JP2002318494A - 画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
電源の数を減らすことにより、簡素化及び小型化を図る
ことのできる画像形成装置を提供する。 【解決手段】 循環移動する転写ベルト1と、この転写
ベルト1に沿って並列的に配置され且つ夫々色成分画像
が形成される複数の像担持体2と、各像担持体2に対向
する転写ベルト1の裏面に接触配置される複数の転写部
材3とを備え、各像担持体2上に形成される色成分画像
を対応する各転写部材3に印加される転写バイアスによ
って該転写ベルト1上に順次重ね転写するようにした画
像形成装置において、前記転写バイアスの印加電源とし
て前記転写部材3の数よりも少ない転写電源4を用いる
と共に、該転写電源4の出力端には、転写部のシステム
抵抗よりも大きい負荷抵抗5が夫々直列接続された前記
転写部材3を並列接続した。
Description
プリンタ等の画像形成装置に係り、特に、複数の像担持
体にて形成された画像を転写ベルト上に順次転写するタ
イプの画像形成装置及びベルト状像担持体上に形成され
た画像を接触転写方式にて記録材に転写するタイプの画
像形成装置の改良に関する。
えば複数の画像形成ユニットを並列配置すると共に、各
画像形成ユニットの配列方向に沿って循環移動する中間
転写ベルトを配設し、各画像形成ユニットの感光体ドラ
ム上に形成された各色成分画像(例えば、イエロー、マ
ゼンタ、シアン、ブラック)を一次転写装置によって中
間転写ベルト上に順次転写した後、この中間転写ベルト
上の重ね画像を二次転写装置によって用紙上に二次転写
し、その後定着装置にて用紙上に画像を定着させるよう
にしたものが知られている(例えば特開平10−260
593号公報参照)。
感光体ドラムに対向する中間転写ベルト裏面に接触配置
される一次転写ロールと、この一次転写ロールと感光体
ドラムとの間に一次転写バイアスを印加する一次バイア
ス電源とを備えたものが用いられる。
転写ベルトの像担持面(表面)に接触配置される二次転
写ロールと、中間転写ベルトを挟んで前記二次転写ロー
ルに対向配置される対向ロールと、これら二次転写ロー
ルと対向ロールとの間に二次転写バイアスを印加する二
次転写バイアス電源とを備えたものが用いられる。更
に、二次転写後の用紙が中間転写ベルトに貼り付くのを
防止するために、二次転写ニップの下流側近傍に、用紙
の裏面に対して放電が行われる例えば鋸歯状の放電電極
を配設し、この放電電極に対し放電電源より所定のバイ
アスを印加することで、用紙裏面と放電電極との間で放
電を起こして用紙を除電し、もって、感光体ドラムに対
する用紙の静電吸着力をなくし、感光体ドラムから用紙
を剥離するようにした技術が既に知られている(例えば
特開平6−230681号公報、特開平9−25856
5号公報参照)。
画像形成ユニット毎に一次転写条件が異なるために、従
来は各一次転写ロール毎に別の一次転写電源を配置する
ようにしていた。また、前記二次転写装置についても、
二次転写電源と放電電源とを別々に用意するようにして
いた。
たように必要な電源の数が多くなってしまうために、画
像形成装置の簡素化、小型化が阻害されるという技術的
課題がみられた。
のであって、得られる画質を低下させることなく、必要
な電源の数を減らすことにより、簡素化及び小型化を図
ることのできる画像形成装置を提供するものである。
の態様は、図1(a)に示すように、循環移動する転写
ベルト1と、この転写ベルト1に沿って並列的に配置さ
れ且つ夫々色成分画像が形成される複数の像担持体2
と、各像担持体2に対向する転写ベルト1の裏面に接触
配置される複数の転写部材3とを備え、各像担持体2上
に形成される色成分画像を対応する各転写部材3に印加
される転写バイアスによって該転写ベルト1上に順次重
ね転写するようにした画像形成装置において、前記転写
バイアスの印加電源として前記転写部材3の数よりも少
ない転写電源4を用いると共に、該転写電源4の出力端
には、転写部のシステム抵抗よりも大きい負荷抵抗5が
夫々直列接続された前記転写部材3を並列接続したこと
を特徴とする。
ト1については、各像担持体2からの転写条件を同じに
するという観点からすれば、各像担持体2との対向部に
おける電位が同じであることが好ましい。この具体的な
態様としては、ある像担持体2との対向部から次の像担
持体2との対向部まで搬送される間に自己除電される機
能を有していることが好ましく、例えば、100V印加
時の体積抵抗率が1012Ω・cm以下のものを用いるこ
とが好ましい。一方、像担持体2と次の像担持体2との
間で転写ベルト1が除電される除電手段を配設するよう
にすれば、より大きな体積抵抗率を有する転写ベルト1
を用いることが可能である。
されるものであれば感光体や誘電体等適宜選定して差し
支えない。尚、図1(a)においては像担持体2が四つ
配置されている態様を例示しているが、これに限られる
ものではなく、複数であればいくつであってもよい。更
に、転写部材3については、各像担持体2に対向する転
写ベルト1の裏面に接触配置されるものであれば適宜選
定して差し支えないが、転写ベルト1との間の摺動抵抗
を減少させるという観点からすれば転写ベルト1と共に
回転するロール部材を用いることが好ましい。そして、
各転写部における転写条件を略同一にするという観点か
らすれば、各転写部材3の電気抵抗値のばらつきを少な
くすることが好ましく、このような電気抵抗値のばらつ
きの小さい転写部材3を容易に得るという観点からすれ
ば、当該転写部材3として金属ロールを用いることが好
ましい。更に、各転写部における転写条件を略同一にす
るという観点からすれば、各転写部材3の転写ベルト1
に対する押圧力を略同一にすることが好ましく、このよ
うな観点からすれば、転写部材3の自重が前記像担持体
2と前記転写ベルト1とを当接させる方向に働くように
該転写部材3を配置することが好ましい。
用いるようにしても良いし、定電流源を用いるようにし
てもよい。ここで、転写電源4の数については、前記転
写部材3の数よりも少なければよいが、より簡易化及び
小型化を図るという観点からすれば一つとすることが好
ましい。
接続されるものであり、且つ、その抵抗値が転写部のシ
ステム抵抗よりも大きく設定されるものである。ここ
で、転写部のシステム抵抗とは、転写バイアスが印加さ
れる像担持体2、転写ベルト1及び転写部材3の合成抵
抗をいう。そして、各負荷抵抗5としては、同じ抵抗値
のものを使用することが好ましい。また、本発明の第一
の態様において、負荷抵抗5が前記転写部のシステム抵
抗よりも大きく設定されるのは、転写部のシステム抵抗
の変動が転写に与える影響を小さくするためであり、更
に影響を少なくするという観点からすれば、転写部のシ
ステム抵抗の2倍以上に負荷抵抗5を設定することが好
ましい。そして、転写ベルト1上の画像は、例えば、一
括転写手段6によって記録材K上に転写されるように構
成される。
に示すように、循環移動する転写ベルト1と、この転写
ベルト1に沿って並列的に配置され且つ夫々色成分画像
が形成される複数の像担持体2と、各像担持体2に対向
する転写ベルト1の裏面に接触配置される複数の転写部
材3とを備え、各像担持体2上に形成される色成分画像
を対応する各転写部材3に印加される転写バイアスによ
って該転写ベルト1上に順次重ね転写するようにした画
像形成装置において、前記転写バイアスの印加電源とし
て前記転写部材3の数よりも少ない転写電源4を用い且
つ該転写電源の出力端に対し前記転写部材3を並列接続
する一方、前記転写ベルト1として500V印加時の体
積抵抗率が108.5Ω・cm以下のものを用いたことを
特徴とする。
ト1は、本発明の第一の態様とは異なり、500V印加
時の体積抵抗率が108.5Ω・cm以下であることが必
要である。
4については、本発明の第一の態様で説明したものと同
様のものより適宜選定して差し支えない。ここで、転写
部材3としては、本発明の第一の態様で説明したように
金属ロールを用いるのが好ましく、また、その配設手法
についても、転写部材3の自重が前記像担持体2と前記
転写ベルト1とを当接させる方向に働くように該転写部
材3を配置することが好ましい。そして、転写ベルト1
上の画像は、例えば、一括転写手段6によって記録材K
上に転写されるように構成される。
ように、画像が担持搬送されるベルト状像担持体7と、
前記ベルト状像担持体7表面に接触配置される接触転写
部材8a及び該接触転写部材8aに対向するベルト状像
担持体7の裏面に接触配置される対向部材8bを有し且
つ転写バイアスの印加によって搬送される記録材Kに前
記ベルト状像担持体7上の画像を転写する転写手段8
と、該転写手段8の記録材K搬送方向下流側の記録材K
裏面側に配置され且つ除電バイアスの印加によって前記
転写手段8通過後の記録材K裏面を除電する電極部材9
とを備えた画像形成装置において、前記転写バイアス及
び除電バイアスの印加電源として一つの共通電源10を
用い、該共通電源10の出力端に対し前記対向部材8b
及び前記電極部材9を並列接続したことを特徴とする。
像担持体7としては、単数あるいは複数の像担持体上に
形成された画像が重ね転写される中間転写ベルトであっ
てもよいし、画像が形成される感光体や誘電体等の像形
成ベルトであってもよい。
については、ベルト状像担持体7を挟んで共に該ベルト
状像担持体7に接触配置されるものであれば適宜選定し
て差し支えないが、ベルト状像担持体7との間の摺動抵
抗を減少させるという観点からすれば、回転自在なロー
ル部材を用いることが好ましい。
材9に印加する電圧の方が高いことを考慮すれば、前記
対向部材8bと前記共通電源10との間には分圧抵抗1
0aを接続することが好ましい。
貼り付きが、低湿環境下すなわち記録材Kの含水率が低
く記録材Kが高抵抗となる環境下で生じやすいことを考
慮すれば、転写部のシステム抵抗値、すなわち、接触転
写部材8a、ベルト状像担持体7及び対向部材8bの合
成抵抗が、高湿度環境下よりも低湿度環境下において高
くなるように構成することが好ましい。
に基づいてこの発明を詳細に説明する。 ◎実施の形態1 図3は、本発明の第一の態様が適用された画像形成装置
の実施の形態1を示す。同図において、本実施の形態に
係る画像形成装置は、例えば電子写真方式にて各色成分
トナー像が形成される複数の画像形成ユニット100
(具体的には100Y、100M、100C、100B
K)と、各画像形成ユニット100で形成された各色成
分トナー像を順次転写(一次転写)保持させる中間転写
ベルト110と、中間転写ベルト110上に転写された
重ね画像を用紙P上に一括転写(二次転写)させる一括
転写装置120と、一括転写された画像を用紙P上に定
着させる定着装置150とを備えたものである。
0は、中間転写ベルト110の搬送方向Bの上流側から
イエロー画像形成ユニット100Y、マゼンタ画像形成
ユニット100M、シアン画像形成ユニット100C、
部落画像形成ユニット100BKの順番で配設されてい
る。そして、各画像形成ユニット100は、矢線A方向
に回転する像担持体としての感光体ドラム101の周囲
に、感光体ドラム101が帯電される一様帯電器10
2、感光体ドラム101上に静電潜像が書き込まれるレ
ーザ露光器103(図中露光ビームを符号Bmで示
す)、各色成分トナーが収容されて感光体ドラム101
上の静電潜像が可視像化される現像装置104、感光体
ドラム101上の各色成分トナー像が中間転写ベルト1
10に転写される一次転写ロール105及び感光体ドラ
ム101上の残留トナーが除去されるドラムクリーナ1
06等の電子写真用デバイスを順次配設したものであ
る。尚、一次転写ロール105及び一次転写機構につい
ては後で詳細に説明する。
実施の形態では5つ)の回転自在な支持ロール131〜
135に掛け渡されている。ここで、符号131は中間
転写ベルト110の駆動ロール、132は傾動自在に設
けられるステアリングロール、133は従動ロール、1
34は、中間転写ベルト110の張力を調整するテンシ
ョンロール、135は後述するように一括転写装置12
0のバックアップロール(対向ロール)である。
ベルト110は、ポリイミドあるいはポリアミド等の樹
脂にカーボンブラック等の帯電防止剤を適当量含有させ
たものを用い、その体積抵抗率が1012Ω・cm以下と
なるように形成され、その厚みは例えば0.1mmに設
定される。この中間転写ベルト110の体積抵抗率は、
100Vの電圧を印加して測定された値である。
ルト110のトナー担持面側に圧接配置される二次転写
ロール121と、この二次転写ロール121に対向する
ように中間転写ベルト110裏面に配置されるバックア
ップロール122(支持ロール135と兼用)とを備え
ており、このバックアップロール122には図示しない
二次転写電源からトナーの帯電極性と同極性のバイアス
が安定的に印加される。尚、符号140は、二次転写後
の中間転写ベルト表面をクリーニングするベルトクリー
ナである。
らの用紙Pをピックアップロール142にて所定のタイ
ミングで繰り出し、レジストレーションロール(レジス
トロール)143を介して所定のタイミングで二次転写
位置へと送り込むようになっている。
5及び一次転写機構について詳細に説明する。本実施の
形態において、各一次転写ロール105(具体的には1
05Y、105M、105C、105BK)は、例えば
カーボンを分散した半導電性の発泡ウレタンゴムからな
り、その体積抵抗が10MΩとなるように形成される。
そして、本実施の形態では、各感光体ドラム101の鉛
直方向下側に一次転写ロール105が配設されるように
なっており、これら各一次転写ロール105には、重力
に対抗してこれら各一次転写ロール105を感光体ドラ
ム101側に向けて押圧するばね107(具体的には1
07Y、107M、107C、107BK)が取り付け
られている。
次転写バイアス印加機構は次の通りである。本実施の形
態では、各感光体ドラム101が接地される一方、各一
次転写ロール105には夫々負荷抵抗108(具体的に
は108Y、108M、108C、108BK)が直列
に接続され、これら各負荷抵抗108が一次転写電源1
09の出力端に並列に接続されるようになっている。そ
して、各負荷抵抗108としては、例えば60MΩの抵
抗値のものが用いられる。この理由については後述す
る。
装置の作像プロセスについて説明する。今、図示外のス
タートスイッチがオン操作されると、所定の作像プロセ
スが実行される。具体的に述べると、例えば、このカラ
ー画像形成装置をデジタルカラー複写機として構成する
場合には、図示しない原稿台にセットされる原稿をカラ
ー画像読み取り装置により読み取り、その読み取り信号
を画像信号処理手段によりデジタル画像信号に変換して
メモリーに一時的に蓄積し、その蓄積されている4色
(BK、Y、M、C)のデジタル画像信号に基づいて各
色のトナー像形成を行なわせるようにする。
る各色のデジタル画像信号に応じて画像形成ユニット1
00(具体的には100BK、100Y、100M、1
00C)を夫々駆動する。そして、各画像形成ユニット
100では、一様帯電器102により一様に帯電された
感光体ドラム101に前記デジタル信号に応じた静電潜
像をレーザ露光器103にて夫々書き込ませる。そし
て、これらの各静電潜像を各色のトナーTを収容した現
像装置104により現像して上記各色のトナー像を形成
させる。尚、このカラー画像形成装置をプリンタ等の装
置として構成する場合には、外部などから画像信号処理
手段に入力される画像信号に基づいて各色のトナー像形
成を行うようにすればよい。
れたトナー像は、各感光体ドラム101と中間転写ベル
ト110とが接する一次転写位置で一次転写ロール10
5によって感光体ドラム101から中間転写ベルト11
0の表面に順次転写される。一方、一次転写後に感光体
ドラム101上に残留したトナーTは、ドラムクリーナ
106によってクリーニングされる。
一次転写されたトナー像は中間転写ベルト110上で重
ね合わされ、中間転写ベルト110の回動に伴って二次
転写位置へと搬送される。一方、用紙トレイ141から
用紙Pが搬出され、この用紙Pは所定のタイミングで二
次転写位置へと供給され、二次転写ロール121と中間
転写ベルト110との間に挟み込まれる。
ル121とバックアップロール122との間に形成され
る転写電界の作用で、中間転写ベルト110上に担持さ
れたトナー像が用紙Pに一括転写される。このトナー像
が転写された用紙Pは、定着装置150へと搬送されト
ナー像の定着が行われる。一方、二次転写後に中間転写
ベルト110上に残留したトナーは、ベルトクリーナ1
40によってクリーニングされる。
説明する。本実施の形態では、上述したように各一次転
写ロール105に夫々60MΩの負荷抵抗が直列に接続
されており、また、各画像形成ユニット100の一次転
写部のシステム抵抗(感光体ドラム101、中間転写ベ
ルト110、一次転写ロール105の合成抵抗)は最大
で約30MΩとなっている。尚、このシステム抵抗は、
周囲の環境や各部材の圧接状態等によって変動し、各画
像形成ユニット100毎に多少異なっている。そして、
負荷抵抗108及びシステム抵抗は直列に接続されてい
るため、両者の大小関係から、これらの合成抵抗に対し
ては負荷抵抗108の抵抗値の方が支配的となる。従っ
て、この系においてシステム抵抗は略無視でき、一次転
写電源109に四つの負荷抵抗108を並列接続した状
態とみなすことができることから、各一次転写部には略
同じ大きさの一次転写電流が安定して流れることが理解
される。
一定にしたとしても、中間転写ベルト110が上流側の
一次転写部で帯電されたまま次の一次転写部に到達して
しまうと、帯電電位分だけ流すことのできる一次転写電
流が小さくなってしまい、転写不良を招いてしまうこと
となる。そこで、本実施の形態では、中間転写ベルト1
10に除電器等を取り付けることなく自己除電を行わせ
るため、中間転写ベルト110の体積抵抗率の大きさに
着目した。すなわち、中間転写ベルト110の体積抵抗
率をρ、比誘電率をε、真空中の誘電率をε0とする
と、時定数τはτ=ε0ερで表されることから、隣接
する一次転写部間を中間転写ベルト110が移動する時
間をTとしたときに、T>τが成立する範囲では自己除
電が可能となり、通常はT=1〜2秒でありまたε=1
〜10であることから、中間転写ベルト110の体積抵
抗率ρ≦1012Ωcm以下(100V印加時)とするこ
とで、除電器なしで自己除電を可能としている。
写される各色成分トナー像との関係を調査した結果を示
す。同図において、サンプル1は一次転写ロール105
として半導電ゴムロールを用い負荷抵抗108として6
0MΩの抵抗を接続したもの(本実施の形態)、サンプ
ル2は一次転写ロール105の材質はサンプル1と同じ
であるが負荷抵抗108を接続していないもの、サンプ
ル3は負荷抵抗108を接続する点はサンプル1と同じ
であるが一次転写ロール105としてSUM(Steel Us
e Machinerbility)にニッケルメッキを施した金属ロー
ルを用いたものである。この金属ロールの体積抵抗率は
10-5Ω・cm程度である。尚、一次転写ロール105
の抵抗は、システム抵抗に比べ著しく低く問題とならな
い程度、例えばシステム抵抗の10%以下とすることが
好ましい。また、評価結果において、◎は最適、○は
適、△はやや不適、×は不適とした。但し、△は画質的
にはほとんど問題ないことから合格レベルである。
合には、一次転写電流が各一次転写部のシステム抵抗で
決定されることとなるため、各画像形成ユニット毎に流
れる一次転写電流の大きさが変わってしまい、システム
抵抗が大きい場合には一次転写電流が不足することで転
写不良が発生し、システム抵抗が小さい場合には一次転
写電流が過多となって放電欠陥が発生することがわかっ
た。
合には、サンプル2のP.B.(プロセスブラック)にお
いて「やや不適」がみられたものの、略全般的に良好な
結果が得られた。特に、一次転写ロール105として金
属ロールを用いた場合には、問題が全く生じないことが
判明した。また、サンプル2と3とを比較すると、サン
プル3の方が一次転写ロール105への印加電圧が少な
くて済むことがわかった。これは、半導電ゴムロールよ
りも金属ロールの方が抵抗が少ないためであると考えら
れる。
の大きさについて検討を行った。まずはじめに、一次転
写ロール105の取り付けとこれに伴う一次転写部のシ
ステム抵抗の変動について調査した。この種の画像形成
装置では、製造工程において、図6(a)に示すよう
に、例えばばね107のNip圧(ばね圧)を±15%
の範囲で許容しており、また、一次転写ロール105の
取付位置についても±0.5mmの範囲で許容してい
る。従って、一次転写ロール105と中間転写ベルト1
10との接触状態は各画像形成ユニット100毎に異な
り、その結果、各一次転写部のシステム抵抗も異なるこ
とになる。そこで、ばね107に対するばね圧を基準値
の30%、65%、100%に調整し、その際に一次転
写部に流れる一次転写電流及びかかる一次転写電圧の関
係について調査を行った。尚、この調査は、システム抵
抗の変動を調査するものであるため、負荷抵抗108は
取り付けなかった。
て横軸は一次転写電流であり、縦軸は出力電圧に非画像
部電位Vh(本実施の形態では+700V)を加えたも
のである。同図より、ばね圧が小さいほど、換言すれ
ば、一次転写部のニップ面積が低下するほど、同じ一次
転写電流を流すのに必要な出力電圧が多くなる(システ
ム抵抗が高くなる)ことが理解される。また、同図に示
す破線部は夫々、ばね圧が85%及び115%(すなわ
ち許容範囲とされる±15%変動時)のときの内挿値及
び外挿値であり、この図より、ばね圧が100%のとき
に一次転写に適した電圧(1.1kV)を印加すると、
最小電流IMin=18μAから最大電流IMax=28μA
の範囲で一次転写電流Itが流れることが理解される。
に接続する負荷抵抗の大きさと、各一次転写部に夫々流
れる一次転写電流との関係について調査を行った。結果
を図7(a)に示す。尚、同図において縦軸は、四つの
一次転写部のうち最大電流が流れたものと最小電流が流
れたものとの電流差I(Max-Min)を示している。同図よ
り、負荷抵抗108の抵抗値を大きくするほど、電流差
I(Max-Min)が小さくなることが理解される。
負荷抵抗値と一次転写電源109による印加電圧との関
係を示す。尚、図7(b)の縦軸は、図6(b)とは異
なり、縦軸から非画像部電位Vhを取り除いたものであ
る。また、一次転写電流は22.5μAで一定である。
同図において、負荷抵抗値が0すなわち一次転写部のシ
ステム抵抗のみの場合の電圧が0.7kVであり、ま
た、一次転写電流が22.5μAであることから、シス
テム抵抗自体は略30MΩであることが理解される。
写ロール105に夫々負荷抵抗108を直列に接続する
と共に、一次転写部のシステム抵抗の略二倍に負荷抵抗
108の抵抗値を設定するようにしたので、ばね圧や一
次転写ロール105の設定位置等の変動によって各一次
転写部のシステム抵抗が変動するような場合にも、その
変動の影響をほとんど受けることなく、各一次転写部に
流れる一次転写電流を略一定にすることができる。ま
た、中間転写ベルト110として体積抵抗率が1012Ω
・cm以下のものを使用することにより、中間転写ベル
ト110が隣接する一次転写部間で移動しながら自己除
電されるので、前記略同一の一次転写電流を各一次転写
部に流すことができる。従って、一つの一次転写電源1
09を用いて給電を行うようにしても、各一次転写部に
おいて略同一条件で一次転写が行われることとなり、転
写不良や放電等の発生を防止することができる。
の概要を示す。本実施の形態は、実施の形態1と略同様
であるが、図8に示すように、各一次転写ロール105
と一次転写電源109とを並列接続(負荷抵抗108は
接続しない)すると共に、体積抵抗率が108.5Ω・c
m以下の中間転写ベルト110を用いるようにしたもの
である。尚、この中間転写ベルト110の体積抵抗率
は、500Vの電圧を印加して測定された値である。ま
た、一次転写ロール105としては、金属ロールを用い
た。尚、本実施の形態に係る画像形成装置の構成要素の
うち、実施の形態1に係る画像形成装置と同様のものに
ついては、実施の形態1と同様の符号を付してここでは
その詳細な説明を省略する。
として体積抵抗率が108.5Ω・cmのものを用いるこ
とにより、負荷抵抗を接続しなくても、実施の形態1と
同様の効果を得ることが可能となっている。これについ
て以下に説明する。本発明者は、図8に示す装置に、図
9に示す三種類の中間転写ベルト110を取り付け、評
価を行った。尚、同図には、100V印加時及び500
V印加時の体積抵抗率を示している。そして、同図から
わかるように、各サンプル間において100V印加時の
体積抵抗率と500V印加時の体積抵抗率との間に特に
相関はない。
に、ばね107に対するばね圧を基準値の30%、65
%、100%に調整し、その際に一次転写部に流れる一
次転写電流と一次転写部のシステム抵抗(一次転写電流
とかかる一次転写電圧とから求められる)との関係につ
いて調査を行った。
図10(a)〜(c)は、夫々図9に示すサンプルa〜
cに対応している。これらの図より、サンプルa(図1
0(a)参照)では、ばね圧の違いによってシステム抵
抗が大きく変動していたのに対し、サンプルb、cで
は、ばね圧の違いによるシステム抵抗の変動量が小さく
なり、略同一レベルとなった。ここで、図9を参照する
と、100V印加時の体積抵抗率には相関が見られない
が、500V印加時の体積抵抗率には相関が見られ、1
08.5Ω・cm以下の場合に良好な結果が得られること
がわかった。尚、本発明者が更にサンプル数を増やして
調査したところ、同様の相関があることが確認された。
出された。すなわち、一次転写部のシステム抵抗は感光
体ドラム101、中間転写ベルト110、一次転写ロー
ル105の合成抵抗であり、これに各部材間の接触抵抗
が影響するのであるが、通常感光体ドラム101から中
間転写ベルト110に一次転写を行うために必要な電位
差は500V程度であり、この電位差における中間転写
ベルト110の体積抵抗率が低いことから、一次転写ロ
ール105の押圧力変動による接触面積の低下及びこれ
に伴い変動する接触抵抗よりも感光体ドラム101の見
かけ抵抗の方が支配的となり、一次転写ロール105の
押圧力がシステム抵抗に与える影響が少なくなるため
に、システム抵抗が安定するものと考えられる。
た画像形成装置の実施の形態3を示す。同図において、
本実施の形態に係る画像形成装置は、本体ハウジング2
1内に四つの色(本実施の形態ではイエロ、マゼンタ、
シアン、ブラック)の画像形成ユニット22(具体的に
は22Y、22M、22C、22BK)を横方向に配列
し、その上方には各画像形成ユニット22の配列方向に
沿って循環搬送される中間転写ベルト230が含まれる
ベルトユニット(ベルト搬送装置)23を配設する一
方、本体ハウジング21の下方には用紙等の記録材(図
示せず)が収容される記録材供給カセット24を配設す
ると共に、この記録材供給カセット24からの記録材の
搬送路となる記録材搬送路25を垂直方向に配置したも
のである。
ト22は、中間転写ベルト230の循環方向上流側から
順に、例えばイエロ用、マゼンタ用、シアン用、ブラッ
ク用(配列は必ずしもこの順番とは限らない)のトナー
像を形成するものであり、各感光体ユニット30と、各
現像ユニット33と、共通する一つの露光ユニット40
とを備えている。ここで、感光体ユニット30は、例え
ば感光体ドラム31と、この感光体ドラム31を予め帯
電する帯電器(本例では帯電ロール)32と、感光体ド
ラム31上の残留トナーを除去するクリーナ34とを一
体的にカートリッジ化したものである。
光体ドラム31上に前記露光ユニット40にて露光形成
された静電潜像を対応する色トナー(本実施の形態では
例えば負極性)で現像するものである。更に、符号35
(35Y、35M、35C、35BK)は各現像ユニッ
ト33に各色成分トナーを補給するためのトナーカート
リッジである。
ス41内に例えば四つの半導体レーザ(図示せず)、一
つのポリゴンミラー42、結像レンズ(図示せず)及び
各感光体ユニット30に対応するそれぞれのミラー(図
示せず)を格納し、各色成分毎の半導体レーザからの光
をポリゴンミラー42で偏向走査し、結像レンズ、ミラ
ーを介して対応する感光体ドラム31上の露光ポイント
に光像を導くようにしたものである。
ット23は、複数の張架ロール231〜235間に中間
転写ベルト230を掛け渡したものであり、各感光体ユ
ニット30の感光体ドラム31に対応した中間転写ベル
ト230の裏面には一次転写ロール51(51Y、51
M、51C、51BK)が配設され、この一次転写ロー
ル51にトナーの帯電極性と逆極性の電圧を印加するこ
とで、感光体ドラム31上のトナー像を中間転写ベルト
230側に静電的に転写するようになっている。尚、一
次転写ロール51及び一次転写機構の詳細については後
述する。
形成ユニット22BKの下流側の張架ロール235に対
応した部位には二次転写装置52が配設されており、中
間転写ベルト230上の一次転写像を記録材に二次転写
(一括転写)するようになっている。本実施の形態で
は、二次転写装置52は、中間転写ベルト230のトナ
ー像担持面側に圧接配置される二次転写ロール521
と、中間転写ベルト230の裏面側に配置されて二次転
写ロール521の対向電極をなすバックアップロール
(本例では張架ロール235を兼用)とを備えている。
この、二次転写装置52の詳細については後述する。更
にまた、中間転写ベルト230の最上流画像形成ユニッ
ト22Yの上流側にはベルトクリーナ53が配設されて
おり、中間転写ベルト230上の残留トナーを除去する
ようになっている。
をピックアップするフィードロール(図示せず)が設け
られ、このフィードロールの直後には記録材を送出する
テイクアウェイロール62が配設されると共に、二次転
写部位の直前に位置する記録材搬送路25には記録材を
所定のタイミングで二次転写部位へ供給するレジストレ
ーションロール(レジストロール)63が配設されてい
る。一方、二次転写部位の下流側に位置する記録材搬送
路25には定着装置66が設けられ、この定着装置66
の下流側には記録材排出用の排出ロール67が設けられ
ており、本体ハウジング21の上部に形成された収容ト
レイ68に排出記録材が収容されるようになっている。
記録用ユニット70が付設されており、この両面記録用
ユニット70は、記録材の両面に画像記録を行う両面モ
ード選択時に、片面記録済みの記録材を、排出ロール6
7を逆転させ且つ入口手前の案内ロール71にて内部に
取り込み、適宜数の搬送ロール72にて内部の記録材戻
し搬送路73に沿って記録材を搬送し、再度レジストロ
ール63側へと供給するものである。
1及び一次転写機構について詳細に説明する。本実施の
形態において、各一次転写ロール51(具体的には51
Y、51M、51C、51BK)は、例えばステンレス
材(SUS304)からなり、その体積抵抗率が10-5
Ω・cm程度となるように形成される。そして、本実施
の形態では、各感光体ドラム31(具体的には31Y、
31M、31C、31BK)の鉛直方向上側に各一次転
写ロール51が配設されるようになっており、これら各
一次転写ロール51は、自重により感光体ドラム31側
に向けて押圧されるようになっている。ゆえに、本実施
の形態では、ばね材等による押圧を行う必要はない。こ
こで、一次転写ロール51として使用される金属ロール
は、精度良く製造できるために重量のばらつきを低く抑
えることが可能である。従って、各一次転写部における
一次転写ロール51と中間転写ベルト230との接触状
態を略同一にすることができるため、各一次転写部のシ
ステム抵抗も略同一にできるという点で有利である。
転写バイアス印加機構は、実施の形態1で説明したもの
と同様である。すなわち、各感光体ドラム31が接地さ
れる一方、各一次転写ロール51には夫々60MΩの抵
抗値を有する負荷抵抗81(具体的には81Y、81
M、81C、81BK)が直列に接続され、これら各負
荷抵抗81が一次転写電源82の出力端に並列に接続さ
れるようになっている。
装置52の詳細を説明する。本実施の形態において、二
次転写ロール521は、表面にカーボンを分散したウレ
タンゴムのチューブ、内部はカーボンを分散した発泡ウ
レタンゴムからなり、更にロール表面にはフッ素コート
を施し、その体積抵抗が103〜107Ωとなるように構
成され、硬度は例えば30°(アスカC)に設定され
る。また、バックアップロール235(張架ロールと兼
用)は、表面にカーボンを分散したEPDMとNBRの
ブレンドゴムのチューブ、内部はEPDMゴムからな
り、その表面抵抗率が107〜109Ω/□となるように
形成され、硬度は例えば70°(アスカC)に設定され
る。そして、バックアップロール235には、金属製の
電極ロール235aが当接配置されている。尚、二次転
写ロール521には、回転自在なクリーニングブラシ5
22が付設されており、二次転写ロール521に付着し
た汚れを除去することにより用紙の裏面汚れを防止して
いる。
側には、金属にて構成され且つ用紙の搬送方向に直交す
る幅方向に沿って延びる電極板523が配設されてい
る。
ル521が接地される一方、バックアップロール235
の電極ロール235aには二次転写電源524が接続さ
れ、トナーの帯電極性と同極性のバイアスが印加される
ようになっている。そして、この二次転写電源524に
は前記電極板523も接続されており、同様にトナーの
帯電極性と同極性のバイアスが印加されるようになって
いる。尚、符号525は、二次転写ロール521に印加
する電圧と電極板523に印加する電圧とを調整するの
に設けられる分圧抵抗である。
作像プロセスについて説明する。各画像形成ユニット2
2(22Y、22M、22C、22BK)は感光体ドラ
ム31上に各色成分画像(トナー像)を形成し、中間転
写ベルト230上に各色成分画像を一次転写ロール51
にて順次一次転写する。一方、記録材供給カセット24
からは記録材が供給され、レジストロール63を経て所
定のタイミングで二次転写部位へと搬送される。そし
て、中間転写ベルト230上に一次転写された多重転写
画像は二次転写部位へと搬送され、二次転写装置52に
て記録材に一括転写される。この後、記録材は定着装置
66を経て一括転写された画像を定着した後、排出ロー
ル67を通じて収容トレイ68へと排出される。尚、各
画像形成ユニット22では、感光体ドラム31上の残留
トナーがクリーナ34にて清掃される一方、中間転写ベ
ルト230上の残留トナーはベルトクリーナ53にて清
掃される。
では、二次転写電源524によりバックアップロール2
35、二次転写ロール521間に二次転写バイアスが印
加され、同時に、電極板523にも当該二次転写電源5
24により除電バイアスが印加されることとなり、両者
の電源を一つとすることができる。
く。二次転写を行うのに必要な二次転写電圧の大きさ
と、記録材が二次転写ロール521に巻き付くのを防止
するために電極板523に印加する除電電圧の大きさと
は異なることがあり、通常は、帯電した記録材を非接触
状態で除電しなければならない分、除電電圧の方が高電
圧である。このため、本実施の形態においては、バック
アップロール235に直列に分圧抵抗525を接続して
いる。
量及び画像形成モード(片面、両面)をパラメータと
し、電極板523に印加される除電電圧と用紙の剥離性
との関係について確認実験を行った。結果を図14に示
す。同図より、片面画像形成時においては−2.3kV
以上、両面画像形成時には−3.0kV以上の除電電圧
が必要なことが判明した。これは、二次転写電圧よりも
遙かに大きな値であり、分圧抵抗を接続することの有用
性が明らかとなった。
電性ウレタンゴムロールを使用した場合、この二次転写
ロール521は、例えば気温28℃湿度85%の高温高
湿環境下では6.3logΩの抵抗を示し、気温10℃湿度
15%の低温低湿環境下では7.8logΩの抵抗を示す。
そして、このときの最適二次転写電圧は、気温28℃湿
度85%の高温高湿環境下では−1.6kVであり、気
温10℃湿度15%の低温低湿環境下では−3.9kV
である。すなわち、電極板523には、気温28℃湿度
85%の高温高湿環境下では−1.6kVが印加され、
気温10℃湿度15%の低温低湿環境下では−3.9k
Vが印加されることとなるため、図13(b)に示すよ
うに、分圧抵抗525は不要となる。
第二の態様によれば、所謂タンデム型画像形成装置にお
いて、各一次転写部のシステム抵抗変動の影響を低減さ
せるようにしたので、得られる画質を低下させることな
く、必要な電源の数を減らすことができ、簡素化及び小
型化を図ることができる。
ト状像担持体の裏面側に設けられる対向部材と電極部材
とを共通電源より給電するようにしたので、得られる画
質を低下させることなく、必要な電源の数を減らすこと
ができ、簡素化及び小型化を図ることができる。
(b)は本発明の第二の態様を示す概要図である。
像形成装置の実施の形態1の全体構成図である。
る説明図である。
転写結果との関係を示す図表である。
許容される誤差を示す図表であり、(b)はばね圧をパ
ラメータとした転写電流と出力電圧との関係を示すグラ
フ図である。
つきとの関係を示すグラフ図であり、(b)は負荷抵抗
の抵抗値と印加電圧との関係を示すグラフ図である。
る説明図である。
示す図表である。
プルにおける転写電流と一次転写部のシステム抵抗との
関係を示すグラフ図である。
画像形成装置の実施の形態3の全体構成図である。
る説明図である。
を説明する説明図、(b)はその変形例の説明図であ
る。
の関係を示す図表である。
写電源,5…負荷抵抗,6…一括転写手段,7…ベルト
状像担持体,8…転写手段,8a…接触転写部材,8b
…対向部材,9…電極部材,10…共通電源,10a…
負荷抵抗,K…記録材
Claims (9)
- 【請求項1】 循環移動する転写ベルトと、この転写ベ
ルトに沿って並列的に配置され且つ夫々色成分画像が形
成される複数の像担持体と、各像担持体に対向する転写
ベルトの裏面に接触配置される複数の転写部材とを備
え、各像担持体上に形成される色成分画像を対応する各
転写部材に印加される転写バイアスによって該転写ベル
ト上に順次重ね転写するようにした画像形成装置におい
て、 前記転写バイアスの印加電源として前記転写部材の数よ
りも少ない転写電源を用いると共に、該転写電源の出力
端には、転写部のシステム抵抗よりも大きい負荷抵抗が
夫々直列接続された前記転写部材を並列接続したことを
特徴とする画像形成装置。 - 【請求項2】 請求項1に記載の画像形成装置におい
て、 前記転写ベルトとして、100V印加時の体積抵抗率が
1012Ω・cm以下のものを用いたことを特徴とする画
像形成装置。 - 【請求項3】 請求項1に記載の画像形成装置におい
て、 前記負荷抵抗が、転写部のシステム抵抗の2倍以上に設
定されることを特徴とする画像形成装置。 - 【請求項4】 循環移動する転写ベルトと、この転写ベ
ルトに沿って並列的に配置され且つ夫々色成分画像が形
成される複数の像担持体と、各像担持体に対向する転写
ベルトの裏面に接触配置される複数の転写部材とを備
え、各像担持体上に形成される色成分画像を対応する各
転写部材に印加される転写バイアスによって該転写ベル
ト上に順次重ね転写するようにした画像形成装置におい
て、 前記転写バイアスの印加電源として前記転写部材の数よ
りも少ない転写電源を用い且つ該転写電源の出力端に対
し前記転写部材を並列接続する一方、前記転写ベルトと
して500V印加時の体積抵抗率が108.5Ω・cm以
下のものを用いたことを特徴とする画像形成装置。 - 【請求項5】 請求項1または4に記載の画像形成装置
において、 前記転写部材は、回転可能な金属ロールからなることを
特徴とする画像形成装置。 - 【請求項6】 請求項1または4に記載の画像形成装置
において、 前記転写部材の自重が前記像担持体と前記転写ベルトと
を当接させる方向に働くように該転写部材を配置したこ
とを特徴とする画像形成装置。 - 【請求項7】 画像が担持搬送されるベルト状像担持体
と、前記ベルト状像担持体表面に接触配置される接触転
写部材及び該接触転写部材に対向するベルト状像担持体
の裏面に接触配置される対向部材を有し且つ転写バイア
スの印加によって搬送される記録材に前記ベルト状像担
持体上の画像を転写する転写手段と、該転写手段の記録
材搬送方向下流側の記録材裏面側に配置され且つ除電バ
イアスの印加によって前記転写手段通過後の記録材裏面
を除電する電極部材とを備えた画像形成装置において、 前記転写バイアス及び除電バイアスの印加電源として一
つの共通電源を用い、該共通電源の出力端に対し前記対
向部材及び前記電極部材を並列接続したことを特徴とす
る画像形成装置。 - 【請求項8】 請求項7に記載の画像形成装置におい
て、 前記対向部材と前記共通電源との間に、分圧抵抗を接続
したことを特徴とする画像形成装置。 - 【請求項9】 請求項7に記載の画像形成装置におい
て、 転写部のシステム抵抗値が、高湿度環境下よりも低湿度
環境下において高くなることを特徴とする画像形成装
置。
Priority Applications (1)
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