JP2003302845A - 接触転写部材及びこれを備えた画像形成装置 - Google Patents

接触転写部材及びこれを備えた画像形成装置

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JP2003302845A
JP2003302845A JP2002108615A JP2002108615A JP2003302845A JP 2003302845 A JP2003302845 A JP 2003302845A JP 2002108615 A JP2002108615 A JP 2002108615A JP 2002108615 A JP2002108615 A JP 2002108615A JP 2003302845 A JP2003302845 A JP 2003302845A
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Hiromichi Yamada
博通 山田
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】 転写ニップ部における転写材の搬送速度を、
記録材の厚さや種類、耐久枚数が変化した場合でも、ほ
ぼ一定に保つ。 【解決手段】 転写ローラ15を、芯金33の周囲に弾
性層32を設け、その表面に複数の弾性突起31を設け
て構成する。感光ドラム11をVで、また転写ローラ
15をVでそれぞれ矢印方向に回転駆動する。転写材
Pが薄紙の場合、弾性突起31の変形、転写材Pとの接
触面積が少ないので、弾性突起31から転写材Pに付与
される搬送力は小さい。これに対し、転写材Pが厚紙の
場合、弾性突起31の変形、転写材Pとの接触面積が多
くなるので、弾性突起31から転写材Pに付与される搬
送力は小さい。また、弾性突起31の劣化による搬送力
の低下が少ない。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、プリンタ、複写
機、ファクシミリ等に使用される接触転写部材、及びこ
れを備えた画像形成装置に関する。
【0002】
【従来の技術】プリンタ、複写機、ファクシミリ等の画
像形成装置において、接触転写部材としてゴム製の転写
ローラを使用した接触転写装置が知られている。
【0003】転写ローラを感光ドラム表面に当接させて
転写ニップ部を形成する。そして、紙等の転写材を転写
ニップ部に供給し、転写ニップ部で転写材を挟持搬送し
ながら、転写ローラに転写バイアスを印加する。これに
より感光ドラム上のトナー像を、転写材に静電的に転写
するのである。
【0004】このような接触転写部材を使用すると、従
来から広く実用されているコロナ放電器を利用するもの
に比べて、転写バイアスを低くすることができ、また放
電によるオゾン・窒素酸化物などの発生が少ない、など
の利点がある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
接触転写装置には、次のような問題があった。
【0006】図10に、転写材の耐久枚数(画像形成枚
数)と転写材の搬送スピードの変化量との関係を示す。
横軸の「k」は1000枚を表す。また同図では、耐久
初期の転写材のスピードを100%としたときの、耐久
枚数に対するスピード変化量を示している。
【0007】上述のゴム製の転写ローラは、その外周面
を研磨して外径寸法を仕上げている。このときに転写ロ
ーラ表面にケバ立ち(研磨目)が発生する。転写ローラ
は、このケバ立ちのため、使用初期にあっては転写材に
強く食いつくが、画像形成枚数が増加すると、このケバ
立ちが削られるため搬送力が低下する(図10のa)。
【0008】しかしその後、さらにケバ立ちが削れると
徐々に接触面積が増え搬送力は強くなっていく(同図の
b)。また、ケバ立ち部が完全に削れてしまった後は、
今度は、転写ローラの径が小さくなっていき周速度が遅
くなってしまう(同図のc)。
【0009】このように転写材の搬送スピードは、耐久
枚数の増加に伴って変化する。
【0010】また、転写材の搬送スピードは、ケバ立ち
が順目か逆目かによっても違ってくる。転写ローラの研
磨は、転写ローラを回転させながら行うため、研磨後の
転写ローラを画像形成装置に組み込んだ場合に、転写ロ
ーラの組み込む方向によって順目と逆目とが発生するこ
とになる。このように順目と逆目とが異なると、転写材
の搬送スピードに差が生じてしまう。
【0011】さらに、転写材の搬送スピードは、転写材
の坪量や種類によっても異なることになる。
【0012】上述のように、転写材の搬送スピードが変
化する要因は種々あるが、転写ニップ部において転写材
の搬送スピードが大きくなると、転写材後端がレジスト
ローラ対のニップを抜けたときに搬送スピードが急激に
変化して画像ブレが発生したり、搬送方向の画像伸びが
大きく生じてしまうなどの問題が発生する。また、転写
材がレジストローラ対と転写ニップ部との間で引っ張ら
れるため、転写材の斜行が発生しやすくなって、印字精
度(画像形成精度)が低下するという問題もある。
【0013】なお、以上のような問題は、接触転写部材
が転写ローラの場合に限定されるものではなく、接触転
写部材がベルト状の転写ベルトの場合も同様に発生する
ものである。
【0014】そこで、本発明は、接触転写部材の組み込
み方向が異なったり、転写材の秤量や種類が変化したり
した場合でも、長期にわたって転写材の搬送スピードを
安定させることができ、したがって画像ブレや画像伸び
や斜行による印字精度の低下を防止するようにした接触
転写部材、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。
【0015】
【課題を解決するための手段】請求項1に係る発明は、
表面にトナー像が形成される像担持体に当接配置されて
前記像担持体との間に転写ニップ部を形成し、前記転写
ニップ部にて転写材を挟持搬送しながら前記像担持体上
のトナー像を前記転写材に転写する接触転写部材におい
て、表面に弾性層を有する回転体状に形成され、前記弾
性層の表面に弾性を有する複数の弾性突起を有し、前記
複数の突起と前記像担持体表面との間で前記転写材を搬
送する、ことを特徴とする。
【0016】請求項2に係る発明は、請求項1に記載の
接触転写部材において、前記弾性突起は、前記弾性層の
表面に対する254μm〜1270μmの高さHと、7
6μm〜760μmの横断方向最大寸法Dとが、アスペ
クト比H/D≧1.25の条件を満たす大きさである、
ことを特徴とする。
【0017】請求項3に係る発明は、請求項2に記載の
接触転写部材において、前記弾性突起は、前記弾性層の
表面に立設された柱状体である、ことを特徴とする。
【0018】請求項4に係る発明は、請求項3に記載の
接触転写部材において、前記柱状体は、先端部が曲面で
形成されている、ことを特徴とする。
【0019】請求項5に係る発明は、請求項4に記載の
接触転写部材において、前記柱状体は、先端部が球状に
形成されている、ことを特徴とする。
【0020】請求項6に係る発明は、請求項1ないし5
のいずれか1項に記載の接触転写部材において、前記弾
性層が、導電性を有する合成ゴムによって形成されてい
る、ことを特徴とする。
【0021】請求項7に係る発明は、請求項1ないし6
のいずれか1項に記載の接触転写部材において、ローラ
形状に形成された、ことを特徴とする。
【0022】請求項8に係る発明は、請求項1ないし6
のいずれか1項に記載の接触転写部材において、無端ベ
ルト形状に形成された、ことを特徴とする。
【0023】請求項9に係る発明は、表面にトナー像が
形成される像担持体と、前記像担持体上のトナー像を転
写材に転写する転写手段とを備えた画像形成装置におい
て、前記転写手段が、請求項1ないし8のいずれか1項
に記載の接触転写部材である、ことを特徴とする。
【0024】
【発明の実施の形態】以下、図面に沿って、本発明の実
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、同一の構成又は作用をなすもの
であり、これらについての重複説明は適宜省略した。
【0025】本発明は、接触転写部材の表面層に、弾性
突起を複数設け、像担持体との間で転写材を搬送する際
に、これら弾性突起が弾性変形することで、転写材との
接触面の形状や接触面積が変化し、これにより転写材に
対する見かけの摩擦係数を変化させて安定して転写材を
搬送することができるようにしたものである。
【0026】また、弾性層の表面における弾性突起の密
度を変化させることにより、転写材との間の摩擦係数を
所望の値に設定したり、接触面への紙粉等の異物の付着
を防止して摩擦係数の変動を抑えることも可能となる。
【0027】<実施の形態1>図1に、接触転写部材を
有する転写装置を備えた画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、その概略構成を模式的に示す
図である。
【0028】同図に示す画像形成装置は、像担持体とし
てドラム型の電子写真感光体(以下「感光ドラム」とい
う。)11を備えている。感光ドラム11は、駆動手段
(不図示)によって矢印A方向に所定のプロセススピー
ド(周速度)で回転駆動される。
【0029】感光ドラム11は、その表面が一次帯電器
(帯電手段)12によって帯電される。同図に示す一次
帯電器12は、コロナ放電器によって構成されており、
帯電バイアス印加電源(不図示)によって帯電バイアス
が印加され、これにより、感光ドラム11表面を所定の
極性・電位に一様に帯電するようになっている。なお、
本実施の形態では、マイナスに帯電される。
【0030】帯電後の感光ドラム11は、露光装置(露
光手段)13によって静電潜像が形成される。露光装置
13としては、レーザスキャナが使用される。感光ドラ
ム11は、レーザスキャナによって、画像信号に応じて
変調されたレーザビームLが照射(画像情報の書込み走
査露光)されることで、画像情報に対応した静電潜像が
形成される。
【0031】感光ドラム11上の静電潜像は、現像器
(現像手段)14によって負帯電のトナーが付着されて
反転現像される。
【0032】一方、給紙部(不図示)から紙、透明フィ
ルム等の転写材Pが給送されて、感光ドラム11とこれ
に圧接された接触転写部材としての転写ローラ15との
間に形成される転写ニップ部(当接部)Nに、レジスト
ローラ対18,19、ガイド板16,17を介して供給
される。
【0033】レジストローラ対18,19は、給紙部か
ら給送された転写材Pの先端がニップ部Nに到達した時
点では回転停止状態に制御されていて、そこで転写材P
の先端を受け止めることで転写材Pの斜行取りを行うと
ともに、レジスト位置を常に一定に規定する。
【0034】次いで回転ドラム11上の画像と同期を取
られてレジストローラ対18,19の回転駆動が開始さ
れることで、感光ドラム11上の画像形成領域の先端が
転写ニップ部Nに到達したとき転写材Pの先端も転写ニ
ップ部Nにちょうど到達するタイミングで搬送される。
【0035】転写ニップ部Nを転写材Pが通過していく
ときCPU23、I/O22、バスライン24からなる
制御系の制御を受けた電源21により、転写ローラ15
に正極性の転写バイアスが印加される。この転写バイア
スによって形成される電界の作用と、転写ローラ15に
よる転写材Pの感光ドラム11表面に対する押圧力で、
転写ニップ部Nに供給された転写材Pに感光ドラム11
表面のトナー画像が順次転写される。なお、本実施の形
態においては、転写ローラ15は、矢印A方向に回転駆
動される感光ドラム11とは、別個に矢印B方向に回転
駆動されるようになっている。
【0036】転写ニップ部Nを通過した転写材Pは、感
光ドラム11表面から分離されて定着器(不図示)へ搬
送され、ここでトナー像が定着される。
【0037】一方、転写材分離後の感光ドラム11は、
クリーナ25で転写残トナー等の残留物が除去されて、
次の画像形成に供される。
【0038】図2は、本実施の形態に係る接触転写部材
としての転写ローラ15の主要部の構成を示す断面図、
また、図3は、転写ローラ15の概観を示す斜視図、さ
らに図4は転写ローラ表面の3次元微細構造を示す斜視
図である。
【0039】本実施の形態で使用した転写ローラ15
は、直径22mmのSUS(ステンレス)製の導電性の
芯金33上に、EPDMにカーボンを分散させて抵抗値
を5×10〜5×10Ωとなるように抵抗調整した
弾性層32を厚さ2mmで形成し、その表面に直径が3
00μmで高さが1mmの円柱形で先端が半球状となっ
ている3次元微細構造体としての弾性突起(柱状体)3
1を形成している。すなわち、各弾性突起31は、図4
に示すように、弾性層32表面に立設された基端側の柱
状部31aと、その先端に形成された球状部31bとを
有している。また、同図に示すように、複数の弾性突起
31は、転写ローラ15の弾性層32の表面に、長手方
向、周方向ともに600μm間隔で並んでいる。
【0040】なお、弾性突起31は、上述の数値のもの
に限らず、254μm〜1270μmの高さHと、76
μm〜760μmの横断方向最大寸法Dとを、アスペク
ト比H/D≧1.25の条件を満たす大きさに形成する
ものとする。また、柱状部31aは円柱上に限らず、角
柱状に形成してもよい。
【0041】転写ローラ15の抵抗測定法を図5に示
す。すなわち、アルミシリンダ34へ総圧1000g
(片側500g)で転写ローラ15を当接させて回転さ
せ、任意の電圧(例えば+1.0kV)を直流高圧電源
35から転写ローラ15の芯金33に印加したときに、
抵抗37の両端に発生する電圧値の最大値、最小値を電
圧計36で読みとる。読みとった数値から回路中に流れ
る電流値の中心値を求め、抵抗値を算出する。なお、測
定環境は常温常湿(N/N)、すなわち温度20℃、湿
度60%とした。
【0042】転写ローラ15は、バネ(不図示)により
芯金33両端部を片側400gf、総圧800gfで加
圧された状態で感光ドラム11に当接されている。
【0043】さらに、転写動作時には高圧電源(不図
示)から芯金33を介し転写バイアスが印加される。
【0044】図2は、転写ローラ15と感光ドラム11
との間の転写ニップ部Nの断面図である。転写動作時に
は転写ローラ15は、モータ(不図示)からギヤを介し
駆動を受け、図2中の実線矢印方向に周速度Vで回転
する。その周速度Vは122mm/sで感光ドラム1
1の周速度Vに対し103%の速度に設定されてい
る。同図では、転写材Pとして坪量60g/mの薄紙
が用いられた場合を示している。
【0045】なお、感光ドラム11と転写ローラ15の
回転駆動の関係は、ローラ転写の場合に特に発生しやす
い文字中抜けを防止するために、転写ニップ部Nで転写
材Pを感光ドラム11よりも0.5〜3%程度速く搬送
するように転写ローラ15の外径や回転数を選択するこ
とが好ましい。
【0046】転写動作が開始されると転写材Pは転写ニ
ップ部Nに侵入し、転写ローラ15上の弾性突起31と
感光ドラム11間に挟み込まれる。このとき弾性突起3
1先端は転写材P表面の繊維間に一部埋接した状態にな
る。転写材Pが坪量60g/mの薄紙の場合、紙の腰
や表面性などに影響される搬送抵抗は低い。このため弾
性突起31はほぼ変形することなく、転写材Pとの接触
面は小さく搬送力も小さいものになるが、搬送抵抗も低
いため搬送性は良好なものとなる。
【0047】一方、図6には転写材Pが坪量200g/
の厚紙である場合を示す。厚紙の場合は紙の腰も強
く搬送抵抗が大きいため、弾性突起31は、図6に示す
ように、大きく変形する。この際、弾性突起31は転写
材Pの上流側に向かって大きく倒れこみ、薄紙のときと
比較して先端から遠い位置で転写材P表面に接する状態
になり、弾性突起31と転写材Pの摩擦力が大きくなっ
て、転写材Pの搬送力を得る。この結果、薄紙での過剰
な当接圧や厚紙での給紙力不足を弾性突起31の弾性変
形に基づく、形状の変化や接触面積の変化や硬度(復元
力)の変化で制御することが可能となる。
【0048】本実施の形態に係る接触転写部材15にお
ける、耐久枚数と、転写材Pの搬送スピードの変化量と
の関係を、図7に実線で示す。なお図7中の破線は、従
来例を示している。本実施の形態によると、初期のスピ
ードダウンはなく、弾性突起31の接触部が徐々に削
れ、接触面積が徐々に増えていくため搬送力も増し、結
果、スピードも徐々に増していく。しかし、従来と比し
その程度は小さいものとなっている。
【0049】本実施の形態においては、弾性突起31
は、柱部が径300μmで高さ1mmの円柱形で先端形
状を半球体とし、1kg加重時のASKER−C硬度を
65度に設定したが、搬送する転写材Pの種類の範囲に
より任意の設定値にすることでより安定した転写搬送を
行うことが可能である。
【0050】<実施の形態2>図8,図9に、実施の形
態2を示す。
【0051】図8,図9は実施の形態2の転写装置の主
要部の構成及び動作を示す図であり、図8は、弾性体の
硬度が高い場合、図9は弾性体の硬度が低い場合を表す
ものである。
【0052】図8,図9において、転写ローラ50上の
弾性突起51は、径350μmの円柱形の先端に直径5
50μmの球体が形成されたものであり、弾性体基底部
52からの総高さを1250μmとしている。弾性突起
51は、転写ローラ50の長手方向、周方向ともに60
0μm間隔で並んでいる。弾性突起51と弾性体基底部
52はイオン導電性のNBRゴム(合成ゴム)からな
り、基底部52の厚さは2mmで、抵抗値を5×10
〜5×10Ωとしてある。なお、NBRゴムに限定さ
れるものではなく、他の合成ゴムであってもよい。
【0053】転写ローラ50はバネ(不図示)により芯
金53の両端部を片側200gf、総圧400gfで加
圧され、感光ドラム11に付勢される。転写ローラ50
は、周速度V=122mm/sで回転駆動されてい
る。さらに、転写動作時には高圧電源(不図示)より芯
金53を介し転写バイアスが印加される。
【0054】一般に、弾性体としてのゴム材は形成時の
時間、温度などの加硫条件によって初期硬度が振れてし
まうことがある。また、使用を続けることにより径時変
化により硬度が下がっていく現象が見られる。硬度が下
がると、弾性突起の円柱部分の曲げに対する強度が低下
し、同じ当接圧をかけていても、弾性突起51はより大
きく倒れこんでしまう。しかし、弾性突起51の形状を
本実施の形態の構成とすれば、図8に示すように、転写
材Pに対する接触の仕方は球状部分が担うため、構造体
の倒れこみ方にかかわらずほぼ一定に保たれ、搬送性能
もほぼ保つことが可能となる。
【0055】上述の説明においては、接触転写部材がロ
ーラ形状の転写ローラである場合を例に説明したが、こ
れに限るものではなく、例えば接触転写部材が無端ベル
ト形状のいわゆる転写ベルトである場合にも適用するこ
とができる。
【0056】また、上述では像担持体が感光ドラムであ
る場合について説明したが、これに限定されるものでは
なく、ドラム形状又はベルト形状の中間転写体であって
も良い。さらに、弾性体の材料もEPDM、NBRゴム
に限らず、他の合成ゴムであってもよく、さらには弾性
を持つ材料であればよいことは言うまでもない。
【0057】上述の本実施の形態において、転写ローラ
15の周速度V=122mm/sのとき、抵抗値は5
×10〜5×10Ωの場合で説明してきたが、抵抗
値はこれに限るものでなく転写ローラ15の周速度、さ
らに言うなら転写材Pの搬送速度に応じた適正な抵抗値
を設定すればよい。
【0058】上述では、画像形成装置として、レーザビ
ームプリンタを例に説明したが、画像形成装置としては
これに限定されるものではなく、複写機、プリンタ、フ
ァクシミリ等に適用することができる。
【0059】また、像担持体としては、回転ドラム型・
回転ベルト型・走行ウェブ型等の電子写真感光体・静電
記録誘電体・磁気記録磁性体等を使用することができ
る。このような像担持体に対しては、電子写真法・静電
記録法・磁気記録法等の適宜の作像プロセスによりトナ
ー画像等の可転写画像が形成される。
【0060】また、接触転写部材としては、上述の転写
ローラの外に、転写バイアスを印加した又は印加しない
回転ローラ体や回動ベルト体を使用することができる。
【0061】また、本発明によると、紙粉等の異物は、
複数の弾性突起31,51の間に落下して保持されるの
で、弾性突起31,51の先端には付着しにくい。この
ため、紙粉等の異物が弾性突起31,51に付着して弾
性突起31,51と転写材Pとの間の摩擦係数を低下さ
せることに起因する搬送不良を長期にわたって有効に防
止することができる。
【0062】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によると、
接触転写部材の弾性層の表面に、複数の弾性突起を設け
ることにより、接触転写部材の組み込み方向が異なった
り、転写材の秤量や種類が変化したりした場合でも、長
期にわたって転写材の搬送スピードを安定させることが
でき、したがって画像ブレや画像伸びや斜行による印字
精度の低下を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る画像形成装置の概略構成を示す図
である。
【図2】実施の形態1において、厚さの薄い転写材を搬
送している状態を示す転写ニップ部の拡大断面図を示
す。
【図3】実施の形態1の転写ローラの外観を示す斜視図
である。
【図4】実施の形態1の転写ローラ表面の拡大斜視図で
ある。
【図5】転写ローラの抵抗測定法を説明する図である。
【図6】実施の形態1において、厚さの厚い転写材を搬
送している状態を示す転写ニップ部の拡大断面図を示
す。
【図7】転写材の耐久枚数(画像形成枚数)と転写材搬
送スピードの変化量との関係について、実施の形態1と
従来例とを比較する図である。
【図8】実施の形態2において、厚さの薄い転写材を搬
送している状態を示す転写ニップ部の拡大図を示す。
【図9】実施の形態2において、厚さの厚い転写材を搬
送している状態を示す転写ニップ部の拡大図を示す。
【図10】従来例における、転写材の耐久枚数(画像形
成枚数)と転写材搬送スピードの変化量との関係を示す
図である。
【符号の説明】
11 像担持体(感光ドラム) 15,50 接触転写部材(転写ローラ) 32,52 弾性層 31,51 弾性突起(柱状体) 31a 柱状部 31b 球状部 N 転写ニップ部 P 転写材
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2H072 CA01 CA05 JA02 JA03 2H200 FA02 FA04 GA05 GA14 GA23 GA34 HA03 HA12 HB06 HB12 HB13 HB22 JA02 JA23 JA25 JA26 JA27 JA28 JB10 JB20 LA18 LA19 MA03 MB06 MC02 MC05 NA02 3F049 BA02 CA02 DA03 DA12 LA02 LA05 LA07 LB03 3J103 AA02 AA61 FA12 FA18 GA57 GA58 GA60 HA12 HA20 HA53

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 表面にトナー像が形成される像担持体に
    当接配置されて前記像担持体との間に転写ニップ部を形
    成し、前記転写ニップ部にて転写材を挟持搬送しながら
    前記像担持体上のトナー像を前記転写材に転写する接触
    転写部材において、 表面に弾性層を有する回転体状に形成され、前記弾性層
    の表面に弾性を有する複数の弾性突起を有し、 前記複数の突起と前記像担持体表面との間で前記転写材
    を搬送する、 ことを特徴とする接触転写部材。
  2. 【請求項2】 前記弾性突起は、前記弾性層の表面に対
    する254μm〜1270μmの高さHと、76μm〜
    760μmの横断方向最大寸法Dとが、アスペクト比H
    /D≧1.25の条件を満たす大きさである、 ことを特徴とする請求項1に記載の接触転写部材。
  3. 【請求項3】 前記弾性突起は、前記弾性層の表面に立
    設された柱状体である、 ことを特徴とする請求項2に記載の接触転写部材。
  4. 【請求項4】 前記柱状体は、先端部が曲面で形成され
    ている、 ことを特徴とする請求項3に記載の接触転写部材。
  5. 【請求項5】 前記柱状体は、先端部が球状に形成され
    ている、 ことを特徴とする請求項4に記載の接触転写部材。
  6. 【請求項6】 前記弾性層が、導電性を有する合成ゴム
    によって形成されている、 ことを特徴とする請求項1ないし5のいずれか1項に記
    載の接触転写部材。
  7. 【請求項7】 ローラ形状に形成された、 ことを特徴とする請求項1ないし6のいずれか1項に記
    載の接触転写部材。
  8. 【請求項8】 無端ベルト形状に形成された、 ことを特徴とする請求項1ないし6のいずれか1項に記
    載の接触転写部材。
  9. 【請求項9】 表面にトナー像が形成される像担持体
    と、前記像担持体上のトナー像を転写材に転写する転写
    手段とを備えた画像形成装置において、 前記転写手段が、請求項1ないし8のいずれか1項に記
    載の接触転写部材である、 ことを特徴とする画像形成装置。
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