JP5572594B2 - 画像形成装置及び画像形成システム - Google Patents

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Description

本発明は、画像形成装置及び画像形成システムに関する。
下記特許文献1には、画像形成ジョブを画像形成装置に要求するクライアントコンピューターが画像形成装置における画像データの展開処理に要する時間を算出して画像形成装置に送信し、画像形成装置の定着部におけるヒーターの起動タイミングを上記クライアントコンピューターの計算結果に基づいて制御する、という技術が開示されている。このような技術は、画像形成装置が画像形成ジョブの受信と同時に定着部のヒーターを起動させた場合に画像データの展開処理が完了して画像形成準備が整うかなり前の時点で所望の定着温度に到達することがあるため、ヒーターで無駄な電力を消費することがある、という問題を解決するためのものである。
特開2000−207146号公報
しかしながら、上記従来技術は、ヒーターの積算消費電力の抑制には有効であるものの、最大消費電力が低くなるわけではないので、ヒーターや当該ヒーターを駆動する電子部品の劣化を抑制することができず、またヒーターの起動によって商用電源に引き起こされる電圧変動を抑制することができない。
なお、最大消費電力を単純に抑制してヒーターを駆動した場合には、画像データの展開処理が完了した時点で所望の定着温度に到達せず、これによって画像形成処理が遅延するという不具合が発生するので好ましくない。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、以下のことを目的とする。(1)画像形成処理を遅らせることなく定着部材を加熱するヒーターの消費電力を抑制する。
(2)定着部材を加熱するヒーターへの給電に起因する部品劣化を抑制する。
(3)定着部材を加熱するヒーターへの給電に起因する商用電源ラインへの影響を低減する。
上記目的を達成するために、本発明では、画像形成装置に係る第1の解決手段として、外部から受信した第1の画像データを画像形成用の第2の画像データに展開して記録紙に画像形成し、ヒーターによって定着部材を加熱することより記録紙上の画像を当該記録紙に定着させる画像形成装置であって、第1の画像データの展開処理に要する展開時間を予測する予測手段と、該予測手段が予測した展開時間に基づいて、ヒーターに供給し得る電力のうち、展開処理の完了時に定着部材が所望の定着温度に達する最小電力を前記ヒーターに供給する電力供給手段とを具備する、という手段を採用する。
また、画像形成装置に係る第2の解決手段として、上記第1の解決手段において、ヒーターに供給し得る電力は離散的に複数設定されており、電力供給手段は、これら複数の供給し得る電力のうち、展開処理の完了時に定着部材が所望の定着温度に達する最小電力を選択してヒーターに供給する、という手段を採用する。
本発明では、画像形成装置に係る第3の解決手段として、上記第1または第2の解決手段において、ヒーターはIH(Induction Heating)ヒーターである、という手段を採用する。
さらに、本発明では、画像形成システムに係る解決手段として、第1の画像データを送信するデータ送信装置と、該データ送信装置から受信した第1の画像データを画像形成用の第2の画像データに展開して記録紙に画像形成し、ヒーターによって定着部材を加熱することより記録紙上の画像を当該記録紙に定着させる画像形成装置と、を具備する画像形成システムであって、データ送信装置は、第1の画像データの展開処理に要する展開時間を予測して画像形成装置に送信し、画像形成装置は、データ送信装置から受信した展開時間に基づいて、ヒーターに供給し得る電力のうち、展開処理の完了時に定着部材が所望の定着温度に達する最小電力をヒーターに供給する、という手段を採用する。
本発明によれば、予測手段が予測した展開時間に基づいて、定着部材を加熱するヒーターに供給し得る電力のうち、展開処理の完了時に定着部材が所望の定着温度に達する最小電力をヒーターに供給するので、画像形成処理を遅らせることなくヒーターの消費電力を抑制することが可能である。
したがって、本発明によれば、上記ヒーターへの給電に起因する部品劣化を抑制することが可能であると共に、上記ヒーターへの給電に起因する商用電源ラインへの影響を低減することが可能である。
本発明の一実施形態に係る画像形成装置Aの概略構成を示す模式図である。 本発明の一実施形態におけるプリンタ制御ユニット1、熱定着ユニット50及びヒーター電力生成ユニット52の制御構成を示すブロック図である。 本発明の一実施形態に係る画像形成装置Aの動作を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態における給電電力に応じた加熱ローラー50aの温度変化を示す特性図である。
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態について説明する。
本実施形態に係る画像形成装置Aは、電子写真方式に基づいて記録紙に画像形成するプリンタである。この画像形成装置Aは、図1に示すように、クライアントコンピューターBと通信可能に接続され、該クライアントコンピューターBから受信したPDL(Page Description Language)形式データ(第1の画像データ)をビットマップデータ(第2の画像データ)に展開し、該ビットマップデータに基づいて記録紙上にトナー画像を形成する。このような画像形成装置Aは、図1に示すように、プリンター制御ユニット1、操作パネル2、通信部3及び画像形成部4を備える。なお、プリンター制御ユニット1は、本実施形態における予測手段である。
プリンター制御ユニット1は、画像形成装置Aの全体動作を制御するものであり、図2に示すように、CPU(Central Processing Unit)11、RAM(Random Access Memory)12及びROM(Read Only Memory)13を備える。CPU11は、RAM12、ROM13、操作パネル2、通信部3及び画像形成部4各々とデータバスにより接続され、ROM12に記憶されている制御プログラム、操作パネル2から入力される操作信号及び通信部3がクライアントコンピューターBから受信したPDL形式データに基づいて各種の制御信号を生成することにより画像形成装置Aの全体動作を制御する。CPU11は、例えばPDLデータの展開処理や、展開処理に要する展開時間を予測する予測処理や、この展開時間に基づいて定着処理に要する電力を制御する電力制御処理などを実行する。
ROM12は、CPU11で実行される制御プログラム及びその他のデータを記憶する不揮発性メモリーである。なお、ROM12に記憶されている制御プログラムには、上述した展開処理、予測処理及び電力制御処理を実行するための処理命令が組み込まれている。CPU11は、このような制御プログラムに基づいて上記各処理を実行する。RAM13は、CPU11が制御プログラムに基づいて各種処理を行う際に、データの一時保存先となるワーキングエリアとして使用される揮発性メモリーであり、例えば上記展開処理において生成されたビットマップデータを記憶する。
操作パネル2は、電源キーやリセットキーなどの各種操作キーや、ユーザーに各種情報を通知ための表示器などを備え、ユーザーと画像形成装置Aとを関係付けるマンマシンインタフェースとして機能する。操作パネル2は、押下された操作キーに応じた操作信号をCPU11に出力するとともに、CPU11から入力された制御信号に基づいて表示器に各種情報を表示させる。
通信部3は、LAN(Local Area Network)を介してクライアントコンピューターBに通信可能に接続され、CPU11から入力された制御信号に基づいてクライアントコンピューターBと通信するものである。この通信部3は、例えばイーサネット(登録商標)などのLAN規格に準拠した通信機能を備えたものである。
画像形成部4は、CPU11から入力された制御信号に基づいて記録紙を搬送し、RAM13に記憶されているビットマップデータに基づいてトナーからなる画像を記録紙に形成するものである。この画像形成部4は、図1に示すように、感光体ドラム41、帯電部42、レーザースキャニングユニット43、現像ユニット44、転写ローラー45、クリーナー46、用紙カセット47、給紙ローラー48、搬送ローラー対49、熱定着ユニット50、排紙トレイ51、ヒーター電力生成ユニット52、駆動モーター53及び低圧電源ユニット54を備えている。なお、熱定着ユニット50は、本実施形態における定着部である。また、ヒーター電力生成ユニット52は、プリンター制御ユニット1と共に本実施形態における電力供給手段を構成する。
感光体ドラム41は、静電潜像に基づいて形成されたトナー画像を周面に担持する円筒部材からなり、画像形成装置Aの正面から視て奥行き方向に延在して配置され、画像形成時に駆動モーター53により回転駆動される。帯電部42は、感光体ドラム41の周面に対向配置され、感光体ドラム41の周面を帯電させるものである。
レーザースキャニングユニット43は、CPU11から入力される制御信号に基づいてレーザー光を帯電状態の感光体ドラム41の周面に照射することにより、感光体ドラム41の周面に静電潜像を形成するものであり、レーザードライバー43a、半導体レーザー43b、ポリゴンモーター43c、多面鏡43d(ポリゴンミラー)及び反射鏡43eを備える。レーザードライバー43aは、半導体レーザー43bの駆動回路であり、CPU11から入力される制御信号に基づいて半導体レーザー43bにレーザー光を発生させる。
半導体レーザー43bは、レーザードライバー43aにより駆動されるレーザー発生器であり、所定波長のレーザー光を発生して多面鏡43dの周面(側面)に向けて出射する。ポリゴンモーター43cは、多面鏡43dを回転駆動するものであり、例えばDCブラシレスモーター等からなる精密モーターである。多面鏡43dは、多角柱(例えば六角柱)に形成され。かつ、各周面(側面)がレーザー光を反射する鏡面として形成されている。この多面鏡43dは、軸心にポリゴンモーター43cの回転軸が接続され、当該ポリゴンモーター43cによって回転駆動されることによりレーザー光を反射鏡43eに対して走査状に照射する。反射鏡43eは、多面鏡43dから照射されたレーザー光を感光体ドラム41に向けて反射することにより感光体ドラム41の周面に静電潜像を形成する。
現像ユニット44は、トナーを内部に収容し、感光体ドラム41の周面にトナーを供給することによって感光体ドラム41の周面に形成された静電潜像をトナー像として現像するものである。転写ローラー45は、感光体ドラム41に対向配置されており、駆動モーター53により回転駆動されると共にCPU11から入力される制御信号に基づいて転写バイアス(高電圧)を記録紙に印加することにより、感光体ドラム41の周面に形成されたトナー像を記録紙に転写する。クリーナー46は、感光体ドラム41の周面に残留するトナーを除去するものである。
用紙カセット47は、画像形成に供される記録紙を複数枚収容する容器である。給紙ローラー48は、駆動モーター53により回転駆動され、用紙カセット47に収容される記録紙を1枚ずつピックアップして搬送ローラー対49に供給する。搬送ローラー対49は、駆動モーター53により回転駆動され、給紙ローラー48から給紙された記録紙を転写ローラー45に向けて搬送する。
熱定着ユニット50は、転写ローラー45によって記録紙上に転写されたトナー像を記録紙上により強固に定着させるものであり、専用モーターにより回転駆動される加熱ローラー50a(駆動ローラー)と、加熱ローラー50aに圧接しながら回転する加圧ローラー50b(従動ローラー)とを備える。上記加熱ローラー50aの内部には、ヒーター電力生成ユニット52から供給された電力に基づいて加熱ローラー50aを加熱するIH(Induction Heating)ヒーター50cと、加熱ローラー50aの温度を検出し、温度信号をCPU11に出力するサーミスター50dとが配設されている。なお、加熱ローラー50aは、本実施形態における定着部材である。
排紙トレイ51は、熱定着ユニット50により定着処理が完了した記録紙を収容する容器である。ヒーター電力生成ユニット52は、CPU11から入力された電力制御信号に基づいて外部の商用AC電源から入力される電力を調整してIHヒーター50cに供給する。すなわち、ヒーター電力生成ユニット52がIHヒーター50cに供給し得る電力は、離散的に複数設定された電力、例えば「900W」、「450W」あるいは「300W」の何れかである。ヒーター電力生成ユニット52は、これら離散的な電力のうち、CPU11から入力された電力制御信号に基づいて択一的に選択した電力をIHヒーター50cに供給する。
IHヒーター50cは、このヒーター電力生成ユニット52から供給された電力に基づいて加熱ローラー50aを加熱する。駆動モーター53は、上述した感光体ドラム40、転写ローラー45、給紙ローラー48、搬送ローラー対49等に回転動力を付与する動力源である。低圧電源ユニット54は、プリンター制御ユニット1、ポリゴンモーター43c及び駆動モーター53等に比較的低電圧の電力を供給する。
次に、このように構成された画像形成装置Aの特徴的動作について、図3に示すフローチャートに沿って説明する。
本画像形成装置Aにおいて、クライアントコンピューターBによるプリントジョブが発生していない待機状態では、プリンター制御ユニット1のCPU11は、消費電力を抑制するために、ヒーター電力生成ユニット52からIHヒーター50cへの電力供給を停止させ、加熱ローラー50aの加熱を停止させる。そして、CPU11は、待機状態時において、クライアントコンピューターBのプリントジョブが発生したか否か監視、つまり、通信部3がクライアントコンピューターBからPDL形式データを受信したか否か判定している(ステップS1)。
そして、CPU11は、PDL形式データを受信したと判定した場合(YESの場合)には、PDL形式データの展開処理を実行すると共に、PDL形式データに基づいて展開処理に要する展開時間Tを予測する(ステップS2)。つまり、CPU11は、PDL形式データの展開処理と並行して、PDL形式データに含まれるPDL形式で記述された描画情報に基づいてPDL形式データからビットマップデータを生成すると共に、RAM13に記憶させるまでに要する時間を展開時間Tとして算出する。なお、CPU11は、ステップS1の判定処理がNOの場合には、ステップS1の判定処理を繰り返す。
続いて、CPU11は、ステップS2の処理の後に、自らが計算した展開時間Tが第1のしきい値である20秒以上であるか否か判定する(ステップS3)。そして、CPU11は、展開時間Tが20秒未満であると判定した場合(NOの場合)には、上述した「900W」、「450W」あるいは「300W」のうち、900Wの電力を選択してIHヒーター50cに供給するようにヒーター電力生成ユニット52を制御して、加熱ローラー50aの加熱を開始させる(ステップS4)。
このステップS4については、図4を参照してさらに詳しく説明する。図4は、離散的な電力「900W」、「450W」あるいは「300W」をIHヒーター50cに供給し続けた場合に、加熱ローラー50aが所望の定着温度(200℃)に達するまでの時間を示している。加熱ローラー50aの温度は、この図4に示すように、IHヒーター50cに900Wを供給し続けた場合、10秒で定着温度に達する。これに対して、IHヒーター50cに450Wを供給し続けた場合には、加熱ローラー50aの温度は20秒で定着温度に達し、IHヒーター50cに300Wを供給し続けた場合には、加熱ローラー50aの温度は30秒で定着温度に達する。
すなわち、展開時間Tが20秒未満である場合、ビットマップデータをRAM13に記憶させた時点(展開時間Tが経過した時点)で加熱ローラー50aを所望の定着温度(200℃)とするためには、IHヒーター50cに900Wを供給し続ける必要があり、450Wあるいは300WをIHヒーター50cに供給し続けた場合には、ビットマップデータをRAM13に記憶させた時点で加熱ローラー50aを所望の定着温度(200℃)に到達させることができない。
一方、CPU11は、ステップS3において、展開時間Tが20秒以上であると判定した場合(YESの場合)には、展開時間Tが第2のしきい値である30秒以上であるか否か判定する(ステップS5)。そして、CPU11は、ステップS5において展開時間Tが30秒以上でないと判定した場合(NOの場合)、つまり展開時間Tが20秒以上かつ30秒未満であると判定した場合には、IHヒーター50cに450Wの電力を供給するようにヒーター電力生成ユニット52を制御して、加熱ローラー50aの加熱を開始させる(ステップS6)。
すなわち、展開時間Tが20秒以上かつ30秒未満の場合、PDL形式データの展開処理が完了した時点(ビットマップデータをRAM13に記憶させた時点)で加熱ローラー50aを所望の定着温度(200℃)とするためには、IHヒーター50cに900Wあるいは450Wの何れかを供給し続ければよい。CPU11は、このようなIHヒーター50cに供給し得る電力(900Wあるいは450W)のうち、PDL形式データの展開処理の完了時に加熱ローラー50aが所望の定着温度(200℃)に到達する最小電力、つまり900Wよりも小さな電力である450WをIHヒーター50cに供給させる。
一方、CPU11は、ステップS5において展開時間Tが30秒以上であると判定した場合(YESの場合)には、IHヒーター50cに300Wの電力を供給するようにヒーター電力生成ユニット52を制御することにより、加熱ローラー50aの加熱を開始させる(ステップS7)。
すなわち、展開時間Tが30秒以上の場合、PDL形式データの展開処理が完了した時点(ビットマップデータをRAM13に記憶させた時点)で加熱ローラー50aを所望の定着温度(200℃)とするためには、IHヒーター50cに900W、450W及び300Wのうち、どの電力を供給してもよい。CPU11は、このようなIHヒーター50cに供給し得る電力(900W、450Wあるいは300W)のうち、PDL形式データの展開処理の完了時に加熱ローラー50aが所望の定着温度(200℃)に到達する最小電力、つまり900W、450Wよりも小さな電力である300WをIHヒーター50cに供給させる。
このような本実施形態によれば、CPU11は、PDL形式データから自らが計算した展開時間Tに基づいて、IHヒーター50cに供給し得る離散的に複数設定された電力(900W,450W,300W,)のうち、展開処理の完了時に加熱ローラー50aが所望の定着温度(200℃)に達する最小電力を選択し、当該最小電力をIHヒーター50cに供給するようにヒーター電力生成ユニット52を制御する。つまり、CPU11は、展開時間Tが20秒未満である場合には、IHヒーター50cに供給する電力を900Wに設定し、展開時間Tが20秒以上30秒未満である場合には、電力を450Wに設定し、展開時間Tが30秒以上である場合には、電力を300Wに設定する。
すなわち、本実施形態によれば、展開処理の完了時に加熱ローラー50aが所望の定着温度(200℃)に達する最小電力をIHヒーター50cに供給するので、画像形成処理を遅らせることなくIHヒーター50cの消費電力を抑制することが可能である。したがって、本実施形態によれば、IHヒーター50cへの給電に起因する部品劣化を抑制することが可能であると共に、IHヒーター50cへの給電に起因する商用電源ラインへの影響を低減することが可能である。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されることなく、例えば以下のような変形が考えられる。
(1)上記実施形態では、2つのしきい値(第1、第2のしきい値)を設けることにより展開時間Tを20秒未満、20秒以上30秒未満、30秒以上の3つの領域に区分し、各区分に応じてIHヒーター50cに供給される電力を離散的な複数の電力の中の最小電力に設定したが、本発明はこれに限定されない。しきい値の設定数は、1あるいは3つ以上でも良い。
(2)上記実施形態では、画像形成装置AのCPU11が展開時間Tを計算するが、本発明はこれに限定されない。例えば、クライアントコンピューターB(データ送信装置)が展開時間Tを計算し、当該展開時間TをPDL形式データに付属させて画像形成装置Aに送信するようにしてもよい。この場合、画像形成装置Aは、クライアントコンピューターBから受信した展開時間Tに基づいてIHヒーター50cに供給される電力を制御する。
(3)上記実施形態では、加熱ローラー50aを加熱するヒーターをIHヒーター50cとしたが、IHヒーター50cの代わりにセラミックヒーターを使用する画像形成装置であったとしても、本発明を適用することは可能である。但し、この場合には、セラミックヒーターを複数設け、給電するセラミックヒーターの個数を最小化することによりセラミックヒーター全体の電力を最小電力とする。
(4)上記実施形態では、定着部材として加熱ローラー50aを使用しているが、加熱ローラー50aの代わりに加熱ベルトを使用してもよい。
A…画像形成装置、B…クライアントコンピューター、1…プリンター制御ユニット(予測手段、電力供給手段)、2…操作パネル、3…通信部、4…画像形成部、11…CPU、12…RAM、13…ROM、41…感光体ドラム、42…帯電部、43…レーザースキャニングユニット、44…現像ユニット、45…転写ローラー、46…クリーナー、47…用紙カセット、48…給紙ローラー、49…搬送ローラー対、50…熱定着ユニット、51…排紙トレイ、52…ヒーター電力生成ユニット(電力供給手段)、53…駆動モーター、54…低圧電源ユニット、43a…レーザードライバー、43b…半導体レーザー、43c…ポリゴンモーター、43d…多面鏡、43e…反射鏡、50a…加熱ローラー、50b…加圧ローラー、50c…IHヒーター、50d…サーミスター

Claims (3)

  1. 外部から受信した第1の画像データを画像形成用の第2の画像データに展開して記録紙に画像形成し、ヒーターによって定着部材を加熱することより前記記録紙上の画像を当該記録紙に定着させる画像形成装置であって、
    前記第1の画像データの展開処理に要する展開時間を予測する予測手段と、
    該予測手段が予測した展開時間に基づいて、前記ヒーターに供給し得る電力のうち、展開処理の完了時に前記定着部材が所望の定着温度に達する最小電力を前記ヒーターに供給する電力供給手段と
    を具備し、
    前記ヒーターに供給し得る電力は離散的に複数設定されており、
    前記電力供給手段は前記予測手段により予測された展開時間が予め定められた所定時間より短い場合には、展開時間の予測終了時に前記ヒーターに供給し得る電力のうち最大電力を前記ヒータに供給し、前記電力供給手段は前記予測手段により予測された展開時間が予め定められた所定時間以上の場合には、展開処理の完了時には前記定着部材が所望の定着温度に達しているように複数設定されている電力の中から最小電力を選択して前記ヒーターに供給することを特徴とする画像形成装置。
  2. 前記ヒーターは、IH(Induction Heating)ヒーターであることを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
  3. 第1の画像データを送信するデータ送信装置と、該データ送信装置から受信した前記第1の画像データを画像形成用の第2の画像データに展開して記録紙に画像形成し、ヒーターによって定着部材を加熱することより前記記録紙上の画像を当該記録紙に定着させる画像形成装置と、を具備する画像形成システムにおいて、
    前記データ送信装置は、前記第1の画像データの展開処理に要する展開時間を予測して前記画像形成装置に送信し、
    前記画像形成装置は、前記データ送信装置から受信した前記展開時間に基づいて、前記ヒーターに供給し得る電力のうち、前記展開処理の完了時に前記定着部材が所望の定着温度に達する最小電力を前記ヒーターに供給し、
    前記ヒーターに供給し得る電力は離散的に複数設定されており、
    前記画像形成装置は前記データ送信装置により予測された展開時間が予め定められた所定時間より短い場合には、展開時間の予測終了時に前記ヒーターに供給し得る電力のうち最大電力を前記ヒータに供給し、前記画像形成装置は前記データ送信装置により予測された展開時間が予め定められた所定時間以上の場合には、展開処理の完了時には前記定着部材が所望の定着温度に達しているように複数設定されている電力の中から最小電力を選択して前記ヒーターに供給することを特徴とする画像形成システム
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