JP3736941B2 - 多色画像形成装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ装置等の電子写真式画像形成装置に関し、詳細には感光体および中間転写体を有し、感光体上に形成したカラーのトナー像を中間転写体に順次転写して重ね転写画像を形成し、この重ね転写画像を転写ローラを用いて転写紙上に一括転写するタイプの画像形成装置の改良に関する。更に、詳細には、中間転写体上の重ね転写画像を一括転写するために使用する紙転写ローラと中間転写体側に対向配置された対向ローラとの位置関係を常に一義的に設定することにより、両者のずれに起因した画質の低下を解消するようにした多色画像形成装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来の多色画像形成装置としては、回転駆動されるドラム形状の感光体と、この感光体の外周面に対向配置されていて感光体の外周面と接した状態で該感光体と同じ周速度で回転されるベルト状の中間転写体と、この中間転写体の一部に設けたマークと、該マークの通過領域に設けた該マーク検知用のセンサとを有するとともに、前記感光体と中間転写体とが接触する一次転写部に一次転写手段を、前記一次転写手段の配設位置よりも感光体の回転方向上流の帯電位置に帯電手段を、一次転写手段の下流側の二次転写位置に二次転写手段(紙転写手段)をそれぞれ配置したものが知られている。この多色画像形成装置による画像形成に際しては、感光体および中間転写体の回転中に前記センサが前記マークを検知した時点から一定のタイミングの後に作像プロセスを開始し、前記帯電位置を通過して帯電された感光体の帯電領域に光書込みおよび現像により任意の色のトナー像を形成する。続いて、この任意の色のトナー像を一次転写部にて一次転写手段により中間転写体に転写する、という工程を異なる色ごとに繰り返して中間転写体上にカラーの重ねトナー像を形成した後で、この重ねトナー像を二次転写位置に於て転写紙上に一括転写してカラー画像を得る工程が実施される。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記二次転写手段として転写ローラを用いる場合には、転写ローラと中間転写ベルトとの間で作られるニップ幅、ニップ位置、ニップ圧のずれにより、画質が左右されることがあった。即ち、転写ローラは、中間転写ベルトの内側に配置された支持ローラの一つと対向配置されていて、中間転写ベルト面に向かって進退可能に構成されているが、上記支持ローラや、その軸受、支持部材等の各種部品の精度バラツキ等に起因して支持ローラの軸方向両端部の位置がベルトの移動方向、その他の方向にずれを起こしている場合には、転写ローラとの間に最適なニップ状態を得ることが不可能となる為、転写画像が劣化する虞れが高くなる。例えば、支持ローラの軸の方向が、ベルトの移動方向と直交する方向(幅方向と平行な方向)ではなく、ベルトの移動方向、或はベルトの面方向に傾きを有している場合には、転写画像は理想的な状態とはならない。
また、この問題は支持ローラと転写ローラとの間の相対的な問題であり、転写ローラ側の部品精度等に起因して同様のニップ幅、ニップ位置、ニップ圧のばらつきの問題も発生し得る。
本発明は上記に鑑みてなされたものであり、その課題は、中間転写ベルト上の重ねトナー像を一括して転写紙上に転写するために、中間転写ベルトを支持するローラの一つと対向配置された転写ローラを備えた画像形成装置において、両ローラのニップ幅、ニップ位置、ニップ圧を常に一定に保持することにより、画質の低下を防止した多色画像形成装置を提供することにある。
【0004】
【課題を解決する為の手段】
上記課題を解決する為、請求項1の発明は、回転体からなる感光体と、この感光体の外周面と接した状態で該感光体と同じ狙いの周速度で回転される中間転写ベルトとを有し、該感光体と接した状態の該中間転写ベルトが構成する一次転写部に一次転写手段を、前記一次転写手段の配設位置よりも感光体の回転方向上流側の帯電位置に帯電手段をそれぞれ配置し、帯電位置を通過した時に帯電された感光体の帯電領域に光書込みおよび現像により任意の色のトナー像を形成し、次いでこの任意の色のトナー像を一次転写手段により前記中間転写ベルト上に転写する、という工程を異なる色ごとに繰り返して、前記中間転写ベルト上にカラーの重ね画像を形成し、この重ねトナー像を転写紙上に一括転写してカラー画像を得る多色画像形成装置であって、上記重ねトナー像を転写紙上に一括転写する手段として、対向ローラにより支持された中間転写ベルト面に対して進退可能に配置された紙転写バイアスローラを用いたものにおいて、該紙転写バイアスローラが中間転写ベルト面に接触したときに、対向ローラとの間の位置決めを行う位置ずれ防止機構を設け、該位置ずれ防止機構は、該紙転写バイアスローラを支持して中間転写ベルトに対して進退させるブラケットの一部に設けた嵌合部と、該紙転写バイアスローラが中間転写ベルト面に接触したときに該嵌合部が嵌合する対向ローラの芯金と、から成ることを特徴とする。
【0005】
請求項2の発明では、請求項1において、上記紙転写バイアスローラを支持したブラケットの一部であって、上記対向ローラの芯金、又は上側ブラケットの一部と嵌合する部分を、低摩擦材料から成る嵌合部材としたことを特徴とする。
【0006】
請求項3の発明は、請求項2において、上記嵌合部材を絶縁材料にて構成したことを特徴とする。
請求項4の発明は、請求項2又は3において、上記嵌合部材に対して、上記紙転写バイアスローラの軸受部を一体化したことを特徴とする。
【0007】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図面に示した形態例により詳細に説明する。図1は本発明を適用する多色画像形成装置(カラーコピー機)の一例の概略図である。
[多色画像形成装置の構成、動作]
同図において、カラー画像読み取り装置(以下、カラースキャナという)1は、コンタクトガラスCG上の原稿3の画像を照明ランプ4、ミラー5−1、5−2、5−3及びレンズ6を介してカラーセンサ7に結像し、原稿のカラー画像情報を、例えばBlue、Green、Redの色分解光毎に読み取り、電気的な画像信号に変換する。
カラーセンサ7は、この例ではB、G、Rの色分解手段とCCDのような光電変換素子で構成されており、3色同時読み取りを行う。このカラースキャナ1で得たB、G、Rの色分解画像信号強度レベルを基にして、画像処理部(図示しない)で色変換処理を行い、Black(以下、Bkという)、Cyan(C)、Magenta(M)、Yellow(Y)のカラー画像データを得る。
このカラー画像データに対して、次に述べるカラー画像記録装置(以下、カラープリンタと称する)2によって、Bk、C、M、Yの顕像化を行い、最終的なカラーコピーとする。
なお、Bk、C、M、Yの画像データを得るためのカラースキャナ1の動作方式は、カラープリンタ2の動作とタイミングをとったスキャナスタート信号を受けて、図1において照明・ミラー光学系が左矢印方向へ原稿走査し、一回走査する度に一色の画像データを得る。この動作を合計4回繰り返すことにより、順次の4色画像データを得る。
そして、その都度、カラープリンタ2で順次顕像化しつつ、これを重ね合わせて4色フルカラー画像を形成する。
【0008】
次に、カラープリンタ2の概要を説明する。
書込み光学ユニット8は、カラースキャナ1からのカラー画像データを光信号に変換して、原稿画像に対応した光書込みを行い、感光体ドラム9に静電潜像を形成する。該ユニット8は、半導体レーザ8−1とその発光駆動制御部(図示しない)、ポリゴンミラー8−2とその回転用モータ8−3、f/θレンズ8−4や反射ミラー8−5等で構成されている。
感光体ドラム9は、矢印のごとく反時計廻り方向に回転するが、その廻りには感光体クリーニングユニット10、除電ランプ11、帯電器12、電位センサ13、Bk現像器14、C現像器15、M現像器16、Y現像器17、現像濃度パターン検知器18、中間転写ベルト19等が配置されている。感光体ドラム、帯電器、現像器、転写ベルト等は作像部を構成している。
各現像器は、静電潜像を現像する為に現像剤の穂を感光体9の表面に接触させて回転する現像スリーブ(14−1、15−1、16−1、17−1)等を有する。
【0009】
待機状態では、4個の現像器全てにおいて、現像スリーブ上の剤は穂切り(現像不作動)状態になっているが、現像動作の順序(カラー画像形成順序)が、Bk,C,M,Yであるものを例として以下に説明する。但し、画像形成順序はこれに限定される訳ではない。
コピー動作が開始されると、カラースキャナ1で所定のタイミングからBk画像データの読み取りがスタートし、この画像データに基づきレーザ光による光書込み・潜像形成が始まる。
このBk潜像の先端部から現像可能とすべく、Bk現像器14の現像位置に潜像先端部が到達する前に、現像スリーブ14−1を回転開始して剤の穂縦を行い、Bk潜像をBkトナーで現像する。
以後、Bk潜像領域の現像動作を続けるが、潜像後端部がBk現像位置を通過した時点で、速やかにBk現像スリーブ14−1上の剤穂切りを行い、現像不作動状態にする。これは少なくとも、次のC画像データによるC潜像先端部が到達する前に完了させる。なお、穂切りは現像スリーブ14−1の回転方向を、現像動作中とは逆方向に切り替えることで行う。
感光体9に形成したBkトナーは、感光体と等速駆動されている中間転写ベルト19の表面に転写する。このベルト転写は、感光体9と中間転写ベルト19が接触状態において、転写バイアスローラ20に所定のバイアス電圧を印加することで行う。
【0010】
なお、中間転写ベルト19には、感光体9に順次形成するBk,C,M,Yのトナー像を、同一面に順次位置合わせして、4色重ねのベルト転写画像を形成し、その後、転写紙に一括転写を行う。この中間転写ベルトユニットの構成、動作については後述する。
ところで、感光体9側ではBk工程の次にC工程に進むが、所定のタイミングからカラースキャナ1によるC画像データ読み取りが始まり、その画像データによるレーザ書込みで、C潜像形成を行う。
C現像器15は、その現像位置に対して、先のBk潜像後端部が通過した後で、かつ、C潜像の先端が到達する前に現像スリーブ15−1を回転開始して剤の穂立てを行い、C潜像をCトナーで現像する。以後、C潜像領域の現像を続けるが、潜像後端部が通過した時点で、先のBk現像器の場合と同様にC現像スリーブ15−1上の剤穂切りを行う。これもやはり次のM潜像先端部が到達する前に完了させる。
なお、M及びYの工程については、夫々の画像データ読み取り、潜像形成、現像の動作が上記のBk,Cの工程と同様であるので、説明は省略する。
【0011】
次に、中間転写ベルトユニット19は、駆動ローラ21、紙転写ユニット23、及び従動ローラ群に張架されており、図示しない駆動モータにより駆動制御される。
ベルトクリーニングユニット22は、ブラシローラ、ゴムブレード、及びベルトからの離接機構等で構成されており、一色目のBk画像をベルト転写した後の、2・3・4色目をベルト転写している間は、離接機構によってベルト面から離間させておく。
紙転写ユニット23は、紙転写バイアスローラ(紙転写ローラ)23−1、ローラクリーニングブレード及びベルトからの離接機構等で構成されている。
該紙転写バイアスローラ23−1は、通常はベルト19面から離間しているが、中間転写ベルト19面に形成された4色の重ね画像を、転写紙に一括転写する時にタイミングをとって切離機構で押圧され、該紙転写バイアスローラ23−1に所定のバイアス電圧を印加して転写紙への転写を行う。
なお、転写紙は、給紙ローラ25、レジストローラ26によって、中間転写ベルト面の4色重ね画像の先端部が、紙転写位置に到達するタイミングに合わせて給紙される。
中間転写ベルト面から4色重ねトナー像を一括転写された転写紙は、紙搬送ユニット27で定着器28に搬送され所定温度にコントロールされた定着ローラ28−1と加圧ローラ28−2で、トナー像を溶融定着されてコピートレイ29に搬出されフルカラーコピーを得る。
【0012】
リピートコピーの時は、カラースキャナ1の動作、及び感光体9への画像形成は、一枚目のY(4色目)画像工程に引き続き、所定のタイミングで2枚目のBk(1色目)画像工程に進む。また、中間転写ベルト19の方は、一枚目の4色重ね画像の転写紙への一括転写工程に引き続き、表面をクリーニングユニット22でクリーニングされた領域に、2枚目のBkトナー像がベルト転写されるようにする。その後は、一枚目と同様の動作になる。
上記においては、4色フルカラーを得るコピーモードについて説明したが、3色コピーモード、2色コピーモードの場合は、指定された色と回数の分について、上記同様の動作を行うことになる。また、単色コピーモードの場合は、所定枚数が終了するまでの間、その色の現像器のみを現像作動(剤穂立て)状態にして、中間転写ベルト19は、感光体9表面に接触したまま往動方向に一定速駆動し、更にベルトクリーナ22もベルト19に接触したままの状態でコピー動作を行う。
【0013】
[本発明の特徴的な構成、動作の説明]
図2は本発明の特徴的な構成を備えた形態例の要部説明図であり、紙転写バイアスローラ23−1が、対向配置された駆動ローラ(対向ローラ)21に対して中間転写ベルト19を介して接触する際に、両者の位置関係を一義的に決定して、ニップ幅、ニップ位置、ニップ圧のずれ、変動を防止するための、位置ずれ防止機構40を設けた構成が特徴的である。
この形態例の位置ずれ防止機構40は、紙転写バイアスローラ23−1を先端側で軸41aによって回転自在に支持すると共に基端部を軸42により上下方向に回動自在に支持されたブラケット41(ベルトからの離接機構)と、このブラケット41の上面適所に設けた凹形状の嵌合部43と、この嵌合部43内に嵌合する駆動ローラ21の芯金44とから成る。ブラケット41の外観斜視図は、後述する他の形態例の図6(a) (b) を参照。
なお、嵌合部43及び嵌合部43が嵌合する芯金44は、夫々紙転写バイアスローラ23−1及び駆動ローラ21の軸方向両端部側に配置されていることは勿論である。
即ち、この形態例では、非転写時にはブラケット41が軸42を中心として下方に回動して退避位置にある一方で、転写時にはブラケット41が上方に回動することにより紙転写バイアスローラ23−1と駆動ローラ21とがベルト19(及び転写紙)を介してニップするが、転写時に嵌合部43が駆動ローラの芯金44に嵌合することにより、両ローラ23−1、21間の位置関係を一義的に確定することができる。つまり、両ローラ23−1、21間の位置関係がベルト19の移動方向(図2の左右方向)にずれたり、或はベルトの面方向(図2の上下方向)位置がずれる等の不具合を解消することができる。このため、ニップ幅、ニップ位置、ニップ圧を常に理想的な状態に保持することができ、理想的な転写条件を確保することができる。
特に、精度確保を求められる部品は、紙転写バイアスローラを支持するブラケットのみであるため、コストダウンを図ることができ、転写ローラの位置決めをよりよく実現できる。
また、嵌合部43或はブラケット41全体を絶縁材料によって構成することにより、転写ローラ23−1からの電流のリークを防止できる。
【0014】
次に、図3は本発明の他の形態例であり、図2の形態例における駆動ローラ側の構成を変形した位置ずれ防止機構40に関するものである。
この位置ずれ防止機構40は、紙転写バイアスローラ23−1側の構成、即ち、嵌合部43等の構成は図2のものとほぼ同一であるが、駆動ローラ21側の構成を異ならせている。
即ち、この形態例では、嵌合部43を駆動ローラ21の芯金に嵌合させるのではなく、芯金44の両端部を回転自在に支持する上側ブラケット50の底部に設けた突起50aを嵌合部43に嵌合(凹凸嵌合)させることにより、両ローラ23−1、21間の位置決め(各ローラの軸方向と直交する方向、特に中間転写ベルト移動方向への位置決め)を実現するようにした点が特徴的である。
従って、この形態例では、突起50aと嵌合部43の凹所の形状が整合し合うように予め設計する。突起50aとしては図示のごとき矩形ではなく、半円形、多角形、不定形、等々種々の形状を選定することができ、この場合には相手方の嵌合部43の形状も、突起50aと整合する形状にする。
また、この形態例に於ては、上側ブラケット50の底部に、突起の代わりに凹陥部を設け、ブラケット41側にこの凹陥部と嵌合し合う突起を設ける凹凸嵌合とすることも可能である。
【0015】
次に、図4は本発明の他の形態例の位置ずれ防止機構の要部構成を示す斜視図であり、この形態例では、上記嵌合部43としてブラケット41とは別体の嵌合部材55を用いた構成が特徴的である。この嵌合部材55は相手方となる芯金44或は突起50aと整合する形状の凹部55aを有した摩擦抵抗の少ない材料から構成し、この嵌合部材55は例えばブラケット41の上部適所に設けた切欠き41b内に圧入することにより固定する。
なお、図3の形態例における突起50aの代わりに受け側ブラケット50に凹陥部を設けた場合には、嵌合部材55側には該凹陥部と整合する突起を設けることは勿論である。
上記、突起、凹陥部の形状が、図示のものに限定されないことは上述のとおりである。
この形態例では、嵌合部材55として摩擦抵抗の少ない材料を用いたので、嵌合部材55と相手方部材との嵌合、離脱時の各動作が極めてスムーズ化する利点を提供することとなる。
また、上記嵌合部材55を絶縁材料によって構成することにより、紙転写バイアスローラ23−1からの電流のリークと、それに起因した事故等を避けることができる。
【0016】
次に、図5は本発明の位置ずれ防止機構の他の形態例であり、この位置ずれ防止機構は、ブラケット41に対して後付けする嵌合部材55の下部に中空円筒状の軸受部55bを予め一体化しておき、この軸受け部55bの軸受孔55c内に紙転写バイアスローラ23−1の軸23−1’を軸支させた構成が特徴的である。その他の構成、即ち、嵌合部材の凹部55aが低摩擦材料から構成されている点等は、上記形態例と同等である。また、嵌合部材55を紙転写バイアスローラ23−1の軸方向両端部に設ける点も上記各形態例の場合と同等である。
この形態例によれば、格別の軸受を設ける必要がなく、部品点数を低減できるので、コストダウン、構成の簡潔化、生産性向上を図ることができる。
次に、図6(a) 及び(b) は、ブラケット41に対して、予め低摩擦材料から成る嵌合部60と、軸受部61を夫々一体的に形成した構成例を示している。この形態例のブラケット41を用いれば、更に低コストの転写ユニットを製作することができる。
図6(a) のブラケットと(b) のブラケットとの相違は、(b) のブラケットの一部が転写紙ガイド面65となっている点である。このように転写ローラを支持すると共に位置ずれ防止機構を構成するブラケットによって、転写紙の搬送ガイド面をも兼用させれば、部品点数を減少してコスト、生産性を向上できることは明らかである。
【0017】
【発明の効果】
以上のように本発明の位置ずれ防止機構を備えた紙転写ユニットを有した画像形成装置は、次のような効果を奏する。
まず、紙転写ユニットを所定のタイミングで中間転写ベルト側へ上昇させてから、紙転写バイアスローラに任意の転写バイアス電圧を印加することによって、中間転写ベルト上に作像された重ねトナー画像を転写紙上に一括転写するが、紙転写バイアスローラを上昇させるときに、紙転写バイアスローラの位置が転写ベルト(対向ローラ)に対して、左右、上下等にずれを起こすと、転写ニップ幅、ニップ位置、ニップ圧に偏差が生じ、その結果転写画像に乱れが生じることになる。
そこで本発明では、位置ずれ防止機構を設けることにより、図2に示すように紙転写ユニットが回転中心を中心に回転上昇して、紙転写バイアスローラが中間転写ベルトに接した時に、自動的に位置決めが行われるようにした。
このような位置ずれ防止機構としては、まず、中間転写ベルトを巻き付けている対向ローラの芯金部の一部に対して、紙転写ユニット側に設けた嵌合部を嵌合することにより、対向ローラ(中間転写ベルト)に対する紙転写バイアスローラの位置ずれ(両ローラの軸線の非平行化、特にベルト移動方向へのずれ、傾斜、上下方向へのずれ、傾斜、)をなくして、安定した転写条件を確保するようにした。この構成により、ベルトに対する紙転写バイアスローラの前後偏差が解消できることになる。
また、この時、転写ユニット側の構成として、上下動するブラケットの先端上部に嵌合部を予め一体化しておいてもよいし、或はブラケット先端上部に対して低摩擦材料から成る嵌合部材を固着(圧入)するようにしてもよい。低摩擦材料により構成することにより、相手側の対向ローラの芯金に対する着脱が円滑化する。
また、この嵌合部、嵌合部材は、紙転写バイアスローラからの電流のリークを避けるため絶縁とするのが好ましい。
またさらにこの嵌合部材と転写ローラの軸受け部とを一体とすることでコストダウンを狙うことが可能である。
同様に、この紙転写ユニット(ブラケット)を軸受け、嵌合部材から成る一体構造とすることにより、さらなるコストダウンを狙うことが可能となる。
以上のように本発明の各形態例によれば、精度確保が必要とされる部品が紙転写バイアスローラを取り付けているブラケットのみとなるため、コストダウンを図ることができ、かつ、紙転写バイアスローラの位置決めがより精度良く行われる。また、部品統一化によるコストダウンを図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を適用する多色画像形成装置の一例の構成図。
【図2】本発明の第1の形態例の位置ずれ防止機構の構成説明図。
【図3】本発明の第2の形態例の位置ずれ防止機構の構成説明図。
【図4】本発明の第3の形態例の位置ずれ防止機構の構成説明図。
【図5】本発明の第4の形態例の位置ずれ防止機構の構成説明図。
【図6】 (a) 及び(b) は夫々本発明の第5の形態例の位置ずれ防止機構の構成説明図。
【符号の説明】
1 カラー画像読み取り装置(カラースキャナ)、2 カラー画像記録装置(カラープリンタ)、3 原稿、4 照明ランプ、5−1、5−2、5−3 ミラー、6 レンズ、7 カラーセンサ、8 書込み光学ユニット、9 感光体ドラム、10 感光体クリーニングユニット、11 除電ランプ、12 帯電器、13電位センサ、14 Bk現像器、15 C現像器、16 M現像器、17 Y現像器、18 現像濃度パターン検知器、19 中間転写ベルト、21 駆動ローラ、23 紙転写ユニット、23−1 紙転写バイアスローラ(紙転写ローラ)、25 給紙ローラ、26 レジストローラ、27 紙搬送ユニット、28 定着器、40 位置ずれ防止機構、41 ブラケット、41a 軸、42 軸、43 嵌合部、44 芯金、50 上側ブラケット、50a 突起、55 嵌合部材、55a 凹所、55b 軸受部、55c 軸受孔
Claims (4)
- 回転体からなる感光体と、この感光体の外周面と接した状態で該感光体と同じ狙いの周速度で回転される中間転写ベルトとを有し、該感光体と接した状態の該中間転写ベルトが構成する一次転写部に一次転写手段を、前記一次転写手段の配設位置よりも感光体の回転方向上流側の帯電位置に帯電手段をそれぞれ配置し、帯電位置を通過した時に帯電された感光体の帯電領域に光書込みおよび現像により任意の色のトナー像を形成し、次いでこの任意の色のトナー像を一次転写手段により前記中間転写ベルト上に転写する、という工程を異なる色ごとに繰り返して、前記中間転写ベルト上にカラーの重ねトナー像を形成し、この重ねトナー像を転写紙上に一括転写してカラー画像を得る多色画像形成装置であって、上記重ねトナー像を転写紙上に一括転写する手段として、対向ローラにより支持された中間転写ベルト面に対して進退可能に配置された紙転写バイアスローラを用いたものにおいて、該紙転写バイアスローラが中間転写ベルト面に接触したときに、対向ローラとの間の位置決めを行う位置ずれ防止機構を設け、該位置ずれ防止機構は、該紙転写バイアスローラを支持して中間転写ベルトに対して進退させるブラケットの一部に設けた嵌合部と、該紙転写バイアスローラが中間転写ベルト面に接触したときに該嵌合部が嵌合する対向ローラの芯金と、から成ることを特徴とする多色画像形成装置。
- 上記紙転写バイアスローラを支持したブラケットの一部であって、上記対向ローラの芯金、又は上側ブラケットの一部と嵌合する部分を、低摩擦材料から成る嵌合部材としたことを特徴とする請求項1記載の多色画像形成装置。
- 上記嵌合部材を絶縁材料にて構成したことを特徴とする請求項2記載の多色画像形成装置。
- 上記嵌合部材に対して、上記紙転写バイアスローラの軸受部を一体化したことを特徴とする請求項2又は3記載の多色画像形成装置。
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