JP2003246483A - テンション付与機構、及びこれを備えた画像形成装置 - Google Patents
テンション付与機構、及びこれを備えた画像形成装置Info
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Abstract
化した場合でもエンドレスベルトのテンションをほぼ一
定に保つことができ、エンドレスベルトの片寄り移動・
蛇行移動の寄り力を低減する。 【解決手段】 回転軸41を中心に揺動自在なアーム部
材40の先端にテンションローラ34を回転自在に支持
し、引っ張りばね35でアーム部材40を付勢する。回
転軸41から引っ張りばね35の作用線αまでの距離
は、ベルト30の周長が短いとき(a)は短く、長いと
き(c)は長くなるので、前者はモーメントMaが大き
く、後者はモーメントMbが小さい。ベルト30の周長
が長いほど、付勢荷重Gが大きくなるため、ベルト30
の長さに係わらずテンションTはほぼ一定となる。
Description
け渡されたエンドレスベルトにテンションを付与するテ
ンション付与機構、及びこれを備えた画像形成装置に関
する。
や静電記録方式を採用した画像形成装置の中には、像担
持体として円筒状の感光ドラムを使用したものがある。
そして、この感光ドラムの周囲に帯電器、露光手段、現
像器、クリーニング器等の周辺機器類、記録材搬送機構
(記録材搬送手段)等を配設した形式のものが良く知ら
れている。
構等の機能のより一層の向上を図るために、像担持体と
して、感光ドラムに代えて、エンドレスベルトで構成さ
れた感光ベルトを採用したり、記録材搬送機構としてエ
ンドレスベルトで構成された搬送ベルトを採用したりす
る画像形成装置が開発されている。
用した画像形成装置にあっては、数多くの機能の向上を
図ることが可能となった反面、エンドレスベルトの耐久
性やベルト走行性能を向上させるために駆動時のエンド
レスベルトのスリップや基準軌道に対する片寄りや蛇行
等の発生を抑制するための手段が必要不可欠となる。
寄り移動による位置ずれの要因の一つとしては、ベルト
テンションのバラツキ(不均一)や両端部でのアンバラ
ンスがあげらる。
ランスは、エンドレスベルト単体の寸法バラツキ(製造
上寸法バラツキ)やベルト寸法変化(ベルト駆動装置の
使われる環境や装置機内昇温、経時変化等によってベル
ト収縮・膨張が発生することによるエンドレスベルトの
寸法変化)等によるベルト周長の違いにより発生する要
因と、ベルトを張架しているローラやローラを支持して
いるベルト駆動装置のフレーム等による部品精度により
発生する要因とがある。しかしながら、これらの寸法精
度等を高めるには限界があり、さらに精度を向上させる
ようにした場合には装置自体のコストアップを招く要因
にもつながる。
キやアンバランスにより、エンドレスベルトのスリッ
プ、片寄りや蛇行が生じた場合にこれらの不具合を補正
する手段として以下のような方法が採用されていた。
イドを設けるもの。
は、テンションローラ保持部材をベルトテンション付与
方向にのみ一方向にスライド可能として、圧縮ねじりコ
イルばね等で付勢するタイプが多く、エンドレスベルト
の寸法バラツキ等によりベルトテンションが不均一にな
ることに対する有効な対策はない。
行が生じた場合に、これらを補正する手段として、スリ
ップに対しては、ベルトに与える付勢力を十分強くして
これを防止する。また、片寄りや蛇行に対しては、エン
ドレスベルトの内周面両端部に設けたベルト寄り規制ガ
イドを、エンドレスベルトを張設する従動ローラの側端
部に設けたベルト寄り規制部材に当接させるように配置
したものがある。エンドレスベルトのベルト寄り規制ガ
イドを従動ローラのベルト寄り規制部材に当接させるこ
とにより、エンドレスベルトが回転する際、エンドレス
ベルトの片寄りを規制するようにしている。なお、ベル
ト寄り規制部材はエンドレスベルトの裏面端部に接着や
縫い付け等によって接合されている。
ションをイコライズする方法これは、エンドレスベルト
の両端部に与えるベルトテンションを常に一定にする手
段として、テンションローラ保持部材にアーム方式の保
持部材を用い、かつ中央に一点の支点を持った天秤状態
の軸を追加し、その軸の両端部に付勢手段である引張り
ねじりコイルばねを追加した天秤軸とテンションローラ
保持部材との間で掛けることにより、両端部のベルトテ
ンションをイコライズするようにしたものである。な
お、ベルトテンションをイコライズしても発生する軽微
なベルト片寄り、蛇行の規制に対してはと同様にベル
ト寄り規制ガイドをベルト寄り規制部材に当接させるよ
うにしている。
来の方法においては、以下のような問題があった。
は、図5に示すように、付勢部材44やテンションロー
ラ保持部材がベルトテンションを常時均一にする構成に
なっていない。このため、製造上、エンドレスベルト寸
法にバラツキが生じた場合や使用環境や経時変化によっ
てエンドレスベルト寸法に変化が生じた場合には、図6
(a),(b),(c)に示すように、矢印A方向に走
行する搬送ベルト30に、ベルトテンションTの大きい
状態(a)や小さい状態(c)が生じることになる。
れた搬送ベルト30を、付勢部材44によりローラ34
を介して付勢荷重Gで付勢しているが、この付勢荷重G
の大きさは、ベルト周長が長い場合(c)も短い場合
(a)もこの中間の場合(b)も一定である。このため
ベルトテンションTは、ベルト周長が長い場合には大き
く、短い場合には小さく、中間の場合にはこれらの間の
大きさとなる。
ルトに付与されるベルトテンションTも変化してしま
う。
いものについては、後述の実施の形態1における図1の
ものと同じであるので、図1の方で説明する。
部に周長差が生じていると、一方の端部と他方の端部と
でベルトテンションに差が生じてしまい、1本のベルト
内においてベルトテンションが均一にならない(テンシ
ョンのアンバランス)。さらに、ベルトのスリップの発
生を抑制するために必要以上に強いベルトテンションを
付与する必要がある。その結果、ベルト走行中の片寄り
の移動力及び蛇行の移動力、いわゆる寄り力が大きくな
り、ベルトの片寄り移動・蛇行移動を規制する際に大き
な力が必要となってしまう。
内においてベルトの両端部に周長の差が生じている場合
において、一方の端部と他方の端部とのベルトテンショ
ン差(テンションアンバランス)はイコライズ機構によ
りキャンセルされるものの、ベルト製造上で複数のエン
ドレスベルトの周長にバラツキが生じている場合や使用
環境や経時変化により寸法変化が生じている場合に起こ
る、「ベルトテンションの強い状態や弱い状態のものが
生じる」問題に対してキャンセルすることができない。
この結果、ベルトのスリップがおきないよう必要以上に
ベルトテンションを強くしなければならず、と同様に
ベルト走行中の片寄り移動や蛇行移動の寄り力が大きく
なり、ベルトの片寄り移動・蛇行移動を規制する際に大
きな力が必要となってしまう。
ベルト寄り規制部材との間で大きな摩擦力が作用し、エ
ンドレスベルトとベルト寄り規制ガイドの接合面近傍
や、ベルト寄り規制部材、ベルト寄り規制ガイドの耐久
性が急激に低下したり、エンドレスベルト裏面端部に設
けた寄り規制ガイドが従動ローラ端部に設けた寄り規制
部材を乗り越えやすくなり、エンドレスベルトの走行が
不安定になり、結果的にエンドレスベルトが破断したり
と、ベルト駆動装置の耐久性が向上しないという問題が
あった。また、の方法ではイコライズ機構で部品を追
加する必要があるため、装置のコストアップを招く。
で、エンドレスベルトに寸法バラツキ、寸法変化が生じ
た場合でも、エンドレスベルトに付与するベルトテンシ
ョンを常時一定にすることを、簡単で安価な構成で可能
にするとともに、エンドレスベルトの片寄り移動・蛇行
移動の寄り力の低減等により高耐久性・高安定性を可能
としたベルト駆動装置及びこれを備えた画像形成装置を
提供することを目的とするものである。
複数のローラに掛け渡されたエンドレスベルトにテンシ
ョンを付与するテンション付与機構において、前記エン
ドレスベルトに当接されたテンションローラと、前記テ
ンションローラを回転自在に支持する揺動自在なアーム
部材と、前記アーム部材を付勢して前記テンションロー
ラを前記エンドレスベルトに押し付ける付勢部材と、を
備え、前記付勢部材により前記アーム部材を介して前記
テンションローラに付与される回転モーメントが、前記
エンドレスベルトの周長が長いほど大きくなるように、
前記アーム部材及び前記付勢部材を配置した、ことを特
徴とする。
テンション付与機構において、前記テンションローラの
回転中心と前記アーム部材の揺動中心とを結ぶ線と、前
記付勢部材の作用線とがなす角度が、前記エンドレスベ
ルトの周長が長くなるほど大きくなるように、前記アー
ム部材と前記付勢部材とを配置した、ことを特徴とす
る。
テンション付与機構において、前記テンションローラの
長手方向両端部のそれぞれに、個別に作用する別の前記
アーム部材、前記付勢部材を配置した、ことを特徴とす
る。
のいずれか1項に規制のテンション付与機構において、
前記アーム部材を、摺動性のよい樹脂材料で一体成型し
た樹脂部品によって構成した、ことを特徴とする。
形成する画像形成部と、エンドレスベルトとを備えた画
像形成装置において、前記エンドレスベルトが、請求項
1ないし4のいずれか1項に記載のエンドレスベルトで
ある、ことを特徴とする。
画像形成装置において、前記エンドレスベルトが、表面
にトナー像が形成される感光ベルトである、ことを特徴
とする。
画像形成装置において、前記エンドレスベルトが、像担
持体上に形成された画像が転写される中間転写ベルトで
ある、ことを特徴とする。
テンション付与機構において、前記エンドレスベルト
が、像担持体上に形成された画像が転写される記録材を
担持して搬送する搬送ベルトである、ことを特徴とす
る。
施の形態について説明する。なお、各図面において、同
一の符号を付したものは、同様の構成又は作用を有する
ものであり、これらについての重複説明は適宜省略する
ものとする。
像形成装置の一例を示す。同図に示す画像形成装置は、
電子写真方式のレーザビームプリンタであり、同図はそ
の概略構成を示す縦断面図である。
「画像形成装置」という。)100は、画像形成装置本
体101の内側に、4箇所の画像形成部、すなわちイエ
ロー,シアン,マゼンタ,ブラックの各色のトナー像
(画像)を形成する画像形成部A,B,C,Dが設けら
れている。
れ像担持体としての感光ドラム1a,1b,1c,1
d、帯電ローラ2a,2b,2c,2d、スキャナユニ
ット(露光装置)3a,3b,3c,3d、現像器4
a,4b,4c,4d、転写ローラ6a,6b,6c,
6d、クリーニング装置7a,7b,7c,7d等が配
設されている。
は、帯電ローラ2a,2b,2c,2dにより表面が一
様に帯電された4個の感光ドラム1a,1b,1c,1
dは、スキャナユニット3a,3b,3c,3dによっ
て画像情報に応じた光が照射されることにより、それぞ
れの表面に静電潜像が形成される。これら静電潜像は、
現像器4a,4b,4c,4dに設けられた現像スリー
ブ5a,5b,5c,5dによってそれぞれイエロー,
シアン,マゼンタ,ブラックの各色のトナーが付着され
てトナー像として現像される。
1に収納されており、給紙ローラ12により給送された
後、リタードローラ対13により1枚に分離されてレジ
ストローラ対14に搬送されるようになっている。ま
た、手差し給紙部15から手差しされた記録材Pは、搬
送ローラ16によってレジストローラ対14に搬送され
るようになっている。
ら搬送されてきた記録材Pは、レジストローラ14によ
って、無端状(エンドレス)に形成されている搬送ベル
ト30に供給されてその表面に担持(吸着)される。記
録材Pは、搬送ベルト30に担持された後、各感光ドラ
ム1a,1b,1c,1dと搬送ベルト30との間に形
成されている転写部に順次搬送されるようになってい
る。
30は、例えば1012Ω・cm以下の体積固有抵抗率
を有する厚さ約150μmのフィルム状部材で構成され
ている。ここで、この体積抵抗率は、JIS法K691
1に準処した測定プローブを用い、ADVANTEST
社製高抵抗計R8340にて100Vを印加して得た値
である。
駆動ローラ32、駆動ローラ32の上流側に設けられた
ベルト寄り規制従動ローラ(以下「規制ローラ」とい
う。)31、駆動ローラ32の下流側に設けられた従動
ローラ33、及びテンションローラ34を備えたベルト
駆動手段100Bによって張設されながら駆動され、矢
印A方向(反時計回り)に回転するようになっている。
34はすべて、それぞれの両端部をベルト駆動手段10
0Bの本体フレーム(不図示)に設けられた軸受によっ
て回転自在に保持されるとともに、相互にほぼ平行にな
るように配設されている。
数の大きなゴム層を有する金属ローラで構成されるとと
もに直径は約30mmに設定されており、駆動源によっ
て同図の矢印A方向に所定の速度で回転駆動されるよう
になっている。また、従動ローラ33は、例えばSUS
(ステンレス)等の金属ローラで構成されており、その
両端軸受部は所定位置に固定されている。
である図2に示すように、その両端部には、搬送ベルト
30に生じた片寄りや蛇行等の不具合を規制するための
ベルト寄り規制部材(以下単に「規制部材」という。)
36,37が取り付けられている。
うに規制ローラ31と、規制ローラ31の軸を軸支する
軸受(不図示)との間に同心状に回転自在に設けられて
おり、その内側端面は規制ローラ31の側端面にほぼ接
するとともに規制ローラ31とほぼ同一径に形成されて
いる。
生した際、この規制部材36,37の側面部分に、搬送
ベルト30の内周面の両側端に設けられた規制ガイド3
8,39が当接して案内されるようになっている。
ては摩擦係数の低いものが望ましく、例えばPOMのよ
うに摺動性の良いものが用いられる。また、規制ガイド
38,39の材質としては、摩擦応力が低く、かつベル
ト張架ローラである各ローラ31,32,33,34に
巻きついている際に受ける屈曲応力にも耐えうるような
ゴム材質が用いられる。
を備えた規制ローラ31は、図1に示すように搬送ベル
ト30の巻きつけ角が他のローラ32,33,34に比
べて最も大きくなるように配置されている。そして、こ
のように巻きつけ角を最大にすることにより、規制部材
36,37と規制ガイド38,39との当接面積を大き
くすることができ、大きな寄り力を持った搬送ベルト3
0の片寄りを規制することができる。
材40を介して引っ張りばね(引っ張りコイルばね)3
5によって搬送ベルト30を張る方向に常時付勢される
とともに、搬送ベルト30の巻きつけ角が他のローラ3
1,32,33に比べて最も小さくなるよう配置されて
いる。なお、本実施の形態においては、テンションロー
ラ34は、搬送ベルト30の回転方向に沿っての規制ロ
ーラ31の上流側に配置されている。
態においては、アーム部材40によって回転自在に支持
され、アーム部材40は、揺動自在に支持されるととも
に、付勢手段としての引っ張りばね(付勢部材)35に
よって付勢されている。これにより、テンションローラ
34が、搬送ベルト30の裏面側から当接されて搬送ベ
ルト30にテンションを付与するようにしている。本実
施の形態においては、テンションローラ34と、アーム
部材40と、引っ張りばね35とによってテンション付
与機構を構成している。
端側においてテンションローラ34を回転自在に支持し
ており、基端側には、回転軸(揺動中心)41が設けら
れている。アーム部材40の先端側と基端側との間に
は、引っ張りばね35の一方の端部(先端部)が連結さ
れる係止部43が形成されている。この引っ張りばね3
5の他方の端部(基端部)が連結される係止部42は、
上述のベルト駆動手段100Bの本体フレーム(不図
示)に設けられている。なお、図3では、アーム部材4
0等は、テンションローラ34の一方の端部に配設した
もののみを図示しているが、テンションローラ34の他
方の端部にも、同様なアーム部材40、引っ張りばね3
5が配設されている。
いものを採用し、アーム部材40の回転軸41を搬送ベ
ルト30の裏面近傍に配置させることにより、搬送ベル
ト30の周長が短い、長いにかかわらず、搬送ベルト3
0に対して、ほぼ同様の張力が作用するように構成する
ことができる。
て詳細を説明する。図4において、引っ張りばね35の
ばねの作用方向(作用線)をα、アーム部材40の回転
軸(揺動中心)41とテンションローラ34の中心(回
転中心)とを結ぶ線をβとしたとき、図4(c)のよう
に搬送ベルト30の周長が長い場合にはβに対するαの
なす角が大きくなるように、また、図4(a)のように
搬送ベルト30の周長が短い場合にはβに対するαのな
す角が小さくなるように引っ張りばね35とアーム部材
40との位置関係を設定する。言い換えると、搬送ベル
ト30の周長が長くなることに比例してアーム部材40
の回転軸41から線βまでの距離が長くなるように引っ
張りばね35とアーム部材40とを配置するのである。
40とを配置することで搬送ベルト30の周長が長くな
る程、テンションローラ34の回転モーメントMa,M
b,Mcは大きくなる(Ma<Mb<Mc)。
30の周長が短い場合(=テンションローラ34に対す
る搬送ベルト30の巻きつけ角が小さい場合)には、図
4(b)よりもテンションローラ34の回転モーメント
Mを小さくしたことにより、搬送ベルト30に作用する
テンションTを図4(b)と同等にすることが可能にな
った。
の周長が長い場合(=テンションローラ34に対する搬
送ベルト30の巻きつけ角が大きい場合)には、図4
(b)よりもテンションローラ34の回転モーメントM
を大きくしたことにより、搬送ベルト30に作用するテ
ンションTを図4(b)と同等にすることが可能になっ
た。
なると、その分、テンションローラ34の回転モーメン
トMが大きくなって(Ma<Mb<Mc)、付勢荷重G
も大きくなる。この付勢荷重Gが大きくなることと搬送
ベルト30の周長が長くなることとによって、搬送ベル
ト30の周長が変化した場合でも、搬送ベルト30に作
用するテンションをほぼ一定に保つことができる。
材40の配置により、搬送ベルト30が異なることによ
る個体間に周長のバラツキや左右周長差が発生したり、
画像形成装置本体101内の昇温等で収縮・膨張による
周長変化が発生したとしても、搬送ベルト30に対して
常に一定のテンションTを付与することが可能となる。
久性に関して比較実験を行ったところ、本実施の形態に
係るベルト駆動装置100Bは、製造バラツキの中で周
長が短くできた、又は製造バラツキの中でベルト左右周
長に大きな差があるもの、又は低温環境で周長が収縮し
た搬送ベルト30においても、300時間以上の安定し
た走行を得られたのに対し、従来のベルト駆動装置は1
68時間程度で、搬送ベルトの破損が生じた。
にかかわらずテンションを一定にすることができるの
で、搬送ベルト30の安定した走行性を確保することが
できるとともに、搬送ベルト30の高耐久化が可能とな
る。
ーム部材40によりそれぞれ独立して保持するように構
成することにより、両端部に周長差がある搬送ベルト3
0に対してより一層均一なテンションを付与することが
可能になる。
アーム部材40を摺動性のよい樹脂材料で一体成型した
樹脂部品で構成させることにより、テンションローラ3
4の軸受や保持部材の回転機能などをわずかな部品点数
で構成させることが可能となるため、低コストで搬送ベ
ルト30のベルトテンションを常時一定にすることが可
能になる。
っ張りばね35を、搬送ベルト30の内側に配設するこ
とにより、省スペース化、構造の簡略化を図ることがで
きるが、原理的には、これらアーム部材40、引っ張り
ばね35を搬送ベルト30の外側に配設することも可能
であり、この場合も同等の効果をあげることができる。
材Pを表面に担持して搬送する搬送ベルト30である場
合を例に本発明を説明したが、本発明はこれに限定され
るものではなく、エンドレスベルトが感光ベルトや中間
転写ベルトである場合にも基本的な構成はほぼそのまま
で適用することができる。
テンションローラを支持するアーム部材と、アーム部材
を介してテンションローラをエンドレスベルトに当接さ
せる付勢部材とを備え、これらをエンドレスベルトの周
長が長くなるほど、付勢部材によるテンションローラの
回転モーメントが大きくなるように配置することによ
り、安価な構成で、エンドレスベルトの周長が変化した
場合でもエンドレスベルトのテンションをほぼ一定に保
つことができる。さらにこれにより、エンドレスベルト
の片寄り移動・蛇行移動の寄り力を低減することができ
るので、エンドレスベルトの走行安定性の向上、高耐久
化を図ることができる。
断面図である。
ね)の構成を示す斜視図である。
構の動作を示す動作説明図である。
である。
ラの動作を示す動作説明図である。
Claims (8)
- 【請求項1】 複数のローラに掛け渡されたエンドレス
ベルトにテンションを付与するテンション付与機構にお
いて、 前記エンドレスベルトに当接されたテンションローラ
と、 前記テンションローラを回転自在に支持する揺動自在な
アーム部材と、 前記アーム部材を付勢して前記テンションローラを前記
エンドレスベルトに押し付ける付勢部材と、を備え、 前記付勢部材により前記アーム部材を介して前記テンシ
ョンローラに付与される回転モーメントが、前記エンド
レスベルトの周長が長いほど大きくなるように、前記ア
ーム部材及び前記付勢部材を配置した、 ことを特徴とするテンション付与機構。 - 【請求項2】 前記テンションローラの回転中心と前記
アーム部材の揺動中心とを結ぶ線と、前記付勢部材の作
用線とがなす角度が、前記エンドレスベルトの周長が長
くなるほど大きくなるように、前記アーム部材と前記付
勢部材とを配置した、 ことを特徴とする請求項1に記載のテンション付与機
構。 - 【請求項3】 前記テンションローラの長手方向両端部
のそれぞれに、個別に作用する別の前記アーム部材、前
記付勢部材を配置した、 ことを特徴とする請求項2に記載のテンション付与機
構。 - 【請求項4】 前記アーム部材を、摺動性のよい樹脂材
料で一体成型した樹脂部品によって構成した、 ことを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1項に記
載のテンション付与機構。 - 【請求項5】 記録材上に画像を形成する画像形成部
と、エンドレスベルトとを備えた画像形成装置におい
て、 前記エンドレスベルトが、請求項1ないし4のいずれか
1項に記載のエンドレスベルトである、 ことを特徴とする画像形成装置。 - 【請求項6】 前記エンドレスベルトが、表面にトナー
像が形成される感光ベルトである、 ことを特徴とする請求項5に記載の画像形成装置。 - 【請求項7】 前記エンドレスベルトが、像担持体上に
形成された画像が転写される中間転写ベルトである、 ことを特徴とする請求項5に記載の画像形成装置。 - 【請求項8】 前記エンドレスベルトが、像担持体上に
形成された画像が転写される記録材を担持して搬送する
搬送ベルトである、 ことを特徴とする請求項5に記載の画像形成装置。
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JP2002047206A JP2003246483A (ja) | 2002-02-22 | 2002-02-22 | テンション付与機構、及びこれを備えた画像形成装置 |
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