JP4609847B2 - 画像形成装置 - Google Patents

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本発明は、画像形成装置、特に、複数色のトナー画像からなるフルカラー画像を形成する画像形成装置に関する。
フルカラー画像を形成する画像形成装置として種々の方式が提案されているが、そのうちの1つの方式として、1つの感光体ドラムを設けるとともに、複数の現像器を回転枠に円周方向に並べて配置し、回転枠を回転させることによって複数の現像器を感光体ドラムに順次対向させるようにしたものがある。このような方式の装置では、感光体ドラムに形成された各色のトナー画像が、順次中間転写ベルトに重ねて転写され、さらにこの中間転写ベルトからフルカラーのトナー画像が用紙に2次転写されるようになっている。
このような画像形成装置においては、特開2004−117976号公報に示されるように、中間転写ベルトに近接して濃度センサが設けられている。この濃度センサは、中間転写ベルト上に転写された濃度測定用トナー画像の濃度を測定し、画像形成のためのプロセス条件等を制御するために設けられたものであり、これにより、画像の階調が適正に制御される。
特開2004−117976号公報
前記公報に示された濃度センサは、中間転写ベルトの駆動ローラの真上に(公報図8参照)、あるいは駆動ローラの横方向に(図1〜図3参照)、中間転写ベルトに近接して配置されている。
しかし、濃度センサを駆動ローラの真上に配置する場合は、この駆動ローラの上方に濃度センサのためのスペースを確保した上で、さらにその上に他の構成部品を配置する必要がある。このため、中間転写ベルト上方の空間スペースを有効に利用することができない。また、駆動ローラの横方向に配置する場合は、前記同様に、濃度センサのためのスペースを駆動ローラの横方向に確保する必要があり、装置を小型する際の妨げになる。
本発明の課題は、特別なスペースを確保することなく濃度センサを配置でき、装置の小型化を実現することにある。
請求項1に係る画像形成装置は、複数色のトナー画像からなるフルカラー画像を形成する装置であって、表面に静電潜像が形成される像担持体と、像担持体の静電潜像を複数色のトナー画像に現像する複数の現像器と、中間転写ユニットと、2次転写部材と、給紙部と、定着装置と、濃度センサとを備えている。中間転写ユニットは、像担持体に形成されたトナー画像が順次転写される中間転写ベルトと、中間転写ベルトが掛け渡された互いに対向する1対の第1ローラ及び第2ローラとを有している。2次転写部材は、中間転写ベルトに対向して配置され、中間転写ベルト上のトナー画像を用紙に転写する。給紙部は中間転写ベルトと2次転写部材との間に用紙を給紙する。定着装置は2次転写部材によって用紙表面に転写されたトナー画像を定着する。濃度センサは、第1ローラの下方に配置され、中間転写ベルトに形成されたトナー画像の濃度を検出する。そして、給紙部は、給紙コロと、給紙コロ軸とを有している。給紙コロは、第1ローラの下方に上下方向において第1ローラと少なくとも一部が重なるように配置され、用紙を中間転写ベルトと2次転写部材との間に搬送する。給紙コロ軸は、第1ローラの軸と平行に配置され自由端側に給紙コロが装着された片持ち支持構造である。また、濃度センサは、給紙コロ軸の支持部とは逆側に、その検出面が第1ローラと上下方向において重なるように配置されている。
この装置では、像担持体に静電潜像が形成され、この静電潜像は現像器によって現像される。この処理は、各色について実行され、各色のトナー画像が中間転写ベルトに転写される。一方、給紙部から用紙が2次転写部材に搬送され、この用紙に、中間転写ベルトに形成されたフルカラー画像が転写される。画像が転写された用紙は、さらに定着装置に搬送されて、用紙上のトナー画像が溶融定着される。
このような画像形成においては、プロセス条件等を制御するために、中間転写ベルトに形成されたトナー画像の濃度を検出する必要がある。そこで、例えば装置の起動時に、中間転写ベルト上に測定用のトナー画像が形成され、このトナー画像の濃度が濃度センサによって検出される。
ここで、用紙は給紙コロによって2次転写部材に搬送される。この給紙コロは、片持ち支持された給紙コロ軸に装着されている。したがって、給紙コロの給紙コロ軸が設けられていない側にはスペースを形成できる。そこで、本請求項に係る画像形成装置では、濃度センサを、この給紙コロ軸が設けられていない空いたスペースに、検出面が第1ローラと上下方向において重なるように配置させることができる。このため、濃度センサの配置のための特別なスペースが不要となり、従来装置に比較して装置の小型化が実現できる。
請求項2に係る画像形成装置は、請求項1の装置において、給紙コロは、装置外部から手差し給紙された用紙を中間転写ベルトと2次転写部材との間に搬送するものである。
一般に、手差し給紙部の給紙コロは、中間転写ベルトの下方に配置され、しかも中間転写ユニットの第1ローラと上下方向において重なって設けられている。したがって、この給紙コロの一方側に濃度センサを配置することにより、スペースを有効に利用して濃度センサを配置することができる。
請求項3に係る画像形成装置は、請求項1又は2の装置において、各構成部材を支持するためのフレームをさらに備え、給紙コロ軸は一端がフレームに支持されており、給紙コロは第1ローラの軸方向のほぼ中央部に配置されている。そして、濃度センサは、給紙コロ軸とほぼ同軸で、かつ給紙コロ軸が支持された一端とは逆側の装置の他端側に配置されている。
この場合は、スペースを有効に利用して濃度センサを配置できるとともに、濃度センサを給紙コロから比較的離れた位置に設けることができ、濃度センサが紙粉によって汚れるのを抑えることができる。
請求項4に係る画像形成装置は、請求項1から3のいずれかの装置において、第2ローラは中間転写ベルトを駆動する駆動ローラであり、第1ローラは駆動ローラに対向して配置され中間転写ベルトに所定の張力を与えるテンションローラである。
以上のように本発明では、特別なスペースを確保することなく濃度センサを配置でき、装置の小型化を実現することができる。
[全体構成]
図1に本発明の一実施形態による画像形成装置としてのカラープリンタ1を示す。なお、この図1は各構成要素の配置を示すための模式図であり、各部の詳細は省略して示している。
このカラープリンタ1は、図示しないコンピュータ等に接続されており、コンピュータ等から送られてくる画像情報に基づいてカラー画像を用紙に印刷可能な装置である。また、このカラープリンタ1は、図1において右側がオペレータが操作する側であり、以下では、図1における装置の右側を手前側、左側を奥側とする。
カラープリンタ1は、感光体ドラム2と、回転現像装置3と、露光装置としてのレーザユニット4と、トナー収容部5と、トナー供給装置6と、中間転写ベルト7と、2次転写ローラ8と、定着装置9とを有している。
感光体ドラム2は、表面に静電潜像が形成されるものであり、装置のほぼ中央に回転自在に設けられ、その回転軸は装置の手前側から見て横方向に延びるように、すなわち図1の紙面に対して垂直に延びるように設けられている。感光体ドラム2の上部には、感光体ドラム2の表面を一様に帯電するための帯電ローラ10が設けられている。また感光体ドラム2の側方には、感光体ドラム2の表面に残留したトナーや付着物を清掃するためのドラムクリーニング装置11が設けられている。
回転現像装置3は、感光体ドラム2に形成された静電潜像を各色のトナーによって現像するものであり、感光体ドラム2に隣接して、中心が感光体ドラム2の中心とほぼ同じ高さ位置になるように設けられている。この回転現像装置3は、回転枠15と、4色のトナーに対応して設けられ回転枠15に支持された4つの現像器16とを有している。回転枠15は、感光体ドラム2の回転軸と平行な軸の回りに回転自在な円筒形状であり、図示しないモータやギアを含む駆動機構によって回転させられるようになっている。また、回転枠15は、回転軸の中心から放射状に延びる仕切枠によって円周方向に4等分された4つの区画を有しており、各区画にイエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの4つのトナー色に対応した現像器16が配置されている。
各現像器16は、それぞれほぼ同様の構成であり、感光体ドラム2に対向配置可能な現像ローラや、トナー攪拌用の攪拌ローラ等が設けられている。ここで、このカラープリンタ1では、トナー収容部5が現像器16とは別に離れて設けられており、したがって本実施形態の現像器自体のトナー収容スペースは小さく、トナー収容部を現像器内部に有する装置に比較して、現像器16自体は小型化されている。
レーザユニット4は、外部のコンピュータ等から送られてきた画像情報に基づいて、感光体ドラム2を走査露光するものであり、感光体ドラム2の上方で、かつ回転現像装置3の回転軸より装置奥側に配置されている。なお、レーザユニット4の内部の構成は、従来の構成と同様であり、レーザ光源、ポリゴンミラー、ポリゴンミラー駆動用モータ等を有している。また、レーザユニット4のレーザ光路の前方には、反射ミラー20が設けられており、レーザユニット4から発射されたレーザ光は、この反射ミラー20によって屈曲し、感光体ドラム2の表面に照射されるようになっている。
トナー収容部5は、回転現像装置3の各現像器16に対して供給するトナーを収容する部分であり、感光体ドラム2の上方で、かつレーザユニット4と対向する側(装置手前側)に配置されている。このトナー収容部5は、左右方向(図1の紙面垂直方向)に並べて配置された、イエローのトナーを収容するトナーカートリッジ、シアンのトナーを収容するトナーカートリッジ、マゼンタのトナーを収容するトナーカートリッジ、ブラックのトナーを収容するトナーカートリッジを有している。
トナー供給装置6は、トナー収容部5に収容された各色のトナーを、対応する現像器16に供給するためのものであり、感光体ドラム2の上方において、レーザユニット4とトナー収容部5との間のスペースに配置されている。このトナー供給装置6は、上下方向に移動可能な4つのトナー供給パイプ、トナー収容部5の各色のトナーをトナー供給パイプに供給する4つの搬送パイプ、各トナー供給パイプを上下動させるための駆動機構等を有している。
中間転写ベルト7は、感光体ドラム2に形成された各色のトナー画像が順次転写されるものであり、感光体ドラム2及びトナー収容部5の下方に配置されている。この中間転写ベルト7は、対向して配置された駆動ローラ(第2ローラ)35とテンションローラ(第1ローラ)36との間に掛け渡されている。また、中間転写ベルト7の感光体ドラム2と対向する部分は、1対の1次転写ローラ37a,37bによって感光体ドラム2に当接するように構成されている。テンションローラ36はバネ38によって駆動ローラ35から離れる側に付勢されており、これにより中間転写ベルト7に所定の張力が与えられている。また、1次転写ローラ37a,37bは互いに近接して感光体ドラム2の下方に設けられ、これにより、中間転写ベルト7の所定範囲が感光体ドラム2に当接されている。
また、駆動ローラ35の装置奥側で、回転現像装置3の下方には、中間転写ベルト7を清掃するためのベルトクリーニング装置40が設けられている。このベルトクリーニング装置40は、駆動ローラ35と対向する位置に設けられ中間転写ベルト7の表面に摺接するファーブラシ41と、ファーブラシ41の上方にファーブラシ41と接触するように配置されたクリーニングローラ42と、先端がクリーニングローラ42の表面に接触するように配置されたブレード43と、ブレード43の下方に並べて配置された回収スパイラル44とを有している。
2次転写ローラ8は、中間転写ベルト7に転写された画像を、搬送されてきた用紙に転写するためのものであり、駆動ローラ35の下方に駆動ローラ35と対向するように配置されている。そして、この2次転写ローラ8には、図示しない電圧印加手段によって、用紙に対して、画像転写のためのバイアス電圧が印加されている。
定着装置9は、用紙上に転写されたトナーを溶融定着するためのものであり、回転現像装置3の下方で、かつ装置奥側に配置されている。この定着装置9は、ヒータを内蔵する加熱ローラ9aと加熱ローラ9aに圧接する加圧ローラ9bとを有しており、両ローラ間に用紙を挟持して搬送する。
このプリンタ1では、装置の上部表面、すなわち、レーザユニット4、トナー供給装置6及びトナー収容部5の上方に、画像が形成された用紙を載置するための排出部50が形成されている。この排出部50は、レーザユニット4側(装置奥側)が最も低く、トナー収容部5側(装置手前側)に行くにしたがって徐々に高くなる曲面部と、この曲面部に連続しトナー収容部5の上方に位置する平面部とを有している。
装置の底部には、用紙が載置される載置板を有し用紙を収納する給紙カセット52が設けられている。そして、この給紙カセット52の用紙送り出し側端部(図1における右側端部)には、給紙カセット52から用紙を送り出すためのカセット給紙部51が設けられている。このカセット給紙部51は、載置板上の用紙を取り出すための前送りコロ53と、用紙を1枚ずつ搬送路に送り出すためのローラ対からなる重送防止機構54とを有している。そして、給紙カセット52は用紙の送り出し方向、すなわち、装置の手前側に引き出すことが可能である。
カセット給紙部51と排出部50との間には、用紙を搬送する搬送部が設けられている。搬送部は、カセット給紙部51から2次転写ローラ8に至る第1搬送路55と、2次転写ローラ8から定着装置9に至る第2搬送路56と、定着装置9から排出部50に至る第3搬送路57とを有している。また、定着装置9の出口には、分岐爪58が設けられており、この分岐爪58と第1搬送路55の途中との間には用紙を第1搬送路55に戻すための戻し搬送路59が設けられている。
第1搬送路55は、給紙カセット52から送り出された用紙を上方に搬送しつつ搬送方向を逆にするための湾曲路55aと、この湾曲路55aから2次転写ローラ8に至る直線路55bとを有している。これらの搬送路は、用紙を案内しながら搬送するガイド板及びローラ対で形成されており、所定位置には用紙を検出するためのセンサが設けられている。また、直線路55bには用紙の搬送タイミングを制御するためのレジストローラ対60が配置されている。
第2搬送路56は、ほぼ直線的に形成されており、用紙を案内しながら搬送するガイド板及びローラ対で構成されている。また、搬送路の所定位置には用紙を検出するためのセンサが設けられている。
第3搬送路57は、分岐爪58の搬送方向下流側に形成された縦搬送路を有している。すなわち、用紙は、分岐爪58を通過した後は、ほぼ垂直上方に向かって搬送され、排出部50に排出される。この第3搬送路57も、前記同様に、用紙を案内しながら搬送するガイド板及びローラ対で構成されている。
戻し搬送路59は、分岐爪58の設けられた部分において第3搬送路57から下方に分岐し、定着装置9、第2搬送路56、2次転写ローラ8及びレジストローラ対60の下方を通り、さらに上方に向かう搬送路であり、第1搬送路55のレジストローラ対60の搬送方向上流側に合流している。すなわち、この戻し搬送路59は、第1搬送路55の直線路55b及び第2搬送路56と給紙カセット52との上下方向の間に設けられ、定着装置9を通過した用紙を、2次転写ローラ8の上流側に配置されたレジストローラ対60のさらに上流側に戻すための搬送路である。この戻し搬送路59も、前記同様に、用紙を案内しながら搬送するガイド板及びローラ対で構成され、所定位置には用紙検出用のセンサが設けられている。
また、トナー収容部5の下方でかつ給紙カセット52の上方には、手差し給紙部64が設けられている。手差し給紙部64は、装置の手前側の側壁を構成する手差しトレイ65と、給紙コロ66とを有している。この手差しトレイ65は、下端が第1搬送路55の湾曲路55aの近傍で回動自在(開閉自在)に支持されており、この回動支点65aを中心に、上端を装置手前側に倒すことが可能である。このようにして手差しトレイ65を開いた状態では、手差しトレイ65上に用紙を載置し、この用紙を給紙コロ66によって第1搬送路55の湾曲路55aに給紙することが可能である。なお、給紙コロ66については後述する。
[濃度センサの取付構造]
図1に示すように、このカラープリンタ1には、中間転写ベルト7に転写されたトナー画像の濃度を検出するための濃度センサ70が設けられている。以下に、この濃度センサ70の取付構造について詳細に説明する。なお、濃度センサ自体の構成については、従来周知の構造であるので、詳細な説明は省略する。
まず、濃度センサ70の取付に関連する手差し給紙部64の給紙コロ66について説明する。図1及び図2から明らかなように、給紙コロ66は、テンションローラ36の下方に上下方向においてテンションローラ36と一部が重なるように配置されている。より詳細には、テンションローラ36の装置手前側のほぼ半分と給紙コロ66の装置奥側のほぼ半分とが、上下方向において、すなわち平面視で重なるように配置されている。また、給紙コロ66は、図3に示すように、給紙コロ軸72に固定されている。この給紙コロ軸72は、テンションローラ36の軸と平行に設けられており、一端側が装置のフレーム73に軸受74を介して回転自在に支持され、他端側は自由端となっている。すなわち、給紙コロ軸72は片持ち支持構造で支持されている。そして、給紙コロ66は、給紙コロ軸72の自由端に装着されており、テンションローラ36の軸方向のほぼ中央部に位置するように設けられている。なお、給紙コロ軸72の一端には、図示しない駆動系から回転が入力されるギア75が固定されている。
濃度センサ70は、図2及び図3から明らかなように、テンションローラ36の下方に配置されている。より詳細には、濃度センサ70は、給紙コロ軸72の支持部とは逆側において、給紙コロ軸72が設けられていないスペースに、その検出面としての上面70aがテンションローラ36と上下方向において重なるように配置されている。また、給紙コロ66との関係では、濃度センサ70は、正面視で給紙コロ66の水平方向の直径の範囲内(図2の斜線領域A内)に位置するように配置されている。なお、濃度センサ70は、その下端部が給紙コロを保持する部材(図示せず)に固定されている。
以上のような構成では、給紙コロ66の、給紙コロ軸72が設けられた側と逆側の空いたスペースを有効に利用して濃度センサ70を配置でき、特に装置の奥行き方向のスペースを有効に利用することができる。また、濃度センサ70を給紙コロ66から離れた位置に配置しているので、給紙コロ66の部分で発生する紙粉が濃度センサ70の検出面に付着するのを抑えることができる。さらに、給紙コロ66は手差し65を開ける(倒す)ことによって装置手前側から容易に臨むことができ、濃度センサ70を容易に清掃することができる。
[濃度検出]
装置の起動時において、中間転写ベルトに濃度測定用のトナー画像が形成され、この濃度測定用トナー画像の濃度が濃度センサ70によって検出される。そして、この検出結果によって、画像形成プロセスのプロセス条件や、画像信号の制御を行われる。なお、この濃度検出動作は、予め設定された印刷枚数毎に行うようにしてもよい。ここでは、濃度センサ70が、テンションローラ36に対向して設けられているので、精度の良い検出を行うことができる。すなわち、濃度センサ70をテンションローラ36のない中間転写ベルト部分に対向して配置した場合、中間転写ベルト7が循環に際して揺れ、濃度センサ70と中間転写ベルト7との距離が変化して精度が悪化することが考えられる。しかし、ここでは、濃度センサ70がテンションローラ36に(正確には、中間転写ベルト7のうちのテンションローラ36に支持された部分に)対向して設けられているので、中間転写ベルト7の循環動作が安定し、濃度センサ70と中間転写ベルト7との間の距離も安定する。したがって、精度の良い検出を行うことができる。
[画像形成動作]
次に画像形成動作について簡単に説明する。まず、カラープリンタに電源が投入されると、各種パラメータが初期化され、定着部の温度設定を行うなどの初期設定が実行される。そして、このプリンタに接続されたコンピュータ等から画像データが入力され、印刷開始の指示がなされると、以下のようにして画像形成動作が実行される。なお、この画像形成動作中においては、トナー供給パイプは上方の待避位置に移動させられている。
まず、帯電ローラ10によって感光体ドラム2が帯電される。その後、この感光体ドラム2に対して、レーザユニット4により画像データに対応した走査露光が行われ、感光体ドラム2には静電潜像が形成される。次に、回転現像装置3が回転されて、対応する色の現像器16が感光体ドラム2に対向させられる。この状態で、感光体ドラム2の静電潜像が対応する色のトナーによって現像される。現像された画像は、中間転写ベルト7に転写される。以上の動作を各色毎に順次繰り返すことによって、中間転写ベルト7上にはフルカラー画像が形成される。なお、感光体ドラム2に残留した残留トナー等は、ドラムクリーニング装置11により清掃されて、図示しない廃トナーコンテナに廃棄される。
一方で、カセット給紙部51において、給紙カセット52から1枚の用紙が前送りコロ53及び重送防止機構54により取り出され、第1搬送路55を介してレジストローラ対60に搬送される。あるいは、手差し給紙部64から用紙が挿入され、この用紙は給紙ローラ66を介してレジストローラ対60に搬送される。その後、用紙は、レジストローラ対60から中間転写ベルト7上の画像形成にタイミングを合わせて搬送され、2次転写ローラ8に案内される。2次転写ローラ8は中間転写ベルト7に当接し、2次転写ローラ8に印加された転写バイアスにより、中間転写ベルト7上に形成されたフルカラーの画像が用紙に転写される。この用紙は第2搬送路56を介して定着装置9に案内され、この定着装置9による加熱・加圧によって画像が用紙に定着される。そして、片面印刷の場合は、分岐爪58を介して第3搬送路57に案内され、排出部50に排出される。
また、両面印刷の場合は、定着装置9を通過した用紙は、分岐爪58によって、一旦第3搬送路57側に搬送された後、用紙後端が分岐爪58をすぎると、逆方向に搬送されて戻し搬送路59側に案内され、戻し搬送路59を介して再び第1搬送路55に戻される。第1搬送路55に戻された用紙はレジストローラ対60で一旦停止させられる。そして、裏面側の画像が前述の動作と同様の動作で中間転写ベルト7に形成された後、レジストローラ対60で待機していた用紙はタイミングを合わせて2次転写ローラ8側に送られる。その後は前記同様の動作が実行され、分岐爪58を介して第3搬送路57側に案内されて排出部50に排出される。
なお、濃度センサの支持については、中間転写ベルトのユニットや本体に固定されていても良い。
本発明の一実施形態によるカラープリンタの概略構成図。 濃度センサの取付構造を示す図。 テンションローラ、給紙ローラ及び濃度センサの配置を示す平面図。
符号の説明
1 カラープリンタ
2 感光体ドラム
7 中間転写ベルト
8 2次転写ローラ
9 定着装置
16 現像器
35 駆動ローラ
36 テンションローラ64 手差し給紙部
66 給紙コロ
70 濃度センサ
72 給紙コロ軸

Claims (4)

  1. 複数色のトナー画像からなるフルカラー画像を形成する画像形成装置であって、
    表面に静電潜像が形成される像担持体と、
    前記像担持体の静電潜像を複数色のトナー画像に現像する複数の現像器と、
    前記像担持体に形成されたトナー画像が順次転写される中間転写ベルト、及び前記中間転写ベルトが掛け渡された互いに対向する1対の第1ローラ及び第2ローラを有する中間転写ユニットと、
    前記中間転写ベルトに対向して配置され、前記中間転写ベルト上のトナー画像を用紙に転写する2次転写部材と、
    前記中間転写ベルトと前記2次転写部材との間に用紙を給紙する給紙部と、
    前記2次転写部材によって用紙表面に転写されたトナー画像を定着する定着装置と、
    前記第1ローラの下方に配置され、前記中間転写ベルトに形成されたトナー画像の濃度を検出する濃度センサとを備え、
    前記給紙部は、
    前記第1ローラの下方に上下方向において前記第1ローラと少なくとも一部が重なるように配置され、用紙を前記中間転写ベルトと前記2次転写部材との間に搬送する給紙コロと、
    前記第1ローラの軸と平行に配置され自由端側に前記給紙コロが装着された片持ち支持構造の給紙コロ軸とを有し、
    前記濃度センサは、前記給紙コロ軸の支持部とは逆側に、その検出面が前記第1ローラと上下方向において重なるように配置されている、
    画像形成装置。
  2. 前記給紙コロは、装置外部から手差し給紙された用紙を前記中間転写ベルトと前記2次転写部材との間に搬送するものである、請求項1に記載の画像形成装置。
  3. 各構成部材を支持するためのフレームをさらに備え、
    前記給紙コロ軸は一端が前記フレームに支持されており、
    前記給紙コロは前記第1ローラの軸方向のほぼ中央部に配置されており、
    前記濃度センサは、前記給紙コロ軸とほぼ同軸で、かつ前記給紙コロ軸が支持された一端とは逆側の装置の他端側に配置されている、
    請求項1又は2に記載の画像形成装置。
  4. 前記第2ローラは前記中間転写ベルトを駆動する駆動ローラであり、前記第1ローラは前記駆動ローラに対向して配置され前記中間転写ベルトに所定の張力を与えるテンションローラである、請求項1から3のいずれかに記載の画像形成装置。
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