JPH08234536A - カラー画像形成装置 - Google Patents

カラー画像形成装置

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JPH08234536A
JPH08234536A JP7041795A JP4179595A JPH08234536A JP H08234536 A JPH08234536 A JP H08234536A JP 7041795 A JP7041795 A JP 7041795A JP 4179595 A JP4179595 A JP 4179595A JP H08234536 A JPH08234536 A JP H08234536A
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JP
Japan
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color
image
developing
control
toner
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Application number
JP7041795A
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English (en)
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Okuji Okuyama
奥士 奥山
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Konica Minolta Inc
Original Assignee
Konica Minolta Inc
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 像担持体の周縁部に複数の現像器を設け、像
担持体上に1色目のトナー像とその上に2色目のトナー
像とを重ねてカラー画像を得る画像形成装置で2色目の
トナーの付着条件の改善をはかる。 【構成】 感光体ドラム10上に像露光手段13によってパ
ッチ潜像を形成し、先の現像時の現像スリーブの回転数
の1/3に相当する設定回転数で回転する現像スリーブ
141の現像器14によって現像し、得られたカラーパッチ
画像の濃度データを、検知センサ33によって読取ってカ
ラーパッチ画像検出回路32は検知シグナルとして出力
し、1色目及び2色目についての検知シグナルと制御係
数のデータテーブルをメモリ35より呼出して、制御部31
は各現像器14の現像スリーブ141の回転数にフィードバ
ックをかける。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、複写機、プリンタ等の
電子写真プロセスを利用するデジタル方式によるカラー
画像形成装置に係わり、特に像担持体上にトナーを重ね
合わせてカラー画像を得るカラー画像形成装置で、像担
持体へのトナーの付着量を制御して色や濃度の安定性を
向上させるようにしたカラー画像形成装置に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、デジタル方式、反転現像の画像形
成装置が実用化されており、例えばカラー電子写真複写
機並びにパーソナルコンピュータやファクシミリ等の出
力部を構成するカラー記録装置が知られている。
【0003】このような画像形成装置においては、連続
運転時であっても再現性の良好な記録画像を得るため
に、調整作業を行なう必要があるが、この調整作業は複
雑でしかも煩雑であるという問題点を有していた。この
問題点を解消するために、現在ではパッチ検知方式によ
る画像濃度コントロール技術が採用されている。
【0004】またカラー画像を形成するために、像担持
体の周縁部にイエロー(Y),マゼンタ(M),シアン(C)
等の現像剤を内蔵した現像手段を設けたカラー画像形成
装置では、各色全ての色安定性を確保するため、各色に
ついてパッチ濃度パターンを検知する必要がある。
【0005】特開昭63-113568号公報に記載されている
技術もこのパッチ検知方式の一例であって、各色毎の階
調濃度パターンを感光体上に形成し、検知センサーによ
って該パターン濃度を測定することで補正量を求め、こ
の補正量に基づいてレーザビーム等の露光量を可変し濃
度調整処理を行うものである。
【0006】また、露光量制御の他に帯電電位の制御を
行う技術や現像バイアス制御を行う技術も開示されてい
る。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】像担持体の周縁部に複
数の現像手段を設けて反転現像を行い、像担持体上にト
ナー像を重ね合わせてカラー画像を得るようにしたカラ
ー画像形成装置では、例えば1色目のマゼンタ(M)色上
に2色目のシアン(C)色を上層に重ね合わすことで青
(B)色の、また1色目のイエロー(Y)色の上に2色目と
してシアン(C)色を上層に重ね合わすことで緑(G)色の
カラー画像が得られる。カラーバランスに優れたカラー
画像を得るには1色目の場合におけるトナー付着量と2
色目の場合におけるトナー付着量とが常に一定量である
必要がある。ところが、2色目のトナーについては、1
色目の付着したトナーによって像露光光が一部遮光さ
れ、またトナー自身のもつ電荷によって1色目と同じ制
御では付着量が少なく、1色目と2色目とのバランスが
崩れる。重ね合わせたい色によって1色目と2色目の基
準付着量は異なるが、例えば1色目が基準付着量より
多くなると2色目は基準付着量より少なくなる。また、
1色目が基準付着量より少ないと2色目は基準付着量
より多くなる。
【0008】本発明は、パッチ検知方式によって得られ
るパッチ画像の検知信号の値が、1色目及び2色目に対
してそれぞれ正確に制御信号に変換されて像担持体上に
付着するトナー層の厚みが1色目と2色目とで常に一定
量になり、色安定性の向上したカラー画像が得られるカ
ラー画像形成装置を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記目的は、像担持体の
周縁部に複数の現像手段を設け、反転現像を行って像担
持体上に1色目のトナー像と、その上に重ね合わされる
2色目のトナー像とによってカラー画像を形成するカラ
ー画像形成装置において、予め装置内に記憶された基準
濃度データに応じた各色毎のカラーパッチ画像を像担持
体上に形成するカラーパッチ画像形成手段と、カラーパ
ッチ画像を検知する検知手段と、現像スリーブを速度可
変に回転させるスリーブ回転手段と、前記カラーパッチ
画像の濃度データ値に対して該濃度を1色目及び2色目
に対して基準濃度に近づける方向に前記現像スリーブの
回転数制御を行うための制御係数をデータテーブルとし
て記憶する制御係数記憶手段と、前記検知手段によって
検知された濃度データ値に基づいて前記制御係数記憶手
段から制御係数を読み出して前記複数の現像手段のスリ
ーブ回転手段をフィードバック制御するスリーブ回転数
制御手段と、を具備することを特徴とするカラー画像形
成装置により達成される。
【0010】ここで、前記カラーパッチ画像形成手段
は、前記検知手段の検知濃度データ値が変動傾向を生じ
る点を上限とし、また、前記検知手段の検知濃度データ
値が飽和傾向を生じる点を下限とする領域内に、一定濃
度のカラーパッチ画像を形成するような基準濃度データ
を設定することが好ましい実施態様である。
【0011】
【作用】本発明は本発明者による次の2つの実験確認に
基づいてなされたものである。 帯電状態にある像担持体に対し、最適とする像露光光
量をもって潜像を形成し、これを現像すると、図6に示
すように像担持体上でのトナー付着量は現像スリーブの
回転数にほぼ比例関係にある。
【0012】上記の関係は像担持体上に現像されて
付着する1色目について成立する関係であって、1色目
を下層としこの上に上層として現像されて付着する2色
目については図7に示すように比例関係にない。
【0013】本発明はに基づいてなされたもので、
本発明に係わるカラー画像形成装置によれば、像担持体
上に標準光量によるパッチ潜像を形成し、設定現像バイ
アス下で、設定回転数での現像スリーブによって現像を
行い、光学的な検知手段が検知したカラーパッチ画像の
濃度データ値に基づいて、スリーブ回転数制御手段が制
御係数記憶手段から制御係数を読み出して現像スリーブ
の回転数を速度可変にフィードバック制御するために、
検知濃度データ値の変動に合わせて1色目及び2色目に
ついてトナー付着量が正確に制御され、色バランスにす
ぐれ、調整処理に関わる設計コストの増大を極力抑止し
つつ、色や濃度の安定性を向上できる。
【0014】また、前記カラーパッチ画像形成手段は、
前記検知手段の検知濃度データ値が変動傾向を生じる点
を上限とし、また、前記検知手段の検知濃度データ値が
飽和傾向を生じる点を下限とする領域内に、一定濃度の
カラーパッチ画像を形成するような基準濃度データを設
定するものでは、前記検知手段は不安定検知領域でカラ
ーパッチ画像を検知することがないため、正確な調整処
理を行うことがきる。
【0015】
【実施例】本発明の実施例の説明に先立って、本発明の
適用されるカラー画像形成装置の一例についてその構成
と作用を図1によって説明する。
【0016】図において10は像担持体である感光体ドラ
ムでOPC感光体ドラム上に塗布したもので接地されて
時計方向に駆動回転させる。12はスコロトロン帯電器
で、感光体ドラム10周面に対しVHの一様な帯電をVG
電位保持されたグリッドとコロナ放電ワイヤによるコロ
ナ放電によって与えられる。このスコロトロン帯電器12
による帯電に先だって、前プリントまでの感光体の履歴
をなくすために発光ダイオード等を用いたPCL11によ
る露光を行って感光体周面の除電をしておく。
【0017】感光体への一様帯電ののち像露光手段13に
より画像信号に基づいた像露光が行われる。像露光手段
13は図示しないレーザダイオードを発光光源とし回転す
るポリゴンミラー131、fθレンズ等を経て反射ミラー1
32により光路を曲げられ操作がなされるもので、感光体
ドラム10の回転(副操作)によって潜像が形成される。
本実施例では文字部に対して露光を行い、文字部の方が
低転移VLとなるような反転潜像を形成する。
【0018】感光体ドラム10周縁にはイエロー(Y)、
マゼンタ(M)、シアン(C)、黒色(K)等のトナー
とキャリアとから成る現像剤をそれぞれ内蔵した現像器
14(Y),14(M),14(C),14(K)が設けられて
いて、先ず1色目の現像は、イエローの現像剤を内蔵し
た現像器14(Y)で、マグネットを内蔵しイエローの現
像剤を保持してN(Y)rpmで回転する現像スリーブ141
(Y)によって反転現像が行われる。現像剤はフェライ
トをコアとしてそのまわりに絶縁性樹脂をコーティング
したキャリアと、ポリエステルを主材料として色に応じ
た顔料と荷電制御剤、シリカ、酸化チタン等を加えたト
ナーとからなるもので現像剤は層形成手段によって現像
スリーブ141上に30〜600μmの層厚(現像剤)に規制さ
れて現像域へと搬送される。
【0019】現像域における現像スリーブ141と感光体
ドラム10との間隙は層厚(現像剤)よりも大きい0.2mm
〜1.0mmとして、この間にVACのACバイアスとVDC
DCバイアスが重畳して印加される。VDCとVH、トナ
ーの帯電は同極性ではあるため、VACによってキャリア
から離脱するきっかけを与えられたトナーはVDCより電
位の高いVHの部分には付着せず、VDCより電位の低い
L部分に付着し顕像化(反転現像)が行われる。
【0020】1色目の顕像化が終わった後2色目の画像
形成工程にはいり、再びスコロトロン帯電器12によるV
Hの一様帯電が行われ、2色目(マゼンタ)の画像デー
タによる潜像が像露光手段13によって形成される。この
とき1色目の画像形成工程で行われたPCL11による除
電は、1色目の画像部に付着したトナーがまわりの電位
の急激な低下により飛び散るため行わない。2色目の現
像はマゼンタの現像剤を内蔵した現像器14(M)で、マ
グネットを内蔵しマゼンタの現像剤を保持してN(M)
rpmで回転する現像スリーブ141(M)によって反転現像
が行われる。
【0021】3色目(シアン)の画像形成工程について
も同様、2色目の顕像化が終った後スコロトロン帯電器
12による一様帯電と3色目(シアン)の画像データによ
る潜像形成が像露光手段13によって行われたのち、シア
ンの現像剤を内蔵した現像器14(C)でN(C)rpmで
回転する現像スリーブ141(C)によって反転現像が行
われて顕像化する。更に4色目(黒色)の画像形成工程
についても同様、3色目の顕像化が終った後、一様帯電
がされて4色目(黒色)の潜像形成がなされ、引続いて
黒色の現像剤を内蔵した現像器14(K)でN(K)rpm
で回転する現像スリーブ141(K)によって反転現像が
行われて顕像が形成される。
【0022】一方給紙カセット15より半月ローラ16を介
して搬出された記録紙Pは一旦停止し、転写タイミング
の整った時点で給紙ローラ17の回転作動により転写域へ
と給紙される。
【0023】転写域においては転写タイミングに同期し
て感光体ドラム10の周面に転写ローラ18が圧接され、給
紙された記録紙Pを狭着して多色像が一括して転写され
る。
【0024】次いで、記録紙Pは尖頭電極19によって交
流のコロナ放電がされて除電され感光体ドラム10の周面
により分離して定着装置20の搬送され、熱ローラ201と
圧着ローラ202の加熱、加圧によってトナーを溶着し定
着がなされたのち排紙ローラ21を介して装置外部に排出
される。なお前記の転写ローラ18は記録紙Pの通過後感
光体ドラム10の周面より退避離間して次なるトナー像の
形成に備える。
【0025】一方記録紙Pの分離した感光体ドラム10
は、クリーニング装置22のブレード221の圧接により残
留トナーを除去・清掃し、再びPCL11による除電と帯
電器12による帯電を受けて次なる画像形成のプロセスに
入る。なお前記のブレード221は感光体面のクリーニン
グ後直ちに移動して感光体ドラム10の周面より退避す
る。
【0026】以上説明した実施例のカラー画像形成装置
で、黒色については像担持体上に単層としてトナー像の
形成がなされるので1色目である。また1色目のイエロ
ーについても像担持体上に最初に現像されて下層のトナ
ー像となるので1色目である。マゼンタのトナー像はイ
エローのトナー像の上に形成されるケースが多く、また
シアンのトナー像はイエロー又はマゼンタのトナー像の
上に上層として形成されるケースが多い。従ってマゼン
タ及びシアンは2色目と見なされる。本発明において
は、現像器14(Y)及び14(K)の現像スリーブ141
(Y)と141(K)の回転は1色目用のデータテーブル
によってスリーブ回転制御がなされ、現像器14(M)と
14(C)の現像スリーブ141(M)と141(C)の回転は
2色目用のデータテーブルによってスリーブ回転制御が
なされて、1色目と2色目とで像担持体上に実際に付着
するトナーの付着量が同じ条件となるよう制御される。
以下、このカラーパッチ画像を用いての画像形成条件の
制御について詳しく説明する。
【0027】カラーパッチ用画像データは予めメモリ34
に記憶されており、画像調整モード時に制御部31がメモ
リ34から各色のカラーパッチ用画像データを順次読み出
し、像露光手段13に対してカラーパッチ用画像データを
出力することで、スコロトロン帯電器12で帯電した感光
体ドラム10に基準光量、この場合にはPWM方式による
最大光量の露光が行われ、現像器14(Y),14(M),
14(C),14(K)によって静電潜像が顕像化する。こ
のように、スコロトロン帯電器12、像露光手段13、現像
器14、メモリ34及び制御部31はカラーパッチ画像形成手
段としての機能を有している。ここで本実施例において
は、制御部31はカラーパッチ画像現像時の現像スリーブ
141(Y),141(M),141(C),141(K)の回転数
N(Y)0,N(M)0,N(C)0,N(K)0を画像記
録モード時の約1/3に相当する例えば画像形成時30
0rpmだった場合、100rpmに減じ回転するよう制御す
るため、感光体ドラム10へのカラーパッチ画像のトナー
付着量も1/3に落ちることになる。
【0028】一方、尖頭電極19とクリーニング装置22と
の間に設けられた検知センサ33は図2にその概略構成を
示したように、感光体ドラム10の仮想垂線(点線)に対し
各々40°の角度をもって設置された一対のフォトダイオ
ード(LED)とフォトトランジスタ(PtTr)で構
成され、カラーパッチ画像を形成するトナー量に応じた
反射光を受光するようになっている。
【0029】図3は、前記LEDとPtTrのカラーパ
ッチ画像検出回路32を示すものである。LEDには電圧
LED及び抵抗321に基づいた電流が流れて、一定光量の
光を発する。一方、PtTrは受光光量に比例した電流
値が得られ、抵抗322と抵抗323との比で決まる可変電圧
がOPアンプ326に入力すると、抵抗324と抵抗325で決
定される増幅率で増幅され出力電圧(検知シグナル)を
得るものである。この際LEDには570nmの光波長のも
のが用いられていて、感光体面上に付着するトナー付着
量は同じであってもトナー色によって出力電圧は相違し
ているので、トナー色補正回路327によってトナー色に
よる差異がないよう補正が行われる。本実施例では黒色
に合わせるよう補正を行っている。
【0030】検知シグナルとトナー付着量の関係を示す
図5でもわかるように、感光体1上にトナー付着がない
ときにはPtTrの受光光量は最大であるから、カラー
パッチ画像検出回路の検知シグナルも最大になり、トナ
ーが感光体1を覆うまではトナー付着量が増加するに従
い検知シグナル値も低下する。
【0031】しかし、トナーが少ない領域はトナー付着
量の若干の増減で検知シグナルも変動しだすので、変動
傾向が生じる検知シグナルは安定領域の上限を示し、こ
れ以降、変動傾向となる。また、トナーが感光体面を覆
ってからはトナー付着量が増加してもPtTrの受光光
量は変わらないのでこの点での検知シグナルは下限を示
し飽和状態となる。
【0032】濃度検知に適した安定領域の中間部分にお
けるトナー付着量は約0.2mg/cm2で現像スリーブ141の
回転数Nrpmは100rpm前後であり、検知シグナルの下限
は0.6mg/cm2であることが測定結果として求められた。
従って本実施例ではカラーパッチ画像現像時の現像スリ
ーブ141(Y),141(M),141(C),141(K)の回
転数N(Y)0,N(M)0,N(C)0,N(K)0
Y,M,C,Kそれぞれの検知用基準回転数として濃度
検知前における現像スリーブ回転数の1/3に設定して
いる。
【0033】スリーブ回転数制御手段としての制御部31
は制御プログラムが記憶されたROM内蔵のCPU等で
構成され、カラーパッチ画像検出回路32からの出力電圧
(検知シグナル)V(Y),V(M),V(C),V
(K)に応じて、制御係数記憶手段としてのメモリ35か
ら1色目用又は2色目用の制御係数を読み出し、現像ス
リーブ駆動モータの回転数を制御することで、現像スリ
ーブ141(Y),141(M),141(C),141(K)の回
転数を変更して新たに設定している。
【0034】ROM等で構成されるメモリ35内には下表
に示すような1色目用及び2色目用のデータテーブルが
予め記憶されており、検知シグナルのデータを入力する
と制御係数がデータとして出力されるようになってい
る。即ち検知シグナルV(Y)及びV(K)に対しては
1色目用データテーブルから制御係数がデータとして出
力され、検知シグナルV(M),V(C)に対しては2
色目用データテーブルから制御係数がデータとして出力
される。
【0035】
【表1】
【0036】制御部31は上記の制御プログラムに従って
制御係数を読み出して以下の乗算演算を行い、現像スリ
ーブ回転数を算出する。
【0037】 N(Y)rpm=N(Y)0×制御係数(1色目用) N(M)rpm=N(M)0×制御係数(2色目用) N(C)rpm=N(C)0×制御係数(2色目用) N(K)rpm=N(K)0×制御係数(1色目用) ここで、上記の表(データテーブル)はカラーパッチ測
定時の現像スリーブ回転数をカラーパッチ測定直前の現
像スリーブ回転数の1/3に設定したときのデータテー
ブルである。カラーパッチ測定時の現像スリーブの回転
数を例えばカラーパッチ測定直前の現像スリーブの回転
数の1/2.5に設定したときは、これに伴いデータテ
ーブルも新たに設定することが必要となる。
【0038】次に、画像調整処理のフローチャートを図
4に示す。なお、図示されていないが通常の画像記録モ
ードで所定枚数の記録が行われた時点で以下の画像調整
モードを実行するようになっている。
【0039】まず、S1では、制御部31がメモリ34から
カラーパッチ画像の画像作成パターンデータを入力して
前述のとおり現像スリーブの回転数を予め設定した回転
数(本実施例では100rpm)に落としてY,M,C,Kの
各々1つのカラーパッチ画像を形成し、検知センサ33で
該カラーパッチ画像を読み取り、カラーパッチ画像検出
回路32がカラーパッチ画像の濃度データに応じた検知シ
グナルを出力する。
【0040】次に、S2で上記の表に設定されているよ
うな1色目用及び2色目用のデータテーブルに従って制
御係数を求め、演算処理を行って現像スリーブ回転数N
(Y),N(M),N(C),N(K)を求め、現像ス
リーブ回転数を変更するようなフィードバック制御を行
う。
【0041】S3では、画像記録モードに戻って通常の
記録を行いつつ、記録枚数をカウントする。以上は、C
PUの制御プログラムを示すものであり、ソフト的に調
整処理がされ得るものである。なお、該記録枚数は使用
する演算形態と制御精度によって異なるため、装置の目
標とする制御レベルに応じた枚数を設定することが好ま
しい。なお、画像調整モードの実用は所定枚数の記録が
行われた時点で行う以外にも例えば電源をONしてより
のウォーミングアップ時間中にこれを行うようにするこ
とも可能である。また本実施例では、Y,M,C,Kの
順で現像がなされるカラー画像形成装置について説明し
たが、勿論これに限定されるものではなく、1回目の現
像処理がなされるカラーについての現像スリーブと黒色
(K)の現像処理がなされる現像スリーブについては1
色目のデータテーブルによる演算処理を行い、その他の
カラーの現像スリーブについては2色目のデータテーブ
ルによる演算処理が行われればよい。
【0042】以上説明した本発明の画像調整方式による
と、像担持体上に作成するカラーパッチの数が各色1つ
で済むため、従来のパッチ検知方式による画像濃度制御
に比して応答性、制御性が良く、調整処理に関わる設計
コストの増大を極力抑止できる。
【0043】
【発明の効果】以上説明したように上記構成のデジタル
カラー画像形成装置によれば、検知手段が検知したカラ
ーパッチ画像の濃度データ値に基づいて、スリーブ回転
数制御手段が制御係数記憶手段から制御係数を読み出し
て現像スリーブの回転数を速度可変にフィードバック制
御するために、検知濃度データ値の変動に合わせてトナ
ー付着量が正確に制御され、調整処理に関わる設計コス
トの増大を極力抑止しつつ、色や濃度の安定性を向上で
き、1色目の上に2色目が重ね合わせて形成されるカラ
ー画像についてもカラーのバランスにおいて優れた画像
が得られる効果が奏されることとなった。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例におけるカラー画像形成装置
の概略制御ブロック図
【図2】本発明の一実施例における検知センサの概略構
成図
【図3】本発明の一実施例におけるカラーパッチ画像検
出回路図
【図4】本発明の一実施例における画像調整処理のフロ
ーチャート
【図5】本発明の一実施例における検知シグナルとトナ
ー付着量の関係を示した図
【図6】本発明の一実施例におけるトナー付着量と現像
スリーブ回転数の関係を示した図
【図7】本発明の実施例における1色目と2色目につい
てのトナー付着量と現像スリーブ回転数の関係を示した
【符号の説明】
10 感光体ドラム 12 スコロトロン帯電器 13 像露光手段 14 現像器 141 現像スリーブ 31 制御部 32 カラーパッチ画像検出回路 33 検知センサ 34 メモリ 35 メモリ

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 像担持体の周縁部に複数の現像手段を設
    け、反転現像を行って像担持体上に1色目のトナー像
    と、その上に重ね合わされる2色目のトナー像とによっ
    てカラー画像を形成するカラー画像形成装置において、 予め装置内に記憶された基準濃度データに応じた各色毎
    のカラーパッチ画像を像担持体上に形成するカラーパッ
    チ画像形成手段と、 カラーパッチ画像を検知する検知手段と、 現像スリーブを速度可変に回転させるスリーブ回転手段
    と、 前記カラーパッチ画像の濃度データ値に対して該濃度を
    1色目及び2色目に対して基準濃度に近づける方向に前
    記現像スリーブの回転数制御を行うための制御係数をデ
    ータテーブルとして記憶する制御係数記憶手段と、 前記検知手段によって検知された濃度データ値に基づい
    て前記制御係数記憶手段から制御係数を読み出して前記
    複数の現像手段のスリーブ回転手段をフィードバック制
    御するスリーブ回転数制御手段と、 を具備することを特徴とするカラー画像形成装置。
  2. 【請求項2】 前記カラーパッチ画像形成手段は、前記
    検知手段の検知濃度データ値が変動傾向を生じる点を上
    限とし、また、前記検知手段の検知濃度データ値が飽和
    傾向を生じる点を下限とする領域内に、一定濃度のカラ
    ーパッチ画像を形成するような基準濃度データを設定す
    ることを特徴とする請求項1に記載のデジタルカラー画
    像形成装置。
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