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技術 現像装置および画像形成装置

出願人 富士ゼロックス株式会社
発明者 八和田鉄兵上野能成古木学内田正博池田雅史平井紗希子紙崎信
出願日 2015年6月19日 (5年6ヶ月経過) 出願番号 2015-123520
公開日 2017年1月12日 (3年11ヶ月経過) 公開番号 2017-009724
状態 特許登録済
技術分野 電子写真における乾式現像 電子写真における制御・管理・保安
主要キーワード プロペラ形状 粉体供給路 温湿度計 漏れ防止用 攪拌能力 強制回転 環境温湿度 粉体収容器
関連する未来課題
重要な関連分野

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課題

トナー飛散を抑えた現像装置および画像形成装置を提供する。

解決手段

トナー45を収容しておくトナーボトル23と、感光体上に形成された静電潜像をトナー45で現像する現像器81と、トナーボトル23と現像器81とを繋ぎ、トナーボトル23から現像器81にトナー45を供給するトナー供給路80と、トナー供給路80に存在するトナー45に熱を送る送熱機構70とを備えた。送熱機構による送熱を受けているトナーを攪拌する攪拌機構をさらに備えることが好ましい。

概要

背景

特許文献1には、トナーカートリッジ内を冷却するトナー補給装置および画像形成装置が開示されている。

特許文献2には、現像器内に温湿度計を配置し温度に応じてファン駆動電力を制御し、湿度に応じて現像ブレード押圧力を変更する画像形成装置が開示されている。

しかし、従来の装置では、環境によって、トナー帯電量が変化し、トナーの飛散が発生する場合があった。

概要

トナーの飛散を抑えた現像装置および画像形成装置を提供する。トナー45を収容しておくトナーボトル23と、感光体上に形成された静電潜像をトナー45で現像する現像器81と、トナーボトル23と現像器81とを繋ぎ、トナーボトル23から現像器81にトナー45を供給するトナー供給路80と、トナー供給路80に存在するトナー45に熱を送る送熱機構70とを備えた。送熱機構による送熱を受けているトナーを攪拌する攪拌機構をさらに備えることが好ましい。

目的

本発明は、粉体の飛散を抑えた現像装置および画像形成装置を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

粉体を収容しておく粉体収容器と、像保持体上に形成された静電潜像を粉体で現像する現像器と、前記粉体収容器と前記現像器とを繋ぎ、該粉体収容器から該現像器に粉体を供給する粉体供給路と、前記粉体供給路に存在する粉体に熱を送る送熱機構とを備えたことを特徴とする現像装置

請求項2

前記送熱機構による送熱を受けている粉体を攪拌する攪拌機構をさらに備えたことを特徴とする請求項1に記載の現像装置。

請求項3

前記送熱機構が、環境温湿度閾値以上であるか否かに応じて、それぞれ、作動し、あるいは作動を停止するものであることを特徴とする請求項1又は2に記載の現像装置。

請求項4

像保持体上に静電潜像を形成する潜像形成部と、請求項1から3のうちのいずれか1項に記載の現像装置を備え、前記像保持体上に形成された静電潜像を現像して該像保持体上に粉体像を形成する現像部と、前記像保持体上に形成された粉体像を用紙上に定着する定着部とを備えたことを特徴とする画像形成装置

技術分野

0001

本発明は、現像装置および画像形成装置に関する。

背景技術

0002

特許文献1には、トナーカートリッジ内を冷却するトナー補給装置および画像形成装置が開示されている。

0003

特許文献2には、現像器内に温湿度計を配置し温度に応じてファン駆動電力を制御し、湿度に応じて現像ブレード押圧力を変更する画像形成装置が開示されている。

0004

しかし、従来の装置では、環境によって、トナー帯電量が変化し、トナーの飛散が発生する場合があった。

先行技術

0005

特開2014−199383号公報
特開2004−102212号公報

発明が解決しようとする課題

0006

本発明は、粉体の飛散を抑えた現像装置および画像形成装置を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0007

請求項1は、
粉体を収容しておく粉体収容器と、
像保持体上に形成された静電潜像を粉体で現像する現像器と、
前記粉体収容器と前記現像器とを繋ぎ、該粉体収容器から該現像器に粉体を供給する粉体供給路と、
前記粉体供給路に存在する粉体に熱を送る送熱機構とを備えたことを特徴とする現像装置である。

0008

請求項2は、前記送熱機構による送熱を受けている粉体を攪拌する攪拌機構をさらに備えたことを特徴とする請求項1に記載の現像装置である。

0009

請求項3は、前記送熱機構が、環境温湿度閾値以上であるか否かに応じて、それぞれ、作動し、あるいは作動を停止するものであることを特徴とする請求項1又は2に記載の現像装置である。

0010

請求項4は、
像保持体上に静電潜像を形成する潜像形成部と、
請求項1から3のうちのいずれか1項に記載の現像装置を備え、前記像保持体上に形成された静電潜像を現像して該像保持体上に粉体像を形成する現像部と、
前記像保持体上に形成された粉体像を用紙上に定着する定着部とを備えたことを特徴とする画像形成装置である。

発明の効果

0011

請求項1の現像装置および請求項4の画像形成装置によれば、送熱機構を備えない場合と比較して、粉体の飛散が抑えられる。

0012

請求項2の現像装置によれば、攪拌機構を備えない場合と比較して、粉体の飛散がさらに有効に抑えられる。

0013

請求項3の現像装置によれば、送熱機構を常に作動させる場合と比較し、無駄な動作を避けることができる。

図面の簡単な説明

0014

本発明の第1実施形態としての画像形成装置の外観斜視図である。
図1に外観を示す画像形成装置の内部構成を示した模式図である。
トナーカートリッジと現像器、および、トナーカートリッジと現像器とを繋ぐトナー供給路を示した模式図である。

実施例

0015

以下、本発明の実施の形態を説明する。

0016

図1は、本発明の第1実施形態としての画像形成装置の外観斜視図である。

0017

この画像形成装置1は、装置筐体90を有し、その装置筐体90の上に載置されたスキャナ10とその装置筐体90内に構成されたプリンタ20とを備えている。

0018

スキャナ10は、原稿に描かれている画像を読み取って画像信号を生成する装置である。また、プリンタ20は、画像信号に基づく画像を用紙上にプリント出力する装置である。

0019

スキャナ10は、原稿トレイ11と原稿排紙トレイ12を有する。原稿トレイ11上に、原稿を積み重ねた状態に載せてスタートタン32を押すと、その原稿が1枚ずつ順次に送り込まれて読み取られ、原稿排紙トレイ12上に排出される。また、このスキャナ10は、奥側に、左右に延びるヒンジ(不図示)が設けられており、矢印Mよりも上の部分を持ち上げて開くことができる。矢印Mの直ぐ下には、透明ガラス板13(図2参照)が広がっている。その透明ガラス板13に上に原稿を1枚、下向きに載せ、矢印Mから上の部分を閉じてスタートボタン32を押すことにより、その透明ガラス板13上の原稿を読み取ることもできる。

0020

また、プリンタ20は、用紙トレイ21内に積み重ねられている用紙を1枚ずつ順次に取り出し、その取り出した用紙上に、画像信号に基づく画像をプリントする装置である。画像がプリントされた用紙は、排紙トレイ22上に排出される。このプリンタ20は、画像を、用紙上に、いわゆる電子写真方式によりプリント出力するプリンタである。

0021

また、この画像形成装置1には、ユーザインタフェース(UI)30が備えられている。このUI30は、電源ボタン31やスタートボタン32、その他の複数の押しボタン33と、タッチパネル式表示画面34が備えられている。このUI30を操作することにより、プリント枚数の指示や動作スタートの指示などの各種の指示が行われる。また、表示画面34には、この装置の状態や各種の押ボタンが表示される。この表示画面34上に表示される押しボタンも操作の対象となる。

0022

図2は、図1に外観を示す画像形成装置の内部構成を示した模式図である。

0023

スキャナ10の原稿トレイ11上に置かれた原稿Sは、スタートボタン32(図1参照)が押されると1枚ずつ送り込まれて搬送ロール14により搬送路101上を搬送され、その搬送の途中で透明ガラス板13に接する読取位置Rを通過して原稿排紙トレイ12上に排出される。そして、その原稿Sは、読取位置Rを通過する際に、その読取位置Rに対面して静止している読取装置15によって、その原稿Sに記録されている画像が読み取られて画像信号に変換される。

0024

また、矢印Mよりも上の部分を開き、1枚の原稿を透明ガラス板13上に下向きに載せて上を閉じ、スタートボタン32を押す。すると今度は、読取装置15が矢印X方向に移動しながら、その透明ガラス板13上の原稿を読み取って画像信号に変換する。

0025

また、プリンタ20には、ほぼ横に1列に配列された4つの像形成部50Y、50M、50C、50Kを有する。これらの像形成部50Y、50M、50C、50Kでは、それぞれ、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、黒(K)の各色トナーによるトナー像が形成される。ここでは、これらの像形成部50Y、50M、50C、50Kに共通の説明については、トナーの色の区別を表わす、Y、M、C、Kの符号を省略し、像形成部50と表記する。像形成部以外の他の構成要素についても同様である。

0026

各像形成部50には、感光体51が備えられている。この感光体51は、駆動力を受けて矢印A方向に回転しながら、その表面に静電潜像が形成され、さらに現像によりトナー像が形成される。

0027

各像形成部50に備えられている各感光体51の周りには、帯電器52、露光器53、現像器81、1次転写器62、および感光体クリーナ55が備えられている。ここで、1次転写器62は、感光体51との間に、後述する中間転写ベルト61を挟んだ位置に置かれている。この1次転写器62は、像形成部50ではなく、後述する中間転写部60に備えられている要素である。

0028

帯電器52は、感光体51の表面を一様に帯電する。

0029

露光器53は、一様に帯電された感光体51に、画像信号に基づいて変調された露光光照射して、感光体51上に静電潜像を形成する。

0030

現像器81は、感光体51上に形成された静電潜像を、各像形成部50Y、50M、50C、50Kに応じた色のトナーで現像して、感光体51上にトナー像を形成する。

0031

1次転写器62は、感光体51上に形成されたトナー像を、後述する中間転写ベルト61上に転写する。

0032

感光体クリーナ55は、ブレード形状を有し、感光体51に押し当てられていて、転写後の感光体51に付着している残留トナー等を感光体51から掻き取る。

0033

4つの像形成部50の上部には、中間転写部60が配置されている。そして、この中間転写部60には、中間転写ベルト61が備えられている。この中間転写ベルト61は、複数のロール63a,63b,63cに支持されている。そして、この中間転写ベルト61は、4つの像形成部50Y、50M、50C、50Kに備えられている4つの感光体51に沿う経路を含む循環経路上を、矢印B方向に循環移動する。

0034

各感光体51上のトナー像は1次転写器62の作用により、中間転写ベルト61上に順次重なるように転写される。そして、中間転写ベルト61上に転写されたトナー像は、その中間転写ベルト61により、2次転写位置T2に搬送される。

0035

この2次転写位置T2には、2次転写器71が備えられている。この2次転写器71は、その2次転写位置T2に搬送されてきた用紙Pの、中間転写ベルト61側を向いた第1面に対する裏面である第2面に接し、転写電圧印加を受けて、中間転写ベルト61上のトナー像を用紙P側に引き寄せてその用紙P上に転写させる作用を担う。

0036

用紙Pへのトナー像の転写後の、中間転写ベルト61上に残存するトナー等は、中間転写ベルトクリーナ64により、その中間転写ベルト61から取り除かれる。

0037

ここで、このプリンタ20では、黒色(K)のトナーでトナー像を形成する、配列の一方の端(図2の1番左側の端)に位置する像形成部50Kのみで用紙P上にモノクロ画像をプリントするモノクロモードと、4つの像形成部50Y、50M、50C、50Kを用いて用紙P上にカラー画像をプリントするカラーモードとを有する。中間転写ベルト61は、図示しないカム機構により、カラーモードのときは、4つの像形成部50Y、50M、50C、50Kを構成する4つの感光体51に接しながら移動し、モノクロモードのときは、配列の一方の端(図2の1番左側の端)に位置する像形成部50Kの感光体51Kのみに接して他の全ての像形成ユニット50Y、50M、50Cの感光体51Y、51M、51Cからは離間するように、その循環移動経路が変更される。モノクロモードでは、像形成部50Kを除く他の全ての像形成部50Y、50M、50Cの作動を停止させて、省電力化部品長寿命化を図っている。

0038

中間転写部60の上部には、各色のトナーが収容されたトナーカートリッジ23が備えられている。現像器81内のトナーが現像により消費されると、対応する色のトナーを収容したトナーカートリッジ23から現像器81に、この図2では不図示のトナー供給路を経由してトナーが供給される。トナーカートリッジ23は着脱自在に構成されており、空になると取り出されて、新たなトナーカートリッジ23が装着される。

0039

また、このプリンタ20の下部には、2台の用紙トレイ21が備えられている。各用紙トレイ21には、プリント前の用紙Pが積み重ねられた状態に収容される。これらの用紙トレイ21は、用紙の補充や交換のために引出し自在に構成されている。

0040

画像形成にあたっては2台の用紙トレイ21のうちのいずれか一方の用紙トレイが指定される。そして画像形成にあたり、指定された用紙トレイ21から、ピックアップロール211により用紙Pが1枚取り出され、搬送ロール23により、搬送路201上を矢印C方向に、タイミング調整ロール24まで搬送される。このタイミング調整ロール24まで搬送されてきた用紙Pは、そのタイミング調整ロール24により、中間転写ベルト61上のトナー像が2次転写位置T2に到達するタイミングに合わせて2次転写位置T2に到達するように、その2次転写位置に向かって送り出される。タイミング調整ロール24により送り出された用紙Pは、2次転写位置T2において、2次転写器71の作用により、中間転写ベルト61からトナー像の転写を受ける。トナー像の転写を受けた用紙Pは、さらに矢印D方向に搬送されて定着器72を通過する。用紙P上のトナー像は、この定着器72により加熱および加圧を受けて用紙P上に定着される。これにより、用紙P上には、定着されたトナー像からなる画像がプリントされる。定着器72によりトナー像の定着を受けた用紙は、搬送ロール25によりさらに搬送され、排紙ロール26により、排紙口27から排紙トレイ22上に送り出される。

0041

また、このプリンタ20は、用紙Pの両面に画像をプリントする両面プリントモードを有する。この両面プリントモードにおいては、上記と同様にして用紙Pの第1面に画像がプリントされた後、その第1面に画像がプリントされた用紙Pが、排紙ロール26により、排紙トレイ22に向けて途中まで送り出される。そしてその排紙ロール26は、回転方向反転させて、排紙トレイ22上に途中まで送り出した用紙Pを引き戻す。

0042

排紙ロール26の反転により引き戻された用紙Pは、今度は、搬送ロール27により搬送路202上を矢印Gで示す向きに搬送されて、再びタイミング調整ロール24に到達する。このとき用紙Pは、第1面に画像がプリントされたときとは表裏が反転した状態にある。タイミング調整ロール24に再び到達した後は、上記と同様にして、但し今度はその用紙Pの第2面に、画像がプリントされる。こうして画像が両面にプリントされた用紙Pは、排紙ロール26により、今度は、排紙トレイ22上に送り出される。

0043

また、このプリンタ20には手差しトレイ28が備えられている。この手差しトレイ28に用紙を置いてスタートボタン32を押すと、この手差しトレイ28上の用紙が搬送ロール29により搬送路203上を矢印H方向に搬送されてタイミング調整ロール24に到達する。その後のプリント動作は、用紙トレイ21から引き出された用紙Pへのプリント動作と同様である。

0044

また、画像形成装置1には、各部を制御する制御部40が備えられていて、この制御部40により上記の動作が制御される。

0045

さらに、この画像形成装置1には、装置内の温湿度を測定する環境センサ41も備えられている。この環境センサ41での測定結果も制御部40に入力されて、各部の制御に反映される。

0046

ここで、制御部40は、この制御部40が担っている制御の1つとして、環境センサ41で測定された温湿度に応じて、トナーカートリッジ23から現像器81にトナーを供給するトナー供給路を通過中のトナーに向けて熱を送る制御を担っている。以下、この制御について説明する。

0047

図3は、トナーカートリッジと現像器、および、トナーカートリッジと現像器とを繋ぐトナー供給路を示した模式図である。

0048

この図3は、C,M,Y,Kのトナーのうちの一色分について示したものであり、図1図2に示す画像形成装置1には、この図3に示す構成が4基備えられている。

0049

トナーカートリッジ23内には、トナー45が収容されている。トナーカートリッジ23に収容されているトナー45は、トナーカートリッジ23内に備えられている搬送オーガ231の、矢印J方向への回転により、矢印L方向に搬送され、矢印Mの向きに、トナー供給路80に送り出される。本実施形態におけるトナー供給路80は、トナーカートリッジ23からトナーを受け取って横向きに運ぶ第1供給路80aと、第1供給路80aからトナーを受け取って縦向きに運んで現像器81に渡す第2供給路80bとを備えている。

0050

トナーカートリッジ23から矢印Mの向きにトナー45を受け取った第1供給路80aは、その受け取ったトナーを矢印Nの向きに横に運び、第2供給路80bに渡す。第2供給路80bは、第1供給路80aから受け取ったトナーを矢印Oの向きに下方に運び、現像器81内に供給する。

0051

この現像器81は、第1室811と、第2室812と、その第2室812に接した現像ロール813とを備えている。

0052

トナー45は、第2供給路80bから、現像器81の第1室811に供給される。第1室811に供給されたトナーは、その第1室811内を矢印P方向に搬送され、矢印Qの向きに第2室812に受け渡される。第2室812では、第1室811から受け取ったトナーを、第1室811とは逆向きの、矢印R方向に搬送し、矢印Oの向きに第1室811に受け渡す。このようにして、現像器81内のトナー45は、新たに供給されたトナー45とともに現像器81内を攪拌されながら循環搬送される。また、第2室182内のトナー45は現像ロール813の回転により感光体51(図3には不図示。図2参照)に対面した位置に運ばれて、その感光体51に形成されている静電潜像の現像に使用される。

0053

ここで、トナー45は、磁性キャリア46と静電的に付着していて、磁性キャリア46が現像ロール813に磁気的に引き寄せられる。これにより、トナー45は、磁性キャリア46とともに、感光体51に対面した位置に運ばれる。

0054

なお、現像器81内にも磁性キャリア46が存在し、現像器81に供給されたトナー45は、磁性キャリア46とともに現像器81内を攪拌されながら循環搬送されるが、ここでは図示の煩雑さを避けるため、現像器81内の磁性キャリア46はその図示が省略されている。トナー45と磁性キャリア46は、攪拌されることで帯電し、静電気力で互いに付着する。

0055

また、ここには、ヒータ71とファン72とを備えた送熱機構70が備えられている。この送熱機構70は、ヒータ71の熱を、ファン72で、第2供給路80bの外側からその第2供給路80bに吹き付けることにより、その第2供給路80b内を通過中のトナーに熱を送る作用を成す。ここで、本実施形態の場合、前述の通り、図2に示す環境センサ41で得られた装置内部の温湿度測定値が制御部40に入力される。制御部40内では、その温度測定値と閾値とが比較され、装置内部が閾値以上の高温高湿環境(例えば、25°C以上、70%RH)にあるか否かが判定される。そして、制御部40は、高温高湿環境にあると判定すると、ヒータ71に通電してヒータ71を熱し、さらにファン72を回して、第2供給路80bに向けて矢印Xの向きに風を送る。すると、第2供給路80bが温められ、そこを通過するトナーに伝熱されてトナーが温められる。トナーは、高温高湿環境では帯電され難い。このため、現像器81内で攪拌されてもキャリア46との付着力が弱い状態となる。トナー45は、キャリア46と静電的に付着して現像器81の外に運ばれるため、キャリア46との間の付着力が弱いとキャリア46から離れて不用意に飛散し易い。トナー45の飛散があっても、漏れ防止用シール(不図示)等でトナー漏れの防止が図られているものの、漏れるトナーも存在し、トナーが漏れると装置内がトナーで汚れる結果となる。このため、トナー45がキャリア46から不用意に離れることを防止することが望ましい。

0056

本実施形態では、上記の送熱機構70を備え、高温高湿環境にあるときには、第2供給路80bを通過するトナー45が温められる。すると、トナー45の流動性が低下し攪拌により高帯電化される傾向となる。これによりトナーの飛散が抑制され、トナーの不用意な漏れも低減する。

0057

ここで、本実施形態ではさらに、第2供給路80bの内部の、送熱機構70によりトナーが温められる部分に、通過するトナーを攪拌する攪拌機構241が備えられている。本実施形態の攪拌機構241は、第2供給路80b内を落下するトナーに押されて回転するプロペラ形状のものである。第2供給路80b内を通過中のトナーは、この攪拌機構241により攪拌されるため、送熱機構70により送られてきた熱を、より効率的に受け取ることができる。

0058

なお、本実施形態では、高温高湿環境にあるときのみ、送熱機構70で熱を送るように構成されているが、高温高湿環境を条件とするのではなく、例えばこの画像形成装置1への電源投入時点からあらかじめ定められた時間だけ送熱するように構成してもよい。あるいは、現像器81内のトナーが不足してきてトナーカートリッジ23から現像器81にトナーを供給する動作を行なうタイミングと同期して、その供給動作を行なうときに送熱する構成としてもよく、さらには、この画像形成装置1に電源が投入されている期間、常に送熱を続ける構成としてもよい。

0059

また、ここでは、トナーカートリッジ23から現像器81にトナーを供給する、C,M,Y,Kの各色のトナーの供給路に対応して、送熱機構70がそれぞれ備えられているが、送熱機構70は例えば1台のみとし、ファン72により送られてヒータ71により熱せられた空気を、C,M,Y,Kそれぞれのトナー供給路に分配する構成としてもよい。

0060

さらに、本実施形態では、ヒータ71を備えた送熱機構70を採用しているが、送熱のためだけのヒータ71を備えない構成としてもよい。この画像形成装置1には熱を発生する定着器72が存在する。そこで、その定着器72で発生した熱で温められた空気をファン72でトナー供給路80に送る構成としてもよい。

0061

さらには、送熱のためだけのファン72も備えられていない構成としてもよい。この画像形成装置1には、不図示の、装置内部を冷却するためのファンが備えられている。そこで、そのファンの回転による空気の流れを利用し、定着器72で発生した熱を含んだ空気がトナー供給路を経由してから装置外部に流れ出るように空気流路を工夫してもよい。
このように、トナー供給路を通過する途中のトナーに熱を供給する機構であれば、本発明にいう送熱機構に包含される。

0062

また、本実施形態では、攪拌機構241として、通過するトナーに押されて回転するプロペラ形状の攪拌機構が採用されている。ただし、この構造の攪拌機構に限られるものではなく、例えば攪拌能力をさらに向上させるために、駆動源を備えてプロペラ強制回転させる構成としてもよい。

0063

また、このようなトナー供給路80には、オーガなど、トナー搬送のための搬送機構を備えることがある。そこで、その搬送機構の一部にトナーを攪拌する構成を備えてもよい。

0064

このように、トナー供給路の、送熱機構から熱の供給を受ける部分を通過するトナーを攪拌する機構であれば、本発明にいう攪拌機構に包含される。

0065

なお、ここでは、図1図2に示すいわゆるタンデム型の画像形成装置を例に挙げて説明したが、本発明は、例えばロータリ式の現像装置を備えた画像形成装置や、黒色トナーのみを用いてモノクロの画像を形成する画像形成装置などにも、そのまま適用することができる。

0066

1画像形成装置
10スキャナ
20プリンタ
23トナーカートリッジ
40 制御部
41環境センサ
45トナー
46磁性キャリア
51感光体
80トナー供給路
80a 第1供給路
80b 第2供給路
81現像器
231搬送オーガ
241攪拌機構
811 第1室
812 第2室
813 現像ロール

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