JP2002236422A - 画像形成装置 - Google Patents

画像形成装置

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JP2002236422A
JP2002236422A JP2001366523A JP2001366523A JP2002236422A JP 2002236422 A JP2002236422 A JP 2002236422A JP 2001366523 A JP2001366523 A JP 2001366523A JP 2001366523 A JP2001366523 A JP 2001366523A JP 2002236422 A JP2002236422 A JP 2002236422A
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cleaning
toner
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JP2001366523A
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Yuzo Kono
雄三 河野
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Ricoh Co Ltd
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Ricoh Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 第2の像担持体と記録紙とを重ねた状態で定
着を行う画像形成装置において、第2の像担持体のクリ
ーニングを効果的に行う。 【解決手段】 中間転写ベルト10の回動方向(図中反
時計回り)において、クリーニング装置25の上流近傍
に第1の冷却手段16を設け、クリーニング装置25の
下流側に第2の冷却手段17を設ける。第1の冷却手段
16でベルト10をある程度冷却することで、定着時に
溶融した残留トナーの温度を下げ、クリーニングローラ
25aに転移し易くさせる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、記録媒体の両面に
画像を形成する装置及び方法に関する。
【0002】
【従来の技術】複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画
像形成装置において、記録媒体(以下、用紙という)の
両面に画像を形成できるように構成されたものがある。
従来の両面記録可能な画像形成装置では、像担持体上に
形成した一方の面の画像(顕画像)を用紙に転写して定
着し、その用紙を反転路等により反転させ、再度給送し
て用紙の裏面にもう一方の面の画像(顕画像)を転写し
て定着させる方式が一般に使用されている。
【0003】この方式による両面記録の場合、用紙の搬
送方向切り換えや、片面画像の定着による用紙カールな
どにより、用紙搬送の信頼性確保に多くの課題を有して
いる。これに対し、特開平1−209470号公報、特
開平3−253881号公報、特開平10−14286
9号公報には、第1の像担持体と第2の像担持体とを用
いて用紙の両面にトナー像を転写した後、1回で定着を
行うものが開示されている。
【0004】特開平1−209470号公報に記載のも
のは、感光体上に形成した第1画像を第1の転写手段で
転写ベルトに転写し、次に感光体上に形成した第2画像
を第1の転写手段で用紙の一面に転写する。その後、転
写ベルト上の第1画像を第2の転写手段で用紙の他面に
転写することで、用紙の両面に画像を転写し、その用紙
を定着装置に搬送して定着するものである。
【0005】また、特開平3−253881号公報に記
載のものは、特開平1−209470号公報に記載のも
のとほぼ同様であるが、感光体上に形成した第2画像
(トナー像)の極性を転写工程前に感光体上で反転させ
ることで、第2の転写手段を必要とせずに用紙両面への
トナー像転写を可能とし、転写後の用紙を定着装置に搬
送して定着するものである。
【0006】また、特開平10−142869号公報に
記載のものは、転写手段は2つ備えるタイプのもので、
カラー画像を用紙の両面に転写して定着装置に搬送し、
一度に定着するものである。この装置では、両面に未定
着トナー像を保持した用紙の搬送をガイドする部材とし
て、周面に複数の突起を有する拍車を設けている。
【0007】ところが、上記各公報に記載のものは、い
ずれも両面に未定着トナー像を担持した用紙を転写ベル
トから分離して定着装置に移送するため、用紙上のトナ
ー像が乱れる恐れがある。
【0008】そして、上記特開平1−209470号公
報、特開平3−253881号公報に記載のものは、用
紙を定着装置に搬送する時、用紙をガイドする手段が無
いため、用紙が定着装置に円滑に搬送されず、画像が乱
れたり紙詰まりを起こすことが考えられ、画像形成装置
としての信頼性が確保されないという問題がある。ま
た、転写ベルトと定着装置の速度を全く同一にすること
が困難であり、搬送される用紙の速度が搬送力の大であ
る定着ローラの速度に追従し、転写ベルトと同期できず
に画像ブレが生じやすいという問題がある。
【0009】他方、上記特開平10−142869号公
報に記載のものは、未定着画像が拍車に接触し、画像が
擦れて劣化が生じやすいという問題がある。また、転写
ベルトと定着装置の速度を全く同一にすることが困難で
あり、搬送される用紙の速度が搬送力の大である定着ロ
ーラの速度に追従し、転写ベルトと同期できずに画像ブ
レが生じやすいという問題がある。
【0010】そこで、本願出願人は、未定着トナー像を
担持した用紙を第2の像担持体(中間転写ベルト)に保
持したまま定着することで、用紙上の画像の乱れを防止
した画像形成装置を先に提案している(特願2000−
173701)。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、本願出
願人による上記先願では第2の像担持体と記録紙とを重
ねた状態で定着を行うため、第2の像担持体から記録紙
に転写されなかった残留トナーが定着手段の熱によって
溶融され、第2の像担持体からの残留トナーの除去が難
しいという問題がある。
【0012】本発明は、第2の像担持体と記録紙とを重
ねた状態で定着を行う画像形成装置における上述の問題
を解決し、第2の像担持体のクリーニングを効果的に行
うことのできる画像形成装置を提供することを課題とす
る。
【0013】
【課題を解決するための手段】前記の課題は、本発明に
より、第1の像担持体と第2の像担持体を有し、前記第
1の像担持体から第2の像担持体へ一旦転写した顕像を
第2の像担持体から記録媒体の一方の面に転写するとと
もに、前記第1の像担持体から顕像を記録媒体の他方の
面に転写することにより記録媒体の両面に顕像を転写可
能であり、前記第2の像担持体と記録媒体を重ねた状態
で記録媒体に転写した顕像の定着を行う画像形成装置に
おいて、前記第2の像担持体をクリーニングするクリー
ニング手段と、前記第2の像担持体を冷却する第1及び
第2の冷却手段を設け、前記第1の冷却手段により冷却
した前記第2の像担持体を前記クリーニング手段でクリ
ーニングし、該クリーニング後に前記第2の冷却手段で
前記第2の像担持体を冷却することにより解決される。
【0014】また、前記の課題を解決するため、本発明
は、定着後の前記第2の像担持体の温度を前記第1の冷
却手段により10〜50℃低下させることを提案する。
また、前記の課題を解決するため、本発明は、前記第2
の像担持体が無端ベルト状に構成され、前記第1の冷却
手段を前記第2の像担持体のベルトループ内側に配設す
ることを提案する。
【0015】また、前記の課題を解決するため、本発明
は、前記第1の冷却手段を、前記第2の像担持体からの
記録媒体分離位置に設けることを提案する。また、前記
の課題を解決するため、本発明は、前記第1の冷却手段
が、前記第2の像担持体が張架されるローラ部材の一つ
として構成されることを提案する。
【0016】また、前記の課題を解決するため、本発明
は、前記第1の冷却手段を、前記第2の像担持体を挟ん
で前記クリーニング手段に対向する位置に設けることを
提案する。また、前記の課題を解決するため、本発明
は、前記第2の冷却手段が、前記クリーニング手段の一
部として構成されることを提案する。
【0017】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図1は、本発明が適用される画像
形成装置の一例であるプリンタの概略を示す断面構成図
である。
【0018】この図に示すプリンタ100は、装置内の
ほぼ中央に第1像担持体である感光体ドラム1を組み込
んだプロセスカートリッジ6を配置している。感光体ド
ラム1の周囲には、クリーニング装置2,除電装置3,
帯電装置4,現像装置5が配設されている。そして、図
においてプロセスカートリッジ6の右上方には露光装置
7が設けられ、露光装置7より発せられるレーザ光L
が、帯電装置4と現像装置5の間の書き込み位置にて感
光体1に照射される。
【0019】図においてプロセスカートリッジ6の左側
にはベルトユニット20が設けられている。ベルトユニ
ット20は第2像担持体としての中間転写ベルト10を
中心とするもので、感光体1はその一部が中間転写ベル
ト10に接するように設けられている。
【0020】中間転写ベルト10はローラ11,12,
13に張架され、図中反時計回りに走行可能に支持され
ている。この中間転写ベルト10は耐熱性で、且つトナ
ーを転写可能とする抵抗値を備えるベルトである。
【0021】本実施形態で使用している中間転写ベルト
10の構成例について示す。本実施形態では、中間転写
ベルト10に用紙を保持した状態で定着を行っている。
したがって、中間転写ベルト10は、定着時の熱に耐え
ることができ(伸び・変形が無い)、且つ転写ベルトと
しての特性を必要とすることから、基体部分と表層の2
層構造のベルトを使用しており、全体としての体積抵抗
値を10〜1014Ωcmのベルトを用いている。ベ
ルトの基体としては低抵抗の耐熱性ポリイミド又はポリ
アミドイミド等の耐熱性樹脂フィルムが適している。ま
た、ベルトの表層としてはパーフルオロアルコキシ(P
FA)、4フッ化エチレン(PTFE)等の耐熱性が有
り、しかも溶融トナーが付着し難い低表面エネルギーの
低抵抗コート層を設けると好適である。
【0022】中間転写ベルト10のループの内側には、
裏当てローラ14,15、第一の冷却手段16、第2の
冷却手段17,17、定着ローラ18、第1転写手段2
1等が配備されている。定着ローラ18はヒータ等の熱
源を内蔵している。第1転写手段21は、ベルト10を
挟んで感光体1と対向する位置に設けられ、感光体1上
に形成したトナー像を中間転写ベルト10又は用紙上に
転写させるものである。
【0023】中間転写ベルト10の外周部には、第2転
写手段22、定着装置30、ベルト用クリーニング装置
25が配備されている。定着装置30は、ヒータ等の熱
源を内蔵する定着ローラ19を有している。この定着装
置30は、支点30aを中心として回動可能に支持され
ている。そして、図示しない機構により矢印Gの如く回
動され、ベルト10(及び用紙)を挟んで定着ローラ1
8に圧接及び離間できるように構成されている。
【0024】中間転写ベルト10用のクリーニング装置
25は、内部にクリーニングローラ25a,ブレード2
5b,トナー搬送手段25c等を備え、中間転写ベルト
10の表面に残留する不要トナーを拭い去る機能を有し
ている。クリーニング装置25内に溜まったトナーは、
トナー搬送手段25cにより図示しない回収容器に搬送
される。このクリーニング装置25は、回動支点25d
を中心として矢印Hの如く回動可能に構成されている。
図示しない機構によりクリーニング装置25全体を回動
させることで、クリーニングローラ25aは中間転写ベ
ルト10に対し接離することができる。
【0025】プロセスカートリッジ6は感光体ドラム
(第1像担持体)1,クリーニング装置2,除電装置
3,帯電装置4,現像装置5などを一体に組み込んだも
ので、寿命到来時に交換できるように構成されている。
【0026】本実施形態では、プロセスカートリッジ6
のほかに、ベルトユニット20や定着装置30なども交
換可能に構成され、寿命到来時に交換することができ
る。それらの交換作業や、用紙のジャム処理を容易にす
るため、本体の一部の前フレーム50は、開閉支軸50
aを中心として矢印Bの方向に開放可能に構成してい
る。
【0027】また、装置本体の下部には給紙カセット2
6が設けられている。この給紙カセット26は矢印Cの
方向に引き出し可能に構成されている。カセット26内
には記録材としての転写紙Pが収納される。カセット2
6の給紙方向先端側(図の左側)の上部位置に給紙ロー
ラ27が設けられている。また、感光体ドラム1の下方
にレジストローラ対28が設けられている。レジストロ
ーラ28から転写位置へ用紙を案内するガイド部材29
が設けられている。カセット26の上方でプリンタ本体
の右側位置には、電装部E1及び制御装置E2が配置さ
れている。その上方には、機内空気を排出して機内温度
の過昇を防止するためのファンF1が設けられている。
【0028】一方、装置本体の上面は排紙スタック部4
0として形成されている。スタック部40の端部には引
き出し・収容可能な補助部材41が設けられている。画
像定着後の用紙を排紙スタック部40に排出するための
排紙ローラ32a,bが装置最上部位置に設けられてい
る。中間転写ベルト10から分離した用紙を排紙ローラ
32a,bに導くためのガイド板31a,bが設けられ
ている。
【0029】上記のように構成された本実施形態におけ
る画像形成動作について説明する。まず、用紙の両面に
画像を得る場合の動作から説明する。なお、用紙両面に
画像を得る場合、先に形成する画像を第1面画像、後か
ら形成する画像を第2面画像と呼び、第1面画像が転写
される用紙面を用紙第1面、第2面画像が転写される用
紙面を用紙第2面と呼ぶことにする。
【0030】本実施形態の画像形成装置はいわゆるプリ
ンタであり、書き込みのための信号は図示しないホスト
マシーン、例えばコンピュータから送られてくる。受信
した画像信号に基づいて露光装置7が駆動され、露光装
置のレーザ光源(図示せず)からの光は、モータにより
回転駆動されるポリゴンミラー7aによって走査され、
ミラー7b,fθレンズ7c等を経て、帯電装置4によ
り一様に帯電された感光体ドラム1に照射され、感光体
1上に書き込み情報に対応した潜像を形成する。
【0031】感光体1上の静電潜像は現像装置5によっ
て現像され、トナーによる顕像が感光体表面に形成・保
持される。感光体1上のトナー像は、第2の像担持体で
ある中間転写ベルト10の裏側にある第1転写手段21
により、感光体1と同期して走行する中間転写ベルト1
0の表面に転写される。
【0032】感光体1の表面は、残存するトナーがクリ
ーニング装置2でクリーニングされ、除電装置3で除電
され次の作像サイクルに備える。中間転写ベルト10
は、表面に転写されたトナー像(用紙第1面に転写され
る画像)を担持して図中反時計回りに走行する。このと
き、トナー像が乱されないよう第2転写手段22、定着
装置30及びクリーニング装置25は非作動状態(電気
入力断或いは中間転写ベルト10から離間)を保持する
ように制御される。
【0033】中間転写ベルト10が所定のところまで走
行すると、用紙の別の面(第2面)に作成されるべきト
ナー画像が感光体1に、前述したような工程で形成され
始め、給紙が開始される。給紙ローラ27が矢印の方向
に回転すると、給紙カセット26内の最上部に在る用紙
Pが引き出され、レジストローラ対28に搬送される。
【0034】中間転写ベルト10は感光体1と同期して
走行し、先に中間転写ベルト10上に転写されたトナー
像(第1面画像)は、1回りしてベルト10と感光体1
が接触する位置に向けて搬送される。
【0035】レジストローラ対28を経て中間転写ベル
ト10と感光体1の間に送られる用紙(第2面)にまず
感光体1表面のトナーが、第1転写手段21により転写
される。この転写に際して、用紙と画像(第2面画像)
の位置が正規のものとなるよう、レジストローラ対28
によりタイミングがとられて搬送される。なお、用紙と
第1面画像の位置も正規のものとなるよう構成されてい
ることは言うまでもない。
【0036】感光体1から用紙にトナー(第2面画像)
が転写されている間、用紙の他面は中間転写ベルト10
の上に乗っているトナーと共に(用紙の第1面がベルト
10上に転写された第1面画像に密着されて)移動す
る。用紙が第2転写手段22の作用領域を通過すると
き、この転写手段22に電圧が印加され、中間転写ベル
ト10上のトナーが用紙に転写される。
【0037】第1転写手段21と第2転写手段22の作
用で、その両面にトナー像が転写された用紙は、ベルト
10の走行により定着領域に送られる。ここで、定着ロ
ーラ19がベルト10を挟んで定着ローラ18に圧接さ
れるように定着装置30が回動され、定着ローラ19と
定着ローラ18との協働で用紙上のトナー像(両面)が
一度に定着される。
【0038】トナー像転写後、用紙を中間転写ベルト1
0から離さずに用紙と中間転写ベルト10を重ねた状態
で定着するので、トナー像が乱れることがなく、画像ブ
レの発生が防止される。また、中間転写ベルト10で用
紙を保持したまま定着を行うことから、転写領域から定
着領域への用紙搬送路を縦搬送方式とすることができ
る。これにより、装置スペースの有効利用が可能とな
り、装置小型化に寄与することができる。また、定着部
を感光体1より上に設けることができ、感光体1への熱
の影響を防ぐとともに、装置外への熱を抜く構成上も有
利となる。
【0039】定着後の用紙は、ローラ11部にて中間転
写ベルト10から分離され、ガイド部材31を経て排紙
ローラ対32により排紙スタック部40に排出される。
図1に示すように排紙部を構成した場合、両面画像のう
ち後から用紙に転写される面(頁)、すなわち感光体か
ら用紙に直接転写される面が下面となって、排紙スタッ
ク部40に載置される(フェイスダウン排紙)から、頁
揃えをしておくには2頁目の画像を先に作成し中間転写
ベルト10上にそのトナー像を保持し、1頁目の画像を
後から作成し、感光体1表面から用紙に直接転写するよ
うにすればよい。したがって、上記の説明では、第1面
画像が2頁目の画像であり、第2面画像が1頁目の画像
である。3頁以降の画像についても同様であり、遇数頁
に画像がある場合は、その遇数頁の画像を先に形成して
中間転写ベルト10上に転写・保持し、その遇数頁の1
つ手前の奇数頁を後から作成し、感光体1表面から用紙
に直接転写する。
【0040】ところで、通常は、感光体1上に逆像(鏡
像)を形成し、これを用紙に直接転写すると正像が得ら
れるわけであるが、中間転写ベルト10上に転写した画
像を用紙に転写する場合、感光体1上で鏡像に形成した
場合には用紙転写時に鏡像となってしまう。そこで、本
実施形態では、中間転写ベルト10から用紙に転写され
る画像(第1面画像)は感光体1表面で正像に形成し、
感光体1から用紙に直接転写されるトナー像(第2面画
像)は、感光体表面で鏡像になるよう、露光される。
【0041】上述のような頁揃えのための作像順は画像
データをメモリーに貯蔵する公知の技術で、また正、逆
像に切り換える露光も、公知の画像処理技術により、実
現できている。中間転写ベルト10から離れていたクリ
ーニング装置25は、中間転写ベルト10から用紙に画
像が転写された後に、クリーニングローラ25aがベル
ト10に接触するようクリーニング装置25が回動さ
れ、用紙に転写した後の残留トナーをクリーニングロー
ラ25aの表面に移し、ブレード25bで掻き取る。掻
き取られたトナーはトナー搬送手段25cにより、不図
示の収納部に集められる。
【0042】定着手段18,19により加熱された上記
残留トナーは、定着に必要な温度で溶融されているた
め、それよりも若干低い温度のほうがクリーニングロー
ラ25aに転移し易いので、クリーニング装置25の上
流部に第一の冷却手段16を設けて、ある程度の冷却を
行っている。これにより、クリーニング装置25による
クリーニング性が向上する。しかし、残留トナーが完全
に冷却されてしまうと固化してしまうため、第一の冷却
手段16では中間転写ベルト10の温度が10〜50℃
程度低下するようにするのが望ましい。さらに、本実施
形態では、ベルトループ内側から冷却しているので、残
留トナーがその表面よりもベルトとの界面の方が温度が
低くなり、残留トナーがベルト10から剥がれ易くなっ
ている。
【0043】クリーニングローラ25aの材質としては
鉄やステンレス、アルミニウムなど、中間転写ベルト1
0よりも相対的にトナーに対する離型性が低いものが採
用できる。クリーニングローラ25aの材質としては、
フッ素ゴムや樹脂コーティングしたものを使用すること
もできる。また、ブレード25bの材質として鋼、ステ
ンレスの薄板材が採用できる。
【0044】第一の冷却手段16としては各種放熱手段
を採用することができるが、空気を流通させる方式の場
合には中間転写ベルト10上に保持されたトナー像を乱
すことが無いようにベルトループ内に空気を流通させる
と良い。中間転写ベルトのループ内面に直接接触させて
熱を奪うヒートパイプによる冷却手段も採用できる。
【0045】上記クリーニング領域を通過した中間転写
ベルト10は、第2の冷却手段17,17の作動により
完全に(定着前の状態まで)冷却される。冷却手段1
7,17としては各種放熱方式が採用できる。空気を流
通させる方式では、中間転写ベルト10表面に保持され
たトナー像を乱すことがないよう、記録媒体(用紙)に
トナー像を転写した後に空気を流通させると好都合であ
る。中間転写ベルト10のループ内面に直接接触させて
熱を奪う、ヒートパイプによる冷却手段も採用できる。
いずれも中間転写ベルト10から奪った熱は、画像形成
装置の外部に排出する。図1において、冷却手段17,
17の左側方に、ベルトユニット部からの熱を排出する
ためのファンF2が設けてある。
【0046】次に、用紙の片面に画像を得る場合の動作
について説明する。用紙の片面に画像を得る場合には、
中間転写ベルト10にトナーを転写する工程を省くこと
ができ、感光体1の表面に形成されたトナー像を用紙に
直接転写する。片面画像の場合に感光体1上でのトナー
像は鏡像であり、用紙に転写されると正像となる。
【0047】図1において、感光体1上に形成されたト
ナー像との位置合わせのため同期をとって、用紙Pは感
光体1と中間転写ベルト10の間に送られ、第1転写手
段21により用紙上にトナーが感光体1から転写され
る。
【0048】第2転写手段22は作動することなく、用
紙は中間転写ベルト10とともに移動し、トナーが定着
される。その後、用紙は中間転写ベルト10から離間さ
れ、ガイド部材31、排紙ローラ対32を経て矢印Aの
方向に排出され、画像面が下になった状態(フェースダ
ウン)で排紙スタック部40に載置される。このような
構成により、数頁にわたる原稿を1頁から順に処理して
も、排紙スタック部40から取り出したとき、プリント
物は頁順になっている。
【0049】図2に、中間転写ベルト10を張架してい
るローラ11を第1の冷却手段16として構成した別実
施例を示す。また、この実施例では、第1転写手段21
を接触型に、定着装置30を非接触型に構成している。
【0050】図2に示すように、定着装置30Bの下流
側(ベルト10の回動方向の下流側)のローラ11を第
1の冷却手段16として構成している。また、第1転写
手段21は中間転写ベルト10と接触するローラタイプ
の転写手段、すなわち転写ローラ21Bとして構成され
ている。この転写ローラ21Bは中間転写ベルト10を
内面から感光体1に押圧している。
【0051】また、定着装置30Bは、搬送される用紙
には接触しないタイプであり、赤外ランプやキセノンラ
ンプ等の発光によりトナー像を定着する。非接触型であ
るから定着装置30Bを回動可能に構成する必要もな
く、固定して設けられている。したがって、前記実施例
の定着装置30のように接離動作は無い。
【0052】この実施例では、定着装置30B及び定着
ローラ19により定着が行われた用紙は、第1の冷却手
段16によって冷却され、表面のトナーが中間転写ベル
ト10から剥離しやすくなり、巻きつきによる用紙詰ま
り(ジャム)の発生を防止することができる。また、図
1の実施例と同様、第一の冷却手段16によって中間転
写ベルト10をある程度冷却した状態でクリーニング装
置25によりクリーニングするので、クリーニング性が
向上する。さらに、第1の冷却手段16をベルト10が
張架されるローラ11として構成しているので、これら
を別々に設けた図1の実施例に比べ、部品点数を少なく
することができる。
【0053】図3は、ベルトユニット20が搭載される
開閉フレーム50を開放した状態を示すものである。開
閉フレーム50は開閉支軸50aを中心に回動可能に構
成されており、搬送中の用紙がジャムしたときの処理を
行なったり保守作業を行なう時に開放することができ
る。
【0054】図3に示すように、開閉フレーム50を開
放すると、ベルトユニット20が感光体1、第2転写手
段22、定着装置30B(図1の実施例の場合は定着装
置30)等から離間し、また、ベルト10から分離後の
用紙を案内するガイド板31の一方側の部材31b及び
排出ローラ32の一方側のローラ32bが、それぞれ他
方側の部材31a及びローラ32aと離間される。これ
によって用紙搬送路が開放され、ジャム処理や保守作業
を容易にしている。なお、ファンF2は、開閉フレーム
50とは別のフレームに設置されていて、開閉フレーム
50を閉じた状態でファンF2が冷却手段17,17の
近傍に位置するようになる。なお、図1の実施例の場合
も、開閉フレーム50を開放した状態は図3と同様であ
る。
【0055】図4は、本実施形態における両面記録時の
作像工程を概念的に示す模式図である。なお、図4で
は、図2の実施例で説明している。図4では、両面記録
時の作像工程を(ア)現像と一次転写、(イ)二次現像
(第2面現像)、(ウ)二次転写、(エ)三次転写、定
着、ベルトクリーニングの4工程に分けて示している。
なお、便宜上、図4では感光体1と中間転写ベルト10
が離れているように図示されているが、感光体1と中間
転写ベルト10は接触して設けられているものである。
【0056】図4(ア)では、帯電手段4により感光体
1を帯電(−)させ、露光装置よりの書き込み光Lによ
って形成された静電潜像に対して現像装置5より(−)
帯電のトナー(図に黒丸印で示されている)が付与さ
れ、さらに、第1転写手段21Bの作用(+電圧を印
加)によって中間転写ベルト10にトナーが一次転写さ
れる様子が示されている。
【0057】図4(イ)では、感光体1上に第2面のト
ナー像(−帯電)が形成されるとともに、中間転写ベル
ト10に担持されたトナー像(第1面画像)が1回りし
て来ており、さらに、これらのトナー像との位置が正規
になるようにタイミングを取って用紙Pがレジストロー
ラ28により送出される様子が示されている。
【0058】図4(ウ)では、第1転写手段21Bの作
用(+電圧を印加)によって感光体1上の第2面画像
(−帯電)が用紙P上に転写(二次転写)される様子が
示されている。このとき、用紙の第1面がベルト10上
の第1面画像に重ねられる。本実施形態では、第2の像
担持体である中間転写ベルト10として中抵抗のベルト
を使用することで、用紙の持つ電荷に対向する自然電荷
で用紙をベルトに保持しており、バイアス等は印加して
いない。
【0059】図4(エ)では、第2転写手段22の作用
(+電圧を印加)によってベルト10上の第1面トナー
像(−帯電)が用紙P上に転写(二次転写)され、さら
に、ベルト10に用紙Pが保持されたまま定着領域に搬
送され、両側の定着手段18,30Bが加熱(ON)さ
れることによって用紙両面にトナー像が定着される様子
が示されている。また、ベルト用クリーニング装置25
がベルト10に押圧され、ベルト10上の残留トナーを
除去している。
【0060】図5は、本実施形態における片面記録時の
作像工程を概念的に示す模式図である。図5では、片面
記録時の作像工程を(ア)露光、現像、(イ)給紙、
(ウ)転写、(エ)定着、ベルトクリーニングの4工程
に分けて示している。なお、便宜上、図5では感光体1
と中間転写ベルト10が離れているように図示されてい
るが、感光体1と中間転写ベルト10は接触して設けら
れているものである。
【0061】図5(ア)では、帯電手段4により感光体
1を帯電(−)させ、露光装置よりの書き込み光Lによ
って形成された静電潜像に対して現像装置5より(−)
帯電のトナーが付与される様子が示されている。
【0062】図5(イ)では、感光体1上のトナー像に
タイミングを合わせて、レジストローラ28によって用
紙Pが送出される様子が示されている。図5(ウ)で
は、第1転写手段21Bの作用(+電圧を印加)によっ
て感光体1上のトナー像が用紙P上に転写される様子が
示されている。
【0063】図5(エ)では、ベルト10に用紙Pが保
持されて定着領域に搬送され、定着装置30BがONさ
れて用紙上にトナー像が定着される様子が示されてい
る。また、ベルト用クリーニング装置25がベルト10
に押圧され、ベルト10上の残留トナーを除去してい
る。
【0064】図6は、本実施形態の第3の実施例を示す
ものである。この実施例では、クリーニング装置25に
対向する位置のベルト10が張架されるローラ13を第
一の冷却手段16として構成している。ローラ11は冷
却手段ではなく、ベルト10が張架されるローラであ
る。これ以外の構成は図2の実施例と同様である。
【0065】本実施例においては、第一の冷却手段16
がクリーニングローラ25aと対向していることから、
第一の冷却手段16により中間転写ベルト10を冷却
し、残留トナーの表層とベルト界面の間に温度差を生じ
た状態でクリーニングを行っている。このため、高いク
リーニング効果を得ることができる。そして、第1の冷
却手段16をベルト10が張架されるローラ13として
構成しているので、これらを別々に設けた図1の実施例
に比べ、部品点数を少なくすることができる。
【0066】図7は、本実施形態の第4の実施例を示す
ものである。この実施例では、クリーニング装置25に
対向する位置のベルト10が張架されるローラ13を第
一の冷却手段16として構成するとともに、クリーニン
グ装置25のクリーニングローラ25aを第二の冷却手
段17として構成している。これ以外の構成は図2の実
施例と同様である。
【0067】本実施例においては、第一の冷却手段16
と第二の冷却手段17により中間転写ベルト10を冷却
しながら同時にクリーニングを行うので、クリーニング
効果を向上させることができる。また、第一の冷却手段
16と第二の冷却手段17で中間転写ベルト10を挟み
込むことにより、クリーニングと共にベルト10の完全
な冷却を行うことができる。そして、クリーニング装置
25により回収された残留トナーは、既に冷却されてい
るので、トナー搬送手段25cでの搬送中に目詰まり等
のトラブルが発生することを未然に防止することもでき
る。なお、第一の冷却手段16と第二の冷却手段17の
それぞれの冷却性能は、使用するトナー,ベルト10の
材質,クリーニングローラ25aの材質によるクリーニ
ング性などにより、最適となるよう適宜設定するのがよ
い。
【0068】次に、用紙両面へのフルカラー画像の形成
を可能にした実施例について説明する。
【0069】図8に示す実施例においては、フルカラー
画像の形成が可能な画像形成部PUを装置本体のほぼ中
央部に配設している。その画像形成部PUは、斜めに傾
斜して配置した中間転写ベルト60の下辺に沿って4つ
の作像ユニットSUをベルト60に接触させて並設して
いる。その下方には露光装置7が配設されている。各作
像ユニットSUの構成は同じであり、扱うトナーの色が
異なるのみであるので、1つを代表として図9により説
明する。
【0070】図9に示すように、作像ユニットSUにお
いては、感光体ドラム1の周囲にクリーニング装置2,
除電装置3,帯電装置4,現像装置5が配設されてい
る。各作像ユニットSUの現像装置5は、シアン、マゼ
ンタ、イエロー、ブラックのトナーをそれぞれ収納して
おり、感光体ドラム1上に形成された静電潜像に各色ト
ナーを付与する。帯電装置4と現像装置5の間は書き込
み位置となっており、露光装置7より発せられるレーザ
光Lが感光体1に照射される。なお、露光装置7は公知
のレーザ方式であり、本実施例では、色分解され、現像
するトナーの色に対応した光情報を、一様に帯電された
感光体1表面に潜像として照射する。LEDアレイと結
像手段から成る露光装置も採用できる。また、中間転写
ベルト60を挟んで感光体ドラム1と対向するように、
転写ローラ65が配設されている。符号66は裏当てロ
ーラである。感光体ドラム1上に形成されたトナー像
は、転写ローラ65の作用により中間転写ベルト60に
転写される。
【0071】中間転写ベルト60は駆動ローラ61と従
動ローラ62に張架され、図示矢印の如く図中反時計回
りに回動する。なお、ベルト60のループ内の各機器
は、転写手段以外は、適宜、装置フレームに接地されて
いる。従動ローラ62の位置で、ベルトクリーニング装
置25が設けられている。中間転写ベルト60の上方に
は、補給用のトナーを収納するトナーカートリッジTC
を有するトナー収納部TSが設けられている。a〜dの
各トナーカートリッジにはシアン、マゼンタ、イエロ
ー、ブラックの各色トナーが収められており、不図示の
粉体ポンプによって対応する色の現像装置に補給され
る。
【0072】フルカラー画像の形成にあたり、4つの作
像ユニットSUにて感光体ドラム1上に形成されたシア
ン,マゼンタ,イエロー,ブラックの各色トナー像は順
次中間転写ベルト60上に重ね転写され、ベルト60上
にフルカラー画像が形成される。モノクロ画像を形成す
る場合は、ブラックトナーを扱う作像ユニットSUのみ
でトナー像を形成し、中間転写ベルト60上にモノクロ
画像を転写する。
【0073】画像形成部PUの右方にはベルト状の中間
転写体110が配置されている。中間転写体110は図
示矢印の如く図中時計回りに回動可能に、回転ローラ1
11,112,113,115に張架、支持されてい
る。中間転写体110のベルトループ内において、転写
手段である転写ローラ21が画像形成部PUの中間転写
ベルト60を支持するローラ61の近傍に配置されてい
る。他に加熱ローラ18、裏当てローラ114,11
5、裏当て板BPが配置されている。回転ローラ112
及び114は冷却手段も兼ねている。なお、中間転写体
110のベルトループ内の各機器は、転写手段以外は、
適宜、装置フレームに接地されている。ベルトループの
外側に、ベルトクリーニング装置250、チャージャ2
2などが配置されている。クリーニング装置250は、
内部にローラ250A、ブレード250B、トナー搬送
手段250Cなどを備え、用紙にトナーを転写した後、
中間転写体110表面に残留する不要のトナーや紙粉を
拭い去る。図ではローラ250Aが中間転写体110表
面から離れた状態にある。支点250Dを中心として回
動可能で、中間転写体110表面に接離可能な構造にな
っている。用紙に画像を転写する以前で中間転写体11
0がトナー像を担持しているときには離し、クリーニン
グが必要なとき、図で反時計方向に回動し接触する。
【0074】前記転写ローラ21、裏当てローラ11
5、中間転写ベルト60を支持するローラ61により、
中間転写ベルト60と中間転写体110は接触し、あら
かじめ定められた転写ニップを形成する。転写ローラ2
1上方にある裏当て板BPに対向して、中間転写体11
0のベルトループの外側に、チャージャ22が設けられ
ている。
【0075】画像形成部PUの下方の装置下部位置に
は、2段の給紙装置(給紙カセット)26-1,26-2
が配設されている。各カセット内に収納された用紙の最
上位の用紙が、給紙ローラ27により1枚ずつ給紙さ
れ、各ガイド板29により案内されてレジストローラ対
28に送られる。
【0076】中間転写体110のベルトループ内に設け
られた加熱ローラ18に対向するよう、定着装置30が
設けられている。この定着装置30は図1の実施例にお
ける定着装置30と同様、図示しない接離機構により定
着ローラ19を中間転写体110に接離できるよう設け
られている。図では定着装置30の定着ローラ19が中
間転写体110に接触した状態が描かれている。
【0077】本実施例において用紙両面に画像を得る場
合は、まず画像形成部PUで作成した第1面画像を中間
転写ベルト60から中間転写体110に転写し、続いて
画像形成部PUで第2面画像を作成する。レジストロー
ラ対28より送出した用紙の第2面に対して中間転写ベ
ルト60から第2面画像を転写する。この第2面画像の
転写は中間転写体110のベルトループ内に配置した転
写ローラ21の作用による。このとき、中間転写体11
0に転写された第1面画像は中間転写体110に担持さ
れて1周してきており、用紙の第1面と重ねられる。第
2面画像を片面に転写され、他面に第1面画像が重ねら
れた用紙は中間転写体110によって上方に搬送され、
チャージャ22の位置で中間転写体110上のトナー像
(第1面画像)がチャージャ22の作用により用紙第1
面に転写される。このようにして用紙両面に画像を転写
された用紙は定着領域に搬送され、ベルトループ外の定
着装置30の定着ローラ19とベルトループ内の加熱ロ
ーラ18によって、トナー像が用紙上に定着される。定
着作動時は、定着装置30の定着ローラ19が中間転写
体110を挟んでベルトループ内の加熱ローラ18に圧
接されるよう移動される。トナー像定着後の用紙は、排
紙ローラ対34により装置上面の排紙スタック部40に
排出される。
【0078】一方、本実施例において用紙片面に画像を
得る場合は、中間転写体110に画像を転写する必要は
なく、画像形成部PUで形成した画像を中間転写ベルト
60から直接用紙上に転写する。
【0079】このように、本実施例においては、画像形
成部PUで作成したトナー像を、中間転写ベルト60か
ら用紙または中間転写体110に転写している。したが
って、本実施例では、画像形成部PUの中間転写ベルト
60が第1の像担持体に、中間転写体110が第2の像
担持体に相当する。
【0080】ところで、本実施例においては、第2の像
担持体である中間転写体110に記録紙を重ねた状態で
定着を行うため、中間転写体110から記録紙に転写さ
れなかった残留トナーが定着の熱によって溶融され、ク
リーニング装置250による残留トナーの除去が難しく
なる。そこで、上記モノクロの実施例と同様、中間転写
体110を冷却するための第一の冷却手段114及び第
二の冷却手段112を備えている。
【0081】第一の冷却手段114をクリーニング装置
250のクリーニングローラ250Aと対向するように
配置しているため、図6の実施例における第一の冷却手
段16と同様に、残留トナーの表層と中間転写体110
のベルト界面の間に温度差を生じさせた状態でクリーニ
ングでき、高いクリーニング効果を得ることができる。
なお、第一の冷却手段114としては、空気を流通させ
る方式やヒートパイプ方式など、各種放熱方式を採用す
ることができる。
【0082】クリーニング装置250によるクリーニン
グ領域を通過した中間転写体110は、第2の冷却手段
112により完全に(定着前の状態まで)冷却される。
第二の冷却手段112としては、空気を流通させる方式
やヒートパイプ方式など、各種放熱方式を採用すること
ができる。
【0083】第一の冷却手段114及び第二の冷却手段
112によって中間転写体110から奪った熱は、画像
形成装置の外部に排出される。本実施例では、クリーニ
ング装置250の上方に熱を排出するためのファンF1
が設けてある。
【0084】なお、図1の実施例のように、第一の冷却
手段をクリーニング装置250よりも上流側に配置する
こともできる。また、図2の実施例のように、用紙分離
位置の回転ローラ111を第一の冷却手段とすることも
できる。また、第二の冷却手段は、回転ローラ113と
112の間に配置することもできる(図1の実施例のよ
うに複数設けてもよい)。あるいは、図7の実施例のよ
うに、クリーニング装置250のクリーニングローラ2
50Aを第二の冷却手段とすることもできる。
【0085】本実施例においては、図10に示すよう
に、中間転写体110を含む部分が装置本体から開放で
きるように構成されている。この開放できる部分には、
中間転写体110とそのベルトループ内に配置された機
器およびベルトクリーニング装置250等がある。排紙
ローラ対34は、上部のローラ34aが開放可能な側に
設けられ、下部のローラ34bが本体側に設けられてい
る。図10に示すように、中間転写体110を含む部分
を装置本体から開放した場合、装置下部の給紙部から装
置上部の排紙ローラ対34までの用紙搬送経路が開放さ
れ、用紙ジャムが発生した場合の処理を容易にしてい
る。
【0086】図11は、図8に示した実施例のプリンタ
2台がネットワークによりホストコンピュータHCに接
続された様子を示すものである。ケーブルを介さず、無
線で繋がれたシステムでも良い。符号OPは操作パネル
である。
【0087】本実施例のプリンタにおいては、図8に詳
しく示したように、排紙スタック部40の底面がトナー
収納部TSのカバー40Aとなっており、このカバー4
0Aは回動軸40Bを支点として開閉可能に構成されて
いる。図11に示すように、カバー40Aを開放するこ
とでトナーカートリッジの扱いが可能になる。回動軸4
0Bは排紙ローラ32の側にあるので、排紙スタック部
40に記録済み用紙が存在しているときにカバー40A
を開放しても、記録済み用紙が落下し、ページ順が狂う
ような不具合が生じない。
【0088】装置前面に設けられたドア67は左辺を支
点として手前側に開くことができ、このドア67を開く
ことで、画像形成部PUにアクセスして作像部の保守を
行うことができる。画像形成部PUは、中間転写ベルト
60と4つの作像ユニットSU及びそれら周囲の構成部
品が、露光装置7を本体に残した状態で、装置手前側に
引き出すことが可能である。引き出した状態で中間転写
ベルト60及び各作像ユニットSUの取り出しが可能に
してある。引き出しが容易で確実にできるよう、不図示
のガイドレールによって案内される。ドア67は垂直方
向のヒンジで支持されているので、ドアを開いたときで
も、その下方の保守部品に対する視認性がよい。また、
ドア67を開いた状態でも給紙トレイ26-1,26-2
への用紙補給作業がより易い。図示していないが、露光
装置7の構成部品がトナー等により汚染されないよう
に、シール部材が設けられている。なお、露光装置7に
よる露光は、鏡像、正像の両方を実行する必要がある
が、書き込みを制御するコントローラ(不図示)で対応
している。
【0089】また、2段の給紙トレイ26-1,26-2
は、装置手前側に引き出し可能に構成され、引き出した
状態で記録用紙の補給・交換が行われる。図11の下方
に示した装置では、ドア67を開き給紙トレイ26-2
を引き出した状態で示してある。
【0090】以上、本発明を図示の実施形態により説明
したが、本発明はこれに限定されるものではなく、種々
の変形が可能である。例えば、モノクロ方式の実施例で
は第1の像担持体を感光体ドラムとしたが、ベルト式の
像担持体とすることもできる。感光体・トナーの帯電極
性、転写電圧の極性等は一例であり、実施形態と逆極性
にすることも可能である。
【0091】さらに、本実施形態における露光装置7は
レーザ方式であるが、LEDによる露光方式でもよい。
あるいは、アナログ露光(アナログ複写機)においても
本発明を実施することが可能である。アナログ露光で感
光体上に正像を得る場合は、ミラーを利用することによ
って可能である。
【0092】また、潜像担持体に対する帯電手段、現像
装置、さらには、第1及び第2転写手段、あるいは定着
装置の構成なども上記実施形態の構成に限らず、適宜の
方式を採用し得るものである。さらに、画像形成装置と
してはプリンタに限らず、複写機やファクシミリでもよ
いことは言うまでもない。
【0093】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の画像形成
装置によれば、第1の冷却手段により冷却した第2の像
担持体をクリーニング手段でクリーニングし、該クリー
ニング後に第2の冷却手段で第2の像担持体を冷却する
ので、クリーニング手段によるクリーニング効果を向上
させることができる。
【0094】請求項2の構成により、定着後の第2の像
担持体の温度を第1の冷却手段により10〜50℃低下
させるので、残留トナーが固化することなく、しかも、
残留トナーが第2の像担持体から剥がれ易い状態でクリ
ーニングを行うことができる。
【0095】請求項3の構成により、第2の像担持体が
無端ベルト状に構成され、第1の冷却手段を第2の像担
持体のベルトループ内側に配設するので、第2の像担持
体の内側から冷却することで、ベルト表面と残留トナー
をベルトの界面で分離し易くすることができる。このた
め、クリーニング性を向上させることができる。
【0096】請求項4の構成により、第1の冷却手段
を、第2の像担持体からの記録媒体分離位置に設けるの
で、定着後の記録媒体を確実に第2の像担持体から分離
することができ、記録媒体のジャム等を防止することが
できる。
【0097】請求項5の構成により、第1の冷却手段が
第2の像担持体が張架されるローラ部材の一つとして構
成されるので、部品点数を少なくすることができる。ま
た、装置レイアウト上も有利となる。
【0098】請求項6の構成により、第1の冷却手段
を、第2の像担持体を挟んで前記クリーニング手段に対
向する位置に設けるので、残留トナーの表層と第2の像
担持体の界面の間に温度差を生じた状態でクリーニング
を行い、高いクリーニング効果を得ることができる。
【0099】請求項7の構成により、第2の冷却手段が
クリーニング手段の一部として構成されるので、第2の
像担持体を冷却しながら同時にクリーニングすることが
でき、クリーニング効果を向上させることができる。ま
た、部品点数を少なくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明が適用される画像形成装置の一例である
プリンタの概略を示す断面構成図である。
【図2】本実施形態の別実施例を示す部分構成図であ
る。
【図3】中間転写ベルトを含むユニットを開放した状態
を示す部分構成図である。
【図4】本実施形態における両面記録時の作像工程を概
念的に示す模式図である。
【図5】本実施形態における片面記録時の作像工程を概
念的に示す模式図である。
【図6】本実施形態の第3の実施例を示す部分構成図で
ある。
【図7】本実施形態の第4の実施例を示す部分構成図で
ある。
【図8】フルカラー画像の形成を可能にした実施例を示
す断面構成図である。
【図9】その実施例における作像ユニットの構成を示す
断面図である。
【図10】その実施例において、用紙搬送経路を開放し
た様子を示す部分断面図である。
【図11】その実施例のプリンタがネットワーク接続さ
れた様子を示す斜視図である。
【符号の説明】
1 感光体ドラム(第1の像担持体) 10 中間転写ベルト(第2の像担持体) 16 第一の冷却手段 17 第二の冷却手段 18,19 定着ローラ 20 ベルトユニット 21 転写チャージャ(第1転写手段) 21B 転写ローラ(第1転写手段) 22 転写チャージャ(第2転写手段) 25 ベルトクリーニング装置 25a クリーニングローラ 30,30B 定着装置 40 排紙スタック部 60 中間転写ベルト(第1の像担持体) 100 プリンタ 110 中間転写体(第2の像担持体) 112 第二の冷却手段 114 第一の冷却手段
フロントページの続き Fターム(参考) 2H028 BA06 BA16 BC00 2H033 AA46 BA02 BA08 BA10 BA11 BB01 BB28 BC02 2H200 FA05 GA23 GA34 GA44 GB22 GB24 GB25 HA12 HB03 JA02 JA18 JC03 JC07 JC12 JC13 JC15 JC16 JC17 LA11 LA31 LB02 LB08 LB13 LB15 LB17 MA04 MA20 MB04 MC08 MC18

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 第1の像担持体と第2の像担持体を有
    し、前記第1の像担持体から第2の像担持体へ一旦転写
    した顕像を第2の像担持体から記録媒体の一方の面に転
    写するとともに、前記第1の像担持体から顕像を記録媒
    体の他方の面に転写することにより記録媒体の両面に顕
    像を転写可能であり、前記第2の像担持体と記録媒体を
    重ねた状態で記録媒体に転写した顕像の定着を行う画像
    形成装置において、 前記第2の像担持体をクリーニングするクリーニング手
    段と、前記第2の像担持体を冷却する第1及び第2の冷
    却手段を設け、 前記第1の冷却手段により冷却した前記第2の像担持体
    を前記クリーニング手段でクリーニングし、該クリーニ
    ング後に前記第2の冷却手段で前記第2の像担持体を冷
    却することを特徴とする画像形成装置。
  2. 【請求項2】 定着後の前記第2の像担持体の温度を前
    記第1の冷却手段により10〜50℃低下させることを
    特徴とする、請求項1に記載の画像形成装置。
  3. 【請求項3】 前記第2の像担持体が無端ベルト状に構
    成され、前記第1の冷却手段を前記第2の像担持体のベ
    ルトループ内側に配設したことを特徴とする、請求項1
    に記載の画像形成装置。
  4. 【請求項4】 前記第1の冷却手段を、前記第2の像担
    持体からの記録媒体分離位置に設けたことを特徴とす
    る、請求項3に記載の画像形成装置。
  5. 【請求項5】 前記第1の冷却手段が、前記第2の像担
    持体が張架されるローラ部材の一つとして構成されるこ
    とを特徴とする、請求項3または4に記載の画像形成装
    置。
  6. 【請求項6】 前記第1の冷却手段を、前記第2の像担
    持体を挟んで前記クリーニング手段に対向する位置に設
    けたことを特徴とする、請求項3に記載の画像形成装
    置。
  7. 【請求項7】 前記第2の冷却手段が、前記クリーニン
    グ手段の一部として構成されることを特徴とする、請求
    項6に記載の画像形成装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US7609998B2 (en) 2006-06-13 2009-10-27 Ricoh Company, Ltd. Transfer unit and image forming apparatus

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