JP3973818B2 - Image forming apparatus, toner adhesion amount detection means - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、像担持体上のトナー付着量を検出するトナー付着量検出手段及びこのトナー付着量検出手段を具備した各種プリンタ、複写機、ファクシミリ等の画像形成装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
一般にカラー画像形成装置では、像担持体表面に色の異なるトナー画像をそれぞれ形成し、そのトナー像を中間転写体上の同一位置に重ね転写し、さらに、この中間転写体上のトナー像を転写紙に転写している。
【0003】
転写紙上の画像濃度を常に一定で良好な状態に保つためには、像担持体表面のトナー付着量を安定させる必要があり、そのため像担持体表面のトナー付着量を反射型トナー濃度センサにより検知し、この検知結果に基き、トナー付着量を制御することが知られている。
【0004】
最近ではカラートナーの付着量をより正確に検知するため、拡散反射光光量を測定するものが、例えば特開平5−249787号公報に提案されている。カラートナーに赤外光を当てると拡散反射光を生じる。拡散反射光光量はトナー付着量に応じて増加する特性を示すため、低付着量から高付着量まで感度よく測定することができる。
【0005】
上記の様なフルカラー画像形成装置の中には、像担持体としての感光体上ではなく像担持体としての中間転写体上でトナー付着量検知を行うものも提案されている。
【0006】
一般的に反射型トナー付着量センサの場合、センサによるバラツキや温度湿度などによる出力変化を校正してやれば、同じトナーのトナー付着量とセンサ出力の関係は常に同じであると考えられてきた。
【0007】
しかし、実際には経時的なトナーの劣化、例えば、特性値の変化、主に粒形、微粉粗分含有量、円形度などの変化により徐々に、トナー付着量とセンサ出力の関係が変化し、経時的に正確なトナー付着量を検出することができなくなり、トナー付着量制御にズレが生じて、濃度バランスのくずれた異常画像が生じている。特にこの傾向は微妙な色合いが画質を左右するカラー画像形成装置において顕著である。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
この発明の課題は、経時的に正確なトナー付着量を検出することができるトナー付着量検出手段及び画像形成装置を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記目的を達成するため、以下の構成とした。
(1).少なくとも帯電、露光、現像の各手段による帯電、露光、現像の各プロセスを経て像担持体上にトナー像を形成する画像形成装置において、
前記現像の手段を構成する現像器にトナーの残量がある一定量より減っていることを検知するトナーエンド検知センサと、
前記像担持体の表面に光を照射する発光手段とこの発光手段が照射した光の反射光を受光する受光手段とこの受光手段の出力から前記像担持体上のトナー付着量を検出する制御手段を備えたトナー付着量検出手段とを有し、
前記トナーエンド検知センサがトナーエンドを表示するまでのセンサ出力回数に基づき前記制御手段によりトナーの劣化状態を判断するとともに該トナーの劣化状態に応じて前記トナー付着量を補正することとした(請求項1)。
(2).(1)記載の画像形成装置において、
補正された前記トナー付着量に基いて、画像濃度に関わる制御値を変えることとした(請求項2)。
(3).(2)に記載の画像形成装置において、前記画像濃度に関わる制御値が前記帯電手段による感光体の帯電電位、前記露光手段による露光光量、前記現像手段による現像バイアスのうち、少なくとも1つの制御値であることとした(請求項3)。
【0010】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施例であるカラー画像形成装置を図1により説明する。図1において、符号1は像担持体たる可撓性のベルト状をした感光体を示す。感光体1は支持用のローラ2、3間に張設されていて、ローラ2の回転駆動により図中矢印Aの向き(時計まわりの向き)に回転し搬送される。符号4は、感光体1の表面を均一に帯電する帯電手段たる帯電チャージャを示す。なお、帯電チャージャに代えて帯電ローラが設けられることもある。
【0011】
符号5は静電潜像を形成する露光手段としてのレーザーによる光走査装置を示し、符号6は後述するイエロー、マゼンタ、シアン、黒、の現像剤(トナー)を感光体1に供給する現像手段としてのカラー現像装置を示す。このカラー現像装置6は、回転式のいわゆるリボルバータイプであり、イエロートナーで現像する現像器6Y、シアントナーで現像する現像器6C、イエロートナーで現像する現像器6Y、黒トナーで現像する現像器6Kを中心軸のまわりに備えている。
【0012】
各現像器6Y、6M、6C、6Kには、トナーが不足してきたときにこれを電気的(磁気的)に検知するトナーエンド検知センサが設けられていて、二成分現像剤の場合、キャリアに対するトナーの比率をトナーエンド検知センサとしての透磁率センサにより検知することができるようになっている。
【0013】
各現像器6Y、6M、6C、6Kには、それぞれに対応する色のトナーを補充するトナーボトルからトナーを補充することができるようになっている。トナーエンドセンサが、トナー不足を検知すると警告が出され、この警告に従って、トナーボトルを交換するなどしてトナーの補充がなされる。
【0014】
また、各現像器6Y、6M、6C、6Kの現像ローラと感光体1間には、図示しないバイアス手段によりバイアス電圧(現像バイアス)を印加することができるようになっている。このバイアス電圧は可変である。
【0015】
符号10は中間転写体として構成された像担持体としての中間転写ベルトを示す。この中間転写ベルト10は支持ローラ11、12の間に張設されていて、回ローラ11の回転駆動により矢印Bの向き(反時計まわりの向き)に回転、搬送される。
【0016】
感光体1と中間転写ベルト10は、感光体1を支持するローラ3の部位で接触している。この接触部の中間転写ベルト10側には、導電性を有するバイアスローラ13が中間転写ベルト10裏面に所定の条件で接触している。
【0017】
このカラー画像形成装置の画像形成動作について説明する。
図1において、感光体1は帯電チャージャ4により一様に帯電された後、光走査装置5により、画像情報に基づき走査露光されて表面に静電潜像が形成される。ここで、露光する画像情報は所望のフルカラー画像をイエロー、シアン、マゼンタ、及び黒の色情報に分解した単色の画像情報であり、この画像情報により半導体レーザー(図示せず)で発生されたレーザービームLbは、図示省略の光学装置により走査、及び光路調整されて感光体1を走査させられて、静電潜像が担持される。
【0018】
ここで形成された静電潜像は、カラー現像装置6により所定のイエロー、シアン、マゼンタ、及び黒トナーで各々単色現像され、感光体1上に各々の色の画像が順次形成される。
【0019】
図中矢印A方向に回転する感光体1上に形成された各単色画像は、感光体1と同期して図中矢印B方向に回転する中間転写ベルト10上に、イエロー、シアン、マゼンタ、及び黒の単色毎に、バイアスローラ13に印加された所定の転写バイアスにより順次重ね転写される。
【0020】
中間転写ベルト10上に重ね合わされたイエロー、シアン、マゼンタ、及び黒の画像は、給紙カセットからなる給紙台17から給紙ローラ18、搬送ローラ対19a、19b、レジストローラ対20a、20bを経て転写ローラ14転写ローラ14が配置された転写部で、転写紙17a上に一括転写される。
【0021】
転写終了後、転写紙17aは定着装置80により定着されて、フルカラー画像が完成し、排紙ローラ対81a、81bを経て排紙スタック部82に排出される。
【0022】
符号15は、感光体1に常時当接し、感光体1上のトナーをクリーニングするクリーニングブレードを含むクリーニング装置を示し、符号15cは廃棄トナー回収容器を示す。
【0023】
符号16は、中間転写ベルト10のクリーニング装置を示す。このクリーニング装置16のクリーニングブレード16aは、画像形成動作中には中間転写ベルト10表面から離間した位置に保持され、形成像が上述の転写紙17a上に転写された後に中間転写ベルト10表面に当接される。
【0024】
中間転写ベルト10上よりクリーニングブレード16aによって掻き取られた廃棄トナーは、クリーニング装置16内に設けられたオーガ16bにより、図面手前方向に搬送され、さらにプロセスカートリッジ31手前側面に設けられた、図示を省略した搬送部により廃棄トナー回収用器15cに搬送される。所定量以上の廃棄トナーが廃棄トナー回収用器15c内に収容された時点でプロセスカートリッジ31に対し廃棄トナー回収用器15cを交換することより、プロセスカートリッジ31の長寿命化が図られる。
【0025】
感光体、帯電チャージャ4、中間転写ベルト10、クリーニング装置15、16は、プロセスカートリッジ31と一体的に構成され、廃棄トナー回収用器15cは、プロセスカートリッジ31に対して交換可能に組み込まれている。プロセスカートリッジ31のレジストローラ20b側のケース外装部分は、用紙搬送ガイドとしての機能も備えている。
【0026】
符号100は中間転写ベルト10上のトナー付着量を検出するためのトナー付着量センサを示す。本例のトナー付着量センサ100は、図2に示すように、中間転写ベルト10の表面に光を照射する発光手段として赤外発光ダイオード100Aと、この赤外発光ダイオード100Aが照射した光の拡散反射光を受光する受光手段としてフォトダイオード100Bからなる。
【0027】
図3に示すように、感光体1上に作像されたトナー付着量検出用パッチが、感光体1と中間転写ベルト10の接触する位置で中間転写ベルト上に転写され、中間転写ベルト10上に付着してトナーパッチ18が中間転写ベルト10上に形成される。このトナーパッチ18は中間転写ベルト10に対向して取り付けられたトナー付着量センサ100により検出される。
【0028】
図2において、フォトダイオード100Bは受光量に応じた電圧を出力する構成となっており、赤外発光ダイオード100Aが照射したトナーパッチ18の拡散反射光をフォトダイオード100Bが受光し、光電変換された出力信号が制御手段101に入力されるようになっている。
【0029】
フォトダイオード100Bの出力を入力したCPU内蔵の制御手段101は、演算により中間転写ベルト10上のトナー付着量を検出し、トナー付着量が狙いの量からずれていれば、当該画像形成装置における画像濃度に関わる制御値を変更して上記ずれの量がせばまるように制御する。
【0030】
画像濃度に関わる制御値としては、帯電チャージャ4による感光体1の帯電電圧、光走査装置5による露光光量、現像器6Y、6M、6C、6Kにおける現像バイアスを挙げることができ、これらのうち、少なくとも1つの制御値を変えて画像濃度を調節することができる。
これらトナー付着量検出センサ100と前記制御手段101とにより、トナー付着量検出手段102が構成されている。
【0031】
パッチ18の面積は光走査装置5による露光面積で決まり、一定の大きさの既知の値である。よって、パッチ18当たりのトナー付着量から単位面積当たりのトナー付着量M/Aを実測することができ、その付着量でのトナー付着量センサ100の出力電圧Vsも実測できる。
【0032】
図4は単位面積当たりの付着量M/Aとトナー付着量センサ出力電圧Vsの関係を示したものである。図中破線は初期トナーにおける出力電圧値であり、実線は同じトナーで経時劣化したものについての出力電圧値である。
【0033】
単位面積当たりの付着量M/Aを等しくして、経時劣化したトナーと初期トナーの各出力電圧Vsを比較した場合、経時劣化したトナーの方が初期トナーよりも出力電圧Vsが低い傾向を示す。
【0034】
これは、現像器内6Y、6C、6M、6Kをトナーが循環している間に、経時的にトナーの形が変化(一般的に角が取れて丸くなる)し、また微粉、粗分などの量が増えることにより拡散反射光光量が低下してしまうためと考えられる。
【0035】
このように、初期トナーと劣化トナーとで拡散反射光光量に差があるにも関わらず、初期トナーにおける単位面積当たりの付着量M/Aと出力電圧Vsの関係だけにより、画像濃度に関わる制御値を変更しようとする場合、劣化トナーでは出力電圧Vsが狙いの制御値よりも小さいと判断するのであるから、経時的に画像の濃度は濃くなる傾向に制御されてしまい、実際とのずれが生じてしまう。
【0036】
出力電圧Vsについて新規トナーに対する劣化の程度による出力電圧Vsのずれ量を把握できる。従って、トナーの劣化の程度を判断することにより、画像濃度に関わる制御値を変更する補正をすることができる。
【0037】
トナーの劣化程度を判断する指標としては次のものがある。
例1:トナーの劣化状態を作像数カウント値で判断する例(参考例)
ケース1:トナー付着量検出手段において、トナーの劣化状態を、像担持体に対する作像回数から判断する。図1に示した画像形成装置の例では、像担持体としての中間転写ベルト10に対するカラー現像装置6による現像回数を作像回数としてトナーの劣化の状態を判断することができる。ここで、劣化の状態とは、トナー付着量検出手段102による検出結果に影響がでるような劣化の程度という意味である。
【0038】
各現像器6Y、6M、6C、6Kにおける使用回数がカウントされるようにしておき、これらの各カウンターの累積値を以って作像数カウント値として、この作像数カウント値からトナーの劣化の程度を判断する。この場合、トナーの劣化の程度を判断するのであるから、各現像器6Y、6M、6C、6Kにおいて、各トナーボトルの補充があったときには各カウンタ値をクリアし、このクリア時点からの累積カウント数に応じてトナーの劣化の状態を判断する。
【0039】
プロセスコントロール時、それまでの作像数カウンタ値をnとすると、このnの値に応じて図2に示した制御手段101における演算の演算式を変えることで出力電圧Vsに応じた、劣化による誤差を含まないトナー付着量を求めることができ、このトナー付着量データから、カラー画像形成において色バランスが良好な最適なトナー付着量となし得る最適な感光体の帯電電位、最適な露光光量、最適な現像バイアスなどを制御することができる。
【0040】
例えば、予め、作像数カウント値に応じた劣化の状態(程度)を調べておき、その作像数カウント値に応じた、劣化による誤差を補正したトナーの付着量を求める演算式を用意しておく。その上で作像数カウント値に応じトナーの付着量を求める演算式を使い分けて、劣化による誤差を補正したトナーの付着量を求め、このトナーの付着量に基いて、画像濃度に関わる制御値を変える。
【0041】
図5により、制御手段101による制御の例を説明する。
制御手段101には現在の作像数カウント値nが入力されるようになっている。また、予め、作像数カウント値nがA<n≦Bのときには付着量演算式1、作像数カウント値nがB<n≦Cのときには付着量演算式2、作像数カウント値nがC<n≦Dのときには付着量演算式3、作像数カウント値nがn>Dのときには付着量演算式4を用いるように、それぞれの劣化の程度に応じて、劣化による誤差を補正したトナーの付着量を求めるための付着量演算式が定められている。
【0042】
このような前提のもとで、トナー付着量に関するプロセスコントロールがスタートすると、例えば、イエロートナーについて、ステップP1では図3で説明したようなトナーパッチ18が作られる。ステップP2ではトナー付着量センサ100によりトナーパッチ18を検知し、この出力Vsが図2の制御手段101に入力される。
【0043】
ステップP3では、現在の作像数カウント値nがA<n≦Bにあるかどうかを判断し、「イエス」ならステップP4に進み付着量演算式1を用いて劣化による誤差を補正したトナーの付着量を求める。「ノウ」ならステップP5に進む。
【0044】
ステップP5では、現在の作像数カウント値nがB<n≦Cであるかどうかを判断し、「イエス」ならステップP6に進み付着量演算式2を用いて劣化による誤差を補正したトナーの付着量を求める。「ノウ」ならステップP7に進む。
【0045】
ステップP7では、現在の作像数カウント値nがC<n≦Dであるかどうかを判断し、「イエス」ならステップP8に進み付着量演算式3を用いて劣化による誤差を補正したトナーの付着量を求める。「ノウ」ならステップP9に進む。ステップP9では、現在の作像数カウント値nがn<Dであり、付着量演算式4を用いて劣化による誤差を補正したトナーの付着量を求める。
【0046】
このように、作像数カウント値nの値に応じて演算式を変えることで、トナーの劣化による誤差を含まないトナー付着量を求めることができ、そのトナー付着量データから、ステップP10において、画像濃度に関わる制御値、例えば、帯電手段による感光体の帯電電位(帯電ローラでは帯電電圧、帯電チャージャによる帯電ではグリッドのバイアス)、露光手段による露光光量(発光源としてのレーザーダイオードLDの光量)、現像手段による現像バイアスのうち、少なくとも1つの制御値を変えて、イエロートナーについて他の色とのカラーバランスのとれた最適なトナー付着量に制御することができる。
【0047】
他のシアン、マゼンタ、イエロー、黒についても同様とする。
ケース2:
ケース1のように、作像数カウント値nの値に応じて付着量演算式を使い分けるのでなく、作像数カウント値nを直接付着量演算式に当てはめて劣化によるトナー付着量の誤差を補正したトナーの付着量を求めることもできる。この場合には、例1の場合と比べて、演算式が複雑となり、演算も込み入ったものとなるがより詳細な結果が得られる。
【0048】
この制御も図2における制御手段101により行なうものとして制御の例を図6により説明する。制御手段101には現在の作像数カウント値nが入力されるようになっている。また、制御手段101には、予め作像数カウント値nを用いた付着量の演算式がプログラムされている。ここで、作像数カウント値nでのトナー付着量Mの演算式は、M=f(Vs)×f(n)で示される。但し、f(Vs)は出力電圧Vsの関数式で出力電圧Vsから直接トナー付着量を求めるいわば基本式であり、f(n)は作像数カウント値nの関数式でトナーの劣化の状態に応じて補正されるいわば補正式である。
【0049】
図6において、トナー付着量に関するプロセスコントロールがスタートすると、例えば、イエロートナーについて、ステップPP1では図3で説明したようなトナーパッチ18が作られる。ステップPP2ではトナー付着量センサ100によりトナーパッチ18を検知し、この出力Vsが図2の制御手段101に入力される。
【0050】
ステップPP3では、現在の作像数カウント値nと、現在の出力電圧Vsとが、M=f(Vs)×f(n)の式に入れられてトナー付着量Mが演算される。こうして、劣化による誤差を補正したトナーの付着量が求められる。
【0051】
このように、作像数カウント値nの値に応じた、トナーの劣化による誤差を含まないトナー付着量を求めることができ、そのトナー付着量データから、ステップPP4において、画像濃度に関わる制御値、例えば、帯電手段による感光体の帯電電位(帯電ローラでは帯電電圧、帯電チャージャによる帯電ではグリッドのバイアス)、露光手段による露光光量(発光源としてのレーザーダイオードLDの光量)、現像手段による現像バイアスのうち、少なくとも1つの制御値を変えて、イエロートナーについて他の色とのカラーバランスのとれた最適なトナー付着量に制御することができる。他のシアン、マゼンタ、イエロー、黒についても同様とする。
【0052】
本例1の場合には、像担持体に対する作像回数という間接的なデータからトナーの劣化状態を判断するのであるから、精密とはいえないが、作像回数のデータとしてプリント回数のデータを利用するなど、比較的簡単に実施できる利点がある。
例2:トナーの劣化状態を像担持体に作像した画像データの画素数の累積値より判断する例(参考例)
トナーの劣化は前記した作像数カウンタ値n以外でも、現像器内6Y、6C、6M、6Kをトナーが循環することにより、経時的にトナーの形が変化することにより生ずる。現像器内のトナーの循環は現像器の作動量と関連している。現像器の作動量は、作像されたデータの画素数の累積値と関連している。
【0053】
作像されたデータの画素数の累積値から現像器におけるトナー残量を把握することができ、トナー残量が少ないことは現像器の作動量が大きいことを意味する。従って、作像されたデータの画素数の累積値から、トナーの劣化状態をより確実に予想できる。
【0054】
ここで画素数とは、例えば600×600 dot/inchの場合、A4サイズで約34.8Mdotの画素数である。このとき、1画素当たりのトナー量が10ngだとすれば、A4、5%チャートを1000枚出力すると、17.4gのトナーを消費したことが分かる。これにより、このトナー消費量に相当するトナーの劣化の状態を、作像数カウンタ値nの代りに、作像されたデータの画素数の累積値を使って把握し、これに基き、画像濃度に関わる制御値を変えることもできる。
【0055】
具体的な手法は、例1において図5、図6で説明した内容において、作像数カウンタ値nの代りに、作像されたデータの画素数の累積値を用いればよい。作像されたデータの画素数の累積値は、デジタル書込みを行なう画像形成装置であれば容易に得ることができ、図5、図6に準じた制御においてこれのデータを利用することができる。
【0056】
本例の場合には、作像したデータの画素数を使用するので、デジタル画像形成装置において簡単に利用することができる。
例3:トナーの劣化状態をトナーエンド検知センサ出力により判断する例
トナーの劣化は、現像器内6Y、6C、6M、6Kをトナーが循環することにより経時的にトナーの形が変化することにより生ずる。そして、現像器内のトナーの循環は現像器の作動量と関連していて、トナー残量が少ないことは現像器の作動量が大きいことを意味し、従って、トナーの劣化状態も進んでいるといえる。
【0057】
よって、現像器にトナーの残量がある一定量より減っていることを検知するトナーエンド検知センサが付いていれば、このトナーエンド検知センサの出力からトナーの劣化状態を把握することができる。
【0058】
トナーエンド検知センサは、透磁率の変化をみるなどして、キャリアに対するトナーの比率を常時監視しており、キャリアに対するトナーの比率が一定値以下と判断したときにトナーエンドを表示する。トナーエンド検知センサはトナーエンド表示をするまでに何百回ものセンサ出力を出す。そこで、この検知回数からトナーの劣化状態を判断することができる。
【0059】
具体的な手法は、例1において図5、図6で説明した内容において、作像数カウンタ値nの代りに、トナーエンド検知センサがトナーエンド表示をするまでのセンサ出力回数を用いればよい。作像されたデータの画素数の累積値は、デジタル書込みを行なう画像形成装置であれば容易に得ることができ、図5、図6に準じた制御においてこれのデータを利用することができる。
【0060】
本例の場合には、現像器における実際のトナー消費にかかるデータを基にするのであるから、精度のよい補正制御を可能にする。
【0061】
以上に説明した各例における補正制御を図1に述べたカラー画像形成装置に適用するば、カラーバランスのとれた画像を得ることができる。白黒画像形成装置では、濃度の適正な画像を得ることができる。
【0062】
以上の例以外にも、トナー付着量センサの受光方式が正反射型の場合や、トナーが重合トナーの様な場合においても、基本的に経時的な劣化などによりトナー特性が変化していれば、トナー付着量とセンサ出力の関係は変化してしまうため、補正する必要が生じ、前記した例に準じて補正することができる。
【0063】
【発明の効果】
請求項1記載の発明では、実際のトナー消費にかかるデータを基にするのであるから、精度のよい補正制御を可能にする。
請求項2記載の発明では、カラー画像形成装置においてカラーバランスのとれた画像を得ることができる。白黒画像形成装置では、濃度の適正な画像を得ることができる。
請求項3記載の発明では、いくつかの画像濃度に関わる制御値のうち、利用しやすい少なくとも1つを選択することで十分な補正効果を得る。
【図面の簡単な説明】
【図1】カラー画像形成装置の概略構成図である。
【図2】トナーパッチの形成状態を説明した中間転写ベルトまわりの斜視図である。
【図3】トナー付着量検出手段の概略構成図である。
【図4】センサ出力とトナー付着量との関係を初期トナーと劣化トナーで比較した特性図である。
【図5】本発明の制御プロセスを説明した図である。
【図6】本発明の制御プロセスを説明した図である。
【符号の説明】
10 中間転写ベルト
100 トナー付着量センサ
102 トナー付着量検出手段[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a toner adhesion amount detecting means for detecting the toner adhesion amount on an image carrier, and an image forming apparatus such as various printers, copying machines, facsimiles and the like equipped with the toner adhesion amount detection means.
[0002]
[Prior art]
In general, in a color image forming apparatus, toner images of different colors are formed on the surface of an image carrier, the toner images are superimposed and transferred to the same position on the intermediate transfer member, and the toner image on the intermediate transfer member is transferred. It is transferred to paper.
[0003]
In order to keep the image density on the transfer paper always constant and good, it is necessary to stabilize the toner adhesion amount on the surface of the image carrier. For this reason, the toner adhesion amount on the surface of the image carrier is detected by a reflective toner density sensor. It is known to control the toner adhesion amount based on the detection result.
[0004]
Recently, in order to more accurately detect the amount of color toner adhered, a method for measuring the amount of diffusely reflected light has been proposed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-249787. When infrared light is applied to the color toner, diffuse reflected light is generated. Diffuse reflected light quantity is to show the characteristics you increase depending on the toner adhesion amount can be measured with high sensitivity from a low coating weight to high adhesion amount.
[0005]
Among the full-color image forming apparatuses as described above, there has been proposed an apparatus that detects the toner adhesion amount on an intermediate transfer member as an image carrier, not on a photosensitive member as an image carrier.
[0006]
In general, in the case of a reflection type toner adhesion amount sensor, it has been considered that the relationship between the toner adhesion amount of the same toner and the sensor output is always the same if the output change due to variations in the sensor or temperature and humidity is calibrated.
[0007]
However, in actuality, the relationship between the toner adhesion amount and the sensor output gradually changes due to the deterioration of the toner over time, for example, the change of the characteristic value, mainly the change of the particle shape, the fine powder content, the circularity, etc. As a result, an accurate toner adhesion amount cannot be detected over time, and the toner adhesion amount control is shifted, resulting in an abnormal image with an imbalanced density balance. In particular, this tendency is remarkable in a color image forming apparatus in which a subtle hue affects the image quality.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
An object of the present invention is to provide a toner adhesion amount detection means and an image forming apparatus capable of detecting an accurate toner adhesion amount over time.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the object, the present invention has the following configuration.
(1). In an image forming apparatus that forms a toner image on an image carrier through at least charging, exposure, and development processes by means of charging, exposure, and development.
A toner-end sensor for detecting that has decreased from a certain amount is a remaining amount of toner in the developing device that constitutes the means of the development,
Control means for detecting the toner adhesion amount on the image bearing member from the output of the light receiving means receiving means Toko emitting means emitting means Toko for irradiating light on the surface of the image bearing member for receiving reflected light of the light emitted And a toner adhesion amount detection means comprising
And said toner-end detection sensor to correct the toner adhesion amount in accordance with the deterioration state of the toner with determining the deteriorated state of the litho toner by the said control means based on the sensor output number to display the toner end (Claim 1).
(2). (1) In the image forming apparatus described in
Based on the auxiliary Tadashisa the the toner adhesion amount, it was decided to change the control value relating to the image density (claim 2).
(3). (2) In the image forming apparatus according to (2), the control value related to the image density is at least one control value among a charging potential of the photosensitive member by the charging unit, an exposure light amount by the exposing unit, and a developing bias by the developing unit. (Claim 3) .
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
A color image forming apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a photosensitive belt-like photoconductor as an image carrier. The photosensitive member 1 is stretched between the supporting rollers 2 and 3, and is rotated and conveyed in the direction of arrow A (clockwise direction) in the drawing by the rotational driving of the roller 2. Reference numeral 4 denotes a charging charger as charging means for uniformly charging the surface of the photoreceptor 1. A charging roller may be provided in place of the charging charger.
[0011]
Reference numeral 5 denotes an optical scanning device using a laser as an exposure means for forming an electrostatic latent image, and reference numeral 6 denotes a developing means for supplying a developer (toner) of yellow, magenta, cyan, and black, which will be described later, to the photoreceptor 1. A color developing apparatus as shown in FIG. This color developing device 6 is a so-called revolver type of rotation type, a developing device 6Y for developing with yellow toner, a developing device 6C for developing with cyan toner, a developing device 6Y for developing with yellow toner, and a developing device for developing with black toner. 6K is provided around the central axis.
[0012]
Each of the developing devices 6Y, 6M, 6C, and 6K is provided with a toner end detection sensor that electrically (magnetically) detects the toner shortage. In the case of a two-component developer, The toner ratio can be detected by a magnetic permeability sensor as a toner end detection sensor.
[0013]
The developing devices 6Y, 6M, 6C, and 6K can be replenished with toner from a toner bottle that replenishes the corresponding color toner. When the toner end sensor detects a shortage of toner, a warning is issued, and in accordance with this warning, the toner is replenished by replacing the toner bottle.
[0014]
In addition, a bias voltage (development bias) can be applied between the developing rollers of the developing devices 6Y, 6M, 6C, and 6K and the photosensitive member 1 by a biasing unit (not shown). This bias voltage is variable.
[0015]
[0016]
The photosensitive member 1 and the
[0017]
An image forming operation of this color image forming apparatus will be described.
In FIG. 1, the photosensitive member 1 is uniformly charged by a charging charger 4 and then subjected to scanning exposure based on image information by an optical scanning device 5 to form an electrostatic latent image on the surface. Here, the image information to be exposed is monochromatic image information obtained by decomposing a desired full-color image into yellow, cyan, magenta, and black color information, and a laser generated by a semiconductor laser (not shown) based on this image information. The beam Lb is scanned and optical path adjusted by an optical device (not shown), and the photosensitive member 1 is scanned to carry an electrostatic latent image.
[0018]
The electrostatic latent image formed here is monochromaticly developed with predetermined yellow, cyan, magenta, and black toners by the color developing device 6, and images of the respective colors are sequentially formed on the photoreceptor 1.
[0019]
Each single-color image formed on the photosensitive member 1 rotating in the direction of arrow A in the drawing is yellow, cyan, magenta, and magenta on the
[0020]
The yellow, cyan, magenta, and black images superimposed on the
[0021]
After the transfer is completed, the transfer paper 17a is fixed by the fixing
[0022]
Reference numeral 15 denotes a cleaning device that includes a cleaning blade that always contacts the photoreceptor 1 and cleans the toner on the photoreceptor 1, and reference numeral 15c denotes a waste toner collection container.
[0023]
[0024]
The waste toner scraped off from the
[0025]
The photosensitive member, the charging charger 4, the
[0026]
[0027]
As shown in FIG. 3, the toner adhesion amount detection patch formed on the photoreceptor 1 is transferred onto the intermediate transfer belt at a position where the photoreceptor 1 and the
[0028]
In FIG. 2, the photodiode 100B is configured to output a voltage corresponding to the amount of light received, and the photodiode 100B receives the diffusely reflected light of the
[0029]
The control means 101 with built-in CPU that receives the output of the photodiode 100B detects the toner adhesion amount on the
[0030]
Examples of the control value related to the image density include the charging voltage of the photosensitive member 1 by the charging charger 4, the exposure light amount by the optical scanning device 5, and the developing bias in the developing units 6Y, 6M, 6C, and 6K. The image density can be adjusted by changing at least one control value.
The toner adhesion
[0031]
The area of the
[0032]
FIG. 4 shows the relationship between the adhesion amount M / A per unit area and the toner adhesion amount sensor output voltage Vs. In the figure, the broken line is the output voltage value of the initial toner, and the solid line is the output voltage value of the same toner that has deteriorated with time.
[0033]
When the adhesion amount M / A per unit area is made equal and the output voltages Vs of the toner deteriorated with time and the initial toner are compared, the output voltage Vs of the toner deteriorated with time tends to be lower than that of the initial toner. .
[0034]
This is because the toner shape changes over time (generally rounds off corners) while the toner circulates in the developing units 6Y, 6C, 6M, and 6K, and fine powder, coarse content, etc. This is probably because the amount of diffusely reflected light decreases as the amount of light increases.
[0035]
As described above, the control relating to the image density is performed only by the relationship between the adhesion amount M / A per unit area of the initial toner and the output voltage Vs, despite the difference in the amount of diffuse reflected light between the initial toner and the deteriorated toner. When the value is to be changed, it is determined that the output voltage Vs is smaller than the target control value for the deteriorated toner. Therefore, the density of the image is controlled so as to increase with time, and a deviation from the actual value is detected. It will occur.
[0036]
With respect to the output voltage Vs, the deviation amount of the output voltage Vs depending on the degree of deterioration of the new toner can be grasped. Therefore, by determining the degree of toner deterioration, it is possible to perform correction to change the control value related to the image density.
[0037]
The following are indicators for judging the degree of toner deterioration.
Example 1: Example of judging toner degradation status based on the number of image forming counts (reference example)
Case 1: In the toner adhesion amount detection means, the deterioration state of the toner is determined from the number of image formations on the image carrier. In the example of the image forming apparatus shown in FIG. 1, the state of toner deterioration can be determined using the number of developments by the color developing device 6 for the
[0038]
The number of times of use in each of the developing devices 6Y, 6M, 6C, and 6K is counted, and the accumulated value of each of these counters is used as the image forming number count value, and the toner deterioration is calculated from the image forming number count value. Judge the degree of. In this case, since the degree of toner deterioration is determined, each developer bottle 6Y, 6M, 6C, 6K clears each counter value when each toner bottle is replenished, and the cumulative count from this clearing point. The state of toner deterioration is determined according to the number.
[0039]
At the time of process control, if the image forming number counter value so far is n, the calculation formula of the calculation in the control means 101 shown in FIG. 2 is changed according to the value of n, so that it depends on the deterioration according to the output voltage Vs. The toner adhesion amount without error can be obtained, and from this toner adhesion amount data, the optimum toner adhesion amount with good color balance in color image formation and the optimum charge potential of the photosensitive member, the optimum exposure light amount, It is possible to control the optimum developing bias.
[0040]
For example, an arithmetic expression is prepared in advance to check the deterioration state (degree) according to the image forming number count value, and to calculate the toner adhesion amount in which the error due to deterioration is corrected according to the image forming number count value. Keep it. Based on this, the calculation formula for determining the toner adhesion amount according to the image formation count value is used separately to determine the toner adhesion amount with the error due to deterioration corrected. Based on this toner adhesion amount, a control value related to the image density is obtained. change.
[0041]
An example of control by the control means 101 will be described with reference to FIG.
The control means 101 is inputted with the current image forming number count value n. Further, in advance, when the image forming number count value n is A <n ≦ B, the adhesion amount calculating formula 1, when the image forming number count value n is B <n ≦ C, the adhesion amount calculating formula 2, and the image forming number count value n. The error due to deterioration is corrected in accordance with the degree of deterioration, so that the adhesion amount calculation formula 3 is used when C <n ≦ D, and the adhesion amount calculation formula 4 is used when the image forming number count value n is n> D. An adhesion amount calculation formula for determining the adhered toner adhesion amount is determined.
[0042]
Under such a premise, when the process control relating to the toner adhesion amount starts, for example, for the yellow toner, the
[0043]
In Step P3, it is determined whether or not the current image forming number count value n is A <n ≦ B. If “Yes”, the process proceeds to Step P4, where the toner error whose error due to deterioration has been corrected using the attached amount arithmetic expression 1 is used. Find the amount of adhesion. If “NO”, the process proceeds to Step P5.
[0044]
In Step P5, it is determined whether or not the current image forming number count value n is B <n ≦ C. If “Yes”, the process proceeds to Step P6, and the error of the toner whose error due to deterioration has been corrected using the attached amount arithmetic expression 2 is determined. Find the amount of adhesion. If “NO”, the process proceeds to Step P7.
[0045]
In Step P7, it is determined whether or not the current image forming number count value n is C <n ≦ D. If “yes”, the process proceeds to Step P8 and the error of the toner whose error due to deterioration has been corrected using the attached amount arithmetic expression 3 is determined. Find the amount of adhesion. If “NO”, the process proceeds to Step P9. In Step P9, the current image forming number count value n is n <D, and the adhesion amount of the toner in which the error due to deterioration is corrected is obtained using the adhesion amount calculation formula 4.
[0046]
As described above, by changing the arithmetic expression according to the value of the image forming number count value n, it is possible to obtain the toner adhesion amount that does not include an error due to toner deterioration. From the toner adhesion amount data, in step P10, Control values related to image density, for example, charging potential of the photosensitive member by the charging means (charging voltage for the charging roller, grid bias for charging by the charging charger), exposure light amount by the exposure means (light amount of the laser diode LD as the light source) By changing at least one control value of the developing bias by the developing means, it is possible to control the yellow toner to an optimum toner adhesion amount that is in color balance with other colors.
[0047]
The same applies to other cyan, magenta, yellow, and black.
Case 2:
As in Case 1, instead of using an adhesion amount calculation formula depending on the value of the image formation count value n, the image formation count value n is directly applied to the adhesion amount calculation formula to correct an error in toner adhesion due to deterioration. It is also possible to determine the amount of adhered toner. In this case, as compared with the case of Example 1, the arithmetic expression becomes complicated and the calculation is complicated, but a more detailed result can be obtained.
[0048]
An example of the control will be described with reference to FIG. 6, assuming that this control is also performed by the control means 101 in FIG. The control means 101 is inputted with the current image forming number count value n. The
[0049]
In FIG. 6, when the process control relating to the toner adhesion amount starts, for example, for the yellow toner, the
[0050]
In step PP3, the current image formation number count value n and the current output voltage Vs are put into the equation M = f (Vs) × f (n), and the toner adhesion amount M is calculated. Thus, the toner adhesion amount in which the error due to deterioration is corrected is obtained.
[0051]
In this way, it is possible to determine the toner adhesion amount that does not include an error due to toner degradation according to the value of the image formation count value n. From the toner adhesion amount data, in step PP4, a control value related to the image density. For example, the charging potential of the photosensitive member by the charging unit (charging voltage for the charging roller, grid bias for charging by the charging charger), the exposure light amount by the exposure unit (the light amount of the laser diode LD as the light source), the developing bias by the developing unit Among them, it is possible to change the at least one control value to control the yellow toner to an optimum toner adhesion amount that is in a color balance with other colors. The same applies to other cyan, magenta, yellow, and black.
[0052]
In the case of Example 1, since the toner deterioration state is determined from indirect data such as the number of times of image formation on the image carrier, it cannot be said that it is precise. There is an advantage that it can be implemented relatively easily.
Example 2: Example of determining the deterioration state of toner from the cumulative value of the number of pixels of image data formed on the image carrier (reference example)
Toner deterioration occurs when the shape of the toner changes over time as the toner circulates in the developing devices 6Y, 6C, 6M, and 6K other than the above-described image forming number counter value n. The toner circulation in the developing device is related to the operation amount of the developing device. The operation amount of the developing device is related to the cumulative value of the number of pixels of the imaged data.
[0053]
The remaining amount of toner in the developing device can be ascertained from the cumulative value of the number of pixels of the imaged data, and a small amount of toner means that the operation amount of the developing device is large. Therefore, the toner deterioration state can be predicted more reliably from the cumulative value of the number of pixels of the imaged data.
[0054]
Here, for example, in the case of 600 × 600 dots / inch, the number of pixels is the number of pixels of about 34.8 Mdots in A4 size. At this time, if the amount of toner per pixel is 10 ng, 17.4 g of toner is consumed when 1000 sheets of A4, 5% chart are output. As a result, the state of toner deterioration corresponding to the toner consumption is grasped using the accumulated value of the number of pixels of the imaged data instead of the image forming number counter value n, and based on this, the image density is determined. It is also possible to change the control value related to.
[0055]
As a specific method, in the contents described in FIG. 5 and FIG. 6 in Example 1, an accumulated value of the number of pixels of imaged data may be used instead of the image forming number counter value n. The accumulated value of the number of pixels of the imaged data can be easily obtained by an image forming apparatus that performs digital writing, and this data can be used in the control according to FIGS.
[0056]
In the case of this example, since the number of pixels of the imaged data is used, it can be easily used in the digital image forming apparatus.
Example 3: Example of determining toner deterioration state based on output of toner end detection sensor Toner deterioration is caused by the change in toner shape over time due to toner circulating in developing units 6Y, 6C, 6M, and 6K. Arise. The toner circulation in the developing device is related to the operating amount of the developing device, and a small amount of toner means that the operating amount of the developing device is large, and therefore the deterioration state of the toner is also progressing. It can be said.
[0057]
Therefore, if the developing unit is provided with a toner end detection sensor that detects that the remaining amount of toner is less than a certain amount, the toner deterioration state can be grasped from the output of the toner end detection sensor.
[0058]
The toner end detection sensor constantly monitors the ratio of the toner to the carrier, for example, by checking the change in magnetic permeability, and displays the toner end when it is determined that the ratio of the toner to the carrier is equal to or less than a certain value. The toner end detection sensor outputs the sensor output hundreds of times before displaying the toner end. Therefore, the toner deterioration state can be determined from the number of times of detection.
[0059]
As a specific method, in the content described in FIGS. 5 and 6 in Example 1, the number of sensor outputs until the toner end detection sensor performs toner end display may be used instead of the image forming number counter value n. The accumulated value of the number of pixels of the imaged data can be easily obtained by an image forming apparatus that performs digital writing, and this data can be used in the control according to FIGS.
[0060]
In the case of this example, since it is based on data relating to actual toner consumption in the developing device, accurate correction control can be performed.
[0061]
When the correction control in each example described above is applied to the color image forming apparatus described in FIG. 1, an image having a color balance can be obtained. In the black and white image forming apparatus, an image having an appropriate density can be obtained.
[0062]
In addition to the above examples, even when the light receiving method of the toner adhesion amount sensor is a regular reflection type or when the toner is a polymerized toner, the toner characteristics basically change due to deterioration over time. Since the relationship between the toner adhesion amount and the sensor output changes, correction is required, and correction can be performed according to the above-described example.
[0063]
【The invention's effect】
In the first aspect of the present invention, since it is to based on the data relating to the actual toner consumption, that enables accurate correction control.
According to the second aspect of the present invention, it is possible to obtain a color balanced image in the color image forming apparatus. In the black and white image forming apparatus, an image having an appropriate density can be obtained.
According to the third aspect of the invention, a sufficient correction effect can be obtained by selecting at least one of the control values related to the image density that is easy to use.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a color image forming apparatus.
FIG. 2 is a perspective view around an intermediate transfer belt, explaining a toner patch formation state.
FIG. 3 is a schematic configuration diagram of toner adhesion amount detection means.
FIG. 4 is a characteristic diagram comparing the relationship between the sensor output and the toner adhesion amount between the initial toner and the deteriorated toner.
FIG. 5 is a diagram illustrating a control process of the present invention.
FIG. 6 is a diagram illustrating a control process of the present invention.
[Explanation of symbols]
10
Claims (3)
前記現像の手段を構成する現像器にトナーの残量がある一定量より減っていることを検知するトナーエンド検知センサと、
前記像担持体の表面に光を照射する発光手段とこの発光手段が照射した光の反射光を受光する受光手段とこの受光手段の出力から前記像担持体上のトナー付着量を検出する制御手段を備えたトナー付着量検出手段とを有し、
前記トナーエンド検知センサがトナーエンドを表示するまでのセンサ出力回数に基づき前記制御手段によりトナーの劣化状態を判断するとともに該トナーの劣化状態に応じて前記トナー付着量を補正することを特徴とする画像形成装置。 In an image forming apparatus for forming a toner image on an image carrier through at least charging, exposure and development processes by means of charging, exposure and development,
A toner-end sensor for detecting that has decreased from a certain amount is a remaining amount of toner in the developing device that constitutes the means of the development,
Control means for detecting the toner adhesion amount on the image bearing member from the output of the light receiving means receiving means Toko emitting means emitting means Toko for irradiating light on the surface of the image bearing member for receiving reflected light of the light emitted And a toner adhesion amount detection means comprising
Said toner end detection sensor to correct the toner adhesion amount in accordance with the deterioration state of the toner with determining the deteriorated state of the litho toner by the said control means based on the sensor output number to display the toner end An image forming apparatus.
補正された前記トナー付着量に基いて、画像濃度に関わる制御値を変えることを特徴とする画像形成装置。 The image forming apparatus according to claim 1 .
Based on the auxiliary Tadashisa the the toner adhesion amount, an image forming apparatus characterized by changing a control value relating to the image density.
前記画像濃度に関わる制御値が前記帯電手段による感光体の帯電電位、前記露光手段による露光光量、前記現像手段による現像バイアスのうち、少なくとも1つの制御値であることを特徴とする画像形成装置。The image forming apparatus according to claim 2.
The image forming apparatus according to claim 1, wherein the control value related to the image density is at least one of a charging potential of the photosensitive member by the charging unit, an exposure light amount by the exposure unit, and a developing bias by the developing unit.
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