JP6150577B2 - 画像形成装置 - Google Patents
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Description
図1に示すカラーの画像形成装置(以下、本体と称す)は、本体に対して着脱自在なプロセスカートリッジ5y、5m、5c、5kを備えている。これら4個のプロセスカートリッジ5y、5m、5c、5kは、同一構造であるが、異なる色、即ち、Y、M、C、Kのトナーによる画像を形成する点で相違している。尚、yはイエロー(Y)、mはマゼンタ(M)、cはシアン(C)、kはブラック(K)を表し、以下、必要な場合を除き、省略する。各プロセスカートリッジ5は、それぞれトナー容器23、像担持体である感光ドラム1、帯電ローラ2、現像ローラ3、ドラムクリーニングブレード4、及び廃トナー容器24を有している。
次に感光ドラム1の駆動源であるDCブラシレスモータ(以下、モータ39とする)について説明する。尚、モータ39は、一例として3相のDCブラシレスモータとする。モータ39は、主に、ロータ部58、モータ駆動回路部41、回転数検出部68から構成される。図2はモータ39の駆動回路構成であり、Y結線されたコイル55〜57とロータ部58(破線で示す)が備えられている。更に、ロータ部58の位置検出手段としてホール素子59〜61を備えており、ホール素子59〜61は磁界を検知することにより、半導体片の両端に電圧が表れる素子であり、ロータ部58の位置検出が可能となる。ホール素子59の出力はアンプ62のHU端子に出力され、ホール素子60の出力はアンプ62のHV端子に出力され、ホール素子61の出力はアンプ62のHW端子に出力される。そして、アンプ62は、入力された信号を増幅し、モータ駆動制御回路42に出力する。
回転数検出部68については図3(b)〜図3(d)を用いて説明する。図3(b)において、FGパターン90は、モータ39のプリント基板(不図示)上に形成された矩形波状のパターンである。ロータ部58の内面に取り付けられた複数極からなるFGマグネット91がFGパターン90の上を回転し、各々のFGパターン90上では、図3(c)に示すように、FGマグネット91が移動することによって、S極とN極が交互に移動していく状態となる。このとき、図3(c)のFGパターン90に発生する誘起電圧は、図3(d)(i)に示すように、正弦波となり、図2中の回転数検出部68に出力される。ここで、回転数検出部68は、ヒステリシス特性を有するコンパレータ(不図示)で構成されている。回転数検出部68は、FGパターン90に発生した誘起電圧(図3(d)(i))を図3(d)(ii)に示すパルス信号(以下、FG信号という)に変換し、CPU40に出力する。そして、CPU40は、回転数検出部68から出力されたFG信号(図3(d)(ii))の周期を監視し、FG信号(図3(d)(ii))の周期が所望の周期になるように、速度指令(加速又は減速)をモータ39に出力する。これにより、CPU40は、モータ39の回転速度のフィードバック制御を可能としている。
図4(b)は、モータ39の回転速度制御に関する制御ブロック図である。ここで、CPU40は、速度制御を行うために、例えばメモリ401に予め記憶されている回転速度目標値(図4(b)の速度指令)と回転速度情報を比較し、速度誤差情報を得る。また、CPU40は、位置制御を行うために、例えばメモリ401に予め記憶されている位置目標値(図4(b)の位置指令)と、回転速度情報を積分したロータ部58の位置情報とを比較し、位置誤差情報を得る。CPU40は、この速度誤差情報と位置誤差情報からモータ操作量を演算し、駆動信号としての加減速信号をモータ39へ出力する。ロータ部58は、CPU40からモータ39へ入力された加減速信号によって、モータ駆動制御回路42により駆動され、回転する。また、回転数検出部68は、ロータ部58の回転数を検出し、検出したロータ部58の回転数を、回転速度情報として速度制御に用いるため、また、積分して位置情報として位置制御に用いるため、CPU40にフィードバックしている。即ち、回転数検出部68はCPU40にFG信号を出力し、CPU40はFG信号のエッジを検出して、速度制御又は積分して位置制御に用いる。フォトセンサ64の出力は、CPU40による位置制御に使用するホームポジション検知の情報としてCPU40にフィードバックする。また、位置制御には後述する進み量も用いられる。
次に図5(a)を用いて本実施例における駆動構成について説明する。本実施例では、2つのモータで各感光ドラム1y、1m、1c、1kと中間転写ベルト用の駆動ローラ10を駆動している。図5(a)は、第二のモータであるモータ39C、第一のモータであるモータ39Kに備えられたギア72C、72Kにより、それぞれカラー用の感光ドラム1y、1m、1cとブラック用の感光ドラム1kを駆動している構成を示している。ここで、カラー用の感光ドラム1y、1m、1cを駆動するギア70Y、70M、70Cの間に設けられているギア73YM、73MCの歯数は、感光ドラム1y、1m、1cを駆動するギア70Y、70M、70Cの歯数に対して整数比となっている。そして、カラー用の感光ドラム1y、1m、1cの回転位相は、常に同じであるものとする。このようなことから、感光ドラム1y、1m、1c、1kの回転位相を検知するフォトセンサ64も、第二の検知手段であるカラー用のフォトセンサ64C、第一の検知手段であるブラック用のフォトセンサ64Kの2つだけ備えられている。また、本実施例において、各感光ドラム1のフォトセンサ64C、64Kの信号が一致している状態が、AC成分の色ずれを抑制することができる所望の位相関係であるものとする。
次に図5(b)を用いて、本実施例における感光ドラム1の回転位相検知方法について説明する。図5(b)(i)は、感光ドラム1cの回転位相を検知するフォトセンサ64Cの出力信号を示しており、図5(b)(ii)は、感光ドラム1kの回転位相を検知するフォトセンサ64Kの出力信号を示している。図5(b)(iii)は、CPU40の内部で生成されているクロック(内部クロック)を示している。図5(b)において、CPU40は、任意のタイミングでフォトセンサ64による位相検知を開始する(図5(b)中、破線で示す)。CPU40は、フォトセンサ64により位相検知を開始したタイミングから、各感光ドラム1c、1kに相当するフォトセンサ64C、64Kの出力信号の立ち上がりエッジを検知するタイミングまで、内部クロックに同期したカウント動作を開始する。例えば、図5(b)(i)に示すように、CPU40が、位相検知開始からフォトセンサ64Cの出力信号の立ち上がりエッジまでカウントしたカウント値をCcntとする。
次に、図6を用いて本実施例における感光ドラム1の位相調整方法について説明する。図6(a)は、カラー用の感光ドラム1y、1m、1cの周速度(mm/sec)とフォトセンサ64Cの出力信号の関係を示しており、図6(b)は、ブラック用の感光ドラム1kの周速度(mm/sec)とフォトセンサ64Kの出力信号の関係を示している。CPU40は、感光ドラム1y、1m、1c、1kの回転を開始してから感光ドラム1y、1m、1c、1kの周速度が定常速度に到達した段階で、図5(b)で説明した回転位相検知を行う。本実施例では、ブラック用の感光ドラム1kの回転位相を基準とする。そして、CPU40は、この回転位相検知結果に基づいて、ブラック用の感光ドラム1kに対して、カラー用の感光ドラム1y、1m、1cの回転位相の進み量に換算する。そして、CPU40は、カラー用の感光ドラム1y、1m、1cの回転位相の進み量に換算した結果を、図4(b)で説明した位置誤差情報として、モータ39の速度制御に用いる。その結果、CPU40は、モータ39Cの回転速度を減速させることによって、カラー用の感光ドラム1y、1m、1cとブラック用の感光ドラム1kの回転位相の調整を行っている。
次に、中間転写ベルト8の巻ぐせと、巻ぐせ改善シーケンスについて説明する。中間転写ベルト8は、高温高湿度環境下で長期間放置されると、支持ローラ部分で巻ぐせが発生しやすくなる。ここで、巻ぐせとは、中間転写ベルト8に、中間転写ベルト8を支持するローラの外周に沿った変形が生じ、その変形がくせとして残ってしまうことである。中間転写ベルト8の変形の度合い(以下、巻ぐせレベルという)は、ローラ径にも依存し、ローラ径が小さいほど曲率が大きくなるため、変形の度合いが大きくなる、即ち巻ぐせレベルが大きくなる。本実施例では、上述したように、テンションローラ9の径(φ16)が一番小さいため、テンションローラ9の位置で中間転写ベルト8に発生する巻ぐせレベルが一番大きい。
図7(a)は、室温が35℃、湿度が90%の高温高湿度の環境下(以下、35℃90%RH環境下という)に14日放置した後に、テンションローラ9の位置で発生した巻ぐせが、どのように変化していくかを調べた結果である。図7(a)は、横軸に経過時間(h:時間)、縦軸に巻ぐせ高さ(μm:マイクロメートル)を示している。例えば、夏休み等の長期休暇時に空調が停止された環境で画像形成装置が放置され、休み明けに空調が再稼動された環境を想定している。また、中間転写ベルト8の巻ぐせレベルを評価する方法として、中間転写ベルト8の巻ぐせ高さを測定している。ここで、巻ぐせ高さとは、図7(b)に示すように、支持ローラ位置で発生した中間転写ベルト8の巻ぐせの部分を、支持ローラ間で張架される位置にまで移動させ、巻ぐせがついていない平坦部分からの高さとして測定した値である。巻ぐせ高さの測定は、23℃50%RH環境で実施している。
図7(c)は、23℃50%RH環境下で14日放置した後に、中間転写ベルト8のテンションローラ位置で、どの程度の巻ぐせが発生したかを調べた結果であり、横軸及び縦軸は図7(a)と同様である。図7(c)からも分るように、濃淡ムラが画像形成に影響を与えない発生レベルに対応する中間転写ベルト8の巻ぐせ高さである約50μmよりも、巻ぐせ高さは充分低く、濃淡ムラが発生するレベルではない。よって、通常の温湿度環境下においては、中間転写ベルト8の巻ぐせを改善させるような動作をする必要はない。
本実施例の巻ぐせ改善シーケンスの流れを図8のフローチャートを用いて説明する。ユーザによって画像形成装置の電源がオンされると、ステップ(以下、Sとする)101でCPU40は、巻ぐせ改善シーケンスを開始させる。S102でCPU40は、中間転写ベルト8を支持ローラ部から移動させるために、中間転写ベルト8を駆動させるモータ39Kを回転させる。上述したように、モータ39Kは、ブラック用の感光ドラム1kも駆動する。このため、モータ39Kにより中間転写ベルト8を駆動させると、ブラック用の感光ドラム1kも一緒に回転する。S103でCPU40は、モータ39Kにより中間転写ベルト8が所定量、移動したか否かを判断する。尚、CPU40は、上述したモータ39Kの回転数検出部68により検出した回転数に基づいて、中間転写ベルト8が所定量移動したか否かを判断する。また、中間転写ベルト8が移動する所定量とは、上述したように、支持ローラの位置で発生した巻ぐせが、支持ローラ間に移動するだけの量である。ただし、ブラック用の感光ドラム1kも一緒に回転してしまい、カラー用の感光ドラム1y、1m、1cとの位相差が生じてしまう。このため、位相差が大きくならないように、上述した所定量は、カラー用の感光ドラム1y、1m、1cとの位相差ができるだけ少なくなる量であることが望ましい。
図9は、ブラック用の感光ドラム1kとその他の感光ドラム1y、1m、1cとの位相差と色ずれ量の対応を示すグラフである。図9は、横軸にブラック用の感光ドラム1kの位相差(°)を、縦軸に転写材上に形成されたブラックのラインとその他の色のラインとの色ずれ量(μm)を示している。位相差がゼロ(このとき、色ずれ量は0μm)の状態から、少しずつブラック用の感光ドラム1kの位相をずらしていくと、ブラック用の感光ドラム1kとその他の感光ドラム1y、1m、1cとの位相差が大きくなり、それに応じて色ずれ量も大きくなる。そこで、ブラック用の感光ドラム1kの位相をずらしてプリント動作を行い、転写材上に形成された画像を目視評価した。その結果、色ずれ量が30μm(図9中、実線で図示)以下であれば、転写材上に形成された画像に影響を与えないことがわかったため、色ずれ量が30μm以下の場合を許容範囲内とする。これは、画像形成を行ったカラー画像形成装置の解像度が600dpiであり、最小ライン幅が理想的には42.2μmであるため、色ずれ量が30μm以下であれば、ブラックのラインとその他の色のラインとが必ず重なることになるからであると考えられる。よって、プリント実行時に位相差を解消させる際、ブラック用の感光ドラム1kと他の感光ドラム1y、1m、1cとの位相差Δθをゼロにする必要は無い。即ち、図9に示すように、色ずれ量として許容できる30μm以下となる位相差30°(図9中、実線で図示)以内となった時点で、通常のプリント実行に移行すれば良い。
中間転写ベルト8を所定量回転移動させる際、ブラック用の感光ドラム1kがn周(nは自然数)となるようにしておけば、巻ぐせ改善シーケンスを実行しても、ブラック用の感光ドラム1kとその他の感光ドラム1y、1m、1cとの位相差は生じない。よって、メモリ401に位相差を記憶する必要はなくなる。即ち、本実施例の構成では、図8で説明したS105の処理を行う必要がなくなる。また、ユーザによってプリント実行が要求された際、位相差を解消させるためにブラック用の感光ドラム1kを回転させる必要も無くなる。即ち、本実施例の構成では、図8で説明したS108、S109の処理を行う必要がなくなる。
図10は、実施例3のカラー画像形成装置の縦断面説明図である。実施例1の図1と同じ構成には同一の番号を付し、その説明を省略する。実施例1との違いは、中間転写ベルトユニット50が新品かどうかを判断する機構を有する点と、電源オフ状態でも雰囲気の温湿度状態をモニタする機構を有する点である。その他の構成要素及び動作は同様である。図10に示すように、本実施例の画像形成装置は、CPU40によって中間転写ベルトユニット50が新品か否かを判断するための情報が記憶された記憶部であるメモリタグ51と、画像形成装置内の温度及び湿度を検知する温湿度検知装置100とを備えている。尚、温湿度検知装置100は、温湿度を検知するセンサ部と、充電池と、カウンタを有している。
本実施例の巻ぐせ改善シーケンスを実行するかどうかを判断する処理の流れを、図11のフローチャートを用いて説明する。電源がオンされると、S201でCPU40は、巻ぐせ改善シーケンス開始判断シーケンスを実行する。S202でCPU40は、中間転写ベルトユニット50内のメモリタグ51を参照し、参照したメモリタグ51の情報に基づいて、S203で中間転写ベルトユニット50が新品かどうかを判断する。S203でCPU40は、新品であると判断した場合、S204で、実施例1又は実施例2で説明した巻ぐせ改善シーケンスを実行する。S203でCPU40は、中間転写ベルトユニット50は新品ではないと判断した場合、S205の処理に進む。S205でCPU40は、上述した温湿度検知装置100のカウンタを参照し、カウンタの値が所定値以上であるか否か、即ち、電源オフ時に高温高湿度環境下で所定の時間放置されたかどうかを判断する。例えば、本実施例では、画像形成装置の電源がオフされてから、32℃85%以上の環境下で5日間分、晒されたかどうかを判断するようにする。この場合、所定の温度は32℃、所定の湿度は85%、積算時間は5日間分ということになる。
尚、上述した実施例では、感光ドラム1kと中間転写ベルト8の駆動源を共通として説明したが、中間転写ベルト8と他の感光ドラム1y、1m、1cのいずれかとが、共通の駆動源としてもよい。そして、中間転写ベルト8の駆動源により駆動される感光ドラムについて、上述した実施例の構成を適用してもよい。
また、上述した実施例では、中間転写ベルト8の巻ぐせに着目した。しかし、転写材Pを搬送する搬送ベルトを備える画像形成装置に、上述した実施例を適用してもよい。転写材Pを搬送する搬送ベルトに巻ぐせが発生すると、転写材Pと搬送ベルトとの吸着性が変化してしまい、濃淡ムラが発生する可能性がある。このため、転写材Pを搬送する搬送ベルトに発生した巻ぐせについて、上述した実施例の構成を適用してもよい。
以上、その他の実施例においても、中間転写ベルト又は搬送ベルトを移動させることで巻ぐせを防止しつつ、中間転写ベルトを移動させた際の感光ドラムの位相ずれによる色ずれを抑制することができる。
8 中間転写ベルト
39 モータ
40 CPU
64 フォトセンサ
Claims (18)
- 複数の像担持体と、
前記複数の像担持体上に画像を形成する画像形成手段と、
複数の支持ローラに張架され、前記像担持体に形成された画像を転写するためのベルトと、
前記複数の像担持体のうち一の像担持体と前記ベルトとを駆動する第一のモータと、
前記一の像担持体を除く他の像担持体を駆動する第二のモータと、
前記一の像担持体の回転位相を検知する第一の検知手段と、
前記他の像担持体の回転位相を検知する第二の検知手段と、
前記第一の検知手段により検知した前記一の像担持体の回転位相と、前記第二の検知手段により検知した前記他の像担持体の回転位相とに基づいて、前記一の像担持体と前記他の像担持体との回転位相が所定の位相関係となるように前記第一のモータ又は前記第二のモータの回転を制御し位相調整を行う制御手段と、
を備える画像形成装置であって、
前記制御手段は、前記支持ローラにおいて前記ベルトに発生した巻ぐせ部分を、前記支持ローラと接する第一の位置から前記支持ローラと接しない第二の位置に移動させるように前記第一のモータを駆動させ、前記ベルトが前記第二の位置に移動した状態で所定時間停止するように前記第一のモータを停止させ、前記ベルトが前記第二の位置に移動した状態における前記一の像担持体の回転位相に応じて、前記一の像担持体と前記他の像担持体との回転位相が所定の位相関係となるように前記第一のモータ又は前記第二のモータを駆動させるように制御することを特徴とする画像形成装置。 - 前記第一の検知手段は、前記ベルトが前記第二の位置に移動した状態における前記第一の像担持体の回転位相を検知することを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
- 前記ベルトを前記第一の位置から前記第二の位置までの所定量移動させたときに、前記第一の検知手段により検知した前記一の像担持体の回転位相に基づいて、前記一の像担持体と前記他の像担持体との位相差を算出する算出手段と、
前記算出手段により算出された位相差を記憶する記憶手段と、
を備え、
前記制御手段は、前記記憶手段に記憶された位相差に基づいて、前記第一のモータ又は前記第二のモータの回転を制御す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。 - 前記制御手段は、前記記憶手段により記憶された位相差に基づいて、前記一の像担持体と前記他の像担持体との位相差がゼロとなるよう、前記第一のモータ又は前記第二のモータの回転を制御することを特徴とする請求項3に記載の画像形成装置。
- 前記制御手段は、前記画像形成装置の解像度に応じて決定される値をmとすると、前記記憶手段により記憶された位相差に基づいて、前記一の像担持体と前記他の像担持体との位相差Δθが−m°≦Δθ≦+m°の範囲内となるよう、前記第一のモータ又は前記第二のモータの回転を制御す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mの値は、前記解像度が600dpiである場合には、m=30と決定されることを特徴とする請求項5に記載の画像形成装置。
- 前記第一の位置から前記第二の位置までの所定量とは、前記画像形成装置の解像度に応じて決定される値をmとすると、前記モータにより前記一の像担持体が回転する角度θが、(360×n−m)°≦θ≦(360×n+m)°(nは自然数)の範囲内の角度に相当する量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。
- 前記mの値は、前記解像度が600dpiである場合には、m=30と決定されることを特徴とする請求項7に記載の画像形成装置。
- 前記角度θは、330°であることを特徴とする請求項8に記載の画像形成装置。
- 前記制御手段は、前記所定量を前記角度θに相当する量とした場合には、前記モータにより前記一の像担持体を回転させることなく画像形成動作を行うことを特徴とする請求項7乃至9のいずれか1項に記載の画像形成装置。
- 前記制御手段は、前記第一のモータにより前記ベルトを前記第一の位置から前記第二の位置までの所定量移動させた後、前記ベルトの巻ぐせを軽減するための前記所定時間が経過する前に、前記一の像担持体と前記他の像担持体の回転位相が所定の位相関係となるように前記第二のモータの回転を制御することを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の画像形成装置。
- 前記制御手段は、前記ベルトの巻ぐせを軽減させる処理を行った後、画像形成動作を行う際に、前記一の像担持体と前記他の像担持体との回転位相が所定の位相関係となるように前記第一のモータ又は前記第二のモータの回転を制御することを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の画像形成装置。
- 前記制御手段は、前記画像形成装置の電源がオンした際に、前記ベルトの巻ぐせを軽減させる処理を行うことを特徴とする請求項1乃至12のいずれか1項に記載の画像形成装置。
- 前記制御手段は、前記画像形成装置の電源がオンした際に、前記画像形成装置の電源がオフされてから所定の状態で所定の時間放置されたと判断した場合に、前記ベルトの巻ぐせを軽減させる処理を行うことを特徴とする請求項1乃至12のいずれか1項に記載の画像形成装置。
- 前記画像形成装置内の温度及び湿度を検知する温湿度検知手段を備え、
前記温湿度検知手段は、検知した温度が所定の温度以上、且つ、検知した湿度が所定の湿度以上となった時間を計測するカウンタを有し、
前記制御手段は、前記カウンタが所定値以上である場合に、前記ベルトの巻ぐせを軽減させる処理を行うことを特徴とする請求項14に記載の画像形成装置。 - 前記ベルトは、着脱可能であり、前記ベルトが新品か否かの情報を記憶する記憶部を有し、
前記制御手段は、前記記憶部に記憶された情報に基づき、前記ベルトが新品であると判断した場合に、前記ベルトの巻ぐせを軽減させる処理を行うことを特徴とする請求項1乃至12のいずれか1項に記載の画像形成装置。 - 前記ベルトは、前記像担持体に形成された画像が転写される中間転写ベルトであることを特徴とする請求項1乃至16のいずれか1項に記載の画像形成装置。
- 前記ベルトは、前記像担持体に形成された画像が転写される転写材を搬送する搬送ベルトであることを特徴とする請求項1乃至16のいずれか1項に記載の画像形成装置。
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