JP2015121627A - 画像形成装置及びプロセスカートリッジ - Google Patents

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Abstract

【課題】ロール部材からにじみ出た物質による像保持体の汚染の発生が抑制される画像形成装置の提供。【解決手段】円筒状の像保持体1Yと、平均粒子径が1μm以上100μm以下の液体吸収剤50を介して像保持体1Yに接触して配置されるロール部材の一種である帯電ロール2Yと、を有する画像形成装置。【選択図】図2

Description

本発明は、画像形成装置及びプロセスカートリッジに関する。
特許文献1には、四フッ化エチレン樹脂の微粉末を含有するエチレン−プロピレン共重合体ゴム組成物の発泡体を軸体の外周に被覆したロールからなる、感光体に接触する箇所に設けられる電子写真装置用ロールが開示されている。
特開平09−244399号公報
本発明は、ロール部材からにじみ出た物質による像保持体の汚染の発生が抑制される画像形成装置を提供することを目的とする。
前記課題を達成するための具体的手段は以下の通りである。
即ち、請求項1に係る発明は、
円筒状の像保持体と、平均粒子径が1μm以上100μm以下の液体吸収剤を介して前記像保持体に接触して配置される少なくとも1つのロール部材と、を有する画像形成装置。
請求項2に係る発明は、
前記液体吸収剤が、不織布の粉砕物である請求項1に記載の画像形成装置。
請求項3に係る発明は、
前記不織布が、ポリオレフィン不織布である請求項2に記載の画像形成装置。
請求項4に係る発明は、
円筒状の像保持体と、平均粒子径が1μm以上100μm以下の液体吸収剤を介して前記像保持体に接触して配置される少なくとも1つのロール部材と、を有し、画像形成装置に着脱するプロセスカートリッジ。
請求項1に係る発明によれば、特定の液体吸収剤を用いない場合に比較して、ロール部材からにじみ出た物質による像保持体の汚染の発生が抑制される画像形成装置が提供される。
請求項2に係る発明によれば、不織布の粉砕物でロール部材からにじみ出た物質を除去することが可能となる。
請求項3に係る発明によれば、ポリオレフィン不織布でロール部材からにじみ出た物質を除去することが可能となる。
請求項4に係る発明によれば、特定の液体吸収剤を用いない場合に比較して、ロール部材からにじみ出た物質による像保持体の汚染の発生が抑制されるプロセスカートリッジが提供される。
本実施形態に係る画像形成装置を示す概略構成図である。 感光体と帯電ロールとの接触状態を示す図である。 本実施形態に係るプロセスカートリッジを示す概略構成図である。
以下、本発明の画像形成装置及びプロセスカートリッジの実施形態について詳細に説明する。
<画像形成装置>
本実施形態の画像形成装置は、円筒状の像保持体と、平均粒子径が1μm以上100μm以下の液体吸収剤を介して前記像保持体に接触して配置される少なくとも1つのロール部材と、を有する。ロール部材としては、例えば、像保持体の表面を帯電する帯電手段としての帯電ロール及び像保持体の表面に形成されたトナー画像を記録媒体の表面に転写する転写手段としての転写ロールが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
画像形成装置の出荷前等、画像形成装置を構成する各部材が画像形成装置本体に組み付けられた状態で、画像形成装置が放置されると、ロール部材の表面からにじみ出たロール部材表面に含まれる成分が像保持体の表面に移行して像保持体の表面を汚染することがある。像保持体の表面が汚染されると、画像欠陥の生ずることがある。ロール部材が例えば帯電ロールである場合、帯電ロール表面の弾性層に含まれるゴム成分の未重合の重合性単量体等が汚染源として挙げられる。
像保持体表面の汚染の発生を防ぐため、従来、画像形成装置の出荷前においてはロール部材を画像形成装置本体に組み付けず、出荷後に改めてロール部材を画像形成装置本体に組み付けることがあった。この場合、出荷後にロール部材を画像形成装置本体に組み付ける手間がかかる。一方、像保持体とロール部材との間にPET(ポリエチレンテレフタレート)フィルム等のフィルム部材を配置して像保持体とロール部材とを離間させる方法を用いる場合があった。この場合、画像形成装置を最初に起動する際にフィルム部材を取り除く必要があり、手間がかかる。
そこで、本実施形態の画像形成装置では、像保持体とロール部材との間に平均粒子径が1μm以上100μm以下の液体吸収剤(以下、特定の液体吸収剤と称することがある。)を介在させた状態で像保持体にロール部材を接触させて配置させることとした。像保持体とロール部材との間に特定の液体吸収剤を介在させることで、ロール部材の表面からにじみ出たロール部材表面に含まれる成分が特定の液体吸収剤により吸収される。これにより、像保持体表面の汚染が抑制される。また、特定の液体吸収剤はその平均粒子径が1μm以上100μm以下であることから、画像形成装置に設けられるクリーニング手段により像保持体に付着した転写残トナーと同様にして除去される。そのため、特定の液体吸収剤を取り除く手間がかからない。
本実施形態の画像形成装置としてより具体的には、例えば、像保持体と、像保持体の表面を帯電する帯電手段と、帯電した像保持体の表面に静電荷像を形成する静電荷像形成手段と、静電荷像現像剤を収容し、静電荷像現像剤により、像保持体の表面に形成された静電荷像をトナー画像として現像する現像手段と、像保持体の表面に形成されたトナー画像を記録媒体の表面に転写する転写手段と、像保持体表面の転写残トナーをクリーニングするクリーニング手段と、記録媒体の表面に転写されたトナー画像を定着する定着手段と、を備えるものであってもよい。
この場合、帯電手段及び転写手段の少なくとも一方がロール部材で構成され、該ロール部材と像保持体との間に特定の液体吸収剤を介在させた状態で像保持体にロール部材を接触させて配置すればよい。
本実施形態に係る画像形成装置では、像保持体の表面を帯電する帯電工程と、帯電した像保持体の表面に静電荷像を形成する静電荷像形成工程と、静電荷像現像剤により、像保持体の表面に形成された静電荷像をトナー画像として現像する現像工程と、像保持体の表面に形成されたトナー画像を記録媒体の表面に転写する転写工程と、記録媒体の表面に転写されたトナー画像を定着する定着工程と、を有する画像形成方法が実施される。
本実施形態に係る画像形成装置は、像保持体の表面に形成されたトナー画像を直接記録媒体に転写する直接転写方式の装置;像保持体の表面に形成されたトナー画像を中間転写体の表面に一次転写し、中間転写体の表面に転写されたトナー画像を記録媒体の表面に二次転写する中間転写方式の装置;トナー画像の転写後、帯電前に像保持体の表面に除電光を照射して除電する除電手段を備える装置等の周知の画像形成装置が適用される。
中間転写方式の装置の場合、転写手段は、例えば、表面にトナー画像が転写される中間転写体と、像保持体の表面に形成されたトナー画像を中間転写体の表面に一次転写する一次転写手段と、中間転写体の表面に転写されたトナー画像を記録媒体の表面に二次転写する二次転写手段と、を有する構成が適用される。
以下、本実施形態に係る画像形成装置の一例を示すが、これに限定されるわけではない。なお、図に示す主用部を説明し、その他はその説明を省略する。
図1は、本実施形態に係る画像形成装置を示す概略構成図である。
図1に示す画像形成装置は、色分解された画像データに基づくイエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)の各色の画像を出力する電子写真方式の第1乃至第4の画像形成ユニット10Y、10M、10C、10K(画像形成手段)を備えている。これらの画像形成ユニット(以下、単に「ユニット」と称する場合がある)10Y、10M、10C、10Kは、水平方向に互いに予め定められた距離離間して並設されている。なお、これらユニット10Y、10M、10C、10Kは、画像形成装置に対して脱着するプロセスカートリッジであってもよい。
各ユニット10Y、10M、10C、10Kの図面における上方には、各ユニットを通して中間転写体としての中間転写ベルト20が延設されている。中間転写ベルト20は、図における左から右方向に互いに離間して配置された駆動ロール22及び中間転写ベルト20内面に接する支持ロール24に巻きつけて設けられ、第1のユニット10Yから第4のユニット10Kに向う方向に走行されるようになっている。なお、支持ロール24は、図示しないバネ等により駆動ロール22から離れる方向に力が加えられており、両者に巻きつけられた中間転写ベルト20に張力が与えられている。また、中間転写ベルト20の像保持体側面には、駆動ロール22と対向して中間転写体クリーニング装置30が備えられている。
また、各ユニット10Y、10M、10C、10Kの現像装置(現像手段)4Y、4M、4C、4Kのそれぞれには、トナーカートリッジ8Y、8M、8C、8Kに収められたイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの4色のトナーを含むトナーの供給がなされる。
第1乃至第4のユニット10Y、10M、10C、10Kは、同等の構成を有しているため、ここでは中間転写ベルト走行方向の上流側に配設されたイエロー画像を形成する第1のユニット10Yについて代表して説明する。なお、第1のユニット10Yと同等の部分に、イエロー(Y)の代わりに、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)を付した参照符号を付すことにより、第2乃至第4のユニット10M、10C、10Kの説明を省略する。
第1のユニット10Yは、像保持体として作用する感光体1Yを有している。感光体1Yの周囲には、感光体1Yの表面を予め定められた電位に帯電させる帯電ロール(帯電手段の一例)2Y、帯電された表面を色分解された画像信号に基づくレーザ光線3Yよって露光して静電荷像を形成する露光装置(静電荷像形成手段の一例)3、静電荷像に帯電したトナーを供給して静電荷像を現像する現像装置(現像手段の一例)4Y、現像したトナー画像を中間転写ベルト20上に転写する一次転写ロール5Y(一次転写手段の一例)、及び一次転写後に感光体1Yの表面に残存するトナーを除去する感光体クリーニング装置(クリーニング手段の一例)6Yが順に配置されている。
なお、一次転写ロール5Yは、中間転写ベルト20の内側に配置され、感光体1Yに対向した位置に設けられている。更に、各一次転写ロール5Y、5M、5C、5Kには、一次転写バイアスを印加するバイアス電源(図示せず)がそれぞれ接続されている。各バイアス電源は、図示しない制御部による制御によって、各一次転写ロールに印加する転写バイアスを可変する。
図2は、感光体1Yと帯電ロール2Yとの接触状態を示す図である。図2に示すように、感光体1Yと帯電ロール2Yとの間には、特定の液体吸収剤50が介在している。
ここで、特定の液体吸収剤を構成する材料としては液状物質を吸収するものであれば特に限定されない。具体的には、例えば、不織布の粉砕物、活性炭、等が挙げられる。これらの中でも、不織布の粉砕物又は活性炭が好ましく、不織布の粉砕物がより好ましい。不織布の粉砕物の元となる不織布としては、ポリオレフィン不織布、セルロース不織布、ポリメチルメタクリレート(PMMA)不織布、ナイロン等が挙げられる。これらの中でも、ポリオレフィン不織布が好ましい。
特定の液体吸収剤として不織布を用いる場合、不織布の目付が50g/m以上200g/m以下であることが望ましい。
不織布を粉砕する方法としては、高圧ホモジナイザー、高圧衝突型粉砕機、ボールミル、ビーズミル、湿式粉砕装置等を利用した方法が挙げられる。
特定の液体吸収剤の平均粒子径は1μm以上100μm以下とされるが、3μm以上50μm以下が好ましく、5μm以上30μm以下がより好ましい。
特定の液体吸収剤の平均粒子径は、コールターマルチサイザーII(ベックマン−コールター社製)を用い、電解液はISOTON−II(ベックマンーコールター社製)を使用して測定される。
測定に際しては、分散剤として、界面活性剤(アルキルベンゼンスルホン酸ナトリウムが好ましい)の5質量%水溶液2ml中に測定試料を0.5mg以上50mg以下加える。これを電解液100ml以上150ml以下中に添加する。
試料を懸濁した電解液は超音波分散器で1分間分散処理を行い、コールターマルチサイザーIIにより、アパーチャー径として100μmのアパーチャーを用いて2μm以上60μm以下の範囲の粒径の粒子の粒度分布を測定する。なお、サンプリングする粒子数は50000個である。
体積累積分布における小粒径側から累積50%となる粒径を平均粒子径(体積平均粒径)とする。
特定の液体吸収剤の空孔率は、30%以上90%以下が好ましく、50%以上70%以下がより好ましい。特定の液体吸収剤の空孔率が30%以上であれば、吸収力の利点がある。
本実施形態において、特定の液体吸収剤の空孔率は、下記方法により得られた値をいう。
不織布の目付および厚みを測定し、以下の計算式により算出した。
空孔率=[{厚み−(目付/ρ)}/厚み]×100・・・・式(1)
ここで、ρは繊維の密度を表す。
感光体1Yと帯電ロール2Yとの間に介在する特定の液体吸収剤の量は、0.1g/cm以上10g/cm以下が好ましく、0.3g/cm以上3g/cm以下がより好ましい。
以下、第1ユニット10Yにおいてイエロー画像を形成する動作について説明する。
まず、画像形成装置を最初に起動する際に、特定の液体吸収剤が除去される。図1に係る画像形成装置では、特定の液体吸収剤は、感光体クリーニング装置6Yで除去されて回収される。特定の液体吸収剤の平均粒子径は1μm以上100μm以下であることから、通常の転写残トナーと同様にして特定の液体吸収剤は感光体クリーニング装置6Yにより除去され得る。
次いで、イエロー画像の形成に先立って、帯電ロール2Yによって感光体1Yの表面が−600V乃至−800Vの電位に帯電される。
感光体1Yは、導電性(例えば20℃における体積抵抗率:1×10−6Ωcm以下)の基体上に感光層を積層して形成されている。この感光層は、通常は高抵抗(一般の樹脂の抵抗)であるが、レーザ光線3Yが照射されると、レーザ光線が照射された部分の比抵抗が変化する性質を持っている。そこで、帯電した感光体1Yの表面に、図示しない制御部から送られてくるイエロー用の画像データに従って、露光装置3を介してレーザ光線3Yを出力する。レーザ光線3Yは、感光体1Yの表面の感光層に照射され、それにより、イエロー画像パターンの静電荷像が感光体1Yの表面に形成される。
静電荷像とは、帯電によって感光体1Yの表面に形成される像であり、レーザ光線3Yによって、感光層の被照射部分の比抵抗が低下し、感光体1Yの表面の帯電した電荷が流れ、一方、レーザ光線3Yが照射されなかった部分の電荷が残留することによって形成される、いわゆるネガ潜像である。
感光体1Y上に形成された静電荷像は、感光体1Yの走行に従って予め定められた現像位置まで回転される。そして、この現像位置で、感光体1Y上の静電荷像が、現像装置4Yによってトナー画像として可視像(現像像)化される。
現像装置4Y内には、例えば、少なくともイエロートナーとキャリアとを含む静電荷像現像剤が収容されている。イエロートナーは、現像装置4Yの内部で攪拌されることで摩擦帯電し、感光体1Y上に帯電した帯電荷と同極性(負極性)の電荷を有して現像剤ロール(現像剤保持体の一例)上に保持されている。そして感光体1Yの表面が現像装置4Yを通過していくことにより、感光体1Y表面上の除電された潜像部にイエロートナーが静電的に付着し、潜像がイエロートナーによって現像される。イエローのトナー画像が形成された感光体1Yは、引続き予め定められた速度で走行され、感光体1Y上に現像されたトナー画像が予め定められた一次転写位置へ搬送される。
感光体1Y上のイエロートナー画像が一次転写へ搬送されると、一次転写ロール5Yに一次転写バイアスが印加され、感光体1Yから一次転写ロール5Yに向う静電気力がトナー画像に作用され、感光体1Y上のトナー画像が中間転写ベルト20上に転写される。このとき印加される転写バイアスは、トナーの極性(−)と逆極性の(+)極性であり、例えば第1ユニット10Yでは制御部に(図示せず)よって+10μAに制御されている。
一方、感光体1Y上に残留したトナーは感光体クリーニング装置6Yで除去されて回収される。
また、第2のユニット10M以降の一次転写ロール5M、5C、5Kに印加される一次転写バイアスも、第1のユニットに準じて制御されている。
こうして、第1のユニット10Yにてイエロートナー画像の転写された中間転写ベルト20は、第2乃至第4のユニット10M、10C、10Kを通して順次搬送され、各色のトナー画像が重ねられて多重転写される。
第1乃至第4のユニットを通して4色のトナー画像が多重転写された中間転写ベルト20は、中間転写ベルト20と中間転写ベルト内面に接する支持ロール24と中間転写ベルト20の像保持面側に配置された二次転写ロール(二次転写手段の一例)26とから構成された二次転写部へと至る。一方、記録紙(記録媒体の一例)Pが供給機構を介して二次転写ロール26と中間転写ベルト20とが接触した隙間に予め定められたタイミングで給紙され、二次転写バイアスが支持ロール24に印加される。このとき印加される転写バイアスは、トナーの極性(−)と同極性の(−)極性であり、中間転写ベルト20から記録紙Pに向う静電気力がトナー画像に作用され、中間転写ベルト20上のトナー画像が記録紙P上に転写される。なお、この際の二次転写バイアスは二次転写部の抵抗を検出する抵抗検出手段(図示せず)により検出された抵抗に応じて決定されるものであり、電圧制御されている。
この後、記録紙Pは定着装置(定着手段の一例)28における一対の定着ロールの圧接部(ニップ部)へと送り込まれトナー画像が記録紙P上へ定着され、定着画像が形成される。
トナー画像を転写する記録紙Pとしては、例えば、電子写真方式の複写機、プリンター等に使用される普通紙が挙げられる。記録媒体は記録紙P以外にも、OHPシート等も挙げられる。
定着後における画像表面の平滑性をさらに向上させるには、記録紙Pの表面も平滑が好ましく、例えば、普通紙の表面を樹脂等でコーティングしたコート紙、印刷用のアート紙等が好適に使用される。
カラー画像の定着が完了した記録紙Pは、排出部へ向けて搬出され、一連のカラー画像形成動作が終了される。
<プロセスカートリッジ>
次いで、本実施形態のプロセスカートリッジについて説明する。
本実施形態のプロセスカートリッジは、円筒状の像保持体と、平均粒子径が1μm以上100μm以下の液体吸収剤を介して前記像保持体に接触して配置される少なくとも1つのロール部材と、を有し、画像形成装置に着脱するプロセスカートリッジである。ロール部材としては、例えば、像保持体の表面を帯電する帯電手段としての帯電ロール及び像保持体の表面に形成されたトナー画像を記録媒体の表面に転写する転写手段としての転写ロールが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
以下、本実施形態に係るプロセスカートリッジの一例を示すが、これに限定されるわけではない。なお、図に示す主用部を説明し、その他はその説明を省略する。
図3は、本実施形態に係るプロセスカートリッジを示す概略構成図である。
図3に示すプロセスカートリッジ200は、例えば、取り付けレール116及び露光のための開口部118が備えられた筐体117により、円筒状の像保持体である感光体107(像保持体の一例)と、感光体107の周囲に備えられたロール部材としての帯電ロール108(帯電手段の一例)、現像装置111(現像手段の一例)、及び感光体クリーニング装置113(クリーニング手段の一例)を一体的に組み合わせて保持して構成し、カートリッジ化されている。
なお、図3中、109は露光装置(静電荷像形成手段の一例)、112は転写装置(転写手段の一例)、115は定着装置(定着手段の一例)、300は記録紙(記録媒体の一例)を示している。
本実施形態のプロセスカートリッジにおいては、感光体107と帯電ロール108との間に特定の液体吸収剤が介在する構成とされてもよい。
以下、実施例および比較例を挙げ、本実施形態をより具体的に説明するが、本実施形態は以下の実施例に限定されるものではない。なお、特に断りのない限り、「部」および「%」は質量基準である。
[実施例1]
ポリオレフィン不織布(スプリトップ、前田工繊株式会社;目付70g/m)を−196℃で冷凍粉砕後し、平均粒子径が20μmのポリオレフィン不織布の粉砕物を得た。ポリオレフィン不織布の粉砕物の空孔率は45%であった。
得られたポリオレフィン不織布の粉砕物を、感光体表面に0.05g/cmとなるように配置し、感光体のポリオレフィン不織布の粉砕物を配置した箇所に接触するように帯電ロールを配置した富士ゼロックス社のDocuPrint CP100b(商品名)を、45℃95%RHで2週間保管した後、画出しと感光体観察を実施した。1枚目に出力された画像の画像欠陥(カブリ)の有無を、下記基準に基づいて目視により評価した。得られた結果を表1に示す。
<画像欠陥>
◎: 目視による官能評価により注意深く観察を実施し発生を未確認。
○: 目視による官能評価を注意深く観察実施し発生を確認。
×: 目視による官能評価で発生を確認。
[実施例2]
ポリエステル不織布(製品名アクスター、メーカー名 東レ製;目付80g/m)を冷凍粉砕し平均粒子径が25μmのポリエステル不織布の粉砕物を得た。ポリエステル不織布の粉砕物の空孔率は35%であった。
ポリオレフィン不織布の粉砕物に替えてセルロース不織布の粉砕物を用いた以外は実施例1と同様にして評価した。得られた結果を表1に示す。
[実施例3]
セルロース不織布(製品名ベンリーゼ、メーカー名 旭化成せんい製;目付50g/m)を冷凍粉砕し平均粒子径が30μmのセルロース不織布の粉砕物を得た。セルロース不織布の粉砕物の空孔率は55%であった。
ポリオレフィン不織布の粉砕物に替えてセルロース不織布の粉砕物を用いた以外は実施例1と同様にして評価した。得られた結果を表1に示す。
[実施例4]
ポリオレフィン不織布の粉砕物に替えて、平均粒子径が5μm、比表面積が2200m2/g、の活性炭(製品名UCG−CPT、メーカー名UES)を用いた以外は実施例1と同様にして評価した。得られた結果を表1に示す。
ポリオレフィン不織布の粉砕物を用いない以外は実施例1と同様にして評価した。得られた結果を表1に示す。
1Y、1M、1C、1K、感光体(像保持体の一例)
2Y、2M、2C、2K、帯電ロール(帯電手段の一例)
3 露光装置(静電荷像形成手段の一例)
3Y、3M、3C、3K レーザ光線
4Y、4M、4C、4K 現像装置(現像手段の一例)
5Y、5M、5C、5K 一次転写ロール(一次転写手段の一例)
6Y、6M、6C、6K 感光体クリーニング装置(クリーニング手段の一例)
8Y、8M、8C、8K トナーカートリッジ
10Y、10M、10C、10K 画像形成ユニット
20 中間転写ベルト(中間転写体の一例)
22 駆動ロール
24 支持ロール
26 二次次転写ロール(二次転写手段の一例)
30 中間転写体クリーニング装置
50 液体吸収剤
107 感光体(像保持体の一例)
108 帯電ロール(帯電手段の一例)
109 露光装置(静電荷像形成手段の一例)
111 現像装置(現像手段の一例)
112 転写装置(転写手段の一例)
113 感光体クリーニング装置(クリーニング手段の一例)
115 定着装置(定着手段の一例)
116 取り付けレール
117 筐体
118 露光のための開口部
200 プロセスカートリッジ
300 記録紙(記録媒体の一例)
P 記録紙(記録媒体の一例)

Claims (4)

  1. 円筒状の像保持体と、平均粒子径が1μm以上100μm以下の液体吸収剤を介して前記像保持体に接触して配置される少なくとも1つのロール部材と、を有する画像形成装置。
  2. 前記液体吸収剤が、不織布の粉砕物である請求項1に記載の画像形成装置。
  3. 前記不織布が、ポリオレフィン不織布である請求項2に記載の画像形成装置。
  4. 円筒状の像保持体と、平均粒子径が1μm以上100μm以下の液体吸収剤を介して前記像保持体に接触して配置される少なくとも1つのロール部材と、を有し、画像形成装置に着脱するプロセスカートリッジ。
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