JP2015004792A - 画像形成装置 - Google Patents

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藤田 啓子
Keiko Fujita
啓子 藤田
盛 秀樹
Hideki Mori
秀樹 盛
斉藤 洋
Hiroshi Saito
洋 斉藤
一史 久保田
Hitoshi Kubota
一史 久保田
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Abstract

【課題】小型、軽量、低コストを維持しつつも、剛性に優れたフレーム構造体によって構成される画像形成装置を提供すること。
【解決手段】シートにトナー像を形成するための画像形成部と、前記画像形成部を支持する内部筐体と、前記内部筐体を支持する載置面を有する外部筐体と、を有する画像形成装置であって、前記内部筐体は、金属プレート素材を加工して合わせ目を有する複数の矩形状パイプを備え、前記載置面に面して配設される前記内部筐体の前記複数の矩形パイプの合わせ目は、下向きに設けられていることを特徴とする。
【選択図】図9

Description

本発明は、フレーム構造体に電子写真方式の画像形成部を登載して構成される、複合機、複写機、プリンタ、ファックス等の画像形成装置に関する。
従来、矩形状の金属プレート素材を曲げ加工により合わせ目を有する矩形状のパイプに成型し、画像形成装置のフレーム構造体に用いた構成が開示されている(特許文献1)。この構成によれば、小型軽量で低コストでありながら、矩形状パイプを用いた高剛性なフレーム構造体、およびこれを有する画像形成装置を提供することができる。
特開2007−118087
しかしながら、上記従来例の矩形状パイプは、合わせ目と直交する方向の外力に対する剛性が低い。このため、フレーム構造体における矩形状パイプの配置方向によっては、剛性不足となる恐れがあった。これを回避するために、矩形状パイプの素材板厚や成型外形を増すと、画像形成装置の大型化、重量の増大、コストの増大を招く恐れがあった。
本発明は、小型、軽量、低コストを維持しつつも、剛性に優れたフレーム構造体によって構成される画像形成装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するための本発明の代表的な構成は、
シートにトナー像を形成するための画像形成部と、
前記画像形成部を支持する内部筐体と、
前記内部筐体を支持する載置面を有する外部筐体と、を有する画像形成装置であって、
前記内部筐体は、金属プレート素材を加工して合わせ目を有する複数の矩形状パイプを備え、前記載置面に面して配設される前記内部筐体の前記複数の矩形パイプの合わせ目は、下向きに設けられていることを特徴とする。
以上の構成により、小型、軽量、低コストを維持しつつも、剛性に優れたフレーム構造体によって構成される画像形成装置を提供することができる。
画像形成装置のフレーム構造体を示す斜視図。 外部筐体下面の支持部材と画像形成装置の重心との位置関係を示す上視図。 上部筐体上面の支持部材と画像読取部および原稿搬送部の重心との位置関係を示す上視図。 内部筐体の載置面の支持部材と内部ユニットの重心との位置関係を示す上視図。 連結部材の固定方法を示す部分断面図。 フレーム構造体を構成する矩形状パイプの一例を示す斜視図。 矩形状パイプの最大変位量の結果を示す図表及び算出条件の説明図。 上部筐体における矩形状パイプの合わせ目方向を示す部分斜視図。 内部筐体の外部筐体に対する載置面における矩形状パイプの合わせ目方向を示す部分斜視図。 画像形成装置の概略断面図。
以下、本発明の実施形態を図に基づいて説明する。ただし、以下の実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、それらの相対配置等は、本発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものである。このため、本発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
(画像形成装置)
図10は画像形成装置の概略断面図である。図10では、本実施形態の画像形成装置1の一例であるデジタルカラー複合機を示す。画像形成装置1は、画像形成部100と、画像形成部100の上部に配設される画像読取部200と、画像読取部200上部に載置される原稿搬送部300とを備える。
(原稿搬送部)
原稿搬送部300では、原稿トレイ301上に上向きにセットされた原稿Dが、先頭頁から順に1枚ずつ給送される。原稿Dは、湾曲したパスを介して画像読取部200のプラテンガラス201上を通過する。このとき、画像読取部200により原稿Dの画像が読み込まれる。画像が読み込まれた原稿Dは、排出トレイ302に排出される。
また、原稿搬送部300は、不図示の回転ヒンジにより、画像読取部200に対して開閉自在に支持される。また、回転ヒンジ内に設けられた不図示のフリーストップ機構により、所定の開き角度の範囲内で、開状態に自立保持される。
(画像読取部)
画像読取部200は、原稿搬送部300により搬送される原稿Dがプラテンガラス201上を、図10における左から右へ通過する際に、所定の位置に保持されたスキャナユニット202により画像読取処理を行う。
具体的には、原稿Dの読取面をスキャナユニット202のランプ203の光で照射し、その原稿Dからの反射光を、ミラー204、ミラー205、ミラー206を介してレンズ207に導く。そして、レンズ207を通過した光を、イメージセンサ208の撮像面に結像する。
また、画像読取部200は、原稿搬送部300を使用せずに持ち上げて、プラテンガラス201上に原稿Dを直接セットし、スキャナユニット202を左から右へ走査させることによっても画像読取処理を行うことが可能である。すなわち、画像読取部200は、必ずしも原稿搬送部300を装着しなくてもよく、プラテンガラス201上にセットした原稿Dを押さえる原稿押さえ部材を設けたものであってもよい。
(画像形成部)
画像形成部100は、Y(イエロ)、M(マゼンタ)、C(シアン)、K(ブラック)のトナー像を形成するプロセスカートリッジ101を有する。各色のプロセスカートリッジ101(101Y、101M、101C、101K)には、下記のプロセス手段を有する。画像形成部100において4つの101の構成は同一のため、Y、M、C、Kの添え字を適宜省略する。
感光体ドラム102(像担持体)は、帯電ローラ103(帯電部)により表面を一様に帯電された後、伝送された画像情報の信号に基づいて駆動されるレーザスキャナ104(露光部)によって、潜像を形成される。潜像は、現像器105(現像部)によってトナー像として現像される。現像により消費されたトナーは、各トナーボトル106(106Y、106M、106C、106K)から不図示の補給経路を介して各現像器105に適宜補給される。
感光体ドラム102上のトナー像は、一次転写ローラ107により所定の加圧力および静電的負荷バイアスが付与されて、中間転写ベルト108(転写部)上に順次転写される。転写後、感光体ドラム102上に残った僅かな残トナーは、感光体ドラムクリーナ109(クリーニング部)によって除去されて、次の画像形成に備える。除去された残トナーは、不図示の搬送経路を経由して回収容器110内に収容される。
一方、給送カセット111から1枚ずつ給送されたシートPは、レジストローラ対112のニップ部に先端を倣わせてループを形成することで斜行修正が行われる。その後、レジストローラ対112は、中間転写ベルト108上のトナー像と同期を取って、シートPを二次転写部へ搬送する。中間転写ベルト108上のトナー像は、二次転写内ローラ113および二次転写外ローラ114から成る二次転写ニップで、所定の加圧力と静電的負荷バイアスを付与することでシートPに転写される。
転写後、中間転写ベルト108上に残った僅かな残トナーは、転写クリーナ115によって除去されて、次の画像形成に備える。除去された残トナーは、不図示の搬送経路を経由して回収容器110内に収容される。シートP上の転写トナー像は、定着器116(定着部)によって、加熱加圧されることで定着される。この後、シートPは、排出ローラ対117により画像読取部200と画像形成部100との間の胴内部に配設される排出トレイ118(排出部)上に排出され、積載される。
(フレーム構造体構成)
次に、上述の画像形成装置の各部を支持するフレーム構造体の構成を説明する。図1は画像形成装置のフレーム構造体を示す斜視図である。図1に示すように、フレーム構造体2は、3つの部材(外部筐体2a、上部筐体2b、内部筐体2c)から構成される。
外部筐体2aは、画像形成部100の外形よりわずかに小さく構成され、画像形成部100の全体を固定支持する。上部筐体2bは、画像読取部200および原稿搬送部300を支持する。内部筐体2cは、外部筐体2aの内部において、プロセスカートリッジ101、レーザスキャナ104、中間転写ベルト108、定着器116を支持する。
外部筐体2aは、上方の装置を一方(右側面)に寄せて構成することで、排出シート取出口400が装置側面の少なくとも3方の側面が広く開放される。このため、画像形成装置1の正面、左側面、背面のいずれの方向からも排出されたシートPの取り出し操作を行うことが可能である。
図1に示すように、外部筐体2aの下面には、画像形成装置1を支持するための3つの支持部材3が配設される。
図2は外部筐体下面の支持部材と画像形成装置の重心との位置関係を示す上視図である。3つの支持部材3は、画像形成装置1の重心G1との位置関係を示す。
画像形成装置1の重心G1は、トナーボトル106や回収容器110におけるトナーの収容量変化、給送カセット111や排出トレイ118におけるシートPの収容量変化等により所定の領域内で移動する。このように画像形成装置1の重心G1が移動した場合でも、3点の支持部材3で決まる領域S1の範囲内に収まるように、3点の支持部材3の位置が決められる。
以上の構成により、画像形成装置1の載置平面が一意的に定まる。このため、歪みのある床面に設置した場合であっても、外部筐体2aが過度に変形することはない。よって、画像形成装置1は、安定した画像形成を行うことができる。
上部筐体2bの上面には、画像読取部200が載置される。このため、図1に示すように、画像読取部200を載置するための3つの支持部材4が配設される。
図3は上部筐体上面の支持部材と画像読取部および原稿搬送部の重心との位置関係を示す上視図である。
画像読取部200および原稿搬送部300の重心G2は、スキャナユニット202の走査、原稿搬送部300の開閉、原稿の重量等により所定の領域内で移動する。このため、3点の支持部材4の位置は次のように配置する。すなわち、画像読取部200および原稿搬送部300の重心G2が移動した場合でも、3点の支持部材4で決まる領域S2の範囲内に収まるように配設される。
以上の構成により、画像読取部200の載置平面が一意的に定まる。このため、部品公差やユーザの操作力等により上部筐体2bの上面に歪みが生じた場合であっても、画像読取部200が過度に変形することはない。よって、画像読取部200は、安定した画像読取を行うことができる。
外部筐体2aには、図1で示すように、内部筐体2cを載置するための3点の支持部材5が配設される。
図4は内部筐体の載置面の支持部材と内部ユニットの重心との位置関係を示す上視図である。
3点の支持部材5は、内部ユニットの重心G3が、3点の支持部材5で決まる領域S3の範囲内に収まるように配設される。以上の構成により、内部筐体2c(図1参照)の載置平面が一意的に定まるため、部品公差やユーザ操作力等により外部筐体2aに歪みが生じた場合であっても、内部筐体2c、および内部筐体2cに支持される内部ユニットが過度に変形することはない。よって、画像読取部200は安定した画像形成を行うことができる。
本実施形態の各々の支持部材3、支持部材4、支持部材5は、ゴム等の弾性体からなる。これにより、画像形成装置1と床面との間、画像形成部100と画像読取部200との間、外部筐体2aと内部筐体2cとの間の振動伝達を防止することができ、良好な画像読取・画像形成を行うことができる。
ただし、振動伝達による画像不良が生じる恐れが無い場合には、各支持部材を弾性体に限定する必要はない。例えば、各支持部材を剛体で支持する構成として構わない。
また、本実施形態の各々の支持部材3、支持部材4、支持部材5の支持点数は、設置平面が一意的に定まる構成であれば、3点に限定されるものではない。
図1に示す上部筐体2bは連結部材6を有し、上部筐体2bに載置される画像読取部200(図10参照)を上部筐体2bに対して連結する。また、外部筐体2aは連結部材7を有し、上部筐体2bに載置される内部筐体2cを上部筐体2bに対して連結する。
図5は連結部材の固定方法を示す部分断面図である。連結部材6は、支持部材4の近傍で上部筐体2bに対してビス8により固定される。また、連結部材7は、支持部材5の近傍で、外部筐体2aに対してビス8により固定される。
一方で、画像読取部200の筐体9、内部筐体2c(図1参照)に対しては、弾性ブッシュ10を介して段ビス11により固定される。
図5に示すように、弾性ブッシュ10には溝10aが形成されており、溝10aに対して連結部材6の穴6a、連結部材7の穴7aを係合させることで、画像読取部200、内部筐体2cの上方への移動を規制する。
このように、連結部において弾性体からなる弾性ブッシュ10を用いることで、前述した3点支持を阻害しない構成にすると共に、振動の伝達も防止することができる。
なお、3点支持構成を阻害せず、振動の伝達による画像不良が生じるおそれがない場合は、必ずしも弾性体に限定されるものではない。つまり、その場合には、剛体で連結する構成であっても構わない。
また、本実施形態では、各々の支持部材4、支持部材5の近傍で3か所の連結部材6、連結部材7用いた構成で説明したが、これに限るものではない。すなわち、画像読取部200、内部筐体2cの上方への移動が規制されるものであれば、配置や個数はこれに限定されるものではない。
(パイプ剛性)
図6はフレーム構造体を構成する矩形状パイプの一例を示す斜視図である。本実施形態のフレーム構造体2は、例えば電気亜鉛メッキ鋼板からなる矩形状の金属プレート素材を、プレス加工または曲げ加工により合わせ目12aを有する矩形状パイプ12を成型する。そして、成型された複数の矩形状パイプを組み合わせて、溶接等により接合する。これにより、フレーム構造体2が構成される。矩形状パイプ12の合わせ目12aは、溶接部12bにより複数箇所接合されると、合わせ目の開きが防止されて好適である。
図7は矩形状パイプの最大変位量の結果を示す図表及び算出条件の説明図である。図7(a)に示す図表には、図7(b)〜図7(d)に示す条件における矩形状パイプ12の最大変位量の算出結果を示す。図7(b)〜図7(d)に示す条件で異なることは、矩形状パイプ12の合わせ目12aの載置方向である。
図7(b)〜図7(d)のいずれの条件においても、矩形状パイプ12の両端部から5mmの下面12fを支持部材で支持した状態で、中央に300Nの荷重で押圧した。矩形状パイプ12は、板厚0.8mm、パイプ外形20mm×20mm、全長600mmのものを用いた。
最も剛性が高いのは、図7(b)で示す合わせ目12aを有する側面12cを押圧した場合である。図7(a)に示すように、最大変位量が1.707mmで最も少ない。
次いで剛性が高いのは、図7(c)で示す合わせ目12aの対向側面12dを押圧した場合で、図7(a)に示すように、最大変位量が1.717mmである。
最も剛性が低いのが、図7(d)で示す合わせ目12aの側面12eを押圧した場合で、図7(a)に示すように、最大変位量が1.876mmで最も多い。
以上の算出結果から、矩形状パイプ12に外力が作用して変形が生じる場合、合わせ目12aを有する側面12cが圧縮変形を受ける向きに矩形状パイプ12を配設すると、フレーム構造体2を最も高剛性に構成することができる。
(画像読取部の載置面における矩形状パイプの合わせ目配置)
図8は上部筐体における矩形状パイプの合わせ目方向を示す部分斜視図である。図8(a)は上側から見た図であり、図8(b)は下側から観た図である。
本実施形態の画像形成装置1のフレーム構造体2において、排出されたシートPを3方向から取り出し可能とするために、外部筐体2aの上部は右側面に寄せられている。このため、前側パイプ13(第1の矩形状パイプ)、後側パイプ14(第2の矩形状パイプ)は、それぞれ、片持ち支持梁となる片持梁部13b、片持梁部14bを有する。
前側パイプ13、後側パイプ14の片持ち梁の自由端となる、それぞれの端部13c、端部14cに接合される左側パイプ15(第3の矩形状パイプ)には、梁の中腹で画像読取部200の自重を支持する支持部材4が配設される。
以上の構成から、画像読取部200の自重を受けると、前側パイプ13の片持梁部13bと後側パイプ14の片持梁部14bが、図8の破線で示すように、下方に変位する。また、左側パイプ15の中央部は、下方に変位する。すなわち、前側パイプ13および後側パイプ14は下側面が圧縮を受ける方向に変位する。
ここで、前側パイプ13の合わせ目13aと後側パイプ14の合わせ目14aとを下向きに配設すると、前側パイプ13及び後側パイプ14の剛性が最も高くなる。これにより、画像読取部200の自重による前側パイプ13及び後側パイプ14の変位量を最少にすることができる。
また、左側パイプ15は、上側面が圧縮を受ける方向に変位する。ここで、左側パイプ15の合わせ目15aを上向きに配設すると、左側パイプ15の剛性が最も高くなり、左側パイプ15の変位量を最少にすることができる。
なお、図8に示すように、画像読取部200の自重は、上部筐体2bの右側の2か所の支持部材4で受け、その下方における外部筐体2aの右前柱17及び右後柱18によって支持される。このため、上部筐体2bを構成する矩形状のパイプ(前側パイプ13、後側パイプ14、左側パイプ15、右側パイプ16)を撓ませる方向に作用しない。
上部筐体2bの右側パイプ16(第4の矩形状パイプ)には、開閉扉19が係止される。開閉扉19は、画像形成部100の一側面に沿って配設され、シートPの搬送経路におけるジャム処理を行うための扉である。
図8(a)の破線で示すように、開閉扉19の係止力を受けると、右側パイプ16の中央部が右方向に変位する。すなわち、右側パイプ16は左側面が圧縮を受ける方向に変位する。この場合、右側パイプ16の合わせ目16aを、図8(a)のように左向きに配設すると、外力に対する剛性が最も高くなる。すると、右側パイプ16の変位量を最少にすることができる。
以上の構成により、画像読取部200の載置面の変位量を最少にすることが可能となるため、画像形成装置1において安定した画像を得ることが可能となる。
(内部筐体の載置面における矩形状パイプの合わせ目配置)
図9は内部筐体の外部筐体に対する載置面における矩形状パイプの合わせ目方向を示す部分斜視図である。図9(a)は外部筐体2aを上側から見た図であり、図9(b)は内部筐体2cを下側から観た図である。
図9(a)に示すように、載置面における外部筐体2aの前側パイプ20、後側パイプ21は、各々の右端20b、右端21bが右前柱17、右後柱18に固定支持される。一方、各々の左端20c、左端21cは、左前柱26、左後柱27に固定支持される。
前側パイプ20、後側パイプ21は、両端を固定支持された状態で、内部筐体2cの自重を受ける。
このとき、前側パイプ20および後側パイプ21は、上側面が圧縮される方向(破線の方向)に変位する。このため、それぞれの合わせ目20a、合わせ目21aが上向きになるように配設すると剛性が最も高くなり、前側パイプ20および後側パイプ21の変位量を最少にすることができる。
また、内部筐体2cの自重は、外部筐体2aの左側パイプ22の中腹に配設される支持部材5にかかる。これにより、図9(a)の破線で示すように、左側パイプ22の中央が下方に変位する。
このとき、左側パイプ22は、前端22bを前側パイプ20に、後端22cを後側パイプ21に固定支持される。このため、両端を固定支持された状態で、梁の中腹に配設される支持部材5で内部筐体2cの自重を受けて、中央が下方に変位する。すなわち、左側パイプ22は上側面が圧縮される方向に変位する。このため、左側パイプ22の合わせ目22aを上向きに配設すると、左側パイプ22の剛性が最も高くなり、変位量を最少にすることができる。
図9(b)に示すように、載置面における内部筐体2cの前側パイプ23の右端23bおよび後側パイプ24の右端24bは、それぞれ支持部材5に支持される。一方、前側パイプ23の左端23cおよび後側パイプ24の左端24cは、載置面から浮いた状態となり、自由端となる。内部筐体2cの前側パイプ23および後側パイプ24は、このように片持ち支持された状態となる。
前述のように、内部筐体2cは、プロセスカートリッジ101、レーザスキャナ104、中間転写ベルト108、定着器116など、トナー像の形成に係る画像形成ユニットを支持する。このため、画像形成ユニットの自重が内部筐体2cの梁の全域に付与される。すると、前側パイプ23の左端23cおよび後側パイプ24の左端24cが、図9(b)の破線で示すように下方に変位する。
すなわち、前側パイプ23および後側パイプ24は、下側面が圧縮される方向に変位する。このため、前側パイプ23の合わせ目23aおよび後側パイプ24の24aを下向きに配設すると、前側パイプ23および後側パイプ24の剛性が最も高くなる。このようにすることで、変位量を最少にすることができる。
また、内部筐体2cの左側パイプ25は、その中腹を外部筐体2aの支持部材5により支持された状態で、画像形成部の自重が梁の全域に付与される。このため、図9(b)の破線で示すように、左側パイプ25の前端25bおよび前端25cが下方に変位する。すなわち、左側パイプ25は下側面が圧縮される方向に変位する。
よって、左側パイプ25の合わせ目25aを下向きに配設することで、左側パイプ25の剛性が最も高くなり、変位量を最少にすることができる。
以上の構成により、画像形成部の載置面の変位量を最少にすることが可能となるため、画像形成部同士の相対位置や傾き等の変動を削減することができ、画像形成装置1において安定した画像を得ることが可能となる。
D…原稿
P…シート
1…画像形成装置
2…フレーム構造体
2a…外部筐体
2b…上部筐体
2c…内部筐体
12…矩形状パイプ
12a…合わせ目
13…前側パイプ
13a…合わせ目
14…後側パイプ
14a…合わせ目
15…左側パイプ
16…右側パイプ
19…開閉扉
20…前側パイプ
20a…合わせ目
21…後側パイプ
21a…合わせ目
22…左側パイプ
23…前側パイプ
24…後側パイプ
25…左側パイプ
100…画像形成部
200…画像読取部

Claims (4)

  1. シートにトナー像を形成するための画像形成部と、
    前記画像形成部を支持する内部筐体と、
    前記内部筐体を支持する載置面を有する外部筐体と、を有する画像形成装置であって、
    前記内部筐体は、金属プレート素材を加工して合わせ目を有する複数の矩形状パイプを備え、前記載置面に面して配設される前記内部筐体の前記複数の矩形状パイプの合わせ目は、下向きに設けられていることを特徴とする画像形成装置。
  2. シートにトナー像を形成するための画像形成部と、
    前記画像形成部を支持する内部筐体と、
    前記内部筐体を支持する載置面を有する外部筐体と、を有する画像形成装置であって、
    前記外部筐体は、金属プレート素材を加工して合わせ目を有する複数の矩形状パイプを備え、前記載置面に面して配設される前記外部筐体の前記複数の矩形状パイプの合わせ目は、上向きに設けられていることを特徴とする画像形成装置。
  3. シートにトナー像を形成するための画像形成部と、
    前記画像形成部を支持する内部筐体と、
    前記内部筐体を支持する載置面を有する外部筐体と、を有する画像形成装置であって、
    前記内部筐体もしくは前記外部筐体は、金属プレート素材を加工して合わせ目を有する複数の矩形状パイプを備え、前記複数の矩形状パイプは、前記画像形成部の自重と、前記内部筐体の自重によって圧縮変形を受ける方向の力がかかる側面に前記合わせ目がく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。
  4. 前記画像形成部は、複数のプロセス手段から構成され、
    前記プロセス手段は、像担持体、帯電部、露光部、現像部、転写部、クリーニング部、定着部、の少なくとも1つからなることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の画像形成装置。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016133614A (ja) * 2015-01-19 2016-07-25 キヤノン株式会社 画像形成装置の構造体
JP2018004982A (ja) * 2016-07-04 2018-01-11 富士ゼロックス株式会社 画像形成装置

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