JP3984739B2 - 画像形成装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、帯電物を静電気力を利用して繰り返し利用可能な像担持体から記録材へと転写させる転写装置に関し、特に電子写真複写機・プリンタ・ファックス等の画像形成装置における転写装置、すなわち電子写真・静電記録・磁気記録等の適宜の画像形成プロセス手段により、帯電したトナーを用いて直接又は間接方式でトナー画像を記録材に静電的に転写する装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
図5に、中間転写体として中間転写ベルトを使用した従来の画像形成装置の概略構成を示す。同図に示す画像形成装置は、電子写真方式の4色フルカラーのレーザビームプリンタである。
【0003】
像担持体である感光ドラム11は、矢印R11方向に回転し、一次帯電器12により一様に帯電され、スキャナ13からのレーザ光で表面に静電潜像が形成される。静電潜像は、感光ドラム11の回転により、現像器14a、14b、14c、14dに達し、同一極性に帯電されたトナーが付着されて現像される。フルカラーの画像形成装置においては一般に4色の現像器14a〜14dを備えていて、それぞれイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナーを供給する。ここで説明するフルカラー画像形成装置は中間転写体であるベルト上でトナー像を合成するものであり、感光ドラム11上の静電潜像は単色のトナーで現像される。まず、第1の現像器14aから第1色(イエロー)のトナーが静電潜像に応じて感光ドラム11に付与される。この際、第2〜第4の現像器14b〜14dは作動オフしており、第1色のトナー像は、第2〜第4の現像器14b〜14dにより影響を受けることなく中間転写ベルト1と感光ドラム11のなす一次転写部(一次転写ニップ部)T1 に到達し、中間転写ベルト1の背面に接している導電性の一次転写ローラ1cに印加された第1色のトナーと逆極性の電圧によって中間転写ベルト1上に一次転写(中間転写)される。第1色のトナー像の一次転写を終えた感光ドラム11の表面は、クリーニング装置16により表面を清掃された後、第2色(マゼンタ)の画像形成工程に入る。
【0004】
第2色目の工程においては第2の現像器14bのみが作動し、他の現像器14a、14c、14dは作動オフしており、以下、上述した手順によって、第2色のトナー像が中間転写ベルト1上に一次転写される。以下、第3色(シアン)、第4色(ブラック)と中間転写ベルト1上に順次に一次転写され、中間転写ベルト1上で4色のトナー像が重ねられる。なお、この間、中間転写ベルト1の中間転写体クリーニング装置18は解除しており、中間転写ベルト1上のトナー像を乱さないようになっている。
【0005】
次に、給紙手段(不図示)から記録材Pが1枚取り出され、二次転写部(二次転写ニップ部)T2 に挿通される。このとき、導電性の二次転写ローラ3にはトナーと逆極性の電圧が印加され、中間転写ベルト1上の第1色〜第4色のトナー像は、記録材Pに一括で二次転写される。
【0006】
二次転写部T2 を通過した、未定着トナー像を担持した記録材Pは、定着装置17に到達し、加熱・加圧されて永久定着像が得られる。第1色〜第4色のトナー像を記録材Pに転写し終えた中間転写ベルト1の表面は、中間転写体クリーニング装置18が作動して清掃される。
【0007】
特開平8−146706号公報においては、上述の中間転写体である中間転写ベルトの巻架方式として、二次転写部の記録材分離ローラ下流に中間転写ベルトを逆方向に屈曲させる逆屈曲ローラを設ける構成が開示されている。これによると、中間転写ベルトのレイアウトの自由度が増大し、省スペース化を図るとともに、記録材の分離性を良好にすることができる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の画像形成装置によると、次のような問題があった。
【0009】
特開平8−146706号公報で開示されている構成では、一つの感光体(像担持体)を用いて画像形成するために、中間転写体である中間転写ベルトはフルカラーの画像を合成する過程で、トナー像を担持した状態で上述の逆屈曲ローラを複数回通過し、その際、画像が乱されたり、逆屈曲ローラが汚れたりするという問題である。
【0010】
また、逆屈曲ローラの当接により中間転写ベルトの走行時の負荷が大きくなり、特に高速で画像形成を行う画像形成装置においては、駆動ローラにより走行される中間転写ベルトが分離ローラ部(二次転写部近傍)で走行ムラを起こし、画像ムラとなる場合があった。
【0011】
本発明は、上述事情に鑑みてなされたものであり、中間転写ベルトを使用した場合の記録材の良好な分離、トナー像の乱れの防止、中間転写ベルトの走行の安定化を図るようにし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。
【0012】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するための請求項1の発明は、移動可能な無端状の中間転写ベルトと、前記中間転写ベルトを支持する複数のローラと、トナー像を担持する複数の像担持体と、を有し、前記像担持体と前記中間転写ベルトとの間の複数の一次転写部にて前記中間転写ベルト上にトナー像を転写することで前記中間転写ベルト上に形成されたトナー像を二次転写部にて記録材上に一括して二次転写し、前記中間転写ベルトが掛け渡される複数のローラのうちの1本が、トナー像の二次転写後の記録材を前記中間転写ベルト表面から分離するための分離ローラを兼ねており、前記中間転写ベルトの走行方向に沿っての前記分離ローラとその下流側における直近のローラとを結ぶ外側の共通接線に対し、前記共通接線よりも前記中間転写ベルトを内側に湾曲させる加圧部材を備える画像形成装置において、前記二次転写部の上流側でかつ前記複数の一次転写部のうちの最下流側の一次転写部の下流側に前記中間転写ベルトを駆動する駆動ローラを有し、前記二次転写部における記録材の搬送速度を前記中間転写ベルトの走行速度よりも大きくする記録材搬送部材を有することを特徴とする。
【0014】
請求項2の発明は、請求項1の画像形成装置において、前記記録材搬送部材が、前記分離ローラとの間に前記中間転写ベルト及び記録材を挟み込んで記録材を搬送する二次転写ローラであり、前記二次転写ローラの周速度を前記中間転写ベルトの走行速度よりも大きく設定することを特徴とする。
【0015】
請求項3の発明は、請求項1又は2の画像形成装置において、前記二次転写部に対して、記録材にループを形成させながら記録材を進入させることを特徴とする。
【0016】
請求項4の発明は、請求項1から3のいずれかに記載の画像形成装置において、前記二次転写部の下流側でかつ前記加圧部材の上流側に、前記中間転写ベルトの表面を清掃するクリーニング部材を有することを特徴とする。
【0019】
【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。
【0020】
〈実施の形態1〉
図1に、本発明に係る画像形成装置の一例を示す。同図に示す画像形成装置は、4個の画像形成ユニットと中間転写ベルト(中間転写体)とを有する電子写真方式の4色フルカラーのレーザビームプリンタであり、同図はその概略構成を示す縦断面図である。
【0021】
それぞれの画像形成ユニットは、像担持体としてイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのそれぞれの色のトナーに対応した感光ドラム11a、11b、11c、11dを有している。中間転写体としての転写ベルト1は、上述の各感光ドラム11a〜11dに接触してそれぞれの一次転写部(一次転写ニップ部)T1 を形成している。
【0022】
中間転写ベルト1の抵抗としては、体積抵抗率が106 〜1012Ω・cmのものが好ましく、ウレタン系樹脂、フッ素系樹脂、ナイロン系樹脂、ポリイミド樹脂のものや、シリコーンゴムやヒドリンゴム等の弾性材料や、これらにカーボンや導電粉体を分散させて抵抗調整を行ったもの等を用いることができる。
【0023】
図1に示すように、中間転写ベルト1は、内包される駆動ローラ1a、分離ローラ1b、支持ローラ1cの3本のローラに巻架されている。中間転写ベルト1の外側に配置されたベルト加圧ローラ(回転体)1dは、中間転写ベルト1を内側に湾曲させるように加圧することによって中間転写ベルト1に張力を与えている。張力としては、中間転写ベルト1の材質にもよるが、伸び率が1%以内になるように設定して、中間転写ベルト1の破断や永久歪みが発生しないようにするのが望ましく、本実施の形態では、ポリイミド樹脂系の中間転写ベルト1を使用して、15kgf の荷重がかかるように設定してある。
【0024】
各一次転写部においては、一次転写ローラ15a、15b、15c、15dが感光ドラム11a、11b、11c、11dとの間に、中間転写ベルト1を挟み込んで、一次転写部T1 を形成している。各一次転写ローラは、芯金の外周面を中抵抗(1kV印加時のニップ形成での実抵抗が106 〜1010Ω)の弾性材で被覆してローラ状に形成したものである。
【0025】
二次転写ローラ3は、芯金の外周面を、中抵抗の抵抗値を有するEPDM発泡層で被覆したものであり、分離ローラ1bに対向する位置に配置されて分離ローラ1bとの間に中間転写ベルト1を挟み込んで中間転写ベルト1との間に二次転写部(二次転写ニップ部)T2 を形成している。この二次転写部にて紙等の記録材Pを挟持搬送するものである。
【0026】
以下、適宜、構成についての説明を追加しながら、画像形成装置全体の動作について説明する。
【0027】
感光ドラム11aは、駆動手段(不図示)によって図1中の反時計周りに回転駆動され、一次帯電器12aにより一様に帯電され、ホストコンピュータより送られた画像情報信号により変調されたスキャナ13aからのレーザ光で表面に静電潜像が形成される。このときのレーザ光の強度及び照射スポット径は、画像形成装置の解像度及び所望の画像濃度によって適正に設定されており、感光ドラム11a上の静電潜像は、レーザ光が照射された部分(明部)の電位VL が約−100Vに、照射されない部分(暗部)の電位VD が一次帯電器12aで帯電された約−700Vに保持されることによって形成される。
【0028】
静電潜像は感光ドラム11aの回転により、現像器14aとの対向部に達し、同一極性(本実施の形態ではマイナス極性)に帯電されたトナーが静電潜像の明部に付着されてトナー像として現像する。4色フルカラーの画像形成においては、各色に対応した感光ドラム11a〜11d、一次帯電器12a〜12d、スキャナ13a〜13d、現像器14a〜14dにより同様にトナー像が形成され、これら各色のトナー像は、各一次転写部T1 において中間転写ベルト1上に順次に一次転写されて中間転写ベルト1上で重なるようにして合成される。各一次転写部T1 では、中間転写ベルト1の背面に接している導電ローラ15a〜15dに印加されたトナーと逆極性の電圧(+100〜+1000V)によって一次転写部T1 に形成された電界によりトナー像は一次転写される。中間転写ベルト1が感光ドラム11dとの一次転写部T1 を通過した段階で4色のトナー像が中間転写ベルト1上に担持され、一次転写工程は完了する。一方、トナー像の一次転写を終えた感光ドラム11a〜11dの表面はクリーニング装置16a〜16dによりそれぞれ表面を清掃された後、次の画像形成工程に備える。
【0029】
次に、給紙手段(不図示)より紙等の記録材Pが1枚取り出され、二次転写部T2 に挿通される。このとき、二次転写ローラ3にはトナーと逆極性の電圧(+1〜+6kV)が印加され、これにより4色のトナー像は、中間転写ベルト1上から記録材P上に一括して二次転写される。
【0030】
中間転写ベルト1は、ベルト加圧ローラ1dの作用によって記録材Pの分離部Aにおいて、分離ローラ1bの外周面に対する中間転写ベルト1の巻き付け量を多くすることができるため、中間転写ベルト1の曲率が分離ローラ1bの曲率とほぼ同じになり、記録材Pの良好な分離を実現することができる。分離ローラ1bの直径としては30mm以下であれば、薄手の記録材Pにも対応できる。好ましくは25mm以下にすることによって60g/m2の坪量の紙でも良好な分離を確保することができ、画像形成装置の信頼性を向上させることができる。
【0031】
二次転写部T2 を通過して未定着トナー像を担持した記録材Pは、定着装置17に到達し、加熱・加圧を受けて永久画像として定着される。一方、トナー像を記録材Pに転写し終えた中間転写ベルト1の表面は、中間転写体クリーニング装置18によって除去される。中間転写体クリーニング装置18は、ウレタンゴムで形成されたクリーニングブレード18aを中間転写ベルト1表面に当接させて、中間転写ベルト1表面に付着している二次転写残トナー(二次転写時に記録材Pに二次転写されないで中間転写ベルト1表面に残ったトナー)を掻き取り、これを廃トナーとして廃トナーボックス18bへ回収するものである。
【0032】
本発明においては中間転写ベルト1によるトナー像の担持は、一次転写ローラ15aのある一次転写部T1 (以下特に「一次転写部Ta」という。)よりも下流側で、かつ二次転写部T2 の上流側に限られるため、二次転写部T2 よりも下流側で、かつ一次転写部Taよりも上流側では、中間転写ベルト1はトナー像を担持しない(ただし、二次転写残トナーが存在する場合がある。)。したがって、中間転写ベルト1のうちの、二次転写部T2 と一次転写部Taとの間に位置する部分においては、二次転写前のトナー像に触れることが無く、ベルト加圧ローラ1dがトナーで汚れたり、中間転写ベルト1上のトナー像がベルト加圧ローラ1で乱されたりすることがない。
【0033】
本実施の形態では、中間転写ベルト1を内側に湾曲させる部材としてローラを用いたが、さらなる変形例として、ローラの代わりに中間転写ベルト1の幅方向の両端部を加圧する突き当てコロや、幅方向の全幅を加圧する摺動性のよい突き当て部材を用いてもよく、この場合でもこれらの部材が、中間転写ベルト1のうちの、トナー像担持をしていない部分に当接することになるので、上述と同様の効果をあげることができる。
【0034】
〈実施の形態2〉
図2に、実施の形態2を示す。なお、図1に示す実施の形態1と同じ部材等については同じ符号を付してその説明は省略するものとする。
【0035】
本実施の形態においては中間転写ベルト1を内側に湾曲させる加圧部材を、二次転写残トナーを回収するための回収ローラ18cが兼ねている。
【0036】
回収ローラ18cは、中空のアルミニウム芯金(直径30mm)に絶縁層としてPFA樹脂(厚み20〜30μm)を被覆させたもので、中間転写ベルト1を内側に湾曲させるように加圧し、回収対向ローラ18dにより位置決めされる。同図中の符号18e、18fは中抵抗の弾性層を有する電荷付与ローラで、18gは中間転写ベルト1を挟んで電荷付与ローラ18fに対向する位置に配した電荷付与対向ローラである。
【0037】
回収ローラ18cによる中間転写ベルト1の湾曲により、中間転写ベルト1の分離ローラ1cへの巻き付け量を増やすことができて、中間転写ベルト1からの記録材Pの分離を容易にしている。また、回収ローラ18cを比較的大径化することにより中間転写ベルト1の屈曲を低減させて中間転写ベルト1の耐久劣化を防いでいる。
【0038】
本実施の形態における回収ローラ18cは上述の作用とともに、二次転写残トナーの回収作用も行う。以下その動作に関して説明する。
【0039】
二次転写後の中間転写ベルト1上には、記録材Pの種類や雰囲気の温湿度によって二次転写残トナーが存在する場合がある。この二次転写残トナーを放置したままにしておくと次の画像形成(一次転写工程)において転写不良を引き起こしたり、画像を乱してゴーストとなって現れたりする不具合が発生する。
【0040】
本実施の形態では、電荷付与ローラ18fに電圧を供給して中間転写ベルト1上の二次転写残トナーに電荷を与えるとともに、回収ローラ18cに当接する電荷付与ローラ18eには上述の電荷付与ローラ18fに与えた電圧とは逆極性の電圧を与えて回収ローラ18cを帯電させ、これらの間に働く静電気力によって回収ローラ18cに二次転写残トナーを回収する。
【0041】
回収ローラ18c上に回収された二次転写残トナーは、回収ローラ18cの回転方向(同図中の反時計周り)に沿っての電荷付与ローラ18eの上流側に位置するクリーニングブレード18hにより廃トナーボックス18bに掻き落とされる。
【0042】
本実施の形態では、中間転写ベルト1に対して直接摺擦するクリーニング部材がなく、長期にわたり中間転写ベルト1を損傷させることなく使用することができる。また、中間転写ベルト1のクリーニング性に関して、湾曲させた部分で処理することにより機械的な歪みを利用できるために効率的にクリーニングすることができて、微粒子トナーや球形トナー等に対しても高いクリーニング性を確保することができる。
【0043】
〈実施の形態3〉
図3に、実施の形態3を示す。なお、図1に示す実施の形態1と同じ部材等については同じ符号を付してその説明は省略するものとする。
【0044】
本実施の形態においては、モータ3aによって二次転写ローラ3に駆動を与えて、二次転写ローラ3表面の周速度V2 を中間転写ベルト1の走行速度(回転速度)V1 よりも4%程大きくなるように設定してある。本実施の形態では、二次転写ローラ3を記録材Pに搬送力を付与する記録材搬送部材として使用している。
【0045】
二次転写ローラ3と中間転写ベルト1との間に形成される二次転写部T2 において、記録材Pは中間転写ベルト1の走行速度Viよりも大きな搬送速度Vpを得て、中間転写ベルト1に対して付勢トルクを与えるようにしている。
【0046】
本実施の形態においては、ベルト加圧ローラ1dにより中間転写ベルト1に湾曲部を与えて記録材Pとの分離性を確保しているが、この湾曲部における中間転写ベルト1の走行負荷を上述の付勢トルクにより相殺することによって、一次転写部T1 から二次転写部T2 までの間の中間転写ベルト1の走行を安定させることができて、色ずれやピッチムラ等の不具合を低減させることができる。
【0047】
周速比(中間転写ベルト1の走行速度Viに対する二次転写ローラ3の周速度V2 )としては0.5%以上大きければ効果があって、本実施の形態例では中間転写ベルト1の走行速度Viに対して二次転写ローラ3の周速度V2 を上述のように4%速く回すことにより、記録材Pの搬送速度Vpとして中間転写ベルト1よりも0.1〜1.5%(画像や紙種によって変化する)大きなものを与えて上述の効果を得ている。
【0048】
本実施の形態の変更例として、二次転写部へ記録材Pを送り込む速度を中間転写ベルト1の走行速度より大きくすることにより同様な効果を得ることができる。また、二次転写部T2 の上流に記録材Pの腰によるループを形成させることにより、記録材Pを等速で送り込んだ場合でも上述の付勢トルクを得ることができて、中間転写ベルト1の走行を安定させることができる。
【0049】
〈実施の形態4〉
図4に、実施の形態4を示す。なお、図1に示す実施の形態1と同じ部材等については同じ符号を付してその説明は省略するものとする。
【0050】
本実施の形態においては、ベルト加圧ローラ1dの表面をブラスト処理して中間転写ベルト1との間にグリップ力を持たせ、ベルト加圧ローラ1dに対向する位置に、表面に弾性層を持つベルト加圧対向ローラ1eを設けて中間転写ベルト1を挟持し、モータ(駆動手段)1fによって上述のベルト加圧ローラ1dを回転駆動することにより中間転写ベルト1の駆動を行っている。
【0051】
この構成は、本発明が一次転写部Taから二次転写部T2 までの間で中間転写ベルト1上のトナー像担持を完了させるため、二次転写部T2 と一次転写部Taとの間に中間転写ベルト1を外側から加圧する駆動ローラを設けることができる利点を利用したものである。
【0052】
したがって、本実施の形態では、中間転写ベルト1の厚みに無関係に表面速度を確保することができて走行性を向上させることができる。また、分離ローラ1bと支持ローラ1cとの間に駆動ローラを兼ねたベルト加圧ローラ1dを配置することによって、駆動による中間転写ベルト1の張力を一次転写部T1 から二次転写部T2 にかけて引っ張り方向に維持できるため、この間の走行速度のムラを低減できるという利点がある。
【0053】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によると、二次転写後の中間転写ベルトからの記録材の分離性を向上させることができるものでありながら、中間転写ベルトの走行の安定化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施の形態1の画像形成装置の概略構成を示す縦断面図。
【図2】実施の形態2の画像形成装置の概略構成を示す縦断面図。
【図3】実施の形態3の画像形成装置の概略構成を示す縦断面図。
【図4】実施の形態4の画像形成装置の概略構成を示す縦断面図。
【図5】従来の画像形成装置の概略構成を示す縦断面図。
【符号の説明】
1 中間転写ベルト
1a 駆動ローラ
1b 分離ローラ
1c 支持ローラ
1d 加圧部材(回転体、ベルト加圧ローラ)
1f 駆動手段(モータ)
3 記録材搬送部材(二次転写ローラ)
11a、11b、11c、11d
像担持体(感光ドラム)
18a クリーニング部材(クリーニングブレード)
A 分離部
P 記録材
T1 一次転写部
Ta 最上流側の一次転写部
T2 二次転写部
Claims (4)
- 移動可能な無端状の中間転写ベルトと、前記中間転写ベルトを支持する複数のローラと、トナー像を担持する複数の像担持体と、を有し、前記像担持体と前記中間転写ベルトとの間の複数の一次転写部にて前記中間転写ベルト上にトナー像を転写することで前記中間転写ベルト上に形成されたトナー像を二次転写部にて記録材上に一括して二次転写し、前記中間転写ベルトが掛け渡される複数のローラのうちの1本が、トナー像の二次転写後の記録材を前記中間転写ベルト表面から分離するための分離ローラを兼ねており、前記中間転写ベルトの走行方向に沿っての前記分離ローラとその下流側における直近のローラとを結ぶ外側の共通接線に対し、前記共通接線よりも前記中間転写ベルトを内側に湾曲させる加圧部材を備える画像形成装置において、
前記二次転写部の上流側でかつ前記複数の一次転写部のうちの最下流側の一次転写部の下流側に前記中間転写ベルトを駆動する駆動ローラを有し、前記二次転写部における記録材の搬送速度を前記中間転写ベルトの走行速度よりも大きくする記録材搬送部材を有する、ことを特徴とする画像形成装置。 - 前記記録材搬送部材が、前記分離ローラとの間に前記中間転写ベルト及び記録材を挟み込んで記録材を搬送する二次転写ローラであり、前記二次転写ローラの周速度を前記中間転写ベルトの走行速度よりも大きく設定する、ことを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
- 前記二次転写部に対して、記録材にループを形成させながら記録材を進入させる、ことを特徴とする請求項1または2に記載の画像形成装置。
- 前記二次転写部の下流側でかつ前記加圧部材の上流側に、前記中間転写ベルトの表面を清掃するクリーニング部材を有する、ことを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載の画像形成装置。
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JP2000137386A (ja) | 2000-05-16 |
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