JP2014142470A - 画像形成装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】回収トナー容器が一杯になってしまい、まだ使用可能な像担持体ユニットが使用できなくなることを抑制できる画像形成装置を提供する。
【解決手段】転写後に感光ドラム101a上に残った転写残トナーをクリーニングする像担持体クリーニングブレード121と、転写残トナーを回収する回収トナー容器111とを備えた感光体ユニット101を色毎に備え、中間転写ベルト上に残った転写残トナーをクリーニングする中間転写体クリーニングブレード127とを有し、現像ローラ101dにより感光ドラムの非画像領域にブレードめくれ防止パターンを形成し、中間転写体クリーニングブレードへブレードめくれ防止パターンを作成する際に、パターンに使用する色は回収トナー容器に回収された転写残トナーの回収トナー容器の容量に対する割合を検知する充填率検知手段101cにより検知した回収トナー容器の充填率が最も少ない色を選択する。
【選択図】図1

Description

本発明は、プリンタやファクシミリ装置等のカラー電子写真プロセスを用いた画像形成装置に関するものである。
従来、カラー電子写真プロセスを用いた画像形成装置において、感光ドラム(像坦持体)や中間転写体の転写位置より回転方向下流側に、弾性ブレードを当接させ、転写残トナーを回収するクリーニング装置を設けたものがある。クリーニング装置において、回収されたトナーは回収トナー容器に収納される。
しかし、高温高湿の転写効率が悪い環境で特定の色を多量に画像形成するなどの使用状況によっては、回収トナー容器が一杯になり、感光体ユニット(像担持体ユニット)の寿命がまだ残っているにも関わらず感光体ユニットを使用できなくなる。そして、新品の感光体ユニットと交換しなければならない場合があった。
このような現象を解決するため、特許文献1では各色の回収トナーの量を予め計算しておき、その予測した量に基づいて回収トナー容器の容量を定める方法が提案されている。
特開2004−101592
しかしながら、特許文献1の方法では、容器の体積の割合を予め定めるため、特定の色のみの画像を大量に作成するなど想定外の使用をされた場合に対応できない。また、回収トナー容器によって画像形成装置中の部品のレイアウトが制限されてしまう。また、中間転写体クリーニングブレードを有し、この中間転写体クリーニングブレードに帯トナー(ブレードめくれ防止パターン)を供給するモードを実行する画像形成装置において、帯トナー形成によって特定のステーション(像担持体ユニット)の回収容器が満杯になってしまう。
そこで本発明は、中間転写体クリーニングブレードを有し、この中間転写体クリーニングブレードにブレードめくれ防止パターンを供給するモードを実行する画像形成装置において、各像担持体ユニットの回収トナー容器内の充填率から中間転写体クリーニングブレードに供給するブレードめくれ防止パターンを形成させるステーションを決定する。これにより、画像形成装置の使用状況に関わらず、回収トナー容器が一杯になってまだ使用可能な像担持体ユニットが使用できなくなることを抑制でき、感光体ユニットの使用効率を向上させる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。
上記課題を解決するために本発明に係る画像形成装置の代表的な構成は、像担持体と、前記像担持体上にトナーを用いてトナー像を現像する現像手段と、前記現像手段により現像されたトナー像を中間転写体に転写する第1の転写手段と、前記第1の転写手段による転写後に前記像担持体上に残った転写残トナーをクリーニングする像担持体クリーニングブレードと、前記像担持体クリーニングブレードによりクリーニングされた転写残トナーを回収する回収トナー容器と、を備えた像担持体ユニットを色毎に備え、前記中間転写体と、前記第1の転写手段により前記中間転写体に転写されたトナー像をシートに転写する第2の転写手段と、前記第2の転写手段による転写後に前記中間転写体上に残った転写残トナーをクリーニングする中間転写体クリーニングブレードと、を有し、前記現像手段により前記像担持体の非画像領域にブレードめくれ防止パターンを形成し、前記中間転写体クリーニングブレードへブレードめくれ防止パターンを供給する画像形成装置であって、前記回収トナー容器に回収された転写残トナーの前記回収トナー容器の容量に対する割合を検知する充填率検知手段と、前記ブレードめくれ防止パターンを作成する色は、前記充填率検知手段により検知した前記回収トナー容器の充填率が最も少ない色を選択する制御部と、を有することを特徴とする。
本発明によれば、画像形成装置の使用状況に関わらず、回収トナー容器が一杯になってまだ使用可能な像担持体ユニットが使用できなくなることを抑制でき、像担持体ユニットの使用効率を向上させることができる。
第1実施形態に係る画像形成装置の構成図である。 第1実施形態のクリーニングブレードめくれ防止パターンの模式図である。 第1実施形態の制御部のブロック図である。 第1実施形態の中間転写体ブレードめくれ防止パターン作成のフローチャートである。 第1実施形態の通紙実験の結果を説明する図である。 第2実施形態の制御部のブロック図である。 第2実施形態実施形態の中間転写体ブレードめくれ防止パターン作成のフローチャートである。
[第1実施形態]
本発明に係る画像形成装置の第1実施形態について、図を用いて説明する。図1は本実施形態に係る画像形成装置の構成図である。図1に示すように、本実施形態の画像形成装置100は、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)の各色のトナーの感光体ユニット(像担持体ユニット)101〜104を中間転写ベルト(中間転写体)126に沿って配列している。
各感光体ユニット101〜104において、帯電装置(帯電手段)101b〜104bによりが帯電された感光ドラム(像担持体)101a〜104aは、光源(露光手段)101c〜104cにより露光され、像担持体上に静電潜像が形成される。形成された静電潜像は、現像ローラ(現像手段)101d〜104dによって各色のトナー像として現像される。
現像されたトナー像は、一次転写部において一次転写ローラ(第1の転写手段)126a〜126dにより中間転写ベルト126に重ねて一次転写され、カラーのトナー像が形成される。中間転写ベルト126に形成されたトナー像は、二次転写ローラ(第2の転写手段)125によりシートPに二次転写される。
一次転写後に各感光体ユニット101〜104に残った一次転写残トナーは、像担持体クリーニングブレード121、122、123、124により掻き取られ、回収トナー容器111、112、113、114に回収される。二次転写後に中間転写ベルト126に残った二次転写残トナーは、中間転写体クリーニングブレード127により掻き取られ、回収トナー容器115に回収される。クリーニングブレード121〜124、127はウレタンゴムで形成され、そのエッジが感光ドラム101a〜104a、中間転写ベルト126の表面に当接するように設置されている。
(ブレードめくれ防止パターンBP)
クリーニングブレード121〜124と感光ドラム101a〜104aとの間や、クリーニングブレード127と中間転写ベルト126との間において、小サイズでの連続通紙や、低画像比率の連続通紙によって、潤滑剤である残トナーが枯渇する。
これにより、クリーニングブレード121〜124と感光ドラム101a〜104aの間、またはクリーニングブレード127と中間転写ベルト126との間での摩擦が増大して、クリーニングブレード121〜124、127がめくれてしまう。
そこで、所定のタイミングで、図2に示すように、感光ドラム101a〜104aや中間転写ベルト126の非画像領域にブレード長手方向に帯状のトナー像(以下、ブレードめくれ防止パターンBPと称す)を作成する。すなわち、パターンBPは出力画像の合間に作成される。
このブレードめくれ防止パターンBPが、クリーニングブレード121〜124と感光ドラム101a〜104aの間、またはクリーニングブレード127と中間転写ベルト126との間の摩擦係数を下げる。
クリーニングブレード127にパターンBPを形成する場合、パターンBPは、単位面積あたりの感光ドラム101a上でのトナー量は0.5mg/cm2、幅Wbはクリーニングブレード127とほぼ同じ、中間転写ベルト回転方向の長さは10mmとした。
本実施形態においては、パターンBPの作成間隔は指定枚数に基づいて決定する方式を用いた。30枚画像を印刷した後、パターンBPは出力画像の合間に作成される。を作成する。
(回収トナー容器111〜114の充填率)
回収トナー容器111〜114の充填率(使用比率)とは、回収トナー容器111〜114に回収された転写残トナーの回収トナー容器111〜114の容量に対する割合をいう。すなわち、回収トナー容器111〜114の回収限度までトナーを回収した状態を100%とし、現時点での回収トナー容器111〜114が回収限度の何%までトナーを回収しているかを示すものである。
本実施形態においては、トナー消費量によって回収トナー容器111〜114の充填率を検出した。画像形成に際して色毎にトナーが使用される面積(像率)は、光源101c〜104cからのレーザの発光時間から求められるため、トナー消費量はレーザの発光時間から検出する。トナー消費量に対して転写効率、再転写効率を考慮することで回収トナー容器111〜114に回収される回収トナー量を算出した。
転写効率(%)=現像ローラ101d〜104dにより感光ドラム表面に付着したトナーの量/中間転写ベルト126に転写されず感光ドラム表面に付着したままのトナーの量×100となる。本実施形態において、全ての現像ユニットで単色では、転写効率は90%であった。
再転写効率(%)=中間転写ベルト126から感光ドラム表面に再転写されたトナーの量/感光ドラム表面から中間転写ベルト126に転写されたトナーの量×100となる。再転写効率は、現像ユニットを通過する度に低下する。本実施形態では、単色の再転写効率は、4%→3%→1%と低下する。即ち、1色目の現像ユニットにより中間転写ベルト126に転写されたトナーが2色目の現像ユニットで最初に再転写する際の再転写効率は4%である。次の3色目の現像ユニットにおける2回目の再転写の際の再転写効率は3%になる。次の4色目の現像ユニットにおける3回目の再転写の際の再転写効率は1%になる。
2次色の場合の転写または再転写、すなわち既に上流の現像ユニットの色が中間転写ベルト126に載っている箇所に転写する場合、または中間転写ベルト126上に2次色載っているトナーが下流の感光ドラムに再転写する場合は、単色とは異なる。2次色の場合、転写効率は悪化し、再転写効率は良化する。2次色の転写効率は88%であり、再転写効率は3%→1%と低下した(2次色が再転写される回数は最大で2回である)。
したがって、トナー消費量から回収されるトナー量は、例えばマゼンタの場合は次のようになる。全て単色の場合を考える。マゼンタのトナー消費量が100gであった場合、転写効率は90%であるため残り10%がマゼンタの感光ドラム102a上に残る。そして、マゼンタの回収トナー容器112に回収されるマゼンタトナー量は100g×10%=10gである。
中間転写ベルト126上に転写された90gの内、4%がシアンの感光ドラム103a上に再転写されるため、シアンの回収トナー容器113に回収されるマゼンタトナー量は90g×4%=3.6gである。
中間転写ベルト126上に残った90g−3.6g=86.4gの内、3%がブラックの感光ドラム104a上に再転写されるため、ブラックの回収トナー容器114に回収されるマゼンタトナーの量は86.4g×3%=2.59gである。
ブラックの単色モードで印刷する際は、再転写を考慮しなくて良いため、ブラックのトナー消費量と転写効率から回収トナー容器114に回収されるトナー量を求めることができる。
回収トナー容器にはメモリ509(図3参照)が設けられており、メモリ(第1のメモリ)509には、回収トナー容器111〜114の充填率の累積値が保存されている。レーザの発光時間(露光時間)から算出されたトナー回収量の値は、回収トナー容器充填率の累積値に新たに積算され、その積算した累積値がメモリ509に記憶される。
なお、本実施形態では、充填率検知手段として、光源101c〜104c、メモリ509を用いたが、本発明はこれに限定されるものではなく、回収トナー容器111〜114にセンサ(回収トナー量検知手段)を設けて直接充填率を測定してもよい。
(制御部)
図3は本実施形態に係る画像形成装置の制御部500のブロック図である。図3に示すように、制御部500は、CPU501、ROM502、RAM503を有している。
CPU501は、ROM502に格納された制御プログラムに基づいて、RAM503を作業領域として用いながら、画像形成装置100の各部(画像形成部508、メモリ509、環境センサ510、表示部513)を制御する。ROM502には、制御プログラムや各種データ、テーブルが格納されている。RAM503には、プログラムロード領域、CPU501の作業領域、各種データの格納領域などがある。RAM503は、印刷した枚数を計数する計数値を更新するエリアを有している。これにより、CPU501は、印刷枚数計測値に基づいてブレードめくれ防止パターンの作成枚数に達したかどうかを判断できる。
画像形成部508は、上述した感光体ユニット101〜104、一次転写ローラ126a〜126d、二次転写ローラ125、シートPを搬送するためのシート搬送部を有している。メモリ509は、回収トナー容器充填率の累積値を保存する不揮発メモリである。環境センサ510は、画像形成装置100が設置されている環境情報である相対湿度や温度などを検出する。表示部513は、ユーザへのメッセージやメニュー画面などを表示する。
(ブレードめくれ防止パターンBP作成制御)
図4は中間転写体ブレードめくれ防止パターンBP作成のフローチャートである。
図4に示すように、まず、CPU501がブレードめくれ防止パターンBPを作成するタイミング(画像形成枚数)であるか否かを判断する(S101)。S101でパターンBPを作成するタイミングでない場合は、パターンBPを作成せずにパターン作成フローを終了し、次の画像を作成する。
S101でパターンBPを作成するタイミングであった場合、通常の画像形成動作を一時中断し(S102)、各感光体ユニット101〜104と一体になっている回収トナー容器111〜114の充填率を各色それぞれ検知する(S103)。そして、各回収トナー容器充填率で、どの色の充填率が最も小さいかを判断する(S104〜S107)。最も充填率が小さい色において、パターンBPを感光ドラム上に形成する(S108〜S111)。
形成されたパターンBPは、中間転写ベルト126上に転写され(S112)、一次転写部においては再転写を防止するため高圧を印加せず、二次転写部においてはトナーの帯電電荷と同じ極性の電圧を印加される(S113)。これにより、パターンBPは、シートPに二次転写されず、クリーニングブレード127に送られ、回収トナー容器115に回収され(S114)、パターン作成フローが終了する。
上述のごとく、本実施形態では、最も充填率が小さい色でブレードめくれ防止パターンBPを作成する。これにより、画像形成装置の使用状況に関わらず、回収トナー容器が一杯になってまだ使用可能な感光体ユニットが使用できなくなることを抑制でき、感光体ユニットの使用効率を向上させることができる。また、容器の体積の割合を予め定める必要もないため、特定の色のみの画像を大量に作成するなど想定外の使用をされた場合にも対応できる。
(実験)
本実施形態の構成を用いて通紙実験を行った。実験は、印刷画像の面積:10%(各色2.5%、全て単色)、ブレードめくれ防止パターン作成間隔:1回/30枚、通紙枚数:5万枚、温度23℃、湿度50%の条件で行った。
図5(a)はパターンを作成する色を平均して使った場合(平均パターン)の評価結果の推移を示す図である。図5(b)は本実施形態に基づいて最も回収トナー容器充填率が少ない色でパターンを作成した場合(選択パターン)の評価結果の推移を示す図である。図5(c)は平均パターン、選択パターン、それぞれの5万枚時点における各色の回収トナー容器の充填率を示す図である。
図5(a)〜図5(c)に示すように、ブレードめくれ防止パターンBPの作成条件として、平均パターンに変えて選択パターンを用いることで、回収トナー容器111〜114の充填率の色毎の差を縮めるができる。
[第2実施形態]
次に本発明に係る画像形成装置の第2実施形態について図を用いて説明する。上記第1実施形態と説明の重複する部分については、同一の符号を付して説明を省略する。図6は本実施形態に係る画像形成装置の制御部500のブロック図である。図7は本実施形態に係る中間転写体ブレードめくれ防止パターンBP作成のフローチャートである。
図6に示すように、本実施形態の画像形成装置は、上記第1実施形態の画像形成装置において、感光体ユニット101〜104には、メモリ(第2のメモリ)514を設けている。メモリ514は、感光ドラム上に帯電バイアスが印加された累積時間を記憶する。
帯電バイアスが感光ドラム101a〜104aに印加される毎に、メモリ514にその色毎の印加時間が加えられる。予めROM502には累積帯電バイアス印加時間に対応する感光体ユニット101〜104の寿命の値が記録されており、そのデータを基に累積帯電バイアス印加時間より感光体ユニット101〜104の寿命達成率が求められる。感光体ユニット101〜104の寿命達成率とは、例えば感光体ユニット101〜104の寿命限界を100%として、現時点での感光体ユニット101〜104の寿命に対して何%使用されたかを示すものである。
本実施形態では、寿命達成率検知手段として、帯電装置101b〜104b、メモリ514を用いている。寿命達成率は、帯電装置101b〜104bによる帯電時間の累積値により感光ドラム101a〜104aの摩耗量を予測して算出している。しかし、感光体ユニット101〜104の寿命達成率の算出方法は、この方法に限定されるものではなく、帯電装置101b〜104bの汚染など他の影響で感光体ユニット101〜104の寿命が定まる場合はその値から求めてもよい。
図7に示すように、本実施形態の画像形成装置は、上記第1実施形態の図4のS102とS103との間にS201のフローを追加し、S103のフローの次にS202のフローを追加し、S104〜S107に変えてS203〜S206のフローとしたものである。
本実施形態では、上記第1実施形態と同様に、通常の画像形成動作を一時中断した後(S102)、各感光体ユニット101〜104の寿命達成率を検知する(S201)。回収トナー容器111〜114の充填率をそれぞれ検知する(S103)。そして、各色で感光体ユニット101〜104の寿命達成率から回収トナー容器充填率を引いた値(寿命達成率−充填率)を計算する(S105)。
この値(寿命達成率−充填率)が最も大きい色、即ち感光体ユニット101〜104の寿命に対して回収トナー容器の容量が最も余裕がある色はどれかを判断する(S203〜S206)。そして、この値(寿命達成率−充填率)が最も大きい色において、中間転写体用のブレードめくれ防止パターンBPを感光ドラム上に形成する(S108〜S111)。
具体的にパターンBPを作成する色は、例えば、次のように選択される。感光ドラム101a〜104aの摩耗量から算出された感光体ユニット101〜104の寿命達成率がイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックでそれぞれ53%、53%、53%、14%である場合を考える。
これはブラックが他の色に比べ比較的新しい感光体ユニットを使用している場合の例である。その時の回収トナー容器111〜114の充填率がイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックでそれぞれ47%、60%、48%、9%であった場合、各色での『寿命達成率−充填率』の値はイエロー53%−47%=6%、マゼンタ53%−60%=−7%、シアン53%−48%=5%、ブラック14%−9%=5%となる。『寿命達成率−充填率』の値が最も正に大きい色はイエローであるため、パターンBPはイエローで作成される。
このように、本実施形態では、感光体ユニット101〜104の寿命に対して回収トナー容器111〜115の使用率が想定より多いか、少ないかに応じてブレードめくれ防止パターンBPの作成色を変更する。このため、本実施形態によれば、感光体ユニット101〜104の寿命と回収トナー容器が満杯になるタイミングを近づけることができ、画像形成装置内に新しい感光体ユニットと、ある程度使用された感光体ユニットが共存する場合に特に有効である。
なお、回収トナー容器111〜115の容量が色毎に異なる場合は、充填率の代りに、回収トナー容器111〜115の空き空間量に基づいて帯トナーを供給してもよい。例えば、ブラックの回収トナー容器114だけ大容量(他の回収トナー容器111〜113の2倍の容量)の場合、ブラックと他の色の回収トナー容器の充填率が同じ90%であっても、ブラックの回収トナー容器114の方が空き空間量が2倍である。このため、ブラックの帯トナーを優勢して供給することで、長寿とすることができる。
BP …ブレードめくれ防止パターン
P …シート
100 …画像形成装置
101〜104 …感光体ユニット(像担持体ユニット)
101a〜104a …感光ドラム(像担持体)
101b〜104b …帯電装置(帯電手段、寿命達成率検知手段)
101c〜104c …光源(露光手段、充填率検知手段)
101d〜104d …現像ローラ(現像手段)
111〜115 …回収トナー容器
121〜124 …像担持体クリーニングブレード
125 …二次転写ローラ
126 …中間転写ベルト(中間転写体)
126a〜126d …一次転写ローラ
127 …中間転写体クリーニングブレード
500 …制御部
501 …CPU
502 …ROM
503 …RAM
508 …画像形成部
509 …メモリ(第1のメモリ、充填率検知手段)
514 …メモリ(第2のメモリ、寿命達成率検知手段)
510 …環境センサ
513 …表示部

Claims (5)

  1. 像担持体と、
    前記像担持体上にトナーを用いてトナー像を現像する現像手段と、
    前記現像手段により現像されたトナー像を中間転写体に転写する第1の転写手段と、
    前記第1の転写手段による転写後に前記像担持体上に残った転写残トナーをクリーニングする像担持体クリーニングブレードと、
    前記像担持体クリーニングブレードによりクリーニングされた転写残トナーを回収する回収トナー容器と、を備えた像担持体ユニットを色毎に備え、
    前記中間転写体と、
    前記第1の転写手段により前記中間転写体に転写されたトナー像をシートに転写する第2の転写手段と、
    前記第2の転写手段による転写後に前記中間転写体上に残った転写残トナーをクリーニングする中間転写体クリーニングブレードと、を有し、
    前記現像手段により前記像担持体の非画像領域にブレードめくれ防止パターンを形成し、前記中間転写体クリーニングブレードへブレードめくれ防止パターンを供給する画像形成装置であって、
    前記回収トナー容器に回収された転写残トナーの前記回収トナー容器の容量に対する割合を検知する充填率検知手段と、
    前記ブレードめくれ防止パターンを作成する色は、前記充填率検知手段により検知した前記回収トナー容器の充填率が最も少ない色を選択する制御部と、を有することを特徴とする画像形成装置。
  2. 像担持体と、
    前記像担持体上にトナーを用いてトナー像を現像する現像手段と、
    前記現像手段により現像されたトナー像を中間転写体に転写する第1の転写手段と、
    前記第1の転写手段による転写後に前記像担持体上に残った転写残トナーをクリーニングする像担持体クリーニングブレードと、
    前記像担持体クリーニングブレードによりクリーニングされた転写残トナーを回収する回収トナー容器と、を備えた像担持体ユニットを色毎に備え、
    前記中間転写体と、
    前記第1の転写手段により前記中間転写体に転写されたトナー像をシートに転写する第2の転写手段と、
    前記第2の転写手段による転写後に前記中間転写体上に残った転写残トナーをクリーニングする中間転写体クリーニングブレードと、を有し、
    前記現像手段により前記像担持体の非画像領域にブレードめくれ防止パターンを形成し、前記中間転写体クリーニングブレードへブレードめくれ防止パターンを供給する画像形成装置であって、
    前記回収トナー容器に回収された転写残トナーの前記回収トナー容器の容量に対する割合を検知する充填率検知手段と、
    前記像担持体ユニットの寿命達成率を検知する寿命達成率検知手段と、
    前記ブレードめくれ防止パターンを作成する色は、前記寿命達成率検知手段により検知した前記像担持体ユニットの寿命達成率から前記充填率検知手段により検知した前記回収トナー容器の充填率を引いた値が最も大きい色を選択する制御部と、を有することを特徴とする画像形成装置。
  3. 前記寿命達成率検知手段は、前記像担持体を帯電する帯電手段と、前記帯電手段による帯電時間の累積値を記憶する第2のメモリと、を有し、
    前記像担持体ユニットの寿命達成率は、前記第2のメモリに記憶された前記累積値から算出されることを特徴とする請求項2に記載の画像形成装置。
  4. 前記充填率検知手段は、前記像担持体を露光して静電潜像を形成する露光手段と、前記露光手段の露光時間の累積値を記憶する第1のメモリと、を有し、
    前記回収トナー容器の充填率は、前記第1のメモリに記憶された前記累積値から算出されることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の画像形成装置。
  5. 前記充填率検知手段は、前記回収トナー容器に設けた回収トナー量検知手段を有し、
    前記回収トナー容器の充填率は、前記回収トナー量検知手段により測定されることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の画像形成装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2016031416A (ja) * 2014-07-28 2016-03-07 キヤノン株式会社 画像形成装置
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JP2017049376A (ja) * 2015-08-31 2017-03-09 キヤノン株式会社 画像形成装置
US10359731B2 (en) 2017-06-15 2019-07-23 Kyocera Document Solutions Inc. Image forming apparatus that restrains turning-up of the cleaning blade

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