JPH04349473A - 画像形成装置 - Google Patents

画像形成装置

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JPH04349473A
JPH04349473A JP3151008A JP15100891A JPH04349473A JP H04349473 A JPH04349473 A JP H04349473A JP 3151008 A JP3151008 A JP 3151008A JP 15100891 A JP15100891 A JP 15100891A JP H04349473 A JPH04349473 A JP H04349473A
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JP
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humidity
temperature
humidifying
image forming
transfer
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JP3151008A
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English (en)
Inventor
Yoshihiro Murasawa
芳博 村澤
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Original Assignee
Canon Inc
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  • Electrostatic Charge, Transfer And Separation In Electrography (AREA)
  • Control Or Security For Electrophotography (AREA)
  • Exposure Or Original Feeding In Electrophotography (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、装置内部に加湿装置を
持ち、画像維持を行なう画像形成装置に関するものであ
り、特に多色画像形成が可能な画像形成装置に関する。
【0002】
【従来の技術】画像形成装置はコロナ放電、摩擦帯電な
どの静電気を利用したプロセスであるため、周囲の温度
、湿度の影響を大きく受け、装置の設置されている環境
の影響で画像性を安定に維持することが困難であった。 温度、湿度の影響は例えば感光ドラムの感度変化、帯電
能変化、コロナ放電の変化、現像剤特にトナーの電荷量
の変化、転写シート材、紙などの転写材の変化、などの
静電気的な特性の変化をひき起こすためである。
【0003】従来、これらの変化については、その変化
を出来るだけ小さくおさえる技術と、温湿度を検知して
その変化を補障する制御を行なう技術が多数実施されて
いる。
【0004】それらの1つの技術として、温湿度センサ
を装置内に持ち、そのセンサの出力に応じて、潜像形成
条件、現像条件、転写条件等を変化させて、画像を維持
する試みがなされている。そのためには静電潜像の情況
を検知できる電位センサによる検知信号により感光ドラ
ム面へのトナー付着量を一定とする潜像条件を制御して
やり、その後転写率が一定になる転写電流条件を設定し
て、感光ドラム上のトナーを転写材へ転写することを行
なえば良い。
【0005】これらのフィードバックを行なうことによ
り、様々な装置の置かれる環境において安定な画像濃度
が得られる。この技術は特に複数の着色されたトナーを
重ね合せ、フルカラーの複写物を得るフルカラーの複写
機においては、忠実な濃度再現、色再現が要求されるた
め重要である。
【0006】前述した温湿度センサを用いた各プロセス
条件へのフィードバック制御においては、極低湿と呼ば
れる30%RH以下の環境において、様々な問題点があ
ることが判明した。
【0007】一般に低湿環境程材料は、含水量が下がる
ため高抵抗化する。そのため摩擦帯電による電荷は強く
なる。電子写真法においては、現像工程上におけるトナ
ーへの帯電手段としてこの摩擦帯電現象を利用しており
、トナーの電荷は温湿度に大きく依存し低湿ほどトナー
の帯電荷は大きくなる。現像工程は、潜像工程で作成さ
れた感光ドラム上の静電潜像のエネルギーによって、帯
電したトナーを、感光ドラムへと付着させる工程であり
、トナーの帯電量が高い程、高いエネルギーが必要とな
る。即ち、低湿環境程、高い潜像電位が必要である。
【0008】有機感光体(OPC)、アモルファスシリ
コン(a−Si)等の帯電能の低い感光体を使用した系
などにおいては、高い潜像電位をとるために電流の大き
な強い一次帯電が必要であり、帯電器のリーク、オゾン
生成物による感光体の劣化、感光体のリークによる破損
等、様々な問題点が発生する。
【0009】転写工程においても、大きな転写電流が必
要であり、転写帯電器からのリークや転写材の転写後の
分離に伴う、剥離放電による画像乱れなどの問題が発生
する。
【0010】本発明は、装置内に加湿機を設けこの装置
の加湿動作を、温湿度に応じて制御する事により、装置
の周囲環境が低湿状況であっても、安定した画像品質を
維持できる様にした画像形成装置を提供することを目的
としている。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明の第1の発明は感
光体上に静電潜像を形成する静電潜像形成手段、前記感
光体上に形成された静電潜像を現像する現像手段、前記
感光体上に形成された現像像を転写材へ転写する転写手
段、前記3つの像形成手段の周囲の温湿度を検出する温
湿度検出手段、前記検出手段の出力に基いて、各像形成
手段の動作条件を設定する制御手段、前記像形成手段の
周囲を加湿する加湿手段、前記温湿度検出手段の出力に
基いて、加湿手段の動作条件を設定する温湿度制御手段
を有することを特徴とする画像形成装置である。
【0012】本発明の第2の発明は加湿手段はその加湿
能力を切り換える加湿力切り換え手段をもち、前記温湿
度検出手段の出力に基いて、その加湿力の制御を行なう
ことを特徴とする画像形成装置である。
【0013】
【実施例】図2は本発明を適用し得るフルカラー電子写
真画像形成装置の概略図を示したものである。複数の光
走査手段を有するレーザビームプリンタの一例である4
ドラムレーザビームプリンタを示す。
【0014】該プリンタは電子写真感光体である像担持
体の周囲に画像形成手段を有して構成される画像形成ス
テイションが4個設けられ、該各画像形成ステイション
にて形成された像担持体上の画像が、該像担持体に隣接
して移動通過する移動体に、吸着し搬送される転写材に
転写される構成とされる。
【0015】マゼンタ、シアン、イエロー、ブラックの
各画像形成ステイションPm,Pc,Py,Pkに夫々
感光ドラム1M,1C,1Y,1Kが配置され、矢印方
向に回転される。又各感光ドラム1M,1C,1Y,1
Kの周囲には、帯電器2M,2C,2Y,2Kが配置さ
れ、感光ドラムを一様に帯電する。光走査手段としての
走査光学装置3M,3C,3Y,3Kにより、変調され
たレーザビームにより夫々の感光ドラム上に静電潜像が
形成される。現像装置4M,4C,4Y,4Kにより該
潜像が可視化され、転写されなかった感光ドラム上の残
トナーはクリーニング器5M,5C,5Y,5Kにより
、感光ドラムより除去される。これらの画像形成手段が
配設されている。
【0016】更に、画像形成手段の1つを構成する転写
部6は、各画像形成ステイションにおいて感光ドラム1
M,1C,1Y,1Kに接して張設された共通の転写ベ
ルト6a及び転写用帯電器6M,6C,6Y,6Kを有
し、フルカラー画像の形成は転写ベルト6a上に支持さ
れた転写材P上に感光ドラム上に形成された各色のトナ
ー像をコロナ放電にて静電的に転写することによって達
成される。該転写材Pは給紙カセット7から供給され、
転写工程を終了した転写材Pは分離され定着器8を介し
てトレイ9に至る。
【0017】前記走査光学装置3M,3C,3Y,3K
は、図示しない光源であるレーザ装置と、このレーザ装
置を走査する回転ポリゴンミラーと、走査ビームを感光
ドラム表面の母線上に集光するfθレンズと、光束を変
向する反射ミラーと、前記走査ビームの特定位置を検出
するビーム検出装置とから構成されている。このレーザ
は、レーザ駆動装置により、画像信号に応じた変調がか
けられる。
【0018】本発明によれば、図2において本体内部の
温湿度検出手段10と、装置内部を加湿する加湿手段1
1を有する。
【0019】加湿手段11及び温湿度検出手段10の画
像形成装置内での設置場所は、加湿手段11は、装置内
全体を加湿するために装置内への空気の吸入場所で、排
出場所よりはなれた場所が望ましく、温湿度検出手段1
0は装置内全体の湿度をモニタできる様それとは逆で排
出場所の近くが望ましい。
【0020】加湿手段11により加湿する対象としては
、感光ドラム、現像器特に現像剤、転写ベルト、転写材
であり、加湿手段11からの風路はそれらに水分が供給
される様な設計とする必要がある。又、転写材Pを収容
する給紙カセットは、装置内部に持つ事が望ましい。
【0021】本発明は前記した複数の感光体を有する画
像形成装置に限定されない。しかし、特に、画像形成条
件を複数持たなければならないフルカラー電子写真画像
形成装置においては、各プロセスユニットの安定性は全
体の安定性にかかわり、各プロセスユニットでの小さな
不安定要因も、装置全体としては大きなものとなってし
まうため、特に重要である。
【0022】次に本発明の加湿手段の詳細を説明する。 図1は、実施例に従う加湿装置の概略図である。加湿用
の水を保持する無端の給水ベルト21は上下に配したプ
ーリ21a,21bに巻掛けられている。プーリ21a
を固定したベルト駆動用軸22は不図示の駆動源に連結
されている。
【0023】水おけ23内の精製水W内にはプーリ21
bが浸漬している。水タンク24はサイホン式で水おけ
23への水の補給を行ない、水おけ23の水位をほぼ一
定に保つ。ファン25は図示矢印方向の風の運動を生じ
させる。フィルタ26,27は加湿器カバー28に設け
られ、空気出口及び入口をなしている。ベルト駆動用軸
22が図示矢印方向に付勢されるとプーリ21aは回転
し、給水ベルト21は矢印方向に移動する。
【0024】水おけ23にたまった水は給水ベルト21
の駆動により給水ベルト21全面に保持される。この給
水ベルト21を駆動する事により、水の蒸発面積が増大
し、水分蒸発量を増加することができる。この給水ベル
ト21より蒸発した水分は、ファン25により画像形成
装置内に供給される。フィルタ26,27はホコリ防止
、水分中の塩分の防止のために設けられる。フィルタが
ない場合、この塩分がコロナ放電ワイヤ部に固着し、ワ
イヤ汚れが発生する。水おけ23中の水位は水タンク2
4からの水の供給により、ほぼ一定に保たれる、水おけ
23の側面には、水位検知のためのセンサ29が設けら
れる。このセンサにより水タンク23の水の有無が検出
される。水おけ中の水Wはヒータ30により温めること
ができる。水温を上げることで、水の蒸発量を増加でき
る。
【0025】この装置からの水分の供給能力は、ファン
25の排気量(即ち、ファンの回転速度)、給水ベルト
21の速度(水分の蒸発面積)、及びヒータ30による
水温により決まる。
【0026】水分の加湿能力についてはある一定時間の
蒸発量をとるが、装置に用いられる機能材料の周囲の環
境に対する電子写真特性の変化の速度を考慮して、その
一定時間を決めるのが望ましい。通常10分〜30分程
度の時間内に、どれだけの水分を排出したかで決められ
る。以下、給水能力とは10分間における水分蒸発量で
定義する。
【0027】本発明は、この給水能力を温湿度に応じて
変化させることを主旨とする。又、本発明は、給水能力
を変化させる手段を1つ以上もち、それらを組み合わせ
て動作させる事も主旨とする。
【0028】次に画像形成装置において、温湿度検出手
段10の出力に応じた制御方法につきその詳細を説明す
る。
【0029】本発明においては、画像形成装置は常時温
湿度検出手段10の出力に応じて、加湿手段11の動作
制御がなされると共に、画像形成時は、潜像条件、現像
条件、転写条件を温湿度に応じて制御する。
【0030】図3は図2におけるフルカラー電子写真、
画像形成装置の感光ドラム7M,7C,7Y,7Kの1
つの感光ドラム回りの構成を示した制御ブロック図であ
る。
【0031】感光ドラム31はグリッド32を持った一
次帯電器33により均一に帯電され、変調回路34−A
にて画像信号に応じて変調されたレーザ走査露光34に
より、静電潜像が感光ドラム31上に形成される。
【0032】形成された潜像は現像装置35で着色され
たトナーにより可視化されて、転写帯電器36により転
写ベルト37上の転写材Pへ転写される。
【0033】潜像条件は、CPU40(中央演算装置)
で制御されるコロナ放電々源33−Aで一次帯電器33
を付勢すると共に電位計38で検知されてCPU40で
制御されグリッドバイアス電源32−Aから一次帯電器
33のグリッド32に印加されることにより得ている。
【0034】現像条件は、現像バイアス電源35−Aを
潜像条件に合うように設定する。
【0035】転写条件は、転写高圧電源36−Aを設定
する。
【0036】温湿度検出手段10の検知信号は、A/D
変換され、CPU40に取り込まれる。CPU40はこ
の値によって、常時加湿手段11の動作を制御する一方
、画像形成工程がスタートされた時点より、この温湿度
データに基いて決定される最適の潜像形成、現像、転写
条件を設定し、画像形成を行なう。
【0037】加湿手段11は加湿度検出手段10のデー
タを取り込んだCPU40によりドライバ25−Aを介
してファン25が駆動され、ドライバ22−Aを介して
給水ベルト21が駆動され、加熱用電源30−Aを介し
てヒータ30が制御されるようになっている。
【0038】感光ドラム31上の状況、即ち潜像形成の
条件は、静電々位により表わすことができる。静電々位
としてはレーザビームなどの露光の当らない部位の電位
VDと、最大露光が施された部位の電位VLが、その静
電特性を示す数値として用いられる。
【0039】潜像形成により形成された静電潜像は、次
に続く現像工程により着色トナーにより可視化される。 静電潜像の可視化の現像方式としては、通常に白黒複写
機に用いられている露光の当らない部位VD部を、その
電位と逆極性の着色トナーにより可視化する正現像方式
と、レーザビームプリンタなどのデジタル化された潜像
に用いられている露光の当った部位VL部に、その電位
と同極性の着色トナーにより可視化する、反転現像方式
がある。潜像の形成されている感光ドラムと現像装置の
間には現像バイアスVDCが印加される。本発明は、こ
の現像方式により限定されることはないが、簡単化のた
め以後は反転現像系を例に説明する。
【0040】図4に潜像電位と現像バイアスの関係を図
示する。
【0041】感光ドラム上へのトナー付着状態は最大ト
ナー付着量に関しては、現像バイアスのDC分をVDC
すると|VL−VDC|(以後この値を現像コントラス
トVcontと言う。)そして非画像部については、|
VD−VCD|(以後この値をかぶりコントラストと言
う。)によつて表わすことができる。画像形成装置の置
かれる環境が変化した時、かぶりがなく、キャリア付着
のない条件であるかぶりコントラストについては、殆ど
変化は見られない。しかし一定のトナー付着量を得るた
めの現像コントラストについては、大きくその温湿度に
依存することがわかつた。これは可視化のためのトナー
の電荷が大きく、その温湿度に依存するためである。
【0042】トナーの電荷は、トナーの一定量あたりの
電荷量(μc/g)で表わすことができる。トナーの電
荷量は、吸引ファラゲーテージで測定することができる
【0043】図5にその概略図を示す。
【0044】吸引ファラゲージとは、金属の外筒51、
内筒52よりなり、エアーブローなどで現像剤から飛ば
された帯電したトナー粒子を吸引54により入口50か
ら吸込み紙又はシリコン製の円筒の濾紙53に取り込む
。この時、内筒52中に流れ込む電荷を、電荷メータ5
5で読み取る。内筒52に流れた電荷は、濾紙53に取
り込まれたトナーの電荷とほぼ等しい、濾紙の重量変化
より、取り込まれたトナー量が測定できる。取り込まれ
たトナーの総電荷量を重量で除算して、トナーの電荷量
(μc/g)を求める。
【0045】通例の二成分現像法においてはトナー電荷
量は、10〜40μc/g程度である。この電荷量は現
像剤のトナー濃度(重量%)、現像剤のおかれている環
境で決まる。
【0046】図6にトナー濃度一定で温湿度を変化した
時の、温湿度とトナー電荷量の関連を示す。
【0047】この依存性については、トナーに使われる
樹脂の種類、電荷制御剤、流動性付加剤などの種類に応
じて変化する。しかし、低湿程その電荷量の絶対値は増
加する。一般にトナーの電荷量が高くなれば一定のトナ
ー付着量を得るためには、高い現像コントラスト電位が
必要である。
【0048】図7は感光体へのトナー付着量を一定とす
るための現像コントラスト電位を温湿度量を変化させて
求めたものである。ここでいう、一定トナー付着量とは
フルカラー複写機として装置が使われているならば、画
像濃度として1.5程度とれる量である。このテーブル
に従って現像コントラストを決定してやれば、いかなる
環境の中でも画像濃度が一定に保たれる。低湿環境にお
いては非常に高いコントラストが必要となる。本発明は
装置内部をこの低湿にしないことを特徴とする。温湿度
を検知し、又、同図に示すように、色ごとにより湿度に
対する濃度が異なるため、各色ごとに画像形成条件を可
変にしておけば、現像剤の色の違いによる画像濃度の違
いも補正することができる。
【0049】次に、現像コントラストの制御方式につい
て図8を用いて説明する。
【0050】図8はグリッドバイアス電圧(横軸)と感
光ドラム31の表面電位(縦軸)の関係を示すグラフで
あり、図中、VDは光照射されないときの表面電位に対
応し、VLは光照射されたときの表面電位に対応する。 同図より、表面電位VD即ち帯電量は範囲を限ってみれ
ば(使用範囲では)グリッドバイアスVGに比例してい
る。又、光照射後の表面電位VLも同様の傾向があるが
、グリッドバイアスVGの変化量に対する変化の割合即
ち比例常数はVDの場合の方がVLの場合より大(α>
β)の関係にある。そこでプリントシーケンスを行なう
前にCPU40はあらかじめ設定されたグリッド電圧V
G1,VG2による各VD,VLを電位計38にて測定
し各データから図8に示すようなグリット電圧の変化に
対するVD,VLの帯電カーブを測定する。その後、実
際に画像形成する際には上述の動作で得られた帯電カー
ブから、現像コントラストが所定の値になるようなグリ
ッド電圧を演算により求め、グリッドバイアス電源32
−Aを制御する。更に画像の白地に対応する部分、本実
施例の場合反転現像であるため、VDに相当する部分に
トナーが付着しないようにVDより一定電位低い値(V
DC)の現像バイアスを求め現像バイアス電源35−A
を制御する。
【0051】温湿度スケールを決める数値としては、相
対湿度、絶対湿度、水分量等多くの数値がある。多数の
実験の結果、水分量に対して一義的に条件が決められる
ことが確認された。画像形成装置に使用される材料中の
水分量(水分濃度)が、空気中の水分量(水分濃度)で
決められこの水分量により材料の電子写真特性も決めら
れている。以後温湿度とはこの水分量のことをさす。
【0052】転写工程についても、一般に感光体上のト
ナー電荷量が高くなれば、転写材への最適の転写を行な
うための、コロナ放電電流、転写電流が高く必要である
。又、転写材の抵抗が高くなれば、同様に転写電流も高
く必要である。
【0053】図9は感光体から転写材へのトナーの転写
の効率を最適とする転写電流と、温湿度の関係を示すも
のである。
【0054】温湿度を検知してこのテーブル値に従って
転写電流を制御してやればいかなる環境においても安定
した転写、ひいては安定した画像を得る事ができる。こ
のグラフより明らかな様に、低湿環境においては、非常
に高い転写電流が必要である。本発明は装置内部を、こ
の低湿にしないことを目的としている。
【0055】次に、加湿手段11の制御方式について説
明する。
【0056】図3において加湿手段11は、温湿度検出
手段10の検出結果に基づきCPU40により制御され
る。制御される機構はドライバ22−Aによる給水ベル
ト21の駆動、ドライバ25−Aによる送風ファン25
の駆動、加熱用電源30−Aによるヒータ30の動作で
ある。
【0057】これらの動作による加湿能力は図10に示
すことができる。ファン25、ファン25+給水ベルト
21、ファン25+給水ベルト21+ヒータ30の組合
わせで、加湿能力をAからB、BからCへと増加するこ
とができる。
【0058】「実施例1」加湿手段11を画像形成装置
内に設置し、温湿度検知手段10の出力によりその加湿
手段11の動作を制御する。その制御方法につき述べる
【0059】実施例として湿度Hがある一定の湿度HO
例えば20℃、30%RH以下の温湿度となったら、フ
ァン25動作、給水ベルト21動作、ヒータ30による
水Wの温度が目標値になるまで順に追加して動作させ、
温湿度を一定となる様にした。図11にフローチャート
を示す。
【0060】本フローチャートによる制御により、低湿
状態においても安定な画像を得る事ができた。フィード
バックする時間間隔は、装置に使われている現像剤、転
写材などがなじむスピードに依存する。通常10〜30
分間隔での測定データにより、フィードバックを行なえ
ば良い。
【0061】「実施例2」加湿手段11を制御するフロ
ーチャートにつき、他の実施例につき述べる。図12の
フローチャートに基づく制御は、外気と装置の内気の温
湿度Hout,Hinを検知して低湿環境において、外
気と内気の温湿度量の差を一定にする制御である。
【0062】内気と外気の湿度Hout,Hinの差Δ
Hを一定に制御することにより、環境の急激な変化に対
しても充分追従性をもった制御をすることができ、しか
も転写材を手ざしにして供給する場合や、転写材の補給
時も、安定した画像が得られた。
【0063】温湿度センサの値として、内気と外気の状
態をモニタする必要がある。基本的にはセンサを外気用
のものと、内気用のものと2ケ使用すればよい。又1つ
のセンサを用いるためには風路を外気からの場合と、内
気からの場合とで切り換え、交互に検知を行ってもよい
【0064】「実施例3」加湿手段11を制御するフロ
ーチャートにつき、他の実施例につき述べる。本制御は
外気と内気の湿度を検知して、低湿環境において外気と
内気の差を、外気の湿度に応じてコントロールする制御
である。外気がある一定の湿度を越えたその差が大きい
程、内気と外気の差を大きくする制御を行なった。
【0065】図13上に、以上3つの実施例にて、画像
形成装置を制御した時の外気の温湿度と内気の温湿度の
対応をとったものである。本発明を適用しない場合、外
気、内気の温湿度はほぼ等しい。実施例1が点線A(I
−F1)、実施例2が一点鎖線B(I−F3)、実施例
3が実線C(I−F2)の制御を示す。
【0066】実施例は加湿手段として給水ベルトを用い
た加湿器を用いたが、大気を圧縮して冷却し空気中の水
分を用いてもよく、又超音波加湿器を用いることも出来
る。尚、加湿手段は内蔵せず付設して調節空気を画像形
成装置へ給送するようにしてもよい。
【0067】
【発明の効果】以上説明したように、電子写真法を用い
る画像形成装置内部に、加湿手段を設け、その動作を装
置の内気又は内気と外気の温湿度に応じて制御すること
により、低湿環境においても濃度不良、感光ドラムの感
光体の破損、転写ムラ等のない安定した画像が得られる
【図面の簡単な説明】
【図1】加湿器の縦断面図である。
【図2】本発明を適用する画像形成装置の縦断面図であ
る。
【図3】温湿度検出手段による制御のブロック図である
【図4】潜像、現像条件の電位図である。
【図5】ファラデーゲージの略断面図である。
【図6】温湿度とトナー電荷量の関係を示す線図である
【図7】温湿度と現像コントラスト電位の関係を示す線
図である。
【図8】グリッドバイアス電圧と表面電位の関係を示す
線図である。
【図9】温湿度と最適転写電流値の関係を示す線図であ
る。
【図10】加湿器の加湿能力と装置の作動関係を示す線
図である。
【図11】加湿器の制御フローチャート1である。
【図12】加湿器の制御フローチャート2である。
【図13】外気温湿度と内気温湿度の関係を示す線図で
ある。
【符号の説明】
10  温湿度検出手段 11  加湿手段 21  給水ベルト 25  ファン 30  ヒータ

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  感光体上に静電潜像を形成する静電潜
    像形成手段、前記感光体上に形成された静電潜像を現像
    する現像手段、前記感光体上に形成された現像像を転写
    材へ転写する転写手段、前記3つの像形成手段の周囲の
    温湿度を検出する温湿度検出手段、前記検出手段の出力
    に基いて、各像形成手段の動作条件を設定する制御手段
    、前記像形成手段の周囲を加湿する加湿手段、前記温湿
    度検出手段の出力に基いて、加湿手段の動作条件を設定
    する温湿度制御手段を有することを特徴とする画像形成
    装置。
  2. 【請求項2】  加湿手段はその加湿能力を切り換える
    加湿力切り換え手段をもち、前記温湿度検出手段の出力
    に基いて、その加湿力の制御を行なうことを特徴とする
    画像形成装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH08339097A (ja) * 1995-06-12 1996-12-24 Iwatsu Electric Co Ltd 製版機
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