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技術 画像加熱装置

出願人 キヤノン株式会社
発明者 吉村友彦
出願日 2013年3月21日 (6年11ヶ月経過) 出願番号 2013-058420
公開日 2013年12月5日 (6年2ヶ月経過) 公開番号 2013-242529
状態 特許登録済
技術分野 電子写真における定着 電子写真における制御・管理・保安
主要キーワード 突発的事象 破損検知 中央領 疲労破損 破損検出 センサバネ 幅方向他端側 付勢位置
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2013年12月5日)のものです。
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図面 (9)

課題

エンドレスベルトの外面側に大きな設置スペースを要することなく、エンドレスベルトの幅方向端部の破れ簡易に検出することができる画像加熱装置を提供する。

解決手段

加熱ベルト105と、加熱ベルトを加熱するIHヒータ170と、IHヒータへ電力供給を行うIH電源171と、IH電源への電力供給を遮断させるための電流ヒューズ169と、加熱ベルト105の幅方向一端側の破れを検出するベルト破損検出機構190と、を有する画像加熱装置であって、ベルト破損検出機構は、揺動中心周り揺動可能であり、電気的に接地されている揺動アーム191と、揺動アームの一端が加熱ベルトの幅方向一端近傍の内面と当接するように揺動アームを付勢する付勢部材194と、電流ヒューズとIH電源との間に設けられ、揺動アームの一端が加熱ベルトよりもその外面側へ変位することに伴い揺動アームの他端と接触する検出スイッチ195と、を有する。

概要

背景

従来、シートに形成されたトナー像加熱ベルトエンドレスベルト)を用いて定着する定着装置画像加熱装置)が提案されている。

このような定着装置において、加熱ベルトが繰り返しの屈曲による疲労破損や、何らかの突発的事象により、加熱ベルトの幅方向端部が破れてしまう(加熱ベルトが幅方向端部から幅方向内側に沿って一部が破れてしまう事象)恐れがある。万が一、加熱ベルトに破れが生じた際には、この破れを迅速に検出することが求められる。

そこで、特許文献1(特開2011−33832号公報)に記載の装置では、加熱ベルトの幅方向一端側に設けたベルト寄り制御用のベルト位置検出器により、加熱ベルトの幅方向一端側の破れを検出する構成としている。さらに、加熱ベルトの幅方向他端側の破れについては、このベルト位置検出器を利用して検出する構成としている。そのため、加熱ベルトの外面側に、加熱ベルトの幅方向一端側から他端側に掛けて通しのリンク機構が設けられている。このように、特許文献1(特開2011−33832号公報)に記載の装置では、加熱ベルトの破れを適切に検出することができる。

概要

エンドレスベルトの外面側に大きな設置スペースを要することなく、エンドレスベルトの幅方向端部の破れを簡易に検出することができる画像加熱装置を提供する。加熱ベルト105と、加熱ベルトを加熱するIHヒータ170と、IHヒータへ電力供給を行うIH電源171と、IH電源への電力供給を遮断させるための電流ヒューズ169と、加熱ベルト105の幅方向一端側の破れを検出するベルト破損検出機構190と、を有する画像加熱装置であって、ベルト破損検出機構は、揺動中心周り揺動可能であり、電気的に接地されている揺動アーム191と、揺動アームの一端が加熱ベルトの幅方向一端近傍の内面と当接するように揺動アームを付勢する付勢部材194と、電流ヒューズとIH電源との間に設けられ、揺動アームの一端が加熱ベルトよりもその外面側へ変位することに伴い揺動アームの他端と接触する検出スイッチ195と、を有する。

目的

本発明の目的は、エンドレスベルトの外面側に大きな設置スペースを要することなく、エンドレスベルトの幅方向端部の破れを簡易に検出することができる画像加熱装置を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
1件
牽制数
1件

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請求項1

シート上のトナー像を加熱するエンドレスベルトと、前記エンドレスベルトを加熱する加熱器と、前記加熱器へ電力供給を行う電源と、前記電源への電力供給を遮断させるためのヒューズと、前記エンドレスベルトの幅方向一端側破れを検出する検出機構と、を有する画像加熱装置であって、前記検出機構は、揺動中心周り揺動可能であり、電気的に接地されている揺動アームと、前記揺動アームの一端が前記エンドレスベルトの幅方向一端近傍の内面と当接するように前記揺動アームを付勢する付勢部材と、前記ヒューズと前記電源との間に設けられ、前記揺動アームの一端が前記エンドレスベルトよりもその外面側へ変位することに伴い前記揺動アームの他端と接触する電気素子と、を有することを特徴とする画像加熱装置。

請求項2

前記電源から電力供給を受けて前記エンドレスベルトを回転駆動する駆動機構を更に有することを特徴とする請求項1に記載の画像加熱装置。

請求項3

前記エンドレスベルトを回転可能に支持する支持ローラと、前記エンドレスベルトの幅方向他端の位置を検出する検出器と、前記エンドレスベルトがその幅方向において所定のゾーン内に留まるように前記検出器の出力に基づいて前記ローラを変位させる変位機構と、前記エンドレスベルトの幅方向他端側の破れを検出するもう1つの検出機構と、更に有し、前記もう1つの検出機構は前記検出器の出力を利用して前記エンドレスベルトの幅方向他端側の破れを検出することを特徴とする請求項1又は2に記載の画像加熱装置。

請求項4

前記もう1つの検出機構により前記エンドレスベルトの幅方向他端側の破れが検出されたとき前記電源への電力供給を遮断するコントローラを更に有することを特徴とする請求項3に記載の画像加熱装置。

請求項5

前記電源から電力供給を受けて前記エンドレスベルトを回転駆動する駆動機構を更に有することを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の画像加熱装置。

請求項6

前記揺動アームの一端には前記エンドレスベルトの幅方向一端近傍の内面と当接する回転体が設けられていることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の画像加熱装置。

請求項7

前記ヒューズは、前記電気素子が前記揺動アームの他端と接触するのに伴い切れることにより、前記電源への電力供給を遮断する電流ヒューズであることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の画像加熱装置。

請求項8

前記電気素子は、前記エンドレスベルトの内面に接触するように設けられた過昇温防止素子であることを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載の画像加熱装置。

請求項9

前記過昇温防止素子はサーモスイッチであることを特徴とする請求項8に記載の画像加熱装置。

請求項10

前記加熱器は前記エンドレスベルトを電磁誘導加熱する励磁コイルを有することを特徴とする請求項1乃至9のいずれか1項に記載の画像加熱装置。

技術分野

0001

本発明は、シート上のトナー像を加熱する画像加熱装置に関する。この画像加熱装置は、例えば、複写機プリンタファクシミリ、及びこれらの機能を複数備えた複合機等の画像形成装置において用いられ得る。

背景技術

0002

従来、シートに形成されたトナー像を加熱ベルトエンドレスベルト)を用いて定着する定着装置(画像加熱装置)が提案されている。

0003

このような定着装置において、加熱ベルトが繰り返しの屈曲による疲労破損や、何らかの突発的事象により、加熱ベルトの幅方向端部が破れてしまう(加熱ベルトが幅方向端部から幅方向内側に沿って一部が破れてしまう事象)恐れがある。万が一、加熱ベルトに破れが生じた際には、この破れを迅速に検出することが求められる。

0004

そこで、特許文献1(特開2011−33832号公報)に記載の装置では、加熱ベルトの幅方向一端側に設けたベルト寄り制御用のベルト位置検出器により、加熱ベルトの幅方向一端側の破れを検出する構成としている。さらに、加熱ベルトの幅方向他端側の破れについては、このベルト位置検出器を利用して検出する構成としている。そのため、加熱ベルトの外面側に、加熱ベルトの幅方向一端側から他端側に掛けて通しのリンク機構が設けられている。このように、特許文献1(特開2011−33832号公報)に記載の装置では、加熱ベルトの破れを適切に検出することができる。

先行技術

0005

特開2011−33832号公報

発明が解決しようとする課題

0006

しかしながら、加熱ベルトの外面側に大きな設置スペースを確保することができない装置構成の場合には、特開2011−33832号公報に記載のベルト破れ検出機構を採用するのが困難である。

0007

本発明の目的は、エンドレスベルトの外面側に大きな設置スペースを要することなく、エンドレスベルトの幅方向端部の破れを簡易に検出することができる画像加熱装置を提供することである。

課題を解決するための手段

0008

上記課題を解決するために本発明に係る画像加熱装置の代表的な構成は、シート上のトナー像を加熱するエンドレスベルトと、前記エンドレスベルトを加熱する加熱器と、前記加熱器へ電力供給を行う電源と、前記電源への電力供給を遮断させるためのヒューズと、前記エンドレスベルトの幅方向一端側の破れを検出する検出機構と、を有する画像加熱装置であって、前記検出機構は、揺動中心周り揺動可能であり、電気的に接地されている揺動アームと、前記揺動アームの一端が前記エンドレスベルトの幅方向一端近傍の内面と当接するように前記揺動アームを付勢する付勢部材と、前記ヒューズと前記電源との間に設けられ、前記揺動アームの一端が前記エンドレスベルトよりもその外面側へ変位することに伴い前記揺動アームの他端と接触する電気素子と、を有することを特徴とする。

発明の効果

0009

本発明によれば、エンドレスベルトの外面側に大きな設置スペースを要することなく、エンドレスベルトの幅方向端部の破れを簡易に検出することができる。

図面の簡単な説明

0010

第1実施形態に係る画像形成装置の構成図である。
第1実施形態に係る画像加熱装置の構成図である
第1実施形態に係るベルト寄り制御機構の構成図である。
(a)第1実施形態に係るベルト寄り検知センサ部の構成図である。(b)はベルト寄り検知センサの信号に対する制御動作を説明する図である。(c)第1実施形態に係る他のベルト寄り検知センサ部の構成図である。
第1実施形態に係る加熱ベルトの片寄り制御のフローチャートである。
(a)第1実施形態に係るベルト破損検出機構の斜視図である。(b)ベルト破損検出による加熱停止方法の模式図である。
(a)正常動作時のベルト破損検出機構の状態を示す図である。(b)ベルト破損時のベルト破損検出機構の状態を示す図である。
第2実施形態に係る正常動作時のベルト破損検出機構の状態を示す図である。

実施例

0011

[第1実施形態]
第1実施形態について、図を用いて詳細に説明する。図1は、本発明に係る画像加熱装置を搭載した画像形成装置の構成図である。

0012

図1に示すように、本実施形態の画像形成装置1は、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)の4つの画像形成部U(UY、UM、UC、UK)を有している。各画像形成部Uにおいて、帯電ローラ3によって帯電された感光ドラム像担持体)2は、外部ホスト装置23からの画像情報に応じて、レーザスキャナ4からレーザー光露光され、静電潜像を形成される。

0013

形成された静電潜像は、現像装置5により各色のトナーを用いて各色のトナー像として現像される。形成された各色のトナー像は、1次転写ローラ6により中間転写ベルト8に重ねて転写され、フルカラートナー像が形成される。

0014

一方、カセット15、16に収容されたシート(記録材)Sは、給送ローラ11、搬送ローラ12、レジストローラ18により、搬送路17を搬送され、中間転写ベルト8と2次転写ローラ(転写手段)14とニップ部(2次転写部)に搬送される。2次転写部に搬送さえたシートSは、フルカラートナー像を2次転写され、19を通って定着装置(画像加熱装置)100へ搬送される。シートSは、定着装置100で加熱、加圧されてトナー像を定着され、排出ローラ20によって排出トレイ21へ排出される。

0015

(定着装置100)
図2は画像加熱装置として機能する定着装置100の構成図である。図2に示すように、定着装置100は、加熱ユニットAと、加圧ユニットB、IHヒータ(加熱器)170を有する。加熱ユニットAは、加熱ベルト(エンドレスベルト)105、加熱ベルト105をその内面側から回転可能に支持する複数の支持ローラ、即ち、定着ローラ131、テンションローラ132を有する。IHヒータ170は、加熱ベルト105を電磁誘導加熱する励磁コイルを有する。加圧ユニットBは、無端状の加圧ベルト120、加圧ベルト120を懸架する加圧ローラ121、テンションローラ122を有する。

0016

加熱ベルト105は、モータギア列より構成される駆動機構M(図2)により定着ローラ131が回転駆動されることにより回転する。また、加圧ベルト120は加熱ベルト105に従動回転する構成となっている。

0017

加熱ベルト105は、その回転過程において、シート搬送方向Vと直交する幅方向の一方側又は他方側へ片寄り移動する現象(ベルトの寄り移動)が発生する傾向が有る。同様に、加熱ベルト105に圧接して定着ニップ部Nを形成する加圧ベルト120も寄り移動する傾向が有る。

0018

そこで、本例では、加熱ベルト105のその幅方向における走行範囲が所定のゾーン内に留まるように、後述するベルト寄り制御機構が設けられている。なお、説明を割愛するが、加圧ベルト120についても同様にベルト寄り制御機構が設けられている。

0019

(ベルト寄り制御機構)
図3はベルト寄り制御機構の斜視図である。図4(a)はベルト寄り検知センサ部(検出器)150の構成図である。図4(b)は加熱ベルト105端面位置センサ150a、150bのON/OFF信号との関係と、加熱ベルト105の端面位置の制御方法とを示す図である。

0020

図3に示すように、加熱ユニットAの加熱ベルト105の幅方向一端に、ベルト寄り制御機構(もう1つの検出機構)を構成するステッピングモータ155、ウォーム157、ウォームホィール152、フォーク板161、ピン151、支持アーム154が設けられている。

0021

また、加熱ユニットAは、加熱ベルト105の幅方向一端に、ベルト寄り検知センサ部150(図4(a)参照)を有している。

0022

図4(a)に示すように、センサ部150は、二つのセンサ150a、150b、センサフラグ150c、センサアーム150d、センサバネ150eを有している。センサアーム150dは、センサバネ150eの付勢力により、加熱ベルト105端面(ベルトの幅方向一端側)に押圧当接している。これにより、センサアーム150dは、加熱ベルト105のベルト幅方向の移動に追従して動作する。

0023

センサアーム150dが加熱ベルト105によりベルト幅方向に移動すると、センサフラグ150cがセンサ150a、150bをON、OFFする位置に回動する。このセンサ150a、150bそれぞれのON/OFF信号の組合せより、ベルトの幅方向におけるセンサアーム150dの位置を検出し、加熱ベルト105の位置検出を行う。

0024

センサ部150によって検知した加熱ベルト105の端部位置(ベルト寄り移動位置)は、制御部(コントローラ)10(図1参照)に送られる。

0025

制御部10は、検知した加熱ベルト105の端部位置に応じて、図4(b)に基づいて、ステッピングモータ155を正転方向(CW)または逆転方向(CCW)に所定の回転数回転させる。これにより、変位機構(ウォーム157、ウォームホィール152、フォーク板161、ピン151)を介して、支持アーム154が定着ローラ131の軸131aを中心に上方向または下方向に所定の制御量だけ回動(変位)させる。

0026

これにより、テンションローラ132の軸132aが上下し、テンションローラ132の幅方向の傾きが変化して、加熱ベルト105が幅方向へ移動し、加熱ベルト105の寄り制御がなされる。

0027

本実施形態においては、加熱ベルト105の寄り移動をスイング型寄り制御で所定の寄り範囲内に安定させるようにしている。スイング型寄り制御では、ベルト位置が幅方向中央部から所定量以上移動したことを検知した場合に、テンションローラ132を加熱ベルト105の寄り移動方向と反対向きに傾ける

0028

このスイング型寄り制御を繰り返すことにより、加熱ベルト105が周期的に幅方向の片側からもう一方の側まで移動するため、加熱ベルト105の寄り移動を安定して制御することができる。すなわち、加熱ベルト105はシートSの搬送方向Vと直交する方向に往復移動可能に構成されている。

0029

なお、ベルト寄り検知センサ部150に変えて、図4(c)に示す透過型非接触センサ196を用いて加熱ベルト105の端面位置を検出してもよい。

0030

図5は加熱ベルト105の片寄り制御のフローチャートである。図4(b)、図5に示すように、中央領域にある加熱ベルト105が蛇行し(S1)、センサ150aがOFF、150bがONとなることで、中心位置から+1.0mmの位置を検出する(S2)。この検出信号に基づいて、ステッピングモータ155をCW(時計回り)方向に駆動させ、テンションローラ132を定着ローラ131に対して−2°傾ける(S3)。つまり、テンションローラ132を変位させる。

0031

逆に、センサ150aがON、150bがOFFとなることで(S2)、中心位置から−1.0mmの位置を検出する。そして、ステッピングモータ155をCCW(反時計回り)方向に駆動させ、テンションローラ132を定着ローラ131に対して+2°傾ける(S3)。これにより、加熱ベルト105は中央領域に戻る方向に移動し、片寄り制御される。

0032

加熱ベルト105端面が中心位置から±3mmの位置に移動して片寄り制御ができなくなると、センサ150a、150bが共にOFFとなる(S4)。この時、画像形成装置1は加熱ベルトの幅方向端部が破れるといった異常が発生したと判断し(S5)、定着装置114の加熱及び加熱ベルト105の回転動作を停止させる(S6)。つまり、センサ150a、150bの出力に基づいて、制御部(コントローラ)10が、IHヒータ(加熱機構)170への電力供給を停止させるとともに加熱ベルトを回転駆動する駆動機構M(図2)への電力供給も停止させる。その結果、加熱ベルト105の回転停止に伴い、加熱ベルト105と従動回転する関係にある加圧ベルト120も回転停止する。

0033

(加熱ベルト105の破損検出
図6(a)は本実施形態に係るベルト破損検出機構190の斜視図である。図6(b)はベルト破損検出による加熱停止方法の模式図である。

0034

本実施形態において、加熱ベルト105の幅方向一端の破損(破れ)は前述の寄り制御機構により検知可能である。これに対して、加熱ベルト105の幅方向他端の破損(破れ)に対する検出機構が求められる。そこで、図6(a)に示すように、加熱ベルト105の幅方向他端には、加熱ベルト105の幅方向他端側の破損を検知するベルト破損検出機構(検出機構)190が設けられている。

0035

ベルト破損検出機構190は、グランド接点部Gに電気的に接続された揺動アーム(アーム部材)191、アーム端部191a、回動軸192、突き当て部材回転体)193、付勢部材194、検出スイッチ195を有している。揺動アーム191は、回動軸(揺動中心)192を中心に回動可能(揺動可能)である。アーム191の一端にはアーム端部191aが設けられており、揺動アーム191の他端には突き当て部材193が設けられている。

0036

揺動アーム191、アーム端部191a、回動軸192は、SUS等の導電部材である。突き当て部材193は、加熱ベルトの内面との当接により従動回転する、PFAテトラフルオロエチレン)のコロベアリング滑り性や転がり性に富んだ回転部材が望ましく、ここではΦ3のPFAコロを使用している。

0037

付勢部材194は圧縮バネであり、100gfの力で突き当て部材193を加熱ベルト105の幅方向一端近傍の内面に付勢させている。検出スイッチ(電気素子、過昇温防止素子)195はサーモスイッチバイメタルを使用したもの)であり、図6(b)に示すように、メイン電源168から電流ヒューズ169、検出スイッチ195を通してIH電源171に電流供給がされている。IH電源171は、IHヒータ170を動作させる。

0038

図7(a)は正常動作時のベルト破損検出機構の状態を示す図である。図7(b)はベルト破損時のベルト破損検出機構の状態を示す図である。

0039

図7(a)に示すように、加熱ベルト105の破損あるいは極端な寄り異常が起きていない正常動作時には、加熱ベルト105の端部はIHヒータ170の発熱領域の外側に存在する。すなわち、定着ローラ131あるいはテンションローラ132がIHヒータ170の発熱領域内に露出していない。この正常動作時には、アーム191は第1の付勢位置にあり、突き当て部材193が付勢部材194によって加熱ベルト105の内面に当接しており、接地されているアーム端部191aは検出スイッチ195と接触することがない。

0040

つまり、アーム端部191aが第1の付勢位置にあるときは、検出スイッチ195とグランド接点部Gが接続せず、IH電源171からの電力供給が行われIHヒータ170は動作している。

0041

図7(b)に示すように、加熱ベルト105の破損あるいは極端な寄りが起きた時には、加熱ベルト105の端部はIHヒータ170の発熱領域内に存在する。すなわち、定着ローラ131あるいはテンションローラ132がIHヒータ170の発熱領域内に露出する。この状態では、突き当て部材193は加熱ベルト105に当接できずに、付勢部材194により持ち上げられる。これにより、アーム191が回動軸192を中心に第2の付勢位置まで回動し、接地されているアーム端部191aは検出スイッチ195と接触する。つまり、揺動アーム191の一端が、即ち、突き当て部材193が加熱ベルト105よりも加熱ベルト105の外面側へとシフトし、揺動アーム191の他端が、即ち、アーム端部191aが検出スイッチ195と接触することになる。

0042

アーム端部191aが第2の付勢位置にあるときは、グランド接点部Gに接続されているアーム端部191aが検出スイッチ195と接してショートし、IH電源171に電力供給できなくなり、IHヒータ170が動作しなくなる。具体的には、アーム端部191aが検出スイッチ195と接したことにより、定着装置100に装着されている電流ヒューズ169が切れ、定着装置100を加熱不能状態にすることができる。さらに、本例では、電流ヒューズ169が切れたことによって、IH電源171から加熱ベルト105の駆動機構Mへの電力供給も自動的に遮断される回路構成となっている。つまり、加熱ベルト105と従動回転する関係にある加圧ベルト120も、回転停止される。

0043

本実施形態によれば、加熱ベルト105の外面側に大きな設置スペースを確保できない場合でも、加熱ベルト105の幅方向端部の破れを簡易に検出することができる。

0044

また、本実施形態におけるベルト破損検出機構は、制御部10を構成するCPUを介さない安全対策をとっているため、万が一、CPUが故障により暴走したとしても、定着装置100の加熱、加熱ベルトの回転を停止させることができる。

0045

[第2実施形態]
次に本発明に係る画像加熱装置及び画像形成装置の第2実施形態について図を用いて説明する。上記第1実施形態と説明の重複する部分については、同一の符号を付して説明を省略する。図8は本実施形態に係る正常動作時のベルト破損検出機構の状態を示す図である。

0046

図8に示すように、本実施形態の画像加熱装置である定着装置100は、上記第1実施形態の定着装置100のベルト寄り検知センサ部150に変えて、ベルト破損検出機構190Bを設けたものである。

0047

ベルト破損検出機構190Bは、上記第1実施形態のベルト破損検出機構190と同様に、アーム191、アーム端部191a、回動軸192、突き当て部材193、付勢部材194を有し、加熱ベルト105の他端の破損を検出する。ベルト破損検出機構190、190Bそれぞれが加熱ベルト105の端部の破損検知をすることで、加熱ベルト105両端の状態を検知できる。

0048

本実施形態によれば、加熱ベルト105の外面側に大きな設置スペースを確保できない場合でも、加熱ベルト105の幅方向端部の破れを簡易に検出することができる。

0049

以上、本発明に係る画像加熱装置について、実施例1、2について説明したが、本発明の思想の範囲内において、各種構成を公知の構成に置き換えることが可能である。

0050

M …駆動機構
10 …制御部(コントローラ)
105 …加熱ベルト(エンドレスベルト)
131 …定着ローラ(支持ローラ)
132 …テンションローラ(支持ローラ)
150 …ベルト寄り検知センサ部(検出器)
151 …ピン(もう1つの検出機構、変位機構)
152 …ウォームホィール(もう1つの検出機構、変位機構)
154 …支持アーム(もう1つの検出機構)
155 …ステッピングモータ(もう1つの検出機構)
157 …ウォーム(もう1つの検出機構、変位機構)
161 …フォーク板(もう1つの検出機構、変位機構)
169 …電流ヒューズ(ヒューズ)
170 …IHヒータ(加熱器)
171 …IH電源(電源)
190 …ベルト破損検出機構(検出機構)
193 …突き当て部材(回転体)
194 …付勢部材
195 …検出スイッチ(電気素子、過昇温防止素子)

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