JP2017116671A - 画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
Description
図1は、本実施形態の画像形成装置の概略構成を示す説明図である。
本実施形態の画像形成装置は、中間転写方式のタンデム型画像形成装置である。この画像形成装置1は、トナー像を形成するプリンタ部100と、プリンタ部100を載置する給紙テーブル200と、プリンタ部100上に搭載されたスキャナ部300と、スキャナ部300上に搭載された原稿自動搬送装置であるADF400とを有している。
本実施形態の画像形成装置1は、二次転写バイアスを二次転写ニップNに印加するための転写バイアス印加手段である二次転写電源81と、二次転写ニップNを流れる転写電流のルート上の電気抵抗値を調整する調整手段としての加熱手段であるヒータ87と、直流成分に交流成分とを含む二次転写バイアスが二次転写ニップNに印加される際の電気抵抗値を所定の選択条件に従って調整するように、ヒータ87の駆動制御を行う制御手段としてのヒータ駆動手段600bと、二次転写電源81を制御する制御手段としてのバイアス制御手段600aとを備えている。調整手段としてのヒータ87は、すなわち、二次転写ニップNを流れる転写電流のルート上の電気抵抗値を変更する電気抵抗値変更手段である。
本実施形態のヒータ87は、絶縁板870及び支持板871を介してプリンタ部100の基板側に支持されているニクロム線ヒータで構成されている。このヒータ87は、定格電圧200V、ワット数9Wのものであるが、これに限定されない。本実施形態のヒータ87は、フレキシブルな面状発熱体であり、厚さ0.05mmのアルミニウム箔を用い、発熱体872であるシリコンゴム絶縁発熱体を両面から覆うようにして一体的に形成されている。ヒータ87の表面温度の上昇値は、80℃±20℃である。なお、図中符号873は、差し込みスイッチを示す。
交流転写バイアスは、図19に示すように、一般に、直流転写バイアスと同程度の直流成分Voff(平均値Vaveと同値)に対してピーク間電圧Vppの交流成分が重畳されたものである。図19中の符号Vtは、二次転写ニップNでトナーを中間転写ベルト21側から二次転写ローラ30側へ移動させる方(転写方向側)のピーク値を示す。また、図19中の符号Vrは、トナーを二次転写ローラ30側から中間転写ベルト21側に戻す方(戻し方向側)のピーク値を示す。
制御部60は、演算手段たるCPU60a、不揮発性メモリたるRAM60c、一時記憶手段たるROM60b、フラッシュメモリ60d等を有している。画像形成装置1の全体の制御を司る制御部60には、様々な構成機器やセンサ類が通信可能に電気的に接続されているが、図5においては、画像形成装置1の一部の構成を示している。
本実験では、リコー社製Ricoh Pro C5110の二次転写部Pを改造して外部から二次転写電圧を二次転写対向ローラ24に印加できるようにし、3種類の凹凸紙に対してテスト画像を形成して画質評価を行った。使用した3種類の凹凸紙は、Conqueor High White Laid 300gsm(以下「凹凸紙A」という。)、特殊製紙社製レザック302gsm(以下「凹凸紙B」という。)、特殊製紙社製レザック115gsm(以下「凹凸紙C」という。)である。本実験において、二次転写電源81として、Trek COR−A−TROL Model610Dを用い、定電流制御された−70μAの転写電流が二次転写ニップNへ流れるように設定した。二次転写ニップNの電気抵抗値については、二次転写バイアスを印加した二次転写ニップN内に記録シートが存在しない状態において、二次転写電源81から転写電流を入力して、その時の出力電圧値を測定し、その出力電圧値を転写電流値で割った値を、二次転写ニップNの電気抵抗値として測定した。
また、凹部転写性については、いずれの凹凸紙A〜Cでも、二次転写ニップNの電気抵抗値が10.9logΩと最も高い時に不良(×)であり、二次転写ニップNの電気抵抗値が低くなるほど改善されていく傾向が見られる。したがって、凹凸紙A〜Cの種類の違いによって凹部転写性に差はほとんど見られない。
図6は、ACモード時における制御の一例(以下、「制御例1」という。)を示すフローチャートである。
制御部60に印刷ジョブが入力されたら、制御部60は印刷ジョブを開始し(S1)、まず、オペレーションパネル69から紙種情報を取得し(S2)、その紙種情報に基づいてACモードで制御するかDCモードで制御するかを選択する(S3)。すなわち、本制御例1では、ユーザーがオペレーションパネル69を操作して選択した印刷に用いる紙種の選択結果を示す紙種情報に基づき、その紙種情報がACモードに対応する凹凸紙を示すものである場合にはACモードを選択し、それ以外であればDCモードを選択する。
図7は、ACモード時における制御の他の例(以下、「制御例2」という。)を示すフローチャートである。なお、以下の説明では、上述した制御例1と異なる点を中心に説明する。
本制御例2において、制御部60は、ACモードが選択された場合(S3のYes)、印刷ジョブに係る画像情報に基づいて、印刷に使用する凹凸紙に形成される画像の種類(選択条件)を判定する。具体的には、印刷に使用する凹凸紙に形成される画像の画像面積率が規定値以上であるか否かを判定する(S12)。
図9は、ACモード時における制御の更に他の例(以下、「制御例3」という。)を示すフローチャートである。なお、以下の説明では、上述した制御例1と異なる点を中心に説明する。
本制御例3において、制御部60は、ACモードが選択された場合(S3のYes)、オペレーションパネル69からの紙種情報に基づいて、印刷に使用する凹凸紙が凸部面積の多いものか少ないものかという記録シートの種類(選択条件)を判定する(S13)。凸部面積が少ない凹凸紙であると判定された場合(S13のYes)、上述したように、凸部面積が少ない凹凸紙である場合よりも、二次転写ニップNの電気抵抗値が高い方が好ましい。したがって、制御部60は、ヒータ87の出力時間を相対的に短い時間に設定する(S6)。逆に、凸部面積が多い凹凸紙であると判定された場合(S13ののNo)、制御部60は、ヒータ87の出力時間を相対的に長い時間に設定する(S7)。
図10は、ACモード時における制御の更に他の例(以下、「制御例4」という。)を示すフローチャートである。なお、以下の説明では、上述した制御例1と異なる点を中心に説明する。
本制御例4において、制御部60は、紙種情報だけでなく、「ベタ優先モード」及び「ハーフトーン優先モード」のうちからユーザーがオペレーションパネル69を操作して選択した優先モードを示す優先情報も、オペレーションパネル69から取得する(S14)。そして、ACモードが選択された場合(S3のYes)、制御部60は、オペレーションパネル69からの優先情報に基づいて、ユーザーが、ベタ画像部分の画質を優先する「ベタ優先モード」を選択したか、ハーフトーン画像部分の画質を優先する「ハーフトーン優先モード」を選択したかというユーザー操作の内容(選択条件)を判定する(S15)。
次に、本実施形態における画像形成装置の一変形例(以下、本変形例を「変形例1」という。)について説明する。
図11は、本変形例1における二次転写部Pの周辺構成を示す説明図である。
本変形例1においては、二次転写ローラ30に二次転写電源81を接続し、二次転写対向ローラ24を接地した構成である。本変形例1では、ヒータ87を二次転写ローラ30に対向して配置されている。本変形例1でも、上述した実施形態と同様の作用効果が得られる。なお、図11では、単一の直流電源813からなる直流電源回路部が省略されているが、本変形例1において、直流電源回路部は、二次転写ローラ30に接続してもよいし、二次転写対向ローラ24に接続してもよい。
次に、本実施形態における画像形成装置の他の変形例(以下、本変形例を「変形例2」という。)について説明する。
図12は、本変形例2における二次転写部Pの周辺構成を示す説明図である。
本変形例2においては、交流電源812を二次転写対向ローラ24に接続し、直流電源811を二次転写ローラ30に接続した構成である。接地は、二次転写ローラ30側とされている。本変形例2でも、上述した実施形態と同様の作用効果が得られる。なお、図12では、単一の直流電源813からなる直流電源回路部が省略されているが、本変形例2において、直流電源回路部は、二次転写ローラ30に接続してもよいし、二次転写対向ローラ24に接続してもよい。
また、二次転写電源81における直流電源811と交流電源812との接続の態様や接地の態様は、図13に示すように逆であってもよい。
次に、本実施形態における画像形成装置の更に他の変形例(以下、本変形例を「変形例3」という。)について説明する。
図14は、本変形例3における二次転写部Pの周辺構成を示す説明図である。
本変形例3においては、二次転写ニップNの電気抵抗値を調整する調整手段として、ヒータ87による加熱手段に代えて、二次転写ニップNのニップ幅(二次転写ニップNの中間転写ベルト移動方向長さ)を変更するニップ幅変更手段を用いる。調整手段としてのニップ幅変更手段は、すなわち、二次転写ニップNを流れる転写電流のルート上の電気抵抗値を変更する電気抵抗値変更手段である。なお、加熱手段とニップ幅変更手段を併用してもよい。
次に、本実施形態における画像形成装置の更に他の変形例(以下、本変形例を「変形例4」という。)について説明する。
図15及び図16は、本変形例4における二次転写部Pの周辺構成を示す説明図である。
本変形例4においては、二次転写ニップNの電気抵抗値を調整する調整手段として、ヒータ87による加熱手段に代えて、二次転写ニップNに加わる圧力を変更するニップ圧変更手段を用いる。調整手段としてのニップ圧変更手段は、すなわち、二次転写ニップNを流れる転写電流のルート上の電気抵抗値を変更する電気抵抗値変更手段である。なお、加熱手段やニップ幅変更手段とニップ圧変更手段とを併用してもよい。
次に、本実施形態における画像形成装置の更に他の変形例(以下、本変形例を「変形例5」という。)について説明する。
図17及び図18は、本変形例5における二次転写部Pの周辺構成を示す説明図である。
本変形例5においては、二次転写ニップNの電気抵抗値を調整する調整手段として、ヒータ87による加熱手段に代えて、硬度の異なる2つの二次転写ローラ30,30’を切り替えるローラ切り替え手段を用いる。調整手段としてのローラ切り替え手段は、すなわち、二次転写ニップNを流れる転写電流のルート上の電気抵抗値を変更する電気抵抗値変更手段である。なお、加熱手段やニップ幅変更手段やニップ圧変更手段とローラ切り替え手段とを併用してもよい。
次に、本実施形態における画像形成装置の更に他の変形例(以下、本変形例を「変形例6」という。)について説明する。
本変形例6では、上述した変形例5における第2の二次転写ローラ30’に代えて、第1の二次転写ローラ30よりも電気抵抗値の低い二次転写ローラ30’’を用いる。本変形例6においては、図17に示す状態から図18に示す状態へローラ切り替え手段を制御すると、二次転写ニップNを形成する二次転写ローラの電気抵抗値が低くなる。これにより、二次転写ニップを流れる転写電流のルート上の電気抵抗値は低くなる。したがって、本変形例6においても、上述した実施形態においてヒータ87で加熱して二次転写ニップNの電気抵抗値を低くする制御と同じ制御を、ローラ切り替え手段の制御により実現できる。
(態様A)
トナー像を表面に担持する中間転写ベルト21及び二次転写対向ローラ24等の像担持体と、前記像担持体の表面に当接して二次転写ニップN等の転写ニップを形成する二次転写ローラ30等のニップ形成部材と、前記転写ニップ内に挟み込んだ凹凸紙を含む記録シート等の記録材に対して前記像担持体上のトナー像を転写するための二次転写バイアス等の転写バイアスとして、直流成分と交流成分とを含む交流転写バイアスを該転写ニップに印加する二次転写電源81等の転写バイアス印加手段とを有する画像形成装置1において、前記転写ニップを流れる転写電流のルート上の電気抵抗値を調整するヒータ87及びヒータ電源84あるいは偏心カム581及びカム駆動モータ583等の調整手段と、前記交流転写バイアスが前記転写ニップに印加される際の電気抵抗値を所定の選択条件に従って調整するように、前記調整手段を制御する制御部60等の制御手段とを有することを特徴とする。
交流転写バイアスを印加して記録材へトナー像を転写する場合、直流成分のみからなる直流転写バイアスを印加して記録材へトナー像を転写する場合よりも、転写ニップの入口側で放電が生じやすく、その放電発生によるチリや白抜け等の画質劣化が生じやすい。これは、次のように考えられる。すなわち、交流転写バイアスは、直流転写バイアスと同程度の直流成分に対して交流成分が重畳されているので、交流成分のピーク値(直流成分よりも絶対値が大きくなるピーク値)が印加される時期に、直流転写バイアスよりも記録材に対する電位差が大きくなる。そのため、この時期には、像担持体と記録材との間に微小空間が形成される転写ニップの入口側で、放電開始電圧以上の電位差が生じやすくなる。この放電が発生すると、像担持体上のトナー像が放電の衝撃で乱されてチリが発生したり、像担持体上のトナー像を構成する一部のトナーが放電によって逆極性に帯電してしまって転写ニップで転写されず、画像の白抜けを生じさせたりする。したがって、交流転写バイアスを印加する場合には、交流成分のピーク値が印加される時期に放電が発生しないように、交流転写バイアスの直流成分の大きさや交流成分の振幅を設定することが必要となる。
一方、交流転写バイアスを印加する場合、十分な画像濃度を確保するためには、十分な転写電流を転写ニップに流す必要があり、そのために交流転写バイアスの直流成分を大きくすることが求められる場合がある。しかしながら、上述したとおり、交流転写バイアスの直流成分を大きくすることには放電発生との関係で制約があるため、記録材の種類、形成する画像の種類、プロセス線速等の作像条件などの条件によっては、その制約の範囲内で十分な転写電流を流すことができず、十分な画像濃度を確保できないおそれがある。
他方、交流転写バイアスを印加する場合、転写ニップの抵抗値が低いほど、転写電流が転写ニップを流れやすくなり、必要な転写電流を得るために必要となる交流転写バイアスの直流成分を小さくすることができる。ただし、転写ニップの抵抗値が低い場合、記録材の種類や画像の種類(画像面積率の違いや、記録材上におけるトナー像付着部分の分布の違いなど)によっては、交流転写バイアスを調整しても、十分な画像濃度を確保できないことがある。詳しくは、転写ニップの抵抗値が低い場合、その転写ニップ中の記録材が挟持されていない領域(非記録材挟持領域N2)で電流が流れやすくなり、転写ニップ中の記録材が挟持されている領域(記録材挟持領域N1)を流れる電流量が相対的に少なくなる。そして、記録材挟持領域N1の電気抵抗値は、その記録材の種類やその記録材に転写される画像の種類によって変わってくる。そのため、記録材の種類や画像の種類によっては、記録材挟持領域N1の電気抵抗値が高くなりすぎて、交流転写バイアスの直流成分を大きく転写電流の全体量が十分であっても、その多くが非記録材挟持領域N2へ流れてしまい、記録材挟持領域N1に必要な量の電流を流すことができなくなることがある。
本態様においては、転写ニップを流れる転写電流のルート上の電気抵抗値を電気抵抗値変更手段により変更する等により当該電気抵抗値を調整する調整手段によって転写ニップの電気抵抗値を調整させることができる。これにより、転写ニップの電気抵抗値が異なる状態で交流転写バイアスを印加させる複数の制御モードを選択的に実行するなどして、交流転写バイアスが転写ニップに印加される際の電気抵抗値を調整することができる。
これにより、転写ニップの電気抵抗値が低すぎて、放電を発生させない範囲で交流転写バイアスを調整しても、記録材挟持領域N1に十分な量の電流を流せず、画像濃度を確保できないような記録材の種類あるいは画像の種類である場合には、転写ニップの電気抵抗値を高くして交流転写バイアスを印加することができる。その結果、このような記録材の種類あるいは画像の種類についても、チリや白抜けを発生させず、かつ、十分な画像濃度が得られる交流転写バイアスを設定することが可能となり、高品質な画像を形成することができる。
また、転写ニップの電気抵抗値が高すぎて、放電を発生させない範囲で交流転写バイアスを調整しても転写ニップを流れる転写電流不足により画像濃度を確保できないような記録材の種類、画像の種類、作像条件である場合には、転写ニップの電気抵抗値を低くして交流転写バイアスを印加することができる。その結果、このような条件であっても、チリや白抜けを発生させず、かつ、十分な画像濃度が得られる交流転写バイアスを設定することが可能となり、高品質な画像を形成することができる。
前記態様Aにおいて、前記所定の選択条件は、使用する紙種等の記録材の種類を含むことを特徴とする。
これによれば、記録材の種類に応じた高品質の画像を形成することができる。
前記態様Bにおいて、前記制御手段は、使用する記録材の厚みが厚いほど、前記電気抵抗値を高い電気抵抗値へ調整するように、前記調整手段を制御することを特徴とする。
これによれば、記録材の厚みの違いに応じた高品質の画像を形成することができる。
前記態様A〜Cのいずれかの態様において、前記所定の選択条件は、記録材へ転写する画像の種類を含むことを特徴とする。
これによれば、画像の種類に応じた高品質の画像を形成することができる。
前記態様Dにおいて、前記制御手段は、記録材へ転写する画像の画像面積率が小さいほど、前記電気抵抗値を低い電気抵抗値へ調整するように、前記調整手段を制御することを特徴とする。
これによれば、画像面積率の違いに応じた高品質の画像を形成することができる。
前記態様A〜Eのいずれかの態様において、前記制御手段は、前記電気抵抗値を前記調整手段により互いに異なる電気抵抗値へ調整した状態で前記転写バイアス印加手段により前記転写ニップに前記交流転写バイアスを印加させる複数の制御モードの中から、前記所定の選択条件に従って選択される制御モードを実行して、前記調整手段を制御するものであり、前記制御手段に実行させる制御モードを選択するユーザー操作を受け付けるオペレーションパネル69等の操作受付手段を有し、前記所定の選択条件は、前記操作受付手段が受け付けたユーザー操作の内容を含むことを特徴とする。
これによれば、ユーザーの要望に応じた品質の画像を形成することができる。
前記態様Fにおいて、ユーザーが選択可能な「ベタ優先モード」及び「ハーフトーン優先モード」等の複数の画像品質を報知するオペレーションパネル69等の報知手段を有し、前記操作受付手段は、画像品質を選択するユーザー操作を受け付けることを特徴とする。
これによれば、ユーザーの要望に応じた品質の画像を形成することができる。
前記態様A〜Gのいずれかの態様において、前記調整手段は、前記転写ニップのニップ幅を変更する偏心カム581等のニップ幅変更手段を制御することにより前記転写ニップの電気抵抗値を調整するものを含むことを特徴とする。
これによれば、ニップ幅変更手段の制御により、転写ニップを流れる転写電流のルート上の電気抵抗値を調整することができる。
前記態様Hにおいて、前記調整手段は、前記転写ニップの電気抵抗値を低くするときに、前記ニップ幅が拡がるように前記ニップ幅変更手段を制御することを特徴とする。
これによれば、ニップ幅変更手段の制御により、転写ニップを流れる転写電流のルート上の電気抵抗値を調整することができる。
前記態様A〜Iのいずれかの態様において、前記調整手段は、前記像担持体及び前記ニップ形成部材の少なくとも一方に熱を付与するヒータ87等の加熱手段を制御することにより前記電気抵抗値を調整するものを含むことを特徴とする。
これによれば、加熱手段の制御により、転写ニップを流れる転写電流のルート上の電気抵抗値を調整することができる。
前記態様Jにおいて、前記調整手段は、前記転写ニップの電気抵抗値を低くするときに、前記加熱手段により付与される熱量が増加するように該加熱手段を制御することを特徴とする。
これによれば、加熱手段により加熱される像担持体やニップ形成部材の材料として一般的な材料を用いることができる。
10 画像形成部
20 転写ユニット
21 中間転写ベルト
24 二次転写対向ローラ
25C,25M,25Y,25K 一次転写ローラ
30,30’ 二次転写ローラ
31,36 ローラユニット保持体
32 支持軸
33 引っ張りバネ
34 偏心カム
35 カム駆動モータ
37 回動軸
38 駆動モータ
39A,39B ストッパ
58 押し下げローラ
60 制御部
69 オペレーションパネル
81 二次転写電源
84 ヒータ電源
87 ヒータ
100 プリンタ部
200 給紙テーブル
300 スキャナ部
581 偏心カム
582 バネ
583 カム駆動モータ
600a バイアス制御手段
600b ヒータ駆動手段
811 直流電源
812 交流電源
813 直流電源
Claims (11)
- トナー像を表面に担持する像担持体と、
前記像担持体の表面に当接して転写ニップを形成するニップ形成部材と、
前記転写ニップ内に挟み込んだ記録材に対して前記像担持体上のトナー像を転写するための転写バイアスとして、直流成分と交流成分とを含む交流転写バイアスを該転写ニップに印加する転写バイアス印加手段とを有する画像形成装置において、
前記転写ニップを流れる転写電流のルート上の電気抵抗値を調整する調整手段と、
前記交流転写バイアスが前記転写ニップに印加される際の電気抵抗値を所定の選択条件に従って調整するように、前記調整手段を制御する制御手段とを有することを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1に記載の画像形成装置において、
前記所定の選択条件は、使用する記録材の種類を含むことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項2に記載の画像形成装置において、
前記制御手段は、使用する記録材の厚みが厚いほど、前記電気抵抗値を高い電気抵抗値へ調整するように、前記調整手段を制御することを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1乃至3のいずれか1項に記載の画像形成装置において、
前記所定の選択条件は、記録材へ転写する画像の種類を含むことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項4に記載の画像形成装置において、
前記制御手段は、記録材へ転写する画像の画像面積率が小さいほど、前記電気抵抗値を低い電気抵抗値へ調整するように、前記調整手段を制御することを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1乃至5のいずれか1項に記載の画像形成装置において、
前記制御手段は、前記電気抵抗値を前記調整手段により互いに異なる電気抵抗値へ調整した状態で前記転写バイアス印加手段により前記転写ニップに前記交流転写バイアスを印加させる複数の制御モードの中から、前記所定の選択条件に従って選択される制御モードを実行して、前記調整手段を制御するものであり、
前記制御手段に実行させる制御モードを選択するユーザー操作を受け付ける操作受付手段を有し、
前記所定の選択条件は、前記操作受付手段が受け付けたユーザー操作の内容を含むことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項6に記載の画像形成装置において、
ユーザーが選択可能な複数の画像品質を報知する報知手段を有し、
前記操作受付手段は、画像品質を選択するユーザー操作を受け付けることを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1乃至7のいずれか1項に記載の画像形成装置において、
前記調整手段は、前記転写ニップのニップ幅を変更するニップ幅変更手段を制御することにより前記転写ニップの電気抵抗値を調整するものを含むことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項8に記載の画像形成装置において、
前記調整手段は、前記転写ニップの電気抵抗値を低くするときに、前記ニップ幅が拡がるように前記ニップ幅変更手段を制御することを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1乃至9のいずれか1項に記載の画像形成装置において、
前記調整手段は、前記像担持体及び前記ニップ形成部材の少なくとも一方に熱を付与する加熱手段を制御することにより前記電気抵抗値を調整するものを含むことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項10に記載の画像形成装置において、
前記調整手段は、前記転写ニップの電気抵抗値を低くするときに、前記加熱手段により付与される熱量が増加するように該加熱手段を制御することを特徴とする画像形成装置。
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