JP2004021033A - 画像形成装置及びその方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】感光体における放電量の増加を抑制して感光体層の消耗を軽減することができ低コスト・省スペースを実現すること。
【解決手段】記録媒体数計上部1−11で計上している記録媒体数が所定数に達した場合、CPU1−1は放電電流測定部1−13により帯電電源部から感光体への放電量の測定を行う。放電量が所定範囲を超えている場合、CPU1−1は放電量が所定の範囲内に収まるように増幅率切り替え部1−12によりCPU1−1から出力されるパルス波形を増幅部1−2において増幅する際の増幅率を減少させる。増幅部1−2での増幅率を減少させることによりフィルタ部1−3、カップリングコンデンサ1−4を経て昇圧部1−5より出力される交流電圧は振幅が減少され、その結果、帯電部と感光体との間における放電量を減少させることが可能となる。
【選択図】    図1

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像形成装置及びその方法に関し、より詳細には、電子写真技術を用いた画像形成装置及びその方法における高圧電源制御技術に関する。
【0002】
【従来の技術】
図5は、従来の電子写真技術を用いた画像形成装置を示すブロック図で、図中符号1は感光部、11は感光部の導体部、12は感光体を示している。導体部11はグランドに接地されている。2は帯電部、21は帯電部の導体軸、22は弾力性のある抵抗体を示している。ここで感光体12と抵抗体22は接触しており、印字動作中は感光部1および帯電部2は、図示しない駆動手段により矢印方向に回転動作を行っている。
【0003】
符号23は、帯電電源部で、印字動作中は、交流電圧と直流電圧を重畳した電圧を帯電部2の導体軸21に印加する。このとき感光体12と抵抗体22の接触部近傍では、コロナ放電が発生して感光体12の表面が帯電される。なお、帯電された感光体12の表面電位は、帯電電源部23により印加される直流電圧とほぼ等しい電位となる。また、帯電電源部23で交流電圧を重畳するのは、コロナ放電を促進して感光体12の表面電位を均一化するためである。
【0004】
符号9はレーザ走査光で、帯電された感光体12表面には、光走査部(図示せず)より画像信号に応じてon/off制御が行われるレーザ走査光9が照射される。感光体12の表面上にレーザ走査光9が照射されると、照射された感光体12の表面部分は、生成された光電子により等価的に抵抗率が下がるため帯電電源部23により帯電された表面電荷が減衰する。従って、レーザ走査光9が照射された部分の電位の絶対値は減少する。この結果、感光体12の表面には画像信号に応じた静電潜像が形成される。
【0005】
符号3は現像部で、31は中空の導体ローラ部、32は導体ローラ部31の内部に埋め込まれたマグネットを示している。導体ローラ部31の表面には、弾性のある現像ブレード33が接している。現像部3と現像ブレード33の間には、攪拌により負電位に帯電されたトナー(着色荷電粒子)100が蓄積されている。
【0006】
トナー100自体は磁性体で、導体ローラ部31の表面とマグネット32で生じる電気鏡像効果による静電気力により導体ローラ部31の表面にひきつけられる。導体ローラ部31の表面上に付着したトナー100の多くは、現像ブレード33により剥ぎ取られ表面近傍のみのトナー100が導体ローラ部31と感光体12との隙間部に運ばれる。なお、感光体12と導体ローラ31の間には微小な隙間(200ミクロン以下)が設けてある。
【0007】
符号34は現像電源部で、印字動作中は交流電圧と直流電圧が重畳された電圧を現像部3の導体ローラ部31に印加する。この現像電源部34の電圧印加により感光体12と導体ローラ31の隙間部には電界が生じて導体ローラ部31の表面に付着したトナー100が導電ローラ31から飛翔する。
【0008】
ここで感光体12の表面においてレーザ走査光9が照射されていない部分は、負電位に帯電しており、その表面電位は、現像電源部34の直流電圧より低くなるように設定されている。このためトナー100に対して直流的には導体ローラ31に押し戻す方向に力が作用することとなり、飛翔したトナー100は現像部3に戻されることになる。
【0009】
一方、感光体12の表面のうちレーザ走査光9が照射された部分は、表面の負電荷が減衰しているため、その部分の電位は、現像電源部34の直流電圧より高くなる。このためトナー100に対しては直流的には感光体12に引き付ける力が作用することとなり、飛翔したトナー100は感光体12に付着することになる。このようにして感光体12表面には、レーザ走査光9により形成された静電潜像に応じたトナー像が形成される。
【0010】
符号4は転写手段で、41は導体軸、42は弾性のある抵抗体を示している。感光体12の表面上に形成されたトナー像は、転写部4の方向に運ばれる。また、抵抗体42の表面は感光体12と接していて、記録媒体は抵抗体42と感光体12との間を搬送される。
【0011】
符号43は転写電源部で、記録媒体通過時には正の直流電圧を転写部4に印加する。このとき感光体12の表面上にあるトナー100は記録媒体の方向に引き付けられ、感光体12上に形成されたトナー像が記録媒体に転写される。トナー像が転写された記録媒体は、その後、定着部(図示せず)へ搬送される。定着部に搬送された記録媒体は、定着部内で加熱、加圧されることにより記録媒体にトナーが固着され機外へ排出される。なお、記録媒体に転写されず感光体12上に残ったトナー100は、クリーニングブレード5により取り除かれ、画像形成装置は次の印字動作に備える。
【0012】
図6及び図7は、従来の帯電電源回路を示すブロック図で、図中符号6−1は、パルス波形の出力および停止、その他画像形成装置全体の動作を制御するCPU、6−2はCPU6−1から出力されたパルス波形を増幅する増幅部、6−3は増幅部6−2で増幅された出力波形の高周波成分を遮断して方形波を正弦波に変換するためのフィルタ部、6−4はフィルタ部6−3の出力の直流成分をカットするためのカップリングコンデンサ、6−5はカップリングコンデンサ6−4を介して入力される電圧を昇圧するための昇圧部を示している。この昇圧部6−5からは昇圧された交流電圧が出力される。
【0013】
符号6−6はダイオード、6−7はコンデンサ、6−8、6−9は抵抗、6−10は電流制御部である。昇圧部6−5より出力された交流電圧はダイオード6−6、コンデンサ6−7により整流・平滑化される。コンデンサ6−7の両端には抵抗6−8、6−9および電流制御部6−10が接続され、この電流制御部6−10は、抵抗6−8に一定の電圧降下が生じるようにコンデンサ6−7から抵抗6−8、6−9に流れる放電電流の制御を行う。この結果、帯電電源部の出力端には昇圧部6−5から出力される交流電圧と抵抗6−8に生じる直流電圧が重畳された電圧が出力される。この方式は交流電圧、直流電圧ともに一定の電圧出力を行うため定電圧制御と呼ばれる。
【0014】
一方、図7において、符号7−1は、パルス波形の出力および停止、その他画像形成装置全体の動作を制御するCPU、7−2はCPU7−1から出力されたパルス波形を増幅する増幅部、7−3は増幅部7−2で増幅された出力波形の高周波成分を遮断して方形波を正弦波に変換するためのフィルタ部、7−4はフィルタ部7−3の出力の直流成分をカットするためのカップリングコンデンサ、7−5はカップリングコンデンサ7−4を介して入力される電圧を昇圧するための昇圧部で、この昇圧部7−5からは昇圧された交流電圧が出力される。
【0015】
また、符号7−6は、CPU7−1から出力されたパルス波形を増幅する増幅部、7−7は増幅部7−6の出力の直流成分をカットするためのカップリングコンデンサ、7−8はカップリングコンデンサ7−7を介して入力される電圧を昇圧するための昇圧部、7−9はダイオード、7−10はコンデンサ、7−11は抵抗を示している。昇圧部7−8より出力された交流電圧はダイオード7−9、コンデンサ7−10、抵抗7−11により整流・平滑化され直流電圧を生成する。
【0016】
この直流電圧生成部を交流電圧生成部に接続することにより、帯電電源部の出力端には、交流電圧と直流電圧が重畳された電圧が出力される。また、7−13は電流制御部で、帯電電源の出力端に接続され出力電流を検出して出力電流が一定になるように増幅部7−2の増幅率の制御を行う。この方式は、出力電流が一定となるように制御を行うため定電流制御と呼ばれる。
【0017】
【発明が解決しようとする課題】
このような従来の帯電電源部においては、定電圧制御は低コストで回路を構成することができるというメリットがある。その反面、感光部では帯電部からの放電により感光体層が徐々に消耗していくが、定電圧制御においては記録媒体の記録枚数増加に伴い放電量が増加していき感光体層の消耗を促進してしまう傾向があり、画像形成装置の高速化や高寿命化には不向きな制御方法であった。
【0018】
一方、定電流制御は感光体への放電量が一定となるように制御を行うため、感光体層の消耗は、定電圧制御と比較して大幅に軽減される。このため画像形成装置の高速化や高寿命化には適した制御であるが、定電圧制御のようなダイオード、コンデンサ、抵抗および電流制御部による直流電圧生成では安定した定電流制御が不可能なため直流電圧生成のための電源回路が新たに必要となってしまう。このため画像形成装置の小形化や低コスト化には不向きな制御方法であった。
【0019】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、感光体における放電量の増加を抑制して感光体層の消耗を軽減することができ低コスト・省スペースを実現する画像形成装置及びその方法を提供することにある。
【0020】
【課題を解決するための手段】
本発明は、このような目的を達成するために、印字を行った記録媒体の総記録媒体数を計上する記録媒体数計上手段と、定電圧制御を用いた帯電電源部の増幅部に増幅率の切換えを段階的に行う交流電圧切換え手段と、帯電電源回路から感光手段に放電される放電量を測定する放電量測定手段とを備え、記録媒体数が所定数に達した際に放電量測定手段を用いて放電量の測定を行い、放電量が所定の範囲内に収まるように帯電電源部の交流電圧を段階的に下げていく制御を行うことにより、感光体における放電量の増加を抑制して感光体層の消耗を軽減することができ、低コスト・省スペースで画像形成装置の高速化・高寿命化が可能となる。
【0021】
また、印字を開始する際に前回転を行い、感光体に帯電電圧を印加して感光体の表面電位を予め所定電位に帯電させる画像形成装置においては、前回転中に放電量測定を行い、放電量が所定の範囲内に収まるように帯電電源部の交流電圧を段階的に下げていく制御を行い、印字動作中には前回転で設定した交流電圧を印加することにより、感光体における放電量の増加を更に抑制して感光体層の消耗を軽減することが可能となる。
【0022】
また、印字終了時に感光手段の除電および転写手段のクリーニング等を行うための後回転を行う画像形成装置においては、後回転中は感光体への放電量が最小となるように帯電電源部の交流電圧が最小とする制御を行うことにより、後回転時における放電による感光体層の消耗を軽減することが可能となる。
【0023】
また、帯電手段に接続されて直流電圧と交流電圧を重畳した電圧を供給する第一電源供給手段と、現像手段の導体部に接続されて直流電圧と交流電圧を重畳した電圧を供給する第二電源供給手段と、転写手段に接続されて直流電圧を供給する第三電源供給手段とを備えた画像形成装置における画像形成方法において、前記第一電源供給手段の中に交流電圧の振幅を複数段階に切換えるための交流電圧切換えステップと、前記第一電源供給手段から前記帯電手段を経て前記感光手段に放電される放電量を測定する放電量測定ステップと、画像形成を行った記録媒体数を計上する記録媒体数計上ステップとを備え、該記録媒体数計上ステップで計上した記録媒体数が所定数に達した際に、前記放電量測定ステップを用いて前記帯電手段から前記感光手段へ放電される放電量の測定を行い、該放電量が所定値となるように前記交流電圧切換えステップにより前記第一電源供給手段の交流電圧の振幅を変化させ、過度の放電を抑制して前記感光体における感光体層の消耗を軽減したことを特徴とする。
【0024】
また、前回転時に前記放電量測定ステップにより前記帯電手段から前記感光手段へ放電される放電量の測定を行い、画像形成時における放電量が所定値となるように前記交流電圧切換えステップで前記第一電源供給手段の交流電圧の振幅を変化させるようにしたことを特徴とする。
【0025】
また、後回転時には放電量が最小となるように前記交流電圧切換えステップにより前記第一電源供給手段の交流電圧の振幅を設定することで、後回転時における放電量を抑制して前記感光体における感光体層の消耗を軽減したことを特徴とする。
【0026】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施例について説明する。
[実施例1]
図1は、本発明の画像形成装置における帯電電源部を示すブロック図で、図中符号1−1はパルスの出力および停止、その他画像形成装置全体の動作を制御するCPU、1−2はCPU1−1から出力されたパルス波形を増幅する増幅部、1−3は増幅部1−2で増幅された出力波形の高周波成分を遮断することにより方形波を正弦波に変換するフィルタ部、1−4はフィルタ部1−3の出力電圧の直流成分をカットするためのカップリングコンデンサ、1−5はカップリングコンデンサ1−4を介して入力される電圧を昇圧するための昇圧部を示している。昇圧部1−5からは昇圧された交流電圧が出力される。
【0027】
符号1−6はダイオード、1−7はコンデンサ、1−8、1−9は抵抗、1−10は電流制御部である。昇圧部1−5より出力された交流電圧はダイオード1−6、コンデンサ1−7により整流・平滑化される。また、コンデンサ1−7の両端には抵抗1−8、1−9および電流制御部1−10が接続され、電流制御部1−10は抵抗1−8に一定の電圧降下が生じるようにコンデンサ1−7から抵抗1−8、1−9に流れる放電電流の制御を行う。
【0028】
この結果、帯電電源の出力端には昇圧部1−5から出力される交流電圧と抵抗1−8に生じる直流電圧が重畳された電圧が出力される。1−11は画像形成装置が印字を行った記録媒体の総記録媒体数を計上する記録媒体数計上部、1−12は増幅部1−2に接続された交流電圧切換え部、1−13は帯電電源部の出力−GND間に接続された放電電流測定部を示している。
【0029】
図2は、本実施例の増幅部および帯電電源部の出力波形及び放電電流をグラフに示した図である。
【0030】
図3は、本実施例の制御を説明するためのフローチャートを示す図である。
まず、画像形成装置が印字を行い、前回転を開始して(S31)、記録媒体数計上部1−11で計上している記録媒体数が所定数に達した場合(S32)、CPU1−1は放電電流測定部1−13により帯電電源部から感光体への放電量の測定を行う(S33)。
【0031】
放電量が所定範囲を超えている場合(S34)、CPU1−1は放電量が所定の範囲内に収まるように増幅率切り替え部1−12によりCPU1−1から出力されるパルス波形を増幅部1−2において増幅する際の増幅率を減少させる(S35)。増幅部1−2での増幅率を減少させることによりフィルタ部1−3、カップリングコンデンサ1−4を経て昇圧部1−5より出力される交流電圧は振幅が減少され、その結果、帯電部と感光体との間における放電量を減少させることが可能となる。放電量が所定範囲内であれば(S34)、次の所定枚数まで交流電圧の振幅は変化させずに印字を行う(S36)。
【0032】
本実施例では、図3に示すように、この制御を所定の記録枚数毎に行い、帯電部と感光体との間における放電量が常に一定の範囲内に収まるように交流電圧の振幅を段階的に減少させることにより記録枚数が増加しても放電量の過度の増加を抑制することが可能となる。この結果、従来の定電圧制御回路と同等の低コストな回路構成を用いて感光体における感光層の消耗が軽減することができ長寿命化が可能となる。
【0033】
[実施例2]
図4は、本実施例の制御を説明するためのフローチャートを示す図である。
【0034】
画像形成装置が印字を開始する際に行う前回転中において(S41)、CPU1−1は帯電電圧の出力中に放電電流測定部1−13により帯電部から感光体へ放電される放電量の測定を行う(S42)。
【0035】
このときCPU1−1は、放電電流測定部1−13で測定される放電量が所定の範囲内に収まるように交流電圧切換え部1−12により交流電圧の振幅を段階的に変化させていき(S43)、放電量が最適となる交流電圧の振幅を決定して画像形成動作中はこの交流電圧を出力するように制御を行う(S44)。放電量が所定範囲内であれば(S43)、画像形成を開始する(S45)。
【0036】
実施例1では、所定の通紙枚数毎に放電量の測定をして交流電圧の切換えを行っていたが、本実施例のように前回転毎に放電量の測定をして交流電圧の切換えを行うことにより更に放電量の抑制,安定化が可能となる。この結果、従来の定電圧制御回路と同等の低コストな回路構成を用いて感光体における感光層の消耗が軽減することができ長寿命化が可能となる。
【0037】
[実施例3]
上述した実施例1および実施例2の画像形成装置において、CPU1−1は、後回転中には交流電圧の振幅が最小となるように交流電圧切換え部の制御を行う。後回転は感光体の除電および転写部のクリーニングを行うための制御であり、感光体への帯電印加とレーザ露光を行うことにより感光体の除電が行われる。このときの帯電印加電圧は画像形成に影響を及ぼさないため放電量が最小となる交流電圧を印加することにより放電による感光体層の消耗を軽減することができ長寿命化が可能となる。
【0038】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、印字を行った記録媒体の総記録媒体数を計上する記録媒体数計上手段と、定電圧制御を用いた帯電電源部の増幅部に増幅率の切換えを段階的に行う交流電圧切換え手段と、帯電電源回路から感光手段に放電される放電量を測定する放電量測定手段を備え、記録媒体数が所定数に達した際に放電量測定手段を用いて放電量の測定を行い、放電量が所定の範囲内に収まるように帯電電源部の交流電圧を段階的に下げるように制御を行うことにより、感光体における放電量の増加を抑制して感光体層の消耗を軽減することができ低コスト・省スペースで画像形成装置の高速化・高寿命化が可能となる。
【0039】
また、印字を開始する際に前回転を行い、感光体に帯電電圧を印加して感光体の表面電位を予め所定電位に帯電させる画像形成装置においては、前回転中に放電量測定を行い、放電量が所定の範囲内に収まるように帯電電源部の交流電圧を段階的に下げていく制御を行い、印字動作中には前回転で設定した交流電圧を印加することにより感光体における放電量の増加を更に抑制して感光体層の消耗を軽減することが可能となる。
【0040】
さらに、印字終了時に感光手段の除電および転写手段のクリーニング等を行うための後回転を行う画像形成装置においては、後回転中は感光体への放電量が最小となるように帯電電源部の交流電圧が最小とする制御を行うことにより、後回転時における放電による感光体層の消耗を軽減することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の画像形成装置における帯電電源部を示すブロック図である。
【図2】実施例1の増幅部および帯電電源部の出力波形と放電電流をグラフに示した図である。
【図3】実施例1の制御を説明するためのフローチャートを示す図である。
【図4】実施例2の制御を説明するためのフローチャートを示す図である。
【図5】従来の電子写真技術を用いた画像形成装置を示すブロック図である。
【図6】従来の定電圧制御を用いた帯電電源回路のブロック図である。
【図7】従来の定電流制御を用いた帯電電源回路のブロック図である。
【符号の説明】
1−1 CPU
1−2 増幅部
1−3 フィルタ部
1−4 カップリングコンデンサ
1−5 昇圧部
1−6 ダイオード
1−7 コンデンサ
1−8,1−9 抵抗
1−10 電流制御部
1−11 記録媒体数計上部
1−12 増幅率切換え部
1−13 放電電流測定部
1 感光体ドラム
11 感光体ドラム導体部
12 感光体
2 帯電ローラ
21 帯電ローラ導体軸
22 抵抗体
23 帯電電源部
3 現像器
31 現像器導体ローラ
32 マグネット
33 現像ブレード
34 現像電源部
4 転写ローラ
41 転写ローラ導体軸
42 抵抗体
43 転写電源部
5 クリーニングブレード
9 レーザ走査光
100 トナー(着色荷電粒子)
6−1,7−1 CPU
6−2,7−2,7−6 増幅部
6−3,7−3 フィルタ部
6−4,7−4,7−7 カップリングコンデンサ
6−5,7−5,7−8 昇圧部
6−6,7−9 ダイオード
6−7,7−10,7−12 コンデンサ
6−8,6−9,7−11 抵抗
6−10,7−13 電流制御部

Claims (6)

  1. 円筒形の導体上に感光体が形成された回転可能の感光手段と、前記導体の周りに抵抗体層が形成され、該抵抗体層が前記感光手段に接している帯電手段と、該帯電手段により帯電された前記感光手段の表面上を走査して、前記感光体の表面に静電潜像を形成する光走査手段と、回転する前記導体の表面に塗布された帯電した着色荷電粒子を前記感光手段の表面に向けて飛翔させて、前記光走査手段で形成された静電潜像に応じた前記着色荷電粒子像を形成する現像手段と、前記感光手段に接して前記現像手段により形成された前記着色荷電粒子像を記録媒体上に転写させるとともに、前記感光手段との接触部にて記録媒体の挟持搬送を行う転写手段と、前記帯電手段に接続されて直流電圧と交流電圧を重畳した電圧を供給する第一電源供給手段と、前記現像手段の導体部に接続されて直流電圧と交流電圧を重畳した電圧を供給する第二電源供給手段と、前記転写手段に接続されて直流電圧を供給する第三電源供給手段とを備えた画像形成装置において、
    前記第一電源供給手段の中に交流電圧の振幅を複数段階に切換えるための交流電圧切換え手段と、
    前記第一電源供給手段から前記帯電手段を経て前記感光手段に放電される放電量を測定する放電量測定手段と、
    画像形成を行った記録媒体数を計上する記録媒体数計上手段とを備え、
    該記録媒体数計上手段で計上した記録媒体数が所定数に達した際に、前記放電量測定手段を用いて前記帯電手段から前記感光手段へ放電される放電量の測定を行い、該放電量が所定値となるように前記交流電圧切換え手段により前記第一電源供給手段の交流電圧の振幅を変化させ、過度の放電を抑制して前記感光体における感光体層の消耗を軽減したことを特徴とする画像形成装置。
  2. 前回転時に前記放電量測定手段を用いて前記帯電手段から前記感光手段へ放電される放電量の測定を行い、画像形成時における放電量が所定値となるように前記交流電圧切換え手段により前記第一電源供給手段の交流電圧の振幅を変化させるようにしたことを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
  3. 後回転時には放電量が最小となるように前記交流電圧切換え手段により前記第一電源供給手段の交流電圧の振幅を設定することで、後回転時における放電量を抑制して前記感光体における感光体層の消耗を軽減したことを特徴とする請求項1又は2に記載の画像形成装置。
  4. 帯電手段に接続されて直流電圧と交流電圧を重畳した電圧を供給する第一電源供給手段と、現像手段の導体部に接続されて直流電圧と交流電圧を重畳した電圧を供給する第二電源供給手段と、転写手段に接続されて直流電圧を供給する第三電源供給手段とを備えた画像形成装置における画像形成方法において、
    前記第一電源供給手段の中に交流電圧の振幅を複数段階に切換えるための交流電圧切換えステップと、
    前記第一電源供給手段から前記帯電手段を経て前記感光手段に放電される放電量を測定する放電量測定ステップと、
    画像形成を行った記録媒体数を計上する記録媒体数計上ステップとを備え、
    該記録媒体数計上ステップで計上した記録媒体数が所定数に達した際に、前記放電量測定ステップを用いて前記帯電手段から前記感光手段へ放電される放電量の測定を行い、該放電量が所定値となるように前記交流電圧切換えステップにより前記第一電源供給手段の交流電圧の振幅を変化させ、過度の放電を抑制して前記感光体における感光体層の消耗を軽減したことを特徴とする画像形成方法。
  5. 前回転時に前記放電量測定ステップにより前記帯電手段から前記感光手段へ放電される放電量の測定を行い、画像形成時における放電量が所定値となるように前記交流電圧切換えステップで前記第一電源供給手段の交流電圧の振幅を変化させるようにしたことを特徴とする請求項4に記載の画像形成方法。
  6. 後回転時には放電量が最小となるように前記交流電圧切換えステップにより前記第一電源供給手段の交流電圧の振幅を設定することで、後回転時における放電量を抑制して前記感光体における感光体層の消耗を軽減したことを特徴とする請求項4又は5に記載の画像形成方法。
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