JP2005017481A - 画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】検知用に形成したトナー画像の状態を検知するCCDカメラ100を有する画像形成装置において、CCDカメラ100によってトナー画像周囲の広がり状態を検知するとき、画像形成時よりも遅いプロセス条件、もしくはプロセス線速を零で行い、チリ検知時のプロセス線速を遅いのでトナー画像のチリの具合を正しく認識することができ、それによってトナー画像のチリを確実に低減する制御が得られる。
【選択図】 図3
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真方式の複写機、レーザービームプリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
近年、電子写真方式の画像形成装置はフルカラーの装置が主流になる傾向にあり、そのフルカラーの画像形成装置においても複数の像担持体である感光体にそれぞれ単色のトナー画像を形成するタンデム方式のものが注目されている。このタンデム型の画像形成装置において、各感光体上の画像を転写装置により、転写ベルトによって搬送される転写材である用紙に順次転写する直接転写方式のものと、各感光体上の画像を1次転写装置により一旦中間転写体である中間転写ベルトに順次転写して後、その中間転写ベルト上の画像を2次転写装置により用紙に一括転写する間接転写方式のものとがある。
【0003】
上記フルカラー画像形成装置においては、色再現性を高め高画質を維持するために画像が散るという不具合を防止する必要がある。微小に画像が散った場合、狙いのドットの大きさが変動してしまい、ザラツキやボソツキ感といった画像劣化となる。また、画像のまわりに飛散したトナーが本来ドットのない部分の白地が色味として認識されるために、狙いの色再現性を実現できない。特に、2色以上のトナーを重ね合わせる場合に顕著となる現象として、トナーの付着量を大としたときにチリが激しくなる場合があり、この場合にはにじみ画像のように明らかな劣化画像として認識される。したがって、チリ(画像のまわりのトナー広がり状態)を低減した画像形成装置の開発が望まれている。
【0004】
【特許文献1】特開平9−68872号公報
【特許文献2】特許第2873757号公報
このような問題を解決するために、例えば特許文献1では、ライン幅を測定してライン幅が一定になるように転写条件や定着条件を制御することで、ラインの付着量を一定とし、チリの低減を行うように構成している。また、特許文献2では現像剤濃度と環境を検知して転写条件を制御することで、画像濃度を一定として画質を一定に保つように構成している。しかし、これら文献に記載されている発明は、いずれも付着量を安定にすることに主眼が置かれ、チリ量(画像周りに広がっているトナーの量)そのものを検知するものでなかった。このため、ライン付着量やベタ付着量は安定するが、ドットまたはラインの周りの微小なチリを最も低減した条件とはならなかった。
【0005】
【発明が解決しようとしている課題】
上記したチリを正確に把握するためには画像周りのトナー飛散量(チリの量)そのものを正確に測定することがもっとも望ましい。そして、正確なチリの測定結果に基づいて、現像条件、帯電条件、露光条件、転写条件にフィードバックすることによりチリを最も低減できる。 しかしながら、従来、トナー飛散量(チリの量)そのものを正確に測定することが困難であった。
【0006】
本発明は、上記したチリを正確に測定することができる画像形成装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記目的を達成するため、本発明は、検知用に形成したトナー画像の状態を検知する検知手段を有する画像形成装置において、前記検知手段によってトナー画像周囲の広がり状態を検知するとき、画像形成時よりも遅いプロセス条件で行うことを特徴としている。
【0008】
なお、本発明は、前記検知手段によってトナー画像周囲の広がり状態を検知するときのプロセス線速が零であると、効果的である。
さらに、本発明は、前記トナー画像周囲の広がり状態を検知した結果に応じて画像形成のプロセス条件を制御すると、効果的である。
【0009】
さらにまた、本発明は、複数の現像装置を備え、前記検知用に形成するトナー画像が2色以上のトナーを重ねた画像であると、効果的である。
さらにまた、本発明は、前記現像装置と、該現像装置によって現像されるトナー画像を担持する像担持体とを有する作像手段が複数並べられているタンデム方式であると、効果的である。
【0010】
さらにまた、本発明は、前記複数の作像手段によって形成されたトナー画像が中間転写体に重ね転写される中間転写方式であり、前記検知手段が該中間転写体上に転写されたトナー画像の周囲の広がり状体を検知すると、効果的である。
【0011】
さらにまた、本発明は、前記複数の作像手段によって形成されたトナー画像が中間転写体に重ね転写される中間転写方式で、該中間転写体に重ね転写されたトナー画像が2次転写ローラによって転写材に転写される装置であり、前記検知手段が該2次転写ローラ上に転写されたトナー画像の周囲の広がり状体を検知すると、効果的である。
【0012】
さらにまた、本発明は、前記複数の作像手段によって形成されたトナー画像が転写ベルトによって搬送される転写材に重ね転写される直接転写方式であり、前記検知手段が前記転写ベルト上に転写されたトナー画像の周囲の広がり状体を検知すると、効果的である。
【0013】
さらにまた、本発明は、前記中間転写体もしくは前記転写ベルトが透明、もしくは半透明であると、効果的である。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に従って詳細に説明する。
図1は、カラーレーザプリンタより成る画像形成装置の一例を示す概略垂直断面図であり、その画像形成装置本体1、すなわち画像形成装置の筐体内には、ドラム状の感光体として構成された4つの像担持体2Y,2M,2C,2Kが、後述する転写材の搬送方向Aに沿って所定ピッチで配列されている。各像担持体2Y,2M,2C,2Kの周りには、帯電、現像、クリーニングを行う各手段が配置され、また画像露光、転写は後に述べる光書き込みユニット20、転写ユニット3によってそれぞれ行われる。図示した例では転写材の搬送方向Aの最上流側の像担持体2Yの表面にはイエロートナー画像が形成され、次の像担持体2Mの表面にはマゼンタトナー画像が、さらに次の像担持体2Cの表面にはシアントナー画像が、さらにその次の像担持体2Kの表面にはブラックトナー画像がそれぞれ形成されるように構成され、これらの像担持体はそれぞれ時計方向に回転駆動される。
【0015】
上記像担持体2Y,2M,2C,2Kに対向して転写ユニット3が配置され、本例の転写ユニット3は、図1及び図2に示すように、駆動ローラ33を含む複数に支持ローラ31,32,33,34,35,36と、その支持ローラ31〜36に巻き掛けられた無端ベルトより成る転写ベルト4とを有しており、図示していない駆動装置により駆動ローラ33が図1における反時計方向に回転駆動されることにより、転写ベルト4が転写材の搬送方向Aに回転駆動される。かかる転写ベルト4は、体積抵抗率が109〜1011Ωcmである高抵抗の無端状単層ベルトであり、その材質はPVDF(ポリフッ化ビニリデン)である。また、上記支持ローラのうち、転写紙移動方向上流側の入口ローラ31には、電源50aから所定電圧が印加された静電吸着ローラ50が対向するように転写ベルト4の外周面に配置されている。この2つのローラ31,50の間を通過した転写材Sは転写搬送ベルト4上に静電吸着される。
【0016】
転写ベルト4の表面に各像担持体2Y,2M,2C,2Kが当接し、しかも転写ベルト4を挟んで、各像担持体に対向した位置には、転写電界を形成する転写電界形成手段の一例としての転写ローラ5Y,5M,5C,5Kが転写ベルト4の裏面に接するようにそれぞれ配置されている。転写ローラ5Y,5M,5C,5Kは、スポンジ等を外周に設けたバイアスローラであって、図2に示すように、各転写バイアス電源6Y,6M,6C,6Kからローラの芯金に転写バイアスが印加される。この印加された転写バイアスの作用により、転写ベルト4に転写電荷が付与され、各転写位置において該転写ベルト4と像担持体表面との間に所定強度の転写電界が形成される。また、上記転写が行なわれる領域での転写紙と感光体の接触を適切に保ち、最良の転写ニップを得るために、各転写位置の転写ベルト4裏面にはバックアップローラ38を備えている。上記転写ローラ5Y、5M、5Cとその近傍に配置されるバックアップローラ38は、回転可能に揺動ブラケット63に一体的に保持され、回動軸64を中心として回動が可能である。転写ローラ5Y、5M、5Cは、カム軸67に固定されたカム66が矢印の方向に回動することで揺動ブラケット63を介して時計方向に回動する。
【0017】
上記入口ローラ31と吸着ローラ50は一体的に、入口ローラブラケット60に支持され、軸61を回動中心として、図2の状態から時計方向に回動可能である。揺動ブラケット63に設けた穴65と、入口ローラブラケット60に固植されたピン62が係合しており、揺動ブラケット63の回動と連動して回動する。
これらのブラケット60、63の時計方向の回動により、転写ローラ5Y、5M、5Cとその近傍に配置されるバックアップローラ38は像担持体2Y,2M,2Cから離され、入口ローラ31と吸着ローラ50も下方に移動する。
【0018】
このように、図1に示した画像形成装置は、全ての像担持体2Y,2M,2C,2Kからそれぞれ異なった色のトナー画像を1枚の転写材S上に重ね合せて転写するフルカラーモードと、ブラック用の像担持体2Kから黒色のブラックトナー画像だけを転写材Sに転写するブラックモードの2つのモードを選択できるように構成されている。そして、ブラックモードが選択されると、図1に示した転写ユニット3は回動軸64を中心として、図1の時計方向に回動し、その転写ベルト4がカラー用の像担持体2Y,2M,2Cから離間される。
【0019】
一方、転写ローラ5Kとその隣のバックアップローラ38は出口ブラケット68に回転可能に支持され、出口ローラ32と同軸の軸69を中心として回動可能となっている。転写ユニット3を画像形成装置本体1に対し着脱する際に、図示していないハンドルの操作により出口ブラケット68を時計方向に回動させ、ブラック画像形成用の像担持体2Kから、転写ローラ5Kとその隣のバックアップローラ68を離間させることができる。
【0020】
また、駆動ローラ33に巻きつけられた転写ベルト4の外周面には、ブラシローラとクリーニングブレードから構成されたクリーニング装置55が接触するように配置されている。このクリーニング装置55により転写ベルト4上に付着したトナー等の異物が除去される。
【0021】
転写ユニット3には、転写ベルト4の走行方向で駆動ローラ33より下流に、転写ベルト4の外周面を押し込む方向にローラ34を設け、転写ベルト4の駆動ローラ33への巻きつけ角を確保している。このローラ34よりさらに下流の転写ベルト4のループ内に、ばね等の押圧部材(図示せず)でベルトにテンションを与えるテンションローラ35を備えている。
【0022】
一方、画像形成装置本体1内の下部には、シート給送装置10のカセット11が配置され、そのカセット11内に転写材としての転写材Sが積載されている。転写材としては、例えば、転写紙、樹脂フィルム、樹脂シート又は布などのシート状の可撓性部片が用いられる。かかる最上位の転写材Sの上面に当接した給送ローラが反時計方向に回転駆動されることにより、その最上位の転写材Sが矢印方向に給送され、その給送された転写材Sはレジストローラ対12の回転によって所定のタイミングで各像担持体2Y,2M,2C,2Kと転写ベルト8との間の転写部に向けて給送される。
【0023】
ここで、前述のようにイエロー用の像担持体2Yの表面にはイエロートナー画像が形成されており、かかる像担持体2Yと転写ベルト4の間の転写部を転写材Sが通過するとき、像担持体表面のトナーの帯電極性と逆極性の転写バイアスを印加された転写ローラ5Yの作用により、像担持体2Yの表面に形成されたイエロートナー画像が転写材Sの表面に転写される。この転写材Sは引き続きマゼンタ用の像担持体2M、シアン用の像担持体2C及びブラック用の像担持体2Kと転写ベルト4との間の各転写部を順次通過し、このとき転写バイアスがそれぞれ印加された転写ローラ5M,5C,5Kの作用により、各像担持体2M,2C,2K上の各色のトナー画像が、既に転写材S上に転写されたイエロートナー画像上に重ね合せて順次転写される。
【0024】
上述のようにして表面に4色の重ね合せトナー画像より成るフルカラートナー画像が転写された転写材Sは、定着装置7を通過する。転写材Sは、これらの定着装置7を通過するとき熱と圧力の作用によって、そのフルカラートナー画像が転写材Sの表面に定着される。次いで、この転写材Sは矢印Bで示すように画像形成装置本体外に排出され、その画像形成装置本体の上壁により構成された排紙トレイ8上にスタックされる。一方、第2の排紙方向Cに排出される場合には、図示していない別の後処理装置(ソータ、綴じ装置など)に向け搬送させるとか、スイッチバック部を経て両面プリントのために再度レジストローラ対12に搬送される。
【0025】
なお、図1に示す本カラーレーザプリンタにおいて、符号20は光書込ユニット2、MFは手差しトレイ、TCはトナー補給容器であり、また、図示していない廃トナーボトル、両面・反転ユニット、電源ユニットなども二点鎖線で示したスペースPの中に備えている。
【0026】
図3は、直接紙に転写するタンデム構成の上記カラーレーザプリンタの主要部を示す概略図である。出口ローラ32の外周側近傍には、本例の場合CCDカメラで構成されたトナーの広がり状態(以下、チリという。)を検知するチリ検知手段100が配置されている。チリ検知手段100は、転写ベルト上に形成したフルカラートナー画像を、クリーニング装置55によってクリーニングされる前に検知することができる位置ならば任意の位置に配置することができる。なお、チリ検知手段100としてはCCDカメラ以外にPセンサ等を用いることができる。
【0027】
チリ検知テストは、適当な時期、トナー濃度の調整を行うときに同時に行ったり、例えばメインスイッチ(図示せず)の投入後の立ち上げ時に行われる。各像担持体2Y,2M,2C,2Kに形成した検知用所定のドットトナー画像を転写ベルト4上に重ね転写し、その画像がチリ検知手段100に対向する位置を通過するとき、一時的に転写ベルト4の線速をダウンする。そして、転写ベルト4の線速が遅くなったときにチリ検知手段100によって検知用トナー画像のトナーの広がり状態を調べる。また、検知用トナー画像がチリ検知手段を通過するとき、転写ベルト4を一時停止させ、そのときに検知するようにすれば、精度上より好ましい。ここの例ではドットパターンを検知するが、ラインパターンでもチリ(パターンの周辺の飛散トナー)を検知することは可能である。なお、チリは複数の現像手段を有するフルカラーの装置に発生し易いので、上記検知用のドットトナーも2色以上のトナーを重ねた画像で行うことが好ましい。
【0028】
かくして、検知時に転写ベルト4の線速ダウンもしくはストップすることで、トナーチリを高精度に検知することができる。
次に、チリ検知手段100によって取り込んだ画像の検知結果に基づいた制御例を図4に示すフローチャートにより説明する。
【0029】
ステップ1により転写ベルト4上に形成されたドット画像はチリ検知手段100により取り込まれる(ステップ2)。図5(a)は、チリ検知手段100により取り込まれた画像を示し、その画像は図6の制御ブロック図に示す演算及び制御部であるCPU200により2値化処理される。図5(b)に示すように2値化処理された画像は、画像部とチリトナー部に分けられ、それぞれの面積が求められる(ステップ3)。次に、求められた画像部の面積が閾値Aに対して大小を判断する(ステップ4)。Aよりも小さい場合、安定なドットが得られずザラツキやボソツキの目立つような画像となる所で閾値Aを定める。したがって、閾値AよりもCPUにより読み取ったドット面積が小さい場合は、それ以上ドットを不安定にするわけにはいかないので終了処理に入る。なお、チリトナーに関しては画素数をカウントすることで、簡単にチリトナーの総面積を求められる。この例では、1画素が5μm×5μmに相当するので、チリトナーの総画素数が判明すれば、それからチリトナーの総面積を容易に算出することができる。
【0030】
また、画像面積が閾値Aよりも大の場合は、飛散トナー部の面積が閾値Bに対して、大小どちらなのかを判断する(ステップ5)。閾値Bを超えた値となった場合は、チリによる画像劣化が生じる所をBの値として予め設定しておく。閾値Bを超えた場合は、チリによる画像劣化が生じているため、露光エネルギーを所定量ダウンさせて(ステップ6)、再びドットを作像し同様の作業を行う。なお、一度の手順で、露光エネルギーの異なるドットを作像しておき、それぞれの画像から、最適な露光エネルギーを求めるようにすることもできる。
【0031】
また、上記実施形態ではプロセス条件として露光エネルギーを飛散トナーが低減する条件とする例を述べたが、帯電条件、もしくは現像条件、もしくは転写条件の変更により飛散トナーを低減する場合も同様の処理を行う。
【0032】
かくして、本実施形態ではトナー画像を検知するときに、転写ベルト4の線速ダウンもしくはストップするので、トナーチリを高精度に検知することができ、その正確な検知結果からトナーチリを低減する作像条件を探し出しことができるため、チリを抑えた良好な品質の画像が得られる。
【0033】
図7は、中間転写ベルト103として構成された中間転写体にトナー画像を重ね転写するタンデム構成のカラー画像形成装置の主要部を示す概略図である。
本実施形態では、支持ローラ111,112,113に巻き掛けられた中間転写ベルト103が矢印F方向に走行し、ローラ113に対向して中間転写ベルト103に担持したトナー画像を転写材Sに転写する2次転写ローラ105が設けられている。かかる構成の画像形成装置において、CCDカメラであるチリ検知手段100´は鎖線で示すように中間転写ベルト103の出口ローラ112の近傍に配置してもよいが、実線で示すようにチリ検知手段100を2次転写ローラ105に対向させて配置することがより好ましい。すなわち、チリ検知手段100,100´は検知精度自体において差がないが、中間転写ベルト103上でチリを検知することは中間転写ベルト103の表面を経時にわたって平滑性、光沢性を維持することが要求され、中間転写ベルト103に要求されるトナー検知のための機能が高く高価になってしまう。したがって、図7の実線で示すチリ検知手段100のように2次転写ローラ上でトナーチリを検知することで中間転写ベルトの選択自由度が増し低コスト化が可能となる。なお、上記実施形態では中間転写体を中間転写ベルトで構成したが、中間転写ドラムであってもよい。
【0034】
上記したようにカラーの画像形成装置では、重ねチリが問題になることが多いが、黒単色の場合でもチリが発生することもある。黒チリに関しては中間転写ベルト103もしくは転写ベルト4が透明か半透明であれば、ベルトを通過して反射する反射光から検知する場合等において検知が容易であり、黒チリ抑制も可能になる。
【0035】
【発明の効果】
請求項1の構成によれば、チリ検知時のプロセス線速を遅くしてチリの量を正しく認識することができる。
【0036】
請求項2の構成によれば、低コスト、トナー画像検知の高精度化が可能になる。
請求項3の構成によれば、検知したチリ量を作像プロセス条件に反映することで、チリを抑制できる。
【0037】
請求項4の構成によれば、カラー画像のチリ(主に2色以上重ねた重ねチリ)を精度良く測定し、チリを改善するように作像プロセス条件を制御することができる。
【0038】
請求項5の構成によれば、チリを正確に把握できる。
請求項6の構成によれば、中間転写ベルト上にあるトナー画像のチリを検知することで、最終転写材(紙)に近い状態のチリを測定できる。
【0039】
請求項7の構成によれば、低コスト化が可能となる。また転写材と転写の回数が同じなので、転写材上のトナー画像に近い状態の像を検知できる。
請求項8の構成によれば、転写材上のトナー画像に近い状態の像を検知できる。
【0040】
請求項9の構成によれば、透明もしくは半透明な中間転写体を用いることで、黒単色のチリも容易に検知することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る画像形成装置としてのレーザプリンタを示す概略図である。
【図2】図1の転写ユニットの概略構成を示す拡大図である。
【図3】本発明に係る直接転写方式の概略構成図である。
【図4】転写チリ検知の制御例を示すフローチャートである。
【図5】(a)CCDにより取り込んだドット画像と飛散トナー、(b)は2値画処理後のドット画像と飛散トナーを示す図である。
【図6】転写チリ検知の制御ブロック図である。
【図7】本発明に係る中間転写方式の概略構成図である。
【符号の説明】
2Y,2M,2C,2K 像担持体
4 転写ベルト
100,100´ CCDカメラ
103 中間転写ベルト
200 制御部
Claims (9)
- 検知用に形成したトナー画像の状態を検知する検知手段を有する画像形成装置において、
前記検知手段によってトナー画像周囲の広がり状態を検知するとき、画像形成時よりも遅いプロセス条件で行うことを特徴とする画像形成装置。 - 前記検知手段によってトナー画像周囲の広がり状態を検知するときのプロセス線速が零であることを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
- 前記トナー画像周囲の広がり状態を検知した結果に応じて画像形成のプロセス条件を制御することを特徴とする請求項1または2に記載の画像形成装置。
- 複数の現像装置を備え、前記検知用に形成するトナー画像が2色以上のトナーを重ねた画像であることを特徴とする請求項1ないし3の何れか1つに記載の画像形成装置。
- 請求項4に記載の画像形成装置において、前記現像装置と、該現像装置によって現像されるトナー画像を担持する像担持体とを有する作像手段が複数並べられているタンデム方式であることを特徴とする画像形成装置。
- 請求項5に記載の画像形成装置において、前記複数の作像手段によって形成されたトナー画像が中間転写体に重ね転写される中間転写方式であり、前記検知手段が該中間転写体上に転写されたトナー画像の周囲の広がり状体を検知することを特徴とする画像形成装置。
- 請求項5に記載の画像形成装置において、前記複数の作像手段によって形成されたトナー画像が中間転写体に重ね転写される中間転写方式で、該中間転写体に重ね転写されたトナー画像が2次転写ローラによって転写材に転写される装置であり、前記検知手段が該2次転写ローラ上に転写されたトナー画像の周囲の広がり状体を検知することを特徴とする画像形成装置。
- 請求項5に記載の画像形成装置において、前記複数の作像手段によって形成されたトナー画像が転写ベルトによって搬送される転写材に重ね転写される直接転写方式であり、前記検知手段が前記転写ベルト上に転写されたトナー画像の周囲の広がり状体を検知することを特徴とする画像形成装置。
- 請求項6ないし8の何れか一項に記載の画像形成装置において、前記中間転写体もしくは前記転写ベルトが透明、もしくは半透明であることを特徴とする画像形成装置。
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JP4340481B2 (ja) | 2009-10-07 |
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