JP5861594B2 - 画像形成装置 - Google Patents

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本発明は、画像形成装置に関する。
転写紙からはみ出したトナーの転写手段への付着を防止できる画像形成装置が知られている(特許文献1)。
また、トナー像の像転写体に対する付着力の変化を抑制し、形成される画像に乱れが生じにくい画像形成装置も知られている(特許文献2)。
特許文献1によれば、用紙長さ検出手段が検出した用紙長さと画像長さ指定手段で指定した画像長さとの比較結果が異なる場合に二次転写手段を中間担持体から離間させるタイミングを変更する制御を行う。
特許文献2によれば、像転写体を挟み各々のトナー像形成手段に対向して一列に配され、像転写体を押圧する複数の押圧部材のうち、一列の両端部に位置するものは、中央部に位置するものより像転写体に対する押圧力を小さく設定している。
特開2000−019863号公報 特開2011−164298号公報
本発明は、縁なし印刷時に、用紙上の画質を変えずに用紙裏面汚れや用紙側面の汚れを抑えることができる画像形成装置を提供することを目的とする。
前記課題を解決するために、請求項1記載の画像形成装置は、
トナー像を保持するトナー像保持体と、
前記トナー像保持体に中間転写体を挟んで対向し、前記中間転写体を押圧して前記トナー像保持体に保持された前記トナー像を前記中間転写体上に転写させる一次転写部材と、
前記中間転写体に対向し、記録媒体の裏面に接触して電荷を付与することにより前記中間転写体上の前記トナー像を前記記録媒体上に転写させる二次転写部材と、
前記記録媒体に対して余白を設けることなく前記トナー像を形成する縁無し印刷の有無を判断する判断手段と、
前記一次転写部材の前記中間転写体に対する押圧力を調整する押圧機構と、
を備え、
前記縁無し印刷時に前記一次転写部材の押圧力を通常印刷時よりも大きくする、
ことを特徴とする。
請求項2記載の発明は、請求項1記載の画像形成装置において、
前記縁無し印刷時に前記一次転写部材の押圧力を通常印刷時よりも大きくした場合に、前記二次転写部材に付与する二次転写電圧を通常印刷時よりも増加させる、
ことを特徴とする。
請求項1に記載の発明によれば、縁なし印刷時に、用紙裏面汚れや用紙側面の汚れを抑えることができる。
請求項2に記載の発明によれば、縁なし印刷時に、用紙上の画質を維持したまま用紙裏面汚れや用紙側面の汚れを抑えることができる。
画像形成装置1の概略構成の一例を示す断面模式図である。 画像形成装置1における一次転写部の一例を示す断面模式図である。 一次転写ロールの押圧機構を示した断面模式図である。 画像形成装置1における二次転写部の一例を示す断面模式図である。 (a)は縁無し印刷、(b)は縁有り印刷を説明する図である。 (a)は縁無し印刷時に中間転写ベルト上に形成されるトナー像サイズ、(b)は用紙のサイズを表し、(c)は縁無し印刷のトナー像と用紙の関係を示す図である。 二次転写部における中間転写ベルトと転写されるトナーと用紙と二次転写ローラとの関係を説明する断面模式図である。 一次転写ローラの押圧力と用紙裏面汚れとの関係を示すグラフである。 用紙上に転写され定着されたトナー像の濃度と二次転写バイアスの印加電圧との関係を一次転写ローラの押圧力をパラメータにして示すグラフである。
次に図面を参照しながら、以下に実施形態及び具体例を挙げ、本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施形態及び具体例に限定されるものではない。
また、以下の図面を使用した説明において、図面は模式的なものであり、各寸法の比率等は現実のものとは異なることに留意すべきであり、理解の容易のために説明に必要な部材以外の図示は適宜省略されている。
「第1実施形態」
(1)画像形成装置の全体構成及び動作
図1は本実施形態に係る画像形成装置1の内部構成を示す断面模式図である。
以下、図面を参照しながら、画像形成装置1の全体構成及び動作を説明する。
画像形成装置1は、制御装置10、給紙装置20、感光体ユニット30、現像装置40、転写装置50、定着装置60、とを備えて構成されている。画像形成装置1の上面(Z方向)には、画像が記録された用紙が排出・収容される排出トレイ1aが形成されている。
制御装置10は、画像形成装置1の動作を制御するコントローラ11と、コントローラ11により作動を制御される画像処理部12、電源装置13等を有する。電源装置13は、後述する帯電ローラ32、現像ローラ42、一次転写ローラ52、二次転写ローラ53等に電圧を印加する。
画像処理部12は、外部の情報送信装置(例えばパーソナルコンピュータ等)から入力された印刷情報を潜像形成用の画像情報に変換して予め設定されたタイミングで、駆動信号を露光装置LHに出力する。本実施形態の露光装置LHは、LED(Light Emitting Diode)が線状に配置されたLEDヘッドにより構成されている。
画像形成装置1の底部には、給紙装置20が設けられている。給紙装置20は、用紙積載板21を備え、用紙積載板21の上面には多数の記録媒体としての用紙Pが積載される。用紙積載板21に積載され、規制板(不図示)で幅方向位置が決められた用紙Pは、上側から1枚ずつ用紙引き出し部22により前方(−X方向)に引き出された後、レジストローラ対23のニップ部まで搬送される。
感光体ユニット30は、給紙装置20の上方(Z方向)に、それぞれが並列して設けられ、回転駆動する像保持体としての感光体ドラム31を備えている。感光体ドラム31の回転方向にそって、帯電ローラ32、露光装置LH、現像装置40、一次転写ローラ52、クリーニングブレード34が配置されている。帯電ローラ32には、帯電ローラ32の表面をクリーニングするクリーニングローラ33が対向、接触して配置されている。
現像装置40は、内部に現像剤が収容される現像ハウジング41を有する。現像ハウジング41内には、感光体ドラム31に対向して配置された現像ローラ42と、この現像ローラ42の背面側斜め下方には現像剤を現像ローラ42側へ撹拌搬送する一対のオーガ44、45が配設されている。現像ローラ42には、現像剤の層厚を規制する層規制部材46が近接配置されている。
現像装置40各々は、現像ハウジング41に収容される現像剤を除いて略同様に構成され、それぞれがイエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、黒(K)のトナー像を形成する。
回転する感光体ドラム31の表面は、帯電ローラ32により帯電され、露光装置LHから出射する潜像形成光により静電潜像が形成される。感光体ドラム31上に形成された静電潜像は現像ローラ42によりトナー像として現像される。
転写装置50は、各感光体ユニット30の感光体ドラム31にて形成された各色トナー像が多重転写される中間転写ベルト51、各感光体ユニット30にて形成された各色トナー像を中間転写ベルト51に順次転写(一次転写)する一次転写ローラ52を備えている。さらに、中間転写ベルト51上に重畳して転写された各色トナー像を記録媒体である用紙Pに一括転写(二次転写)する二次転写ローラ53、とから構成されている。
各感光体ユニット30の感光体ドラム31に形成された各色トナー像は、コントローラ11により制御される電源装置13等から所定の転写電圧が印加された一次転写ローラ52により中間転写ベルト51上に順次静電転写(一次転写)され、各色トナーが重畳された重畳トナー像が形成される。
中間転写ベルト51上の重畳トナー像は、中間転写ベルト51の移動に伴って二次転写ローラ53が配置された領域(二次転写部T)に搬送される。重畳トナー像が二次転写部Tに搬送されると、そのタイミングに合わせて給紙装置20から用紙Pが二次転写部Tに供給される。そして、二次転写ローラ53には、コントローラ11により制御される電源装置13等から所定の転写電圧が印加され、レジストローラ対23から送り出され、搬送ガイドにより案内された用紙Pに中間転写ベルト51上の多重トナー像が一括転写される。
感光体ドラム31表面の残留トナーは、クリーニングブレード34により除去され、廃トナー収容部(不図示)に回収される。感光体ドラム31の表面は、帯電ローラ32により再帯電される。尚、クリーニングブレード34で除去しきれず帯電ローラ32に付着した残留物は、帯電ローラ32に接触して回転するクリーニングローラ33表面に捕捉され、蓄積される。
定着装置60は一方向へ回転する無端状の定着ベルト61と、定着ベルト61の周面に接し、一方向へ回転する加圧ローラ62と、を有し、定着ベルト61と加圧ローラ62の圧接領域によってニップ部N(定着領域)が形成される。
転写装置50においてトナー像が転写された用紙Pは、トナー像が未定着の状態で搬送ガイドを経由して定着装置60に搬送される。定着装置60に搬送された用紙Pは、一対の定着ベルト61と加圧ローラ62により、圧着と加熱の作用でトナー像が定着される。定着トナー像が形成された用紙Pは、搬送ガイドによってガイドされ、排出ローラ対69から画像形成装置1上面の排出トレイ1aに排出される。
(2)転写装置の構成・動作
(2.1)一次転写部の構成
図2は、本実施形態の画像形成装置1における一次転写部の構成を更に詳しく説明するための図である。
転写装置50は、トナー像保持体としての感光体ドラム31上に形成されたトナー像を中間転写ベルト51上に順次転写する一次転写部と、中間転写ベルト51上に重畳して転写された各色トナー像を記録媒体である用紙Pに一括転写する二次転写部とから構成されている。
一次転写ローラ52は、例えばステンレス製の導電性芯材の外周にゴム製の導電性発泡弾性体を被覆して構成されている。そして、一次転写ローラ52では、この導電性発泡弾性体に、イオン伝導性を有する物質を混入させることで、抵抗調整を行っている。
中間転写ベルト51を挟み感光体ドラム31に対向して中間転写ベルト51を押圧する押圧部材としての一次転写ローラ52は、初期状態における体積抵抗率が例えば、10Ω・cm〜10Ω・cmの範囲内に設定され、硬度(アスカC)が30°〜50°の範囲内にあるものを用いることが好ましい。
なお、一次転写ローラ52に対し、イオン伝導性を有する物質に加えて、例えばカーボンブラック等の電子伝導性を有する物質を混入させて抵抗調整を行うようにしても良い。また、一次転写ローラ52の直径は、例えば、16mm〜25mmとすることができる。
一次転写ローラ52には、出力電流値を調整可能な電源13aが接続されており、その一方で感光体ドラム31の基材31aは接地されている。電源13aは、予め定められた制御を行うことにより一次転写ローラ52に正極性の一次転写バイアスを印加する。
そして、電源13aから一次転写ローラ52、中間転写ベルト51および感光体ドラム31を通して一次転写バイアスに基づく転写電流が流れることにより、感光体ドラム31と中間転写ベルト51との間に転写電界を形成し、感光体ドラム31上のトナー像を中間転写ベルト51上に転写する。
一次転写ローラ52の中心軸は、感光体ドラム31の中心軸に対して、中間転写ベルト51の移動方向に一定距離(S)ずらして配置されている。そのために、一次転写のニップ部において中間転写ベルト51が感光体ドラム31との巻き付き量(ラップ量)が増加し、より確実にトナー像を一次転写することができる。
(2.2)一次転写ローラの押圧機構
本実施形態では、一次転写ローラ52の押圧力を増減させて感光体ドラム31と中間転写ベルト51との接触圧を増減させる押圧機構を備えている。図3は、一次転写ローラ52の押圧機構55を示した図である。
押圧機構55は、図示しないモータおよび駆動伝達機構を介して連結された伝達軸55a、伝達軸55aに取り付けられた偏心カム55bを有している。
一次転写ローラ52は、一次転写ローラ52の軸52aを支える軸受け52b、軸受け52bを支えて一次転写ローラ52の軸52aを押圧するスプリング(押しバネ)52c、スプリング52cや軸受け52bを支える一次転写ローラホルダ52dを備えている。
この一次転写ローラ52の押圧機構55は、偏心カム55bの回動により、一次転写ローラホルダ52dを図中の矢印方向に移動させることにより、スプリング52cの押圧力を増減させる。
(2.3)二次転写部の構成
図4は、本実施形態の画像形成装置1における二次転写部の構成を更に詳しく説明するための図である。
二次転写部は、二次転写ローラ53、バックアップローラ54、および給電ローラ56を備える。
二次転写ローラ53は内側から順に、回転軸53a、発泡層53b、ソリッド層53c、およびコート層53dを備える。
回転軸53aは例えばステンレス等の金属製シャフトで構成される。発泡層53bは例えばエピクロルヒドリンゴムやウレタンゴム等を発泡させたもので構成される。またソリッド層53cはエピクロルヒドリンゴムやウレタンゴム等で構成される。更にコート層53dはフッ素ゴム等にて構成される。
二次転写ローラ53の体積抵抗率は、例えば、10Ω・cm〜1010Ω・cmの範囲内に設定される。
またバックアップローラ54は内側から順に、回転軸54aおよび弾性層54bを備える。これらのうち回転軸54aはステンレス等の金属製シャフトにて構成される。また弾性層54bはEPDMあるいはエピクロルヒドリンゴム等のゴム材料にて単層あるいは複層に構成される。
そして、バックアップローラ54の体積抵抗率は、例えば、10Ω・cm〜1010Ω・cmの範囲内に設定される。
給電ローラ56は、アルミニウム等からなる金属にて構成されている。給電ローラ56には、電源13bが接続されている。この電源13bは、予め定められた制御を行うことにより、給電ローラ56を介してバックアップローラ54に正極性の二次転写バイアスを印加する。
そして、二次転写バイアスに基づく転写電流が流れることにより、二次転写ローラ53とバックアップローラ54との間に転写電界を形成し、中間転写ベルト51上のトナー像を用紙Pに転写する。
(3)転写装置の作用
(3.1)縁無し印刷
ここで、縁無し印刷について説明する。
画像形成装置1は、用紙Pの端部の全周に渡って余白部を設けて画像を印刷する縁あり印刷モードと、余白部を設けず用紙Pの端部に至るまで画像を印刷する縁無し印刷モードを有している。
尚、係る縁無し印刷モードの有無は、画像形成装置1の動作を制御するコントローラ11により判断される。
図5(a)は縁あり印刷(以下、通常印刷と記す)を、図5(b)は縁無し印刷を示している。縁あり印刷時には、トナー像は用紙P内に全て収まり、用紙Pの周辺に上余白(mh)・下余白(mb)・左余白(ml)・右余白(mr)の周辺余白が存在する。
これに対し縁無し印刷は、トナー像が用紙Pの端部にまで達しており、周辺余白がなくなる。図5(b)においては、上余白・下余白・左余白・右余白のすべてがない状態を図示してあるものの、一部の端部に余白がなければ縁無し印刷とする。
図6は、縁無し印刷時のトナー像形成を説明する図である。図6(a)は中間転写ベルト51上に形成されるトナー像サイズを表しており、縦はIv、横はIhである。また、図6(b)は用紙Pのサイズを表しており、縦はPv、横はPhである。
トナー像と用紙Pのサイズ関係はPv<Iv、Ph<Ihとなるように設定される。つまり、用紙Pが前後左右に少々ずれて給紙されても、用紙Pに余白が生じることがないように、トナー像のサイズは選択されている用紙サイズより若干大きくなるように形成される。
中間転写ベルト51上には、破線で示したIv×Ihサイズのトナー像が形成される。Iv×Ihサイズのトナー像は、中間転写ベルト51により、二次転写部へ向かって搬送される。一方、用紙Pは、レジストローラ対23によってタイミング制御され、トナー像が二次転写部に進入するのに合わせて二次転写部に搬送される。
図7は、二次転写部における中間転写ベルト51と、中間転写ベルト51上から用紙Pへ転写されるトナーと、用紙P及び二次転写ローラ53との関係を説明するための断面模式図である。
図7(a)に示すように、用紙Pのサイズよりもトナー像のサイズが大きいため、トナー像の先後端及び左右端は二次転写ローラ53上に転写される。
すなわち、二次転写部では、Iv×Ihサイズのトナー像が、Pv×Phサイズの用紙Pに転写され、二次転写ローラ53に付着したトナーは、二次転写中に用紙Pの裏面に移行し、用紙Pの裏面を汚す課題がある。
本実施形態に係る画像形成装置1においては、縁無し印刷モードが選択された場合に、一次転写ローラ52の押圧力を増加させて感光体ドラム31と中間転写ベルト51との接触圧を増加させる。
画像形成装置1において、縁無し印刷モードが選択されると、画像形成装置1の動作を制御するコントローラ11により指示を受けたモータが回転駆動される。
そして、図3に示す伝達軸55aがモータの動作によって回動すると、偏心カム55bも回動し、この偏心カム55bが当接している一次転写ローラホルダ52dを押すことで、スプリング52cの圧縮高さが減少し、スプリングの押圧力は増加する。
その結果、一次転写ローラ52は、一次転写ローラ52の軸52aを支える軸受け52bとともに、中間転写ベルト51を介して感光体ドラム31へ押圧され、一次転写ローラ52の押圧力が増加する。
図7(b)には、縁無し印刷時に、一次転写ローラ52の押圧力を増加させた場合の、二次転写部における中間転写ベルト51上から用紙Pへ転写されるトナーと、二次転写ローラ53へ移行するトナーを説明するための断面模式図である。
一次転写部において、一次転写ローラ52の押圧力を増加させるために、トナーと中間転写ベルト51の付着力が強くなり、非通紙部のトナーは転写されにくくなる。
その結果、二次転写ローラ53の用紙Pの領域外へのトナー移動が少なくなり、用紙裏面汚れや、用紙側面の汚れが減少する。
図8には、一次転写ローラ52の押圧力と用紙裏面汚れとの関係を示す。
尚、用紙裏面汚れを定量化するために、用紙裏面汚れの度合いを明度(L*)で表している。図8において、横軸は一次転写ローラ52の押圧力を示している。
A点は、通常印刷時の一次転写ローラ52の押圧力で一次転写した場合の、用紙裏面の明度を示しており、この場合L*=88.5であった。
B点は、一次転写ローラ52の押圧力を増加させて一次転写した場合の、用紙裏面の明度を示しており、この場合L*=90.8であった。尚、用紙Pの白紙部の明度はL*=94.5であった。
このように、本実施形態に係る画像形成装置1においては、縁無し印刷モードが選択された場合に、一次転写ローラ52の押圧力を増加させて感光体ドラム31と中間転写ベルト51との接触圧を増加させることにより、トナーと中間転写ベルト51の付着力が強くなるため、非通紙部のトナーは転写されにくくなる。
その結果、二次転写ローラ53の用紙Pの領域外へのトナー移動が少なくなり、用紙裏面汚れや、用紙側面の汚れが減少する。
「第2実施形態」
本実施形態に係る画像形成装置1Aは、縁無し印刷モードが選択された場合に、一次転写ローラ52の押圧力を増加させるとともに、二次転写部における二次転写ローラ53への二次転写バイアスの印加電圧を増加させる。
従って、本実施形態の画像形成装置1Aの基本構成は第1実施形態の画像形成装置1と同様であり、第1実施形態の画像形成装置1と共通の構成要素には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
縁無し印刷モードが選択された場合に、一次転写ローラ52の押圧力を増加させた場合、トナーと中間転写ベルト51の付着力が強くなるため、非通紙部のトナーは転写されにくくなる。一方、中間転写ベルト51上の用紙Pと対向した領域のトナーも用紙Pへ転写されにくくなる。
図9に、用紙上に転写され定着されたトナー像の濃度と二次転写バイアスの印加電圧との関係の一例を、一次転写ローラ52の押圧力をパラメータにして示す。
図9で、実線は通常印刷時における一次転写ローラ52の押圧力で一次転写されたトナー像が二次転写された場合の画像濃度、破線は縁無し印刷時に一次転写ローラ52の押圧力を増加させて一次転写されたトナー像が二次転写された場合の画像濃度を示す。
このように、一次転写ローラ52の押圧力を増加させて一次転写されたトナー像を二次転写して最大濃度が得られる二次転写バイアスの印加電圧は、C点(V1)からD点(V2)へ変化する。
そこで、画像形成装置1Aは、縁無し印刷モードが選択された場合に、一次転写ローラ52の押圧力を増加させるとともに、二次転写部における二次転写ローラ53への二次転写バイアスの印加電圧を増加させ、用紙P上に転写される画像濃度を維持することができる。
尚、図7(b)の二次転写部の断面模式図に示すように、中間転写ベルト51と二次転写ローラ53との厚み方向において、用紙Pは二次転写ローラ53の圧力を受け、トナーを介して中間転写ベルト51と密着するが、用紙Pの外側(非通紙領域)においては、二次転写ローラ53と中間転写ベルト51とは、用紙Pの厚みに相当するスペースが形成されるために密着しにくくなっている。
従って、二次転写バイアスの印加電圧を増加させた場合、用紙Pへの転写率は向上するが、用紙Pの外側(非通紙領域)においては、二次転写電界は相対的に小さくトナーは移動しにくく、用紙裏面汚れや用紙側面の汚れの発生は抑えられる。
すなわち、本実施形態に係る画像形成装置1Aは、縁無し印刷モードが選択された場合に、一次転写ローラ52の押圧力を増加させるとともに、二次転写部における二次転写ローラ53への二次転写バイアスの印加電圧を増加させることにより、用紙上の画質を維持したまま用紙裏面汚れや用紙側面の汚れを抑えることができる。
以上、本発明に係る実施形態を詳述したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内で種々の変更を行うことが可能である。
本実施形態では画像形成装置1、1Aは、いわゆるタンデム型であったが、これに限られるものではない。例えば、トナー像の転写を行なうのに中間転写ベルト51を例とするトナー像転写体と、トナー像転写体を挟みこのトナー像転写体を押圧する一次転写ローラ52を例とする押圧部材及びトナー像転写体上のトナー像を記録媒体に二次転写する二次転写ローラ53を例とする二次転写対向部材を備える画像形成装置であれば、上記の手法を使用することができる。
1、1A・・・画像形成装置
10・・・制御装置
11・・・コントローラ
12・・・画像処理部
13・・・電源装置
20・・・給紙装置
30・・・感光体ユニット
31・・・感光体ドラム
32・・・帯電ローラ
40・・・現像装置
42・・・現像ローラ
50・・・転写装置
51・・・中間転写ベルト
52・・・一次転写ローラ
52a・・・一次転写ローラ軸
52b・・・一次転写ローラ軸軸受
52c・・・押圧スプリング
52d・・・一次転写ローラホルダ
53・・・二次転写ローラ
54・・・バックアップローラ
55・・・押圧機構
55a・・・伝達軸
55b・・・偏心カム
56・・・給電ローラ
60・・・定着装置

Claims (2)

  1. トナー像を保持するトナー像保持体と、
    前記トナー像保持体に中間転写体を挟んで対向し、前記中間転写体を押圧して前記トナー像保持体に保持された前記トナー像を前記中間転写体上に転写させる一次転写部材と、
    前記中間転写体に対向し、記録媒体の裏面に接触して電荷を付与することにより前記中間転写体上の前記トナー像を前記記録媒体上に転写させる二次転写部材と、
    前記記録媒体に対して余白を設けることなく前記トナー像を形成する縁無し印刷の有無を判断する判断手段と、
    前記一次転写部材の前記中間転写体に対する押圧力を調整する押圧機構と、
    を備え、
    前記縁無し印刷時に前記一次転写部材の押圧力を通常印刷時よりも大きくする、
    ことを特徴とする画像形成装置。
  2. 前記縁無し印刷時に前記一次転写部材の押圧力を通常印刷時よりも大きくした場合に、前記二次転写部材に付与する二次転写電圧を通常印刷時よりも増加させる、
    ことを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
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