JP2010276784A - 画像形成装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】転写ローラの振動による黒点やジッタや濃度ムラをおさえることができる画像形成装置を提供する。
【解決手段】転写ローラ10は感光体ドラム7とは所定の速度差をもって駆動され、駆動力は感光体ドラム7と同軸上の駆動歯車56,57より転写ローラ10の同軸上の転写歯車54,55に入力される。転写ローラ10は、軸方向における所定の紙サイズ幅に対応する部分を一定の外径とし、その部分より両端部側の外径を軸方向外側へ向けて漸次大きくする逆クラウン形状としている。
【選択図】図6

Description

本発明は、複写機、プリンタ、ファックス、これらの複合機等の印刷品質を向上させる画像形成装置に関する。
従来、電子写真方式を採用する画像形成装置は以下のようなものが知られている。
帯電手段によって一様に帯電されたOPCやアモルファスシリコン等の感光層をもつ感光ドラムの表面が、画像情報に応じてレーザあるいはLED等で露光されることにより静電潜像が形成される。次に、該静電潜像は現像手段によりトナー像に現像され、このトナー像は転写手段において、転写材(用紙)に転写される。次に、転写材は分離装置により、感光ドラムから分離され、定着装置により転写材上のトナー像を転写材に定着させ、画像が出力される。
このような画像形成装置においては、感光ドラム(像担持体)と転写ローラ間の転写ニップを転写材が通過するときに、転写ローラにバイアス電圧を印加するバイアス電源が設けられる。バイアス電源よりトナーと逆極性の転写バイアスが印加されると、感光体上のトナー像は転写電界により転写材に転写される。また、感光体の回転方向で転写ニップより下流側には、転写後の感光体表面の残留トナーを除去するクリーニング部材が設けられる。
像担持体にアモルファスシリコン(a−Si)感光体を用いる場合、帯電ローラなどの帯電手段により感光体表面を正帯電させ、露光後の潜像を正帯電トナーにより反転現像し、転写工程において、転写ローラにトナーと逆極性の負極性バイアスを印加することにより転写材上にトナー像を転写している。
アモルファスシリコンドラムを用いた場合、負極性の転写バイアスに対して感光層の抵抗値あるいは容量成分が小さいため、必要な転写電界を得るためには、転写バイアスの出力電流を大きくする必要があり、特に幅方向寸法の短いサイズの転写材においては、大サイズに比べて転写ローラが直接感光体に接触する割合も大きいため、出力電流を高めに設定している。
また、アモルファスシリコンドラムは表面硬度が高く摩耗し難いため、長寿命に適しており、高速、高耐久マシンに搭載される。このため転写ローラは大電流を流すような使用環境においても、抵抗変動の少ない、耐久性に優れたものが必要となる。高耐久性をもち、大電流バイアスの印可においても抵抗変動が小さい様な転写ローラでは、たとえば、EPDMをベースポリマーにカーボンを分散させ導電付与した電子導電タイプの発泡スポンジローラが使用される。この転写ローラにおいては、体積抵抗値として7〜7.5logΩあたりのものが望ましく、抵抗安定性を考慮するとカーボンの分散量を増やす必要があるためゴム硬度は概ね35度以上のものになる。
他方、イオン導電タイプの転写ローラにおいては、使用環境(温湿度)での抵抗変動が大きく、また、転写バイアスの大電流印加により抵抗上昇の課題がある。
転写ローラのゴムを低硬度にした場合は、耐久時におけるローラ削れが懸念され、このような場合、スキューや等倍度不良、転写ズレ等の問題が発生する可能性がある。
このようにアモルファスシリコンドラムを搭載するシステムに転写ローラを使用すべく高耐久のものとした場合、そのゴム硬度は35度を上回るものになることが多い。
また、一般的に、感光体ドラムより直接転写材にトナー像を転写するシステムにおいては、感光体と転写ローラには速度差(4%〜6%)を設けていることが多い。これは、転写前ガイドの搬送負荷に対して、感光体ドラムと転写ローラのニップ部での転写材搬送速度を維持するためである。そのため、転写押圧の設定が低い、あるいは、転写ローラと感光体や転写材との摩擦力が高い場合等では、転写ローラの振動が発生しやすく、その振動により感光体ドラムより転写ローラが離間し易い。
図8の(a)及び(b)(符号は実施例と同じ符号を付す)に示すように、通常、転写ローラ10の駆動力は、転写ローラ10の軸上片側端部の転写歯車55より入力される。感光体ドラム7もしくは転写材と転写ローラ10との速度差や摩擦力、駆動歯車からの駆動力と、転写荷重設定等により、転写ローラ10の振動(ドラムからの逃げ)の状態は異なる。例えば、感光体ドラム(あるいは転写材)と転写ローラの摩擦力が大きくなると転写ローラを駆動する駆動歯車のトルクが大きくなり、ローラ軸上片側から入力している駆動側が逃げ易くなる(図8の(b)参照)。従って、一般的に転写ローラの荷重設定は、駆動歯車側の荷重を大きくしている。
特開平6−130846号公報(該公報には、転写ローラなどの軸方向中間部と両端位置の外径を変化させて、転写材にループが生じるのを防止する技術が開示されている。) 特開2006−113283号公報(該公報には、転写時において像担持体と転写ローラ間に転写圧を付与する転写バネと転写ローラを駆動するための駆動源と連結されている転写駆動歯車が開示されている。)
第1の問題点として、ゴム硬度が比較的高い転写ローラ10を用いる場合において、例えば転写ローラゴム部の長手方向寸法よりも短い幅寸法の転写材(すなわち、幅の狭い用紙)を通紙した場合、図8の(a)に示すように、転写ローラと転写材が接触している部分の転写材の両端部のエッジ近傍(1〜2mm)において、転写材の厚みや転写ローラの振動(逃げ)の影響により、転写ローラと感光体ドラム間に生じるエアギャップaが大きくなり、転写ローラのゴム硬度が高いため、図8の(a)に示すように、ゴム弾性でそのエアギャップに追従することができなくなることがある。そのため、耐久使用時において、感光体表面が破壊され黒点が発生することがある。
第2の問題点として、前述したように、転写ローラの駆動力は転写ローラ軸上片側端部より入力され、転写ローラの付勢力は、駆動歯車側を大きく、反駆動側を小さくして、転写ローラと感光体ドラム間の接触圧を均等にしようとしていた。しかしながら、感光体、もしくは転写材と転写ローラ間の摩擦力は種々の条件により変化することにより、軸方向の両端部のどちらかが逃げやすくなることが多い。そのため、図8の(b)に示すように、一端側に大きなエアギャップbが生じ、他端側に小さなエアギャップcが生じるようなことがある。
ところが、小サイズ通紙時においては、感光体ドラム7の非通紙域の表面摩擦係数は、転写ローラの放電によるオゾン生成物の付着の影響や、転写材による表面の研磨が無いために高くなりやすく、転写ローラ10との接触部分の摩擦力が大きくなるため、駆動側が逃げ易くなる(エアギャップc>b)。また逆に、例えば、大サイズ通紙時のように、転写ローラ部と感光体ドラムとの接触がないため、小サイズに比べ摩擦力が小さい場合は反駆動側が逃げやすくなる(エアギャップb>c)。しかし、転写材の表面μによってもこの状況も変化することになる。
また、全体的に転写押圧を上げ過ぎると感光体ドラム7の表面の研磨ムラや、厚紙通紙時の中抜け現象等の問題が発生する。
このように、転写荷重の設定のみでは、転写ローラの振動を防止することは難しい。
そのような場合、前述のような理由から転写バイアス出力の大きな状況において、その空隙を放電する電圧が高くなり、それがドラムの耐圧を超えると、感光層が破壊され、感光体表面に電荷の保持が出来なくなり、黒点が発生することになる。
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、アモルファスシリコンドラムを用いたシステムにおいて、小サイズの転写材を通紙した場合においても、用紙幅のエッジ部外側の感光層の破壊による黒点の発生を防止し、転写ローラの振動によるジッタや濃度ムラを抑えることができる画像形成装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明の画像形成装置は、像担持体上に形成されたトナー像の極性とは逆極性の電圧を転写材の裏面から印加して、像担持体上のトナー像を転写材表面に転写させる転写手段を備えた画像形成装置において、前記転写手段は所定の付勢力をもって像担持体表面に直接接触する転写ローラであって、当該転写ローラは像担持体とは所定の速度差をもって駆動され、該転写ローラは、所定の紙サイズ幅に対応する部分を一定の外径とし、その部分より両端部側の外径を軸方向外側へ向けて漸次大きくする逆クラウン形状とした。
上記画像形成装置は、前記像担持体に対する転写ローラの付勢力を少なくとも2段階の切り替を可能とする付勢力変更手段を設け、該付勢力変更手段によって小サイズ通紙時には最大サイズ通紙時よりも転写ローラの付勢力を小さくすることができる。
上記画像形成装置の前記転写ローラの付勢力は、転写ローラ両端部のそれぞれの荷重に対して、別個に切り替え可能とすることができる。
また、上記目的を達成するために、上記画像形成装置は、像担持体上に形成されたトナー像の極性とは逆極性の電圧を転写材の裏面から印加して、像担持体上のトナー像を転写材表面に転写させる転写手段を備えた画像形成装置において、前記転写手段は所定の付勢力をもって像担持体表面に直接接触する転写ローラであって、該転写ローラは像担持体とは所定の速度差をもって駆動され、駆動力は像担持体と同軸上の駆動歯車より転写ローラ同軸上の転写ギヤに入力され、駆動力は転写ローラ長手方向両端部より入力されるようにした。
上記画像形成装置の像担持体に対する転写ローラの付勢力は、転写ローラ軸両端部に負荷され該両端部への付勢力は、略同一とすることができる。
上記画像形成装置の前記像担持体上および転写ローラ軸上の両端部に形成される駆動歯車は、両者間のギヤピッチが略半位相ずらすことが好ましい。
上記画像形成装置は、前記転写ローラは所定の紙サイズ幅に対応する部分を一定の外径とし、その部分より軸方向外側の外径を軸方向外側へ向けて漸次大きくする逆クラウン形状とすることができる。
上記画像形成装置は、前記像担持体に対する転写ローラの付勢力を少なくとも2段階の切替えを可能とする付勢力変更手段を設け、必要に応じて、該付勢力変更手段が前記転写ローラの付勢力を変更可能とすることができる。
上記画像形成装置の前記付勢力変更手段は、前記像担持体に対する転写ローラの付勢力について、小サイズ通紙時には最大サイズ通紙時よりも小さくすることができる。
上記画像形成装置の前記像担持体は、a−Si感光体とすることができる。
転写ローラを少なくとも最小通紙サイズ幅をストレート形状とし(あるいは、使用頻度の高い小サイズ通紙幅をストレート形状とし)、そのストレート部の両端部よりローラ外側へ向かって徐々に外径が大きくなる逆クラウン形状とすることにより、小サイズ端部外側のエアギャップに対する追従性が向上し、ドラム感光層破壊による黒点発生を抑制することができる。
転写ローラ押圧力を駆動側と反駆動側とを共にあるいは別個に少なくとも2段階に切り替え可能とし、用紙サイズによりその押圧力を切り替え、小サイズ時は押圧力を下げ、大サイズ時には押圧力を高くする。このようにすることにより、小サイズ通紙時に大サイズ通紙時と比べて、転写ローラと感光体接触部の摩擦係数が高くなったとしても、転写ローラの振動を極力抑えることができ、黒点発生を抑制することができる。
転写ローラ押圧力を駆動側と反駆動側とを共にあるいは別個に、用紙サイズ、用紙厚み、温湿度環境、画像濃度、感光体ドラムの表面状態、プロセス速度等により切り替え可能とする。このようにすることにより、転写ローラとドラム(あるいは転写材)との速度差や摩擦力、駆動歯車からの駆動力に対して、適切な転写荷重のバランスをとり、転写ローラの振動(ドラムからの逃げ)の状態を極力抑えることができ、黒点発生を抑制することができる。
転写ローラの駆動力をその軸の両端部より入力することにより、転写荷重設定を両端部均等にすることができ、また、その設定値を低減することができる。従って、必要以上の押圧力がかからず、感光体と転写ローラの速度差があっても従前よりもローラ部の摩擦力は少なくなり、転写ローラの振動は少なくできる。また、従前では、感光体あるいは転写材と転写ローラ間の摩擦力の大きさによっては、転写ローラの駆動側あるいは反駆動側のどちらかがドラムから逃げやすくなることがあり、その場合、特に黒点が顕著になることがあったが、両端部より駆動入力することにより、片側のみエアギャップが大きくなることを防ぐことができ、黒点の顕著な発生を防止することができる。
転写ローラの駆動力をその軸の両端部より入力するようにしたものにおいて、両端部の駆動歯車の位相をギヤピッチの半位相ずらすことにより、ギヤピッチ毎に発生する振動を低減することができ、ジッタ、や濃度ムラ、ギヤピッチで発生する黒点を抑制することができる。
転写ローラの駆動力をその軸の両端部より入力するようにしたものにおいて、転写ローラを少なくとも最小通紙サイズ幅をストレート形状とし(あるいは、使用頻度の高い小サイズ通紙幅をストレート形状とし)、そのストレート部の両端部よりローラ外側へ向かって徐々に外径が大きくなる逆クラウン形状とすることにより、小サイズ端部外側のエアギャップに対する追従性が向上し、ドラム感光層破壊による黒点発生を抑制することができる。
転写ローラの駆動力をその軸の両端部より入力するようにしたものにおいて、転写ローラ付勢力を少なくとも2段階に切り替え可能とし、用紙サイズによりその押圧力を切り替え、小サイズ時は押圧力を下げ、大サイズ時には押圧力を高くする。このようにすることにより、小サイズ通紙時に大サイズ通紙時と比べて、転写ローラと感光体接触部の摩擦係数が高くなったとしても、転写ローラの振動を極力抑えることができ、黒点発生を抑制することができる。
転写ローラの駆動力をその軸の両端部より入力するようにしたものにおいて、転写ローラ付勢力を、用紙サイズ、用紙厚み、温湿度環境、画像濃度、感光体ドラムの表面状態、プロセス速度等により切り替え可能とする。このようにすることにより、転写ローラとドラム(あるいは転写材)との速度差や摩擦力、駆動歯車からの駆動力に対して、適切な転写荷重が設定でき、転写ローラの振動(ドラムからの逃げ)の状態を極力抑えることができ、黒点発生を抑制することができる。
本発明の実施形態による画像形成装置の概略断面図である。 図1の感光体ドラム及び転写ローラ周辺の概略断面図である。 本発明の第1の実施形態で用いられている転写ローラとその周辺の一部を示す正面図である。 本発明の第1の実施形態で用いられている感光体ドラムと転写ローラとその周辺の一部を示す正面図である。 本発明の第2の実施形態で用いられている感光体ドラムと転写ローラとその周辺の一部を示す正面図である。 本発明の第3の実施形態で用いられている感光体ドラムと、転写ローラを主体としたそれらの正面図である。 本発明の第3の実施形態で用いられている転写ローラとその周辺の一部を示す正面図である。 従来の画像形成装置の転写ローラと感光体ローラとのギャップの関係を示す正面図であり、(a)は転写ローラの幅に対して用紙の幅が狭いときに用紙の両端に生じるエアギャップを示す、(b)は転写ローラと感光体ドラム摩擦力の相違によって生じるエアギャップを示す。
以下、本発明の第1の実施形態による画像形成装置について添付図面を参照して説明する。
図1を参照して、画像形成装置としてのレーザプリンタ1(以下、単に「プリンタ1」と略称する)は、ほぼ直方体形状の装置本体としてのプリンタ本体2を備えている。なお、プリンタ本体2は図1中の右側を装置の前方として説明する。
プリンタ本体2の下部には、給紙カセット16が配設され、給紙カセット16内には、一端が軸21まわりに回動自在に支持された用紙載置板である底板22、底板22の他端を上方に押し上げる圧縮コイルばね28などが配設されている。底板22上に積層・収容された用紙の先端部における上面は、プリンタ本体2内に配設されたピックアップローラ23に圧接される。ピックアップローラ23は、用紙(転写材)を給紙カセット16から搬送路15側へ引き出す役割を果たす。
搬送路15の入口には、分離ローラ対18が設けられ、下流側へ向かって、搬送ローラ対19及びレジストローラ対20が配設されている。レジストローラ対20の上流側には、搬送される用紙を検知することができる用紙検知センサSが配設されている。
レジストローラ対20の下流側でプリンタ本体2内のほぼ中央領域には、像担持体である感光体ドラム7が配設され、感光体ドラム7は、図1において時計方向に回転駆動される。感光体ドラム7の感光体としては、アモルファスシリコン(若しくはアモルファスシリコン系)のものを使用している。
感光体ドラム7の周囲には、主帯電ローラ8、現像装置の現像スリーブ9、転写ローラ10、クリーニングローラ11及びクリーニングブレード12、図示しない除電器などが備えられている。現像装置は、現像ハウジング37内に配設された現像スリーブ9及び現像ハウジング37内にトナーを補給するトナーカートリッジ39を備えている(図2参照)。プリンタ本体2内の上部位置には、入力された画像情報をレーザ光に変換し、感光体ドラム7の表面に照射するレーザスキャニングユニットLSUが配設されている。
図示しない帯電バイアス電源装置により主帯電ローラ8に帯電バイアスが印加されると、感光体ドラム7の表面が一様に帯電させられる。実施形態においては正極性の帯電バイアスが印加され、感光体ドラム7の表面は一様に正帯電させられる。
現像バイアス電源装置により、現像スリーブ9に現像バイアスが印加されると、レーザスキャニングユニットLSUによって露光されることにより感光体ドラム7の表面に形成された静電潜像が現像される。実施形態においては、帯電バイアスの極性と同じ正極性のDC成分を重畳した交流の現像バイアスが印加され、磁性を有する一成分現像剤であるトナーが、感光体ドラム7の表面に形成された静電潜像に対し反転現像させられるよう構成されている。
ここで、本発明に係わる転写ローラ10について詳細について図2〜図4を参照にして説明する。
なお、図2は、画像形成部とその周辺の概略側面図であり、図3は転写ローラ10の正面図、図4は感光体ドラムと転写ローラが併設されている状態の正面図である。
転写ローラ10は、感光体ドラム7の下部に配設され、ローラ本体41は本実施形態では、EPDMをベースポリマーにカーボンを分散させ導電付与した電子導電タイプの発泡スポンジローラが使用される。また、体積抵抗値として7〜7.5logΩあたりのものが望ましく、ゴム硬度は概ね35度以上のものを使用している。
図3に示すように、ローラ本体41は、ローラ軸42の軸方向における中間領域W1は同一径であり、中間位置よりも外側領域W2の範囲は軸方向外側に向かって漸次緩やかに拡径する逆クラウン形状に形成されている。中間領域W1の幅の決定は、選択方法が2通りあり、1つは転写ローラ10の通紙可能な用紙の最小幅か若しくは、プリンタ本体2で使用される用紙のうち、大サイズ用紙幅を除く、最も使用される用紙の用紙幅に設定する。また、中間領域W1が形成される位置は、それらの用紙が通る位置に一致するようにする。
転写ローラ10のローラ軸42は、感光体ドラム7のローラ軸(図示せず)と同様に、プリンタ本体2の幅方向に軸心を向けて配設されている。ローラ軸42は、左右両端部の各々がローラ軸受け43,44に対して回転可能に支持されている。各ローラ軸受け43,44は、断面が矩形形状であって、中央部から上方へわたって、上方が開放されているU字形状の支持溝44a(図2に一方のローラ軸受け44のみ示し、他方のローラ軸受け43も同一形状である)が形成され、支持溝44aにローラ軸42が支持される。
各軸受け43,44は、付勢力変更手段45,46によって支持され、図4中の左方の付勢力変更手段45は左方の軸受け43に付勢力を付加し、右方の付勢力変更手段46は右方の軸受け44に付勢力を付加する。
図4に示すように、各付勢力変更手段45,46は、コイルバネ47,48、作動板49,50及び偏心カム51,52を備えている。コイルバネ47,48は上端部が各対応して配設されているローラ軸受け43,44の底部に取付けられ、下端部は平板状の作動板49,50に取付けられている。コイルバネ47,48はローラ軸受け43,44の下面と作動板49,50の上面との間に圧縮状態で装着されている。作動板49,50の底面には、偏心カム51,52が接するようにして配設されている。偏心カム51,52は、図示しないプリンタ本体2側の固定部に取付けられた偏心軸52a(図2に一方のみ示す)に一体的に軸支される。偏心カム51,52は、作動板49,50の底面に接しており、偏心カム51,52が回転することによって、偏心カム51,52の半径方向の長さが異なるので、作動板49,50は上下動することができる。
作動板49,50が上下動すると、ローラ軸受け43,44と作動板49,50との間の長さが変動し、コイルバネ47,48が伸縮する。その結果、ローラ軸42を介してコイルバネ47,48の付勢力が転写ローラ10に伝達され、転写ローラ10が感光体ドラム7に対し転写押圧力を付与する。
図2に示すように、偏心カム51,52の偏心軸51a,52aは、該偏心軸51a,52aに連結された制御モータなどを含む機構部59に連結され、機構部59は該機構部59を制御する制御部60に連結されている。制御部60は図示しないプリンタ本体2に設けられている図示しない用紙選択ボタンや用紙幅検出センサなどによって、偏心カム51,52の回転角を、用紙サイズや感光体ドラム7の摩擦係数などに応じて偏心軸51a,52aを制御するように構成されている。また、制御部60は付勢力変更手段45,46を各々独立して制御することができ、転写ローラ10の両端に負荷する感光体ドラム7に対する転写押圧力を同一負荷にしたり、異なる転写押圧力を負荷することができる。
図4を参照にして、転写ローラ10の一方(右)側のローラ軸42の端部は、ローラ軸受け44を貫通して、その先端部にはすば歯車である転写歯車55が取付けられている。転写歯車55は、本実施形態では感光体ドラム7の端部に取付けられているはすば歯車である駆動歯車57と噛合している。転写歯車55と駆動歯車57の速度比は、転写ローラ10の外周面の回転速度が感光体ドラム7の外周面の回転速度よりも4%〜6%速くなるように設定している。
なお、転写ローラ10は、感光体ドラム7に対しコイルバネ47,48のバネ荷重によって転写押圧力を加えられるようにしているため、ローラ軸42は固定されていない。
図1に戻って、搬送路15における感光体ドラム7の下流側には、定着装置24が配設されている。定着装置24は、熱ローラ25と、熱ローラ25に下方から圧接された圧ローラ26とを備えている。搬送路15における定着装置24のさらに下流側には、搬送ローラ対27が配設されている。搬送ローラ対27は、駆動ローラ30と、駆動ローラ30に圧接された従動ローラ31とを備えている。搬送ローラ対27の下流側には排出搬送路29が配設されている。
排出搬送路29は、プリンタ本体2の、後壁の内側に沿って上方に延在し、上端部においてプリンタ本体2の前方側にカーブして上記排出口5に接続されている。排出搬送路29の、上下方向におけるほぼ中央位置には、搬送ローラ対32が配設され、上端(下流端)には排出ローラ対33が配設されている。搬送ローラ対32及び排出ローラ対33は、それぞれ、駆動ローラと、駆動ローラに圧接された従動ローラとで構成されている。
プリンタ本体2の上面には排紙トレイ4が形成されている。排紙トレイ4は、後方側が低く位置するように緩く傾斜した傾斜面とこの傾斜面の前方側へ続く平面とによって構成されている。排紙トレイ4は、後述するように画像形成後にシート排出口5から前方に排出されたシートを載置する。プリンタ本体2の、前面には、手差し用給紙トレイ蓋6が配設され、上端側が前方に開くように構成されている。
なお、図示しないが、プリンタ本体2には、パソコンなどの用紙選択、プリンタの用紙選択ボタンや、プリンタ本体に配設された用紙サイズ検知センサーなどで用紙のサイズを検知する公知の機能が設けられている。
次に、本実施形態の画像形成装置の作用について説明する。
なお、本実施形態(以下の第2及び第3の実施形態も同じ)では、大サイズの用紙をA4とし、頻繁に使用される小サイズの用紙をB5として説明する。
例えば、図1に示すプリンタ1において、カセット16に配設している用紙A4を用いて用紙の印刷を行うときは、作業者によって、パソコンからプリンタ1の制御部60にプリント信号が送信され、プリンタ本体2に用紙情報が制御部60にインプットされる。
用紙A4が大サイズ幅であり、付勢力変更手段45,46がA4位置にセットされていない状態であれば、制御部60が機構部59を制御して偏心カム51,52を、現印刷環境に応じて、好ましい初期位置に適合するようにセットする。
例えば、付勢力変更手段45,46がB5サイズにセットされているような状態では、制御部60は偏心カム51,52を回転させてローラ軸受け43,44と作動板49,50との間の距離を狭くし、A4位置にセットする。この際、制御部60は、転写ローラ10の感光体ドラム7への転写押圧力を駆動側(転写歯車55がある側)と反駆動側とを別個に、用紙サイズ、用紙厚み、温湿度環境、画像濃度、感光体ドラムの表面状態、プロセス速度等の情報を加味して切り替える。
通常であれば、大サイズ通紙時であるので、制御部60は、付勢力変更手段45,46をコイルバネ47,48が縮む方向にセットし、転写ローラ10の感光体ドラム7に対する転写押圧力を増加させる。そして、従来例で述べた通り、大サイズ通紙時では転写ローラ部の摩擦力が小さく、反駆動側が逃げやすくなるので、必要であれば、転写中は通常よりも反駆動側のローラ軸受け43側の転写押圧力を強くして、エアギャップをなくし、放電による感光体ドラム7の感光層の破壊を防止する。
次いで、主帯電ローラ8により一様に帯電された感光体ドラム7の表面がレーザスキャニングユニットLSUに露光されることにより静電潜像が形成され、この静電潜像は現像装置により現像されてトナー像となる。このトナー像は、転写装置の転写ローラ10によって、給紙カセット21から所定のタイミングで搬送されたシートPの片面に転写される。
用紙A4が感光体ドラム7と転写ローラ10とのニップを通り抜けるとき、用紙は転写ローラ10の中央領域W1を越えて、外側領域W2にわたって移送される。したがって、転写ローラ10と感光体ドラム7が直接接触する部分が少なく比較的安定した状態で用紙に画像が転写される。
必要があれば、制御部60は転写ローラ10と感光体ドラム7(あるいは用紙)との速度差や摩擦力、駆動歯車からの駆動力に対して、適切な転写荷重のバランスをとるため、付勢力変更手段45,46を制御し、転写ローラ10の振動(ドラムからの逃げ)の状態を極力抑えてもよい。
図1に示すように、トナー像が転写されたシートPは、定着装置24に搬送され、定着装置24を通過する間に熱定着される。トナー像が定着されたシートPは、搬送ローラ対31、搬送ローラ対32及び排出ローラ対33により、排出搬送路29を通って排出口5から排紙トレイ4にフェイスダウンの状態で排出される。
印刷が連続印刷である場合、制御部60は偏心カム51,52を再度初期位置にセットし、次の印刷を同様の手順で始める。
次に、小サイズの用紙B5を印刷する場合について説明する。
先ず、作業者は手差しトレイ6を利用して、用紙を手差しトレイ6にセットする。
作業者によって、パソコンからプリンタ1の制御部60にプリント信号が送信されると、プリンタ本体2に用紙情報が制御部60にインプットされる。用紙が通常頻繁に使用される小サイズ幅であり、制御部60が機構部59を制御して偏心カム51,52をB5サイズの用紙に適合するようにセットする。この場合、付勢力変更手段45,46が、カセット16に収容されているA4サイズの用紙にセットされている時には、制御部60は偏心カム51,52を回転させてローラ軸受け43,44と作動板49,50との間の距離を大きくし、B5位置にセットする。この際、制御部60は、転写ローラ10の感光体ドラム7への転写押圧力を駆動側(転写歯車55がある側)と反駆動側とを別個に、用紙サイズ、用紙厚み、温湿度環境、画像濃度、感光体ドラムの表面状態、プロセス速度等の情報を加味して切り替える。したがって、制御部60は、付勢力変更手段45,46をコイルバネ47,48が伸びる方向にセットし、転写ローラ10の感光体ドラム7に対する転写押圧力が軽減する。
この用紙B5が感光体ドラム7と転写ローラ10とのニップを通り抜けるとき、用紙は転写ローラ10の中央領域W1を移送される。転写ローラ10は、中央領域W1が同一径で形成され、中央領域W1の外側の外側領域W2に向かって漸次外径が大きくなるような逆クラウン形状としたことにより、用紙B5の両端部に生じていたエアギャップをなくし、黒点の発生を抑制することができる。
外側領域W2では、直接、感光体ドラム7と転写ローラ10の表面が接し、また両者に4%〜6%の速度差が生じている。このとき、小サイズの用紙B5の通紙時には大サイズの用紙A4の通紙時と比べて、転写ローラの放電によるオゾン生成物の付着の影響や、転写材による表面の研磨が無いために、転写ローラ10と感光体ドラム7の接触部の摩擦係数が高くなることがある。このような状態では、感光体ドラム7と転写ローラ10との接触部分の摩擦力が大きくなるため、駆動側が逃げ易くなる。よって、制御部60が付勢力変更手段46を適宜制御し、転写ローラ10の感光体ドラム7に対する転写押圧力を適宜(強め)調整し、エアギャップをなくし、放電による感光体ドラム7の感光層の破壊を防止している。
こうして、転写ローラ10と感光体ドラム7(あるいは用紙)との速度差や摩擦力、駆動歯車からの駆動力に対して、適切な転写荷重のバランスをとり、転写ローラ10の振動(ドラムからの逃げ)の状態を極力抑えることができ、感光層の破壊を防止し黒点発生を抑制することができる。
次に、本発明の第2の実施形態について図5を参照しながら説明する。
なお、本実施形態では、上記第1の実施形態と同一部分について同一の符号を付して説明する。また、上記実施形態と同一部分については、重複して説明する部分もあるが、説明を省略した部分については、上記第1の実施形態と同じ構成である。
図5に示す感光体ドラム7は、感光体としてアモルファスシリコン(若しくはアモルファスシリコン系)を使用している。感光体ドラム7の一端側には、はすば歯車である駆動歯車56が取付けられている。
転写ローラ10は、感光体ドラム7の下部に配設され、ローラ本体41は本実施形態では、EPDMをベースポリマーにカーボンを分散させ導電付与した電子導電タイプの発泡スポンジローラが使用される。また、体積抵抗値として7〜7.5logΩあたりのものが望ましく、ゴム硬度は概ね35度以上のものを使用している。
転写ローラ10のローラ本体41は、軸方向一端部から他端部まで同一径である。転写ローラ10のローラ軸42は、左右両端部の各々がローラ軸受け43,44に対して回転可能に支持されている。各ローラ軸受け43,44は、付勢力変更手段45,46によって支持され、付勢力変更手段45,46は上記第1の実施形態のものと同じ構造である。
転写ローラ10の他端側のローラ軸42の端部は、ローラ軸受け43を貫通して、その先端部にはすば歯車である転写歯車54が取付けられている。転写歯車54は、本実施形態では感光体ドラム7の駆動歯車56と噛合して駆動される。転写歯車54と駆動歯車56の速度比は、転写ローラ10の外周面の回転速度が感光体ドラム7の外周面の回転速度よりも4%〜6%速くなるように設定している。
転写歯車54と55は同一ピッチ、同一形状のものが使用され、駆動歯車56と57は同一ピッチ、同一形状のものが使用される。そして、一方側の転写歯車55と駆動歯車57の噛合は、他方側の転写歯車54と駆動歯車56の噛合に対して、歯車の半ピッチ分だけずらすように取付けてある。言い換えれば、感光体ドラム7の左右の駆動歯車56と57は半ピッチずらして取り付け、転写ローラ10の左右の転写歯車54と55は、半ピッチずらして取付けている。
なお、転写ローラ10は、感光体ドラム7に対しコイルバネ47,48のバネ荷重によって転写押圧力を加えられるようにしているため、ローラ軸42は固定されていない。したがって、感光体ドラム7の駆動歯車56,57の回転による振動や衝撃によって、コイルバネ47,48の付勢力に抗して、ローラ軸42が感光体ドラム7とは離れた側へ振動するような影響を受ける。
次に、本第2の実施形態における画像形成装置の作用について説明する。
例えば、図1に示すプリンタ1において、カセット16に配設している用紙A4を用いて用紙の印刷を行うときは、作業者によって、パソコンからプリンタ1の制御部60にプリント信号が送信されと、プリンタ本体2に用紙情報が制御部60にインプットされる。
用紙サイズが小サイズ幅にセットされている状態であり、付勢力変更手段45,46がA4位置にセットされていない状態であれば、制御部60が機構部59を制御して偏心カム51,52をA4サイズの用紙に適合するようにセットする。
詳しくは、付勢力変更手段45,46がB5サイズにセットされているような状態では、制御部60は偏心カム51,52を回転させてローラ軸受け43,44と作動板49,50との間の距離を狭くし、A4位置にセットする。この際、制御部60は、転写ローラ10の感光体ドラム7に対する転写押圧力を両側共にあるいは別個に、用紙サイズ、用紙厚み、温湿度環境、画像濃度、感光体ドラムの表面状態、プロセス速度等の情報を加味して切り替える。この結果、制御部60は、付勢力変更手段45,46をコイルバネ47,48が縮む方向にセットし、転写ローラ10の感光体ドラム7の転写押圧力を増加させる。
用紙A4が感光体ドラム7と転写ローラ10とのニップを通り抜けるとき、転写ローラ10と感光体ドラム7の両端部の荷重バランスが良いので比較的安定した状態で用紙に画像が転写される。
次に、小サイズの用紙B5を印刷する場合について説明する。
先ず、作業者は手差しトレイ6を利用して、用紙を手差しトレイ6にセットする。
作業者によって、パソコンからプリンタ1の制御部60にプリント信号が送信されると、プリンタ本体2に用紙情報が制御部60にインプットされる。用紙が通常頻繁に使用される小サイズ幅であり、制御部60が機構部59を制御して偏心カム51,52をB5サイズの用紙に適合するようにセットする。この場合、付勢力変更手段45,46が、カセット16に収容されているA4サイズの用紙にセットされている時には、制御部60は偏心カム51,52を回転させてローラ軸受け43,44と作動板49,50との間の距離を大きくし、B5位置にセットする。この際、制御部60は、転写ローラ10の感光体ドラム7に対する転写押圧力を両側共にあるいは別個に、用紙サイズ、用紙厚み、温湿度環境、画像濃度、感光体ドラムの表面状態、プロセス速度等の情報を加味して切り替える。したがって、制御部60は、付勢力変更手段45.46をコイルバネ47,48が伸びる方向にセットし、転写ローラ10の感光体ドラム7に対する転写押圧力が軽減する。
この用紙B5が感光体ドラム7と転写ローラ10とのニップを通り抜けるとき、直接、感光体ドラム7と転写ローラ10の表面が接し、また両者に4%〜6%の速度差が生じている。このとき、小サイズの用紙B5の通紙時には大サイズの用紙A4の通紙時と比べて、転写ローラの放電によるオゾン生成物の付着の影響や、転写材による表面の研磨が無いために、転写ローラ10と感光体ドラム7との接触部の摩擦係数が高くなることがある。
しかし、転写ローラ10の駆動力をそのローラ軸42の両端部より入力し、転写荷重設定をローラ軸42の両端部に均等にし、付勢力を低減することによって、必要以上の押圧力がかからず、感光体と転写ローラの速度差があっても従前よりも感光体ドラム7と転写ローラ10の摩擦力は少なくなり、転写ローラ10の振動を少なくできる。また、適宜、制御部60が付勢力変更手段45,46を制御することによって、エアギャップをなくし、放電による感光体ドラム7の感光層の破壊を防止することができる。
さらに、ローラ軸42の両端部の駆動歯車56,57の位相をギヤピッチの半位相ずらすことにより、ギヤピッチ毎に発生する振動を低減することができ、ジッタや濃度ムラ、ギヤピッチで発生する黒点を抑制することができる。
さらには、転写ローラ10と感光体ドラム7(あるいは用紙)との速度差や摩擦力、駆動歯車からの駆動力に対して、適切な転写荷重のバランスをとり、転写ローラ10の振動(ドラムからの逃げ)の状態を極力抑えることができ、感光層の破壊を防止し黒点発生を抑制することができる。
次に、本発明の第3の実施形態について図6及び図7を参照しながら説明する。
なお、本実施形態では、上記第1の実施形態と同一名称の部分について同一の符号を付して説明する。また、上記実施形態と同一部分については、重複して説明する部分もあるが、説明を省略した部分については、上記第1の実施形態と同じ構成である。
図6に示す感光体ドラム7は、感光体としてアモルファスシリコン(若しくはアモルファスシリコン系)を使用している。感光体ドラム7の両端部には、はすば歯車である駆動歯車56が取付けられている。
転写ローラ10は、感光体ドラム7の下部に配設され、ローラ本体41は本実施形態では、EPDMをベースポリマーにカーボンを分散させ導電付与した電子導電タイプの発泡スポンジローラが使用される。また、体積抵抗値として7〜7.5logΩあたりのものが望ましく、ゴム硬度は概ね35度以上のものを使用している。
図7に示すように、ローラ本体41は、ローラ軸42の軸方向における中間領域W1は同一径であり、中間位置よりも外側領域W2の範囲は軸方向外側に向かって漸次緩やかに拡径する逆クラウン形状に形成されている。中間領域W1の幅の決定は、選択方法が2通りあり、1つは転写ローラ10の通し可能な用紙の最小幅か若しくは、プリンタ本体2で使用される用紙のうち、大サイズ用紙幅を除く、最も使用される用紙の用紙幅に設定する。また、中間領域W1が形成される位置は、それらの用紙が通る位置に一致するようにする。
転写ローラ10のローラ軸42は、左右両端部の各々がローラ軸受け43,44に対して回転可能に支持されている。各ローラ軸受け43,44は、付勢力変更手段45,46によって支持され、付勢力変更手段45,46は上記第1の実施形態のものと同じ構造である。
転写ローラ10のローラ軸42の両端部は、ローラ軸受け43,44を貫通して、その先端部にはすば歯車である転写歯車54,55が取付けられている。転写歯車54,55は感光体ドラム7の端部に取付けられている駆動歯車56と噛合している。転写歯車54,55と駆動歯車56,57の速度比は、転写ローラ10の外周面の回転速度が感光体ドラム7の外周面の回転速度よりも4%〜6%速くなるように設定している。
転写歯車54と55は同一ピッチ、同一形状のものが使用され、駆動歯車56と57は同一ピッチ、同一形状のものが使用される。そして、一方側の転写歯車55と駆動歯車57の噛合は、他方側の転写歯車54と駆動歯車56の噛合に対して、歯車の半ピッチ分だけずらすように取付けてある。
なお、転写ローラ10は、感光体ドラム7をコイルバネ47,48のバネ力によって転写押圧力を加えられるようにしているため、ローラ軸42は固定されていない。したがって、感光体ドラム7の駆動歯車56,57の回転による振動や衝撃によってコイルバネ47,48の付勢力に抗して、ローラ軸42が感光体ドラム7とは離れた側へ振動するような影響を受ける。
次に、本第3の実施形態における画像形成装置の作用について説明する。
例えば、図1に示すプリンタ1において、カセット16に配設している用紙A4を用いて用紙の印刷を行うときは、作業者によって、パソコンからプリンタ1の制御部60にプリント信号が送信されと、プリンタ本体2に用紙情報が制御部60にインプットされる。
付勢力変更手段45,46がA4位置にセットされていない状態であれば、制御部60が機構部59を制御して偏心カム51,52をA4サイズの用紙に適合するようにセットする。
詳しくは、付勢力変更手段45,46がB5サイズにセットされているような状態では、制御部60は偏心カム51,52を回転させてローラ軸受け43,44と作動板49,50との間の距離を狭くし、A4位置にセットする。この際、制御部60は、転写ローラ10の感光体ドラム7への転写押圧力を両側共にあるいは別個に、用紙サイズ、用紙厚み、温湿度環境、画像濃度、感光体ドラムの表面状態、プロセス速度等の情報を加味して切り替える。この結果、制御部60は、付勢力変更手段45,46をコイルバネ47,48が縮む方向にセットし、転写ローラ10の感光体ドラム7に対する転写押圧力を増加させる。
用紙A4が感光体ドラム7と転写ローラ10とのニップを通り抜けるとき、用紙は転写ローラ10の中央領域W1を越えて、外側領域W2にわたって移送される。したがって、転写ローラ10と感光体ドラム7が直接接触する部分が少なく比較的安定した状態で用紙に画像が転写される。
次に、小サイズの用紙B5を印刷する場合について説明する。
先ず、作業者は手差しトレイ6を利用して、用紙を手差しトレイ6にセットする。
作業者によって、パソコンからプリンタ1の制御部60にプリント信号が送信されると、プリンタ本体2に用紙情報が制御部60にインプットされる。用紙が通常頻繁に使用される小サイズ幅であり、制御部60が機構部59を制御して偏心カム51,52をB5サイズの用紙に適合するようにセットする。この場合、付勢力変更手段45,46が、カセット16に収容されているA4サイズの用紙にセットされている時には、制御部60は偏心カム51,52を回転させてローラ軸受け43,44と作動板49,50との間の距離を大きくし、B5位置にセットする。この際、制御部60は、転写ローラ10の感光体ドラム7に対する転写押圧力を両側共にあるいは別個に、用紙サイズ、用紙厚み、温湿度環境、画像濃度、感光体ドラムの表面状態、プロセス速度等の情報を加味して切り替える。したがって、制御部60は、付勢力変更手段45.46をコイルバネ47,48が伸びる方向にセットし、転写ローラ10の感光体ドラム7の転写押圧力が軽減する。
この用紙B5が感光体ドラム7と転写ローラ10とのニップを通り抜けるとき、直接、感光体ドラム7と転写ローラ10の表面が接し、また両者に4%〜6%の速度差が生じている。このとき、小サイズの用紙B5の通紙時には大サイズの用紙A4の通紙時と比べて、転写ローラの放電によるオゾン生成物の付着の影響や、転写材による表面の研磨が無いために、転写ローラ10と感光体ドラム7との接触部の摩擦係数が高くなることがある
このように、転写ローラ10と感光体ドラム7の接触部の摩擦係数が高くなったとしても、転写ローラ10の駆動力をそのローラ軸42の両端部より入力し、転写荷重設定をローラ軸42の両端部に均等にし、付勢力を低減することによって、必要以上の転写押圧力がかからず、感光体と転写ローラの速度差があっても従前よりも感光体ドラム7と転写ローラ10の摩擦力は少なくなり、転写ローラ10の振動を少なくできる。
また、この用紙B5が感光体ドラム7と転写ローラ10とのニップを通り抜けるとき、転写ローラ10の中央領域W1を移送される。転写ローラ10は、中央領域W1が同一径で形成され、中央領域W1の外側の外側領域W2に向かって漸次外径が大きくなるような逆クラウン形状としたことにより、用紙B5の両端部に生じていたエアギャップをなくし、黒点の発生を抑制することができる。
また、適宜、制御部60が付勢力変更手段45,46を制御することによって、エアギャップが大きくなることを防ぐことができ、黒点の顕著な発生を防止することができる。
さらに、ローラ軸42の両端部の駆動歯車56,57の位相をギヤピッチの半位相ずらすことにより、ギヤピッチ毎に発生する振動を低減することができ、ジッタ、や濃度ムラ、ギヤピッチで発生する黒点を抑制することができる。
さらには、転写ローラ10と感光体ドラム7(あるいは用紙)との速度差や摩擦力、駆動歯車からの駆動力に対して、適切な転写荷重のバランスをとり、転写ローラ10の振動(ドラムからの逃げ)の状態を極力抑えることができ、感光層の破壊を防止し黒点発生を抑制することができる。
以上、本発明を実施形態に基づいて添付図面を参照しながら詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱することなく、更に他の変形あるいは変更が可能である。
例えば、上記実施形態では、付勢力変更手段45,46について、カム構造としたが、上下動する伸縮部材などによって、適宜押圧力を変更してもよい。
1 プリンタ
2 プリンタ本体
7 感光体ドラム(像担持体)
10 転写ローラ
42 ローラ軸
43,44 ローラ軸受け
45,46 付勢力変更手段
47,48 コイルバネ
49,50 作動板
51,52 偏心カム
54,55 転写歯車
56,57 駆動歯車

Claims (10)

  1. 像担持体上に形成されたトナー像の極性とは逆極性の電圧を転写材の裏面から印加して、像担持体上のトナー像を転写材表面に転写させる転写手段を備えた画像形成装置において、
    前記転写手段は所定の付勢力をもって像担持体表面に直接接触する転写ローラであって、
    当該転写ローラは像担持体とは所定の速度差をもって駆動され、
    該転写ローラは、所定の紙サイズ幅に対応する部分を一定の外径とし、その部分より両端部側の外径を軸方向外側へ向けて漸次大きくする逆クラウン形状とすることを特徴とする画像形成装置。
  2. 前記像担持体に対する転写ローラの付勢力を少なくとも2段階の切り替えを可能とする付勢力変更手段を設け、該付勢力変更手段によって小サイズ通紙時には最大サイズ通紙時よりも転写ローラの付勢力を小さくすることを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
  3. 前記転写ローラの付勢力は、転写ローラ両端部のそれぞれの荷重に対して、別個に切り替え可能とすることを特徴とする請求項1又は2に記載の画像形成装置。
  4. 像担持体上に形成されたトナー像の極性とは逆極性の電圧を転写材の裏面から印加して、像担持体上のトナー像を転写材表面に転写させる転写手段を備えた画像形成装置において、
    前記転写手段は所定の付勢力をもって像担持体表面に直接接触する転写ローラであって、
    該転写ローラは像担持体とは所定の速度差をもって駆動され、
    駆動力は像担持体と同軸上の駆動歯車より転写ローラ同軸上の転写ギヤに入力され、
    駆動力は転写ローラ長手方向両端部より入力されることを特徴とする画像形成装置。
  5. 像担持体に対する転写ローラの付勢力は、転写ローラ軸両端部に負荷され該両端部への付勢力は、略同一である
    ことを特徴とする請求項4に記載の画像形成装置。
  6. 前記像担持体上および転写ローラ軸上の両端部に形成される駆動歯車は、両者間のギヤピッチが略半位相ずらされていることを特徴とする請求項4又は5に記載の画像形成装置。
  7. 前記転写ローラは所定の紙サイズ幅に対応する部分を一定の外径とし、その部分より軸方向外側の外径を軸方向外側へ向けて漸次大きくする逆クラウン形状とすることを特徴とする請求項4〜6のいずれかに記載の画像形成装置。
  8. 前記像担持体に対する転写ローラの付勢力を少なくとも2段階の切り替えを可能とする付勢力変更手段を設け、必要に応じて、該付勢力変更手段が前記転写ローラの付勢力を変更可能とする、ようにしたことを特徴とする請求項5〜8のいずれかに記載の画像形成装置。
  9. 前記付勢力変更手段は、前記像担持体に対する転写ローラの付勢力について、小サイズ通紙時には最大サイズ通紙時よりも小さくすることを特徴とする請求項8に記載の画像形成装置。
  10. 前記像担持体は、a−Si感光体であることを特徴とする請求項1〜9のいずれかに記載の画像形成装置。
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