JP4634195B2 - 画像形成装置 - Google Patents

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本発明は、複数の支持回転体に掛け渡された環状のベルトを備えたベルト装置を備える複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置に関するものである。
この種の画像形成装置としては、特許文献1に記載されたものが知られている。この画像形成装置においては、感光体上に形成した各色トナー像を中間転写ベルト上にそれぞれ互いに重なり合うように転写し、これを記録材に最終的に転写して画像形成を行う。この画像形成装置は、感光体上に形成した各色トナーによる位置検出用マークを中間転写ベルト上にそれぞれ転写し、その中間転写ベルト上に転写した各色位置検出用マークを光学的マーク検知装置で検知する制御モードを備えている。この制御モードでは、その光学的マーク検知装置の検知結果から中間転写ベルトに対する各色の転写位置のズレを把握し、これを補正する制御を行う。また、上記特許文献1の画像形成装置においては、光学的マーク検知装置の対向位置のベルト部分の内周面に平板部材を当接し、そのベルト部分の弛みや揺れを規制している。この平板部材をベルト内周面に当接させることで、そのベルト部分が平板面に沿って張って弛みがなくなり、揺れも規制される。その結果、光学的マーク検知装置の検知領域に存在するベルト部分での弛みや揺れが軽減され、光学的マーク検知装置による位置検出用マークの検知精度を高めることができる。
特開2000−214693号公報
ところが、上記特許文献1に記載の画像形成装置で行われる上記制御モードは、その制御を行っている間は画像形成を行うことができないので、なるべく短時間で終了することが望ましい。そのため、感光体から中間転写ベルト上に転写された位置検出用マークを、その転写後のなるべく早い時期に光学的マーク検知装置で検知することが重要となる。これは、転写後のなるべく早い時期に光学的マーク検知装置の検知ができれば、その検知結果を用いた補正処理を早い時期に開始でき、上記制御モードを早期に終了できるからである。その結果、光学的マーク検知装置は、感光体に対して中間転写ベルト表面移動方向下流側のなるべく近接した位置に配置することが望まれる。したがって、この光学的マーク検知装置に対向する平板部材も、感光体に対して中間転写ベルト表面移動方向下流側のなるべく近接した位置に配置することが望まれる。
一方、短時間で画像形成を行う観点から、感光体から中間転写ベルト上に転写されたトナー像を、その転写後のなるべく早い時期に記録材上に転写することが望まれる。これは、中間転写ベルトからトナー像を転写した後の記録材を機外に排紙するまでのプロセス時間が同じであるとすれば、感光体から中間転写ベルト上に転写されたトナー像をその転写後のなるべく早い時期に記録材上に転写するほど、画像形成スピードが早まるからである。そのため、中間転写ベルト上のトナー像を記録材上に2次転写する2次転写領域は、感光体に対して、中間転写ベルトの表面移動方向下流側のなるべく近接した位置に配置することが望まれる。したがって、2次転写領域で中間転写ベルトの内周面に接触する2次転写ローラも、感光体に対して中間転写ベルト表面移動方向下流側のなるべく近接した位置に配置することが望まれる。
以上の結果、上記平板部材も上記2次転写ローラも、感光体ドラムに対して中間転写ベルト表面移動方向下流側のなるべく近接した位置に配置することが望まれるため、これらの要望の両方に応えるには、両者をなるべく近接するように配置しなければならない。
ところが、詳しくは後述するが、高湿高温環境下における2次転写性を改善すべく、2次転写バイアスを、2次転写領域で中間転写ベルトを挟み込むように配置される1対のローラのうちのベルト内周面側に接触するローラ(以下、このローラを「2次転写バイアスローラ」という。)に印加する場合がある。この場合、中間転写ベルトの内周面に接触する2次転写バイアスローラに、上記平板部材を上述したように近接配置すると、次のような不具合が発生する。
すなわち、上記平板部材は、中間転写ベルトの弛みや揺れを規制する観点から、高い剛性が求められるため、一般には金属製のものが用いられる。そのため、上記平板部材としては導電性部材であり、これを2次転写バイアスが印加される上記2次転写バイアスローラに近接配置すると、これらの間で放電(リーク放電)が発生するおそれがある。このようなリーク放電が発生すると、画像形成装置自体を誤動作させるノイズが発生したり、上記2次転写バイアスローラに印加される2次転写バイアスが一時的に減少したりするという不具合が発生する。
本発明は、以上の背景に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、上述したリーク放電の発生を防止して、リーク放電の発生により生じ得る不具合をなくすことが可能な画像形成装置を提供することである。
上記目的を達成するために、請求項1の発明は、複数の支持回転体に掛け渡された環状のベルトからなる像担持体と、該像担持体上に画像を形成する画像形成手段と、上記複数の支持回転体のうちの少なくとも1つに所定のバイアスを印加するバイアス印加手段とを備え、上記バイアス印加手段によりバイアスが印加されるバイアス印加支持回転体に上記所定のバイアスを印加することにより上記像担持体上に形成された画像を記録材上に転写する画像形成装置において、上記バイアス印加支持回転体に対して上記像担持体の移動方向下流側に隣接して像担持体の内周面側に配置される導電性部材が、これを接地したとすれば該バイアス印加支持回転体に上記所定のバイアスを印加したときに放電が発生し得る放電発生距離内に近接配置され、上記所定のバイアスを印加したときの該バイアス印加支持回転体の表面と該導電性部材の表面との電位差が放電を発生しないものとなるように、該導電性部材にバイアスを印加する放電防止バイアス印加手段を有し、上記像担持体の内周面に上記導電性部材が接触したベルト部分の外周面と対向する位置に、該像担持体上のマークを検知するマーク検知手段を配置したことを特徴とするものである。
また、請求項2の発明は、請求項1の画像形成装置において、上記バイアス印加支持回転体に回転駆動力を伝達する駆動力伝達手段を有し、該バイアス印加支持回転体を、上記画像形成手段が上記像担持体上に画像を形成する領域の該像担持体表面移動方向下流側近傍に配置したことを特徴とするものである。
また、請求項3の発明は、請求項1又は2の画像形成装置において、上記画像形成手段により上記像担持体に形成された画像を上記マークとして用い、上記マーク検知手段の検知結果に基づいて、上記画像形成手段が上記像担持体に画像を形成する位置を補正する画像位置補正手段を有することを特徴とするものである。
また、請求項4の発明は、請求項1又は2の画像形成装置において、上記画像形成手段により上記像担持体に形成された画像を上記マークとして用い、上記マーク検知手段の検知結果に基づいて、上記画像形成手段が上記像担持体に形成する画像の濃度を補正する画像濃度補正手段を有することを特徴とするものである。
また、請求項5の発明は、請求項1乃至4のいずれか1項に記載の画像形成装置において、上記放電防止バイアス印加手段として、上記導電性部材以外の他の部材に対してバイアスを印加する別バイアス印加手段を共用することを特徴とするものである。
また、請求項6の発明は、請求項5の画像形成装置において、上記別バイアス印加手段は上記バイアス印加手段であることを特徴とするものである。
また、請求項7の発明は、請求項5又は6の画像形成装置において、上記別バイアス印加手段に接続された上記他の部材に対し導電部材によって上記導電性部材を接続することにより、該別バイアス印加手段を上記放電防止バイアス印加手段として共用したことを特徴とするものである。
本発明においては、バイアス印加支持回転体に隣接してベルト内周面側に配置される導電性部材が、これを接地したとすればそのバイアス印加支持回転体に所定のバイアスを印加したときに放電が発生し得る放電発生距離内に近接配置される。そして、上記所定のバイアスを印加したときのバイアス印加支持回転体の表面と導電性部材の表面との電位差が放電を発生しないものとなるように、その導電性部材にバイアスが印加される。これにより、バイアス印加支持回転体と導電性部材との間でリーク放電が発生するのを防止できる。
以上より、本発明によれば、バイアス印加支持回転体と導電性部材との間でリーク放電が発生するのを防止できるので、リーク放電によって生じ得る、ノイズの発生、バイアス印加支持回転体の一時的な印加バイアスの減少といった不具合を防止することが可能となるという優れた効果が奏される。
〔実施形態1〕
以下、本発明の実施形態(以下、本実施形態を「実施形態1」という。)について図面を参照しながら説明する。
図2は、本実施形態1に係る画像形成装置としてのプリンタの一例を示す概略構成図である。このプリンタは、4つの潜像担持体としての感光体ドラムを備えた中間転写方式で電子写真方式のタンデム型画像形成装置である。
本プリンタは、中間転写ベルト10の鉛直方向下方に、画像形成手段としてのタンデム画像形成部を有する。このタンデム画像形成部は、4つの感光体ドラム1Y,1C,1M,1Kを備えている。ここで、符号の添え字Y,C,M,Kは、それぞれ、イエロー、シアン、マゼンタ、黒を示すものである。これらの感光体ドラム1Y,1C,1M,1Kは、その回転軸が水平方向であって装置前後方向(図2紙面法線方向)に向くように配置されており、各回転軸が同一水平面上に位置するようにかつ互いに平行となるように配置されている。本実施形態1では、各感光体ドラム1Y,1C,1M,1Kは、図中矢印方向に周速150[mm/sec]で回転駆動するように設定されている。
各感光体ドラム1Y,1C,1M,1Kの周囲には、それぞれ、その表面を一様に帯電するための帯電手段としての帯電器4Y,4C,4M,4Kが設けられている。この帯電器は、感光体ドラム表面に連れ回り回転する帯電ローラを接触させて帯電する接触方式の帯電手段であるが、帯電チャージャを用いた非接触式の帯電手段を用いてもよい。本実施形態1では、図示しない高圧電源により各帯電器4Y,4C,4M,4KへACバイアスおよびDCバイアスを印加し、各感光体ドラム1Y,1C,1M,1Kの表面電位が一様に−500[V]となるように帯電する。
また、感光体ドラム1Y,1C,1M,1Kの鉛直方向下方には、潜像形成手段としての図示しない露光装置が設けられている。この露光装置は、各感光体ドラム1Y,1C,1M,1Kに対して画像情報に応じた光5Y,5C,5M,5Kを照射して、各感光体ドラム上にそれぞれの色ごとの静電潜像を形成する。この露光装置としては、レーザーダイオードを用いたレーザービームスキャナなどを用いることができる。
また、各感光体ドラム1Y,1C,1M,1Kの周囲には、それぞれ、その表面に形成された静電潜像を現像する現像手段としての現像器6Y,6C,6M,6Kが設けられている。本実施形態1では、二成分非磁性接触現像を行う現像器を採用している。具体的には、各現像器6Y,6C,6M,6Kの現像剤担持体としての現像ローラに、図示しない高圧電源から所定の現像バイアスを印加することにより、その現像ローラ上に担持された現像剤中のトナーを感光体ドラム1Y,1C,1M,1K上の静電潜像に移動させ、その静電潜像にトナーを付着させる。これにより、感光体ドラム1Y,1C,1M,1K上に静電潜像に対応したトナー像が形成される。
本実施形態1で用いるトナーは、重合法によって生成された重合トナーであり、そのトナー形状が、形状係数SF−1で100〜180、形状係数SF−2で100〜180の範囲にある。図3は、形状係数SF−1を説明するためにトナー形状を模式的に表した説明図であり、図4は、形状係数SF−2を説明するためにトナー形状を模式的に表した説明図である。
形状係数SF−1は、トナー形状の丸さの割合を示すものであり、下記の数1に示す式で表される。すなわち、形状係数SF−1は、トナーを2次元平面に投影してできる投影面の最大長MXLNGを2乗した数値を、当該投影面の面積AREAで除したものに、100π/4を乗じて得た値である。SF−1の値が100の場合にはトナー形状は真球となり、SF−1の値が大きくなるほど真球から外れた不定形であることを示す。
Figure 0004634195
また、形状係数SF−2は、トナー形状の凹凸の割合を示すものであり、下記の数2に示す式で表される。すなわち、形状係数SF−2は、トナーを2次元平面に投影してできる投影面の周長PERIを2乗した数値を、当該投影面の面積AREAで除したものに、100π/4を乗じて得た値である。SF−2の値が100の場合にはトナー表面に凹凸が存在せず、SF−2の値が大きくなるほどトナー表面の凹凸が顕著になることを示す。
Figure 0004634195
各形状係数SF−1,SF−2は、走査型電子顕微鏡(S−800:日立製作所製)でトナーの写真を撮像し、その撮像画像を画像解析装置(LUSEX3:ニレコ社製)に導入して解析して算出した。
トナー形状が真球に近くなると、トナー同士の接触面積が小さくなり、点接触に近いものとなるために、トナー同士の付着力が弱くなる。その結果、トナーの流動性が高くなる。また、トナー形状が真球に近くなると、トナーと感光体ドラム表面との接触面積も小さくなり、点接触に近いものとなるために、感光体ドラム表面に対するトナーの付着力も弱くなる。このようにトナーの流動性が高くなりかつ感光体ドラム表面に対するトナーの付着力が弱くなることから、中間転写ベルト10への転写率が高くなる。なお、形状係数SF−1,SF−2のいずれかが180を超えると、転写率が低下するため好ましくない。
上記現像器6Y,6C,6M,6Kによってそれぞれ現像された各感光体ドラム1Y,1C,1M,1K上の各色トナー像は、中間転写ベルト10上に互いに重なり合うように1次転写される。中間転写ベルト10は、2次転写手段を構成するバイアス印加支持回転体としての2次転写バイアスローラ21、1次転写手段を構成する1次転写バイアスローラ11,12,13,14、導電性部材としてのセンサ対向ローラ16、2次転写入口ローラ19、ベルトクリーニング対向ローラ20等の支持回転体に掛け渡されている。本実施形態1では、図示しない駆動源からの回転駆動力が2次転写バイアスローラ21に伝達され、2次転写バイアスローラ21が回転駆動することにより中間転写ベルト10が図中矢印方向に無端移動する。すなわち、本実施形態1では、2次転写バイアスローラ21が中間転写ベルト10の駆動支持回転体となっている。もちろん、他の支持回転体を駆動支持回転体としてもよい。
上記中間転写ベルト10は、例えば、PVDF(フッ化ビニリデン)、ETFE(エチレン−四フッ化エチレン共重合体)、PI(ポリイミド)、PC(ポリカーボネート)等に、カーボンブラック等の導電性材料を分散させて、樹脂フィルム状のエンドレスベルトとしたものを用いることができる。
また、このような樹脂フィルムベルト以外にも、弾性層を有するものも用いることができる。弾性層を有する中間転写ベルト10の材料としては、ゴム、エラストマー、樹脂等が使用可能であり、ゴム、エラストマーとしては、例えば、天然ゴム、エピクロロヒドリンゴム、アクリルゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴム、多硫化ゴム、ポリノルボルネンゴム、イソプレンゴム、スチレン−ブタジエンゴム、ブタジエンゴム、ブチルゴム、エチレン−プロピレンゴム、エチレン−プロピレンコポリマー、クロロプレンゴム、クロロスルホン化ポリエチレン、塩素化ポリエチレン、アクリロニトリルブタジエンゴム、ウレタンゴム、シンジオタクチック1,2−ポリブタジエン、水素化ニトリルゴム及び熱可塑性エラストマー(例えばポリスチレン系、ポリオレフィン系、ポリ塩化ビニル系、ポリウレタン系、ポリアミド系、ポリエステル系及びフッ素樹脂系)等から1種類あるいは2種類以上を用いることができる。また、樹脂としては、例えば、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリエステルポリウレタン樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブタジエン、ポリ塩化ビニリデン、アイオノマー樹脂、ポリウレタン樹脂、シリコーン樹脂、フッ素樹脂、ケトン樹脂、ポリスチレン、クロロポリスチレン、ポリ−α−メチルスチレン、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−塩化ビニル共重合体、スチレン−酢酸ビニル共重合体、スチレン−マレイン酸共重合体、スチレン−アクリル酸エステル共重合体(スチレン−アクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリル酸エチル共重合体、スチレン−アクリル酸ブチル共重合体、スチレン−アクリル酸オクチル共重合体及びスチレン−アクリル酸フェニル共重合体等)、スチレン−メタクリル酸エステル共重合体(スチレン−メタクリル酸メチル共重合体、スチレン−メタクリル酸エチル共重合体及びスチレン−メタクリル酸フェニル共重合体等)、スチレン−α−クロルアクリル酸メチル共重合体及びスチレンアクリロニトリル−アクリル酸エステル共重合体等のスチレン系樹脂(スチレンまたはスチレン置換体を含む単重合体または共重合体)、メタクリル酸メチル樹脂、メタクリル酸ブチル樹脂、アクリル酸エチル樹脂、アクリル酸ブチル樹脂、変性アクリル樹脂(シリコーン変性アクリル樹脂、塩化ビニル樹脂変性アクリル樹脂及びアクリル・ウレタン樹脂等)、塩化ビニル樹脂、スチレン−酢酸ビニル共重合体、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、ロジン変性マレイン酸樹脂、エチレン−エチルアクリレート共重合体、キシレン樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、ポリアミド樹脂及び変性ポリフェニレンオキサイド樹脂等から1種類あるいは2種類以上を用いることができる。
また、中間転写ベルト10の抵抗を調整するために、上述したように導電剤を添加してもよい。この導電剤としては、例えば、カーボン、アルミニウムやニッケル等の金属粉末、酸化チタン等の金属酸化物、4級アンモニウム塩含有ポリメタクリル酸メチル、ポリビニルアニリン、ポリビニルピロール、ポリジアセチレン、ポリエチレンイミン、含硼素高分子化合物及びポリピロール等の導電性高分子化合物等から1種類あるいは2種類以上を用いることができる。
また、中間転写ベルト10の表面に、感光体ドラム1Y,1C,1M,1Kの汚染(ブリード)防止、トナー固着(フィルミング)防止、トナーの帯電制御、表面抵抗の調整、摩擦係数の制御等の目的で、種々の樹脂からなる表面被覆層を形成することが好ましい。この表面被覆層を形成する樹脂としては、公知の材料から適宜選定して用いることができる。具体的には、フッ素樹脂、ウレタン樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリビニルアセタール樹脂、アクリル樹脂、シリコーン樹脂、ポリエステル樹脂、アミノ樹脂、エポキシ樹脂、ポリアミド樹脂、フェノール樹脂、アルキッド樹脂、メラミン樹脂、ケトン樹脂、アイオノマー樹脂、ポリブタジエン樹脂、塩素化ポリエチレン、塩化ビニリデン樹脂、アクリル・ウレタン樹脂、アクリル・シリコーン樹脂、エチレン・酢酸ビニル樹脂、塩化ビニル・酢酸ビニル樹脂、スチレン・アクリル樹脂、スチレン・ブタジエン樹脂、スチレン・マレイン酸樹脂、エチレン・アクリル樹脂などが使用でき、これらの1種又は2種以上を混合して用いることができる。
本実施形態1の中間転写ベルト10は、PI(ポリイミド)にカーボンブラックを添加した単層構造とし、その厚みを100μmに調整したものを用いている。
また、中間転写ベルト10は、体積抵抗率が107〜1012[Ω・cm]の範囲内で、かつ、表面抵抗率が109〜1015[Ω/□]の範囲内であることが望ましい。中間転写ベルト10の体積抵抗率及び表面抵抗率がこれらの範囲を超えると、転写に必要なバイアス値が高くなり、電源コストの増大を招く。また、転写工程、記録材剥離工程などで発生する放電によって中間転写ベルト10の表面の帯電電位が高くなり、かつ、自己放電が困難になるため、中間転写ベルト10の除電手段を設ける必要も生じてしまい、コストアップにつながる。一方、中間転写ベルト10の体積抵抗率及び表面抵抗率が上述した範囲を下回ると、中間転写ベルト10の帯電電位の減衰が早くなる。そのため、自己放電による除電には有利となるが、転写時の電流がベルト面方向に流れてしまうためにトナーの飛び散りが発生し、画像のニジミが発生して画質が劣化する。
ここで、中間転写ベルト10の抵抗値は、次の測定方法により測定される値である。すなわち、まず、デジタル超高抵抗微少電流計(アドバンテスト社製:R8340A)にプローブ(内側電極直径50[mm]、リング電極内径60[mm]:JIS-K6911準拠)を接続し、体積抵抗率の測定時は、中間転写ベルト10の表裏に1000[V]の電圧を印加してdischargeを5[秒]として測定を行い、表面抵抗率の測定時は、中間転写ベルト10の表裏に500[V]の電圧を印加してdischargeを10[秒]として測定を行ったものである。この測定時の環境は、温度が22[℃]で、湿度が55[%]に固定した。
上記中間転写ベルト10を掛け渡している4つの1次転写バイアスローラ11,12,13,14には、図示しない高圧電源から1次転写バイアスが印加される。これにより、1次転写バイアスローラ11,12,13,14に巻き付いたベルト部分と感光体ドラム1Y,1C,1M,1Kとの間の1次転写領域で、1次転写が行われる。各1次転写バイアスローラ11,12,13,14は、中間転写ベルト10を挟んで感光体ドラム1Y,1C,1M,1Kに当接して1次転写ニップを形成するために弾性層を有している。
また、各感光体ドラム1Y,1C,1M,1Kの周囲には、それぞれ、1次転写後の感光体ドラム上に残留した転写残トナーを除去するための潜像担持体クリーニング手段としての感光体クリーニングユニット3が設けられている。感光体クリーニングユニット3は、感光体ドラム表面に当接するクリーニングブレード2を備えており、このクリーニングブレード2により感光体ドラム表面上の転写残トナーを掻き取ってクリーニングを行う。
上記中間転写ベルト10上に転写されたトナー像は、2次転写バイアスローラ21に巻き付いたベルト部分と2次転写対向ローラ22との間の2次転写領域で、この領域に搬送されてくる記録材29上に2次転写される。2次転写対向ローラ22はアース接地されており、2次転写バイアスローラ21には図示しない2次転写電源が接続されている。本実施形態1では、通常は、約−2000[V]の2次転写バイアスが2次転写バイアスローラ21に印加され、最大で−8000[V]の2次転写バイアスが印加される。具体的に説明すると、本実施形態1において、上記2次転写電源は、定電流制御電源であり、2次転写対向ローラ22から中間転写ベルト10を介して2次転写バイアスローラ21へと流れる2次転写電流が一定となるように出力電圧が制御される。そのため、環境(温度や湿度)に応じて中間転写ベルト10や記録材の抵抗値が変動すると2次転写電流が変化するので、2次転写電源の出力電圧も変化する。そして、低湿低温環境(例えば温度が10[℃]で湿度が15[%])になると、中間転写ベルト10や記録材の抵抗値が高まるので2次転写電流が流れにくくなり、2次転写電源の出力電圧が高まる。そのため、最大で−8000[V]の2次転写バイアスが印加される場合がある。
また、本実施形態1では、2次転写領域において、中間転写ベルト10の裏面(内周面)に接触する2次転写バイアスローラ21側に2次転写電源を接続し、中間転写ベルト10の表面側に接触する2次転写対向ローラ22を接地している。従来装置の多くは、2次転写対向ローラ22側に2次転写電源を接続し、2次転写バイアスローラ21側を接地しているが、本実施形態1の構成によれば、この従来装置よりも高湿高温環境下における2次転写性を向上させることができる。すなわち、従来装置の構成においては、高湿高温環境下では2次転写領域に搬送されてくる記録材の抵抗値が低いために、2次転写対向ローラ22側に印加された2次転写バイアスによる2次転写電流のうち記録材の面方向へ流れる電流量が増大する。その結果、2次転写バイアスを高くしても、2次転写領域における中間転写ベルト10の表面と記録材との間に2次転写電界を十分に形成することができず、またこれらの間を流れる2次転写電流を十分に確保できなくなってしまって、転写不良が発生する。これに対し、本実施形態1の構成においては、2次転写領域における中間転写ベルト10の表面と記録材との間の2次転写電界や、これらの間を流れる2次転写電流は、主に、2次転写バイアスローラ21に印加された2次転写バイアスと中間転写ベルト10の抵抗値とによって決まる。すなわち、高湿高温環境下で記録材の抵抗値が低い場合でも、上記2次転写電界や上記2次転写電流が変動しにくくなる。なお、中間転写ベルト10の抵抗値も高湿高温環境下では多少低下するが、記録材ほど低下するものではない。したがって、本実施形態1の構成によれば、高湿高温環境下でも転写不良が生じにくくなり、高湿高温環境下における2次転写性が大きく改善される。
本実施形態1において、上記2次転写対向ローラ22は、SUS等の金属製芯金上に、導電性材料によって106〜1010[Ω]の抵抗値に調整されたウレタン等の弾性体を被覆することで構成されている。2次転写対向ローラ22の抵抗値がこの範囲を超えると転写電流が流れ難くなるため、必要な転写性を得るためにより高い転写バイアスが必要になり、電源コストの増大を招く。また、高い転写バイアスの印加が必要となる結果、その高い転写バイアスによって2次転写領域のニップ前後の空隙で放電が発生し、ハーフトーン画像上に放電による白ポチ抜け等の画質劣化が発生するおそれもある。これは、低温低湿環境(例えば温度が10[℃]で湿度が15[%])で顕著である。逆に、2次転写対向ローラ22の抵抗値が上記範囲を下回ると、同一画像上に存在する2色以上のトナーが重なり合った重なり部分とトナーが重なり合っていない非重なり部分との間で高い転写性を両立できなくなる。これは、2次転写対向ローラ22の抵抗値が低いために、非重なり部分のトナーを転写するのに十分な転写電流が流れる比較的低い転写バイアスに設定すると、重なり部分のトナーを転写するには不十分となり、逆に重なり部分のトナーを転写するのに十分な転写電流が流れる比較的高い転写バイアスに設定すると、非重なり部分のトナーにとっては転写電流が過剰となって転写効率が低下してしまうからである。2次転写対向ローラ22の抵抗値は、導電性の金属製板に2次転写対向ローラ22を設置し、芯金両端部に片側4.9[N](両側の合計が9.8[N])の荷重をかけた状態で、芯金と上記金属製板との間に1000[V]の電圧を印加したときに流れる電流値から算出したものである。この測定時の環境は、温度が22[℃]で、湿度が55[%]に固定した。本実施形態1では、抵抗値が7.8[LogΩ]となるように調整した2次転写対向ローラ22を用いている。
なお、上述した1次転写バイアスローラ11,12,13,14の抵抗値も、上述した2次転写対向ローラ22と同様の理由から、2次転写対向ローラ22と同様の範囲とするのが望ましい。本実施形態1では、各1次転写バイアスローラ11,12,13,14の抵抗値が7.0[LogΩ]となるように調整されている。この抵抗値の測定方法は、2次転写対向ローラ22と同様である。
記録材29は、ピックアップローラ28、給紙搬送ローラ27、レジストローラ26によって、中間転写ベルト10上のトナー像先端部が2次転写領域に進入するタイミングに合わせて、その2次転写領域へ給紙される。そして、2次転写領域でトナー像が2次転写された記録材29は、2次転写対向ローラ22の曲率と、分離手段30により印加される所定の分離バイアスとによって、中間転写ベルト10上から分離し、定着手段としての定着装置25へと送られる。この定着装置25により、記録材29上のトナー像は記録材29に定着され、その後、記録材29は機外へ排紙される。
また、中間転写ベルト10のベルトクリーニング対向ローラ20に巻き付いたベルト部分との対向位置には、2次転写後の中間転写ベルト10上に残留した転写残トナーを除去するための中間転写体クリーニング手段としてのベルトクリーニング装置24が設けられている。ベルトクリーニング装置24は、中間転写ベルト10の表面に当接するクリーニングブレード23を備えており、このクリーニングブレード23により中間転写ベルト表面上の転写残トナーを掻き取ってクリーニングを行う。
ここで、本実施形態1では、記録材29の種類によって定着時のプロセス速度を変更するように構成されている。具体的には、連量が110[kg]以上の記録材を用いる場合には、プロセス速度を通常時の半分の速度となるようにした。これにより、定着ローラ対によって構成される定着ニップを記録材29が通常時の2倍の時間をかけて通過することができ、トナー像の定着性を確保できる。一方で、定着時のプロセス速度を通常時の半分にすると、中間転写ベルト10上のトナー像を記録材29に転写させる2次転写工程も同時に通常時の半分の速度で行われることになる。そのため、定着時のプロセス速度を通常時の半分にするときには、2次転写バイアスローラ21に印加する2次転写バイアス値として厚紙モードが適用される。本実施形態1では、記録材29の種類を上記操作部にて指定可能であり、それぞれ、通常のプロセス速度である普通紙モード、通常時の半分のプロセス速度である厚紙モードとOHPモードがある。なお、「連量」について説明をすると、この連量の「連」とは同一規定寸法に仕上げた紙1000枚を一括して表す単位であり、4/6判の紙の場合は4/6判を規定寸法とし、その1000枚の重量を『連量』と呼び、単位は[kg]で表すものである。
本実施形態1においては、イエロー、マゼンタ、シアン、黒のいずれか1色の画像を形成する単色モード、イエロー、マゼンタ、シアン、黒のいずれか2色の画像を重ねて形成する2色モード、イエロー、マゼンタ、シアン、黒のいずれか3色の画像を重ねて形成する3色モード、すべての色の画像を重ねて形成するフルカラーモードによって、画像形成を行うことができる。これらのモードは、作業者が操作部を操作することにより指定可能である。
また、本実施形態1では、各色間の転写位置ズレを補正する色ズレ補正制御モードと、各色の濃度を補正する画像濃度調整制御モードとがある。これらのモードは、中間転写ベルト10におけるセンサ対向ローラ16に巻き付いたベルト部分に対向する位置に配置されたマーク検知手段としての反射センサ17を用いて、画像形成を行わないときに行う。
具体的には、色ズレ補正制御モードにおいては、まず、各感光体ドラム1Y,1C,1M,1K上に色ズレ補正用のトナーパターン(マーク)を形成し、これらの各色トナーパターンを中間転写ベルト10上に転写する。その後、各トナーパターンの位置を反射センサ17の検知タイミングから把握し、各色の相対的な位置ズレ量を算出する。そして、そのズレがなくなるように露光装置の露光タイミングを補正する。
また、画像濃度調整制御モードにおいては、まず、各感光体ドラム1Y,1C,1M,1K上に画像濃度調整用のトナーパターン(マーク)を形成し、これらの各色トナーパターンを中間転写ベルト10上に転写する。その後、各トナーパターンの濃度を反射センサ17の受光量から把握し、各色の濃度が目標濃度となるように帯電器4Y,4C,4M,4Kの帯電バイアスや現像器6Y,6C,6M,6Kの現像バイアスを補正する。
なお、色ズレ補正制御モード及び画像濃度調整制御モードの内容は、これに限らず、他の方法であってもよい。
次に、中間転写ユニットの構成について説明する。
図5は、中間転写ユニットの外観とこれが挿脱されるプリンタ本体部分の内部構成を示す説明図である。
本実施形態1において、中間転写ユニット40は、上記中間転写ベルト10及びこれを掛け渡している2次転写バイアスローラ21、1次転写バイアスローラ11,12,13,14、センサ対向ローラ16、2次転写入口ローラ19、ベルトクリーニング対向ローラ20等の支持回転体を備えており、プリンタ本体に対して挿脱可能な構成になっている。この中間転写ユニット40は、プリンタ本体に対して略水平方向であって図5中矢印Aの方向に本プリンタ本体の正面側から挿脱自在である。以下、図5中矢印Aの方向を前後方向という。
図5に示すように、各支持回転体11,12,13,14,16,19,20,21は、その軸方向が中間転写ユニット40の前後方向に一致するように配置されている。また、各支持回転体は、その軸方向両端が前後方向における中間転写ユニット40の両支持フレーム41A,41Bの内壁面に回転自在に支持されている。また、これらの支持回転体のうち2次転写バイアスローラ21は、そのプリンタ本体側の軸端部21aが中間転写ユニット40の外部に延出している。この軸端部21aは、中間転写ユニット40がプリンタ本体に挿入されたときに、プリンタ本体側の図示しない駆動源に接続されている駆動軸と連結する。なお、2次転写バイアスローラ21の軸端部21aと駆動源の駆動軸との間は樹脂などの絶縁性材料で形成されたカップリングによって連結している。また、2次転写バイアスローラ21をプリンタ本体の2次転写電源に接続するための図示しない接続コネクタが、そのプリンタ本体側の中間転写ユニット40の外部に露出している。この接続コネクタも、中間転写ユニット40がプリンタ本体に挿入されたときに、プリンタ本体側の図示しないコネクタと連結する。
また、中間転写ユニット40は、この中間転写ユニット40をプリンタ本体に対して挿脱するときに鉛直方向上方を向く中間転写ベルト10の外周面部分を覆うカバー部材42,43,44を備えている。本実施形態1では、これらのカバー部材42,43,44は、中間転写ベルト10の幅方向(前後方向)にわたる外周面全幅を覆っているが、中間転写ベルト10の幅方向の一部の外周面だけを覆うようなものであってもよい。カバー部材42,43,44は、中間転写ベルト10の外周面に不要な付着物(例えばプリンタ本体内で生成された金属粉等)が付着するのを防止するためのものである。よって、カバー部材によって中間転写ベルト10の全周にわたって外周面全域を覆うようにするのが望ましい。しかし、中間転写ベルト10の外周面全域を覆うようにすると、中間転写ユニット40をプリンタ本体に挿入してセットしたときに中間転写ベルト10の外周面との間で各種処理を行う、感光体ドラム1Y,1C,1M,1K、2次転写対向ローラ22、反射センサ17、ベルトクリーニング装置24などの各種装置の処理がカバー部材によって邪魔されてしまう。そのため、この場合には、中間転写ユニット40をプリンタ本体にセットしたときに、邪魔なカバー部材を邪魔にならない位置に待避させる機構が必要となる。よって、本実施形態1のように、中間転写ベルト10の外周面との間で各種処理を行うプリンタ本体側の各種装置の処理の邪魔にならない箇所にだけガイド部材を設けるのが望ましい。具体的には、本実施形態1では、反射センサ17が対向するベルト部分と、ベルトクリーニング装置24のクリーニングブレード23が対向するベルト部分との間であって、中間転写ユニット40をプリンタ本体に対して挿脱するときに鉛直方向上方に向く中間転写ベルト10の外周面部分の全域を、カバー部材42,43,44で覆うように構成している。なお、上述した付着物は、通常、重力の作用を受けて落下してくることが多いので、本実施形態1のように、プリンタ本体へのセット時に鉛直方向上側を向く中間転写ベルト10の外周面部分を覆うようにカバー部材42,43,44を設けるのが望ましい。
上記中間転写ユニット40において、2つのカバー部材42,43には、それぞれ互いに対向する側の端辺に沿って被ガイド部材45,46が設けられている。各被ガイド部材45,46の材質は、樹脂でも金属でもよいが、本実施形態1においては、各カバー部材42,43と同一材料で一体成形されているので、その材質はPSである。被ガイド部材45,46は、中間転写ユニット40をプリンタ本体に挿脱する際に、プリンタ本体に設けられたガイド部材としての金属製のガイドレール31,32と係合して、中間転写ユニット40をガイドする。また、本実施形態1において、ガイドレール31,32は、中間転写ユニット40をプリンタ本体に挿脱する際に、被ガイド部材45,46を介して中間転写ユニット40を支持する。
次に、本発明の特徴部分である、2次転写バイアスローラ21とセンサ対向ローラ16の構成について説明する。
本実施形態1において、センサ対向ローラ16はSUS等の金属製のローラである。そして、このセンサ対向ローラ16は、上述したように最大で−8000[V]のバイアスが印加されるバイアス印加支持回転体である2次転写バイアスローラ21に近接配置されている。詳しくは、2次転写バイアスローラ21に印加され得る最大バイアス(−8000[V])が2次転写バイアスローラ21に印加されたときに、センサ対向ローラ16を接地したとすればこれらの間で放電が発生し得る放電発生距離内に、近接配置されている。これは次の理由による。
反射センサ17の検知結果は、上述した色ズレ補正制御モードや画像濃度調整制御モードにおいて利用される。これらの制御モードは、その制御を行っている間は画像形成を行うことができないので、なるべく短時間で終了することが望ましい。そのため、各感光体ドラム1Y,1C,1M,1Kから中間転写ベルト10上に転写されたトナーパターンを、その転写後のなるべく早い時期に反射センサ17で検知することが重要となる。これは、転写後のなるべく早い時期に反射センサ17で検知できれば、その検知結果を用いた露光タイミングの補正等の制御を早い時期に開始でき、上述した色ズレ補正制御モードや画像濃度調整制御モードを早期に終了できるからである。その結果、反射センサ17は、中間転写ベルト10の表面移動方向再下流側に位置する感光体ドラム1Kに対し、その下流側のなるべく近接した位置に配置することが望まれる。したがって、この反射センサ17に対向するセンサ対向ローラ16も、感光体ドラム1Kに対してその下流側のなるべく近接した位置に配置することが望まれる。
一方、短時間で画像形成を行う観点から、各感光体ドラム1Y,1C,1M,1Kから中間転写ベルト10上に転写されたトナー像を、その転写後のなるべく早い時期に記録材上に転写することが望まれる。そのため、2次転写バイアスローラ21も、中間転写ベルト10の表面移動方向再下流側に位置する感光体ドラム1Kに対し、その下流側のなるべく近接した位置に配置することが望まれる。
以上より、センサ対向ローラ16も、2次転写バイアスローラ21も、感光体ドラム1Kに対して、中間転写ベルト10の表面移動方向下流側におけるなるべく近接した位置に配置することが望まれるため、両者は上述したように互いに近接して配置されることになる。
ところが、このようにセンサ対向ローラ16と2次転写バイアスローラ21とを近接配置すると、そのセンサ対向ローラ16が導電性を有することから、高い2次転写バイアスが印加される2次転写バイアスローラ21との間で放電(以下、「リーク放電」という。)が発生し得る。このようなリーク放電が発生すると、画像形成装置自体を誤動作させるノイズが発生するという不具合が生じる。また、このようなリーク放電が発生すると、2次転写領域に形成される転写電界が一時的に弱まり、また転写電流が一時的に少なくなるので、このときに行われる2次転写では転写抜けが生じるという不具合も発生する。そこで、本実施形態1では、このようなリーク放電の発生を防止すべく、以下のような構成を採用しいている。
なお、一般に、電位差が1000[V]増えるごとに放電発生距離が1[mm]増えると概算することができる。よって、本実施形態1のように、最大で−8000[V]のバイアスが印加される2次転写バイアスローラ21の場合、その放電発生距離は約8[mm]となり、この距離内にセンサ対向ローラ16を配置するとこれを接地した場合にリーク放電が発生し得る。
〔構成例1〕
図1は、2次転写バイアスローラ21とセンサ対向ローラ16との配置関係等の一例(以下、「構成例1」という。)を示す模式図である。
本構成例1においては、図示のように、2次転写電源を2次転写バイアスローラ21だけでなく、この2次転写バイアスローラ21に対して放電発生距離内に近接配置されたセンサ対向ローラ16にも接続されている。これにより、2次転写バイアスローラ21とセンサ対向ローラ16とをほぼ同電位にすることができる。その結果、2次転写バイアスローラ21にセンサ対向ローラ16が放電発生距離内に近接配置されていても、リーク放電が発生することはない。本実施形態1では、2次転写バイアスローラ21もSUS等の金属製のローラであるため、2次転写バイアスローラ21とセンサ対向ローラ16との間の抵抗値にほとんど差はない。よって、本構成例1によれば、2次転写バイアスローラ21の表面とセンサ対向ローラ16の表面との間の電位差もほとんど差がない。
〔構成例2〕
図6は、2次転写バイアスローラ21とセンサ対向ローラ16との配置関係の他の例(以下、「構成例2」という。)を示す模式図である。
本構成例1においては、図示のように、2次転写電源は2次転写バイアスローラ21に接続されており、この2次転写バイアスローラ21とセンサ対向ローラ16とが導電部材によって互いに電気的に接続されている。本構成例2においても、上記構成例1の場合と同様に、2次転写バイアスローラ21とセンサ対向ローラ16とをほぼ同電位にすることができ、リーク放電の発生を防止できる。
〔構成例3〕
図7は、2次転写バイアスローラ21とセンサ対向ローラ16との配置関係の更に他の例(以下、「構成例3」という。)を示す模式図である。
2次転写バイアスローラ21とセンサ対向ローラ16との間に抵抗差があって、上記構成例1や上記構成例2では2次転写バイアスローラ21の表面とセンサ対向ローラ16の表面との間の電位差が生じる場合がある。この場合でも、その電位差が放電開始電圧以下の小さいものであればリーク放電が発生することはない。すなわち、センサ対向ローラ16に印加されるバイアス(以下、「放電防止バイアス」という。)は、2次転写バイアスローラ21の表面とセンサ対向ローラ16の表面との間の電位差が放電を発生させないようにできるものであればよい。この観点から、本構成例3においては、図示のように、センサ対向ローラ16を2次転写電源とは異なる他の電源に接続している。他の電源は、2次転写バイアスローラ21の表面とセンサ対向ローラ16の表面との間の電位差が放電を発生させない範囲にするような放電防止バイアスをセンサ対向ローラ16に印加できるものであれば何でもよい。すなわち、放電防止バイアス印加専用の電源でも、他の用途に使用されている電源を流用してもよい。他の用途に使用されている電源を流用する場合には、必要に応じて、他の電源とセンサ対向ローラ16との間の電源ライン上にバイアス調整用の素子や回路を設けてもよい。
本構成例3においては、2次転写バイアスローラ21の表面とセンサ対向ローラ16の表面との電位差を放電開始電圧以下とすることができるので、リーク放電の発生を防止できる。
〔構成例4〕
図8は、2次転写バイアスローラ21とセンサ対向ローラ16との配置関係の更に他の例(以下、「構成例4」という。)を示す模式図である。
本構成例4においては、図示のように、2次転写電源は2次転写バイアスローラ21に接続されており、2次転写電源とは異なる他の電源に接続されている他の部材にセンサ対向ローラ16が導電部材によって電気的に接続されている。センサ対向ローラ16が接続される他の部材は、中間転写ベルト10を掛け渡しているローラに限られず、また中間転写ユニット40の外部に設けられるローラ(例えば現像ローラ)であってもよい。また、当該他の部材としては、その形状や構造に限定されることはなく、あらゆる部材を利用できる。例えばクリーニングブレードに上記2次転写バイアスと同極性のバイアスを印加するような構成を採用している場合、このクリーニングブレードを上記他の部材として利用し、これにセンサ対向ローラ16を接続するようにしてもよい。
本構成例4においても、上記構成例3と同様に、2次転写バイアスローラ21の表面とセンサ対向ローラ16の表面との電位差を放電開始電圧以下とすることができるので、リーク放電の発生を防止できる。
参考例1
次に、本発明の参考例(以下、本参考例を「参考例1」という。)について図面を参照しながら説明する。
図9は、本参考例1に係る画像形成装置としてのプリンタの一例を示す概略構成図である。このプリンタは、4つの潜像担持体としての感光体ドラムを備えた直接転写方式で電子写真方式のタンデム型画像形成装置である。なお、タンデム画像形成部の構成、給紙機構26,27,28の構成、定着装置25の構成等の上記実施形態1と同じ構成部分については説明を省略する。
本プリンタは、シート搬送部材としての搬送ベルト110の鉛直方向上方に、画像形成手段としてのタンデム画像形成部を有する。また、露光装置は感光体ドラム1Y,1C,1M,1Kの鉛直方向上方に設けられている。搬送ベルト110は、転写手段を構成する4つの転写バイアスローラ111,112,113,114と、センサ対向ローラ116、入口ローラ119、出口ローラ121、ベルトクリーニング対向ローラ120等の支持回転体に掛け渡されている。転写バイアスローラ111,112,113,114には、図示しない高圧電源から転写バイアスが印加される。これにより、転写バイアスローラ111,112,113,114に巻き付いたベルト部分と感光体ドラム1Y,1C,1M,1Kとの間の転写領域で転写が行われる。各転写バイアスローラ111,112,113,114は、搬送ベルト110を挟んで感光体ドラム1Y,1C,1M,1Kに当接して転写ニップを形成するために弾性層を有している。
レジストローラ26により送り出された記録材29は、入口ローラ119に巻き付いたベルト部分と紙帯電ローラ130との間の紙帯電領域に送り込まれる。この紙帯電ローラ130には、図示しない電源が接続されていて所定の紙帯電バイアスが印加されている。これにより、上記紙帯電領域を通過した記録材29には、搬送ベルト110との吸着に必要な電荷が付与され、搬送ベルト110の外周面に記録材29を安定して担持し、これを搬送することができる。
感光体ドラム1Y,1C,1M,1K上の各色トナー像は、上記転写領域で、この領域に搬送ベルト110の表面に担持された状態で搬送されてくる記録材29上に順次重なり合うように転写される。そして、この転写領域で各色トナー像が転写された記録材29は、出口ローラ121の曲率と、この出口ローラ121に印加される分離バイアスとによって搬送ベルト110上から分離し、定着装置25へと送られる。この定着装置25により、記録材29上のトナー像は記録材29に定着され、その後、記録材29は機外へ排紙される。
参考例1においても、上記実施形態1と同様に、単色モード、2色モード、3色モード、フルカラーモードによって、画像形成を行うことができ、色ズレ補正制御モードと画像濃度調整制御モードも備えている。
このような直接転写方式の画像形成装置においても、上記実施形態1と同様に、色ズレ補正制御モードや画像濃度調整制御モードをなるべく短時間で終了することが望ましい。そのため、反射センサ17に対向するセンサ対向ローラ116は、搬送ベルト110の表面移動方向再下流側に位置する感光体ドラム1Kに対して、その下流側のなるべく近接した位置に配置することが望まれる。一方で、短時間で画像形成を行う観点から、各感光体ドラム1Y,1C,1M,1Kからトナー像が転写された記録材は、その転写後のなるべく早い時期に搬送ベルト110から分離して定着装置25へ送り込むことが望まれる。そのため、出口ローラ121も、搬送ベルト110の表面移動方向再下流側に位置する感光体ドラム1Kに対し、その下流側のなるべく近接した位置に配置することが望まれる。そのため、上記実施形態1の場合と同様に、センサ対向ローラ116も、出口ローラ121も、感光体ドラム1Kに対して、搬送ベルト110の表面移動方向下流側におけるなるべく近接した位置に配置することが望まれるため、両者は互いに近接して配置されることになる。ここで、出口ローラ121は、図示しない電源から分離バイアスが印加されるバイアス印加支持回転体である。そのため、分離バイアスが出口ローラ121に印加されたときに、センサ対向ローラ116が接地されているとすれば、これらの間で放電が発生し得る。
そこで、本参考例1においても、センサ対向ローラ116と出口ローラ121について、上記構成例1乃至4で説明した構成を採用し、出口ローラ121の表面とセンサ対向ローラ116の表面との電位差が放電開始電圧以下となるようにしている。これにより、本参考例1によれば、リーク放電の発生が防止でき、上述したノイズの発生や、一時的な分離性低下によるジャムの発生などを防止することができる。
参考例2
次に、本発明の他参考例(以下、本参考例を「参考例2」という。)について図面を参照しながら説明する。
図10は、本参考例2に係る画像形成装置としてのインクジェット記録装置の内部構成を示す斜視図である。図11は、このインクジェット記録装置の機構部の側面図である。
このインクジェット記録装置は、装置本体の内部に主走査方向に移動可能なキャリッジ210を有する。このキャリッジ210には、記録ヘッド211が踏査されている。また、装置本体の内部には、記録ヘッド211へインクを供給するインクカートリッジ212も収納されている。装置本体の下部には、複数枚の記録材202を積載可能な給紙カセット203が正面側から抜き差し自在に装着されている。また、装置本体には、記録材202を手差しで給紙するための手差しトレイ204を開倒可能に取り付けられている。本インクジェット記録装置は、給紙カセット203または手差しトレイ204から給送される記録材202を取り込み、キャリッジ210の記録ヘッド211によって当該記録材上に画像を形成した後、背面側に装着された排紙トレイ205に排紙されるようになっている。
印字機構部は、上記キャリッジ210及び上記インクカートリッジ212を備えている。この印字機構部は、図示しない左右の側板に横架したガイド部材である主ガイドロッド213でキャリッジ210を主走査方向に摺動自在に保持している。キャリッジ210は記録ヘッド211から吐出されるイエロー(Y)、シアン(C)、マゼンタ(M)、ブラック(Bk)の各色のインク滴の吐出方向が下方に向かうように、主ガイドロッド213で保持されている。また、キャリッジ210の上部には、記録ヘッド211に各色のインクを供給するためのサブタンク214が装着されている。各色のサブタンク214は、インク供給チューブ215を介して、交換可能に装着されたインクカートリッジ212に接続され、インクカートリッジ212からインクの供給を受けるようになっている。キャリッジ210は、背面側を主ガイドロッド213に摺動自在に嵌装されている。そして、このキャリッジ210を主走査方向に移動走査するため、主走査モータ216で回転駆動される駆動プーリ217と従動プーリ218との間にタイミングベルト219を張装し、このタイミングベルト219をキャリッジ210に固定している。
なお、本参考例2では、記録ヘッド211が各色ごとに個別の記録ヘッドを用いるものであるが、各色のインク滴を吐出するノズルを有する1個の記録ヘッドからなるものであってもよい。さらに、記録ヘッド211は、圧電素子などの電気機械変換素子で液室(インク流路)壁面を形成する振動板を介してインクを加圧するピエゾ型のもの、発熱抵抗体による膜沸騰でバブルを生じさせてインクを加圧するバブル型のもの、若しくはインク流路壁面を形成する振動板とこれに対向する電極との間の静電力で振動板を変位させてインクを加圧する静電型のもの、等を使用することができる。なお、本参考例2では、静電型インクジェットヘッドを用いている。
本インクジェット記録装置は、給紙カセット203から記録材202を分離給送する給紙ローラ220及びフリクションパッド221と、記録材202を案内するガイド部材222と、給紙された記録材202を反転させて搬送する搬送ベルト227と、この搬送ベルト227の周面に押し付けられる搬送コロ224と、搬送ベルト227による記録材202の送り出し角度を規定する先端コロ225とを用いて、給紙カセット203にセットした記録材202を記録ヘッド211の下方へ搬送する。搬送ベルト227を掛け渡している駆動ローラ223は、副走査モータ226によって図示しないギヤ列を介して回転駆動されるようになっている。
上記搬送ベルト227は、チャージャ228を用いて帯電することにより搬送されてきた記録材202を表面に吸着し、用紙面とヘッド面とを平行に保つことができるようになっている。この搬送ベルト227の用紙搬送方向下流側には、記録材202を排紙トレイ205に送り出す排紙コロ229が配設されている。また、キャリッジ210の移動方向一端部には記録ヘッド211の信頼性を維持、回復するための維持回復機構230を配置している。印字待機中、キャリッジ210は、この維持回復機構230へ位置決めされてキャッピング手段などにより記録ヘッド211がキャッピングされるようになっている。
このようなインクジェット方式の画像形成装置においても、装置の小型化の関係で、搬送ベルト227を掛け渡している出口ローラ231とテンションローラ232とが互いに近接して配置される。ここで、出口ローラ231は、図示しない電源から分離バイアスが印加されるバイアス印加支持回転体である。そのため、分離バイアスが出口ローラ231に印加されたときに、テンションローラ232が接地されているとすれば、これらの間で放電が発生し得る。
そこで、本参考例2においても、テンションローラ232と出口ローラ231について、上記構成例1乃至4で説明した構成を採用し、出口ローラ231の表面とテンションローラ232の表面との電位差が放電開始電圧以下となるようにしている。これにより、本参考例2によれば、リーク放電の発生が防止でき、上述したノイズの発生や、一時的な分離性低下によるジャムの発生などを防止することができる。
〔実施例〕
次に、上記実施形態1で説明したプリンタに上記構成例1を採用した実施例について説明する。
図12は、本実施例における2次転写バイアスローラ21及びセンサ対向ローラ16のプリンタ本体側の軸端部を示す模式図である。
本実施例において、2次転写バイアスローラ21及びセンサ対向ローラ16のプリンタ本体側軸端部は、それぞれ、中間転写ユニット40の支持フレーム41に対し、軸受部50A,50Bを介して回転自在に支持されている。これらの軸受部50A,50Bは、導電性をもつ円筒状の外ケーシングと、これと同軸の導電性をもつ円筒状の内ケーシングとによって内部に密閉空間を形成し、その密閉空間内に導電性のボールベアリングを複数充填したで導電性軸受である。この密閉空間内の隙間には導電性のオイルが充填されている。これらの軸受部50A,50Bの内ケーシングに2次転写バイアスローラ21及びセンサ対向ローラ16の回転軸21a,16aがそれぞれ取り付けられる。これらの軸受部50A,50Bは、樹脂で形成された絶縁性をもつ支持フレーム41に取り付けられる。
本実施例において、各軸受部50A,50Bの外ケーシングには、導電性の接触部材53がそれぞれ接触している。この接触部材53は、センサ対向ローラ16の軸受部50Aの外ケーシングに接触する接触端部53aと、2次転写バイアスローラ21の軸受部50Bの外ケーシングに接触する接触端部53bとを備えており、これらの端部以外の端部に接続コネクタ54が取り付けられている。この接続コネクタ54は、上述したようにプリンタ本体側の中間転写ユニット40の外部に露出している。中間転写ユニット40がプリンタ本体に挿入されたとき、この接続コネクタ54は、プリンタ本体側に設けられたコネクタ55と連結する。このコネクタ55は、2次転写電源に接続している。このような構成により、2次転写電源から印加される2次転写バイアスは、コネクタ54,55、接触部材53、軸受部50A,50B及び各ローラの回転軸16a,21aを介して、2次転写バイアスローラ21及びセンサ対向ローラ16にそれぞれ同じ2次転写バイアスが印加される。よって、本構成例1で説明したように、2次転写バイアスローラ21の表面とセンサ対向ローラ16の表面との間の電位差がほぼ0[V]となり、リーク放電の発生を防止できる。
なお、本実施例では、導電性の軸受部50Aを介してセンサ対向ローラ16に放電防止バイアスとしての2次転写バイアスを印加する方法について説明したが、他のあらゆる構成を用いることができる。例えば、センサ対向ローラ16の回転に伴って回転する回転軸16aの表面に、2次転写バイアスが印加される部材を直接接触させてもよい。ただし、この場合、接触部分の摩耗対策や、摺動による音やノイズの発生の対策を考慮する必要がある。
以上、上記実施形態1(上記構成例1乃至4を含む。)におけるベルト装置は、複数の支持回転体に掛け渡された環状のベルトとしての中間転写ベルト10又は搬送ベルト110,227と、これらの支持回転体のうちの少なくとも1つに2次転写バイアス又は分離バイアスを印加するバイアス印加手段としての2次転写電源等とを備えている。また、このベルト装置は、上記2次転写電源等により2次転写バイアス又は分離バイアスが印加されるバイアス印加支持回転体としての2次転写バイアスローラ21又は出口ローラ121,231に隣接して、導電性部材であるセンサ対向ローラ16,116又はテンションローラ232がベルト内周面側に配置される。このセンサ対向ローラ16,116又はテンションローラ232は、これを接地したとすれば2次転写バイアスローラ21又は出口ローラ121,231に2次転写バイアス又は分離バイアスを印加したときに放電が発生し得る放電発生距離内に、2次転写バイアスローラ21又は出口ローラ121,231と近接配置されている。そして、センサ対向ローラ16,116又はテンションローラ232には、2次転写バイアス又は分離バイアスを印加したときの2次転写バイアスローラ21又は出口ローラ121,231の表面との電位差が放電を発生しないものとなるように、放電防止バイアス印加手段としての2次転写電源により放電防止バイアスが印加される。これにより、2次転写バイアスローラ21又は出口ローラ121,231とセンサ対向ローラ16,116又はテンションローラ232とを近接配置しても、これらの間でリーク放電が発生するのを防止できる。
特に、上記実施形態1(上記構成例1乃至4を含む。)においては、上記環状のベルトが像担持体としての中間転写ベルト10であり、この中間転写ベルト10上に画像(トナー像)を形成する画像形成手段としてのタンデム画像形成部を備えた画像形成装置としてのプリンタを例に挙げて説明した。このプリンタによれば、2次転写バイアスローラ21とセンサ対向ローラ16とを近接配置してもこれらの間でリーク放電が発生するのを防止できる結果、リーク放電の発生による不具合、具体的には、プリンタ自体を誤動作させるノイズの発生や、2次転写領域に形成される転写電界が一時的に弱まり、また転写電流が一時的に少なくなることによる部分的な2次転写の抜けなどが発生するのを防止できる。
また、上記実施形態1(上記構成例1乃至4を含む。)においては、2次転写バイアスローラ21に印加された2次転写バイアスにより、中間転写ベルト10上に形成されたトナー像を記録材上に転写する。すなわち、上記バイアス印加支持回転体が2次転写バイアスローラ21である。2次転写バイアスローラ21は、一般にタンデム画像形成部等の画像形成手段に対して中間転写ベルト10の表面移動方向下流側のなるべく近接した位置に配置されるのが望ましい。このような位置は、センサ対向ローラ16等の他の部材の配置にも適する場合が多く、そのため2次転写バイアスローラ21にはこのような他の部材が近接配置したいことが多い。上記実施形態1(上記構成例1乃至4を含む。)においては、リーク放電の発生を防止できるので、この要望に応えることができる。
また、上記実施形態1(上記構成例1乃至4を含む。)のプリンタは、上記2次転写バイアスローラ21に回転駆動力を伝達する駆動力伝達手段としての駆動源等を備えており、タンデム画像形成部が中間転写ベルト10上にトナー像を形成する領域(1次転写領域)の中間転写ベルト表面移動方向下流側近傍に、2次転写バイアスローラ21を配置している。これにより、2次転写バイアスローラ21が駆動ローラ(駆動支持回転体)となるので、1次転写領域における中間転写ベルトが張り側となって突っ張ることになる。よって、1次転写領域で中間転写ベルト10が弛むことはなく、正確な1次転写が可能になる。
また、上記実施形態1(上記構成例1乃至4を含む。)のプリンタでは、上記タンデム画像形成部が、潜像担持体としての感光体ドラム1Y,1C,1M,1K上にトナー像を形成して各トナー像を中間転写ベルト10上に転写するものである。この実施形態では、バイアス印加支持回転体が2次転写バイアスローラ21である場合について説明したが、1次転写バイアスローラ11,12,13,14であってもよい。すなわち、1次転写バイアスローラ11,12,13,14にセンサ対向ローラ16などの導電性部材を近接配置したい要望も考えられ、この場合もリーク放電の問題が生じ得る。したがって、上述した構成例1乃至4などの構成を採用してリーク放電を防止することにより、この要望に応えることができる。
また、上記参考例1及びにおいては、上記環状のベルトが、外周面に記録材を担持して搬送するための記録材搬送部材としての搬送ベルト110,227であり、この搬送ベルト上の記録材にトナー像を形成する画像形成手段としてのタンデム画像形成部を備えた画像形成装置としてのプリンタを例に挙げて説明した。このプリンタによれば、バイアス印加支持回転体である出口ローラ121,231と、導電性部材であるセンサ対向ローラ116又はテンションローラ232とを近接配置しても、これらの間でリーク放電が発生するのを防止できる。その結果、リーク放電の発生による不具合、具体的には、プリンタ自体を誤動作させるノイズの発生や、分離バイアスが一時的に弱まることによる分離不良などが発生するのを防止できる。
また、上記参考例1では、上記タンデム画像形成部が、像担持体としての感光体ドラム1Y,1C,1M,1K上にトナー像を形成して各トナー像を搬送ベルト110,227上の記録材上に転写するものである。この参考例1では、バイアス印加支持回転体が出口ローラ121である場合について説明したが、転写バイアスローラ111,112,113,114であってもよい。すなわち、転写バイアスローラ111,112,113,114にセンサ対向ローラ116などの導電性部材を近接配置したい要望も考えられ、この場合もリーク放電の問題が生じ得る。したがって、上述した構成例1乃至4などの構成を採用してリーク放電を防止することにより、この要望に応えることができる。
また、上記実施形態1及び参考例1(上記構成例1乃至4を含む。)では、中間転写ベルト10又は搬送ベルト110の内周面にセンサ対向ローラ16,116が接触した部分の外周面と対向する位置に、中間転写ベルト10又は搬送ベルト110上のマークであるトナーパターンを検知するマーク検知手段としての反射センサ17を有する。このような構成においては、反射センサ17で正確にトナーパターンを検知すべく、その検知領域のベルト部分の弛みをなくすためにセンサ対向ローラ16,116等のバックアップ部材を設けるのが望ましい。そして、センサ対向ローラ16,116等のバックアップ部材は、ベルト部分の弛みをなくすための剛性が必要とされ、一般には金属等の導電性材料から形成される。このようなバックアップ部材を配置する場合、2次転写バイアスローラ21や出口ローラ121等のバイアス印加支持回転体に近接配置すると、リーク放電の問題が発生し得る。上述した構成例1乃至4などの構成を採用してリーク放電を防止することにより、センサ対向ローラ16,116等のバックアップ部材の配置の自由度を高めることができる。
また、上記実施形態1及び参考例1(上記構成例1乃至4を含む。)では、タンデム画像形成部により中間転写ベルト10又は搬送ベルト110に形成されたトナーパターンをマークとして用い、反射センサ17の検知結果に基づいて、タンデム画像形成部が中間転写ベルト10又は搬送ベルト110上の記録材にトナー像を形成する位置を補正する色ズレ補正制御モードを実行する画像位置補正手段としての制御部が設けられている。これにより、タンデム画像形成部による中間転写ベルト10又は搬送ベルト110上の記録材に対する転写位置を目標位置に補正でき、高品質な画像を形成することができる。
また、上記実施形態1及び参考例1(上記構成例1乃至4を含む。)では、タンデム画像形成部により中間転写ベルト10又は搬送ベルト110に形成されたトナーパターンをマークとして用い、反射センサ17の検知結果に基づいて、タンデム画像形成部が中間転写ベルト10又は搬送ベルト110上の記録材に形成するトナー像の濃度を補正する画像濃度調整制御モードを実行する画像濃度補正手段としての制御部が設けられている。これにより、タンデム画像形成部により中間転写ベルト10又は搬送ベルト110上の記録材に形成する画像の濃度を目標の濃度に補正でき、高品質な画像を形成することができる。
また、上記実施形態1乃至参考例2(上記構成例1乃至4を含む。)では、上記実施形態1で説明したように、センサ対向ローラ16,116又はテンションローラ232に放電防止バイアスを印加する放電防止バイアス印加手段としては、センサ対向ローラ16,116又はテンションローラ232以外の他の部材に対してバイアスを印加する別バイアス印加手段を共用している。具体的には、上記別バイアス印加手段は、センサ対向ローラ16,116又はテンションローラ232が近接配置される2次転写バイアスローラ21又は出口ローラ121,231にバイアスを印加する2次転写電源等である。これにより、放電防止バイアスを印加するための専用の電源を設ける必要がなくなり、省スペース化、低コスト化を図ることができる。
また、上記構成例2及び4で説明したように、上記2次転写電源等に接続された他の部材に対し、導電部材によってセンサ対向ローラ16,116又はテンションローラ232を接続するようにすれば、センサ対向ローラ16,116又はテンションローラ232の電位を、簡易な構成で、当該他の部材とほぼ同電位にすることができる。特に、当該他の部材が、センサ対向ローラ16,116又はテンションローラ232が近接配置される2次転写バイアスローラ21又は出口ローラ121,231であれば、これらの間をほぼ同電位にできることから、リーク放電の発生防止を簡易な構成で実現できる。
また、上記実施形態1で説明したように、上述したベルト装置を構成する構成部材のうちバイアス印加手段及び放電防止バイアス印加手段を別構成としたベルト装置である中間転写ユニット40として構成してもよい。具体的には、上記実施形態1の中間転写ユニット40は、複数の支持回転体に掛け渡された環状のベルトを備え、2次転写電源により2次転写バイアスが印加される2次転写バイアスローラ21に隣接してベルト内周面側に配置されるセンサ対向ローラ16が、これを接地したとすれば2次転写バイアスローラ21に2次転写バイアスを印加したときに放電が発生し得る放電発生距離内に近接配置され、センサ対向ローラ16を2次転写バイアスローラ21と導電部材によって接続している。このような中間転写ユニット40によれば、センサ対向ローラ16と2次転写バイアスローラ21との間を簡易な講師でほぼ同電位にできることから、これらの間のリーク放電の発生防止を簡易な構成で実現できる。なお、上記参考例1においても、同様に搬送ベルト110,227を有する搬送ベルトユニットとし、上記実施形態1の中間転写ユニット40と同様の構成とすれば、同様の効果を得ることができる。
なお、互いに近接配置されるバイアス印加支持回転体と導電性部材との具体的な組合せは、どのようなものであってもよい。上記実施形態1のような中間転写方式の画像形成装置を例に挙げれば、2次転写バイアスローラと中間転写ベルトにテンションを付与するテンションローラ(ベルト内周面に接触してベルト外周面方向に付勢された部材)との組合せ、2次転写バイアスローラとクリーニング対向ローラとの組合せ、1次転写バイアスローラとテンションローラとの組合せ、1次転写バイアスローラとクリーニング対向ローラとの組合せなどが考えられる。また、上記参考例1のような直接転写方式の画像形成装置を例に挙げれば、転写バイアスローラと搬送ベルトにテンションを付与するテンションローラとの組合せ、転写バイアスローラとクリーニング対向ローラとの組合せなどが考えられる。また、感光体ベルトなどの像担持体を掛け渡す支持回転体の少なくとも1つにバイアスを印加する構成をもつ画像形成装置についても、その支持回転体に導電性部材を近接配置する場合には、本発明を適用することができる。
また、以上の説明では、センサ対向ローラ16,116又はテンションローラ232等の導電性部材に近接するバイアス印加支持回転体が1つの場合について説明したが、導電性部材に近接するバイアス印加支持回転体が2つある場合にも、本発明は同様に適用することが可能である。この場合、導電性部材に近接する2つのバイアス印加支持回転体が互いに異なる大きさのバイアスが印加されるときには、各バイアス印加支持回転体との間で放電が発生しないような放電防止バイアス、具体的には上記互いに異なる大きさのバイアスの中間値をもつ放電防止バイアスを、導電性部材に印加するようにする。
また、本発明は、画像形成装置に限らず、複数の支持回転体に掛け渡された環状のベルトと、これらの支持回転体のうちの少なくとも1つに所定のバイアスを印加するバイアス印加手段とを備え、このバイアス印加手段によりバイアスが印加されるバイアス印加支持回転体に導電性部材を近接配置することが有効な装置に対して、広く有用である。
実施形態1に係るプリンタの構成例1における2次転写バイアスローラとセンサ対向ローラとの配置関係等を示す模式図。 同プリンタの一例を示す概略構成図。 形状係数SF−1を説明するためにトナー形状を模式的に表した説明図。 形状係数SF−2を説明するためにトナー形状を模式的に表した説明図。 同プリンタ本体部分の内部構成とこれに挿脱される中間転写ユニットの外観とを示す説明図。 構成例2における2次転写バイアスローラとセンサ対向ローラとの配置関係等を示す模式図。 構成例3における2次転写バイアスローラとセンサ対向ローラとの配置関係等を示す模式図。 構成例4における2次転写バイアスローラとセンサ対向ローラとの配置関係等を示す模式図。 参考例1に係るプリンタの一例を示す概略構成図。 参考例2に係るインクジェット記録装置の内部構成を示す斜視図。 同インクジェット記録装置の機構部の側面図。 実施例における2次転写バイアスローラ及びセンサ対向ローラのプリンタ本体側の軸端部を示す模式図。
符号の説明
1Y,1C,1M,1K 感光体ドラム
10 中間転写ベルト
16,116 センサ対向ローラ
17 反射センサ
21 2次転写バイアスローラ
29,202 記録材
40 中間転写ユニット
110,227 搬送ベルト
121,231 出口ローラ
210 キャリッジ
211 記録ヘッド
232 テンションローラ

Claims (7)

  1. 複数の支持回転体に掛け渡された環状のベルトからなる像担持体と、
    該像担持体上に画像を形成する画像形成手段と、
    上記複数の支持回転体のうちの少なくとも1つに所定のバイアスを印加するバイアス印加手段とを備え、
    上記バイアス印加手段によりバイアスが印加されるバイアス印加支持回転体に上記所定のバイアスを印加することにより上記像担持体上に形成された画像を記録材上に転写する画像形成装置において、
    上記バイアス印加支持回転体に対して上記像担持体の移動方向下流側に隣接して像担持体の内周面側に配置される導電性部材が、これを接地したとすれば該バイアス印加支持回転体に上記所定のバイアスを印加したときに放電が発生し得る放電発生距離内に近接配置され、
    上記所定のバイアスを印加したときの該バイアス印加支持回転体の表面と該導電性部材の表面との電位差が放電を発生しないものとなるように、該導電性部材にバイアスを印加する放電防止バイアス印加手段を有し、
    上記像担持体の内周面に上記導電性部材が接触したベルト部分の外周面と対向する位置に、該像担持体上のマークを検知するマーク検知手段を配置したことを特徴とする画像形成装置。
  2. 請求項1の画像形成装置において、
    上記バイアス印加支持回転体に回転駆動力を伝達する駆動力伝達手段を有し、
    該バイアス印加支持回転体を、上記画像形成手段が上記像担持体上に画像を形成する領域の該像担持体表面移動方向下流側近傍に配置したことを特徴とする画像形成装置。
  3. 請求項1又は2の画像形成装置において、
    上記画像形成手段により上記像担持体に形成された画像を上記マークとして用い、
    上記マーク検知手段の検知結果に基づいて、上記画像形成手段が上記像担持体に画像を形成する位置を補正する画像位置補正手段を有することを特徴とする画像形成装置。
  4. 請求項1又は2の画像形成装置において、
    上記画像形成手段により上記像担持体に形成された画像を上記マークとして用い、
    上記マーク検知手段の検知結果に基づいて、上記画像形成手段が上記像担持体に形成する画像の濃度を補正する画像濃度補正手段を有することを特徴とする画像形成装置。
  5. 請求項1乃至4のいずれか1項に記載の画像形成装置において、
    上記放電防止バイアス印加手段として、上記導電性部材以外の他の部材に対してバイアスを印加する別バイアス印加手段を共用することを特徴とする画像形成装置。
  6. 請求項5の画像形成装置において、
    上記別バイアス印加手段は上記バイアス印加手段であることを特徴とする画像形成装置。
  7. 請求項5又は6の画像形成装置において、
    上記別バイアス印加手段に接続された上記他の部材に対し導電部材によって上記導電性部材を接続することにより、該別バイアス印加手段を上記放電防止バイアス印加手段として共用したことを特徴とする画像形成装置。
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