JP6036034B2 - 記録媒体処理方法、画像形成方法、及び、画像形成システム - Google Patents
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Description
本実施形態の画像形成システム1は、図1に示すように、画像形成装置10と、光沢発生装置20とを備えている。なお、図1では、画像形成装置10が複写機である例を示しているが、トナーを用いて画像を形成するものであれば制限はなく、ファクシミリやプリンターであっても良い。画像形成装置10は、記録媒体の一例としての用紙にトナー像を定着させることにより画像を形成する。光沢発生装置20は、画像形成装置10によって形成された画像に光沢差を発生させる。
画像形成装置10は、図1に示すように画像読取部11、作像部12、給紙部13、転写部14、定着部15、排紙部16、及び、表示・操作ボタン17を有している。
画像読取部11は、コンタクトガラス111および読取センサ112を備えている。読取センサ112は、CCD(Charge Coupled Devices)、または、CIS(Contact Image Sensor)等によって構成され、コンタクトガラス111上の原稿に記録された画像を光学的に読み取ることにより、画像情報を生成する。具体的には、原稿に光を当てたときの反射光を読取センサで受光することによって画像情報を読み取る。なお、画像読取部11で読み取られる画像情報は、赤(R)、緑(G)、青(B)の各色を示す電気的な色分解画像信号を用いて示される。
作像部12は、画像読取部11によって読み取られた画像情報等に基づいて、各色のトナー像を、転写部14の中間転写ベルト143の表面に形成する。このため、作像部12は、シアン(C)色、マゼンタ(M)色、イエロー(Y)色、および、ブラック(K)色の各有色トナー、あるいは、クリア(T)トナーを用いて各トナー像を形成する各画像形成ユニット(120C,120M,120Y,120K,120T)を備えている。
給紙部13は、給紙トレイ131、給紙ローラ132、給紙ベルト133、およびレジストローラ134を備えている。給紙トレイ131は、記録媒体の一例としての用紙を収容する。給紙ローラ132は、給紙トレイ131に収容された用紙を一枚ずつ取り出し、給紙ベルト133の方へ移動させるために回転するように設けられている。給紙ベルト133は、給紙ローラ132によって給紙された用紙を転写部14に搬送する。レジストローラ134は、給紙ベルト133によって搬送された用紙を、所定のタイミングで転写部14に送り出す。
転写部14は、駆動ローラ141、従動ローラ142、中間転写ベルト143、一次転写ローラ(144C,144M,144Y,144K,144T)、二次転写ローラ145、二次対向ローラ146を備えている。以後、一次転写ローラ(144C,144M,144Y,144K,144T)のうち任意の一次転写ローラを「一次転写ローラ144」と表す。
定着部15は、定着手段の一例であって、定着用加熱ローラ151、保温用加熱ローラ152、搬送ベルト153、加圧ローラ154を有している。なお、定着とは、トナーに熱と圧力とを加えることによってトナーの樹脂成分を用紙に溶着させることである。トナー像に定着処理が行われることによって、用紙上のトナーの状態は安定したものとなる。
排紙部16は、定着部15でトナー像が定着された用紙を画像形成装置10から排出するものであり、排紙ベルト161、排紙ローラ162、および排紙口163を有している。排紙ベルト161は、定着部15によって定着処理された用紙を排紙口163に向けて搬送する。排紙ローラ162は、排紙ベルト161によって搬送された用紙を排紙口163から排出する。
表示・操作ボタン17は、パネル表示部171および操作ボタン172を有している。パネル表示部171は、画像形成処理あるいは光沢発生処理の条件の設定値や選択画面等を表示するディスプレイとしての機能と、操作者からの入力を受け付けるタッチパネルとしての機能とを有する。操作ボタン172は、画像形成にかかる諸条件を受け付けるテンキー、複写開始指示を受け付けるスタートキー等を有する。
続いて、図2を用いて画像形成装置10のハードウェア構成について説明する。図2は、画像形成装置10のハードウェア構成図である。画像形成装置10は、図2に示すようにCPU(Central Processing Unit)1011、メインメモリ(MEM-P)1012、ノースブリッジ(NB)1013、サウスブリッジ(SB)1014、AGP(Accelerated Graphics Port)バス1015、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)1016、ローカルメモリ(MEM-C)1017、HD(Hard Disk)1018、HDD(Hard Disk Drive)1019、ネットワークI/F102を有している。
本実施形態では画像形成装置10から排出された用紙は、光沢発生装置20の挿入口20aへ搬送される。このために、図1に示されるように、画像形成装置10の排紙口163から光沢発生装置20の挿入口20aにかけて搬送ベルト4が設置される。搬送ベルト4は画像形成装置10の排紙口163より排出された用紙を光沢発生装置20の方向へ搬送する。そして、光沢発生装置20の挿入口20aへ用紙の先端が到達すると、用紙は挿入口20aから光沢発生装置20に挿入される。
次に、図1を用いて光沢発生装置20の構成を説明する。光沢発生装置20は、用紙に定着されたトナー像に熱を加えて溶融させ、溶融させたトナー像を表面が平滑なベルトに押し当てることによってトナー像の表面を平滑化し、画像に光沢を発生させる装置である。光沢発生装置20は、グロッサベルト201、ローラ202、ローラ203、ローラ204、加圧ローラ205、加熱ローラ206、冷却器207、排紙口208、および、排紙トレイ209を有している。
本実施形態の画像形成システム1は、情報処理装置から通信ネットワークを介して画像データを受信し、受信した画像データに基づいて画像形成することもできる。この画像データの送信元としての情報処理装置のハードウェア構成について、図4を用いて説明する。図4は、情報処理装置のハードウェア構成図である。
続いて、本実施形態における画像形成装置10、光沢発生装置20、情報処理装置3の機能構成について図5乃至図10を用いて説明する。図5は、画像形成装置10の機能構成図である。図6は、光沢発生装置20の機能構成図である。図7は、グロッサベルト201の表面温度の変化を示す概念図である。図8は、情報処理装置3の機能構成図である。図9は、印刷する画像の一例を示す概念図である。図10は、光沢領域情報を説明するための概念図である。
本実施形態における画像形成装置10の機能構成について図5を用いて説明する。画像形成装置10は、図5に示されるように、送受信部181、入力受付部182、読取画像受付部183、網点面積率決定部184、及び、記憶・読出処理部189を有している。これら各部は、図2に示されている構成要素のいずれかがROM1012aに記憶されているプログラムに従ったCPU1011からの命令によって動作することで実現される機能又は手段である。また、画像形成装置10は、図2に示されているROM1012a、またはHD1018によって構築される記憶部1800を有している。
次に、図6を用いて光沢発生装置20の機能構成を説明する。図6に示されるように、光沢発生装置20は、送受信部231、搬送制御部232、加熱制御部233および冷却制御部234を有している。送受信部231、搬送制御部232、加熱制御部233および冷却制御部234は、図3に示されるROM212に記憶されているプログラムに従ったCPU211からの命令によって動作することで実現される機能又は手段である。
比例(P:Proportional)制御:設定温度と測定温度との偏差に基づいて、出力のオン/オフを繰り返して制御する方法。
比例−積分(PI:Proportional Integral)制御:設定温度と測定温度との偏差を時間的に累積して、ある大きさになった時点で制御量を増やす方法。
比例−積分−微分(PID:Proportional Integral Differential)制御:PI制御に加えて、急激に発生する外乱に対して偏差を見て、その大小によって制御量を可変する方法。
なお、加熱制御部233は、P制御、PI制御、PID制御のいずれか一つを用いる必要はなく、例えば、P制御とD制御(急激に発生する外乱に対して偏差を見て、その大小によって制御量を可変する方法)とを組み合わせて使用することもできる。
装置:図1の光沢発生装置20(試作機)。なお、図1において赤外線温度測定手段としての赤外線センサ206bはサーモパイルであり、これには株式会社キーエンス社製のFT−H10を用いた。これは応答性が10msと極めて高いものである。また実験的には赤外線を用いた非接触による温度測定の精度向上のため、赤外線の反射板を用いた。反射板は赤外線の反射率が高いドイツのアラノッド社製の「MIRO」を用いた。MIROは、アルミ基板上に増反射金属酸化物層を蒸着により形成したもので、5μmまでの赤外線領域でも87%以上の反射率を示す。
設定温度:165℃
実験室温度:25℃
用紙:王子製紙製PODグロスコート128g/m2
温度測定箇所:グロッサベルト201の加熱中央部
次に、情報処理装置3の機能構成を説明する。図8に示されるように、情報処理装置3は、送信部321、操作入力受付部323、光沢領域情報生成部324、および画像情報記憶部3000を有している。送信部321、操作入力受付部323、および光沢領域情報生成部324は、図4に示されているROM302に記憶されているプログラムに従ったCPU301からの命令によって動作することで実現される機能又は手段である。画像情報記憶部3000は、図4に示されるHD304等により構築されている。
続いて、図11乃至図15を用いて、本実施形態に係る画像形成および光沢発生にかかる処理を説明する。図11は、温度と表面粗さの関係を示した模式図である。図12は温度と光沢度との関係を示した模式図である。図13は、画像形成装置が実行する処理を示した処理フロー図である。図14は、光沢発生装置が実行する処理を示した処理フロー図である。図15(A)は、トナー像が定着した用紙の縦断面図である。図15(B)は、トナー像に光沢発生処理を施した用紙の縦断面図である。
本実施形態において、平滑性が変化するとは、可塑化したトナー像の表層部を所定の面で加圧することにより、所定の面の形状に基づいてトナー像の平滑性が変化することを意味する。本実施形態において、平滑性が変化する温度とは、平滑性が変化するときのトナー像の温度、あるいは、これに相関する温度を意味する。相関する温度としては、トナー像の定着した用紙の温度、加熱ローラ205の表面温度、グロッサベルト201の表面温度などが挙げられる。
入射角・反射角・入射光の波長・屈折率が決定されている条件下では、画像の光沢は画像表面の平滑性と相関があり、画像表面が平滑であるほど光沢度が高くなることが知られている(フレネルの法則)。このため、画像の表面粗さに基づいて画像の光沢を評価することが可能である。
画像形成装置:リコー製imagioNeoC650
光沢発生装置:図1の光沢発生装置20
光沢発生処理条件:ヒータ206aの設定温度を100℃から250℃まで10℃毎に
変えて処理を実行
評価用紙 :王子製紙製PODグロスコート128g/m2
平滑性測定機:キーエンス製VK−9500
平滑性 :Ra(算術平均粗さ/JIS B 0601(2001年)/単位μm)
または、画像の最も粗い表面と最も平らな表面のRaの割合
平滑化開始温度の決定:ヒータ206aの設定温度(℃)に対する平滑性(Ra)の
測定結果を曲線回帰し積分計算により決定
続いて、温度を上昇させたときにトナー像の平滑性が変化し始める温度の一例として、光沢度の変化し始める温度(光沢上昇開始温度)の測定方法について説明する。本実施形態において、光沢とは、表面の選択的な方向特性によって、物体の明るい反射がその表面に写り込んで見える見え方である。上記の通り、画像の光沢は画像表面の平滑性と相関があるため、平滑性が変化し始める温度の決定を、光沢度の測定に基づいて行うことが可能である。
評価用紙 :王子製紙製PODグロスコート128g/m2
光沢計:GM−268(コニカミノルタ社製)
光沢度:60度光沢。なお、光沢度は、60度光沢そのものでも良いし、その画像の最も高い光沢と最も低い光沢の割合として表しても良い。
上記の光沢の変化する温度の実験結果に基づいて印刷用のトナーを決定したら、画像形成装置10による画像形成処理を開始する。本実施形態では、光沢の変化する温度が相対的に低い第1のトナーとしてはクリアトナーが用いられ、光沢の変化する温度が相対的に高い第2のトナーとしては有色トナーが用いられる。
図13に示すように、画像形成装置10の送受信部181は、ネットワーク経由で情報処理装置3から送信された画像情報と、光沢領域情報とを受信する(ステップS21)。画像情報は、印刷する画像(図9参照)が、赤(R)、緑(G)、青(B)の各色を示す電気的な色分解画像信号によって示されたものである。また、光沢領域情報は、印刷する画像において光沢を発生させる光沢領域332aと光沢を発生させない非光沢領域332bとを示すものである(図10参照)。
送受信部181が、画像情報と、光沢領域情報とを受信すると、網点面積率決定部184は、受信された画像情報と、光沢領域情報とに基づいて、C色、M色、Y色、K色の有色トナー、およびクリアトナーによって形成される網点の網点面積率Rc、Rm、Ry、Rk、Rtを決定する(ステップS22)。
有色トナーによって形成される網点の網点面積率Rc、Rm、Ry、Rk、およびクリアトナーの網点面積率Rtが決定されると、給紙部13が給紙処理を行う(ステップS23)。具体的には、給紙部13の給紙ローラ132が給紙トレイ131に収容されている用紙を1枚ずつ取り出し、給紙ベルト133に給紙する。給紙ベルト133は、移動することによって給紙された用紙を転写部14の方向へ搬送する。搬送された用紙がレジストローラ134まで到達すると、中間転写ベルト143に形成されたトナー像が転写部14に到達するまでレジストローラ134が用紙を挟み込んで待機させる。そして、中間転写ベルト143に形成されたトナー像に達するタイミングで、レジストローラ134は二次転写ローラ145と二次対向ローラ146の間に用紙を送り込む。
一方、作像部12の各画像形成ユニット120は、網点面積率決定部184によって決定された網点面積率Rc、Rm、Ry、Rk、およびクリアトナーの網点面積率Rtに基づいて、感光体ドラム122に各トナーを付着させることによって画像を形成する作像処理を行う(ステップS24)。
各感光体ドラム122の表面に各色のトナー像が作像されると、転写部14が転写処理を行う(ステップS25)。具体的には、まず、一次転写ローラ144が中間転写ベルト143に、感光体ドラム122の表面に帯電されている静電荷とは逆の電荷(一次転写バイアス)をかける。すると、中間転写ベルト143に各感光体ドラム122の表面のトナー像が転写される(一次転写)。これにより、中間転写ベルト143には、クリアトナー、C色、M色、Y色、K色の有色トナーの順にトナーが転写されることになる(図1参照)。
トナー像が転写された用紙が搬送されて定着部15に到達すると、定着用加熱ローラ151と加圧ローラ154とが搬送ベルト153上の用紙を挟み込み、トナー像を用紙に定着させる(ステップS26)。このとき、用紙に転写されたトナー像は、定着用加熱ローラ151のヒータ151aによって、所定の定着温度に加熱されて、溶融する。さらに、溶融したトナー像は、定着用加熱ローラ151と加圧ローラ154との間で加圧されることによりトナーの樹脂成分が用紙に溶着する。このように定着処理を行うことで、転写後、不安定であった用紙上のトナーが安定することになる。
トナーが用紙に定着すると、排紙部16が排紙処理を行う(ステップS27)。具体的には、排紙部16の排紙ベルト161が用紙を排紙口163の方向に搬送し、搬送された用紙は排紙口163から排出される。ステップS27で、画像形成装置10の排紙口163から排出された用紙は搬送ベルト4によって光沢発生装置20の方向へ搬送される。そして、光沢発生装置20の挿入口20aに搬送された用紙の先端が到達すると、用紙は挿入口20aから光沢発生装置20に挿入される。
〔光沢発生処理〕
用紙が光沢発生装置20に挿入されると、光沢発生装置20が、用紙に定着されたトナー像のうち、第1のトナー像に対して選択的に光沢を発生させる処理を行う。この光沢発生処理の詳細について図14を用いて説明する。
上記本実施形態において、画像形成システム1は画像形成装置10と光沢発生装置20とを備えた構成としたが、必ずしもこのような態様に限定されない。画像形成システム1は、画像形成装置10の上記の各機能および光沢発生装置20の上記の各機能を実現するための各手段を同一の筐体内に有していても良い。
以上説明したように本実施形態によれば、画像形成装置10は、平滑化開始温度が相対的に低いクリアトナーの表層部と、平滑化開始温度が相対的に高い有色トナーの表層部とを有するトナー像を用紙上に形成して定着させる。さらに、光沢発生装置20は、定着させたトナー像を、クリアトナーの平滑性が変化する温度以上であって、有色トナーの平滑性が変化する温度より低い温度に加熱し、グロッサベルト201で加圧する。これにより、クリアトナーからなる表層部がグロッサベルト201の表面の形状(粗さ)に基づいて平滑になるので、光沢度の差の大きい画像が得られるという効果を奏する。
10 画像形成装置
11 画像読取部
12 作像部
13 給紙部
14 転写部(像形成手段の一例)
15 定着部(定着手段の一例)
16 排紙部
17 表示・制御部
20 光沢発生装置(記録媒体処理装置の一例)
111 コンタクトガラス
112 読取センサ
120 画像形成ユニット
121 トナーカートリッジ
122 感光体ドラム
123 帯電器
124 露光器
125 現像装置
126 除電器
127 清掃器
131 給紙トレイ
132 給紙ローラ
133 給紙ベルト
134 レジストローラ
141 駆動ローラ
142 従動ローラ
143 中間転写ベルト
144 一次転写ローラ
145 二次転写ローラ
146 二次対向ローラ
151 定着用加熱ローラ
151a 発熱体
152 保温用加熱ローラ(保温手段の一例)
152a 発熱体
153 搬送ベルト
154 加圧ローラ
161 排紙ベルト
162 排紙ローラ
163 排紙口
171 パネル表示部
172 操作ボタン
201 グロッサベルト
202,203,204 ローラ
205 加圧ローラ(加圧手段の一例)
206 加熱ローラ(加熱手段の一例)
206a 加熱部
Claims (9)
- 所定の面で加圧したときに前記所定の面の形状に基づいて表層部の平滑性が変化する温度が相対的に低い第1のトナー像と、前記平滑性が変化する温度が相対的に高い第2のトナー像とを有するトナー像が定着された記録媒体に対し、前記第1のトナー像の前記平滑性が変化する温度以上であって、前記第2のトナー像の前記平滑性が変化する温度より低い温度に前記トナー像を加熱する加熱工程と、
前記加熱工程によって加熱された前記トナー像を前記所定の面で加圧する加圧工程とを有することを特徴とする記録媒体処理方法。 - 前記平滑性が変化する温度は、温度を上昇させたときに、前記所定の面の形状に基づいて前記トナー像の表層部の平滑性が変化し始める温度であることを特徴とする請求項1に記載の記録媒体処理方法。
- 前記平滑性が変化する温度は、前記トナー像の表面粗さの測定に基づいて決定されたものであることを特徴とする請求項1又は2に記載の記録媒体処理方法。
- 前記平滑性が変化する温度は、前記トナー像の光沢度の測定に基づいて決定されたものであることを特徴とする請求項1又は2に記載の記録媒体処理方法。
- 所定の面で加圧したときに前記所定の面の形状に基づいて表層部の平滑性が変化する温度が相対的に低い第1のトナー像と、前記平滑性が変化する温度が相対的に高い第2のトナー像とを有するトナー像を記録媒体上に形成する像形成工程と、
前記像形成工程によって形成された前記トナー像を前記記録媒体に定着させる定着工程と、
前記定着工程で定着させた前記トナー像を、前記第1のトナー像の前記平滑性が変化する温度以上であって、前記第2のトナー像の前記平滑性が変化する温度より低い温度に加熱する加熱工程と、
前記加熱工程によって加熱された前記トナー像を前記所定の面で加圧する加圧工程とを有することを特徴とする画像形成方法。 - 所定の面で加圧したときに前記所定の面の形状に基づいて表層部の平滑性が変化する温度が相対的に低い第1のトナー像と、前記平滑性が変化する温度が相対的に高い第2のトナー像とを有するトナー像を記録媒体上に形成する像形成手段と、
前記像形成手段によって形成された前記トナー像を加熱して前記記録媒体に定着させる定着手段と、
前記定着手段で定着させた前記トナー像を、前記第1のトナー像の前記平滑性が変化する温度以上であって、前記第2のトナー像の前記平滑性が変化する温度より低い温度に加熱する加熱手段と、
前記加熱手段によって加熱された前記トナー像を前記所定の面で加圧する加圧手段とを備えたことを特徴とする画像形成システム。 - 前記像形成手段が、クリアトナーの表層部を有する前記第1のトナー像と、有色トナーの表層部を有する前記第2のトナー像とを形成することを特徴とする請求項6に記載の画像形成システム。
- 前記定着手段が前記トナー像と接する接触面を有し、
前記定着手段の前記接触面の平滑性が、前記所定の面の平滑性より低いことを特徴とする請求項6又は7に記載の画像形成システム。 - 前記定着手段と前記加熱手段との間の前記記録媒体の搬送経路上に設置され、前記定着手段によって前記トナー像を定着させた前記記録媒体を加熱して、前記トナー像が所定の温度範囲に保たれるよう保温する保温手段を備えたことを特徴とする請求項6乃至8のいずれか一項に記載の画像形成システム。
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