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技術 画像形成装置および調整方法

出願人 コニカミノルタ株式会社
発明者 田中敏明山本峰生辻原清人関裕正
出願日 2018年9月18日 (2年3ヶ月経過) 出願番号 2018-173868
公開日 2020年3月26日 (9ヶ月経過) 公開番号 2020-046505
状態 未査定
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 角度調整用モータ 回転トルク値 フッ素系コーティング 電流検出センサー 含浸タイプ 回転用モーター フッ素チューブ トルク変動幅
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(2020年3月26日)のものです。
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図面 (12)

課題

用紙の搬送性を確保すると共に、定着ベルト摩耗を少なくす技術を提供する。

解決手段

画像形成装置制御装置は、端状の定着ベルトの内周側に配置された定着用部材に対向し、定着ベルトの外周側に配置された加圧ローラーを回転させる第1モーター印加される電流値に基づいて、加圧ローラーを駆動するトルク導出する。そして、制御装置は、トルクが予め定められた基準トルクよりも大きい場合に、トルクに基づく荷重が小さくなるように加圧ローラーが定着用部材を押圧する力の大きさを調整する調整機構を制御する。

概要

背景

用紙上のトナー像定着させる定着装置では、定着ベルト内周側に定着用部材(例えば、パッド)が配置され、定着ベルトの外周側に加圧ローラーが配置される。より具体的には、定着装置に含まれる定着用部材と加圧ローラーとは対向した配置となる。

例えば、特開2016−18160号公報(特許文献1)は、「定着ベルトと、定着ベルトを保持するホルダと、定着ベルトに当接する加圧ローラと、定着ベルトの内部に配置され、加圧ローラに当接してニップを形成するパッド(ニップ形成部材)と、パッドを支持する支持部材と、パッドと支持部材を固定する側板と、定着ベルトを介して加圧ローラをパッドに圧接させる加圧機構を備える」技術を開示している([要約]参照)。

概要

用紙の搬送性を確保すると共に、定着ベルトの摩耗を少なくす技術を提供する。画像形成装置制御装置は、端状の定着ベルトの内周側に配置された定着用部材に対向し、定着ベルトの外周側に配置された加圧ローラーを回転させる第1モーター印加される電流値に基づいて、加圧ローラーを駆動するトルク導出する。そして、制御装置は、トルクが予め定められた基準トルクよりも大きい場合に、トルクに基づく荷重が小さくなるように加圧ローラーが定着用部材を押圧する力の大きさを調整する調整機構を制御する。

目的

本開示は、係る実情に鑑み考え出されたものであり、用紙の搬送性を確保すると共に、定着ベルトの摩耗を少なくすることが可能な技術を提供する

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

無端状の定着ベルトと、前記定着ベルトの内周側に配置された定着用部材と、前記定着用部材に対向し、前記定着ベルトの外周側に配置された加圧ローラーと、前記加圧ローラーを回転させる第1モーターと、前記定着ベルトを加熱するヒーターと、前記加圧ローラーが前記定着用部材を押圧する力の大きさを調整する調整機構と、前記第1モーターの駆動と、前記調整機構を動作させる第2モーターの駆動とを制御する制御装置とを備え、前記制御装置は、前記第1モーターに印加される電流値に基づいて、前記加圧ローラーが回転するトルク導出し、前記トルクが予め定められた基準トルクよりも大きい場合に、前記トルクに基づく荷重が小さくなるように前記調整機構を制御する、画像形成装置

請求項2

前記定着用部材は、パッドである、請求項1に記載の画像形成装置。

請求項3

前記調整機構は、前記加圧ローラーの回転軸に一端が接続された付勢部材と、前記付勢部材の他端が接続された支持部材と、前記支持部材に接した状態で、前記第2モーターの駆動により回転することで前記付勢部材を伸縮させるカムとを含み、前記制御装置は、前記トルクが予め定められた基準トルクよりも大きい場合に、前記カムが回転を開始する前よりも前記付勢部材の長さが長くなるように前記第2モーターの駆動を制御する、請求項1または2に記載の画像形成装置。

請求項4

表示部をさらに備え、前記制御装置は、前記トルクと、前記定着ベルトと前記定着部材との間の摩擦係数とに基づいて前記荷重を導出し、前記表示部は、前記荷重を表示する、請求項1〜3のいずれか1項に記載の画像形成装置。

請求項5

記憶装置をさらに備え、前記記憶装置は、前記加圧ローラーの回転速度と、前記ヒーターにより温められた前記定着ベルトの温度とに応じた前記摩擦係数のデータを格納する、請求項4に記載の画像形成装置。

請求項6

前記定着ベルトのベルト温度を検出する温度センサーをさらに備え、前記制御装置は、第1のタイミングで前記第1モーターに印加された電流値に基づいて導出された前記トルクと、第2のタイミングで前記第1モーターに印加された電流値に基づいて導出された前記トルクとの間の差が予め定められた値以上の場合は、前記ベルト温度に基づく前記加圧ローラーにおける径により、前記トルクを算出する、請求項1〜4のいずれか1項に記載の画像形成装置。

請求項7

前記加圧ローラーのローラー温度を検出する温度センサーをさらに備え、前記制御装置は、第1のタイミングで前記第1モーターに印加された電流値に基づいて導出された前記トルクと、第2のタイミングで前記第1モーターに印加された電流値に基づいて導出された前記トルクとの間の差が予め定められた値以上の場合は、前記ローラー温度に基づく前記加圧ローラーにおける径により、前記トルクを算出する、請求項1〜4のいずれか1項に記載の画像形成装置。

請求項8

記憶装置をさらに備え、前記記憶装置は、前記加圧ローラーの径に応じた前記トルクのデータを格納する、請求項6または7に記載の画像形成装置。

請求項9

前記用紙の紙厚の設定を受け付ける操作部をさらに備え、前記制御装置は、前記用紙の紙厚が大きくなるほど前記荷重が小さくなるように前記調整機構を制御する、請求項1〜8のいずれか1項に記載の画像形成装置。

請求項10

画像形成装置の調整方法であって、無端状の定着ベルトの内周側に配置された定着用部材に対向し、前記定着ベルトの外周側に配置された加圧ローラーを回転させる第1モーターに印加される電流値に基づいて、前記加圧ローラーを駆動するトルクを導出するステップと、前記トルクが予め定められた基準トルクよりも大きい場合に、前記トルクに基づく荷重が小さくなるように前記加圧ローラーが前記定着用部材を押圧する力の大きさを調整する調整機構を制御するステップとを備える、調整方法。

技術分野

0001

本開示は、画像形成装置に関し、より特定的には画像形成装置の制御に関する。

背景技術

0002

用紙上のトナー像定着させる定着装置では、定着ベルト内周側に定着用部材(例えば、パッド)が配置され、定着ベルトの外周側に加圧ローラーが配置される。より具体的には、定着装置に含まれる定着用部材と加圧ローラーとは対向した配置となる。

0003

例えば、特開2016−18160号公報(特許文献1)は、「定着ベルトと、定着ベルトを保持するホルダと、定着ベルトに当接する加圧ローラと、定着ベルトの内部に配置され、加圧ローラに当接してニップを形成するパッド(ニップ形成部材)と、パッドを支持する支持部材と、パッドと支持部材を固定する側板と、定着ベルトを介して加圧ローラをパッドに圧接させる加圧機構を備える」技術を開示している([要約]参照)。

先行技術

0004

特開2016−18160号公報

発明が解決しようとする課題

0005

ところで、用紙上のトナー像を定着させるためには、加圧ローラーが定着ベルトを挟んで定着部材を一定以上の圧力により押圧する必要がある。回転する加圧ローラーに対する圧力が大きくなると、加圧ローラーにおける回転トルクも大きくなる。その結果、定着ベルトが摺動やくなり、用紙の搬送性は向上する。これに対して、圧力が大きくなると、加圧ローラーと定着ベルトとの間の摩擦力が大きくなり、定着ベルトが摩耗する。また、定着ベルトの内周側に設けられた加熱ローラーの温度が上昇すると、加圧ローラーの膨張によってその径が長くなる場合がある。加圧ローラーの径が長くなると、定着部材と定着ベルトとの間の摩擦力が大きくなる。その結果、定着ベルトが摩耗する。したがって、用紙の搬送性を確保すると共に、定着ベルトの摩耗を少なくすることが求められている。

0006

本開示は、係る実情に鑑み考え出されたものであり、用紙の搬送性を確保すると共に、定着ベルトの摩耗を少なくすることが可能な技術を提供する。

課題を解決するための手段

0007

本開示のある局面に従う画像形成装置は、無端状の定着ベルトと、定着ベルトの内周側に配置された定着用部材と、定着用部材に対向し、定着ベルトの外周側に配置された加圧ローラーと、加圧ローラーを回転させる第1モーターと、定着ベルトを加熱するヒーターと、加圧ローラーが定着用部材を押圧する力の大きさを調整する調整機構と、第1モーターの駆動と、調整機構を動作させる第2モーターの駆動とを制御する制御装置とを備える。制御装置は、第1モーターに印加される電流値に基づいて、加圧ローラーが回転するトルク導出し、トルクが予め定められた基準トルクよりも大きい場合に、トルクに基づく荷重が小さくなるように調整機構を制御する。

0008

ある局面に従うと、定着用部材は、パッドである。
ある局面に従うと、調整機構は、加圧ローラーの回転軸に一端が接続された付勢部材と、付勢部材の他端が接続された支持部材と、支持部材に接した状態で、第2モーターの駆動により回転することで付勢部材を伸縮させるカムとを含む。制御装置は、トルクが予め定められた基準トルクよりも大きい場合に、カムが回転を開始する前よりも付勢部材の長さが長くなるように第2モーターの駆動を制御する。

0009

ある局面に従うと、画像形成装置は、表示部をさらに備える。制御装置は、トルクと、定着ベルトと定着部材との間の摩擦係数とに基づいて荷重を導出する。表示部は、荷重を表示する。

0010

ある局面に従うと、画像形成装置は、記憶装置をさらに備える。記憶装置は、加圧ローラーの回転速度と、ヒーターにより温められた定着ベルトの温度とに応じた摩擦係数のデータを格納する。

0011

ある局面に従うと、画像形成装置は、定着ベルトのベルト温度を検出する温度センサーをさらに備える。制御装置は、第1のタイミングで第1モーターに印加された電流値に基づいて導出された導出されたトルクと、第2のタイミングで第1モーターに印加された電流値に基づいて導出されたトルクとの間の差が予め定められた値以上の場合は、ベルト温度に基づく加圧ローラーにおける径により、トルクを算出する。

0012

ある局面に従うと、画像形成装置は、加圧ローラーのローラー温度を検出する温度センサーをさらに備える。制御装置は、第1のタイミングで第1モーターに印加された電流値に基づいて導出されたトルクと、第2のタイミングで第1モーターに印加された電流値に基づいて導出されたトルクとの間の差が予め定められた値以上の場合は、ローラー温度に基づく加圧ローラーにおける径により、トルクを算出する。

0013

ある局面に従うと、記憶装置は、加圧ローラーの径に応じたトルクのデータを格納する。

0014

ある局面に従うと、画像形成装置は、用紙の紙厚の設定を受け付ける操作部をさらに備える。制御装置は、用紙の紙厚が大きくなるほど荷重が小さくなるように調整機構を制御する。

0015

他の局面に従うと、画像形成装置の調整方法は、無端状の定着ベルトの内周側に配置された定着用部材に対向し、定着ベルトの外周側に配置された加圧ローラーを回転させる第1モーターに印加される電流値に基づいて、加圧ローラーを駆動するトルクを導出するステップと、トルクが予め定められた基準トルクよりも大きい場合に、トルクに基づく荷重が小さくなるように加圧ローラーが定着用部材を押圧する力の大きさを調整する調整機構を制御するステップとを備える。

発明の効果

0016

本開示によれば、ある局面において、用紙の搬送性を確保すると共に、定着ベルトの摩耗を少なくすることができる。

0017

開示された技術的思想の上記および他の目的、特徴、局面および離連は、添付の図面と関連して理解されるこの発明に関する次の詳細な説明から明らかとなるであろう。

図面の簡単な説明

0018

第1の実施の形態における画像形成装置100の内部構造の一例を示す図である。
画像形成装置100のハードウェア構成を模式的に示す図である。
定着装置50の断面図である。
調整機構550の構成の一例を示す図である。
バネ551の自然長に対する伸びが最も小さい状態を表わす図である。
バネ551の自然長に対する伸びが最も大きい状態を表わす図である。
第1の実施の形態における回転トルクの推移を説明する図である。
第1の実施の形態における制御装置101による調整機構550の制御を表わすフローチャートである。
第2の実施の形態における回転トルクの推移を説明する図である。
第2の実施の形態における画像形成装置100のハードウェア構成の一例を示す図である。
第2の実施の形態における制御装置101による調整機構550の制御を表わすフローチャートである。

実施例

0019

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰り返さない。

0020

<第1の実施の形態>
[画像形成装置100の内部構造]
図1を参照して、画像形成装置100について説明する。図1は、第1の実施の形態における画像形成装置100の内部構造の一例を示す図である。

0021

図1には、カラープリンタとしての画像形成装置100が示されている。以下では、カラープリンタとしての画像形成装置100について説明するが、画像形成装置100は、カラープリンタに限定されない。画像形成装置100は、例えばモノクロプリンタであってもよいし、ファックスであってもよいし、モノクロプリンタ、カラープリンタおよびファックスの複合機MFP:Multi−Functional Peripheral)であってもよい。

0022

画像形成装置100は、画像形成ユニット1Y,1M,1C,1Kと、中間転写ベルト30と、一次転写ローラー31と、二次転写ローラー33と、カセット37と、従動ローラー38と、駆動ローラー39と、タイミングローラー40と、定着装置50と、筐体80と、制御装置101とを含む。画像形成装置100は、操作パネル150を含み、画像形成装置100の状態を表示することで表示部として機能する。また、操作パネル150は、タッチ式ディプレイとすることで、操作部として機能する。操作パネル150が操作部として機能することで、画像形成装置100を使用するユーザーは、印刷する用紙のサイズおよび用紙の厚み等を設定できる。

0023

画像形成ユニット1Y,1M,1C,1Kと、中間転写ベルト30と、一次転写ローラー31と、二次転写ローラー33と、カセット37と、従動ローラー38と、駆動ローラー39と、タイミングローラー40とによって画像形成部200が構成される。画像形成部200は、搬送経路41に沿って搬送される記録媒体としての用紙S上にトナー像を形成する。

0024

画像形成ユニット1Y,1M,1C,1Kは、中間転写ベルト30に沿って順に並べられている。画像形成ユニット1Yは、トナーボトル15Yからトナーの供給を受けてイエロー(Y)のトナー像を形成する。画像形成ユニット1Mは、トナーボトル15Mからトナーの供給を受けてマゼンタ(M)のトナー像を形成する。画像形成ユニット1Cは、トナーボトル15Cからトナーの供給を受けてシアン(C)のトナー像を形成する。画像形成ユニット1Kは、トナーボトル15Kからトナーの供給を受けてブラック(BK)のトナー像を形成する。

0025

画像形成ユニット1Y,1M,1C,1Kは、それぞれ、中間転写ベルト30に沿って中間転写ベルト30の回転方向の順に配置されている。画像形成ユニット1Y,1M,1C,1Kは、それぞれ、感光体10と、帯電装置11と、露光装置12と、現像装置13と、クリーニング装置17とを含む。

0026

帯電装置11は、感光体10の表面を一様に帯電する。露光装置12は、制御装置101からの制御信号に応じて感光体10にレーザー光照射し、入力された画像パターンに従って感光体10の表面を露光する。これにより、入力画像に応じた静電潜像が感光体10上に形成される。

0027

現像装置13は、現像ローラー14を回転させながら、現像ローラー14に現像バイアスを印加し、現像ローラー14の表面にトナーを付着させる。これにより、トナーが現像ローラー14から感光体10に転写され、静電潜像に応じたトナー像が感光体10の表面に現像される。

0028

感光体10と中間転写ベルト30とは、一次転写ローラー31を設けている部分で互いに接触している。一次転写ローラー31は、ローラー形状を有し、回転可能に構成される。トナー像と反対極性転写電圧が一次転写ローラー31に印加されることによって、トナー像が感光体10から中間転写ベルト30に転写される。イエロー(Y)のトナー像、マゼンタ(M)のトナー像、シアン(C)のトナー像、およびブラック(BK)のトナー像が順に重ねられて感光体10から中間転写ベルト30に転写される。これにより、カラーのトナー像が中間転写ベルト30上に形成される。

0029

中間転写ベルト30は、従動ローラー38および駆動ローラー39に張架されている。駆動ローラー39は、例えばモーター(図示しない)によって回転駆動される。中間転写ベルト30および従動ローラー38は、駆動ローラー39に連動して回転する。中間転写ベルト30上のトナー像が二次転写ローラー33に搬送される。

0030

クリーニング装置17は、感光体10に圧接されている。クリーニング装置17は、トナー像の転写後に感光体10の表面に残留するトナーを回収する。

0031

カセット37には、用紙Sがセットされる。用紙Sは、カセット37から1枚ずつ搬送される。より具体的には、用紙Sは搬送経路41に沿ってタイミングローラー40に搬送された後、タイミングローラー40から二次転写ローラー33に搬送される。

0032

二次転写ローラー33は、ローラー形状を有し、回転可能に構成される。二次転写ローラー33は、トナー像と反対極性の転写電圧を搬送中の用紙Sに印加する。トナー像は、中間転写ベルト30から二次転写ローラー33に引き付けられてタイミングローラー40から搬送された用紙Sに転写される。

0033

二次転写ローラー33への用紙Sの搬送タイミングは、中間転写ベルト30上のトナー像の位置に合わせてタイミングローラー40によって調整される。タイミングローラー40が用紙Sの搬送タイミングを調整することにより、中間転写ベルト30上のトナー像は、用紙Sの適切な位置に転写される。

0034

定着装置50は、二次転写ローラー33から搬送された用紙Sを加圧および加熱し、用紙S上のトナー像を定着させる。トナー像が定着された用紙Sは、トレイ48に排出される。定着装置50に含まれる各構成等の詳細については後述する。

0035

上述では、印刷方式としてタンデム方式を採用している画像形成装置100について説明したが、画像形成装置100の印刷方式は、タンデム方式に限定されない。画像形成装置100内における各構成の配置は、採用される印刷方式に従って適宜変更され得る。画像形成装置100の印刷方式として、ロータリー方式直接転写方式が採用されてもよい。

0036

ロータリー方式の場合、画像形成装置100は、1つの感光体10と、同軸上で回転可能に構成される複数の現像装置13で構成される。画像形成装置100は、印刷時には、各現像装置13を感光体10に順に導き、各色のトナー像を現像する。直接転写方式の場合、画像形成装置100は、感光体10上に形成されたトナー像が用紙Sに直接転写される。

0037

[画像形成装置100のハードウェア構成]
図2は、画像形成装置100のハードウェア構成を模式的に示す図である。図2を参照して、制御装置101は、CPU(Central Processing Unit)111、ROM(Read Only Memory)112、RAM(Random Access Memory)113を含む。CPU111は、ROM112から処理内容に応じたプログラム読み出してRAM113に展開し、展開したプログラムと協働して画像形成装置100における各部の動作を制御する。CPU111は、画像形成装置100における各部の動作を制御するときに、記憶装置72に格納されている各種データを参照する。記憶装置72は、例えば不揮発性半導体メモリ(いわゆるフラッシュメモリ)またはハードディスクドライブで構成される。

0038

記憶装置72は、第1トルク変換データ721と、摩擦係数データ722と、角度調整データ723とを含む。制御装置101は調整機構(後述する図4に示す調整機構550)を制御するときに、これらのデータを用いて制御する。データの詳細については後述する。

0039

制御装置101は、通信部71を介して、LAN(Local Area Network)、WAN(Wide Area Network)等の通信ネットワークに接続された外部の装置(例えばパーソナルコンピューター)との間で、各種のデータを送受信する。制御装置101は、例えば、外部の装置から送信された画像データを受信し、この画像データに基づいて用紙Sに画像を形成する。通信部71は、例えばLANカード等の通信制御カードで構成される。

0040

操作パネル150は、例えばタッチパネル付のユニットによって実現され、表示部151および操作部152として機能する。表示部151は、例えば、LCD(Liquid Crystal Display)によって実現され、制御装置101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152は、テンキースタートキー等の各種操作キーと、タッチパネル内のタッチセンサーとによって実現される。操作部152は、ユーザーによる印刷する用紙Sのサイズ、および、用紙Sの厚み等の入力操作を受け付けて、操作信号を制御装置101に出力する。

0041

画像処理部210は、画像データに対して、初期設定またはユーザー設定に応じたデジタル画像処理を行う回路等を備える。例えば、画像処理部210は、制御装置101の制御下で、階調補正データ階調補正テーブル)に基づいて階調補正を行い、画像データに対する各種の処理(階調補正、色補正シェーディング補正、等の各種補正処理、および、圧縮処理、を含む)を実行する。制御装置101は、これらの処理が施された画像データに基づいて、画像形成部200を制御する。

0042

定着装置50において、ヒーター57、回転用モーター501、および、角度調整用モーター502は、制御装置101によって制御される。定着装置50において、電流検出センサー511は、回転用モーター501に印加される電流値を検知する。また、温度センサー512は、ヒーター57の近傍の位置に設けられ、ヒーター57の温度を検出する。電流検出センサー511および温度センサー512は、それぞれの検出結果を制御装置101に出力する。

0043

[定着装置50の構成の具体例]
図3を参照して、定着装置50の構成の具体例について説明する。図3は、定着装置50の断面図である。定着装置50は、回転可能に構成された無端状の定着ベルト51と、回転軸59を有する加圧ローラー58と、定着ベルト51を挟んで加圧ローラー58により押圧されるパッド52と、摺動部材53と、固定部材54と、潤滑剤塗布部55と、加圧ローラー58とともに定着ベルト51を張架する加熱ローラー56と、を含む。加熱ローラー56はヒーター57を含む。また、搬送方向DR1は、用紙Sの搬送方向を示す。厚み方向DR2は、用紙Sの厚み方向を示す。

0044

定着ベルト51の外径は任意であるが、例えば10[mm]〜100[mm]である。定着ベルト51は、基層弾性層、および離型層を有している。基層は、例えばポリイミド(PI)、SUS、Ni等からなる。基層の厚みは、例えば5[μm]〜80[μm]である。

0045

弾性層は、シリコーンゴムフッ素ゴム等の耐熱性の高い材料が好ましい。弾性層の厚みは、例えば10[μm]〜300[μm]である。離型層は、フッ素チューブおよびフッ素系コーティング等の離型性を付与した構成が好ましい。離型層は、例えばテトラフルオロエチレンパーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(PFAチューブである。離型層の厚みは、例えば5[μm]〜100[μm]である。

0046

パッド52は、定着ベルト51の内周側に配置されている。パッド52は固定部材54によって固設されており、定着ベルト51の内周面と摺動する。パッド52は、例えば、ポリフェニレンスルファイド、ポリイミド、液晶ポリマー等の樹脂や、アルミ、鉄等の金属、セラミック等からなり、形状は任意である。

0047

摺動部材53は、パッド52に巻付けて固定されている。摺動部材53は、パッド52と定着ベルト51の内周面との間に生じる摩擦力を低減する。これにより、安定した定着ベルト51の回転性が得られる。摺動部材53は、ガラスクロス基材とし、摺動面をフッ素系樹脂被覆した構成が一般的であるが、フッ素繊維織物や、フッ素樹脂シートガラスコートなどが用いられる。摺動部材53は、ガラスクロスのフッ素樹脂含浸タイプのものを用いてよい。

0048

固定部材54は、パッド52を挟んで加圧ローラー58とは反対側に配置されている。固定部材54は、例えばコの字形状の部材である。固定部材54は、フレーム(図示しない)に固定されており、パッド52を支持している。

0049

加圧ローラー58の回転軸59は、回転用モーター501によって、所定の回転速度、例えば415[mm/s]で回転する(図3中のA方向)。加圧ローラー58の回転に従動して定着ベルト51が回転する(図3中のB方向)。

0050

加圧ローラー58の外径は、例えば50[mm]である。加圧ローラー58は、鉄製の芯金と、弾性層と、離型層とを有している。芯金の厚みは、例えば40[mm]である。弾性層の厚みは、例えば5[mm]である。離型層は、例えばPFAチューブである。上記離型層の厚みは、例えば20[μm]である。

0051

加圧ローラー58は、定着ベルト51を挟んでパッド52を押圧する。加圧ローラー58は、パッド52に対向することで定着ニップ部NIを形成する。定着ニップ部NIは、加圧ローラー58がパッド52を押圧することにより形成される領域である。定着ニップ部NIにおける荷重の大きさは、例えば700[N]以上1000[N]以下である。加圧ローラー58がパッド52を押圧する力は、調整機構(図4に示す調整機構550)により調整される。調整機構550の構成および動作については後述する。

0052

潤滑剤塗布部55は、パッド52に対して定着ベルト51の回転方向の下流側に配置されている。潤滑剤塗布部55は、固定部材54によって固定されている。潤滑剤塗布部55は、定着ベルト51の内周側に配置されており、定着ベルト51を支持している。

0053

潤滑剤塗布部55は、定着ベルト51の内周面に潤滑剤を塗布する。潤滑剤は、シリコンオイルでもよいし、フッ素グリスでもよい。潤滑剤は、定着ベルト51の内周面と摺動部材53との間に設けられている。摺動部材53が無い構成の場合、潤滑剤は、定着ベルト51の内周面とパッド52との間に設けられる。

0054

潤滑剤塗布部55は、フェルト(図示しない)を保持している。フェルトは、定着ベルト51の内周面と接触している。フェルトは、潤滑剤を含浸している。これにより、潤滑剤塗布部55は、定着ベルト51の内周面に均一に潤滑剤を塗布することができる。

0055

加熱ローラー56は、定着ベルト51の内周側に配置されている。加熱ローラー56は、ヒーター57を有している。加熱ローラー56は、アルミやSUS等の金属の円筒からなる。外径は任意であるが、10[mm]〜100[mm]が望ましく、厚みは0.1[mm]〜5[mm]が望ましい。

0056

ヒーター57は、定着ベルト51の表面を加熱する。加熱温度は、例えば20〜20℃である。定着ベルト51の表面には、図2において説明した温度センサー512が設けられ、定着ベルト51の温度を検出する。温度センサー512は、検出した温度を制御装置101に出力する。また、ヒーター57から定着ベルト51に伝達される熱は、加圧ローラー58に伝わり、加圧ローラー58における温度を上昇させる。

0057

用紙Sには、トナー像TNが形成されている。用紙Sの厚み方向DR2における長さは、例えば140[μm]である。用紙Sは、搬送ローラー(図示しない)によって搬送方向DR1に搬送され、トナー像TNとともに定着ニップ部NIに突入する。定着ニップ部NIにおいて、用紙S上のトナー像TNが加熱および加圧され用紙Sに定着される。

0058

[調整機構550の構成および動作]
図4図6を参照して、調整機構550の構成および動作ついて説明する。図4は、調整機構550の構成の一例を示す図である。まず、図4を参照して、調整機構550は、バネ551と、支持部材552と、カム553とを含む。バネ551は、一端が加圧ローラー58に接続され、他端が支持部材552に接続されることで、加圧ローラー58と支持部材552との間に張架される。支持部材552は、調整機構550に含まれるフレーム(図示しない)に固定されている。

0059

バネ551は、支持部材552の厚み方向DR2への移動に応じて伸び縮みする。より具体的には、バネ551は、支持部材552がカム553の回転により厚み方向DR2へ移動するのに伴い、自然長に対する伸びが変化する。図4に示すように支持部材552とカム553とが接する面積が最も大きいときは、バネ551の自然長に対する伸びは最も小さくなる。バネ551の伸びが小さくなると、支持部材552は、厚み方向DR2において、加圧ローラー58に近づく方向に移動する。そして、バネ551の自然長に対する伸びが最も小さくなると、加圧ローラー58がパッド52を押圧する力(圧力)は最も大きくなる。

0060

図5は、バネ551の自然長に対する伸びが最も小さい状態を表わす図である。図5には、定着装置50を搬送方向DR1の反対方向からみた状態が示される。図5を参照して、角度調整用モーター502が駆動することで、カム553が回転する。角度調整用モーター502は、制御装置101から出力された駆動指示信号に基づいて駆動する。カム553が回転することで、当該カム553が支持部材552と接触する面積が変化する。カム553が支持部材552と接触する面積が最も大きくなると、バネ551の自然長に対する伸びが最も小さくなる。

0061

図4を再び参照して、カム553が回転し、支持部材552とカム553とが接する面積が最も小さくなると、バネ551の自然長に対する伸びは最も大きくなる。バネ551の伸びが大きくなると、支持部材552は、厚み方向DR2において、加圧ローラー58から離れた方向に移動する。例えば、支持部材552は、バネの伸びが最も小さい場合に比べて、バネの伸びが最も大きいときは距離L1移動する。そして、バネ551の自然長に対する伸びが最も大きくなると、加圧ローラー58がパッド52を押圧する力は最も小さくなる。

0062

図6は、バネ551の自然長に対する伸びが最も大きい状態を表わす図である。図6には、定着装置50を搬送方向DR1の反対方向からみた状態が示される。図6を参照して、カム553の回転により、支持部材552と接触する面積が最も小さくなると、バネ551の自然長に対する伸びが最も大きくなる。バネ551の伸びが最も大きいとき、定着ニップ部NIにおける加圧ローラー58によるパッド52に対する押圧する力は最も小さくなる。その結果、回転用モーター501に印加される電流値が最も小さくなるため、加圧ローラー58が回転するトルクは最も小さくなる。

0063

調整機構550では、角度調整用モーター502の駆動によるカム553の回転に応じて、バネの伸びの大きさは連続的に変化する。加圧ローラー58がパッド52を押圧する力が最も大きいとき、定着ベルト51の内周面とパッド52との摩擦係数は最も大きくなる。したがって、加圧ローラー58における回転トルクは最大となり、回転トルクに基づく荷重も最大となる。これに対して、押圧する力が最も小さいとき、定着ベルト51の内周面とパッド52との摩擦係数も最も小さくなる。したがって、加圧ローラー58における回転トルクは最小となり、回転トルクに基づく荷重も最小となる。画像形成装置100は、調整機構550により、加圧ローラー58の回転トルクに基づく荷重を調整できる。荷重とトルクとの関係は、W=T/μで表わされる。W[N]は荷重を表わし、T[N・m]はトルクを表わす。μは定着ベルト51の内周面とパッド52との間の摩擦係数を表わす。このように、荷重WはトルクTを摩擦係数μ除算することで求められる。

0064

トルクTに相当する加圧ローラー58における回転トルクは、当該加圧ローラー58を回転させる回転用モーター501に流れる電流値に基づいて導出される。より具体的には、制御装置101は、加圧ローラー58が回転するときに回転用モーター501に印加される電流値を、電流検出センサー511から取得する。制御装置101は、電流値を取得すると、記憶装置72から第1トルク変換データ721を読み出し、第1トルク変換データ721を用いて、取得した電流値を回転トルクに変換する。第1トルク変換データ721は、電流値と回転トルクとが対応付けられたテーブルである。テーブルに含まれる電流値と回転トルクとは、電流値の増加した場合に回転トルクも増加する。

0065

[調整機構550を用いた荷重調整
制御装置101は、加圧ローラー58がパッド52を押圧する力が大きくなると、調整機構550を用いて調整を行う。より具体的には、制御装置101は、加圧ローラー58における回転トルクが基準トルク以上となったときに、当該回転トルクに基づく荷重が小さくなるように、調整機構550を制御する。押圧する力は、加圧ローラー58が膨張することで大きくなる。より具体的には、加圧ローラー58の温度上昇により、当該加圧ローラー58における回転軸59の中心からローラーの外周までの半径が長くなることで、押圧する力が大きくなる。なお、加圧ローラー58の膨張に関し、半径に替えて直径を用いてよい。本明細書では、用語「径」は、半径および直径のいずれかを意味することが意図される。以下の説明では、主に、用語「径」は半径を意味するものとして説明されるが、半径と直径との間の関係は一定であるため(直径の半分が半径)、用語「径」が「直径」と解釈されても本開示の技術的な意義には影響はない。

0066

加圧ローラー58の径が長くなることで、加圧ローラー58がパッド52を押圧する力が大きくなると、定着ベルト51の内周面とパッド52との摩擦力が大きくなる。摩擦力が大きくなると、定着ベルト51が摩耗する。特に、定着用部材として、パッド52を用いた場合、ローラーと比べて定着ベルト51に接する面積が大きいため、定着ベルト51の摩耗する面積も大きくなる。

0067

制御装置101は、定着ベルト51の摩耗を防止するために、回転用モーター501に印加される電流値に基づいて、加圧ローラー58における回転トルクを導出する。制御装置101は、記憶装置72に格納された第1トルク変換データ721を読み出し、電流値からトルクへの変換を行うことで、加圧ローラー58における回転トルクを導出する。

0068

図7は、第1の実施の形態における回転トルクの推移を説明する図である。図7横軸は時間(msec)、縦軸はトルク(N・m)を表わす。また、実線は回転用モーター501における回転トルクの推移を表わし、一点鎖線は基準トルクの推移を表わす。基準トルクは、特定の条件を満たす値として画像形成装置100の製造段階で予め算出され、記憶装置72に格納されたトルクである。特定の条件とは、例えば、用紙Sの搬送がスムーズで、かつ、定着ベルト51の摩耗が少ないという条件である。

0069

図7を参照して、時間t0で回転用モーター501に電流が印加され、当該回転用モーター501が回転を開始することで回転トルクが上昇する。その後、回転用モーター501の回転数が一定となる時間t1までトルクは上昇する。時間t1〜時間t2までの間は、回転トルクは一定値(例えば、回転トルクの値Tr2)となる。そして、時間t2以降は回転トルクの値が変動する。

0070

時間t0〜t1の間は、画像形成装置100のウォームアップが行われているため、ヒーター57の温度が上昇し、回転用モーター501の回転数も上昇する。そして、時間t1〜t2の間は、画像形成装置100のウォームアップが完了し、ユーザーからの印刷指示を待っている状態に相当する。制御装置101は、画像形成装置100の印刷工程において、回転用モーター501に印加される電流値がほぼ一定となるときの回転トルクの値(例えば、回転トルクの値Tr2)を導出する。

0071

制御装置101は、図7に示す回転トルクの値Tr2と基準トルクの値Tr1とを比較する。制御装置101は、回転トルクの値Tr2が、基準トルクの値Tr1よりも大きい場合は、当該回転トルクの値Tr2に基づく荷重が小さくなるよう調整機構550を制御する。より具体的には、制御装置101は、回転トルクの値Tr2と基準トルクの値Tr1とのトルク差の値ΔTr1を算出する。そして、制御装置101は、W=T/μの式より、トルク差の値ΔTr1に基づく荷重差の値ΔWを算出する。摩擦係数μは、定着ベルト51の内周側とパッド52との摩擦係数μであり、制御装置101が記憶装置72に格納された摩擦係数データ722を読み出すことで導出される。画像形成装置100は、記憶装置72に摩擦係数データ722を格納することで、定着ベルト51の内周側とパッド52とにおける摩擦係数μが変化した場合でも正確な荷重Wを導出できる。

0072

摩擦係数データ722は、摩擦係数が加圧ローラー58の回転速度と定着ベルト51の温度とが対応付けられたテーブルである。より具体的には、回転速度が上昇すると摩擦係数が大きくなり、温度が上昇すると摩擦係数が小さくなる。温度が上昇した場合、定着ベルト51の内周面に塗付された潤滑剤の粘度が小さくなり、定着ベルトが回転しやすくなる。

0073

制御装置101は、算出した荷重差の値ΔWに基づいて、調整機構550におけるカム553の回転角度θを導出する。角度調整データ723は、荷重差値ΔWとカム553の回転角度θとが対応付けられたテーブルである。回転角度θは、制御装置101が記憶装置に格納された角度調整データ723を読み出すことで導出される。

0074

制御装置101は、カム553が現在の角度から導出された回転角度θだけ回転するように、角度調整用モーター502の制御量を演算し、演算結果に基づく駆動指示信号を出力する。これにより、画像形成装置100は、用紙の搬送性を確保すると共に、定着ベルト51の摩耗を少なくすることができる。特に定着用部材としてパッド52を用いた場合は、定着用部材としてローラーを用いたときと比べて、定着ベルト51の摩耗をより少なくできる。

0075

[制御装置101の制御構造
図8を参照して、制御装置101の制御構造について説明する。図8は、第1の実施の形態における制御装置101による調整機構550の制御を表わすフローチャートである。図8の制御は、例えばCPU111が所与のプログラムを実行することによって実現される。ステップS810において、制御装置101は、回転用モーター501へ加圧ローラー58を回転させる駆動指示信号を出力する。

0076

ステップS815において、制御装置101は、第1トルク変換データ721を用いて、回転用モーター501に印加された電流値を加圧ローラー58における回転トルクに変換する。制御装置101は変換した回転トルクの値が基準トルクの値Tr1以上か否かを判定する。制御装置101回転トルクの値(例えば、回転トルクの値Tr2)が基準トルクの値Tr1以上の場合は(ステップS815においてYES)、制御をステップS820に切替える。そうでない場合には(ステップS815においてNO)、制御装置101は、本フローチャートの処理を終了する。

0077

ステップS820において、制御装置101は、回転トルク値(例えば、回転トルクの値Tr2)と、基準トルクの値Tr1とのトルク差の値ΔTr1に基づいて、荷重差の値ΔWを導出する。

0078

ステップS825において、制御装置101は、導出した荷重差の値ΔWを表示部151の機能を有する操作パネル150に表示する。これにより、画像形成装置100のユーザーは、荷重Wの値を確認しながら、調整機構550の調整を手動で行える。より具体的には、画像形成装置100のユーザーは、調整機構550に設けられた調整部(例えば、ネジ)により、支持部材552を厚み方向DR2における加圧ローラー58に近づく方向に移動させることができる。

0079

ステップS830において、制御装置101は、トルク差の値ΔTr1から角度調整用モーター502を制御する制御量を算出する。より具体的には、制御装置101は、カム553を現在の角度から回転角度θ変更するための、角度調整用モーター502の制御量を算出する。制御装置101は、角度調整データ723を用いて導出したカム553の回転角度を変化させるための制御量を演算する。

0080

ステップS835において、制御装置101は、演算結果である制御量に基づいて、角度調整用モーター502に駆動指示信号を出力する。これにより、画像形成装置100は、用紙の搬送性を確保すると共に、定着ベルト51の摩耗を少なくすることができる。

0081

<第2の実施の形態>
以下、本開示に係る第2の実施の形態について説明する。第2の実施の形態に係る画像形成装置は、前述の実施の形態に係る画像形成装置100と基本的には同じ構成を用いて実現され、一部が異なる。したがって、同じ構成については説明は繰り返さない。第1の実施の形態では、制御装置101は、回転用モーター501に印加される電流値がほぼ一定となるとき(図7において示した時間t1〜時間t2)の回転トルクの値Tr2を導出することについて説明した。これに対して、第2の実施の形態では、値が一定となる回転トルクを導出できない場合であっても、他の方法で回転トルクを導出する処理について説明する。

0082

[加圧ローラー58の径に基づく回転トルクの算出]
図9は、第2の実施の形態における回転トルクの推移を説明する図である。図9に示す時間t3〜時間t4の間では、回転トルクの値がTr3〜Tr4までの間を周期的に変化している。このように回転トルクの値が変化するのは、例えば、定着装置50に用紙Sが搬送されている場合である。用紙Sが搬送されている場合は、このように回転トルクが変動することから、回転用モーター501を駆動する電流値も変動する。したがって、制御装置101は、第1トルク変換データ721を用いて、一定の回転トルクを導出することができない。

0083

制御装置101は、一定の回転トルクを導出できない場合は、加圧ローラー58の径に基づいて回転トルクを算出する。より具体的には、制御装置101は、第1のタイミング(例えば、時間t3)で回転用モーター501に印加された電流値に基づいて導出された回転トルクと、第2のタイミング(例えば、時間t4)で回転用モーター501に印加された電流値に基づいて導出された回転トルクとの間の差を算出する。制御装置101は、異なるタイミングでの回転トルクの差を示すトルク変動幅の値(例えば、トルク変動幅の値ΔTr2)が予め定められた値以上の場合は、加圧ローラー58の径に基づいて、回転トルクを算出する。

0084

制御装置101は、加圧ローラー58の径を以下の要素に基づいて算出する。制御装置101は、温度センサー512の検出結果より、定着ベルト51の温度を取得する。そして制御装置101は、ΔL=a×L×ΔTeの式より加圧ローラー58における径を算出する。ΔLは、加圧ローラー58の長さの変化(伸び)を表わす。また、aは加圧ローラー58の膨張率を表わし、Lは加圧ローラー58の基準の径を表わす。基準の径は、画像形成装置100の製造段階で予め定められた径の値である。ΔTeは定着ベルト51の温度を表わす。制御装置101は、ΔL+Lによる加圧ローラー58の径から、加圧ローラー58の回転トルクを導出する。

0085

[画像形成装置100のハードウェア構成]
図10は、第2の実施の形態における画像形成装置100のハードウェア構成の一例を示す図である。画像形成装置100に設けられた記憶装置72は、第1トルク変換データ721と、摩擦係数データ722と、角度調整データ723とに加えて、第2トルク変換データ724を含む。制御装置101は、記憶装置72から第2トルク変換データ724を読み出し、第2トルク変換データ724を用いて、加圧ローラー58の径を回転トルクに変換する。第2トルク変換データ724は、加圧ローラー58の径と回転トルクとが対応付けられたテーブルである。テーブルに含まれる加圧ローラー58の径と回転トルクとは、径が増加した場合に回転トルクも増加する。

0086

[制御装置101の制御構造]
図11を参照して、制御装置101の制御構造について説明する。図11は、第2の実施の形態における制御装置101による調整機構550の制御を表わすフローチャートである。図11の処理について、第1の実施の形態における図8を参照して説明した処理と同じ内容については、説明は繰り返さずに異なる処理について以下説明する。

0087

図11に示された処理は、図8に示された処理に対して、加圧ローラー58の径により回転トルクを導出する処理を含む。より具体的には、図11で示された処理では、ステップS815の後、ステップS1110において、制御装置101は、第1のタイミング(例えば、時間t3)における回転トルクと、第2のタイミング(例えば、時間t4)における回転トルクとのトルク変動幅の値が予め定められた値以上か否かを判定する。制御装置101は、トルク変動幅の値(例えば、トルク変動幅の値ΔTr2)が予め定められた値以上の場合には(ステップS1110においてYES)、制御を図11において説明したステップS820に切替える。そうでない場合には、(ステップS1110においてNO)、制御装置101は、制御をステップS1115に切替える。

0088

ステップS1115において、制御装置101は、温度センサー512が検出した定着ベルト51の温度を取得する。

0089

ステップS1120において、制御装置101は、ΔL=a×L×Teの式により、加圧ローラー58の径(ΔL+L)を算出する。

0090

ステップS1125において、制御装置101は、記憶装置72から第2トルク変換データ724を読み出して、加圧ローラー58の径に基づき、回転トルクを導出する。これにより、画像形成装置100は、回転用モーター501に印加される電流値に基づいて、一定の回転トルクを導出できない場合であっても、確実に回転トルクを導出できる。

0091

なお、第2の実施の形態において、温度センサー512は定着ベルト51の温度を検出するものとして説明したが、温度センサー512は加圧ローラー58の温度を検出するようにしてもよい。温度センサー512が加圧ローラー58の温度を検出する場合は、温度センサー512は加圧ローラー58の近傍位置に設けられる。これにより、加圧ローラー58の径に基づいて、回転トルクを導出する場合に、加圧ローラー58の温度を当該加圧ローラーの径に算出に用いることから、定着ベルト51の温度を用いる場合と比べて、一層精度の高い回転トルクを導出できる。

0092

<変形例>
第1および第2の実施の形態において、操作パネル150が操作部として機能することで、画像形成装置100を使用するユーザーは、印刷する用紙のサイズおよび用紙の厚み等を設定できることについて説明した。制御装置101は、画像形成装置100のユーザーが操作パネル150を操作して、用紙Sの紙の厚み(紙厚)を設定した場合に、用紙Sの紙厚が大きくなるほど、荷重が小さくなるように調整機構550を制御するようにしてもよい。記憶装置72は、紙厚と回転トルクとが対応付けられたテーブルデータを記憶する。制御装置101は、記憶装置72からテーブルデータを読み出し、テーブルデータを用いて、紙厚を回転トルクに変換する。テーブルデータに含まれる紙厚と回転トルクとは、紙厚が増加した場合に回転トルクも増加する。

0093

第1および第2の実施の形態において、制御装置101による調整機構550を制御する処理は、画像形成装置100の印刷開始前(例えば、待機中)に実行されるとして説明した。これに対して、制御装置101による調整機構550を制御する処理は、例えば、サービスマンが行うメンテナンス作業等で実行するようにしてもよい。

0094

第1および第2の実施の形態において、制御装置101が加圧ローラー58の回転トルクにおけるトルク差の値ΔTr1に基づいて、荷重差の値ΔWが小さくなるように調整機構550を制御することについて説明した。これに対して、制御装置101は、電流値により調整機構550を制御してもよい。より具体的には、制御装置101は、回転用モーター501に印加される電流値と基準の電流値との差の値に基づいて、荷重差の値ΔWが小さくなるように調整機構550を制御してもよい。

0095

第1および第2の実施の形態において、制御装置101は加圧ローラー58が膨張する場合に、荷重が小さくなるように調整機構550を制御することについて説明した。これに対して、制御装置101は、調整機構550に含まれるバネ551の個体ごとのばらつきに応じて、荷重を調整するように調整機構550を制御するようにしてもよい。

0096

第1および第2の実施の形態において、カム553の近傍位置にエンコーダーを設けてもよい。制御装置101は、エンコーダーの検出結果に基づいて、カム553の回転角度を導出するようにしてもよい。

0097

第1および第2の実施の形態において、定着ベルト51の内周面にパッド52が設けられるとして説明した。これに対して、定着ベルト51の内周面にパッド52に替えて定着用のローラーを設けてもよい。

0098

第1および第2の実施の形態において、画像形成装置100の制御装置101は、調整機構550を制御することで、定着ベルト51の摩耗を少なくできる。調整機構550は、加圧ローラー58の荷重を一定にすることで、定着ベルト51の摩耗する割合が一定となり、当該定着ベルト51の寿命予測可能となる。

0099

今回開示された実施の形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

0100

1C,1K,1M,1Y画像形成ユニット、10感光体、11帯電装置、12露光装置、13現像装置、14現像ローラー、15C,15K,15M,15Yトナーボトル、17クリーニング装置、30中間転写ベルト、31一次転写ローラー、33二次転写ローラー、37カセット、38従動ローラー、39駆動ローラー、40タイミングローラー、41搬送経路、48トレイ、50定着装置、51定着ベルト、52パッド、53摺動部材、54固定部材、55潤滑剤塗布部、56加熱ローラー、57ヒーター、58加圧ローラー、59回転軸、71通信部、72記憶装置、80筐体、100画像形成装置、101制御装置、112 ROM、113 RAM、150操作パネル、151 表示部、152 操作部、200画像形成部、210画像処理部、501回転用モーター、502角度調整用モーター、511電流検出センサー、512温度センサー、550調整機構、551バネ、552支持部材、553カム、721 第1トルク変換データ、722摩擦係数データ、723角度調整データ、724 第2トルク変換データ、DR1 搬送方向、DR2 厚み方向、L1 距離、NI定着ニップ部、S 用紙、TNトナー像。

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