JP4877723B2 - 画像形成装置 - Google Patents
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Description
このように従来の画像形成装置では、転写紙の搬送方向の切換え(反転)がおこなわれたり、第2面への転写工程前に転写紙が定着部を一度通過して加熱・加圧されたりするために、転写紙にカールが発生して、転写紙の搬送性が低下していた。
詳しくは、感光体ドラム上に形成した第1画像を第1の転写手段を用いて転写ベルトに転写する。そして、感光体ドラム上に形成した第2画像を第1の転写手段を用いて転写紙の第1面に転写する。さらに、転写ベルト上に転写した第1画像を第2の転写手段を用いて転写紙の第2面に転写する。最後に、定着部にて、両面に転写された画像を転写紙に一度に定着する。
しかし、特許文献1等の画像形成装置は、感光体ドラムに形成した第1画像を転写ベルトに転写した後に転写紙の第2面に転写するために、両面プリントの生産性が低下するとともに、第1画像に対する転写回数が多くなって画質劣化が生じていた。
1.05≦Dv/Dn≦1.30
なる関係が成立するように形成されたものである。
以下、この発明を実施するための最良の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図中、同一又は相当する部分には同一の符号を付しており、その重複説明は適宜に簡略化ないし省略する。
画像形成装置本体100の内部には、転写紙搬送路43Aを境にして、上部には矢印方向に無端移動する第1中間転写ベルト21を備えた第1作像部20が配設され、下部には矢印方向に無端移動する第2中間転写ベルト31を備えた第2作像部30が配備されている。
なお、4つの感光体ドラム1Y、1C、1M、1Kは等間隔で配置されていて、少なくとも画像形成時にはそれぞれ中間転写ベルト21、31の受像面21a、31(図4を参照できる。)に接触する。
図2に示すように、円筒状の感光体ドラム1(画像形成装置本体100の動作時に、不図示の駆動源によって矢印方向に回転する。)の周囲には、帯電手段としてのスコロトロンチャージャ3、露光部4、現像部5、クリーニング部2、光除電部Q等の作像部材や、電位センサS1、トナー濃度センサS2(フォトセンサ)が配設されている。
露光部4は、各色毎の画像データに対応した光を、帯電手段によって一様に帯電された各感光体ドラム1の表面に走査して、所望の静電潜像を形成する。露光部4は、発光素子としてのLED(発光ダイオード)アレイと結像素子とで構成される。また、露光部として、レーザ光源、ポリゴンミラー等を用いて、画像データに応じて変調したビーム光を感光体ドラム1に照射するレーザスキャン方式のものを用いることもできる。
帯電手段としては、チャージャ3の他に、帯電ローラを用いることもできる。
トナー補給手段としては、公知のモーノポンプを用いることができる。このトナー補給手段によればトナーカートリッジの設置場所の制約が少なくなるために、画像形成装置本体100のレイアウトの自由度が高まる。また、現像部5にトナーを適時補給できるために、現像部5に大きなトナー貯留スペースを設けなくてすみ、現像部の小型化がはかれる。
具体的な測定手順は、次のようになる。まず、容器中の予め不純固形物を除去した水100〜150ml中に分散剤として界面活性剤(好ましくはアルキルベンゼンスフォン酸塩である。)を0.1〜0.5ml加える。更に測定試料を0.1〜0.5g程度加える。そして、その試料を分散した懸濁液は超音波分散器で約1〜3分間だけ分散処理をおこない、分散液濃度を3000〜1万個/μlとして上述の分析装置によりトナーの形状及び分布を測定する。
ここで、形状係数SF−1は、トナー粒子の球形度を示すものであり、次式で求まる。
SF−1=(M2/S)×(100π/4)
上式において、Mはトナー粒子の投影面における最大粒径(まばらな粒径の中で最も大きな粒径である。)であり、Sはトナー粒子の投影面の面積である。したがって、形状係数SF−1が100であるトナー粒子は真球であって、100から大きくなるほど球形度が低くなる。
SF−2=(N2/S)×(100/4π)
上式において、Nはトナー粒子の投影面における周長であり、Sはトナー粒子の投影面の面積である。したがって、形状係数SF−2が100であるトナー粒子は凹凸がなくて、100から大きくなるほど凹凸が大きくなる。
なお、形状係数SF−1及び形状係数SF−2は、走査型電子顕微鏡「FE−SEM(S−800)」(日立製作所社製)にて撮影したトナー粒子の写真を、画像解析装置「LUSEX3」(ニレコ社製)にて解析して求める。
1.05≦Dv/Dn≦1.30
なる関係が成立するように形成されたものを用いている。これによって、現像工程時に画像パターンに応じたトナー粒子の選択がおこなわれて良好な画質が維持されるとともに、現像部で長時間撹拌されても良好な現像性が維持される。
なお、トナーの体積平均粒径及び個数平均粒径の測定は、代表的には、コールカウンター式粒度分布測定器「コールターカウンターTA−2」(コールター社製)又は「コールターマルチサイザー2」(コールター社製)を用いて測定することができる。
第2作像部30の第2プロセスカートリッジ81は、感光体ドラム1の回転方向が異なる点とそれにともない構成部材の配列が異なる点とを除いて、第1作像部20の第1プロセスカートリッジ80とほぼ同じ構成になっている。第2プロセスカートリッジ81と第1プロセスカートリッジ80とは、感光体ドラム1の回転軸1aを通るy軸に対して、互いに対象形になっている。これにより、装置本体100との結合部(駆動手段との結合部、電気的接続部、トナー補給手段やトナー排出手段との結合部等である。)を最適化しておけば、第1作像部20の第1プロセスカートリッジ80とに互換性をもたせることができる。
具体的に、図4に示すように、第1中間転写ベルト21の受像面21aに対する第2中間転写ベルト31の受像面31aの位置関係として、角度αを180〜270度(好ましくは、210〜255度である。)としたとき、第1プロセスカートリッジ80と第2プロセスカートリッジ81とを共通化することができる。このとき、第2プロセスカートリッジ81の上方には転写紙搬送路(図4中の破線矢印である。)をほぼ水平かつ直線的に確保できるので、転写紙Pの搬送性が向上することになる。
第1中間転写ベルト21の外周部には、ローラ23に対向する位置にクリーニング部20Aが設けられている。このクリーニング部20Aは、中間転写ベルト21の表面に残留する不要なトナーや、紙粉等の異物を除去・回収する。
第2中間転写ベルト31の外周部には、ローラ33に対向する位置にクリーニング部30Aが設けられている。このクリーニング部30Aは、中間転写ベルト31の表面に残留する不要なトナーや、紙粉等の異物を除去・回収する。
なお、転写ローラ46や転写チャージャ47に印加される転写電流の極性は、いずれもトナーの極性とは逆のプラス極性である。
給紙部40の上段には大量の転写紙Pを収納した給紙トレイ40aが配設され、その下方には3段の給紙カセット40b、40c、40dがそれぞれ紙面垂直方向に引出し可能に配設されている。これらの給紙トレイ40aや給紙カセット40b、40c、40d内に収納された転写紙Pのうち、最上位置の転写紙Pは、対応する給紙・分離手段41A〜41Dによって選択的に給紙・分離されて、1枚だけが複数の搬送ローラ対42Bにより転写紙搬送経路43B、43Aに送られる。
転写紙Pは、レジストローラ対45から、第1中間転写ベルト21と転写ローラ46とで構成される第1転写部に向けて搬送される。その後、第2中間転写ベルト31と転写チャージャ47とで構成される第2転写部に向けて搬送される。
また、給紙トレイ40aの最上位の転写紙が給紙されると、その後に曲げられることなく、ほぼ水平に真直ぐ搬送されるように、給紙トレイ40aの上部給紙面が配設されている。そのため、紙厚の厚い転写紙や、剛性の高い板紙でも確実に給紙することができる。なお、給紙トレイ40aには、多様な特性の転写紙が収納されても確実に給紙できるように、バキューム機構を設置してエアー給紙をおこなうことが好ましい。
冷却ローラ対70で冷却された転写紙Pは、その後に排紙ローラ対71によって、画像形成装置本体100の左側に設けた排紙スタック部75に排紙され、スタックさせる。排紙スタック部75は、大量の転写紙をスタック可能にするために、スタックレベルに応じて受け部材が上下するエレベータ機構(不図示である。)が設けられている。
また、冷却ローラ対70の下流側には転写紙Pを反転させる反転機構部170が配置されている。反転機構部170は、ゲートガイド74、搬送ローラ72、ガイド73等で構成される(図5をも参照できる。)。反転機構部170は、排紙スタック部75に排出される転写紙のページ揃えをおこなう際に必要に応じて使用される。
また、トナーカートリッジ収納部85は、画像形成装置本体100の上面であって紙面垂直方向の奥側に配設されている。画像形成装置本体100の上面の手前側には平面部分が確保されていて、この平面部分を作業台として利用することができる。
画像形成装置本体100の下方には、廃トナー収納部87が設置されている。廃トナー収容部87は、第1、第2作像部20、30のクリーニング部2、20A、30Aや、搬送ベルト51のクリーニング部50Aと連結されていて、廃トナーや紙粉等の異物を一括して回収・収納する。廃トナー収納部87には満杯センサ(不図示である。)が設置されていて、満杯センサの検知信号に基いて廃トナー収納部87内のトナー廃棄や交換等の警告を発する。
画像形成装置本体100の上方にはファンFが設置されている。ファンFは、定着部60や制御部95で生じる熱によって装置本体100内が高温化するのを抑止している。なお、ファンFは冷却ローラ対70の放熱部に結合していて、冷却ローラ対70の冷却効果を向上させている。
さらに、本実施の形態における画像形成装置は、転写紙に第1画像を転写するときに、第1転写部21、46を用いて転写紙の第1面に画像(第1画像)を転写するモードと、第2転写部31、47を用いて転写紙の第2面に画像(第1画像)を転写するモードと、を切替自在に制御することができる。
まず、転写紙Pの片面のみにフルカラー画像を形成する場合(片面プリント時)の動作について説明する。
本実施の形態における画像形成装置は、制御部95によって、第1転写部21、46を用いて転写紙Pの第1面(上面である。)に画像を転写するモードと、第2転写部31、47を用いて転写紙Pの第2面(下面である。)に画像を転写するモードと、を切替えることができる。
詳しくは、一方のモード(第3モード)は、第1中間転写ベルト21に担持させた画像を転写紙の片面(第1面)に直接転写するものである。これに対して、他方のモード(第4モード)は、第2中間転写ベルト31に担持させた画像を転写紙の片面(第2面)に直接転写するものである。すなわち、第1中間転写ベルト21に担持させた画像を転写紙の片面に直接転写する場合には画像が転写紙の上面に形成され、第2中間転写ベルト31に担持させた画像を転写紙の片面に直接転写する場合には画像が転写紙の下面に形成される。
画像形成装置を稼動させると、第1中間転写ベルト21と第1プロセスカートリッジ80Y、80C、80M、80Kにおける感光体1Y、1C、1M、1Kとが回動する。これと同時に第2中間転写ベルト31が回動するが、第2プロセスカートリッジ81Y、81C、81M、81Kにおける感光体1Y、1C、1M、1Kは第2中間転写ベルト31から退避されるとともに駆動が停止される。
そして、まず、イエロー用の第1プロセスカートリッジ80Yによる画像形成が開始される。露光部4のLEDから出射されたイエロー用の画像データに対応した光が、帯電手段3により一様に帯電された感光体ドラム1Yの表面に照射されて、感光体ドラム1Y上に所望の静電潜像が形成される。
その結果、第1中間転写ベルト21上には、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの各色画像が、順次重なり合ったカラー画像として担持される。そして、カラー画像は、第1中間転写ベルト21の走行にならって矢印の方向に移動する。
そして、第1中間転写ベルト21上のカラー画像は、第1中間転写ベルト21と同期して搬送される転写紙Pの上面(第1面)に、転写ローラ46による転写作用を受けて転写される。転写ローラ46に与えられるバイアスは、トナーの帯電極性とは逆のプラス極性である。
また、1次転写工程後の感光体1Y、1C、1M、1Kの表面に残留するトナー等の異物は、クリーニング部2のクリーニングブラシ2a、クリーニングブレード2bによって、各感光体ドラムの表面から除去される。その後、各感光体ドラムの表面では除電部Qによる残留電位の除電がおこなわれて、その後の帯電工程に備えられる。クリーニング部2に回収されたトナー等の異物は、回収部材2cによって、廃トナー収納部87に向けて搬送される。
なお、センサS1、S2は、感光体ドラム1表面の露光工程後の表面電位と、現像工程後の感光体ドラム表面に付着しているトナーの濃度と、が適切なものであるかを検知して、作像条件の設定制御のために制御部95に適宜に情報を送信する。
定着工程後の転写紙P(トナー画像)は、冷却ローラ対70の位置で冷却される。これにより、定着工程直後でトナーが完全に固着していない転写紙が搬送路のガイド部材等にこすられて、画像が欠落したり乱れたりする不具合が抑止される。
具体的には、第3モード(第1転写部21、46を用いた画像形成工程である。)を実施していて第1作像部20が故障した場合には、第3モードが休止されて、その代わりに第4モード(第2転写部31、47を用いた画像形成工程である。)が実施される。これに対して、第4モードを実施していて第2作像部30が故障した場合には、第4モードが休止されて、その代わりに第3モードが実施される。
具体的には、図5を参照して、モードが切替えられると、ゲートガイド74が移動する(図5(A)の状態から図5(B)の状態への移動である。)。そして、図5(B)の状態で、転写紙Pは、ゲートガイド74及び搬送ローラ72によって反転ガイド73の位置に進入する。そして、転写紙Pの後端が搬送ローラ72を過ぎると、図示しないセンサによって転写紙Pの後端が検知されて、搬送ローラ72が逆回転する。こうして、転写紙Pは、ゲートガイド74によって装置外に向けて反転して排出される。
画像形成装置に開始信号が入力されると、第1プロセスカートリッジ80Y、80C、80M、80Kで各色ごとの画像が順次形成され、その画像が第1中間転写ベルト21上に順次1次転写されて、第1中間転写ベルト21上に所望のカラー画像(第1画像)が担持される。これとほぼ同時に、第2プロセスカートリッジ81Y、81C、81M、81Kで各色ごとの画像が順次形成され、その画像が第2中間転写ベルト31上に順次1次転写されて、第2中間転写ベルト31上に所望のカラー画像(第2画像)が担持される。
また、転写紙は、レジストローラ対45の位置で、搬送の停止及び再送がおこなわれるために、その時間も見込んで給紙され、ジョガー44で整合される。レジストローラ対45は、タイミングをとって転写紙を転写ローラ46の位置に向けて搬送する。転写ローラ46にはプラス極性の転写電流が印加されて、第1中間転写ベルトから転写紙Pの片面(第1面)に第1画像が転写される。
電力が増加されるが、このような電力制御も制御部95でおこなわれる。
なお、上述の片面プリントや両面プリントの説明は、フルカラー画像を形成する場合のものであるが、当然に、ブラックトナーだけを用いてモノクロ画像を形成することもできる。
具体的に、両面プリントされる双方の画像(第1画像と第2画像とである。)を対比して、第1画像のトナー付着量が第2画像のトナー付着量よりも多い場合には、第1転写部21、46を用いて転写紙Pの第1面に第1画像を転写して第2転写部31、47を用いて転写紙Pの第2面に第2画像を転写する第1モードが実施される。これに対して、第1画像のトナー付着量が第2画像のトナー付着量よりも少ない場合には、第1転写部21、46を用いて転写紙Pの第1面に第2画像を転写して第2転写部31、47を用いて転写紙Pの第2面に第1画像を転写する第2モードが実施される。
これによって、両面プリント時に転写紙に形成される画像の品質が向上する。すなわち、両面プリント時に第2転写部31、47でおこなわれる転写工程は、第1面に画像が転写された状態の転写紙に対しておこなわれるために、転写に負担がかかってしまう。本実施の形態では、トナー付着量が多くて転写の負担が大きい転写工程を第1転写部でおこない、トナー付着量が少なくて転写の負担が小さい転写工程を第2転写部でおこなうようにモードの切替えをおこなっているために、全体として転写性が良好な出力画像を得ることができる。
なお、カラー画像は4色のトナーが用いられているためにモノクロ画像に比べてトナー付着量が多くなる。したがって、カラー画像の転写工程を第1転写部でおこない、モノクロ画像の転写工程を第2転写部でおこなうようにモードの切替えを適宜におこなうことで、全体として転写性が良好で高画質な出力画像を得ることができる。
具体的には、先に図5にて説明したように、ゲートガイド74及び搬送ローラ72によって転写紙Pを反転ガイド73の位置に導く。そして、転写紙Pの後端が搬送ローラ72を過ぎるのをセンサで検知して、搬送ローラ72を逆回転させる。こうして、転写紙Pは、ゲートガイド74によって装置外に向けて反転して排出される。
21 第1中間転写ベルト(第1転写部)、
30 第2作像部、
31 第2中間転写ベルト(第2転写部)、
46 転写ローラ(第1転写部)、
47 転写チャージャ(第2転写部)、
60 定着部、
80Y、80C、80M、80K 第1プロセスカートリッジ、
81Y、81C、81M、81K 第2プロセスカートリッジ、
100 画像形成装置本体(装置本体)、
170 反転機構部、 P 転写紙。
Claims (10)
- 転写紙の第1面に画像を転写するための転写ローラが設置された第1転写部と、
転写紙の第2面に画像を転写するための転写チャージャが設置された第2転写部と、
前記第1転写部を用いて前記第1面に画像を転写するモードと、前記第2転写部を用いて前記第2面に画像を転写するモードと、を切替自在に制御する制御部と、
転写紙に転写された画像を当該転写紙に定着する定着部と、
を備え、
前記第2転写部は、前記第1転写部から前記定着部に至る転写紙の搬送経路中に配設されるとともに、搬送される転写紙に対して前記転写チャージャが上方にて対向するように配設され、
前記制御部は、転写紙の両面に第1画像と第2画像とをそれぞれ転写するときに、前記第1画像の画像情報と前記第2画像の画像情報とを対比して、前記第1画像のトナー付着量が前記第2画像のトナー付着量よりも多いときに前記第1転写部を用いて前記第1面に前記第1画像を転写して前記第2転写部を用いて前記第2面に前記第2画像を転写する第1モードを選択して、前記第1画像のトナー付着量が前記第2画像のトナー付着量よりも少ないときに前記第1転写部を用いて前記第1面に前記第2画像を転写して前記第2転写部を用いて前記第2面に前記第1画像を転写する第2モードを選択することを特徴とする画像形成装置。 - 前記制御部は、前記第1画像がカラー画像であって前記第2画像がモノクロ画像であるときに前記第1モードを選択して、前記第1画像がモノクロ画像であって前記第2画像がカラー画像であるときに前記第2モードを選択することを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
- 前記制御部は、転写紙の片面のみに所望の画像を転写するときに、前記第1転写部を用いて前記第1面に前記所望の画像を転写する第3モードと、前記第2転写部を用いて前記第2面に前記所望の画像を転写する第4モードと、のいずれかのモードに切替えることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の画像形成装置。
- 前記制御部は、装置の稼動情報に基いて前記第3モードと前記第4モードとを切替えることを特徴とする請求項3に記載の画像形成装置。
- 前記制御部は、前記第2画像が形成される第2作像部が故障したときに前記第3モードを選択して、前記第1画像が形成される第1作像部が故障したときに前記第4モードを選択することを特徴とする請求項4に記載の画像形成装置。
- 前記制御部は、前記第2画像が形成される第2作像部でトナーが不足したときに前記第3モードを選択して、前記第1画像が形成される第1作像部でトナーが不足したときに前記第4モードを選択することを特徴とする請求項4又は請求項5に記載の画像形成装置。
- 前記定着部を通過した転写紙を反転して排出する反転機構部を備えたことを特徴とする請求項1〜請求項6のいずれかに記載の画像形成装置。
- 前記画像を形成するためのトナーは、平均円形度が0.90〜0.99の範囲になるように形成されたことを特徴とする請求項1〜請求項7のいずれかに記載の画像形成装置。
- 前記画像を形成するためのトナーは、形状係数SF−1が120〜180の範囲になって、形状係数SF−2が120〜190の範囲になるように形成されたことを特徴とする請求項1〜請求項8のいずれかに記載の画像形成装置。
- 前記画像を形成するためのトナーは、体積平均粒径をDv(μm)として個数平均粒径をDn(μm)としたときに、
1.05≦Dv/Dn≦1.30
なる関係が成立するように形成されたことを特徴とする請求項1〜請求項9のいずれかに記載の画像形成装置。
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