JP3039729B2 - 転写材担持体を有する画像形成装置 - Google Patents

転写材担持体を有する画像形成装置

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JP3039729B2
JP3039729B2 JP4239597A JP23959792A JP3039729B2 JP 3039729 B2 JP3039729 B2 JP 3039729B2 JP 4239597 A JP4239597 A JP 4239597A JP 23959792 A JP23959792 A JP 23959792A JP 3039729 B2 JP3039729 B2 JP 3039729B2
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  • Electrostatic Charge, Transfer And Separation In Electrography (AREA)
  • Color Electrophotography (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、電子写真式或は静電記
録式にて像担持体上を現像剤で現像して得られる現像像
(トナー像)を、転写材担持体に担持された転写材上に
転写して画像を得る画像形成装置に関するものであり、
特に、像担持体上に形成された角色成分に対応する現像
像を、転写材担持体上の転写材に複数回繰り返して転写
し、多色画像を得るカラー複写機やカラーレーザビーム
プリンタなどに好適に具現化し得る。
【0002】(背景技術)従来、例えばカラー電子写真
複写機などに使用される転写装置としては、図7に示す
ように、平行なフランジ101、102と、両フランジ
101、102を連結する連結部材103とを有し、周
囲に開口部104を備えた転写ドラム105が使用され
る。この転写ドラム105の開口部104にはPVDF
(ポリ弗化ビニリデン)のような誘電体層とされる転写
材担持体106が巻装される。又、転写ドラム105の
内部にはコロナ帯電器107が配置され、転写材担持体
106の裏側からコロナ放電を行なうことにより転写工
程が実施される。
【0003】転写ドラム105は、図示されるように、
一方のフランジ102にはギア108が形成され、例え
ばドラム形状に形成された像担持体、即ち感光ドラムの
片方のフランジに形成されたギア(図示せず)と噛合
し、回転駆動される。
【0004】又、フランジの外周上には凸状に硬いゴム
層(図示せず)が形成されており、このゴム層が感光ド
ラムフランジの外周と当接することにより、転写ドラム
と像担持体との位置関係が所定位置に設定される。この
時、ゴム層の厚みは、転写材担持体と感光ドラムとの間
に転写材に相当するギャップが形成されるように選定さ
れている。
【0005】更に、転写時には転写材と感光ドラムとが
一様な圧で接触するように転写材担持体の裏側から押し
当て部材(図示せず)により弱い圧力で押圧される。
【0006】しかしながら、このような従来の転写ドラ
ムの構成においては、転写ドラム周面には転写材担持体
を保持する部分が殆どないため、その耐久性に問題があ
った。
【0007】一方、従来から知られている転写装置の構
成としては、転写材担持体が発泡弾性層の外周に誘電体
層を重ねて形成された転写ドラムからなる、所謂、ロー
ラー転写装置がある。
【0008】このローラー転写装置は、転写ドラムの発
泡弾性層の変形により転写材と感光ドラムとの間に適当
な接触圧を設定するため、発泡弾性層を持つ転写ドラム
を感光ドラムに一定の圧力で押しつける構成をとってい
る。このような発泡弾性層をもつ転写ドラムを備えた転
写装置においては、誘電体層が裏側から発泡弾性層にて
全面的に保持されているため、誘電体層の耐久性は、図
7に示す転写ドラムより良いというメリットがある。
【0009】更に、ローラー転写装置においてはコロナ
帯電器を必要としないため、オゾンの発生が殆どないと
う観点からもそのメリットが注目されている。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うなローラ転写装置においても次のような欠点がある。
【0011】即ち感光ドラムのような像担持体と転写ド
ラムとの接触圧が大きくなるとトナー像の内部が転写さ
れない、いわゆる中抜けが生ずることがあった。
【0012】更に、転写ドラムの圧縮量が大き過ぎると
転写材に像を転写すべき位置から実際の転写像がずれる
ことがあった。これはカラー画像形成装置においては色
ずれの原因となった。
【0013】(発明の目的)本発明の目的は中抜けのな
い良好な転写を行なえる画像形成装置を提供することで
ある。
【0014】本発明の他の目的は、像担持体と転写材担
持体との接触圧を一定とした画像形成装置を提供するこ
とである。
【0015】本発明の他の目的は、画像ずれや色ずれの
ない高品質な画像が得られる画像形成装置を提供するこ
とである。
【0016】本発明の更なる目的及び特徴とするところ
は添付図面を参照しつつ以下の詳細な説明を読むことに
より一層明確になるだろう。
【0017】
【課題を解決するための手段】本発明によれば上記目的
を達成することができる。本発明は、複数色のトナー像
を担持可能な像担持体と、転写材を担持する転写材担持
体と、を有し、前記像担持体上の複数色のトナー像を転
写位置で前記転写材担持体に担持された転写材に順次重
ねて転写する画像形成装置において、前記転写材担持体
は、表面に設けられる誘電体層と、前記誘電体層の内側
に設けられる弾性層と、前記弾性層を支持する支持体層
と、を備え、前記転写位置における前記像担持体と前記
転写材担持体との接触による前記弾性層の圧縮量は0〜
2mmであり、前記弾性層は、前記圧縮量の範囲内にお
いて、1mm圧縮させるのに必要な荷重は1kg以下で
ある特性を備えることを特徴とするものである。
【0018】
【実施例】以下、本発明に係る画像形成装置を図面に則
して更に詳しく説明する。図2は、本発明に係る画像形
成装置を、電子写真式のカラーレーザービームプリンタ
のようなカラー画像形成装置に具現化した一実施例を示
す。
【0019】図2を参照すると、本実施例にて、カラー
レーザビームプリンタは、矢印方向に回転する像担持体
である直径60mmの感光ドラム1を備え、該感光ドラ
ム1の周囲に、一次帯電器4、及び半導体レーザ5、ス
キャナモータ6、該スキャナモータ6によって回転され
るポリゴンミラー7、レンズ8、ミラー9からなる露光
手段が配置される。露光手段にてコントローラのビデオ
信号が入力された半導体レーザ5から発光された光Lは
ポリゴンミラー7で走査された後、レンズ8及びミラー
9を経て感光ドラム1に導かれ、感光ドラム上に潜像を
形成する。
【0020】感光ドラム1の周囲には更に、感光ドラム
上の潜像をトナー像とするための現像器が配置される。
即ち、イエローYのトナーを格納し、現像スリーブ11
Yを有した現像器10Y、マゼンタMのトナーを格納
し、現像スリーブ11Mを有した現像器10M、シアン
Cのトナーを格納し、現像スリーブ11Cを有した現像
器10C、及びブラックBkのトナーを格納し、現像ス
リーブ11Bkを有した現像器10Bkが設けられる。
【0021】通常転写紙とされる転写材Pは給紙カセッ
ト12に格納され、給紙ローラ13により1枚ずつ転写
装置15へと、矢印A方向に給紙される。転写装置15
の構成については後で詳しく説明する。
【0022】転写装置15に保持された転写紙Pは、感
光ドラムと対向した転写位置を通過することにより感光
ドラム上のトナー像が静電的に転写される。複数色の像
を転写紙に多重転写する場合には、感光ドラムに1色毎
にトナー像を形成し、像担持体のトナー像を1色ずつ転
写装置に保持された転写紙へ転写し、この転写動作を所
望回数くり返す。
【0023】転写装置15にて搬送される転写紙Pに転
写された残りの感光ドラム1上のトナーはクリーナ16
にて除去され、一方、転写装置15から分離された転写
紙Pのトナー像は、熱定着器17にて混色定着され、排
紙トレー18上へと排出される。本実施例では感光体ド
ラム1、帯電器4、現像器10Y〜10Bk及びクリー
ナ16が一体のカートリッジとして装置に着脱可能とな
っている。
【0024】次に、転写装置15について説明すると、
図1に、本発明に従って構成される転写装置の一実施例
を示す。転写装置15は、アルミニウム性の中空ドラム
20と、該中空ドラム20の両端に配置された絶縁体に
より構成されるフランジ21、22とを備え、中空ドラ
ム20の外周面に転写材担持体を設けた直径120mm
の転写ドラムとされる。転写ドラムの中心部を貫通して
固定軸23が配設され、転写ドラムは両フランジに配置
したベアリング24によりこの固定軸に回転自在に支持
される。又、一方のフランジ21にはギア25が形成さ
れ、該ギア25は駆動源から駆動を受ける前記感光ドラ
ム1のフランジギア(図示せず)と噛合し、それによっ
て転写ドラムは回転駆動される。転写ドラムには転写紙
を把持するグリッパを設けることも可能である。
【0025】本発明によれば、前記転写材担持体は、中
空ドラム20の外周上に、発泡弾性体層26、導電体層
27及び誘電体層28を接着剤などにて積層することに
よって形成される。又、中空ドラム20と導電体層27
とは電気的に接続されている。好ましくは、誘電体層2
8はシート状のポリフッ化ビニリデン又はポリエチレン
テレフタレート又はフッ化エチレンプロピレン共重合体
にて形成し、導電体層27はこの誘電体シートにアルミ
ニウム蒸着を施すことによって形成される。誘電体層は
転写ドラム上に転写紙を良好に静電吸着するために10
12Ωcm以上であるのが望ましい。また導電体層は転写
電圧を印加する電極であり、105Ωcm以下であるこ
とが望ましい。
【0026】ここで、好ましくは、発泡弾性体層26は
軟質ウレタンフォームで構成され、その厚みは2〜10
mmが適切で、できれば3〜5mmが望ましい。この理
由として、軟質ウレタンフォームの弾性を確保するに
は、少なくとも3mm程度の厚みがよく、又、このウレ
タンフォームを転写ドラムに巻き付け、接着することに
より発泡弾性体層26を形成するには、ウレタンフォー
ムが5mmより厚いと転写ドラムに巻き付けた時の歪が
大きくなり、接着時に皺などができやすく、更には作業
性も悪くなるからである。この軟質ウレタンフォームの
密度は20〜150kg/m3であることが望ましい。
【0027】一般に、軟質ウレタンフォームは、図3に
示すように、初期の変形領域で荷重の立ち上がりがある
程度大きく、あるところから変形に対する荷重の変化が
緩やかになり、最後にまた大きくなる特性を示す。本発
明では、この荷重の変化が緩やかになる部分、即ち圧縮
に対する荷重特性が大略フラットとされる部分を利用す
ることで、転写材担持体の、即ち、発泡弾性体層26の
変形量の幅広い範囲内にて、トナー像の中抜けのない良
好な転写を発泡弾性体層26の変形の広い範囲で実現可
能にした。
【0028】図4に、本実施例で発泡弾性体層26とし
て使用した軟質ウレタンフォームの荷重特性を実線で示
す。具体的には層荷重が300g〜800gにおいて色
ずれのない転写となり、従って、転写ドラム15と感光
ドラム1との接触による半径方向の変形量の許容範囲と
して0mm〜2.0mmという広い範囲が得られた。更
に実験の結果変形量が0〜2.0mm以内で荷重が1k
g/mm(図4の1点鎖線)以下ならば中抜けが防止で
きることがわかった。ここで、弾性層の変形量とは転写
位置に転写紙が存在しないときのものであり、変形量が
2.0mmより大きいと転写紙に像を転写すべき正規の
位置から実際の転写像がずれることにより色ずれの原因
となった。この色ずれは転写ドラムの回転方向と略直交
する方向に発生した。なお、この装置に使用可能な転写
紙の厚さは約0.1mm〜0.15mmである。本実施
例の弾性体層としてはシリコンスポンジも上記軟質ウレ
タンフォームと同様の荷重特性があり使用可能である。
【0029】しかしながら、弾性層として硬質のウレタ
ンフォーム(密度が150kg/m3より大きいもの)
等の他の発泡体では図4に示すように変形量に対する荷
重増加の割合が大きく荷重範囲1kg/mm以下に対す
る変形量が非常に小さい範囲となってしまい中抜けが生
じ易い。
【0030】このことにより、軟質ウレタンフォームの
ような発泡弾性体層26を使用することにより、転写ド
ラム15と感光ドラム1との軸間距離を一定とした構成
でも、転写ドラム外径精度や偏心精度をある程度ラフに
した場合であっても、前述の大きな許容範囲内にて中抜
けの発生しない高品質の画像を得ることが可能となっ
た。
【0031】図5及び図6に、本発明の他の実施例を示
す。
【0032】先の実施例では、転写ドラム15と感光ド
ラム1との軸間距離は一定とされ、転写ドラム15にお
ける転写材担持体の接触変形量が0.1mm以上とされ
る構成としたが、本実施例によれば、転写材担持体の許
容変形量が大とされるために、ジャム処理が容易にでき
るように転写ドラム15を感光ドラム1に対して接離可
能とする構成も可能である。
【0033】図5に示す実施例は、転写ドラム15を感
光ドラム1に対して接離可能とした実施例を示す。つま
り、転写ドラム15を軸31を中心として揺動するアー
ム31に保持し、揺動アーム31に連動する走査レバー
32の回転により転写ドラム15が感光ドラム1に対し
て接離して移動するように構成される。
【0034】図6に示す実施例は、転写ドラムのフラン
ジ21、22に、従来の図7に関連して説明した転写ド
ラムにて実施しているような硬いゴム層突き当て部33
を転写ドラム表面よりマイナスさせて取り付けた構成と
される。本実施例では、このゴム層突き当て部33が感
光ドラム1のフランジに当接するような十分に強いスプ
リング34などで転写ドラム15は感光ドラム1の方へ
と押し付けられる。
【0035】このように接触圧を一定にするために転写
装置の支軸をスプリングで加圧した場合でも転写ドラム
に突き当て部33を設けたことにより転写装置の駆動側
と非駆動側とで接触圧の圧力差が生じることを防止でき
る。
【0036】なお、図2には省略されているが、転写ド
ラムの周囲には、トナー像の転写された転写紙を転写ド
ラムから分離するための分離除電器、分離を補助し、分
離後の転写紙を定着器17に搬送する転写材搬送路に導
くための分離爪、転写材分離後の転写ドラム表面に付着
したトナーを除去するための転写ドラムクリーナ、並び
に転写ドラムに印加された転写電圧を除去し、初期化す
るための除電器等が配設されており、また、転写ドラム
に所定の転写電圧を供給するための電源が設けられてい
る。
【0037】次に、転写ドラムに対して電源から転写電
圧を印加する接点について説明する。電源に接続された
接点を転写ドラムの回転軸の軸端やドラム筐体の側面又
はドラム筐体の表面に接触させることによった転写電圧
を印加すると接点が転写ドラムの外側にあるため、機内
にジャム等で飛散したトナー等が接点部分に付着して接
点不良を起したり、或は高電圧によるスパークが発生し
易くなるため、ノイズが発生し易く、このノイズによっ
て電装部品が悪影響を受ける等の欠点があった。
【0038】従って、本実施例によれば転写ドラムに転
写電圧(電流)を供給する接点部を転写ドラムの内部に
設け、接点部の耐久性及び信頼性を高めている。
【0039】図8に接点部を内部にもつ転写ドラムの実
施例を示す。誘電体層28の内面のアルミニウム蒸着面
は導電体29によってアルミニウムのドラム20と電気
的に接続されている。
【0040】このように転写ドラム15が固定軸23を
中心として回転する場合には、転写工程において転写ド
ラム15に転写用の高圧を印加する接点35は当然に摺
動接点となる。本実施例では、中空のアルミニウムのド
ラム20の内部に接点35を配置し、固定軸23が中空
のパイプに形成されているので、転写用の電源38から
の高圧用リード線34を固定軸23の内部を通し、さら
に固定軸23に形成された孔を経て接点35に接続す
る。接点35はドラム20内の固定軸23の部分に取り
付けられた接点固定部材37に固定され、第1のフラン
ジ22の内面に固定された対向接点となるリング状の金
属板36と弾性押圧状態で電気的に接触している。図9
にこの接点部の構成を拡大して示す。対向接点となるリ
ング状金属板36はその一部分36aがアルミニウムの
ドラム20の内面にまで延在し、ドラム20に接合され
ている。従って、リング状金属板36はアルミニウムの
ドラム20及び導電体29を介して誘電体層28内面の
アルミニウム蒸着面にも電気的に接続されており、転写
用の電源38からの高圧は接点35を介してアルミニウ
ムのドラム20及びアルミニウム蒸着面に印加されるこ
とになる。
【0041】上記構成によれば、転写ドラム15の回転
にともない接点35がリング状の金属板36上を電気的
に接触した状態で摺動し、転写用電源38から転写電圧
が転写ドラム15に確実に印加されることは勿論、接点
35及び対向接点となるリング状金属板36が中空のド
ラム20の内部に配置されているので、ジャム等で機内
にトナーなどが飛散しても接点部分に付着することがな
く、従って、接点不良を起したり、高電圧によるスパー
クの発生が皆無となる。また、転写用電源38から接点
35に至る高圧用リード線34が固定軸23の内部を通
っているので、リード線34からのノイズも防止できる
等の利点がある。
【0042】図10は接点部を内部にもつ転写ドラムの
第2の実施例を示す概略断面図である。本実施例は転写
用電源38からの高圧をスリップリング39を通じて中
空のアルミニウムのドラム20に印加するように構成し
たもので、スリップリング39を固定軸23とアルミニ
ウムドラム20間に取り付けるため、アルミニウムドラ
ム20の第1のフランジ22側の端部は開放せずに閉鎖
した一体の側壁20aとし、この側壁20aの中心部に
円形の開口を形成し、この開口にスリップリング39を
取り付けたものである。転写用電源38からの高圧用リ
ード線34は上記第1の実施例と同様に固定軸23の内
部を通し、さらに固定軸23に形成された孔を経てスリ
ップリング39に接続する。本実施例でも、アルミニウ
ムのドラム20は、図示しないが、適当な導電体を介し
て誘電体層(図8参照)内面のアルミニウム蒸着面に電
気的に接続されている。
【0043】上記構成によれば、スリップリング39が
アルミニウムのドラム20に電気的に接続されているの
で、転写用の電源38からの高圧は高圧用リード線34
及びスリップリング39を介してアルミニウムのドラム
20及び誘電体フィルム内面のアルミニウム蒸着面に確
実に印加されることは勿論、スリップリング39が中空
のドラム20の内部に配置されているので、ジャム等で
機内にトナーなどが飛散してもスリップリング39の接
点部分に付着することがなく、従って、接点不良を起し
たり、高電圧によるスパークの発生が皆無となる。ま
た、転写用電源38からスリップリング39に至る高圧
用リード線34が固定軸23の内部を通っているので、
リード線34からのノイズも防止できる等、上記第1の
実施例と同等の利点がある。
【0044】上記第1及び第2の実施例では転写ドラム
15は固定軸23の回りに回転する構成としたが、転写
ドラム15に回転軸を取り付け、この回転軸の回転によ
り転写ドラム15を回転させるように構成した場合にも
本発明は適用できる。図11にこのような接点部を内部
にもつ転写ドラムの第3の実施例を示す。
【0045】本実施例でも転写ドラム15に取り付けら
れた回転軸40は中空のパイプ状に形成されているが、
この回転軸40はベアリング41によって回転自在に支
承されている。また、アルミニウムの中空のドラム42
は、図示しないが、適当な導電体を介して誘電体層(図
8参照)内面のアルミニウム蒸着面に電気的に接続され
ている。一方、回転軸40の一方の開口端の内面にベア
リング46を取り付け、ロッド状の接点固定部材45を
ベアリング46内に挿通し、その後端部を固定すること
により接点固定部材45を回転軸40に対して同軸状態
に固定する。この接点固定部材45の後端部には転写用
の電源38からの高圧用リード線34を接続する端子が
設けられている。また、接点固定部材45の先端部に接
点44を取り付け、回転軸40内に固定された対向接点
部材となる導電体の板、本実施例では金属板43、にこ
の接点44を弾性押圧状態で接触させる。この金属板4
3はその一部分43aがアルミニウムのドラム42の内
面にまで延在し、ドラム42に接合されている。従っ
て、金属板43はアルミニウムドラム42及び図示しな
い導電体を介して誘電体層内面のアルミニウム蒸着面に
も電気的に接続されており、転写用の電源38からの高
圧は接点44及び金属板43を介してアルミニウムドラ
ム42及び誘電体層内面のアルミニウム蒸着面に印加さ
れることになる。
【0046】なお、本実施例では転写ドラム15が回転
軸40の回転によって回転するので、アルミニウムドラ
ム42の両端開口部に取り付けられた絶縁体よりなる第
1及び第2の2つのフランジ47及び48の一方の外周
面に駆動のためのギアを一体に形成する必要はない。
【0047】本実施例においても、接点44及び金属板
43が回転軸40の内部、即ち、転写ドラム15の内部
に配置されているので、上記第1及び第2の実施例と同
等の作用効果が得られることは明白であり、その説明を
省略する。また、本実施例では接点44が回転軸40の
ほぼ中心に位置しているので、摺動部の耐久性が一層良
くなるという利点もある。
【0048】なお、上記実施例では本発明を電子写真方
式のカラーレーザビームプリンタに適用した場合につい
て説明したが、本発明は電子写真方式の他のプリンタ、
複写機等の画像形成装置、或は電子写真方式以外のプリ
ンタ、複写機等の画像形成装置にも勿論適用できるもの
である。また、転写ドラムや接点部の構成、形状或は使
用する材料等は必要に応じて種々に変形及び変更できる
ものである。
【0049】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
転写位置における像担持体と転写材担持体との接触によ
る弾性層の圧縮量は0〜2mmであり、弾性層は、前記
圧縮量の範囲内において、1mm圧縮されるのに必要な
荷重は1kg以下である特性を備える構成とされるの
で、像担持体と転写材担持体との接触圧を一定にでき、
転写材に転写されたトナー像に中抜け及び色ずれが発生
するのを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に従って構成される転写装置の一実施例
の断面図である。
【図2】本発明に係る画像形成装置の一実施例であるカ
ラー画像形成装置の断面図である。
【図3】軟質ウレタンフォームの荷重特性図である。
【図4】本発明に従った発泡弾性体層の荷重特性図であ
る。
【図5】本発明に係る画像形成装置の他の実施例である
カラー画像形成装置の断面図である。
【図6】本発明に係る画像形成装置の更に他の実施例に
おける転写ドラムと感光ドラムの関係を示す正面図であ
る。
【図7】従来の転写ドラムの斜視図である。
【図8】接点部を内部にもつ転写ドラムの第1実施例を
示す概略断面図である。
【図9】図8の転写ドラムの接点部を拡大して示す概略
断面図である。
【図10】本発明の第2の実施例の転写ドラムの要部を
示す概略断面図である。
【図11】本発明の第3の実施例の転写ドラムの要部を
示す概略断面図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平1−106085(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G03G 15/16 G03G 15/01 114

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数色のトナー像を担持可能な像担持体
    と、転写材を担持する転写材担持体と、を有し、前記像
    担持体上の複数色のトナー像を転写位置で前記転写材担
    持体に担持された転写材に順次重ねて転写する画像形成
    装置において、 前記転写材担持体は、表面に設けられる誘電体層と、前
    記誘電体層の内側に設けられる弾性層と、前記弾性層を
    支持する支持体層と、を備え、 前記転写位置における前記像担持体と前記転写材担持体
    との接触による前記弾性層の圧縮量は0〜2mmであ
    り、 前記弾性層は、前記圧縮量の範囲内において、1mm圧
    縮させるのに必要な荷重は1kg以下である特性を備え
    ることを特徴とする画像形成装置。
  2. 【請求項2】 前記弾性層は発泡体であることを特徴と
    する請求項1の画像形成装置。
  3. 【請求項3】 前記弾性層の密度は20〜150kg/
    3であることを特徴とする請求項1又は2の画像形成
    装置。
  4. 【請求項4】 前記転写材担持体は前記誘電体と前記弾
    性層との間に設けられる導電層を備え、像転写時、前記
    導電層に電力が供給されることを特徴とする請求項1乃
    至3のいずれかの画像形成装置。
  5. 【請求項5】 前記転写材担持体の回転軸の両端部を前
    記像担持体が設けられる側に加圧することを特徴とする
    請求項1乃至4のいずれかの画像形成装置。
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