JP2005025039A - 転写装置及び画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】本発明は、転写ローラを駆動する際の力の方向が、転写ローラを加圧する方向に対して略垂直になるように作用し、表面がでこぼこのシートに記録を行った場合や、ハーフトーンの記録を行った場合にも、転写での搬送がシートの左右でアンバランスになることを防止し、シート後端での画像のゆがみや、画像擦れを防止できる転写装置及びこれを具備した画像形成装置を提供することを目的とする。
【解決手段】本発明に係る転写装置及び画像形成装置の代表的な構成は、転写ローラを感光ドラムに圧接して感光ドラム上のトナー像を転写シートに転写するとともに、前記転写ローラの周速と前記感光ドラムの周速が異なる転写装置において、前記転写ローラの軸に取り付けた転写ギヤと、該転写ギヤに駆動を伝達する転写駆動ギヤと、を有し、該転写駆動ギヤを駆動した際に発生する力の方向が、前記転写ローラを前記感光ドラムに加圧する方向に対して略垂直な方向となるような配置としたことを特徴とする。
【選択図】 図2
【解決手段】本発明に係る転写装置及び画像形成装置の代表的な構成は、転写ローラを感光ドラムに圧接して感光ドラム上のトナー像を転写シートに転写するとともに、前記転写ローラの周速と前記感光ドラムの周速が異なる転写装置において、前記転写ローラの軸に取り付けた転写ギヤと、該転写ギヤに駆動を伝達する転写駆動ギヤと、を有し、該転写駆動ギヤを駆動した際に発生する力の方向が、前記転写ローラを前記感光ドラムに加圧する方向に対して略垂直な方向となるような配置としたことを特徴とする。
【選択図】 図2
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、転写シートに画像を形成させる転写装置及びこれを具備する画像形成装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来の転写装置(例えば、特許文献1参照)について詳細に説明する。図10は従来の転写装置の構成図である。図10において、36、37は転写ローラ9の転写軸受けである。転写ローラ9は、金属製の芯金32上にゴム等の弾性層を設けている。
【0003】
感光ドラム1上の画像をシートに転写する際は、感光ドラム1とシートを等速にするよりも周速差をつけたほうが、転写残りがなく、良好な画像が得られる。感光ドラム1とシートの周速差は、一般的には0.5〜1.5%程度であり、この周速差を得るために、転写ローラ9の周速を感光ドラム1の周速よりも2〜6%程度、速くすることが行われている。
【0004】
従来、転写ローラ9を駆動する力は、感光ドラム1からギヤを介して伝達する事が一般的に行われている。感光ドラム1は、装置本体からドラムギヤ33を介して駆動力を伝達される。感光ドラム1は、ドラムギヤ34、転写ギヤ35を介して転写ローラ9を駆動する。
【0005】
転写ローラ9の弾性層は、NBRやEPDM、ウレタン、エラストマーといったゴム材で構成されており、摩擦力は大きい。また、感光ドラム1あるいはシートと転写ローラ9の間には、周速差がある。このため、ドラムギヤ34、転写ギヤ35には、転写ローラ9を回転させるための回転方向と逆方向に力がかかる。
【0006】
転写ローラ9は、感光ドラム1に当接圧500gf〜1500gf程度で当接されている。A4サイズのシートを縦に搬送する画像形成装置では、転写ローラ9への駆動伝達をしていない非駆動側バネ29による加圧力は500gf程度である。転写ローラ9への駆動伝達をしている駆動側バネ38による圧力はそれよりも大きく、700gf程度である。駆動側の加圧力を大きくするのは、転写ローラ9を駆動したときにドラムギヤ34の圧力角の作用で、転写ギヤ35にかかる力の一部が、転写ギヤ35を押し下げる方向に作用するが、その力を打ち消すためである。
【0007】
図11はドラムギヤによる転写ギヤの駆動の説明図である。図11において、Cは感光ドラム1と転写ローラ9の中心を通る線分である。θ1はドラムギヤ34と転写ギヤ35の歯面が当接する角度を線分Cに対して示したものである。
【0008】
ドラムギヤ34が矢印Aの方向に回転して転写ギヤ35に駆動を伝えると、転写ギヤ35の歯面には、ドラムギヤ34と転写ギヤ35が接触する当接部Bで転写ギヤ35の歯面に働く力Fgが加わる。転写ギヤ35の歯面の角度θ1は、一般的には20°なので、転写ローラ9の回転方向に、回転に寄与する力Fgrが働き、Fgr=Fg・cos20°である。一方、転写ギヤ35の歯の当接部Bでは、転写の加圧力(転写加圧バネ38による加圧力Fs)を打ち消す方向にも力Fgpが働き、Fgp=Fg・sin20°である。ここで、転写駆動側の加圧力は、Fs−Fgpとなるが、この力が、非駆動側バネ29による加圧力と同じになるようFsの大きさを設定する。
【0009】
通常、感光ドラム1とシートの間には、摩擦力と静電吸着力が作用している。このため、感光ドラム1とシートは、等速に動こうとする。しかし、転写残りを少なくするためには、シートと感光ドラム1の間に周速差を設ける必要がある。一般的には、転写ローラ9の周速を大きくすることでシートを感光ドラム1よりも早く搬送する。この時、感光ドラム1とシートの静電吸着力、摩擦力に打ち勝ってシートを感光ドラム1よりも速く搬送しようとするため、ドラムギヤ34、転写ギヤ35の歯面には力がかかる。
【0010】
感光ドラム1とシートの周速差は、使用頻度の多い文字パターンなど印字率が1〜2%と比較的小さい場合で、紙種は、表面が平滑な普通紙を想定して設定する。転写ローラ9の駆動側の加圧力Fsもそのときの転写ギヤ35の反力(力Fgp)を想定して設定する。
【0011】
【特許文献1】
特開平9‐297473号
【0012】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のような画像形成装置では、表面粗さの大きいシートを通紙したときや印字率の大きな画像を記録したときに画像の左右の伸びが変わり、シート後端で画像が斜めになるといった問題があった。
【0013】
上述のように加圧力を設定した転写装置で、表面の粗いシートを通紙すると感光ドラム1とシートの摩擦力が小さくなり、シートが早く進むようになる。また、写真画像のようなハーフトーン画像を記録した場合には、感光ドラム1の感光電位が小さくなることで、感光ドラム1とシートの静電吸着力が小さくなり、また、感光ドラム1とシートの間に介在するトナー量が増え、このトナーが潤滑材として作用するので、摩擦力も小さくなる。感光ドラム1とシートの摩擦力が小さくなると、シートは、より速く進むようになって、転写ローラ9の回転駆動力が小さくてすむようになる。
【0014】
すると、転写ギヤ35にかかる力Fgも小さくなる。このため、転写ギヤ35が転写ローラ9を押し下げる力Fgpも小さくなって転写駆動側の合成加圧力(Fs−Fgp)が大きくなり、転写の加圧力がアンバランスになってしまう。
【0015】
同一の転写ローラ9を使った場合、転写の加圧力が大きいと転写ローラ9の弾性層がつぶれるため有効外径が小さくなり、搬送力が小さくなる。
【0016】
転写の加圧力がアンバランスになると、加圧力が強くなった側の搬送が遅くなるため、駆動側の画像が縮んだようになり、シート後端で画像がゆがんでしまう。
【0017】
また、定着器26はシートを左右均等に搬送しようとするのに、転写での搬送が左右でアンバランスになると転写/定着間でシートが弛み未定着の画像が、クリーナに擦れて画像不良が発生するといった問題が発生する。
【0018】
そこで本発明は、転写ローラを駆動する際の力の方向が、転写ローラを加圧する方向に対して略垂直になるように作用し、表面がでこぼこのシートに記録を行った場合や、ハーフトーンの記録を行った場合にも、転写での搬送がシートの左右でアンバランスになることを防止し、シート後端での画像のゆがみや、画像擦れを防止できる転写装置及びこれを具備した画像形成装置を提供することを目的とする。
【0019】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明に係る転写装置及び画像形成装置の代表的な構成は、転写ローラを感光ドラムに圧接して感光ドラム上のトナー像を転写シートに転写するとともに、前記転写ローラの周速と前記感光ドラムの周速が異なる転写装置において、前記転写ローラの軸に取り付けた転写ギヤと、該転写ギヤに駆動を伝達する転写駆動ギヤと、を有し、該転写駆動ギヤを駆動した際に発生する力の方向が、前記転写ローラを前記感光ドラムに加圧する方向に対して略垂直な方向となるような配置としたことを特徴とする。
【0020】
【発明の実施の形態】
[第一実施形態]
本発明に係る転写装置及び画像形成装置の第一実施形態について、図を用いて説明する。図1は本実施形態にかかる画像形成装置の構成図である。図1に示すように、まず、不図示のバイアス手段でバイアスを印加した帯電ローラ2で感光ドラム1を帯電する。感光ドラム1は矢印a方向に回転し、感光ドラム1の周面上には、均一な帯電が行われる。感光ドラム1の感光層は、有機感光体(OPC)で帯電ローラ2によりマイナス帯電される。
【0021】
次に、露光装置8により像露光が行われ、感光ドラム1上に静電潜像を形成する。感光ドラム1上の静電潜像は、現像装置5により顕像化される。現像装置5には、現像剤であるところのトナーを貯蔵しておくトナー容器4と感光ドラム1にトナーを供給するための現像スリーブ3が設けられている。
【0022】
現像スリーブ3が回転することにより、トナー容器4から常にトナーが供給されている。また、現像スリーブ3には、不図示のバイアス手段により交番電圧に直流電圧を重畳したバイアスを印加している。現像スリーブ3上には、薄層のトナー層が形成されている。現像スリーブ3上のトナーは、現像スリーブ3に印加されたバイアスの作用により、現像スリーブ3と感光ドラム1上を往復運動する。このとき、トナーは感光ドラム1上の静電潜像部分に付着したままで、現像スリーブ3には戻らない。これにより、静電潜像を顕像化する。現像に供するトナーの帯電は、マイナス極性で、現像スリーブに印加する直流成分の電圧もマイナスである反転現像が一般的に行われている。
【0023】
一方、感光ドラム1上のトナー像とタイミングを合わせて、カセット17上のシート16が、ピックアップローラ15により搬送ガイド14の方向へ給送される。
【0024】
搬送ガイド14へ給送されたシート16は、搬送手段である搬送ローラ対19により搬送ガイド14に沿って搬送されて、レジストローラ12、13の当接部に到達する。その後、シート16は、レジストローラ12、13の回転、停止動作で、感光ドラム1上のトナー像とタイミングを合わせて感光ドラム1の方向に搬送される。
【0025】
感光ドラム1へ搬送されたシート16は、転写上ガイド10、転写下ガイド11に案内されて、感光ドラム1と転写ローラ9で構成する転写ニップNに搬送される。
【0026】
転写ローラ9には、不図示のバイアス手段によりトナーの極性と逆極性のバイアスを印加しており、そのバイアスの作用で形成された電界により、感光ドラム1上のトナー像は、シート16に転写される。
【0027】
転写ニップNを通過したシート16は、感光ドラム1に静電的に吸着しているので、これを除電針ユニット27の除電針28で除電することで感光ドラム1から分離する。除電針28は、ステンレスなどの板金で成形する。除電針28は、樹脂で成形された絶縁部材25で絶縁されている。尚、除電針28は、電気的に接地されずに、転写ローラ9に印加する電圧と逆極性の電圧を印加されるよう構成してもよい。
【0028】
感光ドラム1から分離し、未定着画像を載せたシート16は、搬送ガイド18に沿って搬送され定着器26の方向に運ばれる。定着器26に運ばれたシート16は、定着ローラ20、加圧ローラ21に加熱加圧されてトナー像をシートに定着する。トナー像を定着されたシートは、排出トレイ22上に排出される。
【0029】
図2において、40は転写駆動ギヤである。線分hは、感光ドラム1と転写ローラ9の中心を通る線分、iは転写ローラ9と転写駆動ギヤ40の中心を通る線分である。矢印Gは転写駆動ギヤ40の回転方向である。線分jは線分iの垂線、θ1は転写駆動ギヤの圧力角で線分jと力F1の成す角である。θ2は転写駆動ギヤ40の取り付け角で線分hと線分iの成す角である。
【0030】
感光ドラム1は、外径が30mmで長さが280mmでLTRサイズの幅216mmのシートへの記録が可能である。感光ドラム1は、厚さ1mmのアルミニウム管にポリカーボネートをベースとする有機感光体を塗布してある。
【0031】
感光ドラム1の表面は、帯電手段である帯電ローラ2、露光手段である露光装置8により帯電、露光され暗部−700V、明部−150Vの電位を形成する。感光ドラム1上に形成された静電潜像は、現像手段である現像装置5により現像される。現像材の粒径は、平均7μmで粉砕加工で製造したものを使用する。
【0032】
ベタ記録を行った場合の感光ドラム1上のトナーの載り量は、1.0から1.5mg/cm2程度である。感光ドラム1の外周面での回転周速は、200mm/秒である。外径が30mmの感光ドラム1を回転数127.32rpmで回転してこの周速を実現する。
【0033】
転写ローラ9の外径は17mmで、芯金径は8mmである。弾性層は、NBRとエピクロルヒドリンゴムの混合体で、発泡成形している。転写ローラ9の表面にアスカーC硬度計を500gfの押し圧で当接させた場合の硬度は、28°である。転写ローラ9の外周面での回転周速は、感光ドラム1よりも4%速い208mm/秒である。外径が17mmの転写ローラ9を回転数233.68rpmで回転してこの周速を実現する。
【0034】
転写ローラ9の芯金32には、片側(図2の面上で手前側)に転写ギヤ35が取り付けてある。転写ギヤ35と転写駆動ギヤ40で形成する圧力角θ1は、20°である。転写ローラ9は加圧手段である非駆動側バネ29、駆動側バネ38により加圧されており、当接圧は、駆動側、非駆動側ともに500gfである。駆動側バネ38による加圧力Fsは転写の加圧方向は、感光ドラム1の中心を向いている。
【0035】
転写駆動ギヤ40は、転写ローラ9を中心にして感光ドラム1の反対側、かつ感光ドラム1の中心と転写ローラ9の中心を結ぶ線hよりも転写ローラ9の回転方向の上流側に設けられている。転写駆動ギヤ40の取り付け角θ2は、θ1と同じである。本実施形態では、20°である。転写駆動ギヤ40は矢印Gの方向に回転して転写ギヤ35を駆動する。
【0036】
本実施形態では、転写駆動ギヤ40を転写ローラ9の加圧方向に対して傾けて取り付けてあり、その傾きが転写ギヤ35を駆動するときの圧力角と同一であることから、転写ギヤ35を駆動するときの力F1(転写駆動ギヤ40の歯面にかかる力)の向きは、転写加圧方向と垂直になる。
【0037】
このため、転写ローラ駆動による転写加圧力Fsを相殺する力(従来例でいうところのFgp)は発生しなくなる。よって、印字率の高いハーフトーン画像を記録した場合にも画像の曲がりは発生せず、また、シート搬送速度が転写駆動側と非駆動側で異なる場合に、未定着の画像がクリーナ6に擦れて発生する画像擦れといった現象も発生しない。
【0038】
なお、転写駆動ギヤ40の取り付け角θ2は、転写ギヤ35との圧力角θ1ときっちり同じでなくてもよく、圧力角θ1とほぼ同じであればよい。
【0039】
以下、圧力角θ1と取り付け角θ2の関係について、具体的に説明する。図3は幅210mm長さ297mmのA4サイズのシートに記録をする場合の画像の傾きの測定方法を示す図である。図3において、シートは図面上部から下部へ搬送される。
【0040】
シート面には、一様にドット比率30%の均一なハーフトーン画像を形成する。また、シート先端5mmの位置と先端から285mmの位置に横線V1、V2を引く。
【0041】
シートの左右端10mmの位置で線分V1とV2の距離を測定する。転写駆動側である左側の距離をL、非駆動側の距離をRとする。測定位置の距離をWとする。Wは190mmである。ここで、画像の斜めになり具合(以下、平行性Pa、という)は、Pa=(L−R)÷W×100[%]の式であらわされる。
【0042】
図4はθ2の角度と平行性Paとの関係を示す図である。このデータを取るに当たり、転写ギヤ35と転写駆動ギヤ40の圧力角θ1は、20°とした。検討には、表面が平滑な坪量64g/m2のA4サイズシートを使用した。
【0043】
図5は検討に使った転写装置の軸方向の断面図である。FRは非駆動側バネ29による非駆動側加圧力を示し、FLは駆動側バネ38による駆動側加圧力を示す。F1pは転写駆動ギヤ40により転写ギヤ35に作用する転写加圧方向の力である。
【0044】
検討において、転写非駆動側加圧力FRは、500gfとした。駆動側加圧力FLは、印字率が1.0%のときに平行性Paが0%となる値を選んだ。例えば、θ2が0°のときには300gf、θ2が20°のときには500gf、θ2が40°のときには700gfとした。
【0045】
θ2の角度によって駆動側加圧力FLを変えるのは、転写ギヤ35の取り付け位置が20°より小さい場合には、転写駆動ギヤ40が転写ギヤ35を持ち上げようとする力が働き、逆に20°より大きい場合には、押し下げようとする力が働くからである。この図では、その力をF1pで表した。つまり、印字率1.0%の時にFLとF1pの合計がFRと同じになるように、平行性Paを基準にFLを設定した。
【0046】
図4は、転写駆動ギヤ40の取り付け角θ2を振って、ドット比率30%のハーフトーン記録で平行性Paを確認したものである。図4からもわかるように取り付け角θ2が圧力角θ1と同じ20°のときには、ハーフトーンの平行性は、0%であるが、この角度から離れていくと平行性Paも絶対値で大きくなっていく。
【0047】
つまり、取り付け角θ2を圧力角θ1と違う角度に設定すると、転写駆動ギヤ40が転写ギヤ35を持ち上げようとする力、あるいは、押し下げようとする力が働き、これを打ち消すために駆動側バネ38による駆動側加圧力FLを非駆動側バネ29による転写非駆動側加圧力FRと違う値にする必要がある。
【0048】
そのような場合、感光ドラム1との摩擦力が変化すると、転写駆動ギヤ40と転写ギヤ35にかかる力の量も変わって、駆動側、非駆動側の加圧力FL、FRのバランスが崩れてしまう。加圧力のバランスが崩れると、駆動側、非駆動側の搬送スピードに差が生じ画像が斜めになる。
【0049】
平行性(画像の斜めになり具合)は、0.1%程度では、目視では、まったくわからない。また、0.5%程度であれば、画像上認識できるが、実用上問題のないレベルである。また、シート搬送については、転写−定着間が100mm程度の装置においては、平行性0.1%では、まったく影響は見られない。平行性が0.5%程度ずれた場合には、高さ7mm程度の片ループが発生するが、画像こすれは発生しない。平行性が0.5%を超えると画像上目視でも判別でき、かつ、気になるレベルになってくる。
【0050】
左右の搬送力のずれが大きくると、片ループの量が大きくなる。そして、シート後端が転写ニップを抜けた際にシート後端が暴れるように浮き上がるようになってくる。これは、シートに蓄えられた応力が開放するときにシートが持ち上げられるためである。このような場合、定着ニップ前の構造物にシートが接触し画像こすれが発生することがある。
【0051】
平行性Paを±0.5%程度に収めるためには、θ2の角度は、5°〜35°の範囲であれば良い。この範囲であれば、後端での画像のゆがみも気にならないレベルであり、また、片ループによる画像擦れも発生しない。
【0052】
平行性を±0.1%程度に抑えるためには、θ2の角度は、15°〜25°の範囲であれば良い。この範囲であれば、平行性の狂いが少なく、高いレベルで画像の品質を確保できる。
【0053】
以上のことから、転写駆動ギヤ40の取り付け角θ2は、θ1±15°、より好ましくは、θ1±5°の範囲内にあれば、好適な画像を得られるといえる。
【0054】
なお、本実施形態では、トナーは粉砕トナーの例を示したが、粉砕後に球形化処理しても良い。また、製造方法も形状が球形に近くなる重合で製造しても良い。また、転写ローラ9の弾性層の材質も本実施形態に限るものではなく、EPDMやクロロプレンゴム、シリーコーンゴム、あるいは、表層にPVDF等の樹脂層を設けても良い。また、弾性層は、発泡でなくてもよく未発泡のゴム材を使用しても良い。さらに、弾性層、表層の材質に応じて、加圧力を適宜選択すると良い。
【0055】
上述のごとく構成したことにより、転写ローラを駆動する際の力の方向が、転写ローラを加圧する方向に対して略垂直になるように作用し、表面がでこぼこのシートに記録を行った場合や、ハーフトーンの記録を行った場合にも、転写での搬送がシートの左右でアンバランスになることを防止し、シート後端での画像のゆがみや、画像擦れを防止できる。
【0056】
[第二実施形態]
次に本発明に係る転写装置及び画像形成装置の第二実施形態について図を用いて説明する。上記第一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。
【0057】
図6において、36、37は転写ローラ9の転写軸受けである。図6に示すように、本実施形態では、上記第一実施形態の転写駆動ギヤ40に変えて、転写駆動ギヤ41を感光ドラム1の軸方向上に設けた。転写駆動ギヤ41をこの位置に置くことで、画像形成装置の高さを低くすることができる。
該転写駆動ギヤを、前記感光ドラムの軸方向上かつ、前記感光ドラムの中心と前記転写ローラの中心を通る線分よりも前記転写ローラの回転方向の上流側に設け、
【0058】
図7は転写装置の軸方向に直交する方向の断面図である。図7の線分hは、感光ドラム1と転写ローラの中心を通る線分、線分iは転写ローラ9と転写駆動ギヤ41の中心を通る線分である。線分jは線分iの垂線、Fsは駆動側バネ38による加圧力である。
【0059】
本実施形態において、感光ドラム1は、外径が24mmで長さが280mmでLTRサイズの幅216mmのシートへの記録が可能である。感光ドラム1は、厚さ0.8mmのアルミニウム管にスチレンアクリルをベースとする有機感光体を塗布してある。
【0060】
感光ドラム1の表面は、帯電手段である帯電ローラ2、露光手段である露光装置8により帯電、露光され暗部−650V、明部−200Vの電位を形成する。静電潜像は、現像手段である現像装置5により現像される。現像材の粒径は、平均11μmで粉砕加工で製造したものを使用する。
【0061】
ベタ記録を行った場合の感光ドラム1上のトナーの載り量は、0.8から1.2mg/cm2程度である。感光ドラム1の外周面の回転周速は、120mm/秒である。
【0062】
転写ローラ9の外周面の周速は、感光ドラム1よりも4%速い124.8mm/秒である。転写ローラ9の外径は、14mmで芯金径は、6mmである。弾性層は、EPDMで、発泡成形している。転写ローラ9の表面にアスカーC硬度計を500gfの押し圧で当接させた場合の硬度は、28°である。
【0063】
転写ローラ9の芯金32には、片側(図7の面上で手前側)に転写ギヤ35が取り付けてある。転写ギヤ35と転写駆動ギヤ41で形成する圧力角θ1(線分jと力F1の成す角)は、20°である。転写ローラ9は加圧手段である非駆動側バネ29、駆動側バネ38により加圧されており、当接圧は、駆動側、非駆動側ともに600gfである。転写の加圧方向は、感光ドラム1の中心を向いている。
【0064】
転写駆動ギヤ41は、転写ギヤ35の上側に取り付けられ、感光ドラム1の中心と転写ローラ9の中心を通る線分よりも転写ローラ9の回転方向の上流側に設けらている。転写駆動ギヤ41の取り付け角θ3(線分hと線分iの成す角)は、圧力角θ1と同じである。本実施形態では、20°である。転写駆動ギヤ41は矢印Gの方向に回転して転写ギヤ35を駆動する。
【0065】
本実施形態では、転写駆動ギヤ41を転写ローラ9の加圧方向に対してθ3だけ傾けて取り付けてあり、その傾きθ3が転写ギヤ35を駆動するときの圧力角θ1と同一であることから、転写ギヤ35を駆動するときの力F2(転写駆動ギヤ41の歯面にかかる力)の向きは、転写加圧方向と垂直になる。
【0066】
このため、転写ローラ駆動による転写加圧力Fsを相殺する力(従来例でいうところのFgp)は発生しなくなる。よって、印字率の高いハーフトーン画像を記録した場合にも画像の曲がりは発生せず、また、シート搬送速度が転写駆動側と非駆動側で異なる場合に発生する画像擦れといった現象も発生しなくなる。
【0067】
なお、転写駆動ギヤ41の取り付け角θ3は、転写ギヤ35との圧力角θ1ときっちり同じでなくてもよくある範囲に収まっていれば実用上問題ない。その範囲は、第一実施形態と同様にθ1±15°より好ましくは、θ1±5°である。
【0068】
以上のように構成することで、ハーフトーン画像を記録した場合の画像のゆがみや、片ループによる画像擦れを防止することができる。
【0069】
また、装置全体の高さを低く抑えることが出来、装置の上下にオプションを取り付ける場合に、装置高さが高くなりすぎることをを防止できる。
【0070】
[第三実施形態]
次に本発明に係る転写装置及び画像形成装置の第三実施形態について図を用いて説明する。上記第一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。
【0071】
図8において、線分kは転写ギヤ35と転写駆動ギヤ44の中心を通る線、sは転写ギヤ35と転写駆動ギヤ45の中心を通る線、jは線分kの垂線である。tは転写駆動ギヤ44、45の取り付け角の二等分線(tは線分kと線分sで作る角度の二等分線)である。矢印F3は転写駆動ギヤ44から転写ギヤ35かかる力を示し、F4は転写駆動ギヤ45から転写ギヤ35かかる力を示す。F3pは力F3の転写加圧方向の成分で、F4pは力F4の転写加圧方向の成分である。
【0072】
本実施形態では、上記第一実施形態の転写駆動ギヤ40に変えて2つの転写駆動ギヤ44、45を設け、転写駆動ギヤ44、45で転写ギヤ35を駆動する。転写ギヤ35と転写駆動ギヤ44、45の圧力角θ1は、20°とした。転写駆動ギヤ44、45は転写ローラ9の中心から見て100°の角度で取り付けてある。取り付け角の半角を示すθ4(線分kと線分sで作る角度の半角分)は50°である。
【0073】
また、転写ローラ9の中心と駆動を伝達する転写駆動ギヤ44、45のそれぞれの中心を結んだ線分k、sが作る角度の二等分線tが、感光ドラム1の中心と転写ローラ9の中心を通る線分hよりも転写ローラ9の回転方向の上流側となるように、転写駆動ギヤ44、45を配置する。感光ドラム1と転写ローラ9を通る線分hと線分tの成す角θ5が、圧力角θ1と同じ20°に成るように転写駆動ギヤ44、45を取り付ける。
【0074】
この構成では、転写駆動ギヤ44にかかる力F3と転写駆動ギヤ45にかかる力F4は転写加圧方向に対する角度が同じになる。このため、転写駆動ギヤ44が転写ギヤ35を押し下げようとする力F3pと転写駆動ギヤ45が転写ギヤ35を持ち上げようとする力F4pが相殺して、加圧方向の力はゼロになる。これにより、転写ローラ9の駆動負荷が変化しても駆動側の加圧力が変化せず、シート後端での画像ゆがみや、画像擦れといった問題を防止することができる。
【0075】
また、2個の転写駆動ギヤ44、45を使ったことより、ギヤの配置の自由度が高くなり、装置構成の自由度が向上する。
【0076】
なお、θ5は、θ1とまるっきり同じである必用はなく、実施形態1のように、θ1±15°より好ましくは、θ1±5°の範囲であれば良い。
【0077】
[第四実施形態]
次に本発明に係る転写装置及び画像形成装置の第四実施形態について図を用いて説明する。上記第一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。
【0078】
本実施形態では、転写ローラ9の周速を感光ドラム1よりも遅くしている。シートの搬送速度を感光ドラム1の周速よりも早くした場合だけでなく、遅くした場合にも、転写時の転写残り防止を行うことができる。また、図9に示すように、本実施形態では、上記第一実施形態の転写駆動ギヤ40に変えて、転写駆動ギヤ46を転写ローラ9を中心にして感光ドラム1の反対側、かつ感光ドラム1の中心と転写ローラ9の中心を結ぶ線よりも下流側に設けた。
【0079】
図9において、線分hは、感光ドラム1と転写ローラの中心を通る線分、iは転写ローラ9と転写駆動ギヤ46の中心を通る線分である。線分jは線分iの垂線、Fsは駆動側バネ38による加圧力である。
【0080】
本実施形態において、感光ドラム1は、外径が30mmで長さが280mmでLTRサイズの幅216mmのシートへの記録が可能である。感光ドラム1は、厚さ1mmのアルミニウム管にポリカーボネートをベースとする有機感光体を塗布してある。
【0081】
感光ドラム1の表面は、帯電手段である帯電ローラ2、露光手段である露光装置8により帯電、露光され暗部−700V、明部−150Vの電位を形成する。静電潜像は、現像手段である現像装置5により現像される。現像材の粒径は、平均7μmで粉砕加工で製造したものを使用する。
【0082】
ベタ記録を行った場合の感光ドラム1上のトナーの載り量は、1.0から1.5mg/cm2程度である。感光ドラム1の技集面の回転周速は、200mm/秒である。
【0083】
転写ローラ9の外周面の回転周速は、感光ドラムよりも4%遅い192mm/秒である。転写ローラ9の外径は、17mmで芯金径は、8mmである。弾性層は、NBRとエピクロルヒドリンゴムの混合体で、発泡成形している。転写ローラ9の表面にアスカーC硬度計を500gfの押し圧で当接させた場合の硬度は、28°である。
【0084】
転写ローラ9の芯金32には、片側(図9の面上で手前側)に転写ギヤ35が取り付けてある。転写ギヤ35と転写駆動ギヤ46で形成する圧力角θ1(線分jと力F1の成す角)は、20°である。
【0085】
転写ローラ9は加圧手段である非駆動側バネ29、駆動側バネ38により加圧されており、当接圧は、駆動側、非駆動側ともに500gfである。転写の加圧方向は、感光ドラム1の中心を向いている。
【0086】
転写駆動ギヤ46は、転写ギヤ35の下側で直下よりも転写ローラ9の回転方向の下流側に取り付けられ、転写駆動ギヤ46の取り付け角θ6(線分hと線分iの成す角)は、θ1と同じ20°である。
【0087】
感光ドラム1は不図示の駆動手段により矢印Uの方向に回転する。転写ローラ9も矢印Gの方向に回転する転写駆動ギヤ46から転写ギヤ35を介して駆動を伝達され、感光ドラム1にならって回転する。しかし、転写ローラ9の周速が、感光ドラム1よりも遅いため、ブレーキをかけらるように駆動され、その回転数は感光ドラム1よりも遅い。
【0088】
本実施形態では、転写駆動ギヤ46は、転写ギヤ35の下側で直下よりも転写ローラ9の回転方向の下流側で転写ギヤ35と当接する。この当接面の角度は、転写加圧方向に対して垂直になるため、転写駆動ギヤ46、転写ギヤ35に作用する力F5(転写駆動ギヤ46の歯面にかかる力)の向きは、転写加圧方向に垂直な方向になる。
【0089】
このため、転写ローラ駆動負荷が変動した場合にも転写加圧力Fsを相殺する力は発生しない。よって、印字率の高いハーフトーン画像を記録した場合にも画像の曲がりは発生せず、また、シート搬送速度が転写駆動側と非駆動側で異なる場合に発生する画像擦れといった現象も発生しなくなる。
【0090】
なお、転写駆動ギヤ46の取り付け角θ6は、転写ギヤとの圧力角θ1ときっちり同じでなくてもよく実施形態1と同様にθ1±15°より好ましくは、θ1±5°であればよい。
【0091】
以上のように構成することで、転写ローラ9の回転周速が、感光ドラム1よりも遅い場合でもハーフトーン記録時の画像曲がりや、画像擦れを防止できる。
【0092】
なお、転写ローラ9の周速が、感光ドラム1よりも遅い場合を、第二実施形態、第三実施形態の構成に当てはめるには、本実施形態と第一実施形態の関係と同様に、転写駆動ギヤの取り付け位置を、感光ドラム中心と転写ローラ中心を結ぶ線分に対して線対称の位置、角度にすればよい。
【0093】
【発明の効果】
以上説明したように、転写ローラを感光ドラムに圧接して感光ドラム上のトナー像を転写シートに転写するとともに、前記転写ローラの周速と前記感光ドラムの周速が異なる転写装置において、前記転写ローラの軸に取り付けた転写ギヤと、該転写ギヤに駆動を伝達する転写駆動ギヤと、を有し、該転写駆動ギヤを駆動した際に発生する力の方向が、前記転写ローラを前記感光ドラムに加圧する方向に対して略垂直な方向となるような配置とした。
【0094】
これにより、表面がでこぼこのシートに記録を行った場合や、ハーフトーンの記録を行った場合に、シート後端での画像のゆがみや、画像擦れを防止できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】第一実施形態にかかる画像形成装置の断面図である。
【図2】転写装置の構成図である。
【図3】シートに記録をする場合の画像の傾きの測定方法を示す図である。
【図4】転写ローラの取り付け角θ2とハーフトーン記録時の平行性の関係を示す図である。
【図5】実験に用いた転写装置の軸方向に直交する方向の断面図である。
【図6】第二実施形態に係る転写装置の構成図である。
【図7】第二実施形態に係る転写装置の軸方向に直交する方向の断面図である。
【図8】第三実施形態に係る転写装置の軸方向に直交する方向の断面図である。
【図9】第四実施形態に係る転写装置の軸方向に直交する方向の断面図である。
【図10】従来の転写装置の斜視図である。
【図11】転写ギヤと転写駆動ギヤにかかる力を説明する図である。
【符号の説明】
B …当接部
FL …駆動側加圧力
FR …転写非駆動側加圧力
Fgp、Fgr …力
Fs …加圧力
Pa …平行性
θ1 …圧力角
θ2、θ3 …取り付け角
N …転写ニップ
1 …感光ドラム
2 …帯電ローラ
3 …現像スリーブ
4 …トナー容器
5 …現像装置
6 …クリーナ
9 …転写ローラ
29 …非駆動側バネ
32 …芯金
33、34 …ドラムギヤ
35 …転写ギヤ
38 …駆動側バネ
40、41、44〜46 …転写駆動ギヤ
【発明の属する技術分野】
本発明は、転写シートに画像を形成させる転写装置及びこれを具備する画像形成装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来の転写装置(例えば、特許文献1参照)について詳細に説明する。図10は従来の転写装置の構成図である。図10において、36、37は転写ローラ9の転写軸受けである。転写ローラ9は、金属製の芯金32上にゴム等の弾性層を設けている。
【0003】
感光ドラム1上の画像をシートに転写する際は、感光ドラム1とシートを等速にするよりも周速差をつけたほうが、転写残りがなく、良好な画像が得られる。感光ドラム1とシートの周速差は、一般的には0.5〜1.5%程度であり、この周速差を得るために、転写ローラ9の周速を感光ドラム1の周速よりも2〜6%程度、速くすることが行われている。
【0004】
従来、転写ローラ9を駆動する力は、感光ドラム1からギヤを介して伝達する事が一般的に行われている。感光ドラム1は、装置本体からドラムギヤ33を介して駆動力を伝達される。感光ドラム1は、ドラムギヤ34、転写ギヤ35を介して転写ローラ9を駆動する。
【0005】
転写ローラ9の弾性層は、NBRやEPDM、ウレタン、エラストマーといったゴム材で構成されており、摩擦力は大きい。また、感光ドラム1あるいはシートと転写ローラ9の間には、周速差がある。このため、ドラムギヤ34、転写ギヤ35には、転写ローラ9を回転させるための回転方向と逆方向に力がかかる。
【0006】
転写ローラ9は、感光ドラム1に当接圧500gf〜1500gf程度で当接されている。A4サイズのシートを縦に搬送する画像形成装置では、転写ローラ9への駆動伝達をしていない非駆動側バネ29による加圧力は500gf程度である。転写ローラ9への駆動伝達をしている駆動側バネ38による圧力はそれよりも大きく、700gf程度である。駆動側の加圧力を大きくするのは、転写ローラ9を駆動したときにドラムギヤ34の圧力角の作用で、転写ギヤ35にかかる力の一部が、転写ギヤ35を押し下げる方向に作用するが、その力を打ち消すためである。
【0007】
図11はドラムギヤによる転写ギヤの駆動の説明図である。図11において、Cは感光ドラム1と転写ローラ9の中心を通る線分である。θ1はドラムギヤ34と転写ギヤ35の歯面が当接する角度を線分Cに対して示したものである。
【0008】
ドラムギヤ34が矢印Aの方向に回転して転写ギヤ35に駆動を伝えると、転写ギヤ35の歯面には、ドラムギヤ34と転写ギヤ35が接触する当接部Bで転写ギヤ35の歯面に働く力Fgが加わる。転写ギヤ35の歯面の角度θ1は、一般的には20°なので、転写ローラ9の回転方向に、回転に寄与する力Fgrが働き、Fgr=Fg・cos20°である。一方、転写ギヤ35の歯の当接部Bでは、転写の加圧力(転写加圧バネ38による加圧力Fs)を打ち消す方向にも力Fgpが働き、Fgp=Fg・sin20°である。ここで、転写駆動側の加圧力は、Fs−Fgpとなるが、この力が、非駆動側バネ29による加圧力と同じになるようFsの大きさを設定する。
【0009】
通常、感光ドラム1とシートの間には、摩擦力と静電吸着力が作用している。このため、感光ドラム1とシートは、等速に動こうとする。しかし、転写残りを少なくするためには、シートと感光ドラム1の間に周速差を設ける必要がある。一般的には、転写ローラ9の周速を大きくすることでシートを感光ドラム1よりも早く搬送する。この時、感光ドラム1とシートの静電吸着力、摩擦力に打ち勝ってシートを感光ドラム1よりも速く搬送しようとするため、ドラムギヤ34、転写ギヤ35の歯面には力がかかる。
【0010】
感光ドラム1とシートの周速差は、使用頻度の多い文字パターンなど印字率が1〜2%と比較的小さい場合で、紙種は、表面が平滑な普通紙を想定して設定する。転写ローラ9の駆動側の加圧力Fsもそのときの転写ギヤ35の反力(力Fgp)を想定して設定する。
【0011】
【特許文献1】
特開平9‐297473号
【0012】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のような画像形成装置では、表面粗さの大きいシートを通紙したときや印字率の大きな画像を記録したときに画像の左右の伸びが変わり、シート後端で画像が斜めになるといった問題があった。
【0013】
上述のように加圧力を設定した転写装置で、表面の粗いシートを通紙すると感光ドラム1とシートの摩擦力が小さくなり、シートが早く進むようになる。また、写真画像のようなハーフトーン画像を記録した場合には、感光ドラム1の感光電位が小さくなることで、感光ドラム1とシートの静電吸着力が小さくなり、また、感光ドラム1とシートの間に介在するトナー量が増え、このトナーが潤滑材として作用するので、摩擦力も小さくなる。感光ドラム1とシートの摩擦力が小さくなると、シートは、より速く進むようになって、転写ローラ9の回転駆動力が小さくてすむようになる。
【0014】
すると、転写ギヤ35にかかる力Fgも小さくなる。このため、転写ギヤ35が転写ローラ9を押し下げる力Fgpも小さくなって転写駆動側の合成加圧力(Fs−Fgp)が大きくなり、転写の加圧力がアンバランスになってしまう。
【0015】
同一の転写ローラ9を使った場合、転写の加圧力が大きいと転写ローラ9の弾性層がつぶれるため有効外径が小さくなり、搬送力が小さくなる。
【0016】
転写の加圧力がアンバランスになると、加圧力が強くなった側の搬送が遅くなるため、駆動側の画像が縮んだようになり、シート後端で画像がゆがんでしまう。
【0017】
また、定着器26はシートを左右均等に搬送しようとするのに、転写での搬送が左右でアンバランスになると転写/定着間でシートが弛み未定着の画像が、クリーナに擦れて画像不良が発生するといった問題が発生する。
【0018】
そこで本発明は、転写ローラを駆動する際の力の方向が、転写ローラを加圧する方向に対して略垂直になるように作用し、表面がでこぼこのシートに記録を行った場合や、ハーフトーンの記録を行った場合にも、転写での搬送がシートの左右でアンバランスになることを防止し、シート後端での画像のゆがみや、画像擦れを防止できる転写装置及びこれを具備した画像形成装置を提供することを目的とする。
【0019】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明に係る転写装置及び画像形成装置の代表的な構成は、転写ローラを感光ドラムに圧接して感光ドラム上のトナー像を転写シートに転写するとともに、前記転写ローラの周速と前記感光ドラムの周速が異なる転写装置において、前記転写ローラの軸に取り付けた転写ギヤと、該転写ギヤに駆動を伝達する転写駆動ギヤと、を有し、該転写駆動ギヤを駆動した際に発生する力の方向が、前記転写ローラを前記感光ドラムに加圧する方向に対して略垂直な方向となるような配置としたことを特徴とする。
【0020】
【発明の実施の形態】
[第一実施形態]
本発明に係る転写装置及び画像形成装置の第一実施形態について、図を用いて説明する。図1は本実施形態にかかる画像形成装置の構成図である。図1に示すように、まず、不図示のバイアス手段でバイアスを印加した帯電ローラ2で感光ドラム1を帯電する。感光ドラム1は矢印a方向に回転し、感光ドラム1の周面上には、均一な帯電が行われる。感光ドラム1の感光層は、有機感光体(OPC)で帯電ローラ2によりマイナス帯電される。
【0021】
次に、露光装置8により像露光が行われ、感光ドラム1上に静電潜像を形成する。感光ドラム1上の静電潜像は、現像装置5により顕像化される。現像装置5には、現像剤であるところのトナーを貯蔵しておくトナー容器4と感光ドラム1にトナーを供給するための現像スリーブ3が設けられている。
【0022】
現像スリーブ3が回転することにより、トナー容器4から常にトナーが供給されている。また、現像スリーブ3には、不図示のバイアス手段により交番電圧に直流電圧を重畳したバイアスを印加している。現像スリーブ3上には、薄層のトナー層が形成されている。現像スリーブ3上のトナーは、現像スリーブ3に印加されたバイアスの作用により、現像スリーブ3と感光ドラム1上を往復運動する。このとき、トナーは感光ドラム1上の静電潜像部分に付着したままで、現像スリーブ3には戻らない。これにより、静電潜像を顕像化する。現像に供するトナーの帯電は、マイナス極性で、現像スリーブに印加する直流成分の電圧もマイナスである反転現像が一般的に行われている。
【0023】
一方、感光ドラム1上のトナー像とタイミングを合わせて、カセット17上のシート16が、ピックアップローラ15により搬送ガイド14の方向へ給送される。
【0024】
搬送ガイド14へ給送されたシート16は、搬送手段である搬送ローラ対19により搬送ガイド14に沿って搬送されて、レジストローラ12、13の当接部に到達する。その後、シート16は、レジストローラ12、13の回転、停止動作で、感光ドラム1上のトナー像とタイミングを合わせて感光ドラム1の方向に搬送される。
【0025】
感光ドラム1へ搬送されたシート16は、転写上ガイド10、転写下ガイド11に案内されて、感光ドラム1と転写ローラ9で構成する転写ニップNに搬送される。
【0026】
転写ローラ9には、不図示のバイアス手段によりトナーの極性と逆極性のバイアスを印加しており、そのバイアスの作用で形成された電界により、感光ドラム1上のトナー像は、シート16に転写される。
【0027】
転写ニップNを通過したシート16は、感光ドラム1に静電的に吸着しているので、これを除電針ユニット27の除電針28で除電することで感光ドラム1から分離する。除電針28は、ステンレスなどの板金で成形する。除電針28は、樹脂で成形された絶縁部材25で絶縁されている。尚、除電針28は、電気的に接地されずに、転写ローラ9に印加する電圧と逆極性の電圧を印加されるよう構成してもよい。
【0028】
感光ドラム1から分離し、未定着画像を載せたシート16は、搬送ガイド18に沿って搬送され定着器26の方向に運ばれる。定着器26に運ばれたシート16は、定着ローラ20、加圧ローラ21に加熱加圧されてトナー像をシートに定着する。トナー像を定着されたシートは、排出トレイ22上に排出される。
【0029】
図2において、40は転写駆動ギヤである。線分hは、感光ドラム1と転写ローラ9の中心を通る線分、iは転写ローラ9と転写駆動ギヤ40の中心を通る線分である。矢印Gは転写駆動ギヤ40の回転方向である。線分jは線分iの垂線、θ1は転写駆動ギヤの圧力角で線分jと力F1の成す角である。θ2は転写駆動ギヤ40の取り付け角で線分hと線分iの成す角である。
【0030】
感光ドラム1は、外径が30mmで長さが280mmでLTRサイズの幅216mmのシートへの記録が可能である。感光ドラム1は、厚さ1mmのアルミニウム管にポリカーボネートをベースとする有機感光体を塗布してある。
【0031】
感光ドラム1の表面は、帯電手段である帯電ローラ2、露光手段である露光装置8により帯電、露光され暗部−700V、明部−150Vの電位を形成する。感光ドラム1上に形成された静電潜像は、現像手段である現像装置5により現像される。現像材の粒径は、平均7μmで粉砕加工で製造したものを使用する。
【0032】
ベタ記録を行った場合の感光ドラム1上のトナーの載り量は、1.0から1.5mg/cm2程度である。感光ドラム1の外周面での回転周速は、200mm/秒である。外径が30mmの感光ドラム1を回転数127.32rpmで回転してこの周速を実現する。
【0033】
転写ローラ9の外径は17mmで、芯金径は8mmである。弾性層は、NBRとエピクロルヒドリンゴムの混合体で、発泡成形している。転写ローラ9の表面にアスカーC硬度計を500gfの押し圧で当接させた場合の硬度は、28°である。転写ローラ9の外周面での回転周速は、感光ドラム1よりも4%速い208mm/秒である。外径が17mmの転写ローラ9を回転数233.68rpmで回転してこの周速を実現する。
【0034】
転写ローラ9の芯金32には、片側(図2の面上で手前側)に転写ギヤ35が取り付けてある。転写ギヤ35と転写駆動ギヤ40で形成する圧力角θ1は、20°である。転写ローラ9は加圧手段である非駆動側バネ29、駆動側バネ38により加圧されており、当接圧は、駆動側、非駆動側ともに500gfである。駆動側バネ38による加圧力Fsは転写の加圧方向は、感光ドラム1の中心を向いている。
【0035】
転写駆動ギヤ40は、転写ローラ9を中心にして感光ドラム1の反対側、かつ感光ドラム1の中心と転写ローラ9の中心を結ぶ線hよりも転写ローラ9の回転方向の上流側に設けられている。転写駆動ギヤ40の取り付け角θ2は、θ1と同じである。本実施形態では、20°である。転写駆動ギヤ40は矢印Gの方向に回転して転写ギヤ35を駆動する。
【0036】
本実施形態では、転写駆動ギヤ40を転写ローラ9の加圧方向に対して傾けて取り付けてあり、その傾きが転写ギヤ35を駆動するときの圧力角と同一であることから、転写ギヤ35を駆動するときの力F1(転写駆動ギヤ40の歯面にかかる力)の向きは、転写加圧方向と垂直になる。
【0037】
このため、転写ローラ駆動による転写加圧力Fsを相殺する力(従来例でいうところのFgp)は発生しなくなる。よって、印字率の高いハーフトーン画像を記録した場合にも画像の曲がりは発生せず、また、シート搬送速度が転写駆動側と非駆動側で異なる場合に、未定着の画像がクリーナ6に擦れて発生する画像擦れといった現象も発生しない。
【0038】
なお、転写駆動ギヤ40の取り付け角θ2は、転写ギヤ35との圧力角θ1ときっちり同じでなくてもよく、圧力角θ1とほぼ同じであればよい。
【0039】
以下、圧力角θ1と取り付け角θ2の関係について、具体的に説明する。図3は幅210mm長さ297mmのA4サイズのシートに記録をする場合の画像の傾きの測定方法を示す図である。図3において、シートは図面上部から下部へ搬送される。
【0040】
シート面には、一様にドット比率30%の均一なハーフトーン画像を形成する。また、シート先端5mmの位置と先端から285mmの位置に横線V1、V2を引く。
【0041】
シートの左右端10mmの位置で線分V1とV2の距離を測定する。転写駆動側である左側の距離をL、非駆動側の距離をRとする。測定位置の距離をWとする。Wは190mmである。ここで、画像の斜めになり具合(以下、平行性Pa、という)は、Pa=(L−R)÷W×100[%]の式であらわされる。
【0042】
図4はθ2の角度と平行性Paとの関係を示す図である。このデータを取るに当たり、転写ギヤ35と転写駆動ギヤ40の圧力角θ1は、20°とした。検討には、表面が平滑な坪量64g/m2のA4サイズシートを使用した。
【0043】
図5は検討に使った転写装置の軸方向の断面図である。FRは非駆動側バネ29による非駆動側加圧力を示し、FLは駆動側バネ38による駆動側加圧力を示す。F1pは転写駆動ギヤ40により転写ギヤ35に作用する転写加圧方向の力である。
【0044】
検討において、転写非駆動側加圧力FRは、500gfとした。駆動側加圧力FLは、印字率が1.0%のときに平行性Paが0%となる値を選んだ。例えば、θ2が0°のときには300gf、θ2が20°のときには500gf、θ2が40°のときには700gfとした。
【0045】
θ2の角度によって駆動側加圧力FLを変えるのは、転写ギヤ35の取り付け位置が20°より小さい場合には、転写駆動ギヤ40が転写ギヤ35を持ち上げようとする力が働き、逆に20°より大きい場合には、押し下げようとする力が働くからである。この図では、その力をF1pで表した。つまり、印字率1.0%の時にFLとF1pの合計がFRと同じになるように、平行性Paを基準にFLを設定した。
【0046】
図4は、転写駆動ギヤ40の取り付け角θ2を振って、ドット比率30%のハーフトーン記録で平行性Paを確認したものである。図4からもわかるように取り付け角θ2が圧力角θ1と同じ20°のときには、ハーフトーンの平行性は、0%であるが、この角度から離れていくと平行性Paも絶対値で大きくなっていく。
【0047】
つまり、取り付け角θ2を圧力角θ1と違う角度に設定すると、転写駆動ギヤ40が転写ギヤ35を持ち上げようとする力、あるいは、押し下げようとする力が働き、これを打ち消すために駆動側バネ38による駆動側加圧力FLを非駆動側バネ29による転写非駆動側加圧力FRと違う値にする必要がある。
【0048】
そのような場合、感光ドラム1との摩擦力が変化すると、転写駆動ギヤ40と転写ギヤ35にかかる力の量も変わって、駆動側、非駆動側の加圧力FL、FRのバランスが崩れてしまう。加圧力のバランスが崩れると、駆動側、非駆動側の搬送スピードに差が生じ画像が斜めになる。
【0049】
平行性(画像の斜めになり具合)は、0.1%程度では、目視では、まったくわからない。また、0.5%程度であれば、画像上認識できるが、実用上問題のないレベルである。また、シート搬送については、転写−定着間が100mm程度の装置においては、平行性0.1%では、まったく影響は見られない。平行性が0.5%程度ずれた場合には、高さ7mm程度の片ループが発生するが、画像こすれは発生しない。平行性が0.5%を超えると画像上目視でも判別でき、かつ、気になるレベルになってくる。
【0050】
左右の搬送力のずれが大きくると、片ループの量が大きくなる。そして、シート後端が転写ニップを抜けた際にシート後端が暴れるように浮き上がるようになってくる。これは、シートに蓄えられた応力が開放するときにシートが持ち上げられるためである。このような場合、定着ニップ前の構造物にシートが接触し画像こすれが発生することがある。
【0051】
平行性Paを±0.5%程度に収めるためには、θ2の角度は、5°〜35°の範囲であれば良い。この範囲であれば、後端での画像のゆがみも気にならないレベルであり、また、片ループによる画像擦れも発生しない。
【0052】
平行性を±0.1%程度に抑えるためには、θ2の角度は、15°〜25°の範囲であれば良い。この範囲であれば、平行性の狂いが少なく、高いレベルで画像の品質を確保できる。
【0053】
以上のことから、転写駆動ギヤ40の取り付け角θ2は、θ1±15°、より好ましくは、θ1±5°の範囲内にあれば、好適な画像を得られるといえる。
【0054】
なお、本実施形態では、トナーは粉砕トナーの例を示したが、粉砕後に球形化処理しても良い。また、製造方法も形状が球形に近くなる重合で製造しても良い。また、転写ローラ9の弾性層の材質も本実施形態に限るものではなく、EPDMやクロロプレンゴム、シリーコーンゴム、あるいは、表層にPVDF等の樹脂層を設けても良い。また、弾性層は、発泡でなくてもよく未発泡のゴム材を使用しても良い。さらに、弾性層、表層の材質に応じて、加圧力を適宜選択すると良い。
【0055】
上述のごとく構成したことにより、転写ローラを駆動する際の力の方向が、転写ローラを加圧する方向に対して略垂直になるように作用し、表面がでこぼこのシートに記録を行った場合や、ハーフトーンの記録を行った場合にも、転写での搬送がシートの左右でアンバランスになることを防止し、シート後端での画像のゆがみや、画像擦れを防止できる。
【0056】
[第二実施形態]
次に本発明に係る転写装置及び画像形成装置の第二実施形態について図を用いて説明する。上記第一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。
【0057】
図6において、36、37は転写ローラ9の転写軸受けである。図6に示すように、本実施形態では、上記第一実施形態の転写駆動ギヤ40に変えて、転写駆動ギヤ41を感光ドラム1の軸方向上に設けた。転写駆動ギヤ41をこの位置に置くことで、画像形成装置の高さを低くすることができる。
該転写駆動ギヤを、前記感光ドラムの軸方向上かつ、前記感光ドラムの中心と前記転写ローラの中心を通る線分よりも前記転写ローラの回転方向の上流側に設け、
【0058】
図7は転写装置の軸方向に直交する方向の断面図である。図7の線分hは、感光ドラム1と転写ローラの中心を通る線分、線分iは転写ローラ9と転写駆動ギヤ41の中心を通る線分である。線分jは線分iの垂線、Fsは駆動側バネ38による加圧力である。
【0059】
本実施形態において、感光ドラム1は、外径が24mmで長さが280mmでLTRサイズの幅216mmのシートへの記録が可能である。感光ドラム1は、厚さ0.8mmのアルミニウム管にスチレンアクリルをベースとする有機感光体を塗布してある。
【0060】
感光ドラム1の表面は、帯電手段である帯電ローラ2、露光手段である露光装置8により帯電、露光され暗部−650V、明部−200Vの電位を形成する。静電潜像は、現像手段である現像装置5により現像される。現像材の粒径は、平均11μmで粉砕加工で製造したものを使用する。
【0061】
ベタ記録を行った場合の感光ドラム1上のトナーの載り量は、0.8から1.2mg/cm2程度である。感光ドラム1の外周面の回転周速は、120mm/秒である。
【0062】
転写ローラ9の外周面の周速は、感光ドラム1よりも4%速い124.8mm/秒である。転写ローラ9の外径は、14mmで芯金径は、6mmである。弾性層は、EPDMで、発泡成形している。転写ローラ9の表面にアスカーC硬度計を500gfの押し圧で当接させた場合の硬度は、28°である。
【0063】
転写ローラ9の芯金32には、片側(図7の面上で手前側)に転写ギヤ35が取り付けてある。転写ギヤ35と転写駆動ギヤ41で形成する圧力角θ1(線分jと力F1の成す角)は、20°である。転写ローラ9は加圧手段である非駆動側バネ29、駆動側バネ38により加圧されており、当接圧は、駆動側、非駆動側ともに600gfである。転写の加圧方向は、感光ドラム1の中心を向いている。
【0064】
転写駆動ギヤ41は、転写ギヤ35の上側に取り付けられ、感光ドラム1の中心と転写ローラ9の中心を通る線分よりも転写ローラ9の回転方向の上流側に設けらている。転写駆動ギヤ41の取り付け角θ3(線分hと線分iの成す角)は、圧力角θ1と同じである。本実施形態では、20°である。転写駆動ギヤ41は矢印Gの方向に回転して転写ギヤ35を駆動する。
【0065】
本実施形態では、転写駆動ギヤ41を転写ローラ9の加圧方向に対してθ3だけ傾けて取り付けてあり、その傾きθ3が転写ギヤ35を駆動するときの圧力角θ1と同一であることから、転写ギヤ35を駆動するときの力F2(転写駆動ギヤ41の歯面にかかる力)の向きは、転写加圧方向と垂直になる。
【0066】
このため、転写ローラ駆動による転写加圧力Fsを相殺する力(従来例でいうところのFgp)は発生しなくなる。よって、印字率の高いハーフトーン画像を記録した場合にも画像の曲がりは発生せず、また、シート搬送速度が転写駆動側と非駆動側で異なる場合に発生する画像擦れといった現象も発生しなくなる。
【0067】
なお、転写駆動ギヤ41の取り付け角θ3は、転写ギヤ35との圧力角θ1ときっちり同じでなくてもよくある範囲に収まっていれば実用上問題ない。その範囲は、第一実施形態と同様にθ1±15°より好ましくは、θ1±5°である。
【0068】
以上のように構成することで、ハーフトーン画像を記録した場合の画像のゆがみや、片ループによる画像擦れを防止することができる。
【0069】
また、装置全体の高さを低く抑えることが出来、装置の上下にオプションを取り付ける場合に、装置高さが高くなりすぎることをを防止できる。
【0070】
[第三実施形態]
次に本発明に係る転写装置及び画像形成装置の第三実施形態について図を用いて説明する。上記第一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。
【0071】
図8において、線分kは転写ギヤ35と転写駆動ギヤ44の中心を通る線、sは転写ギヤ35と転写駆動ギヤ45の中心を通る線、jは線分kの垂線である。tは転写駆動ギヤ44、45の取り付け角の二等分線(tは線分kと線分sで作る角度の二等分線)である。矢印F3は転写駆動ギヤ44から転写ギヤ35かかる力を示し、F4は転写駆動ギヤ45から転写ギヤ35かかる力を示す。F3pは力F3の転写加圧方向の成分で、F4pは力F4の転写加圧方向の成分である。
【0072】
本実施形態では、上記第一実施形態の転写駆動ギヤ40に変えて2つの転写駆動ギヤ44、45を設け、転写駆動ギヤ44、45で転写ギヤ35を駆動する。転写ギヤ35と転写駆動ギヤ44、45の圧力角θ1は、20°とした。転写駆動ギヤ44、45は転写ローラ9の中心から見て100°の角度で取り付けてある。取り付け角の半角を示すθ4(線分kと線分sで作る角度の半角分)は50°である。
【0073】
また、転写ローラ9の中心と駆動を伝達する転写駆動ギヤ44、45のそれぞれの中心を結んだ線分k、sが作る角度の二等分線tが、感光ドラム1の中心と転写ローラ9の中心を通る線分hよりも転写ローラ9の回転方向の上流側となるように、転写駆動ギヤ44、45を配置する。感光ドラム1と転写ローラ9を通る線分hと線分tの成す角θ5が、圧力角θ1と同じ20°に成るように転写駆動ギヤ44、45を取り付ける。
【0074】
この構成では、転写駆動ギヤ44にかかる力F3と転写駆動ギヤ45にかかる力F4は転写加圧方向に対する角度が同じになる。このため、転写駆動ギヤ44が転写ギヤ35を押し下げようとする力F3pと転写駆動ギヤ45が転写ギヤ35を持ち上げようとする力F4pが相殺して、加圧方向の力はゼロになる。これにより、転写ローラ9の駆動負荷が変化しても駆動側の加圧力が変化せず、シート後端での画像ゆがみや、画像擦れといった問題を防止することができる。
【0075】
また、2個の転写駆動ギヤ44、45を使ったことより、ギヤの配置の自由度が高くなり、装置構成の自由度が向上する。
【0076】
なお、θ5は、θ1とまるっきり同じである必用はなく、実施形態1のように、θ1±15°より好ましくは、θ1±5°の範囲であれば良い。
【0077】
[第四実施形態]
次に本発明に係る転写装置及び画像形成装置の第四実施形態について図を用いて説明する。上記第一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。
【0078】
本実施形態では、転写ローラ9の周速を感光ドラム1よりも遅くしている。シートの搬送速度を感光ドラム1の周速よりも早くした場合だけでなく、遅くした場合にも、転写時の転写残り防止を行うことができる。また、図9に示すように、本実施形態では、上記第一実施形態の転写駆動ギヤ40に変えて、転写駆動ギヤ46を転写ローラ9を中心にして感光ドラム1の反対側、かつ感光ドラム1の中心と転写ローラ9の中心を結ぶ線よりも下流側に設けた。
【0079】
図9において、線分hは、感光ドラム1と転写ローラの中心を通る線分、iは転写ローラ9と転写駆動ギヤ46の中心を通る線分である。線分jは線分iの垂線、Fsは駆動側バネ38による加圧力である。
【0080】
本実施形態において、感光ドラム1は、外径が30mmで長さが280mmでLTRサイズの幅216mmのシートへの記録が可能である。感光ドラム1は、厚さ1mmのアルミニウム管にポリカーボネートをベースとする有機感光体を塗布してある。
【0081】
感光ドラム1の表面は、帯電手段である帯電ローラ2、露光手段である露光装置8により帯電、露光され暗部−700V、明部−150Vの電位を形成する。静電潜像は、現像手段である現像装置5により現像される。現像材の粒径は、平均7μmで粉砕加工で製造したものを使用する。
【0082】
ベタ記録を行った場合の感光ドラム1上のトナーの載り量は、1.0から1.5mg/cm2程度である。感光ドラム1の技集面の回転周速は、200mm/秒である。
【0083】
転写ローラ9の外周面の回転周速は、感光ドラムよりも4%遅い192mm/秒である。転写ローラ9の外径は、17mmで芯金径は、8mmである。弾性層は、NBRとエピクロルヒドリンゴムの混合体で、発泡成形している。転写ローラ9の表面にアスカーC硬度計を500gfの押し圧で当接させた場合の硬度は、28°である。
【0084】
転写ローラ9の芯金32には、片側(図9の面上で手前側)に転写ギヤ35が取り付けてある。転写ギヤ35と転写駆動ギヤ46で形成する圧力角θ1(線分jと力F1の成す角)は、20°である。
【0085】
転写ローラ9は加圧手段である非駆動側バネ29、駆動側バネ38により加圧されており、当接圧は、駆動側、非駆動側ともに500gfである。転写の加圧方向は、感光ドラム1の中心を向いている。
【0086】
転写駆動ギヤ46は、転写ギヤ35の下側で直下よりも転写ローラ9の回転方向の下流側に取り付けられ、転写駆動ギヤ46の取り付け角θ6(線分hと線分iの成す角)は、θ1と同じ20°である。
【0087】
感光ドラム1は不図示の駆動手段により矢印Uの方向に回転する。転写ローラ9も矢印Gの方向に回転する転写駆動ギヤ46から転写ギヤ35を介して駆動を伝達され、感光ドラム1にならって回転する。しかし、転写ローラ9の周速が、感光ドラム1よりも遅いため、ブレーキをかけらるように駆動され、その回転数は感光ドラム1よりも遅い。
【0088】
本実施形態では、転写駆動ギヤ46は、転写ギヤ35の下側で直下よりも転写ローラ9の回転方向の下流側で転写ギヤ35と当接する。この当接面の角度は、転写加圧方向に対して垂直になるため、転写駆動ギヤ46、転写ギヤ35に作用する力F5(転写駆動ギヤ46の歯面にかかる力)の向きは、転写加圧方向に垂直な方向になる。
【0089】
このため、転写ローラ駆動負荷が変動した場合にも転写加圧力Fsを相殺する力は発生しない。よって、印字率の高いハーフトーン画像を記録した場合にも画像の曲がりは発生せず、また、シート搬送速度が転写駆動側と非駆動側で異なる場合に発生する画像擦れといった現象も発生しなくなる。
【0090】
なお、転写駆動ギヤ46の取り付け角θ6は、転写ギヤとの圧力角θ1ときっちり同じでなくてもよく実施形態1と同様にθ1±15°より好ましくは、θ1±5°であればよい。
【0091】
以上のように構成することで、転写ローラ9の回転周速が、感光ドラム1よりも遅い場合でもハーフトーン記録時の画像曲がりや、画像擦れを防止できる。
【0092】
なお、転写ローラ9の周速が、感光ドラム1よりも遅い場合を、第二実施形態、第三実施形態の構成に当てはめるには、本実施形態と第一実施形態の関係と同様に、転写駆動ギヤの取り付け位置を、感光ドラム中心と転写ローラ中心を結ぶ線分に対して線対称の位置、角度にすればよい。
【0093】
【発明の効果】
以上説明したように、転写ローラを感光ドラムに圧接して感光ドラム上のトナー像を転写シートに転写するとともに、前記転写ローラの周速と前記感光ドラムの周速が異なる転写装置において、前記転写ローラの軸に取り付けた転写ギヤと、該転写ギヤに駆動を伝達する転写駆動ギヤと、を有し、該転写駆動ギヤを駆動した際に発生する力の方向が、前記転写ローラを前記感光ドラムに加圧する方向に対して略垂直な方向となるような配置とした。
【0094】
これにより、表面がでこぼこのシートに記録を行った場合や、ハーフトーンの記録を行った場合に、シート後端での画像のゆがみや、画像擦れを防止できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】第一実施形態にかかる画像形成装置の断面図である。
【図2】転写装置の構成図である。
【図3】シートに記録をする場合の画像の傾きの測定方法を示す図である。
【図4】転写ローラの取り付け角θ2とハーフトーン記録時の平行性の関係を示す図である。
【図5】実験に用いた転写装置の軸方向に直交する方向の断面図である。
【図6】第二実施形態に係る転写装置の構成図である。
【図7】第二実施形態に係る転写装置の軸方向に直交する方向の断面図である。
【図8】第三実施形態に係る転写装置の軸方向に直交する方向の断面図である。
【図9】第四実施形態に係る転写装置の軸方向に直交する方向の断面図である。
【図10】従来の転写装置の斜視図である。
【図11】転写ギヤと転写駆動ギヤにかかる力を説明する図である。
【符号の説明】
B …当接部
FL …駆動側加圧力
FR …転写非駆動側加圧力
Fgp、Fgr …力
Fs …加圧力
Pa …平行性
θ1 …圧力角
θ2、θ3 …取り付け角
N …転写ニップ
1 …感光ドラム
2 …帯電ローラ
3 …現像スリーブ
4 …トナー容器
5 …現像装置
6 …クリーナ
9 …転写ローラ
29 …非駆動側バネ
32 …芯金
33、34 …ドラムギヤ
35 …転写ギヤ
38 …駆動側バネ
40、41、44〜46 …転写駆動ギヤ
Claims (6)
- 転写ローラを感光ドラムに圧接して感光ドラム上のトナー像を転写シートに転写するとともに、前記転写ローラの周速と前記感光ドラムの周速が異なる転写装置において、
前記転写ローラの軸に取り付けた転写ギヤと、
該転写ギヤに駆動を伝達する転写駆動ギヤと、を有し、
該転写駆動ギヤを駆動した際に発生する力の方向が、前記転写ローラを前記感光ドラムに加圧する方向に対して略垂直な方向となるような配置としたことを特徴とする転写装置。 - 転写ローラを感光ドラムに圧接して感光ドラム上のトナー像を転写シートに転写するとともに、前記転写ローラの周速が前記感光ドラムの周速よりも速い転写装置において、
前記転写ローラの軸に取り付けた転写ギヤと、
該転写ギヤに駆動を伝達する転写駆動ギヤと、を有し、
該転写駆動ギヤを、前記転写ローラを中心にして前記感光ドラムの反対側、かつ前記感光ドラムの中心と前記転写ローラの中心を結ぶ線よりも上流側に設け、
前記転写駆動ギヤを駆動した際に発生する力の方向が、前記転写ギヤの中心と前記転写駆動ギヤの中心を通る線に垂直な線分に対して成す圧力角をθ1とし、
前記転写ローラの中心と前記転写駆動ギヤの中心を結ぶ線が、前記感光ドラムの中心と前記転写ローラの中心を結ぶ線に対して成す角をθ2とすると、
θ1とθ2の関係が、θ1−15°≦θ2≦θ1+15°であることを特徴とする転写装置。 - 転写ローラを感光ドラムに圧接して感光ドラム上のトナー像を転写シートに転写するとともに、前記転写ローラの周速が前記感光ドラムの周速よりも速い転写装置において、
前記転写ローラの軸に取り付けた転写ギヤと、
該転写ギヤに駆動を伝達する転写駆動ギヤと、を有し、
該転写駆動ギヤを、前記感光ドラムの軸方向上かつ、前記感光ドラムの中心と前記転写ローラの中心を通る線分に対して前記転写ローラの回転方向の上流側に設け、
前記転写駆動ギヤを駆動した際に発生する力の方向が、前記転写ギヤの中心と前記転写駆動ギヤの中心を通る線に垂直な線分に対して成す圧力角をθ1とし、
前記転写ローラの中心と前記転写駆動ギヤの中心を結ぶ線が、前記感光ドラムの中心と前記転写ローラの中心を結ぶ線に対して成す角をθ3とすると、
θ1とθ3の関係が、θ1−15°≦θ3≦θ1+15°であることを特徴とする転写装置。 - 転写ローラを感光ドラムに圧接して感光ドラム上のトナー像を転写シートに転写するとともに、前記転写ローラの周速が前記感光ドラムの周速よりも速い転写装置において、
前記転写ローラの軸に取り付けた転写ギヤと、
該転写ギヤに駆動を伝達する2つの転写駆動ギヤと、を有し、
前記転写ローラの中心と駆動を伝達するギヤの中心を結んだ線分が作る角度の二等分線が、前記感光ドラムの中心と前記転写ローラの中心を通る線分よりも前記転写ローラの回転方向の上流側で、
前記それぞれの転写駆動ギヤを駆動した際に発生する力の方向が、前記転写ギヤの中心と前記それぞれの転写駆動ギヤの中心を通る線に垂直な線分に対して成す圧力角をθ1とし、
前記転写ローラ中心と前記2つの転写駆動ギヤで作る角度の二等分線が、前記感光ドラムの中心と前記転写ローラの中心を結ぶ線と成す角をθ5とすると、
θ1とθ5の関係が、θ1−15°≦θ5≦θ1+15°であることを特徴とする転写装置。 - 転写ローラを感光ドラムに圧接して感光ドラム上のトナー像を転写シートに転写するとともに、前記転写ローラの周速が前記感光ドラムの周速よりも遅い転写装置において、
前記転写ローラの軸に取り付けた転写ギヤと、
該転写ギヤに駆動を伝達する転写駆動ギヤと、を有し、
該転写駆動ギヤを、前記転写ローラを中心にして前記感光ドラムの反対側、かつ前記感光ドラムの中心と前記転写ローラの中心を結ぶ線よりも下流側に設け、
前記転写駆動ギヤを駆動した際に発生する力の方向が、前記転写ギヤの中心と前記転写駆動ギヤの中心を通る線に垂直な線分に対して成す圧力角をθ1とし、
前記転写ローラの中心と前記転写駆動ギヤの中心を結ぶ線が、前記感光ドラムの中心と前記転写ローラ中心を結ぶ線と成す角をθ6とすると、
θ1とθ6の関係が、θ1−15°≦θ6≦θ1+15°であることを特徴とする転写装置。 - 請求項1乃至6のいずれか1項に記載の転写装置と、
転写シートを前記転写装置へ搬送する搬送手段と、を有することを特徴とする画像形成装置。
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2011136782A (ja) * | 2009-12-28 | 2011-07-14 | Fuji Xerox Co Ltd | 用紙搬送装置及びこれを備えた画像形成装置 |
JP2012032659A (ja) * | 2010-07-30 | 2012-02-16 | Canon Inc | 画像形成装置 |
JP2016142969A (ja) * | 2015-02-04 | 2016-08-08 | 京セラドキュメントソリューションズ株式会社 | 画像形成装置 |
WO2017135082A1 (ja) * | 2016-02-01 | 2017-08-10 | 三菱重工業株式会社 | ギアド圧縮機 |
-
2003
- 2003-07-04 JP JP2003192010A patent/JP2005025039A/ja active Pending
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---|---|---|---|---|
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