JP4721422B2 - 画像形成装置 - Google Patents

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Description

本発明は、トナー像が形成される像担持体と、該像担持体上のトナー像を記録媒体に転写する転写装置と、記録媒体に転写されたトナー像を定着する定着装置と、トナー像を転写したあとの像担持体上に付着する転写残トナーを除去して、該像担持体をクリーニングするクリーニング装置と、前記定着装置を通過した記録媒体の表裏を反転する反転装置とを具備し、記録媒体の一方の面にだけ画像を形成する片面モードと、一方の面にトナー像が転写されて前記定着装置を通過した記録媒体を前記反転装置に送り込んで該記録媒体の表裏を反転し、当該記録媒体の他方の面に像担持体上のトナー像を転写し、該トナー像を前記定着装置によって定着して、記録媒体の両面に画像を形成する両面モードを選択可能な画像形成装置に関する。
電子複写機、プリンタ、ファクシミリ或いはこれらの複合機などとして構成される上記形式の画像形成装置は従来より周知である(特許文献1参照)。この種の画像形成装置においては、定着装置を記録媒体が通過するとき、記録媒体上のトナーが、その定着装置の定着部材に移行することを防止するために、定着部材の表面にオフセット防止液が塗布されている。従って、記録媒体が定着装置を通過するとき、少量のオフセット防止液がその記録媒体に付着する。一方、この種の画像形成装置において、両面モードが選択された場合には、像担持体からトナー像を転写されて、一度定着装置を通った記録媒体が再び像担持体に搬送され、その記録媒体の他方の面が像担持体に接触して、像担持体上のトナー像が記録媒体の他方の面に転写される。その際、一度定着装置を通った記録媒体には、前述のように少量のオフセット防止液が付着しているので、記録媒体の他方の面が像担持体に接触したとき、その記録媒体から像担持体に極く少量のオフセット防止液が移行する。このようにして、像担持体にオフセット防止液が徐々に蓄積されてくると、クリーニング装置による像担持体のクリーニング性能が悪化するようになる。
特開2003−66735号公報
本発明の目的は、クリーニング装置による像担持体のクリーニング性能の悪化を阻止し、ないしはこれを効果的に抑制することのできる画像形成装置を提供することにある。
本発明は、上記目的を達成するため、冒頭に記載した形式の画像形成装置において、両面モード動作が実行されるごとにカウント値を加算し、片面モード動作が実行されるごとにカウント値を減算すると共に、カウント値がゼロであるときは、片面モード動作が実行されてもカウント値を減算しない両面カウンタを設け、前記クリーニング装置によって像担持体をクリーニングする時間をクリーニング時間としたとき、前記両面カウンタのカウント値が予め決められた所定値に達したときのクリーニング時間を、該カウント値が所定値未満であるときのクリーニング時間よりも長く設定したことを特徴とする画像形成装置を提案する(請求項1)。
また、上記請求項1に記載の画像形成装置において、前記クリーニング装置は、前記像担持体に当接するクリーニングブラシを備え、前記像担持体上のトナーを前記クリーニングブラシに静電的に移行させることにより、前記像担持体をクリーニングするように構成されていると有利である(請求項2)。
さらに、上記請求項1又は2に記載の画像形成装置において、前記像担持体は、複数の支持ローラに掛け回されて支持されるベルト体であると有利である(請求項3)。
また、上記請求項1乃至3のいずれかに記載の画像形成装置において、前記クリーニング装置は、前記像担持体の上部に配置されていると有利である(請求項4)。
本発明によれば、両面モード動作時に像担持体にオフセット防止液が付着しても、そのオフセット防止液をクリーニング装置によって効果的に除去できるので、クリーニング装置による像担持体のクリーニング性能の悪化を阻止し、ないしはこれを効果的に抑制することができる。
以下、本発明の実施形態例を図面に従って詳細に説明する。
図1は画像形成装置の一例を示す概略断面図であり、図2は図1の一部の構成を示す拡大図である。ここに示した画像形成装置は、複数の支持ローラ2,3,4に掛け回されて矢印A方向に回転駆動される無端ベルトより成る感光体1と、中間転写ベルト5として構成された像担持体とを有している。この中間転写ベルト5も、複数の支持ローラ6,7,8,9に掛け回されて矢印B方向に回転駆動される。このように、像担持体を、複数の支持ローラに掛け回されて支持されるベルト体により構成することができるのである。感光体1は、導電性のベルト基材の表面に形成された有機感光層を有している。また、支持ローラ4に巻き掛けられた感光体部分が中間転写ベルト5の表面に当接している。さらに、感光体1に対向して第1乃至第4の現像装置10K,10C,10M,10Yがそれぞれ配置され、その各現像装置の現像ケースには、ブラックトナー、シアントナー、マゼンタトナー及びイエロートナーがそれぞれ収容され、その各トナーは所定の極性、図示した例ではマイナス極性に摩擦帯電される。
画像形成動作時に、感光体1と中間転写ベルト5は、上述の如くそれぞれ矢印A,B方向に回転駆動され、このとき、感光体表面に対向配置された帯電ローラ11より成る帯電装置に高電圧が印加される。これによって、感光体1が所定の極性、図示した例ではマイナス極性に一様に帯電される。帯電後の感光体表面には露光装置12から出射した光変調されたレーザ光Lが照射され、これによって感光体1に静電潜像が形成される。この静電潜像は第1の現像装置10Kによってブラックトナー像として可視像化される。マイナス極性に帯電したトナーが、感光体1に形成された静電潜像に静電的に移行して、その潜像がトナー像として可視像化されるのである。
一方、感光体1と中間転写ベルト5との接触部、又はその近傍の中間転写ベルト裏面部分には、一次転写ローラ13が当接して配置されている。この一次転写ローラ13には、トナーの帯電極性と逆のプラス極性の電圧が印加され、これによって感光体1上のブラックトナー像が中間転写ベルト5上に一次転写される。トナー像を転写したあとの感光体表面に付着する転写残トナーはクリーニング装置14によって除去される。
上述したところと全く同様にして、感光体1にはシアン画像用の静電潜像が形成され、この静電潜像が第2の現像装置10Cによってシアントナー像として可視像化され、そのトナー像が、中間転写ベルト5上のブラックトナー像に重ねて一次転写される。全く同様にして、感光体1には第3及び第4の現像装置10M,10Yによってマゼンタトナー像とイエロートナー像がそれぞれ順次形成され、その各トナー像が中間転写ベルト5上に、先に転写されたトナー像に重ねて順次一次転写される。このようにして、感光体1へのトナー像の形成と、そのトナー像の中間転写ベルト5への一次転写が4回繰り返されることにより、中間転写ベルト5上に4色の重ねトナー像が形成される。
一方、画像形成装置本体の下部には、例えば転写紙や樹脂フィルムなどから成る記録媒体Pを収容した給紙カセット15と、給紙ローラ16を有する給紙装置17が配置され、給紙ローラ16の回転によって最上位の記録媒体Pが矢印C方向に送り出される。送り出された記録媒体はレジストローラ対18によって、所定のタイミングで、支持ローラ9に巻き掛けられた中間転写ベルトの部分と、これに対置された転写装置の一例である二次転写ローラ19との間に給送される。このとき二次転写ローラ19には、プラス極性の転写電圧が印加され、これによって中間転写ベルト5上のトナー像が記録媒体Pの一方の面に二次転写される。
トナー像を転写された記録媒体は、さらに上方に搬送されて定着装置20を通り、このとき、記録媒体上のトナー像が熱と圧力の作用によって溶融定着される。このようにして、一方の面に画像が形成された記録媒体は、画像形成装置本体の上壁により構成された排紙部21に矢印Dで示すように排出される。トナー像を転写した後の中間転写ベルト5上に付着する転写残トナーは、クリーニング装置22によって除去され、中間転写ベルト5がクリーニングされる。
ここで、本例の定着装置20は、定着ローラ23と加熱ローラ24とに巻き掛けられて矢印E方向に回転駆動される定着ベルト25より成る定着部材と、その定着ベルト25に圧接した加圧ローラ26を有し、定着ベルト25が加熱ローラ24によって加熱される。かかる定着ベルト25と、加圧ローラ26との間を記録媒体が通るとき、記録媒体上のトナー像が定着ベルト25に接触し、そのトナー像に熱と圧力が加えられてトナー像が記録媒体に定着される。その際、記録媒体上のトナーが定着ベルトに移行するオフセット現象を防止するため、その定着ベルトの表面には、例えばシリコーンオイルより成るオフセット防止液が、図示していない塗布装置によって塗布されている。
定着装置としては、他の適宜な形式の装置を用いることもでき、例えば定着ローラより成る定着部材と、これに圧接する加圧ローラとを有する定着装置を用いることもできる。この場合も、記録媒体上の定着すべきトナー像を担持した記録媒体が、加熱された定着ローラと加圧ローラの間を通り、このときそのトナー像が定着ローラに接触し、当該トナー像が熱と圧力の作用で記録媒体に定着される。かかる定着装置においても、記録媒体上のトナーが定着ローラに移行することを防止するため、定着ローラの表面にオフセット防止液が塗布される。このように、いずれの形式の定着装置の場合も、定着すべきトナー像に接触する定着部材を有し、その定着部材にオフセット防止液が塗布される。
また、図2に示すように、中間転写ベルト5用のクリーニング装置22は、ケーシング27に回転自在に支持されたクリーニングブラシ28と、同じくケーシング27に回転自在に支持されて、クリーニングブラシ28に接触する金属ローラ29と、基端部がケーシング27に固定支持され、先端エッジ部が金属ローラ29に圧接したブレード30とを有している。ケーシング27は、ピン31を介して画像形成装置本体に矢印F方向に揺動可能に支持されている。
中間転写ベルト5上のトナー像がクリーニング装置22を通過するとき、該クリーニング装置22は、そのクリーニングブラシ28が中間転写ベルト5の表面から離間した退避位置を占め、中間転写ベルト5上に残留する転写残トナーを除去するクリーニング動作時に、クリーニングブラシ28が中間転写ベルト表面に当接したクリーニング位置を占める。このとき、クリーニングブラシ28と金属ローラ29は、それぞれ図2に矢印で示した方向に回転すると共に、金属ローラ29にはプラス極性の電圧が印加される。
図2には、二次転写ローラ19を通過してクリーニング装置22に向かう中間転写ベルト上の転写残トナーを模式的に拡大して示すと共に、これらのトナーに符号Tを付し、その各トナーの帯電極性を+と−で表わしてある。トナー像の二次転写動作時に中間転写ベルト上のトナーにプラス極性の電荷が付与されるので、転写残トナーTには、本来の帯電極性であるマイナス極性に帯電したものと、その逆のプラス極性に帯電したものが混在している。かかる転写残トナーTがクリーニング装置22に至ると、マイナス極性のトナーがクリーニングブラシ28に静電的に移行し、そのトナーは、さらに金属ローラ29の表面に静電的に回収され、次いでブレード30によって金属ローラ29から掻き取られる。
一方、転写残トナーT中のプラス極性に帯電したトナーは、クリーニングブラシ28に移行せずに通過し、このときそのトナーにはプラス極性の電荷がさらに付与される。かかるプラス極性のトナーが一次転写部に至ったとき、当該トナーは、一次転写ローラ13に印加されたプラス極性の電圧の作用によって、感光体1に静電的に移行し、次いで感光体1用のクリーニング装置14によって感光体1の表面から除去される。
以上のように、本例の画像形成装置は、トナー像が形成される中間転写ベルト5より成る像担持体と、その像担持体上のトナー像を記録媒体Pに転写する二次転写ローラ19より成る転写装置と、記録媒体Pに転写されたトナー像を定着する定着装置20と、トナー像を転写したあとの像担持体上に付着する転写残トナーを除去して、該像担持体をクリーニングするクリーニング装置22とを有し、クリーニング装置は、像担持体に当接するクリーニングブラシを備え、像担持体上のトナーをクリーニングブラシに静電的に移行させることにより、像担持体をクリーニングするように構成されている。図示した形式以外の転写装置、定着装置及びクリーニング装置を用いてもよいことは当然である。
前述のように、記録媒体Pの一方の面にだけ画像を形成するモードが片面モードであるが、本例の画像形成装置は、この片面モードのほかに、記録媒体の両面に画像を形成する両面モードも選択できるように構成されている。以下に、この両面モード動作について説明する。
図1に示すように、本例の画像形成装置には、定着装置20を通過した記録媒体の表裏を反転する反転装置32が設けられている。前述のように、一方の面にトナー像が転写されて定着装置20を通過した記録媒体は、切換爪35を切り換えることによって、反転装置32に送り込まれる。反転装置32に送り込まれた記録媒体は、搬送ローラ対33によって、矢印G方向に搬送され、その記録媒体の後端部が搬送ローラ対33に至ったとき、切換爪34が切り換えられると共に、搬送ローラ対33が逆転することによって、記録媒体は矢印H方向に搬送される。このようにして、表裏を反転された記録媒体は再びレジストローラ対18に搬送され、このレジストローラ対18の回転によって、中間転写ベルト5と二次転写ローラ19との間に送り込まれ、前述したところと全く同様にして中間転写ベルト5上に形成されたトナー像が、二次転写ローラ19の作用によって、記録媒体の他方の面に転写される。引き続き、この記録媒体は定着装置20を通過し、このとき記録媒体の他方の面に転写されたトナー像が定着される。このようにして両面に画像が形成された記録媒体は排紙部21に排出される。中間転写ベルト5上のトナー像を記録媒体の他方の面に転写したあとの中間転写ベルト上に付着する転写残トナーも、クリーニング装置22によって前述したところと全く同様にして除去されることは当然である。
以上説明した画像形成装置の構成は、後述する各具体的構成例に共通する基本構成である。かかる基本構成の画像形成装置においては、前述のように、片面モードと両面モードを選択することができるが、両面モードが選択された場合には、一方の面にトナー像が転写された記録媒体は、定着装置20を通過した後、反転装置32によってその表裏を反転され、再び中間転写ベルト5に接触して、その中間転写ベルト5上のトナー像が記録媒体の他方の面に転写される。その際、定着ベルト25には、オフセット防止液が塗布されているので、記録媒体が最初に定着装置20を通過するとき、その記録媒体にオフセット防止液が付着し、該記録媒体が再び中間転写ベルト5に接触したとき、記録媒体に付着したオフセット防止液が中間転写ベルト5に移行する。このため、従来の画像形成装置においては、中間転写ベルトにオフセット防止液が徐々に蓄積され、クリーニング装置による中間転写ベルトのクリーニング性能が悪化する不具合を免れなかった。
そこで、本例の画像形成装置においては、上述した不具合を除去するため、以下に説明する構成が採用されている。
前述のように、クリーニング装置22によって中間転写ベルト5より成る像担持体をクリーニングする時間をクリーニング時間と称することにする。図示した例では、クリーニングブラシ28が中間転写ベルト5の表面に接触して、中間転写ベルト上の転写残トナーを静電的にクリーニングブラシ28に移行させている時間がクリーニング時間である。
先ず、第1の具体的構成例においては、両面モード時のクリーニング時間が、片面モード動作時のクリーニング時間よりも長く設定されている。より具体的に示すと、中間転写ベルト5上のトナー像が形成された領域を画像領域としたとき、片面動作時に、トナー像を記録媒体に転写した後の画像領域が、クリーニングブラシ28を一度通過する間中そのクリーニングブラシ28を中間転写ベルト5の表面に当接させて、中間転写ベルト表面をクリーニングする。これに対し、両面モード動作時には、トナー像を記録媒体に転写したあとの画像領域が、ファーブラシ28を少なくとも2度通過する間中、当該ファーブラシ28を中間転写ベルト5の表面に当接させて中間転写ベルト表面をクリーニングする。かかるクリーニング装置22のクリーニング動作をクリーニング延長動作と称することにする。
上述した第1の具体的構成例によれば、両面モード時に、中間転写ベルト5にオフセット防止液が付着しても、クリーニング装置22による中間転写ベルト5のクリーニング時間が長いため、中間転写ベルト5にオフセット防止液が蓄積されることはなく、クリーニング装置22による良好なクリーニング性能を維持することができる。
ところで、両面モードが選択された場合も、その両面モード動作の回数が少ない場合には、中間転写ベルト5に付着するオフセット防止液の量は少ないので、クリーニング装置22による中間転写ベルト5のクリーニング性能の悪化が顕著となることはない。そこで、第2の具体的構成例においては、両面モード動作が連続して複数回実行される際に、その実行回数が予め決められた所定回数に達したときのクリーニング時間が、その実行回数が所定回数未満のときのクリーニング時間よりも長く設定されている。例えば、両面モード動作が連続して行われ、これにより得られたプリント済みの記録媒体の枚数が50枚に満たない場合には、クリーニング装置22によって、片面モード時のクリーニング時間だけ中間転写ベルト5をクリーニングし、その枚数が50枚以上となった場合には、それ以降の両面モード動作時に、クリーニング装置22によって中間転写ベルト5をクリーニングするごとに、当該クリーニング装置22が前述のクリーニング延長動作を行うように構成するのである。かかる構成によっても、クリーニング装置22による中間転写ベルト5のクリーニング性能の悪化を防止でき、しかも両面モード時のプリント生産性(単位時間当りの記録済み記録媒体の出力枚数)の低下を抑えることができる。
ところで、片面モード時には、定着装置20を通過していない記録媒体が中間転写ベルト5に接触するので、この記録媒体が中間転写ベルト5に付着したオフセット防止液を除去する働きをなす。そこで、第3の具体的構成例においては、両面モード動作が実行されるごとにカウント値を加算し、片面モード動作が実行されるごとにカウント値を減算すると共に、カウント値がゼロであるときは、片面モード動作が実行されてもカウント値を減算しない両面カウンタ(図示せず)が設けられ、その両面カウンタのカウント値が予め決められた所定値に達したときのクリーニング装置22によるクリーニング時間を、そのカウント値が所定値未満であるときのクリーニング装置22によるクリーニング時間より長く設定するように構成されている。例えば、所定値が50に設定されている場合、カウント値が50未満であるときは、片面モード動作時も、また両面モード動作時にも、クリーニング装置22は片面モード動作時のクリーニング時間だけ、中間転写ベルト5をクリーニングする。これに対し、カウント値が50に達したときは、それ以降クリーニング装置22が中間転写ベルト5をクリーニングするごとに、当該クリーニング装置22は前述のクリーニング延長動作を実行する。従って、この構成によれば、例えば両面モード30回、片面モード30回、両面モード30回、片面モード30回と繰り返されるような場合は、クリーニング装置22がクリーニング延長動作を行うことはない。このため両面モード動作時のプリント生産性の低下を阻止できる。また、上述のように、この構成における両面カウンタのカウント値がマイナスとなることはない。例えば両面モード動作が連続10回行われ、次いで片面モード動作が連続して20回行われたとき、両面カウンタのカウント値は「0」である。
次に、本例の第4の具体的構成例においては、1回を含む一連の両面モード動作終了時に、クリーニング装置22が最後に中間転写ベルト5をクリーニングするときのクリーニング時間が、それより前にクリーニング装置22が中間転写ベルト5をクリーニングするときのクリーニング時間よりも長く設定される。例えば、10回連続して両面モード動作が行われる場合、最後の両面モード動作時に、中間転写ベルト5上のトナー像が記録媒体の他方の面に二次転写されたあとの中間転写ベルト表面をクリーニング装置22がクリーニングするときだけ、クリーニング装置22が前述のクリーニング延長動作を行い、それより前にクリーニング装置22が中間転写ベルト5をクリーニングするときは、当該クリーニング装置22は片面モード時の短かいクリーニング時間だけ中間転写ベルト5をクリーニングするように構成される。この構成によれば、より一層確実にプリント生産性の低下を防止でき、しかも最後にクリーニング装置22が中間転写ベルト5を長い時間に亘ってクリーニングするので、クリーニング装置22による中間転写ベルト5のクリーニング性能の悪化が顕著となることを防止できる。また、この構成においては、最後のクリーニング動作のクリーニング時間を、先に説明した各具体的構成例におけるクリーニング延長動作時のクリーニング時間よりも長くしても、プリント生産性が低下することはない。
ところで、前述のように、中間転写ベルト5をクリーニングするクリーニング装置としては、図示した形式の装置以外の各種形式のクリーニング装置を採用することができる。例えば、中間転写ベルトの表面に圧接したクリーニングブレードを備えたクリーニング装置を採用することができ、かかるクリーニング装置によると、中間転写ベルトに付着したオフセット防止液を効率よく除去することが可能である。ところが、クリーニングブレードを有するクリーニング装置の場合には、そのクリーニングブレードが中間転写ベルト表面に対して接離するときの負荷変動が大きく、その接離動作時に飛散するトナーが多くなる。従って、このようなクリーニング装置を中間転写ベルト5の上部に配置すると、クリーニングブレードの接離動作時に飛散したトナーが中間転写ベルト5上に落下して付着するおそれを免れない。また、かかるクリーニング装置を中間転写ベルト5の上部に配置すると、そのクリーニング装置によって中間転写ベルト5から除去したトナーを回収し難くなる欠点も免れない。
これに対し、中間転写ベルトをクリーニングするクリーニング装置のクリーニング部材が、クリーニングブレード以外の部材より成ると、本例の画像形成装置のようにクリーニング装置を中間転写ベルトの上部に配置しても、上述した不具合の発生を回避できる。図示した画像形成装置においては、クリーニング装置22が、中間転写ベルト5に当接するクリーニングブラシ28より成るクリーニング部材を有しているので、クリーニングブレードを用いた場合の不具合は発生しない。ところが、クリーニングブレード以外のクリーニング部材を用いたクリーニング装置によると、クリーニングブレードを用いたクリーニング装置に比べて、中間転写ベルトに付着したオフセット防止液を除去し難い。そこで、前述の各具体的構成例を採用することによって、クリーニングブレード以外のクリーニング部材を用いたときも、中間転写ベルトからオフセット防止液を効果的に除去することができる。このように、本発明に係る構成は、クリーニング部材がクリーニングブレード以外の部材より成るクリーニング装置を有する画像形成装置に特に有利に適用できるのである。
以上、記録媒体に転写されるトナー像が形成される像担持体が、中間転写ベルト5である場合の例を説明したが、本発明に係る各構成は、その像担持体が例えばドラム状又はベルト状に構成された1つの感光体より成り、その感光体に形成されたトナー像を中間転写体を介することなく、直に記録媒体に転写する形式の画像形成装置にも適用できる。さらに、複数の感光体にそれぞれ異なる色のトナー像を形成し、その各トナー像を直に、又は中間転写体を介して記録媒体に転写する形式の画像形成装置にも本発明を支障なく適用できる。その際、感光体上のトナー像を直に記録媒体に転写する場合には、その感光体が本発明における像担持体を構成し、各感光体上のトナー像を中間転写体を介して記録媒体に転写する場合には、その中間転写体が本発明における像担持体を構成する。
画像形成装置の一例を示す概略断面図である。 図1に示した一部の構成を拡大して示す図である。
符号の説明
6,7,8,9 支持ローラ
20 定着装置
28 クリーニングブラシ
32 反転装置
P 記録媒体
T 転写残トナー

Claims (4)

  1. トナー像が形成される像担持体と、該像担持体上のトナー像を記録媒体に転写する転写装置と、記録媒体に転写されたトナー像を定着する定着装置と、トナー像を転写したあとの像担持体上に付着する転写残トナーを除去して、該像担持体をクリーニングするクリーニング装置と、前記定着装置を通過した記録媒体の表裏を反転する反転装置とを具備し、記録媒体の一方の面にだけ画像を形成する片面モードと、一方の面にトナー像が転写されて前記定着装置を通過した記録媒体を前記反転装置に送り込んで該記録媒体の表裏を反転し、当該記録媒体の他方の面に像担持体上のトナー像を転写し、該トナー像を前記定着装置によって定着して、記録媒体の両面に画像を形成する両面モードを選択可能な画像形成装置において、
    両面モード動作が実行されるごとにカウント値を加算し、片面モード動作が実行されるごとにカウント値を減算すると共に、カウント値がゼロであるときは、片面モード動作が実行されてもカウント値を減算しない両面カウンタを設け、前記クリーニング装置によって像担持体をクリーニングする時間をクリーニング時間としたとき、前記両面カウンタのカウント値が予め決められた所定値に達したときのクリーニング時間を、該カウント値が所定値未満であるときのクリーニング時間よりも長く設定したことを特徴とする画像形成装置。
  2. 前記クリーニング装置は、前記像担持体に当接するクリーニングブラシを備え、前記像担持体上のトナーを前記クリーニングブラシに静電的に移行させることにより、前記像担持体をクリーニングする請求項1に記載の画像形成装置。
  3. 前記像担持体は、複数の支持ローラに掛け回されて支持されるベルト体である請求項1又は2に記載の画像形成装置。
  4. 前記クリーニング装置は、前記像担持体の上部に配置されている請求項1乃至3のいずれかに記載の画像形成装置。
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