドラム21の真下に配設され、記録媒体βを右から左へ移動させると共に、転写電圧により感光体ドラム21上のトナー像を記録媒体βに転写するものである。定着ローラ40は、感光体ドラム21と転写ローラ27との回転により排出された記録媒体β上の転写されたトナー像を定着して画像を形成するものである。クリーニング装置28は、記録媒体βにトナー像が転写された後に感光体ドラム21上に残ったトナーαを掻き落としてクリーニングするものである。
高圧制御部30は、帯電ローラ22、現像ローラ24、供給ローラ25、及び転写ローラ27に印加する電圧のオン/オフ及び電圧値を制御するものであり、帯電ローラ22、現像ローラ24、供給ローラ25、及び転写ローラ27に、帯電ローラ用電源部31、電圧供給手段としての現像ローラ用電源部32、供給ローラ用電源部33、及び転写部材用電源部34がそれぞれ接続されて構成されている。
帯電ローラ用電源部31は、トナーと同極性のバイアス電圧を帯電ローラ22へ出力するものである。現像ローラ用電源部32は、トナーと同極性のバイアス電圧と、逆極性のバイアス電圧とのいずれかを現像ローラ24へ現像電圧Vfとして出力するものである。供給ローラ用電源部33は、トナーと同極性のバイアス電圧と逆極性のバイアス電圧とのいずれかを出力するものである。転写部材用電源部27は、転写電圧を転写ローラ27へ供給するものである。
図1は、図2における画像形成装置の制御回路の概略を示すブロック図である。
画像形成装置の制御回路は、イメージドラムユニット20と、現像剤廃棄量制御部50と、から構成されている。
イメージドラムユニット20は、露光装置23及び現像ローラ24等を備えている。この露光装置23及び現像ローラ24は、現像剤廃棄量制御部50内の露光量制御部52及び現像ローラ用電源部32にそれぞれ接続されている。
現像剤廃棄量制御部50は、現像ローラ用電源部32、第1の制御部51、光量変更手段としての露光量制御部52、第2の制御部53、回転数計測部54、画像ドット数計測部55、ドット数計算部56、ドット数比較部57、及び記憶部58から構成されている。
第1の制御部51は、画像形成の動作全体を制御するものであり、感光体ドラム21、帯電ローラ22、現像ローラ24、供給ローラ25、及び転写ローラ27の各回転のオンオフ等の回転動作を制御すると共に、帯電ローラ22、現像ローラ24、供給ローラ25、及び転写ローラ27に印加する電圧のオンオフ及び電圧値を制御する。更に、第1の制御部51は、露光量制御部52へ制御信号を出力するものであり、これには露光量制御部52が接続されている。露光量制御部52は、第1の制御部51からの制御信号により、露光装置23から照射される照射光の光量Lfを制御するものである。
第2の制御部53は、画像形成の動作が停止しているときに、現像剤廃棄量制御部50の全体を制御するものであり、ドット計算結果D3が所定の基準値Dfに満たない場合に、感光体ドラム21の総回転数Nに応じて、現像ローラ24から感光体ドラム21へ強制的に付着させて廃棄する削減可能なトナーαの量を求める。更に、第2の制御部53は、トナーαの排出量が求めた量になるように、第1の制御部51を介して、露光装置23が照射する照射光の光量Lfを制御するものである。この第2の制御部53には、回転数計測部54、画像ドット数計測部55、ドット数計算部56、ドット数比較部57、及び記憶部58が接続されている。
回転数計測部54は、感光体ドラム21の使用開始からの総回転数Nを計測して、その回転計測値Rfをドット数計算部56へ出力するものである。画像ドット数計測部55は、露光装置23により露光する光束の数である画像ドット数を計測してドット計測値をドット数計算部56へ出力するものである。
ドット数計算部56は、回転数計測部54から出力された回転計測値Rfと、画像ドット数計測部55から出力されたドット計測値と、から予め決められた感光体ドラム21の規定回転数Pfに対する画像ドット数を計算してドット数計算結果D3をドット数比較部57へ出力するものである。ドット数比較部57は、ドット数計算部56から入力されたドット数計算結果D3と、予め決められた感光体ドラム21の規定回転数に対するドット数Dfと、を比較し、比較結果を第2の制御部53へ出力するものである。記憶部58は、ドット数比較部57が用いる感光体ドラム21の規定回転数に対するドット数Df等のデータを記憶しておくものである。更に、記憶部58には、廃棄するトナー量を調整するときに参照される第1のテーブル58aが記憶されている。
図3は、図1中の第1のテーブル58aの例を示す図である。
第1のテーブル58aには、感光体ドラム21の総回転数Nと、総回転数Nに対応する回転計測値Rfと、回転計測値Rfに対応する露光装置23の照射光の光量Lfとが記憶されている。図3において、感光体ドラム21の総回転数Nの単位Kは、1000を表している。
各回転計測値Rfの大小関係は、Rf1<Rf2<Rf3<Rf4<Rf5<Rf6<Rf7の関係となっている。一方、各光量Lfの大小関係は、Lf7<Lf6<Lf5<Lf4<Lf3<Lf2<Lf1の関係となっている。感光体ドラム21の総回転数Nに対応する回転計測値Rfの値が大きくなるにつれて、露光装置23から照射される照射光の光量Lfの値を小さくする設定となっている。図3では、回転計測値Rfの値は、7段階のRf1〜Rf7に分けられているが、実際には感光体ドラム21の総回転数Nに応じて複数の値を持つ。光量Lfの値についても同様である。
(実施例1の動作)
実施例1の画像形成装置の動作について、(I)画像形成の概略の動作と、(II)画像形成の詳細な動作と、(III)トナー廃棄処理の動作と、に分けて説明する。
(I) 画像形成の概略の動作
図2において、感光体ドラム21は、帯電ローラ用電源部31から供給される帯電電圧により帯電された帯電ローラ22により、感光体ドラム21の表面が一様に帯電する。帯電ローラ22により一様に帯電した感光体ドラム21は、時計方向に回転し、露光装置23からの照射光を照射され、画像部又は画像部以外の帯電電荷を除去して静電潜像が形成される。更に、静電潜像が形成された感光体ドラム21は、時計方向に回転し、現像ローラ24と接する位置において、高圧制御部30により制御された現像ローラ用電源部32より印加される現像電圧Vfにより、トナーαが感光体ドラム21上の静電潜像に付着し、感光体ドラム21上にトナー像が形成される。更に、トナー像が形成された感光体ドラム21は、時計回りに回転し、感光体ドラム21と転写ローラ27とのニップ部において、記録媒体供給部10から供給される記録媒体β上に転写される。トナー像が転写された記録媒体βは、イメージドラムユニット20の左側に配設されている定着ローラ40により加熱及び加圧され、記録媒体β上にトナー像が定着され、画像形成される。更に、トナー像を記録媒体βに転写した後に、感光体ドラム21上に残留したトナーαはクリーニング装置28により掻き落とされ、クリーニングされる。
(II) 画像形成の詳細な動作
図1及び図2において、第1の制御部51は、イメージドラムユニット20内の帯電ローラ22、感光体ドラム21、現像ローラ24、供給ローラ25、及び転写ローラ27の回転のオンオフを制御する。帯電ローラ22、感光体ドラム21、現像ローラ、供給ローラ、及び転写ローラ27の回転の周速比及び線速度は、外径の比により決定される。感光体ドラム21の外径は30φ、現像ローラ24の外径は16φ、供給ローラ25の外径は15.5φであり、感光体ドラム21に対する現像ローラ14の周速比は1.35、現像ローラ24に対する供給ローラ25の周速比は0.67であり、感光体ドラム21のオン状態の線速度は160mm/secである。更に、第1の制御部51は、高圧制御部30内の帯電ローラ用電源部31、現像ローラ用電源部32、供給ローラ用電源部33、及び転写ローラ用電源部34からそれぞれ出力する電圧値及び出力タイミングを制御する。
図2において、感光体ドラム21の表面は、帯電ローラ用電源部31に接続された帯電ローラ22により、約−1000Vに帯電される。更に、第1の制御部51は、図示しない書き込み制御部より出力された画像データに基づき、照射光として発光ダイオード(以下「LED」という。)光やレーザ光を照射する露光装置23を制御し、感光体ドラム21の表面に画像データに基づいた静電潜像を形成する。露光量制御部52は、露光装置23から照射される照射光の光量Lfを適量に制御する。
供給ローラ用電源部33に接続された供給ローラ25は、現像ローラ用電源部32に接続された現像ローラ24に当接しており、回転駆動によりトナーαを現像ローラ24へ供給する。現像ローラ24上のトナーαは、現像ローラ24に当接している供給ローラ25や現像ブレッド26との摩擦により帯電する。現像ブレッド26は、現像ローラ24に対する押圧力や当接角度等により、現像ローラ24上のトナーαの層の厚さを決定する。
現像ローラ24は、現像ローラ用電源部32より現像電圧Vfを印加し、感光体ドラム21上の静電潜像にトナーαを付着さ、感光体ドラム21上にトナー像が形成される。その後、感光体ドラム21上のトナー像は、感光体ドラム21と共に時計回りに回転し、感光体ドラム21と転写ローラ27とのニップ部において、記録媒体供給部10から供給される記録媒体β上に転写され、イメージドラムユニット20の左側に配設されている定着ローラ40により加熱及び加圧され定着され、記録媒体β上に画像データに基づく画像形成がされる。
(III)トナー廃棄処理の動作
図2において、現像ローラ24上のトナーαは、現像ローラ24と供給ローラ25、転写ローラ27、又は感光体ドラム21とのそれぞれの圧接部分をすり抜ける際に圧接する部材及び隣接するトナーαから摩擦力を受け、トナーαの表面状態に外添された帯電制御剤が脱落するなどで、経時的に劣化を起こす。感光体ドラム21の総回転数Nに対する画像ドット数が少ない場合、現像動作において、現像ローラ24から感光体ドラム21へ付着されるトナーαの量が少ないため、現像動作で劣化したトナーαが現像ローラ24上に残留する。劣化したトナーαが現像ローラ24上に残留していると、画像形成の動作において、感光体ドラム21にトナー像を形成する時、現像ローラ24上に残留している劣化トナーαが付着して記録媒体β上に形成される印刷画像が劣化する。
そのため、予め設定された感光体ドラム21の規定の総回転数(以下「規定回転数」という。)に対して、画像ドット数が所定の基準値に満たない場合、現像ローラ24上の残っている現像動作で劣化したトナーαを感光体ドラム21上に強制的に付着されて、現像ローラ24上の劣化したトナーαを廃棄するトナー廃棄処理を行う。劣化トナーαの一部は、画像形成に伴い、記録媒体βに転写されて消費されるが、感光体ドラム21の総回転数Nに対して画像ドット数が少ないと現像ローラ24上に残留する劣化トナーαの比率が増す。これに対して、トナー廃棄処理により劣化トナーαを積極的に廃棄することで、画像品質の劣化を防止している。
図4は、感光体ドラム21の総回転数Nに対し、トナー廃棄動作1回で感光体ドラム21上に排出されるトナー量の測定結果を示す図であり、(1)●はトナー排出量を調整しない場合、(2)○はトナー排出量を一定量0.25mgに調整した場合、(3)△はトナー排出量を一定量0.20mgに調整した場合、(4)*はトナー排出量を一定量0.10mgに調整した場合をそれぞれ示している。
横軸に感光体ドラム21の総回転数N(例えば、寿命回転数30,000回転)、縦軸にトナー廃棄動作1回で感光体ドラム21上に排出されるトナー量をとった測定結果である。トナー廃棄動作は、感光体ドラム21の規定回転数に対して記録媒体βにおける印刷画像面積比率が2.0%以下の場合に行われるが、図4は、画像面積比率0.3%の画像を繰り返し印刷した場合の測定結果である。
トナー廃棄動作時には、露光量50%で副走査方向に現像ローラ24の円周の長さ分のトナーαが排出される。このとき現像ローラ24には−150Vの現像電圧が印加され、転写ローラ27に印加される電圧は0Vである。このため、感光体ドラム21上に排出されたトナーαは、ほぼ全てクリーニング装置28によりクリーニングされることになる。
図4から、トナー排出量を調整しない場合は、感光体ドラム21の総回転数Nが大きくなるほど廃棄動作1回で廃棄されるトナー量が多くなることがわかる((1)●)。このことから、廃棄されるトナー量がイメージドラムユニット20の寿命と相関があるといえる。イメージドラムユニット20の寿命の要因は、感光体ドラム21の磨耗、供給ローラ25のトナー目詰まり、現像ブレッド26の磨耗などが挙げられる。イメージドラムユニット20の寿命が近づくにつれて、これらの要因によりトナー廃棄動作1回で感光体ドラム21に廃棄されるトナー量が増えることになる。このことは、イメージドラムユニット20の寿命に近づくほど、本来は廃棄する必要のないトナーαまで廃棄し、無駄にトナーαを消費してしまっていることを意味している。
図4の(2)〜(4)は、感光体ドラム21の総回転数Nによらず、常にある一定のトナー廃棄量となるように調整したときの結果を示している。評価条件は、(1)と同様に、画像面積比率0.3%の画像を繰り返し印刷した場合の結果である。
図5は、図4のトナー廃棄量調整条件に対応する印刷画像の品質評価結果を示す図である。
印刷画像の品質評価項目(例えば、7つの評価項目の汚れa、かぶりb、グレイニネスc、かすれd、残像e、濃度のばらつきf、すじg、おびh、トナーすり抜けi等)をレベル1〜5の5段階に評価付けしたものである。図5の(1)〜(4)は、図4の(1)〜(4)にそれぞれ対応しており、排出トナー量の違いにより印刷画像の品質評価結果がどのように変化するかを示している。又、レベル1〜5は品質評価項目に対する各品質レベルの程度を表しており、レベル5に近づくほど程度が良い結果であることを示している。ここで、(1)の無調整の場合の品質評価項目の結果を基準値=レベル4とし、(2)〜(4)の場合の印刷結果に対して相対的に5段階のレベル付けを行っている。
図5の(1)と(2)の結果から、評価項目のトナーすり抜けiを除き、7つの評価項目a〜hが共にレベル4で同じであるため、(1)と(2)では品質評価レベルが変わらないといえる。このことから、トナー廃棄量無調整の場合は、イメージドラムユニット20の寿命に近づくにつれて、本来は廃棄する必要のないトナーαまで無駄に消費してしいるのに対し、廃棄トナー量を一定量0.25mgに調整すれば、図4における●プロットのトナー量から○プロットのトナー量を差し引いた量のトナーαが削減できることが分かる。
更に、図5の(2)〜(4)の結果から、トナー廃棄量が少な過ぎる場合は、品質評価項目のよごれa、評価項目のかぶりb、評価項目のグレイニネスc等の評価レベルが低くなっていることが分かる。つまり、トナー廃棄時の排出トナー量は、ある一定量を排出する必要があると同時に、感光体ドラム21の総回転数Nにより増える廃棄トナー量を調整する必要がある。
図6は、露光装置23からの照射光の光量Lfを変更した場合におけるトナー廃棄動作1回で感光体ドラム上に排出されるトナー量の測定結果を示す図である。
横軸に露光装置23の照射光の光量Lf(%)、縦軸にトナー廃棄動作1回で感光体ドラム21上に排出されるトナー量(mg)とした場合の排出トナー量の結果が示されている。図6から分かるように、光量Lfが小さいほどトナー廃棄動作1回での排出トナー量は少なくなる。光量Lfを小さくしていくと、感光体ドラム21の静電潜像と現像ローラ24間の電位差が小さくなるため、トナー廃棄動作1回で感光体ドラム21上に排出されるトナー量を削減させることができる。
本実施例1では、トナー廃棄動作時に、感光体ドラム21の総回転数Nに応じた露光装置23からの照射光の光量Lfが減少するようにすることで、ドラム総回転数Nに応じて増える無駄な廃棄トナーの量を削減するように調整している。
ここで、図4〜図6を参照しつつ、図3に示された図1中のテーブル58aにおける感光体ドラム21の総回転数Nにより決められる回転計測値Rf及び回転計測値Rfに対する光量Lfの値の求め方について、説明する。
図3において、感光体ドラム21の総回転数Nが、15(K)=15000である場合、回転計測値Rf=Rf4、光量Lf=Lf4である。
図4において、感光体ドラム21の総回転数Nが15(K)のとき、廃棄量無調整の場合((1)●)の廃棄動作1回で排出されるトナー量は、0.28(mg)である。廃棄量無調整の場合((1)●)と印刷画像の品質の遜色がないトナー排出量を一定量0.25(mg)に調整した場合((2)○)に較べると、廃棄動作1回で、
0.28(mg)−0.25(mg)=0.03(mg)
余分にトナーαが廃棄されていることが分かる。例えば、図4における廃棄量無調整の場合((1)●)の露光装置23の照射光の光量が50(%)であったとすると、図6より、露光装置23の照射光の光量Lf(%)の値を50(%)から48(%)に下げることにより、廃棄動作1回での排出トナー量を0.03(mg)少なく調整できることが分かる。つまり、感光体ドラム21の総回転数Nにおける余分に排出され削減可能なトナー量を図4から求め、求めた削減可能なトナー量に減らすための光量Lf(%)の値を図6より求めればよい。
このように、感光体ドラム21の総回転数N(K)に対する光量Lf(%)の値を求め、図3に示されたテーブル58aに予め記憶させておき、トナー廃棄動作時に、感光体ドラム21の総回転数N(K)に対応する光量Lf(%)の値を読み出し、読み出した光量Lf(%)の値になるように、露光量制御部52を介して露光装置23から照射される照射光の光量Lf(%)を制御すれば、トナー排出量無調整の場合と印刷画像の品質に遜色がなく、余分に排出されていたトナーを削減することができる。
図7は、図1の画像形成装置における画像形成処理及びトナー廃棄処理を示すフローチャートである。
図1〜図3を参照しつつ、図7に基づき、図1の画像形成装置における画像形成処理及びトナー廃棄処理の動作を説明する。尚、図7において、ステップS10が画像ドット数判定処理、ステップS11,S12が現像剤廃棄量調整処理、ステップS13が現像剤廃棄処理である。
処理が開始されると、ステップS1へ進む。ステップS1において、回転数計測部54は、現在のドラム回転数をP1として常に計測し、ステップS2へ進む。ステップS2において、画像ドット数計測部55は、現在の印刷ドット数をD1として常に計測し、ステップS3へ進む。ここで、ステップS1、S2における現在のドラム回転数P1及び画像ドット数D1は、イメージドラムユニット20の使用開始からの累積値であり、計測した結果は、第2の制御部53に出力され記憶部58で記憶される。
ステップS3において、現在のドラム回転数P1、現在の画像ドット数D1の値を第2の制御部53に出力し、第2の制御部53は、現在のドラム回転数P1をP2とし、現在の画像ドット数D1をD2として記憶部58に記憶し、ステップS4へ進む。ステップS4において、第2の制御部53は、感光体ドラム23が回転を開始し、その後停止するまでの印刷動作を監視し、感光体ドラム23が回転を開始し、その後、印刷が停止するまで、監視を続け、印刷停止を認識すると(Y)、ステップS5,S6へ進む。ステップS5,S6において、第2の制御部53は、回転数計測部54と画像ドット数計測部55に対し、現在のドラム回転数P1と現在の印刷ドット数D1をドット計算部55へ出力するよう指令する。回転数計測部54及び画像ドット数計測部55における測定結果は、第2の制御部53に出力され記憶部58で記憶される。
ステップS7において、ドット計算部55は、第2の制御部53より記憶部58に記憶されている現在のドラム回転数P2及び現在の印刷ドット数D2を受け取り、印刷開始から印刷停止までの間のドラム回転数P3(=P1−P2)を計算し第2の制御部53へ出力し、ステップS8へ進む。ステップS8において、第2の制御部53は、印刷開始から印刷停止までの間のドラム回転数P3の値と、記憶部58に予め記憶されているドラム回転数Pfの値とを比較し、印刷開始から印刷停止までの間のドラム回転数P3の値が予め記憶されているドラム回転数Pfの値より大きければ(Y)、ステップS9へ進み、印刷開始から印刷停止までの間のドラム回転数P3の値が予め記憶されているドラム回転数Pfの値以下であれば(N)、ステップS4へ戻る。ステップS9において、第2の制御部53は、ドット数計算部56に対して、印刷開始から印刷停止までの間の画像ドット数D3(=D1−D2)を計算しドット比較部57へ出力するように指令し、ステップS10へ進む。ステップS10において、第2の制御部53は、印刷開始から印刷停止までの間の画像ドット数D3の値と、記憶部58に予め記憶されている画像ドット数Dfと、の大小を比較し、印刷開始から印刷停止までの間の画像ドット数D3の値が予め記憶されている画像ドット数Dfの値未満であれば(Y)、ステップS11へ進み、印刷開始から印刷停止までの間の画像ドット数D3の値が予め記憶されている画像ドット数Dfの値以上であれば(N)、ステップS1へ戻る。
ここで、D3<Dfの場合は、ステップS11〜S13において、トナー廃棄動作を行い、D3≧Dfの場合は、ステップS1〜S10の処理が繰り返され、画像形成処理のみ行われ、トナー廃棄動作は行わないことを意味している。
ステップS11において、第2の制御部53は、記憶部58に記憶されているテーブル58aを参照して、現在のドラム回転数の累積値P1に対応した回転計測値Rfの値を決定し、ステップS12へ進む。ステップS12において、第2の制御部53は、記憶部58に記憶されているテーブル58aを参照して、ステップS11で決定された回転計測値Rfに対応する光量Lfを決定し、露光量制御部52は光量Lfの値を入力し、ステップS13へ進む。ステップS13において、第2の制御部53は、ステップS12で決定された光量Lfで露光装置23から照射光が照射された状態で、現像ローラ24から感光体ドラム21へ劣化したトナーαが強制的に付着されて廃棄するトナー廃棄動作を行い、処理を終了する。
(実施例1の効果)
本実施例1の画像形成装置及びこの現像剤廃棄量調整方法によれば、トナー廃棄動作時に、感光体ドラム21の総回転数Nに応じて、露光装置23から照射する照射光の光量Lf(%)を制御することで、現像ローラ24から感光体ドラム21へ強制的に付着させるトナーαの量を調整している。これにより、印刷画像の品質を良好に保ちつつ、余分なトナー廃棄を行わないことで、トナー廃棄量を削減することができる。更に、工場出荷時に、イメージドラムユニット20に充填するトナー量を減量化することができ、その分、イメージドラムユニット20の製造原価を下げることができる。
(実施例2の構成)
図8は、本実施例2の画像形成装置の制御回路の概略を示すブロック図であり、実施例1を示す図1中の要素と共通の要素には共通の符号が付されている。
本実施例2の画像形成装置の制御回路は、実施例1と同様の構成のイメージドラムユニット20と、実施例1とは構成の異なる現像剤廃棄量制御部50Aと、により構成されている。
本実施例2の現像剤廃棄量制御部50Aは、実施例1と同様の現像ローラ用電源部32、第1の制御部51、光量変更手段としての露光量制御部52、第2の制御部53、回転数計測部54、画像ドット数計測部55、ドット数計算部56、及びドット数比較部57と、実施例1とは構成及び機能の異なる記憶部58Aと、を有している。
本実施例2の記録部58Aは、実施例1の記録部58が図3に示されたテーブル58aを記憶するのに対し、図9に示されたテーブル58bを記憶している。本実施例2の画像形成装置のその他の構成は、実施例1の構成と同様である。
図9は、図8中のテーブル58bの例を示す図であり、ドラム総回転数Nに応じて決められた回転計測値Rfと、回転計測値Rfに対応して変更される現像電圧Vfが示されている。
各回転計測値Rfの大小関係は、Rf1<Rf2<Rf3<Rf4<Rf5<Rf6<Rf7となっている。各現像電圧Vfの大小関係は、Vf7<Vf6<Vf5<Vf4<Vf3<Vf2<Vf1となっている。ドラム総回転数Nにより決められる回転計測値Rfの値が大きくなるにつれて、現像電圧Vfの値を小さくする設定となっている。図9では、回転計測値RfはRf1〜Rf7の7段階に分けられているが、実際にはドラム総回転数Nに応じて複数の値を持つ。現像電圧Vfについても同様である。
(実施例2の動作)
本実施例2の画像形成の動作は、実施例1と同様なので説明を省略する。以下、実施例2のトナー廃棄処理の動作について説明する。
図10は、現像電圧Vfを変更した場合におけるトナー廃棄動作1回で感光体ドラム21上に排出されるトナー量の測定結果を示す図である。
横軸は、現像ローラ24に印加される現像電圧Vf(−V)、縦軸はトナー廃棄時に感光体ドラム21上に排出されるトナー量(mg)を示している。
現像電圧Vfの値が小さいほどトナー廃棄動作1回で排出される卜ナー量は少なくなることが分かる。このことから、現像電圧Vfを小さくしていくと、感光体ドラム21上の静電潜像と現像ローラ24間の電位差が小さくなるため、トナー廃棄動作1回で感光体ドラム21上に排出されるトナー量を減少させることができる。
実施例2では、トナー廃棄動作時に、感光体ドラム21の総回転数Nに応じた現像電圧Vfを設定することで、ドラム総回転数Nに応じて増える廃棄トナーの量を調整している。
ここで、図4、図5、図10を参照しつつ、図9に示された図8中のテーブル58bにおける感光体ドラム21の総回転数Nにより決められる回転計測値Rf及び回転計測値Rfに対する現像電圧Vfの値の求め方について説明する。
図9において、感光体ドラム21の総回転数Nが、15(K)=15000である場合、Rf=Rf4、Vf=Vf4である。図4において、感光体ドラム21の総回転数Nが15(K)のとき、廃棄量無調整の場合((1)●)の廃棄動作1回で排出されるトナー量は、0.28(mg)である。廃棄量無調整の場合((1)●)と印刷画像の品質の遜色がないトナー排出量を一定量0.25(mg)に調整した場合((2)○)に較べると、廃棄動作1回で、
0.28(mg)−0.25(mg)=0.03(mg)
余分にトナーαが廃棄されることが分かる。例えば、図4における廃棄量無調整の場合((1)●)の露光装置23の照射光の光量Lfが50(%)、現像電圧Vfが−150(V)であったとすると、図10より、現像電圧Vfを150(−V)から140(−V)に下げることにより、廃棄動作1回で排出されるトナー量を0.03(mg)少なく調整できる。つまり、感光体ドラム21の総回転数Nにおいて、余分に排出され削減可能なトナー量を図4から求め、求めた削減可能なトナー量に減らすための現像電圧Vf(−V)の値を図10より求めればよい。
このようにして、感光体ドラム21の総回転数N(K)に対する現像電圧Vf(−V)の値を、予め求めて、図9に示されたテーブル58bに記憶させておき、廃棄動作時に、感光体ドラム21の総回転数N(K)に対応する現像電圧Vf(−V)の値を読み出し、読み出した現像電圧Vf(−V)の値になるように、現像ローラ用電源部32が出力する現像電圧を制御すれば、トナー廃棄量無調整の場合と印刷画像の品質に遜色がなく、余分に排出されていたトナーを削減することができる。
図11は、図8の画像形成装置における画像形成処理及びトナー廃棄処理を示すフローチャートであり、実施例1における画像形成処理及びトナー廃棄処理を示す図7中の要素と共通の要素には共通の符号が付されている。尚、図11において、ステップS10が画像ドット数判定処理、ステップS21,S22が現像剤廃棄量調整処理、ステップS2が現像剤廃棄処理である。
図2及び図8〜図10を参照しつつ、図11のフローチャートを用いて、トナー廃棄処理の動作を説明する。
本実施例2における処理が開始されると、ステップS1へ進み、実施例1と同様のステップS1〜S9の処理がされ、ステップS10へ進む。ステップS10において、第2の制御部53は、印刷開始から印刷停止までの間の画像ドット数D3の値と、記憶部57に予め記憶されている画像ドット数Dfと、の大小を比較し、印刷開始から印刷停止までの間の画像ドット数D3の値が予め記憶されている画像ドット数Dfの値未満であれば(Y)、ステップS21へ進み、印刷開始から印刷停止までの間の画像ドット数D3の値が予め記憶されている画像ドット数Dfの値以上であければ(N)、ステップS1へ戻る。
ここで、D3<Dfの場合は、ステップS21〜S23において、トナー廃棄動作を行い、D3≧Dfの場合は、ステップS1〜S10の処理が繰り返され、画像形成処理のみ行われ、トナー廃棄動作は行わないことを意味している。
ステップS21において、第2の制御部53は、記憶部58Aに記憶されているテーブル58bを参照して、現在の感光体ドラム21の回転数の累積値P1を受け取り、現在の感光体ドラム21の回転数の累積値P1に対応した回転計測値Rfを決定し、ステップS22へ進む。ステップS22において、第2の制御部53は、ステップS21で決定された回転計測値Rfに対応する現像電圧Vfを決定し、現像ローラ用電源部32に現像電圧Vfの値を入力し、ステップS23へ進む。ステップS23において、第2の制御部53は、ステップS22で決定された現像電圧Vfにより、感光体ドラム21の総回転数Nに応じて、現像ローラ24から感光体ドラム21に強制的に付着させるトナー量を調整し、排出量を調整された卜ナーαを感光体ドラム21に強制的に付着させるトナー廃棄動作を行い、処理を終了する。
(実施例2の効果)
本実施例2の画像形成装置及びこの現像剤廃棄量調整方法によれば、トナー廃棄動作時に、感光体ドラム21の総回転数Nに応じて、現像ローラ24に印加される現像電圧Vfを変更することで、現像ローラ24から感光体ドラム21へ強制的に付着させるトナー廃棄量を調整している。これにより、印刷画像の品質を良好に保ちつつ、余分なトナー廃棄を行わないことで、トナー廃棄量を削減することができる。更に、工場出荷時に、イメージドラムユニット20に充填するトナー量を減量化することができる、その分、イメージドラムユニット20の製造原価を下げることができる。
(変形例)
本発明は、上記実施例1、2に限定されず、種々の利用形態や変形例が可能である。この利用形態や変形例として、例えば、次の(a)〜(c)のようなものがある。
(a) 実施例1及び2では、プリンタであるとして説明したが、本発明は、MFPやファクシミリ装置、複写装置等にも適用できる。
(b) 実施例1及び2では、記憶部58,58Aに予め記憶しておくテーブル58a,58bは、7段階として説明したが、テーブル58a,58bは、7段階に限定されず、適宜変更したテーブルとすることができる。
(c) 実施例1及び2では、廃棄動作時に、現像ローラ24から感光体ドラム21へ強制的に付着させる排出トナー量を調整するために、露光装置23から照射される照射光の光量Lf及び現像ローラ24へ印加する現像電圧Vfを制御するとして説明したが、現像ローラ24から感光体ドラム21へトナーを付着させる量を調整する方法は、これらの方法に限定されない。例えば、帯電ローラ22に印加する帯電電圧を調整して、静電潜像における電荷量を制御しても、同様の効果が得られる。
10 記録媒体供給部
20 イメージドラムユニット
21 感光体ドラム
22 帯電ローラ
23 露光装置
24 現像ローラ
25 供給ローラ
26 現像ブレッド
27 転写ローラ
28 クリーニング装置
30 高圧制御部
31 帯電ローラ用電源
32 現像ローラ用電源
33 供給ローラ用電源
34 転写ローラ用電源
40 定着ローラ
50,50A 現像剤廃棄量制御部
51 第1の制御部
52 露光量制御部
53 第2の制御部
54 回転数計測部
55 画像ドット数計測部
56 ドット数計算部
57 ドット数比較部
58,58A 記憶部
58a,58b テーブル
α 現像剤(トナー)
β 記録媒体
本発明の画像形成装置の現像剤廃棄量調整方法は、前記画像形成装置の現像剤廃棄量調整方法において、現像剤廃棄量制御手段では、像担持体の規定回転数に対する前記画像ドット数が基準値に満たないか否かを判定する画像ドット数判定処理と、前記画像ドット数判定処理の結果が基準値に満たない場合に前記像担持体の総回転数に応じて前記現像手段から前記像担持体上に強制的に付着させる前記現像剤の量を調整する現像剤廃棄量調整処理と、前記現像剤廃棄量調整処理により調整された量の前記現像剤を前記像担持体に強制的に付着されて廃棄する現像剤廃棄処理と、を行うことを特徴とする。

Claims (10)

  1. 静電潜像を担持する回転可能な像担持体と、
    照射光により前記像担持体上を露光して所定の画像ドット数の前記静電潜像を形成する露光手段と、
    前記照射光の光量を変更する露光量制御部と、
    現像電圧により現像剤を前記静電潜像に付着させて形成した現像剤像を現像する現像手段と、
    前記現像電圧を前記現像手段に供給する電圧供給手段と、
    前記現像剤像により記録媒体に画像を形成する画像形成手段と、
    前記現像後における前記像担持体上の前記現像剤をクリーニングするクリーニング手段と、
    前記像担持体の規定回転数に対する前記画像ドット数が、基準値に満たない場合には、前記像担持体の総回転数に応じて、前記現像手段から前記像担持体上に強制的に付着させる前記現像剤の量を制御し、制御された量の前記現像剤を前記像担持体に強制的に付着させて廃棄する現像剤廃棄量制御部と、
    を備えたことを特徴とする画像形成装置。
  2. 前記現像剤廃棄量制御部は、
    前記像担持体の前記総回転数の増加に応じて前記像担持体上に強制的に付着させる前記現像剤の量を減らすことを特徴とする請求項1記載の画像形成装置。
  3. 前記現像剤廃棄量制御部は、
    前記電圧供給手段と、
    前記像担持体の回転動作及び前記露光量制御部を制御する第1の制御部と、
    前記露光量制御部と、
    前記像担持体の総回転数Nを計測して回転計測値を出力する回転数計測部と、
    前記露光手段により露光する前記画像ドット数を計測してドット計測値を出力する画像ドット数計測部と、
    前記回転計測値と前記ドット計測値とから、規定回転数に対する前記画素ドット数を計算してドット計算結果を出力するドット数計算部と、
    前記ドット計算結果と、前記像担持体の前記規定回転数に対する前記画像ドット数である所定の前記基準値と、を比較して比較結果を出力するドット数比較部と、
    前記電圧供給手段、前記第1の制御部、前記露光量制御部、前記回転数計測部、前記画像ドット数計測部、前記ドット数計算部、及び前記ドット数比較部の全体を制御する第2の制御部と、を備え、
    前記比較結果が、前記ドット計算結果が前記所定の基準値に満たない場合には、前記総回転数に応じて、前記現像手段から前記像担持体上に強制的に付着させる前記現像剤の量を制御し、制御された量の前記現像剤を前記像担持体に強制的に付着させて廃棄することを特徴とする請求項1記載の画像形成装置。
  4. 前記第2の制御部は、前記第1の制御部を介して前記露光量制御部を制御し、前記像担持体の前記総回転数に応じて前記照射光の光量を変更することを特徴とする請求項3記載の画像形成装置。
  5. 前記第2の制御部は、前記電圧供給手段を制御して、前記像担持体の前記総回転数に応じて前記現像電圧を変更することを特徴とする請求項3記載の画像形成装置。
  6. 前記現像剤廃棄量制御部は、更に、
    前記回転計測値と、前記回転計測値に対し削減可能な前記現像剤の廃棄量に対応する光量と、を有する第1のテーブルを記憶する記憶部を備え、
    現像剤廃棄時に、前記第1のテーブルから、前記回転計測値に応じた前記光量を読み出し、読み出した前記光量になるように、前記露光量制御部を制御して、前記露光手段の前記光量を変更することを特徴とする請求項3記載の画像形成装置。
  7. 前記現像剤廃棄量制御部は、更に、
    前記回転計測値と、前記回転計測値に対し削減可能な前記現像剤の廃棄量に対応する前記現像電圧と、を有する第2のテーブルを記憶する記憶部を備え、
    現像剤廃棄時に、前記第2のテーブルから、前記回転計測値に応じた前記現像電圧を読み出し、読み出した前記現像電圧になるように、前記電圧供給手段を制御して、前記現像電圧を変更することを特徴とする請求項3記載の画像形成装置。
  8. 静電潜像を担持する回転可能な像担持体と、
    照射光により前記像担持体上を露光して所定の画像ドット数の前記静電潜像を形成する露光手段と、
    前記照射光の光量を変更する光量変更手段と、
    現像電圧により現像剤を前記静電潜像に付着させて形成した現像剤像を現像する現像手段と、
    前記現像電圧を前記現像手段に供給する電圧供給手段と、
    前記現像剤像により記録媒体に画像を形成する画像形成手段と、
    前記現像後における前記像担持体上の余分な前記現像剤をクリーニングするクリーニング手段と、
    前記現像手段から前記像担持体上に強制的に付着させる前記現像剤の量を制御する現像剤廃棄量制御手段と、を備えた画像形成装置において、
    前記現像剤廃棄量制御手段は、
    前記像担持体の規定回転数に対する前記画像ドット数が、基準値に満たないか否かを判定する画像ドット数判定処理と、前記画像ドット数判定処理の結果が基準値に満たない場合に前記像担持体の総回転数に応じて、前記現像手段から前記像担持体上に強制的に付着させる前記現像剤の量を調整する現像剤廃棄量調整処理と、前記現像剤量調整処理により調整された量の前記現像剤を前記像担持体に強制的に付着されて廃棄する現像剤廃棄処理と、
    からなることを特徴とする画像形成装置の現像剤廃棄量調整方法。
  9. 前記現像剤廃棄量調整処理は、
    前記光量変更手段を制御し、前記像担持体の前記総回転数に応じて前記照射光の光量を変更することを特徴とする請求項8記載の画像形成装置の現像剤廃棄量調整方法。
  10. 前記現像剤廃棄量調整処理は、
    前記電圧供給手段を制御して、前記像担持体の前記総回転数に応じて前記現像電圧を変更することを特徴とする請求項8記載の画像形成装置の現像剤廃棄量調整方法。
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