JP2008256922A - 画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】感光体2に鍔状の空隙形成部22を形成し、その空隙形成部22を、帯電ローラ31の被当接部312に当接して、帯電ローラ31の帯電部311と感光体2の画像形成部21との間に、帯電不良や感光体2と帯電ローラ31間の異常放電に伴う異常画像の発生を抑制させる空隙Cbを形成する共に、空隙形成部22を中間転写ベルト1の両縁部に当接して、画像形成部21と中間転写ベルト1との間に、逆転写現象を抑制させる空隙Caを形成する。
【選択図】図1
Description
この画像形成装置は、中間転写ベルト上に各色のトナー像が重畳するように、各画像形成ステーションで、漸次、感光体上のトナー像を中間転写ベルトへ一次転写してベルト表面にフルカラートナー像を形成し、そのフルカラートナー像を記録紙に二次転写し、その記録紙を加圧及び加熱して、フルカラートナー像を記録紙に定着する、といった一連の動作によって画像を形成するようになっている。
前者の逆転写トナーとは、上流側(中間転写ベルトの回転方向と逆方向)の画像形成ステーションにおいて、感光体から中間転写ベルトへ転写されたトナーが、下流側の画像形成ステーションを構成する感光体の非画像部に逆転写してしまったトナーのことで、画質劣化の原因となる。
後者の転写残トナーとは、トナー像が中間転写ベルトへ転写されずに感光体上に残留したトナーのことで、これも画質劣化の原因となるが、この転写残トナーが形成される画像形成ステーションよりも上流側に画像形成ステーションがある場合、上記した逆転写トナーと、この転写残トナーとが混色してしまい、色再現性の低下の原因となる。
特に、この種の画像形成装置は、資源有効利用の観点から、感光体の帯電電位と現像スリーブとの電位差によって、磁気穂や現像スリーブを介して現像器に回収する、いわゆるクリーナレスのものがある(例えば、特許文献1参照)が、上記したように、逆転写トナーと転写残トナーとが混色したものを回収してしまう恐れがあった。
そこで、このような問題を回避するため、従来の画像形成装置は、一次転写バイアスローラの両端に感光体に当接させる突き当て部材を設けて、感光体と中間転写ベルトとの間に、逆転写トナーの防止が可能な空隙を形成させていた(例えば、特許文献2参照)。
また、従来の画像形成装置は、感光体と中間転写ベルトとの間に形成した空隙は、各画像形成ステーションで一定としていた。したがって、最下流の画像形成ステーションでの逆転写を防止することを基準にした空隙の場合、上流側の画像形成ステーションでは、トナー像の色重ねによるトナー像の層厚が薄いことから、空隙が必要以上に大きくなってしまい、その結果、上流側の画像形成ステーションでの転写率が低下する恐れがあった。
そこで本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、上記問題点を解決できる画像形成装置を提供することを目的とする。
すなわち、請求項1にかかる画像形成装置は、潜像及びトナー像が形成される画像形成部を備えた感光体を一様に帯電させる帯電ローラと前記トナー像が転写される中間転写ベルトとの双方と、前記画像形成部との間に空隙を同時に形成させた画像形成ステーションを備えたことを特徴とする。
請求項2にかかる画像形成装置は、請求項1において、前記画像形成ステーションが前記中間転写ベルトに沿うように並設され、前記画像形成部と前記中間転写ベルトとの間に形成された空隙が、前記中間転写ベルトの回転方向と逆方向である上流側から搬送されてきた前記トナー像の厚さよりも大きく形成されていることを特徴とする。
請求項3にかかる画像形成装置は、請求項1または2において、前記帯電ローラと前記画像形成部との空隙と、前記画像形成部と前記中間転写ベルトとの空隙とが異なるように、前記感光体と前記帯電ローラとが構成されていることを特徴とする。
請求項4にかかる画像形成装置は、請求項1乃至3の何れか一項において、前記感光体は、前記帯電ローラと前記中間転写ベルトに当接され、前記画像形成部の両端に該画像形成部の径より大きい径で鍔状に形成された空隙形成部を備えたことを特徴とする。
請求項6にかかる画像形成装置は、請求項5において、前記空隙形成部は、前記中間転写ベルトの回転方向である下流側に位置するほど大きい径で形成されて、前記画像形成部と前記中間転写ベルトとの間に形成される空隙を漸次大きく形成させ、前記帯電ローラは、前記中間転写ベルトの回転方向である下流側に位置するほど前記被当接部が小径に形成されて、前記画像形成部と前記帯電部との間に形成された空隙を各画像形成ステーションで一定に形成させていることを特徴とする。
請求項7にかかる画像形成装置は、請求項1乃至6の何れか一項において、前記潜像に前記トナー像を担持させる現像手段を備え、該現像手段は、該現像手段と前記感光体との電位差に基づいた静電気力によって、前記感光体に残留された前記トナーを回収可能に構成されてなることを特徴とする。
請求項8にかかる画像形成装置は、請求項1乃至7の何れか一項において、前記感光体と前記中間転写ベルトとの最近接部より前記感光体の回転方向下流側近傍に設けられ、前記感光体に残留された前記トナーを一旦回収させるトナー回収手段を備えたことを特徴とする。
請求項9にかかる画像形成装置は、請求項1乃至8の何れか一項において、前記感光体に形成される前記トナー像の層厚が、少なくともトナー体積平均粒子径の2倍以上であることを特徴とする。
請求項10にかかる画像形成装置は、請求項1乃至9の何れか一項において、前記感光体に形成される前記トナー像のワーデル実用球形度が、0.95以上であることを特徴する。
また、感光体の画像形成部と接触する構成部がないから、画像形成ステーションの更なる長寿命化を達成できる。
しかも、感光体の画像形成部と中間転写ベルトとの空隙を、中間転写ベルトの回転方向と逆方向である上流側から搬送してきたトナー像の厚さよりも大きく形成し、各画像形成ステーションにおいて最適な空隙を形成して、各画像形成ステーションでの逆転写トナーを抑制したから、逆転写による混色を抑制した極めて良好な画質形成ができる。
実施の形態1にかかる画像形成装置は、図1に示すように、中間転写ベルト1と、感光体2と、トナー像形成手段3とを備えて構成されている。
中間転写ベルト1は、カーボン分散ポリイミドベルトを無端状に形成されてなるもので、所要の距離をおいて水平方向に対向配置された回転可能な一対のローラ4と、その一対のローラ4間に、且つ、その一対のローラ4より下方となる所要位置に配設された二次転写ローラ5とに、略逆三角形状となるように掛架されており、一対のローラ4による駆動によって時計方向へ回転するようになっている。この中間転写ベルト1の水平状の上側部において、ベルト回転方向側(図1において右方)を「下流側」とし、ベルト回転方向側と逆側(図1において左方)を「上流側」とする。
なお、二次転写ローラ5によって下方に付勢された中間転写ベルト1の下側部と当接される二次転写ベルト6も、無端状に形成されたカーボン分散ポリイミドベルトからなっている。
感光体2は、画像形成ステーションS1で用いられるものと、画像形成ステーションS2〜S4で用いられものとで構成される。
説明が前後するが、まず、画像形成ステーションS2〜S4で用いられる感光体2を説明すると、図2及び図4に示すように、アルミニウムのドラム基体上に有機感光層が積層された丸軸状の負帯電性有機感光体からなる画像形成部21と、その画像形成部21の両端に画像形成部21の径より大きい径で鍔状に形成された空隙形成部22とを備えて構成され、図示しない駆動制御部によって反時計方向へ回転されるようになっている。
この、画像形成ステーションS2〜S4で用いられる感光体2は、空隙形成部22の外周面と中間転写ベルト1上側のベルト表面とが当接されて、画像形成部21と中間転写ベルト1との最近接部に空隙Ca2〜Ca4が形成されるが、この空隙Ca2〜Ca4は、各画像形成ステーションS2〜S4において、上流側から搬送されてきたトナー像の厚さよりも大きくなるように(Ca1<Ca2<Ca3<Ca4)、各空隙形成部22を漸次大きい径に形成させている。
この、画像形成ステーションS1で用いられる感光体2は、上流側にそれ以上、画像形成ステーションが存在せず、画像形成ステーションS1では逆転写トナーの発生が生じることがないので、本実施の形態では、画像形成ステーションS1の空隙Ca1を、0(μm)としている。したがって、画像形成部21と中間転写ベルト1上側のベルト表面とを当接させる構成になっている。
このトナー像の平均層厚は、体積平均粒子径を概ね8(μm)の一般的な球形トナーとし、トナー付着量を概ね0.3〜1.5(mg/平方cm)(用紙上で所定の画像濃度を得るための必要な量)として、これらに基づいて換算させたものである。
したがって、トナーの種類、所望するトナー付着量によっては、上記のトナー像の平均層厚から外れる場合があることから、上記した数値に限定されるものではない。
なお、転写残トナーの量を減らすため、ワーデル実用球形度Ψ0.95以上の球形度が高く転写性の良いトナーを使うことが望ましい。
なお、上記した空隙形成部22は、少なくともその表面が絶縁体のものであれば良いもので、例えば、画像形成ステーションS2〜S4の画像形成部21の両端に、所定の空隙を形成させる分の厚みのPETフィルムを貼着したり、画像形成部21と一体成形したりしても良いものである。
帯電手段は、画像形成ステーションS1で用いられるものと、画像形成ステーションS2で用いられものと、画像形成ステーションS3、S4で用いられものとがある。
画像形成ステーションS1で用いられる帯電手段は、図3に示すように、感光体表面を一様に帯電させる丸軸状の帯電部311と、その帯電部311の両端に帯電部311より拡径され、画像形成ステーションS1で用いられる感光体2の両端部に当接される丸軸状の被当接部312とで構成された回転可能な帯電ローラ31を備えてなる。
画像形成ステーションS2で用いられる帯電手段は、図5に示すように、感光体表面を一様に帯電させる丸軸状の帯電部311と、その帯電部311の両端に帯電部311と同径の被当接部312とで構成された回転可能な帯電ローラ31を備えてなる。
画像形成ステーションS3、S4で用いられる帯電手段は、図2に示すように、画像形成部21と同じ長さでもって形成され感光体表面を一様に帯電させる丸軸状の帯電部311と、その帯電部311の両端に帯電部311より縮径され空隙形成部22に当接される丸軸状の被当接部312とで構成された回転可能な帯電ローラ31を備えてなる。
したがって、各画像形成ステーションS1〜S4における帯電ローラ31の被当接部312の径を、漸次大きく形成された感光体2の空隙形成部22に対応して漸次縮径させることで、全て同じ空隙が形成されるようになっている。
なお、本実施の形態では、空隙Cb1〜Cb4を全て同じ空隙の50(μm)にさせたものを例示しているが、特に限定されたものではない。しかしながら、空隙Cb1〜Cb4を40(μm)未満とした場合、帯電部311の表面に転写残トナーが付着する恐れがあることから、空隙の下限を40μmとするのが望ましく、また、100(μm)以上の空隙を形成させた場合、現像に必要な感光体電位を得るために、帯電ローラ31に1000(V)以上の高バイアスを印加しなければならず、感光体2と帯電ローラ31との間に異常放電(白ポチ、黒ポチといった画質劣化につながる)が発生しやすくなることから、空隙Cb1〜Cb4の上限を100μmとすることが望ましい。
現像手段33は、固定されたマグネットローラを被装するように設けられ時計方向へ回転可能に構成された現像スリーブ331と、トナーとキャリアとを混合してなる現像剤が貯留され現像スリーブ331等の各構成部を支持させるケース332とを備え、感光体2と現像スリーブ331とが所要の空隙が形成されるように配設されてなり、感光体2に形成された潜像にトナーを付与させてトナー像を形成させるようになっている。
この現像手段33は、さらに、感光体2の帯電電位と現像スリーブ331との電位差を形成させて、一次転写後に感光体2上に残留する転写残トナーを、この電位差によって、磁気穂や現像スリーブ331を介してケース332内に回収させるようになっている。
このように構成されたトナー像形成手段3は、感光体2の廻りに、反時計方向に向かって順に、帯電手段、露光手段32、現像手段33、転写手段が感光体2と非接触で配設され、感光体2に潜像とトナー像の形成、そのトナー像を中間転写ベルト1へ転写、さらに、その転写後に感光体2に残留されたトナーを現像手段33において非接触でもって回収可能に構成される。
そして、そのトナー像形成手段3と感光体2の画像形成部21との間に空隙が形成され、中間転写ベルト1と感光体2とが当接されてなる画像形成ステーションS1を中間転写ベルト1の最上流に配設させ、トナー像形成手段3と感光体2の画像形成部21との間、及び、中間転写ベルト1と感光体2の画像形成部21との間に空隙が形成されてなる画像形成ステーションS2〜S4を下流側に向かって配設させている
最初に、画像形成ステーションS1に注目して説明する。
まず、帯電ローラ31が感光体2を均一にマイナス帯電する。このとき、感光体2の両端部と帯電ローラ31の被当接部312とが当接して形成した50(μm)の空隙によって、感光体表面の帯電不良や感光体2と帯電ローラ31間の異常放電に伴う異常画像の発生を防止する。
次いで、例えば、イエロー像用の画像データに基づいて、露光手段32が感光体表面に潜像を形成し、現像手段33がマイナスの電荷を有するトナーを反転現像することによって、感光体2上に平均層厚が例えば16(μm)のイエロートナー像を形成する。なお、トナーの平均体積粒径8(μm)の2倍を例示したのは、トナーと感光体2間の静電付着力を無視でき、安定した転写率を確保しやすいためであるが、特に限定されたものではない。
このようにして画像形成ステーションS1によって中間転写ベルト1上に一次転写したイエロートナー像は、画像形成ステーションS2に向かって移動するが、これと前後して、画像形成ステーションS2において、上記と同じ一連の動作でもって感光体2上に平均層厚が例えば16(μm)のシアントナー像を形成する。
このとき、中間転写ベルト1上のトナー像の最大層厚は、32(μm)となり、画像形成ステーションS2における空隙Ca2は50(μm)であることから、差し引き18(μm)の空隙となり、イエロートナーの逆転写を防止する。
そして、この一次転写で、中間転写ベルト1に転写されずに感光体2に残留したシアンの転写残トナーは、イエロートナーと混色することなく、上記と同様に、現像手段33に移動した時点で、感光体2の帯電電位と現像スリーブ331との電位差によって、磁気穂や現像スリーブ331を介してケース332に回収する。
次いで、画像形成ステーションS3、S4において、上記と同様に、帯電から一次転写を行い、中間転写ベルト1上にフルカラートナー画像を形成する。このとき、空隙Ca3は100(μm)、空隙Ca4は150(μm)となっていることから、画像形成ステーションS3において、平均層厚が例えば16(μm)のクロトナー像が重畳することで、最大層厚は、48(μm)となり、差し引き52(μm)の空隙によって逆転写を防止し、画像形成ステーションS4において、平均層厚が例えば16(μm)のマゼンタトナー像が重畳することで、最大層厚は、64(μm)となり、差し引き86(μm)の空隙によって逆転写を防止する。
このように、逆転写トナーと混色の防止、及び、感光体表面の帯電不良や感光体2と帯電ローラ31間の異常放電に伴う異常画像の発生の防止をして形成した極めて良好なフルカラートナー像は、二次転写ローラ5に向かって移動し、これと同時に、二次転写ベルト6上の記録用紙が二次転写ローラ5に向かって移動する。
そして、対峙したフルカラートナー像と記録用紙は、二次転写ローラ5とアースローラ7との間に形成した電界によって、記録用紙上にトナー画像が二次転写する。さらに、このフルカラートナー像が転写した記録用紙は定着手段8に向かって移動し、加圧及び加熱することで、記録用紙上にフルカラーの固定画像を形成して、一連の動作が終了する。
また、感光体2と接触する構成部を完全に排除したから、画像形成ステーションS1〜S4の更なる長寿命化を達成できる。
しかも、感光体2と中間転写ベルト1との空隙Ca1〜Ca4を、中間転写ベルト1の回転方向と逆方向である上流側から搬送してきたトナー像の厚さよりも大きく形成(Ca1<Ca2<Ca3<Ca4)し、各画像形成ステーションS1〜S4において最適な空隙を形成して、各画像形成ステーションS1〜S4での逆転写トナーを抑制したから、逆転写による混色を抑制して極めて良好な画質が形成できる。
また、実施の形態1の構成によれば、帯電ローラ31の帯電部311と感光体2間の空隙を安定して保持することができるので、空隙変動を原因とした画像濃度変動を生じる恐れがない。
この場合、例えば、各画像形成ステーションS1〜S4を構築する際、被当接部312が最小径となる帯電ローラ31を標準の帯電ローラ31とし、各画像形成ステーションS1〜S4に適した空隙を、PETフィルムを用いて形成させることが望ましい。
また、実施の形態1では、画像形成ステーションS1で用いられる感光体2と帯電ローラ31は、画像形成ステーションS1において逆転写トナーは発生しようがないことから、画像形成ステーションS2〜S4で用いられる感光体2と帯電ローラ31の形状と異ならせて構成しているが、画像形成ステーションS2〜S4と同じ形状で構成しても良い。
実施の形態2にかかる画像形成装置は、図6に示すように、実施の形態1の構成に、トナー回収手段9を加えた例であり、その他の構成は実施の形態1と同じであるため、同一符号を付してかかる構成部の説明は省略する。以下、トナー回収手段9を詳述する。
トナー回収手段9は、ケース92に回転可能に支持されると共にトナーと同極性のバイアスが印加される導電性ブラシ部材91を備えて構成され、感光体2と中間転写ベルト1との最近接部より感光体2の回転方向下流側近傍に設けられている。
このように構成されたトナー回収手段9は、画像形成動作中に、導電性ブラシ部材91が回転すると共に現像手段33のケース332内のトナーと同極性のバイアスを印加して、転写時の放電によって極性が反転した転写残トナーをトナー回収手段9のケース92内に回収すると同時に、回収もれした同極性のトナーを撹乱する。
また、トナー回収手段9のケース92内に回収したトナーは、画像形成動作が行われていない所定のタイミングで、帯電ローラ31をONにし、現像手段33、感光体2、中間転写ベルト1等の各構成部を駆動し、導電性ブラシ部材91に現像手段33のケース332内のトナーと逆極性のバイアスを印加しながらブラシを回転することで感光体2上に排出し、帯電ローラ31でマイナス帯電して、現像手段33のケース332内に回収する。このように、感光体2に排出した転写残トナーは、帯電ローラ31による帯電、現像スリーブ331との電位差によって現像手段33のケース332内へ回収する。
なお、ワーデル実用球形度Ψは、粒子の投影面積に等しい面積の円の直径を粒子の投影像に外接する最小円の直径で割ることによって算出される値であるが、上記したワーデル実用球形度Ψ0.95以上とした算出方法は、スライドガラス上に摂取したトナーから無作為に200個のトナーを摘出し、光学顕微鏡で500倍に拡大して求めた値の平均値を用いている。
さらに、実施の形態2では、転写残トナーを一時的に回収すると共に、回収漏れした一部のトナーを撹乱するトナー回収手段9を設けることで、転写残トナーによる露光障害や帯電ムラを更に低減できる。
以上、本実施の形態を説明したが、上述した実施の形態は、本発明の好適な実施の形態の一例を示すものであり、本発明はそれに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内において、種々変形実施が可能である。
Claims (10)
- 潜像及びトナー像が形成される画像形成部を備えた感光体を一様に帯電させる帯電ローラと前記トナー像が転写される中間転写ベルトとの双方と、前記画像形成部との間に空隙を形成させた画像形成ステーションを備えたことを特徴とする画像形成装置。
- 前記画像形成ステーションが前記中間転写ベルトに沿うように並設され、
前記画像形成部と前記中間転写ベルトとの間に形成された空隙が、前記中間転写ベルトの回転方向と逆方向である上流側から搬送されてきた前記トナー像の厚さよりも大きく形成されていることを特徴とする請求項1記載の画像形成装置。 - 前記帯電ローラと前記画像形成部との空隙と、前記画像形成部と前記中間転写ベルトとの空隙とが異なるように、前記感光体と前記帯電ローラとが構成されていることを特徴とする請求項1または2記載の画像形成装置。
- 前記感光体は、前記帯電ローラと前記中間転写ベルトに当接され、前記画像形成部の両端に該画像形成部の径より大きい径で鍔状に形成された空隙形成部を備えたことを特徴とする請求項1乃至3の何れか一項に記載の画像形成装置。
- 前記帯電ローラは、前記画像形成部に対応して形成された丸軸状の帯電部と、前記帯電部と径を異ならせて形成され、前記空隙形成部と当接される被当接部とを備えてなることを特徴とする請求項4記載の画像形成装置。
- 前記空隙形成部は、前記中間転写ベルトの回転方向である下流側に位置するほど大きい径で形成されて、前記画像形成部と前記中間転写ベルトとの間に形成される空隙を漸次大きく形成させ、
前記帯電ローラは、前記中間転写ベルトの回転方向である下流側に位置するほど前記被当接部が小径に形成されて、前記画像形成部と前記帯電部との間に形成された空隙を各画像形成ステーションで一定に形成させていることを特徴とする請求項5記載の画像形成装置。 - 前記潜像に前記トナー像を担持させる現像手段を備え、該現像手段は、該現像手段と前記感光体との電位差に基づいた静電気力によって、前記感光体に残留された前記トナーを回収可能に構成されてなることを特徴とする請求項1乃至6の何れか一項に記載の画像形成装置。
- 前記感光体と前記中間転写ベルトとの最近接部より前記感光体の回転方向下流側近傍に設けられ、前記感光体に残留された前記トナーを一旦回収させるトナー回収手段を備えたことを特徴とする請求項1乃至7の何れか一項に記載の画像形成装置。
- 前記感光体に形成される前記トナー像の層厚が、少なくともトナー体積平均粒子径の2倍以上であることを特徴とする請求項1乃至8の何れか一項に記載の画像形成装置。
- 前記感光体に形成される前記トナー像のワーデル実用球形度が、0.95以上であることを特徴する請求項1乃至9の何れか一項に記載の画像形成装置。
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