JP4788383B2 - 画像形成装置 - Google Patents

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Description

本発明は電子写真プロセスにより画像を形成する画像形成装置、特に、転写体の裏面に接触してトナー像を転写する接触転写部材を有する転写手段を備えた画像形成装置に関する。
転写手段としては、従来、記録紙等の転写体の裏面側からコロナ放電を行って、転写体のトナー像が転写される面と反対側の裏面にトナー像を引きつける電荷を付与して、トナー像を転写する非接触式の転写手段が広く使用されてきた。
これに対して、コロナ放電に伴って発生するオゾンの問題等を解決した転写手段として、ローラやベルトからなる接触転写部材を用い、該接触転写部材にトナー像を転写体に移動させる転写電圧を印加しつつ転写体を像担持体に押圧する接触式の転写手段が用いられるようになってきている。
しかして、接触式の転写手段においては、接触転写部材の表面にトナーが付着し、付着したトナーが転写体の裏面に再転写して裏面汚れとなるという問題があり、この問題に対する対策として、接触転写部材の表面をクリーニングする転写部材クリーニング手段が用いられる。
該転写部材クリーニング手段としては、ブレードや、トナーを接触転写部材から像担持体に戻すクリーニング電圧を印加する電界クリーニングがある。
クリーニング電圧は、転写手段を像担持体に押圧しつつ印加されるが、特許文献1では、クリーニングを効果的に行うために、接触転写部材の像担持体に対する圧力をトナー像を像担持体から転写体に転写するトナー像転写時と、トナーを接触転写部材から像担持体に戻す転写部材クリーニング時とで異ならせることが提案されている。
特開平8−101588号公報
特許文献1のように、転写手段のクリーニング時に、トナー像の転写時よりも高い圧力で転写手段を像担持体に接触させることにより、クリーニング性能は改善されるが、なお十分ではない。
ジャム発生後のリカバリー時や緊急停止後の作動再開時には、多量のトナーが転写手段の表面に付着する可能性があるが、このような多量のトナーは、単純に圧力を上げただけでは、完全に除去されないことが確かめられた。
本発明は、ジャム発生後のリカバリー時などように多量のトナーが転写手段に付着した場合などにも良好なクリーニングを行う転写部材クリーニング手段を備えた画像形成装置を提供することを目的とする。
前記目的は下記の発明により達成される。
1.
像担持体、
該像担持体上にトナー像を形成するトナー像形成手段、
前記像担持体上のトナー像を転写体に転写する転写手段であって、転写体の裏面に接触して転写を行う接触転写部材を有する転写手段及び、
前記接触転写部材上に付着したトナーをクリーニングする転写部材クリーニング手段を有する画像形成装置において、
前記転写部材クリーニング手段は、前記接触転写部材を前記像担持体に押圧する押圧手段及び前記接触転写部材に電圧を印加する電源を有し、
転写部材クリーニング工程において、前記押圧手段は、次第に増加させる複数の圧力で前記接触転写部材を前記像担持体に押圧し、前記電源は、次第に減少させる複数の電圧を前記接触転写部材に印加することを特徴とする画像形成装置。
2.
感光体、
該感光体にトナー像を形成するトナー像形成手段、
中間転写体、
前記感光体上のトナー像を前記中間転写体に転写する第1の転写手段、
前記中間転写体上のトナー像を記録材に転写する第2の転写手段であって、記録材の裏面に接触して転写を行う接触転写部材を有する第2の転写手段及び、
前記接触転写部材上に付着したトナーをクリーニングする転写部材クリーニング手段を有する画像形成装置において、
前記転写部材クリーニング手段は、前記接触転写部材を前記中間転写体に押圧する押圧手段及び前記接触転写部材に電圧を印加する電源を有し、
転写部材クリーニング工程において、前記押圧手段は、次第に増加させる複数の圧力で前記接触転写部材を前記中間転写体に押圧し、前記電源は、次第に減少させる複数の電圧を前記接触転写部材に印加することを特徴とする画像形成装置。

前記電源は、転写部材クリーニング工程において、交番電圧を印加することを特徴とする前記1又は前記2に記載の画像形成装置。

前記転写手段は、記録材である前記転写体にトナー像を転写することを特徴とする前記1に記載の画像形成装置。

前記転写部材クリーニング工程は、ジャムの発生後に記録材を取り除いた後のジャムリカバリー動作に行われることを特徴とする前記1〜のいずれか1項に記載の画像形成装置。

前記転写部材クリーニング工程は、緊急停止後の再起動時に行われることを特徴とする前記1〜のいずれか1項に記載の画像形成装置。

前記接触転写部材は、前記像担持体に従動して回転することを特徴とする前記1に記載の画像形成装置。

前記接触転写部材は、前記中間転写体に従動して回転することを特徴とする前記2に記載の画像形成装置。
本発明により、接触転写部材にトナーが付着する如何なる場合にも転写部材のクリーニングが良好に行われるので、裏面汚れのきわめて少ない高品質の画像記録体を常に安定して得ることができる。
以下に実施の形態を用いて本発明を説明するが、本発明は該実施の形態に限られない。
図1は本発明の実施の形態に係る画像形成装置を示す図である。
像担持体としての回転する感光体1の周囲には、帯電手段2、露光手段3、現像手段4、転写手段5及びクリーニング手段6が配設されている。
転写手段5により形成される転写位置に記録材Pが搬送され、トナー像が転写された記録材Pは定着手段24を通過して定着処理される。
感光体1としては、OPC感光体、aSi感光体等周知の任意のものを用いることが出来るが、図示の例では、負帯電性のOPC感光体が用いられる。なお、感光体としてはドラム状の物の他にベルト状の感光体を使用することもできる。帯電手段2としては、コロトロン、スコロトロン等周知のものが用いられるが、図示の例ではスコロトロン帯電器が用いられる。露光手段3としては、レーザ、LEDアレイ等周知の任意のもを用いることが出来るが、図示の例では、半導体レーザを光源とし、偏向装置及び結像光学系を用いた露光手段が用いられる。現像手段4としては、二成分現像剤を用いる現像手段や一成分現像剤を用いる現像手段等周知の任意の現像手段を用いることができるが、図示の例では、二成分現像剤を用い、反転現像によりトナー像を形成する現像手段が用いられる。また、現像手段4の現像剤担持体に印加する現像バイアスとしては、直流に交流を重畳した現像バイアスが好ましい。転写手段5としては、記録材Pの裏面に接触し、記録材Pを感光体1に接触させて転写を行う接触転写部材としての転写ローラ50を有する転写手段が用いられる。
画像形成においては、感光体1はモータM1により回転駆動されて矢印のように時計方向に回転し、回転する感光1に対して、帯電手段2による一様帯電及び露光手段3による像露光が行われ、感光体1上に静電潜像が形成される。形成された静電潜像は、現像手段4により現像されてトナー像が形成され。
感光体1の回転と同期して、搬送された記録材Pに感光体P上のトナー像が転写手段5により転写される。
トナー像が転写された記録材Pは、定着手段24に供給される。定着手段24においては、記録材P上のトナー像が加熱され、溶融して記録材P上に定着される。
トナー像転写後の感光体1はクリーニング手段6を通過してクリーニングされ、残留トナーが除去される。
転写手段5は、接触転写部材としての転写ローラ50を有する。なお、接触転写部材としては、転写ローラの他に転写ベルトを用いることもできる。
転写ローラ50はシリコーンゴム、ウレタンゴム、EPDM(エチレンープロピレンージエンゴム)等のソリッドゴム又は発泡性ゴムからなり、定積抵抗105〜109Ω・cm、ゴム硬度20〜70°(アスカーC)のものが好ましく用いられる。
転写ローラ50の回転軸51は二股のガイド支持部材52にスライド可能に支持され、ガイド支持部材52は押圧手段を構成する圧縮形のバネ53により付勢されている。
ガイド支持部材52はさらに筒状の支持部材55内をスライド可能であり、作用ピン54を有する。作用ピン54はカム56に接触しており、カム56はモータM2により回転駆動される。
バネ53、カム56及びモータMT2は2水準以上の圧力で転写ローラ50を感光体1に押圧する押圧手段を構成しており、モータM2の回転により転写ローラ50の感光体1に対する圧力が種々の水準に設定される。
57は転写ローラ50の表面をクリーニングするクリーニング手段としてのクリーニングブレードである。
TE1、TE2は転写ローラ50に転写電圧及びクリーニング電圧を印加する電源である。
画像形成工程においては、電源TE1により、転写ローラ50に正の電圧を印加して、負帯電トナーからなるトナー像を感光体1から記録材Pに転写する。なお、転写工程において、クリーニングブレード57は転写ローラ50に接触しており、転写ローラ50上の付着トナーをクリーニングする。
後に説明するように、転写ローラ50にトナーが付着したときに、付着したトナーを除去する転写部材クリーニング工程が実行されるが、該転写部材クリーニング工程においては、基本的には、電源TE2によりトナーを転写ローラ50から感光体1に転移させるクリーニング電圧が印加される。
また、後に説明するように、負帯電トナーのみでなく、逆帯電トナーと称される正に帯電した付着トナーも除去するために、正負の交番電圧からなるクリーニング電圧を転写ローラ50に印加することにより転写ローラ50のクリーニングが更に良好に行われる。
<実施の形態1>
転写ローラ50をクリーニングする転写部材クリーニング工程は次の(a)〜(d)の場合に実行される。
(a)画像形成終了時
画像形成が終了して、感光体1の回転を停止する前に、回転している転写ローラ50に対して、TE2によりクリーニング電圧が印加され、転写ローラ50がクリーニングされる。
(b)予備回転終了時
画像形成工程を開始するのに先立って感光体1を回転駆動する予備回転が行われる。予備回転は、主として感光体1の履歴を消去するものであり、この予備回転においては、感光体帯電及び現像バイアス(DC)印加が行われるが、帯電の立ち上がり時間と現像バイアスの立ち上がり時間との関係で、ベタ現像が行われ、感光体1上に帯び状のトナー像が形成され、このトナー像が転写ローラ50に転写され付着するいう現象が起こる。
予備回転の終了時に、転写ローラ50にクリーニング電圧を印加しつつ、転写ローラ50を回転させることにより、この帯状のトナー像を感光体1に転移させ、クリーニング装置6によりクリーニングする。
(c)ジャムリカバリー時
ジャムが発生したときは、ジャム発生時に機内に残留している記録材を強制排出するために感光体1が作動するので、感光体1上のトナーが転写ローラ50にトナーが転移することにより、転写ローラ50上にトナーが付着する。また、ジャム解除後に、感光体1を作動させて、これらの表面をクリーニングすることが行われるが、その際にも転写ローラ50の表面にトナーが付着する。従って、ジャムリカバリー時に転写ローラ50からトナーを除去するための転写部材クリーニング工程が実施される。
(d)緊急停止後の再起動時
転写電流の異常、クリーニング装置6のクリーニングブレードめくれなどによる緊急停止後の再起動時に、転写ローラ50のクリーニングが行われる。
前記(a)〜(d)の場合のうちの(a)及び(b)の場合には、転写ローラ50に付着するトナーの量が比較的少ない。従って、(a)及び(b)の場合には、次のAモードの転写部材クリーニング工程が実行される。
Aモード
転写ローラ50に電源TE1、TE2により±2kVの電圧を印加するサイクルを4回繰り返し、各サイクルにおいて転写ローラ50を2回回転させ、4サイクルを通して、転写ローラ50を20Nの圧力で感光体1に押圧する。このような転写部材クリーニング工程を図2に示す。
これにより転写ローラ50のクリーニングが良好に行われる。
Bモード
前記(c)及び(d)の場合には、ベタ画像を形成するトナーがそのまま転写ローラ50に転移して付着する可能性があり、多量のトナーのクリーニングが可能な転写部材クリーニング工程を実施する必要がある。
Bモードにおいては、転写ローラ50に電源TE1、TE2により±2kVの電圧を印加するサイクルを4回繰り返し、各サイクルにおいて転写ローラ50を2回回転させる点では、Aモードと同様であるが、転写ローラ50の圧力をクリーニング工程の前半において、20Nとし、後半において50Nとするように、転写部材クリーニング工程において、転写ローラ50の圧力を次第に増大させる。
Bモードにおけるクリーニング工程を図3に示す。
多量のトナーが転写ローラ50に付着した場合に、最初から大きな圧力で転写ローラ50を感光体1に接触させると、トナーが圧縮されて、感光体1に転移しない部分が出る場合があるが、図3に示すように、転写ローラ50の圧力を次第に増大させることにより、より効果的なクリーニングができる。
図3に示すクリーニングにより、ベタ画像を形成するトナーが転写ローラ50に付着した場合にも、転写ローラ50が良好にクリーニングされる。
A、Bモードのクリーニングは次に説明する実験結果に基づいて設定されたものである。
図4は転写ローラ50の圧力を50Nとしたときの、転写ローラ50に付着したベタトナー像に対するクリーニング性能を示している。図4において、縦軸は転写ローラ50上のトナーの量(g/m2)を、横軸はクリーニング回数である。クリーニング回数については、転写ローラ50の1回転をクリーニング回数1回とした。即ち、図2にいて、プラス電圧からマイナス電圧に又はマイナス電圧からプラス電圧に1回変化するCで示す周期をクリーニング回数1回とした。
図5は転写ローラ50の圧力を20Nとしたときの、転写ローラ50に付着したベタトナー像に対するクリーニング性能を示している。また、図4、5において、「×」はクリーニング不良を、△はほぼ良好なクリーニング結果を、○は良好なクリーニング結果をそれぞれ示しいる。
図から明らかなように、曲線Lよりも右下方の領域が良好なクリーニングが行われる領域であり、クリーニング回数を多くすると良好なクリーニングが行われるが、圧力を増すことにより、比較的少ないクリーニング回数で良好なクリーニングが行われることが分かる。
しかしながら、高い圧力、即ち、50Nの場合、クリーニング回数を多くすると、部分的にトナーが転写ローラ50上に残留する現象が見られた。この理由から、また、転写ローラ50の圧力を強くすると転写ローラ50及びバックアップローラ74が変形する可能性があるので、高い圧力を欠ける回数を極力少なくすることが好ましい。
図5に示すように、転写ローラ50のクリーニング工程の中で、圧力を変更することにより、クリーニング不良起こすことなく、良好なクリーニングが行われ、記録材の裏面汚れを防止することができる。
なお、Aモードにおいて、比較的低い圧力で一定とし、Bモードにおいて比較的高い圧力で一定とするように、転写ローラ50のクリーニングにおいて、前記(a)〜(d)の各場合に応じて異なる2水準以上の圧力に設定し、一定圧力でクリーニングを行うようにすることも可能である。
<実施の形態2>
図6、7は実施の形態2における転写部材クリーニング工程を示す。
本実施の形態においては、前記(a)画像形成終了時及び前記(b)予備回転終了時に対して実施の形態1と同じ転写ローラ50のクリーニングを行ったが、前記(c)ジャムリカバリー時及び(d)前記緊急停止後の再起動時には、印加電圧を4kVから2kVに漸減させた。
図8は、転写ローラ50に印加する電圧を変えた場合における、転写ローラ50に付着したベタトナー像に対するクリーニング性能を示している。図8から明らかなように、曲線Lの右上方、即ち、電圧が高く、クリーニングサイクルを多くすることにより、良好なクリーニングが行われる。
図4、5及び8のクリーニング試験結果に基づいて、図7に示すように、多量のトナーが付着する可能性がある前記(c)及び(d)に対して、転写ローラ50の圧力及びクリーニング電圧を転写部材クリーニング工程中に変更する転写部材クリーニングを実施することにより、転写ローラ50に付着したトナーを良好に除去することができる。クリーニング工程の後半では転写ローラ50上に残留するトナーの量が少なくなるので、クリーニング電圧を次第に減少させることにより、良好なクリーニングを行うことができた。
図9は本発明の実施の形態に係る画像形成装置の他の例の概略を示す図である。
画像形成装置100は、タンデム構成のフルカラー画像形成装置と称せられるもので、複数組の作像ユニット10Y,10M,10C,10Kと、中間転写体ユニット7と、給紙搬送部21と、定着器24とを備える。画像形成装置100の上部には、原稿画像読み取り装置SCが配置されている。
また、画像形成装置100には支持レール82L、82Rを介して引き出し可能にした筐体8が設けられており、筐体8内には作像ユニット10Y、10M、10C、10Kと、中間転写体ユニット7が設けられている。なお、筐体8はプロセスカートリッジと呼ばれる画像形成部Aから分離、交換可能な部材として用いるものであってもよい。
図9では、作像ユニット10Y、10M、10C、10Kが垂直方向に縦列配置され、各作像ユニットを構成する感光体の左側方に中間転写体ユニット7が配置されている。中間転写体ユニット7は、ローラ71、72、73、74(バックアップローラ)、76、77に巻き回された無端ベルト状の中間転写体70、各作像ユニットで形成されたトナー画像を中間転写体70上に転写させる一次転写ローラ5Y、5M、5C、5K、中間転写体70上に残存したトナーを除去するクリーニング手段6Aから構成される。次に、画像形成装置100で行われる画像形成について説明する。
イエロー色の画像を形成する作像ユニット10Yは、ドラム状の感光体1Y、該感光体1Yの周囲に配置された帯電手段2Y、露光手段3Y、現像手段4Y、一次転写ローラ5Y、クリーニング手段6Yを有する。マゼンタ色の画像を形成する作像ユニット10Mは、ドラム状の感光体1M、該感光体1Mの周囲に配置された帯電手段2M、露光手段3M、現像手段4M、一次転写ローラ5M、クリーニング手段6Mを有する。シアン色の画像を形成する作像ユニット10Cは、ドラム状の感光体1C、該感光体1Cの周囲に配置された帯電手段2C、露光手段3C、現像手段4C、一次転写ローラ5C、クリーニング手段6Cを有する。黒色画像を形成する作像ユニット10Kは、ドラム状の感光体1K、該感光体1Kの周囲に配置された帯電手段2K、露光手段3K、現像手段4K、一次転写ローラ5K、クリーニング手段6Kを有する。
中間転写体ユニット7は、複数のローラにより巻回され、回動可能に支持された半導電性無端ベルト状の中間転写体70を有する。
作像ユニット10Y,10M,10C,10Kにおいて形成された単色トナー像は、一次転写ローラ5Y,5M,5C,5Kにより、回動する中間転写体70上に逐次転写されて、合成されたカラートナー像が形成される。
給紙カセット20内に収容された用紙等の記録材Pは、第1給紙ローラ21により、1枚づつ送り出され、給紙ローラ22A、22B、22C、22Dにより搬送されて、レジストローラ23の上流位置で一時停止する。一時停止後、記録材Pはレジストローラ23により作像ユニット10Y、10M、10C、10Kにおける画像形成と同期して、転写位置に搬送される。中間転写体70を支持するローラ74と転写ローラ5Aとにより形成される転写位置においては、記録材P上にカラトナー像が転写される。
22Eは手差し給紙部である。
カラートナー像が転写された記録材Pは、定着器24により定着処理され、排紙ローラ25に挟持されて機外の排紙トレイ26上に載置される。
両面画像形成においては、表面に画像が形成された記録材Pは定着器24を通過後に下方に進行して反転搬送路27において、表裏反転した後に、レジストローラ23へと再給紙される。再給紙された記録材P上に裏面画像を形成し、定着した後、記録材Pは排紙トレイ26に排出される。
一方、二次転写ローラ5Aにより記録材Pにカラートナー像を転写した後、記録材Pを分離した中間転写体70は、クリーニング手段6Aにより残留トナーが除去される。
本例においては、像担持体としての中間転写体70にトナー像形成手段としての一次転写ローラ5Y、5M、5C、5Kによりトナー像が転写されるが、転写手段の接触転写部材である二次転写ローラ5Aに対する転写部材クリーニング工程が前記に説明したようにAモード及びBモードで実行される。
本例では、転写手段は接触転写部材としての二次転写ローラ5A及び電源TE1で構成され、転写部材クリーニング手段は、図1に示し図1の画像形成装置に関して前記に説明したように、バネ53、カム56及びモータM2で構成され押圧手段及びクリーニング電圧を印加する電源TE1、TE2からなり、Aモード及びBモードで転写部材クリーニング工程が実行される。
図10に示すように、接触転写部材としての転写ローラ5Aに印加される転写電圧及びクリーニング電圧は、バックアップローラ74への電源TE1、TE2の電圧印加により印加される。
本発明の実施の形態に係る画像形成装置を示す図である。 実施の形態1のAモードにおける転写部材クリーニング工程を示す図である。 実施の形態1のBモードにおける転写部材クリーニング工程を示す図である。 転写ローラに付着したベタトナー像に対するクリーニング性能を示すグラフである。 転写ローラに付着したベタトナー像に対するクリーニング性能を示すグラフである。 実施の形態2のAモードにおける転写部材クリーニング工程を示す図である。 実施の形態2のBモードにおける転写部材クリーニング工程を示す図である。 転写ローラに付着したベタトナー像に対するクリーニング性能を示すグラフである。 本発明の実施の形態に係る画像形成装置の他の例の概略を示す図である。Bモードにおける転写部材クリーニング工程を示す図である。 図9に示した画像形成装置の転写手段を示す図である。
符号の説明
1、1Y、1M、1C、1K 感光体
5 転写手段
5A 二次転写ローラ
53 ばね
50 転写ローラ
53 バネ
56 カム
M1、M2 モータ
TE1、TE2 電源

Claims (8)

  1. 像担持体、
    該像担持体上にトナー像を形成するトナー像形成手段、
    前記像担持体上のトナー像を転写体に転写する転写手段であって、転写体の裏面に接触して転写を行う接触転写部材を有する転写手段及び、
    前記接触転写部材上に付着したトナーをクリーニングする転写部材クリーニング手段を有する画像形成装置において、
    前記転写部材クリーニング手段は、前記接触転写部材を前記像担持体に押圧する押圧手段及び前記接触転写部材に電圧を印加する電源を有し、
    転写部材クリーニング工程において、前記押圧手段は、次第に増加させる複数の圧力で前記接触転写部材を前記像担持体に押圧し、前記電源は、次第に減少させる複数の電圧を前記接触転写部材に印加することを特徴とする画像形成装置。
  2. 感光体、
    該感光体にトナー像を形成するトナー像形成手段、
    中間転写体、
    前記感光体上のトナー像を前記中間転写体に転写する第1の転写手段、
    前記中間転写体上のトナー像を記録材に転写する第2の転写手段であって、記録材の裏面に接触して転写を行う接触転写部材を有する第2の転写手段及び、
    前記接触転写部材上に付着したトナーをクリーニングする転写部材クリーニング手段を有する画像形成装置において、
    前記転写部材クリーニング手段は、前記接触転写部材を前記中間転写体に押圧する押圧手段及び前記接触転写部材に電圧を印加する電源を有し、
    転写部材クリーニング工程において、前記押圧手段は、次第に増加させる複数の圧力で前記接触転写部材を前記中間転写体に押圧し、前記電源は、次第に減少させる複数の電圧を前記接触転写部材に印加することを特徴とする画像形成装置。
  3. 前記電源は、転写部材クリーニング工程において、交番電圧を印加することを特徴とする請求項1又は2に記載の画像形成装置。
  4. 前記転写手段は、記録材である前記転写体にトナー像を転写することを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
  5. 前記転写部材クリーニング工程は、ジャムの発生後に記録材を取り除いた後のジャムリカバリー動作に行われることを特徴とする請求項1〜のいずれか1項に記載の画像形成装置。
  6. 前記転写部材クリーニング工程は、緊急停止後の再起動時に行われることを特徴とする請求項1〜のいずれか1項に記載の画像形成装置。
  7. 前記接触転写部材は、前記像担持体に従動して回転することを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
  8. 前記接触転写部材は、前記中間転写体に従動して回転することを特徴とする請求項2に記載の画像形成装置。
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