JP2010134212A - 画像形成装置における帯電装置の帯電電圧調整方法 - Google Patents

画像形成装置における帯電装置の帯電電圧調整方法 Download PDF

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Abstract

【課題】エピクロルヒドリンゴムなどのイオン導電性ゴムで形成し、経時変化や環境温度の変化によって帯電ローラの抵抗値が変化しても、常に感光体ドラムの帯電電位を一定とすることができ、長期に渡って安定した画質の画像を形成できるようにした画像形成装置における帯電装置の帯電電圧調整方法を提供することが課題である。
【解決手段】予め、感光体ドラム表面を例えば300Vの定められた電位に帯電させるために必要な帯電ローラに印加する目標電圧と目標電流とを求めておき、感光体ドラムの帯電電圧調整時、帯電ローラに目標電圧を印加して流れる電流を測定し、その測定電流が前記目標電流を上回る場合も下回る場合もバイアス電源から帯電ローラに印加する電圧を、帯電ローラに流れる電流が前記目標電流を上回るか下回るかの一方となる電圧値に調整した後、帯電ローラに流れる電流を前記目標電流に調整するようにした。
【選択図】 図5

Description

本発明は、電子写真方式を利用した複写機、プリンタ、ファクシミリ、それらの複合機などの画像形成装置における帯電装置の帯電電圧調整方法に係り、特に、感光体ドラムに接触して感光体ドラムを帯電させる帯電ローラを用い、帯電電圧が気温によって変化する場合でも帯電電圧を適正に調整することができるようにした、画像形成装置における帯電装置の帯電電圧調整方法に関するものである。
電子写真方式を利用した複写機、プリンタ、ファクシミリ、それらの複合機などの画像形成装置においては、感光体ドラム表面の帯電装置による帯電、画像データに基づいた露光、該露光によって形成された静電潜像の現像装置による現像、現像により形成されたトナー画像の用紙への転写、トナー画像の加熱による用紙への定着などの工程によって画像形成が行われる。
このうち、感光体ドラム表面を帯電するための帯電装置としては、コロトロンやスコロトロン等のコロナ放電を用いた非接触帯電方式や帯電ローラなどの接触帯電方式がある。しかしながら、コロナ放電を利用した非接触帯電方式はオゾンや窒素酸化物等の放電生成物が多く発生し、その放電生成物が放電ワイヤへ付着して放電動作を不安定にしたり、感光体ドラム等の表面に付着して性能を著しく低下させる。
それに対して接触帯電方式は、感光体ドラムに導電性弾性ゴム等で構成した回転可能な帯電ローラを押し当て、この帯電ローラに直流又は直流と交流とが重畳された帯電バイアス電圧を印加して、感光体ドラムと帯電ローラとの間の接触ニップ領域近傍の微少な空隙において放電させて帯電を行うものである。そのためこの方式では、オゾンの発生量が極めて少ないから放電生成物の発生が僅少で、放電動作が不安定となったり感光体ドラム等の表面に付着して性能を著しく低下させる、といった問題が生ぜず、かつ、帯電装置自体の小型化、軽量化という要請にもあっている。
このような帯電ローラに用いられる材料としては、エピクロルヒドリンゴムなどのイオン導電性ゴムが用いられるが、こういったイオン導電性ゴムは抵抗値がばらつきやすいと共に、低温環境下では抵抗値が初期調整時よりも高くなり、高温高湿環境下では抵抗値が常温環境より低くなって、常時一定電圧を印加した場合、感光体ドラムへの帯電電流が変化して帯電電圧が変動してしまう。
そのためこういったイオン導電性ゴムで形成した帯電ローラを用いた帯電装置では、例えば23℃±5℃、湿度50%程度の常温、常湿環境下で帯電バイアスのうちのAC成分のVppを適正な電圧に調整し、その後、DC成分を感光体ドラムの電位が所定の電位になる電圧(Vdc0)に調整して、その時のバイアス電源から帯電ローラに流れる電流値(Idc0)を測定し、これらの電圧、電流を目標電圧(Vdc0)、目標電流(Idc0)として感光体ドラムユニットに搭載される記憶装置に記憶させておく。
そしてこの感光体ドラムユニットを画像形成装置に装着し、感光体ドラムの電位調整を行う場合、前記した感光体ドラムが目標とする所定電圧以下に帯電されるとカブリなどが発生し易いため、必ず所定電圧以上の帯電が行われるようにしていた。すなわち、AC成分は帯電特性から帯電が安定する電圧に設定し、DC成分の電圧は、ユニット初期調整時の目標電圧(Vdc0)で帯電させてその時の感光体ドラムに流れ込む電流(Idc)を測定し、感光体ドラムの電位が初期に設定した所定電位になる目標電流(Idc0)より小さい場合、この電流(Idc)が所定の電流値となるよう電圧(Vdc)を上げ、感光体ドラムの表面電位を所定の電位になるように調整を行う。
このような感光体ドラムの帯電電位の調整方法の場合、長時間使用して帯電ローラの抵抗が初期よりも上昇している場合や、低温環境下で帯電ローラの抵抗が初期調整時よりも高くなっている場合、図4に示したように、調整開始時の測定電流(Idc)が目標電流(Idc0)より少なくなるため、帯電ローラに印加するDC成分の電圧(Vdc)を上げてゆき、最終的に目標電流値(Idc0)を越えた段階で調整終了とする。なお、この図4から以下に記す図5、図6、図7において横軸は時間、縦軸は電流値Idcである。
しかしながら帯電ローラが新しく、かつ高温高湿環境下では、帯電ローラの抵抗が常温環境より低くなるため、図5に示したように調整開始時にDC成分の電圧を目標電圧(Vdc0)とすると、すでに感光体ドラムの表面電位は所定の電位よりも高くなるので、電流値も目標電流(Idc0)を超えた状態となる。従って、感光体ドラムの表面電位は目標より高い電位となってしまう。
こういったことを改善する方法としては、調整開始時にDC成分を目標電圧(Vdc0)で帯電させた時の電流値(Idc)が、初期設定時の目標電流(Idc0)よりも高くても低くても、目標電流(Idc0)に近くなるよう調整を行うことが考えられるが、目標値に対する許容範囲を小さくすると、補正時間が必要以上に長くなる。
そのため、図6に示したように目標電流(Idc0)に対する許容範囲を「目標電流値範囲」として示したように広くすると、帯電ローラの抵抗が高い場合は目標電流(Idc0)より低い方から調整するため、目標範囲の下限で補正が完了する。また、帯電ローラの抵抗が低い場合は目標電流(Idc0)より高い方から調整するため、図7に示したように目標範囲の上限で補正が完了し、帯電ローラの状況によって感光体ドラムの電位が偏ってしまう。
このように、エピクロルヒドリンゴムなどのイオン導電性ゴムを用いた帯電ローラによる感光体ドラムの帯電電圧の調整方法としては、例えば特許文献1に、イオン導電性ゴムを用いた帯電ローラは長時間使用すると導電部材の抵抗値が増大するため、帯電ローラと感光体ドラム間に印加する電流の正負を、所定間隔ごとに所定電価量反転させ、電子写真用途に用いた場合に長期に亘って良好な画像を確実に再現することができるようにした、導電部材の運転方法が開示されている。
また特許文献2には、帯電部材の汚れを低減すると共に経時的な抵抗の上昇を抑制し、長期安定性に優れたプロセスカートリッジ、画像形成装置を提供するため、帯電ローラは芯金とその周囲に形成された感光体表面とは非接触の帯電部材と、その両端部に配置されたギャップ保持部材と帯電部材を除電する除電手段が付設されており、画像形成装置に帯電部材を流れる電流を検知し、帯電ローラに印加する印加電圧を調整する帯電電圧調整手段が設けられた、プロセスカートリッジ、画像形成装置及びこれを用いた画像形成方法が開示されている。
特開平7−49604号公報 特開2007−304302号公報
しかしながら特許文献1に示された導電部材の運転方法は、感光体ドラムが逆極性に帯電するため残留電位の上昇等の感光体劣化が生じやすく、感光体寿命の点で不利となる。また、逆極性の電流を流している間は通常の作像操作を行うことができず、生産性が低下するという問題もある。
また特許文献2に示されたプロセスカートリッジは、経時的な抵抗の上昇に対してはよいが、前記したように気温の変化による抵抗値変化に対応するものではなく、また、感光体ドラム帯電電位調整を帯電ローラの抵抗値が上昇している場合は容易に実施できるが、低下している場合に調整が難しくなる問題に対しては言及していない。
そのため本発明においては、エピクロルヒドリンゴムなどのイオン導電性ゴムで形成した帯電ローラを備え、経時変化や環境温度の変化によって帯電ローラの抵抗値が変化しても、常に感光体ドラムの帯電電位を一定とすることができ、長期に渡って安定した画質の画像を形成できるようにした画像形成装置における帯電装置の帯電電圧調整方法を提供することが課題である。
上記課題を解決するため本発明になる画像形成装置における帯電装置の帯電電圧調整方法は、
電子写真方式でトナー画像を形成する感光体ドラムに接触させ、イオン導電性材料により形成すると共に、電圧、電流を調整可能なバイアス電源から帯電バイアスを印加した帯電ローラで前記感光体ドラムを帯電させる、画像形成装置における帯電装置の帯電電圧調整方法において、
予め前記帯電ローラにより前記感光体ドラム表面を定められた電位に帯電させるための目標電圧と目標電流とを求め、前記感光体ドラムの帯電電圧調整時、前記帯電ローラに前記目標電圧を印加して流れる電流を測定する第1のステップと、該測定結果の電流が前記目標電流を下回る場合はそのまま、上回る場合は前記帯電ローラに流れる電流が前記目標電流を下回る電流となるよう前記バイアス電源から前記帯電ローラに印加する電圧を調整するか、前記測定結果の電流が前記目標電流を上回る場合はそのまま、下回る場合は前記帯電ローラに流れる電流が前記目標電流を上回る電流となるよう前記バイアス電源から前記帯電ローラに印加する電圧を調整する第2のステップと、該第2のステップでそのままとした電流、または設定した電圧により流れる電流が、前記目標電流となるよう調整する第3のステップからなることを特徴とする。
このように感光体ドラム表面の帯電電圧調整に際し、帯電ローラに目標電圧を印加して流れる電流を測定し、その電流が目標電流を上回る場合も下回る場合も帯電ローラに印加する電圧を、この帯電ローラに流れる電流が目標電流を上回るか下回るかの一方となる電圧に調整した後で目標電流となるよう調整することで、経時変化や環境温度の変化によって帯電ローラの抵抗値が変化しても、前記図6や図7で説明したような両方向の調整を実施できるよう目標電流値範囲を広くした場合に生じる、感光体ドラムの電位の偏りが生ぜず、感光体ドラムを常に所定電圧に帯電して、長期に渡って安定した画質の画像を形成できる帯電装置の帯電電圧調整方法とすることができる。
そして、前記第3のステップにおける帯電ローラに流れる電流の前記目標電流への調整は、前記帯電ローラに流れる電流が前記目標電流を下回る電流から開始する場合は前記予め求めた目標電流値を上回った時点で終了させ、前記帯電ローラに流れる電流が前記目標電流を上回る電流から開始する場合、前記予め求めた目標電流値より高い電流値を目標電流値に設定して該目標電流を下回った時点で終了させることで、感光体ドラムの過帯電、または帯電不足が起こらず、また、常に帯電が目標電圧を上回った状態で実施され、カブリなどが起こらず、常に安定した帯電を実施して、長期に渡って安定した画質の画像を形成できる帯電装置の帯電電圧調整方法とすることができる。
また、アモルファスシリコン(a−Si)感光体は、その材料特性により耐久性能が高くて耐刷(多数枚の画像形成)による帯電能の変化がほとんど無いため、帯電電流を検出することにより感光体の表面電位を判定しやすい。従って、前記帯電電圧調整方法は、アモルファスシリコン(a−Si)感光体を用いた感光体ドラムを有する画像形成装置の帯電装置で実施すると、より大きな制御効果を得ることができる。
以上記載のごとく本発明になる画像形成装置における帯電装置の帯電電圧調整方法は、経時変化や環境温度の変化によって帯電ローラの抵抗値が変化しても、感光体ドラムを常に所定電圧に帯電して、長期に渡って安定した画質の画像を形成できる帯電装置の帯電電圧調整方法とすることができる。
以下、図面を参照して本発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。但しこの実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。
図1は、本発明になる画像形成装置における帯電装置の帯電電圧調整方法を実施する画像形成装置の要部構成概略断面図である。アモルファスシリコン(a−Si)感光体を用いた例えば直径30mm程度とした感光体ドラム10の周りには、導電性軸心の周囲にエピクロルヒドリンゴムなどのイオン導電性ゴムで形成した導電性弾性体層を有し、抵抗値が10〜10Ω、JIS規格Aにより測定した硬度が60°、感光体への押圧力が10[N]で、直流に交流を重畳した帯電バイアスを印加した帯電ローラ12と、この帯電ローラ12を摺擦して清掃するクリーニングブラシ14を有した帯電装置16、図示していない露光装置からの露光18、現像ローラ20を有する現像装置22、現像装置22により感光体ドラム10上に形成されたトナー像を用紙に転写するための転写装置24、感光体ドラム10上に残ったトナーをクリーニングするための摺擦ローラ26とクリーニングブレード28とを備えたクリーニング装置30、感光体ドラム10上に残った電荷を除去するための除電装置32などが配されて感光体ドラムユニットが構成されている。
また帯電装置16を構成する帯電ローラ12の導電性軸心には、前記したように交流(AC)に直流(DC)を重畳した帯電バイアスを供給する帯電バイアス電源34が接続され、その帯電バイアス電源34は、記憶装置38に記憶された感光体ドラム10を例えば300Vの定められた電位に帯電させるために予め求めて記憶させてある目標電圧(Vdc0)、目標電流(Idc0)に基づき、帯電バイアス電源34を制御する帯電制御装置36が接続されている。なお、帯電バイアス電源34を構成する直流電源から帯電ローラ12に流れる電流は、この帯電制御装置36により監視されている。
このように構成した感光体ドラムユニットを有する画像形成装置は、画像形成の指示が来ると図示していない画像形成装置全体の制御装置により、帯電制御装置36に帯電指示が出され、まず感光体ドラム10に等速で従動回転する帯電ローラ12によって感光体ドラム10の表面が均一な電位に帯電される。そして図示していない露光装置よりの光18によって露光が行われ、静電潜像が形成されてそれが現像ローラ20を有する現像装置22で現像され、トナー像が形成される。形成されたトナー像は、そのトナー像が転写装置24に至るタイミングで搬送されてくる用紙に転写され、図示していない定着装置で定着されて排紙される。転写後の感光体ドラム10上に残った残留トナーは、クリーニング装置を構成する摺擦ローラ26で感光体ドラム10表面を摺擦研磨して掻き落とすが、さらにクリーニングブレード28によって掻き取られる。そして、感光体ドラム10上に残った電荷は除電装置32により除電され、再度帯電ローラ12により帯電される。
このように構成した本発明の画像形成装置において、現像ローラ20による感光体ドラム10の帯電調整は次のようにして行われる。まず、出荷前の調整時、前記したように帯電ローラ12を構成するイオン導電性ゴムは抵抗値がばらつきやすいため、予め23℃±5℃、湿度50%程度の常温環境下で帯電バイアス電源34のAC成分のVppを、例えば1.1KV程度の適正な電圧に調整した後、DC成分を感光体ドラム10の表面電位が例えば300Vの定められた電位になる電圧(目標電圧(Vdc0)、例えば600V)に調整し、その時にバイアス電源から帯電ローラ12に流れる目標電流(Idc0)を測定して、ドラムユニットに搭載されている記憶装置38にこの目標電圧(Vdc0)と目標電流(Idc0)とを記憶させる。
そしてこのドラムユニットを画像形成装置に装着するが、感光体ドラム10上の帯電電位の調整を行う場合は図2に示したフロー図に従って実施する。すなわち処理がステップS10でスタートすると、まずステップS11で帯電制御装置36が帯電バイアス電源34のAC成分を、帯電ローラ12の帯電特性から帯電が安定する電圧に設定する。次のステップS12で、帯電制御装置36はDC成分の目標電圧(Vdc0)を記憶装置38から読み出し、帯電バイアス電源34からこの設定した電圧を出力させて、帯電ローラ12をこの目標電圧(Vdc0)で駆動して、感光体ドラム10を帯電してステップS13でその時流れる電流(Idc)を測定する。
そして次のステップS14で帯電制御装置36は、この測定電流(Idc)が目標電流(Idc0)より多いか少ないかを判断し、この測定電流(Idc)が例えば図3に示したように、記憶装置38に記憶されている目標電流(Idc0)よりも多い場合、ステップS15で帯電制御装置36は、帯電バイアス電源34に指示して電圧(Vdc)を「調整開始電流」と記された、目標電流(Idc0)より少ない電流が流れる電圧まで一旦下げる。またステップS14で、測定電流(Idc)が目標電流(Idc0)より少ない場合は処理がステップS16に進む。
そしてその後、ステップS16で帯電制御装置36は、帯電バイアス電源34に指示して電圧(Vdc)を上げ、それによってこの図3に示されているように増えた電流値(Idc)を測定し、ステップS17で再度測定電流(Idc)が目標電流(Idc0)に達したかどうかを確認する。そして電圧(Vdc)を上げたことでも測定電流(Idc)が目標電流(Idc0)に達していない場合、ステップS16に戻って以上のことを測定電流(Idc)が目標電流(Idc0)に達するまで繰り返す。そして測定電流(Idc)が目標電流(Idc0)と等しくなるか越えたとき、感光体ドラム10表面が適正な電圧に帯電される、としてステップS18で帯電電圧調整を終了する。
なお、この図3に示したフロー図では、ステップS14で測定電流(Idc)が目標電流(Idc0)より多いか少ないかを判断した際、この測定電流(Idc)が記憶装置38に記憶されている目標電流(Idc0)よりも多い場合、一旦、目標電流(Idc0)より少ない電流が流れる電圧まで下げる場合を例に説明したが、逆に、測定電流(Idc)が記憶装置38に記憶されている目標電流(Idc0)よりも少ない場合、一旦、目標電流(Idc0)より多い電流が流れる電圧まで上げ、その後、電圧を下げながら調整するようにしても良い。
なお、前記したように感光体ドラム10が目標とする例えば300Vの定められた電位以下に帯電されるとカブリなどが発生し易いため、必ず定められた電位以上の帯電が行われるよう、例えば帯電ローラ12に流れる電流が目標電流(Idc0)を下回る電流から開始する場合、予め求めた目標電流(Idc0)を上回った時点で終了させ、帯電ローラに流れる電流が目標電流(Idc0)を上回る電流から開始する場合、予め求めた目標電流値より高い電流値を目標電流(Idc0)に設定して、目標電流(Idc0)を下回った時点で終了させるようにすれば、調整後の電流は必ず目標電流(Idc0)を上回った値となり、カブリなどが生ずることが無くなる。
このように本発明においては、感光体ドラム10表面の帯電電圧調整に際し、帯電ローラ12に目標電圧(Vdc0)を印加して流れる電流(Idc)を測定し、その電流(Idc)が目標電流(Idc0)を上回る場合も下回る場合も、帯電ローラ12に印加する電圧(Vdc)を、この帯電ローラ12に流れる電流が目標電流(Idc0)を上回るか下回るかの一方となる電圧に調整した後、電圧(Vdc)を目標電流(Idc0)となるようにするわけである。
従って、経時変化や環境温度の変化によって帯電ローラ12の抵抗値が変化したとき、前記図6や図7で説明したような目標電流値範囲を広くしたことで、高温・高湿により帯電ローラ12の抵抗値が減少し、帯電ローラ12に流れる電流が目標電流を上回った場合に電流を減少させる方向に調整し、また、低温で帯電ローラの抵抗値が増加し、帯電ローラに流れる電流が目標電流を下回った場合に電流を増加させる方向に調整する、という両方向の調整を実施した場合に生じる感光体ドラム10の電位の偏りが生ぜず、感光体ドラムを常に定められた電位に帯電して、長期に渡って安定した画質の画像を形成できる帯電装置の帯電電圧調整方法とすることができる。
本発明によれば、長期に渡って感光体ドラムを常に定められた電位に帯電し、安定した画質の画像を形成できる帯電装置の帯電電圧調整方法を提供でき、それによって高品質の形成画像を長期に亘って提供できる画像形成装置を提供することができる。
本発明になる画像形成装置における帯電装置の帯電電圧調整方法を実施する画像形成装置の要部構成概略断面図である。 本発明になる画像形成装置における帯電装置の帯電電圧調整方法のフロー図である。 本発明になる画像形成装置における帯電装置の帯電電圧調整方法を説明するためのグラフである。 帯電ローラの抵抗値が初期値よりも高くなっている場合における、従来の帯電装置の帯電電圧調整方法を説明するためのグラフである。 帯電ローラの抵抗値が初期値よりも低くなっている場合における、従来の帯電装置の帯電電圧調整方法を説明するためのグラフである。 感光体ドラムを目標帯電電位とする目標電流値の範囲を広くとり、帯電ローラの抵抗値が高い場合も低い場合も目標電流値範囲となるよう調整する場合の、帯電ローラ抵抗値が初期値よりも高い場合における調整後電位を説明するためのグラフである。 感光体ドラムを目標帯電電位とする目標電流値の範囲を広くとり、帯電ローラの抵抗値が高い場合も低い場合も目標電流値範囲となるよう調整する場合の、帯電ローラ抵抗値が初期値よりも低い場合における調整後電位を説明するためのグラフである。
符号の説明
10 感光体ドラム
12 帯電ローラ
14 クリーニングブラシ
16 帯電装置
18 露光
20 現像ローラ
22 現像装置
24 転写装置
26 摺擦ローラ
28 クリーニングブレード
30 クリーニング装置
32 除電装置
34 帯電バイアス電源
36 帯電制御装置
38 記憶装置

Claims (3)

  1. 電子写真方式でトナー画像を形成する感光体ドラムに接触させ、イオン導電性材料により形成すると共に、電圧、電流を調整可能なバイアス電源から帯電バイアスを印加した帯電ローラで前記感光体ドラムを帯電させる、画像形成装置における帯電装置の帯電電圧調整方法において、
    予め前記帯電ローラにより前記感光体ドラム表面を定められた電位に帯電させるための目標電圧と目標電流とを求め、前記感光体ドラムの帯電電圧調整時、前記帯電ローラに前記目標電圧を印加して流れる電流を測定する第1のステップと、該測定結果の電流が前記目標電流を下回る場合はそのまま、上回る場合は前記帯電ローラに流れる電流が前記目標電流を下回る電流となるよう前記バイアス電源から前記帯電ローラに印加する電圧を調整するか、前記測定結果の電流が前記目標電流を上回る場合はそのまま、下回る場合は前記帯電ローラに流れる電流が前記目標電流を上回る電流となるよう前記バイアス電源から前記帯電ローラに印加する電圧を調整する第2のステップと、該第2のステップでそのままとした電流、または設定した電圧により流れる電流が、前記目標電流となるよう調整する第3のステップからなることを特徴とする画像形成装置における帯電装置の帯電電圧調整方法。
  2. 前記第3のステップにおける帯電ローラに流れる電流の前記目標電流への調整は、前記帯電ローラに流れる電流が前記目標電流を下回る電流から開始する場合は前記予め求めた目標電流値を上回った時点で終了させ、前記帯電ローラに流れる電流が前記目標電流を上回る電流から開始する場合、前記予め求めた目標電流値より高い電流値を目標電流値に設定して該目標電流を下回った時点で終了させることを特徴とする請求項1に記載した画像形成装置における帯電装置の帯電電圧調整方法。
  3. 前記帯電電圧調整方法は、アモルファスシリコン(a−Si)感光体を用いた感光体ドラムを有する画像形成装置の帯電装置で実施することを特徴とする請求項1または2に記載した画像形成装置における帯電装置の帯電電圧調整方法。
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