JP2002072581A - 画像形成装置およびプロセスカートリッジ - Google Patents

画像形成装置およびプロセスカートリッジ

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JP2002072581A
JP2002072581A JP2000259653A JP2000259653A JP2002072581A JP 2002072581 A JP2002072581 A JP 2002072581A JP 2000259653 A JP2000259653 A JP 2000259653A JP 2000259653 A JP2000259653 A JP 2000259653A JP 2002072581 A JP2002072581 A JP 2002072581A
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image forming
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carrier
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JP2000259653A
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Yuichiro Toyohara
裕一郎 豊原
Kenichiro Kitajima
健一郎 北島
Koichi Hashimoto
浩一 橋本
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 感光ドラムの光感度特性が使用に応じて変化
した場合においても、画像形成装置の低価格化、小型化
を達成しながら、正確な電位制御を自動で行い高画質化
を達成する。 【解決手段】 絶対水分量の影響を加味した基本Vd−
Vl特性に耐久係数Eにより補正を施して得たVd’−
Vl’特性と、現像コントラスト特性と、画像形成にお
ける最適な一次帯電バイアスと、現像バイアスを決定す
る。耐久係数Eは、画像形成枚数N、画像形成Job数
J、印字画素量D、係数αとしたとき、E=α×(N+
1.4J)×Dにより求める。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真方式の画
像形成装置、および画像形成装置本体に着脱可能なプロ
セスカートリッジに関する。
【0002】ここで、電子写真画像形成装置としては、
例えば、電子写真複写機、電子写真プリンタ(例えば、
LEDプリンタ、レーザービームプリンタ等)、電子写
真ファクシミリ装置等が含まれる。
【0003】また、ここでプロセスカートリッジとは、
少なくとも電子写真感光体を含み、画像形成装置本体に
着脱可能なものである。
【0004】
【従来の技術】従来、高価格帯の電子写真方式の画像形
成装置は、像担持体の表面電位を測定する電位センサを
本体内に具備し、その表面電位を測定することで一次帯
電電圧や、現像電圧を決定している。そのようにするこ
とで、常に正確な電位制御が可能になり適正濃度を安定
して得ることに大きく寄与している。一方で、電位セン
サを本体内に具備することはコストアップや本体の大型
化につながり、低価格化、小型化への妨げとなっている
のも事実である。
【0005】そこで、最近は低価格化、小型化を目指す
画像形成装置は電位センサを装備していないものが多く
見られる。そのような場合、あらかじめ実験などから得
られたデータをもとに一次帯電電圧や現像電圧を決定し
ているのが一般的である。このような制御をすることで
電位センサを用いずにある程度の電位制御を行うことが
可能となり、小型化、低価格化を達成している。
【0006】また、より正確な制御を目指す画像形成装
置では、本体内に具備された温湿度センサを用いて、像
担持体の温湿度を測定しその値に基づいた最適電位制御
を行っているものもある。
【0007】さらに、像担持体や、転写材上での出力濃
度をモニタする濃度検知センサを用いて出力濃度を測定
し、電位制御にフィードバックしているような画像形成
装置も存在するなど、画像の安定制御に向けてさまざま
な工夫がなされている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、像担持
体は使用するごとに光感度特性が変化していくことが多
く、その変化レベルを考慮しないと電位制御の精度を欠
くことになる。電位制御の精度が落ちることは、出力濃
度の不安定さを招くことになり、出力画像品質の劣化と
なる。
【0009】また、出力画像品質を上げるために出力濃
度を濃度検知センサにより測定して電位制御にフィード
バックするような場合には、そのための時間を要した
り、現像剤を使用したりしなければならない。また、当
然ながら濃度検知センサにかかるコスト分、画像形成装
置は高価になってしまう。
【0010】一般に像担持体は画像形成装置本体と比較
し寿命が短く設定されているのが一般的であり、像担持
体の交換作業は通常市場において発生する。そのような
交換作業のたびに、異なる特性をもつ像担持体が装着さ
れた場合には電位制御の補正が必要となり、調整の時間
を作る必要が発生する。
【0011】従って、本発明の目的は、像担持体の光感
度特性が使用に応じて変化した場合においても、画像形
成装置の低価格化、小型化を達成しながら、正確な電位
制御を自動で行い高画質化を達成できる画像形成装置お
よびこの画像形成装置に着脱可能なプロセスカートリッ
ジを提供することである。
【0012】
【課題を解決するための手段】上記目的は本発明に係る
画像形成装置およびプロセスカートリッジにて達成され
る。要約すれば、本発明は、像担持体と、前記像担持体
を一様に帯電する帯電手段と、前記像担持体を入力した
画像信号に基づき露光し静電潜像を形成する露光手段
と、前記静電潜像を顕画化する現像手段と、前記顕画化
された画像を記録媒体上に転写する転写手段と、情報記
憶手段と、を有する画像形成装置において、前記情報記
憶手段に前記像担持体の固有情報を記憶させ、その情報
に基づき画像形成制御を行うことを特徴とする画像形成
装置である。
【0013】本発明による一実施態様によれば、前記像
担持体の固有情報は、像担持体の使用履歴である。
【0014】本発明による他の実施態様によれば、前記
使用履歴とは、像担持体を用いて画像形成した記録媒体
の枚数である。また、前記使用履歴とは、像担持体を用
いて画像形成したジョブの回数である。前記使用履歴と
は、像担持体を用いて画像形成した印字画素量である。
前記使用履歴とは、前記像担持体を用いて画像形成した
記録媒体の枚数、前記ジョブ回数、前記印字画素量のい
ずれか2つ以上を組み合わせて求める使用履歴指数であ
る。
【0015】他の実施態様によれば、前記画像形成制御
は前記帯電手段および/または前記現像手段における印
加電圧の制御である。前記画像形成制御は前記露光手段
の露光量である。前記画像形成制御は露光するための画
像信号を変換する画像信号変換処理部での変換内容の変
更である。
【0016】また、他の実施態様によれば、前記画像形
成装置には前記像担持体の表面電位を測定する手段を有
しない。少なくとも前記像担持体と、前記情報記憶手段
とは一体的にカートリッジ化され、このカートリッジは
画像形成装置本体に着脱可能である。前記像担持体は電
子写真感光体である。
【0017】本発明による他の態様によれば、画像形成
装置本体に着脱可能なプロセスカートリッジにおいて、
少なくとも電子写真感光体と、情報記憶手段とを有し、
前記情報記憶手段には前記電子写真感光体の固有情報が
記憶され、この情報に基づき画像形成制御がなされるこ
とを特徴とするプロセスカートリッジが提供される。
【0018】本発明による一実施態様によれば、前記電
子写真感光体の固有情報は、電子写真感光体の使用履歴
である。
【0019】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る画像形成装置
およびプロセスカートリッジを図面に則して更に詳しく
説明する。
【0020】実施例1 以下に、本発明の第1実施例について図1〜図6により
説明する。まず、本実施例の画像形成装置について図1
により述べる。本画像形成装置は、4ドラム方式を用い
たフルカラー画像形成装置である。
【0021】画像形成のプロセスを簡単に説明すると、
まず、一次帯電手段である一次帯電器5により像担持体
である感光ドラム10上に均一帯電し、そこに露光手段
であるLEDアレイ6により、リーダ部14内のCCD
13からの入力画像信号に応じて露光し静電潜像を形成
する。その静電潜像を、現像手段である現像器7により
トナー像として顕画化し、転写手段8により搬送ベルト
12上を担持搬送されてきた記録媒体たる転写紙P上に
転写する。定着手段9により転写紙P上に転写されたト
ナー像を固着させる。一画素あたりの、再現階調数は2
値であるが、多値であっても同様に本発明は有効であ
る。
【0022】本実施例においては、上記画像形成プロセ
スを、4色同時に行うことにより高速化を実現してい
る。第1ステーション1はイエロー、第2ステーション
2はマゼンタ、第3ステーションはシアン、第4ステー
ションはブラックの画像を形成している。
【0023】ここで、本実施例における画像形成時の、
一次帯電バイアスや、現像バイアスなどの電位関係の制
御について述べる。図2に本実施例における画像形成時
の電位制御のブロック図を示す。
【0024】本実施例における一次帯電器5は、注入帯
電方式を用いているため、像担持体10の表面抵抗値は
1×109〜1×1014Ω・cmとしている。
【0025】画像形成装置内の記憶装置30に、像担持
体の一次帯電電位Vdと露光時の表面電位Vlの関係を
記憶させておく。この特性を以降、「基本Vd−Vl特
性」と称する。この特性を絶対水分量に応じて6段階に
記憶させる。また、現像器7での理想的な現像特性を供
給するために必要な現像コントラスト特性に関しても、
絶対水分量毎に6段階に記憶させる。それぞれに独立に
記憶させるのは濃度調整や後述する像担持体の使用履歴
補正を可能にするためである。
【0026】この記憶させた基本Vd−Vl特性に後述
する耐久係数Eにより補正を施して得たVd’−Vl’
特性と、現像コントラスト特性とにより、画像形成にお
ける最適な一次帯電バイアスと、現像バイアスの制御値
を決定する。ここで、記憶している6段階の絶対水分量
と、画像形成開始時に測定した温湿度検知手段である温
湿度センサ40の出力から算出した絶対水分量が異なる
場合には、絶対水分量を基準に線形補間することで対応
している。
【0027】ここで、基本Vd−Vl特性に関して詳し
く述べる。図3に絶対水分量10.0g時の基本Vd−
Vl特性を示す。ここに示すように、一般にVdの動き
に対して非線形にVlが追従する形になる。
【0028】下記の表1に絶対水分量を6段階にとった
ときの基本Vd−Vl特性を示す。
【0029】
【表1】
【0030】このように、本実施例で使用する像担持体
は、絶対水分量が多いほどVlの絶対値が小さくなる傾
向を示す。また、絶対水分量に対するVd−Vl特性の
変化率は絶対水分量が少なくなるほど急峻になり、大き
な非線形性を示す。従って、厳密には絶対水分量による
補間は非線形で行う必要があるが、誤差や計算量を考慮
し本実施例においては線形補間で十分と判断し実施して
いる。ただし、非線形補間をした方が、性能が上がるの
は言うまでもない。
【0031】つぎに、像担持体の光感度特性に関して説
明する。像担持体は本実施例においては機能分離型有機
感光体を用いている。図4に示すように、その層構成
は、Al基体10a、キャリア発生層10b、キャリア
輸送層10c、表面保護層10dとなっている。キャリ
ア発生層10bに到達する光量に応じてフォトキャリア
が発生し、像担持体表層の帯電電子と結合し電位が降下
する。
【0032】ここで、フォトキャリアの発生量はキャリ
ア発生層10bの塗工膜厚や濃度、キャリア輸送層10
c、表面保護層10dでの光透過率、塗工膜厚などのざ
まざまな因子で変化する。これらの因子は、画像形成を
繰り返すことにより徐々に変化する場合がある。その画
像形成を繰り返すことによって発生する変化をここでは
「耐久変化」と呼ぶことにする。
【0033】本画像形成装置の像担持体の光感度特性を
決定する因子の中で耐久変化にもっとも寄与する項目
は、表面保護層10dである。表面保護層10dは画像
形成を繰り返すごとに転写材や、現像剤、一次帯電剤な
どとの摺擦が発生しその膜厚が減少する。本画像形成装
置における像担持体10の表面保護層10dの膜厚は未
使用時6μmである。それを、残り1μmになるまで使
用することを標準とする。
【0034】ここで、表面保護層10dの耐久劣化によ
る膜厚減少についての要因を述べる。膜厚減少は、画像
形成枚数、画像形成ジョブ(Job)数、印字画素量の
3要素を主要因として発生する。
【0035】さらに、個々の要因を細分すると、画像形
成枚数は、転写材との摺擦、現像剤との摺擦、帯電剤と
の摺擦時間を代表している。画像形成Job数は、画像
形成1Jobごとに行っている像担持体の前回転と後回
転によって生じる現像剤との摺擦、帯電剤との摺擦時間
を代表している。印字画素量は転写材との摺擦、現像剤
との摺擦、帯電剤との摺擦時の負荷を代表している。当
然、印字画素量が多いほど摺擦時の負荷が増え膜厚減少
量が増加することにつながっている。
【0036】本実施例においては、この画像形成枚数、
画像形成Job数、印字画素量の3要素を組み合わせ、
耐久指数を定義し算出することによって、光感度を推測
し電位制御を行っている。
【0037】画像形成枚数をN、画像形成Job数を
J、印字画素量をDとすると、耐久指数Eは下記式で求
めることができる。
【0038】E=α×(N+1.4J)×D ここで、αは係数であるが、この値は画像形成装置の構
成により大きく異なる。また、画像形成装置の構成によ
ってはN、J、Dのうち必要なものだけを組み合わせて
算出してもよい。
【0039】耐久指数Eは、当然ながら像担持体の使用
状況により異なる。また、画像形成装置間で像担持体は
何度も入れ替えられる可能性があるため、耐久指数Eは
像担持体と一対で記憶されている必要がある。そこで、
本実施例においては図5に示すような、像担持体10、
一次帯電器5、および現像器7が一体的にカートリッジ
化され、画像形成装置本体に着脱可能なプロセスカート
リッジCに情報記憶手段である書き込み読み取り可能な
メモリ16を具備し、その中に耐久指数Eを格納してい
る。
【0040】また、メモリ16には、画像形成終了時に
更新された耐久指数Eが書き込まれ、格納される。
【0041】本画像形成装置における耐久指数と像担持
体の表面保護層の膜厚との関係を下記の表2に示す。
【0042】
【表2】
【0043】耐久指数Eを求めることにより、表2に示
す関係を用いて、像担持体10の表面保護層10dの膜
厚を求めることができる。その算出された表面保護層1
0dの膜厚をもとに、上記Vd−Vl特性を補正し電位
制御をすることで最適な画像を出力することが可能とな
る。
【0044】表面保護層10dの膜厚が求まったところ
で、表面保護層10dと表面電位の関係について述べ
る。絶対水分量10g(温度23度、湿度約57%)環
境下において、Vdを−500Vに一次帯電した像担持
体上に、0.46μJ/cm2の像露光を行った際の像
担持体10の表面電位と表面保護層10dの膜厚との関
係を図6に示す。図6に示すとおり、表面保護層10d
の膜厚が減少すると像担持体10の表面電位の絶対値は
小さくなる。これは主に表面保護層10dが薄くなるこ
とで光透過率が上がるためであると考えられる。
【0045】このように表面電位が変化すると、当然出
力濃度特性が変化するため、電位制御に補正をかけてい
る。また、表面保護層10dの膜厚に対する表面電位の
変化は環境の絶対水分量により異なっている。そこで、
Vdを−500Vに一次帯電した像担持体上に、0.4
6μJ/cm2の像露光を行った際の像担持体の表面電
位の基本Vd−Vl特性からの差分電位と、表面保護層
の膜厚と環境の絶対水分量との関係を下記の表3に示
す。
【0046】
【表3】
【0047】つぎに表3で示した特性を基にした電位制
御の補正について記す。具体的には表3で示した電位差
分値を用いてVd−Vl特性データに補正をかけてい
る。ここで、電位差分値をΔVlとし、補正後のVd−
Vl特性をVd’−Vl’特性とする。また、例えばV
dがxVのときのVlをVl(x)とし、光感度ふれ量
をΔVlと記すことにすると、補正式は下記のように定
めることができる。
【0048】Vl’=Vl(x)+ΔVl×Vl(x)
/Vl(500) この新たに求められたVl’と、現像コントラスト特性
とから一次帯電バイアスや現像バイアス値を決定する。
【0049】ここまで述べてきたように、要するに、像
担持体の耐久指数を求め、基本Vd−Vl特性を補正し
て、Vd’−Vl’特性とした上で電位制御を行うこと
になり、像担持体の使用劣化にかかわらず、常に安定し
た画像出力特性を提供することが可能となる。
【0050】ここでは、説明の為に像担持体の耐久指数
から像担持体表面保護層の膜厚を求め、それから表面電
位補正量を求めているが、実際の制御上では耐久指数か
ら直接表面電位補正量を求めている。
【0051】上記のように、本実施例によれば、画像形
成装置によらず、常に像担持体の特性に合った制御が実
施されることになり、ひいては電位センサなどを持たず
低価格・小サイズでありながら、高画質画像を安定的に
供給することが可能となる。
【0052】実施例2 つぎに、本発明の第2実施例について説明する。本実施
例においては、像担持体の耐久指数Eの補正時に、第1
実施例とは異なり画像露光量を制御することで補正を行
っている。
【0053】本実施例における像担持体の露光量に対す
る表面電位の関係(以下E−V特性とする)を図7に示
す。図7に示すように、露光量を増減することで像担持
体の表面電位を変化させることができるため、光感度特
性の補正を露光量の変化で行うことが可能となってい
る。
【0054】ここで、具体的な補正方法を述べる。像担
持体の耐久指数Eが与えられると、下記の表4に示すテ
ーブルから露光補正量を算出する。なお、露光補正量は
設計中心の露光量0.46μJ/cm2に対する比率で
示している。
【0055】
【表4】
【0056】算出した補正量により像露光されると、V
d−Vl特性は設計中心値と変化がなくなるため、一次
帯電バイアスや、現像バイアスの求め方は像担持体の耐
久指数が0のときと同じである。
【0057】上記のように本実施例によれば、像担持体
が使用劣化した場合に、画像露光量を変化させることで
補正を行い、表面電位を常に設計中心とすることによ
り、高画質画像を安定的に供給することが可能となる。
【0058】実施例3 つぎに、本発明の第3実施例について説明する。本実施
例においては、耐久指数Eの補正に、第1および第2実
施例とは異なり画像信号の変換を行うことで対応してい
る。
【0059】本実施例の画像形成装置において複写機と
しての画像信号の流れを図8に示す。
【0060】入力センサ部であるCCD13から取り込
まれたR、G、Bの画像信号を、入力補正回路21、フ
ィルタ22、LOG変換部23を経て、色変換処理部2
4で色変換しY、M、C、Kのデータにして、最後にガ
ンマ変換処理部(画像信号変換処理部)25で、画像形
成装置の出力濃度特性に合わせてガンマ変換を行ない、
LEDアレイ6から露光を行なう。
【0061】このガンマ変換を行う際にルックアップテ
ーブルを用いるが、そのテーブルは耐久指数0のものが
画像形成装置に記憶されている。
【0062】本実施例での耐久指数Eの補正には耐久指
数Eが0のルックアップテーブルに対しての差分テーブ
ルを追加作用させることで運用している。
【0063】図9に像担持体の耐久指数Eが0(表面保
護層膜厚6μm)のときと、例えば、耐久指数Eが20
0k(表面保護層膜厚2μm相当)のときの画像形成装
置の画像出力濃度特性を示す。これらの特性の違いを差
分テーブルとして像担持体10と一対にプロセスカート
リッジC内のメモリ16に記憶させる。その差分テーブ
ルを標準ルックアップテーブルに加算してから画像信号
に作用させることで、光感度がふれている、すなわち変
化している像担持体を使用しても常に画像出力濃度特性
は安定になる。
【0064】つまり、像担持体の光感度のふれが存在す
る場合に、画像信号変換テーブルを変化させることで補
正を行い、画像出力濃度特性を常に設計中心とすること
により、高画質画像を安定的に提供することが可能とな
る。
【0065】なお、上記実施例においては、耐久指数に
基づく画像形成制御をそれぞれ単独で行なう場合につい
て説明したが、それぞれ適宜組み合わせて実施してもよ
い。
【0066】以上、本発明をいくつかの好ましい実施例
について説明したが、本発明はこれらの実施例に限定さ
れるものではなく、特許請求の範囲内においていろいろ
な変形や応用が可能である。
【0067】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の画像形成装置およびプロセスカートリッジは、情報記
憶手段に像担持体の固有情報を記憶させその情報に基づ
き画像形成制御を行うことにより、前記像担持体の光感
度特性が使用に応じて変化した場合においても、低価格
化、小型化を達成しながら、正確な電位制御を自動で行
い高画質化を達成できる。つまり本発明により、小型・
低コスト・高画質の画像形成装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る画像形成装置の一実施例を示す概
略構成図である。
【図2】本発明に係る電位制御の一実施例を示す図であ
る。
【図3】第1実施例におけるVd−Vl特性を示す図で
ある。
【図4】第1実施例における像担持体の層構成を示す図
である。
【図5】本発明に係るプロセスカートリッジの一実施例
を示す概略構成図である。
【図6】第1実施例における像担持体の表面電位と表面
保護層の膜厚との関係を示す図である。
【図7】第2実施例における像担持体のE−V特性を示
す図である。
【図8】第3実施例における画像信号の流れを示す図で
ある。
【図9】第3実施例における像担持体の耐久指数Eが0
のときと、耐久指数Eが200kのときの画像出力濃度
特性を示す図である。
【符号の説明】
5 一次帯電器(帯電手段) 6 LEDアレイ(露光手段) 7 現像器(現像手段) 10 感光ドラム(像担持体・電子写真感光体) 16 メモリ(情報記憶手段)
フロントページの続き (72)発明者 橋本 浩一 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キヤ ノン株式会社内 Fターム(参考) 2H027 DA44 DD09 DE07 EA01 EA02 EA05 EC20 EE08 HB05 HB14 HB17 2H071 BA13 BA34 DA02 DA06 DA08 DA15

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 像担持体と、前記像担持体を一様に帯電
    する帯電手段と、前記像担持体を入力した画像信号に基
    づき露光し静電潜像を形成する露光手段と、前記静電潜
    像を顕画化する現像手段と、前記顕画化された画像を記
    録媒体上に転写する転写手段と、情報記憶手段と、を有
    する画像形成装置において、 前記情報記憶手段に前記像担持体の固有情報を記憶さ
    せ、その情報に基づき画像形成制御を行うことを特徴と
    する画像形成装置。
  2. 【請求項2】 前記像担持体の固有情報は、像担持体の
    使用履歴であることを特徴とする請求項1の画像形成装
    置。
  3. 【請求項3】 前記使用履歴とは、像担持体を用いて画
    像形成した記録媒体の枚数であることを特徴とする請求
    項1または2の画像形成装置。
  4. 【請求項4】 前記使用履歴とは、像担持体を用いて画
    像形成したジョブの回数であることを特徴とする請求項
    1、2、または3の画像形成装置。
  5. 【請求項5】 前記使用履歴とは、像担持体を用いて画
    像形成した印字画素量であることを特徴とする請求項1
    から4のいずれかの画像形成装置。
  6. 【請求項6】 前記使用履歴とは、前記像担持体を用い
    て画像形成した記録媒体の枚数、前記ジョブ回数、前記
    印字画素量のいずれか2つ以上を組み合わせて求める使
    用履歴指数であることを特徴とする請求項5の画像形成
    装置。
  7. 【請求項7】 前記画像形成制御は前記帯電手段および
    /または前記現像手段における印加電圧の制御であるこ
    とを特徴とする請求項1から6のいずれかの画像形成装
    置。
  8. 【請求項8】 前記画像形成制御は前記露光手段の露光
    量であることを特徴とする請求項1から7のいずれかの
    画像形成装置。
  9. 【請求項9】 前記画像形成制御は露光するための画像
    信号を変換する画像信号変換処理部での変換内容の変更
    であることを特徴とする請求項1から8のいずれかの画
    像形成装置。
  10. 【請求項10】 前記像担持体の表面電位を測定する手
    段を有しないことを特徴とする請求項1から9のいずれ
    かの画像形成装置。
  11. 【請求項11】 少なくとも前記像担持体と、前記情報
    記憶手段とは一体的にカートリッジ化され、このカート
    リッジは画像形成装置本体に着脱可能であることを特徴
    とする請求項1から10のいずれかの画像形成装置。
  12. 【請求項12】 前記像担持体は電子写真感光体である
    ことを特徴とする請求項1から11のいずれかの画像形
    成装置。
  13. 【請求項13】 画像形成装置本体に着脱可能なプロセ
    スカートリッジにおいて、 少なくとも電子写真感光体と、情報記憶手段とを有し、
    前記情報記憶手段には前記電子写真感光体の固有情報が
    記憶され、この情報に基づき画像形成制御がなされるこ
    とを特徴とするプロセスカートリッジ。
  14. 【請求項14】 前記電子写真感光体の固有情報は、電
    子写真感光体の使用履歴であることを特徴とする請求項
    13のプロセスカートリッジ。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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