JP2008083580A - 中間転写体、転写装置及び画像形成装置 - Google Patents

中間転写体、転写装置及び画像形成装置 Download PDF

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久仁昭 仲野
Akinori Morimoto
成則 森本
Daisuke Shige
大輔 重
Masashi Hirai
政志 平井
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Abstract

【課題】中間転写体の外周面を複雑な制御を行うことなく均一に帯電させる。
【解決手段】画像形成装置は、感光体ドラム221A〜221Dの表面に担持されたトナー像を用紙に転写する転写装置21を備えている。転写装置21は、感光体ドラム221A〜221Dの表面の一部に外周面の一部が当接し、外周面にトナー像が転写される中間転写ベルト211を備えている。中間転写ベルト211は、中間転写ベルト211の外周面に水酸化チタンが塗布され、画像形成装置から着脱自在に張架されている。
【選択図】図2

Description

この発明は、電子写真方式の画像形成によって感光体の表面に形成された現像剤像が転写される中間転写ベルト等の中間転写体、この中間転写体を介して感光体の表面に担持された現像剤像を用紙に転写する転写装置、この転写装置を有する画像形成装置に関する。
電子写真方式の画像形成を行う画像形成装置には、感光体の表面に担持された現像剤像(以下、トナー像と言う。)を中間転写体(中間転写ベルト)上に一次転写した後、中間転写ベルトから用紙に二次転写する中間転写方式を採用しているものがある。
中間転写方式の画像形成装置は、高画質を実現するため、感光体に担持されたトナー像を用紙に転写するまでの一次転写及び二次転写のそれぞれで、トナー像を正確に用紙に転写することが望まれる。ところが、画像に文字等の細線部を含む場合、いわゆる文字の中抜け等の転写不良が発生することが問題となっていた。
これは、細線部周辺のいわゆる白電界と細線部の電界との電位ギャップに対して転写電界が強く働くこと、及び、中間転写ベルトの外周面上の凹凸によって均一に帯電しないことが原因と考えられる。つまり、中間転写ベルトの外周面は、一般的に感光体の表面に対して粗いため転写電界が印可されても均一に帯電しないので、細線部のトナーは強い転写電界によって静電吸着すべき領域ではなく他の領域へ吸引されてしまうと考えられる。
そのため、従来の画像形成装置では、一次転写、二次転写の際に印加される電界強度のバランス調整を行って中抜けを防止するようにしたものがある。また、従来の画像形成装置では、平均粒径、凝集度を調整したトナーを用いて文字の中抜けを防止するようにしたものもある(例えば、特許文献1参照。)。
特開平11−119463号公報
しかしながら、各転写位置での転写電界のバランス調整を行ったとしても、中間転写ベルトの凹凸のある外周面を完全に均一に帯電させることはできない。そのため、文字の中抜けを防止することは困難である。また、感光体、中間転写ベルト、二次転写機構等のライフ特性は異なるので、それぞれのライフ特性に応じて転写電界の調整を行う必要があり、調整を行うための制御が煩雑となってしまう。
さらに、特許文献1のトナーを用いた構成であっても、中間転写ベルトの外周面に転写電界が均一にならないので、文字の中抜け等を完全に防止することは困難である。
この発明の目的は、複雑な制御を行うことなく、外周面が均一に帯電する中間転写体、この中間転写体を有する転写装置及びこの転写装置を備えた画像形成装置を提供することにある。
この発明は、上述の課題を解決するために以下のように構成される。
(1)この発明の中間転写体は、電子写真方式の画像形成を行う画像形成装置内で、感光体の表面に形成されたトナー像が外周面に転写される。また、中間転写体は、外周面に微細粉材料が塗布されている。
この構成においては、中間転写体の外周面上に微細粉材料が塗布されている。そのため、外周面に形成されている凹部が微細粉材料によって埋まるので、感光体の表面と同等に外周面が平滑になる。したがって、単純な構成で転写電界によって中間転写体の外周面が均一に帯電する。
(2)上記(1)の構成においては、微細粉材料の粒径は、外周面に付着する付着物のうち最も小径の付着物の粒径よりも小さい。
この構成においては、中間転写体に付着するトナーやトナーの外添剤(シリカ粒子)等の付着物よりも粒径が小さい微細粉材料が外周面に塗布されている。付着物の粒径よりも大きいと、トナー像が中間転写体の外周面に転写される際に微細粉材料が邪魔して適切な位置に付着できず、用紙への転写に悪影響を与える虞がある。また、付着物の粒径よりも大きいと、付着物が微細粉材料の代わりに外周面の凹部に入り込む等するため、微細粉材料によって外周面が平滑にならず、余計に凹凸を形成してしまう虞がある。また、微細粉材料の粒径が大きいと、外周面は凹部が埋まらず平滑にならない。
(3)この発明の転写装置は、(1)又は(2)に記載の中間転写体を着脱自在に備え、電子写真方式の画像形成を行う画像形成装置内で感光体の表面に形成されたトナー像を用紙に転写する。
この構成においては、中間転写体が本体装置から着脱自在となっている。したがって、外周面上に塗布された微細粉材料が中間転写体の使用によって消耗してしまった場合であっても、作業者によって、中間転写体が新しいものに交換される、または、一度中間転写体を本体装置から外して微細粉材料が再塗布される。そのため、中間転写体の外周面の帯電状態が維持される。
(4)上記(3)の構成においては、転写装置は、塗布手段を備えている。塗布手段は、微細粉材料を外周面に塗布する。
この構成においては、塗布手段によって中間転写体の外周面に微細粉材料が塗布される。したがって、作業者が微細粉材料を再塗布等しなくても、中間転写体の外周面の帯電状態が維持される。
(5)上記(4)の構成においては、塗布手段は、外周面上の汚れを除去するクリーニング動作を行うクリーニング部材を有するクリーニング装置とすることができる。
この構成においては、クリーニング装置を利用して微細粉材料が中間転写体の外周面に塗布される。したがって、新たに塗布手段を設ける必要がなく、配置スペースを確保する必要がない。
(6)この発明の画像形成装置は、(3)〜(5)の何れかに記載の転写装置を備え、電子写真方式の画像形成において感光体の表面にトナー像を形成する。
この構成においては、外周面上に微細粉材料が塗布された中間転写体によってトナー像の転写が行われる。そのため、外周面に形成されている凹部が微細粉材料によって埋まるので、感光体の表面と同等に外周面が平滑になる。したがって、単純な構成で転写電界によって中間転写体の外周面が均一に帯電する。
この発明によれば、以下の効果を奏することができる。
(1)中間転写体の外周面上に微細粉材料を塗布することによって、中間転写体の外周面を均一に帯電させることができるので、単純な構成で文字の中抜けを防止することができる。
(2)微細粉材料の粒径を付着物の粒径よりも小さくすることによって、文字の中抜けを防止しつつ、画質の低下を防止することができる。
(3)中間転写体を本体装置から着脱自在にしたことによって、作業者が中間転写体を新しいものに交換したり、一度中間転写体を本体装置から外して微細粉材料を再塗布することができるので、長年にわたって文字の中抜けを防止することができる。
(4)塗布手段を備えたことによって、作業者が微細粉材料を再塗布等することなく、長年にわたって文字の中抜けを防止することができる。
(5)クリーニング装置を利用して微細粉材料を中間転写体の外周面に塗布することによって、コストアップを抑制することができ、また装置の大型化を抑制することができる。
以下に、この発明を実施するための最良の形態について、図面に基づいて説明する。
図1は、この発明の実施形態に係る画像形成装置100の概略の構成を示す説明図である。画像形成装置1は、スキャナ部1によって読み取られた画像情報やネットワーク等を介して入力された画像情報に基づいて、用紙に電子写真方式による多色(カラー)及び単色(モノクロ)の画像形成を選択的に行う。画像形成装置100は、スキャナ部1、画像形成部2、用紙収容部3及び用紙搬送部4等を備えている。
スキャナ部1は、プラテンガラス11、光源12、反射ミラー13〜15、光学レンズ16及びCCD(Charge Coupled Device)17を備えている。光源12は、プラテンガラス11の上面に載置された原稿に光を照射する。反射ミラー13〜15は、原稿からの反射光を光学レンズ16に導く。光学レンズ16は、反射光をCCD17に結像する。CCD17は、反射光に応じた電気信号を出力する。
画像形成部2は、露光ユニット20及び転写装置21を備え、また転写装置21と露光ユニット20との間に一列に並んでいる画像形成ステーション22A〜22Dを備えている。露光ユニット20は、半導体レーザ等の光源、ポリゴンミラー及び反射ミラー等を備え、感光体ドラム221A〜221Dに対応する各色相の画像情報に基づく画像光を照射する。転写装置21は、中間転写ベルト(本発明の中間転写体に相当する。)211、一次転写ローラ212A〜212D及び二次転写ローラ213等から構成され、感光体ドラム221A〜221Dの表面に担持されたトナー像を中間転写ベルト211を経由して用紙に転写する。詳細は後述する。
画像形成ステーション22A〜22Dのそれぞれは、カラー画像を色分解して得られる減法混色の3原色であるシアン、マゼンタ、イエローにブラックを加えた計4色の各色相
の画像情報に基づいて画像形成を行う。ブラックの画像形成ステーション22Aは、感光体ドラム221A、帯電チャージャ222A、現像ユニット223A、及びクリーニングユニット224A等を備えている。
感光体ドラム221Aには、表面に露光ユニット20からブラックの画像情報に基づく画像光が照射されて静電潜像が形成される。帯電チャージャ222Aは、感光体ドラム221Aの表面全体を所定の電位に均一に帯電させる非接触方式の帯電器である。また、帯電チャージャ222Aに代えて、帯電ブラシや帯電ローラを用いた接触方式の帯電器を用いることもできる。
現像ユニット223Aは、感光体ドラム221Aの表面にブラックのトナーを供給し、静電潜像をトナー像に現像する。また、現像ユニット223Aは、2つのトナーボックス225A,225Aを備えている。トナーボックス225Aは、ブラックの未使用のトナーを収容する。収容されているトナーは、図示しない供給路を介して現像ユニット223Aに供給される。クリーニングユニット224Aは、感光体ドラム221Aの表面に当接するクリーニングブレードを有し、残留したトナーを除去、回収する。
画像形成ステーション22B〜22Dも、画像形成ステーション22Aと同様に構成されている。ただし、画像形成ステーション22B,22C及び22Dのそれぞれには、シアン、マゼンタ及びイエローの各色相の画像情報によって変調された画像光が露光ユニット20から照射される。また、現像ユニット223B,223C及び223Dのそれぞれは、シアン、マゼンタ及びイエローの各色相のトナーを感光体ドラム221B,221C及び221Dに供給する。この現像ユニット223B,223C,223Dには、各色相のトナーを収容するトナーボックス225B,225C,225Dが1つずつ接続されている。
これによって、感光体ドラム221B,221C及び221Dのそれぞれには、シアン、マゼンタ及びイエローの各色相のトナー像が形成される。
なお、現像ユニット223Aのように2つのトナーボックス225A,225Aが配置されているのは、他の色相のトナーよりも使用量が多いブラックのトナーの収容量を多くするためである。
また、ブラックの感光体ドラム221Aは、他の色相の感光体ドラム221B〜221Dよりも径が大きく形成されている。これは、カラー画像形成よりもモノクロの画像形成の方が実行頻度が高いため、カラー画像形成にのみ用いられる感光体ドラム221B〜221Dよりもブラックの感光体ドラム221Aの方が使用頻度が高くなるからである。径を大きくすることで、感光体ドラム221Aの表面積が大きくなり、トナー像を形成できる面積も大きくなる。これにより、感光体ドラム221Aの表面を形成する感光層の寿命が延びる。
本実施形態の画像形成装置100は、4色で画像形成を行うカラー画像形成モード及びブラックの単色で画像形成を行うモノクロ画像形成モードの実行が可能である。カラー画像形成モードで画像形成される場合、4つの画像形成ステーション22A〜22Dの全てにおいて静電潜像の形成及びトナー像の形成が行われる。中間転写ベルト211の外周面にはイエロー、マゼンタ、シアン及びブラックのトナー像がこの順で順次重ね合わされて転写される。
また、モノクロ画像形成モードで画像形成される場合には、ブラックの画像形成ステーション22Aのみにおいて静電潜像の形成及びトナー像の形成が行われ、中間転写ベルト11の外周面にはブラックのトナー像のみが転写される。
用紙収容部3は、それぞれに単一種類の複数枚の用紙が収納される給紙カセット31,32,33,34等を備えている。
用紙搬送部4は、給紙カセット31〜34から二次転写位置Qを経由し、スキャナ部1と画像形成部2との間に位置する排紙トレイ5に至る第1用紙搬送路41を備えている。この第1用紙搬送路41上には、ピックアップローラ42A,42B,42C,42D、給紙ローラ43A,43B,43C,43D、レジストレーションローラ44、定着ユニット45、排紙ローラ46等が配置されている。
また、用紙搬送部4には、第1用紙搬送路41の定着ユニット45と排紙ローラ46との間を第1用紙搬送路41の用紙搬送方向におけるレジストレーションローラ44の上流側に連絡する第2用紙搬送路47を備えている。第2用紙搬送路47は、用紙の両面に画像を形成する両面画像形成時に排紙ローラ46の反転によってスイッチバック搬送される片面画像形成済の用紙を搬送する。
用紙収容部3から第1用紙搬送路41上を搬送された用紙は、二次転写位置Qを通過する際に中間転写ベルト211からのトナー像の転写が転写される。レジストレーションローラ44は、回転を停止した状態で搬送されてきた用紙の先端を一旦狭持し、レジストレーションローラ44を通過した用紙の先端が二次転写位置Qに到達する時に中間転写ベルト211に付着しているトナー像の先端が二次転写位置Qに到達するタイミングで回転を開始する。
また、レジストレーションローラ44は、回転が停止している状態で搬送されてきた用紙の先端に当接することにより、用紙の斜め送りを矯正する機能も有している。
定着装置45は、加熱ローラ451及び加圧ローラ452等から構成され、二次転写位置Qで用紙に転写されたトナー像を定着させる。加熱ローラ451は、周面が内包するヒータによってトナー溶融温度まで昇温され、用紙上のトナーを溶融する。加圧ローラ452は、加熱ローラ451の周面の一部に当接し、加熱ローラ451との間を通過する用紙を圧接する。用紙は、加熱ローラ451及び加圧ローラ452の間のニップ部を通過する際に加熱、圧接され、トナー像が表面に堅牢に定着する。その後、用紙は排紙トレイ5に排出される。これにより、用紙の画像形成処理が終了する。
また、画像形成装置100は、制御部70を備えている。制御部70は、画像形成装置100全体の動作を制御する。
図2は、この発明の実施形態に係る転写装置21の動作を示す説明図である。転写装置21は、中間転写ベルト211、一次転写ローラ212A〜212D、二次転写ローラ213、駆動ローラ214、従動ローラ215及びテンションローラ216等から構成されている。
駆動ローラ214は、中間転写ベルト211を矢印方向に回転させる。駆動ローラ214は、図示しない駆動モータによって回転駆動される。従動ローラ215は、中間転写ベルト211の回転に従って回転する。駆動ローラ214及び従動ローラ215は、中間転写ベルト211を張架する。
テンションローラ216は、図示しないテンション機構によって鉛直上方に付勢され、且つ上下方向に移動自在である。テンションローラ216は、中間転写ローラ211に内周面から上方に当接する。これにより、中間転写ベルト211が張架され、撓みの発生が防止される。
中間転写ベルト211は、厚さ100μm〜150μm程度のフィルムを用いて無端状に形成されている。また、中間転写ベルト211は、矢印方向に回転して、一次転写位置PA〜PDで外周面に転写されたトナー像を二次転写位置Qに搬送する。さらに、中間転写ベルト211は、内周側に配置されている駆動ローラ214や従動ローラ215等の転写装置21の一部の構成とともに、画像形成装置100(転写装置21)から着脱自在に構成されている。これによって、中間転写ベルト211が磨耗した際に新品のものに交換することができる。
一次転写ローラ212A〜212Dは、トナー像を中間転写ベルト211に転写するための高電圧の転写バイアス(トナーの帯電極性(−)とは逆極性(+)の高電圧)が印可されている。一次転写ローラ212A〜212Dは、一次転写位置PA〜PDよりも中間転写ベルト211の回転方向の直前の上流側で中間転写ベルト211の内周面に当接し、中間転写ベルト211に高電圧を印可する。
これにより、一次転写位置PA〜PDで中間転写ベルト211にトナー像が転写される。一次転写ローラ212A〜212Dは、直径8〜10mmの金属(例えばステンレス)軸をベースとし、表面が導電性弾性剤(例えばEPDM、発泡ウレタン)により覆われている。
ここで、中間転写ベルト211の外周面には、全面に微細粉材料である水酸化チタンが塗布されている。そのため、水酸化チタンによって中間転写ベルト211の外周面にある凹部が埋まり、外周面から凹凸がなくなって平滑になる。これにより、一次転写ローラ212A〜212Dの電圧の印可により中間転写ベルト211の外周面が均一に帯電する。
一次転写ローラ212A〜212Dは、図示しない離接機構によって上下方向に移動自在に支持され、中間転写ベルト211のループ状の移動経路を変更する。カラー画像形成モード時は、図2(A)に示すように、離接機構によって一次転写ローラ212A及び212B〜212Dが下降して中間転写ベルト211の内周面に当接し、張架する。
これにより、中間転写ベルト211の外周面が感光体211A〜211Dの表面に当接し、一次転写位置PA〜PDとなるニップ部を形成する。図2(A)に示す状態がカラー画像形成モード時の中間転写ベルト211の移動経路となる。
モノクロ画像形成モード時は、図2(B)に示すように、離接機構によって一次転写ローラ212B〜212Dが上昇し、感光体ドラム221B〜221Dから離間する。一方、一次転写ローラ212Aは、下降して中間転写ベルトの内周面に当接し、張架する。これにより、ブラックの感光体ドラム221Aにのみ当接した状態となる。図2(B)に示す状態がモノクロ画像形成モード時の中間転写ベルト211の移動経路となる。
さらに、画像形成を行わない待機時(待機モード時)においては、離接機構によって一次転写ローラ212A及び212B〜212Dが上昇する。これによって、中間転写ベルト211は、すべての感光体ドラム221A〜221Dから離間した状態となる。なお、中間転写ベルト211を画像形成装置100から取り外す作業は、待機モードにおいて行う。
二次転写ローラ213は、二次転写位置Qで駆動ローラ214に中間転写ベルト211を挟んで当接している。二次転写ローラ213は、二次転写位置Qを通過する用紙に一次転写バイアスを印可し、中間転写ベルト211の外周面上を搬送されてきたトナー像を用紙に転写させる。
また、転写装置21は、クリーニングユニット217を備えている。クリーニングユニット217は、中間転写ベルト211の外周面に接触するクリーニングローラ217Aを備え、中間転写ベルト211の外周面上に付着している残留トナー等の残留した付着物を除去する。クリーニングローラ217Aは、図2の紙面において時計回りに回転し、中間転写ベルト211の外周面に接触した状態で配置されている。また、クリーニングローラ217Aは、除去電圧が印可され、中間転写ベルト211の外周面上の付着物を静電吸着することで除去する。このクリーニングローラ217Aの中間転写ベルト211への圧接力はほとんどなく、非圧接の状態である。
なお、クリーニングローラ217Aは、中間転写ベルト211を取り外す際、図示しない移動機構によって中間転写ベルト211から離間する。
以上のように、外周面に水酸化チタンを塗布した中間転写ベルト211を用いることで、一次転写位置PA〜PD及び二次転写位置Qで中間転写ベルト211の外周面を均一に帯電させることができるので、単純な構成で文字の中抜けを防止することができる。
なお、本実施形態では、水酸化チタンを用いているが、特にこれに限定されるものであはなく、中間転写ベルト211の外周面上に付着する付着物のうち最も小さい径の付着物の粒径よりも小さい粒径の微細粉材料であればよい。付着物の粒径よりも大きいと、トナー像が中間転写体の外周面に転写される際に微細粉材料が邪魔して適切な位置に付着できず、用紙への転写に悪影響を与える虞があるからである。また、付着物の粒径よりも大きいと、付着物が微細粉材料の代わりに外周面の凹部に入り込む等するため、微細粉材料によって外周面が平滑にならず、余計に凹凸を形成してしまう虞があるからである。また、微細粉材料の粒径が大きいと、外周面は凹部が埋まらず平滑にならないからである。
本実施形態では、トナーの外添剤であるシリカが平均粒径100nmと、付着物のうち最も粒径が小さい。これに対して、水酸化チタンは、平均粒径が40nmであるので、文字の中抜けを防止しつつ、画質の低下を防止することができる。
また、本実施形態では、中間転写ベルト211を画像形成装置100から着脱自在であるので、作業者が中間転写ベルト211を水酸化チタンが塗布された新しいものに交換したり、一度中間転写ベルト211を画像形成装置100から外して水酸化チタンを再塗布することができるので、長年にわたって文字の中抜けを防止することができる。
さらに、中間転写ベルト211の外周面に水酸化チタンを塗布する塗布手段を転写装置21に設けてもよい。これにより、中間転写ベルトの着脱時に水酸化チタンを再塗布等する必要がなく、長年にわたって文字の中抜けを防止することができる。
例えば、クリーニング装置217を塗布手段として利用することができる。クリーニングローラ217Aの周面で水酸化チタンを担持させる。これにより、クリーニングローラ217Aの周面に接触する中間転写ベルト211の外周面に水酸化チタンが塗布される。
また、中間転写ベルト211の外周面上の汚れを除去するクリーニング動作時以外の所定の期間では、クリーニングローラ217Aの中間転写ベルト211の外周面への圧接力をクリーニング動作時での圧接力よりも強くする調整手段を備えた構成とするのがよい。クリーニング動作時にクリーニングローラ217Aの圧接力が強いと、クリーニングローラ217Aの圧接力によって中間転写体の外周面が変形して平滑にならず、外周面の帯電状態が均一にならない。そのため、文字の中抜けが発生してしまう。また、クリーニングローラ217Aを外周面から離間させた状態では、クリーニングローラ217Aのクリーニング能力が低下してフィルミング現象が発生してしまう。
一方、水酸化チタンが塗布される際にクリーニングローラ217Aの圧接力が弱いと、水酸化チタンが中間転写ベルト211の外周面上に均一に塗布されず、外周面が平滑にならない。そのため、文字の中抜けが発生してしまう。
また、クリーニングローラ217Aが中間転写ベルト211び外周面に接触した状態であれば、水酸化チタンの研磨効果によって付着物を除去でき、クリーニング能力が向上する。
最後に、本実施形態では、中間転写ベルト211について説明したが、中間転写ローラ等の中間転写体にも適用可能である。また、本実施形態では、カラー画像形成可能な電子写真方式の画像形成装置について説明したが、モノクロ画像形成のみ可能な電子写真方式の画像形成装置にも適用可能である。
この発明の実施形態に係る画像形成装置の概略の構成を示す説明図である。 この発明の実施形態に係る転写装置の動作を示す説明図である。
符号の説明
21−転写装置
211−中間転写ベルト
221A〜221D−感光体ドラム
100−画像形成装置

Claims (6)

  1. 電子写真方式の画像形成を行う画像形成装置内で、感光体の表面に形成された現像剤像が外周面に転写される中間転写体であって、前記外周面に微細粉材料が塗布されたことを特徴とする中間転写体。
  2. 前記微細粉材料の粒径は、前記外周面に付着する付着物のうち最も小径の付着物の粒径よりも小さいことを特徴とする請求項1に記載の中間転写体。
  3. 電子写真方式の画像形成を行う画像形成装置内で、感光体の表面に形成された現像剤像を用紙に転写する転写装置において、
    請求項1又は2に記載の中間転写体を着脱自在に備えたことを特徴とする転写装置。
  4. 前記微細粉材料を前記外周面に塗布する塗布手段を備えたことを特徴とする請求項3に記載の転写装置。
  5. 前記塗布手段は、前記外周面上の汚れを除去するクリーニング動作を行うクリーニング部材を有するクリーニング装置であることを特徴とする請求項4に記載の転写装置。
  6. 電子写真方式の画像形成において感光体の表面に現像剤像を形成する画像形成装置において、
    請求項3〜5の何れかに記載の転写装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。
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