JP5445949B2 - 画像形成装置 - Google Patents
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特に、資源有効利用の観点から、潜像担持体上の転写残トナーを回収して再び画像形成に再利用するリサイクル構成を備えた画像形成装置においては深刻な問題である。近年では、このようなリサイクル構成として、感光体の帯電電位と現像剤担持体との電位差を利用して、現像剤担持体表面上に又は現像剤担持体上に担持された現像剤中に、感光体上のトナーを回収する、いわゆるクリーナレス構成が知られている(特許文献1)。
また、請求項2の発明は、請求項1の画像形成装置において、上記非接触状態維持手段は、潜像担持体表面上の画像領域部分と上記中間転写体又は上記記録材搬送部材の表面との間の各離間距離が、それぞれの潜像担持体表面上の画像領域部分と対向する各転写領域に搬送されてくる該中間転写体の表面又は該記録材搬送部材に担持された記録材の表面に形成されたトナー像の厚さよりも大きくなるように、上記非接触状態を維持することを特徴とするものである。
また、請求項3の発明は、請求項1又は2の画像形成装置において、上記非接触状態維持手段は、上記中間転写体の表面又は上記記録材搬送部材の表面移動方向下流側に位置する潜像担持体ほど、その表面上の画像領域部分と該中間転写体又は該記録材搬送部材の表面との間の離間距離が大きくなるように、上記非接触状態を維持することを特徴とするものである。
また、請求項4の発明は、請求項1乃至3のいずれか1項に記載の画像形成装置において、上記潜像担持体の表面上に付着しているトナーを、該潜像担持体表面に対応する現像手段の現像剤担持体表面上に又は該現像剤担持体に担持された現像剤中に回収するトナー回収手段を有することを特徴とするものである。
また、請求項5の発明は、請求項4の画像形成装置において、上記潜像担持体の表面上に付着しているトナーを該潜像担持体表面から除去して保持し、保持したトナーを所定の非画像形成タイミングで該潜像担持体表面に戻す一時保持手段を有することを特徴とするものである。
また、請求項6の発明は、請求項1乃至5のいずれか1項に記載の画像形成装置において、上記現像手段は、上記潜像担持体表面に形成されるトナー像の厚さが少なくともトナーの体積平均粒子径の2倍以上となるように現像処理を行うことを特徴とするものである。
また、請求項7の発明は、請求項1乃至6のいずれか1項に記載の画像形成装置において、上記トナーとして、ワーデル実用球形度が0.95以上のトナーを用いることを特徴とするものである。
ここで、本発明のようなタンデム型の画像形成装置では、いずれの動作モードで画像形成を行う場合も、中間転写体や記録材搬送部材を表面移動させる必要がある。そのため、潜像担持体表面上の画像領域部と中間転写体や記録材搬送部材の表面とを接触させた状態で画像形成を行う従来の一般的な画像形成装置では、第2動作モードで画像形成を行う際に第2動作モード時不使用潜像担持体の表面移動を停止した状態にすると、その第2動作モード時不使用潜像担持体表面上の画像領域部分が中間転写体や記録材搬送部材により摺擦されてしまう。そのため、第2動作モード時不使用潜像担持体表面の画像領域部が傷つき、この第2動作モード時不使用潜像担持体を画像形成に使用したときに異常画像を発生させることになる。従来の画像形成装置の中には、第2動作モード時不使用潜像担持体表面と中間転写体や記録材搬送部材の表面とを接離させる接離機構を備えたものも知られているが(特許文献4)、このような接離機構を設けることは、コストの増大を招くとともに、装置内の省スペース化の妨げとなって画像形成装置の小型化を困難にするという問題を引き起こす。これに対し、本発明においては、第2動作モード時不使用潜像担持体の表面上の画像領域部分と中間転写体又は記録材搬送部材の表面との間がもともと非接触状態であるため、これらの間を接離させる機構が無くても、第2動作モード時不使用潜像担持体の表面移動が停止した状態で中間転写体又は記録材搬送部材が表面移動したときに、その第2動作モード時不使用潜像担持体表面上の画像領域部分が中間転写体や記録材搬送部材により摺擦されることはない。
なお、以下の説明では、各潜像担持体上のトナー像を中間転写体へ転写してから最終的に記録材上へ転写する中間転写方式のタンデム型画像形成装置を例に挙げて説明するが、各潜像担持体上のトナー像を記録材搬送部材上の記録材に直接転写する直接転写方式のタンデム型画像形成装置であっても同様に本発明を適用できる。
本実施形態の画像形成装置は、中間転写体としての中間転写ベルト1のベルト平坦部に沿うように、イエロー、シアン、マゼンタ、黒(ブラック)にそれぞれ対応する4つの画像形成ステーションS1〜S4が並設されて、中間転写ベルト1の表面に各画像形成ステーションS1〜S4で形成される各色トナー像が互いに重なり合うように順次転写されてフルカラートナー像を形成可能に構成されている。
また、画像形成ステーションS1の感光体2にトナー像を形成しないで画像形成を行う動作モードを設ける場合であっても、画像形成ステーションS1の感光体2については、他の画像形成ステーションS2〜S4に比べて短寿命化の問題が深刻でない場合や、短寿命化を許容するような場合にも、当該画像形成ステーションS1の感光体2は中間転写ベルト1の表面と接触状態としてもよい。
また、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の表面部分には、二次転写ベルト6が当接している。この二次転写ベルト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形成されている。
画像形成ステーションS1〜S4で用いられる感光体2は、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負帯電性有機感光体からなる画像領域部を外周面に有している本体部21と、その本体部21の両端に本体部21の径より大きい径で形成された回転体としての空隙形成部22とから構成されている。本体部21と一体的に回転する感光体2の回転軸は、図示しない駆動制御部からの駆動力によって図1中反時計回り方向へ回転駆動するようになっている。空隙形成部22は、感光体2の回転軸とは独立して回転する構成となっている。具体的には、空隙形成部22の回転中心部分には、感光体2の回転軸が挿通される挿通孔が形成されており、この挿通孔はベアリングを介して感光体2の回転軸に取り付けられている。本実施形態では、空隙形成部22を感光体2の回転軸とは独立して回転する構成として、ベアリング構成を採用しているが、空隙形成部22が感光体2の回転軸とは独立して回転する構成であれば、これに限るものではない。
帯電ローラ31は、図2に示すように、その軸方向長さが感光体本体21の画像領域部と同じ長さで形成された帯電部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に当接される被当接部312とで構成されている。帯電ローラ31の被当接部312と感光体2の空隙形成部22とが当接した状態で配置されることで、帯電部311と感光体本体21の画像領域部との間に所定の空隙Cb1〜Cb4が形成される。この空隙Cb1〜Cb4は、本実施形態では、すべて同じ50[μm]に設定している。本実施形態では、上述したように画像形成ステーションS2〜S4における感光体2の空隙形成部22は順次大きく形成されている。よって、帯電ローラ31の被当接部312の径は、順次小さくなるように形成されており、これによりすべての画像形成ステーションS1〜S4において空隙Cb1〜Cb4が同じ大きさに設定されている。
なお、スキャナ等で紙上の画像から4色分解された画像データ(イエロー用、シアン用、マゼンタ用、黒用)を生成し、各画像形成ステーションS1〜S4は、この各色の画像データに基づいて画像形成を行うものとして、まずは各画像形成ステーションS1〜S4のすべてのステーションで作像が必要な第1動作モードであるフルカラーモードについて説明する。また、中間転写ベルト1、感光体2、帯電ローラ31、現像スリーブ331等は、画像形成可能な所定のタイミングで回転駆動するものとして説明する。
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の両端に設けられた空隙形成部22と帯電ローラ31の被当接部312とが当接して形成された空隙Cb1(50[μm])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との間の異常放電に伴う異常画像の発生が適切に防止される。次いで、イエロー用の画像データに基づいて、露光装置32が感光体表面に静電潜像を形成し、現像装置33がマイナスの電荷を有するトナーによって反転現像することで、感光体2の画像領域部に平均層厚が例えば16[μm]のイエロートナー像が形成される。なお、ここで感光体2上に形成されるイエロートナー像の平均層厚として、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との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、本発明はこれに限定されるものではない。
また、感光体2と接触する部材を完全に排除したことから、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Ca2〜Ca4を、それぞれの通過前のトナー像の厚さよりも大きく形成(Ca2<Ca3<Ca4)し、画像形成ステーションS2〜S4において最適な空隙を形成して、これらの画像形成ステーションS2〜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、本実施形態の構成によれば、帯電ローラ31の帯電部311と感光体2との間の空隙Cb1〜Cb4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おそれがない。
以下、上述した実施形態にかかる画像形成装置の一変形例について説明する。
図3は、本変形例に係る画像形成装置の主要部の概略構成を示す説明図である。
本変形例に係る画像形成装置は、上記実施形態における各画像形成ステーションS1〜S4に、感光体2上の転写残トナーを感光体から除去して保持し、保持した転写残トナーを所定の非画像形成タイミングで感光体表面に戻す一時保持手段9を追加した点が、上記実施形態の構成と異なっている。その他の構成は、上記実施形態の構成と同様であるため、以下の説明では一時保持手段9について詳述する。
そして、本実施形態では、レッド色モードで画像形成を行う場合、トナー像が形成されないシアン及び黒の感光体2の表面移動を停止した状態で画像形成を行う。よって、レッド色モードで画像形成が行われることが多い場合でも、そのレッド色モードに用いないシアン及び黒の感光体2の寿命が短くなる事態を防止できる。しかも、本実施形態では、シアン及び黒の感光体2の表面上の画像領域部分と中間転写ベルト1の表面との間が非接触状態であるため、シアン及び黒の感光体2の表面移動を停止しても、その感光体表面上の画像領域部分が中間転写ベルト1により摺擦されることはない。よって、シアン及び黒の感光体2の画像領域部分を傷つけることなく、その感光体2の長寿命化を図ることができる。しかも、シアン及び黒の感光体2の表面上の画像領域部分は、もともと中間転写ベルト1の表面と離間した状態に維持されているため、レッド色モード時にシアン及び黒の感光体2を離間させるための接離機構が不要である。
また、本実施形態においては、中間転写ベルト1の表面に対向する感光体表面上の画像領域部分と当該感光体2の回転軸との距離(感光体の径)よりも大きい径を有し、当該感光体2の画像領域部分よりも軸方向両側外方の回転軸部分に、該回転軸とは独立した状態で中間転写ベルト1の表面移動方向と連れ回る方向へ回転可能に設けられた回転体としての空隙形成部22の周面を、中間転写ベルト1の表面に当接させることで、上記非接触状態を維持している。このように感光体2の回転軸に設けられた空隙形成部22を中間転写ベルト1の表面に当接させることで、感光体2と中間転写ベルト1との空隙Ca1〜Ca4を形成しているので、この空隙Ca1〜Ca4の大きさを所望の距離に高い精度でかつ安定して保持することができる。よって、この空隙Ca1〜Ca4の変動に起因した画像濃度変動が少なく、高品質な画像形成を実現できる。しかも、空隙形成部22が感光体2の回転軸に対して独立して回転可能な構成となっているため、他の感光体2を用いて画像形成を行う場合にこれに用いられない感光体2の回転駆動を停止させても、その空隙形成部22が作像時に常時駆動する中間転写ベルト1の表面に連れ回る方向に回転でき、空隙形成部22と中間転写ベルト1との間の摺擦を軽減できる。すなわち、空隙形成部22を感光体の回転軸と一体的に回転する構成とした場合には、感光体の回転駆動を停止したときにその感光体の空隙形成部22の回転も停止するため、中間転写ベルト1の表面移動により空隙形成部22が摺擦される。このような摺擦が生じると、空隙形成部22が摩耗して所望する一定の空隙距離が維持できなくなり、空隙の大きさが周期的に変動して画像濃度ムラを引き起こしたり、逆転写抑制効果が失われたりする不具合が発生する。また、中間転写ベルト1の表面も摩耗してしまうので、中間転写ベルト1の寿命が短くなるという不具合も発生する。更には、その摺擦により中間転写ベルト1に振動が生じて、適正な画像形成動作を妨げ、画像品質を低下させるという不具合が発生する。本実施形態においては、上記のような摺擦が起きないので、このような不具合の発生が防止される。空隙形成部22を感光体の回転軸と一体的に回転する構成とした場合でも、画像形成に用いない感光体を中間転写ベルト1から離間させる接離機構を設ければ、上述した不具合を防止できるが、このような接離機構を設けることは、コストの増大を招くとともに、装置内の省スペース化の妨げとなって画像形成装置の小型化を困難にするという新たな問題を引き起こす。本実施形態では、このような接離機構を設けることなく、上述した不具合を防止できる点で、非常に有益である。
また、本実施形態においては、感光体表面上の画像領域部分と中間転写ベルト1の表面との間の各離間距離(空隙Ca2〜Ca4の大きさ)が、それぞれの感光体表面上の画像領域部分と対向する各転写領域に搬送されてくる中間転写ベルト1の表面面に形成されたトナー像の厚さよりも大きくなるように(Ca2<Ca3<Ca4)、構成されている。よって、中間転写ベルト1上のトナー像が感光体表面に接触しないようにして、逆転写による混色を安定して防止することができる。
また、本実施形態においては、中間転写ベルト1の表面移動方向下流側に位置する感光体2ほど、その表面上の画像領域部分と中間転写ベルト1の表面との間の離間距離(空隙の大きさ)が大きくなるように構成されている。転写効率を考えれば、感光体表面上の画像領域部分と中間転写ベルト1の表面との間の空隙Ca2〜Ca4は小さい方が有利であるが、この空隙を小さくしすぎると、中間転写ベルト1上のトナー像が感光体表面に接触して逆転写が起きやすくなる。したがって、中間転写ベルト1上のトナー像が感光体表面に接触しない大きさの範囲内で、なるべく空隙Ca2〜Ca4を小さくすることが望まれる。一方、本実施形態のようなタンデム型の画像形成装置は、中間転写ベルト1の表面移動方向上流側の感光体から順にトナー像が重なり合うように中間転写ベルト1上に転写されるため、下流側の一次転写部ほど、多くのトナー像が重なった状態のトナー像が送り込まれることになる。よって、各一次転写部に形成される空隙Ca2〜C4の最適値は下流側ほど大きいものとなる。したがって、本実施形態のように、空隙Ca2〜C4のうち下流側のものほど、その大きさが大きくなるように構成することで、いずれの空隙Ca2〜C4も、中間転写ベルト1上のトナー像が感光体表面に接触しない範囲内でなるべく小さい最適な大きさに設定することが可能となる。
また、本実施形態において、レッド色モードにおいて用いられないシアン及び黒の画像形成ステーションにおいては、その感光体2の回転駆動を停止するだけでなく、現像装置33の現像剤攪拌駆動も停止している。これにより、現像剤の無駄な攪拌が抑制され、現像剤の早期劣化を防止できる。なお、現像剤の早期劣化の防止に着目するのであれば、レッド色モードにおいて用いられないシアン及び黒の画像形成ステーションにおいては、感光体の回転駆動は停止させずに、現像装置33の現像剤攪拌駆動を停止させるようにしてもよい。この構成においては、空隙形成部22と中間転写ベルト1との摺擦を考慮する必要がなくなり、感光体の画像領域部分と中間転写ベルト1の表面との非接触状態を維持する手段の制限が緩和され、より多様な非接触状態維持手段を利用することができる。
また、本実施形態においては、感光体2の表面上に付着しているトナーを、その感光体表面に対応する現像装置33の現像スリーブ331表面上に又は現像スリーブ331に担持された現像剤中に回収するトナー回収手段を有している。これにより、転写残トナーを除去するための専用の機構(クリーニング装置)を設ける必要のないクリーナレス方式の画像形成装置を実現でき、装置のコンパクト化にメリットがある。このようなクリーナレス方式の画像形成装置は、特に混色の問題が最終出力画像の色再現性の低下に結びつきしやすいが、本実施形態によれば混色の問題が有効に防止されるため、最終出力画像の色再現性の低下が有効に防止されたクリーナレス方式の画像形成装置が実現される。
特に、本実施形態においては、感光体2の表面上に付着しているトナーを感光体表面から除去して保持し、保持したトナーを所定の非画像形成タイミングで感光体2表面に戻す一時保持手段9を有しているので、転写残トナーによる露光障害や帯電ムラが起きにくい。
また、本実施形態において、現像装置33は、感光体表面に形成されるトナー像の厚さが少なくともトナーの体積平均粒子径の2倍以上となるように現像処理を行うので、一次転写部において感光体表面上のトナー像を構成するトナーのうち中間転写ベルト1側に近いトナーは感光体との間の非静電付着力が小さい又は無いので、高い転写率を安定して確保することができる。
また、本実施形態においては、トナーとして、ワーデル実用球形度が0.95以上のトナーを用いている。この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Ψを0.95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。このようなトナーを用いることで、転写残トナー量を低下させることができ、転写残トナーによる露光障害や帯電ムラに起因する画像劣化を低減することができる。
2 感光体
21 本体部
22 空隙形成部
31 帯電ローラ
32 露光装置
33 現像装置
331 現像スリーブ
332 ケース
9 一時保持手段
91 導電性ブラシ部材
92 ケース
Ca1,Ca2,Ca3,Ca4 空隙
S1,S2,S3,S4 画像形成ステーション
Claims (7)
- 表面移動する複数の潜像担持体と、
該複数の潜像担持体の表面上の画像領域部分に潜像を形成する潜像形成手段と、
該複数の潜像担持体の表面に形成された潜像を、表面移動する現像剤担持体の表面に担持された現像剤によってそれぞれ現像してトナー像化する複数の現像手段と、
該複数の潜像担持体の表面上のトナー像を、表面移動する中間転写体の表面上に中間転写した後に記録材上に転写するか、又は、表面移動する記録材搬送部材の表面上に担持された記録材上に転写する転写手段と、
すべての潜像担持体表面にトナー像を形成して画像形成を行う第1動作モードと、一部の潜像担持体の表面にトナー像を形成して画像形成を行う第2動作モードとを切り替えて、画像形成動作を制御する制御手段とを有する画像形成装置であって、
少なくとも上記第2動作モードでの画像形成ではトナー像が形成されない第2動作モード時不使用潜像担持体については、上記第1動作モード及び上記第2動作モードのいずれの動作モードで画像形成を行う場合でも、該第2動作モード時不使用潜像担持体の画像領域部分と上記中間転写体の表面又は上記記録材搬送部材に担持される記録材の表面との間を非接触状態に維持する非接触状態維持手段を有し、
上記転写手段は、少なくとも上記第2動作モード時不使用潜像担持体については、非接触状態であっても該第2動作モード時不使用潜像担持体の画像領域部分に形成されたトナー像を該中間転写体の表面又は該記録材搬送部材に担持される記録材の表面に転写可能な非接触転写方式の転写手段であり、
上記制御手段は、上記第2動作モードで画像形成を行う場合、上記第2動作モード時不使用潜像担持体の表面移動を停止した状態で画像形成を行うように、画像形成動作を制御するものであり、
上記非接触状態維持手段は、上記中間転写体又は上記記録材搬送部材の表面に対向する潜像担持体表面上の画像領域部分と当該潜像担持体の回転軸との距離よりも大きい径を有し、当該潜像担持体の画像領域部分よりも軸方向両側外方の回転軸部分に、該回転軸とは独立した状態で該中間転写体又は該記録材搬送部材の表面移動方向と連れ回る方向へ回転可能に設けられた回転体の周面を、該中間転写体又は該記録材搬送部材の表面に当接させることで、上記非接触状態を維持するものであることを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1の画像形成装置において、
上記非接触状態維持手段は、潜像担持体表面上の画像領域部分と上記中間転写体又は上記記録材搬送部材の表面との間の各離間距離が、それぞれの潜像担持体表面上の画像領域部分と対向する各転写領域に搬送されてくる該中間転写体の表面又は該記録材搬送部材に担持された記録材の表面に形成されたトナー像の厚さよりも大きくなるように、上記非接触状態を維持することを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1又は2の画像形成装置において、
上記非接触状態維持手段は、上記中間転写体の表面又は上記記録材搬送部材の表面移動方向下流側に位置する潜像担持体ほど、その表面上の画像領域部分と該中間転写体又は該記録材搬送部材の表面との間の離間距離が大きくなるように、上記非接触状態を維持することを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1乃至3のいずれか1項に記載の画像形成装置において、
上記潜像担持体の表面上に付着しているトナーを、該潜像担持体表面に対応する現像手段の現像剤担持体表面上に又は該現像剤担持体に担持された現像剤中に回収するトナー回収手段を有することを特徴とする画像形成装置。 - 請求項4の画像形成装置において、
上記潜像担持体の表面上に付着しているトナーを該潜像担持体表面から除去して保持し、保持したトナーを所定の非画像形成タイミングで該潜像担持体表面に戻す一時保持手段を有することを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1乃至5のいずれか1項に記載の画像形成装置において、
上記現像手段は、上記潜像担持体表面に形成されるトナー像の厚さが少なくともトナーの体積平均粒子径の2倍以上となるように現像処理を行うことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1乃至6のいずれか1項に記載の画像形成装置において、
上記トナーとして、ワーデル実用球形度が0.95以上のトナーを用いることを特徴とする画像形成装置。
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