JP2020008721A - クリーニング装置及び画像形成装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】掻き落とし部材への現像剤や紙粉の付着を抑止し、掻き落とし部材の掻き落とし能力の低下を抑制すること。【解決手段】像担持体に摺接して前記像担持体に付着した付着物を除去する回転部材と、前記回転部材に当接する位置に配置され、前記回転部材に付着した付着物を掻き落とす掻き落とし部材と、を有し、前記回転部材は、前記像担持体の回転方向に対して順方向に回転し、前記掻き落とし部材は、前記回転部材に対して、前記回転部材の回転中心を通る水平線に対して前記回転部材の回転中心で直交する鉛直線の重力方向の上方を0°とした場合、前記0°の位置から時計回り方向に90°〜180°の位置に配置された。【選択図】 図3

Description

本発明は、像担持体に付着した付着物を除去するクリーニング装置及びこれを備えた画像形成装置に関する。
従来、電子写真プロセスを用いて像担持体(感光体又は中間転写体)にトナー像を形成し、トナー像を紙等の記録材に転写/定着する画像形成装置が広く知られている。
また、トナー像が転写された後の像担持体には、現像剤に起因する物質として転写残トナーや現像剤の外添剤、さらには紙から転移される紙粉が付着している。そこで、像担持体から転写残トナーや外添剤、紙粉をクリーニングする装置として、クリーニングブレードを像担持体に摺擦するブレードクリーニング装置が広く用いられている。
近年、画像形成装置で使用される記録材の種類が増えて、記録材に含まれる紙粉、および填料が多く発生する記録材への対応が求められている。紙粉が多く発生する記録材では、発生した紙粉がクリーニングブレードエッジに挟まり、ブレードを持ち上げ、トナーがすり抜ける問題が発生することがある。
上記課題を解決するために、このクリーニング装置として、転写後に像担持体上に残存する現像剤及び紙粉を、像担持体に摺接するようにファーローラを回転させて剥ぎ取るように構成されたクリーニング装置が広く用いられている。
このタイプのクリーニング装置においては、像担持体から剥ぎ取られた現像剤や紙粉の一部がファーローラに付着すると、ファーローラのクリーニング性能が低下する。そのため、現像剤及び紙粉を掻き落す板状の掻き落し部材を用いて、ファーローラに付着した現像剤及び紙粉を掻き落す技術が従来から使用されている。
このような技術の一つとして、特許文献1には、掻き落とし部材をファーローラに食い込ませて、ファーローラに付着した現像剤及び紙粉を掻き落す技術が開示されている。掻き落とし部材は回転中心を中心にして回転可能な楕円形状の部材である。この掻き落とし部材を、稼働時間に伴って回転させることで、ファーローラに対する掻き落とし部材の食い込み量を多くする技術が開示されている。
特開平8−115024号公報
ところが、前記掻き落とし部材は、ファーローラに対して、ファーローラの回転中心よりも重力方向上側に配置されている。このため、ファーローラによって回収された後、掻き落とし部材によってリフレッシュされるべき現像剤や紙粉が、掻き落とし部材によって掻き落とされた後、掻き落とし部材の下方に配置されたファーローラによって再度回収されてしまう。このため、回収された現像剤や紙粉が、像担持体に再供給されてしまうおそれがある。一方、掻き落とし部材をファーローラに対してファーローラの回転中心よりも重力方向下側に配置することも考えられる。しかしながら、掻き落とし部材が配置されるファーローラの周方向の位置によっては、掻き落とし部材に対して、回収した現像剤や紙粉が堆積してしまう場合がある。そして、掻き落とし部材に堆積した堆積物が掻き落とし部材から離れて像担持体に再供給されてしまうおそれがある。
そこで、本発明の目的は、掻き落とし部材への現像剤や紙粉の付着を抑止し、掻き落とし部材の掻き落とし能力の低下を抑制することである。
上記目的を達成するため、本発明は、像担持体に摺接して前記像担持体に付着した付着物を除去する回転部材と、前記回転部材に当接する位置に配置され、前記回転部材に付着した付着物を掻き落とす掻き落とし部材と、を有し、前記回転部材は、前記像担持体の回転方向に対して順方向に回転し、前記掻き落とし部材は、前記回転部材に対して、前記回転部材の回転中心を通る水平線に対して前記回転部材の回転中心で直交する鉛直線の重力方向の上方を0°とした場合、前記0°の位置から時計回り方向に90°〜180°の位置に配置されたことを特徴とする。
本発明によれば、掻き落とし部材への現像剤や紙粉の付着を抑止でき、掻き落とし部材の掻き落とし能力の低下を抑制することができる。
画像形成装置の構成の説明図 ベルトクリーニング装置の構成の説明図 フリッカーの配置図
以下、図面を参照して、本発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。ただし、以下の実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、それらの相対配置などは、本発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものである。従って、特に特定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
〔実施例1〕
以下、図1〜図3を用いて、本実施例に係るクリーニング装置を備えた画像形成装置について説明する。図1は画像形成装置の構成の説明図である。図2は画像形成装置におけるベルトクリーニング装置の構成の説明図である。図3はベルトクリーニング装置におけるフリッカーの配置図である。なお、各図面において同一の符号を付したものは、同一の構成又は作用をなすものであり、これらについての重複説明は適宜省略した。
また、本実施例では、トナー像の形成、および、中間転写体のクリーニングに係る主要部のみ説明するが、本発明に必要な機器、装備、筐体構造、等を加えて、プリンタ、各種印刷機、複写機、FAX、複合機、等の用途で実施可能である。また、本実施例で取り上げる数値は参考値であり、本発明を限定するものではない。
<画像形成装置の概要>
まず図1を用いて、画像形成装置の構成について説明する。図1に示すように、画像形成装置1は、中間転写ベルト2に沿って画像形成部3Y,3M,3C,3Kを配列したタンデム型中間転写方式のフルカラープリンタである。画像形成部3Yでは、感光ドラム4Yにイエロートナー像が形成されて中間転写ベルト2に転写される。画像形成部3Mでは、感光ドラム4Mにマゼンタトナー像が形成されて中間転写ベルト2に転写される。画像形成部3C,3Kでは、感光ドラム4C,4Kにシアントナー像、ブラックトナー像が形成されて中間転写体である中間転写ベルト2に転写される。
中間転写ベルト2に転写された四色のトナー像は、二次転写部T2へ搬送されて、記録材Pへ一括二次転写される。記録材Pは、ピックアップローラ102により記録材カセット101から引き出され、分離ローラ103により1枚ずつに分離され、レジストローラ104へ送り出される。そして、記録材Pは、レジストローラ104により、中間転写ベルト2のトナー像にタイミングを合わせて二次転写部T2へ送り込まれる。記録材Pは、二次転写部T2にて挟持搬送される過程で四色のトナー像を二次転写される。転写後、記録材Pは、中間転写ベルト2から曲率分離されて定着装置38へ搬送され、加熱ローラ35と加圧ローラ36のニップ部で加熱加圧を受けて表面にトナー像を定着される。トナー像を定着された記録材Pは、排出ローラ105により機体外へ排出される。
画像形成部3Y,3M,3C,3Kは、現像装置7Y,7M,7C,7Kで用いるトナーの色がイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックと異なる以外は、ほぼ同一に構成される。以下では、画像形成部3Yについて説明し、他の画像形成部3M,3C,3Kについては、以下の説明中、画像形成部3Y,3M,3C,3Kの区別を表す符号末尾のYをM,C,Kに読み替えて説明されるものとする。
画像形成部3Yは、感光ドラム4Yを囲んで、帯電ローラ5Y、露光装置6Y、現像装置7Y、一次転写ローラ8Y、ドラムクリーニング装置10Yを配置している。
感光ドラム4Yは、アルミニウム製シリンダの外周面に、導電性を有する導電性基体と、電荷発生物質を含有する電荷発生層と、電荷輸送物質を含有する電荷輸送層とを順次に積層した積層型のOPC感光層が形成されている。感光ドラム4Yは、所定のプロセススピードで矢印B方向に回転される。
帯電ローラ5Yは、負極性の直流電圧に交流電圧を重畳した振動電圧を印加されて、感光ドラム4Yの表面を一様な負極性の暗部電位VDに帯電させる。
露光装置6は、波長λ=780nmのレーザ光Lの走査露光を行うレーザスキャナである。露光装置6は、原稿画像を結像投影露光するアナログ露光装置でもよいし、レーザスキャナやLEDアレイ等のデジタル露光装置であってもよい。露光装置6Yは、イエローの分解色画像を展開した走査線画像データをON−OFF変調したレーザ光Lを回転ミラーで走査して、帯電した感光ドラム4Yの表面に画像の静電像を書き込む。
現像装置7Yは、トナーにキャリアを混合した現像剤を撹拌してトナーを負極性にキャリアを正極性に帯電させる。帯電した現像剤は、中心にマグネット部材が固定配置された現像スリーブ7Sに担持されて穂立ち状態で感光ドラム4Yを摺擦する。
現像スリーブ7Sは、負極性の直流電圧に交流電圧を重畳した振動電圧をに印加されて、現像スリーブ7Sよりも相対的に正極性となった感光ドラム4Yの静電像へトナーを移転させて静電像をトナー像に反転現像する。
一次転写ローラ8Yは、中間転写ベルト2を押圧して、感光ドラム4Yと中間転写ベルト2との間に一次転写部T1を形成する。一次転写ローラ8Yは、正極性の直流電圧を印加されて、感光ドラム4Y上の負極性に帯電したトナー像を中間転写ベルト2へ一次転写させる。
ドラムクリーニング装置10Yは、感光ドラム4Yにクリーニングブレード9Yを摺擦させて、一次転写部T1を通過した感光ドラム4Yの表面に付着している転写残トナーを回収する。
ベルトクリーニング装置20は、中間転写ベルト2にクリーニングブレード21を摺擦させて、二次転写部T2を通過した中間転写ベルト2に付着している転写残トナーなどの付着物を回収する。
上記画像形成装置は、最下流の画像形成部であるブラックの画像形成部3Kのみ感光ドラムと中間転写ベルトを当接した状態にして、ブラック単色で画像形成することが可能である。具体的には、カムを用いて中間転写ユニット内にあるローラを移動し、1次転写ニップT1Y,T1M,T1Cが形成されないようにする。これにより、画像形成しないイエロー、マゼンタ、シアンの画像形成部3Y,3M,3Cの感光ドラムを回転させる必要がなく、感光ドラムの寿命を無駄に縮めることを防止できる。
<現像剤>
現像装置7Yは、キャリアとトナーを重量比91:9(トナー濃度:9%)になるように混合した現像剤を用いた。現像装置7Yに収容される初期の現像剤の総重量は350gとした。
キャリアは、フェライト粒子をシリコン樹脂でコートしたものを用いており、240[kA/m]の印加磁場に対する飽和磁化が24[Am/kg]である。また、3000[V/cm]の電界強度における比抵抗が1×10[Ω・cm]〜1×10[Ω・cm]、重量平均粒径50μmである。
トナーは、少なくともバインダ、着色剤、荷電制御剤から構成される。ここでは、バインダ樹脂としてスチレンアクリル系樹脂を使用している。しかし、スチレン系、ポリエステル系、ポリエチレンなどの樹脂を使用することもできる。着色剤としては、種々の顔料や各種染料など、着色剤を1種単独で使用してもよいし、複数種類を併せて使用してもよい。荷電制御剤としては、必要に応じて補強のための帯電制御剤を含有してもよい。補強のための帯電制御剤としては、ニグロシン系染料、トリフェニルメタン系染料等を利用できる。トナーの重量平均粒径は5.7μmである。
トナーは、ワックスを含む。ワックスは、定着時の定着部材からの離型性、定着性の向上のために含有される。ワックスは、パラフィンワックス、カルナバワックス、ポリオレフィンなどが使用でき、バインダ樹脂中に混錬分散させて使用する。ここでは、バインダ、着色剤、荷電制御剤、ワックスを混錬分散させた樹脂を、機械式粉砕機により粉砕したものを用いた。
トナーは、外添剤を含む。外添剤は、アモルファスシリカに疎水性処理を施したものや、あるいは、酸化チタンや、チタン化合物等の無機酸化物微粒子が挙げられる。これらの微粒子をトナーに添加して、トナーの紛体流動性や帯電量を調整している。外添剤粒子の粒径は、1nm以上100nm以下が好ましい。ここでは、平均粒径50nmの酸化チタンを重量比で0.5wt%添加し、平均粒径2nmと100nmのアモルファスシリカをそれぞれ0.5wt%、1.0wt%ずつ添加した。
<中間転写ベルト>
中間転写ベルト2は、各画像形成部における各感光ドラムに形成されたトナー像が転写され、これを担持する像担持体である。中間転写体である中間転写ベルト2は、無端状のベルト部材であり、ステアリングローラ31、駆動ローラ32、及び二次転写対向ローラ33に支持され、駆動モータM32に駆動されて矢印A方向に回転する。
中間転写ベルト2の材料は、ポリイミド、ポリカーボネートなどの単体樹脂、またはこれらの混合物を使用し、導電材料を添加し抵抗調整をした単層の中間転写ベルト2が使用可能である。また、これらの樹脂材料を基材に使用し、複数の層を積層したコートベルトの使用も可能である。表層の材料としてはメラミン樹脂、ウレタン樹脂の単体、及びこれらの混合物又は、これらの複合材料等が使用可能である。
<ベルトクリーニング装置>
ベルトクリーニング装置20は、像担持体である中間転写ベルト2に付着した現像剤及び紙粉などの付着物を除去し、回収するものである。具体的には、図2に示すように、ベルトクリーニング装置20は、ブレード部材としてのクリーニングブレード21と、搬送部材としての搬送スクリュー29と、回転部材としてのファーローラ50と、掻き落とし部材としてのフリッカー53と、を有している。
中間転写ベルト2にクリーニングブレード21を摺擦させて、二次転写部T2を通過した中間転写ベルト2に付着している転写残トナーなどの付着物を回収する。二次転写部T2における中間転写ベルト2から記録材Pへのトナー像の転写プロセスにおいて、中間転写ベルト2上のトナー像を構成するトナーのすべてが記録材Pに転写されるわけではない。二次転写部T2を通過した中間転写ベルト2上には、少量の転写残トナーが残っていて、転写残トナーは、ベルトクリーニング装置20に搬送されて、クリーニングブレード21によって回収される。
図2に示すように、ブレード部材としてのクリーニングブレード21は、中間転写ベルト2に当接され、転写後の中間転写ベルト2に残った現像剤を除去する。クリーニングブレード21は、中間転写ベルト2の回転方向において後述するファーローラ50より下流に配置されている。
ブレード部材としてのクリーニングブレード21は、クリーニング板金22と、適度の弾性と硬度を有するゴム材料をから構成されている。具体的には、摩擦により中間転写ベルト2を傷付けず、耐摩耗性が大きいという理由でポリウレタンゴム材料を採用している。永久歪が小さいことを考えれば、二液性熱硬化型ポリウレタンを採用してもよい。ポリウレタンのほか、スチレン−ブタジエン共重合体、クロロプレン、ブタジエンゴム、エチレン−プロピレン−ジエン系ゴム、クロロスルホン化ポリエチレンゴム、フッ素ゴム、シリコンゴム等も採用できる。ここでは、クリーニングブレード21は、ポリウレタンゴム材料を成型して、長さ340mm、厚み2mm、高さ方向の幅15mmに形成され、クリーニング板金22に支持されない自由端の長さが8mmである。
ハウジング26の下部は、中間転写ベルト2から回収したトナーの収容部となっていて、回収したトナーを搬送する搬送部材としての回収トナー搬送スクリュー29が配置されている。回収トナー搬送スクリュー29は、後述する回転部材としてのファーローラ50の重力方向の下方に設けられている。回収トナー搬送スクリュー29は、回収トナーをクリーニング装置20の長手方向の一端側に搬送して外部の回収容器に回収させる。飛散防止シート28は、ハウジング26内のトナーの外部への飛散を防止する。飛散防止シート28は、厚さ20μm〜50μmのポリエチレンテレフタレート樹脂のシート材料で形成され、先端を中間転写ベルト2に当接させて配置される。このことによって、後述する掻き落とし部材としてのフリッカー53で弾き飛ばされた現像剤及び紙粉が飛散することを抑える。
図2に示すように、回転部材としてのファーローラ50は、中間転写ベルト2の回転方向においてクリーニングブレード21の上流に配置されており、中間転写ベルト2に摺接して中間転写ベルト2に付着した現像剤及び紙粉などの付着物を除去する。このファーローラ50は、図3に示すように、回転軸である芯金51と、芯金51に植毛された毛体52で構成されている。本実施例においては、直径7mmの芯金51のファーローラ50である。このファーローラ50は、毛体52の毛長が5mm、太さが4dであり、ナイロンの直毛状の繊維が密度70kF/inchである。
ファーローラ50は、中間転写ベルト2を挟んでステアリングローラ31と対向する位置に配置され、中間転写ベルト2に対して所定量(ここでは約1mm)だけ侵入させて配置されている。
また図2及び図3に示すように、掻き落とし部材としてのフリッカー53は、前記ファーローラ50に当接する位置に配置され、前記ファーローラ50に付着した現像剤及び紙粉などの付着物を掻き落とす。掻き落とし部材としてのフリッカー53は、金属棒を用いており、ファーローラ50の外周に対して、所定量(ここでは約1.0mm)だけ侵入させて配置されている。
また、本実施例では、前記ファーローラ50と、前記ファーローラ50と対向している中間転写ベルト2は、等速で回転駆動されている、前記ファーローラ50は、対向している中間転写ベルト2の回転方向に対して順方向に回転駆動している。
また、本実施例は、ファーローラ50に、外周面にステアリン酸亜鉛等塗布する構成も含む。
図3に示す通り、フリッカー53は、ファーローラ50の回転中心を通る水平線Xに対してファーローラ50の回転中心で直交する鉛直線Yの重力方向の上方Cを0°とした場合、前記0°の位置から時計回り方向に90°〜180°の領域に配置されている。
ここで、フリッカー53を、ファーローラ50に対して前記90°〜180°の領域に配置した理由について説明する。
まずフリッカー53を、ファーローラ50に対して0°〜90°及び270°〜360°の領域に配置した場合、フリッカー53は、ファーローラ50の重力方向上側に位置する。この場合、ファーローラ50からフリッカー53が回収した現像剤及び紙粉などの付着物が、フリッカー53に付着し、フリッカー53から自重で落下せず、フリッカー53に堆積し続けてしまう可能性がある。また、前記回収した付着物がフリッカー53から自重で落下したとしても、ファーローラ50に落下してしまうため、再度フリッカー53に回収されることとなり、堆積物として中間転写ベルト2に再供給されてしまう可能性がある。
次にフリッカー53を、ファーローラ50に対して180°〜270°の領域に配置した場合、ファーローラ50の回転方向により、フリッカー53がファーローラ50に当接する部分はフリッカー53の重力方向の上面になる。この場合、フリッカー53の上面に、ファーローラ50から回収した現像剤及び紙粉などの付着物が付着し堆積してしまう可能性がある。
これらに対し、本実施例では、フリッカー53を、ファーローラ50に対して前記90°〜180°の領域に配置している。このように配置した場合、フリッカー53は、ファーローラ50の重力方向下側になり、なおかつ、ファーローラ50の回転方向により、フリッカー53がファーローラ50に当接する部分はフリッカー53の重力方向の側面になる。これにより、フリッカー53がファーローラ50から回収した現像剤や紙粉などの付着物は、フリッカー53に付着しにくく、重力方向下方に落下される。
上述したように、本実施例によれば、フリッカー53を他の領域に配置した場合に比べて、ファーローラ50に回収された現像剤及び紙粉を、効率よくファーローラ50から剥離させることができる。従って、フリッカー53への現像剤や紙粉などの付着物の付着を抑止でき、フリッカー53の掻き落とし能力の低下を抑制することができる。
〔他の実施例〕
前述した実施例では、画像形成部を4つ使用しているが、この使用個数は限定されるものではなく、必要に応じて適宜設定すれば良い。
また前述した実施例では、像担持体として中間転写体である中間転写ベルトを例示し、この中間転写ベルトに付着した付着物を除去するクリーニング装置を例示して説明したが、これに限定されるものではない。例えば、像担持体としての前記感光ドラムをクリーニングするクリーニング装置に本発明を適用しても良い。あるいは像担持体として、無端状のベルト部材からなる感光体を用い、これをクリーニングするクリーニング装置に本発明を適用しても良い。これらの像担持体のクリーニング装置に本発明を適用しても同様の効果が得られる。
また前述した実施例では、画像形成装置としてプリンタを例示したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば複写機、ファクシミリ装置等の他の画像形成装置や、或いはこれらの機能を組み合わせた複合機等の他の画像形成装置であっても良い。また前述した実施例では、中間転写体を使用し、該中間転写体に各色のトナー像を順次重ねて転写し、該中間転写体に担持されたトナー像を記録材に一括して転写する画像形成装置を例示した。しかし、これに限定されるものではない。記録材担持体を使用し、該記録材担持体に担持された記録材に各色のトナー像を順次重ねて転写する画像形成装置であっても良い。これらの画像形成装置に用いられるクリーニング装置に本発明を適用することにより同様の効果を得ることができる。
2 …中間転写ベルト
20 …ベルトクリーニング装置
21 …クリーニングブレード
22 …クリーニング板金
26 …ハウジング
28 …飛散防止シート
29 …搬送スクリュー
31 …ステアリングローラ
32 …駆動ローラ
33 …二次転写対向ローラ
50 …ファーローラ
51 …芯金
52 …毛体
53 …フリッカー

Claims (8)

  1. 像担持体に摺接して前記像担持体に付着した付着物を除去する回転部材と、
    前記回転部材に当接する位置に配置され、前記回転部材に付着した付着物を掻き落とす掻き落とし部材と、を有し、
    前記回転部材は、前記像担持体の回転方向に対して順方向に回転し、
    前記掻き落とし部材は、前記回転部材に対して、前記回転部材の回転中心を通る水平線に対して前記回転部材の回転中心で直交する鉛直線の重力方向の上方を0°とした場合、前記0°の位置から時計回り方向に90°〜180°の位置に配置されたことを特徴とするクリーニング装置。
  2. 前記回転部材は、回転軸に直毛状の繊維が設けられたファーローラであり、前記ファーローラの前記繊維が前記像担持体に摺接して前記像担持体に付着した付着物を除去することを特徴とする請求項1に記載のクリーニング装置。
  3. 前記回転部材は、前記像担持体に対して所定量だけ侵入して配置されたことを特徴とする請求項1又は2に記載のクリーニング装置。
  4. 前記掻き落とし部材は、前記回転部材に対して所定量だけ侵入して配置されたことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載のクリーニング装置。
  5. 前記回転部材に対して重力方向の下方に設けられ、回収した現像剤を搬送する搬送部材を有することを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載のクリーニング装置。
  6. 前記像担持体に当接され、転写後の前記像担持体に残った現像剤を除去するブレード部材を有し、
    前記ブレード部材は、前記像担持体の回転方向において前記回転部材より下流に配置されていることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか一項に記載のクリーニング装置。
  7. 前記回転部材は、前記回転部材と対向している前記像担持体と等速で回転駆動されることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか一項に記載のクリーニング装置。
  8. 像担持体と、前記像担持体に付着した付着物を除去する請求項1乃至7のいずれか一項に記載のクリーニング装置と、を有することを特徴とする画像形成装置。
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