JP2000066460A - 画像形成装置 - Google Patents

画像形成装置

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JP2000066460A
JP2000066460A JP10234096A JP23409698A JP2000066460A JP 2000066460 A JP2000066460 A JP 2000066460A JP 10234096 A JP10234096 A JP 10234096A JP 23409698 A JP23409698 A JP 23409698A JP 2000066460 A JP2000066460 A JP 2000066460A
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toner
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JP10234096A
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Tooru Kuzumi
徹 葛見
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Canon Inc
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 放置中の湿度変化を考慮し、放置直後のプリ
ントの画像形成条件や前処理条件を最適制御し、画像不
良を解消する。 【解決手段】 像担持体1上の潜像を現像し、トナー像
として転写コロナ帯電器4により転写材Pに転写し、該
転写材Pを分離コロナ帯電器5により像担持体1から分
離する画像形成装置において、転写材P近傍の湿度を検
出する湿度検出手段14と、該湿度検出手段14で検出
した最大湿度を記憶する記憶手段15とを有し、前記記
憶手段15により記憶した最大湿度に基づき、放置後の
最初の所定プリント枚数の画像形成条件、または長時間
放置直後の画像形成に先立つ前処理条件を可変とする制
御手段9を有する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、静電複写機や同プ
リンタ等の画像形成装置に係り、特に夜間の環境変化に
応じて画像形成条件を最適に制御する装置に関するもの
である。
【0002】
【従来の技術】従来、画像形成装置における転写工程で
は、感光体上のトナー像に当接させた転写紙の裏面にコ
ロナ帯電器等を用いてトナーと逆電極の電荷を付与し、
トナーを転写紙に静電的に転移させる。この過程で転写
紙は感光体に吸着する。
【0003】そのため、転写工程に引き続き除電用のコ
ロナ帯電器を用いて転写時とは逆極性の電荷を転写紙裏
面に付与することで転写電荷を除電し、転写紙を感光体
から分離する。
【0004】高湿環境においては、夜間等に画像形成装
置内部または画像形成装置近傍に数時間放置された転写
紙は吸湿し、抵抗値が下がるため、転写電荷が転写紙か
らリークし、トナー像の一部が転写紙に転写されない、
いわゆる転写抜けを生じる。特に、積載された転写紙の
うち、空気に晒された側の数枚〜数十枚の紙で転写抜け
を生じやすい。また、吸湿した転写紙は紙繊維が柔らか
くなり、曲げ変形に対する反発力が下がるため、感光体
の曲面に沿って吸着した転写紙が分離しずらくなり、分
離不良を生じる。分離不良の転写紙は感光体周囲に配置
された他の構成部品に接触し、紙詰まりの原因となる。
【0005】このため、特公昭60−44662号公報
や特開昭56−69653号に開示されているように、
画像形成装置内に湿度センサを設け、湿度に応じて転写
または分離の高圧出力を切り換え、転写抜けや分離不良
を防止する画像形成装置が提案されている。
【0006】上記以外に、感光体の帯電工程や現像工程
でも湿度の影響を受けて画像不良が発生する。帯電工程
や転写および分離工程ではコロナ帯電器が使用されるこ
とが多く、このコロナ帯電器から放出されるオゾンが空
気中の窒素と反応して窒素酸化物を生成することはよく
知られている。
【0007】さらに、窒素酸化物は感光体表面に付着し
た水と反応し低抵抗の硝酸塩を生成する。感光体表面が
低抵抗物質で汚染されると、帯電工程および潜像形成工
程中に表面上で電荷リークが起こり静電潜像がぼやけて
しまう。
【0008】その結果、画像がぼやけるいわゆる画像流
れが発生する。画像のぼやけ度合いは低抵抗物質の付着
量が多い高湿環境ほどレベルが悪く、特に朝、装置電源
ON時の最初の数枚〜数十枚のプリント画像で顕著に発
生する。
【0009】これは夜間、画像形成装置の電源OFF中
に画像形成装置内部の温度が下がり、感光体が冷却され
た際、表面に空気中の水分が多量に結露し、画像形成装
置内に滞留した窒素酸化物と反応して多量の低抵抗物質
が生成されるためである。
【0010】このため、従来より装置電源ON時に前処
理工程として、湿度に応じて感光体を所定時間回転さ
せ、感光体に圧接したクリーニング装置より表面の低抵
抗物質を掻き取る処理が行われている。
【0011】また、潜像にトナーを供給する現像ローラ
は感光体に面したローラ周部分が露出しており、露出部
分に担持されたトナーも空気に晒されている。
【0012】このため、露出部分のトナーは夜間に吸湿
し抵抗値が下がる。トナーは回転する現像ローラと摺擦
することにより所望の帯電量に帯電され、潜像に静電的
に付着する。
【0013】しかし、抵抗値が下がると帯電量が不足す
るため、潜像に付着するトナー量が減り、画像の濃度低
下を引き起こす。これを防止するため、装置電源ON後
に前処理工程として、湿度に応じて現像ローラを所定時
間回転させ、帯電量を所望の値まで上げてから画像形成
を開始していた。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】上述のように、湿度の
影響が画像に現れるのは長時間放置後、あるいは夜間放
置後であり、その理由は放置中に転写紙やトナーが吸湿
したり、感光体に水分が結露するからである。
【0015】ところが上記の従来技術は、装置電源ON
時、あるいは画像形成を行う時点での湿度を検出し、そ
の湿度にもとづいて高圧出力や、感光体または現像ロー
ラの回転時間を決定していたため、放置中の湿度変化や
結露の影響が考慮されておらず、必ずしも最適な制御が
行われず、画像不良が解消されていなかった。
【0016】本出願に係る発明の目的は、上記した諸問
題に鑑み、放置中の湿度変化等を考慮し、放置直後のプ
リントの画像形成条件や前処理条件を最適に制御するこ
とで、画像不良を無くすことを可能にした画像形成装置
を提供することにある。
【0017】
【課題を解決するための手段】本出願に係る発明の目的
を実現する第1の構成としては、現像手段により現像さ
れた像担持体上のトナー像を転写帯電器により転写材に
転写し、該転写材を分離帯電器により像担持体から分離
する画像形成工程を有する画像形成装置において、転写
材近傍の湿度を検出する湿度検出手段と、該湿度検出手
段で検出された最大湿度を記憶する記憶手段とを有し、
前記記憶手段により記憶された最大湿度に基づき、放置
後の最初の所定プリント枚数の画像形成条件を可変とす
る制御手段を有することを特徴とする。
【0018】上記した構成によれば、夜間の結露等がも
とで生じる吸湿紙の転写抜けや分離不良を確実に防止で
きる。
【0019】本出願に係る発明の目的を実現する第2の
構成としては、現像手段により現像された像担持体上の
トナー像を転写帯電器により転写材に転写し、該転写材
を分離帯電器により像担持体から分離する画像形成工程
を有する画像形成装置において、転写材近傍の湿度を検
出する湿度検出手段と、該湿度検出手段で検出された最
大湿度を記憶する記憶手段とを有し、前記記憶手段によ
り記憶された最大湿度に基づき、長時間放置直後の画像
形成に先立つ前処理条件を可変とする制御手段を有する
ことを特徴とする。
【0020】上記した構成によれば、画像形成装置が使
用されずに長時間放置された後においても、画像流れや
濃度低下のない安定したプリント画像を得ることができ
る。本出願に係る発明の目的を実現する第3の構成とし
ては、前記画像形成条件は、転写帯電器に電圧を供給す
る転写用高圧電源あるいは分離帯電器に電圧を供給する
分離用高圧電源の出力を可変とするものであることを特
徴とする。
【0021】上記した構成によれば、放置注の湿度に基
づき、転写紙の水分量を正確に見積もることで高圧出力
を決定することができ、転写電流および分離電流の不足
を無くして転写抜けや分離不良を容易に防止することが
できる。
【0022】本出願に係る発明の目的を実現する第4の
構成としては、前記前処理条件は、像担持体の回転時間
あるいはトナーを担持し回転して像担持体にトナーを供
給するトナー担持体の回転時間を可変とすることを特徴
とする。
【0023】上記した構成によれば、像担持体またはト
ナー担持体の回転時間の制御を最適に行うことができ、
画像流れや濃度低下を確実に防止することができる。
【0024】
【発明の実施の形態】(第1の実施の形態)図1は本発
明の第1の実施の形態を示す画像形成装置のブロック図
である。
【0025】同図において、感光体1は、円筒状の導電
基体上にアモルファスシリコン等の光導電層を設けたも
ので、図中の矢印方向に回転する。
【0026】1は感光体であり、該感光体1は周知のコ
ロナ帯電器7により所定電位に一様に帯電された後、画
像露光8を受けて静電潜像が形成されるものとしてい
る。
【0027】2はトナーを保有する現像装置であり、上
記感光体1上の静電潜像に対し、現像装置2により現像
が行われ感光体1上にトナー像が形成されるものとして
いる。
【0028】3は現像装置2に保持された現像ローラで
あり、該現像ローラ3上にトナーを担持すると共に、回
転して現像装置2に収納されたトナーを潜像面に供給す
るものである。
【0029】トナー像は、転写紙収納部Qから搬送され
てきた転写紙P上に転写コロナ帯電器4を用いて転写さ
れ、さらに転写紙は分離コロナ帯電器5により感光体1
から分離され、その後、転写紙は定着装置(不図示)へ
送られ、転写紙上のトナー像が転写紙上に固着されてプ
リント画像が得られるものとしている。
【0030】6はクリーニング装置であり、転写工程を
終えた後、感光体1はそのまま回転してクリーニング装
置6により感光体1表面の残留トナーが掻き取られるも
のとしている。
【0031】感光体1はモータ16により回転駆動さ
れ、さらにモータ16にはこれに電圧が供給されるモー
タ電源10を接続してある。同様に、現像ローラ3はモ
ータ17により回転駆動され、モータ17にはこれに電
圧が供給されるモータ電源11を接続してある。
【0032】また、転写コロナ帯電器4には転写高圧電
源12より高電圧が印加され、分離コロナ帯電器5には
分離高圧電源13より高電圧が印加されるものとしてい
る。制御装置9は、モータ電源10およびモータ電源1
1に対し電圧のON/OFFタイミングを指定すること
により感光体1および現像ローラ3の回転時間を制御す
る。
【0033】また、制御装置9は、転写高圧電源12お
よび分離高圧電源13に対し出力値を指定することによ
り転写コロナ帯電器4および分離コロナ帯電器5の出力
電流を制御する。
【0034】さらに、制御装置9には空気中の湿度を検
出する湿度センサー14とメモリ15が接続されてお
り、湿度検出手段として例えば湿度センサ14等で検出
された湿度は、制御装置9を経由してメモリ15に記憶
される。特に、夜間の画像形成装置が使用されず放置さ
れている間、湿度センサ14は連続的に湿度を検出し
て、その結果を制御装置9に送り、制御装置9では湿度
の最大値をホールドし、その最大湿度をメモリ15に記
憶するしくみになっている。
【0035】次に、夜間の湿度変化の様子を図2に示
す。
【0036】図2の下のグラフは1日の間の水分量の変
化を模式的に示したもので、bは画像形成装置が置かれ
た室内に含まれる水分の全体量を示し、aは空気中に蒸
気として存在し得る水分量を示している。
【0037】最近のオフィスビル等では温調や防音のた
め、窓やドアは閉められていることが多く、室内と室外
との間で空気、すなわち水分の流入出が少ない。そのた
め、室内の空気中に蒸気として存在する水分量と、室内
に置かれた物品に吸湿されている水分量の合計量は略一
定している。従って、水分の全体量bは1日の間で略一
定である。
【0038】一方、蒸気として存在し得る水分量a(水
の蒸気圧に比例する)は、室温に比例して変化する。室
温が上がれば蒸気圧は上がり、室温が下がれば蒸気圧は
下がる。1日の室温は一定ではなく、特に昼間は室温が
上がり、温調装置の電源が切られる夜間は室温が下が
る。このためaは昼間高く、夜間に低下し、外気温が最
低になる明け方5時くらいに最低となり、日の出後およ
び温調装置の電源が入る約7時以降は急激に上がってい
く。
【0039】aが最低となる5時前後では空気中に存在
できる水分量が下がるため、それまで蒸気として存在し
ていた水分のうち、bがaより上回る差分hは全て結露
し、物品に付着もしくは吸湿される。これは、露、霜等
と同じ現象である。
【0040】転写紙は吸湿しやすく、且つ水分を保持し
やすい特性を持つため、このような結露の際に多量の水
分を吸湿し、また、一度吸湿した水分は蒸発しにくい。
【0041】cは転写紙中の水分量変化を示したもの
で、5時付近で急激に水分量が増加し、その後、水分量
は数時間低下せず、画像形成装置の使用が開始される8
時付近では水分量は高いままである。
【0042】図2の上のグラフは湿度センサで検出され
る湿度変化(相対湿度)を示したものである。湿度は蒸
気圧に反比例し、aが最低になる5時付近で最大値Hm
axとなり、aが最高になる正午付近で最低になる。上
記のように転写紙の水分量は湿度が最大になる5時付近
で急増し画像形成装置の使用開始時でも変わらないこと
を考慮すると、使用開始時の転写および分離の高圧出力
値は使用開始時に検出された湿度H0ではなく、最大湿
度Hmaxに基づき決定するべきである。
【0043】従来は使用開始時の湿度に基づき転写紙の
水分量を低く見積り高圧出力を決定したため転写電流お
よび分離電流が不足し、転写抜けや分離不良を生じてし
まった。季節によっては夜間の最大湿度が80RH%、
午前中の湿度が60RH%程度に変化することがあり、
高圧設定にくるいを生じてしまう。これを防止するた
め、本発明では最大湿度Hmaxに基づき使用開始時の
高圧出力を決定する。
【0044】図3に転写電流と転写効率の関係を示す。
転写効率とは感光体1上のトナー像に対する転写紙上に
転移したトナー像の反射濃度比もしくは重量比で、転写
効率が90%以上あれば転写は充分である。
【0045】図3中のdは一定湿度60%RHの環境下
に放置された転写紙の転写効率を示しており、転写電流
を上げると転写効率は上がり、転写電流300μA以上
では転写効率が90%以上で一定になる。これより電流
としては、転写効率が充分なT0=350μAに設定す
るのが最適である。電流が350μA以上ではオゾン発
生量が増えるので不適である。これに対しeは一定湿度
80%RHの環境下に放置された転写紙の転写効率を示
しており、転写効率が90%以上で安定するのは500
μA以上である。このため、最適値はT1=550μA
である。夜間の最大湿度が80%RH、画像形成装置の
使用開始時の湿度が60%RHであった場合、使用開始
時において転写電流はT1に設定する必要があり、T0
に設定すると転写効率が90%以下になり転写不充分と
なる。
【0046】夜間に結露した水分は、転写紙収納部中に
積載放置された転写紙のうち、空気に晒された上側の転
写紙から浸透していき、内側の転写紙までは浸透しな
い。
【0047】水分が浸透する転写紙の数は、結露する水
分量によるが、通常上側から数枚〜数十枚の転写紙まで
浸透する。これらの転写紙に対してのみ、電流をT1に
設定する必要がある。転写紙は上側から順に給紙される
ので、画像形成装置の使用開始時の最初の数枚〜数十枚
のプリントにおいて、電流をT1に設定する。本実施の
形態では、このプリント枚数を10枚としている。
【0048】図4は湿度に対する転写電流の最適値を示
したものである。これは、予め実験により、各湿度環境
下での転写効率から最適電流を求めることにより得られ
る。このデータはメモリ15に記憶されており、転写電
流の制御の際にメモリ15より読み出され、夜間の最大
湿度に応じた最適電流の算出に使用される。
【0049】図5に分離電流と分離不良率の関係を示
す。分離不良率とは所定プリント枚数中で分離不良を生
じた枚数の割合のことで、分離不良の発生頻度をあらわ
す。fは湿度60%RHでの結果で、gは湿度80%R
Hでの結果である。分離電流が高いほど除電性能が上が
るので不良率が下がる。分離電流は分離不良が発生しな
い領域、すなわち不良率ゼロの領域に設定する必要があ
り、オゾン発生量を抑えるため電流値は低い方が望まし
い。fの湿度60%の場合、最適値はS0=180μA
である。gの湿度80%の場合は不良率が上がるため、
最適値はS1=250μAになる。分離電流の設定は上
記の転写電流の設定と同様にして行われる。
【0050】図6は、夜間における最大湿度の検出とそ
れに基づく高圧設定の制御フローである。すなわち、プ
リント終了または電源OFFとなると(S−1)、予め
湿度センサー14は最大湿度Hmaxを検出してこれを
メモリ15に記憶させる(S−2)。
【0051】次いで、プリント開始の状態または電源O
Nの状態となったか否かを判断し(S−3)、プリント
開始の状態または電源ONの状態になっていない場合に
は、新たな最大湿度Hmaxを常時検出してこれをメモ
リ15に記憶させておく(S−10、S−11、S−1
2)。
【0052】一方、プリント開始の状態または電源ON
の状態となった場合には(S−3)、メモリ15に記憶
させてある湿度の最大値Hmaxより転写・分離出力を
決定し(S−4)、プリント枚数が10枚になるまでプ
リントが開始される(S−5)。
【0053】プリント枚数が10枚になった時点で(S
−6)、湿度H0を検出し(S−7)、これにより転写
・分離出力を決定し(S−8)、ノーマルプリントが開
始され(S−9)、以後これらの動作が繰り返されるの
である。
【0054】これにより、画像形成装置が使用されずに
長時間放置された後においても、転写抜けや分離不良の
ない安定したプリント画像を得ることができた。本実施
の形態では放置中の最大湿度に応じた制御を行ったが、
さらに厳密な制御のため、結露した水分量を厳密に反映
するパラメータとして、結露時間中、結露開始湿度と検
出された湿度の差分を積分し、その積分値に応じて高圧
出力を決定しても良い。
【0055】(第2の実施の形態)図7は本発明の第2
の実施の形態を示す。
【0056】上記した第1の実施の形態における制御
は、画像流れを無くすための前処理工程に適用すること
ができる。
【0057】感光体1は画像形成装置が使用されている
間は、モータや電気部品の昇温、加熱式定着装置からの
放熱を受けて感光体1面も温度が高く水分が付着しない
が、画像形成装置が停止し装置内温度が下がると結露を
生じ低抵抗物質で覆われる。生成される低抵抗物質の量
は停止中の湿度に依存する。
【0058】図7は前処理工程で行う感光体1の回転時
間と画像流れレベルの関係を示す。kおよびmは、それ
ぞれ湿度60%RHおよび湿度80%RHでの結果であ
る。感光体1の回転と共に低抵抗物質が少しづつクリー
ニング装置6により掻き取られていくので、流れレベル
は徐々に良くなっていく。kの湿度60%の場合、流れ
が完全に無くなるのは約25秒以降で、回転時間はt0
=35秒程度に設定される。また、mの湿度80%の場
合、低抵抗物質の量が多いため掻き取るのに時間を要
し、流れが無くなるのは約40秒以降で、回転時間はt
1=50秒に設定される。回転時間が長くなると画像形
成装置の使用が遅れるため、必要最小の時間に設定す
る。
【0059】回転時間の制御の仕方は、上記した第1の
実施の形態における高圧出力の制御の場合と同様に行
う。各湿度に対する最適回転時間は、データとしてメモ
リ15に記憶しておき、制御の際に読み出される。
【0060】(第3の実施の形態)図8は本発明の第3
の実施の形態を示す。
【0061】上記した第1の実施の形態における制御
は、濃度低下を無くすための前処理工程に適用すること
ができる。
【0062】粉体のトナーは転写紙と同様、吸湿しやす
く水分を保持しやすい特性を持つ。このため放置の際、
結露時に吸湿して抵抗が下がり、その後しばらくは水分
が蒸発せず抵抗は低いままである。抵抗の低下は放置中
の湿度に依存する。
【0063】図8は前処理工程で行う現像ローラ3の回
転時間と画像の反射濃度の関係を示す。nおよびrは、
それぞれ湿度60%RHおよび湿度80%RHでの結果
である。現像ローラ3の回転と共にトナーが現像ローラ
3と摺擦しトナー帯電量が徐々に上がるため、トナー現
像量が増し、反射濃度が上がっていく。nの湿度60%
の場合、反射濃度が規格値1.3を超えて良好値1.3
5以上になるのはW0=30秒以降で、回転時間はW0
=30秒程度に設定される。また、rの湿度80%の場
合、抵抗低下が大きいため帯電に時間を要し、反射濃度
が1.35になるのはW1=60秒以降で、回転時間は
W1=60秒に設定される。感光体1の回転時間と同
様、現像ローラ3の回転時間も必要最小に設定する。回
転時間の制御の仕方は、上記した第1の実施の形態にお
ける高圧出力の制御の場合と同様に行う。
【0064】
【発明の効果】請求項1に係る発明によれば、夜間の結
露等がもとで生じる吸湿紙の転写抜けや分離不良を確実
に防止できる。
【0065】請求項2に係る発明によれば、画像形成装
置が使用されずに長時間放置された後においても、画像
流れや濃度低下のない安定したプリント画像を得ること
ができる。
【0066】請求項3に係る発明によれば、放置中の湿
度に基づき、転写紙の水分量を正確に見積もることで高
圧出力を決定することがができ、転写電流および分離電
流の不足を無くして転写抜けや分離不良を容易に防止す
ることができる。
【0067】請求項4に係る発明によれば、像担持体ま
たはトナー担持体の回転時間の制御を最適に行うことが
でき、画像流れや濃度低下を確実に防止することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本出願に係る発明の第1の実施の形態における
画像形成装置のブロック図
【図2】本出願に係る発明の第1の実施の形態における
転写紙中の水分量と湿度の関係を示す図
【図3】本出願に係る発明の第1の実施の形態における
転写電流と転写効率の関係を示す図
【図4】本出願に係る発明の第1の実施の形態における
湿度と適正転写電流の関係を示す図
【図5】本出願に係る発明の第1の実施の形態における
分離電流と分離不良率の関係を示す図
【図6】本出願に係る発明の第1の実施の形態における
制御フローを示した図
【図7】本出願に係る発明の第2の実施の形態における
感光体回転時間と流れの関係を示す図
【図8】本出願に係る発明の第3の実施の形態における
現像ローラ回転時間と反射濃度の関係を示す図
【符号の説明】
1…感光体 2…現像装置 3…現像ローラ 4…転写コロナ
帯電器 5…分離コロナ帯電器 6…クリーニン
グ装置 9…制御装置 10,11…モ
ータ電源 12…転写高圧電源 13…分離高圧
電源 14…湿度センサ 15…メモリ P…転写紙

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 現像手段により現像された像担持体上の
    トナー像を転写帯電器により転写材に転写し、該転写材
    を分離帯電器により像担持体から分離する画像形成工程
    を有する画像形成装置において、転写材近傍の湿度を検
    出する湿度検出手段と、該湿度検出手段で検出された最
    大湿度を記憶する記憶手段とを有し、前記記憶手段によ
    り記憶された最大湿度に基づき、放置後の最初の所定プ
    リント枚数の画像形成条件を可変とする制御手段を有す
    ることを特徴とする画像形成装置。
  2. 【請求項2】 現像手段により現像された像担持体上の
    トナー像を転写帯電器により転写材に転写し、該転写材
    を分離帯電器により像担持体から分離する画像形成工程
    を有する画像形成装置において、転写材近傍の湿度を検
    出する湿度検出手段と、該湿度検出手段で検出された最
    大湿度を記憶する記憶手段とを有し、前記記憶手段によ
    り記憶された最大湿度に基づき、長時間放置直後の画像
    形成に先立つ前処理条件を可変とする制御手段を有する
    ことを特徴とする画像形成装置。
  3. 【請求項3】 前記画像形成条件は、転写帯電器に電圧
    を供給する転写用高圧電源あるいは分離帯電器に電圧を
    供給する分離用高圧電源の出力を可変とするものである
    ことを特徴とする請求項1記載の画像形成装置。
  4. 【請求項4】 前記前処理条件は、像担持体の回転時間
    あるいはトナーを担持し回転して像担持体にトナーを供
    給するトナー担持体の回転時間を可変とすることを特徴
    とする請求項2記載の画像形成装置。
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