JP2005134760A - 帯電装置および印刷装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】 クリーニング部材が薄くなっても、帯電ローラにおける感光体に圧接する力が変動しない帯電装置を提供する。
【解決手段】 帯電ローラ21と帯電ローラケース24とが、回転軸22および軸受23を介して接続されているため、上下方向の移動に関して実質的に一体の剛体となっている。従って、スプリング27の付勢力fは、この剛体内の内力となるため、外部の感光体3に伝達されない。従って、帯電ローラ21が感光体3に圧接する力はスプリング28の付勢力Fのみである。また、スプリング27の付勢力fの変動によって、ケース24の位置に変化はない。このため、スプリング28の付勢力Fも変わらない。従って、経年変化によって、クリーニング部材26が薄くなり、スプリング27の縮みが小さくなって付勢力fが減少しても、帯電ローラ21における感光体3に圧接する力は変動しない。
【選択図】 図1

Description

本発明は、印刷装置に備えられ、帯電ローラによって感光体に圧接して、感光体を帯電させる帯電装置に関するものである。
近年、複写機やファクシミリ装置等の印刷装置(画像形成装置)には、ユニット化によって小型化を図るために、感光体,現像装置,帯電装置等を一体のケース内に収めた作像ユニットを有するものがある。
このような作像ユニットの帯電装置では、多くの場合、感光体の表面を一定電位に帯電させるため、この表面に、帯電ローラによってイオンや電子を付着させるようになっている。
図9は、このような帯電装置の一例を示す説明図である。
この帯電装置は、感光体203に接するように設けられた帯電ローラ221,クリーニング部材226および帯電ローラケース224を備えている。
帯電ローラケース224は、スプリング229を介して2つの軸受223を備えている。そして、これらの軸受223が、帯電ローラ221における両側の回転軸222の軸受となっている。この構造により、帯電ローラ221は、スプリング229を介して、上下に移動できるようになっている。
また、図9に示すように、帯電ローラケース224と帯電ローラ221との間に、スポンジやブラシ等からなるクリーニング部材226が配されている。
このクリーニング部材226は、ケース224の下面に貼り付けられており、帯電ローラ221に強く接触(圧接)するようになっている。
これにより、この帯電装置では、クリーニング部材226によって、回転する帯電ローラ221の表面に付着しているトナー等の付着物を除去することが可能となっている。
また、この構成では、帯電ローラ221は、軸受223(スプリング229)とクリーニング部材226との双方から受ける力の合計によって、感光体203に圧接するようになっている。
なお、帯電ローラ221の感光体203への押圧力が小さくなると、これらの接触幅(ニップ幅)も小さくなる。このため、感光体203の帯電電位を上昇させてしまうという問題が発生する。従って、感光体203の帯電電位を安定させるためには、帯電ローラ221と感光体203との間の押圧力(すなわちニップ幅)を常に一定に保つことが好ましいといえる。
また、特許文献1にも、図9に示したような帯電装置が記載されている。
特開平10−142898号公報(1998年5月29日公開)
しかしながら、従来の帯電装置では、経年変化により、スポンジやブラシ等からなるクリーニング部材に劣化(へたりやたわみ)が生じる。このため、クリーニング部材が全体的に薄くなってしまい、クリーニング部材226を帯電ローラ221に圧接する力が初期状態に比べて小さくなってしまう。
上記したように、帯電ローラ221を感光体203に圧接する力は、軸受223(スプリング229)とクリーニング部材226との双方から受ける力の合計である。
従って、クリーニング部材226の劣化によって後者の力が弱まるため、帯電ローラ221から感光体203への圧接力が小さくなる。このため、上記したように、帯電ローラ221と感光体203とのニップ幅を減少させてしまい、感光体203の電位上昇という問題が生じる。
本発明は、上記のような従来の問題点に鑑みてなされたものである。そして、その目的は、クリーニング部材が薄くなっても、帯電ローラの感光体に圧接する力が変動しない帯電装置を提供することにある。
本発明の帯電装置(本帯電装置)は、印刷装置に備えられ、帯電ローラを感光体に圧接させて、感光体を帯電させる帯電装置において、帯電ローラに圧接してその表面を清掃するクリーニング部材と、帯電ローラおよびクリーニング部材を保持する帯電ローラケースと、帯電ローラケースを付勢することで、帯電ローラを感光体に圧接する第1付勢部材とを備えており、さらに、クリーニング部材が、帯電ローラケースに設けられた第2付勢部材の付勢力によって帯電ローラに圧接しており、帯電ローラの回転軸を支持する軸受が、帯電ローラケースに設けられていることを特徴としている。
また、本帯電装置では、上記クリーニング部材が帯電ローラに圧接する圧接面を備えた板形状を有している場合、第2付勢部材を、上記圧接面の裏面におけるほぼ全面を付勢する弾性体から構成してもよい。
また、本帯電装置を、上記帯電ローラケースが導電材料で形成され、この帯電ローラケースを介して、帯電ローラに電力を供給するようになっている構成としてもよい。
また、本帯電装置は、上記第2付勢部材の付勢力が、第1付勢部材の付勢力に沿って作用するように設計されていることが好ましい。
また、本発明の印刷装置は、本帯電装置を備えた印刷装置である。
本帯電装置は、複写機やファクシミリ装置,プリンターなどの電子写真方式の印刷装置(画像形成装置)に備えられ、静電潜像を形成するための感光体を帯電させるものである。
すなわち、本帯電装置は、帯電ローラを回転する感光体に圧接し(強く接触させ)、帯電ローラを感光体に従動するように回転させる。そして、帯電ローラに電力を供給することで、感光体を帯電させるものである。
また、本帯電装置には、帯電ローラの表面を清掃するクリーニング部材を備えている。このクリーニング部材は、回転する帯電ローラに圧接し、その表面のゴミ(現像材など)を除去する(削り取る)ものである。
また、本帯電装置では、これらの帯電ローラやクリーニング部材を、帯電ローラケースによって一体的に保持するようになっている。
そして、本帯電装置では、スプリングなどで形成され第1付勢部材によって帯電ローラケースを押す(付勢する)ことで、帯電ローラを感光体に圧接するようになっている。
また、上記のクリーニング部材は、バネやスプリング,ゴムなどの弾性部材からなる、第2付勢部材を介して、帯電ローラケースに接続されている。そして、クリーニング部材は、この第2付勢部材の付勢力により、帯電ローラを感光体側に押すように、帯電ローラに圧接されるようになっている。
そして、特に、本帯電装置では、帯電ローラの回転軸を支持する軸受が、帯電ローラケースに設けられている。すなわち、本帯電装置では、帯電ローラが、回転軸および軸受を介して、帯電ローラケースに接続されている。
従って、本帯電装置では、帯電ローラと帯電ローラケースとを、実質的に、一体の剛体とみなせる。従って、この場合、第2付勢部材の付勢力fは、この剛体内の内力となるため、外部の感光体に伝達されることはない。従って、帯電ローラが感光体に圧接する力は第1付勢部材の付勢力Fのみである。
また、第2付勢部材の付勢力fの変動によって、帯電ローラケースの位置(すなわち第1付勢部材の付勢力Fの大きさ)が変化することはない。このため、付勢力fが変化しても、帯電ローラケースの位置に変化はないので、第1付勢部材の付勢力Fも変わらない。
従って、経年変化によって、クリーニング部材が薄くなり、第2付勢部材の縮みが小さくなって付勢力fが減少しても、帯電ローラにおける感光体に圧接する力(圧接力;上記の付勢力F)は変動しない。
すなわち、本帯電装置では、帯電ローラの圧接力は、クリーニング部材の劣化によっても変動しない。このため、帯電ローラと感光体とのニップ幅の経年変化を抑制できるので、感光体の電位上昇を回避することが可能となっている。
なお、上記したクリーニング部材としては、帯電ローラに圧接(摺接)する圧接面(クリーニング面)を備えた板形状の部材を利用できる。なお、このクリーニング部材は、通常、細長い円筒状の帯電ローラを圧接して、帯電ローラとの接触面をクリーニングするように細長い板形状をしている。
このようなクリーニング部材を用いる場合、第2付勢部材が、クリーニング部材の圧接面の裏面におけるほぼ全面を付勢する、弾性体(スプリング,バネ,ゴム,スポンジなど)からなることが好ましい。ここで、「圧接面の裏面におけるほぼ全面」とは、この面の50パーセント以上の部位のことである。
好ましくは、この第2付勢部材は、ひとまとまりの弾性体である。そして、この付勢部材が、クリーニング部材の圧接面の裏面の中央から長手方向において左右対称に配され、クリーニング部材の長手方向における全長の1/2以上の範囲にわたって付勢している。
すなわち、この付勢部材によって付勢されない部位が、クリーニング部材の各端部からそれぞれこの部材の長手方向における全長の1/4以下の範囲となることが好ましい。
この範囲は、クリーニング部材の端部から付勢部材によって付勢される部位までの範囲と、クリーニング部材の撓み量との関係から導きだされる。つまり、付勢されない部位が、クリーニング部材の各端部からこの部材の全長の1/4を超える範囲となる場合、この撓み量が急激に増加することとなる。
従って、本帯電装置は、弾性体によってクリーニング部材の裏面の50パーセント以上を付勢することで、クリーニング部材の端部が撓むことを防ぐことができる。
さらにまた、本帯電装置は、このひとまとまりの弾性体が、クリーニング部材の中央部に配され、この部材を付勢する構成である。
このため、本帯電装置は、クリーニング部材の端部をバネなどの弾性体によって付勢した場合に生じる、この部材の中央部分の撓みも防ぐことができる。
また、本帯電装置では、帯電ローラは、外部から供給される電力を用いて、感光体を帯電するようになっている。ここで、本帯電装置を、帯電ローラケースを導電材料で形成し、帯電ローラケースを介して帯電ローラに電力を供給するように構成してもよい。
この構成では、帯電ローラケースに電源を接続し、ケースに設けられた軸受を介して、帯電ローラに電力を伝達することとなる。
従って、この構成では、帯電ローラケースよりも小さい帯電ローラの回転軸に電源を接続する構成に比して、電源を接続可能な部位を拡げられる。従って、本帯電装置の設計に関する自由度を高められる。
なお、このような構成をとる場合、帯電ローラケースの全てを導電材料で形成する必要はない。軸受に繋がる一部分だけ(例えば表面だけ)を導電材料で形成すればよい。このように帯電ローラケースの一部だけを導電材料とする構成でも、回転軸に電源を接続する構成に比して、電源を接続可能な部位を大きくできる。
また、本帯電装置は、クリーニング部材に与えられる第2付勢部材の付勢力が、帯電ローラケースに与えられる第1付勢部材の付勢力に沿って作用するように設計されていることが好ましい。
この構成では、2つの付勢力の向きにずれがない。このため、帯電ローラケースに設けられた軸受の径(穴の大きさ)が帯電ローラの回転軸の径(太さ)より太い場合でも、第2付勢部材の付勢力(およびその変化)によって、帯電ローラの感光体に対する位置がずれてしまうことを防止できる。
本発明の一実施形態について説明する。
本実施の形態にかかる印刷装置(本印刷装置)は、外部から取得した画像データに基づいて、シート(記録用紙)にカラー画像を印刷(形成)するものである。
図2は、本印刷装置の構成を示す説明図である。
この図に示すように、本印刷装置は、画像形成ステーション90、シート搬送路S、転写搬送ベルトユニット8、定着ユニット12、用紙搬送路S、給紙トレイ10および排紙トレイ15・33を備えている。
給紙トレイ10は、画像を印刷するためのシートを蓄積するトレイである。
排紙トレイ15・33は、印刷済のシートを載置するためのトレイである。
そして、排紙トレイ15は本印刷装置の上部に設けられており、この排紙トレイ15上に印刷済みのシートがフェイスダウンで載置される。
一方、排紙トレイ33は本印刷装置の側部に設けられており、印刷済みのシートをフェイスアップで載置するものである。
シート搬送路Sは、給紙トレイ10のシートを、転写搬送ベルトユニット8や定着ユニット12を経由させて排紙トレイ15・33に搬送するための、Sの字形状の搬送路である。
そして、シート搬送路Sの近傍には、ピックアップローラ16、レジストローラ14、搬送方向切換えガイド34、シートを搬送するための搬送ローラ17が配されている。
ピックアップローラ16は、給紙トレイ10の端部に備えられ、給紙トレイ10からシートを1枚毎にシート搬送路Sに供給する呼び込みローラである。
搬送ローラ17は、シートの搬送を促進・補助するための小型のローラであり、シート搬送路Sに沿って複数設けられている。
搬送方向切換えガイド34は、印刷済のシートを排出する先である排紙トレイ15・33を切換えるためのものであり、シート搬送路Sにおける定着ユニット12の下流側に、側面カバー35に回転可能に設けられている。
そして、このガイド34は、実線で示す状態で、シートを排紙トレイ15に排出させる一方、破線で示す状態に回転することにより、排紙トレイ33にシートを排出できるようになっている。
なお、排紙トレイ15に排出される場合には、シートは、定着ユニット12と側面カバー35,搬送切換えガイド34の間に形成される搬送部S´(シート搬送路Sの一部)を通る。
レジストローラ14は、シート搬送路Sを搬送されているシートをいったん保持するものである。そして、感光体3上のトナー像をシートに良好に多重転写できるように、感光体3の回転にあわせて、シートをタイミングよく搬送する機能を有している。
すなわち、レジストローラ14は、図示しないレジスト前検知スイッチの出力した検知信号に基づいて、各感光体3上のトナー像の先端をシートにおける画像形成範囲の先端に合わせるように、シートを搬送するように設定されている。
定着ユニット12は、加熱されたヒートローラ31および加圧ローラ32を有している。ヒートローラ31は、図示しない温度検出値に基づいて、所定の温度になるように設定されている。また、ヒートローラ31および加圧ローラ32は、トナー像が転写されたシートを挟んで回転し、トナー像をシートに熱圧着させる機能を有している。
画像形成ステーション90は、ブラック(K)、シアン(C)、マゼンタ(M)、およびイエロー(Y)の各色を用いて多色画像を形成するものである。また、この画像形成ステーション90は、上記各色に応じた4種類の潜像を形成するように、各色に対応した、露光ユニット(1a・1b・1c・1d)、現像器(2a・2b・2c・2d)、感光体(3a・3b・3c・3d)、クリーナユニット(4a・4b・4c・4d)、および帯電装置(5a・5b・5c・5d)を備えている。
なお、上記a、b、c、および、dは、それぞれ、ブラック(K)、シアン(C)、マゼンタ(M)、および、イエロー(Y)に対応するものである。
なお、以下では、各色に応じて設けられている露光ユニット(1a・1b・1c・1d)、現像器(2a・2b・2c・2d)、感光体(3a・3b・3c・3d)、クリーナユニット(4a・4b・4c・4d)、および帯電装置(5a・5b・5c・5d)をまとめて、それぞれ露光ユニット1、現像器2、感光体3、クリーナユニット4、帯電装置5と称する。
露光ユニット1は、発光素子をアレイ状に並べたELD(electro luminescent display)やLED(light emitting diode)等の書込みヘッド、または、レーザ照射部と反射ミラーとを備えたレーザスキャニングユニット(LSU)である。また、露光ユニット1は、外部から入力される画像データに応じて感光体3を露光することにより、この感光体3上に、画像データに応じた静電潜像を形成する機能を有している。
現像器2は、感光体3上に形成された静電潜像を、上記した各色のトナー(K、C、M、Y)によって顕像化するものである。
クリーナユニット4は、感光体3上の表面に形成された静電潜像が現像され、さらに顕像化された像がシート等に転写された後に、感光体3上に残留したトナーを除去および回収するものである。
帯電装置5は、感光体3の表面を、所定の電位に均一に帯電させるものである。なお、この帯電装置5については、後に詳細に説明する。
転写搬送ベルトユニット8は、感光体3の下方に配置されている。また、転写搬送ベルトユニット8は、転写ベルト7、転写ベルト駆動ローラ71、転写ベルトテンションローラ73、転写ベルト従動ローラ(72・74)、転写ローラ6(6a・6b・6c・6d)、および転写ベルトクリーニングユニット9を備えている。なお、以下では、各色に対応した4つの転写ローラ(6a・6b・6c・6d)をまとめて転写ローラ6と称する。
転写ベルト7は、シートを吸着して搬送するものである。
この転写ベルト7は、ポリカーボネイト、ポリイミド、ポリアミド、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン重合体、または、エチレンテトラルフルオロエチレン重合体等で形成されている。また、この転写ベルト7は、感光体3に接触するように設けられている。
そして、転写ベルト7に吸着されて搬送されるシート上に、感光体3にて形成された各色のトナー像を順次転写することによって、多色トナー像が形成される。また、転写ベルト7は、厚さが100μm〜150μm程度であり、フィルムを用いることにより無端状に形成されている。また、上記転写ベルト7は、非透明であって、ブラック色を有している。
転写ベルト駆動ローラ71、転写ベルトテンションローラ73、転写ローラ6、および転写ベルト従動ローラ(72・74)等は、転写ベルト7を張架し、この転写ベルト7を矢印B方向に回転駆動させるものである。
転写ローラ6は、転写搬送ベルトユニット8のハウジングの転写ローラ取付部(図示せず)に、回転可能に支持されている。
また、転写ローラ6は、直径8〜10mmの金属軸をベースとし、その表面は、EPDMや発泡ウレタン等の導電性の弾性材によって覆われている。また、上記導電性の弾性材を用いることにより、シートに対して、トナーの帯電極性とは逆極性の高電圧を均一に印加することができる。
これにより、感光体3に形成されたトナー像を、転写ベルト7上のシートに転写することが可能となる。
転写ベルトクリーニングユニット9は、転写ベルト7に直接転写することにより付着した、色重ね調整用のトナーおよびプロセス制御用のトナーを除去および回収する。また、転写ベルトクリーニングユニット9は、感光体3との接触によって転写ベルト7に付着したトナーを除去および回収する。
ここで、本印刷装置における印刷動作について説明する。
本印刷装置に画像データが入力されると、入力される画像データに応じて、色重ね調整等により求められた調整位置に画像が形成されるように、露光ユニット1が感光体3の表面を露光し、この感光体3上に静電潜像が形成される。
この静電潜像は、現像器2によってトナー像に現像される。一方、給紙トレイ10に蓄積されたシートは、ピックアップローラ16によって、一枚ずつに分離され、シート搬送経路Sに搬送され、レジストローラ14にて一旦保持される。レジストローラ14は、図示しないレジスト前検知スイッチの検知信号に基づいて、感光体3上のトナー像の先端を、シートの画像形成領域の先端に合わせるように搬送のタイミングを制御し、シートを感光体3の回転にあわせて転写ベルト7へ搬送する。シートは、転写ベルト7上に吸着されて搬送される。
感光体3からシートへのトナー像の転写は、転写ベルト7を介して感光体3に対向して設けられている転写ローラ6によって行われる。転写ローラ6には、トナーとは逆極性を有する高電圧が印加されており、これによって、シートにトナー像が印加される。転写ベルト7によって搬送されるシートには、各色に応じた4種類のトナー像が順次重ねられる。
その後、シートは定着ユニット12に搬送され、熱圧着によってシート上にトナー像が定着される。そして、搬送切換えガイド34によって、搬送路の切換えが行われ、排紙トレイ33、あるいは、シート搬送経路S’を経て排紙トレイ15へ搬送される。
シートへの転写が終了すると、クリーナユニット4によって、感光体3に残留したトナーの回収・除去が行われる。また、転写ベルトクリーニングユニット9は、転写ベルト7に付着したトナーの回収・除去を行って、一連の画像形成動作を終了する。
次に、本印刷装置の特徴的な構成である帯電装置5について、詳細に説明する。
まず、帯電装置5の構成について説明する。
図1は、帯電装置5の構成を示す説明図である。この図に示すように、帯電装置5は、感光体3に接するように設けられた帯電ローラ21、クリーニング部材26および帯電ローラケース24を備えている。
帯電ローラ21は、回転する感光体3に圧接され、感光体3と従動回転するものである。そして、電源Vから供給される電力を用いて、感光体3の表面を均一に帯電する機能を有している。
図3は、帯電ローラ21の構成を示す説明図である。
図3および図1に示すように、帯電ローラ21は、導電性の剛体からなり、一方の端部に電源Vが接続された回転軸22を備えている。そして、この回転軸22の外周に、吸湿性の小さい抵抗値の安定した導電性ゴム(例えばエピクロルヒドリンゴム)が、成形により装着されている(この導電性ゴムが、帯電ローラ21の表面となる)。
そして、その導電性ゴムの表面を感光体3(図2参照)の表面に接触させた状態で、回転軸22に高電圧を印加することによって、感光体3の表面を一様に帯電する。
帯電ローラケース24は、帯電ローラ21を保持するための枠である。図1に示すように、帯電ローラケース24は、メインバー24aと、その両端に、下向きに、メインバー24aに垂直に取り付けられた2つのサイドバー24bとを備えている。
メインバー24aは、その上面に備えられたスプリング(第1付勢部材)28を介して、本印刷装置の固定具(図示せず)に据え付けられている。従って、帯電ローラケース24は、このスプリング28を介して上下に移動できるようになっている。
サイドバー24bは、帯電ローラ21を直接に保持するためのものである。すなわち、図1に示すように、サイドバー24bの先端には、穴あけ加工により、軸受23が設けられている。そして、2つのサイドバー24bは、この軸受23を帯電ローラ21の回転軸22の軸受とし、帯電ローラ21を挟み込むように保持している。
なお、軸受23の径(穴の大きさ)は、帯電ローラ21の回転軸22の径(太さ)と同程度であり、回転軸22が軸受23内で上下方向(回転軸22の延びる方向に垂直な方向)に移動することはない。
クリーニング部材26は、スポンジやブラシ等から構成され、帯電ローラに圧接(摺接)する圧接面(クリーニング面)を備えた板形状の部材である。例えば、クリーニング部材26は、金属板などの剛体とスポンジなどの弾性体とを組み合わせて形成されている。なお、この剛体は、クリーニング部材26が均一に分散した付勢力を受けるようにするために用いられており、この弾性体は、クリーニング部材の組立て精度、形状精度を吸収して均一に帯電ローラを圧接するために用いられている。
そして、圧接面を回転する帯電ローラ21の表面に圧接(摺接)させ、この表面に付着したトナー等の付着物をクリーニングするものである。
このクリーニング部材26は、図1に示すように、帯電ローラケース24と帯電ローラケース24との間に配されており、帯電ローラケース24のメインバー24aの下面に、スプリング(付勢部材)27を介して取り付けられている。そして、クリーニング部材26は、スプリング27の付勢力によって、サイドバー24bに挟まれて回転する帯電ローラ21に圧接し、その表面を清掃するようになっている。
また、図7は、クリーニング部材26,帯電ローラ21(回転軸22)および感光体3の位置関係を示す説明図である。
この図に示すように、帯電装置5では、上記した各部材24,21,3の中心が、一直線上に並ぶようになっている。また、この直線上に、スプリング27・28も、この直線に沿って伸縮するようになっている。さらに、帯電ローラケース24のサイドバー24bも、この直線に沿って下側(感光体3側)に延びるように設計されている。
言い換えれば、この帯電装置は、クリーニング部材26および帯電ローラ21の接触点と、帯電ローラ21および感光体3の接触点とを含む、同一面上に、スプリング27・28からの付勢力が同一方向に働く構成である。
このような構成を有する帯電装置5では、帯電ローラ21と帯電ローラケース24とは、ほぼ同径の回転軸22および軸受23を介して接続されている。従って、帯電ローラ21と帯電ローラケース24とを、上下方向(スプリング27・28の延びる方向)の移動に関して、実質的に一体の剛体とみなせる。従って、この場合、スプリング27の付勢力fは、この剛体内の内力となるため、外部の感光体3に伝達されることはない。
従って、帯電ローラ21が感光体3に圧接する力はスプリング28の付勢力Fのみである。また、スプリング27の付勢力fの変動によって、帯電ローラケース24の位置に変化はない。このためスプリング28の付勢力Fも変わらない。
従って、経年変化によって、クリーニング部材26が薄くなり、スプリング27の縮みが小さくなって付勢力fが減少しても、帯電ローラ21における感光体3に圧接する力(圧接力)は変動しない。
すなわち、本印刷装置の帯電装置5では、帯電ローラ21の圧接力は、クリーニング部材26の劣化によっても変動しない。このため、帯電ローラ21と感光体3とのニップ幅の経年変化を抑制できるので、感光体3の電位上昇を回避することが可能となっている。
また、本印刷装置の帯電装置5では、図7に示したように、クリーニング部材26,帯電ローラ21,感光体3の中心が一直線上に並び、さらに、この直線に沿って、スプリング27・28が伸縮し、帯電ローラケース24のサイドバー24bが下側に延びるように設計されている。
従って、クリーニング部材26から帯電ローラ21に加わる力、スプリング28から帯電ローラ21に伝わる力を、効率的に感光体3に加えられる。
また、本印刷装置の帯電装置5では、回転軸22に電源Vを接続する構成である。従って、帯電ローラケース24を介して回転軸22に電源を供給する必要がないので、帯電ローラケース24の材料として、非導電性材料を使用することが可能である。
また、帯電装置5では、クリーニング部材26に付勢力を与えるスプリング27の数に制限はない。なお、スプリング27の数を増やし、クリーニング部材26の圧接面の裏面におけるほぼ全面に付勢力を与えるように構成することで、クリーニング部材26の部分的な劣化を回避できる。
すなわち、クリーニング部材26の強度を大きくしなくとも、クリーニング部材26が圧力によって変形することを防止できる。これにより、クリーニング部材26が、変形によって帯電ローラ21と均一に接触せず、当たりムラが生じるという問題を回避できる。
また、本実施の形態では、クリーニング部材26が、スプリング27を介して帯電ローラケース24のメインバー24aに接続され、このスプリング27の付勢力により、クリーニング部材26を帯電ローラ21に圧接するとしている。
しかしながら、クリーニング部材26を帯電ローラ21に圧接するための部材は、スプリング27に限らない。
例えば、図4に示すように、帯電装置5を、スプリング27に代えて、ゴム体(第2付勢部材)30aを備える構成としてもよい。
この構成では、クリーニング部材26は、ゴム体30aを介して帯電ローラケース24のメインバー24aに接続されている。
このゴム体30aは、クリーニング部材26の上面の全面(圧接面の裏面における全面)を覆うように、クリーニング部材26と帯電ローラケース24のメインバー24aとの間に挟まれている。
つまり、この構成ではゴム体30aが、クリーニング部材26の全面を均一に押圧するようになっている。したがって、少数のスプリング27を使用する場合に比して、クリーニング部材26の強度を大きくしなくとも、クリーニング部材26が圧力によって変形することを防止できる。
すなわち、クリーニング部材26の強度が弱い場合、図1に示すようにこの部材の両端部がスプリング27によって付勢されるときに生じる、この部材の中央部分の歪みを完全に防ぐことができる。また、逆に、この部材の中央部分が弾性体によって付勢されるときに生じる、この部材の端部の歪みも完全に防ぐことができる。
これにより、クリーニング部材26が、変形によって帯電ローラ21と均一に接触せず、当たりムラが生じるという問題を回避できる。
また、図5に示すように、スプリング27に代えて、スポンジ体30bを備えるようにしてもよい。この構成では、クリーニング部材26は、スポンジ体30bを介して帯電ローラケース24のメインバー24aに接続されている。
このスポンジ体30bは、クリーニング部材26の上面の一部を覆うように、クリーニング部材26と帯電ローラケース24のメインバー24aとの間に挟まれている。
この構成では、スポンジ体30bが、クリーニング部材26を押圧するようになっている。そして、安価なスポンジ体30bを用いているので、帯電装置5の製造コストを低減できるという利点がある。
また、スポンジ体30bでクリーニング部材26の上面の全面を覆うように構成するようにしてもよい。これにより、スポンジ体30bによって、クリーニング部材26の全面を均一に押圧できるので、上記したように、クリーニング部材26の変形による当たりムラを回避できる。
また、図4に示したゴム体30aを、図5に示したスポンジ体30bと同様にクリーニング部材26の面の一部分を付勢するように構成してもよい。この場合、ゴム体30aを小さくする分だけ、帯電装置5の製造コストを低減することが可能となる。
なお、帯電装置5では、当たりムラを回避するために、板状のクリーニング部材26における裏面のほぼ全面を、上記したスプリング27やゴム体30a,スポンジ体30bによって押圧することが好ましいといえる。
つまり、図5に示すようにスポンジ体30bのようなひとまとまりの弾性体によって、部分的にクリーニング部材26を付勢する場合、このスポンジ体30bと接触していないクリーニング部材26の両端部は、帯電ローラ21(感光体3)からの反力を受ける。
そして、この両端部は、帯電ローラ21(感光体3)が設置されている方向とは反対の方向に撓もうとする。なお、この撓み変形は、等分布荷重における、片持ちばりの変形に近い形となる。
したがって、このような変形を抑えるため、このクリーニング部材26は、その裏面におけるほぼ全面を、スポンジ体30bなどの弾性体によって付勢されることが好ましい。
ここで、「クリーニング部材26における裏面のほぼ全面」とは、この面の50パーセント以上の部位のことである。
好ましくは、このスポンジ体30bが、図5に示すようにクリーニング部材の圧接面の裏面の中央から、この部材の長手方向において左右対称に配されている。そして、スポンジ体30bが、クリーニング部材26の長手方向における全長の1/2の範囲にわたって付勢している。
すなわち、このスポンジ体30bによって付勢されない部位が、クリーニング部材26の各端部からこの部材の長手方向における全長の1/4以下の範囲となることが好ましい。
なお、この範囲は、クリーニング部材26の端部から付勢部材によって付勢される部位までの範囲と、クリーニング部材26の撓み量との関係から導きだされる。
すなわち、単位長さ当りの荷重をwとし、弾性体から受ける付勢力の範囲の長さをLとする。そして、クリーニング部材26の一方の端部から、このクリーニング部材26と接する弾性体までの距離をxとした場合、クリーニング部材26の撓み量を梁の撓み量として計算すると以下の関係になる。
Figure 2005134760
そして、最大撓み量は、
Figure 2005134760
となる。ここで、クリーング部材26の長手方向における全長の1/2がL´=1となるように正規化する。そして、この正規化したときの最大撓み量をv´maxとすると、
v´max=L´
となる。ここで、クリーニング部材26の全長の1/2がL´=1となるように正規化し、この場合の最大撓み量をv´maxとすると、v´max=L´の関係が成り立つ。この関係は、縦軸に撓み量v´max、横軸にL´としてグラフに表すと図8のようになる。
図8は、クリーニング部材26の左または右半分の領域における、クリーニング部材26の最大撓み量と、クリーニング部材の端部から等分布荷重される部位までの距離との関係を正規化したグラフである。
図8より、L´が0.5を超える、すなわち、付勢力を受けていない範囲が、クリーニング部材の端部26から1/4を超えると、撓み量が急激に増加することが分かる。
したがって、クリーニング部材26の各端部からそれぞれ1/4以下の範囲となる部位に対して付勢力を与えることによって、クリーニング部材26が撓むことを防ぐことができる。
また、本実施の形態では、図1に示したように、帯電ローラ21における回転軸22の端部に電源Vを接続し、この電源Vの電力によって、感光体3を帯電するとしている。しかしながら、帯電ローラ21への電力供給を、帯電ローラケース24を介して行うようにしてもよい。
例えば、図6に示すように、帯電ローラケース24を導電性材料(金属)から形成し、これに電源Vを接続するようにしてもよい。この構成では、電力は、帯電ローラケース24,軸受23を介して、帯電ローラ21の回転軸22に供給されることとなる。
この構成では、電源Vを、回転軸22よりも大きな帯電ローラケース24のどの部分に接続しても、帯電ローラ21に電力を供給できる。従って、帯電装置5の設計に関する自由度を高められる。
また、通常の樹脂などより強い金属材料で帯電ローラケース24を形成することで、このケース24の強度を高められる。
また、本実施の形態では、クリーニング部材26が、スポンジやブラシ等から構成されているとしている。しかしながら、これに限らず、クリーニング部材26を合成樹脂で形成し、その周囲を金属で囲ったのち、その表面をスポンジやブラシ等で覆う構成としてもよい。これにより、クリーニング部材26の強度を高められるとともに、軽量化を図れる。さらに、クリーニング部材26の材料として、再利用可能なものを使用できる。
また、本実施の形態では、帯電ローラ21と帯電ローラケース24とは、ほぼ同径の回転軸22および軸受23を介して接続されているとしている。しかしながら、軸受23の径は、回転軸22よりも大きく設計されていてもよい。
なお、この場合、スプリング27の付勢力は、スプリング28の付勢力よりも小さく設定されていることが好ましい。
この場合には、帯電ローラケース24(メインバー24a)は、スプリング28の付勢力Fによって下向き(感光体3方向)に押される。
また、帯電装置5では、スプリング27の付勢力fによって、クリーニング部材26が同様に下向きに押され、帯電ローラ21に圧接する。
また、スプリング27の付勢力fは、帯電ローラケース24のメインバー24aにも、上向き(感光体3から離れる方向)に伝えられる。このため、メインバー24aは、上記したスプリング28の付勢力Fとスプリング27の付勢力fとの差の力(F−f)を受けることとなる。
さらに、上記したように、帯電装置5では、帯電ローラ21が、回転軸22および軸受23を介して、帯電ローラケース24に接続されている。
従って、帯電ローラケース24のメインバー24aに伝えられた力(F−f)は、サイドバー24b,軸受23および回転軸22を介して帯電ローラ21に伝達される。
従って、帯電ローラ21は、帯電ローラケース24を介して回転軸22に受ける力(F−f)と、クリーニング部材26から受ける力fとの合計の力F(すなわち、(F−f)+f)を受け、これによって感光体3に圧接することとなる。
このように、この場合でも、帯電ローラ21が感光体3を押圧する力は、スプリング28の付勢力Fだけに応じたものである。
また、帯電ローラケース24の受ける力は、メインバー24aに伝えられた力(F−f)と、帯電ローラ21,回転軸22および軸受23を介してサイドバー24bに伝えられるスプリング27の付勢力fとの和、すなわち、スプリング28の付勢力Fである。
従って、スプリング27の付勢力fが変化しても、帯電ローラケース24に与えられる力は変動しないので、帯電ローラケース24の位置は不変である。
このため、付勢力fが変化しても、帯電ローラケース24の位置(すなわちスプリング28の延び)に変化はないので、スプリング28の付勢力Fも変わらない。
なお、上記のようにスプリング28の付勢力がスプリング27よりも強い場合、軸受23の径が回転軸22より大きくても、回転軸22の軸受23内での位置が、スプリング27の変動によって変化することはない(回転軸22は、常に、軸受23における感光体3から離れた側に密着している)。
従って、この場合も、帯電ローラ21と帯電ローラケース24とは、上下方向の移動に関して実質的に一体の剛体であり、内力であるスプリング27の付勢力によって、帯電ローラ21が感光体3に圧接する力や、帯電ローラケース24の位置が変化することはない、と考えることもできる。
また、本実施の形態では、スプリング27の付勢力fとスプリング28の付勢力Fとが同一直線上で作用するとしている。しかしながら、これに限らず、これら付勢力f・Fは、異なる方向に作用していてもよい。この場合でも、付勢力fは帯電ローラケース24内の内力であり、帯電ローラ21を感光体3に圧接する力は、付勢力Fのみである。また、付勢力fの変動によって、帯電ローラケース24の位置(スプリング28の付勢力)が変化することはない。
なお、この場合には、帯電ローラケース24に設けられた軸受23の径(穴の大きさ)は、帯電ローラ21の回転軸22の径(太さ)と同程度であることが好ましい。これにより、スプリング27の付勢力fの変化によって、帯電ローラ21の感光体3に対する位置がずれてしまうことを防止できる。
また、本実施の形態では、帯電装置5が、外部から得られた画像データに基づいてシートに画像を印刷する印刷装置に設けられているとしている。しかしながら、これに限らず、帯電装置5は、印刷工程で感光体を帯電させるタイプの印刷装置であれば、どのような装置にも応用できる。
また、本印刷装置の帯電体装置5では、図7に示すように、クリーニング部材26,帯電ローラ21,感光体3の中心が一直線上に並んでいるが、これら各部材(3,21,26)の配置は、これに限定されるものではない。
すなわち、スプリング28の付勢力によって、帯電ローラ21を感光体3に対して規定のニップ幅が得られる力で押圧できれば、感光体3の中心を、上記の直線からずれた位置に配するようにしてもよい。
さらに、スプリング27の付勢力によって、クリーニング部材26が帯電ローラ21を押圧し、その表面を十分にクリーニングできれば、クリーニング部材26の中心を、上記の直線からずれた位置に配置するようにしてもよい。
また、本印刷装置の帯電装置5では、帯電ローラケース24のサイドバー24bだけを導電性材料から形成し、これに電源Vを接続するようにしてもよい。この構成では、電力は、サイドバー24b,軸受23を介して、帯電ローラ21の回転軸22に供給されることとなる。
この構成では、電源Vを、回転軸22よりも大きなサイドバー24に接続して、帯電ローラ21に電力を供給できる。従って、回転軸22の端部に電源Vを接続する構成よりも帯電体装置5の設計に関する自由度を高められる。また、例えば、サイドバー24bを、金属によって形成することで、力を回転軸22に与えるサイドバー24bの強度を高められる。
また、本印刷装置の帯電装置5では、帯電ローラケース24は、図1に示すように、メインバー24aと、その両端に、下向きに、メインバー24aに垂直に取り付けられた2つのサイドバー24bとを備えた形状であるが、この形状に限定されるものではない。
例えば、メインバー24aが、下向きに開いたUの字の形状をし、この形状の開いている側で、帯電ローラ21を挟み込むようになっていてもよい。
また、本実施の形態では、本印刷装置を、転写ベルト7上にシートを担持し、各感光体3に形成されたトナー像をシート上で重ね合わせる直接転写方式の印刷装置としている。しかしながら、これに限らず、本印刷装置を、転写ベルト7上に各感光体3に形成されたトナー像を重ね転写し、その後シートに一括して再度転写して多色画像を形成する中間転写方式の印刷装置としてもよい。
また、本発明の帯電装置を、印刷装置に備えられ、帯電ローラによって感光体に圧接して帯電させる帯電装置において、帯電ローラに圧接してその表面を清掃するクリーニング部材と、帯電ローラおよびクリーニング部材を保持する帯電ローラケースと、帯電ローラケースを感光体に向けて付勢する第1付勢部材とを備えており、さらに、クリーニング部材が、帯電ローラケースに設けられた第2付勢部材の付勢力によって帯電ローラを感光体に向けて圧接しており、帯電ローラの回転軸を支持する軸受が、帯電ローラケースに設けられている構成である、と表現してもよい。
また、本発明の帯電装置を、印刷装置に備えられ、帯電ローラによって感光体に圧接して帯電させる帯電装置において、帯電ローラに圧接してその表面を清掃するクリーニング部材と、帯電ローラの回転軸を支持する軸受を有する帯電ローラケースと、帯電ローラケースを付勢することで、帯電ローラを感光体に圧接する第1付勢部材とを備えており、さらに、クリーニング部材が、帯電ローラケースに設けられた第2付勢部材の付勢力によって帯電ローラに圧接している構成である、と表現することもできる。
また、本発明を、以下の第1〜4帯電装置として表現することもできる。すなわち、第1帯電装置は、回転する感光体に圧接した状態で従動回転しながらその感光体を帯電する帯電ローラと、該帯電ローラを回転自在に保持する帯電ローラケースと、前記帯電ローラの表面に摺接してその表面をクリーニングするクリーニング部材と、付勢部材を介して押圧して該帯電ローラを前記感光体に圧接させる押し付け手段とを備えた画像形成装置の帯電装置において、前記帯電ローラと該帯電ローラを回転自在に保持する帯電ローラケースとを付勢部材を介しないで一体化し、前記帯電ローラと一体化した帯電ローラケースを付勢部材を介して押圧して前記感光体に圧接させる押し付け手段とを備えた構成である。
また、第2帯電装置は、第1帯電装置において、帯電ローラの表面に摺接してその表面をクリーニングするクリーニング部材の付勢部材が、クリーニング部材の全面あるいは一部を弾性体で付勢する構成である。
また、第3帯電装置は、第1あるいは第2帯電装置において、前記帯電ローラと前記帯電ローラを回転自在に保持する帯電ローラケースとを付勢部材を介しないで一体化し、前記帯電ローラと一体化した帯電ローラケースの全部あるいは一部を導電性の材料を使用する構成である。
また、第4帯電装置は、第1〜3帯電装置のいずれかにおいて、前記クリーニング部材から帯電ローラに加わる力の方向と帯電のローラから感光体に加わる力の方向は同一線上にある構成である。
また、本発明によれば、スポンジやブラシ等のクリーニング部材が使用し、へたりやたわみが生じたとしても、帯電ローラと感光体の押圧力は、初期状態と比べて一定であり、従って帯電ローラと感光体のニップ幅も初期状態と比べて一定のままであり、初期の感光体の帯電電位の変化を防止できるともいえる。また、上記画像形成装置の帯電装置において、帯電ローラの表面に摺接してその表面をクリーニングするクリーニング部材は、例えばクリーニング部材を合成樹脂で形成し、その周囲を金属で囲ったのち、その表面をスポンジやブラシ等で覆うと強度を保ちつつ、軽量化や材料の再利用を考慮できる。
また、本発明の目的は、帯電ローラケースが帯電ローラを感光体に圧接させる方向に押し付けられた際に帯電ムラが生じて異常画像が発生したりしないようにすることであるともいえる。
また、本実施の形態に示した本帯電装置は、帯電ローラ21の両側の回転軸22(軸部22)は帯電ローラケース24を穴あけ加工するなどによりそれぞれ上下の移動はせず保持し、帯電ローラケース24はスプリング28を介して押圧しているといえる。また、帯電ローラケース24の下面の帯電ローラ21に対向する面に、その帯電ローラ21の表面に摺接した際に、その表面をクリーニングするスポンジやブラシ等からなるクリーニング部材26を帯電ローラケース24の内面との間にスプリング27をそれぞれ介装し上下移動可能に保持しているともいえる。
また、本帯電装置では、帯電ローラケース24を、帯電ローラ21が感光体3の表面に圧接した後もさらに押し下げると、クリーニング部材26が帯電ローラ21の表面に接触してその表面を摺接することにより、そこに付着しているトナー等の付着物をクリーニングできる。また、帯電ローラ21と感光体3の押圧力は、スプリング28を介して帯電ローラ21への押圧力だけとなり、スプリング27を介してクリーニング部材26から帯電ローラ21への押圧力の変動を受けない。従って、帯電ローラと感光体3の押圧力は表面がスポンジやブラシなどからなるクリーニング部材26が使用するにつれてへたりやたわみが発生したとしても、常に一定に保たれ、ニップ幅を一定に保つことができるので、感光体3の帯電電位を安定させる大きな要因となる。
また、図4に示した構成では、帯電ローラケース24の内面との間にゴムなどの弾性体30aを使用してクリーニング部材全体を付勢している。このことにより、クリーニング部材の強度不足等により、クリーニング部材26のたわみや曲げが少なくなり均一に押圧できる。また、図5に示した構成では、帯電ローラケース24の内面との間にスポンジなどの弾性体30bを使用してクリーニング部材の一部を付勢している。弾性体を安価で、最小限使用することでコスト削減と均一な押圧を同時に達成できる。また、図6に示した構成では、帯電ローラケースを金属などの導電性のある材料から形成している。帯電ローラと帯電ローラケースはローラ軸全体で接触しているため帯電のローラケースに直接電圧を印加しても安定して電圧を供給できるとともに帯電ローラケースの強度を十分に確保できる。
また、帯電ローラのローラ軸と帯電ローラケースのローラ軸受部にのみ金属などの導電性のある材料を使用してもよい。帯電ローラと帯電ローラケースは軸受部全体で接触しているため帯電のローラケースに直接電圧を印加し、安定して電圧を供給できる。また、図7に示したように、クリーニング部材から帯電ローラに加わる力の方向と帯電のローラから感光体に加わる力の方向は同一線上にあり、クリーニング部材から帯電ローラに加わる力を効率的に感光体に加えられる。
また、本発明の帯電装置のクリーニング部材26は、例えば、強度の弱い樹脂製の細長いプレートなどから形成されている場合、このプレートの上面(クリーニング部材26の圧接面の裏面側)において、コの字型金属を接着固定することによって補強してもよい。このように、コの字型金属によってプレートを補強することで、クリーニング部材26の強度は増し、例えば、このクリーニング部材26が、弾性体によってその両端部を付勢されることによって生じる、この部材の中央部分の撓みを防ぐことができる。
本発明の帯電装置は、プリンター,複写機,ファクシミリ装置など、印刷工程で感光体を帯電させるタイプの印刷装置に適用できる。
本発明の一実施形態にかかる帯電装置の構成を示す説明図である。 図1に示した帯電装置を備えた印刷装置の構成を示す説明図である。 図1に示した帯電装置の帯電ローラを示す説明図である。 図1に示した帯電装置において、スプリングに代えてゴム体を備えた構成を示す説明図である。 図1に示した帯電装置において、スプリングに代えてゴム体を備えた構成を示す説明図である。 図1に示した帯電装置において、帯電ローラケースを導電材料から形成した構成を示す説明図である。 図1に示した帯電装置における、クリーニング部材,帯電ローラおよび感光体の位置関係を示す説明図である。 クリーニング部材の左または右半分の領域における、クリーニング部材の最大撓み量と、クリーニング部材の端部から等分布荷重される部位までの距離との関係を正規化したグラフである。 従来の帯電装置を示す説明図である。
符号の説明
5 帯電装置
21 帯電ローラ
21 帯電ローラケース
22 回転軸
23 軸受
24 帯電ローラケース
24a メインバー
24b サイドバー
26 クリーニング部材
27 スプリング(第2付勢部材)
28 スプリング(第1付勢部材)
30a ゴム体(第2付勢部材)
30b スポンジ体(第2付勢部材)
V 電源

Claims (5)

  1. 印刷装置に備えられ、帯電ローラを感光体に圧接させて、感光体を帯電させる帯電装置において、
    帯電ローラに圧接してその表面を清掃するクリーニング部材と、
    帯電ローラおよびクリーニング部材を保持する帯電ローラケースと、
    帯電ローラケースを付勢することで、帯電ローラを感光体に圧接する第1付勢部材とを備えており、
    さらに、クリーニング部材が、帯電ローラケースに設けられた第2付勢部材の付勢力によって帯電ローラに圧接しており、
    帯電ローラの回転軸を支持する軸受が、帯電ローラケースに設けられていることを特徴とする帯電装置。
  2. 上記クリーニング部材が、帯電ローラに圧接する圧接面を備えた板形状を有しており、
    第2付勢部材が、上記圧接面の裏面におけるほぼ全面を付勢する、弾性体からなることを特徴とする請求項1に記載の帯電装置。
  3. 上記帯電ローラケースが導電材料で形成され、この帯電ローラケースを介して、帯電ローラに電力を供給するようになっていることを特徴とする請求項1に記載の帯電装置。
  4. 上記第2付勢部材の付勢力が、第1付勢部材の付勢力に沿って作用することを特徴とする請求項1に記載の帯電装置。
  5. 請求項1〜4のいずれかに記載の帯電装置を備えた印刷装置。
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