JP2009092709A - 画像形成装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】帯電遅れによる感光体の劣化を検知し、迅速かつ正確に感光体の寿命予測を行うことができる制御装置を備えた画像形成装置を提供する。
【解決手段】感光体ドラム8上に形成された静電潜像をトナーで現像して可視化し、トナー像を記録媒体上に転写し、該記録媒体上のトナー像を熱及び圧力により記録媒体上に定着させる画像形成装置において、感光体ドラム8の回転の1周目の表面電位と2周目の表面電位を測定する測定手段3と、1周目と2周目の表面電位の表面電位差から感光体ドラム8の寿命を予測する寿命予測手段を含む制御装置9とを備えている。
【選択図】図1

Description

本発明は、感光体ドラムの寿命を予測できる構成を有する電子写真方式によって画像を形成する感光体ドラムを備えた電子写真画像形成装置に関するものである。
電子写真画像形成装置に用いられる感光体ドラムは、除帯電などの電気的なストレス、露光などの光によるストレス、現像ローラやクリーニングブレードとの接触などによる物理的なストレスなどの様々なストレスにより経時的に劣化し、画像形成性能が低下し、やがて寿命切れとなる。
そのため、寿命切れとなった感光体ドラムを使用すると異常画像となることから、新しい感光体ドラムと交換する必要があり、感光体ドラムの寿命予測として様々な方法が、従来から、提案されている(例えば、特許文献1乃至3参照)。
特許文献1では、感光体ドラムの帯電電位と残留電位を測定し、測定値と予め設定された基準値とを比較し感光体寿命判定を行っている。また、特許文献1では、感光体ドラムの帯電電位と残留電位の差によって寿命判定を行っている。さらに、特許文献3では、帯電電位の補正量と露光電位の補正量を求め、前記補正量から感光体の交換時期を予測するようにしている。
有機感光体ドラムは経時的なストレスによって、1周目と2周目の帯電電位の差が大きくなる帯電遅れという現象が発生し、異常画像の原因となることがある。
特開平9−190120号公報 特開2006−139272公報 特開2002−82578公報
しかしながら、従来の方法ではこの帯電遅れを検出する手段はなく、帯電遅れによる寿命判定もなされていない。有機感光体ドラムには様々な劣化要因があり、一般的に提案されている帯電電位や残留電位、感光体膜厚に加えて帯電遅れについての測定値も組み合わせることで、寿命予測精度がより向上することが期待される。
そこで、本発明の目的は、上述した実情を考慮して、帯電遅れによる感光体の劣化を検知し、迅速かつ正確に感光体の寿命予測を行うことができる制御装置を備えた画像形成装置を提供することにある。
上記の課題を解決するために、請求項1に記載の発明は、感光体ドラム上に形成された静電潜像をトナーで現像して可視化し、トナー像を記録媒体上に転写し、該記録媒体上の前記トナー像を熱及び圧力により前記記録媒体上に定着させる画像形成装置において、前記感光体ドラムの回転の1周目の表面電位と2周目の表面電位を測定する測定手段と、前記1周目と前記2周目の表面電位の表面電位差から前記感光体ドラムの寿命を予測する寿命予測手段を含む制御装置とを備えている画像形成装置を特徴とする。
また、請求項2に記載の発明は、さらに、前記感光体ドラムの回転の前記1周目と前記2周目の表面電位の測定結果と、該1周目と該2周目の表面電位の間の表面電位差と、該表面電位差から予測された前記感光体ドラムの寿命予測結果を表示する表示手段を備えている請求項1記載の画像形成装置を特徴とする。
また、請求項3に記載の発明は、前記測定手段によって測定された前記1周目と前記2周目の表面電位の前記表面電位差と予め設定された寿命切れと判断する設定値とを比較し、前記表面電位差が前記設定値以上の場合に、前記感光体ドラムが寿命切れであると判定する寿命切れ判定手段を含んでいる制御装置を備えている請求項1又は2記載の画像形成装置を特徴とする。
また、請求項4に記載の発明は、前記感光体ドラムの回転の前記1周目と前記2周目の表面電位における表面電位差と予め設定された寿命切れが近いと判断する設定値とを比較し、前記表面電位差が前記設定値以上の場合に、寿命切れが近いと判定する寿命切れ接近判定手段を含んでいる制御装置を備えている請求項1乃至3の何れか1項記載の画像形成装置を特徴とする。
また、請求項5に記載の発明は、前記設定値を任意に設定できる請求項1又は2記載の画像形成装置を特徴とする。
また、請求項6に記載の発明は、前記寿命切れ接近判定手段による寿命切れが近いかどうかを判断する制御が、任意に設定できる請求項1乃至5の何れか1項記載の画像形成装置を特徴とする。
また、請求項7に記載の発明は、前記感光体ドラムの回転の前記1周目と前記2周目の表面電位の前記表面電位差の測定をジョブとジョブの間に行なう請求項1乃至6の何れか1項記載の画像形成装置を特徴とする。
また、請求項8に記載の発明は、前記感光体ドラムの回転の前記1周目と前記2周目の表面電位の前記表面電位差の測定を行なう間隔を任意の通紙枚数に設定できる請求項7に記載の画像形成装置を特徴とする。
また、請求項9に記載の発明は、前記感光体ドラムの回転の前記1周目と前記2周目の表面電位の前記表面電位差の測定を、ジョブ開始時に行なう請求項1乃至6の何れか1項に記載の画像形成装置を特徴とする。
また、請求項10に記載の発明は、前記感光体ドラムの回転の前記1周目と前記2周目の表面電位の前記表面電位差の測定を行なう間隔を任意の通紙枚数に設定できる請求項9に記載の画像形成装置を特徴とする。
また、請求項11に記載の発明は、前記感光体ドラムの回転の前記1周目と前記2周目の表面電位の前記表面電位差の測定を行なう間隔を任意の時間に設定できる請求項1乃至6の何れか1項記載の画像形成装置を特徴とする。
また、請求項12に記載の発明は、前記感光体ドラムの回転の前記1周目と前記2周目の表面電位の前記表面電位差の測定を、電源投入時に行なう請求項1乃至11の何れか1項記載の画像形成装置を特徴とする。
本発明によれば、画像形成装置は、感光体ドラムの回転の1周目と2周目に表面電位を測定し、それらの間の電位差を測定し、この電位差から感光体ドラムの寿命の判断を行うことができる。
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。図1は本発明による画像形成装置の実施の形態を示す概略構成図である。図1の画像形成装置10において、感光体ドラム8は、図示はしてないが、アルミニウム製の基体上に、下引き層、電荷発生層、電荷輸送層が順次積層された構造を有しており、図中矢印方向に図示してない駆動手段によって回転駆動する。
帯電装置1は、コロナ放電により感光体ドラム8表面を均一に帯電する。次に、感光体ドラム8表面に書き込み光2を照射し、静電潜像を形成する。表面電位センサ3は、感光体ドラム8の表面電位を非接触で測定(検知)する。
現像スリーブ4を有する現像装置は、感光体ドラム8表面に形成された静電潜像に帯電させたトナーを付着させトナー像を形成する。この時、現像スリーブ4と感光体ドラム8表面には、トナーが感光体ドラム8表面に付着するように現像電界が形成されている。
この現像電界は現像スリーブ4表面に電圧を印加することによって形成される。この現像スリーブ4に印加する電圧を現像バイアスと呼称する。感光体ドラム8表面に形成されたトナー像は転写装置6によって図示してない給紙部から搬送された記録媒体(図示せず)に転写され、同様に図示してない定着工程を経てコピー画像が形成される。
記録媒体に転写されずに残った感光体ドラム8表面のトナー像はクリーニング装置5で回収される。その後、除電ランプ7において光を感光体ドラム8表面に照射し、残留電位を除去する。
表面電位センサ3には、装置全体を制御する制御手段や感光体寿命判定の演算手段としてのCPU9が接続され、本実施の形態にある測定値や設定値はメモリ12に格納される。CPU9にはコントロールパネル11が接続され、このコントロールパネル11には、本実施の形態で測定された測定値や、寿命判定結果が表示される。
感光体ドラム8は、様々なストレスにより経時的に劣化し、画像形成性能が低下し寿命に至る。感光体ドラム8の経時的な劣化の1つに、この感光体ドラム8の回転の1周目と2周目の表面電位の電位差が大きくなる帯電遅れという現象がある。
図2は感光体ドラムの回転の1周目と2周目の表面電位の電位差が大きくなる帯電遅れをグラフで説明する図である。図3は電位差の特徴的な変化をグラフで示す図である。図2及び図3を基に、1周目と2周目の表面電位の電位差が大きくなる帯電遅れという現象について説明する。
図中、Aの領域は感光体ドラム8(図1)の回転開始から1周目の表面電位であり、Bの領域は2周目の表面電位である。1周目の表面電位をV1、2周目の表面電位をV2と呼称する。このV2とV1の差(V2−V1)が1周目と2周目の電位差と呼ばれるものであり、ΔVで表わす。
電位差ΔVは感光体ドラム8の経時的な劣化に起因して発生するものであり、時間が経過するとともに大きな値となる傾向がある。3周目以降は2周目と同じ表面電位である。図3にはΔVの特徴的な変化を示しており、図3のように、使い始めの感光体ドラム8では電位差ΔVは生じない。
この1周目と2周目の表面電位の電位差ΔVが大きくなると異常画像が発生するため、電位差ΔVを測定し、この電位差ΔVの値を基に感光体ドラム8の寿命判定を行なう構成にするのが本発明による画像形成装置の特徴である。
このように、例えば、定められた運転時間又は年数を経過した画像形成装置において、感光体ドラム8の1周目と2周目の表面電位の電位差を測定し、その電位差から感光体ドラム8の寿命の判断を行なうことができる。
また、図1に示したように、CPU9に接続されかつ本実施の形態である画像形成装置において測定された測定値や、寿命判定結果が表示されるコントロールパネル11が設けられている。
このコントロールパネル11は、1周目と2周目の表面電位の測定結果と1周目と2周目の表面電位の電位差と、1周目と2周目の表面電位差から予測された感光体ドラム8の寿命予測結果を表示するように構成されている。
本発明の実施の形態である画像形成装置10(図1)は、1周目の表面電位値をV1、2周目の表面電位値をV2、V1とV2の電位差をΔV、そしてCPU9にて演算された感光体ドラム8の寿命判定結果をコントロールパネル11に表示し、ユーザーがいつでも確認できる構成になっている。
例えば、V1が700V、V2が830Vと測定され、感光体ドラム8が寿命切れと判断された場合、コントロールパネル11上に、V1とV2の値、ΔVの値、感光体ドラム8が寿命切れである旨が表示され、ユーザーもしくはサービスマンに感光体ドラム8の交換を促すメッセージが表示される。
このように、感光体ドラム8の表面電位、1周目と2周目の表面電位の表面電位差、感光体ドラム8の寿命判断結果の表面電位差をコントロールパネル11に表示することで、いつでも感光体ドラム8の状態を把握することができる。
制御装置であるCPU9では、表面電位センサ3にて測定(検知)された感光体ドラム8の回転の1周目と2周目の表面電位の表面電位差と、予め設定された寿命切れと判断する設定値とを比較する。1周目と2周目の表面電位差がその設定値以上の場合に、感光体ドラム8が寿命切れであると判定するように構成されている。
本発明の実施の形態である画像形成装置は、制御装置であるCPU9を介して、表面電位差ΔVが予め設定された寿命切れと判断する設定値aより大きい時、感光体ドラム8が寿命切れであると判断する。
このように、感光体ドラム8の回転の1周目と2周目の表面電位の表面電位差を測定し、測定結果と予め設定されていた設定値との比較を行なうことで感光体ドラム8の寿命切れを正確に判断でき、ユーザーもしくはサービスマンに感光体ドラム8の交換を通知させることができるようになる。
図4は感光体ドラムの寿命予測の動作フローを示すフローチャートである。図1及び図4を参照して、まず、感光体ドラム8の回転の1周目の表面電位V1を測定する(S1)。次に、2周目の表面電位V2を測定する(S2)。
次いで、V2−V1>aかどうかを判断し(S3)、V2−V1>aならば、感光体ドラム8の寿命切れと判断し(S4)、コントロールパネル11に感光体ドラム8の寿命切れと表示する(S5)。
例えば、表面電位差ΔVが200Vで、予め設定されている設定値aが180Vであったとする。この場合、表面電位差ΔVと設定値aの関係はΔV>aであり、感光体ドラム8は寿命切れと判断され、その旨がコントロールパネル11に表示される。
ステップS3でV2−V1>aでないならば、V2−V1>bかどうかを判断し(S6)、V2−V1>bならば、感光体ドラム8の交換時期が近いと判断し(S7)、コントロールパネル11に感光体ドラム8の交換時期が近い旨を表示する(S8)。
本発明の実施の形態である画像形成装置において、制御装置であるCPU9は感光体ドラム8の回転の1周目と2周目の表面電位の表面電位差と予め設定された寿命切れが近いと判断する設定値とを比較し、1周目と2周目の表面電位差がその設定値以上の場合に、寿命切れが近いと判定する。
すなわち、表面電位差ΔVと前記設定値aの関係がΔV<a、つまり、感光体ドラム8が寿命切れではない時に、表面電位差ΔVと予め設定された寿命が近いと判断する設定値bとの比較を行ない、a>ΔV>bとなった場合に、感光体ドラム8の寿命が残り僅かであると判断する構成としている。
例えば、表面電位差ΔVが160Vで、設定値aが180V、設定値bが140Vであった場合、設定値a180V>ΔV:160V>設定値B:140Vとなるため、感光体ドラム8の寿命が近づいていると判断され、その旨がコントロールパネル11に表示される。
このように、感光体ドラム8の帯電遅れによる表面電位差を測定し、測定結果と予め設定されていた設定値との比較を行なうことで、感光体ドラム8が寿命に近づいているのかどうかを、すなわち、寿命切れを正確に判断でき、ユーザーもしくはサービスマンに感光体ドラム8の交換時期を通知させることができるようになる。
また、本発明の実施の形態の画像形成装置では、前述した設定値aと設定値bを任意に変更できるように構成されている。設定値aと設定値bの関係は、設定値a>設定値bでなければならない。
設定値bの方が設定値aより大きな値が設定された場合は、コントロールパネル11にエラーメッセージが表示される。このように、感光体ドラム8の寿命判定を行なうための設定値を任意に変更できるようになり、様々な感光体ドラム8や使用状況への対応が可能となる。
本発明による画像形成装置では、制御装置であるCPU9は感光体ドラム8の回転の1周目と2周目の表面電位の表面電位差と予め設定された寿命切れが近いと判断する設定値とを比較する、寿命切れが近いかどうかの判断をする制御の実施か不実施かを設定するように構成することができる。
このように、寿命切れが近いかを判断をする制御を行なうか行なわないか設定できることによって、例えば、サービスマンが寿命切れの判断のみ行ないたい時には、前述した制御をオフと設定すれば、表面電位差ΔVと設定値aの比較のみが行なわれる。
図5は表面電位差ΔVと設定値aの比較のみを行なう動作フローを示すフローチャートである。上述したように、サービスマンが寿命切れの判断のみを行ないたい時には、図4のフローチャートと同様に、まず、感光体ドラム8の回転の1周目の表面電位V1を測定する(S1)。次に、2周目の表面電位V2を測定する(S2)。
次いで、V2−V1>aかどうかを判断し(S3)、V2−V1>aならば、感光体ドラム8の寿命切れと判断し(S4)、コントロールパネル11に感光体ドラム8の寿命切れと表示する(S5)。V2−V1>aでないならば、動作を終了する。
本発明の画像形成装置は、表面電位差ΔVを測定し、感光体ドラム8の寿命判定を行なう制御をジョブとジョブの間に行なう構成とすることができる。例えば、コピー10枚ごとに制御を行なうように設定された場合、前に制御が行なわれた時点から通算で10枚のコピーが行なわれた後に、感光体ドラム8の寿命判定制御動作が行なわれる。連続コピーなどで10枚目のコピーがジョブ中に行なわれた場合は、10枚目のコピーが行なわれたジョブが終了後に制御動作が行なわれる。
このように、コピーの生産性に影響することなく、感光体ドラム8の寿命判定制御を行なうことができ、さらに、感光体ドラム8の状態を随時観測できるため、とくに寿命に近い状態の感光体ドラムを使用する際に効果がある。
上述の画像形成装置は、上述した感光体ドラム寿命判定制御を何枚ごとに行なうかを任意に設定できるとすることができる。例えば、10枚と設定すれば10枚ごとに制御が行なわれ、100枚と設定すれば100枚ごとに制御が行なわれる。
感光体ドラムがまだ新しい時は制御の間隔を長く設定し、感光体ドラムの寿命が近づくにつれて制御間隔を短くするなど、様々な状況に対応できる。また、制御の入るタイミングを任意に設定できるため、感光体ドラムの状態やユーザーの希望などあらゆる状況に対応した制御動作に設定できる。
図6は感光体寿命判定制御をジョブ開始時に行なう動作を示すフローチャートである。図7は縦軸に表面電位をそして横軸に時間を示す表面電位と時間の関係をグラフで示す図である。
本発明によれば、上述した画像形成装置は、感光体ドラム寿命判定制御をジョブ開始時に行なうようにすることができる。図1及び図6を参照して、コピー開始ボタン(図示せず)を押し、感光体ドラム8の回転が始まるとすぐに電位差測定を開始する(S11)。
次に、感光体ドラム8の回転の1周目の表面電位V1(S12)と2周目の表面電位V2が測定される(S13)。この場合に、2周目の電位測定時にコピー画像のパターンが作成されている可能性があるため、まず、V2の測定値が静電潜像の電位かどうかのチェック、すなわち、V2>Xかどうかを判断する(S14)。V2>Xならば、次いで、V2−V1>aかどうかを判断する(S15)。V2−V1>aならば、感光体ドラム8の寿命切れと判断し(S16)、感光体ドラム8の寿命切れをコントロールパネル11に表示する(S17)。
ステップ(S14)でV2>Xでないならば、動作を終了する。すなわち、図7に示すように、V2<Xの時には、画像パターンがあるため、制御は行なわない。ステップ(S15)でV2−V1>aでないならば、V2−V1>bかどうかを判断する(S18)。V2−V1>bならば、感光体ドラム8の交換時期が近いと判断し(S19)、感光体ドラム8の交換時期が近いことをコントロールパネル11に表示する(S20)。ステップ(S18)でV2−V1>bでないならば、動作を終了する。
具体的には、CPU9にて表面電位V2の測定結果を予め設定されている基準値Xと比較する。例えば、表面電位V2が150Vであり、基準値Xが400Vに設定されていたとする。この場合、V2<Xの関係となる。V2が基準値X以下の場合、測定された表面電位V2は感光体ドラム8表面に形成されている静電潜像の電位を測定していると判断し、感光体ドラムの寿命予測は行なわれない。
表面電位V2がXより大きい時、この表面電位V2は感光体ドラム8表面の帯電電位を測定していると判断し、V2−V1>aを判断して、感光体ドラム8の寿命切れ判定が行なわれる。
本発明によれば、画像形成装置は、感光体寿命判定制御を何枚ごとに行なうかを任意に設定できる構成を有している。例えば、10枚と設定すれば10枚ごとに制御が行なわれ、100枚と設定すれば100枚ごとに制御が行なわれる。感光体ドラム8がまだ新しい時は制御の間隔を長く設定し、感光体ドラム8の寿命が近づくにつれて制御間隔を短くするなど、様々な状況に対応できる。また、制御の入るタイミングを任意に設定できるため、感光体ドラム8の状態やユーザーの希望などあらゆる状況に対応した制御動作に設定できる。
本発明による画像形成装置は感光体寿命判定制御が行なわれるタイミングを時間で設定できる構成を有している。例えば、12時間と設定すれば、感光体寿命判定制御は12時間ごとに行なわれる。
制御の入るタイミングを任意に設定できるため、感光体ドラム8の状態やユーザーの希望などあらゆる状況に対応した制御動作に設定できる。とくに、感光体ドラム8が新品に近い状態においては寿命判定を細かく行なう必要が無く、メインスイッチ(図示せず)をオフにする機会の少ないユーザーにとくに有効である。
本発明の画像形成装置は、感光体ドラム8の寿命判定制御がこの画像形成装置の電源投入時に行われる構成となっている。制御の入るタイミングを任意に設定できるため、感光体ドラム8の状態やユーザーの希望などあらゆる状況に対応した制御動作に設定できる。とくに、感光体ドラム8が新品に近い状態において寿命判定を細かく行なう必要が無い場合に、とくに有効である。
本発明による画像形成装置の実施の形態を示す概略構成図である。 感光体ドラムの回転の1周目と2周目の表面電位の電位差が大きくなる帯電遅れをグラフで説明する図である。 電位差の特徴的な変化をグラフで示す図である。 感光体ドラムの寿命予測の動作フローを示すフローチャートである。 表面電位差ΔVと設定値aの比較のみを行なう動作フローを示すフローチャートである。 感光体寿命判定制御をジョブ開始時に行なう動作を示すフローチャートである。 縦軸に表面電位をそして横軸に時間を示す表面電位と時間の関係をグラフで示す図である。
符号の説明
3 測定手段(表面電位センサ)、4 現像スリーブ、6 転写装置、8 感光体ドラム、9 制御装置(CPU、寿命予測手段、寿命切れ判定手段、寿命切れ接近判定手段)、10 画像形成装置、11 表示手段(コントロールパネル)

Claims (12)

  1. 感光体ドラム上に形成された静電潜像をトナーで現像して可視化し、トナー像を記録媒体上に転写し、該記録媒体上の前記トナー像を熱及び圧力により前記記録媒体上に定着させる画像形成装置において、前記感光体ドラムの回転の1周目の表面電位と2周目の表面電位を測定する測定手段と、前記1周目と前記2周目の表面電位の表面電位差から前記感光体ドラムの寿命を予測する寿命予測手段を含む制御装置とを備えていることを特徴とする画像形成装置。
  2. さらに、前記感光体ドラムの回転の前記1周目と前記2周目の表面電位の測定結果と、該1周目と該2周目の表面電位の間の表面電位差と、該表面電位差から予測された前記感光体ドラムの寿命予測結果を表示する表示手段を備えていることを特徴とする請求項1記載の画像形成装置。
  3. 前記測定手段によって測定された前記1周目と前記2周目の表面電位の前記表面電位差と予め設定された寿命切れと判断する設定値とを比較し、前記表面電位差が前記設定値以上の場合に、前記感光体ドラムが寿命切れであると判定する寿命切れ判定手段を含んでいる制御装置を備えていることを特徴とする請求項1又は2記載の画像形成装置。
  4. 前記感光体ドラムの回転の前記1周目と前記2周目の表面電位における表面電位差と予め設定された寿命切れが近いと判断する設定値とを比較し、前記表面電位差が前記設定値以上の場合に、寿命切れが近いと判定する寿命切れ接近判定手段を含んでいる制御装置を備えていることを特徴とする請求項1乃至3の何れか1項記載の画像形成装置。
  5. 前記設定値を任意に設定できることを特徴とする請求項1又は2記載の画像形成装置。
  6. 前記寿命切れ接近判定手段による寿命切れが近いかどうかを判断する制御は、任意に設定できることを特徴とする請求項1乃至5の何れか1項記載の画像形成装置。
  7. 前記感光体ドラムの回転の前記1周目と前記2周目の表面電位の前記表面電位差の測定をジョブとジョブの間に行なうことを特徴とする請求項1乃至6の何れか1項記載の画像形成装置。
  8. 前記感光体ドラムの回転の前記1周目と前記2周目の表面電位の前記表面電位差の測定を行なう間隔を任意の通紙枚数に設定できることを特徴とする請求項7に記載の画像形成装置。
  9. 前記感光体ドラムの回転の前記1周目と前記2周目の表面電位の前記表面電位差の測定を、ジョブ開始時に行なうことを特徴とする請求項1乃至6の何れか1項に記載の画像形成装置。
  10. 前記感光体ドラムの回転の前記1周目と前記2周目の表面電位の前記表面電位差の測定を行なう間隔を任意の通紙枚数に設定できることを特徴とする請求項9に記載の画像形成装置。
  11. 前記感光体ドラムの回転の前記1周目と前記2周目の表面電位の前記表面電位差の測定を行なう間隔を任意の時間に設定できることを特徴とする請求項1乃至6の何れか1項記載の画像形成装置。
  12. 前記感光体ドラムの回転の前記1周目と前記2周目の表面電位の前記表面電位差の測定を、電源投入時に行なうことを特徴とする請求項1乃至11の何れか1項記載の画像形成装置。
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