JP3610216B2 - 画像形成装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真方式や静電記録方式によって画像形成を行う複写機、プリンタなどの画像形成装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来の電子写真方式による画像形成装置においては、電子写真感光体(以下、感光ドラムという)表面を帯電装置によって一様に帯電処理し、帯電された感光ドラム表面を露光装置によって露光して静電潜像を形成する。そして、この静電潜像を現像装置で現像してトナー像を形成し、このトナー像を転写装置によって用紙などの転写材に転写して、定着装置によりトナー像が転写材上に永久固着画像として定着して出力する。
【0003】
そして、次の画像形成動作の前に、LED等の光源を有する前露光装置により感光ドラム上を照射し、画像形成前の感光ドラム表面を均一に除電することで感光ドラム上の以前の形成画像の履歴(以下、ドラムゴーストという)をなくすようにしている。この際、従来の前露光装置では、一定の電圧の入力により照射光量が決定されていた。
【0004】
また、最近では特に高速機の分野において、感光ドラムにアモルファスシリコンを用いた画像形成装置が提案されている。アモルファスシリコンを用いた感光ドラムは、OPC等の感光ドラムに較べて高耐久、高寿命である。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した従来の画像形成装置では、耐久が進むに連れてドラムゴーストが悪化していく。これは、耐久が進むに連れて前露光光源の寿命により、前露光量が小さくなってしまうことに起因している。
【0006】
ドラムゴーストは前露光量が大きいほどレベルが良く、前露光量が小さいほどレベルが悪い。これは、前露光による感光ドラムの除電効果の差によるものであると考えられる。そのため、ドラムゴーストがでやすいアモルファスシリコンドラムでは、OPC等の感光ドラムに較べて耐久が進むに連れてドラムゴーストが悪化しやすかった。
【0007】
この問題を解決するために耐久での前露光量減少を考慮し、予め十分大きな前露光量に設定しておくことが考えられる。しかしながら、過剰な前露光量により感光ドラム内部に発生した前露光キャリアをキャンセルするのに帯電電荷がくわれてしまう。このため、前露光量が大きいほど帯電能は悪くなってしまうため、この方法では十分なドラム表面電位を得ることができないことがあった。特に、OPC等の感光ドラムに較べて、帯電能の低いアモルファスシリコンドラムではより困難であった。
【0008】
そこで本発明は、上記のような問題を解決するためになされたもので、耐久によるドラムゴーストをなくして良好な画像を得ることができる画像形成装置を提供することを目的とするものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、感光体と、前記感光体表面を帯電する帯電手段と、前記帯電手段により帯電された感光体表面を画像露光する露光手段と、画像形成前の前記感光体表面の残留電荷を除電するように前露光する前露光手段と、前記感光体の表面電位を検知する表面電位検知手段と、前記表面電位検知手段で検知した前記感光体の表面電位情報に基づいて前記感光体に対する前記前露光手段の露光量を制御する制御手段と、を有し、画像露光された前記感光体表面に形成されるトナー像を転写材に転写することで画像を形成する画像形成装置において、前記表面電位情報は、前記露光手段により第1の画像露光量aで露光された前記感光体表面の第1の被露光部に対して次の周回後に前記露光手段により所定の画像露光量bを与えたときの前記第1の被露光部の表面電位V1と、前記露光手段により第2の画像露光量c(前記第1の画像露光量a>前記所定の画像露光量b>前記第2の画像露光量c)で露光された前記感光体表面の第2の被露光部に対して次の周回後に前記露光手段により前記所定の画像露光量bを与えたときの前記第2の被露光部の表面電位V2と、の電位差|V1−V2|であり、前記制御手段は、前記電位差を所定値以下にするように、前記前露光手段の前記前露光量を制御する、ことを特徴としている。
【0011】
また、前記第1の画像露光量aは画像形成時における最大の画像露光量であり、前記第2の画像露光量cはゼロであることを特徴としている。
【0012】
また、前記第1の被露光部の位置と前記第2の被露光部の位置は、略同位置であることを特徴としている。
【0016】
(作用)
本発明の構成によれば、表面電位検知手段で検知した電子写真感光体の表面電位情報に基づいて、前露光手段の電子写真感光体への露光量を制御することにより、耐久が進んでも電子写真感光体上の以前の形成画像の履歴(ドラムゴースト)をなくすことができる。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態について説明する。
【0018】
〈実施の形態1〉
図1は、本実施の形態に係る画像形成装置を示す概略構成図である。
【0019】
この画像形成装置は、回転自在な感光ドラム1と、その周囲に帯電手段であるスコロトロン帯電装置2、露光装置3、表面電位センサ4、現像装置5、コロナ転写帯電装置(転写帯電器)6、静電分離帯電装置(分離帯電器)7、クリーニング装置8、前露光ランプ9が配設されており、静電分離帯電装置7の転写材P搬送方向下流側に定着装置10配設されている。
【0020】
感光ドラム1は、本実施の形態ではA−Si(アモルファスシリコン)感光ドラムであり、矢印R1方向に所定の周速度(プロセススピード)で回転駆動される。
【0021】
スコロトロン帯電装置2は、感光ドラム1表面をコロナ放電によって発生するコロナイオンにより帯電する。
【0022】
露光装置3は、イメージスキャナ部11から入力される画像情報に応じた画像露光Lを、スコロトロン帯電装置2により帯電処理された感光ドラム1表面に行う。露光装置3は、レーザドライバー20、レーザーダイオード21、ポリゴンミラー22、反射ミラー23を有しており、イメージスキャナ部11から画像処理部19を介してレーザドライバー20に入力される画像情報の時系列電気デジタル画像信号に対応して(強度)変調されたレーザービームがレーザーダイオード21から出力され、ポリゴンミラー22、反射ミラー23を介して感光ドラム1表面の光導電層に画像露光Lがなされ、入力された画像情報に対応した静電潜像が形成される。
【0023】
イメージスキャナ部11は、原稿ガラス台12上に載置された原稿13を照明ランプ14により走査して読み取り、光電変換素子(CCD)17によって画像情報を電気信号に変換するもので、照明ランプ14によって走査した原稿13からの反射光は、ミラー15a、15b、15cに導かれて光学系16により、光電変換素子17上に結像される。この光電変換素子17によって前記電気信号は、A/Dコンバータ18によりデジタル化された後、画像濃度に比例した00(00hex)から255(FFhex)の256階調の画像信号に変換され、画像処理部19を介してレーザドライバー20に入力される。
【0024】
現像装置5は、現像スリーブ5aを備えており、現像装置5内に収納したトナーを現像スリーブ5a上にコーティングし、現像位置で感光ドラム1上に形成された静電潜像にトナーを付着させて、トナー画像として顕像化する。
【0025】
前露光ランプ9は、感光ドラム1上を露光して画像形成前の感光ドラム表面を均一に除電し、感光ドラム1上の以前の形成画像のドラムゴーストを除去する。前露光ランプ9には、制御装置(CPU)30が接続されている。制御装置(CPU)30は、表面電位センサ4から入力される感光ドラム1の表面電位情報に基づいて、前露光ランプ9の感光ドラム1への露光量を制御する(詳細は後述する)。
【0026】
次に、上記した画像形成装置の画像形成動作について説明する。
【0027】
画像形成時には、感光ドラム1は駆動手段(不図示)により矢印R1方向に回転駆動され、スコロトロン帯電装置2により表面が均一に帯電される。このとき、スコロトロン帯電装置2には帯電バイアス電源(不図示)より直流電圧が印加される。そして、帯電された感光ドラム1上に露光装置3により画像露光Lが与えられて、イメージスキャナ部11から入力される画像情報に応じた静電潜像が形成され、この静電潜像は現像装置5によりトナー像として現像される。
【0028】
そして、感光ドラム1上のトナー像が感光ドラム1とコロナ転写帯電装置(転写帯電器)6間の転写ニップ部に到達すると、このタイミングに合わせて給紙カセット(不図示)内の用紙などの転写材Pが給紙されて、転写バイアスが印加されたコロナ転写帯電装置6により転写材Pに感光ドラム1上のトナー像が転写される。そして、トナー像が転写された転写材Pは静電分離帯電装置(分離帯電器)7で感光ドラム1から分離されて定着装置10へ搬送され、定着装置10による加熱、加圧によりトナー像が転写材P表面に永久固着画像として定着されて出力される。
【0029】
一方、トナー像転写後の感光ドラム1表面に残留している転写残トナーはクリーニング装置8によって除去される。また、感光ドラム1表面のドラムゴースト(残留電荷)は前露光ランプ9で除去される。
【0030】
本実施の形態の画像形成装置は、感光層にA−Si(アモルファスシリコン)を用いた感光ドラム1であり、A−Si(アモルファスシリコン)を用いた感光ドラム1は、上述したようにOPC(有機半導体)等の感光ドラムに較べて、耐久、寿命は優れているが、感光ドラム上の以前の形成画像の履歴、いわゆるドラムゴーストが大きく、高品位な画像を提供する妨げとなるといった問題点があった。
【0031】
ドラムゴーストは前露光量が大きいほどレベルが良く、前露光量が小さいほどレベルが悪い。これは前露光による感光体の除電効果の差によるものであると考えられる。前露光量とゴースト電位の関係を示す実験結果を、図2に示す。
【0032】
ここでゴースト電位とは以下のように決め、測定した。まず、表面電位状態Aとして図3のA(表面電位状態)に示すように、画像露光レベルFFhexで感光ドラム1の周方向長約10cmにわたり露光し、その後画像露光レベル80hexで感光ドラム1の1周面に渡って露光し、先にFFhexで露光した部分のドラム1周後に80hexで露光した後のドラム表面電位を測定する。
【0033】
次に、表面電位状態Bとして図3のB(表面電位状態)に示すように、画像露光レベル00hexで感光ドラム1の周方向長約10cmにわたり露光し、その後画像露光レベル80hexで感光ドラム1の1周にわたって露光し、先にFFhexで露光した部分のドラム1周後に80hexで露光した後のドラム表面電位を測定する。それぞれ検出した表面電位Bと表面電位Aの電位差(表面電位B−表面電位A)をゴースト電位とした。
【0034】
一方、前露光により感光ドラム1内部に発生した前露光キャリアをキャンセルするのに帯電電荷がくわれてしまうことから、前露光量が大きいほど帯電能は悪く、前露光量が小さいほど帯電能は良い。この関係を示す実験結果を、図4に示す。
【0035】
上記の観点を中心に前露光光量は決定されているが、前露光量は耐久が進むに連れ前露光ランプの寿命により小さくなってしまい、その結果耐久が進むに連れドラムゴーストが悪化してしまう。
【0036】
この問題を解決するために耐久での前露光量減少を考慮し、予め十分大きな前露光量に設定しておくことが考えられる。しかしながら、上述したように前露光量が大きいほど帯電能は悪くなってしまうため、この方法では十分なドラム表面電位を得ることができないことがあった。また、装置本体内部に前露光量測定センサを設け、そのセンサからのセンサ情報に基づいて前露光量を制御する方法も考えられるが、コストや装置本体サイズの制約から望ましくはない。
【0037】
そこで、本発明は、表面電位センサ4で検知した感光ドラム1の表面電位情報を制御装置(CPU)30に入力し、制御装置30は入力した感光ドラム1の表面電位情報に基づいて、上述した方法によりゴースト電位を算出する。そして、制御装置30は、この算出した数値が予め設定したゴースト電位目標値より大きい場合にはゴースト電位目標値になるよう、前露光ランプ9に印加する前露光印加電圧を大きくするよう制御する。
【0038】
次に、制御装置30による前露光制御を、図5に示すフローチャートを参照して説明する。
【0039】
まず、本実施の形態では、ゴースト画像の目視許容レベルからゴースト電位目標値を5Vとし、ゴースト電位5Vとなるよう初期の前露光入力電圧を15Vとした(ステップS1)。次に、上述した方法により感光ドラム1の表面電位Aと表面電位Bを測定する(ステップS2、S3)。その後、画像形成装置のメイン電源(不図示)の投入時にゴースト電位(表面電位B−表面電位A)を演算し(ステップS4)、ゴースト電位の値が5V以下でない場合には前露光入力電圧を0.2Vずつ大きくしてゴースト電位を測定し、ゴースト電位が5V以下になるまで繰り返す制御とした(ステップS5)。
【0040】
このように本実施の形態では、経時的にゴースト電位を検知算出し、その値に基づいて前露光量を制御することで、耐久が進んでもドラムゴーストのない、また、十分な帯電電位を得ることから濃度コントラストの大きい、良好な画像を長期にわたって得ることができた。
【0041】
また、前露光量を制御する手段としては、前露光入力電圧を変化させる以外にも、前露光入力電源波形のパルス幅を変化させたり、前露光装置(前露光ランプ)と感光ドラムとの間に設けたスリットの開口を変化させるといった方法でも、本発明の目的は達成できる。
【0042】
また、本実施の形態は単色画像形成装置を用いて説明したが、多色画像形成装置においても本発明は適用でき、特に帯電装置から遠い位置に現像装置が配され、暗減衰により帯電電位が確保しにくい構成の装置では特に有効である。
【0043】
〈実施の形態2〉
本実施の形態では、実施の形態1でのゴースト電位検知算出をより高精度に行えるようにした例であり、感光ドラムに起因するゴースト電位が大きい感光ドラムにおいて特に有効である。
【0044】
図6は、本実施の形態に係る画像形成装置を示す概略構成図である。なお、図1に示した実施の形態1の画像形成装置を同一部材には同一符号を付し、重複する説明は省略する。
【0045】
本実施の形態では、感光ドラム1の上方に感光ドラム1の周方向位置を検知するためのエンコーダ31を設けた構成であり、画像形成動作及び前露光制御は実施の形態1と同様にして行われる。
【0046】
感光ドラムの種類によってはその初期から、その製造時の塗工むら等に起因する帯電後の電位分布にむらがあった。具体的には、感光ドラム表面電位をコロナ帯電器(スコロトロン帯電装置)により400Vに均一に帯電しようとしたときに、感光ドラムの周方向に約50Vもの電位のむらが生じてしまうこともある。
それに対して、実施の形態1で説明したようにゴースト電位目標値は5V程度と非常に小さい数値である。そのため、実施の形態1で説明した表面電位状態A、表面電位状態Bを検知算出する際の感光ドラム面内での位置を正確に固定しないと、得られたゴースト電位に感光ドラム単体でもつ電位むらが影響されてしまい、正しい制御ができない。
【0047】
そこで本実施例では、図6に示すようにエンコーダ31で感光ドラム1の周方向位置を精度よく特定した上で、上述したように表面電位状態A、表面電位状態Bを検知してゴースト電位を算出し、前露光量にフィードバックするようにした。
【0048】
このように本実施の形態では、エンコーダ31で感光ドラム1の周方向位置を精度よく特定することにより、表面電位Aと表面電位Bの検知位置を略同位置にすることができ、電位むらの大きな感光ドラムを用いた場合にも、耐久が進んでもドラムゴーストのない、また、十分な帯電電位を得ることから濃度コントラストの大きい、良好な画像を長期にわたって得ることができる。
【0049】
〈実施の形態3〉
本実施の形態では、OPC感光ドラムのように周方向電位むらのほとんどない感光ドラムを用いる場合や、帯電均一性の優れた感光ドラムを用いる場合に、実施の形態1でのゴースト電位検知方法を簡略化した例である。本実施の形態においても、実施の形態1と同様の構成の画像形成装置を用いた。
【0050】
本実施の形態では実施の形態1と異なり、ゴースト電位を以下のように定義した。図7に示す表面電位状態のように、画像露光レベルFFhexでドラム周方向長約10cmにわたり露光後、画像露光レベル00hexで同様にドラム周方向長約10cmにわたり露光し、その後、画像露光レベル80hexでドラム1周に渡って露光する。先にFFhexで露光した部分(図中X’)のドラム1周後に80hexで露光した後のドラム表面電位をXとし、先に00hexで露光した部分(図中Y’)のドラム1周後に80hexで露光した後のドラム表面電位をYとして、ドラム表面電位Yとドラム表面電位Xの電位差(Y−X)をゴースト電位とした。このため、本実施の形態では、実施の形態1と違い1つの電位状態でゴースト電位を検知算出できるため、制御時間短縮等のメリットがある。
【0051】
このように本実施の形態では、OPC感光ドラムのように周方向電位むらのほとんどない感光ドラムを用いる場合や、帯電均一性の優れた感光ドラムを用いる場合には、ゴースト電位の検知算出方法を簡略して前露光制御の時間短縮が可能となり、耐久が進んでもドラムゴーストのない、また、十分な帯電電位を得ることから濃度コントラストの大きい、良好な画像を長期にわたって得ることができる。
【0052】
〈実施の形態4〉
本実施の形態では、環境特性や耐久特性による帯電特性変化のほとんどない感光ドラムを用いる場合や、帯電特性安定性の優れた感光ドラムを用いる場合に、実施の形態1での前露光量制御方法を簡略化した例である。本実施の形態においても、実施の形態1と同様の構成の画像形成装置を用いた。
【0053】
本実施の形態では、実施の形態1のようにゴースト電位を検知算出して前露光量を制御するのではなく、一定帯電条件での帯電電位を表面電位センサ4で検知して、制御装置30で前露光量を制御するようにした。図4で示したように前露光量と帯電電位の間には、前露光量が大きいほど帯電能は悪く、前露光量が小さいほど帯電能は良い関係がある。この特性を利用して、帯電電位を表面電位センサ4により検知して制御装置30に出力し、この帯電電位の数値が予め設定した帯電電位目標値より大きい場合には帯電電位目標値になるよう、前露光ランプ9に印加する前露光印加電圧を大きくするよう制御する。
【0054】
本実施の形態では、初期設定としてゴースト電位5Vとなる前露光量で帯電電位目標値400Vとなる帯電条件に設定し、その後、画像形成装置のメイン電源の投入時に帯電電位を測定し、その値が400V以下でない場合には前露光入力電圧を0.2Vずつ大きくしてゴースト電位を測定し、帯電電位が400V以下になるまで繰り返す制御とした。
【0055】
このように本実施の形態では、環境特性や耐久特性による帯電特性変化のほとんどない感光ドラムを用いる場合や、帯電特性安定性の優れた感光ドラムを用いる場合には、前露光量制御を簡略して前露光制御の時間短縮が可能となり、耐久が進んでもドラムゴーストのない、また、十分な帯電電位を得ることから濃度コントラストの大きい、良好な画像を長期にわたって得ることができる。
【0056】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、表面電位検知手段で検知した電子写真感光体の表面電位情報に基づいて、前露光手段の電子写真感光体への露光量を制御することにより、耐久による電子写真感光体上の以前の形成画像の履歴(ドラムゴースト)をなくして良好な画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態1に係る画像形成装置を示す概略構成図。
【図2】前露光量とゴースト電位の関係の実験結果を示す図。
【図3】実施の形態1におけるゴースト電位の算出方法を説明するための図。
【図4】前露光量と感光体帯電電位の関係の実験結果を示す図。
【図5】実施の形態1における前露光量制御のフローチャート。
【図6】本発明の実施の形態2に係る画像形成装置を示す概略構成図。
【図7】実施の形態3におけるゴースト電位の測定方法を説明するための図。
【符号の説明】
1 感光ドラム(電子写真感光体)
2 スコロトロン帯電器
3 露光装置(露光手段)
4 表面電位センサ(表面電位検知手段)
5 現像装置
6 コロナ転写帯電装置
9 前露光ランプ(前露光手段)
10 定着装置
11 イメージスキャナ部
30 制御装置(露光手段)
31 エンコーダ
Claims (3)
- 感光体と、
前記感光体表面を帯電する帯電手段と、
前記帯電手段により帯電された感光体表面を画像露光する露光手段と、
画像形成前の前記感光体表面の残留電荷を除電するように前露光する前露光手段と、
前記感光体の表面電位を検知する表面電位検知手段と、
前記表面電位検知手段で検知した前記感光体の表面電位情報に基づいて前記感光体に対する前記前露光手段の露光量を制御する制御手段と、を有し、
画像露光された前記感光体表面に形成されるトナー像を転写材に転写することで画像を形成する画像形成装置において、
前記表面電位情報は、前記露光手段により第1の画像露光量aで露光された前記感光体表面の第1の被露光部に対して次の周回後に前記露光手段により所定の画像露光量bを与えたときの前記第1の被露光部の表面電位V1と、前記露光手段により第2の画像露光量c(前記第1の画像露光量a>前記所定の画像露光量b>前記第2の画像露光量c)で露光された前記感光体表面の第2の被露光部に対して次の周回後に前記露光手段により前記所定の画像露光量bを与えたときの前記第2の被露光部の表面電位V2と、の電位差|V1−V2|であり、
前記制御手段は、前記電位差を所定値以下にするように、前記前露光手段の前記前露光量を制御する、
ことを特徴とする画像形成装置。 - 前記第1の画像露光量aは画像形成時における最大の画像露光量であり、前記第2の画像露光量cはゼロである、
ことを特徴とする請求項1記載の画像形成装置。 - 前記第1の被露光部の位置と前記第2の被露光部の位置は、略同位置である、
ことを特徴とする請求項1又は2記載の画像形成装置。
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