JP3466791B2 - 画像形成装置 - Google Patents

画像形成装置

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JP3466791B2
JP3466791B2 JP21499295A JP21499295A JP3466791B2 JP 3466791 B2 JP3466791 B2 JP 3466791B2 JP 21499295 A JP21499295 A JP 21499295A JP 21499295 A JP21499295 A JP 21499295A JP 3466791 B2 JP3466791 B2 JP 3466791B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、像担持体上に形成
された潜像に現像剤を付着させて顕画化する電子写真方
式や静電記録方式などの複写機、プリンタ等の画像形成
装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、デジタル画像信号に対応したプリ
ント画像を形成する画像形成装置として、次に説明する
ような方式のレーザビームプリンタ等が広く実用に供さ
れている。
【0003】すなわち、帯電手段で一様に帯電された像
担持体表面を、任意の画素の濃度に対応したデジタル画
像信号に基づいてレーザ発光素子から発光されたレーザ
ビームで走査してこの像担持体表面に静電潜像を形成
し、この静電潜像を現像手段で現像して顕画像を形成
し、この顕画像を転写手段で記録材に転写した後、定着
手段で顕画像を記録材に定着して出力するものである。
【0004】帯電手段としては、コロナ放電を用いたコ
ロナ帯電器が広く用いられている。また、近時、コロナ
帯電器と異なりオゾン発生量の少ない帯電ローラが特に
小型プリンタや低速複写機において使用されている。帯
電ローラは金属の芯金のまわりに、適度な抵抗と弾性と
をもつゴム層を有するもので、コロナ帯電に比べて、バ
イアスの総電流、電圧の低減も可能となる。
【0005】また、現像手段は、現像位置において像担
持体と対向配置された、例えば、現像スリーブのような
現像剤担持体に、少なくとも直流成分を含むバイアス電
圧(以下「現像バイアス」という)を印加することによ
って像担持体表面の静電潜像に現像剤担持体に担持され
た現像剤(トナー)を付着させ、静電潜像を顕画像(ト
ナー像)に現像している。
【0006】デジタル画像信号を顕像化する画像形成装
置においては、複数種類の入力経路を具備し、これら複
数種類の入力経路の中から1種類の経路を選択し、選択
した入力経路から入力した画像信号に応じて画像形成を
行う方式のものがある。入力するデジタル画像信号は例
えば次の2種類のタイプがある。第1のタイプは、コン
ピュータ等の画像信号作成手段によって作成された文書
等の画像信号のように、ドット、ライン、ベタ画像の形
のみを伝える2値のデジタル画像信号であり、第2のタ
イプは、CCD等を利用した画像読み取り手段によって
原稿等から読み取られた画像信号のように、画像の形ば
かりでなく、濃度の階調表現をも伝える多値のデジタル
画像信号である。
【0007】2値の画像信号を上述したレーザビームプ
リンタで顕画化する場合には、画像の形のみを再現すれ
ばよいので、レーザビームでオン、オフのみの変調を実
行して静電潜像を形成すればよい。なお、2値の画像信
号を顕画化するレーザビームプリンタにおいては、出力
画像の1、2画素程度の大きさ及び幅のドット、ライン
が肉眼で見えやすいように、1画素毎の大きさが理論上
の1画素の大きさより10〜20%程度大きめに出力さ
れることが望ましい。
【0008】一方、多値の画像信号を顕像化するレーザ
ビームプリンタは画像の形ばかりではなく、濃度の階調
表現をも再現するために、理想的には図9に示すよう
に、1画素毎に、入力された信号値の値に比例した濃度
の画像を出力しようとするものである。
【0009】さらに、近年、画像の高画質を求めるべく
解像度を200DPI(Dot Per Inch:1
インチあたりの画素数)から400DPIや600DP
Iへと高めたプリンタが実用に供されており、高解像度
のプリンタの比重はますます大きくなっている。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
従来技術においては、以下に示すいくつかの問題があっ
た。例えば、 帯電ローラによる感光体の帯電を行う場合、直流バイ
アスのみを印加したのでは、感光体の感光層の場所によ
る厚みムラ、表面粗さや、帯電ローラの抵抗ムラ、表面
形状、粗さのため、感光体全体を均一に同電位に帯電す
るのが難しい。この問題は初期よりもプリント枚数が増
加すると著しいものとなる。
【0011】帯電電位の変化は、特に濃度の階調表面も
伝える多値のデジタル信号の場合は濃度の変化、すなわ
ち濃度ムラという結果をもたらして画像品位を低下させ
てしまう。逆に、ドット、ライン、ベタ画像の形のみを
伝える2値のデジタル画像の場合は比較的影響は少な
い。 帯電均一性を向上させるため、交流に直流を重畳した
帯電バイアスを印加する方法が、一般的に用いられてい
る。定性的には図6に示すように、帯電均一性は交流成
分の電流値に依存しており、ある電流値A以上で効果が
表われ、電流値Cを超えると飽和する。
【0012】しかしながら、この(直流+交流)重畳の
帯電バイアスでは、装置の使用に伴い、直流バイアスだ
けの場合に比べて感光体の感光層の削れや傷が発生し易
く、寿命を短縮することになる。
【0013】この原因としては、直流成分の電流値に比
べ、交流成分の電流値(実効値)としては実用的には1
0〜20倍程度必要になるために帯電部での放電が激し
く、感光体にダメージを与えやすいからであると考えら
れている。この現象は感光体に有機物を使用したOPC
(organic photo−conductor)
感光体において著しい。 また、(直流+交流)重畳の帯電バイアスを印加する
場合、図10に示すように、交流成分の周波数を高くす
ることで帯電均一性の向上は可能となるが、以下の弊害
が発生する。一つは前述したように感光体へのダメージ
が大きくなり、感光層の削れの増大や傷がつき易いなど
寿命を早めてしまうことである。
【0014】別の弊害は、交流重畳バイアスのために帯
電部材と感光体の接触部で双方が振動していわゆる帯電
音が発生してしまうことである。これは家庭やオフィス
でプリンタを用いる時には耳ざわりな騒音となる。
【0015】上述の〜の問題は、帯電部材としてロ
ーラやブレードなどの接触帯電部材を用いた場合に特に
著しいものである。
【0016】そこで、本発明は、選択した画像信号の種
類によらず画像濃度均一性と感光体の長超寿命化を実現
するとともに、帯電音を低減するようにした画像形成装
置を提供することを目的とするものである。
【0017】
【課題を解決するための手段】請求項1に係る本発明
は、一様に帯電された像担持体表面を光走査して静電潜
像を形成し、該静電潜像を現像手段で現像して顕画像を
形成する画像形成装置において、直流に交流を重畳した
帯電バイアスが印加されて前記像担持体表面を一様に帯
電する帯電手段と、複数種類のデジタル画像信号の入力
経路と、これら複数種類の入力経路の中から1種類の経
路を選択する選択手段と、選択した前記入力経路から入
力されたデジタル画像信号に対応して発光される光ビー
ムによって、帯電後の前記像担持体表面に静電潜像を形
成する露光手段と、前記選択手段が選択したデジタル画
像信号が、多値のデジタル画像信号の場合は、2値のデ
ジタル画像信号の場合よりも、交流バイアスの電流値が
大きくなるように、前記帯電手段に印加する交流バイア
スの電流値を変更する制御手段と、を備える、ことを特
徴とする。
【0018】請求項2に係る本発明は、一様に帯電され
た像担持体表面を光走査して静電潜像を形成し、該静電
潜像を現像手段で現像して顕画像を形成する画像形成装
置において、直流に交流を重畳した帯電バイアスが印加
されて前記像担持体表面を一様に帯電する帯電手段と、
複数種類のデジタル画像信号の入力経路と、これら複数
種類の入力経路の中から1種類の経路を選択する選択手
段と、選択した前記入力経路から入力されたデジタル画
像信号に対応して発光される光ビームによって、帯電後
の前記像担持体表面に静電潜像を形成する露光手段と、
前記選択手段が選択したデジタル画像信号が、解像度の
異なるデジタル画像信号であり、入力されるデジタル信
号の解像度が大きい場合は小さい場合よりも、交流バイ
アスの電流値が大きくなるように、前記帯電手段に印加
する交流バイアスの電流値を変更する制御手段と、を備
える、ことを特徴とする。
【0019】
【0020】
【0021】
【0022】〔作用〕以上構成に基づき、帯電手段に印
加する帯電バイアス条件は、例えば、次のように制御す
る。すなわち、多値のデジタル画像信号の場合には、帯
電バイアスを(直流+交流)重畳とすることで像担持体
表面の帯電均一性を高め、一方、2値のデジタル画像信
号の場合には帯電バイアスを直流のみか重畳する交流成
分の電流を小さくして交流成分による像担持体へのダメ
ージを低減する。
【0023】
【発明の実施の形態】以下、図面に沿って、本発明の実
施の形態について説明する。 〈実施の形態1〉本発明が適用できる画像形成装置は、
例えば感光体、誘電体等の像担持体上に電子写真方式、
静電記録方式等によって画像情報信号に対応した静電潜
像を形成し、この静電潜像を現像剤(トナー)を用いた
現像手段によって現像して顕画像(トナー像)を形成す
るものであれば任意の構成のもでよい。
【0024】まず、図7を参照して本発明による画像形
成装置の実施の形態1における画像信号と制御信号との
流れについて説明する。
【0025】本実施の形態では、原稿等の画像情報を0
から255までの多値のデジタル画像信号に変換するリ
ーダー20と、0と1との2値のデジタル画像信号の作
成、編集が行えるコンピュータ21との2種類の画像信
号出力機器からの入力経路を具備している。
【0026】上述のリーダー20は、原稿等にハロゲン
ランプ、蛍光灯等の光源から光を照射し、原稿からの反
射光をレンズ、ミラー等の光学系でCCD等の光電変換
手段に投影し、発生したアナログ的な電気信号をアナロ
グ−デジタル(A/D)変換手段で0から255までの
多値のデジタル画像信号へ変換する構成になっている。
なお、本実施例ではデジタル画像信号の大きさは画像の
濃度の大きさに対応しているものとして説明する。
【0027】上述の2種類の画像信号出力機器(リーダ
ー20、コンピュータ21)は画像形成装置1内のイン
タフェース22に接続されている。このインタフェース
22はオペレータの操作によってCPU(中央処理装
置)24を介してリーダー20とコンピュータと21の
うちのどちらか一方の機器を選択するように指示される
か、あるいはリーダー20とコンピュータ21のうちの
どちらか一方の機器が画像形成装置1に画像信号を送信
してくることによって自動的に画像信号を送信して来た
方の機器を選択し、選択した方の機器の画像信号をガン
マ変換装置25に送信する。
【0028】ここで、インタフェース22は入力された
画像信号がリーダー20からの0から255までの多値
の画像信号の場合には、信号値に何の変換も行わないで
そのままガンマ変換装置25に送信するが、コンピュー
タ21からの0と1の2値の画像信号の場合には、0は
0に、1は255に信号値の変換を行ってからガンマ変
換装置25に送信する。
【0029】図8は本実施の形態の画像形成装置1にお
けるプリンタ部23の主要構成を示す概略断面図であ
る。このプリンタ部23は、入力された0から255ま
での多値の画像信号にガンマ変換処理を行った後の信
号、あるいは0と255の2値の画像信号、に対応して
発光されるレーザビーム12により、帯電ローラ(帯電
手段)11によって一様に帯電された感光ドラム(像担
持体)10の表面を走査してこの像担持体10表面上に
静電潜像を形成し、静電潜像を現像手段13によって現
像剤(トナー)を付着させて顕画像(トナー像)に現像
し、このトナー像を転写手段14で、給紙されてきた記
録材15上に転写した後、定着手段(不図示)で記録材
15上のトナー像をこの記録材15に定着して出力す
る。
【0030】本実施の形態においては、像担持体10表
面の一様帯電電位は−700Vで、画像信号値=0に対
応した潜像電位は−700Vであり、画像信号値=25
5に対応した潜像電位は−250Vである。
【0031】現像手段13は、直流成分のみの現像バイ
アス(バイアス電圧)を印加した現像スリーブのような
現像剤担持体16を現像位置において像担持体10に対
向させ、この現像剤担持体16に担持されたトナーを像
担持体10表面に形成された静電潜像に付着させてトナ
ー像に現像するものである。現像手段13の現像方式は
マイナス極性のトナーを使用した反転現像方式である。
【0032】帯電ローラ11への帯電バイアスは帯電バ
イアス電源30から供給される。この帯電バイアス電源
30は、CPU24(図7参照)から送られてくる制御
信号に応じてバイアスの値を変化させている。
【0033】転写手段14はプラス極性の電界や電荷の
静電気的な力でマイナス極性のトナーを記録材15上に
転写するものである。
【0034】図1は、本実施の形態の制御動作のシーケ
ンスを示すフローチャートである。図7、図8を参照し
ながら説明する。インタフェース22に画像信号が送信
されると(S1)、CPU24はインタフェース22か
らガンマ変換装置25に送信される画像信号がリーダー
20からのものか、あるいはコンピュータ21からのも
のかを判断する(S2)。CPU24は、ガンマ変換装
置25に送信された画像信号がリーダー20からの多値
の信号である場合には、帯電ローラ11に供給される帯
電バイアスを直流電圧−750Vに、かつ交流電流−
1.2mAとなるように帯電バイアス電源30に制御信
号を送る。
【0035】また、画像信号がコンピュータ21からの
2値の信号である場合には、帯電バイアスは直流のみの
−1400V(S4)、となるように帯電バイアス電源
30に制御信号を送る。
【0036】つづいて、プリンタ部が画像形成を実行す
る(S5)。
【0037】上述のように制御を行うことにより、多値
のデジタル信号の場合には、帯電バイアスを(直流+交
流)重畳とすることで帯電均一性を高めることができ、
特に中間濃度域の安定した濃度・階調再現性に有効であ
る。逆にラインや文字、ベタ黒画像などの2値のデジタ
ル信号の場合には、帯電安定性については、多値のデジ
タル信号の場合ほど必要ではなくなるので、帯電バイア
スを直流のみとすることができ、結果的に感光ドラム1
0の削れや傷の発生を抑えることが可能となる。さら
に、帯電部材(帯電ローラ)11と感光ドラム10との
接触部での振動がないので帯電音の発生が無い。 〈実施の形態2〉実施の形態1においては、帯電バイア
スを画像信号の種類に応じて直流のみと(直流+交流)
重畳とに切り換える制御を行った。
【0038】しかしながら、2値のデジタル画像信号の
場合でもより高い帯電均一性を求める場合には、帯電バ
イアスは(直流+交流)重畳が必要になる。ただし、こ
のような場合でも、多値のデジタル信号を用いた画像よ
りも2値のデジタル信号を用いた画像の方が帯電均一性
の影響は画像にあらわれにくいので、レベルを下げても
良い。そこで、図2に示すように、帯電バイアスは画像
信号の種類によらず常に(直流+交流)重畳とする代わ
りに、交流成分の大きさを切り換える方法が有効であ
る。
【0039】すなわち、多値信号の場合には、交流成分
の電流を大きくして(S8)帯電均一性を上げ、他方、
2値信号の場合には交流成分の電流を小さくして(S
9)帯電均一性は若干低下するが感光体の削れ量や傷の
発生を抑え得る。本実施の形態においては交流成分の電
流値を多値のデジタル信号の場合は、−1.2mA、2
値のデジタル信号の場合には−1.0mAとした。これ
らの電流値を選択した場合の帯電均一性は定性的には図
6のB、Cに対応する。
【0040】上述の制御を行うことで定性的には実施の
形態1と同様の効果が得られ、かつ、2値の画像信号の
場合の均一性を向上できる。
【0041】なお、図2中のS6、S7、S10につい
ては、それぞれ図1中のS1、S2、S5と同様であ
る。 〈実施の形態3〉本実施の形態においても、画像信号が
2値の場合は、帯電バイアスを直流のみとすることは、
前述の実施の形態1と同様である。本実施例では図3に
示すようにさらに、画像信号が多値の場合には、その解
像度によっても帯電バイアスを変えるものである。具体
的には、多値のデジタル信号で解像度が400DPIの
場合(S13、S14)、帯電バイアスを(直流+交
流)重畳として、帯電均一性を高める。結果として画像
濃度の均一性、階調再現性が向上する。逆に、多値のデ
ジタル信号でも解像度が200DPIなど低い場合は帯
電バイアスを直流のみとする(S15)。
【0042】高解像度の場合、画素の大きさが小さくな
るため、画像部と非画像部の電位差(潜像のコントラス
ト)が小さくなり易いため、初期の帯電均一性が悪い
と、最終的に得られる、画像濃度、階調性が大きく損な
われる。これは特に中間濃度域で著しい。
【0043】一方、低解像度の多値の画像信号の場合、
画素の大きさが大きいので潜像コントラストは充分にと
れやすく、また、2値の画像信号の場合は潜像電位の大
小で画像濃度が決定するため、これらの場合、初期の帯
電均一性がそれほど高くなくても画像への影響は比較的
小さい。
【0044】したがって、多値の画像信号で高解像度の
場合には帯電均一性を重視して、画像の濃度安定性・階
調再現性を確保する。
【0045】一方、多値の画像信号でも低解像度の場合
や、2値の画像信号の場合には、帯電バイアスを直流の
みで交流バイアスを重畳しないことにより帯電音の発生
を無くし、感光ドラムの削れ量や傷の発生を抑えること
が可能となる。
【0046】図3中の他のステップS11、S12、S
16は、それぞれ図1のS1、S2、S5と同様なので
その説明は省略する。 〈実施の形態4〉本実施の形態においても、画像信号が
多値か2値か、また解像度の高低で帯電バイアス条件を
変えるのは上述の実施の形態3と同様である。異なる点
は、図4に示すように多値の画像信号の場合には、帯電
バイアスは常に(直流+交流)重畳とするが、その解像
度の高低に応じて交流成分の強弱を変えるものである
(S19、S20、S21)。
【0047】本実施の形態の場合、解像度が低くても多
値の画像信号の場合には、帯電均一性を高めるため、弱
い交流成分を重畳するものである。
【0048】本実施例においても、実施例3と同等の効
果が得られる。
【0049】他のステップS17、S18、S22、S
23については、図3のS11、S12、S15、S1
6と同様である。 〈実施の形態5〉本実施の形態は、画像信号が多値か2
値か、また解像度の高低によって帯電バイアス条件を変
えるのは実施の形態4と同様である。異なる点は図5に
示すように多値の画像信号の場合、解像度の高低によっ
て重畳する交流成分の周波数を変えるものである(S2
6、S27、S28)。定性的には図10に示すように
交流成分の周波数は高いほど帯電均一性の高くなる。た
だし、帯電音が大きくなるのと、感光ドラムへのダメー
ジの増大により感光層の削れや傷の発生が促進される弊
害がある。
【0050】したがって、帯電均一性がより要求される
高解像度の場合には交流成分の周波数図10のFのよう
にと高くし(図5のS27)、低解像度の場合には周波
数を図10のEのように低くする(図5のS28)。
【0051】本実施例においても実施例4と同様の効果
が得られる。なお、他のステップについては図4参照。
【0052】以上、デジタル画像信号が2値が多値か、
また、多値の場合、解像度の高低により帯電バイアス条
件を変える制御の実施例を示してきたが、本発明はこれ
らに限定されるものではない。例えば、2値が多値かに
よらず、解像度のみで制御をしても良い。
【0053】また、(直流+交流)重畳とした場合に、
解像度によって交流成分の大きさと周波数の両方を制御
しても良い。
【0054】また、帯電手段11も帯電ローラや帯電ブ
レードなどの接触帯電部材の場合に本発明の効果は大き
いが、コロナ放電器を用いた帯電やその他の非接触帯電
部材にも適用できる。
【0055】また、解像度については400DPIと2
00DPIとで説明をしてきたが、これらに限定される
ものではない。
【0056】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によると、
画像信号の種類に応じて、帯電手段に印加する帯電バイ
アスの条件を変えることにより、例えば、多値のデジタ
ル信号の特に高解像度の場合には、帯電均一性を高める
ことができ、一方、ラインや文字の2値など階調数の低
いデジタル画像信号の場合には、帯電安定性は多値のデ
ジタル信号ほど必要ではなくなるので、帯電バイアスを
直流のみにしたり、交流を重畳する場合でも、交流成分
を比較的小さくすることや周波数を下げることで感光体
へのダメージを小さくして削れ量や傷、帯電音の発生を
抑えることができる。
【0057】したがって、画像信号の種類に対して必要
充分な帯電均一性と、トータルでの感光体の寿命を長く
することの両立が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施の形態1における制御動作のシーケンスを
示すフローチャート。
【図2】実施の形態2における制御動作のシーケンスを
示すフローチャート。
【図3】実施の形態3における制御動作のシーケンスを
示すフローチャート。
【図4】実施の形態4における制御動作のシーケンスを
示すフローチャート。
【図5】実施の形態5における制御動作のシーケンスを
示すフローチャート。
【図6】帯電バイアスの交流成分の電流値と、帯電均一
性の関係を定性的に示す図。
【図7】画像形成装置における画像信号と制御信号の流
れを示すブロック図。
【図8】画像形成装置におけるプリンタ部の要部構成を
示す模式図。
【図9】プリンタのデジタル画像信号値と出力画像濃度
の理想的な関係を示す図。
【図10】帯電バイアスの交流成分の周波数と、帯電均
一性の関係を定性的に示す図。
【符号の説明】
1 画像形成装置 10 像担持体(感光体、感光ドラム) 11 帯電手段(帯電部材、帯電ローラ) 13 現像手段 16 現像剤担持体(現像スリーブ) 20 リーダー 21 コンピュータ 22 インタフェース 23 プリンタ部 24 CPU 25 ガンマ変換装置 30 帯電バイアス電源
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G03G 15/02

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一様に帯電された像担持体表面を光走査
    して静電潜像を形成し、該静電潜像を現像手段で現像し
    て顕画像を形成する画像形成装置において、 直流に交流を重畳した帯電バイアスが印加されて前記像
    担持体表面を一様に帯電する帯電手段と、 複数種類のデジタル画像信号の入力経路と、 これら複数種類の入力経路の中から1種類の経路を選択
    する選択手段と、 選択した前記入力経路から入力されたデジタル画像信号
    に対応して発光される光ビームによって、帯電後の前記
    像担持体表面に静電潜像を形成する露光手段と、 前記選択手段が選択したデジタル画像信号が、多値のデ
    ジタル画像信号の場合は、2値のデジタル画像信号の場
    合よりも、交流バイアスの電流値が大きくなるように、
    前記帯電手段に印加する交流バイアスの電流値を変更す
    る制御手段と、を備える、 ことを特徴とする画像形成装置。
  2. 【請求項2】 一様に帯電された像担持体表面を光走査
    して静電潜像を形成し、該静電潜像を現像手段で現像し
    て顕画像を形成する画像形成装置において、 直流に交流を重畳した帯電バイアスが印加されて前記像
    担持体表面を一様に帯電する帯電手段と、 複数種類のデジタル画像信号の入力経路と、 これら複数種類の入力経路の中から1種類の経路を選択
    する選択手段と、 選択した前記入力経路から入力されたデジタル画像信号
    に対応して発光される光ビームによって、帯電後の前記
    像担持体表面に静電潜像を形成する露光手段と、 前記選択手段が選択したデジタル画像信号が、解像度の
    異なるデジタル画像信号であり、入力されるデジタル信
    号の解像度が大きい場合は小さい場合よりも、交流バイ
    アスの電流値が大きくなるように、前記帯電手段に印加
    する交流バイアスの電流値を変更する制御手段と、を備
    える、 ことを特徴とする画像形成装置。
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