JP2005107033A - 画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 色ずれが少なく、かつ、転写抜けやクリーニング不良等の不具合が少ない画像形成装置を提供する。
【解決手段】 トナーを保持する像担持体と、複数のローラに巻回されて張設され、前記ローラの回転によって幅方向と垂直な方向に無端走行し、外周面が前記像担持体と接する中間転写ベルトと、前記複数のローラの1つであり、前記外周面と反対側の内周面から前記中間転写ベルトに接し、電圧が印加され、静電力によって前記トナーを前記中間転写ベルトに転写させる転写ローラと、前記複数のローラの少なくとも1つのローラの軸方向の両端側または一端側に近接して配置され、前記中間転写ベルトの側面に接触することにより前記中間転写ベルトの前記幅方向への移動を規制する規制部材と、を備え、前記中間転写ベルトの体積電気低効率が1×109[Ω・cm]以上1×1010[Ω・cm]以下で、前記転写ローラの硬度が28[アスカC]以上70[アスカC]以下であることを特徴とする。
【選択図】 図1
【解決手段】 トナーを保持する像担持体と、複数のローラに巻回されて張設され、前記ローラの回転によって幅方向と垂直な方向に無端走行し、外周面が前記像担持体と接する中間転写ベルトと、前記複数のローラの1つであり、前記外周面と反対側の内周面から前記中間転写ベルトに接し、電圧が印加され、静電力によって前記トナーを前記中間転写ベルトに転写させる転写ローラと、前記複数のローラの少なくとも1つのローラの軸方向の両端側または一端側に近接して配置され、前記中間転写ベルトの側面に接触することにより前記中間転写ベルトの前記幅方向への移動を規制する規制部材と、を備え、前記中間転写ベルトの体積電気低効率が1×109[Ω・cm]以上1×1010[Ω・cm]以下で、前記転写ローラの硬度が28[アスカC]以上70[アスカC]以下であることを特徴とする。
【選択図】 図1
Description
本発明は、画像形成装置に関する。
近年、オフィスでもカラー画像を扱う機会が多くなり、電子写真方式によるカラー画像形成装置、特にカラープリンタやカラーMFPがオフィスに設置されるようになってきた。現在、ある程度大きな事務所では、白黒複写機1台に、カラープリンタ1台という組み合わせで利用されているところが多いが、カラープリンタがより小さなオフィスに浸透するにしたがって、白黒複写機に置き換える形でのカラーMFPが望まれている。この場合、白黒複写の性能は白黒複写機と同等で、かつカラープリントができることが望まれる。現在最も普及しているカラー画像形成装置の方式は、中間転写装置を用い、1つの感光体上に1色ずつ画像を現像し、中間転写装置上に順次1次転写して、中間転写装置上で4色重ねた上で、紙(転写材)に一括転写する方式である。この方式は、感光体を4つ使用する方式と比べて、装置が小型化される。このような装置では、中間転写装置に中間転写ベルトを用いる場合が多い。この中間転写ベルトは、駆動ローラおよび従動ローラに巻回されて張設され、駆動ローラの回転によって無端走行する。
上記の中間転写装置の中間転写ベルトは、一般に、その厚さにムラがあり、また、その走行方向に沿った両端の長さが僅かに異なる。このため、この中間転写ベルトは、走行中に幅方向(走行方向を横切る方向)、すなわち各ローラの軸方向一端側に片寄ってしまうことが知られている。中間転写ベルトが片寄る方向(フロント側或いはリア側)は、中間転写ベルトによって固体差があり、また、中間転写ベルトを各ローラ間に掛け渡す方向によっても異なる。いずれにしても、中間転写ベルトが軸方向一端側に片寄って走行されると、片寄りの度合いが大きい場合には色ずれの原因の1つとなる。そこで、ベルトの幅方向の外側に規制部材を設けてベルトの側面を規制部材に摺接させたり(例えば、特許文献1参照)、ベルトの裏に突起(リブ、ビード)を設けてこの突起をローラの規制面に押し当てたりして(例えば、特許文献2参照)、ベルトの走行を安定させている。
また、上記のうちベルトの側面を規制部材に摺接さる方法では、中間転写ベルトの側面からやや離れた位置に摺接による応力が伝えられ、この位置に窪みや波打ちが生じ、これにより色ずれが生じることも知られている。そこで、この規制部材の位置を工夫し、中間転写ベルトが駆動ローラに接触する領域の走行方向に沿った中間位置より下流側で中間転写ベルトの側面と規制部材が摺接する位置に規制部材を設けることで、窪みや波打ちを減らす方法が提案されている(特許文献1参照)。
特開2001−97522号公報([0047]〜[0055])
特開平11−79458号公報(図3)
しかしながら、本発明者は、上記のように規制部材や突起を設けて中間転写ベルトの移動を規制する方法でも、十分に良質な画像は得られていないと考えていた。すなわち、上記の規制方法では、中間転写ベルトの大きな片寄りや大きな波打ちは防止され、色ずれは減らされる。しかし、ベルトの寄り力が大きい場合には、ベルトの波打ちを完全に防止することは困難になる。この波打ちにより、転写抜けや、ベルトのクリーニング不良(ブレードめくれ)等の不具合が発生する。これらの不具合により、十分に良質な画像は得られていないと考えていた。
本発明は、かかる課題の認識に基づくもので、その目的は、色ずれが少なく、かつ、転写抜けやクリーニング不良等の不具合が少ない画像形成装置を提供することである。
本発明の実施の形態の画像形成装置は、トナーを保持する像担持体と、複数のローラに巻回されて張設され、前記ローラの回転によって幅方向と垂直な方向に無端走行し、外周面が前記像担持体と接する中間転写ベルトと、前記複数のローラの1つであり、前記中間転写ベルトが前記像担持体と接する前記外周面と反対側の内周面から前記中間転写ベルトに接し、電圧が印加され、静電力によって前記トナーを前記中間転写ベルトに転写させる転写ローラと、前記複数のローラの少なくとも1つのローラの軸方向の両端側または一端側に近接して配置され、前記中間転写ベルトの側面に接触することにより前記中間転写ベルトの前記幅方向への移動を規制する規制部材と、を備え、前記中間転写ベルトの体積電気低効率が1×109[Ω・cm]以上1×1010[Ω・cm]以下で、前記転写ローラの硬度が28[アスカC]以上70[アスカC]以下であることを特徴とする。
また、本発明の実施の形態の画像形成装置は、感光体領域を有し、前記感光体領域にトナー像を保持する像担持体と、複数のローラに巻回されて張設され、前記ローラの回転によって無端走行し、外周面と内周面を有し、前記内周面が前記複数のローラに接し、前記外周面の側端部の一方または両方が前記像担持体の前記感光体領域と接触し、前記外周面が、前記中間転写ベルトをカットしたときに生じるダレ発生面と反対側の面である中間転写ベルトと、を備えることを特徴とする。
また、本発明の実施の形態の画像形成装置は、トナーを保持する像担持体と、複数のローラに巻回されて張設され、前記ローラの回転によって幅方向と垂直な方向に無端走行し、外周面が前記像担持体と接し、前記外周面と反対側の内周面の前記幅方向の両端部付近に突起が設けられた中間転写ベルトと、前記中間転写ベルトの前記外周面をクリーニングするベルトクリーナーと、を備え、前記複数のローラの少なくとも1つは前記突起の内側面との接触により前記中間転写ベルトの前記幅方向への移動を規制し、前記ベルトクリーナーの幅が、一端側の前記突起の前記内側面から他端側の前記突起の前記内側面までの幅よりも狭く、前記ベルトクリーナーの端面が、前記幅方向に対して、前記突起の前記内側面よりも内側に入るように配置されていることを特徴とする。
また、本発明の実施の形態の画像形成装置は、トナーを保持する像担持体と、複数のローラに巻回されて張設され、前記ローラの回転によって幅方向と垂直な方向に無端走行し、外周面が前記像担持体と接する中間転写ベルトと、前記複数のローラの少なくとも1つのローラの軸方向の両端側または一端側に近接して配置され、規制面が前記中間転写ベルトの側面に接触することにより前記中間転写ベルトの前記軸方向への移動を規制する規制部材と、前記中間転写ベルトの前記外周面をクリーニングし、端面が前記規制部材の前記規制面よりも前記幅方向の内側に入るように配置されているベルトクリーナーと、を備えることを特徴とする。
また、本発明の実施の形態の画像形成装置は、トナーを保持する像担持体と、複数のローラに巻回されて張設され、前記ローラの回転によって幅方向と垂直な方向に無端走行し、外周面が前記像担持体と接し、前記外周面と反対側の内周面に突起が設けられ、前記突起の内側面の位置が側面から10mm以上15mm以下である中間転写ベルトと、前記複数のローラの少なくとも1つのローラの軸方向の両端側または一端側に近接して配置され、前記中間転写ベルトの側面に接触することにより前記中間転写ベルトの前記幅方向への移動を規制する規制部材と、を備えることを特徴とする。
本発明によれば、中間転写ベルトを有する画像形成装置において、中間転写ベルトの横ずれを防止する規制部材を設けることに加え、中間転写ベルトの体積電気抵抗率と転写ローラの硬度とを所定の値にしたので、色ずれを減らし、かつ、転写抜けを少なくすることができる。また、中間転写ベルトに横ずれを防止する突起(ビード)を設け、かつ、ベルトクリーナーの幅を狭くしたので、色ずれを減らし、かつ、クリーニング不良を防止することができる。また、中間転写ベルトの横ずれを防止する規制部材を設け、かつ、ベルトクリーナーの幅を狭くしたので、クリーニング不良を防止することができる。また、中間転写ベルトの横ずれを防止する規制部材を設け、かつ、中間転写ベルトの端部からやや離れた位置に突起を設けたので、転写抜けを少なくすることができる。
以下、図面を参照にしつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下では、6つの実施の形態について説明する。
第1の実施の形態
図1は、本発明の第1の実施の形態の画像形成装置を示す図である。この画像形成装置は、電子写真プロセスを用いたカラー画像形成装置である。この画像形成装置は、表面に感光体からなる感光体層が形成された感光体ドラム(像担持体)1と、現像装置10と、中間転写装置20と、給紙カセット30と、紙パス40と、定着装置50と、を有している。また、感光体ドラム1の周辺には、帯電器2と、露光装置3と、除電器4と、が配置されている。
図1は、本発明の第1の実施の形態の画像形成装置を示す図である。この画像形成装置は、電子写真プロセスを用いたカラー画像形成装置である。この画像形成装置は、表面に感光体からなる感光体層が形成された感光体ドラム(像担持体)1と、現像装置10と、中間転写装置20と、給紙カセット30と、紙パス40と、定着装置50と、を有している。また、感光体ドラム1の周辺には、帯電器2と、露光装置3と、除電器4と、が配置されている。
図1の装置で、帯電器2は、回転する感光体ドラム1の表面の感光体を一様に帯電させる。露光装置3は、画像情報基づき、走査露光して感光体ドラム1の表面に静電潜像を形成する。ここで、露光する画像情報は、所望のフルカラー画像をイエロー、マゼンタ、シアン、およびブラックの色情報に分解した単色の画像情報である。感光体ドラム1上に形成された静電潜像は、現像装置10により、それぞれ所定のイエロー、マゼンタ、シアン、およびブラックトナーで現像される。この現像装置10は、リボルバータイプの現像装置で、ブラック現像器BK(以下BK現像器)と、シアン現像器C(以下C現像器)と、マゼンタ現像器M(以下M現像器)と、イエロー現像器Y(以下Y現像器)と、これらを保持する現像器保持体11と、現像器保持体を回転させるリボルバー回転駆動部(図示しない)と、を有する。上記の現像器BK、C、M、Yは、静電潜像を現像するために、現像剤を感光体ドラム1の表面に接触させて回転する現像ローラ(現像スリーブ)を持っている。このリボルバー現像装置10は、待機状態では、BK現像器で現像を行う位置に非接触で待機する。動作が開始されると、画像信号に基づき、露光装置3からのレーザー光による光書き込み・潜像形成が始まる(以下、BK画像信号による静電潜像をBK潜像という)。このBK潜像の先端部から現像すべく、BK現像器の現像位置に潜像先端部が到達する前に現像ローラを回転開始して、BK潜像をBKトナ−で現像する。潜像形成後、端部がBK潜像位置を通過した時点で、速やかにBK現像器による現像位置から次の色の現像器による現像位置まで、リボルバー現像装置を駆動して回動させて、同様に次の色の現像を行う。中間転写ベルト21の回動に伴って、BKトナー像、Cトナー像、Mトナー像、Yトナー像が中間転写ベルト21上に順次転写され、最終的に、BK、C、M、Yの順に中間転写ベルト21上に重ねてフルカラーのトナー像が形成される。
図1の画像形成装置では、上記のように、感光体ドラム1上に各色の画像が形成され、トナー像が形成される。そして、感光体ドラム1上に形成されたトナー像は、感光体ドラム1と同期して回転する中間転写装置20の中間転写ベルト21上に、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの順に順次重ね1次転写される。中間転写ベルト21上に重ね合わされたトナー像は、給紙カセット30から転写部Tに搬送された転写紙(転写材)に、2次転写領域Tの2次転写ローラ29上で、2次転写される。その後、転写紙は、紙パス40を経て定着装置50に搬送され、定着装置50によりトナーが転写紙に定着される。
本実施形態の画像形成装置の特徴は、中間転写装置20の構造にある。以下、説明する。
中間転写装置20は、図1から分かるように、1次転写領域Sで感光体ドラム1から1次転写されたトナー像を、2次転写領域Tで転写材に2次転写する。この中間転写装置20は、中間転写ベルト21を有している。この中間転写ベルト21は、互いに所定距離離間して略平行に配置された、1次転写ローラ(転写ローラ)22と、駆動ローラ23と、バックアップローラ24と、テンションローラ25と、従動ローラ26と、に巻回されて張設されている。そして、駆動ローラ23の回転によって、幅方向と垂直な方向(図中矢印の方向)に無端走行する。この中間転写ベルト21は、外周面(表面)と内周面(裏面)とを有し、内周面が上記の複数のローラ22〜26に接し、外周面が1次転写領域Sで感光体ドラム1と接する。そして、この1次転写領域Sで、複数のローラ22〜26の1つである1次転写ローラ22が、感光体1と接する外周面と反対側の内周面から中間転写ベルト21に接している。この1次転写領域Sでは、1次転写ローラ22にバイアスが印加されており、静電力によりトナーが中間転写ベルト21に転写される。この1次転写ローラ22は、例えば、導電材を配合した発泡ポリウレタンにより構成することができる。
図2は、上記の中間転写装置20の上面図である。中間転写ベルト21は、図中上側から下側の走行方向に向けて移動する。この中間転写装置20は、駆動ローラ23の回転軸両端に近接して、フロント側規制部材60Fおよびリア側規制部材60Rを有している。両規制部材60F、60Rの間隔は、中間転写ベルト21の幅より僅かに広く設定されている。このように、駆動ローラ23の両端に近接して規制部材60F、60Rを設けることにより、中間転写ベルト21が走行中に軸方向の一方側に片寄り始めても、規制部材60F、60Rの内側面と中間転写ベルト21の側面21F、21Rとが接触し、中間転写ベルト21の幅方向(軸方向)の走行位置が規制される。
また、各規制部材60F、60Rの規制面62F、62Rは、中間転写ベルト21が駆動ローラ23の外周面に接触する領域の走行方向に沿った中間位置より下流側の位置で中間転写ベルト21の両側面21F、21Rに摺接する位置に設けられている。つまり、各規制部材60F、60Rの規制面は、駆動ローラ23から従動ローラ26に向けて走行される位置で、中間転写ベルト21の側面21F、21Rに摺接される。規制部材60F、60Rの位置をこのようにすることで、中間転写ベルト21の表面に大きな窪みや波打ちが生じないようにしている。
本実施形態では、1次転写ローラ22の硬度と、中間転写ベルト21の抵抗と、を所定の値にしたので、転写抜けを防止し、良好な画像を得ることができる。以下、図3を用いて説明する。
図3は、中間転写装置20の動作中の状態を示す図である。本実施形態では、中間転写ベルト21は、厚さのムラ等により、リア側(図中右側)に片寄って走行する。このため、動作中は、中間転写ベルト21は、中間転写ベルト21のリア側の側面21Rとリア側の規制面62Rとが摺接された状態で走行される。ここで、側面21Rに規制部材を摺接させると、側面21Rから離れた位置にその応力が伝えられ、この位置に窪みや波打ちWが生じることが知られている。ただし、この波打ちWは、上記のように規制部材60F、60Rの位置を工夫する等の方法により、一定程度減らされる。
もっとも、本発明者は、ベルトの片寄りが大きい場合には、波打ちWを十分に減らすことができなくなり、転写抜け等の画像不良が多くなると考えていた。そこで、本発明者は、この転写抜け等の画像不良を減らすべく、さまざまな実験を行った。その結果、この画像不良は、1次転写ローラ22の硬度と、中間転写ベルト21の電気抵抗(ベルト抵抗)と、に依存する傾向があることを独自に知得した。
すなわち、図3においては、ベルトの片寄りが大きくなると、波打ちWを完全になくすことは困難になる。もっとも、この波打ちWは、1次転写ローラ23の硬度を一定の範囲とすることで、小さくすることができる。また、中間転写ベルト21の体積電気抵抗率(ベルト抵抗)を一定の範囲とすることで、一定程度の波打ちWが生じても、転写抜けが生じにくくなる。そこで、本発明者は、中間転写ベルト21の体積電気低効率(ベルト抵抗)[Ω・cm]と、1次転写ローラ23の硬度(ローラ硬度)[アスカC]と、上記の転写抜けと、の関係を調べた。なお、1次転写ローラの体積抵抗率は1×108[Ω・cm]とした。この結果を、下表に示す。
ローラ硬度 24 25 38 52 75
ベルト抵抗 1E8 × × × × ×
1E9 × ○ ○ ○ ×
1E10 × ○ ○ ○ ×
1E11 × × × × ×
1E12 × × × × ×
ベルト抵抗 1E8 × × × × ×
1E9 × ○ ○ ○ ×
1E10 × ○ ○ ○ ×
1E11 × × × × ×
1E12 × × × × ×
上記の表では、転写抜けが生じた場合を×、生じなかった場合を○で示している。この実験において、表に示す全ての場合で、波打ちW自体は発生していることを確認した。もっとも、波打ちWを生じても、中間転写ベルト21の体積電気低効率(ベルト抵抗)が1×109[Ω・cm]以上1×1010[Ω・cm]以下で、1次転写ローラ22の硬度(ローラ硬度)が25[アスカC]以上52[アスカC]以下であれば、転写抜けがほとんど発生しないことが分かった。また、1次転写ローラ22の硬度が25[アスカC]以上70[アスカC]以下であれば、通常の使用環境では、転写抜けがほとんど発生しないことが分かった。このように転写抜けが発生しない理由について、本発明者は、次のように考えている。
すなわち、1次転写ローラ22の硬度が硬すぎると、ローラ22の弾力性がなくなって、波打ちWを吸収しにくくなる。このため、ローラ22の硬度が52[アスカC]よりも硬くなると波打ちWがやや大きくなり、70[アスカC]よりも硬くなると波打ちWが大きくなる。また、ローラ22の硬度が低すぎると、変形した1次転写ローラ22がもとの形状に戻りにくくなってしまう。このため、ローラ22の硬度が25[アスカC]よりも軟らかくなった場合も、波打ちWが大きくなる。これらの理由から、波打ちWを小さくするためには、1次転写ローラ22の硬度を25[アスカC]以上70[アスカC]以下、好ましくは25[アスカC]以上52[アスカC]以下にすると良い。
また、中間転写ベルト21の体積電気低効率が高すぎると、わずかな波打ちWが生じた場合でも、波打ちWの空隙による放電が起こりやすくなり、放電根等による転写抜けが生じやすくなる。このため、中間転写ベルト21の体積電気低効率が1×1010[Ω・cm]よりも大きくなると、小さな波打ちWでも転写抜けが生じやすくなる。また、中間転写ベルト21の体積電気低効率が低すぎると、中間転写ベルト21に与えられた転写電荷が横方向に広がりやすくなるため、1次転写ローラ22に高電圧を印加するとトナーが横方向に広がって画像不良が起こる。これを避けようとすると、1次転写ローラ22に印加できる電圧範囲が極めて狭くなる。このため、中間転写ベルト21の体積電気低効率が1×109[Ω・cm]よりも小さくなると、良好な画像を形成することが困難になる。これらの理由から、波打ちWが生じても良好な画像が得られやすいようにするためには、中間転写ベルト21の体積電気低効率(ベルト抵抗)を1×109[Ω・cm]以上1×1010[Ω・cm]以下にすると良い。
以上のようにして、中間転写ベルト21の体積電気低効率を1×109[Ω・cm]以上1×1010[Ω・cm]以下とし、1次転写ローラの硬度を25[アスカC]以上70[アスカC]以下、好ましくは25[アスカC]以上52[アスカC]以下とすると、波打ちWを小さくする効果と、波打ちWが生じても転写抜けが生じにくくなる効果と、が相俟って、転写抜けが生じにくくなると考えている。
以上説明したな中間転写ベルト21の材料としては、例えば、ポリイミドを用いることができる。すなわち、上記のように、中間転写ベルト21は体積電気低効率を1×109[Ω・cm]以上1×1010[Ω・cm]以下にすると良い。また、中間転写ベルト21は、高い耐屈曲疲労強度があり、耐久性に優れていることが好ましい。このような材料としては、ポリイミドを用いることができる。
また、以上説明した第1の実施の形態では、駆動ローラ23の軸方向の両端側に近接して規制部材60F、60Rを配置した。しかし、中間転写ベルト21がリア側またはフロント側の一方側に片寄る場合には、一端側に近接して規制部材を配置することもできる。また、規制部材は、駆動ローラ23以外のローラに近接して配置することもできる。
第2の実施の形態
第2の実施の形態の画像形成装置の特徴の1つは、図4から分かるように、1次転写ローラ22の端部22Bの硬度が中央部22Aの硬度よりも低くなるようにした点である。これにより、端部22Bでの転写過多を減らして、さらに良好な画像を得ることができる。
第2の実施の形態の画像形成装置の特徴の1つは、図4から分かるように、1次転写ローラ22の端部22Bの硬度が中央部22Aの硬度よりも低くなるようにした点である。これにより、端部22Bでの転写過多を減らして、さらに良好な画像を得ることができる。
図4は、本発明の第2の実施の形態の画像形成装置の中間転写装置20の上面図である。画像形成装置および中間転写装置20の主要部分の構造は、第1の実施の形態(図1)と同様であり、詳細な説明は省略する。また、第1の実施の形態と同一の構成部分には同一の符号を示した。中間転写ベルト21の体積低効率(ベルト抵抗)は、第1の実施の形態で検討したように、1×109[Ω・cm]以上1×1010[Ω・cm]以下としている。
図4の中間転写装置20が第1の実施の形態(図2)と異なる点は、第1の実施の形態では1次転写ローラ22の硬度を均一にしたのに対し、図4では1次転写ローラ22の硬度を端部22Bが中央部22Aよりも低くなるようにした点である。これにより、端部22Bでの転写過多が防止される。以下、説明する。
本発明者の実験によれば、1次転写領域Sにおける感光体ドラム1から中間転写ベルト21への転写では、1次転写ローラ22の中央部22Aに対して、両端部22Bが転写過多になりがちであることが分かっている。本発明者は、この原因について検討した。その結果、上記の端部22Bでの転写過多は、主に、転写ベルト21と1次転写ローラ22とが接触する力の強さ(あたり)が、1次転写ローラ22の中央部22Aに比べて端部22Bで強くなりやすいことに起因しているのではないかと考えた。そこで、本発明者は、端部22Bでの転写過多を防止すべく、1次転写ローラ22の端部22Bの硬度と中央部22Aの硬度とを変化させて、実験を行った。具体的には、ローラ幅を4等分し、両端のブロックと中央の2ブロックとの硬度を変化させて、実験を行った。また、実験では、1次転写ローラ22のローラ抵抗(体積抵抗率)を1×106[Ω・cm]と1×108[Ω・cm]とで変化させて実験を行った。この実験では、中央部22Aでの転写が最適となる条件で、中央部22Aのべた転写残り量(比率)と、端部22Bのべた転写残り量(比率)と、の差を調べた。この結果を、下表に示す。なお、硬度の単位は、[アスカC]である。
ローラ抵抗 1×106[Ω・cm]の場合
中央の硬度 両端の硬度 べた転写残り量の差
28 28 0.08
45 28 0.01
45 45 0.11
70 45 0.03
70 70 0.13
ローラ抵抗 1×108[Ω・cm]の場合
中央の硬度 両端の硬度 べた転写残り量の差
28 28 0.05
45 28 0.01
45 45 0.08
70 45 0.02
70 70 0.10
中央の硬度 両端の硬度 べた転写残り量の差
28 28 0.08
45 28 0.01
45 45 0.11
70 45 0.03
70 70 0.13
ローラ抵抗 1×108[Ω・cm]の場合
中央の硬度 両端の硬度 べた転写残り量の差
28 28 0.05
45 28 0.01
45 45 0.08
70 45 0.02
70 70 0.10
上記の表では、べた転写残り量の差が大きいと、中央部22Aのべた転写残りに比べて端部22Bのべた転写残りが少なくなり、端部22Bが転写過多になっていることを意味する。逆に、べた転写残り量の差が小さいと、端部での転写過多が少なくなり、良好な画像が得られることを意味する。
上記の表から分かるように、1次転写ローラ22の端部22Bの硬度が中央部22Aの硬度よりも低くなるようにすることで、べた転写残り量の差を減らし、端部22Bでの転写過多を防止することができる。これにより、均一な転写ができ、良好な画像を得ることができる。
また、上記の表から分かるように、ローラ抵抗が1×108[Ω・cm]と高めの場合よりもローラ抵抗が1×106[Ω・cm]と低めの場合の方がべた転写残り量が多くなりやすい。しかし、本実施形態によれば、1次転写ローラ22の端部22Bの硬度が中央部22Aの硬度よりも低くなるようにすることで、ローラ抵抗が低くても、べた転写残り量を減らして均一な転写を行うことができる。そして、ローラ抵抗を低くすれば、転写の電圧を下げ、電圧が高くなりすぎることによる不具合を防止することもできる。このように、本実施形態では、ローラ抵抗を低くし、転写の電圧を下げながら、均一な転写を行うことができる。
第3の実施の形態
第3の実施の形態の画像形成装置は、中間転写ベルト21(図1)の製造方法に着目したものである。
第3の実施の形態の画像形成装置は、中間転写ベルト21(図1)の製造方法に着目したものである。
図1に示すように、中間転写ベルト21は、互いに所定距離離間して略平行に配置された1次転写ローラ22、駆動ローラ23、2次転写バックアップローラ24、テンションローラ25、従動ローラ26、に巻回されて張設される。この中間転写ベルト21は、1次転写領域Sにおいて、外周面が感光体ドラム1に接触している。また、内周面から、1次転写ローラ22により、感光体ドラム1に対して押しつけられる。この1次転写領域Sでの転写ニップは1〜2mm、押圧力は400g〜500gfである。この中間転写ベルト21の主成分としては、前述のように、体積電気低効率、耐屈曲疲労強度、耐久性の観点から、ポリイミドを好ましく用いることができる。
また、感光体ドラム1の表面は、中央部分にありアルミ素管上に形成された感光体層からなる感光体領域と、両端部にありアルミ素管がむき出しになった領域と、を有している。そして、アルミ素管がむき出しになった領域と、中間転写ベルト21と、の接触をさけるため、通常、感光体ドラム1の感光体層の幅よりも中間転写ベルト21の幅を狭くしている。つまり、中間転写ベルト21は、その外周面の側端部の両方が感光体ドラム1の感光体領域と接触するように配置される。
しかし、本発明者は、上記のように感光体ドラム1の感光体層の幅より中間転写ベルト21の幅を狭くすると、リークなどによる画像不良が起こりやすい場合があると考えていた。特に、本発明者の実験によると、中間転写ベルト21をポリイミドにより構成した場合は、この画像不良が起こりやすい場合があった。そこで、本発明者は、この画像不良の原因について調査検討した。その結果、上記の配置では、中間転写ベルト21の両端部が感光体ドラム1の感光体領域に接触するため、中間転写ベルト21の端部が感光体ドラム1側に凸になることにより感光体領域の感光層が削れてしまう場合があるからであることが分かった。そこで、本発明者は、中間転写ベルト21を製造する時の最後のカット段階に注目した。以下、図5を用いて説明する。
図5は、本実施形態の中間転写ベルト21の製造方法を示す図である。この中間転写ベルト21は、カッター(刃)によりカットされて、所定の形状に加工される(図5(a))。この中間転写ベルト21をカットする場合は、ベルト21に刃を入れる面(図中上側の面)と、入れた刃が抜ける面(図中下側の面)が存在する(図5(b))。そして、入れた刃が抜ける面には、カットしたときに発生するダレが突起として現れる(図5(c))。このダレは、中間転写ベルト21が耐屈曲疲労強度および耐久性に優れた材料で構成されているため、感光体を傷つけ易い。特に、中間転写ベルト21をポリイミドにすると、材料の特性から、感光体を傷つけ易くなる。
具体的には、本発明者は、中間転写ベルト21をポリイミドにより構成し、上記の図5におけるダレがある面と、それとは反対側のダレのない面と、をそれぞれ感光体ドラム1に対して接触する面として、感光体ドラム1における感光体剥がれについての試験を行った。その結果、中間転写ベルト21のダレのない面を感光体ドラム1の感光体層に接触させた場合は、感光体ドラム1の走行距離でA4サイズ150k枚印刷相当接触回転させても、中間転写ベルト21の端部に相当する部分の感光体層が剥がれることはなかった。これに対し、中間転写ベルト21のダレのある面を感光体ドラム1に接触させた場合は、感光体ドラム1の走行距離でA4サイズ30k枚印刷相当接触回転させたところで、中間転写ベルト21の端部に相当する部分に筋が付き、60k枚印刷相当接触回転させたところで感光体層が剥がれてしまった。
以上の結果から、感光体ドラム1と接触する中間転写ベルト21の面を、中間転写ベルト21をカットしたときに生じるダレ発生面とは反対側の面にすることで、感光体ドラム1の傷対策に効果があることがわかった。そして、この効果は、中間転写ベルト21をポリイミドにより構成した場合に大きくなった。
以上のように、本実施形態によれば、感光体ドラム1と接触する中間転写ベルト21の面を、中間転写ベルト21をカットしたときに生じるダレ発生面とは反対側の面にすることで、感光体ドラム1の傷を減らし、感光体ドラム1の寿命を長くすることができる。
第4の実施の形態
第4の実施の形態の画像形成装置は、中間転写装置20において、図6(a)に示すように、規制部材60F、60R(図2)の代わりに、突起(ビード)F、Rを設けている。これに加え、本実施形態の画像形成装置は、図6(a)に示すように、クリーニングブレード27の長さを駆動ローラ23の長さよりも短くしている。これらにより、色ずれを防止し、かつ、クリーニング不良を防止することができる。
第4の実施の形態の画像形成装置は、中間転写装置20において、図6(a)に示すように、規制部材60F、60R(図2)の代わりに、突起(ビード)F、Rを設けている。これに加え、本実施形態の画像形成装置は、図6(a)に示すように、クリーニングブレード27の長さを駆動ローラ23の長さよりも短くしている。これらにより、色ずれを防止し、かつ、クリーニング不良を防止することができる。
図6は、本発明の第4の実施の形態の画像形成装置の中間転写装置20の一部を示す図であり、図6(a)は図1中の点線AAでの断面図に相当する図、図6(b)は中間転写ベルト21の断面図、図6(c)は駆動ローラ23の断面図、を示している。
図6(b)に示すように、中間転写ベルト21には、感光体ドラム1と接触する外周面の反対側の内周面の両端側に、リア側ビードRおよびフロント側ビードFが設けられている。本実施形態では、このビードF、Rは、ウレタンゴム製で幅5mm、高さ1mmである。
また、図6(c)に示すように、駆動ローラ23には、回転軸両端に、駆動ローラ23の径よりも2mm小さい径を有するフロント側カラー26Fおよびリア側カラー26Rが取り付けられている。また、駆動ローラ23の端面のうち、カラー26F、26Rが取り付けられていない部分は、フロント側規制面23Fおよびリア側規制面23Rとなる。
また、図6(a)に示すように、中間転写装置20は、上記の中間転写ベルト21(図6(b))と駆動ローラ23(図6(c))とが、カラー26R、26Fの横にビードF、Rが位置するようにして配置される。このビードF、Rが規制面23F、23Rに引っかかり、中間転写ベルト21の軸方向の動きを抑制する。ここで、フロント側ビードFの内側面とリア側ビードRの内側面との間隔は、リア側規制面23Rとフロント側規制面23Fとの間隔よりも僅かに広く設計されている。
この図6(a)の装置では、中間転写ベルト21のビードF、Rが規制面23F、23Rに摺接され、中間転写ベルト21の軸方向への移動が規制され、中間転写ベルト21の走行位置が安定される。具体的には、本実施形態では、中間転写ベルト21をフロント側に片寄らせたまま走行させることで、中間転写ベルト21の走行位置を安定させている。
もっとも、本発明者の実験によると、上記のようにビードF、Rを設ける方法では、クリーニング不良が発生しやすくなる。そこで、本実施形態では、図6(a)に示すように、ベルトクリーナー27の幅が、フロント側ビードFの内側面からリア側ビードRの内側面までの幅よりも狭くなるようにしている。そして、ベルトクリーナー27のフロント側端面27Fおよびリア側端面27Rが、中間転写ベルト21のビードF、Rの内側面よりもさらに内側に入るように配置している。これにより、クリーニング不良を防止することができる。以下、図7を用いて説明する。
図7は、本実施形態の画像形成装置の中間転写装置20および比較例の中間転写装置20の動作を説明するための断面図である。図7(a)は、クリーニングブレード27のリア側端面27Rと駆動ローラ23のリア側規制面23Rとが平行に配置された比較例の装置20の動作を、図7(b)はクリーニングブレード27のリア側端面27Rが駆動ローラ23のリア側規制面23Rよりも距離xだけ内側に配置された装置20の動作を、それぞれ示している。
前述のように、本実施形態では、中間転写ベルト21をフロント側(図中左側)に片寄らせたまま走行させている。もっとも、本発明者の実験によれば、図7(a)に示すように、フロント側へのベルト21の寄り力が強くなると、駆動ローラ23とリア側カラー26Rとの段差にリア側ビードRが斜めに乗り上げる状態が起きる場合がある。この状態はリア側(図中右側)への寄り力がかかったときに解消されるが、一時的にベルト端部が隆起するため、ベルトクリーナー27のクリーニング条件が変化してクリーニングブレード27のリア側がめくれる現象が起きる(図7(a))。これにより、リア側でクリーニング不良が発生してしまう場合がある。
上記のブレードめくれ現象は、リア側規制面23Rの位置と、ベルトクリーナー27のリア側端面23Rの位置と、の関係に依存する。そこで、本発明者は、図7(b)に示すように、ベルトクリーナー27のリア側端面27Rから駆動ローラ23のリア側規制面23Rまでの距離xを変えて、ブレードめくれの発生の有無を調べた。実験では、中間転写ベルト21の幅を約350mmとし、中間転写ベルト21はポリイミドを主成分とするものにした。結果を、下表に示す。
距離x[mm] ブレードめくれ発生の有無
ブレードが内側にある方が+ ○無 ×有
−5 ×
−3 ×
0 ×
+3 ○
+5 ○
ブレードが内側にある方が+ ○無 ×有
−5 ×
−3 ×
0 ×
+3 ○
+5 ○
上記の表のように、距離xが3mm以上ではブレードめくれの発生頻度が減少し、5mmを越えるとブレードめくれがほとんどなくなることが分かった。つまり、中間転写ベルト21の幅よりもベルトクリーナーの幅を6mm以上短くするとブレードめくれの発生頻度が減少し、10mm以上短くするとブレードめくれがほとんどなくなることが分かった。これによって、ビード21Rを用いたベルト寄り規制方法であっても、中間転写ベルト21のビード21Rの内側面よりも内側にベルトクリーナー27の端面27Rが入るようにを配置すれば、ブレードめくれの発生を抑えることができることが分かった。また、この関係は、中間転写ベルト21の幅を変えた場合も、ほぼ同様であった。
このように、図6の装置では、中間転写ベルト21にビードF、Rを設け、かつ、ベルトクリーナー27の端面27F、27Rが、中間転写ベルト21のビードF、Rの内側面よりも内側に入るようにベルトクリーナー27を配置したので、色ずれを防止し、かつ、クリーニング不良を防止することができる。
第5の実施の形態
第5の実施の形態の画像形成装置の特徴の1つは、中間転写装置20において、図8に示すように、第1の実施の形態の装置(図1、図2)と同様に規制部材60R、60Fを設けることに加え(図8(a))、ベルトクリーナー27の端面27F、27Rが規制部材60R、60Fの内側面よりも内側に入るように配置した(図8(b))点である。これにより、色ずれや転写抜けを防止することができるのに加え、クリーニング不良を防止することもできる。なお、中間転写装置20以外の構造は第1の実施の形態(図1)と同様である。
第5の実施の形態の画像形成装置の特徴の1つは、中間転写装置20において、図8に示すように、第1の実施の形態の装置(図1、図2)と同様に規制部材60R、60Fを設けることに加え(図8(a))、ベルトクリーナー27の端面27F、27Rが規制部材60R、60Fの内側面よりも内側に入るように配置した(図8(b))点である。これにより、色ずれや転写抜けを防止することができるのに加え、クリーニング不良を防止することもできる。なお、中間転写装置20以外の構造は第1の実施の形態(図1)と同様である。
図8は、本発明の第5の実施の形態の画像形成装置の中間転写装置20を示す図であり、図8(a)は図1中の点線BBでの断面図に相当する図、図8(b)は図1中の点線AAでの断面図に相当する図である。本実施形態の装置20は、中間転写ベルト21と、駆動ローラ23と、中間転写ベルトの幅方向の両方の外側に配置される規制部材60F、60Rと、中間転写ベルト21をクリーニングするベルトクリーナー27と、を有している。規制部材60F、60Rは、その内側面と中間転写ベルト21の端面との接触により、中間転写ベルト21の幅方向の走行位置を規制する。具体的には、本実施形態では、中間転写ベルト21をリア側に片寄らせたまま走行させることで、中間転写ベルト21の走行位置を安定させている。
図8の装置20では、ベルトクリーナー27の端面27F、27Rが規制部材60F、60Rの内側面よりも内側に入るように配置している。これにより、クリーニング不良を防止することができる。以下、図9を用いて説明する。
図9は、コピー動作中の中間転写装置20の断面図であり、図9(a)は図8(a)の断面と同様の断面における図、図9(b)は図8(b)の断面と同様の断面における図である。
前述のように、本実施形態では、中間転写ベルト21をリア側(図中右側)に片寄らせたまま走行させている。もっとも、本発明者の実験によれば、図9(a)に示すように、リア側へのベルト21の寄り力が強くなると、ベルト21のリア側の端部が隆起し、中間転写ベルト21の側面から離れた位置にその応力が伝えられ、この位置に窪みが生じる。この窪みは波打ちを生じ、図9(b)の断面において波打ちにより中間転写ベルト21の状態が変化し、ベルトクリーナー27のクリーニング条件が変化して、ブレードがめくれる現象が起き、クリーニング不良が起きる。
上記のブレードめくれ現象は、リア側規制部材60Rの内側面の位置と、ベルトクリーナー27のリア側端面27Rの位置と、の関係に依存する。そこで、本発明者は、図9(b)に示すように、リア側規制部材60Rの内側面からベルトクリーナー27のリア側端面27Rまでの距離yを変えて、ブレードめくれの発生の有無を調べた。実験では、中間転写ベルト21の幅を約350mmとし、中間転写ベルト21はポリイミドを主成分とするものにした。結果を、下表に示す。
距離y[mm] ブレードめくれ発生の有無
ブレードが内側にある方が+ ○無 ×有
0 ×
+5 ×
+10 ○
+15 ○
ブレードが内側にある方が+ ○無 ×有
0 ×
+5 ×
+10 ○
+15 ○
上記の表から分かるように、距離yが10mm以上ではブレードめくれの発生頻度が減少し、15mmを越えるとブレードめくれがほとんどなくなることが分かった。これによって、規制部材60R、60Fを用いたベルト寄り規制方法において、規制部材60R、60Fの内側面よりも内側にベルトクリーナー27の端面27F、27Rが入るようにを配置すれば、ブレードめくれの発生を抑えることができることが分かった。また、この関係は、中間転写ベルト21の幅を変えた場合も、ほぼ同様であった。
このように、図8の装置では、規制部材60F、60Rを設け、かつ、ベルトクリーナー27の端面27F、27Rが規制部材60F、60Rの内側面よりも内側に入るように配置したので、色ずれを防止し、かつ、クリーニング不良を防止することができる。
第6の実施の形態
第6の実施の形態の画像形成装置の特徴の1つは、中間転写装置20において、図10に示すように、ベルト21の外側に規制部材60R、60Fを設けることに加え、ベルト21の端面からやや離れた位置にビードF、Rを設けた点である。これにより、ベルトの波打ちを防止して、転写抜けを防止することができる。中間転写装置20以外の構造は第1の実施の形態(図1)と同様であり、詳細な説明は省略する。
第6の実施の形態の画像形成装置の特徴の1つは、中間転写装置20において、図10に示すように、ベルト21の外側に規制部材60R、60Fを設けることに加え、ベルト21の端面からやや離れた位置にビードF、Rを設けた点である。これにより、ベルトの波打ちを防止して、転写抜けを防止することができる。中間転写装置20以外の構造は第1の実施の形態(図1)と同様であり、詳細な説明は省略する。
図10は、本発明の第6の実施の形態の画像形成装置の中間転写装置20を示す図であり、図1中の点線BBにおける断面図に相当する図である。駆動ローラ23の回転軸両端に近接して、中間転写ベルト21の軸方向への移動を規制するための規制部材60F、60Rが設けられている。また、中間転写ベルト21には、ビードF、Rが設けられている。このビードF、Rは、ウレタンゴム製で幅5mm、高さ1mmである。このビードF、Rの内側面からベルト21の側面までの距離は10mm以上15mm以下としている。また、中間転写ベルト21の幅は約350mmとし、中間転写ベルト21はポリイミドを主成分とするものにしている。この中間転写ベルト21と接する駆動ローラ23には、駆動ローラ23の径よりも2mm小さい径を有するカラー26F、26Rが取り付けられている。そして、上記のビードF、Rは、このカラー26F、26Rと駆動ローラ23との段差に引っかかり、中間転写ベルト21の軸方向の動きを抑制する。
前述のように、中間転写ベルト21の側面に規制部材60F、60Rを摺接させると、中間転写ベルト21の側面から離れた位置にその応力が伝えられ、この位置に窪みを生じ、この窪みが波打ちを生じて、転写抜けの原因となる。そこで、本実施形態では、この側面から離れた位置にその応力が伝えられないようにするため、中間転写ベルト21の裏面の両側面から10mm以上15mm以下離れた位置に、ビードF、Rを設けている。このように、ビードF、Rが中間転写ベルト21の側面からある程度(10mm以上)離れた位置に貼ってあることにより、側面からの応力がビードF、Rより内側に伝わらず、ビードF、Rより内側に転写抜けの原因となる波打ちを防ぐことができる。また、ビードF、Rの内側面とベルト21の側面との距離が離れすぎなければ(15mm以下)、特に動作上の不具合もない。また、この関係は、中間転写ベルト21の幅を変えた場合も、ほぼ同様である。
また、本実施形態では、規制部材60F、60Rと、ビードF、Rとの両方で中間転写ベルト21の片寄りを抑制しているので、中間転写ベルト21の側面に加わる力を弱めることができる。従って、この観点からも、転写抜けの原因となる波打ちを防ぐことができる。
1 感光体ドラム(像担持体)
20 中間転写装置
21 中間転写ベルト
21F 中間転写ベルトのフロント側端面
21R 中間転写ベルトのリア側端面
F フロント側ビード
R リア側ビード
22 1次転写ローラ
23 駆動ローラ
23F 駆動ローラのフロント側規制面
23R 駆動ローラのリア側端規制面
27 ベルトクリーナー
60F フロント側規制部材
60R リア側規制部材
62F フロント側規制部材のフロント側規制面
62R リア側規制部材のリア側規制面
20 中間転写装置
21 中間転写ベルト
21F 中間転写ベルトのフロント側端面
21R 中間転写ベルトのリア側端面
F フロント側ビード
R リア側ビード
22 1次転写ローラ
23 駆動ローラ
23F 駆動ローラのフロント側規制面
23R 駆動ローラのリア側端規制面
27 ベルトクリーナー
60F フロント側規制部材
60R リア側規制部材
62F フロント側規制部材のフロント側規制面
62R リア側規制部材のリア側規制面
Claims (8)
- トナーを保持する像担持体と、
複数のローラに巻回されて張設され、前記ローラの回転によって幅方向と垂直な方向に無端走行し、外周面が前記像担持体と接する中間転写ベルトと、
前記複数のローラの1つであり、前記中間転写ベルトが前記像担持体と接する前記外周面と反対側の内周面から前記中間転写ベルトに接し、電圧が印加され、静電力によって前記トナーを前記中間転写ベルトに転写させる転写ローラと、
前記複数のローラの少なくとも1つのローラの軸方向の両端側または一端側に近接して配置され、前記中間転写ベルトの側面に接触することにより前記中間転写ベルトの前記幅方向への移動を規制する規制部材と、
を備え、
前記中間転写ベルトの体積電気低効率が1×109[Ω・cm]以上1×1010[Ω・cm]以下で、前記転写ローラの硬度が28[アスカC]以上70[アスカC]以下であることを特徴とする画像形成装置。 - 前記転写ローラの硬度が28[アスカC]以上52[アスカC]以下であることを特徴とする請求項1記載の画像形成装置。
- 前記転写ローラの硬度が、中央部に比べて端部が低いことを特徴とする請求項1または請求項2記載の画像形成装置。
- 感光体領域を有し、前記感光体領域にトナー像を保持する像担持体と、
複数のローラに巻回されて張設され、前記ローラの回転によって無端走行し、外周面と内周面を有し、前記内周面が前記複数のローラに接し、前記外周面の側端部の一方または両方が前記像担持体の前記感光体領域と接触し、前記外周面が、前記中間転写ベルトをカットしたときに生じるダレ発生面と反対側の面である中間転写ベルトと、
を備えることを特徴とする画像形成装置。 - トナーを保持する像担持体と、
複数のローラに巻回されて張設され、前記ローラの回転によって幅方向と垂直な方向に無端走行し、外周面が前記像担持体と接し、前記外周面と反対側の内周面の前記幅方向の両端部付近に突起が設けられた中間転写ベルトと、
前記中間転写ベルトの前記外周面をクリーニングするベルトクリーナーと、
を備え、
前記複数のローラの少なくとも1つは前記突起の内側面との接触により前記中間転写ベルトの前記幅方向への移動を規制し、
前記ベルトクリーナーの幅が、一端側の前記突起の前記内側面から他端側の前記突起の前記内側面までの幅よりも狭く、前記ベルトクリーナーの端面が、前記幅方向に対して、前記突起の前記内側面よりも内側に入るように配置されていることを特徴とする画像形成装置。 - トナーを保持する像担持体と、
複数のローラに巻回されて張設され、前記ローラの回転によって幅方向と垂直な方向に無端走行し、外周面が前記像担持体と接する中間転写ベルトと、
前記複数のローラの少なくとも1つのローラの軸方向の両端側または一端側に近接して配置され、規制面が前記中間転写ベルトの側面に接触することにより前記中間転写ベルトの前記軸方向への移動を規制する規制部材と、
前記中間転写ベルトの前記外周面をクリーニングし、端面が前記規制部材の前記規制面よりも前記幅方向の内側に入るように配置されているベルトクリーナーと、
を備えることを特徴とする画像形成装置。 - トナーを保持する像担持体と、
複数のローラに巻回されて張設され、前記ローラの回転によって幅方向と垂直な方向に無端走行し、外周面が前記像担持体と接し、前記外周面と反対側の内周面に突起が設けられ、前記突起の内側面の位置が側面から10mm以上15mm以下である中間転写ベルトと、
前記複数のローラの少なくとも1つのローラの軸方向の両端側または一端側に近接して配置され、前記中間転写ベルトの側面に接触することにより前記中間転写ベルトの前記幅方向への移動を規制する規制部材と、
を備えることを特徴とする画像形成装置。 - 前記中間転写ベルトの主成分がポリイミドであることを特徴とする請求項1乃至請求項7のいずれかに記載の画像形成装置。
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9280166B2 (en) | 2008-12-18 | 2016-03-08 | Total Marketing Services | Electronic management system for photovoltaic cells |
| JP2016051058A (ja) * | 2014-08-29 | 2016-04-11 | 株式会社リコー | 画像形成装置 |
-
2003
- 2003-09-29 JP JP2003338463A patent/JP2005107033A/ja not_active Abandoned
Cited By (2)
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