JP4261867B2 - 画像形成装置および移動式現像器保持体の静止保持方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、移動式現像器保持体を有する画像形成装置、および移動式現像器保持体の静止保持方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来から知られている画像形成装置のうち、2色以上のカラー画像を形成する電子写真式カラー画像形成装置には、いくつかの異なる方式が知られている。
【0003】
従来から知られている画像形成方式の1つとして、画像形成に必要な色と同数の感光体,帯電器,現像装置等から成る作像ステーションを備える方式(以下、タンデム方式と記す)がある。このタンデム方式は、高速カラー画像形成に適した画像形成方式である。また、他の画像形成方式(特許文献1参照)では、単一感光体のみを備え、その上に現像剤の色と同数回の作像サイクルを繰り返すことにより、カラー画像を形成している(以下、ロータリ方式と記す)。このロータリ方式は、小型で低コストの装置が実現できるというメリットを有している。このほか、上記方式において中間転写体を用いた画像形成方式も実現されている。
【0004】
さらに、単一感光体のみを備え、感光体の1回転以内に、その上に複数色の潜像を形成する方式も知られている。これら画像形成装置により形成された画像には銀塩写真に迫る高品質のものもあり、これから飛躍的に普及していくと考えられる。
【0005】
しかしながら現在に至り、カラー画像形成装置は一般市場において低コスト化が急速に進んでおり、各方式においてもコストダウンを図るため、さまざまな技術の導入がなされている。
【0006】
上述した各種画像形成方式の中で、最も小型で低コスト化が実現できるロータリ方式の回転式現像器保持体の駆動方法に注目すると、ステッピングモータが一般的に用いられている。ところが、ロータリ方式のカラー画像形成装置について高速化および静音性を達成するためには、トルクアップの問題、あるいはサイズの問題から、その駆動用モータについての選定も重要な要素となってきている。
【0007】
一例として挙げるならば、従来から知られているロータリ方式において回転式現像器保持体の制御では、ステッピングモータのパルス数をカウントし、その回転式現像器保持体の基準位置検知センサを用いて制御を行っている。また、制御基板上にあるモータドライバICがモータの各制御を担っている。すなわち回転式現像器保持体の駆動を行うために、モータの励磁駆動によりモータの回転駆動,停止および保持を行っている。
【0008】
【特許文献1】
特開平2−254868号公報(第2頁、第1図)
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、現像過程での回転式現像器保持体の停止および保持を、ステッピングモータ等による励磁を用いたロックのみで行うと、連続プリント時などの長時間に渡る励磁が必要となった場合に、モータ制御を行うモータドライバICが過度に昇温してしまい、その結果として、誤動作の原因になるという問題があった。
【0010】
よって本発明の目的は、上述の点に鑑み、上述の点に鑑み、移動式現像器保持体の静止保持中に生じる昇温問題を解決すると共に、モータドライバ側の負担を軽減させた画像形成装置、および移動式現像器保持体の静止保持方法を提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、請求項1に係る本発明は、現像器を移動させるための移動式現像器保持体と、モータと、前記移動式現像器保持体の軸とは異なる軸を中心に回転し、前記モータからの駆動力を伝達することで前記移動式現像器保持体を移動させるギアと、を備えた画像形成装置において、前記移動式現像器保持体を移動させる為のロック金具と、励磁することで、前記ロック金具を前記ギアと同軸上に設けられた保持用ギアと噛み合わない位置に磁気的に移動させる保持ソレノイドと、前記保持ソレノイドの励磁を解除して、前記移動式現像器保持体の移動中に前記ロック金具を、前記ギアと同軸上に設けられた保持用ギアに噛ませて、前記移動式現像器保持体を静止保持させる制御手段と、を具備したものである。
請求項2に係る本発明は、現像器を移動させるための移動式現像器保持体と、モータと、前記移動式現像器保持体の軸とは異なる軸を中心に回転し、前記モータからの駆動力を伝達することで前記移動式現像器保持体を移動させるギアと、を備えた画像形成装置における前記移動式現像器保持体の静止保持方法において、前記移動式現像器保持体をロック金具により静止保持させる静止保持ステップと、励磁することで、前記ロック金具を前記ギアと同軸上に設けられた保持用ギアと噛み合わない位置に保持ソレノイドにより磁気的に移動させるステップとを具備し、前記静止保持ステップは、前記保持ソレノイドの励磁を解除して、前記移動式現像器保持体の移動中に前記ロック金具を、前記ギアと同軸上に設けられた保持用ギアに噛ませて、前記移動式現像器保持体を静止保持させるものである。
【0029】
【発明の実施の形態】
実施の形態1
図1は、本発明を適用した画像形成装置の断面構成図である。本実施の形態による画像形成装置は、主要な構成要素として、感光ドラム100、光学ユニット101、帯電ローラ102、一次転写ローラ103、中間転写体テンションローラ104、中間転写体駆動ローラ105、中間転写体クリーニングローラ107、回転式現像器保持体150、回転式現像器保持体駆動手段161、4つの現像手段151a〜d、回転式現像器基準位置検知センサ131(以下、ホームポジションセンサと記す)、搬送ベルト121、定着ユニット126、給紙トレイ200、手差し給紙トレイ124、濃度およびタイミングセンサ130、2次転写ローラ120、排紙ローラ162、排紙トレイ125および上部排紙トレイ128、本実施の形態に特有な(すなわち、従来例にはない)回転現像器保持体の保持手段180を有している。
【0030】
次に、印字に至るまでの工程の概要について説明する。まず、感光ドラム100上に配置している帯電ローラ102によって感光ドラム100の表面を所望の極性に均一に帯電(例えば−600V)させる。次に、画像同期信号を基準にコントローラから送出される画像データを基に、光学ユニット101を用いてレーザLで感光ドラム100上を露光することにより感光ドラム上に潜像を形成させる。潜像を可視化する為のプロセス一例を挙げると、例えばY(イエロー)用画像形成手段151aにより感光ドラム100上に形成された潜像を、現像スリーブ152に所定の電圧を印加(例えば−300V)して感光ドラム100上の潜像をトナー等による現像剤による現像を行い、感光ドラム100上に可視化されたトナー像を形成させる。
【0031】
その後、一次転写ローラ103により感光ドラム100上のトナー像を中間転写体に転写し、とりあえず画像を保持させる。
【0032】
同様にM(マゼンタ)、C(シアン)、Bk(ブラック)についても、順次各色用現像器151b〜151dで感光ドラム100上にそれぞれの画像データに応じた潜像をそれぞれの現像手段のスリーブとトナーにより現像を行うことによりトナー像の形成を行う。前期作業を各色ごとに順次中間転写体に形成画像を保持させる。
【0033】
中間転写体上の各色の保持トナー像は、所定のタイミングで転写が行われるので中間転写体上で多重のトナー像となる。一方、最後の画像形成色での現像が終了した後、所定のタイミングで2次転写ローラ120と中間転写体クリーニングローラ107を中間転写体駆動ローラ105に中間転写体を介して当接させる。
【0034】
中間転写体に当接させた後、それぞれのローラに高圧(例えば所定のタイミングでトナー像と反対極性(例えばプラス極性)の転写高圧(例えば+1000V)を2次転写ローラ120に印加して、またクリーニングローラ107には同様にプラス極性の電圧(例えば+1000Vと矩形波電圧(例えば1KHz、2KVpp))印加を行い、中間転写体駆動ローラ105には例えば1次転写ローラ103と同極性同電位の電圧印加を行い、転写材の搬送を待つ。
【0035】
さらに該トナー像を転写するために別途必要な所定のタイミングで、給紙トレイ200からは給紙ローラ125もしくは手差し給紙トレイ124からは給紙ローラ123により転写材を摘出する。摘出した転写材はレジローラ122でいったん停止して、中間転写体上への最終色の画像形成終了を待つ。
【0036】
最終色の画像形成が終了後、所望のタイミングでレジローラ122は転写材の再搬送を開始する。搬送された転写材は、当接した2次転写ローラと中間転写体駆動ローラ105で駆動されている中間転写体の間に搬送され、中間転写体上の多色多重トナー像は、中間転写体駆動ローラ105と2次転写ローラ120に印加されているバイアスの電位差のより転写材上へ転写される。
【0037】
その後、転写後に中間転写体上に残留するトナーはクリーニングローラ107によって除去もしくは再チャージを行い、中間転写体上の残留トナーは再チャージにより感光ドラム100へ戻り、感光ドラム100に接触しているブレードにより回収される。ブレードで回収された残留トナーは、不図示の駆動で廃トナーエリア108へ蓄積される。また、クリーニングローラ107に付着した残留トナーは、別途所定のプロセスで後に感光ドラム100に回収させる。
【0038】
転写材への転写が終了した後、クリーニングローラ107と2次転写ローラ120は中間転写体駆動ローラ105より離間させ、次の画像形成に備える。
【0039】
なお、クリーニングされた感光ドラム100は、帯電ローラ102により再び感光ドラム100の表面を所望の極性に均一に帯電させ、次の潜像形成および現像工程に備える。また、残留トナーをクリーニングした中間転写体においても同様である。
【0040】
一方、トナー像を転写させた転写材は、搬送ベルト121から定着ローラ126で転写材へトナー像を定着させる。トナー像を定着した転写材は、上部排紙トレイ128もしくは下部排紙トレイ125へ排出される。
【0041】
手差し給紙トレイ124はユーザの必要に応じ開閉でき、また転写材のサイズに応じてトレイ自体を伸縮させることができる。下部排紙トレイ125についても同様に、排紙トレイのサブステイが伸縮可能である。また、上部排紙トレイも、転写材のサイズに応じて、不図示のストッパーガイドを伸縮することが可能である。さらに、濃度およびタイミングセンサ130は、本カラー画像形成装置に電源を入れる際のウォームアップ時もしくは所定タイミングで、各色トナー像の濃度制御を行うためのものである。また、タイミングについては不図示の中間転写体上の基準位置を反射もしくは透過の方法で読み取り、画像形成を行う際の基準を検知する手段として用いる。
【0042】
本実施の形態による画像形成装置では、濃度およびタイミングセンサ130と1つのユニットとして記載してあるが、各々別ユニットであっても無論構わない。
【0043】
以上が、本実施の形態によるカラー画像形成装置における印字工程の概要である。このカラー画像形成装置を用いると、非常に高精密で色彩の再現性の良いフルカラー画像が得られる。
【0044】
図2は、本実施の形態に係る画像形成装置における回転式現像器保持体150の制御について示したブロック図である。本図に示すように、CPU300は、回転式現像器保持体150の制御をモータ161とエンコーダ171、ホームポジションセンサ131を用いて行っている。
【0045】
また、図2において、FMT400は一般的にコントローラと呼ばれるもので、回転式現像器保持体151の回転に異常があった場合やその他の情報をユーザに告知するものである。
【0046】
次に、図2を参照して、本実施の形態における制御方式を説明する。まず、CPU300は回転式現像器保持体151の駆動を行うにあたり、モータ161の駆動を行う。モータ161が駆動命令を受けて回転し始めると、回転角度に伴う移動量をエンコーダ171が検知し、その結果をCPU300へ返す。CPU300はこの移動量に応じて、モータ161の加速、減速等の駆動制御を行う。また、回転式現像器保持体150がモータ161を介する駆動ローラにより回転を開始する。回転式現像器保持体150が回転すると、ホームポジションセンサ131を一回転以内に必ず回転式現像器保持体150に設置された不図示のフラグが通過する。
【0047】
本実施の形態では、このフラグ通過時を、エンコーダ171の検知する移動量(本実施の形態では、エンコーダ171の検知するパルス数)を認識するカウンタのリセットタイミングとして用いる。また、回転式現像器保持体150を静止保持する場合には、CPU300がロック機構180を制御する。
【0048】
図3は、図1に示した断面構成図のうち、本実施の形態に特有な部分を抜粋して拡大描画したものである。
【0049】
図4は、図3に示した部分から本実施の形態に関連した主要部分についてだけ、角度を変えて示した模式的説明図である。紙面の手前側が給紙側、紙面の奥側が排紙側である。モータ161、駆動ギア160、回転式現像器保持体150、回転式現像器保持体のロック機構として用いた保持ソレノイド180、ロック金具181、保持用ギア182などを拡大して示している。
【0050】
図4中のモータ161は本体フレーム50に取り付けられている。モータ161の非駆動側のモータ軸上には、回転数読み取り用部材のコードホイール170と読取装置であるエンコーダ171を配置している。
【0051】
なお、コードホイール170は、モータ161の非駆動側のモータ軸上に圧入もしくはビス固定等その他のいずれの方法でもよい。
【0052】
エンコーダ171はコードホイール170のマークを読み取り、CPUへ読み取り情報を渡す。駆動ローラの軸上には、回転式現像器保持体150を静止保持するために用いる保持用ギア182が取り付けられている。回転式現像器保持体を保持しないとき(解放時)は、保持ソレノイド180を励磁させて磁気的にロック金具181を上昇させ、保持用ギア182にロック金具181が噛み合わないようにする。
【0053】
逆に、回転現像器保持体を静止保持する時は、保持ソレノイド180の励磁を解除してロック金具181を下降させ、保持用ギア182にロック金具181を噛み合わせて静止保持させる。
【0054】
図5は、本実施の形態における回転式現像器保持体150のイニシャル時における制御シーケンスを示すフローチャートである。また図6は、ロック機構の実際の動作を示した図である。
【0055】
イニシャル時において、回転式現像器保持体150の回転制御を開始すると(ステップS101)、まずCPUはモータ161をサーボロックして、保持用ギア182に噛んでいるロック金具181が振動等により不用意に抜けないように保持用ギア182を静止保持する(ステップS102)。
【0056】
次に、保持ソレノイド180を励磁させてロック金具181を保持用ギア182から引き抜き、回転式現像器保持体150を解放状態にする(ステップS103)。
【0057】
そして、CPUはモータ161のサーボロックを解除して、モータ回転駆動を開始する(ステップS104)。
【0058】
次に、エンコーダ171で検知したパルス数の監視を行い(ステップS105)、規定時間内に指定パルスカウント数が終了していない場合は、回転式現像器保持体150に設置された不図示のフラグがホームポジションセンサ131を通過するまで続けられる(ステップS106)。
【0059】
そして、エンコーダが指定パルスカウントを終了すると、指定位置にて回転式現像器保持体の停止制御を行う(ステップS107)。
【0060】
次に、保持用ギア182にロック金具181を噛ます際の振動や回転余力等による位置ずれや噛み合いの悪化を防ぐため、CPUはモータ161をサーボロックして保持用ギア182を静止保持する(ステップS108)。
【0061】
それから保持ソレノイド180の励磁を解除してロック金具181を保持用ギア182に噛ませ、回転式現像器保持体150を静止保持する(ステップS109)。
【0062】
最後に、CPUはモータ161のサーボロックを解除して、回転式現像器保持体150の回転制御を終了する(ステップS110)。
【0063】
以上が、本実施の形態による制御シーケンスである。
【0064】
本実施の形態によれば、回転式現像器保持体の回転手段および停止手段を担うモータとは別に保持手段を設けることにより、回転式現像器保持体の静止保持時にサーボロックを省略することができるので、モータドライバICにかかる負荷を大幅に軽減し、ICの昇温を必要最低限に抑制することが可能になる。
【0065】
実施の形態2
本実施の形態による画像形成装置の基本構成は、上述した実施の形態1と同じく、図2に示した通りである。従って、ここではブロック図の説明は省略する。また、本実施の形態による画像形成装置の主要部分も同じく図3に示した通りである。
【0066】
図7は、図3に示した部分から本実施の形態に関連した主要部分だけ、角度を変えて示した模式的説明図である。紙面の手前側が給紙側、紙面の奥側が排紙側である。モータ161、駆動ギア160、回転式現像器保持体150、回転式現像器保持体のロック機構として用いた保持ソレノイド180、ロック金具181、保持用ギア182などを拡大して示している。
【0067】
図7中のモータ161は、本体フレーム50に取り付けられている。また、駆動ローラの軸上には回転式現像器保持体150を静止保持するために用いる保持用ギア182Aが取り付けられている。
【0068】
先に述べた実施の形態1と構造上異なる点は、保持用ギア182Aとして歯数の少ないギアを用いることで、ロック金具181と噛合う位置が常に不変になるようにしている。回転式現像器保持体を保持しないとき(解放時)は、保持ソレノイド180を励磁させて磁気的にロック金具181を上昇させ、保持用ギア182Aにロック金具181が噛み合わないようにする。逆に、回転現像器保持体を静止保持する時は、保持ソレノイド180の励磁を解除してロック金具181を下降させ、保持用ギア182Aにロック金具181を噛み合わせて静止保持させる。
【0069】
図8は、本実施の形態における回転式現像器保持体150のカラー印字時における制御シーケンスを示すフローチャートである。また図9は、このときのロック機構の実際の動作を示した図である。
【0070】
ここでは、CPUがエンコーダ171のパルス数カウントを元に、回転式現像器保持体150を1色目の指定位置に到達するまで回転制御を続けているところから説明を開始する(ステップS201)。
【0071】
エンコーダ171で検知したパルス数の監視を行い(ステップS202)、規定時間内に1色目の指定パルスカウント数が終了していない場合は、回転式現像器保持体150に設置された不図示のフラグがホームポジションセンサ131を通過するまで続けられる(ステップS203)。
【0072】
そして、エンコーダが指定パルスカウントを終了すると、CPUは1色目の指定位置にて回転式現像器保持体の停止制御を行う(ステップS204)。
【0073】
まず、保持ソレノイド180の励磁を解除してロック金具181を保持用ギア182Aに当てる(ステップS205)。
【0074】
保持用ギア182Aは歯数を限りなく減らし、保持の必要なギアの位置にのみ凸部を設けた特殊形状としたことにより、歯飛びなどの制御に関わるメカ的な誤差を大幅に減らすことが可能になる。さらに、この形状では保持ソレノイド180の励磁を解除するタイミングは静止位置より手前であっても、所定位置でロック金具181を保持用ギア182Aに噛ませて回転式現像器保持体150を静止保持することができる(ステップS206)。
【0075】
なお、本実施の形態では保持用ギア182Aに回転方向への慣性力が加わり続けるので、ロック金具181が保持用ギア182Aに噛んだ状態を暫く保つことができる。この間に、画像形成装置は現像手段により1色目の現像を行う。
【0076】
次に、CPUは2色目の現像を行うために回転式現像器保持体150の回転制御を開始する(ステップS207)。
【0077】
まず、回転式現像器保持体150が静止保持されている状態でモータ161をサーボロックする(ステップS208)。次に、保持ソレノイド180を励磁させ、ロック金具181を上昇させて保持用ギア182Aから離す(ステップS209)。
【0078】
それからモータ161のサーボロックを解除して(ステップS210)、エンコーダ171のパルス数カウントが2色目の現像器指定カウントに達するまでモータ回転駆動を続ける(ステップS211)。
【0079】
以上が、本実施の形態による制御シーケンスである。
【0080】
本実施の形態によれば、実施の形態1の構成に対して保持用ギアを特殊形状にすることで、回転式現像器保持体を静止保持の状態にする過程においてサーボロックを省略できるので、モータドライバICにかかる負荷をさらに軽減することが可能になる。
【0081】
その他の実施の形態
上述した各実施の形態では、回転式現像器保持体を用いたレーザ方式のカラー画像形成装置について説明したが、他の方式の画像形成装置(例えば、タンデム方式やロータリ方式のカラー画像形成装置、インクジェット方式の印字ヘッドを有する画像形成装置、LED方式の画像形成装置など)においても、移動式現像器保持体を有するものであれば全て適用可能である。また、1つの作像ステーション内(例えばイエロー)に実施の形態1,2を含む複数(2つ以上)の画像形成手段を有する画像形成装置においても、適用できることは言うまでもない。さらに、複数の機器(例えばホストコンピュータ、インターフェース機器、リーダ、プリンタ等)から構成されるシステムに適用しても、1つの機器からなる装置(例えば、複写機、ファクシミリ装置等)に適用しても良い。
【0082】
なお、これまでの実施の形態では接触現像について説明しているが、その他の現像方式においても有用であることは言うまでもない。
【0083】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、移動式現像器保持体の駆動手段および停止手段に加えて、移動式現像器保持体の保持手段を別個に設けることにより、移動式現像器保持体を静止保持する時のモータの励磁を省略して省電力化を図ると共に、モータドライバ回路(IC)の昇温を軽減することが可能になる。これにより、コストを最小限に抑えつつ、移動式現像器保持体を効率的に制御させることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を適用した画像形成装置の全体構成を示す断面構成図である。
【図2】本実施の形態における基本構成を示すブロック図である。
【図3】本実施の形態における回転式現像器保持体の抜粋拡大図である。
【図4】第1の実施の形態におけるロック機構を示す模式図である。
【図5】第1の実施の形態における回転式現像器保持体の制御シーケンスを示すフローチャートである。
【図6】第1の実施の形態におけるロック機構制御を示す模式図である。
【図7】第2の実施の形態におけるロック機構を示す模式図である。
【図8】第2の実施の形態における回転式現像器保持体の制御シーケンスを示すフローチャートである。
【図9】第2の実施の形態におけるロック機構制御を示す模式図である。
【符号の説明】
1 画像形成装置(レーザビームプリンタ)
131 ホームポジションセンサ
150 回転式現像器保持体
161 回転現像器保持体駆動手段
171 エンコーダ
180 回転現像器保持体の保持手段
181 回転現像器保持体のロック金具
182,182A 回転現像器保持体の保持用ギア
300 CPU
Claims (2)
- 現像器を移動させるための移動式現像器保持体と、モータと、前記移動式現像器保持体の軸とは異なる軸を中心に回転し、前記モータからの駆動力を伝達することで前記移動式現像器保持体を移動させるギアと、を備えた画像形成装置において、
前記移動式現像器保持体を静止保持させる為のロック金具と、
励磁することで、前記ロック金具を前記ギアと同軸上に設けられた保持用ギアと噛み合わない位置に磁気的に移動させる保持ソレノイドと、
前記保持ソレノイドの励磁を解除して、前記移動式現像器保持体の移動中に前記ロック金具を、前記ギアと同軸上に設けられた保持用ギアに噛ませて、前記移動式現像器保持体を静止保持させる制御手段と、
を具備したことを特徴とする画像形成装置。 - 現像器を移動させるための移動式現像器保持体と、モータと、前記移動式現像器保持体の軸とは異なる軸を中心に回転し、前記モータからの駆動力を伝達することで前記移動式現像器保持体を移動させるギアと、を備えた画像形成装置における前記移動式現像器保持体の静止保持方法において、
前記移動式現像器保持体をロック金具により静止保持させる静止保持ステップと、
励磁することで、前記ロック金具を前記ギアと同軸上に設けられた保持用ギアと噛み合わない位置に保持ソレノイドにより磁気的に移動させるステップとを具備し、前記静止保持ステップは、前記保持ソレノイドの励磁を解除して、前記移動式現像器保持体の移動中に前記ロック金具を、前記ギアと同軸上に設けられた保持用ギアに噛ませて、前記移動式現像器保持体を静止保持させることを特徴とする前記移動式現像器保持体の静止保持方法。
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