JP2004302194A - カラー画像形成装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】低コストかつ、簡単な構成で、複数の像担持体の相対的な平行と傾きを合わせ、かつ、露光装置のレーザー走査線との平行も保証でき、色ずれ等の画像不良が発生しない画像形成装置の提供。
【解決手段】複数の像担持体を含む現像カートリッジを並べる構成になっている画像形成装置において、本体側板の両側に像担持体の両端を受ける受け部材をそれぞれ配置し、それぞれの受け部材を露光手段を固定する側板(固定面)を基準として、組立治工具を用い、位置をあわせて固定する構成にする。
【選択図】 図1

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真方式を用いる画像形成装置に関し、例えば、複写機、プリンタ、ファクシミリ装置などの画像形成装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
画像形成装置には,微小粉末からなる現像剤を静電的に制御吸着する電子写真技術を利用して,画像形成を行なうものがある。例えば、像担持体である感光ドラムや感光ベルト上の表面に静電潜像を形成し、像担持体上の静電潜像を現像剤であるトナー等によって現像して可視像化する。現像された画像を転写装置により転写材上に転写して画像を担持させ、圧力や熱等を用いる定着装置によって転写材上のトナー画像を転写材上に定着させる。これら各工程を順次行なうことによって画像を形成している。この技術をさらに応用して,複数色の画像(いわゆるカラー画像)を得るためには,複数の色の現像剤を使用することによって可能である。原理的にイエロー・マゼンタ・シアン色の現像剤を用いれば,混色によってフルカラーの画像を得ることができる。(場合によって,前記三種類に加えてブラック色の現像剤を用いる。)
カラー画像形成装置の構成として,前記現像剤を収納する現像装置を各色ごとに備え,それら複数の現像装置を直線または曲線上に並べ,各色の現像剤に対応した静電潜像を現像させるものがある。紙やプラスチックシートなどの転写材上に最終画像として得るまでの,カラー画像形成装置内の複数色画像の重ね合わせ工程の方法として,直接転写方式と中間転写方式がある。
【0003】
前者の直接転写方式とは,現像装置と隣接する(または内包する)像担持体上の現像画像を次工程で転写する相手が転写材である場合である。像担持体に対して転写材を接触または微小間隙にて通す際に,像担持体上の現像剤を転写材に引き寄せるように電気バイアスを形成し,像担持体から転写材に画像を直接転写させる。複数の現像装置および複数の像担持体を持つカラー画像形成装置では,各色に対応する像担持体のところに転写材を移動させ,各色に対応した現像画像を転写材に順次転写するのである。
【0004】
それに対して後者の中間転写方式では,像担持体から転写材に画像を転写する工程の途中に,各色の現像画像すべてを保持する第二の像担持体があるものである。各色に対応した像担持体から,一旦第二の像担持体に全ての現像画像を保持させ,第一・第二の像担持体間の転写位置より下流において第二の像担持体と転写材を接触,および接触点にて電気バイアスを形成して,第二の像担持体から転写材へ画像の転写を行なう。この第二の像担持体を中間転写体と呼ぶ。
【0005】
中間転写方式によるカラー画像形成装置は,直接転写方式のものより形成画像の安定性の点で有利である。各色に対応した像担持体上の単色現像画像を次工程で転写する際,必ず現像剤の重ね合わせを行なわなければならない。直接転写方式では,像担持体から転写材に現像剤が転写されるので,転写材の物性・厚み・コシなどによって転写環境が異なり,重ね合わせに際して不安定になってしまう。また、転写材の搬送性も画像に影響を及ぼしてしまう。転写材の吸着力によっては,既に転写材へ転写された現像剤が下流の像担持体へ再転写してしまう恐れもある。それに対して中間転写方式では,重ね合わせ工程での転写対象が常に同じ物体なので,安定した重ね合わせ画像を得ることができるのである。そして,中間転写体から転写材へは一括して画像転写されるので,最悪条件の転写材に対して転写条件を設定しておけば良いのである。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来例において、図10に示すように、複数の像担持体201を含む現像カートリッジ202を並べて配置する構成になっているので、複数の像担持体の軸線の相対的な平行が崩れていたり、傾きにばらつきがあったりすると、複数色の画像を重ねたとき各色のトナー画像がずれる色ずれ(例えば200μm程度)という画像不良(線が二重に書かれたり、色味が変化するため、同一画像が安定した色味で複数枚出力できない等)が発生してしまう。
【0007】
また、各色の像担持体の軸線と対応する露光装置210のレーザー走査線211が平行でなかったり、光路長が左右で異なっていたりすると画像のゆがみが発生し、複数色のトナー画像を重ねたときに色ずれ等の画像不良が発生してしまうことが課題となっていた。そこで、レーザー走査線211の傾きや光路長を最適化できる調整手段212を具備する方法があるが、調整手段を配置するためコストアップになり、構成が複雑になってしまう事が課題となっていた。
【0008】
従って、本発明の目的は、複数の像担持体にそれぞれ異なった色のトナーを現像し、それらを重ねて1つの画像を形成する構成になっているカラー画像形成装置において、簡単な構成で複数の像担持体間の相対的な平行と傾きが合わせられ、かつ、露光装置のレーザー走査線との平行も保証でき、色ずれ等の画像不良が発生しない画像形成装置を提供することである。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記欠点即ち、複数の像担持体間の軸線が相対的に平行になっていないため、あるいは、像担持体と露光装置のレーザー走査線との関係が平行になっていないため色ずれ等の画像不良が発生するという問題を解決するため、本発明では、複数の像担持体を含む現像カートリッジを並べる構成になっている画像形成装置において、本体側板の両側に像担持体の両端を受ける突き当て部材(位置決め部材)をそれぞれ配置し、それぞれの突き当て部材を露光手段を固定する側板(固定面)を基準として、組立治工具を用い、位置をあわせて固定する構成にすることで、装置内に調整手段等を配置する必要がなくなるので、上記従来の欠点を解決することができる。
【0010】
【発明の実施の形態】
[画像形成装置の全体の説明]
まずカラー画像形成装置の全体構成について、図9を参照して概略説明する。
【0011】
図9はカラー画像形成装置の一形態であるレーザープリンターの全体構成説明図である。
【0012】
カラーレーザープリンターは図9に示すように、Y,M,C,Bk各色毎に一定速度で回転する像担持体21とカラー現像器2Y,2M,2C,2Kをもつ画像形成部と画像形成部で現像され多重転写されたカラー画像を保持し給送部から給送された転写材Pに更に転写する中間転写体35とからなる。カラー画像を転写された転写材Pを定着部6へ搬送してカラー画像を転写材Pに定着し、排出ローラーによって装置上面の排出部56へ排出するものである。尚上記4色のカラー現像器2はプリンター本体に対して個別に着脱可能に構成されている。
【0013】
次に上記画像形成装置の各部の構成について順次詳細に説明する。
【0014】
[像担持体]
像担持体(感光ドラム)21(21Y,21M,21C,21K)は現像器の容器24(24Y,24M,24C,24K)と一体的に構成され、この現像ユニット2(2Y,2M,2C,2K)はプリンター本体に対して着脱自在に支持され、像担持体21の寿命に合わせて容易にユニット交換可能であるよう構成されている。本実施例に係わる像担持体(感光ドラム)21はアルミシリンダーの外側に有機光導電体層を塗布して構成し、像担持体21の容器24に回転自在に支持されている。また図示後方の一方端に図示しない駆動モーターの駆動力を伝達することにより、像担持体21を画像形成動作に応じて図示反時計回りに回転させるようにしている。
【0015】
[帯電手段]
帯電手段23(23Y,23M,23C,23K)はローラ帯電方法を用いたものであり、帯電ローラにより印加電圧を像担持体21の表面に一様に帯電させるものである。
【0016】
[露光手段]
上記像担持体21への露光はスキャナー部1(1Y,1M,1C,1K)から行われる。画像信号がレーザーダイオードに与えられると、このレーザーダイオードは画像信号に対応する画像光10(10Y,10M,10C,10K)をポリゴンミラー11(11Y,11M,11C,11K)へ照射する。このポリゴンミラー11はスキャナーモーター12(12Y,12M,12C,12K)によって高速回転し、ポリゴンミラー11で反射した画像光10が結像レンズ13(13Y,13M,13C,13K)を介して一定速度で回転する像担持体21の表面を選択的に露光しその結果像担持体21上に静電潜像を形成する。
【0017】
[現像手段]
現像手段は、上記静電潜像を可視像化するために、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色現像を可能とする4個の現像器2から構成される。4色の各現像器2は像担持体21に対向しスリ−ブ22(22Y,22M,22C,22K)が像担持体21に対しカウンタ方向に回転しながら接触する位置に配置され、像担持体21に各色トナーによる可視像を形成する。
【0018】
[中間転写体]
中間転写体35はカラー画像形成動作時には各現像器2により可視化された像担持体21上のトナー画像を多重転写するため像担持体21の外周速度と同期して図示時計回りに回転する。像担持体21上に形成されたトナー画像は像担持体21に中間転写体35を挟んで対向位置に配置され、電圧を印加された一次転写ローラ34(34Y,34M,34C,34K)との接点である一次転写部T1(T1Y,T1M,T1C,T1K)で中間転写体35上に多重転写される。多重転写を受けた中間転写体35は二次転写部T2において電圧を印加された2次転写ローラー32によって転写材Pを挟み込み搬送することにより転写材2に中間転写体35上の各色トナー像を同時多重転写する。
【0019】
本実施例に係わる中間転写体(中間転写ベルト)35はシームレス樹脂ベルトで形成されていて、駆動ローラ31、2次転写対向ローラ32、テンションローラ33の3軸で張架され、テンションローラ33の両端をばねで荷重し、中間転写ベルト35の周長が本体内の温湿度や径時変化により変化しても、変化量を吸収できる構成になっている。
【0020】
中間転写体35は本体に駆動ローラ31を支点とし支持され、駆動ローラ31の図示後方の一方端に図示しない駆動モーターの駆動力を伝達することにより、中間転写体35を画像形成動作に応じて図示時計回りに回転させるようにしている。
【0021】
[給紙部]
給紙部は画像形成部へ転写材Pを給送するものであり、複数枚の転写材Pを収納したカセット4と給紙ローラー41、分離パッド42、給紙ガイド43、レジストローラー対44から主に構成される。画像形成時には給紙ローラー41が画像形成動作に応じて駆動回転し、カセット4内の転写材Pを一枚ずつ分離給送すると共に、ガイド板43によってガイドし、搬送ローラーを経由してレジストローラー44に至る。画像形成動作中にレジストローラー44は、転写材Pを静止待機させる非回転の動作と転写材Pを中間転写体35に向けて搬送する回転の動作とを所定のシーケンスで行い、次工程である転写工程時の画像と転写材Pとの位置合わせを行う。
【0022】
[転写部]
転写部は揺動可能な転写ローラー51からなる。転写ローラー51は金属軸を中抵抗発泡弾性体で巻いてあり、図示略上下方向に移動可能で且つ駆動を有す。転写材Pにカラー画像を転写するタイミングに合わせて転写ローラー51は図示しないカム部材により上方の位置、即ち転写材Pを介して中間転写体35に所定の圧で押しつけられる。この時同時に転写ローラー51にはバイアスが印加され中間転写体35上のトナー画像は転写材Pに転写される。ここで中間転写体35と転写ローラー51とは夫々駆動されているため、両者に挟まれた状態の転写材Pは転写工程が行われると同時に、図示左方向に所定の速度で搬送され、搬送ベルト52により次工程である定着器6にむけて搬送される。
【0023】
[定着部]
定着部6は上記現像手段により形成されたトナー画像を中間転写体35を介して転写材P上に形成したトナー画像を定着させるものであり、転写材Pに熱を加えるためのセラミックヒータ63を内蔵している定着スリーブ61と転写材Pを定着スリーブ61に圧接させるための加圧ローラー62とから成る。即ちトナー像を保持した転写材Pは定着スリーブ61と加圧ローラー62とにより搬送されると共に熱及び圧力を加えられることによりトナーが転写材Pに定着される。
【0024】
[画像形成動作]
次に上記のように構成された装置によって画像形成を行う場合の動作について説明する。
【0025】
先ず図4に示す給紙ローラー41を回転して給紙カセット4内の転写材Pを一枚分離し、レジストローラー44へと搬送する。
【0026】
一方像担持体21と中間転写体35とが各々所定の外周速度V (以下プロセス速度と呼ぶ)で図示矢印方向へ回転する。
【0027】
帯電手段23によって表面を均一に帯電された像担持体21はレーザー10露光を受け画像形成を行う。
【0028】
1:イエロー画像の形成
スキャナー部1Yによりイエロー画像のレーザー10Y照射を行い、像担持体21Y上にイエロー潜像を形成する。この潜像形成と同時にイエロー現像器22Yを駆動し像担持体21Y上の潜像にイエロートナーが付着するように像担持体21Yの帯電極性と同極性で略同電位の電圧を印加してイエロー現像を行う。同時に現像部の下流の第一転写位置T1Yで像担持体21上のイエロートナー像を中間転写体35の外周に一次転写する。この時中間転写体35には上記イエロートナーと逆特性の電圧を印加して一次転写を行う。
【0029】
2:マゼンタ画像の形成
次いで中間転写体35の外周のイエロー画像の先端が一致するように、スキャナー部1Mによりマゼンタ画像のレーザー10M照射がスタートされイエローと同様にして像担持体21M上の潜像にマゼンタトナー像が現像され、像担持体21M上のマゼンタトナー像を第一転写位置T1Mで中間転写体35上に転写する。
【0030】
3:シアン画像の形成
次いで中間転写体35の外周のイエロー及びマゼンタ画像の先端が一致するように、スキャナー部1Cによりシアン画像のレーザー10C照射がスタートされマゼンタ同様にして像担持体21C上の潜像にシアントナー像が現像され、像担持体21C上のシアントナー像を第一転写位置T1Cで中間転写体35上にイエロー、マゼンタの各トナー像に重ねて転写する。
【0031】
4:ブラック画像の形成
次いで中間転写体35の外周のイエロー/マゼンタ/シアン画像の先端が一致するように、スキャナー部1Kによりブラック画像のレーザー10K照射がスタートされシアン同様にして像担持体21K上の潜像にブラックトナー像が現像され、像担持体21K上のブラックトナー像を第一転写位置T1Kで中間転写体35上に更に重ねて転写する。
【0032】
以上イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの順で潜像形成及び現像及び中間転写体35へのトナー転写をそれぞれの1次転写位置T1Y,T1M,T1C,T1Kで行い、中間転写体35の表面にイエロー、マゼンター、シアン、ブラックの4種のトナーから成るフルカラーの画像を形成することになる。
【0033】
ブラックトナーの中間転写体35への転写が終了する前に、即ち4色目のブラックトナーの一次転写を終えてフルカラー画像を形成した中間転写体35の画像先端が第二転写部T2へ到達する前に、先述のレジストローラー44で待機させておいた転写材Pをタイミングを合わせて搬送スタートさせる。上記4色の中間転写体35上への各色の画像形成時には下方に待機し中間転写体35とは非接触状態であった転写ローラー51を同時に上方へカム(図示せず)で移動させ転写材Pを中間転写体35の第二転写部T2で圧接すると同時に転写ローラー51にトナーと逆特性のバイアスを印加することで、中間転写体35上のフルカラー画像を転写材Pに一気に4色同時に転写する。第二転写部T2を経た転写材Pは中間転写体35から剥離され定着部6へ搬送しトナー定着を行った後に排出ローラー対53、54、55を介して本体上部の排出トレイ56上へ画像面を下向きにして排出され、画像形成動作を終了する。
【0034】
次に本発明の中心となる構成について図1〜図8を用いて詳述する。
【0035】
図1に示すように、本発明では、4色の像担持体21を本体に位置決めするために右側板81及び左側板82に像担持体21の軸受を受ける突き当て部材(位置決め部材)85(85Y,85M,85C,85K)、86(86Y,86M,86C,86K)を4色の像担持体21に対応する位置にそれぞれ2個ずつ合計8個配置する構成になっている。
【0036】
図2に示すように、突き当て部材の一方85には像担持体21に駆動を伝達するために本体に配置しているカップリング73の軸受85’としての形状も盛込まれており、像担持体21のカップリング26と本体のカップリング73の同軸が保証できる構成になっている。従って、像担持体21のカップリング26と本体のカップリング73は位相が合ったときに本体のカップリング73が押し出されスムースに噛合うことができる。このとき、図3に示すように、本体のカップリング73には像担持体21のカップリング26方向に付勢力が働く構成になっている。したがって、駆動伝達をカップリング26、73で行っている場合、本体側のカップリング73を退避手段74により退避させることで駆動切断を任意に行うことが可能になる。退避手段74としては例えば互いに斜面を持った一対のカムを駆動切断/接続のタイミングで作動し、本体側のカップリング73を軸方向に物理的に当接離間させることで実現できる。これは、電磁クラッチあるいはソレノイド、モータを使い本体側のカップリング73の退避手段74を作動させることで、駆動切断/接続のタイミングを任意に制御できる。
【0037】
また、本発明では、図4に示すように、突き当て部材85の像担持体21突き当て部85”は強度が必要なので剛性のある材料(ex.PPE+PS+GF)で形成し、軸受部85’は摺動するので摺動性の良い材料(ex.POM)を用い、2体構成になっている。そして、突き当て部材85は、組立治工具により位置を合わせてビス(85’’’ビス締結位置)で右側板81に固定し組み付ける構成になっている。
【0038】
図5に示すように、組立治工具100は、露光手段1(以下スキャナーと呼ぶ)を固定する板金80のスキャナー固定面側(以後、基準面と呼ぶ)を基準として、基準面80(101:工具上で対応する面を括弧内に示す。)に対し右側板81(102)、左側板82(103)、底板83(104)、天板84(105)(いずれも板金で構成)が垂直になるように保持してそれぞれの板金をビスにより締結できる構成になっている。また、左右側板81,82の各色の像担持体21に対応する位置に、像担持体21の代わりとなる軸106a,106bを左右に配置し、その軸106a,106b同士の同軸と基準面80(101)との平行度、基準点80a(101a)からの絶対位置が精度良く保証されている。基準点80aは、スキャナーユニット1の基準面80に対する位置決め基準である。突き当て部材85,86は左右側板81,82の面上で任意の位置に合わせるため可動範囲をそれぞれ持っていて、組立治工具100の軸106a,106bに突き当てて位置を合わせた状態で側板81,82にそれぞれ固定する。
【0039】
従って、組立治工具100による組み付けを行う事で、以下に示す2点を高精度に保証できる。1点目は、スキャナー1が固定される板金80を基準として、板金の基準面80と各色の像担持体21の軸線21’との平行度をそれぞれについて高精度(平行度:0.03以下)に組み付けできる。したがって、基準面80と像担持体21の軸線21’が平行すなわち距離が一定に保たれる。必然的に、スキャナー1の走査線10と軸線21’の平行も保たれることになる。2点目は、4色の像担持体21においてお互いの水平方向および鉛直方向の両方向ともに平行度を高精度(平行度:0.03以下)に組付けすることができる。更に、像担持体21の中心が各色の称呼位置になるように突き当て部材85,86を組立治工具100により組み付けることで、突き当て部材85,86の周りの部品との関係も良好に保たれる。1点目と2点目が高精度に組みつけられることにより結果として、スキャナー1による走査線10と、像担持体21の軸線21’の平行度が4色すべての像担持体21に対し保証できるだけでなく4色それぞれの相対的な平行度も高精度でも保証できる。
【0040】
上記に示すように、突き当て部材85,86を組立治工具100により固定することで、図6に示すように、スキャナー1の走査線10と像担持体21の軸線21’との平行度を0.03以下に抑えることができ、走査線10の光路長10a,10bが左右で同一に保たれる。更に、走査線10と像担持体21の軸線21’の傾きによる任意の1色あたりの基準線(走査線10と軸線21’が平行のとき)Aとのずれは最大15μm程度になる(図7)。したがって、任意の2色間の紙搬送方向の色ずれ(例えば21’Yと21’M)は最大30μm程度に抑えることができる(図8)。
【0041】
また、中間転写体ユニット3に関しても同様に、駆動ローラ31の両端を位置をあわせた突き当て部材で支持することにより、複数の像担持体21との平行や、相対位置が精度良く保てるので、画像不良がなく良好な出力を得ることができる。
【0042】
上記、実施例にて説明した構成は中間転写ベルトを用いた画像形成装置に限るものではなく、転写ベルトを用いた画像形成装置に対しても同様に有効な構成である。
【0043】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、組立治工具によりスキャナーを固定する板金面基準で像担持体の軸受を受ける突き当て部材を左右側板に固定するので、スキャナーと像担持体の平行が保証できる。また、それぞれの像担持体間の相対的な平行が保証できるので、調整手段等の必要がなく低コストかつ簡単な構成で、色ずれがなく、色味が安定した良好な出力を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の本体構成を示す斜視図
【図2】本発明の像担持体の軸受を受ける受け部材を示す斜視図
【図3】本発明の現像手段のカップリング当接状態の図
【図4】本発明の像担持体の軸受を受ける受け部材を示す斜視図
【図5】本発明の組立治工具を示す斜視図
【図6】本発明の走査線と像担持体の関係を示す概略図
【図7】本発明の単色での色ずれを示す概略図
【図8】本発明の2色での色ずれを示す概略図
【図9】画像形成装置の全体構成の概略を示す主断面図
【図10】従来例の画像形成装置の概略図
【符号の説明】
2 カートリッジ
21 像担持体
21 像担持体の軸線
22 現像手段
23 帯電手段
25 現像入力ギア
26 現像カップリング
3 中間転写体ユニット
7 モータ
72 本体側の出力ギア
73 本体側のカップリング
74 カップリング離間手段
75 像担持体駆動ギア
76 本体側のカップリング
80 基準面(露光手段固定面)
81 右側板
82 左側板
83 底板
84 天板
85 受け部材
85’ 受け部材(剛性高い部材)
85’’ 受け部材(摺動性のよい部材)
85’’’ ビス締結個所
86 受け部材
100 組立治工具
101 基準面受け部
101a 基準軸
102 右側板受け部
103 左側板受け部
104 底板受け部
105 天板受け部
106a,b 受け部材突き当て軸
A 基準線

Claims (8)

  1. 複数の像担持体を含む現像カートリッジを有する画像形成装置において、
    露光手段を固定する基準面と、前記基準面に垂直で対向する2つの面とからなるフレームを有し、前記対向する2つの面に前記それぞれの像担持体の両端を支持する像担持体位置決め部材を配置し、前記像担持体位置決め部材は、前記対向する2つの面上の任意の位置にそれぞれ配置できる構成になっていることを特徴とする画像形成装置。
  2. 前記像担持体位置決め部材は支持する前記像担持体が前記基準面に対し平行かつ、前記複数の像担持体が相対的に平行になる任意の位置に固定できることを特徴とする請求項1の画像形成装置。
  3. 前記像担持体位置決め部材は樹脂材料により成型されていることを特徴とする請求項1及び2の画像形成装置。
  4. 前記像担持体位置決め部材は導電性の部材により構成されていることを特徴とする請求項1から3の画像形成装置。
  5. 複数の像担持体を含む現像カートリッジを有し、前記像担持体で形成したトナー像を転写する転写材を搬送する搬送手段あるいは、第2の像担持体(前記第2の像担持体上に前記像担持体で形成したトナー像を転写する)を有する画像形成装置において、
    露光手段を固定する基準面と、前記基準面に垂直で対向する2つの面とからなるフレームを有し、前記対向する2つの面に前記それぞれの像担持体の両端及び、搬送手段あるいは第2の像担持体を含むユニットを支持する位置決め部材を配置し、前記像担持体の両端及び前記ユニットを支持する位置決め部材を前記対向する2つの面上の任意の位置にそれぞれ配置できる構成になっていることを特徴とする画像形成装置。
  6. 前記位置決め部材は支持する前記像担持体及び、前記ユニットが前記基準面に対し平行かつ、前記複数の像担持体及び、前記ユニットが相対的に平行になる任意の位置に固定できることを特徴とする請求項5の画像形成装置。
  7. 前記位置決め部材は樹脂材料により成型されていることを特徴とする請求項5及び6の画像形成装置。
  8. 前記位置決め部材は導電性の部材により構成されていることを特徴とする請求項5から7の画像形成装置。
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