JP3397588B2 - 電子写真画像形成装置 - Google Patents

電子写真画像形成装置

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JP3397588B2
JP3397588B2 JP19221896A JP19221896A JP3397588B2 JP 3397588 B2 JP3397588 B2 JP 3397588B2 JP 19221896 A JP19221896 A JP 19221896A JP 19221896 A JP19221896 A JP 19221896A JP 3397588 B2 JP3397588 B2 JP 3397588B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は複数の像担持体を並
置し、各像担持体に形成された像を搬送ベルトによって
搬送した転写材に順次転写して画像を転写形成する電子
写真画像形成装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来から、図7に示すように、複数個の
像担持体50を並置して複数の画像形成部を並置し、各像
担持体50上に形成されたトナー像を転写材上に順次転写
して複数色の画像を形成する電子写真画像形成装置が実
用化されている。
【0003】このような画像形成装置にあっては、転写
材の搬送手段として搬送性の点から、無端ベルトからな
る搬送ベルト51が好適に使用され、転写材を静電吸着に
よって保持して転写位置へ、更には定着位置へと搬送す
るようにしている。
【0004】このような複数の画像形成部が並置される
画像形成装置では、同一転写材の同一面上に順次画像を
転写するので、各画像形成部における転写位置が理想位
置からずれると色ずれとなり、画像品位が低下してしま
う。
【0005】また、色ずれは部品精度及び環境変化等に
よる定常的な色ずれ(転写材の中で全体が同じようにず
れる)と、変動的な色ずれ(転写材のなかでずれ方が部
分的に異なる)とに大別され、これが複合されるために
非常に厄介な問題となる。
【0006】このうち、定常的は色ずれに対しては、搬
送ベルト51に各色のレジストレーション補正用マーク
(レジストマーク)を転写し、これを検出器で読み取っ
て電気的な光学手段の走査タイミングの調整及び走査光
学系ミラーの移動調整等を行う、オートレジ機構により
解消するようにしている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記画
像形成装置にあっては以下のような課題がある。
【0008】即ち、搬送ベルト51を用いた電子写真画像
形成装置の場合、図7に示すように、画像形成部間で搬
送ベルト51に撓みが生ずる場合がある。これは、転写帯
電器52に転写バイアスを印加したときに、像担持体50と
搬送ベルト51との間に静電気による吸着力が生ずるため
である。
【0009】前記画像形成部間における搬送ベルトの撓
みが経時的に変化する場合、各画像形成部間の搬送ベル
ト経路長が撓みに応じて変化する。この場合、各像担持
体50と転写材との間ですべりを生じたり、転写材が画像
形成部に到達するタイミングが変化したりすることによ
り、転写材上に転写された各色の画像には伸縮を生じ、
副走査方向(転写材搬送方向)の色ずれの原因となる。
【0010】また、搬送ベルト51の撓み量が、搬送ベル
ト51へのレジストマーク転写時と、転写材への画像転写
時とで異なる場合、オートレジ機構による色ずれの補正
を行っても転写材上の画像には副走査方向の色ずれを生
ずることになる。
【0011】前記撓みを減少させる方法としては、搬送
ベルト51の張力を上げることが考えられるが、張力を上
げた場合には搬送ベルト51の駆動負荷が増大し、また搬
送ベルト51の寿命が短くなる等の問題があるのであまり
好ましくはない。
【0012】本発明は上記課題を解決するものであり、
その目的は、搬送ベルトを使用する電子写真画像形成装
置において、画像形成中に像担持体間の搬送ベルトの撓
み量を一定に保つことで色ずれを防止するものである。
【0013】また、他の目的は像担持体間の搬送ベルト
の撓みを低減することで色ずれを防止することにある。
【0014】更に他の目的は、オートレジ機構によるレ
ジストマーク転写時の搬送ベルトの撓み量を調整するこ
とにより、オートレジ補正誤差を減少させて、色ずれを
防止することにある。
【0015】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明に係る代表的な構成は、搬送ベルトによって転
写材を搬送して画像を転写形成する電子写真画像形成装
置において、画像を形成するために複数並置された像担
持体と、前記像担持体に形成された像を転写材に転写す
るために転写バイアスを印加する転写手段と、前記転写
材を前記複数並置された像担持体に沿って搬送するため
の搬送ベルトと、前記転写バイアスに起因する搬送ベル
トの撓み量を調整するべく、像担持体と搬送ベルト間に
転写材があるときよりも、転写材がないときの転写電流
を小さくする撓み調整手段と、を有することを特徴とす
る。
【0016】上記構成にあっては、撓み量調整手段によ
って搬送ベルトの撓み量を一定に保つことにより、複数
色記録の色ずれを低減し、高品位の画像を得ることがで
きるものである。
【0017】
【発明の実施の形態】次に本発明に係る画像形成装置の
一実施形態について、図面を参照して具体的に説明す
る。
【0018】〔第1実施形態〕図1乃至図5を参照して
本発明の第1実施形態について説明する。尚、図1は画
像形成中の転写電流の変化を示す説明図であり、図2は
画像形成装置の概略説明図、図3は搬送ベルトの撓み発
生のメカニズムの説明図、図4は像担持体と搬送ベルト
間の吸着力と転写電流の関係説明図、図5は転写材間で
の転写電流値の決定方法の説明図である。
【0019】ここでは、まず画像形成装置の全体構成に
ついて説明し、次に転写ベルトの撓み調整手段の構成に
ついて説明する。
【0020】{画像形成装置の全体説明}図2は複数の
像担持体である感光体ドラム1a、1b、1c、1d、
に搬送ベルト2によって転写材Gを搬送して電子写真方
式によってカラー画像を行う、所謂カラーレーザービー
ムプリンタを示す。このプリンタは、装置本体3内に第
1、第2、第3、第4の4個の画像形成部Pa、Pb、
Pc、Pdを並置して構成しているが、画像形成部の数
は任意に選択できる。
【0021】前記装置本体の一方側面(図2の右側)に
は転写材Gを収納したカセット4が設けられ、装置本体
の他方側面(図2の左側)には前記転写材Gが排出され
る外部トレイ5が設けられている。この外部トレイ5に
隣接して装置本体3内には定着装置6が設けられてい
る。
【0022】更に前記装置本体3尚のカセット4から定
着装置6に至る、第1〜第4の画像形成部Pa〜Pdの
下側には、これら画像形成部に沿って転写材Gを搬送す
るための循環移動するエンドレスベルトである搬送ベル
ト2が設けられている。この搬送ベルト2、駆動ローラ
7によって図2の矢印方向に無端駆動される誘電体の薄
いベルトであり、前記駆動ローラ7とカセット4に近接
して設けられたアイドラローラ8a,8bと張力調節ロ
ーラ9とを巻装するように張設されている。
【0023】これにより、カセット4から給送ローラ10
によって送り出され、レジストローラ対11で同期を取ら
れて給送された転写材Gは、搬送ベルト2によって担持
され、前述した各画像形成部Pa〜Pdへと順次搬送さ
れて各色トナーの画像が重ねて転写され、更に定着装置
6によってその画像が一括定着される。
【0024】前記各画像形成部Pa,Pb,Pc,Pd
は実質的に同一の構成を有し、図2の矢印方向に回転駆
動される像担持体である感光体ドラム1a,1b,1
c,1dを含み、各感光体ドラム1a〜1dの周辺に
は、感光体ドラムを一様帯電する一次帯電器12a,12
b,12c,12d、感光体ドラム上に形成された静電潜像
を現像する現像器13a,13b,13c,13d、現像された
色トナー像を転写材Gへ転写するために転写バイアス電
圧を印加する転写手段である転写用帯電器14a,14b,
14c,14d、更には感光体ドラム上に残存するトナーを
除去するクリーング装置15a、15b、15c、15dがドラ
ム回転方向に順次配設されている。また、各感光体ドラ
ム1a〜1dの上方にはそれぞれ結像レンズ及びレーザ
ビームスキャナより構成され、画像信号に応じてスポッ
トレーザー光をスキャンして感光体ドラム1a〜1dへ
露光するための光学手段16a,16b,16c,16dがそれ
ぞれ設けられている。
【0025】前記現像器13aにはイエロー色のトナー
が、現像器13bにはマゼンタ色のトナーが、現像器13c
にはシアン色のトナーが、現像器13dには黒色のトナー
がそれぞれ収容されている。
【0026】上記構成のカラー画像形成装置において、
転写材Gが転写材搬送ベルト2上に載置されると、搬送
ベルト2の矢印方向への移動に伴なって、対応する感光
体ドラム1a〜1dに対する画像形成プロセスが順次開
始される。即ち、第1の画像形成部Paの感光体ドラム
1aにはイエロー画像( Y) が、第2の画像形成部Pb
の感光体ドラム1bにはマゼンタ画像( M) が、第3の
画像形成部Pcの感光体ドラム1cにはシアン画像(
C) が、そして第4の画像形成部Pdの感光体ドラム1
dには黒画像(BK)がそれぞれ分担されて形成される。
【0027】そして、前記搬送ベルト2の移動によって
転写材Gは第1〜第4の画像形成部Pa〜Pdの感光体
ドラム1a〜1dの下部を順次に通過して定着装置6の
方向へと搬送され、各画像形成部の転写用帯電器14a、
14b、14c、14dに転写バイアスを印加することにより
転写材G上に各画像形成部にて形成された各色のトナー
画像が順次に重ねて転写され、カラー画像が合成され
る。転写材Gは、最終の第4の画像形成部Pdを通過し
た後、転写材搬送ベルト2から分離され、定着装置6に
送られ、この定着装置6内で重畳転写された色トナー画
像が溶融定着された後、外部トレイ5排出される。
【0028】{転写ベルトの撓み調整手段の説明}前記
転写材Gを搬送する搬送ベルト2は、画像形成部Pa〜
Pd間で撓みを生ずるが(図7参照)、本実施形態にあ
っては前記撓みを調整するための手段が設けてある。
【0029】ここで、前記搬送ベルト2の撓みの原因及
び転写ベルト2の撓み調整手段の構成について、画像形
成部Paを例示して説明する。尚、他の画像形成部P
b,Pc,Pdにあっても同様である。
【0030】図3に示すように、感光体ドラム1aと搬
送ベルト2の接触部において、高圧の転写バイアス電圧
が印加されると、感光体ドラム1aと搬送ベルト2との
間には、静電気力による吸着力が生ずる。このため、感
光体ドラム1aの回転方向下流側において搬送ベルト2
が持ち上げられて撓みが生ずる。
【0031】前記吸着力と転写電流値との関係を測定し
た結果の一例を図4に示す。この図4において、曲線A
は「転写材上」、即ち感光体ドラム1aと搬送ベルト2
との間に転写材Gが介在する場合の吸着力と転写電流の
関係を示している。また、曲線Bは「転写材間」、即ち
感光体ドラム1aと搬送ベルト2間い転写材Gが介在せ
ず、感光体ドラム1aと搬送ベルト2とが直接接触して
いる場合の吸着力と転写電流の関係を示している。
【0032】図4に示すように、同じ転写電流で比較し
た場合、「転写材上」よりも「転写材間」の方が吸着力
が大きくなっている。このため、感光体ドラム1aの回
転方向下流側での搬送ベルト2の撓み量は、「転写材
上」よりも「転写材間」の方が大きくなることがわか
る。
【0033】即ち、画像形成中に搬送ベルト2の撓み量
が経時的に変動するために、転写材G上に転写された各
色の画像には画像伸縮が生じて記録媒体搬送方向の色ず
れを生ずる。
【0034】前記色ずれを防止するためには、搬送ベル
ト2の撓み量が「転写材上」と「転写材間」とにかかわ
らず、一定となるようにしてやるとよいことになる。
【0035】そこで、本実施形態にあっては、図4に示
すように、感光体ドラム1aと搬送ベルト2との間の吸
着力は転写電流に依存しており、搬送ベルト2の撓みは
前記吸着力によって生じていることから、転写電流値を
調整することにより、搬送ベルト2の撓み量を調整する
ように構成するものである。
【0036】尚、転写電流値を調整するとしても、転写
材Gにトナー像を転写する際の転写電流値は、良好な転
写画像が得られる条件に設定されているために、この値
を変化させることはできない。そのため本実施形態では
画像の転写が行われない「転写材間」の転写電流値を変
化させることにより、搬送ベルト2の撓み量を調整する
ようにしている。
【0037】図5に「転写材間」での転写電流値を求め
る方法を示す。図5において、「転写材上」に画像形成
する場合の転写電流値をI1 とし、このときの吸着力を
Waとする。次に「転写材間」における転写電流値I2
は、吸着力が前記Waとなるような値を選ぶ。そして、
図1に示すように、画像形成中の転写電流値として感光
体ドラム1aと搬送ベルト2間に転写材Gが存在すると
き(転写材上)は転写電流値をI1 にし、感光体ドラム
1aと搬送ベルト2間に転写材Gが存在しないとき(転
写材間)は前記I1 よりも小さい転写電流値I2 に設定
する。
【0038】このように転写電流値を設定することによ
り、「転写材上」及び「転写材間」のいずれであっても
搬送ベルト2の吸着力はWaで一定する。このため、搬
送ベルト2の撓み量が経時的に変化することなく一定と
なり、色ずれの発生が防止されるものである。
【0039】尚、図4で示した転写電流値と感光体ドラ
ム1aと搬送ベルト2間の吸着力との関係は、装置環境
(温度や湿度等)の変化や転写材Gの特性(厚さや種類
等)によって変化する。このため、画像形成装置の駆動
制御する制御部に前述した転写電流値I2 を求める関数
或いは数値テーブルを複数記憶させ、温度や湿度を検出
する環境センサや転写材Gの厚さ検出する厚さセンサ、
更には使用者による転写材Gの種類の入力指定等の情報
に基づいて最適な転写電流値I2 を選択して設定するよ
うに構成すると、色ずれの発生をより効果的に防止し得
る。
【0040】〔第2実施形態〕次に第2実施形態とし
て、オートレジ機構によるレジストマークを書き込む場
合の搬送ベルト2の撓み調整手段の構成について説明す
る。尚、この場合も第1実施形態と同様に、画像形成部
Paを例示して説明するが、他の画像形成部Pb,P
c,Pdにあっても同様である。
【0041】第1実施形態で説明したように、感光体ド
ラム1aの回転方向下流側における搬送ベルト2の撓み
量は転写材Gの有無によって変化する。
【0042】そして、オートレジ機構によるレジストマ
ークの書き込みの場合、感光体ドラム1a上のレジスト
マークを搬送ベルト2上に直接転写するため、搬送ベル
ト2の撓み量は通常の画像形成時とは異なったものとな
る。
【0043】従って、前記レジストマークの読み取り結
果をもとに色ずれ補正を行うと、転写材G上へ転写され
る通常の画像には副走査方向の色ずれを生ずる。例え
ば、レジストマーク書き込み時の搬送ベルト2の撓み量
が通常の画像形成時よりも大きい場合、画像形成部間の
搬送ベルト2上へのレジストマークの転写タイミングが
早くなる。このレジストマークの読み取り結果をもとに
オートレジ機構による色ずれ補正を行うと、転写材上に
転写される画像は転写材搬送方向下流側の画像形成部の
色ほど転写タイミングが遅くなる方向の色ずれが生ず
る。
【0044】前記のような搬送ベルト2の撓みによるオ
ートレジ補正誤差に起因する色ずれは、搬送ベルト2の
曲げ剛性を大きくして、撓み量を小さくすることにより
低減することができる。
【0045】ここで、搬送ベルト2の撓みやすさを比較
するパラメータとして、単位幅当たりの曲げ剛性EI/
b(kgf ・mm)、即ち搬送ベルト2の曲げ剛性を搬送ベ
ルト2の幅(搬送ベルト回転方向と直交する方向の長
さ)で割った値を用いる。ここで、単位幅当たりの曲げ
剛性は、E:ヤング率、b:ベルト幅(mm)、t:ベル
ト厚さ(mm)とすると、
【0046】EI/b=E・(bt3 /12)・(1/
b)=Et3 /12 である。
【0047】これからもわかるように、搬送ベルト2の
単位幅当たりの曲げ剛性は、ヤング率Eとベルト厚さt
のみの関数となるため、幅の異なる搬送ベルト2も比較
することができる。
【0048】図6に搬送ベルト2の単位幅当たりの曲げ
剛性EI/bと、副走査方向の色ずれ量の平均値S(m
m)の関係を求めた測定結果の一例を示す。
【0049】図6に示すように、搬送ベルト2の単位幅
当たりの曲げ剛性の値が大きくなるに従って、副走査方
向の色ずれ量の平均値Sの値は小さくなっており、搬送
ベルト2の曲げ剛性を増すことが、副走査方向の色ずれ
の改善に有効であることがわかる。
【0050】ここで、前記副走査方向の色ずれ量の平均
値Sを実用的な値に収めるための単位当たりの曲げ剛性
EI/bの条件について説明する。
【0051】副走査方向の色ずれ量の許容量を決定する
要素として、感光体ドラム1aに潜像を書き込むレーザ
ースポット径Ds(mm)がある。即ち、色ずれ量がレー
ザー光のスポット径Dsよりも大きくなると、転写材に
形成した画像上ではトナー像の走査線が各色に分離して
見える、所謂「線割れ」を生じ、見た目の画質を著しく
低下させる。そのため、実用上許容される色ずれ量の条
件は、S<Dsとなる。
【0052】一方、図6に示すグラフから副走査方向の
色ずれ量平均値Sと、搬送ベルト2の単位幅当たりの曲
げ剛性EI/bの関係を求めると、
【0053】S=3.5 ×10-5×(EI/b)-1.89 と近似される。従って、色ずれ量を許容範囲内に収める
ための前記曲げ剛性の条件は前記式から、
【0054】3.5 ×10-5×(EI/b)-1.89 <Ds として求められる。
【0055】これをEI/bについて解くと、
【0056】EI/b>4.41×10-3×Ds-0.529 となる。
【0057】本実施形態の画像形成装置では、前記条件
を満たす、単位幅当たりの曲げ剛性の大きな搬送ベルト
2を用いることで、副走査方向の色ずれ量を実用上許容
される範囲に抑えるようにしている。
【0058】また、曲げ剛性の大きい搬送ベルト2を用
いてベルト2の撓み量を抑えることにより、前述した第
1実施形態で述べたような搬送ベルト2の撓み量の経時
的変動量を低減することができ、これに起因する色ずれ
を抑えることができるものである。
【0059】尚、前述搬送ベルト2は曲げ剛性が大きす
ぎるとローラへの巻きつき部において作用する力が大き
くなり、クリープ変形の原因となるため、単位幅当たり
の曲げ剛性は0.15(kgf ・mm)よりも小さく設定するこ
とが好ましい。
【0060】〔第3実施形態〕次に第3実施形態として
オートレジ機構によるレジストマークを書き込む場合の
搬送ベルト2の撓み調整手段の構成について、第1実施
形態と同様に転写電流値を変化させる構成について説明
する。尚、この場合も第1実施形態と同様に、画像形成
部Paを例示して説明するが、他の画像形成部Pb,P
c,Pdにあっても同様である。
【0061】前述のように、従来のオートレジ機構にお
いては、搬送ベルト2へのレジストマーク転写時と、通
常の転写材上への画像転写時とで、搬送ベルト2の撓み
量が異なるために、補正誤差を生じ、副走査方向の色ず
れの原因となっていた。
【0062】そこで、本実施形態では第1実施形態と同
様に、レジストマーク転写時の転写電流値を通常の画像
転写時の値から変化させることで、レジストマーク転写
時の搬送ベルト2の撓み量を調整し、オートレジ補正誤
差を低減して色ずれを改善するように構成するものであ
る。
【0063】レジストマークは、搬送ベルト2上に直接
転写するために、レジストマーク転写時の感光体ドラム
1aと搬送ベルト2間の吸着力は、通常の画像転写時の
転写材間(感光体ドラム1aと搬送ベルト2間に転写材
Gがない状態)における吸着力と同等になる。そのた
め、レジストマーク転写時の転写電流値を、前述した第
1実施形態で説明した転写材間での転写電流値、即ち図
5における転写電流値I2 と略同等にすることにより、
画像転写時とレジストマーク転写時の搬送ベルト2の撓
み量を同等にすることができる。
【0064】尚、レジストマーク転写時の転写電流値
は、マークを転写するためのに必要な電流値であるため
に、これを大きく変化させるとマークの転写不良の原因
となり、レジストマークの読み取り誤差を生じたり、読
み取りができなくなる可能性がある。そのため、前記
「転写電流値I2 と略同等の値」とは、レジストマーク
転写時の転写電流値を、レジストマークの読み取り誤差
を生じない範囲で、図5の電流値I2 に最も近い値のこ
とをいうものである。
【0065】これにより、レジストマーク転写時の搬送
ベルト2の撓み量を、通常の画像転写時の撓み量に近づ
け、オートレジ補正誤差を低減させることによって副走
査方向の色ずれを改善することができるものである。
【0066】尚、この場合も第1実施形態と同様に、画
像形成装置の駆動制御する制御部に前述した転写電流値
I2 に最も近い電流値を求める関数或いは数値テーブル
を複数記憶させ、温度や湿度を検出する環境センサや転
写材Gの厚さ検出する厚さセンサ、更には使用者による
転写材Gの種類の入力指定等の情報に基づいて最適な転
写電流値を選択して設定するように構成するのが好まし
い。
【0067】〔他の実施形態〕前述した実施形態では転
写バイアスを印加する転写手段として、転写帯電器を用
いた例を示したが、これは感光体ドラムに接触して従動
回転する転写ローラで構成した、所謂接触型の転写手段
であってもよい。
【0068】また、感光体ドラムや一次帯電器、現像器
等をカートリッジ化し、装置本体3に対して着脱可能と
したプロセスカートリッジによって構成するようにして
もよい。
【0069】
【発明の効果】本発明は前述したように、画像形成中に
転写材間における転写電流値を変化させることにより、
搬送ベルトの撓み量を一定にすることで画像形成の色ず
れを低減することができる。
【0070】
【図面の簡単な説明】
【図1】画像形成中の転写電流の変化を示す説明図であ
る。
【図2】画像形成装置の概略説明図である。
【図3】搬送ベルトの撓み発生のメカニズムの説明図で
ある。
【図4】感光体ドラムと搬送ベルト間の吸着力と転写電
流の関係説明図である。
【図5】転写材間での転写電流値の決定方法の説明図で
ある。
【図6】搬送ベルトの単位幅当たりの曲げ剛性と、副走
査方向の平均値色ずれ量の関係を示す説明図である。
【図7】搬送ベルトの撓みの説明図である。
【符号の説明】
G …転写材 Pa〜Pd…画像形成部 1a〜1d…感光体ドラム 2 …搬送ベルト 3 …装置本体 4 …カセット 5 …外部トレイ 6 …定着装置 7 …駆動ローラ 8a …アイドラローラ 9 …張力調節ローラ 10 …給送ローラ 11 …レジストローラ対 12a〜12d…一次帯電器 13a〜13d…現像器 14a〜14d…転写用帯電器 15a〜15d…クリーング装置 16a〜16d…光学手段

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 搬送ベルトによって転写材を搬送して画
    像を転写形成する電子写真画像形成装置において、 画像を形成するために複数並置された像担持体と、 前記像担持体に形成された像を転写材に転写するために
    転写バイアスを印加する転写手段と、 前記転写材を前記複数並置された像担持体に沿って搬送
    するための搬送ベルトと、 前記転写バイアスに起因する搬送ベルトの撓み量を調整
    するべく、像担持体と搬送ベルト間に転写材があるとき
    よりも、転写材がないときの転写電流を小さくする撓み
    調整手段と、 を有することを特徴とする電子写真画像形成装置。
  2. 【請求項2】 前記電子写真画像形成装置は、前記搬送
    ベルトにレジストマークを転写するオートレジ機構を有
    し、 前記撓み調整手段は、前記レジストマークを転写すると
    きの転写電流値を、前記転写材がないときの値と略同等
    の値にするよう構成したことを特徴とする請求項1記載
    の電子写真画像形成装置。
  3. 【請求項3】 前記転写電流は、装置環境、転写材の特
    性に応じて変化可能であることを特徴とする請求項1又
    は請求項2記載の電子写真画像形成装置。
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