JP2995007B2 - トナー転写装置 - Google Patents

トナー転写装置

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JP2995007B2
JP2995007B2 JP8244351A JP24435196A JP2995007B2 JP 2995007 B2 JP2995007 B2 JP 2995007B2 JP 8244351 A JP8244351 A JP 8244351A JP 24435196 A JP24435196 A JP 24435196A JP 2995007 B2 JP2995007 B2 JP 2995007B2
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太介 上村
康博 高井
耀一 嶋澤
悦次 温品
英男 松田
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、感光体上のトナー
を一旦中間転写ベルトに移した後、このトナーを用紙に
転写するトナー転写装置に関する。
【0002】
【従来の技術】近年フルカラー画像を形成する画像形成
装置として、感光体上においてイエローのトナー像、マ
ゼンタのトナー像、シアンのトナー像等を各々個別に形
成し、これらを中間転写体である中間転写ベルト上に順
次重ね合わせるように転写し、さらにそれを用紙に転写
させるようにしたものがある。中間転写ベルト上におい
て各色のトナーを重ね合わせておけば、用紙への転写は
一度行うだけで良いため、用紙の破損等を防止できる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところで、従来のトナ
ー転写装置においては、感光体から中間転写ベルトへの
トナーの転写手段として、コロナ放電を利用する転写チ
ャージャを用いている。しかしながら、コロナ放電によ
りトナーを転写させる転写チャージャでは、トナー転写
において以下のような不具合があった。
【0004】例えば、中間転写体である低抵抗の中間転
写ベルト(108Ωcm以下)を用いた時に、感光体よ
り中間転写ベルトへと転写する時の放電により中間転写
ベルトが帯電してしまい、中間転写ベルト上のトナーを
用紙に転写する時に良好な転写を行うことができない。
そのため、中間転写ベルトの抵抗値を限定するか、また
は上記中間転写ベルトから用紙の転写を行う前に中間転
写ベルトを除電する装置を設けなければならない。
【0005】本発明は、上述のような課題を解消し、中
間転写体から用紙への転写をより効率よく行うことが可
能となるトナー転写装置を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明による上述した目
的を達成するためのトナー転写装置は、感光体上のトナ
ーを中間転写体に一旦転写したのち、そのトナーを中間
転写体から用紙に転写させるトナー転写装置において、
上記用紙にトナーを転写する位置の上記中間転写体の内
面に接し絶縁層を有したバックアップローラと、該バッ
クアップローラに対して中間転写体を介して圧接され転
写電圧が供給される転写ローラとを設け、 上記バックア
ップローラと転写ローラとの圧接位置より中間転写体の
回転方向の上流側に接地状態で中間転写体の内面に接触
するように配置された対向電極を設けたことを特徴とす
る。
【0007】また、本発明の目的を達成するための別の
トナー転写装置は、上記対向電極は、中間転写体の回転
に応じて回転可能に設けられたローラ構成であることを
特徴とする。
【0008】そこで、上述したトナー転写装置におい
て、上記中間転写体上のトナーを用紙に転写するため
に、用紙を背面から上記中間転写体へと圧接する転写ロ
ーラを設けており、その圧接する位置には絶縁層を有し
たバックアップローラを設けることで、用紙を中間転写
体のトナー面に確実に圧接させることができる。そし
て、転写ローラに転写電圧が供給されることで、中間転
写体上のトナーが転写される。この場合、上記圧接する
位置の中間転写体より上流側に配置されている接地され
た対向電極との間で、トナーを用紙に転写するための電
界が発生する。この対向電極との間で生じる電界が作用
し、トナーが用紙へと転写させる効率が上がる。特に転
写ローラとバックアップローラとの間での大きな電界が
生じることなく、少し離れた対向電極との間で転写する
ための電界が生じる。そのため、転写ローラとバックア
ップローラとの間での高電界の作用にてトナーの反発等
による乱れを防止でき、圧接位置を離れる用紙に転写さ
れたトナーが乱されることなく、効率良く、良好な転写
を行える。
【0009】しかも、対向電極が回転するローラであれ
ば、中間転写体の回転に従動して回転するため、中間転
写体を削ることがなくなり、削粉の発生により転写不良
が発生するのを防止でき、よって転写効率を上げること
ができる。
【0010】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施形態について
図面に従って詳細に説明する。
【0011】図8は、本発明によるトナー転写装置を備
えるフルカラー複写機の正面概略図である。
【0012】複写機本体の上面には、透明なガラス体か
らなる原稿台1が設けられている。原稿台1上には複写
すべき原稿Aが原稿面を下側にして載置される。原稿台
1の下側には光源2a、ミラー2b〜2f、レンズ2
g、およびフィルタ2hを含む光学装置2が備えられて
いる。光学装置2は、原稿台1上の原稿Aを走査し、そ
の反射光をベルト状の感光体3に導く。なお、フィルタ
2hは、フルカラー画像形成時に画像反射光を赤、緑、
青の原色に色分解し、その何れかを透過させるためのも
のである。
【0013】感光体ベルト3は、光照射により抵抗値が
低下する光導電層を備えている。この感光体ベルト3
は、駆動ローラ3a、従動ローラ3b間に張架されてい
る。駆動ローラ3aへは図外のメインモータから駆動力
が伝達され、図中矢印方向に回転される。感光体ベルト
3の周囲には、帯電チャージャ31、ブランクランプ3
2、現像装置33〜35、トナー転写装置4、クリーニ
ング装置36、除電ランプ37が以上の順に配置されて
いる。現像装置33にはイエローのトナーが、また現像
装置34にはマゼンタのトナーが、さらに現像装置35
にはシアンのトナーが収納されている。
【0014】これらの構成による感光体ベルト3上にト
ナー像が形成される手順は従来の電子写真方式の像形成
装置とほぼ同様であり、帯電チャージャ31により帯電
された感光体ベルト3上に原稿反射光が照射されて静電
潜像が形成され、それが現像装置33〜35による現像
される。感光体ベルト3上に形成されたトナー像は、ト
ナー転写装置4に一旦転写され、そののち用紙に転写さ
れるようになっている。
【0015】なお、現像装置33〜35は、像形成時、
フィルタ2hによる透過された原稿反射光の補色のトナ
ーを収容するものが動作するようになっている。例えば
青の光が透過されたときには、イエローのトナーを収納
する現像装置33が動作してイエローのトナー像を形成
する。
【0016】本発明によるトナー転写装置4は、駆動ロ
ーラ5a、従動ローラ5b、バックアップローラ5c間
に張架された中間転写体である中間転写ベルト5、感光
体ベルト3上のトナーを中間転写ベルト5に転写するた
めの第1の転写装置6、中間転写ベルト5に一旦転写さ
れたトナーを最終の転写先である用紙に転写する第2の
転写装置7、剥離プレート8、クリーニング装置9を備
えている。
【0017】感光体ベルト3上に形成されたトナー像
が、第1の転写装置6によって、中間転写ベルト5に転
写され、それが複写機本体の右側面の用紙カセット9a
または9bから給紙される用紙に転写される。なお、感
光体ベルト3上に形成されるイエローの像、マゼンタの
像、シアンの像は中間転写ベルト5上において重ね合わ
されたのち、フルカラー像として用紙に転写される。フ
ルカラーが転写された用紙は、定着装置10において定
着された後、複写機本体外に排出される。
【0018】以下トナー転写装置4の構成を詳細に説明
する。図1は、本発明によるトナー転写装置4の構成を
示した図である。
【0019】中間転写ベルト5は、誘電体を有するシー
ト材で構成される。例えばカーボンブラックを分散させ
ることにより、抵抗の調整を行ったポリカーボネイトな
どである。
【0020】本発明者等の実験によれば中間転写ベルト
5の抵抗はほぼ107〜1011Ωcm程度とすることが
好ましい。抵抗値が高いと、トナーの保持能力が強くな
り過ぎて、中間転写ベルト5から用紙へのトナーの転写
時に、転写不良が発生してしまうからである。これを防
止するには、感光体ベルト3から中間転写ベルト5への
トナーの転写後に除電を行う装置を設けなければならな
くなってしまう。
【0021】また、抵抗値が低すぎると中間転写ベルト
から用紙のトナーの転写時に十分な転写電界が得られ
ず、転写不良が生じてしまう。これを防止するには、転
写電源の容量を大きくする必要がある。逆に、容量を大
きく、特に電圧を高くするとリーク等の問題や、トナー
の反発により散乱が生じることも考えられる。
【0022】なお、従来のコロナ放電を利用する転写チ
ャージャであれば、中間転写ベルトの抵抗値が107Ω
cm程度であれば、中間転写ベルト5から用紙への転写
時にトナーが分離されなくなってしまっていたのに対
し、この転写ローラ(後述する)を用いた装置ではもっ
と低くてもトナーの用紙への転写を行わせる時に、十分
にトナー分離が行われる。この場合、好ましくは、上述
したように107〜1011Ωcm程度である。
【0023】中間転写ベルト5は、上述したように駆動
ローラ5a、従動ローラ5b、バックアップローラ5c
間に張架されている。駆動ローラ5aは、例えば表面層
として導電性ゴム層を設けた直径が50mmのローラ
で、図外のメインモータに接続されて駆動される。ま
た、従動ローラ5bは、例えばアルミニウムからなる直
径が42mm程度のローラ、バックアップローラ5c
は、表面層として絶縁性ゴム層を設けた直径が25mm
程度のローラである。従動ローラ5bは図示しない付勢
機構により中間転写ベルト5に張力を与える方向に付勢
されている。
【0024】このように、ローラ間に張架された中間転
写ベルト5に、駆動ローラ5a、従動ローラ5b間にお
いて、感光体ベルト3が圧接している。実際には感光体
ベルト3を張架した駆動ローラ5aが、中間転写ベルト
5に圧接されているもので、中間転写ベルト5は、駆動
ローラ5a、従動ローラ5b、バックアップローラ5c
および感光体ベルト3の駆動ローラ3aによる張力が与
えられた形となる。中間転写ベルト5と感光体ベルト3
との圧接部には、第1の転写装置6が配置されている。
【0025】図2は、上記第1の転写装置6の外観を示
す斜視図である。この図2を参照して、第1の転写装置
6の構成を説明すれば、該第1の転写装置6は、ステン
レス等の金属からなり、直径は例えば8mm程度の2本
の第1の転写ローラ6a,6bを有している。第1の転
写ローラ6a,6bは、支持部61にフリーな状態で支
持されており、中間転写ベルト5の内側から中間転写ベ
ルト5に圧接している。したがって、第1の転写ローラ
6a,6bは、中間転写ベルト5の回転に従動して容易
に回転する。62は、第1の転写ローラ62に電圧印加
を行うためのコネクタで、トナーと逆極性の電荷(この
場合は+)を第1の転写ローラ6a,6bに与える。
【0026】次に、第1の転写ローラ6a,6bの中間
転写ベルトへの圧接位置について、図1を参照して説明
する。中間転写ベルト5と感光体ベルト3とが離れる点
をP1,P2とすれば、その点から外側に向かって距離d
=10〜15mm程度の位置となる。また、中間転写ベ
ルト5がローラ5a〜5c及び3aによる張架されてい
る状態から、中間転写ベルト5をローラ3aの側へ距離
p=0.5〜1.5mm程度押圧するような位置に配置
される。これにより、中間転写ベルト5は、感光体ベル
トの駆動ローラ3aに接触することがなく、また中間転
写ベルト5を感光体ベルト3側へ押圧するので感光体ベ
ルト3上のトナーを中間転写ベルト5への第1の転写を
良好に行うことができるようになる。
【0027】図9は、上述した第1の転写ローラ6a,
6bを設けた時の中間転写ベルト5裏面の電位を示す図
である。これに対し、図10には従来によるコロナ放電
を利用してなる転写チャージャを用いた時の中間転写ベ
ルトの裏面の電位を示したものである。従って、図9に
示すように2本の転写ローラを離間させた配置するよう
にすれば、中間転写ベルト5の裏面の電位が広範囲に高
い値を示し、この間でトナーの中間転写ベルトへの第1
の転写が良好に行われる。
【0028】第2の転写装置7は、第2の転写ローラ7
aを備えている。第2の転写ローラ7aは、図4及び図
5に示したような移動機構により上下方向に移動可能に
支持されている。この第2の転写ローラ7aが上方向に
移動した時に、第2の転写ローラ7aは、中間転写ベル
ト5を介してバックアップローラ5cに圧接する。この
圧接位置が用紙へのトナーの転写位置である。
【0029】上記第2の転写ローラ7aの上方向への移
動のタイミングは、中間転写ベルト5と第2の転写ロー
ラ7a間に用紙が給紙されたときで、中間転写ベルト5
と第2の転写ローラ7aとの間に転写用の用紙を挟み込
んで用紙にトナーを転写させる。
【0030】以下に図4及び図5を参照して第2の転写
ローラ7aの移動機構を詳細に説明する。なお、図4は
第2の転写ローラ7aの支持部の正面図を、図5はその
右側面図である。
【0031】第2の転写ローラ7aは、軸方向の両端部
に設けられた支持部71,71に回転自在に支持されて
いる。この第2の転写ローラ7aの右側には、軸72が
設けられ、この軸を中心に支持部71は図中矢印B,C
方向に回動する。この軸72の右側には、矢印方向に回
転されるカム73が設けられ、さらに右側にはスプリン
グ74が設けられている。支持部71は、カム73の回
転によって矢印CまたはB方向に回動し、矢印B方向に
回動したときに、第2の転写ローラ7aが矢印D方向に
上昇しバックアップローラ5cに圧接される。このとき
支持部71には、スプリング74によって上方向への付
勢力が得られ、第2の転写ローラ7aはバックアップロ
ーラ5cに中間転写ベルト5を介して圧接する。
【0032】上記スプリング74は、支持部71上にお
いて、軸72から最も遠い位置に設けられている。した
がって、最も効率良く第2の転写ローラ7aの上方向へ
の付勢力を得ることができ、軸方向の各端部において別
々に十分な付勢力を与えることができる。
【0033】なお、図中74′は、従来のスプリング位
置を示すものである。このように軸72から最遠部にス
プリング74を設けることによって、この支持部71に
おける最大の付勢力を発揮することができるようにな
る。例えばスプリングを74′の位置に設けたときに
は、第2の転写ローラ7aの前後の位置ずれが0.4m
mであっても、圧接時に前後端で圧力ムラが生じたのに
対し、スプリングを74の位置に設けたことにより、第
2の転写ローラ7aの前後の位置ずれが0.8mmあっ
ても、圧力時にはそれが緩和されて前後でほぼ均一な圧
力を得ることができた。
【0034】一方、用紙への転写効率を上げるために、
本発明においてはバックアップローラ5c近傍の中間転
写ベルト5の内面部には、対向電極である対面電極ロー
ラ7cが設けられている。この対面電極ローラ7cは、
例えばステンレス鋼等の金属材からなる。対面電極ロー
ラ7cは接地されており、第2の転写ローラ7aの対向
電極として作用する。
【0035】上記対面電極ローラ7cの配置位置は、図
1に示すように、転写位置であるバックアップローラ5
と第2の転写ローラ71との圧接点P3から従動ローラ
5b側(中間転写ベルト5の回転方向において上流側)
のほぼ距離l=10〜18mm程度の位置となってい
る。対面電極ローラ7cは、中間転写ベルト5の内面に
軽く接触するとともに、回転自在に配置されてる。
【0036】このような構成により、中間転写ベルト5
から用紙へのトナーの第2の転写が行われる時に、第2
の転写ローラ7aと対面電極ローラ7cとの間に電界が
生じ、これにより第2の転写ローラ7aへの印加電圧と
逆極性のトナーが第2の転写ローラ7a側に引かれて用
紙に効率良く転写される。この対面電極ローラ7cが上
述した距離lより大きく離れると、電界の作用が弱くな
り過ぎて転写効率が低下する。また、上述した距離lよ
り近づきすぎると、電界の作用が強くなり過ぎて、トナ
ーの反発等による散乱することが考えられ、良好なる転
写が行われなくなり、転写不良が生じる。したがって、
上述した距離lの範囲に対向電極である対面電極ローラ
7cを配置することが重要となる。
【0037】また、対面電極ローラ7cは、中間転写ベ
ルト5の回転に従動して回転するように構成されてい
る。そのため、対面電極ローラ7cによって中間転写ベ
ルト5の内面側が削れてしまったり、この削られた削粉
が対面電極ローラ7cに融着して転写欠陥(不良)を引
き起こすなどの問題を生じることがなくなる。
【0038】上記削粉は、対面電極だけでなく、中間転
写ベルト5の回転によりその範囲内、例えば駆動ローラ
5a、従動ローラ5b及びバックアップローラ5cにも
融着し、中間転写ベルト5との接触状態が変化し、スリ
ップ等が生じる原因を作り出す。しかも中間転写ベルト
が削れることで、その特性が全域で均一にならず、第1
の転写部での転写不良をも引き起こす原因ともなる。こ
のような全ての不具合を、上述したように回転自在に設
けた対面電極ローラ7cを設け、中間転写ベルト5の回
転に従動して回転する構成とすることで解消でき、よっ
て転写不良をなくし転写効率を上がることがるできる。
【0039】ところで、バックアップローラ5cの中心
部は、圧力歪むを防止するために鉄鋼などの比較的硬質
の材料からなり、表面層は上述したように抵抗が1012
〜1014(Ωcm)程度の絶縁性材からなる。絶縁性材
は具体的に、シリコンゴム等が用いられる。バックアッ
プローラ5cは、例えば図3に示すように軸方向の両端
部の径が中央部の径より大きいクラウン形状になってい
る。
【0040】なお、バックアップローラ5cの形状は、
図3のものに限らず、バックアップローラ5cと第2の
転写ローラ7c間での圧力の加わり方に応じて形状を設
定すればよい。バックアップローラ5cをこのような形
状にすることによって、第2の転写ローラ7aがバック
アップローラ5cに圧接した時に、軸方向において均一
な圧力を得ることができるようになる。
【0041】図6及び図7は、バックアップローラ5c
と第2の転写ローラ7間に圧力を加えた時の軸方向に
おける圧接力の分布状態を表した図である。特に図6
は、本発明による第2の転写ローラ7を用いたとき、
図7は従来の第2の転写ローラを用いたときの状態を各
々表している。なお、図6の第2の転写ローラ7aは、
中心がアルミニウムで、しかも絶縁性ゴムの部分は軸方
向にフラットに構成されてる。
【0042】この実験は、軸方向の長さが各々25cm
のバックアップローラ5cと第2の転写ローラ7の圧
接部において、軸方向に5cmごとにポイント1〜6を
とり、この部分に短冊状のシートを挟み込んで、両ロー
ラを圧接し、シートを引き抜くのに要する力を調べたも
のでる。この時のシートの厚みは40μm、幅10m
m、長さ50mmのものを用いた。また両ローラ間に加
える力は(1)〜(5)の5段階に変化させた。
【0043】図から分かるように、従来の装置では、ロ
ーラ間の荷重が増えると、軸方向の圧力分布にムラが生
じ、中央部の加圧力が弱まっているのに対し、本発明に
よる装置では、図3に示すようにバックアップローラ5
cの形状とすることで、軸方向にほぼ均一な圧力を得る
ことができる。そのため、像形成を行った時に軸方向に
おいて、転写ムラが生じることなく、品質の良い画像を
得ることができるようになる。
【0044】本発明のトナー転写装置4は、以上のよう
に構成される。なお、剥離ブレート8は、用紙を中間転
写ベルト5から剥離するためのもので、クリーニング装
置9は中間転写ベルト5上に残留したトナーを除去する
ためのものである。
【0045】以上のような複写機において、フルカラー
像の形成実験を行った。中間転写ベルト5には、108
〜109(Ωcm)のものを使用し、第1の転写時の第
1の転写ローラ6a,6bへの印加電圧は、イエロー:
600V、マゼンタ:600V、シアン:1000Vと
した。なお、この転写電圧はトナー中に含まれた顔料等
によってトナーの帯電特性が異なるために変えられてい
るものであるが、一般に400〜1000Vの印加電圧
で良好な第1の転写を行うことができる。
【0046】第1の転写電圧が高すぎると中間転写ベル
ト5上におけるトナー層電位が高電位となって、中間転
写ベルト5上においてトナー像を重ね合わせる時にトナ
ーが反発しあい、画像欠陥が発生する。また、第2の転
写電圧は、ほぼ1.6kV程度で良好な第2の転写を行
うことができた。
【0047】
【発明の効果】本発明のトナー転写装置によれば、一旦
中間転写ベルトに転写したトナーを、最終的に用紙に転
写する時のトナーの転写のため、転写位置より所定の距
離隔てて接地した対向電極を設けることで、転写効率を
高めることができる。
【0048】また、対向電極を回転自在のローラとする
ことで、中間転写ベルトが削られることがなくなるた
め、これによる不具合を解消して、転写不良を生じるこ
となく、転写効率を高めることができる。
【0049】特に用紙に転写するための手段をローラと
しても、対向電極を設けることで低い転写電圧で効率良
く転写を行える。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のトナー転写装置の全体の構造を表した
図である。
【図2】トナー転写装置を構成する第1の転写装置の外
観を示した斜視図である。
【図3】トナー転写装置を構成するバックアップローラ
の一例を示す平面図である。
【図4】本発明のトナー転写装置を構成する第2の転写
装置の構造の一例を示す正面図である。
【図5】本発明のトナー転写装置を構成する第2の転写
装置の構造の一例を示す図4における右側面図である。
【図6】本発明のトナー転写装置の第2の転写装置にお
けるバックアップローラの軸方向の圧力分布状態を示し
た図である。
【図7】従来のトナー転写装置におけるバックアップロ
ーラの軸方向の圧力分布状態を示した図である。
【図8】本発明のトナー転写装置を備えたフルカラー複
写機の内部構造を示す正面概略図である。
【図9】本発明のトナー転写装置における第1の転写装
置での中間転写ベルトの裏面の電位特性を示した図であ
る。
【図10】従来のトナー転写装置における第1の転写装
置での中間転写ベルトの裏面の電位特性を示した図であ
る。
【符号の説明】
3 感光体ベルト 33〜35 現像装置 4 トナー転写装置 5 中間転写ベルト 6 第1の転写装置 6a,6b 第1の転写ローラ 7 第2の転写装置 7a 第2の転写ローラ 7c 対面電極ローラ(対向電極)
フロントページの続き (72)発明者 温品 悦次 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シャープ株式会社内 (72)発明者 松田 英男 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シャープ株式会社内 (56)参考文献 特開 昭62−63972(JP,A) 特開 平1−288879(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G03G 15/16 G03G 15/01

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 感光体上のトナーを中間転写体に一旦転
    写したのち、そのトナーを中間転写体から用紙に転写さ
    せるトナー転写装置において、 上記用紙にトナーを転写する位置の上記中間転写体の内
    面に接し絶縁層を有したバックアップローラと、該バッ
    クアップローラに対して中間転写体を介して圧接され転
    写電圧が供給される転写ローラとを設け、 上記バックアップローラと転写ローラとの圧接位置より
    中間転写体の回転方向の上流側に接地状態で中間転写体
    の内面に接触するように配置された対向電極を設けた
    とを特徴とするトナー転写装置。
  2. 【請求項2】 上記対向電極は、中間転写体の回転に応
    じて回転可能に設けられたローラ構成であることを特徴
    とする請求項1記載のトナー転写装置。
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