JP5391979B2 - 画像形成装置及びベルト装置 - Google Patents

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Description

本発明は、画像形成装置及びベルト装置に関する。
環状の中間転写ベルトにトナー画像を一次転写し、一次転写したトナー画像を印刷用紙等の記録媒体に二次転写する画像形成装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。
特許文献1に記載の画像形成装置は、装置の小型化を目的として、中間転写ベルトに張力を付与するテンションローラを、中間転写ベルトの外周側に設けている。
特開平9−222804号公報
本発明の目的は、無端ベルトの外周面に接する接触部材に付着している付着物を前記接触部材の下流側に設けられている無端ベルト上の付着物を除去する除去部で除去することが可能な画像形成装置及びベルト装置を提供することにある。
[1]循環移動する無端ベルトと、前記無端ベルトにトナー画像を転写する第1の転写部と、前記無端ベルトの移動方向における前記第1の転写部の下流側に設けられ、前記無端ベルトに転写された前記トナー画像を記録媒体に転写する第2の転写部と、前記無端ベルトの移動方向における前記第2の転写部の下流側に設けられ、かつ、前記無端ベルト面に対して鉛直上方に配置され、前記無端ベルトの外周面に接する接触部材と、前記接触部材の外周面に付着した付着物を前記接触部材から分離する分離部材と、前記無端ベルトの移動方向における前記接触部材の下流側かつ、前記接触部材と前記第1の転写部との間に設けられ、前記分離部材によって前記接触部材から分離されて前記無端ベルトの外周面に付着した前記付着物を前記無端ベルトの外周面から除去する除去部とを有する画像形成装置。
[2]前記分離部材は、前記接触部材の回転軸方向に沿って前記接触部材の外周面に接して配置され、前記分離部材と前記接触部材との前記回転軸方向の接触端部は、前記無端ベルトの幅方向端部の内側に位置する前記[1]に記載の画像形成装置。
[3]前記接触部材は、弾性力によって前記無端ベルトの外周面に押し付けられ、前記無端ベルトに張力を付与するする前記[1]又は[2]に記載の画像形成装置。
[4]循環移動する無端ベルトと、前記無端ベルトの表面に接する接触部材と、
前記接触部材の外周面に付着した付着物を、前記接触部材から分離する分離部材と、前記分離部材によって分離され前記無端ベルトの外周面に付着した前記付着物を前記無端ベルトの表面から除去する除去部とを備えたベルト装置。
請求項1,5に記載の発明によれば、無端ベルトの外周面に接する接触部材に付着している付着物を前記接触部材の下流側に設けられている無端ベルト上の付着物を除去する除去部で除去することが可能となる。
請求項2に記載の発明によれば、分離部材の端部で接触部材から分離した付着物を、無端ベルトの外周面に移動させることが可能となる。
請求項3に記載の発明によれば、無端ベルトに張力を付与する接触部材から付着物を分離することが可能となる。
図1は、本発明の第1の形態に係る画像形成装置の断面構成図である。 図2は、本発明の第1の形態に係るテンションローラ及びその周辺部の構成を示す概略図である。 図3は、本発明の第1の形態に係るテンションローラ及びその周辺部の構成を示す概略図である。 図4は、本発明の第2の形態に係るテンションローラ及びその周辺部の構成を示す概略図である。 図5(a)及び図5(b)は、本発明のベルト装置の変形例を示す概略図である。
[第1の実施の形態]
図1は、本実施の形態に係る画像形成装置の断面構成図である。この画像形成装置1は、画像情報を受信して、記録媒体の一例としての用紙5に画像を形成する。以下、画像形成装置1の構成を詳述する。
画像形成装置1は、筐体6の内部の収容空間6aに、ベルト装置3を備えている。ベルト装置3は、環状に形成された無端状の無端ベルト30を有し、無端ベルト30は、駆動ローラ31、第1従動ローラ32、第2従動ローラ33、及びテンションローラ10によって形成される循環経路に沿って、図1の矢印Aの方向に循環移動する。テンションローラ10は無端ベルト30の外周面に接触する接触部材の一例である。
駆動ローラ31は、図略の駆動モータにより回転駆動され、無端ベルト30を駆動する。また、無端ベルト30は、例えばポリカーボネート樹脂、ポリイミド、ポリアミドイミド等の材料から形成される。
駆動ローラ31から第1従動ローラ32に至る領域の無端ベルト30の下方に、イエロー,マゼンタ,シアン,ブラックの4色の色ごとに4つの感光ドラム40Y,40M,40C,40Kが配置されている。感光ドラム40Y,40M,40C,40Kは、図略のモータにより回転駆動される。
感光ドラム40Y,40M,40C,40Kの外周面に対向して帯電器41Y,41M,41C,41Kが配置されている。帯電器41Y,41M,41C,41Kは、感光ドラム40Y,40M,40C,40Kの表面に均一な帯電量の電荷を与える。
感光ドラム40Y,40M,40C,40Kの回転方向における帯電器41Y,41M,41C,41Kの下流側に、露光機42Y,42M,42C,42Kが配置されている。露光機42Y,42M,42C,42Kは、受信した画像情報に応じて変調した光線(レーザー光)を感光ドラム40Y,40M,40C,40Kに露光させることによって、感光ドラム40Y,40M,40C,40Kの表面に静電潜像を形成する。
また、感光ドラム40Y,40M,40C,40Kの回転方向における露光機42Y,42M,42C,42Kの下流側に、上記4色のトナーをそれぞれ収納した現像器43Y,43M,43C,43Kが配置されている。現像器43Y,43M,43C,43Kは、露光機42Y,42M,42C,42Kによって形成した静電潜像を顕像化して、感光ドラム40Y,40M,40C,40Kの表面に上記各色のトナー画像を形成する。
無端ベルト30の内周面30bに接して、感光ドラム40Y,40M,40C,40Kにそれぞれ対応して設けられた一次転写ローラ44Y,44M,44C,44Kが配置されている。一次転写ローラ44Y,44M,44C,44Kは無端ベルト30を感光ドラム40Y,40M,40C,40Kに向かって押し付けている。感光ドラム40Y,40M,40C,40Kと一次転写ローラ44Y,44M,44C,44Kは、第1の転写部の一例としての一次転写部45を構成する。
無端ベルト30の移動方向における一次転写部45の下流側には、第2の転写部の一例としての二次転写部70が配置されている。二次転写部70は、第2従動ローラ33と、第2従動ローラ33との間に無端ベルト30を挟んで配置された二次転写ローラ71とから構成される。
無端ベルト30の移動方向における二次転写部70の下流側には、テンションローラ10が配置されている。テンションローラ10は、無端ベルト30の鉛直方向上方にて無端ベルト30の外周面30aに接触し、無端ベルト30の移動方向における二次転写部70と後述のベルトクリーナ46との間に配置されている。テンションローラ10は、無端ベルト30の外周面30aに押し付けられ、無端ベルト30に張力を付与している。テンションローラ10及びその周辺部の構成については後述する。
無端ベルト30の移動方向におけるテンションローラ10の下流側には、駆動ローラ31の外周側に配置された、除去部の一例としてのベルトクリーナ46が設けられている。ベルトクリーナ46は、無端ベルト30の外周面30aから付着物を分離するブレード460と、ブレード460により分離された付着物を収納するハウジング461とを有している。ハウジング461に収納された付着物は、図略の搬送部材により、図略の廃トナー収容容器に搬送され、保守作業時に回収される。
筐体6の収容空間6a内の下方に、大きさや紙質等が異なる複数の種類の用紙5を収容することが可能な用紙収容部60が配置されている。用紙収容部60は、第1収容部61、第2収容部62、第3収容部63を有し、これら第1乃至第3の収容部61〜63にそれぞれ異なる種類の用紙を収容可能である。
第1収容部61、第2収容部62、第3収容部63に対応して、用紙5を取り出すためのピックアップローラ50A,50B,50C、及び複数の用紙5が取り出された場合にそれらを分離する分離ローラ51A,51B,51Cが設けられている。
また、分離ローラ51A,51B,51Cに対応して、用紙5を第1乃至第3の収容部61〜63から引き抜いて搬送するための引き抜きローラ52A,52B,52Cが設けられている。引き抜きローラ52A,52B,52Cは、各トレイから引き抜かれた用紙5を、搬送路53に沿って二次転写部70に搬送する。
用紙5の搬送路53における二次転写部70の後段部に、定着ユニット80が配置されている。定着ユニット80は、設定されたデューティ比のPWM信号により通電駆動されるヒーターを内蔵した定着ローラ81と、定着ローラ81に向かって加圧された加圧ローラ82とを備えている。
定着ユニット80の用紙5の排出側には、排出ローラ56が配置されている。排出ローラ56は、定着ユニット80を通過した用紙5を筐体6の上部に形成された用紙台64に排出するように構成されている。
図2及び図3は、テンションローラ10及びその周辺部の構成を示す概略図である。図2はテンションローラ10の回転軸方向から見た状態を示し、図3は、テンションローラ10と無端ベルト30との接触部の周辺を鉛直上方から見た状態を示す。テンションローラ10は、コイルバネ11によって無端ベルト30の外周面30aに押し付けられ、テンションローラ10の外周面10cに接触するようにスクレーパ2が配置されている。スクレーパ2は分離部材の一例である。
テンションローラ10は、その回転軸が無端ベルト30の幅方向と平行になるように配置され、無端ベルト30の循環移動に伴って、無端ベルト30との接触部30cから受ける摩擦力によって転動するように構成されている。
テンションローラ10は、無端ベルト30と接触する円筒状の本体部10aと、本体部10aの軸方向の両端部に形成され、本体部10aと同軸で、かつ本体部10aよりも径が細い軸部10bとを有している。
コイルバネ11は、その弾性力によってテンションローラ10を無端ベルト30の外周面30aに押し付けるように構成されている。コイルバネ11の一端部にはリング状の支持部11aが設けられ、テンションローラ10の軸部10bが支持部11aに回転可能に支持されている。コイルバネ11の他端部11bは、筐体6に固定されている。
テンションローラ10の回転軸方向に沿って、スクレーパ2が筐体6に固定されて配置されている。スクレーパ2は、弾性力によって常に先端部2aがテンションローラ10の外周面10cに接触するように構成されている。
スクレーパ2の先端部2aとテンションローラ10の外周面10cとが接触する位置は、テンションローラ10の回転中心から水平方向に延びる直線(図2に二点鎖線Bで示す)よりも鉛直方向下側で、かつ無端ベルト30とテンションローラ10との接触部30cよりもテンションローラ10の回転方向(図2に矢印Cで示す)の下流側になるように構成されている。
図3に示すように、テンションローラ10の本体部10aは、その軸方向長さが無端ベルト30の幅よりも長く、本体部10aの両端部10d,10eは、無端ベルト30の両端部30d,30eよりも、無端ベルト30の幅方向の外側にはみ出している。
また、スクレーパ2の延伸方向の長さは無端ベルト30の幅よりも短く、スクレーパ2の延伸方向におけるスクレーパ2の先端部2aとテンションローラ10の外周面10cとが接触している部分の接触端部2b,2cは、無端ベルト30の両端部30d,30eの内側に位置している。
テンションローラ10は、例えばステンレス鋼等の金属から形成される。また、スクレーパ2は、例えばその厚さが0.1mmで弾性を有するステンレス鋼等の金属材料から形成される。なお、図1及び図2では、スクレーパ2の厚さを誇張して表している。
無端ベルト30、駆動ローラ31、第1従動ローラ32、第2従動ローラ33、テンションローラ10、コイルバネ11、スクレーパ2、及びベルトクリーナ46は、ベルト装置3の構成要素の一例である。
なお、無端ベルト30は、使用時間又は使用回数等に応じて交換が必要である。この交換の際には、テンションローラ10,コイルバネ11,スクレーパ2等、上記した各構成要素とは別個に無端ベルト30を交換できるように構成されている。
(画像形成装置1の動作)
次に、画像形成装置1の動作を図1及び図2を参照して説明する。画像形成装置1の受信部(図示せず)が画像情報及び画像形成動作を開始すべき指示信号を受信すると、画像形成装置1は画像形成動作を開始する。画像形成動作は、潜像形成工程、現像工程、一次転写工程、二次転写工程、定着工程の順に行われる。
潜像形成工程は、感光ドラム40Y,40M,40C,40Kの表面に静電潜像を形成する工程である。この工程ではまず、帯電器41Y,41M,41C,41Kによって感光ドラム40Y,40M,40C,40Kの表面に均一な帯電量の電荷を与える。次に、露光機42Y,42M,42C,42Kによって光線を露光させ、感光ドラム40Y,40M,40C,40Kの表面に静電潜像を形成する。
現像工程は、潜像形成工程で形成した静電潜像をトナーにより現像し、トナー画像を形成する工程である。この工程では、現像器43Y,43M,43C,43Kが、負極性であるトナーと正極性であるキャリアの二成分からなる現像剤を用いて、感光ドラム40Y,40M,40C,40K上に形成された静電潜像との電位差に基づき、キャリアによってトナーを静電潜像へ付着させ、トナー画像を形成する。
一次転写工程は、現像工程で形成されたトナー画像を中間転写体としての無端ベルト30の外周面30aに転写する工程である。この転写は、無端ベルト30が一次転写部45を通過することにより行われる。
二次転写工程は、無端ベルト30の外周面30aに一次転写されたトナー画像を用紙5に二次転写する工程である。この転写は、二次転写部70で行われ、二次転写ローラ71と第2従動ローラ33との間を、用紙5が無端ベルト30の外周面30aに接触しながら、無端ベルト30の移動に伴って通過することにより行われる。
定着工程は、用紙5に二次転写されたトナー画像を定着させる工程である。このトナー画像の定着は、定着ユニット80で行われ、ヒーターによって過熱された定着ローラ81と加圧ローラ82との間を用紙5が通過する際に、熱と圧力によってトナーを用紙5に定着させることにより行う。定着ユニット80を通過した用紙5は、排出ローラ56によって用紙台64に排出される。
無端ベルト30の外周面30aに一次転写されたトナーの大部分は用紙5に二次転写されるが、一部のトナーは無端ベルト30の外周面30aに付着したまま残留する。また、現像器43Y,43M,43C,43Kによる現像に用いられたキャリアが無端ベルト30の外周面30aに付着したまま残留することもある。
図2に示すように、無端ベルト30の外周面30aに付着したトナーやキャリア等の付着物9は、無端ベルト30の循環移動に伴って移動し、テンションローラ10との接触部30cに至る。付着物9の一部は、接触部30cを通過する際にテンションローラ10の外周面10cに付着する。
スクレーパ2は、テンションローラ10の外周面10cに付着した付着物9をテンションローラ10から分離し、無端ベルト30の外周面30aの上に落下させて再付着させる。
無端ベルト30の外周面30aに再付着した付着物9は、無端ベルト30の循環移動に伴って移動して、ベルトクリーナ46により無端ベルト30から除去される。
以上のように、本実施の形態では、テンションローラ10の回転不良やベルト傷の原因となり得る付着物9が、スクレーパ2によってテンションローラ10から分離されて無端ベルト30の外周面30aに再付着し、ベルトクリーナ46によって除去される。
[第2の実施の形態]
図4は、本発明の第2の実施の形態に係るテンションローラ10及びその周辺部の構成を示す概略図である。本実施の形態は、第1の実施の形態に係るスクレーパ2に替えてブラシ21を備えた点が異なり、その他の構成については共通する。
ブラシ21は、筐体6に固定された基部210と、基部210に一端が固定された刷毛211とを備え、刷毛211の先端部211aがテンションローラ10の外周面10cに接触している。刷毛211とテンションローラ10の外周面10cとの接触領域の少なくとも一部は、テンションローラ10の回転中心から水平方向に延びる直線(図2に二点鎖線Bで示す)よりも鉛直方向下側で、かつ無端ベルト30とテンションローラ10との接触部30cよりもテンションローラ10の回転方向(図4に矢印Cで示す)の下流側に位置している。
テンションローラ10の外周面10cに付着した付着物9は、ブラシ21の刷毛211によってテンションローラ10の外周面10cから分離され、無端ベルト30の外周面30aに落下して再付着する。無端ベルト30の外周面30aに再付着した付着物9は、無端ベルト30の循環移動に伴って移動し、ベルトクリーナ46によって無端ベルト30から除去される。
[他の実施の形態]
(変形例1)
図5(a)は、変形例1に係るベルト装置の概略の構成を示す。第1及び第2の実施の形態では、テンションローラ10の外周面10cに付着した付着物9をスクレーパ2又はブラシ21により分離するように構成したが、本変形例では、テンションローラ以外のローラに付着した付着物を除去するように構成されている。
このベルト装置3Aでは、駆動ローラ35、第1の従動ローラ36、テンションローラ10A、及び第2の従動ローラ12によって無端ベルト34の循環経路が形成され、無端ベルト34は駆動ローラ35の回転力によって矢印Dの方向に循環移動する。無端ベルト34の内周面34bには、コイルバネ11Aの弾性力によって外側に付勢されるテンションローラ10Aが接触し、無端ベルト34に張力が付与されている。
第2の従動ローラ12の外周面12aにはスクレーパ2Aが接触し、第2の従動ローラ12の外周面12aに付着した付着物を無端ベルト34の外周面34aに再付着させる。無端ベルト34の外周面34aに再付着した付着物は、無端ベルト34の循環移動に伴って移動し、ベルトクリーナ46により除去される。
ベルト装置3Aの無端ベルト34を中間転写体として画像形成装置1に適用する場合には、駆動ローラ35から第1の従動ローラ36に至る領域に一次転写部45を配置し、無端ベルト34の外周面34aにトナー画像を転写する。また、第1の従動ローラ36を、図1に示す第2従動ローラ33に替えて二次転写部70を構成する。
(変形例2)
図5(b)は、変形例2に係るベルト装置の概略の構成を示す。第1及び第2の実施の形態では、テンションローラ10が無端ベルト30を鉛直方向の上方から下方に押し付けるように構成したが、本変形例では、テンションローラ13が無端ベルト37を水平方向に押し付ける。
本変形例に係るベルト装置3Bでは、駆動ローラ38、第1の従動ローラ391、第2の従動ローラ392、第3の従動ローラ393、及びテンションローラ13によって無端ベルト37の循環経路が形成され、無端ベルト37は駆動ローラ38の回転力によって矢印Eの方向に循環移動する。
無端ベルト37の循環移動方向における駆動ローラ38と第1の従動ローラ391との間に配置されたテンションローラ13は、無端ベルト37の外周面37aに接触し、無端ベルト37の内周面37bの側に位置するコイルバネ11Bによって無端ベルト37に張力を付与している。
テンションローラ13の外周面13aにスクレーパ2Bが接触し、テンションローラ13の外周面13aに付着した付着物を無端ベルト37の外周面37aに再付着させる。無端ベルト37の外周面37aに再付着した付着物は、無端ベルト37の循環移動に伴って移動して、ベルトクリーナ46により除去される。
ベルト装置3Bの無端ベルト37を中間転写体として画像形成装置1に適用する場合には、第1の従動ローラ391から第2の従動ローラ392に至る領域に一次転写部45を配置し、無端ベルト37の外周面37aにトナー画像を転写する。また、第3の従動ローラ393を、図1に示す第2従動ローラ33に替えて二次転写部70を構成する。
本発明は、上記各実施の形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々な変形が可能であり、例えば次に示すような変形も可能である。なお、下記では第1及び第2の実施の形態で用いた符号を援用して説明を行っている。
テンションローラ10を無端ベルト30に向かって押し付けるための付勢部材は、コイルバネ11に限らず、ゴム等の弾性部材であってもよい。
また、テンションローラ10から付着物9を分離するための分離部材は、スクレーパ2やブラシ21に限らず、テンションローラ10から付着物9を分離できるものであれば、その形態等に制限はない。
また、テンションローラ10の本体部10aの軸方向長さは無端ベルト30の幅と同じでもよい。すなわち、テンションローラ10の回転軸方向において、本体部10aの両端部10d,10eの径方向外側に対応する位置に無端ベルト30の両端部30d,30eが位置していてもよい。
また、第1及び第2の実施の形態では、画像形成装置1をカラー印刷可能なものとして構成したが、一次転写部45を感光ドラム40K、帯電器41K、露光機42K、現像器43K、及び一次転写ローラ44Kによって構成したモノクロ印刷用の画像形成装置として形成してもよい。
またさらに、第1及び第2の実施の形態では、ベルト装置3を画像形成装置1に適用した例について説明したが、これに限らず、ベルト装置3を例えば部品等の搬送に用いてもよい。
1・・・画像形成装置、10,10A,13・・・テンションローラ、10a・・・本体部、10b・・・軸部、10c・・・外周面、10d,10e・・・端部、11,11A,11B・・・コイルバネ、11a・・・支持部、11b・・・他端部、12・・・従動ローラ、12a・・・外周面、2,2A,2B・・・スクレーパ、2a・・・先端部、2b,2c・・・両端部、21・・・ブラシ、210・・・基部、211・・・刷毛、211a・・・先端部、3・・・ベルト装置、30,34,35・・・無端ベルト、30a,34a,37a・・・外周面、30d,30e・・・端部、30b,34b,37b・・・内周面、30c・・・接触部、31,35,38・・・駆動ローラ、32・・・第1従動ローラ、33・・・第2従動ローラ、391・・・第1の従動ローラ、392・・・第2の従動ローラ、393・・・第3の従動ローラ、40Y,40M,40C,40K・・・感光ドラム、41Y,41M,41C,41K・・・帯電器、42Y,42M,42C,42K・・・露光機、43Y,43M,43C,43K・・・現像器、44Y,44M,44C,44K・・・一次転写ローラ、45・・・一次転写部、46・・・ベルトクリーナ、460・・・ブレード、461・・・ハウジング、5・・・用紙、50A,50B,50C・・・ピックアップローラ、51A,51B,51C・・・分離ローラ、52A,52B,52C・・・引き抜きローラ、56・・・排出ローラ、6・・・筐体、6a・・・収容空間、60・・・トレイ部、61・・・第1トレイ、62・・・第2トレイ、63・・・第3トレイ、64・・・用紙台、70・・・二次転写部、71・・・二次転写ローラ、80・・・定着ユニット、81・・・定着ローラ、82・・・加圧ローラ、9・・・付着物

Claims (4)

  1. 循環移動する無端ベルトと、
    前記無端ベルトにトナー画像を転写する第1の転写部と、
    前記無端ベルトの移動方向における前記第1の転写部の下流側に設けられ、前記無端ベルトに転写された前記トナー画像を記録媒体に転写する第2の転写部と、
    前記無端ベルトの移動方向における前記第2の転写部の下流側に設けられ、かつ、前記無端ベルト面に対して鉛直上方に配置され、前記無端ベルトの外周面に接する接触部材と、
    前記接触部材の外周面に付着した付着物を前記接触部材から分離する分離部材と、
    前記無端ベルトの移動方向における前記接触部材の下流側かつ、前記接触部材と前記第1の転写部との間に設けられ、前記分離部材によって前記接触部材から分離されて前記無端ベルトの外周面に付着した前記付着物を前記無端ベルトの外周面から除去する除去部とを有する画像形成装置。
  2. 前記分離部材は、前記接触部材の回転軸方向に沿って前記接触部材の外周面に接して配置され、前記分離部材と前記接触部材との前記回転軸方向の接触端部は、前記無端ベルトの幅方向端部の内側に位置する請求項1に記載の画像形成装置。
  3. 前記接触部材は、弾性力によって前記無端ベルトの外周面に押し付けられ、前記無端ベルトに張力を付与する請求項1又は2に記載の画像形成装置。
  4. 循環移動する無端ベルトと、
    前記無端ベルトの表面に接する接触部材と、
    前記接触部材の外周面に付着した付着物を、前記接触部材から分離する分離部材と、
    前記分離部材によって分離され前記無端ベルトの外周面に付着した前記付着物を前記無端ベルトの表面から除去する除去部とを備えたベルト装置。

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