JP4835980B2 - 画像形成装置の転写装置 - Google Patents

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Description

本発明は、電子写真法を用いたプリンタや複写機等の画像形成装置において、転写ベルトの表面に形成されたトナー像等の画像を記録媒体に転写する転写装置に関する。
この種の画像形成装置は、一般に、感光体に担持させた潜像を現像装置によってトナー像に現像し、次いでそのトナー像を記録媒体に転写し、最後に転写像を記録媒体に定着させるといった画像形成プロセスを有している。転写装置としては、感光体ドラムからトナー像を記録媒体に直接転写するものと、転写ベルトの表面に一次転写したトナー像を記録媒体に二次転写する形式のものがある。二次転写転写装置は、複数のロールに巻回された転写ベルトと、転写ベルトとの間に記録媒体を挟む転写ロールと、転写ロールとの間に転写ベルトを挟み、転写ロールが押圧されて転写圧を発生させるバックアップロールとを備え、転写ベルトと転写ロールとの間に記録媒体を強く挟み、かつ転写バイアスを印加しながら通過させることにより、転写ベルトの表面に形成された画像を転写する構成のものが多い。
ところで近年の記録媒体は多様化しており、一般的な上質紙に加え、厚紙や薄紙、あるいはOHPシートやトレーシングペーパー等、厚さや表面の平滑度などが異なる用紙が、画像に応じて選択されている。このため、上記二次転写装置において転写ロールとバックアップロールとの軸間距離が一定で転写ロールの押圧力が変わらない場合、記録媒体の種類によっては正常な通紙が行われない状況が起こっていた。例えば、厚紙の場合には転写ベルトの速度変動が生じて筋が付く画像欠陥が生じ、また、薄紙の場合は静電誘引力によって用紙が転写ベルトに付着したまま搬送されてしまういわゆるPOB(ペーパー・オン・ベルト)ジャムが発生していた。また、記録媒体の種類にかかわらず、左右均等な押圧力が維持されていないと、搬送の直進性が損なわれ、転写画像にずれが生じたり斜めに搬送されるスキューが起こってしまう場合もあった。そこで、転写ロールのバックアップロール側への押圧力を調整できるようにした転写装置が提案されている(特許文献1等)。
特開2003−131494号公報
上記特許文献1に記載される技術は、シーソー式に揺動する支持アームの先端に転写ロールを支持し、支持アームの基端側に接触させたカムをモータで回転させることにより、転写ロールとバックアップロールとの軸間距離を調整することができるようにした構成である。ところがこの装置では、カムをモータで駆動したり、支持アームを組み込んだり、その支持アームをバックアップロール側に付勢するバネを設けたりといったように、構成が複雑で部品点数も多くなり、コストの上昇を招くといった問題がある。また、これらの付随部品を組み込むスペースを要するため省スペース化の妨げにもなる。
よって本発明は、簡素な構造によってコストやスペースの増大が抑えられながらも転写ロールのバックアップロール側への押圧力を確実に調整することができ、もって記録媒体の多様化に好適に対応可能な画像形成装置の転写装置を提供することを目的としている。
本発明は、無端状の転写ベルトと、この転写ベルトが架け回されるバックアップロールと、このバックアップロールを回転自在に支持するバックアップロール支持部材と、転写ベルトを挟んでバックアップロールに押圧される転写ロールと、この転写ロールを回転自在に、かつ、バックアップロールを押圧する位置に支持する転写ロール支持部材と、転写ベルトと転写ロールとの間を通過させられる記録媒体に、転写ベルトの表面に形成された画像を転写する画像形成装置の転写装置において、所定箇所にカム受け部材が固定され、転写ロールの軸に、カム面がカム受け部材に当接し、回動操作されることによって転写ロールのバックアップロール側への押圧状態を変化させるカム部材が設けられ、該カム部材は、転写ロールの両端部に一対の状態で配置され、かつ、それぞれが独自に操作可能に設けられていることを特徴としている。
本発明によれば、転写ロールは、バックアップロール側へ押圧され転写ベルトに対して圧接した状態となっており、この状態においてカム部材を操作させると、カム面がカム受け部材を摺動することにより、カム部材のカムプロフィールに応じて転写ロールの軸心がバックアップロール側あるいはその反対側に僅かに移動させられる。これによって転写ロールのバックアップロール側への押圧力、すなわち転写ベルトへの圧接力が変化する。
カム部材の操作による転写ロールの押圧力の調整は、例えば記録媒体の種類に応じて適宜に行われる。
本発明は、上記のようにカム部材を操作することにより転写ロールの押圧力を調整することができる構成である。このため、カム部材を駆動させるためのモータは不要であり、しかも、カム部材をカム受け部材に直接作用させるので、構成も簡素である。このため安価に、かつ省スペースで構成することができる。また、カム部材が転写ロールの両端部に一対の状態で配置され、それぞれが独自に操作可能であるため、転写ロールとバックアップロールとの軸間距離を全長にわたって均一とするアライメント調整を行うことができる。アライメント調整は、用紙が斜めに搬送されてしまうスキューの発生を防止する上で有効である。
本発明によれば、転写ロールの押圧力を調整する機構を、転写ロールの軸に設けたカム部材と、このカム部材のカム面が摺動するカム受け部材とで構成したので、この機構を、簡素かつ安価に、しかも省スペースで構成することができるといった効果を奏する。
以下、図面を参照して本発明の一実施形態を説明する。
図1は、一実施形態の画像形成装置のキャビネット内に装備される各種装置を概略的に示している。当該装置は、シアン(C)、マゼンタ(M)、イエロー(Y)、ブラック(K)の4色の色成分画像を記録媒体である用紙上に重ね合わせて画像を形成するフルカラー画像形成装置であり、C,M,Y,Kの各色ごとに、画像形成ユニット1C,1M,1Y,1Kが、一次転写装置20に沿って一定間隔をおいて横並びに配列されている。本実施形態の画像形成装置においては、パーソナルコンピュータや画像読取装置等の図示せぬ画像出力装置から所定の通信回線を経て画像データが制御部2に供給される。制御部2は、供給された画像データに基づき、各画像形成ユニット1C,1M,1Y,1Kに画像形成の制御指令を発する。また、制御部2はこの画像形成動作を含めて、画像形成装置全体の動作を制御する。
一次転写装置20は転写ベルト21を有し、この転写ベルト21に、各画像形成ユニット1C,1M,1Y,1Kから画像が順次一次転写される。次いで、転写ベルト21上の一次転写像は、給紙装置30から搬送された用紙に二次転写装置40によって二次転写される。そして用紙は定着装置50に送られ、用紙に二次転写像が定着され、排出搬送路を搬送されて装置外に排出される。以上が、本装置による用紙への画像形成の大まかなプロセスであり、以下、各装置について詳述する。
画像形成ユニット1C,1M,1Y,1Kは同一構成であり、制御部2から供給される画像データに応じてレーザ光を走査するレーザ光走査装置5と、このレーザ光走査装置5の下方に配置され、レーザ光走査装置5で走査されたレーザ光により静電潜像が形成される現像装置10とを有している。レーザ光走査装置5は、各色の画像データに応じて変調したレーザ光を偏向走査して、現像装置10の感光体ドラム11に照射する。
現像装置10は、レーザ光走査装置5からレーザ光の照射を受ける像担持体としての感光体ドラム11を有している。この場合、感光体ドラム11は矢印A方向に回転する。感光体ドラム11の周囲には、感光体ドラム11の表面を一様に帯電する帯電器12と、感光体ドラム11の表面に形成された静電潜像を現像する現像器13と、ドラムクリーナ14が、この順で矢印A方向に沿って配設されている。
この現像装置10によると、回転する感光体ドラム11が帯電器12により帯電され、その表面に、レーザ光走査装置5からレーザ光が照射され、これによって各色の画像データに応じた静電潜像が形成される。次に、静電潜像が現像器13を通過することにより現像器13から感光体ドラム11の表面にトナーが供給され、その表面に、静電潜像のみにトナーが残ってトナー像が現像される。次に感光体ドラム11上のトナー像が、矢印B方向に循環回転している一次転写装置20の転写ベルト21上に一次転写される。現像後、感光体ドラム11の表面に残るトナーや紙粉は、ドラムクリーナ14で除去される。
一次転写装置20は、上記のように感光体ドラム11から転写ベルト21にトナー像を受けて一次転写のプロセスを担うものであり、各画像形成ユニット1C,1M,1Y,1Kを通過することにより、転写ベルト21上には各色のトナー像が多重転写される。転写ベルト21は、駆動ロール22、従動ロール23a,23b、ステアリングロール24およびバックアップロール25に、一定のテンションがかかった状態で巻回されており、駆動ロール22によって一定速度で矢印B方向に循環回転させられる。転写ベルト21の内周側には、各画像形成ユニット1C,1M,1Y,1Kの感光体ドラム11との間に転写ベルト21を挟み、感光体ドラム11と連れ回りする一次転写ロール26が、回転自在に配設されている。転写ベルト21を挟んで従動ロール23bと対向する位置には、転写ベルト21の表面を清掃するベルトクリーナ27が配設されている。また、図示はしないがバックアップロール25を清掃するロールクリーナが、バックアップロール25に近接して配設されている。
給紙装置30は、多数の用紙Pが積載される給紙トレー31と、給紙トレー31から1枚の用紙Pを引き出す抽出ロール32と、二次転写装置40に向けて間隔をおいて配設された複数の搬送ロール対33と、用紙Pの搬送方向先端を揃え、かつ、規定のタイミングで二次転写装置40に送り込むレジストロール対34とを備えており、給紙トレー31から二次転写装置40にわたって、用紙搬送路35が形成される。
二次転写装置40は、上記バックアップロール25との間に転写ベルト21を挟み、バックアップロール25との間に転写圧を発生させながら連れ回りする二次転写ロール41を備えている。二次転写装置40においては、給紙トレー31から用紙搬送路35を搬送された用紙が、転写ベルト21上のトナー像とタイミングを合わせて二次転写ロール41と転写ベルト21との間に挿入され、用紙表面にトナー像が二次転写される。二次転写された用紙は、搬送ベルト45により定着装置50に送られる。
定着装置50は、上側の加熱ロール51と下側の定着ロール52とを備え、加熱ロール51と定着ロール52との間に用紙を加熱しながら強く挟んで搬送することにより、用紙上に二次転写像を定着させる。
以上が一実施形態の画像形成装置の構成および画像形成プロセスであり、次に、本発明に係る二次転写装置40を詳述する。
図2は二次転写装置40の詳細な正面図、図3は正面側の斜視図である。これら図に示すように、二次転写ロール41は二次転写ロールユニット60に備えられ、バックアップロール25はバックアップロールユニット90に備えられている。バックアップロールユニット90は、前後方向(図2で紙面の表裏方向)に長いフレーム(バックアップロール支持部材)91を有し、このフレーム91の下端部に、バックアップロール25の回転しない軸(図示略)が回転自在に支持されている。そして、バックアップロール25の軸の両端には、円盤状のカム受け板(カム受け部材)92が固定されている。このカム受け板92は、大径部92aと小径部92bとが、周長のおよそ半分ずつに分けて形成されたもので、小径部92bを二次転写ロール41側に向けて、バックアップロール25の軸に固定されている。バックアップロールユニット90は、画像形成装置内の所定箇所に設置される。
二次転写ロールユニット60はバックアップロールユニット90の下方に配されており、図4に示すように前後方向に長いフレーム61を有している。図4は二次転写ロールユニット60の斜視図であり、図5および図6は、それぞれ正面図、平面図である。図2および図3に示すように、フレーム61の両端の側板62には、揺動軸63を介して揺動板64が矢印CD方向に揺動自在に支持されており、これら揺動板64に、図7に示す内部ユニット(転写ロール支持部材)80が固定されている。この内部ユニット80は、両端部に配された一対の側板81を有しており、これら側板81に、二次転写ロール41の軸41aが通され、かつ回転自在に支持されている。
二次転写ロールユニット60は、画像形成装置のキャビネット内に、正面から後方に向けて挿入することによりセットされ、また、正面方向に引き抜いて取り外すことができるようになっている。このように着脱自在な二次転写ロールユニット60においては、図4および図6に示すように、フレーム61の両端部にブラケット板65が固定され、これらブラケット板65に、画像形成装置への挿入方向に向かって突出するガイドピン65aが固定されている。これらガイドピン65aがキャビネット内に設けられた位置決め孔に嵌り込むことにより、二次転写ロールユニット60は所定位置に収まり、その状態で二次転写ロール41がバックアップロール25に対向するようになっている。
図2〜図5に示すように、フレーム61の両側に配された揺動板64は略逆L字状であって、略矩形状の基部64aと、この基部64aから用紙搬送方向の上流側(図5で左側)に延びる第1アーム部64bと、基部64aから第1アーム部64bに対して約90°の角度をなすように下方に延びる第2アーム部64cとを有している。内部ユニット80は、各側板81が、各揺動板64の基部64aの内側に固定されており、揺動板64と一体に矢印CD方向に揺動するようになっている。
図5および図8(図8は二次転写ロールユニット60の正面側の斜視図)に示すように、揺動板64の第2アーム部64cの先端には、コイル状の引っ張りバネ66の一端が係止されている。この引っ張りバネ66は、その一端から用紙搬送方向の下流側に延び、もう一方の端部がフレーム61に形成された係止部67に係止されている。互いに一体とされた揺動板64および内部ユニット80は、引っ張りバネ66によって常に矢印D方向に回動するよう付勢されている。
一方、揺動板64の第1アーム部64bの先端下面は、図8に示すように、フレーム61にカム駆動軸68を介して回転自在に装着されたカム69のカム面(周面)69aに当接している。このカム69は、二次転写ロール41をバックアップロール25側に押圧させるためのものである(以下、このカム69を押圧カムと称する)。図6に示すように、押圧カム69は各揺動板64に対して1つずつ設けられており、これら押圧カム69は、カム駆動軸68の両端部に固定されている。
図6に示すように、カム駆動軸68には、カムギヤ71,72がこの順で連結され、カムギヤ72が、図示せぬカムモータで回動させられる。カムモータの動力は、カムギヤ72,71からカム駆動軸68に伝わり、これによって押圧カム69は回動する。押圧カム69が回動すると、カム面69aが揺動板64の第1アーム部64bの先端位置を上下に移動させ、これによって揺動板64および内部ユニット80は引っ張りバネ66の付勢力を受けながら矢印CD方向に揺動する。
揺動板64が矢印D方向に揺動して第1アーム部64bの先端が最も上に押し上げられたとき、二次転写ロール41はバックアップロール25から最も離れた退避位置に移動する。また、第1アーム部64bの先端が最も下に下がったときには、二次転写ロール41はバックアップロール25側に押圧されて転写ベルト21に圧接させられる。カムモータおよび押圧カム69は、二次転写ロール41がバックアップロール25側に押圧させられる転写位置と、二次転写ロール41がバックアップロール25から最も離れる退避位置との2位置に停止するように制御される。
図6に示すように、二次転写ロール41の軸41aの一端には、ギヤ42,43が連結されており、ギヤ43が、図示せぬ駆動モータで回転させられる。駆動モータの動力は、ギヤ43,42を経て軸41aに伝わり、これによって二次転写ロール41が回転する。
図5および図6に示すように、内部ユニット80の側板81から外側に突出した二次転写ロール41の軸41aの両端には、二次転写ロール41の押圧力を調整するための調整カム(カム部材)82が、ボールベアリング83を介して回転自在に装着されている。この調整カム82は、二次転写ロール41の軸心に対して僅かに偏心する真円状のカム面(周面)82aを有し、そのカム面82aは、二次転写ロール41が転写位置にあるとき、バックアップロール25の軸の両端に固定されたカム受け板92の周面に、それぞれ当接している。
調整カム82を回動させると、カム面82aがカム受け板92の小径部92bの周面を摺動することにより、二次転写ロール41の軸41aが、バックアップロール25に近付く方向(図2で矢印F方向)に移動したり、逆に離れる方向(図2で矢印R方向)に移動する。調整カム82の回動による二次転写ロール41の移動ストロークは、二次転写ロール41がバックアップロール25から離れない範囲の僅かな距離である。したがって、二次転写ロール41は常にバックアップロール25を押圧しているが、その押圧力が調整カム82を回動することによって微妙に変化させられるようになっている。
調整カム82は手動で回動操作されるが、そのカム面82aには、図3に示すように、調整の度合いを示す複数のマーク82bが周方向に間隔をおいて表示されている。一方、図7に示すように、調整カム82の内側には、内部ユニット80の側板81の外面に固定されて調整カム82に隣接する円筒状のカラー84が、二次転写ロール41の軸と同軸的に固定されており、このカラー84には基準マーク84aが表示されている。調整カム82は、マーク82bを基準マーク84aと比較しながら回動角度が調整され、これによって二次転写ロール41の押圧力が適宜に調整される。
図7に示すように、調整カム82の内側の端面には、二次転写ロール41の周方向に沿って複数の爪85aと溝85bが交互に等間隔をおいて形成された歯車状の環状係合部85が形成されている。そして揺動板64には、環状係合部85の溝85bに嵌り込んで調整カム82の回動を規制するストッパ機構86が設けられている。このストッパ機構86は、図8に示すように、揺動板64に固定されたホルダ87と、このホルダ87内に環状係合部85に対して進退する方向に移動自在に収容されたレバー88と、ホルダ87内に収容されてレバー88を環状係合部85の方向に付勢する圧縮バネ89とから構成されている。レバー88は、その先端が環状係合部85の1つの溝85bに嵌って係合するようになっており、その状態で調整カム82は回動不能となる。
レバー88には外方に突出する突起88aを有し、この突起88aを利用してレバー88を調整カム82から離れる方向に移動させると、レバー88の先端が溝85bから抜け、この状態で調整カム82は回動可能となる。調整カム82を適宜な位置まで回動させ、突起88aを離せば、レバー88の先端は別の溝85bに嵌まるので、調整カム82は再び回動不能となる。このように調整カム82の回動をストッパ機構86で規制することにより、二次転写ロール41の押圧力を、設定した状態に保持することができるようになっている。
以上が二次転写装置40の構成であり、次にこの二次転写装置40の作用を説明する。
二次転写装置40の基本的な作用は、上述したように、二次転写ロール41の表面に一次転写されたトナー像と、このトナー像とタイミングを合わせて給紙装置30から搬送されてくる用紙とが、転写ベルト21と二次転写ロール41との間に挿入され、これら転写ベルト21と二次転写ロール41とによって用紙が強く挟まれながら転写バイアスが印加されることにより、二次転写ロール41側のトナー像が用紙の表面に転写される。この後、用紙は定着装置50に送られてトナー像が用紙に定着され、外部に排紙される。
このような通常の二次転写動作が行われるときには、二次転写ロール41は転写位置に配置され、二次転写ロール41はバックアップロール25側に押圧させられて転写ベルト21に圧接した状態とされる。二次転写ロール41とバックアップロール25との軸間距離に応じて発生する押圧力が用紙に応じた適切な度合いである場合には、用紙は正常に搬送され、また、用紙に画像欠陥は生じにくい。
ところが、上質紙等の通常の用紙に比して厚さが大きな用紙を用いると、転写ベルト21に速度変動が生じて筋が付く画像欠陥が生じ、また、用紙が薄すぎると静電誘引力によって用紙が転写ベルト21に付着したまま搬送されてしまうPOBジャムが発生するなど、二次転写ロール41の押圧力が用紙厚さに適合していない場合には、適切な搬送や転写がなされないことが起こる。また、用紙の厚さの他に、用紙の表面の平滑度も変動要素であり、コート紙などを用いると搬送や画像転写に欠陥が生じる場合がある。
そこで本実施形態では、二次転写ロール41がバックアップロール25を押圧している転写位置にある状態で、左右の調整カム82を回動させることにより、二次転写ロール41の押圧力を調整することができる。調整カム82を回動させるには、まず、ストッパ機構86のレバー88を環状係合部85から外して調整カム82をフリーの状態とする。そして、調整カム82を、回動中心(二次転写ロール41の軸の中心)と、カム面82aのカム受け板92への当接部分との距離:カム調整距離が長くなる方向に回動させれば、調整カム82がカム受け板92を押す力の反動を調整カム82が受け、二次転写ロール41の軸41aがバックアップロール25から離れる方向に僅かに移動し、軸間距離が長くなる。二次転写ロール41がバックアップロール25から離れる方向への移動は、揺動板64が引っ張りバネ66に抗して矢印C方向に回動することにより許容される。これによって二次転写ロール41の押圧力が弱くなる。
逆に、調整カム82を、上記カム調整距離が短くなる方向に回動させると、引っ張りバネ66の付勢力にしたがって二次転写ロール41はバックアップロール25に近付く方向に僅かに移動し、軸間距離が短くなる。これによって二次転写ロール41の押圧力が強くなる。このように調整カム82を回動させて二次転写ロール41とバックアップロール25の軸間距離を調整して二次転写ロール41の押圧力を調整することにより、その押圧力を、用いる用紙に適合させることができる。例えば、用紙が厚すぎる場合は軸間距離を長くして押圧力を弱め、また、薄い場合には逆に押圧力を強くする。用紙の厚さや表面の平滑度等による用紙の種類に応じた適切な軸間距離を予め把握し、これに応じた調整カム82の回動角度をマーク82bで示すようにすれば、そのマーク82bを基準マーク84aに合わせることによって、二次転写ロール41の押圧力を用紙の種類に応じて適切なものに設定することができる。
また、左右の各調整カム82は、それぞれ独自に回動させることができるので、二次転写ロール41とバックアップロール25との軸間距離を全長にわたって均一とするアライメント調整を行うことができる。アライメントを調整して軸間距離を全長にわたって一定にすると、押圧力の偏りが抑えられ、用紙が斜めに搬送されてしまうスキューの発生が防止される。
また、二次転写ロール41側に設けた調整カム82とバックアップロール25側に設けたカム受け板92とで、二次転写ロール41の押圧力を調整する移動機構が構成されており、また、調整カム82はモータ等の駆動源によらず手動で操作されるものである。このため、部品点数が少なく簡素で安価に構成することができるとともに、省スペース化も図られる。さらに、二次転写ロール41の軸41aに調整カム82が、また、バックアップロール25の軸にカム受け板92が装着されているため、調整カム82の操作が二次転写ロール41の移動作用に直接伝わり、その結果、高い精度で二次転写ロール41の位置調整を行うことができる。
本発明の一実施形態に係る画像形成装置の概略構成図である。 一実施形態の画像形成装置が具備する二次転写装置の正面図である。 一実施形態の二次転写装置の正面側の斜視図である。 一実施形態の二次転写装置の転写ロールユニットの斜視図である。 一実施形態の二次転写装置の転写ロールユニットの正面図である。 一実施形態の転写ロールユニットの平面図である。 一実施形態の転写ロールユニットが具備する内部ユニットの斜視図である。 一実施形態の転写ロールユニットの正面側の斜視図である。
符号の説明
21…転写ベルト、25…バックアップロール、40…二次転写装置、41…二次転写ロール、80…内部ユニット(転写ロール支持部材)、82…調整カム(カム部材)、82a…カム面、86…ストッパ機構、91…フレーム(バックアップロール支持部材)、92…カム受け板(カム受け部材)、P…用紙(記録媒体)。

Claims (1)

  1. 無端状の転写ベルトと、
    この転写ベルトが架け回されるバックアップロールと、
    このバックアップロールを回転自在に支持するバックアップロール支持部材と、
    前記転写ベルトを挟んで前記バックアップロールに押圧される転写ロールと、
    この転写ロールを回転自在に、かつ、前記バックアップロールを押圧する位置に支持する転写ロール支持部材と、
    前記転写ベルトと前記転写ロールとの間を通過させられる記録媒体に、転写ベルトの表面に形成された画像を転写する画像形成装置の転写装置において、
    所定箇所にカム受け部材が固定され、
    前記転写ロールの軸に、カム面が前記カム受け部材に当接し、回動操作されることによって転写ロールの前記バックアップロール側への押圧状態を変化させるカム部材が設けられ、該カム部材は、前記転写ロールの両端部に一対の状態で配置され、かつ、それぞれが独自に操作可能に設けられていることを特徴とする画像形成装置の転写装置。
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