JP6394016B2 - 画像形成装置 - Google Patents
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Description
また、異常転写などの画像不良を防止すると共に、中間転写ベルトや2次転写ベルトからの転写材の分離を確実に行えるようにするために、高い体積抵抗率の中間転写ベルトを用いて、2次転写ローラを上流側にオフセットする技術が知られている。このような技術としては、例えば特許文献2が挙げられる。
図1に示すように、プリンタ100は、装置本体101の上部に配置された画像形成部102と、画像形成部102の下方に配置された転写部としての転写ユニット7と、転写ユニット7の下方に配置された給紙部103と、転写ユニット7の左方に配置された定着部104と、定着部104の左方に配置された排紙部105とを備えている。
プロセスユニット6Yは、感光体1Y、帯電装置2Y、現像装置5Y及びドラムクリーニング装置4Yを図示しないカートリッジ筺体フレームに一体的に備え、装置本体101に対して着脱自在に設置されるプロセスカートリッジを構成している。他のプロセスユニット6M,6C,6Kも上記と同様にそれぞれプロセスカートリッジを構成している。これにより、プロセスユニット6Y,6M,6C,6Kを構成する上記各構成部品、現像剤等の交換の操作性向上が図られている。
なお、2次転写ローラと数本の支持ローラと駆動ローラにより紙搬送ベルトを架け渡し、2次転写ローラ18と、2次転写対向ローラ12との間に、中間転写ベルト8及び紙搬送ベルトを挟み込んだ構成としてもよい。
ベルトクリーニング装置20は、中間転写ベルト8と一体的に交換可能になっている。ベルトクリーニング装置20と中間転写ベルト8とで寿命設定が異なる場合には、ベルトクリーニング装置20を中間転写ベルト8とは独立してプリンタ本体に着脱可能としてもよい。
給紙部103に接続された給紙路43の下流側である2次転写ニップの手前近傍には、給紙部103から送られてきた記録紙Pを受け入れて2次転写ニップに向けて所定のタイミングで送り出すレジストローラ対46が配設されている。
また、本プリンタ100は、現像装置5Y,5M,5C,5Kに対してY,M,C,Kトナーを補給するY,M,C,K用のトナーボトルを着脱可能に収容するトナー補給装置47も備えている。また、図1に示すように、プリンタ100は、上記した各部・装置の動作を制御する制御部38、及び図示しない環境条件検知手段である温湿度検知センサも備えている。
上述したプリンタ100の動作では、フルカラー画像形成動作について説明したが、単色トナー画像や2色以上の重ね合わせトナー画像を形成することも勿論可能になっている。即ち、上記図示しないパーソナルコンピュータから送信されてくる画像形成モードとして、単色のトナー画像を形成する単色画像モード若しくはモノクロ画像モードと、2色以上の重ね合わせトナー画像を形成するカラー画像モードとがある。これらの各モードに合わせて、1次転写部において4つの1次転写ローラ9Y,9M,9C,9Kのうちの何れか1つ、又は何れか2つ以上を上昇変位させることで、対応する感光体1Y,1M,1C,1Kに中間転写ベルト8を接触させてトナー画像を形成する。
ここで、弾性層の厚さが0.07[mm]未満よりも薄いと、2次転写ニップ部Nで中間転写ベルト8上のトナーに対する圧力が高くなることで、転写中抜けが発生しやすくなり、更にはトナーの転写率が低下する点から好ましくない。また、弾性層の厚さが0.8[mm]を超えると、ドット再現性(弾性層の伸び縮みにより、ドット形状が崩れてしまう。これは弾性層が厚いほど悪い。)の点から好ましくない。
しかし、いずれにしても転写するために必要な転写圧をかけることで、記録紙Pである用紙は中間転写ベルト8に対して高い密着性を持たされることで、2次転写ニップ部Nを出ても記録紙Pが中間転写ベルト8から分離されずに分離不良を起こすことがある。これは、ローラ状の回転部材である上記した2次転写ローラ18を用いたような方式において顕著である。
そこで、以下、説明する本発明を適用した実施形態1では、一例であるが、図3に示すように2次転写ベルト方式である2次転写ベルトユニット49を用いている。
図3を参照して、本発明の実施形態1を説明する。図3は、本発明の実施形態1に係るプリンタで採用している転写ユニット7Aの概略構成図である。
実施形態1は、図1に示したプリンタ100と比較して、転写ユニット7に代えて、転写部としての転写ユニット7Aを用いる点が主に相違する。この相違点以外の実施形態1の構成は、図1に示したプリンタ100と同様である。以下、上記相違点を中心に実施形態1の構成及び動作を詳述する。実施形態1の転写ユニット7Aは、図1及び図2の転写ユニット7と比較して、中間転写ユニット19に代えて、中間転写ユニット19Aを用いる点、2次転写ローラ18に代えて、2次転写ローラ51等を有する2次転写ベルトユニット49を用いる点が相違する。
ここで、中間転写ベルト8、斥力ローラ12A、テンションローラ16(図2参照)、ベルトクリーニング装置20(図2参照)、転写前ローラ34、電源33、潤滑剤塗布装置35(図2参照)は、中間転写ユニット19Aを構成している。
上述したとおり、中間転写ベルト8は、感光体1Y,1M,1C,1K上のトナー像を1次転写されて、転写材としての記録紙Pに2次転写させる2次転写部としての2次転写ニップ部Nまで搬送する、上記した弾性層を有している。
なお、2次転写ベルトユニット49を構成する構成部品のうち、2次転写ベルト50、2次転写ローラ51、分離ローラ52は一般的に必要な構成要素であり、クリーニング対向ローラ53、光学センサ対向ローラ55は必要に応じて設けてもよい。
光学センサ31は、図2に示した中間転写ベルト8上の位置から図3に示す位置に変更して配置したものである。本実施形態では、光学センサ31を画像濃度調整に用いている。即ち、本実施形態では作像条件を調整するための調整モードを有しており、この作像条件を調整する際に、現像バイアスや帯電バイアスを変化させてテストパッチを作成する。そして、そのテストパッチを2次転写ベルト50上に転写して、光学センサ31でテストパッチのトナー濃度を検知することで上記調整を行う。
株式会社リコー製の「Type−6000,70W」を用い、薄紙としては、「NBSリコー複写印刷用紙45k紙」を用いた。
図4の実験結果の評価として、○は放電の異常画像が出ないもの、△は良く見ると僅かながら発生しているもの、×は放電異常が容易に見つかるものをそれぞれ表している。電流が高い方が電圧が高くなるため、放電に対して厳しい。そのため、より幅広い電流域で(高電流で)放電が出ないほど余裕がある。
なお、図4の実験結果(の数値)は、あくまでも本実施形態の構成の一例においてのものであり、一般的に中間転写ベルトの厚さや各ローラ径・硬度・プロセス線速など様々な要因により放電の余裕度は変わるので、必要なプレニップ量は画像形成装置ごとに異なる。ただし、同じ構成であればPIベルトに比べて、弾性中間転写ベルトは放電への余裕度が小さいと言える。
そのため、「弾性中間転写ベルト+2次転写ベルト方式」においては、転写性と用紙分離性の観点から幅広い用紙種類(紙種)対応力を提供することができるものの、放電起因の異常画像が発生しやすいという課題があった。そこで、本実施形態では「弾性中間転写ベルト+2次転写ベルト方式」において、2次転写ローラ51を転写材搬送方向Xの上流側にオフセットさせることで、従来よりも十分なプレニップを形成して異常放電を防止するところに最大の特徴がある。なお、転写材搬送方向Xは、用紙搬送方向であると共にシート搬送方向でもある。
本実施形態では、2次転写のバイアス制御として、上述したように定電流制御を用いている。これは、転写部材である斥力ローラ12Aと転写材である記録紙Pの抵抗によらず、2次転写ニップ部Nに対して一定の転写電圧(=転写電界)を得られるようにするためである。
記録紙Pが2次転写ニップ部Nに入る際、2次転写バイアスを印加している斥力ローラ12X,12Aの中間転写ベルト8表面と記録紙P(図の上面)との間の空隙で放電が発生することをプレニップ放電と呼称している。例えば、図6(a)のように、2次転写ローラ51Xを転写材搬送方向Xに対してオフセットさせていない場合、斥力ローラ12Xと記録紙Pとの間に入口の空隙ができており、プレニップ放電が発生する。なお、斥力ローラと呼ぶのは、2次転写バイアスを印加しているローラが、負帯電のトナーに対して負極性のバイアスをかける斥力で転写しているためである。
上記のプレニップ放電は、2次転写ローラ51,51Xの電圧や中間転写ベルト8、斥力ローラ12X,12A、2次転写ベルト50(図6(a)及び図6(b)では省略している)の抵抗、材質、記録紙Pの種類、搬送の状態などによって発生のしやすさが異なる。中間転写ベルト8が弾性ベルトの場合、特にプレニップ放電が発生しやすいことが図4を用いて説明した実験によりわかった。したがって、従来の程度のオフセット量では放電を防ぐことができなかったが、本実施形態例のように従来以上にオフセット量を増やすことにより放電を未然に防止することができる。
しかしながら、中間転写ベルトとして弾性ベルトを使用している場合、弾性層を有さない中間転写ベルトと同じようなオフセット構成では異常放電が発生してしまうという問題は解消できていない。そのため、上述した本実施形態の効果を奏することは到底望めない。
図7及び図8を参照して、実施形態1の変形例1について説明する。図7は変形例1の要部の制御構成及び転写ユニットを示す簡略的なブロック図、図8は画像面積率に応じて変更される転写電流の補正データテーブルに係る図表である。
本変形例1では、実施形態1をベースに更に放電余裕度を上げるために、2次転写バイアスの制御に特徴を持たせている。構成としては実施形態1と同様に、「弾性中間転写ベルト+2次転写ベルト方式」で、2次転写ローラ51を転写材搬送方向Xの上流側にオフセットさせている。この構成を用いることで、プレニップ放電に対する余裕度が向上することは既に述べたが、このプレニップ放電は当然ながら2次転写バイアスが大きいほど異常画像となりやすい。また、仮に放電していたとしても、トナーの有する電荷量が大きければ、トナーが電荷を運ぶことで、あるいは放電を受けても十分に中間転写ベルトに対して吸着することで異常画像となりにくい。あるいは2色重ねなどトナーの総量が多ければ、やはり放電に対して余裕がある。トナーの特性にも依存しており、例えばトナーの抵抗が高ければ放電に対する余裕度は向上する。逆にいえば、トナーの抵抗が低かったり、導電剤としてそのようなものを用いたりする場合には異常画像になりやすい。例えば、黒トナーの着色剤として、カーボンブラックがよく使用されるが、カーボンブラックは導電性を有しているため、抵抗が下がりやすく、仮に抵抗が下がっていなくとも放電に対して他の色のトナーに比べて弱くなるということがある。
そこで、本変形例1では、実施形態1から更に放電の余裕度を向上させるために、2次転写バイアスの制御として2次転写部である2次転写ニップ部Nの画像面積率に応じて2次転写バイアスを制御することで更に余裕度を向上させる。
本変形例1における上記各部・装置ユニットの主な駆動部としては、図1に示す転写ユニット7Aの2次転写バイアス用の電源33(電源回路等を含む)、がある。また、図7には示していないが、図1で説明したように、画像形成部102、給紙部103、定着部104、排紙部105に配設されているモータやソレノイド等のアクチュエータが挙げられる。
2次転写ニップ部Nで記録紙Pに転写される中間転写ベルト8上のトナー像には、単色あるいは2色以上の重ね合わせトナー像が含まれる。
操作表示部58には、プリンタ100に対して各種動作を指示するためのキーやスイッチ類、液晶表示装置等の表示・報知手段が設けられている。操作表示部58と制御部38とは、画像形成条件信号や液晶表示装置を駆動制御する指令信号を送受信している。
なお、画像処理部39は制御部38の構成に組み込んで、画像処理用のCPUとしてもよい。また、制御部38へ送信される画像データ信号は、上記したものに限らず、パーソナルコンピュータ40とは別に、プリンタ100にスキャナなどの画像読み取り装置を設置して、この画像読み取り装置で読み取られた原稿画像の画像データであってもよい。
具体的には、制御部38のCPU38aは画像面積率の計算として、副走査方向(中間転写ベルト8の回転方向)ごとに50mmの間隔で計算しており、その計算結果ごとに図8の対応表に基づいて制御を行っている。副走査方向(ベルト回転方向)の間隔は狭いほど高い効果を得られるが、本変形例1のように50mmでも十分に効果があり、更に間隔が広くてもある程度の効果はある。
図8に基づいて制御を行うと、例えば単色の全ベタ画像を印字した際には100%相当の出力を行う。この100%とは目標の転写電流である基準転写電流をそのまま出力するということであり、例えば今の場合は−120μAである。画像面積率が5%である場合は、図表より40%となり、−120μA×40%=−48μAとなる。
図9及び図10を参照して、変形例1の変形例2について説明する。図9は変形例2の要部の制御構成及び転写ユニットを示す簡略的なブロック図、図10は絶対湿度に応じて変更される転写電流の補正データテーブルに関する図表である。
本変形例2では変形例1をベースに、更に、プリンタ100内の温湿度検知結果を元に転写電流の補正を行うことで、更に放電余裕度を向上させるものである。変形例2の制御構成は、変形例1のそれと比較して、図9に示すように温湿度センサ59を新設した点、制御部38に代えて、制御部38Aを用いる点が主に相違する。この相違点以外の変形例2の構成は、変形例1と同様である。
本変形例2の制御部38Aは、変形例1の制御部38の機能に加えて、温湿度センサ59により検知された温湿度に応じて、目標の2次転写バイアス電流を変える第2の制御手段としての機能を併せ持っている。制御部38AのROM38bには、CPU38aの機能を発揮させるための制御プログラムや、必要な関係データ等が予め記憶されている。必要な関係データとしては、画像面積率や絶対湿度を計算するための計算式や目標の2次転写バイアス電流値等の固定データ、図8のデータテーブルの他に、図10に示す絶対湿度と転写電流とのデータテーブル等が挙げられる。
一方で、転写性においてもそれほど高い電流を必要としていないため、目標の転写電流として下げたほうが転写性・放電防止(更には中間転写ベルトに対する吸着力も小さくなるので分離性も良くなる)の観点から好ましい。
そこで、図10において、10℃、15%RHのときの絶対湿度1.41では補正率として80%となっている(この絶対湿度の算出は前述の数1による)。今仮に、この環境で40%の画像を印字した場合、先の画像面積補正と合わせて、目標の2次転写電流としては、−120μA×70%(画像面積率による補正)×80%(環境条件による補正)=−67.2μAとなる。
図11〜図14を参照して、変形例2の変形例3について説明する。図11は変形例3の要部の制御構成及び転写ユニットを示す簡略的なブロック図、図12は2次転写部の合成抵抗検知を行う際の動作順序を示すフローチャートである。図13は絶対湿度毎の判定テーブルを示す図表である。
本変形例3では変形例2をベースに、更に、2次転写部の合成抵抗検知を行い、その検知結果に応じて転写電流を補正することで、放電余裕度を更に向上させるものである。
変形例3の制御構成は、変形例2のそれと比較して、図11に示すように、2次転写部の合成抵抗検知を行うための電圧計60を新設した点、制御部38Aに代えて、制御部38Bを用いる点が主に相違する。この相違点以外の変形例3の構成は、変形例2と同様である。
制御部38Bは、合成抵抗検知手段の代用としての電圧計60により検知された合成抵抗(の代用値である電圧)に応じて、目標の2次転写バイアス電流を変えるように2次転写バイアス用の電源33を制御する第3の制御手段として機能する。制御部38BのROM38bには、制御部38BのCPU38aの機能を発揮させるための制御プログラム(図12のフローチャート)や、必要な関係データ等が予め記憶されている。必要な関係データとしては、画像面積率や絶対湿度を計算するための計算式、目標の2次転写バイアス電流値等の固定データ、図8のデータテーブルの他に、図10、図13や図14に示すデータテーブル等が挙げられる。
なお、上記合成抵抗検知手段の具体的構成である電圧計60は、2次転写バイアス用の電源33及びその電源回路中に通常含まれるものである。
次いで、その検知結果に対して、図13に示す図表(データテーブル)により区分1〜区分5に分けるデータ処理が制御部38BのCPU38aによって自動的に行われる(ステップS4)。なお、図13は絶対湿度毎の判定テーブルとなっている。これは、環境条件によって2次転写部を構成する上記各部材の抵抗が変るため、どの環境で検知したかによって、条件を変えている。
なお、上記した一連の合成抵抗検知及び絶対湿度毎の判定テーブルの作成動作は、例えば電源オン時の準備動作中や作像開始時の転写ユニット7Aの回転時に実施することで、動作時間の短縮も可能である。
本実施形態の画像形成装置は、図3に示すように、弾性層を有する中間転写ベルト8と、2次転写ベルト50と、中間転写ベルト8を支持する斥力ローラ12Aと、2次転写ベルト50を支持する2次転写ローラ51と、を備え、斥力ローラ12Aと2次転写ローラ51との間の2次転写ニップ部Nで、転写バイアスによって中間転写ベルト8上のトナー像を用紙へ転写する。中間転写ベルト8は、斥力ローラ12Aの軸中心と2次転写ローラ51の軸中心とを結ぶ直線L1(1点鎖線で示す:図5も参照)よりも転写材搬送方向Xでもある用紙搬送方向上流側で2次転写ベルト50を介して2次転写ローラ51に巻きつくように配置される。また、2次転写ベルト50は、直線L1よりも用紙搬送方向下流側で中間転写ベルト8を介して斥力ローラ12Aに巻きつくように配置される。これにより、凹凸紙等の転写性を確保しつつ、用紙の分離性と転写前の放電による異常画像の防止とを解決することができる。
2Y,2M,2C,2K 帯電装置(帯電手段)
3 光書込ユニット(露光手段)
4,4M,4C,4K ドラムクリーニング装置(クリーニング手段)
5Y,5M,5C,5K 現像装置(現像手段)
6Y,6M,6C,6K プロセスユニット(プロセスカートリッジ)
7A 転写ユニット
8 中間転写ベルト
12A 斥力ローラ(第1の回転部材、第1ローラの一例)
19A 中間転写ユニット
33 2次転写バイアス用の電源(2次転写バイアス印加手段の一例)
38 制御部(第1の制御手段の一例)
38A 制御部(第2の制御手段の一例)
38B 制御部(第3の制御手段の一例)
49 2次転写ベルトユニット
50 2次転写ベルト
51 2次転写ローラ(第2の回転部材、第2ローラの一例)
59 温湿度センサ(温湿度検知手段、環境条件検知手段の一例)
60 電圧計(合成抵抗検知手段の一例)
100 プリンタ(画像形成装置の一例)
N 2次転写ニップ部(2次転写部の一例)
P 記録紙(転写材、用紙、シート状記録媒体の一例)
X 転写材搬送方向
Claims (9)
- トナー像が繰り返し形成される像担持体と、
前記像担持体上のトナー像を1次転写されて、転写材に2次転写させる2次転写部まで搬送する、弾性層を有する中間転写ベルトと、
2次転写後の転写材を吸着搬送する2次転写ベルトと、
前記中間転写ベルトを支持する第1の回転部材と、
前記2次転写部で前記中間転写ベルトと前記2次転写ベルトとを介して前記第1の回転部材に接触可能で、且つ前記2次転写ベルトを支持する第2の回転部材と、を備え、
前記2次転写部で前記2次転写ベルトと前記中間転写ベルトとの間に転写材を挟持した状態で2次転写バイアスを加えて、前記中間転写ベルト上のトナー像を転写材に転写させる画像形成装置であって、
前記2次転写バイアスは一定印加とAC印加とを重畳する印加バイアスで、前記第1の回転部材に前記2次転写バイアスが印加され、前記第2の回転部材はアースされており、
前記中間転写ベルトの走行経路が前記2次転写部の上流側で前記2次転写ベルトを介して前記第2の回転部材に沿い、前記2次転写ベルトの走行経路が前記2次転写部の下流側で前記中間転写ベルトを介して前記第1の回転部材に沿うように配置されており、
前記2次転写バイアスの定電流が−60μAから−120μAのときに、前記中間転写ベルトが前記第2の回転部材に巻きついている部分の長さであるプレニップ量が4mm以上である画像形成装置。 - 請求項1記載の画像形成装置において、
前記第2の回転部材の硬度は、前記第1の回転部材のそれと比べて高いことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1又は2記載の画像形成装置において、
前記2次転写バイアスを加える2次転写バイアス印加手段と、
前記2次転写部で転写材に転写される前記中間転写ベルト上のトナー像に対応した画像面積率を、前記像担持体への潜像形成のための画像データに基づいて算出する画像面積率算出手段と、
前記画像面積率算出手段により算出された画像面積率に応じて、目標の2次転写バイアス電流を変えるように前記2次転写バイアス印加手段を制御する第1の制御手段と、
を備えることを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1ないし3の何れか1つに記載の画像形成装置において、
前記2次転写バイアスを加える2次転写バイアス印加手段と、
前記画像形成装置内の温湿度を検知する温湿度検知手段と、
前記温湿度検知手段により検知された温湿度に応じて、目標の2次転写バイアス電流を変えるように前記2次転写バイアス印加手段を制御する第2の制御手段と、
を備えることを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1ないし4の何れか1つに記載の画像形成装置において、
前記2次転写バイアスを加える2次転写バイアス印加手段と、
前記2次転写部における、前記中間転写ベルト、前記第1の回転部材、前記2次転写ベルト及び前記第2の回転部材の電気抵抗を合わせた合成抵抗を検知する合成抵抗検知手段と、
前記合成抵抗検知手段により検知された合成抵抗に応じて、目標の2次転写バイアス電流を変えるように前記2次転写バイアス印加手段を制御する第3の制御手段と、
を備えることを特徴とする画像形成装置。 - 弾性層を有する中間転写ベルトと、
2次転写ベルトと、
前記中間転写ベルトを支持する第1ローラと、
前記2次転写ベルトを支持する第2ローラと、を備え、
前記第1ローラと前記第2ローラとの間の転写ニップで、転写バイアスによって前記中間転写ベルト上のトナー像を用紙へ転写する画像形成装置であって、
前記転写バイアスは一定印加とAC印加とを重畳する印加バイアスで、前記第1ローラに前記転写バイアスが印加され、前記第2ローラはアースされており、
前記中間転写ベルトは、前記第1ローラの軸中心と前記第2ローラの軸中心とを結ぶ直線よりも用紙搬送方向上流側で前記2次転写ベルトを介して前記第2ローラに巻きつき、
前記2次転写ベルトは、前記直線よりも用紙搬送方向下流側で前記中間転写ベルトを介して前記第1ローラに巻きついており、
前記転写バイアスの定電流が−60μAから−120μAのときに、前記中間転写ベルトが前記第2ローラに巻きついている部分の長さであるプレニップ量が4mm以上である画像形成装置。 - 請求項6記載の画像形成装置において、
前記中間転写ベルトの前記弾性層は、基層の上に積層されることを特徴とする画像形成装置。 - 請求項7記載の画像形成装置において、
前記中間転写ベルトは、前記弾性層の上にコートされたコート層を有することを特徴とする画像形成装置。 - 請求項6ないし8の何れか1つに記載の画像形成装置において、
前記第2ローラの硬度は、前記第1ローラの硬度よりも高いことを特徴とする画像形成装置。
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