JP4680812B2 - 画像形成装置 - Google Patents

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Description

この発明は、電子写真方式による画像形成時に画像を用紙等の記録媒体上に定着させる定着装置、及び、この定着装置を備えた画像形成装置に関する。
従来より、カラー画像を形成する画像形成方法として、電子写真方式とインクジェット方式とがある。電子写真方式は、現像剤を加熱及び加圧して記録媒体上に強制的に定着させるために高速化に適し、比較的安価な現像剤を使用するためにランニングコストが安価になる。反面、電子写真方式は、熱可塑性を有する樹脂粉末に顔料又は染料を混入させた現像剤を記録媒体に転写した後に加熱して定着させるため、樹脂粉末の透明度の影響や定着時の高温化による色相の変化によって色の再現性が低い。
この発明は、電子写真方式による画像形成時に画像を用紙等の記録媒体上に定着させる定着装置を備えた画像形成装置に関する。
また、記録媒体に形成されるカラー画像情報としては、フルカラー画像情報よりも、書類等の文字画像の一部に挿入される***、イラスト及びグラフ等の単色又は複数色の部分カラー画像情報が多い。
そこで、従来より、画像形成方式毎の特性やカラー画像の使用状況を考慮して、電子写真方式によってモノクロ画像形成を行なう画像形成部とインクジェット方式によってカラー画像形成を行なう画像形成部とを併設した複合化画像形成装置が提案されている。(例えば、特許文献1又は2参照。)。
特開平08−183174号公報 特開2002−192708号公報
しかしながら、従来の複合化画像形成装置で単一の記録媒体上にモノクロ画像とカラー画像とを形成すると、電子写真方式で形成されたモノクロ画像とインクジェット方式で形成されたカラー画像との画質に著しい差異があり、画像の視認性に違和感を生じる。
このため、モノクロ画像形成処理の高速化を図りつつ、違和感のないモノクロ画像とカラー画像とが混在する違和感のない画像を形成するために、電子写真方式のモノクロ画像形成部とカラー画像形成部とを併設することも考えられる。
しかし、単に電子写真方式のモノクロ画像形成部とカラー画像形成部とを併設するだけでは、部品点数の増化によって装置の大型化及びコストの高騰を招く。さらに、記録媒体の搬送経路が複雑化し、ジャムの解除作業等の作業性を低下させる。
この発明の目的は、記録媒体が通過する第1及び第2の部材が記録媒体に対する加熱処理及び加圧処理を切り換えて実行できるようにし、2つの電子写真方式の画像形成部の定着位置を共通化して装置の小型化、部品点数の削減、搬送経路の簡略化、及び、作業性の向上を実現できる定着装置を備えた画像形成装置を提供することにある。
(1)画像情報に基づく画像を記録媒体の第1面又は第2面のそれぞれに転写する第1及び第2の画像形成部と、
前記第1又は第2の画像形成部の何れかを択一的に動作させて記録媒体に対する画像形成を行う制御部と、
記録媒体が通過する第1及び第2の部材であって、それぞれが記録媒体を主に加熱する加熱処理及び主に加圧する加圧処理を択一的に行う第1及び第2の部材と、前記第1及び第2の部材を通過する記録媒体の第1面又は第2面の何れに画像を定着させるかに応じて、前記第1及び第2の部材のそれぞれが行う処理を前記加熱処理及び前記加圧処理の一方と他方とに切り換える切換手段と、を備えた定着装置と、を備え、
前記第1及び第2の部材は、記録媒体が通過する経路を挟んで圧接する第1及び第2のローラであり、
前記第1及び第2のローラのそれぞれを昇温する第1及び第2のヒータを有し、
前記切換手段は、前記第1及び第2のローラの間を通過する記録媒体の第1面又は第2面の何れに画像を定着させるかに応じて切り換えて前記第1又は第2のヒータの何れか一方を駆動し、
前記第1及び第2の画像形成部から前記定着装置に至る間に記録媒体の搬送方向に沿って配置された単一の平板状を呈し、かつ搬送方向の中間部で揺動自在に支持された移動部材であって、記録媒体の搬送経路を、前記第1画像形成部による画像形成時には前記第1のローラ側に偏向させ、前記第2の画像形成部による画像形成時には前記第2のローラ側に偏向させる移動部材を備えたことを特徴とする
この構成では、第1及び第2のローラが圧接して配置され、両者の間を記録媒体が通過する間に、第1及び第2のローラが記録媒体を加熱及び加圧する。第1及び第2のローラは、それそれ第1及び第2のヒータによって個別に昇温される。記録媒体の第1面に画像を定着させる場合には、第1のヒータによって昇温された第1のローラによって記録媒体を主に加熱し、第2のローラによって記録媒体を主に加圧する。記録媒体の第2面に画像を定着させる場合には、第2のヒータによって昇温された第2のローラによって記録媒体を主に加熱し、第1のローラによって記録媒体を主に加圧する。記録媒体の第1面に対する画像形成時と第2面に対する画像形成時とで、第1及び第2のローラが実行する処理を交換して単一の定着装置が共用される。
)上記()の構成における第1及び第2のローラの圧接部分を、平面とすることができる。
記録媒体は、第1及び第2のローラの平面状の圧接部分を通過して加熱及び加圧を受ける。記録媒体の第1面に対する画像形成時と第2面に対する画像形成時とで、第1及び第2のローラの間での記録媒体の通過状態が変化しない。
)上記()又は()の構成における第1又は第2のローラの一方を回転力の供給を受ける駆動ローラとするとともに他方を駆動ローラの回転に従動する従動ローラとし、切換手段が、第1及び第2のローラの間を通過する記録媒体の第1面又は第2面の何れに画像を定着させるかに応じて第1及び第2のローラに対する駆動ローラと従動ローラとの設定を切り換えるものとすることができる。
この構成では、記録媒体の第1面に画像を定着させる場合には、第1のローラが駆動ローラとされ、第2のローラが従動ローラとされる。記録媒体の第2面に画像を定着させる場合には、第2のローラが駆動ローラとされ、第1のローラが従動ローラとされる。記録媒体の第1面に対する画像形成時と第2面に対する画像形成時との何れでも、記録媒体に転写された画像とこの画像が転写された面に周面を接するローラとの速度差が生じないようにして単一の定着装置が共用される。
)上記()〜()の何れかの構成に、第1又は第2のローラのそれぞれの表面を清掃する第1及び第2のクリーニング部材をさらに備えることができる。
この構成では、第1及び第2のローラのそれぞれの表面が、個別のクリーニング部材によって清掃される。記録媒体が第1又は第2のローラの表面に付着した画像によって汚損することがない。
前記定着装置は、前記画像形成時における前記第1又は第2のヒータ消費電力が、装置の定格電力以下であることを特徴とする
1及び第2の画像形成部は、画像情報に基づく画像を互いに異なる速度で搬送される記録媒体の第1面又は第2面のそれぞれに転写する。制御部は、第1又は第2の画像形成部の何れかを択一的に動作させて記録媒体に対する画像形成を行う。定着装置は、駆動ローラとして使用される第1及び第2のローラに、第1の画像形成部による画像形成時の速度及び第2の画像形成部による画像形成時の速度のそれぞれに応じた回転速度を設定する。
この構成では、第1のローラが第1の画像形成部による画像形成時の速度で駆動され、第2のローラが第2の画像形成部による画像形成時の速度で駆動される。第1及び第2の画像形成部のプロセス速度が互いに異なる場合にも、第1及び第2のローラが実行する処理を交換して単一の定着装置が共用され、記録媒体の搬送経路が簡略化される。
1及び第2の画像形成部は、少なくとも一方がカラー画像情報に基づく画像を記録媒体に転写する。制御部は、第1又は第2の画像形成部の何れかを択一的に動作させて記録媒体に対する画像形成を行う。定着装置は、第1及び第2のローラのうちでカラー画像情報に基づく画像形成時に加熱処理を行うローラの表面に離形剤を塗布する塗布部材を有する。
この構成では、第1及び第2のローラのうちで少なくともカラー画像情報に基づく画像形成時に加熱処理を行うローラの表面には、離形剤が塗布される。記録媒体に転写される複数層で構成されるカラー画像がローラの表面に付着することが防止される。
この発明によれば、記録媒体の第1面に対する画像形成時と第2面に対する画像形成時とで、第1及び第2の部材が実行する処理を交換して単一の定着装置を共用することができる。2つの電子写真方式の画像形成部の定着位置を共通化して装置の小型化、部品点数の削減、画像形成装置の消費電力の削減、搬送経路の簡略化、及び、作業性の向上を実現できる。
以下に、この発明の最良の実施形態に係る画像形成装置を図面を参照しつつ詳細に説明する。図1は、この発明の実施形態に係る画像形成装置100の概略の構成を示す図である。画像形成装置100は、スキャナ部200、カラープロセス部(第1ノズルプレート画像形成部)300、モノクロプロセス部(第2の画像形成部)400、転写部500、定着部(定着装置)600、給紙部700、第1排紙部800、第2排紙部900を含む。
一例として、スキャナ部200は、画像形成装置100の最上部に配置されている。カラープロセス部300及びモノクロプロセス部400は、画像形成装置100の中間部に横方向に並べて対向して配置されている。転写部500と定着部600とは、カラープロセス部300とモノクロプロセス部400との間に配置されている。定着部600は、転写部500の上方に配置されている。給紙部700は、画像形成装置100の最下部に配置されており、種々の用紙を貯留し画像形成時に前記プロセス部に向けて記録媒体を供給する。
記録媒体である用紙には、例えば普通紙、再生紙、OHPシート、はがき等の厚紙、封筒等を含む。第1排紙部800は、スキャナ部200とカラープロセス部300との間に配置されている。第2排紙部900は、モノクロプロセス部400の右側に配置されている。
給紙部700から転写部500及び定着部600を経由して第1分岐部1300に至る間に第1主搬送路1100及び第2主搬送路1200が形成されている。第1主搬送路1100は、転写部500のカラープロセス部300側を通過する。第2主搬送路1200は、転写部500のモノクロプロセス部400側を通過する。
第1分岐部1300から第1排紙部800に至る間に第1排紙搬送路1400が形成されている。第1分岐部1300から第2分岐部1500を経由して第2排紙部900に至る間に第2排紙搬送路1600が形成されている。第2分岐部1500から給紙部700と転写部500との間には、副搬送路1700が形成されている。
第1主搬送路1100と第2主搬送路1200とは、転写部500とその前後を除いて共通の経路を通過する。
スキャナ部200は、第1原稿台201、第2原稿台202、第1ミラーベース203、第2ミラーベース204、レンズ205及びCCDセンサ206を備えている。第1原稿台201及び第2原稿台202は、硬質ガラス体によって構成されている。第1原稿台201の上面には、画像を読み取るべき原稿が、手動操作により、又は、図示しない原稿自動送り装置により載置される。第2原稿台202の上面には、図示しない原稿自動送り装置により、画像読み取るべき原稿が通過する。
第1ミラーベース203は、ランプ207及び第1ミラー208を搭載している。第2ミラーベース204は、第2ミラー209及び第3ミラー210を搭載している。第1原稿台201の上面に載置された原稿の画像を読み取る時には、第1ミラーベース203及び第2ミラーベース204が第1原稿台201の下面に沿って水平方向に移動する。このとき、第2ミラーベース204は、第1ミラーベース203の速度の1/2の速度で移動する。第2原稿台201の上面を通過する原稿の画像を読み取る時には、第21ミラーベース203は、第2原稿台202の下方の位置に停止している。
ランプ207は、原稿の画像面に光を照射する。ミラー208〜210は、原稿の画像面における反射光をレンズ205に向けて偏向する。ミラー205は、反射光をCCDセンサ206の受光面に結像させる。CCD206は、受光した光の光量に応じた受光信号を出力する。受光信号は、後述の制御部110においてディジタルデータに変換された後、所定の画像処理を施されて画像データとして格納される。
カラープロセス部300は、スキャナ部200で読み取られたカラー原稿の画像データ又は外部から入力されたカラー画像データに基づいて、カラー画像を形成する。カラープロセス部300は、感光体ドラム311A〜311D、帯電器312A〜312D、露光ユニット313、現像器314A〜314D、転写器315A〜315D、クリーナ316A〜316D、中間転写ベルト317、トナーポッパ321A〜321Dを備えている。
カラープロセス部300には、それぞれ異なる色相の画像を形成する4つのプロセスステーション330A〜330Dが形成されている。プロセスステーション330A〜330Dのそれぞれは、黒色、減法混色の三原色であるシアン、マゼンタ及びイエローの色相のそれぞれの画像を形成する。
黒色の画像を形成するプロセスステーション330Aは、感光体ドラム311A、帯電器312A、現像器314A、転写器315A、クリーナ316A、トナーポッパ321Aを含む。感光体ドラム311Aは、周面に感光層を備え、図1中で時計方向に回転する。帯電器312Aは、感光体ドラム311Aの周面を均一に帯電する。
露光ユニット313は、各色相の画像データに基づいて変調されたレーザ光により、感光体ドラム311A〜311Dのそれぞれを露光する。帯電器312Aによる帯電を受けた感光体ドラム311Aの周面は、黒色の画像データに応じたレーザ光によって感光体ドラム311の軸方向に平行な主走査方向に露光される。レーザ光の露光により、感光体ドラム311Aの周面には、黒色の画像データを応じた静電潜像が形成される。
現像器314Aは、静電潜像が形成された感光体ドラム311Aの周面に黒色のトナーを供給する。感光体ドラム311Aの周面の静電潜像は、黒色のトナーによってトナー像に現像される。
中間転写ベルト317は、駆動ローラ318、従動ローラ319及びテンションローラ320によって張架された無端ベルトである。中間転写ベルト317は、駆動ローラ319の回転により、プロセスステーション330D、プロセスステーション330C、プロセスステーション330B及びプロセスステーション330Aをこの順に経由して循環する。
プロセスステーション330Aにおいて、中間転写ベルト317は、感光体ドラム311Aと転写器315Aとの間を通過する。転写器315Aは、感光体ドラム311Aの周面に担持された黒色のトナー像を中間転写ベルト317の表面に転写する。
クリーナ316Aは、中間転写ベルト317に対向した後の感光体ドラム311Aの周面に残留しているトナーを感光体ドラム311Aの周面から除去する。
トナーホッパ321Aは、現像器314に補給すべき黒色のトナーを収納している。現像器314A内の黒色のトナーの量が少なくなると、トナーポッパ321Aから図示しない補給経路を経由して黒色のトナーが現像器314A内に補給される。
プロセスステーション330A〜330Dは、現像器314A〜314D及びトナーホッパ321A〜321Dに互いに異なる色相のトナーを収納している点を除いて、同一の構成にされている。プロセスステーション330B〜330Dにおいてもプロセスステーション330Aと同様にしてシアン、マゼンタ、イエローのトナー像が、中間転写ベルト317の表面に転写される。プロセスステーション330A〜330Dを通過する間に中間転写ベルト317の表面には、イエロー、マゼンタ、シアン及び黒色のトナー像が順に重ね合わせて転写され、フルカラーのトナー像が形成される。
モノクロプロセス部400は、スキャナ部200で読み取られた原稿の画像データ又は外部から入力された画像データに基づいて、モノクロ画像を形成する。モノクロプロセス部400は、感光体ドラム411、帯電器412、露光ユニット413、現像器414、クリーナ416及びトナーホッパ417を備えている。
感光体ドラム411は、周面に感光層を備え、図1中で時計方向に回転する。帯電器412は、感光体ドラム411の周面を均一に帯電する。露光ユニット413は、画像データに基づいて変調されたレーザ光により、感光体ドラム411の周面を露光する。帯電器412による帯電を受けた感光体ドラム411の周面は、画像データに応じたレーザ光によって感光体ドラム411の軸方向に平行な主走査方向に露光される。レーザ光の露光により、感光体ドラム411の周面には、画像データを応じた静電潜像が形成される。
現像器414は、静電潜像が形成された感光体ドラム411の周面に黒色のトナーを供給する。感光体ドラム411の周面の静電潜像は、黒色のトナーによってトナー像に現像される。
転写器415は、感光体ドラム411の周面に担持された黒色のトナー像を、感光体ドラム411との間を通過する用紙の表面に転写する。クリーナ416は、用紙に対向した後の感光体ドラム411の周面に残留しているトナーを感光体ドラム411の周面から除去する。
トナーホッパ417は、現像器414に補給すべき黒色のトナーを収納している。現像器414内の黒色のトナーの量が少なくなると、トナーポッパ417から図示しない補給経路を経由して黒色のトナーが現像器414内に補給される。
転写部500は、カラープロセス部300とモノクロプロセス部400との間に配置されている。転写部500は、上述の転写器415に加えて、転写器501及び搬送ベルト502、駆動ローラ503、従動ローラ504を備えている。転写器415及び転写器501は、柱状体の転写ローラであり、図1中時計方向及び反時計方向に回転自在にされている。転写器415及び転写器501は例えば金属製、若しくは導電性樹脂、又はその組み合わせから構成され、板状であっても、ローラであってもよい。搬送手段は、搬送ベルト502と、複数のローラとして駆動ローラ503および従動ローラ504を含む。搬送ベルト502は、転写器415、転写器501、駆動ローラ503、従動ローラ504に架橋された無端ベルトである。無端ベルトは所定の抵抗値を有し、例えば1.0×108〜1013Ω・cmに設定されている。
駆動ローラ503は、駆動源(図示せず。)に接続されており、図1中時計方向及び反時計方向に駆動される。一例として駆動源にはDCブラシレスモータやステッピングモータが使われる。カラープロセス部300が用いられるカラー画像形成時には、駆動ローラ503は図1中時計方向に駆動される。モノクロプロセス部400が用いられるモノクロ画像形成時には、駆動ローラ503は図1中反時計方向に駆動される。転写器415は、搬送ベルト502を挟んで感光体ドラム411の周面に圧接している。転写器501は、搬送ベルト502を挟んで中間転写ベルト317に圧接している。
転写器501と中間転写ベルト317に挟まれた搬送ベルト502の一部が第1対向部512であり、第1対向部512の中間転写ベルト317に対向するオモテ面側領域が第1対向部512の対向面である。転写器501は、第1対向部512の対向面のベルト背面側に位置する。転写器415と感光体ドラム411に挟まれた搬送ベルト502の一部が第2対向部513であり、第2対向部513の感光体ドラム411に対向する表面側領域が第2対向部513の対向面である。転写器415は、第2対向部513の対向面のベルト背面側に位置する。
このように構成したことで、2つのプロセス部で搬送経路中の転写部を共通化することができ、その結果、転写機構のコンパクト化、搬送路を簡略化して部品点数削減、操作性向上が図れる。
給紙部700には、一例として、給紙カセット701A〜701Dが装着されている。給紙カセット701A〜701Dのそれぞれは、単一サイズの所定枚数の用紙を収納している。給紙カセット701A〜701Dのそれぞれには、ピックアップローラ711、給紙ローラ712及び分離ローラ713が備えられる。ピックアップローラ711、給紙ローラ712及び分離ローラ713により、給紙カセット701A〜701Dの何れかから1枚ずつ用紙が第1主搬送路1100又は第2主搬送路1200に給紙される。
カラー画像形成時には、転写器501が、第1主搬送路1100途中に設けられた第1対向部512を通過する用紙に中間転写ベルト317上のフルカラーのトナー像を転写する。モノクロ画像形成時には、転写器415が、第2主搬送路1200途中に設けられた第2対向部513を通過する用紙に感光体ドラム411の周面のモノクロトナー像を転写する。
定着部600は、一対の定着ローラ601,602を備えている。定着ローラ601,602は、互いに圧接している。定着ローラ601,602は、トナー像が転写された用紙を加熱及び加圧してトナー像を用紙の表面に定着させる。
定着部600を通過した用紙は、分岐部1300で分岐され、第1排紙搬送路1400を通過して第1排紙部800に排出されるか、又は、第2排紙搬送路1600を通過して第2排紙部900に排出される。カラー画像形成時に、第1排紙部800には画像面を下向きにして用紙が排出(フェイスダウン排出)され、第2排紙部900には画像面を上向きにして用紙が排出(フェイスアップ排出)される。モノクロ画像形成時に、第1排紙部800には画像面を上向きにして用紙が排出(フェイスアップ排出)され、第2排紙部900には画像面を下向きにして用紙が排出(フェイスダウン排出)される。
用紙の両面に画像を形成する両面画像形成時には、定着部600を通過した片面画像形成済の用紙が第1排紙搬送路1400でスイッチバックされた後、第2排紙搬送路1600を通過して第2分岐部1500で副搬送路1700内に導かれる。
第2分岐部1500に回動可能な排紙ゲート1501が設けられる。排紙ゲート1501の姿勢を切り換えて、第2排紙部900または副搬送路1700に向けて搬送方向を切り換える。
図2は、この発明の実施形態に係る定着装置である定着部600の正面断面図である。上述のように、定着部600は、この発明の第1及び第2の部材としての定着ローラ601,602を備えている。定着部600は、さらに、メインヒータ603A,603B、サブヒータ604A,604B、外部加熱ローラ605A,605B、サーミスタ606A,606B、剥離爪607A,607B、クリーニングユニット608,609、ガイド610を備えている。
定着ローラ601及び定着ローラ602は、この発明の第1及び第2のローラであり、円筒形状を呈している。メインヒータ603A及びサブヒータ604Aは、定着ローラ601の内部に収納されており、定着ローラ601を内側から昇温する。メインヒータ603B及びサブヒータ604Bは、定着ローラ602の内部に収納されており、定着ローラ601を内側から昇温する。外部加熱ヒータ605A,605Bは、円筒形の外部部材内にヒータを収納している。外部加熱ヒータ605Aは、定着ローラ601の周面の一部に当接し、定着ローラ601の周面を昇温する。外部加熱ヒータ605Bは、定着ローラ602の周面の一部に当接し、定着ローラ602の周面を昇温する。メインヒータ603A及びサブヒータ604Aはこの発明の第1のヒータであり、メインヒータ603B及びサブヒータ604Bは同じく第2のヒータである。
サーミスタ606A及びサーミスタ606Bは、それぞれ定着ローラ601及び定着ローラ602の温度を検出し、検出信号を出力する。剥離爪607A及び剥離爪607Bは、それぞれ定着ローラ601及び定着ローラ602の周面から用紙を剥離する。
クリーニングユニット608及びクリーニングユニット609は、この発明の第1及び第2のクリーニング部材である。クリーニングユニット608は、供給ローラ608A、巻取ローラ608B、押圧ローラ608C、テンションローラ608D、テンションローラ608E、ウェブシート608Fを備えている。供給ローラ608Aは、未使用のウェブシート608Fを巻回して収納している。巻取ローラ608Bは、使用済のウェブシート608Fを巻回して巻き取る。押圧ローラ608Cは、定着ローラ601の周面の一部に圧接している。
ウェブシート608Fは、供給ローラ608Aからテンションローラ608D、押圧ローラ608C、テンションローラ608Eを順に経由して巻取ローラ608Bに巻き取られる。テンションローラ608D及びテンションローラ608Eは、ウェブシート608Fに張力を与える。ウェブシート608Fは、押圧ローラ608Cと定着ローラ601との間を通過する際に、定着ローラ601の周面に付着したトナーや紙粉等の塵埃を拭き取る。
クリーニングユニット609は、供給ローラ609A、巻取ローラ609B、押圧ローラ609C、テンションローラ609D、テンションローラ609E、ウェブシート609Fを備えている。供給ローラ609Aは、未使用のウェブシート609Fを巻回して収納している。巻取ローラ609Bは、使用済のウェブシート609Fを巻回して巻き取る。押圧ローラ609Cは、定着ローラ602の周面の一部に圧接している。
ウェブシート609Fは、供給ローラ609Aからテンションローラ609D、押圧ローラ609C、テンションローラ609Eを順に経由して巻取ローラ609Bに巻き取られる。テンションローラ609D及びテンションローラ609Eは、ウェブシート609Fに張力を与える。ウェブシート609Fは、押圧ローラ609Cと定着ローラ602との間を通過する際に、定着ローラ602の周面に付着したトナーや紙粉等の塵埃を拭き取る。
クリーニングユニット608に含まれる各部品とクリーニングユニット609に含まれる各部品とは同一であり、クリーニングユニット608とクリーニングユニット609とは、用紙の搬送経路を挟んで対称に構成されている。定着部600に準備すべき部品点数が削減されて構成が簡略化され、コストダウンを図ることができる。
ウェブシート608F及び609Fが定着ローラ601及び602の周面から塵埃を拭き取ることにより、定着ローラ601と定着ローラ602との間を通過する用紙の汚損が防止される。ウェブシート608F及び609Fのうち、少なくともウェブシート608Fには、シリコンオイル等の離形剤が含浸されている。ウェブシート608Fは定着ローラ601の周面に離形剤を塗布する。したがって、クリーニングユニット608は、この発明の塗布部材としても機能する。
用紙が定着ローラ601と定着ローラ602との間を通過する間に、定着ローラ601の周面には、カラープロセス部300で用紙に転写された複数のトナー層からなるカラー画像が圧接する。定着ローラ601の周面に定着ローラ601の周面に離形剤を塗布することにより、カラー画像を構成するトナーが、用紙が定着ローラ601と定着ローラ602との間を通過する間に、定着ローラ601の周面に付着することを防止できる。
なお、ウェブシート609Fにも離形剤を含浸させ、モノクロプロセス部400で用紙に転写されたトナーが定着ローラ602の周面に付着することを防止するようにしてもよい。
ガイド610は、転写部500と定着部600との間に配置されている。ガイド部材610は、略平板状を呈しており、用紙搬送方向(矢印Y方向)に直交する方向の軸611で揺動自在にされている。ガイド部材610は、図2中反時計方向又は時計方向に揺動することにより、転写部500を通過した用紙の搬送方向を定着ローラ601側又は定着ローラ602側に偏向する。
図3は、画像形成装置100の定着部600の側面断面図である。定着ローラ601及び定着ローラ602は、用紙搬送方向に直交する方向に平行なX軸に沿う長さを、画像形成装置100内を搬送される用紙のうち、最大のサイズの(例えば、A3サイズ)の短辺よりも長くされている。メインヒータ603A,603BはX軸に沿う範囲の中央部に加熱部が配置されており、サブヒータ604A,604BはX軸に沿う範囲の両端部に加熱部が配置されている。メインヒータ603A,603Bの加熱部が配置されている範囲は、画像形成装置100内を搬送される用紙のうち、小サイズ(例えば、A4サイズ)の用紙の短辺の長さに略等しくされている。
外部加熱ヒータ305A,305BのX軸に沿う長さは、定着ローラ601,602の長さに略等しくされている。
小サイズの用紙に対する画像形成時には、メインヒータ603A又は603Bのみを駆動することで、消費電力を低減することができる。
定着ローラ601の両端部には、スプリング651A,652Aが備えられている。スプリング651A,652Aの弾性力により、定着ローラ601は定着ローラ602側に付勢されている。定着ローラ602の両端部には、スプリング651B,652Bが備えられている。スプリング651B,652Bの弾性力により、定着ローラ602は定着ローラ601側に付勢されている。この構成により、定着ローラ601と定着ローラ602とは、それぞれの周面の一部分で圧接する。
定着ローラ601と定着ローラ602とは、同一の素材により同一の形状に成形されている。したがって、両者の表面硬度は同一であり、両者のニップ部は、略平面で構成される。用紙は、定着ローラ601と定着ローラ602との平面状のニップ部を通過して加熱及び加圧を受ける。カラー画像形成時とモノクロ画像形成時とで、定着ローラ601と定着ローラ602との間での用紙の通過状態が変化することがなく、常に安定して用紙を搬送でき、用紙上での画像形成状態を良好に維持することができる。
なお、X方向の全域で定着ローラ601と定着ローラ602とのニップ部が略一定幅の平面で構成されることを条件に、スプリング651A,652A又はスプリング651B,652Bの何れかを省略することができる。
図4は、画像形成装置100の制御部110の構成を示すブロック図である。制御部110は、ROM112及びRAM113を備えたCPU111に、スキャナ部用ドライバ114、カラープロセス部用ドライバ115、モノクロプロセス部用ドライバ116、転写部用ドライバ117、給紙部用ドライバ118、第1排紙部用ドライバ119、第2排紙部用ドライバ120とともに、第1ヒータドライバ121、第2ヒータドライバ122、第1モータドライバ123、第2モータドライバ124、ソレノイドドライバ125、サーミスタ606A,606B等を接続して構成されている。
CPU111は、ROM112に格納されているプログラムに従って、ドライバ等を統括して制御する。この間に入出力されるデータが、RAM113に書き込まれる。スキャナ部用ドライバ114は、CPU111から出力される駆動データに基づいて、スキャナ部200に含まれるモータ等の機器を駆動する。カラープロセス部用ドライバ115は、CPU111から出力される駆動データに基づいて、カラープロセス部300に含まれるモータやクラッチ等の機器を駆動する。モノクロプロセス部用ドライバ116は、CPU111から出力される駆動データに基づいて、モノクロプロセス部400に含まれるモータやクラッチ等の機器を駆動する。
転写部用ドライバ117は、CPU111から出力される駆動データに基づいて、転写部500に含まれるモータ等の機器を駆動する。給紙部用ドライバ118は、CPU111から出力される駆動データに基づいて、給紙部700に含まれるモータやクラッチ等の機器を駆動する。第1排紙部用ドライバ119は、CPU111から出力される駆動データに基づいて、第1排紙部800に含まれるモータ等の機器を駆動する。第2排紙部用ドライバ120CPU111は、CPU111から出力される駆動データに基づいて、第2排紙部900に含まれるモータ等の機器を駆動する。
CPU111には、サーミスタ606A,606Bの検出信号が入力される。CPU111は、サーミスタ606A,606Bの検出信号に基づいて、第1ヒータドライバ121、第2ヒータドライバ122に駆動データを出力する。
第1ヒータドライバ121には、メインヒータ603A、サブヒータ604A、外部加熱ヒータ605Aが接続されている。第1ヒータドライバ121は、CPU111から出力された駆動データに基づいて,メインヒータ603A、サブヒータ604A、外部加熱ヒータ605Aを駆動する。第2ヒータドライバ122には、メインヒータ603B、サブヒータ604B、外部加熱ヒータ605Bが接続されている。第2ヒータドライバ122は、CPU111から出力された駆動データに基づいて,メインヒータ603B、サブヒータ604B、外部加熱ヒータ605Bを駆動する。
第1モータドライバ123には、定着ローラ601に回転を供給するモータ621が接続されている。第1モータドライバ123は、CPU111から出力される駆動データに基づいて、モータ621を駆動する。第2モータドライバ124には、定着ローラ602に回転を供給するモータ622が接続されている。第2モータドライバ124は、CPU111から出力される駆動データに基づいて、モータ622を駆動する。
ソレノイドドライバ125には、ガイド610を揺動させるソレノイド623が接続されている。ソレノイドドライバ125は、CPU111から出力される駆動データに基づいてソレノイド623を駆動する。
制御部110は、この発明の切換手段を兼ねている。CPU111は、カラープロセス部300によってカラー画像を形成する場合には、第1ヒータドライバ121、第1モータドライバ123、ソレノイドドライバ125に駆動データを出力する。CPU111は、モノクロプロセス部400によってモノクロ画像を形成する場合には、第2ヒータドライバ122、第2モータドライバ124に駆動データを出力する。
なお、定着部600に単一のモータと、択一的に接続及び切断される定着ローラ601側及び定着ローラ602側の2つのクラッチと、を備えてもよい。この場合には、カラー画像形成時とモノクロ画像形成時とで、2つのクラッチの接続及び切断状態を切り換える。
ガイド610は、図示しないスプリングにより、用紙搬送方向の下流側の端部が定着ローラ602側に向くように付勢されている。CPU111は、カラー画像を形成する場合には、ソレノイドドライバ125にソレノイド623を駆動する。ソレノイド623は、駆動時にガイド610を用紙搬送方向の下流側の端部が定着ローラ601側に向くように揺動させる。
メインヒータ603A,603Bの消費電力は一例として700Wであり、サブヒータ604A,604Bの消費電力は一例として200Wであり、外部加熱ヒータ605A,605Bの消費電力は一例として300Wである。
CPU111は、カラー画像を形成する場合にはメインヒータ603A、サブヒータ604A及び外部加熱ヒーラ605Aを駆動し、モノクロ画像を形成する場合にはメインヒータ603B、サブヒータ604B及び外部加熱ヒーラ605Bを駆動する。したがって、画像形成時に定着部600の消費電力が、画像形成装置100の定格電力を超えることはない。
CPU111には、図示しない操作部の操作内容を表す操作データが入力される。また、CPU111には、図示しないインタフェースを介して、外部装置から画像形成要求を含む画像データが入力される。
図5は、画像形成装置100の制御部110の処理手順を示すフローチャートである。CPU111は、操作部の操作による画像形成の指示、又は、外部装置から画像データとともに画像形成要求が入力されるのを待機している(S1)。この待機中に、CPU111は、定着ローラ601,602の温度が予め設定された待機時温度ととなるように、外部加熱ヒータ605A,605Bを駆動している(S2)。CPU111は、画像形成要求が入力されると、形成すべき画像がカラー画像であるかモノクロ画像であるかの判別を行う(S3)。
形成すべき画像がカラー画像である場合には、CPU111は、定着ローラ601の温度が所定の定着温度ととなるように、この発明の第1のヒータであるメインヒータ603A、サブヒータ604A及び外部加熱ヒータ605Aを駆動する。このとき、CPU111は、外部加熱ヒータ605Bの駆動を停止する(S4)。
CPU111は、定着ローラ601の温度が所定の定着温度に達すると(S5)、モータ621を駆動して定着ローラ601を回転させるとともに(S6)、ソレノイド623を駆動してガイド610を揺動させ(S7)、カラープロセス部300でのカラー画像形成を行う(S8)。定着ローラ601は、カラープロセス部300におけるプロセス速度に適合した速度で回転する。
形成すべき画像がモノクロ画像である場合には、CPU111は、定着ローラ602の温度が所定の定着温度ととなるように、この発明の第2のヒータであるメインヒータ603B、サブヒータ604B及び外部加熱ヒータ605Bを駆動する。このとき、CPU111は、外部加熱ヒータ605Aの駆動を停止する(S9)。
CPU111は、定着ローラ602の温度が所定の定着温度に達すると(S10)、モータ622を駆動して定着ローラ602を回転させ(S11)、モノクロプロセス部400でのモノクロ画像形成を行う(S12)。このとき、CPU111は、ソレノイドを駆動しない。定着ローラ602は、モノクロプロセス部400におけるプロセス速度に適合した速度で回転する。
CPU111は、S4〜S8の処理、又は、S9〜S12の処理の後、次に画像形成すべき画像データが存在するか否かの判別を行う(S13)。CPU111は、次に画像形成すべき画像データがなくなるまで、S4〜S8の処理、又は、S9〜S12の処理を繰り返し実行する。CPU111は、次に画像形成すべき画像データがなくなると、待機状態に戻る。
カラープロセス部300及びモノクロプロセス部400の何れも画像形成を行っていない待機中に、外部加熱ヒータ605A,605Bを駆動して定着ローラ601,602が待機温度に昇温される。カラープロセス部300でカラー画像を形成する場合には、用紙のカラー画像の転写面に接触する定着ローラ601がメインヒータ603A、サブヒータ604A及び外部加熱ヒータ605Aによって加熱される。用紙のカラー画像の転写面とは反対側の面は、待機温度に昇温されていた定着ローラ602に接触する。用紙に転写されたカラー画像が確実に溶融し、用紙に定着する。
モノクロプロセス部400でカラー画像を形成する場合には、用紙のモノクロ画像の転写面に接触する定着ローラ602がメインヒータ603B、サブヒータ604B及び外部加熱ヒータ605Bによって加熱される。用紙のカラー画像の転写面とは反対側の面は、待機温度に昇温されていた定着ローラ601に接触する。用紙に転写されたモノクロ画像が確実に溶融する。
待機温度は定着温度よりも低い温度である。カラープロセス部300で多数枚の用紙に連続して画像を形成する場合には、外部加熱ヒータ605Bも駆動して定着ローラ602を昇温させ、定着部600を通過する用紙を充分に加熱するようにしてもよい。同様に、モノクロプロセス部400で多数枚の用紙に連続して画像を形成する場合には、外部加熱ヒータ605Aも駆動して定着ローラ601を昇温させ、定着部600を通過する用紙を充分に加熱するようにしてもよい。
図6は、カラー画像形成時の定着部600の要部の状態を示す正面断面図である。カラープロセス部300によるカラー画像形成時に、小サイズの用紙が搬送される際にはメインヒータ603A及び外部加熱ヒータ605Aが駆動され、大サイズの用紙が搬送される際にはメインヒータ603A、サブヒータ604A及び外部加熱ヒータ605Aが駆動されて定着ローラ601が定着温度に昇温される。ガイド610は用紙の搬送方向を定着ローラ601側に偏向させ、用紙のカラー画像が転写された面が定着ローラ601に先に接触する。また、定着ローラ701がモータ621によって駆動され、定着ローラ702は定着ローラ701の回転に従動して回転する。
用紙に転写されたカラー画像が、定着ローラ601と定着ローラ602との間に到達する前に、定着ローラ602よりも高温の定着ローラ601の表面に接触する。カラー画像は、予熱された状態で定着ローラ601と定着ローラ602との間に導かれる。また、定着ローラ601と定着ローラ602との間を通過した後の用紙が、定着ローラ601の表面から剥離し易くなる。
図7は、モノクロ画像形成時の定着部600の要部の状態を示す正面断面図である。モノクロプロセス部400によるモノクロ画像形成時に、小サイズの用紙が搬送される際にはメインヒータ603B及び外部加熱ヒータ605Bが駆動され、大サイズの用紙が搬送される際にはメインヒータ603B、サブヒータ604B及び外部加熱ヒータ605Bが駆動されて定着ローラ602が定着温度に昇温される。ガイド610は用紙の搬送方向を定着ローラ602側に偏向させ、用紙のモノクロ画像が転写された面が定着ローラ602に先に接触する。また、定着ローラ702がモータ622によって駆動され、定着ローラ701は定着ローラ702の回転に従動して回転する。
用紙に転写されたモノクロ画像が、定着ローラ601と定着ローラ602との間に到達する前に、定着ローラ601よりも高温の定着ローラ602の表面に接触する。モノクロ画像は、予熱された状態で定着ローラ601と定着ローラ602との間に導かれる。また、定着ローラ601と定着ローラ602との間を通過した後の用紙が、定着ローラ602の表面から剥離し易くなる。
制御部110は、定着ローラ601及び定着ローラ602の間を通過する用紙の第1面又は第2面の何れに画像を定着させるかに応じて、定着ローラ601及び定着ローラ602のそれぞれが行う処理を加熱処理及び加圧処理の一方と他方とに切り換える。これにともなって、制御部110は、定着ローラ601又は定着ローラ602を択一的に駆動する。
これによって、カラー画像形成時には、カラー画像に接触する定着ローラ601が主にカラー画像を加熱する加熱処理を行い、定着ローラ601に圧接する定着ローラ602が主にカラー画像を加圧する加圧処理を行う。モノクロ画像形成時には、モノクロ画像に接触する定着ローラ602が主にモノクロ画像を加熱する加熱処理を行い、定着ローラ602に圧接する定着ローラ601が主にモノクロ画像を加圧する加圧処理を行う。
一対の定着ローラ601,602を備えた単一の定着部600によって、カラープロセス部300で形成されたカラー画像とモノクロプロセス部400で形成されたモノクロ画像とを択一的に用紙に定着させることができる。
またカラー画像形成時にはカラー画像が接触する定着ローラ601が駆動され、モノクロ画像形成時にはモノクロ画像が接触す定着ローラ602が駆動される。このため、用紙の搬送速度と画像が接触する側の定着ローラの周速との間に差異を生じることがなく、画像の滲みを防止することができる。
この発明の実施形態に係る画像形成装置の構成を示す概略図である。 この発明の実施形態に係る定着装置である定着部の正面断面図である。 上記の定着部の側面断面図である。 上記画像形成装置の制御部のブロック図である。 上記制御部の処理手順を示すフローチャートである。 上記定着部のカラー画像形成時の状態を示す図である。 上記定着部のモノクロ画像形成時の状態を示す図である。
符号の説明
100 画像形成装置
110 制御部
200 スキャナ部
300 カラープロセス部(第1プロセス部)
400 モノクロプロセス部(第2プロセス部)
500 転写部
600 定着部
601,602 定着ローラ
603A,603B メインヒータ
604A,604B サブヒータ
605A,605B 外部加熱ヒータ
608,609 クリーニングユニット
610 ガイド
700 給紙部
800 第1排紙部
900 第2排紙部

Claims (7)

  1. 画像情報に基づく画像を記録媒体の第1面又は第2面のそれぞれに転写する第1及び第2の画像形成部と、
    前記第1又は第2の画像形成部の何れかを択一的に動作させて記録媒体に対する画像形成を行う制御部と、
    記録媒体が通過する第1及び第2の部材であって、それぞれが記録媒体を主に加熱する加熱処理及び主に加圧する加圧処理を択一的に行う第1及び第2の部材と、前記第1及び第2の部材を通過する記録媒体の第1面又は第2面の何れに画像を定着させるかに応じて、前記第1及び第2の部材のそれぞれが行う処理を前記加熱処理及び前記加圧処理の一方と他方とに切り換える切換手段と、を備えた定着装置と、を備え、
    前記第1及び第2の部材は、記録媒体が通過する経路を挟んで圧接する第1及び第2のローラであり、
    前記第1及び第2のローラのそれぞれを昇温する第1及び第2のヒータを有し、
    前記切換手段は、前記第1及び第2のローラの間を通過する記録媒体の第1面又は第2面の何れに画像を定着させるかに応じて切り換えて前記第1又は第2のヒータの何れか一方を駆動し、
    前記第1及び第2の画像形成部から前記定着装置に至る間に記録媒体の搬送方向に沿って配置された単一の平板状を呈し、かつ搬送方向の中間部で揺動自在に支持された移動部材であって、記録媒体の搬送経路を、前記第1画像形成部による画像形成時には前記第1のローラ側に偏向させ、前記第2の画像形成部による画像形成時には前記第2のローラ側に偏向させる移動部材を備えたことを特徴とする画像形成装置。
  2. 前記第1及び第2のローラの圧接部分が平面であることを特徴とする請求項に記載の画像形成装置。
  3. 前記第1又は第2のローラの一方が回転力の供給を受ける駆動ローラであって他方が駆動ローラの回転に従動する従動ローラであり、
    前記切換手段は、前記第1及び第2のローラの間を通過する記録媒体の第1面又は第2面の何れに画像を定着させるかに応じて前記第1及び第2のローラに対する駆動ローラと従動ローラとの設定を切り換えることを特徴とする請求項又はに記載の画像形成装置。
  4. 前記第1又は第2のローラのそれぞれの表面を清掃する第1及び第2のクリーニング部材をさらに備えたことを特徴とする請求項乃至の何れかに記載の画像形成装置。
  5. 前記定着装置は、前記画像形成時における前記第1又は第2のヒータ消費電力が、装置の定格電力以下であることを特徴とする請求項1乃至4の何れかに記載の画像形成装置。
  6. 前記定着装置は、駆動ローラとして使用される前記第1又は第2のローラに、前記第1の画像形成部による画像形成時の速度及び前記第2の画像形成部による画像形成時の速度のそれぞれに応じた回転速度を設定することを特徴とする請求項1乃至6の何れかに記載の画像形成装置。
  7. 前記第1又は第2の画像形成部の少なくとも一方がカラー画像情報に基づく画像を記録媒体に転写し、
    前記定着装置は、前記第1及び第2のローラのうちでカラー画像情報に基づく画像形成時に加熱処理を行うローラの表面に離形剤を塗布する塗布部材を有することを特徴とする請求項1乃至7の何れかに記載の画像形成装置。
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