JP2002268501A - 画像形成装置 - Google Patents

画像形成装置

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JP2002268501A
JP2002268501A JP2001069559A JP2001069559A JP2002268501A JP 2002268501 A JP2002268501 A JP 2002268501A JP 2001069559 A JP2001069559 A JP 2001069559A JP 2001069559 A JP2001069559 A JP 2001069559A JP 2002268501 A JP2002268501 A JP 2002268501A
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Japan
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toner
developing device
image forming
forming apparatus
photoconductor
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JP2001069559A
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Shuichi Endo
修一 遠藤
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Ricoh Co Ltd
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Ricoh Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 未使用の新しいトナーと使用済みトナーとの
混合時に発生する感光体表面のトナー汚れを防止する画
像形成装置を実現する。 【解決手段】 帯電させた感光体100の表面に光を照
射し像を書き込み、光書き込みされた像に応じて、感光
体100にトナー担持体210を接触させてトナーを移
行させて現像する現像装置200を有する電子写真方式
の画像形成装置において、画像形成装置の本体制御装置
の記憶手段に記憶された現像装置200の現像使用回数
があらかじめ定められた所定数より多く、かつ、現像装
置200に装着された着脱可能なトナーカートリッジ2
50内に備えられたデータ記憶手段260に、使用履歴
無しと記録された新しいトナーカートリッジが、現像装
置200に装着されていることが検出された場合、感光
体100の表面の汚れ防止手段として、通常の画像出力
動作を行なう前に、現像装置200を回転駆動させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、画像形成装置に関
し、特に、電子写真方式の画像形成装置に関する。
【0002】
【従来の技術】画像形成装置において、現像装置のトナ
ー残量が少なくなってきた時に、新しくトナーを補充す
るために、トナーカートリッジを交換するが、該トナー
カートリッジから送られてくる新しいトナーと、前記現
像装置内にまだ残っている使用されてきた古いトナーと
が混ざり合った状態が発生している。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】交換されたトナーカー
トリッジから送られてくる新しいトナーと、まだ残って
いる古いトナーとが混ざり合った時に、帯電性が不安定
なトナーが発生し、感光体の地肌部に付着してしまうと
いう問題が発生している。
【0004】この問題は、磁性キャリアとトナーの現像
剤とを磁気ブラシで感光体に当接させる二成分現像方式
や、トナー担持体(以降、現像ローラと記す)表面にト
ナー層を形成して、感光体に接触して現像させる一成分
現像方式の両方で見られる現象であるが、とりわけ、一
成分現像方式の方が発生しやすい。それは以下の理由に
よる。
【0005】現像装置内のトナーは、現像装置を使用し
ていくに従って、攪拌や摩擦を繰り返し、その表面状態
の変化や粒径の選択的消費(小粒径トナーが先に消費さ
れやすい)によって、帯電特性の低下、残されたトナー
の大粒径化により、未使用状態の新しいトナーの場合と
は特性が変化してくる。トナー残量の少なくなった現像
装置に、トナーカートリッジから未使用状態の新しいト
ナーが入って来ると、未使用状態の新しいトナーの方が
帯電性も高く、移動しやすい(流れやすい)ので、現像
ローラ表面に未使用状態の新しいトナーが付き易くな
る。
【0006】接触型の一成分現像方式では、現像ローラ
上に形成するトナー層は、一般的に、1〜1.5層程度
であり、トナー層がはっきり上層と下層とに分かれるわ
けではないが、現像ローラ表面に近い下層に未使用トナ
ーの層、その上にそれまで現像装置内に残っていたトナ
ー(残存トナー)の層が形成される。未使用トナーの層
の上に載った残存トナーは、先に述べたように、帯電性
が低下している上に、現像ローラとの接触摩擦が不足し
て、その帯電性が更に不安定となりやすい。
【0007】また、現像時には現像ローラと感光体とに
挟まれて電圧(現像させるための現像バイアス電圧)が
かかるので、帯電性が不安定なトナーは、その帯電極性
が逆転しやすく、それが感光体に付着して、先に述べた
感光体地肌部のトナー付着となる。
【0008】この問題は、未使用トナーと使用済みトナ
ーとの混合が不充分なときに発生するために、現像装置
内で十分に両方のトナーを攪拌・混合すれば、感光体地
肌部のトナー汚れを防ぐことができる。
【0009】(発明の目的)本発明に係る画像形成装置
の目的は、次の点にある。即ち、光により書き込みされ
た像に応じて感光体にトナー担持体(即ち、現像ロー
ラ)を接触させることにより、トナーを移行させて現像
する現像装置を有する電子写真方式の画像形成装置にお
いて、画像形成装置の本体制御装置の記憶手段に現像装
置の現像使用回数および現像画素数のデータを記憶させ
る。更に、現像装置に交換可能なトナーカートリッジを
有し、また、該トナーカートリッジにデータを記憶する
データ記憶手段を有する。更に、該データ記憶手段に使
用履歴無しとするデータを有する新しいトナーカートリ
ッジが現像装置に装着されていることを画像形成装置の
本体制御装置が検出し、かつ、該本体制御装置の記憶手
段に記憶されている現像装置の現像使用回数が所定数よ
り多い時に、通常の画像出力動作を行なう前に、現像装
置を回転駆動させる制御を行なわせる。而して、新しい
トナーカートリッジに交換した直後の感光体地肌汚れを
速やかに解消し、実際の画像出力時には、地肌汚れの無
い画像を得ることができるようにすることに、本発明の
目的がある。
【0010】
【課題を解決するための手段】請求項1に記載の発明
は、感光体と、該感光体の表面を帯電する帯電手段と、
帯電した該感光体の表面に光を照射し像を書き込む光書
き込み手段と、光書き込みされた像に応じて前記感光体
にトナー担持体を接触させてトナーを移行させ現像する
現像装置とを少なくとも有する電子写真方式の画像形成
装置において、当該画像形成装置の本体制御装置の記憶
手段に、前記現像装置の現像使用回数および現像画素数
に関するデータを記憶し、更に、前記現像装置に対して
着脱交換可能なトナーカートリッジを有し、また、該ト
ナーカートリッジの使用履歴に関するデータを記憶する
データ記憶手段を該トナーカートリッジに有し、該デー
タ記憶手段に記憶させたデータに基づいて、使用履歴無
しのデータを有する新しいトナーカートリッジが、前記
現像装置に装着されていることを画像形成装置の前記本
体制御装置が検出し、かつ、前記本体制御装置の前記記
憶手段に記憶されている前記現像装置の現像使用回数が
あらかじめ定められた所定数よりも多い場合には、前記
感光体表面の汚れ防止手段として、通常の画像出力動作
を行なう前に、前記現像装置を回転駆動させる回転駆動
制御を行なうことを特徴とするものである。
【0011】請求項2に記載の発明は、請求項1に記載
の画像形成装置において、前記感光体表面の前記汚れ防
止手段として、前記現像装置を回転駆動させる前記回転
駆動制御を行なう代わりに、前記感光体の回転速度をあ
らかじめ定められた通常の回転速度よりも遅くする画像
形成装置とすることを特徴とするものである。
【0012】請求項3に記載の発明は、請求項1に記載
の画像形成装置において、前記感光体表面の前記汚れ防
止手段として、前記現像装置を回転駆動させる前記回転
駆動制御を行なう代わりに、前記感光体の表面に帯電さ
せる帯電電位と前記現像装置の前記トナー担持体にかけ
るバイアス電圧との電位差をあらかじめ定められた通常
の電位差よりも小さくする画像形成装置とすることを特
徴とするものである。
【0013】請求項4に記載の発明は、請求項1に記載
の画像形成装置において、更に前記感光体に固体潤滑剤
を塗布する塗布手段を有し、前記感光体表面の前記汚れ
防止手段として、前記現像装置を回転駆動させる前記回
転駆動制御を行なう代わりに、前記感光体の表面に塗布
する固体潤滑剤の量をあらかじめ定められた通常量より
も多くする画像形成装置とすることを特徴とするもので
ある。
【0014】
【発明の実施の形態】図1に、本発明に係る画像形成装
置の一例としてカラー画像形成装置の場合における一実
施例を示す。図1において、画像形成装置の中央部にベ
ルト状の感光体100を配置し、時計回りの方向に回転
させる。クリーニングブレード160により感光体10
0上のトナーなどを掻き落として、表面を清浄にし、帯
電手段110(図1においては、帯電ローラを示す)に
高圧電圧をかけて、感光体100表面を帯電させる。光
書き込み手段120により、感光体100に画像に応じ
た光(たとえば、レーザ光等)を照射し、静電潜像を形
成させる。
【0015】一方、現像装置200としては、トナーの
色ごとに、黒K,イエローY,シアンC,マゼンタMの
4台の現像装置が配置されている。まず、マゼンダMの
現像装置を感光体100に当接させて現像を行ない、そ
の像を転写ベルト300に転写させる。この際、他の黒
K,イエローY,シアンCの現像装置200は、マゼン
ダMの像に他の色のトナーが混じらない様に、感光体1
00との間に隙間を空けて、当接しないようにする。こ
の現像装置200の接触と離隔を行なわせる方法として
は、現像装置200をカムで動かす方法(即ち、方法
A)や、現像装置200を駆動力を利用して接触させ、
一方、駆動力が働かない時にスプリングで現像装置20
0を引き戻すようにして離隔させる方法(即ち、方法
B)等がある。
【0016】現像装置200では、感光体100に順
次、色ごとに(たとえば、ここでは、マゼンダM→シア
ンC→イエローY→黒Kの順に)現像動作を行なわせ、
転写ベルト300に重ね合わせていき、最終的に4色の
トナーを重ね合わせた像を、転写紙に転写させて、定着
装置400により、トナーを溶融・定着させて、排出さ
せる。一方、感光体100は、転写ベルト300への転
写部を通過した後、固体潤滑剤の塗布手段150によ
り、感光体100表面に固体潤滑剤を適正量塗布させ
て、クリーニングブレード160に達する。
【0017】感光体100に固体潤滑剤を塗布する目的
は、感光体100のクリーニング性の向上、感光体10
0へのフィルミング(表面付着)の防止、現像からの感
光体100の地肌部へのトナー付着防止、転写ベルト3
00のフィルミング防止などがある。固体潤滑剤の塗布
手段150は、たとえば、回転ロールブラシと固体潤滑
剤のブロックから構成されていて、固体潤滑剤の種類と
して、PTFEやPVDF、金属石鹸(ステアリン酸亜
鉛、ステアリン酸ナトリウム等)などが用いられる。
【0018】次に、図1に示す画像形成装置に用いてい
る現像装置の実施例について更に詳しく図2を用いて説
明する。図2は、図1に示す画像形成装置内にある4つ
の現像装置200のうち、いずれか1つの現像装置20
0の構成を示すブロック構成図である。図2において、
現像装置200は、感光体100にトナーを現像する現
像ローラ(トナー担持体)210,該現像ローラ210
のトナー付着量を規制し、かつ、トナーを本帯電させる
ローラ状のトナー層規制部材230,該トナー層規制部
材230の表面のトナーを掻き落とすための掻き落とし
部材232,現像ローラ210にトナーを予備帯電させ
ながら供給するトナー供給ローラ220,トナーが現像
装置200の外部に漏れ出ないようにトナーが収納され
ているトナーホッパ201(即ち、符号201で示した
空間),該トナーホッパ201からトナー供給ローラ2
20へトナーを搬送するトナー搬送部材241,現像ト
ナーホッパ201内のトナーの残量が少なくなってきた
時に、新しくトナーを補充でき、かつ、現像装置200
に対して着脱可能なトナーカートリッジ250,トナー
カートリッジ250の内部から現像トナーホッパ201
内へトナーを送り出す二つのアジテータ242及び24
3,トナーカートリッジ250に取り付けられ、該トナ
ーカートリッジ250の使用履歴に関するデータを記憶
するデータ記憶手段260から構成されている。
【0019】なお、ここでは、図1に示すごとく、ベル
ト状の感光体100を図示しているが、現像ローラ21
0の硬度を低く抑えることにより、ドラム状の感光体を
用いることも可能である。現像ローラ210は、感光体
100の進行方向(図2においては、下→上の方向)と
同一方向、即ち、図2に示す反時計回りの方向に、感光
体100に対して、線速比1.1〜2.0倍速程度で回転
している。トナー搬送部材241は、回転方向が、時計
回り(CW)方向であっても、反時計回り(CCW)方
向であっても、ともに機能を満たすことが可能である
が、回転することによって、トナーを供給ローラ220
に送り出す。供給ローラ220は、金属芯金とポリウレ
タン,シリコン,EPDM,ポリカーボネートなどの発
泡材とから構成されている。供給ローラ220は現像ロ
ーラ210に所定のニップをもって接触させ、相対線速
差を保つように、CW方向もしくはCCW方向に回転
し、供給ローラ220上のトナーを、該ニップ内で現像
ローラ210表面に擦りつけることにより、トナーを予
備摩擦帯電させながら供給する。
【0020】ローラ状のトナー層規制部材230は、現
像ローラ210に対して所定の荷重で当接していて、そ
のニップに供給ローラ220より供給されてきたトナー
を通過させることで、トナー通過量を一定に整えて、ま
た、現像ローラ210表面のスラスト方向位置によら
ず、均一なトナー層を形成させる。また、通過したトナ
ーは、トナー層規制部材230と現像ローラ210の双
方の表面と摩擦帯電されるので、感光体100への現像
に供されるトナーは安定した帯電量を持つことができ
る。
【0021】ここで、現像トナーホッパ201と装着さ
れたトナーカートリッジ250の一連のトナー補給経路
において、トナーが新しい状態、もしくはトナーが同じ
トナーカートリッジ250から補給されて、現像トナー
ホッパ201内で同じストレスを受けて一様に特性変化
をしている場合には、現像ローラ210上のトナー層に
はトナー特性のばらつきがないため、トナー帯電量の絶
対値は異なる(たとえば、新しいトナーでは 単位重量
あたりのトナー帯電量は、−25μC/gに対して、古
くなったトナー帯電量は、−15μC/g)が、前述し
たように、トナー層の帯電量は比較的安定しているの
で、感光体の地肌部へのトナー付着は起こりにくい。
【0022】しかしながら、前述の[発明が解決しよう
とする課題]の項で述べたように、未だ現像トナーホッ
パ201内にトナーが残っている状態で、特性の異なる
トナー(新しく帯電性が高いトナー)が現像トナーホッ
パ201内に入ってきたときに、ストレスを受けた古い
トナーが、現像ローラ210表面との摩擦帯電を阻害さ
れるために、更に帯電量が低下しているものと考えられ
る。そこで、新しいトナーカートリッジ250に交換さ
れたことを検知し、そのような状況下では、現像トナー
ホッパ201にトナーカートリッジ250から新しいト
ナーを補充しつつ、現像トナーホッパ201内に残って
いたトナーとの混合を効率的に行なって、感光体100
の地肌汚れを防ぐことが、本発明の目的である。
【0023】その実施例として、本発明に係る画像形成
装置の本体制御装置の記憶手段(図示していない)に
は、現像装置の現像使用回数および現像画素数のデータ
を記憶する記憶手段(図示していない)を有している。
更に、現像装置200の交換可能なトナーカートリッジ
250に、データを記憶する手段(図2に示すデータ記
憶手段260)を有し、そのデータ記憶手段260に
は、たとえば、以下のデータを記憶させる。当該トナー
カートリッジ250の使用履歴の有無、使用現像回数
(たとえばA4サイズを基準として、現像動作を行った
回数)、現像画素数(現像すべき光書き込み手段で光照
射した画素数の総合計、もしくは、その総画素数のまま
では、多大なデータ数となるので、本体制御装置で総画
素数をカウントし、それを丸めた数値)をカートッリッ
ジ250のデータ記憶手段260に記憶させる。トナー
カートリッジ250のデータ記憶手段260は、現像装
置200を画像形成装置本体にセットした際に、本体制
御装置と接続され、データの読み取り・書換えが可能と
なる。
【0024】そこで、データ記憶手段260に使用履歴
無しのデータを有する新しいトナーカートリッジ250
が現像装置200に装着されていることを、画像形成装
置の本体制御装置が検出した時、更に、本体制御装置の
前記記憶手段に記憶されている現像装置の現像使用回数
が所定数より多い時に、即ち、現像装置200自体が既
に使用されているものであって、まったくの新品ではな
い時、かかる上記2条件が同時に成立した場合は、前述
した新しいトナーが、古いトナーに混合して補充される
場合に相当し、問題となる感光体100の地肌部へのト
ナー付着(地肌汚れ)を防止するために、通常の画像出
力動作を行なう前に、現像装置200を回転駆動させる
制御を行なって、現像装置200の現像トナーホッパ2
01内のトナーの攪拌・混合を行なう。
【0025】ここで、現像装置200の現像ローラ21
0を駆動回転させるとき、前述したように、現像ローラ
210と感光体100を当接しないで行なうことができ
る場合(前記方法Aの場合)は、そのまま回転駆動を行
なえば良いが、現像ローラ210を回転駆動させると、
現像ローラ210が感光体100に当接してしまう場合
(前記方法Bの場合)、もしくは、図3に示すように、
常に感光体100と現像ローラ210とが当接している
モノクロの画像形成装置のような場合には、上記トナー
カートリッジ250を新しく交換した後に現像ローラ2
10を駆動すると、今まで説明した感光体の地肌トナー
付着汚れが発生し、無駄なトナー消費を行なってしま
う。なお、図3においては、図1及び図2における場合
と同じ機能を有するブロックに対しては、同一の符号を
付している。
【0026】このようなトナー消費を極力防ぐための方
法として、現像ローラ210のみを回転させ、感光体1
00を停止させてしまうと、感光体100の現像ローラ
210への当接面のみが磨耗して、不具合を発生してし
まうので、上記現像ローラ210の回転時間(たとえ
ば、2〜3分)の間だけ、感光体100を遅く駆動させ
る。即ち、感光体100と現像ローラ210の線速差を
大きくする。これにより、感光体100への地肌トナー
付着を低減させることができると共に、トナーの消費量
を抑えることができる。また、別の方法として、感光体
100の表面に固体潤滑材を塗布する手段(図1、図3
に示す塗布手段150)が搭載されている場合には、固
体潤滑材の塗布による地肌トナー付着の抑制効果を利用
して、通常の塗布量よりも多い量の固体潤滑剤を、この
制御時に塗布させて、トナー消費を防ぐ。固体潤滑剤の
塗布量は、塗布手段150の回転数や固体潤滑剤のブロ
ックへのブラシロールの圧力を上げるなどにより可変に
できる。
【0027】また、上記感光体100へのトナー付着汚
れは、主原因として、トナーの帯電極性の反転で発生
し、かつ、現像バイアス(即ち、トナー担持体である現
像ローラ210のバイアス電圧)と感光体100の地肌
の帯電電位との電位差が大きい時ほど、極性反転が起こ
りやすい傾向がある。現像時においては、階調性を出す
ため等の理由から、通常の例として、地肌の帯電電位が
−500Vで、現像バイアスが−250Vというよう
に、ある程度電位差(ここでは、250V差)を設けて
いる。そこで、新旧のトナーの混在による感光体100
の地肌汚れを防止する手段として、この電位差を、ある
一定の時間だけ、100Vのように少なくすることによ
り、上記地肌トナー付着を低減して、トナーの消費量を
抑えることができる。
【0028】
【発明の効果】(請求項1に記載の発明の効果)トナー
カートリッジが着脱交換されたことを検知して、現像装
置を回転駆動させることにより、トナーの攪拌混合が行
なわれ、感光体地肌部へのトナー付着汚れを防ぐことが
できると共に、トナーの無駄な消費量を低減させること
ができる。 (請求項2乃至4のいずれかに記載の発明の効果)構成
を簡略化するために、感光体と現像ローラ(即ち、トナ
ー担持体)とが、現像ローラの駆動時に接触する構成と
なっている画像形成装置においては、感光体の回転速度
を通常よりも遅くしたり、感光体の表面の帯電電位と現
像ローラ(即ち、トナー担持体)のバイアス電圧との電
位差を通常よりも小さくしたり、あるいは、感光体の表
面に塗布する固体潤滑剤の量を通常よりも多くしたりす
ることにより、感光体地肌部へのトナー付着汚れを最小
限にとどめることができ、トナーの無駄な消費も低減す
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係る画像形成装置の一例としてカラ
ー画像形成装置の場合における一実施例を示すブロック
構成図である。
【図2】 図1に示す画像形成装置内にある4つの現像
装置のうち、いずれか1つの現像装置の構成を示すブロ
ック構成図である。
【図3】 モノクロの画像形成装置における現像装置の
構成を示すブロック構成図である。
【符号の説明】
100…感光体、110…帯電手段、120…光書き込
み手段、150…塗布手段、160…クリーニングブレ
ード、200…現像装置、201…(現像)トナーホッ
パ、210…現像ローラ(トナー担持体)、220…ト
ナー供給ローラ、230…トナー層規制部材、232…
掻き落とし部材、241…トナー搬送部材、242,2
43…アジテータ、250…トナーカートリッジ、26
0…データ記憶手段、300…転写ベルト、400…定
着装置。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) G03G 21/00 350 G03G 15/08 507H Fターム(参考) 2H027 DA02 DA06 DA27 DA41 DA45 DD01 EA04 ED02 ED03 ED08 ED27 EE03 EE04 EE08 EF06 2H035 CA05 CB06 CG01 2H077 AA01 AD02 AD06 AD35 BA03 EA15 2H134 GA01 GB02 KA17 KA28 KB13 KB14 KG01 KG03 KG08 LA01 LA02 2H200 FA08 GA24 HA02 HA29 HB12 HB22 PA05 PA22

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 感光体と、該感光体の表面を帯電する帯
    電手段と、帯電した該感光体の表面に光を照射し像を書
    き込む光書き込み手段と、光書き込みされた像に応じて
    前記感光体にトナー担持体を接触させてトナーを移行さ
    せ現像する現像装置とを少なくとも有する電子写真方式
    の画像形成装置において、当該画像形成装置の本体制御
    装置の記憶手段に、前記現像装置の現像使用回数および
    現像画素数に関するデータを記憶し、更に、前記現像装
    置に対して着脱交換可能なトナーカートリッジを有し、
    また、該トナーカートリッジの使用履歴に関するデータ
    を記憶するデータ記憶手段を該トナーカートリッジに有
    し、該データ記憶手段に記憶させたデータに基づいて、
    使用履歴無しのデータを有する新しいトナーカートリッ
    ジが、前記現像装置に装着されていることを画像形成装
    置の前記本体制御装置が検出し、かつ、前記本体制御装
    置の前記記憶手段に記憶されている前記現像装置の現像
    使用回数があらかじめ定められた所定数よりも多い場合
    には、前記感光体表面の汚れ防止手段として、通常の画
    像出力動作を行なう前に、前記現像装置を回転駆動させ
    る回転駆動制御を行なうことを特徴とする画像形成装
    置。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の画像形成装置におい
    て、前記感光体表面の前記汚れ防止手段として、前記現
    像装置を回転駆動させる前記回転駆動制御を行なう代わ
    りに、前記感光体の回転速度をあらかじめ定められた通
    常の回転速度よりも遅くすることを特徴とする画像形成
    装置。
  3. 【請求項3】 請求項1に記載の画像形成装置におい
    て、前記感光体表面の前記汚れ防止手段として、前記現
    像装置を回転駆動させる前記回転駆動制御を行なう代わ
    りに、前記感光体の表面に帯電させる帯電電位と前記現
    像装置の前記トナー担持体にかけるバイアス電圧との電
    位差をあらかじめ定められた通常の電位差よりも小さく
    することを特徴とする画像形成装置。
  4. 【請求項4】 請求項1に記載の画像形成装置におい
    て、更に前記感光体に固体潤滑剤を塗布する塗布手段を
    有し、前記感光体表面の前記汚れ防止手段として、前記
    現像装置を回転駆動させる前記回転駆動制御を行なう代
    わりに、前記感光体の表面に塗布する固体潤滑剤の量を
    あらかじめ定められた通常量よりも多くすることを特徴
    とする画像形成装置。
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