JP4598091B2 - 画像形成装置、現像装置及び画像形成装置における現像剤調整方法 - Google Patents

画像形成装置、現像装置及び画像形成装置における現像剤調整方法 Download PDF

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Description

本発明は、電子写真方式を用いたプリンタ、FAX、複写機などの画像形成装置に関するものである。
電子写真方式を用いた画像形成装置は、帯電装置により、均一に帯電された感光ドラムの表面を露光装置により露光して静電潜像を形成し、現像装置により静電潜像を現像して感光ドラム上にトナー像を形成した後、トナー像を用紙に転写し定着する方式である。
現像装置では、トナーカートリッジよりトナーが供給され、現像ローラに印加する現像電圧と、供給ローラに印加する供給電圧を調整し、現像ローラと供給ローラ間、および現像ローラと規制ブレード間で摩擦帯電することにより、トナーが帯電され、現像ローラ上に均一なトナーの薄層を形成している。
また、画像形成前の準備動作時において、現像器を空転させ、感光ドラム上の異物の除去や現像ローラ上のトナー薄層電位の安定化を行い、高品質な画像を保っている。
特開2005−173290号公報
しかしながら、上記構成の装置では、トナー劣化などによりトナーの帯電量が著しく低下したり増加したりする異常帯電トナーが発生する。当該異常帯電トナーの発生により、画像形成時にカブリ印刷や汚れ印刷などの異常画像となってしまう場合がある。画像形成時や画像形成前の準備動作において、現像電圧と供給電圧を調整し、異常帯電を抑制しているが不十分であった。
そこで、本発明が解決しようとする課題は、トナー劣化などによりトナーの帯電量が著しく低下したり増加したりする異常帯電トナーが発生しないように、現像装置内部のトナーの帯電量を調整することにより、画像形成の際にカブリ印刷や汚れ印刷などの異常画像のない、良好な品質の画像を得ることができる画像形成装置を提供することにある。
前記課題を解決するために、特許請求の範囲の請求項1記載の発明は、静電潜像担持体と、回転駆動されることにより当該静電潜像担持体に現像剤を付着させて現像剤像を形成する現像剤担持体と、前記現像剤担持体の円周上に設けられ、前記現像剤担持体上の現像されない現像剤を掻き取るとともに前記現像剤担持体に現像剤を供給する供給部材と、前記現像剤担持体の円周上に設けられ、前記現像剤担持体上の現像剤薄層を形成する規制部材と、前記現像剤担持体の回転方向で前記静電潜像担持体の下流側でかつ前記供給部材の上流側に設けられ、更に帯電調整電圧が印加され、前記規制部材により前記現像剤担持体上の形成された現像剤薄層に接し、現像剤の帯電量を調整する帯電調整部材とを有し、前記帯電調整部材に印加する帯電調整電圧を、画像形成時における画像形成電圧と、準備動作時における非画像形成電圧とに設定する調整電圧切替部を備え、更に、前記画像形成時における前記帯電調整電圧及び前記準備動作時における前記帯電調整電圧は、(1)装置の環境条件、(2)装置の経時条件、(3)画像比率、(4)装置の印刷頻度のそれぞれに対応して決定された帯電調整電圧を足し合わせた帯電調整電圧からなり、前記画像形成時における前記帯電調整電圧の絶対値は、前記準備動作時における前記帯電調整電圧の絶対値より小さいことを特徴とする画像形成装置である。
これにより本発明は、現像装置内部のトナーの帯電量を調整することにより、トナー劣化などによりトナーの帯電量が著しく低下したり増加したりする異常帯電トナーが発生することがなく、画像形成の際に、カブリ印刷や汚れ印刷などの異常画像のない、良好な品質の画像を得ることができる。
(第1の実施の形態)
図1は第1の実施の形態に係る画像形成装置の構成図である。本画像形成装置51は、感光ドラム1と感光ドラム1の周囲に配置された帯電ローラ2、LEDヘッド3、現像器4、転写ローラ5、クリーニング装置6、記録媒体Pの搬送路上に配置された定着器7、記録媒体Pを収めるトレイ28、記録媒体Pをトレイ28からピックアップするホッピングローラ29、記録媒体Pを斜行させずに搬送するためのレジストローラ30及び記録媒体Pを装置外へ排出する排出ローラ31から構成される。
感光ドラム1は、例えばアルミなどドラム形状の導体の表面に光導電層が形成されている。帯電ローラ2は、感光ドラム1の表面を均一に帯電させるための装置であり、例えばステンレスなどの導体を軸としてエピクロルヒドリンなどの導電性の弾性体が被覆されており、感光ドラム1に接触するように配置されている。
LEDヘッド3は、一様に帯電された感光ドラム1の表面を選択露光し、潜像パターンを形成するための露光装置であり、LED素子とLED駆動素子とレンズアレイからなり、LED素子からの照射光が感光ドラム1の表面に結像する位置に配置されている。
現像器4は、感光ドラム1に形成されている潜像パターンにトナー像を現像するための装置である。当該現像器4は、例えばステンレスなどの導体を軸としてウレタンなどの導電性の弾性体を被覆した現像ローラ8と、現像ローラ8上の現像されないトナーを掻き取るとともに現像ローラ8にトナーを供給するために現像ローラ8の円周上に接触するように配置され、例えばステンレスなどの導体を軸としてシリコーンなどの発泡性の弾性体を被覆した供給ローラ9と、現像ローラ8にトナー薄層を形成するために先端部分が現像ローラ8の円周上に押し当てるように設置し、例えばステンレス鋼の板状部材である規制ブレード10からなる。現像器4内部には、トナーカートリッジ4−1から図示しないトナーが補給される構成である。更に、現像器4は現像ローラ8が感光ドラム1の表面に接触する位置に配置されている。
本実施の形態では、記録媒体P上へのトナー飛散を防ぎ、且つ現像ローラ8上及び現像器内のトナーの帯電量を調整する部材として、トナー帯電調整部材11が現像ローラ8に接するように配置されている。当該トナー帯電調整部材11は、現像ローラ8の回転方向で感光ドラム1の下流側でかつ供給ローラ9の上流側に設けられる。当該トナー帯電調整部材11は、例えば導電性テフロン(登録商標)材の板状部材からなる。
更に、転写ローラ5は、感光ドラム1上に形成されたトナー像を記録媒体Pに転写するための装置であり、例えば導電性の発泡性弾性体からなり、感光ドラム1に接触する位置に配置されている。
クリーニング装置6は、感光ドラム1上の未転写などにより残留したトナーや、現像器4から感光ドラム1上へ移動させた廃棄トナーを掻き取った後に廃棄するための装置であり、例えばゴムブレードにより構成され、ゴムブレードの先端を感光ドラム1の表面に当て込むように配置されている。更に、定着器7は記録媒体P上に転写されたトナー像を加温、加圧により定着させるための装置である。
前記感光ドラム1は、図中矢印の方向にIDモータ12(図2参照)により回転駆動される。前記現像ローラ8、供給ローラ9は感光ドラム1からのギア伝達により回転駆動される。更に、帯電ローラ2は感光ドラム1表面との摩擦伝達により回転駆動される。
図2は第1の実施の形態に係る画像形成装置のブロック図である。同図において、前記トナー帯電調整部材11にはトナー帯電調整電圧制御部13よりトナー帯電調整電圧が印加され、前記現像ローラ8には現像電圧制御部14より現像電圧が印加され、前記供給ローラ9には供給電圧制御部15より供給電圧が印加され、前記規制ブレード10には規制ブレード電圧制御部16より規制ブレード電圧が印加される。前記トナー帯電調整電圧制御部13にはトナー帯電調整電圧切替部17が、現像電圧制御部14には現像電圧切替部18が、供給電圧制御部15には供給電圧切替部19が、規制ブレード電圧制御部16には規制ブレード電圧切替部20が接続されている。
当該トナー帯電調整電圧切替部17、現像電圧切替部18、供給電圧切替部19及び規制ブレード電圧切替部20は、前記トナー帯電調整電圧制御部13、現像電圧制御部14、供給電圧制御部15及び規制ブレード電圧制御部16に通知する電圧設定値を、制御部23からの指示に従い、画像形成電圧設定部21に保持されている画像形成電圧と、トナー帯電調整シーケンス電圧設定部22に保持されているトナー帯電調整シーケンス電圧とを切り替える。前記トナー帯電調整電圧制御部13、現像電圧制御部14、供給電圧制御部15及び規制ブレード電圧制御部16は通知された電圧設定値に基づき電圧を出力する。
更に同図において、帯電ローラ2には帯電電圧制御部24が接続され、前記IDモータ12にはIDモータ制御部25が接続され、転写ローラ5には転写電圧制御部26が接続され、LEDヘッド3にはLEDヘッド発光制御部27が接続されている。当該帯電電圧制御部24、IDモータ制御部25、転写電圧制御部26及びLEDヘッド発光制御部27は、それぞれ制御部23からの指示に従い、帯電ローラ2へ印加する帯電電圧と、IDモータ12の駆動動作と、転写ローラ5へ印加する転写電圧と、LEDヘッド3の発光動作を制御する。
前記制御部23は、温湿度検知部41から出力される温度(℃)・湿度(%RH)と、ドラムカウント計測部42から出力されるドラムカウント値K(総称)と、ドットカウント計測部43から出力されるドットカウント値D(総称)と、時間計測部44から出力される時刻T(総称)並びに記憶部45より読み出したドラムカウント値K´(記憶部45に記憶された値の総称をここではK´とする)と、ドットカウント値D´(記憶部45に記憶された値の総称)及び時刻T´(記憶部45に記憶された値の総称)より、後述する第1式より絶対水分量(g/m)を計算し、同じく第2式より画像比率を計算し、同じく第3式より印刷頻度を計算し、更にこの計算結果と前記ドラムカウント値を使って、前記電圧設定値のテーブル(図3、図4参照)を決定する。更に、記憶部45は制御部23へ出力された前記ドラムカウント値Kとドットカウント値D及び時刻Tを記憶する。
ここで、「絶対水分量」とは空気中の単位体積当たりの水分量を示す。また、「ドラムカウント」は感光ドラム1の回転回数の累積値を表す。例えば、A4用紙の長さは横送りの場合210mmであり、感光ドラム1の一周の長さは94mmであるが、前記ドラムカウントは、A4用紙を3枚連続印刷時におけるドラムカウントの増加量を3カウントとする。当該ドラムカウントの計測は前記制御部23にて、前記IDモータ12の回転数に応じてドラムカウントを加算している。「ドットカウント」は画像ドットの累積値を表し、「印刷頻度」は所定時間におけるドラムカウントの増加量を表す。「画像比率」は所定ドラムカウント増加量における画像ドット増加量から、A4用紙1枚当たりの画像ドットを算出し、A4用紙全面発光時の画像ドット数を100%とした時の画像ドットの割合を表す。
次に、第1の実施の形態の動作について説明する。画像形成装置51の印刷工程においては、まず帯電ローラ2に帯電電圧を印加して感光ドラム1の表面を一様に帯電させた後、制御部23からの画像データに従いLEDヘッド3を発光させ、感光ドラム1の表面に静電潜像パターンを形成する。そして、表面にトナー薄層が形成された現像ローラ8に現像電圧を印加して、感光ドラム1上の静電潜像パターンを現像する。
ここで前記供給ローラ9と、規制ブレード10及びトナー帯電調整部材11には、現像ローラ8上のトナー薄層を均一に形成し、トナー薄層中のトナーの帯電量を所定の値とするため、前述した電圧設定値に基づき、前記供給電圧制御部15から供給電圧が、規制ブレード電圧制御部16から規制ブレード電圧が、トナー帯電調整電圧制御部13からトナー帯電調整電圧が印加されている。
次に、転写ローラ5には、転写電圧制御部26から転写電圧を印加して、感光ドラム1上のトナー像を記録媒体P上へ転写させた後、記録媒体P上のトナー像は定着器7により記録媒体Pに定着される。トナー像が定着された記録媒体Pは、排出ローラ31にて装置外へ排出され印刷動作が完了する。
ここで、負帯電性のトナーを用いて画像形成装置51を例えば、23℃、50%RHのような常温常湿環境で動作させる場合、各印加電圧の設定は、例えば帯電電圧を−1000V、現像電圧を−200V、供給電圧を−280V、規制ブレード電圧を−280V、トナー帯電調整電圧を−100Vとする。感光ドラム1の表面は、帯電ローラ2に所定の値以上の帯電電圧を印加すると帯電され、印加する帯電電圧に比例して表面電圧が変化する。本例において感光ドラム1の表面電圧は−500Vとなる。そしてLEDヘッド3の発光により形成された潜像パターンの潜像電圧は−100Vとなり、潜像パターンに現像ローラ8からトナーが反転現像される。負帯電性のトナーは、例えばポリスチレン樹脂に、帯電性や流動性を付与するためのシリカなどを外添している。
しかしながら、現像ローラ8上に形成されたトナー層は、潜像パターンに対応したトナーのみが現像に寄与するため、画像データの画像比率が低い印刷の場合、現像されないトナーが多く存在することになる。これにより、未現像のトナーは現像ローラ8上に付着した状態で現像器4内へ戻り、供給ローラ9による掻き取りや、現像ローラ8と供給ローラ9との間で摩擦帯電や、現像ローラ8と規制ブレード10との間での摩擦帯電及び現像ローラ8とトナー帯電調整部材11との間での摩擦帯電を経て、再び感光ドラム1への現像部へ搬送されるものが生じる。更に、規制ブレード10を通過できず現像器4内に留まるものも生じる。
このような画像比率の低い印刷が継続された場合、現像されずに現像ローラ8上や現像器4内に留まるトナーはダメージを受け、シリカなどの外添剤が離脱あるいは埋没することなどにより、帯電性能の低下や逆極性の帯電が生じる場合がある。あるいは供給ローラ9により掻き取られずに現像ローラ8の表面に付着した状態で摩擦帯電を繰り返すことにより、帯電量が増加する場合もある。
第1の実施の形態では、帯電量が低下したり増加したりしたトナー、及び逆極性の帯電が生じたトナーを正常な帯電量へ調整するために、トナー帯電調整部材11を設けることにより、トナーと同極性の電圧と逆極性の電圧のいずれかを出力する。かつ、画像形成前の準備動作時において、画像形成時とは異なる値の現像電圧、供給電圧、規制ブレード電圧及びトナー帯電調整電圧を前記現像ローラ8、供給ローラ9、規制ブレード10及びトナー帯電調整部材11に印加し、更に現像ローラ4や感光ドラム1などを空転、即ち画像形成を行わずに回転させるようにしたトナー帯電量調整シーケンスを行うことを特徴としている。
第1の実施の形態において、前記トナー帯電調整シーケンスはドラムカウント20カウント毎、画像データ受信時に実行する。ただし、画像データが複数枚あり画像形成時にドラムカウントが20カウントを超えた場合は、次回の画像データ受信時においてトナー帯電調整シーケンスを行う。また、前記感光ドラム1の空転回数は、画像形成前の準備動作時にドラムカウント5カウント分とする。
次に、第一の実施の形態における現像電圧、供給電圧、規制ブレード電圧及びトナー帯電調整電圧の電圧設定テーブルを図3、図4に示す。図3は画像形成時の電圧設定テーブルであり、図4はトナー帯電調整シーケンス時の電圧設定テーブルである。
画像形成時及びトナー帯電調整シーケンス時それぞれ(1)環境テーブル、(2)経時テーブル、(3)画像比率テーブル及び(4)印刷頻度テーブルを持っており、4つのテーブルの足し合わせで電圧を設定する。(1)環境テーブルは温湿度より計算した絶対水分量より決定し、(2)経時テーブルはドラムカウント値より決定し、(3)画像比率テーブルは画像比率より決定し、(4)印刷頻度テーブルは印刷頻度より決定する。
以下に、絶対水分量と、画像比率と、印刷頻度の計算式を示す。
絶対水分量 = (0.0225×(温度)×(温度)+0.1568×(温度)
+5.205)×(湿度/100) ・・・第1式
画像比率 = {(Da−Db)/(Kα×15840)}×100・・・第2式
印刷頻度 = Ka−Kb ・・・第3式
Kα:設定したドラムカウント
Da:現在のドットカウント
Db:ドラムカウントKα前のドットカウント
Tα:設定した時間
Ka:現在のドラムカウント
Kb:時間Tα前のドラムカウント
15840:ドラムカウント1当たりの印字可能であるドットの総数
本実施の形態では、設定したドラムカウントKα、ドラムカウントKα前のドットカウントDb、設定した時間Tα、時間Tα前のドラムカウントKbは前記記憶部45に記憶される値である。(3)画像比率テーブル決定におけるドラムカウント増加量は100カウント、(4)印刷頻度テーブル決定における印刷比率計算時の時間は5時間である。各テーブル決定値より小さい場合は左端のテーブル値を使用し、各テーブル決定値より大きい場合は右端のテーブル値を使用する。
ここで、トナー帯電調整電圧の設定の一例を示す。例えば絶対水分量5g/m、ドラムカウント3000カウント、画像比率10%、印刷頻度が250カウントの場合、画像形成時のトナー帯電調整電圧は、図3の*印より、(−10)+(−25)+(0)+(100)=65Vとなり、一方、トナー帯電調整シーケンス時のトナー帯電調整電圧は、図4の*印より、(50)+(−35)+(−10)+(120)=125Vとなる。図3及び図4に示すように、(1)環境テーブルには、絶対水分量が多いほど帯電調整電圧の絶対値を大きく設定してある。また、(2)経時テーブルには、ドラムカウント計測部42の計測するドラムカウント値Kaが大きいほど、帯電調整電圧の絶対値を大きく設定してある。また、(3)画像比率テーブルには、所定期間における画像比率が大きいほど、帯電調整電圧の絶対値を大きく設定してある。更に(4)印刷頻度テーブルには、所定期間における印刷頻度が大きいほど、帯電調整電圧の絶対値を大きく設定してある。更に、両図から明らかなように、画像形成時のトナー帯電調整電圧の絶対値は、トナー帯電調整シーケンス時のトナー帯電調整電圧の絶対値より小さい。
本実施の形態におけるトナー帯電調整シーケンスの間隔と、感光ドラム1の空転回数と、各テーブル設定値と、画像比率計算時のドラムカウント増加量及び印刷頻度計算時の時間は一例であり、トナーの帯電特性や、各ローラ物性などのプロセス条件によって適宜トナー帯電量が安定する設定にすればよい。また、印刷が複数枚にわたる場合は、前記画像データ受信時に限らず、記録媒体Pの媒体間でトナー帯電調整シーケンスを行うことも可能であり、その場合は媒体間隔を広げてトナー帯電調整シーケンスを行うか、媒体間隔は広げず複数の媒体間に分割してトナー帯電調整シーケンスを行う方法がある。
次にフローチャートにより、第1の実施の形態の動作について詳細に説明する。図5、図6は第1の実施の形態の動作を示すフローチャートである。S101で前記制御部23において画像データが受信されると、S102で前記温湿度検知部41にて検出した温湿度を取得し、S103で前記感光ドラム1の前記ドラムカウント計測部42にて計測したドラムカウント値Kaを取得し、S104で前記ドットカウント計測部43にて計測したドットカウント値Daを取得し、S105で前記時間計測部44にて計測した時刻Taを取得する。
S106で制御部23は、記憶部45より前回のトナー帯電調整シーケンス終了時のドラムカウントK0と、所定時間前のドラムカウントKb及び所定ドラムカウント前のドットカウントDbを読み出す。そして、制御部23は前記S102、S103、S104、S105、S106にて得た値より、S107において第1式に示した絶対水分量を計算し、S108において第2式に示した画像比率を計算し、更にS109において第3式に示した印刷頻度を計算する。
次に、S110で制御部23は前記S103で取得したドラムカウント値Kaと、S106で読み出したドラムカウント値K0よりKa−K0を計算し、計算結果が所定の値Nより大きいか否かを比較する。ここで、所定の値Nはトナー帯電調整シーケンスの間隔を決める値であり、本実施の形態ではN=20とする。比較の結果、Ka−K0≧Nの場合はS111へ進み、トナー帯電調整シーケンスを実行する。一方、Ka−K0<Nの場合はS117へ進み、トナー帯電調整シーケンスは実行しない。
S111において、制御部23にてトナー帯電調整シーケンス時における電圧設定の指示を、前記トナー帯電調整電圧制御部13、現像電圧制御部14、供給電圧制御部15及び規制ブレード電圧制御部16へ出力する。そうすると、当該トナー帯電調整電圧制御部13、現像電圧制御部14、供給電圧制御部15及び規制ブレード電圧制御部16は、前記S103のドラムカウント値Kaと、S107、S108、S109の計算結果と、図4で示したトナー帯電調整シーケンス時の電圧設定テーブルをもとに、トナー帯電調整電圧、現像電圧、供給電圧及び規制ブレード電圧を設定する。
S112でIDモータ制御部25はIDモータ12を駆動させ、前記感光ドラム1を空転のために回転駆動をさせる。そしてS113でドラムカウント計測部42は、トナー帯電調整シーケンス時における感光ドラム1のドラムカウント値Kbを取得する。
S114で、制御部23は当該ドラムカウント値Kbと前記ドラムカウント値Kaより、Kb−Kaを計算し、計算結果が所定の値Mより大きいか否かを判断する。ここで、所定の値Mは感光ドラム1の空転回数を決める値であり、本実施の形態ではN=5とする。Kb−Ka≧Mの場合はS115へ進み、Kb−Ka<Mの場合はS113へ戻り空転を継続する。S115で、記憶部45はKb=K0として、トナー帯電調整シーケンス終了時のドラムカウントを記憶する。
S116で制御部23は、前記トナー帯電調整電圧切替部17、現像電圧切替部18、供給電圧切替部19及び規制ブレード電圧切替部20を介して、前記トナー帯電調整電圧制御部13、現像電圧制御部14、供給電圧制御部15及び規制ブレード電圧制御部16に対し、電圧設定値をトナー帯電調整シーケンス電圧から画像形成電圧へ切り替えるように指示する。
そうすると、当該トナー帯電調整電圧制御部13、現像電圧制御部14、供給電圧制御部15及び規制ブレード電圧制御部16は、S113のドラムカウント値KbとS107、S108、S109の計算結果と、図3で示した画像形成時の電圧設定テーブルをもとに、トナー帯電調整電圧、現像電圧、供給電圧及び規制ブレード電圧を設定する。そして、S117で画像形成を開始する。
本第1の実施の形態の適用前後でのカブリと汚れの実験結果を図7から図9の表に示す。ここで、「カブリ」とは、正常に帯電したトナーに対し帯電量が低いトナーや逆極性に帯電したトナーにより、画像の背景部、即ち非画像部にトナーが付着することをいう。このカブリを引き起こす低い帯電量のトナーや逆極性に帯電したトナーをカブリトナーとする。
一方、「汚れ」とは、正常に帯電したトナーに対し帯電量が高いトナー、いわゆる過剰帯電トナーにより、画像の背景部、即ち非画像部にトナーが付着することをいう。この汚れを引き起こす過剰帯電トナーを汚れトナーとする。
カブリの評価方法については、A4用紙光沢紙(秤量=1280(g/m)紙、光沢度58.7(MURAKAMI COLOR RESEARCH LABORATORY GLOSS METER、Type.GM-26D、視野角75°による測定での光沢度))を白紙印刷、即ち用紙上にトナー像を形成させずに用紙を通紙し、白紙印刷を行った用紙上の色相(L*a*b*)と、印刷を行わない用紙上の色相(L*a*b*)との色相差(色差、ΔE)を、色彩色差計CM−2600d(ミノルタ社製、C光源、2度視野)にて測定することで光沢紙カブリとして計測した。ここで、ΔEの値が大きいほど、白紙印刷を行った用紙上に付着したトナーが多い、即ちカブリが大きく品質が悪いことを意味する。ΔEの値が1.0以下を○、1.0より大きく1.5以下を△、1.5より大きい時を×とした。
汚れの評価方法については、40%パターンを形成した際に、汚れ、即ち白地部にトナーが付着する場合、パターンを構成するドットがつぶれてしまう。つまり、ドット形成領域以外の白地部にトナーが付着し、濃度が上昇した部分と濃度が上昇しない部分とで濃度ムラが発生し、この濃度ムラが発生した場合を汚れとした。この場合、濃度が上昇した部分の濃度(OD1)と濃度が上昇していない部分の濃度(OD2)とを比較し、((OD1−OD2)×100/OD2)が15%以下を汚れなしで○、15%より大きく20%より小さい場合を汚れ軽微で△、20%より大きい場合を汚れ大で×とした。なお、濃度の測定は濃度計X−Rite504(X-Rite製)を用いて測定を行った。また、記録媒体Pは(株)沖データ製エクセレントホワイトを使用した。
図7は装置外温湿度とカブリ・汚れの評価結果を示す説明図である。実験は各装置外温湿度でドラムカウント0カウント時にて行った。本実施の形態の適用前は絶対水分量が多いとカブリが悪化し、絶対水分量が少なくなると汚れが悪化する傾向があったが、本実施の形態を適用することでカブリと汚れが改善した。
図8は温度23℃湿度50%RHの環境下で画像比率1%での連続試験時におけるドラムカウントとカブリ・汚れの評価結果を示す説明図である。本実施の形態の適用前はドラムカウントが増加するにつれカブリが悪化したが、本実施の形態の適用後は、ドラムカウント20000カウント時で僅かにカブリが発生する程度にまで改善した。汚れについては、適用前と適用後のどちらも発生しなかった。
図9は図8で示した実験条件において、ドラムカウント3000から4000までの画像比率1%での連続試験時における印刷頻度とカブリ・汚れの評価結果を示す説明図である。本実施の形態の適用前は所定時間におけるドラムカウントが少ないとカブリが悪く、所定時間におけるドラムカウントが増加するとカブリは良化するが汚れが発生した。本実施の形態の適用後は、所定時間におけるドラムカウントに関わらず、カブリと汚れのどちらも発生しなかった。
本第1の実施の形態においてトナー帯電調整部材11を設け、トナー帯電調整シーケンスを行うことでトナー帯電量が安定し、カブリと汚れの発生を無くすことができた。
以上のように、第1の実施の形態によれば、トナー帯電調整部材11を設け、電圧を印加し、かつ画像形成前の準備動作時において、画像形成時とは異なる電圧設定にて現像器4を空転するトナー帯電量調整シーケンスを行うことで、現像器4内の高帯電、低帯電及び逆帯電のトナーの帯電量を調整し、汚れやカブリの無い良好な品質の画像を出力することができる。
(第2の実施の形態)
次に第2の実施の形態について説明する。前記第1の実施の形態で説明したトナー帯電調整シーケンスの起動条件である画像データ受信時の画像データについて、当該第2の実施の形態は、受信する画像データに濃度補正用画像を含むものである。
図10は第2の実施の形態に係る画像形成装置91の構成図である。前記第1の実施の形態ではモノクロの画像形成装置51を用いて説明したが、第2の実施の形態ではカラータンデム方式の画像形成装置91を用いて説明する。
感光ドラム1、帯電ローラ2、LEDヘッド3、現像器4、転写ローラ5、クリーニング装置6は第1の実施の形態と共通であり、トナーの色を副走査方向上流よりブラック(BK)、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)の順で並べて使用する。また、定着器7、トレイ28、ホッピングローラ29、レジストローラ30、排出ローラ31も第1の実施の形態と共通である。
さらに、記録媒体Pを搬送し現像剤を転写する転写ベルト32、当該転写ベルト32を駆動するドライブローラ33、前記転写ベルト32の駆動を安定させるアイドルローラ34、前記転写ベルト32上のトナーをクリーニングするベルトクリーニング装置35、及び転写ベルト32上に形成された後述する濃度補正用画像より濃度を検出する濃度センサ36より構成される。
次に、第2の実施の形態の動作について説明する。画像形成装置91の印刷工程については、前記第1の実施の形態と同様であるので、第1の実施の形態の説明を援用する。第2の実施の形態は、第1の実施の形態で説明したトナー帯電調整シーケンスの起動条件である画像データ受信時について、受信する画像データに濃度補正用画像が含まれる場合に関するものである。即ち、濃度補正動作の直前にもトナー帯電調整シーケンスを行うことにある。
ここで、濃度補正について説明する。濃度補正は、転写ベルト32上に所定の面積率の画像を数種類形成し、その画像濃度を主走査方向中央部に設置した前記濃度センサ36にて検出し、前記制御部23にて前記記憶部45より読み出した計算方法により、前記現像ローラ8に印加する現像電圧、及び前記LEDヘッド3のLED発光量を調整することで行う。当該濃度補正を行うタイミングは、
(1) 画像形成装置の電源投入時
(2) 新品画像形成部への交換時
(3) 新品トナーカートリッジへの交換時
(4) 所定ドラムカウント到達時
(5) 画像形成動作が所定時間行われなかった後の画像データ受信時
などがあるが、これらに限らず適宜設定可能である。
図11は第2の実施の形態に係る濃度補正用画像を示す説明図である。同図に示すとおり、主走査方向が30mm、副走査方向が40mmの大きさで、面積率が100%、70%、30%の3つを各色それぞれ形成し、副走査方向にBK100%→Y100%→M100%→C100%→BK70%・・・→C30%の順で並べたものである。ちなみに、当該濃度補正用画像の形成時に加算するドラムカウント値は2となる。当該濃度補正用画像が変更されれば、その画像に応じて加算されるドラムカウント値も変化する。
また、本実施の形態において、4つの現像器4における構成・動作は同じであり、画像形成時及びトナー帯電調整シーケンス時における電圧設定テーブルは、第1の実施の形態(図3、図4参照)で用いた環境テーブル、経時テーブル、画像比率テーブル、及び印刷頻度テーブルを4色それぞれの現像器4について備えている。各テーブルを設定するために必要なドラムカウント値とドットカウント値は各色毎に計測し、温湿度と時刻は各色共通の値とする。各テーブルにおける電圧設定値は、トナーの違いによる帯電量の違いによって適宜設定可能である。
以上のように第2の実施の形態によれば、トナー帯電調整シーケンスを紙面上への画像印刷前だけでなく、濃度補正パターン形成前にも実行することで、汚れやカブリの無い良好な品質の画像が出力でき、且つ紙面上への画像印刷時と濃度補正パターン形成時のトナー帯電量の差がなくなるため、環境、経時、画像比率、及び印刷頻度による紙面上画像の濃度差を改善することができる。
(第3の実施の形態)
次に、第3の実施の形態について説明する。前記第1の実施の形態における前記トナー帯電調整部材11は板状部材であったが、当該第3の実施の形態では、これをローラ部材としたものである。図12は第3の実施の形態の概略構成図である。感光ドラム1は現像ローラ8と接触しており、
現像ローラ8は供給ローラ9と接触して、トナーの供給を受けており、規制ブレード10と接触して、トナー層の規制を受けている。更に、現像ローラ8は感光尾ドラム1と接触する位置に配置され、感光ドラム1上に形成されている潜像パターンにトナー像を現像している。更に、前記現像ローラ8には、トナー帯電調整ローラ101が現像ローラ8に接触する位置に配置されている。即ち、トナー帯電調整ローラ101は現像ローラの上に担持されているトナーと接触し、当該トナーの帯電量を調整する。
図13はトナー帯電調整ローラ101の外観を示す斜視図である。当該トナー帯電調整ローラ101は導電性シャフト102と導電性弾性層103からなり、前記導電性シャフト102はステンレスなどの金属で形成される。更に、前記導電性弾性層103はシリコーンゴムやウレタンゴムなどに導電性物質であるカーボンブラックを混合したものである。なお、当該導電性弾性層103は発泡ゴムであってもよい。また、当該導電性弾性層103は導電性ゴム層のみの1層であっても、導電性ゴム層の表面に表面層を設けた2層であっても、また、導電性ゴム層や表面層を複数有する複数層であってもよい。
第3の実施の形態によれば、第1の実施の形態と同様に、トナー帯電調整ローラ101を設け、電圧を印加し、かつ画像形成前の準備動作時において、画像形成時とは異なる電圧設定にて現像器4を空転するトナー帯電量調整シーケンスを行うことで、現像器4内の高帯電、低帯電及び逆帯電のトナーの帯電量を調整し、汚れやカブリの無い良好な品質の画像を出力することができる。
本発明はプリンタとして説明したが、複写機やFAX、MFPにも適用可能である。
第1の実施の形態に係る画像形成装置の構成図である。 第1の実施の形態に係る画像形成装置のブロック図である。 画像形成時の電圧設定テーブルである。 トナー帯電調整シーケンス時の電圧設定テーブルである。 第1の実施の形態の動作を示すフローチャートである。 第1の実施の形態の動作を示すフローチャートである。 装置外温湿度とカブリ・汚れの評価結果を示す説明図である。 連続試験時におけるドラムカウントとカブリ・汚れの評価結果を示す説明図である。 連続試験時における印刷頻度とカブリ・汚れの評価結果を示す説明図である。 第2の実施の形態に係る画像形成装置の構成図である。 第2の実施の形態に係る濃度補正用画像を示す説明図である。 第3の実施の形態の概略構成図である。 トナー帯電調整ローラの外観を示す斜視図である。
符号の説明
51、91 画像形成装置
1 感光ドラム
8 現像ローラ
11 トナー帯電調整部材
13 トナー帯電調整電圧制御部
17 トナー帯電調整電圧切替部
23 制御部
101 トナー帯電調整ローラ

Claims (22)

  1. 静電潜像担持体と、
    回転駆動されることにより当該静電潜像担持体に現像剤を付着させて現像剤像を形成する現像剤担持体と、
    前記現像剤担持体の円周上に設けられ、前記現像剤担持体上の現像されない現像剤を掻き取るとともに前記現像剤担持体に現像剤を供給する供給部材と、
    前記現像剤担持体の円周上に設けられ、前記現像剤担持体上の現像剤薄層を形成する規制部材と、
    前記現像剤担持体の回転方向で前記静電潜像担持体の下流側でかつ前記供給部材の上流側に設けられ、更に帯電調整電圧が印加され、前記規制部材により前記現像剤担持体上の形成された現像剤薄層に接し、現像剤の帯電量を調整する帯電調整部材とを有し、
    前記帯電調整部材に印加する帯電調整電圧を、画像形成時における画像形成電圧と、準備動作時における非画像形成電圧とに設定する調整電圧切替部を備え、
    更に、前記画像形成時における前記帯電調整電圧及び前記準備動作時における前記帯電調整電圧は、(1)装置の環境条件、(2)装置の経時条件、(3)画像比率、(4)装置の印刷頻度のそれぞれに対応して決定された帯電調整電圧を足し合わせた帯電調整電圧からなり、
    前記画像形成時における前記帯電調整電圧の絶対値は、前記準備動作時における前記帯電調整電圧の絶対値より小さいことを特徴とする画像形成装置。
  2. 請求項1記載の画像形成装置において、更に前記帯電調整部材に調整電圧を印加する帯電調整電圧制御部を設け、当該帯電調整電圧制御部は前記調整電圧切替部の通知に基づき
    前記画像形成時における前記画像形成電圧又は前記準備動作時における前記非画像形成電圧を前記帯電調整部材に印加することを特徴とする画像形成装置。
  3. 請求項1又は2に記載の画像形成装置において、更に前記現像剤担持体に現像電圧を印加する現像電圧制御部を設け、
    更に前記現像剤担持体に印加する現像電圧を、前記画像形成時における印加電圧と、前記準備動作時における印加電圧とに設定する現像電圧切替部を有することを特徴とする画像形成装置。
  4. 請求項1又は2に記載の画像形成装置において、更に前記規制部材に規制電圧を印加する規制部材電圧制御部を設け、
    更に前記規制部材に印加する規制電圧を、前記画像形成時における電圧と、前記準備動作時における電圧とに切替える規制部材電圧切替部を有することを特徴とする画像形成装置。
  5. 請求項1又は2に記載の画像形成装置において、更に前記供給部材に供給電圧を印加する供給電圧制御部を設け、
    前記供給部材に印加する供給電圧を、前記画像形成時における電圧と、前記準備動作時における電圧とに切替える供給電圧切替部を有することを特徴とする画像形成装置。
  6. 請求項1乃至5いずれか一に記載の画像形成装置において、更に温湿度を検出する温湿度検出部を設け、
    前記画像形成時における電圧と、前記準備動作時における電圧を、前記温湿度検出部の検出結果に基づき設定する制御部を有することを特徴とする画像形成装置。
  7. 請求項1乃至5いずれか一に記載の画像形成装置において、更に静電潜像担持体の回転数を計測するドラムカウント計測部を設け、
    前記画像形成時における電圧と、前記準備動作時における電圧を、前記ドラムカウント計測部の計測結果に基づき設定する制御部を有することを特徴とする画像形成装置。
  8. 請求項1乃至5いずれか一に記載の画像形成装置において、
    前記画像形成時における電圧と、前記準備動作時における電圧を、所定期間における画像比率に基づき設定する制御部を有することを特徴とする画像形成装置。
  9. 請求項1乃至5いずれか一に記載の画像形成装置において、
    前記画像形成時における電圧と、前記準備動作時における電圧を、所定期間における印刷頻度に基づき設定する制御部を有することを特徴とする画像形成装置。
  10. 請求項1乃至9いずれか一に記載の画像形成装置において、前記準備動作時は所定の印刷枚数の印刷時であることを特徴とする画像形成装置。
  11. 請求項1乃至9いずれか一に記載の画像形成装置において、前記準備動作時は画像データ受信時であることを特徴とする画像形成装置。
  12. 回転駆動されることにより静電潜像担持体に現像剤を付着させて現像剤像を形成する現像剤担持体と、
    前記現像剤担持体の円周上に設けられ、前記現像剤担持体上の現像されない現像剤を掻き取るとともに前記現像剤担持体に現像剤を供給する供給部材と、
    前記現像剤担持体の円周上に設けられ、前記現像剤担持体上に現像剤薄層を形成する規制部材と、
    前記現像剤担持体の回転方向で前記静電潜像担持体の下流側でかつ前記供給部材の上流側に設けられ、更に前記規制部材により前記現像剤担持体上に形成された現像剤薄層に接し、現像剤の帯電量を調整する帯電調整部材を有し、
    当該帯電調整部材は帯電調整電圧制御部により帯電調整電圧が印加され、
    当該帯電調整電圧は、画像形成時に印加される画像形成電圧と、準備動作時に印加される非画像形成電圧であり、
    更に、前記画像形成時における前記帯電調整電圧及び前記準備動作時における前記帯電調整電圧は、(1)装置の環境条件、(2)装置の経時条件、(3)画像比率、(4)装置の印刷頻度のそれぞれに対応して決定された帯電調整電圧を足し合わせた帯電調整電圧からなり、
    前記画像形成時における前記帯電調整電圧の絶対値は、前記準備動作時における前記帯電調整電圧の絶対値より小さいことを特徴とする現像装置。
  13. 現像剤担持体の回転方向において、静電潜像担持体の下流側でかつ現像剤を供給する供給部材の上流側に設けられて、現像剤担持体上の現像剤薄層に接触する帯電調整部材に対して、帯電調整電圧を印加する帯電調整電圧印加工程を含み、
    更に、当該帯電調整電圧印加工程は、
    画像形成時において画像形成電圧を印加する画像形成電圧印加工程と、
    準備動作時において非画像形成電圧を印加する非画像形成電圧印加工程と、
    更に、画像形成時における前記画像形成電圧と、前記準備動作時における前記非画像形成電圧とに切替える切替工程を含み、
    更に、前記画像形成時における前記帯電調整電圧及び前記準備動作時における前記帯電調整電圧は、(1)装置の環境条件、(2)装置の経時条件、(3)画像比率、(4)装置の印刷頻度のそれぞれに対応して決定された帯電調整電圧を足し合わせた帯電調整電圧からなり、
    前記画像形成時における前記帯電調整電圧の絶対値は、前記準備動作時における前記帯電調整電圧の絶対値より小さいことを特徴とする画像形成装置における現像剤調整方法。
  14. 請求項13記載の画像形成装置における現像剤調整方法において、
    前記準備動作時に前記現像剤担持体を空転する空転工程を含むことを特徴とする画像形成装置における現像剤調整方法。
  15. 請求項13又は14記載の画像形成装置における現像剤調整方法において、
    前記準備動作時は所定の印刷枚数の印刷時であることを特徴とする画像形成装置における現像剤調整方法。
  16. 請求項13又は14記載の画像形成装置における現像剤調整方法において、
    前記準備動作時は画像データ受信時であることを特徴とする画像形成装置における現像剤調整方法。
  17. 請求項16記載の画像形成装置における現像剤調整方法において、
    画像データ受信時の画像データには、濃度補正用画像を含むことを特徴とする画像形成装置における現像剤調整方法。
  18. 請求項16記載の画像形成装置における現像剤調整方法において、
    画像データ受信時の画像データには、濃度補正用画像を含み、
    前記画像形成装置の濃度補正の動作を行う濃度補正工程と、
    当該濃度補正工程の前に、前記帯電調整電圧印加工程があることを特徴とする画像形成装置における現像剤調整方法。
  19. 請求項6に記載の画像形成装置において、前記制御部は、前記温湿度検出部の検出する温湿度から絶対水分量を算出し、前記絶対水分量が多いほど、前記帯電調整電圧の絶対値を大きく設定することを特徴とする画像形成装置。
  20. 請求項7に記載の画像形成装置において、前記制御部は、前記ドラムカウント計測部の計測するドラムカウント計測値が大きいほど、前記帯電調整電圧の絶対値を大きく設定することを特徴とする画像形成装置。
  21. 請求項8に記載の画像形成装置において、前記制御部は、前記所定期間における前記画像比率が大きいほど、前記帯電調整電圧の絶対値を大きく設定することを特徴とする画像形成装置。
  22. 請求項9に記載の画像形成装置において、前記制御部は、前記所定期間における前記印刷頻度が大きいほど、前記帯電調整電圧の絶対値を大きく設定することを特徴とする画像形成装置。
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