JP6273698B2 - 定着装置及び画像形成装置 - Google Patents
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この定着装置として、例えば、定着ベルトを介して定着ローラーと加圧ローラーとによって形成されたニップ部で、トナー像が転写された記録媒体を挟持しながら搬送する構成のものがある。
なお、定着ベルトを用いずに定着ローラーと加圧ローラーとによってニップ部を形成する構成の定着装置においても、当該ニップ部を通過した記録媒体の後端部が定着ローラーに接触することで上記と同様の問題が生じる虞がある。
記録媒体を挟持して搬送するニップ部を構成し、前記記録媒体の未定着のトナー画像が形成される画像形成面側に配置された加熱用の回転体と、
前記ニップ部よりも前記記録媒体の搬送方向の下流側に設けられ、前記記録媒体の画像形成面側から当該記録媒体の後端部に向けて気体を吹き付ける送風部と、
前記ニップ部を搬送される前記記録媒体の後端部が当該ニップ部を通過した直後から所定の距離を移動するまで、前記記録媒体の後端部に向けて気体を吹き付けるように前記送風部を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記記録媒体の坪量が第1の坪量未満の場合に、前記記録媒体の先端部及び後端部の両方に気体を吹き付け、
前記記録媒体の坪量が前記第1の坪量以上かつ前記第1の坪量よりも大きい第2の坪量未満の場合に、前記記録媒体の先端部のみに対して気体を吹き付け、
前記記録媒体の坪量が前記第2の坪量以上かつ前記第2の坪量よりも大きい第3の坪量未満の場合に、前記記録媒体の先端部及び後端部のどちらにも気体を吹き付けず、
前記記録媒体の坪量が前記第3の坪量以上の場合に、前記記録媒体の後端部のみに対して気体を吹き付けるように制御する
ことを特徴としている。
前記制御部は、更に、前記ニップ部を通過する前記記録媒体の種類及び状態のうちの少なくとも一方に基づいて、前記送風部による前記記録媒体の後端部に向けての気体の吹き付けの有無及び単位時間あたりの吹き付け量のうちの少なくとも一方を調整することを特徴としている。
前記制御部は、更に、前記ニップ部を搬送される前記記録媒体を前記回転体から剥離させるために、前記記録媒体の先端部が少なくとも当該ニップ部を通過する際に、前記記録媒体の先端部に向けて気体を吹き付けるように前記送風部を制御することを特徴としている。
前記制御部は、更に、前記ニップ部を通過する前記記録媒体の種類及び状態のうちの少なくとも一方に基づいて、前記送風部による前記記録媒体の先端部に向けての気体の吹き付けの有無及び単位時間あたりの吹き付け量のうちの少なくとも一方並びに前記送風部による前記記録媒体の後端部に向けての気体の吹き付けの有無及び単位時間あたりの吹き付け量のうちの少なくとも一方を調整することを特徴としている。
前記加熱用の回転体は、前記記録媒体の画像形成面と接触するベルトを有することを特徴としている。
前記ニップ部を構成し、前記加熱用の回転体に対向して配置される加圧用の回転体を更に備え、
前記加圧用の回転体の表面が前記加熱用の回転体の表面に対して相対的に硬くされてなることを特徴としている。
記録媒体の画像形成面側に未定着のトナー画像を形成する画像形成部と、
請求項1〜6の何れか一項に記載の定着装置と、を備えることを特徴としている。
図1は、本発明を適用した一実施形態の画像形成装置100の概略構成を示す図である。また、図2は、画像形成装置100の機能構成を示すブロック図である。
また、画像形成装置100は、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)の4色に対応する感光体ドラム43Y、43M、43C、43Kを中間転写ベルト47aの走行方向に直列配置し、被転写体に一回の手順で各色トナー像を順次転写させるタンデム方式の画像形成装置である。
ここで、画像とは、図形や写真等のイメージデータに限らず、文字や記号等のテキストデータ等も含む意である。
表示部21は、制御部7から入力される表示制御信号に従って、各種操作画面、画像の状態表示、各機能の動作状況等の表示を行う。
操作部22は、テンキー、スタートキー等の各種操作キーを備え、ユーザーによる各種入力操作を受け付けて、操作信号を制御部7に出力する。
画像処理部3は、画像読取部1からのアナログ画像信号にA/D変換処理を施すことによりデジタル画像データ(RGB信号)を生成する。また、画像処理部3は、このデジタル画像データに、色変換処理、初期設定又はユーザー設定に応じた補正処理(シェーディング補正等)、及び圧縮処理等を施す。これらの処理が施されたデジタル画像データ(YMCK信号)に基づいて、画像形成部4が制御される。
M成分、C成分、及びK成分用のユニットにおいても、同様にして、対応する感光体ドラム43M、43C、43Kの表面に各色トナー像が形成される。
中間転写ベルト47aが、一次転写ローラー46Y、46M、46C、46Kによって感光体ドラム43Y、43M、43C、43Kに圧接されると、当該中間転写ベルト47aに各色トナー像が順次重ねて一次転写される。そして、一次転写された中間転写ベルト47aが二次転写ローラー48によって用紙Mに圧接されることで、当該用紙Mにトナー像が二次転写される。
なお、二次転写後に中間転写ベルト47aに残存するトナーは、クリーニング装置49のブレード等により除去される。
給紙装置51は、三つの給紙トレイユニット51a〜51cを備えている。これらの給紙トレイユニット51a〜51cには、用紙Mの坪量や大きさ等に基づいて識別された規格用紙や特殊用紙が予め設定された種類ごとに収容される。給紙トレイユニット51a〜51cに収容されている用紙Mは、最上部から一枚ずつ送出され、レジストローラー52a等の複数の搬送ローラーを備えた搬送機構52によって画像形成部4に搬送される。このとき、レジストローラー52aが配設されたレジスト部により、給紙された用紙Mの傾きが補正されるとともに搬送タイミングが調整される。
以下に、定着装置6について図3を参照して詳細に説明する。
図3に示すように、定着装置6は、定着部61と、エア送風部62等を備えて構成されている。
また、定着ローラー61cおよび加圧ローラー61fは、定着ベルト61aを介して、用紙Mを挟持して搬送するニップ部Nを構成している。
また、定着ベルト61aは、加熱ローラー61bと、定着ローラー61cと、テンション調整用ローラー61dとに張架され、定着ローラー61cの駆動に伴って回転する。
所定の定着温度とは、用紙Mがニップ部Nを通過する際に、トナーを溶融するのに必要な熱量を供給しうる温度であり、画像形成される用紙Mの紙種等によって異なる。
また、定着ベルト61aは、例えば耐熱性のポリイミドからなるフィルム基材の外周面に、シリコーンゴム等からなる弾性層と、PFA(パーフルオロアルコキシアルカン)やPTFE(ポリテトラフルオロエチレン)等のフッ素系樹脂からなる表面離型層が順に積層して形成されている。
また、加熱ローラー61bは、例えばアルミニウム等からなる円筒状の芯金の外周面に、PTFE等からなる樹脂層が形成された構成を有する。
また、定着ローラー61cは、例えば、鉄等からなる円柱状の芯金の外周面に、シリコーンゴム等からなる弾性層が形成された構成を有する。具体的には、定着ローラー61cの弾性層は、例えば、20mm程度の厚さを有し、アスカーC型の硬度計により測定される表面硬度が35°程度とされている。
なお、弾性層の外周面に、PFAやPTFE等のフッ素系樹脂からなる表面離型層が形成されていても良い。
そして、ファンの回転駆動により、ダクト62aの吹出口62bから定着部60のニップ部Nのうち吹出口62bに対向する部分に向けて気体を吹き付ける。すなわち、吹出口62bは、ニップ部Nを通過する用紙Mの画像形成面側から、当該用紙Mの先端部と定着ベルト61aとの隙間、ニップ部Nを通過中の用紙Mと定着ベルト61aとの隙間、ニップ部Nを通過した直後の用紙Mの後端部と定着ベルト61aとの隙間に向けて気体を吹き付ける。
ファンの駆動制御(例えば、回転のオン/オフ、回転速度等)は、制御部7によって行われる(詳細後述)。
CPU71は、ROM72から処理内容に応じたプログラムを読み出してRAM73に展開し、展開されたプログラムと協働して画像形成装置100の各ブロック(画像読取部1、操作表示部2、画像処理部3、画像形成部4、搬送部5、定着装置6等)の動作を集中制御する。このとき、例えば、不揮発性の半導体メモリー(フラッシュメモリー)やハードディスクドライブで構成された記憶部(不図示)に格納されている各種データが参照される。
例えば、ニップ部Nを搬送される用紙Mを定着ベルト61aから剥離させるために、制御部7は、用紙Mの先端部が少なくともニップ部Nを通過する際に、用紙Mの先端部に向けてダクト62aの吹出口62bから気体を吹き付けるようにエア送風部62のファンの回転駆動を制御しても良い。具体的には、制御部7は、ニップ部Nによる用紙Mの先端部の挾持が解除された時点で、吹出口62bから当該用紙Mの先端部と定着ベルト61aとの隙間に所定の風圧で気体が吹き付けられた状態となるように、エア送風部62のファンの回転駆動を制御する。これにより、ニップ部Nから排出される際に、用紙Mが定着ベルト61aの表面に付着した状態となっても、当該用紙Mの先端部と定着ベルト61aとの隙間に吹出口62bから気体が吹き付けられることで、当該用紙Mは定着ベルト61aに対して図3における下方に付勢され、当該用紙Mの先端部が定着ベルト61aから剥離するように誘導されることとなる。
このとき、制御部7は、ニップ部Nによる用紙Mの先端部の挾持が解除される直前から当該用紙Mの先端部と定着ベルト61aとの隙間に所定の風圧で気体が吹き付けられた状態となるように、エア送風部62のファンの回転駆動を制御しても良い。また、制御部7は、用紙Mの先端部が定着ベルト61aの表面から剥離された後も当該用紙Mの画像形成面側から所定の風圧で気体が継続的に吹き付けられた状態となるように、エア送風部62のファンの回転駆動を制御しても良い。これにより、ニップ部Nから排出される際に、用紙Mの先端部だけでなく当該用紙Mのほぼ全面を定着ベルト61aから適正に剥離させることができるようになる。
さらに、制御部7は、画像形成装置100が設置されている環境の湿度や温度等に基づいて、エア送風部62のファンを回転駆動させるか否かやエア送風部62のファンの回転速度等を調整しても良い。
すなわち、ニップ部Nを搬送される用紙Mは、ニップ部Nによる用紙Mの後端部の挾持が解除され後に、当該後端部が定着ベルト61a側に移動して定着ベルト61aの表面に接触する場合がある(図4(a)参照)。これに対して、ニップ部Nを通過した直後に吹出口62bから用紙Mの後端部と定着ベルト61aとの隙間に気体が吹き付けられる場合、吹き付けられる気体の風圧によって、用紙Mは、その後端部のニップ部Nによる挾持が解除されても定着ベルト61aに対して図3における下方に付勢され、当該用紙Mの後端部が定着ベルト61aから離間するように誘導されることとなる(図4(b)参照)。
また、制御部7は、ニップ部Nによる用紙Mの後端部の挾持が解除されてから当該ニップ部Nと用紙Mの後端部との距離D(図5(a)参照)が所定間隔となるまで当該用紙Mの後端部に所定の風圧で気体が吹き付けられた状態となるように、エア送風部62のファンの回転駆動を制御しても良い。
つまり、ニップ部Nによる用紙Mの後端部の挾持が解除された瞬間のみ後端部と定着ベルト61aとの隙間に気体を吹き付けた状態とし、その直後に気体の吹き付けを停止すると、ニップ部Nを通過した用紙Mの後端部が定着ベルト61a側に移動してしまい(図3の場合、跳ね上げられてしまい)、当該用紙Mの後端部が定着ベルト61aに接触する虞がある。そこで、ニップ部Nによる用紙Mの後端部の挾持が解除されてから当該ニップ部Nと用紙Mの後端部との距離Dが所定間隔となる時点まで、制御部7は、ダクト62aの吹出口62bから用紙Mの後端部近傍に気体を継続して吹き付けるようにエア送風部62のファンの回転駆動を制御することで、当該用紙Mを定着ベルト61aから離間するように誘導させる(図5(b)参照)。
具体的には、制御部7は、所定の記憶手段に記憶されている用紙Mの種類(例えば、コート紙、カラー紙等)や坪量、ニップ部Nを通過する用紙Mの帯電状態やニップ部Nから搬送方向の下流側に排出される際の姿勢、用紙Mの先端部に向けての吹出口62bからの気体の吹き付けの有無及び単位時間あたりの吹き付け量等に基づいて、用紙Mの後端部に対して吹出口62bから気体を吹き付けるためにエア送風部62のファンを回転駆動させるか否かやエア送風部62のファンの回転速度等を調整する。
また、図5(b)中、実線は、ニップ部Nによる用紙Mの後端部の挾持が解除される直前にエア送風部62のファンの回転駆動を開始して、当該ニップ部Nと用紙Mの後端部との距離Dが所定間隔となった時点で当該ファンの回転駆動を停止する制御の一例を模式的に表している。また、図5(b)中、破線は、常時、エア送風部62のファンを第1の回転速度で回転駆動させておき、ニップ部Nによる用紙Mの後端部の挾持が解除される直前にファンを第1の回転速度よりも高速の第2の回転速度での回転駆動を開始して、当該ニップ部Nと用紙Mの後端部との距離Dが所定間隔となった時点で当該ファンの回転速度を第1の回転速度に戻す制御の一例を模式的に表している。
以下に、用紙Mの先端部や後端部に向けての気体の吹き付けの有無の制御について、図6(a)を参照して説明する。
また、用紙Mの後端部に対して気体を吹き付ける場合(例えば、坪量が80[g/m2]や300[g/m2]のコート紙等の場合)、制御部7は、特定された用紙Mの後端部の挾持が解除される時点にて、吹出口62bから当該用紙Mの後端部に所定の風圧で気体が吹き付けられた状態となるように、エア送風部62のファンの単位時間あたりの吹き付け量を制御する。さらに、制御部7は、用紙Mの後端部近傍に対する気体の吹き付けを、特定されたニップ部Nによる用紙Mの後端部の挾持が解除されてから当該ニップ部Nと用紙Mの後端部との距離Dが所定間隔となる時点まで継続して行うように、エア送風部62のファンの回転駆動を制御する。
そして、コート紙の坪量を大きくすると(例えば、坪量を128[g/m2]等)、当該用紙Mの剛性が高まり、用紙Mの先端部を定着ベルト61aから剥離するための気体の吹き付けのみが必要となり、用紙Mの後端部を定着ベルト61aから剥離するための気体の吹き付けが不必要となる。さらに、コート紙の坪量を大きくしていくと(例えば、坪量を200[g/m2]等)、当該用紙Mの剛性が十分となるため、用紙Mの先端部及び後端部に向けての気体の吹き付けは不必要となる。
以下に、用紙Mの後端部に向けての気体の吹き付け量の制御について、図6(b)を参照して説明する。
なお、図6(b)には、ファンの回転駆動の有無や出力レベルを変更することで用紙Mの後端部に向けての気体の吹き付け量を変更して、用紙Mに定着処理を行った場合の、各画像のノイズ状況を三段階で評価したものを表す。図6(b)中、「○」はノイズ量が最も少ないものを表し、「×」はノイズ量が最も多いものを表し、「△」はノイズ量が「○」と「×」の中間程度のものを表している。
また、用紙Mの後端部に向けての気体の吹き付け量の変更は、ファンに印加される電圧を変更して当該ファンの回転速度を変更することにより行った。
また、坪量が250[g/m2]以上のカラー紙の場合には、用紙Mの後端部に向けての気体の吹き付けを行わないと、ニップ部Nを通過した用紙Mの後端部が定着ベルト61aに接触してしまい、定着された画像のノイズ量が増加してしまう。この場合、ニップ部Nを通過した用紙Mの後端部を定着ベルト61aに接触させないために、ファンを少なくとも最大出力の半分の出力で回転駆動させる必要がある。このとき、ファンの回転速度を低下させても用紙Mの後端部が定着ベルト61aに接触することがなくなるので、吹出口62bからニップ部N側に吹き付けられる気体の単位時間あたりの吹き付け量を少なくすることができ、定着ベルト61aや定着装置6内の温度低下を抑制することができることとなって、用紙Mにおける画像の定着不良が生じることを抑制することができる。
すなわち、吹出口62bから用紙Mの後端部に気体を吹き付けることで、ニップ部Nによる用紙Mの後端部の挾持が解除されても吹き付けられる気体の風圧によって定着ベルト61aから後端部が離間するように用紙Mを移動させることができる。このとき、エア送風部62による用紙Mの後端部に向けての気体の吹き付けの有無及び単位時間あたりの吹き付け量のうちの少なくとも一方を、ニップ部Nを通過する用紙Mの種類及び状態のうちの少なくとも一方に基づいて調整することで、如何なる種類や状態の用紙Mであってもその後端部が加熱用の回転体である定着ベルト61a側に移動することを適正に防止することができる。
また、用紙M上の未定着のトナー画像が定着ベルト61aの表面へ移動することを抑制するために定着ベルト61aにバイアス電圧を印加する印加手段が不要となり、定着装置6及び画像形成装置100の構成を簡略化することができ、低コスト化を実現することができる。
従って、ニップ部Nを通過した用紙Mの後端部が定着ベルト(加熱用の回転体)61a側に移動することを防止することができ、当該用紙Mの後端部と定着ベルト61aとの接触に起因する画像乱れの発生を低コストで抑制することができる。
例えば、上記実施形態では、定着装置6として、定着ベルト61aを備える構成を例示したが、一例であってこれに限られるものではなく、例えば、定着ベルト61aを用いずに、定着ローラー61cと加圧ローラー61fとによってニップ部Nを形成する構成であっても良い。
なお、エア送風部62として、ファンを備えるものを例示したが、一例であってこれに限られるものではなく、例えば、コンプレッサーや電磁ポンプ等を用いたエア吐出機構を具備する構成であっても良い。
4 画像形成部
6 定着装置
61 定着部
61a 定着ベルト(加熱用の回転体)
61b 加熱ローラー(加熱用の回転体)
61c 定着ローラー(加圧用の回転体)
61d テンション調整用ローラー
61f 加圧ローラー
62 エア送風部
62a ダクト
62b 吹出口
7 制御部
M 用紙(記録媒体)
N ニップ部
Claims (7)
- 記録媒体を挟持して搬送するニップ部を構成し、前記記録媒体の未定着のトナー画像が形成される画像形成面側に配置された加熱用の回転体と、
前記ニップ部よりも前記記録媒体の搬送方向の下流側に設けられ、前記記録媒体の画像形成面側から当該記録媒体の後端部に向けて気体を吹き付ける送風部と、
前記ニップ部を搬送される前記記録媒体の後端部が当該ニップ部を通過した直後から所定の距離を移動するまで、前記記録媒体の後端部に向けて気体を吹き付けるように前記送風部を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記記録媒体の坪量が第1の坪量未満の場合に、前記記録媒体の先端部及び後端部の両方に気体を吹き付け、
前記記録媒体の坪量が前記第1の坪量以上かつ前記第1の坪量よりも大きい第2の坪量未満の場合に、前記記録媒体の先端部のみに対して気体を吹き付け、
前記記録媒体の坪量が前記第2の坪量以上かつ前記第2の坪量よりも大きい第3の坪量未満の場合に、前記記録媒体の先端部及び後端部のどちらにも気体を吹き付けず、
前記記録媒体の坪量が前記第3の坪量以上の場合に、前記記録媒体の後端部のみに対して気体を吹き付けるように制御する
ことを特徴とする定着装置。 - 前記制御部は、更に、前記ニップ部を通過する前記記録媒体の種類及び状態のうちの少なくとも一方に基づいて、前記送風部による前記記録媒体の後端部に向けての気体の吹き付けの有無及び単位時間あたりの吹き付け量のうちの少なくとも一方を調整することを特徴とする請求項1に記載の定着装置。
- 前記制御部は、更に、前記ニップ部を搬送される前記記録媒体を前記回転体から剥離させるために、前記記録媒体の先端部が少なくとも当該ニップ部を通過する際に、前記記録媒体の先端部に向けて気体を吹き付けるように前記送風部を制御することを特徴とする請求項1又は2に記載の定着装置。
- 前記制御部は、更に、前記ニップ部を通過する前記記録媒体の種類及び状態のうちの少なくとも一方に基づいて、前記送風部による前記記録媒体の先端部に向けての気体の吹き付けの有無及び単位時間あたりの吹き付け量のうちの少なくとも一方並びに前記送風部による前記記録媒体の後端部に向けての気体の吹き付けの有無及び単位時間あたりの吹き付け量のうちの少なくとも一方を調整することを特徴とする請求項3に記載の定着装置。
- 前記加熱用の回転体は、前記記録媒体の画像形成面と接触するベルトを有することを特徴とする請求項1〜4の何れか一項に記載の定着装置。
- 前記ニップ部を構成し、前記加熱用の回転体に対向して配置される加圧用の回転体を更に備え、
前記加圧用の回転体の表面が前記加熱用の回転体の表面に対して相対的に硬くされてなることを特徴とする請求項1〜5の何れか一項に記載の定着装置。 - 記録媒体の画像形成面側に未定着のトナー画像を形成する画像形成部と、
請求項1〜6の何れか一項に記載の定着装置と、を備えることを特徴とする画像形成装置。
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