JP2004240447A - 画像形成装置 - Google Patents

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久郎 近野
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英明 持丸
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Abstract

【目的】 一段と効果的に定着装置のローラ対、特に定着ローラに対してクリーニングを行うことが可能な画像形成装置を提供する。
【構成】 熱定着式定着装置17と、記録材用搬送装置と、所定パターンの画像を記憶する画像記憶装置と、当該画像を画像担持体上に形成する光書き込み装置とを備え、当該画像を記録した記録材を改めて定着装置17へ通紙させて当該装置17の清掃を行う画像形成装置において、所定パターンの画像を形成する際に、現像バイアス、書き込み光量、現像ローラの回転速度、転写電流、画像担持体の電流の少なくとも1つを変化させて、記録材に転写される単位面積当たりのトナー重量が通常の画像形成時よりも多くなるように制御する。
【選択図】 図2

Description

本発明は、ファクシミリ、レーザプリンタ、複写機等の画像形成装置に関するもので、特に未定着トナーの載った転写材をローラ対に通紙して加熱・加圧することで当該トナーの定着を行う定着装置を備えた画像形成装置に関するものである。
転写材上にトナー像として載置された画像情報を当該転写材に定着させるために用いられる定着装置としては、ヒータを内蔵する加熱ローラと加圧ローラとからなり、これらローラが対向して圧接状態にある構成がよく知られている。
このような装置では、長期にわたる使用によって、加熱ローラ表面又は加圧ローラ表面にトナーや紙粉が付着し、そのためにローラ上の付着トナー等によって転写材上の画像が汚染されたり、転写材の裏汚れが発生したり、場合によっては転写材がローラに巻きついて紙づまりを発生させる等の問題があった。
そこで加熱ローラ表面又は加圧ローラ表面に付着しているトナー等を除去するための方法・構成が各種提案されている。
例えば特開平5−158375号公報においては、表面温度が制御されている一対の定着用回転体をクリーニングするために、粘着性を発現するクリーニング層をクリーニングシートに形成し、当該シートを回転体のニップ部に通す際に、回転体の表面温度を当該転写材に対する定着温度よりも高いクリーニング温度に保持することが記載されている。
しかしながら、このような方法においては、定着用回転体をクリーニングするために、特別なクリーニングシートを用意しなければならず、また当該クリーニングシートをオペレータが手差給紙部からクリーニングの度に供給する必要がある。そのために、次のような不具合が存在する。
(1)クリーニングシートの準備のために別途、コストがかかること、(2)所定枚数毎にクリーニングするために、予め当該クリーニングシートを用意し保管する面倒があること、(3)クリーニングシートを手差給紙部から供給するために、装置本体にオペレータが付き添っていなければならず、設置場所によっては、多大な時間ロスとなること、及び(4)手差給紙する動作自体が操作の観点からかなり煩わしいこと。
また、加圧ローラ表面に付着したトナーや紙粉が転写材に印字されたべた塗り画像に付着し易い性質を利用して、べた塗り画像が印字された転写材を、印字面が加圧ローラに接面するように再通紙してクリーニングする手法が提案されている。例えば特開平3−39771号公報においては、所定枚数の印字が行われた段階で、予め画像データ記憶手段に記憶しておいた清掃用画像を画像出力手段によって出力し、それによって清掃用転写材を準備し、加圧ローラのクリーニングを行うことが開示されている。これによりべた塗り画像を有する清掃用転写材の保管が不要となる。
更に定期的にクリーニングを行っても、ローラの表面温度を検知する温度検知素子や、加熱ローラの表面温度が設定温度より高い温度に到達するときに加熱源への通電を遮断する安全装置を覆うポリイミドテープとローラとの間にトナーが堆積し、当該堆積トナーは清掃用転写材で除去できず、未定着トナー像が形成されている転写材の通紙枚数の増加に伴い、ポリイミドテープと加熱ローラとの間に堆積するトナー量が増加し、当該堆積トナーの一部がポリイミドテープと加熱ローラとの間からすり抜け、後に定着される転写材の汚れを発生させたり、あるいは加圧ローラが過度に汚れた場合に清掃用転写材が加圧ローラに巻きついてしまう問題もある。これらの問題を解決するために、特開平4−134477号公報において、定着ローラの表面温度を定着温度より高くして、ローラに付着したトナーを定着時より加熱し、当該トナーの一部を十分に溶融するとともに、ROMに記憶されたクリーニング用画像を転写材上に形成し、当該転写材を用いてクリーニングを行うことが提案されている。
上記のように、特定パターンを転写材にプリントアウトし、それを定着装置へ給紙することで加圧ローラのクリーニングを実施する方式にあっては、上記した(1)〜(4)の不具合は生ぜず、また搬送経路を切り換えれば、加圧ローラのみならず定着ローラにもクリーニングを施すことができる。
本発明は、このような従来技術に照らし、一段と効果的に定着装置のローラ対、特に定着ローラに対してクリーニングを行うことが可能な画像形成装置を提供することを課題とする。
この課題を解決するために、本発明にしたがい、画像担持体上に形成されたトナー画像を転写した記録材を通紙して熱作用により当該トナー画像を定着する定着装置と、記録材を給送する搬送装置と、所定パターンの画像を記憶する画像記憶装置と、当該所定パターンの画像を画像担持体上に形成する光書き込み装置とを備え、所定パターンの画像を記録した記録材を改めて定着装置へ通紙させて定着装置の清掃を行う画像形成装置において、所定パターンの画像を形成する際に、現像バイアス、書き込み光量、現像ローラの回転速度、転写電流、ドラム電流の少なくとも1つを変化させて、記録材に転写される単位面積当たりのトナー重量が通常の画像形成時よりも多くなるように制御するように構成する。
記録材のサイズ検知装置を備え、所定パターンの画像を形成する際に当該画像が形成されるべき記録材のサイズ検知を行い、その結果に従い記録材の給送制御を行うようにするのが好適である。
所定パターンの画像を記録した記録材を定着装置に通紙する際に、通紙速度を通常の定着時よりも遅くすること及び定着温度よりも高い温度に定着装置をすることの少なくとも一方を行えば、なお好適である。
所定パターンの画像を記録した記録材を定着装置に通紙する際に、搬送方向を正逆転可能に構成していれば、好都合である。
搬送装置に反転部を備えて記録材の両面に画像形成可能な画像形成装置にして、所定パターンの画像を記録した記録材の反転可否を選択可能に構成されていれば、一層好ましい。
記録材の片面に所定パターンの画像を記録し、反転部で当該記録材を反転して他の面に同じく所定パターンの画像を記録する際に先に記録した画像で清掃を行い、次いで反転することなく再度定着装置の清掃を行うのがよい。
請求項1に係る装置によれば、所定パターンの画像を形成する際に、現像バイアス、書き込み光量、現像ローラの回転速度、転写電流、ドラム電流の少なくとも1つを変化させて、記録材に転写される単位面積当たりのトナー重量が通常の画像形成時よりも多くなるように制御するので、定着装置の清掃時に清掃のための粘着性が向上し、より良い清掃を行うことができる。
請求項2に係る装置によれば、記録材のサイズ検知を行い、その結果に従い記録材の給送制御を行うので、最適なサイズが選択されて清掃が行われることとなる。
請求項3に係る装置によれば、所定パターンの画像を記録した記録材を定着装置に通紙する際に、通紙速度を通常の定着時よりも遅くしたり、定着温度よりも高い温度に定着装置をするので、より粘性の強いトナーを用いて清掃することが可能となる。
請求項4に係る装置によれば、所定パターンの画像を記録した記録材を定着装置に通紙する際に、搬送方向を正逆転可能に構成しているので、より確実に定着装置が清掃される。
請求項5に係る装置によれば、所定パターンの画像を記録した記録材の反転可否を選択可能に構成されているので、定着装置の必要な面が清掃されることとなる。
請求項6に係る装置によれば、記録材の片面に所定パターンの画像を記録し、反転部で当該記録材を反転して他の面に同じく所定パターンの画像を記録する際に先に記録した画像で清掃を行い、次いで反転することなく再度定着装置の清掃を行うので、1枚の記録材で定着装置の両面部が一時期に清掃されることとなる。
本発明の詳細を、図に示された実施例に基づいて、説明する。
画像形成装置における基本構成並びに通常の画像形成モード時の動作は、従来のものと基本的に同じで次のようになる。
図1に示される、装置本体10をシートユニット11上に載置した両面記録レーザプリンタにおいて、当該装置本体10は、上構造体10aと下構造体10bとで構成され、上構造体10aを下構造体10bに軸10cを用いて開閉自在に取り付ける。装置本体10内のほぼ中央に、ベルト状の感光体12を設ける。当該感光体12の周囲には、矢印で示した駆動方向の順に、帯電器13、現像器14、転写器15、クリーニング器16を配置する。そして感光体12の公報には、定着器17を設け、帯電器13及びクリーニング器16の上側には光書き込み器18を配置する。またクリーニング器16の下流には除電器9を配する。
装置本体10の底壁10dには、図中右方である操作側に給紙口19を設け、給紙口19内には、給紙ローラ20を設ける。そして給紙ローラ20と定着器17との間には、感光体12の下側を通る搬送路21を設け、その搬送路21における給紙ローラ20と感光体12の間には、搬送ローラ対22及びレジストローラ23を設ける。
また定着器17の出口側には、上構造体10aの上面の上部スタック部24へシートを案内する排紙ガイド25を設けるとともに、その排紙ガイド25の下部に二対の排紙ローラ対26と27とを設ける。そして排紙ローラ対のシート排出側には、下部スタック部28を設けるとともに、その下部スタック部28と排紙ローラ対27との間には、シート搬送方向を上部スタック部24と下部スタック部28へと切り換える第2切換爪29を設ける。更に排紙ローラ対26と排紙ローラ対27との間には、切換自在の第1切換爪30を設ける。その第1切換爪30の下側には、底壁11dに再給紙用排出口31を設け、第1切換爪30と排出口31の間には、シートを排出口31へ案内するガイド32を定着器17の下部フレーム17aと一体に設ける。このガイド32は、例えば耐熱性の高い樹脂材で形成される。
また下構造体10bの操作側には、手差し装置33を設け、自動給紙によらずにシートを1枚ずつ手差し給紙可能とする。手差し給紙して垂れ下がったシートの後端を受ける受部33aは、シートの長さに応じてシートユニット11の操作側の面へ上中下3段に自由にその位置を変更可能に取り付けることができる。
一方、シートユニット11は、操作側から給紙カセット40を上下に複数段着脱自在に取り付けられる。給紙カセット40の下側には、ばねなどによって一端を上方へ付勢した押上レバー34を設ける。また下側のカセット40のシート送り出し側には、装置本体10のものと同様の給紙ローラ20を設ける。
給紙カセット40は箱状であって、その前後にガイド板41、42を立て、中央より前側に上方へ回動自在の底板43を取り付けるとともに、前端には分離パットなどを取り付けた分離部材44を設ける。そしてその前側には、シート搬送路45を上下に貫通させて、給紙カセットの前端には、引出用の把手46を設ける。
そして、自動給紙により記録を行うときには、給紙ローラ20の1つを選択的に駆動し、シートを分離部材44と給紙ローラ20とによって最上位のものから1枚ずつ分離して搬送路21内へ、或いは上段のシート搬送路45を介して搬送路21内へ送り出す。また自動給紙でなく手差し給紙を行うときは、手差し装置33からシートを1枚ずつ手差し給紙して搬送路21内へと送り出す。
そして給紙カセット40又は手差し装置33から搬送路21内へ送り出されたシートは、搬送ローラ対22を介してレジストローラ対23に搬送され、レジストローラ対23によってタイミングをとられて感光体12の下側へ搬送される。
感光体12は、矢示するように時計方向に駆動し、その際、帯電器13によって表面を一様に帯電し、光書き込み器18からのレーザ光を照射して感光体12上に静電潜像を形成する。この潜像は、現像器14を通るとき、トナーによって可視像化される。
この可視像は、感光体12の下側に搬送されてきたシートの上面に転写器15によって転写される。その転写済みシートを定着器17に搬送して転写画像を定着し、そのシートを定着器17から排紙ローラ対26に送って第1切換爪30で排紙ローラ対27側に送り、更に第2切換爪29で上面のスタック部24又は下部スタック部28へと切り換えて、そのいずれかに排出する。
さて、このレーザプリンタでは、シートユニット11内に再給紙ユニット50に代えて給紙カセット40を取付可能となっており、その再給紙カセット50は、前述の給紙カセット40と同様に前側ではシート搬送路51を上下に貫通させ、前端では引出用の把手52を設けた箱状となっている。そして再給紙ユニット50内には、図中左方から右方に延びて下側の反転路53aに続く搬送路53を設ける。
その搬送路53には、搬送ローラ対54、55、56を設け、搬送路53の図中右端の反転部を過ぎた位置に、正逆転ローラ対57を設ける。また再給紙ユニット50内の前側には、再給紙ユニット50を装置本体10に取り付けたとき、装置本体10の給紙ローラ20と圧接する給紙ローラ58を設けて、そして搬送路53の反転部には、シートを案内する第3切換爪59を切換自在に取り付ける。第1切換爪30を切り換えて、画像転写後のシートを排紙ローラ対26から排紙口31に送ってガイド32で搬送路53へ案内する。
すると定着後のシートは、再給紙ユニット50の搬送路53内を搬送ローラ対54、55、56で搬送されて、第3切換爪59により正逆転ローラ対57に送られ、正逆転ローラ対57の正転によって反転路53aに入る。そして、更に送られて後端が第3切換爪59を通過したとき、正逆転ローラ57が逆転し、シートは反転されて後端から給紙ローラ20と給紙ローラ58とのニップ部に送られ、装置本体10内へ再給紙される。そしてそのシート裏面にトナー像が転写され、定着器17を経てスタック部24又は28上に排出される。つまりシートの両面に画像形成される。
第3切換爪59が、図1に示される如く、実線の位置にあるときは、搬送ローラ対54、55、56で搬送されてきた(画像形成済みの)シートは、反転路53aに入らず、給紙ローラ対20、58により装置本体10内に再給紙され、既に形成された画像面に追加の情報を書き込むことができる。
上記の画像形成プロセス、シートの搬送制御、あるいは定着器での温度制御等は、不図示のCPUによって制御される。また当該CPUを備える制御部には、クリーニング用画像たるテストパターンの画像信号を記憶するROM(図示せず)も備えられていて、例えば同じく不図示のテストプリントスイッチを押すことでROMから出力される画像信号によりレーザビームが変調されることにより、シート上に一定のパターンの画像が形成される。
定着器の概略構成を示す図2において、当該定着器17は、夫々2点鎖線で示される下部フレーム17aと上部フレーム17bで構成され、中空の定着ローラ170の内部にはヒータ172が固定されている。定着ローラ170の表面にはトナーの離型性を向上させる加工が施されており、温度検知素子や安全確保のための装置が、図示されていないが、定着ローラ170の周囲に配置されている。更に定着ローラ170は、不図示の軸受でその両端が回転可能に軸支されるともに歯車171を同軸状に取り付けていて、不図示の駆動歯車によって回転される。一方、加圧ローラ173は、軸173aの外周にゴム等の材質で形成され、その両端部を軸受174で回転可能に軸支され、圧縮スプリング175によって前記定着ローラ170に圧接されている。当該圧接個所でで形成されるニップ部を記録シートが通過する際に、シート上のトナーが熱と両ローラの圧接による圧力で定着される。
通過枚数が増えるにつれ、定着ローラ170や加圧ローラ173の表面にトナー等の汚れが次第に付着し、これが記録シートに転写して画像不良の原因となるので、所定枚数印字後、あるいは汚れた画像が発生した段階で、定着ローラ又は加圧ローラの汚れを除去する必要がある。そこで、印字枚数をカウントし所定値に達した場合に不図示のカウンタ部からCPUに信号が与えられ、あるいはオペレータがテストプリントスイッチを押すことでCPUに信号が与えられ、その結果、給紙カセット40−1又は40−2から清掃用シートとなるべきシートが給紙ローラ20により送り出される。一方、ROMから出力される画像信号に従い、光書き込み部18によって、例えば図3に示されるようなパターンが感光体12に形成される。当該パターンは現像及び転写処理によってシート上に作像される。その際、制御系の指令によって、現像バイアス、書き込み光量、現像ローラの回転速度、転写電流及びドラム電流の少なくとも1つの制御値を変更して、シートに付着する単位面積当たりのトナー量(M/A)を通常の画像形成時よりも多くなるように調整する。当該調整によりトナー溶解時での清掃用シートの粘着性が向上する。
クリーニングパターンを転写されたシートは定着器17で定着され、切換爪の切り換え調整によって、搬送路を介して清掃すべきローラ側に当該パターンが接するように定着器に再給紙される。再給紙は手差しで行うこともできる。定着器17に再給紙されたシート上のパターンは定着器での熱で半溶解し、粘性性が発現し、ローラをクリーニングする。その際、トナーによる粘着性を更に向上させクリーニング効果を上げるために、クリーニングパターン通過時に定着器の制御温度を上げたり、通紙速度を減速させるのがよい。
定着器のクリーニングに用いられる清掃用シートは、通常のプリントに用いられるものでも良いが、ローラ上、特に端部領域に清掃残しを生じないために、その大きさはローラ長手方向、即ちシートの幅方向において最大通紙幅のものであることが原則として必要である。図1に示される装置のように、複数の給紙カセットを備えて複数サイズのシートに画像形成する装置の場合、シートサイズを任意に選択できる機構を備えているものが多くあるが、このような装置の場合には、クリーニングプロセスの際に当該装置が自動的に最大通紙幅のサイズを選択し、クリーニングに用いるように構成しておくのがよい。このような装置では、シートサイズを検知する手段も備えられているのが一般的なので、クリーニングプロセスの際にもクリーニングシートのサイズを検知し、最大幅のシートであるか否かを判断するように構成してあれば更に適切である。この制御フローを図4に例示する。即ち、CPUからローラ清掃の指令が発せられると、サイズ検知手段によってセットされたシートのサイズが検知され、その情報が最大幅のシートのものと一致するか否かでセットされたシートが最大幅のものであるか否か判断する。当該シートが最大幅のものである場合には、ローラ清掃のモードをスタートする。セットされたシートが最大幅のものでない場合には、クリーニングのために適切なサイズがセットされていないことを不図示の操作部上に表示する。その時点でクリーニングを必要とする幅が狭くてもよい場合もあるので、その小サイズシートで清掃してもよいときには、ローラ清掃のモードをスタートする。強制的にクリーニングすべきでない場合には、正しいサイズの紙をセットし直してスタートする。
ローラのクリーニングをより確実に行うために、図5に示されるように、定着器にクリーニングシートが挾持されている間に、搬送方向を複数回逆転させ、粘着性のあるトナー領域が複数回、被清掃ローラに接するように駆動を制御してもよい。
図1に示されるように、記録シート両面に自動プリントが可能な場合、定着ローラと加圧ローラのどちらを清掃するかを判断し選択できるように構成することで、清掃用画像形成から指定ローラの清掃までのプロセスを自動化することができる。この判断・選択は、例えば装置の通紙枚数等の条件により装置に自動的に選択させても良いし、プリントされた画像の汚れ等からオペレータにクリーニング選択するようにメッセージを出すようにしてもよい。以下に、図1の例にならって定着ローラ及び加圧ローラそれぞれの場合の動作を説明する。
定着ローラを清掃する場合、図3に示されたパターンを定着した記録シートを再給紙ユニット50に送り込み、第3切換爪59を図1の実線位置に切り換え、反転路に向かわず、直接ローラ20の給紙本他に送り込み、定着器17に通せば、クリーニングパターンは定着ローラの表面に当接するから、定着ローラ上に汚れとして付着しているトナーがクリーニングパターン部により除去される。
加圧ローラを清掃する場合、図3に示されたパターンを定着した記録シートを再給紙ユニット50に送り込み、第3切換爪59を図1の破線位置に切り換え、反転路53aに送り込み、ローラ対57の逆転で再度画像形成部を介して、定着器17に通せば、クリーニングパターンは加圧ローラの表面に当接するから、加圧ローラ上に汚れとして付着しているトナーがクリーニングパターン部により除去される。
定着ローラ及び加圧ローラを同時期に清掃する場合についても、以下に図1に従い動作を説明する。
先ず図3に示されるクリーニングパターンを片面に形成定着した記録シートが再給紙ユニット50に送られ、第3切換爪59により反転路53aへ送られる。次いでローラ対57が反転することで、画像形成部に送られ、当該形成部(作像部)で記録シートの裏面にもクリーニングパターンが作像される。この記録シートは定着器17へ搬送され、裏面の定着がなされるが、同時に裏面に形成されたクリーニングパターンにより加圧ローラが清掃される。当該記録シートは定着器17を通過後に再び再給紙ユニット50に送られ、今度は第3切換爪59で反転されることなく、画像形成部へ送られ、形成部での画像形成がなされることなく、定着器17へ搬送される。定着器17ではシート裏面に形成されたクリーニングパターンが定着ローラに接することとなり、定着ローラが清掃される。またこの場合は、加圧ローラ側には表面のクリーニングパターンが接しているので、同時に加圧ローラが再び清掃される。その後、シートは再給紙ユニット50へ再び導かれることなく排出されるが、確実なクリーニングを期すために上記工程を繰り返すべく、再び再給紙ユニットへ送られてもよい。
なお上記実施例は、定着器が定着ローラと加圧ローラからなる構成のもので説明したが、熱源の外周にエンドレスベルトを配し、熱源に対向して加圧ローラを設置し、当該加圧ローラとエンドレスベルトとの間にシートを通過させる構成の定着器に対しても本発明が適用されるのは当然である。
本発明に係る画像形成装置の全体概略図である。 図1の画像形成装置のうちの定着装置の概略図である。 クリーニングパターンの画像を備えた記録シートの一例概略図である。 記録シートのサイズ検知を行う場合の清掃フローを示す図である。 定着装置の正逆転を行う様子を示す概念図である。
符号の説明
10 装置本体
11 シートユニット
12 感光体
13 帯電器
14 現像器
15 転写器
16 クリーニング器
17 定着器
18 光書き込み器
19 給紙口
20 給紙ローラ
21 搬送路
22 搬送ローラ対
23 レジストローラ対
24 上部スタック部
25 排紙ガイド
26,27 排紙ローラ対
28 下部スタック部
29 第2切換爪
30 第1切換爪
31 排出口
32 ガイド
33 手差し装置
33a 受け部
34 押上レバー
40 給紙カセット
41,42 ガイド板
43 底板
44 分離部材
45 シート搬送路
46 把手
50 再給紙ユニット
51 シート搬送路
52 把手
53 搬送路
53a 反転路
54、55、56 搬送ローラ対
57 正逆転ローラ対
58 給紙ローラ
59 第3切換爪

Claims (6)

  1. 画像担持体上に形成されたトナー画像を転写した記録材を通紙して熱作用により当該トナー画像を定着する定着装置と、記録材を給送する搬送装置と、所定パターンの画像を記憶する画像記憶装置と、当該所定パターンの画像を画像担持体上に形成する光書き込み装置とを備え、所定パターンの画像を記録した記録材を改めて定着装置へ通紙させて定着装置の清掃を行う画像形成装置において、前記所定パターンの画像を形成する際に、現像バイアス、書き込み光量、現像ローラの回転速度、転写電流、ドラム電流の少なくとも1つを変化させて、記録材に転写される単位面積当たりのトナー重量が通常の画像形成時よりも多くなるように制御することを特徴とする画像形成装置。
  2. 記録材のサイズ検知装置を備え、前記所定パターンの画像を形成する際に当該画像が形成されるべき記録材のサイズ検知を行い、その結果に従い記録材の給送制御を行うことを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
  3. 前記所定パターンの画像を記録した記録材を定着装置に通紙する際に、通紙速度を通常の定着時よりも遅くすること及び定着温度よりも高い温度に定着装置をすることの少なくとも一方を行うことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の画像形成装置。
  4. 前記所定パターンの画像を記録した記録材を定着装置に通紙する際に、搬送方向を正逆転可能に構成したことを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の画像形成装置。
  5. 前記搬送装置に反転部を備えて記録材の両面に画像形成可能な画像形成装置にして、前記所定パターンの画像を記録した記録材の反転可否を選択可能であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の画像形成装置。
  6. 記録材の片面に所定パターンの画像を記録し、反転部で当該記録材を反転して他の面に同じく所定パターンの画像を記録する際に先に記録した画像で清掃を行い、次いで反転することなく再度定着装置の清掃を行うことを特徴とする請求項5に記載の画像形成装置。
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