JP2021076688A - 画像形成装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】 部材の追加による装置の複雑化や大型化を低減しながら、良好な画像を安定に出力できるようにする手段を備えた画像形成装置を提供すること。【解決手段】 像担持体として感光体ドラムと、感光体ドラム上の静電潜像形成手段と、液体現像剤により静電潜像を現像する手段を備え、液体現像剤を中間転写体に一次転写した後、感光体ドラム上の転写残液体現像剤を当接したゴムブレードで除去する構成であり、一次転写位置がゴムブレードの重力方向下方に位置し、ゴムブレード上流にスクイシートを設け、ゴムブレード並びにスクイシートが感光体ドラムに対して個別に当接離間を自在に制御する機構を備え、感光体ドラム上に液体現像剤が存在する状態でゴムブレード並びにスクイシートが感光体ドラムに当接し、かつ、ゴムブレードが感光体ドラムに当接する前にスクイシートが当接するように制御することを特徴とする。【選択図】図1

Description

本発明は、液体現像剤を用いる電子写真方式の複写機、レーザビームプリンタなどの画像形成装置に関する。
転写後の感光体ドラムなどの像担持体上の液体現像剤(トナー及びキャリア液)を除去するために、像担持体表面にゴムブレードをカウンター当接する方法が一般的に用いられている(特許文献1、2参照)。
ゴムブレードを乾燥している像担持体上にカウンター当接させると、摩擦力が大きくなることで摩耗しやすくなり、液体現像剤の除去能力の低下が起こる。ゴムブレードを像担持体にカウンター当接させる場合には、像担持体を液体現像剤で濡らしてから当接させる構成が望ましい。そのためゴムブレードの着脱構成が必要となる。
ゴムブレードにより掻き取られた液体現像剤は、ゴムブレード当接部(ニップ)前に表面張力により液だまりを作った後、重力方向へ像担持体上を伝って流れていく。重力方向下方に転写構成を設けた場合、除去された液体現像剤が転写位置まで流れていき、転写位置の画像を乱す場合があった。これを防ぐためには、ゴムブレード当接位置と転写構成の間に、スクイシートを着脱自由、かつ、ウィズ当接させる構成が有効である。
特許第5141595号公報 特開2006−85159号公報
スクイシートにより回収容器内に前記液体現像剤を導く構成において、像担持体に対してスクイシートが着する前にゴムブレードが着する、または、ゴムブレードが脱する前にスクイシートが脱すると、転写位置の画像乱れが発生する。
しかし、スクイシートが着するタイミングはゴムブレードが当接する前であればいつでも良いわけではなく、スクイシートが当接時に感光体ドラムが乾燥していると、スクイシートの当接状態が強い部分と弱い部分が長手に存在し、筋状に抜ける場合があった。この場合、長手においてゴムブレードに液体現像剤が足りない部分において、ゴムブレードの摩耗が悪化した。
本発明の目的は、部材の追加による装置の複雑化や大型化を低減しながら、良好な画像を安定に出力できるようにする手段を備えた画像形成装置を提供することにある。
上記の目的を達成するために、本発明に係る画像形成装置は、
像担持体として感光体ドラムと、感光体ドラム上の静電潜像形成手段と、液体現像剤により静電潜像を現像する手段を備え、液体現像剤を中間転写体に一次転写した後、感光体ドラム上の転写残液体現像剤を当接したゴムブレードで除去する構成であり、
一次転写位置がゴムブレードの重力方向下方に位置し、ゴムブレード上流にスクイシートを設け、ゴムブレード並びにスクイシートが感光体ドラムに対して個別に当接離間を自在に制御する機構を備え、感光体ドラム上に液体現像剤が存在する状態でゴムブレード並びにスクイシートが感光体ドラムに当接し、かつ、ゴムブレードが感光体ドラムに当接する前にスクイシートが当接するように制御することを特徴とする。
本発明によれば、掻き取った液体現像剤が転写位置まで到達して画像を乱すことを防ぎ、画像を安定して形成することが出来る、コンパクトな液体現像方式の電子写真画像形成装置の提供を実現できる。
本発明の実施例に係る4連タンデム構成のカラー電子写真複写装置の概略図 本発明の実施例に係るブロック図 本発明の実施例に係る画像形成部の感光体ドラム周りの構成を示す断面概略図 本発明の実施例に係る中間転写ベルトクリーナ周りの構成を示す断面概略図 本発明の実施例に係るタイミングチャート
以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照しながら詳しく説明する。
(画像形成装置の基本的な構成及び動作)
図1は、本発明の実施例に係る画像形成装置の模式的な断面図である。図2は、本発明の実施例に係る画像形成装置のブロック図である。
本実施例の画像形成装置100は、中心粒径1umのトナー及びキャリア液からなる液体現像剤を用いた電子写真プロセス、コロトロン帯電方式を用いた、最大通紙サイズがA3ノビサイズ(329mm x 483mm)、解像度2400dpiのカラーレーザープリンタであり、画像形成装置本体(装置本体)と通信可能に接続された外部ホスト装置からの画像情報に応じて転写材として、平均坪量60〜350g/m^2のカット用紙、OHT(over head transparency)シートなどにカラーの画像を形成し、出力することができる。
画像形成装置100は、CPU(制御手段)V3の指示で情報を表示する表示手段としてのパネル及び入力手段としての操作ボタンを備えた情報表示パネルV4を有する。情報表示パネルV4は、装置本体の状態や各種調整を実施する際のメニューを表示する。
CPUV3は、画像形成装置100の動作を統括的に制御する。CPUV3は、内蔵する又は接続された記憶手段(電子的なメモリなど)に格納されたプログラムやデータに従って、各種の制御を実行する。例えば、CPUV3は、感光体ドラム1の駆動手段19や中間転写ベルト91の駆動手段20、二次転写外ローラ着脱機構96gに対して、駆動・停止の指示を行う。又、CPUV3は、帯電高圧電源V1、レーザー光源3a、現像ローラ高圧電源V6、現像電極高圧電源V7、現像絞り高圧電源V8、現像クリーナ高圧電源V9、一次転写高圧電源93、二次転写高圧電源96f、ベルトクリーナ用高圧電源11fおよび11gの出力値、出力・停止の指示を行う。
本実施例の画像形成装置100は、中間転写方式を採用した4連タンデムドラム構成の画像形成装置である。即ち、複数の像形成手段たるイエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(Bk)の各色用の画像形成部PY、PM、PC、PBkを有する。例えばフルカラー画像の形成時には、各画像形成部PY、PM、PC、PBkにおいて、中間転写ベルト91に連続的にトナー像が多重転写され、その後この多重トナー像が転写材Pに一括して転写される。各画像形成部PY、PM、PC、PBkは、中間転写ベルト91の画像転写面の移動方向において直列に、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの順に250mm間隔で配置されている。
中間転写ベルト91の材料としては、樹脂系、或いは金属芯体入りのゴムベルト、樹脂及びゴムからなるベルトを好適に用いることができる。本実施例では、中間転写ベルト91として、表層に200umのNBR(ニトリルブタジエンゴム)、基層に50μmのPI(ポリイミド)を用い、基層にカーボン分散することで、ベルト全体としての電気抵抗を制御した樹脂ベルトを用いた。又、本実施例の中間転写ベルト91は、長手幅が360mm、全周が3500mmである。
中間転写ベルト91上に転写されたトナー像は、ベルト状の転写外部材である二次転写外ローラ96の作用により、転写材P上に転写(二次転写)される。二次転写は、二次転写内ローラ10が中間転写ベルト91を介して、二次転写外ローラ96に押圧されることで形成された接触部(ニップ部)において行われる。転写材Pは、中間転写ベルト91上のトナー像が二次転写部に搬送されてくるタイミングに合わせて、二次転写部ニップに搬送されてくる。
二次転写内ローラ10は導電性のローラで、直径はφ21mm、材質は、ステンレス(SUS304)、アルミニウム等が好ましい。なお、二次転写内ローラ10あるいは二次転写外ローラ96のいずれかに、二次転写高圧を印加する事で中間転写ベルト91上のトナーを、二次転写部を通過する記録紙Pに転写する。本実施例では二次転写外ローラにトナーの帯電極性と逆極性の高圧を印加することで、トナーを中間転写ベルト91上から記録紙P上へ転写する。二次転写高圧電源96fの出力は転写材Pの材質、厚み、電気抵抗などによって最適値が変わる。一例として、23℃50RH%に放置した128g/cm^2のコート紙に対しては、+1700Vを印加することで好適な二次転写性能を示した。
例えば、フルカラー画像を形成する場合には、画像形成装置100と通信可能に接続された外部ホスト装置(不図示)からの信号に従って、色分解された画像信号が生成される。そして、この信号に応じて、各画像形成部PY、PM、PC、PBkにおいて、各色のトナー像が各感光体ドラム1Y、1M、1C、1Bk上に形成される。そして、各感光体ドラム1Y、1M、1C、1Bk上に形成された各色のトナー像は、中間転写ベルト91上に順次に重ね合わせるようにして転写(一次転写)される。こうして中間転写ベルト91上に形成された多重トナー像は、記録材Pに一括して二次転写される。
トナー像が転写された転写材Pは、定着前搬送手段14によって定着手段(不図示)に搬送され、熱や圧力、または紫外線等によってトナー像を転写材Pに対して定着処理した後に、装置本体の外部に排出される。
一次転写工程後に感光体ドラム1上に残留した液体現像剤は、感光体クリーニング手段としてのクリーニングユニット7によって回収される。又、二次転写工程後に中間転写ベルト91上に残留した液体現像剤は、中間転写体クリーニング手段としてのベルトクリーナ11によって回収される。
なお、各色ステーションのレジ合わせを自動で行うためのテストパターン等、転写材Pに転写しないトナー像を中間転写ベルト91上に形成する場合がある。この場合、(i)二次転写外ローラ96を中間転写ベルト91から離間して実施することで、ベルトクリーナ11で全て回収する構成と、(ii)二次転写外ローラ96に二次転写ローラクリーニング部材96cを設け、トナーと逆極性のバイアスを印加して、ベルトクリーナ11と二次転写ローラクリーニング部材96cの両方で回収する構成が可能である。本実施例では、(ii)の構成を採用し、二次転写ローラクリーニング部材96cとして、SUS304厚み0.2mm、自由長10mmの板状の物を用いた。二次転写外ローラ96に28度の角度で約0.6mm押し当てている。
図3は、本実施例の画像形成装置100の一つの画像形成部Pの構成をより詳しく示す模式的な断面図である。
本実施例では、各画像形成部PY、PM、PC、PBkの構成及び動作は、使用するトナーの色が異なる他は実質的に同一の構成とされる。従って、以下、特に区別を要しない場合は、各画像形成部の要素であることを示す符号の添え字Y、M、C、Bkは省略し、総括的に説明する。
画像形成部PY〜PBkには、像担持体として導電性支持体上にアモルファスシリコン感光層を持つ(a−Si)電子写真感光体(感光体ドラム)1が設けられている。本実施例では、感光体ドラム1の外径は84mm、長手幅(搬送方向と略直交する方向の長さ)が380mmである。感光体ドラム1は、駆動手段としての駆動モーター19によって、中心支軸を中心に500mm/secのプロセススピード(周速度)で図中矢印R1方向に回転駆動される。なお、現像ローラ40、中間転写ベルト91、二次転写外ローラ96、ベルトクリーナ用金属ローラ(上流)11a、ベルトクリーナ用金属ローラ(下流)11bは、いずれも同じプロセススピードで駆動するよう構成した。
感光体ドラム1の表面は、帯電装置2によって帯電させられる(a)。帯電装置2は感光体ドラム1から2mm離れた位置に設けられ、本実施例では−500Vに帯電させるように構成した。一様に帯電した感光体ドラム1の表面は、像露光手段としての像露光装置(レーザービームスキャナ)3によって走査露光される(b)。これにより、感光体ドラム1上に静電潜像が形成される。露光部の電位は−100Vとなるように露光量を調節した。
感光体ドラム1に形成された静電潜像は、現像手段としての現像装置4によって現像剤であるトナーが供給されることによりトナー像として現像される(c)。本実施例における液体現像剤は、シリコン溶媒、炭化水素、エーテル類などからなる1×10^10Ω・cm以上の体積電気抵抗率を持つ高い電気抵抗のキャリア液と、YMCBk各色の顔料を内包する中心粒径1umの樹脂製トナーからなる。本実施例のトナーはキャリア液中で負極性に帯電する。
現像装置4は現像ローラ40(ウレタンゴム、JIS−A硬度40度、外径φ40mm)、現像電極41(SUS304)、現像絞りローラ42(SUS304、外径φ16mm)、現像クリーニングローラ43(SUS304、外径φ16mm)、現像クリーニングローラクリーニングローラブレード44(SUS304、厚み0.2mm、自由長10mmの板状、侵入量0.6mm、設定角度28°)、現像剤桶45、現像剤供給口46、現像剤排出口47からなり、現像装置揺動軸48を中心にして回動するよう構成され、感光体ドラム1に対して現像ローラ40が所定の圧で当接した状態と、離間した状態を切り替えられるように、不図示の加圧機構を備える。本実施例では30Nで当接するようにしている。
ここで、現像ローラ40には現像ローラ高圧電源V6から−300V、現像電極40には現像電極高圧電源V7から−500V、現像絞りローラ42には現像絞り高圧電源V8から−350V、現像クリーニングローラ43には現像クリーナ高圧電源V9から−150Vをそれぞれ印加する。現像ローラ40、現像絞りローラ42、現像クリーニングローラ43はそれぞれギアにより駆動される構成とした。
現像装置4内での液体現像剤の流れを以下に示す。
不図示の液体現像剤供給機構により、現像剤供給口46へ液体現像剤が供給され、現像剤桶45を満たす。現像ローラ40と現像電極41の間は0.5mm程度の隙間があるように構成することで、現像剤桶45から液体現像液が入る。現像ローラ40と現像電極41の間を抜けた液体現像剤は、現像絞りローラ42と現像ローラ40のニップを通過する。現像絞りローラ42は10Nで現像ローラ40に当接している。現像絞りローラ42を通過出来なかった液体現像剤は、現像ローラ40と反対側を伝って現像剤排出口47へ向かう。
現像絞りローラ42を通過した液体現像剤は、感光体ドラム1に形成された静電潜像を現像する。感光体ドラム1の露光部はトナーが現像ローラ40から電気泳動により移動し、感光体ドラム1の非露光部はトナーが現像ローラ40に残る。ここで、現像に用いられなかった液体現像剤は現像ローラクリーニングローラ43によって現像ローラ40から除去される。現像クリーニングローラ43は30Nで現像ローラ40に当接している。除去された液体現像剤は現像ローラクリーニングローラブレード44によって現像ローラクリーニングローラ43から除去され、現像剤排出口47へ向かう。
液体現像剤のトナー濃度は、循環中〜現像剤供給口46では7〜10wt%、現像電極41を抜けて20〜30wt%、現像絞りローラを抜けて40〜50wt%、現像工程後で55〜65wt%となるように構成している。
感光体ドラム1に形成されたトナー像は、一次転写手段としてのローラ型の一次転写部材である一次転写ローラ92の作用により、移動する中間転写体としての中間転写ベルト91上に一次転写される。一次転写は、一次転写ローラ92が中間転写ベルト91を介して感光体ドラム1に押圧されることで形成された、中間転写ベルト91と感光体ドラム1との接触部(ニップ部)である一次転写部(一次転写ニップ)において行われる(d)。本実施例においては、一次転写ローラ92には一次転写高圧電源93から+200Vが印加される構成とした。また、一次転写ローラ92は感光体ドラム1に対して、感光体ドラム駆動19および中間転写ベルト駆動20が動作している場合、常時当接する構成とした。
一次転写部で中間転写ベルト91に転写しなかった液体現像剤は、感光体ドラム1の回転に伴いスクイシート71を抜け、クリーニングブレード70で掻き取られる(e)。スクイシート71(ポリエチレンテレフタレート(PET)、厚み0.05mm、自由長10mm)は角度30°、侵入量1.0mmで、クリーニングブレード70のプロセス方向上流とした。クリーニングブレード70としてはJIS−Aゴム硬度80°、厚み3mm、長手幅370mmの板状の物を用いており、25度の角度で自由長10mm、侵入量約0.5mm、感光体ドラム1にカウンター当接させた。クリーニングユニット7は、クリーニングユニット揺動軸72を中心にして回動するように構成され、感光体ドラム1に対してクリーニングブレード70およびスクイシート71が当接した状態と、離間した状態を切り替えられるように、不図示の加圧機構を備える。
クリーニングブレード70の下流側には、中心波長680nmのLEDアレイからなる除電装置73を備え、前回作像時の露光部と非露光部による電位差を小さくする。本実施例では、感光体ドラム1表面での露光量が3uJ/cm^2になるように電流・位置を調整したが、この値に縛られるものではない。
図4は、ベルトクリーナ11の構成をより詳しく示す模式的な断面図である。
ベルトクリーナ11は、テンションローラ95に対向して配置される。ベルトの搬送方向で上流(11a)、下流(11b)に二本の金属ローラ(材質:SUS304、十点平均表面粗さ0.6±0.2um(初期)、外径φ20mm)を備え、それぞれ図中の矢印の向きに回転する。これらの金属ローラの中間転写体ベルト91に接する点の下流側には金属スクレーパ(11d、11e)が押し当てられ、回収した液体現像剤を掻き取って回収機構(不図示)へ送る。
中間転写ベルト91から金属ローラ11aへの液体現像剤を回収するため、金属ローラ11aに+100Vを印加することで接地されたテンションローラ95とに電位差を生じさせる。中間転写ベルト91から金属ローラ11bへのトナーの回収は、極性が反転しているが、金属ローラ11aと同じメカニズムで行われる。
金属スクレーパ(11d、11e)はSUS304厚み0.2mm、自由長10mmの板状の物を用いており、金属ローラ(11a、11b)に28度の角度で約0.6mm押し当てている。金属ローラ11bの下流にはゴムブレード11cを備える。ゴムブレード11cはJIS−Aゴム硬度77°厚み2mmの板状の物を用いており、20度の角度で約1mm中間転写ベルト91に順方向当接させた。
(帯電装置・現像装置・スクイシート・クリーニングブレードの動作・当接タイミング)
画像形成開始時における画像形成装置内の各要素の動作に関するタイミングチャートに関して、マゼンタステーション(8M)を例として図5を用いて説明する。なお、他のステーションでも同様の動作とする。
クリーニングブレード70M、現像ローラ40Mが、画像形成装置の停止時に感光体ドラム1Mに当接していると、液体現像剤の蒸発によって貼り付いたり、ニップ起因の帯状の付着物が発生する恐れがある。よって、感光体ドラム駆動手段19Mが停止中はクリーニングブレード70M、現像ローラ40Mは離間している。
画像形成開始の指示が来ると、まず感光体ドラム駆動手段19YMCKが中間転写ベルト駆動手段20と同時に所定のプロセススピードで駆動を開始する。現像装置4Mは感光体ドラム1Mから離間した状態で液体現像剤の循環と現像ローラ高圧電源V6M、現像電極高圧電源V7M、現像絞り高圧電源V8M、現像クリーナ高圧電源V9Mに所定の電圧を印加しておく。また、1次転写高圧電源93Mを動作させ1次転写ローラ92Mに所定の電圧を印加する。
次に帯電装置高圧電源2Mの動作を開始し、感光体ドラム1Mの表面を所定の電圧に帯電する(MA)。帯電部が現像部(c)を通過した200ms後に、現像装置4Mを感光体ドラム1Mに当接させる(MB)。これによりキャリア液が感光体ドラム1M上に塗布された状態となる。キャリア液が塗布された領域が感光体ドラム1Mの回転により、一次転写部(d)を通過した後、スクイシート71Mの当接位置を通過した300ms後のタイミングで、スクイシート71Mを当接させる(MC)。
スクイシート71Mは当接開始から完了するまでに約100msかかる。スクイシートが当接したタイミングでクリーニングブレード70Mを当接させる(MD)。クリーニングブレード70Mの当接開始から完了するまでに約500msかかる(ME)。クリーニングブレード70Mの当接が完了した部分が、再度画像形成位置に到達する150ms後、画像形成が可能となる。
本実施例の効果確認のため、一例として、100枚画像出力を1セットとした際の、クリーニングブレードエッジの状態について比較検討した。画像として、全面マゼンタのハーフトーン画像を用いた。比較例では、スクイシート71の着タイミングを現像装置4の着タイミングと同時とすることで、感光体ドラム上にキャリア液が存在しないタイミングでスクイシート71を当接し、その後キャリア液を供給した。
Figure 2021076688

表1の結果から、比較例ではクリーニングブレードエッジの摩耗が部分的に発生していたのに対して、本実施例ではクリーニングブレードエッジの損耗は認められなかった。
上記の構成により、掻き取った液体現像剤が転写位置まで到達して画像を乱すことを防ぎ、かつ、クリーニングブレードエッジの損耗を抑制することで、画像を安定して形成することが出来る画像形成装置を提供することが可能になった。
[他の実施形態]
実施例において、感光体ドラムが4つの構成で例示したが、この数に捕らわれるものではなく、1つでも複数でも有効に機能する。
1 感光体ドラム、2 帯電装置、3 像露光装置、3a レーザー光源、
4 現像装置、7 クリーニングユニット、8 プロセスカートリッジ、
9 中間転写ユニット、10 二次転写内ローラ、11 ベルトクリーナ、
11a ベルトクリーナ用金属ローラ(上流)、
11b ベルトクリーナ用金属ローラ(下流)、
11c ベルトクリーナ用ゴムブレード、
11d 金属スクレーパ(上流)、11e 金属スクレーパ(下流)、
11f ベルトクリーナ用高圧電源(上流)、
11g ベルトクリーナ用高圧電源(下流)、
12 給紙ローラ、14 定着前搬送手段、19 感光体ドラム駆動手段、
20 中間転写ベルト駆動手段、40 現像ローラ、41 現像電極、
42 現像絞りローラ、43 現像ローラクリーニングローラ、
44 現像クリーニングローラクリーニングローラブレード、
45 現像剤桶、46 現像剤供給口、47 現像剤排出口、
48 現像装置揺動軸、70 クリーニングブレード、71 スクイシート、
72 クリーニングユニット揺動軸、
73 除電装置、91 中間転写ベルト、92 一次転写ローラ、
93 一次転写高圧電源、94 駆動ローラ、95 テンションローラ、
96 二次転写外ローラ、96c 二次転写ローラクリーニング部材、
96f 二次転写用高圧電源、96g 二次転写ユニット着脱機構、
P 転写材、L 画像露光、V3 CPU(制御手段)、
V4 情報表示パネル、V5 帯電高圧電源、V6 現像ローラ高圧電源、
V7 現像電極高圧電源、V8 現像絞り高圧電源、
V9 現像クリーナ高圧電源

Claims (1)

  1. 像担持体として感光体ドラムと、感光体ドラム上の静電潜像形成手段と、液体現像剤により静電潜像を現像する手段を備え、液体現像剤を中間転写体に一次転写した後、感光体ドラム上の転写残液体現像剤を当接したゴムブレードで除去する構成であり、
    一次転写位置がゴムブレードの重力方向下方に位置し、ゴムブレード上流にスクイシートを設け、ゴムブレード並びにスクイシートが感光体ドラムに対して個別に当接離間を自在に制御する機構を備え、
    感光体ドラム上に液体現像剤が存在する状態でゴムブレード並びにスクイシートが感光体ドラムに当接し、かつ、ゴムブレードが感光体ドラムに当接する前にスクイシートが当接するように制御することを特徴とする液体現像方式の電子写真画像形成装置。
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