JP3762165B2 - 多色画像形成装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば複写機あるいはプリンタなどとされる電子写真方式あるいは静電記録方式の画像形成装置に関し、特に多色画像を形成する多色画像形成装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来から、多色画像形成装置には種々の方式が用いられており、例えば転写ドラムに転写材を巻き付ける方式や、中間転写体を用いる方式などが用いられている。さらに、各々のユニットの配置を容易にするために、感光体や中間転写体をベルト形状にする構成も用いられている。また、多様な転写材を用いるため、例えば図5に示すような、像担持体である感光体ベルト101および中間転写体である中間転写ドラム111を備えた多色画像形成装置もある。
【0003】
図5に示す多色画像形成装置において、フルカラーの画像情報を不図示のコントローラーにおいてイエローY、マゼンタM、シアンC、ブラックKの4色のイメージ情報に分解して、例えばYの画像情報を露光装置102に入力する。露光装置102からはその入力情報にしたがって、予め帯電装置112にて表面を均一帯電されていた感光体ベルト101を露光し、色情報に応じた潜像を感光体ベルト101に形成する。
【0004】
その後、Yの現像剤(トナー)を収容した現像手段である現像装置107Yにて、潜像をトナー像(粉体像)として感光体ベルト101上に可視化させる。引き続き、トナー像を1次転写装置109にて中間転写ドラム111に不図示の高圧電源などを用いて転写する。転写されずに感光体ベルト101に残ったトナーはクリーナ108にて回収する。このとき、2次転写装置103は中間転写ドラム111には当接していない状態に保持しておく。
【0005】
同様の動作をM、C、Kの各色にて行ない、中間転写ドラム111上には、Y、M、C、Kの4色の現像剤によるトナー像を形成する。その後、転写材Pが同期給送され、2次転写装置103により中間転写ドラム111上のトナー像が転写材Pに2次転写される。なお、このとき、2次転写で完全に転写材Pに転写されなかったトナーは中間転写体クリーニング装置104を当接することによって回収し、中間転写ドラム11の表面をリフレッシュする。
【0006】
その後、定着装置106にて転写材P上のトナー像が溶融定着され、フルカラー画像となる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記多色画像形成装置においては、文字などの比較的画像比率の低い画像、あるいは高い画像の場合でも、この多色画像形成装置の排出速度(以下、「スループット」という)は同一であり、インクジェット方式などの画像比率に応じてスループットが変化する装置に対して、特に小型の機種に関してはスループットが劣っている場合も生じつつあった。
【0008】
特に、多色画像形成装置においては、ページ内の先端にフルカラーなどのロゴがあり、その後に黒の文章といったフルカラー画像と、ページ内が全面写真のようなフルカラー画像とにおいて、両者のスループットが同一であることもあった。
【0009】
また、文字などの比較的画像比率の低いものに関しては、スループットがインクジェット方式などに比べて遅い場合があった。
【0010】
さらに、全面画像などの画像比率の高い画像を現像するためには現像剤担持体の現像剤供給量を維持しなければならず、そのため現像剤担持体の速度を増加させていたが、その結果、現像剤の劣化および現像剤の短寿命化を引き起こすことがあった。
【0011】
また上記構成の多色画像形成装置において、トルクアップを軽減した、小型で安価な多色画像形成装置が望まれていた。
【0012】
従って、本発明の主な目的は、比較的画像比率の低い画像に対して高スループットが達成でき、画像比率の高い画像に対しても好適なスループットが達成できる多色画像形成装置を提供することである。
【0013】
本発明の他の目的は、比較的画像比率の低い画像に対して、比較的簡単に高スループットを達成できる多色画像形成装置を提供することである。
【0014】
本発明の他の目的は、現像剤の劣化を防止でき、現像剤の長寿命化を達成できる多色画像形成装置を提供することである。
【0015】
本発明の他の目的は、トルクアップを軽減できる小型で安価な多色画像形成装置を提供することである。
【0016】
【課題を解決するための手段】
上記目的は本発明に係る多色画像形成装置にて達成される。要約すれば、本発明は、像担持体と、少なくとも2つ以上の、現像剤担持体を具備する現像手段と、を有する多色画像形成装置において、
各色の画像比率に応じて、各色毎の画像形成時の前記像担持体と前記現像剤担持体の速度比率を変化させ、
前記各現像手段に応じて定められた画像比率Gth(Y)、Gth(M)、Gth(C)、Gth(K)よりも小さい画像比率で画像を形成するときの前記像担持体の速度を、前記画像比率Gth(Y)、Gth(M)、Gth(C)、Gth(K)よりも大きい画像比率で、前記小さい画像比率と同じ色の画像を形成するときの前記像担持体の速度よりも増加させることを特徴とする多色画像形成装置である。
【0019】
前記現像手段は、前記現像剤担持体上の現像剤を規制部材により規制して、現像剤の薄層を形成し、該薄層に形成された現像剤を前記現像剤担持体と微小間隔を開けた前記像担持体と対面させることが好ましい。
【0020】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る多色画像形成装置を図面に則して更に詳しく説明する。
【0021】
実施例1
本発明の第1実施例について図1により説明する。
【0022】
まず、図1により、本実施例の多色画像形成装置の構成について説明する。
【0023】
本実施例の多色画像形成装置は、図5に示して説明した従来例の多色画像形成装置と概略同様の構成を有しており、その略中央に、感光体ベルト駆動ローラ10、バックアップローラ12、および1次転写ローラ9に張架された像担持体としての感光体ベルト1を備えている。感光体ベルト1の周りには、各々の色の画像信号により変調されたレーザービームを走査する光学系の露光装置23、帯電ローラあるいはコロナ帯電器などの帯電手段21、イエローY、マゼンタM、シアンC、ブラックKの各色用の現像手段としての現像器7Y、7M、7C、7Kからなる現像装置7、ベルトクリーナ8、中間転写体である中間転写ドラム11、中間転写ドラムクリーナ4、および2次転写ローラ3などを備えている。
【0024】
なお、各色の現像器7Y、7M、7C、7Kは、本実施例では、非接触の非磁性一成分現像器を用いた。
【0025】
また、感光体ベルト駆動ローラ10を駆動する感光体ベルト駆動装置42、および、該感光体ベルト駆動装置42に接続され、その回転数を制御する感光体ベルト制御装置41、中間転写ドラム11を駆動する中間転写ドラム駆動装置52、該中間転写ドラム駆動装置42に接続され、その回転数を制御する中間転写ドラム制御装置51を備えている。
【0026】
さらに、各現像器7Y、7M、7C、7Kに、感光体ベルト1に対向して設けられている現像剤担持体である現像スリーブ71Y、71M、71C、71Kをそれぞれ駆動する現像スリーブ駆動装置32Y、32M、32C、32K、各現像スリーブ駆動装置32Y、32M、32C、32Kに接続され、その回転数を制御する現像スリーブ制御装置31Y、31M、31C、31Kを備えている。
【0027】
そして、感光体ベルト制御装置41、中間転写ドラム制御装置51、および現像スリーブ制御装置31Y、31M、31C、31Kはそれぞれ画像比率演算装置22に接続されている。
【0028】
上記の多色画像形成装置において、静電潜像を形成させるためのいわゆる画像入力信号Dが画像比率演算装置22に入力され、ページ内あるいは連続するページ内における各々のページ内の画像比率を各色(Y、M、C、K)ごとに演算する。
【0029】
このとき、最大の画像印字領域に対しての比率を演算するのが一般的であるが、画像を保証するための領域に対しての演算を行なっても良いが、その限りではない。本実施例では、上記の最大の画像印字領域に対しての比率を各色に対して演算する。
【0030】
ここでは、最大の画像比率を100%として説明する。例えば、通常の文字書類では5%なので、本実施例では、説明上簡略化のため、黒の場合は黒が5%とし、カラーが5%の場合は、便宜的に、Y、M、Cが各々5%とする。
【0031】
また、写真などのピクトリアル画像がその書類の一部分に含まれている場合には、例えば、30%〜70%程度であると考えられる。しかし、カラーの比率はこの場合少なくなる。
【0032】
帯電手段21により、矢印方向に周回駆動されている感光体ベルト1を均一帯電する。次いで露光装置23からの光信号が感光体ベルト1に結像され、各色の潜像となる。
【0033】
画像比率演算装置22からの情報は、感光体ベルト制御装置41に導かれ、画像比率に応じて感光体ベルト駆動装置42の回転数を制御する。
【0034】
本実施例では、感光体ベルト1の周速は48mm/s〜188mm/sまで感光体ベルト駆動装置42で連続的に変化させることができる。
【0035】
また、画像比率演算装置22からの各色の情報は現像スリーブ制御装置31Y、31M、31C、31Kに導かれ、画像比率に応じた各色の現像スリーブ駆動装置32Y、32M、32C、32Kにより現像スリーブ71Y、71M、71C、71Kの回転数を制御する。なお、本実施例では、各色現像器の現像スリーブ71Y、71M、71C、71Kの周速を48mm/s〜188mm/sの範囲で変化させることができる。
【0036】
こうして、感光体ベルト1に形成された、例えばYの潜像はイエロー用現像器7Yにて現像剤(トナー)により可視化されたトナー像として形成される。
【0037】
各々の色情報は引き続きM、C、Kの色現像剤により可視化され、中間転写体ドラム11上に1次転写される。
【0038】
一方、転写材Pが給紙ローラ対5によって中間転写体ドラム11の周速に対応して給紙搬送され、中間転写ドラム11上に形成されたトナー像が2次転写ローラ3の作用によって転写材Pに2次転写される。本実施例では、転写材としてA4サイズの例を示す。
【0039】
さらに、転写材Pは定着装置6に搬送され、ここで現像剤像が転写材Pに溶融定着される。本実施例のトナーの定着性は48mm/s〜188mm/sまで問題ないために、その制御は特に給紙搬送速度に応じて変化させることは必要ないが、画像比率に応じてその制御温度、加圧力などを変化させることを行なうと、種々の転写材にもきめ細かく対応できることはいうまでもない。
【0040】
露光装置23はレーザービーム走査光学系を用いたが、この速度も感光体ベルト1の回転に同期して、走査密度が変化しないように回転制御させた。しかし、容易に類推できるように、LEDなどの自己走査光学系を用いると、感光体ベルト1の周速の変化に応じて、露光量を一定にすることが容易となるし、また、レーザスキャナに見られるような回転変化の遅延がなく、瞬時に制御ができる。
【0041】
つぎに、下記の表1に、本実施例において、画像比率(平均値)に応じて、現像スリーブと感光体ベルトの周速を変えたときのスループットを示す。なお、上記のように、便宜的にY=M=Cの画像比率とした。また、比較例として、従来例の場合を示した。
【0042】
【表1】
表1に示したように、比較例では画像比率によらず、スループットは一定である。すなわち、黒は8ppm、フルカラーは2ppmであった。
【0043】
本実施例においては、各々のカラーの画像比率に応じてスループットが最適化でき、黒は8ppm〜24ppm、フルカラーは2ppm〜6ppmで現像器の能力を最大限に引き出す形で実現できた。
【0044】
これまで説明してきたように、画像比率に応じて、現像スリーブと感光体ベルトの速度比率を変化させるによって、現像剤劣化を極力防ぎつつ、スループットを最大限に引き出すことに大変有効であることが理解できる。
【0045】
本実施例では、レーザースキャナを用いたために、1〜5枚の平均値で各々の回転速度を制御したが、これにとどまらず、ページごとに変化させたり、ページごとに重みをつけて制御することも容易にできることが推察できる。また、外部の信号により、本実施例に示したような制御を行なうことができる。
【0046】
また、LEDなどの自己走査系の露光装置ではきめの細かい制御が可能である。
【0047】
また、本実施例では、非接触の非磁性一成分現像装置を用いて説明を行なったが、二成分磁気ブラシ現像装置や接触一成分現像装置などを用いても、同様に、本実施例が成り立つことはいうまでもない。
【0048】
実施例2
つぎに、本実施例の第2実施例について図2により説明する。
【0049】
図2に示す本実施例の多色画像形成装置は、第1実施例と概略同様の構成であるが、現像スリーブ制御装置31Y、31M、31C、31Kを不要としている。なお、前出の部材と同様の動作をする部材には同一符号を付し、説明は省略する。
【0050】
本実施例では、各色の現像器7Y、7M、7C、7Kに応じて定められた画像比率Gth(Y)、Gth(M)、Gth(C)、Gth(K)を有しており、この各色の画像比率よりも小さい画像比率に対しては、感光体ベルト1の速度を、少なくとも1色以上が該画像比率Gth(Y)、Gth(M)、Gth(C)、Gth(K)よりも大きい状態における感光体ベルトの速度よりも増加させることを特徴とするものである。
【0051】
この画像比率Gth(Y)、Gth(M)、Gth(C)、Gth(K)は、各色に対して、70%〜全面100%にて十分に濃度がでるために最低限必要な画像比率と定義され、本実施例では、濃度=1.1をその基準とした。
【0052】
また、本実施例においては、5ページの連続した書類を想定して、その平均の各々の色における画像比率の演算を画像比率演算装置62で行なった。
【0053】
ここで、現像スリーブの周速は72mm/sと一定とし、また各色に対して一定の画像比率Gth(Y)、Gth(M)、Gth(C)、Gth(K)とし、説明を簡略化するために同一の値、すなわち、Gth(Y)=Gth(M)=Gth(C)=Gth(K)=69%を用いた。
【0054】
上記のように、本実施例では、現像スリーブ71Y、71M、71C、71Kの周速は一定として、感光体ベルト1の周速を変化させた。
【0055】
下記の表2に、本実施例において、画像比率(平均値)に応じて、感光体ベルトの周速を変えたときのスループットを示す。また、比較例として、第1実施例と同様に、従来例の場合を示す。
【0056】
【表2】
各色に対して、画像比率69%であると画像比率演算装置62が判断すると、感光体ベルト駆動制御装置41から感光体ベルト駆動装置42に48mm/sから144mm/sへの増速命令が出て、結果的に表2に示すように、フルカラーにおいては、2ppm〜6ppm、黒に関しては8ppm〜24ppmのスループット(概算)を得ることができる。
【0057】
このGth(Y)、Gth(M)、Gth(C)、Gth(K)の定義は、各色に対して、70%〜全面100%が十分に濃度がでるために最低限必要な画像比率であり、本実施例では、濃度=1.1をその基準とした。
【0058】
各々の色に対して、画像比率が低い場合には、現像剤の供給量が多くても十分に現像できるために、スループットの増速に大変有効である。
【0059】
なお、本実施例として、第1実施例と同様の非接触非磁性一成分現像装置を用いたが、この画像比率Gth(Y)、Gth(M)、Gth(C)、Gth(K)は、用いる現像装置によって異なり、また、感光体ベルト1の増速も本実施例と異なることはいうまでもなく、その場合にも本発明は成立する。
【0060】
実施例3
つぎに、本発明の第3実施例について図3により説明する。
【0061】
図3に示す本実施例の多色画像形成装置は、第1実施例と概略同様の構成を備えており、画像比率制御装置の作用が異なっている。なお、前出の部材と同様の動作をする部材には同一符号を付し、説明は省略する。
【0062】
本実施例は、各色の現像器7Y、7M、7C、7Kに応じて定められた画像比率Gdth(Y)、Gdth(M)、Gdth(C)、Gdth(K)を有しており、この各々の画像比率よりも小さい画像比率に対しては、各色の現像スリーブ71Y、71M、71C、71Kの速度を、画像比率Gdth(Y)、Gdth(M)、Gdth(C)、Gdth(K)以下の状態における現像スリーブ71Y、71M、71C、71Kの速度よりも減少させることを特徴とする。
【0063】
画像比率Gdth(Y)、Gdth(M)、Gdth(C)、Gdth(K)は、本実施例では一定の69%としたが、この値は用いる現像器に依存しているので、実験により求められるものである。第2実施例にて説明したように、少なくとも、濃度=1.1が維持できる状態が好ましいと考えられる。
【0064】
本実施例においても、5ページの連続した書類を想定して、各色に対して、その平均の画像比率の演算を画像比率演算装置72で行なった。
【0065】
本実施例では、感光体ベルト1の速度は一定として各現像器の現像スリーブ71Y、71M、71C、71Kの周速を変化させた。
【0066】
下記の表3に、本実施例において、画像比率(平均値)に応じて、感光体ベルト1の周速を一定として現像スリーブ71Y、71M、71C、71Kの周速を変えたときの現像器寿命をページ数にて示した。また、比較例として、従来例の場合を示す。
【0067】
【表3】
本実施例においては、スループットは一定のフルカラー6ppm、黒24ppmであるが、各色の現像器の寿命が異なっている。
【0068】
一般的に、現像器の寿命は、現像剤、現像スリーブなどの構成部材の劣化に比例しており、その劣化は現像スリーブの周速に依存しているのは、当業者には周知の事実である。すなわち、濃度の高いところを維持するために、現像スリーブの周速を最大のスループット(本実施例では、フルカラー6ppm、黒24ppm)に合わせて設計すると、現像剤などの劣化が早くなり、現像剤が多く残っているにも関らず、その現像性が劣化してしまっていた。
【0069】
本実施例のように、画像比率に応じて現像スリーブの周速を変化させることにより、濃度が維持でき、かつ現像器の寿命を最大限に維持することが可能となる。
【0070】
本実施例の他の一態様として、図4に示すインライン型の画像形成装置も挙げられる。
【0071】
図4に示すように、イエローY、マゼンタM、シアンC、ブラックKの画像形成ステーションY、M、C、Kを転写搬送ベルト117に沿って並置した構成を備えている。そして、像担持体111Y、111M、111C、111Kを帯電装置112Y、112M、112C、112Kで帯電した後に露光装置113Y、113M、113C、113Kによりおのおのの像担持体111Y、111M、111C、111Kに各色の色情報に応じた潜像を形成させる。その後、現像装置114Y、114M、114C、114Kにより各潜像を現像剤により粉体像として可視化する。
【0072】
ついで、各像担持体111Y、111M、111C、111Kに対向配置された転写装置115Y、115M、115C、115Kにより転写搬送ベルト117に吸着搬送させた転写材P上におのおのの像担持体111Y、111M、111C、111Kに形成した粉体像を重畳転写させ、定着手段としての定着器118により未定着の粉体像を転写材Pに固定する。
【0073】
転写後に各像担持体1Y、1M、1C、1Kに残留した現像剤はクリーニング装置116Y、116M、116C、116Kにより除去される。
【0074】
また図4に示すように、搬送ベルト駆動ローラ120を駆動する搬送ベルト駆動装置1152、および、該搬送ベルト駆動装置1152に接続され、その回転数を制御する搬送ベルト制御装置1151を備えている。
【0075】
さらに、各現像スリーブ1141Y、1141M、1141C、1141Kをそれぞれ駆動する現像スリーブ駆動装置1132Y、1132M、1132C、1132K、各現像スリーブ駆動装置1132Y、1132M、1132C、1132Kに接続され、その回転数を制御する現像スリーブ制御装置1131Y、1131M、1131C、1131Kを備えている。
【0076】
そして、搬送ベルト制御装置1152、および現像スリーブ制御装置1131Y、1131M、1131C、1131Kはそれぞれ画像比率演算装置1172に接続されている。
【0077】
上記構成の多色画像形成装置においても、画像比率により現像スリーブの周速を変化させることにより、濃度が維持でき、現像器の寿命を最大限に維持することが可能となる。
【0078】
実施例4
つぎに、本発明の第4実施例について説明する。
【0079】
本実施例は、現像剤担持体上の現像剤を規制部材により規制して、現像剤の薄層を形成し、該薄層に形成された現像剤を現像剤担持体と微小間隙を開けた像担持体と対面させることを特徴とする現像装置を有することを特徴とする。
【0080】
上記実施例で、像担持体や現像剤担持体の速度をその画像比率に応じて変化させてきたが、このとき容易に想像できるように、現像装置のトルクが大きいとそのように変化させることは容易でない。
【0081】
また、二成分現像装置のように、像担持体と現像剤担持体がカウンターで回転している場合などにおいては、その摺擦トルクは大きくなる。また、一成分接触現像装置においても同様である。
【0082】
言い換えると、本実施例のように、現像剤担持体上の現像剤を規制部材により規制して現像剤の薄層を形成し、上記薄層に形成された現像剤を現像剤担持体と微小間隙を開けた像担持体と対面させることにより、容易に像担持体や現像剤担持体をその画像比率に応じて容易に変化させることができる。
【0083】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、複数の各色の画像比率に応じて、像担持体と現像剤担持体の速度比率を変化させることにより、比較的画像比率の低い画像に対して高スループットが達成でき、画像比率の高い画像に対しても好適なスループットが達成でき、また、比較的画像比率の低い画像に対して、比較的簡単に高スループットを達成でき、さらに、現像剤の劣化を防止でき、現像剤の長寿命化を達成でき、また、トルクアップを軽減できる小型で安価な多色画像形成装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例に係る多色画像形成装置を示す概略構成図である。
【図2】本発明の第2実施例に係る多色画像形成装置を示す概略構成図である。
【図3】本発明の第3実施例に係る多色画像形成装置を示す概略構成図である。
【図4】第3実施例の変形例の多色画像形成装置を示す概略構成図である。
【図5】従来の多色画像形成装置の一例を示す概略構成図である。
【符号の説明】
1 感光体ベルト(像担持体)
7Y、7M、7C、7K 現像器(現像手段)
71Y、71M、71C、71K 現像スリーブ(現像剤担持体)
Claims (2)
- 像担持体と、少なくとも2つ以上の、現像剤担持体を具備する現像手段と、を有する多色画像形成装置において、
各色の画像比率に応じて、各色毎の画像形成時の前記像担持体と前記現像剤担持体の速度比率を変化させ、
前記各現像手段に応じて定められた画像比率Gth(Y)、Gth(M)、Gth(C)、Gth(K)よりも小さい画像比率で画像を形成するときの前記像担持体の速度を、前記画像比率Gth(Y)、Gth(M)、Gth(C)、Gth(K)よりも大きい画像比率で、前記小さい画像比率と同じ色の画像を形成するときの前記像担持体の速度よりも増加させることを特徴とする多色画像形成装置。 - 前記現像手段は、前記現像剤担持体上の現像剤を規制部材により規制して、現像剤の薄層を形成し、該薄層に形成された現像剤を前記現像剤担持体と微小間隔を開けた前記像担持体と対面させることを特徴とする請求項1の多色画像形成装置。
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1999
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