JP3752663B2 - 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、ファクシミリ装置、複写機、プリンタ等に用いられ、電子写真方式における転写残トナー(現像剤)のクリーニング機構のない、クリーナレス画像形成装置と称される画像形成装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来の電子写真方式を用いた画像形成装置においては、帯電させた像担持体(感光体)上にレーザやLEDの光源によって、画像信号に応じて露光を行い静電潜像を形成する。その後、現像剤(トナー)を格納する現像ユニットにより顕像化して、転写手段により被転写材の記録紙にトナー像を転写し、記録紙に転写したトナー像を定着手段を通過させ画像形成を終了する。
【0003】
以上の処理において、転写手段により記録紙に転写されなかった残留トナーはクリーニング装置によって清掃され次の帯電工程では、感光体上のトナーは殆ど取り除かれている。しかしながら、このクリーニングによるトナー除去は完全ではなく、わずかながら残ったトナーは現像ローラと接することになる。
【0004】
また、近年において装置の小形化が強く要求されおり、これに応じるべく、例えば現像装置と清掃装置とを一つの装置で兼用すると共に、さらに、転写残留トナー像の撹乱と帯電工程とを同一の手段により同時に実行できるようにした画像形成装置が提案されている。これにより、小形化と共に廃トナーが無く、廃トナー回収のための帯電部をなくしオゾンの発生の少ない装置の実現を可能とする。この方法は一般にクリーナレス方式と呼ばれ、一基の現像装置によって、静電潜像の一回目の通過の際に、静電潜像の現像と、前記転写後の残存しているトナーの清掃とを同時に行う。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような構成の画像形成装置において、画像形成処理後の記録紙に転写されずに感光体上に残ったトナーは、トナー散らし部材や帯電ブラシによって、感光体上に散らされるが、感光体の周方向(記録紙上に形成された画像の縦方向)にスジ状に残ったトナーを充分に散らすことができないため、現像清掃部で回収しきれないことがある(特に、表や罫線などの画像を形成出力した場合に顕著となる)。結果として、この回収しきれなかった感光体上のトナーが次の画像形成をする際に記録紙に転写され異常画像の発生となるという問題があった。
【0006】
本発明は、前記従来技術の問題を解決することに指向するものであり、感光体上の残留トナーをかき取り,まき散らして、異常画像の発生を防ぐ画像形成装置を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために、本発明における画像形成装置の請求項1に係る発明は、像を担持する像担持体と、像担持体に静電潜像を形成する潜像形成手段と、静電潜像に現像剤を供給して現像すると共に、像担持体上の残留現像剤を同時に除去する現像清掃手段と、現像清掃手段により顕像化された像担持体上の現像剤像を被転写材に転写させる転写手段と、潜像形成手段により静電潜像を形成するために像担持体に電荷を与える帯電手段とを有する画像形成装置において、転写手段と帯電手段との間で残留している現像剤を散らす現像剤散らし手段に、弾性部材により構成された少なくとも2個以上の帯状板を有し、帯状板の長手方向のエッジ部分が像担持体表面と当接し、像担持体の軸線方向に対して任意角度を設けて、かつ一定間隔を持って隣接配置された散らし部材を備えた構成によって、現像剤散らし手段により像担持体上の残留現像剤をかき取り,まき散らすことができ、残留現像剤が像担持体上に静電潜像の形成を阻害することなく、さらに残留現像剤が多くても現像清掃手段により回収することができ、異常画像の発生を抑えることができる。
【0008】
また、請求項2,3に係る発明は、請求項1の現像剤散らし手段に、散らし部材の像担持体回転方向に対する下流側に配置され、散らし部材のエッジ部分でかき取られ帯状板の稜線に沿って移動してきた現像剤の塊をまき散らす拡散部材を備え、像担持体上に残留している現像剤をかき取り,まき散らすこと、さらに、散らし部材の像担持体回転方向に対する上流側に配置され、散らし部材でかき取られた現像剤の落下を防止する落下防止部材を備えた構成によって、像担持体に当接の散らし部材,拡散部材,落下防止部材により像担持体上の残留現像剤をかき取り,まき散らすことができ、さらに、現像剤による装置内の汚れを防ぐことができる。
【0011】
また、請求項4に係る発明は、像を担持する像担持体と、像担持体に静電潜像を形成する潜像形成手段と、静電潜像に現像剤を供給して現像すると共に、像担持体上の残留現像剤を同時に除去する現像清掃手段と、現像清掃手段により顕像化された像担持体上の現像剤像を被転写材に転写させる転写手段と、潜像形成手段により静電潜像を形成するために像担持体に電荷を与える帯電手段とを有する画像形成装置において、帯電手段の帯電ローラを、ブラシ先端部分を切断したままの円筒形の通常形状と、球形,ループ形,カギ形とした異形状とを混在したブラシ状のローラとし、かつ像担持体の軸線方向に往復移動させる手段を備えた構成によって、像担持体に対して帯電ローラの往復移動の摩擦負荷を小さくし往復移動に伴う異常音の発生を抑え、像担持体上の残留現像剤をより確実にかき取り,まき散らすことができ、異常画像の発生を防ぐことができる。
【0012】
また、請求項5〜8に係る発明は、請求項4の帯電ローラを像担持体の軸線方向に往復移動させる手段を、駆動する駆動源を備えたこと、または像担持体に設けたこと、また、帯電ローラのブラシのブラシ先端部分を、通常形状と異形状の割合を7:3としたこと、またはブラシの長さを、異形状より通常形状を長くした構成によって、帯電特性と、像担持体上の残留現像剤をかき取り,まき散らす性能のバランスを保つことができ、異常画像の発生を防ぐことができる。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明における実施の形態を詳細に説明する。
【0015】
図1は本発明の実施の形態1における画像形成装置の概略構成を示す側断面図である。図1に示すように、感光体1は、一定電位に帯電されて光源からのビーム光が照射された露光部分において電位が低下する。また帯電手段の帯電ブラシローラ2は、感光体1を一定電位に帯電する機能を有し、現像ローラ3により、感光体1上に形成された静電潜像の部分、すなわちビーム光が照射されて電位が低下した部分に、トナー(現像剤)を供給してトナー像を形成する。
【0016】
トナーの補給ローラ4により、先の現像ローラ3にトナータンク内のトナーを供給し、またアジテータ5は、トナータンク内のトナーを撹拌して固まるのを防ぐと同時に、トナーの偏りも防止している。さらに、現像ブレード6によって、現像ローラ3上のトナー層厚を一定の厚みに規制すると共に、トナーに電荷を与える。トナー散らし手段7は、感光体1上の転写残トナーをかき取り、まき散らして残トナーの層厚が均一になるようにしている。転写ローラ8は、先の感光体1上に形成されたトナー像を記録紙へ転写する役割をする。
【0017】
また、図2(a)はトナー散らし手段の概略構成、図2(b)は帯状板にエッジ部分を設けた散らし部材を示す斜視図である。図2(a)に示すように、ケース10に設けたトナー散らし手段7の主部品であり、弾性部材により構成された散らし部材7aが配置される。この散らし部材7aは、複数設けられ帯状板の長手方向の感光体1表面と当接するエッジ部分を、感光体1の軸線方向に対して任意の角度を持って配置し、かつ間隔を持って隣接配置されている。
【0018】
これにより、転写後の転写残トナーがこのトナー散らし手段7のところに到達すると、散らし部材7aのエッジ部分で一旦感光体1からかき取られ、さらに、かき取られたトナーは、散らし部材7aのエッジ部分の稜線に沿って感光体1面を帯電手段の配置された方向へ移動する(図3(b)参照)。その後トナーは、感光体1の回転動作に伴って現像清掃手段の現像ローラ3まで運ばれ回収される。
【0019】
この構成によって、電気的にかなり強力に感光体1に付着していた転写残トナーであっても、散らし部材7aにて一旦感光体1からかき落とされた後、現像清掃手段へ運ばれる。さらに、この転写残トナーは、感光体1への吸着力が強くないので、容易に現像ローラ3で回収される。
【0020】
また、図3(a)に示すように、このトナー散らし手段7に設けた散らし部材7aにおいて、感光体1の回転方向(矢印A方向)に対するその上下流側に、毛ブラシ状の落下防止部材9bと拡散部材9aを設けている。これは、上流側の落下防止部材9bは、散らし部材7aでかき落とされたトナーが、落下して装置内を汚すのを防止するものであり、下流側の拡散部材9aは、散らし部材7aの稜線に沿って移動してくるトナーの集団をまき散らし、感光体1上に均一分散させることにより、露光工程における、ビーム光により行われる書き込み動作を阻害すること、つまり十分にビーム光が感光体1上を露光せずに感光体1の電位が下がらないことを防止する。
【0021】
以上のように構成された本実施の形態1において、図1を参照しながら画像形成される動作について説明する。感光体1は、帯電ブラシローラ2により一定電圧に充電される。図示しない光学手段からのビーム光により、画像信号に応じた部分が露光され感光体1上に静電潜像が形成される。その後、現像清掃手段における現像ローラ3によって、静電潜像にトナーが付着され顕像化されたトナー像が形成される。
【0022】
図示しない給紙手段から搬送された記録紙に、転写手段において感光体1上のトナー像の先端部と、記録紙の先端部とが一致するようにタイミング制御されて、感光体1上のトナー像は記録紙に転写される。トナー像が転写された記録紙は、さらに図示しない定着装置へ送られ、加圧及び加熱された後、形成画像の定着がなされて排出される。
【0023】
前述の画像形成後の転写ローラ8と感光体1との間において、記録紙側に転写されずに感光体1面上に残留した転写残トナーは、トナー散らし手段7を通過することにより、転写残トナーは十分に感光体1上にまき散らされ、トナー層の厚みの偏りが解消され、均一化される。さらに帯電ブラシローラ2によって、感光体1が一定電圧に帯電される。このとき転写残トナーは、均一にならされた状態であり感光体1面が見えるので、次の露光工程においては、感光体1は適正電位に下げられて、ビーム光による静電潜像の形成は支障なく行われる。
【0024】
よって、次の現像工程では、現像ローラ3と、感光体1との接触部に形成される現像ニップ部において、帯電ブラシローラ2によって帯電した電荷量により、転写残トナーは現像ローラ3に回収され、かつ先の感光体1上に形成された静電潜像の部分にはトナーが供給され、トナー像が形成される。
【0025】
図4は本実施の形態における参考例1のトナー散らし手段の概略構成を示す部分斜視図、図5はトナー散らし手段を揺動させる機構を示す分解斜視図である。図4及び図5において、1は感光体、7bは散らし部材、10a,10bはケース10に設けたガイド、11はガイド10a,10bに沿って矢印B方向に往復移動する散らし部材7bを格納したホルダ、12はホルダ11を一方向に付勢するコイルバネ,板バネ等の付勢手段、13はホルダ11を往復駆動するカム、14はカム13を回転駆動する駆動源である。
【0026】
前述の実施の形態1で説明した処理とほぼ同様であるが、感光体1と当接する散らし部材7bを駆動源14により回転駆動されるカム13を介して、ホルダ11を感光体1の軸線方向に揺動する。これにより、感光体1上の転写残トナーの散らし能力が向上し、特に罫線等の細いライン画像(感光体の周方向の画像)の残トナーを散らす効果を得ることができる。
【0027】
また、図6は本実施の形態の参考例2におけるトナー散らし手段の分解斜視図である。及び図7は参考例2における他のトナー散らし手段の分解斜視図である。図6に示すように、散らし部材7bを格納するホルダ11の端部11aにピン11bを設けて、感光体1のフランジ1aに設けたガイド溝15と嵌合させ、感光体1の回転によってその軸線方向に揺動する。また、図7に示すように、ホルダ11の端部11aに凸部11cを設けて、図示しない付勢手段12により矢印C方向(図5参照)に凸部11cを付勢し、感光体1のフランジ1aの凹部16と当接してホルダ11を揺動する。これにより、感光体1上の転写残トナーの散らし能力が向上し、特に罫線等の細いライン画像(感光体の周方向の画像)の残トナーを散らす効果を得ることができる。
【0028】
本参考例1,2によれば、転写ローラ8により記録紙側に転写されずに感光体1面上に残留した転写残トナーは、トナー散らし手段7を通過する際に、トナー散らし手段7の揺動によって、転写残トナーは十分に感光体1上にまき散らされ、感光体1上のトナー層の厚みの偏りを解消して均一化することができる。
【0029】
さらに、図8及び図9(a)は本発明の実施の形態2における帯電ブラシローラを駆動する手段を示す斜視図である。本実施の形態2は、参考例1,2のトナー散らし手段7に代えて帯電ブラシローラ2を揺動する構成としたものである。帯電ブラシローラ2は感光体1に食い込み気味に接触しているので、トナーをまき散らし、トナー層の厚みを均一にならす効果を向上させることができる。
【0030】
図8に示すように、帯電ブラシローラ2の軸18に回転可能で、かつ軸線方向には移動しないように固定された軸受17にピン17aを設け、図6に示した感光体1のガイド溝15に嵌合させて、その回転により帯電ブラシローラ2を揺動する。また、図9(a)の斜視図に示すように、付勢手段12により矢印C方向に付勢される帯電ブラシローラ2の軸18に凸部18aを設け、図9(b)に示すように、ケース10に設けた凸部10cを帯電ブラシローラ2の回転によって凸部18aが乗り上げることで、帯電ブラシローラ2はその軸線方向に揺動する。
【0031】
本実施の形態2における図8の帯電ブラシローラ2は、前述の参考例1,2における図6に示すトナー散らし手段に揺動される散らし部材に代えて帯電ブラシローラ2としている。また、図9に示した構成の場合には、帯電ブラシローラ2の回転により、ケース10の凸部10cを軸18の凸部18aが乗り上げ揺動される。これにより、実施の形態1および参考例1,2と同様に残トナーを散らすと共に、感光体1の帯電処理を同時に行うことができる。
【0032】
なお、実施の形態2および参考例1,2において、トナー散らし手段7または帯電ブラシローラ2のそれぞれを揺動する構成を説明したが、トナー散らし手段7および帯電ブラシローラ2の両方を共に揺動する構成としても良く、また、実施の形態1におけるトナー散らし手段7と本実施の形態2の帯電ブラシローラ2を設ける構成としても良い。
【0033】
また、画像形成処理の前または後の非画像形成処理において、トナー散らし手段7および帯電ブラシローラ2の逆極性トナーの清掃処理を行うことが可能であり、具体的には、転写ローラ8に画像形成処理時とは逆極性の−AV、トナー散らし手段7および帯電ブラシローラ2には−BV、さらに、現像ローラ3の電位を−CVとして、それぞれの大きさを、A>C>Bとする。これにより、トナー散らし手段7と帯電ブラシローラ2に付着していたトナーを感光体1へ付着させて、それを現像ローラ3で回収する清掃処理を行うことができる。
【0034】
さらに、トナー散らし手段7と帯電ブラシローラ2に、交流電圧を印加することにより、トナー散らし手段7と帯電ブラシローラ2を振動させて付着しているトナーを振動でかき落とすことができ、清掃性が向上する。
【0035】
図10は本発明の実施の形態3における感光体と帯電ブラシローラを示す部分側面図である。また、図11(a)は本実施の形態3におけるブラシ状先端部を異形状の球形の形状、図11(b)はブラシ状先端部をループ形の形状、図11(c)はブラシ状先端部をカギ形の形状とした帯電ブラシローラ2の部分斜視図である。図11(a),(b),(c)において、1は感光体、2は帯電ブラシローラ、2aは球形ブラシ、2bはループ形ブラシ、2cはカギ形ブラシである。帯電ブラシローラ2の先端部を図11(a),(b),(c)に示すような形状とすることで、紙粉をかき取り易くなり紙粉の現像ユニットへの流入を防止できる。
【0036】
また、図12に示すように、通常形状のブラシ状先端部の一部を前述の図11(a),(b),(c)の異形状のブラシ状先端部と混合した構成として、特に通常形状ブラシ2′と異形状の球形ブラシ2aとの割合を7:3に設定するこをとにより、帯電特性とクリーニング特性をバランス良く設定することができる。さらに、図13に示すように、ブラシ状先端部が通常形状のブラシとブラシ先端部が異形状のブラシの長さを所定量ammだけ長くすることで、より帯電特性を安定して確保することができる。
【0037】
なお、この所定量ammについては、ブラシ材質、感光体表面材質等により決定される。また、本実施の形態3において、帯電ブラシローラを例として説明したが、参考例1,2におけるトナー散らし手段についても感光体と接する部分をブラシ状先端部で構成しても良い。
【0038】
また、本実施の形態は、前述した帯電ブラシローラ、あるいはトナー散らし手段によりクリーニング装置を必要としない構成としたことから、感光体の外周部分に配置される帯電ブラシローラ,現像ローラ,転写ローラを120度の等間隔として、感光体に対するそれぞれの押しつけ力を均等化する。これにより、感光体の変位量を極小化でき、感光体のぶれを抑え画像形成における異常画像の発生を防止すること、さらに感光体の径を小さくでき装置を小型化することができる。
【0039】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、感光体上の残留トナーを確実にかき取って,まき散らすことができ、感光体上の静電潜像の形成を阻害することなく、異常画像の発生を防ぐことができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施の形態1における画像形成装置の概略構成を示す側断面図
【図2】 (a)はトナー散らし手段の概略構成、(b)は帯状板にエッジ部分を設けた散らし部材を示す斜視図
【図3】 (a)はトナー散らし手段と感光体と接する部分の側面、(b)は正面図
【図4】 本実施の形態における参考例1のトナー散らし手段の概略構成を示す部分斜視図
【図5】 トナー散らし手段を揺動させる機構を示す分解斜視図
【図6】 本実施の形態における参考例2のトナー散らし手段の分解斜視図
【図7】 本実施の形態における参考例2の他のトナー散らし手段の分解斜視図
【図8】 本発明の実施の形態2における帯電ブラシローラを駆動する手段を示す斜視図
【図9】 (a)は本発明の実施の形態2における他の帯電ブラシローラを駆動する手段を示す斜視図、(b)は側面図
【図10】 本発明の実施の形態3における感光体と帯電ブラシローラを示す部分側面図
【図11】 (a)は本実施の形態3におけるブラシ状先端部を異形状の球形の形状、(b)はブラシ状先端部をループ形の形状、(c)はブラシ状先端部をカギ形の形状とした帯電ブラシローラの部分斜視図
【図12】 通常形状のブラシ状先端部と異形状の先端部とを混合した構成を示す図
【図13】 ブラシ状先端部が通常形状のブラシとブラシ先端部が異形状のブラシの長さを示す図
【符号の説明】
1 感光体
2 帯電ブラシローラ
2′ 通常形状ブラシ
2a,2a′ 球形ブラシ
2b ループ形ブラシ
2c カギ形ブラシ
3 現像ローラ
4 補給ローラ
5 アジテータ
6 現像ブレード
7 トナー散らし手段
7a,7b 散らし部材
8 転写ローラ
9a 拡散部材
9b 落下防止部材
10 ケース
10a,10b ガイド
10c,11c,18a 凸部
11 ホルダ
11a 端部
11b,17a ピン
12 付勢手段
13 カム
14 駆動源
15 ガイド溝
16 凹部
17 軸受
18 軸
Claims (8)
- 像を担持する像担持体と、前記像担持体に静電潜像を形成する潜像形成手段と、前記静電潜像に現像剤を供給して現像すると共に、前記像担持体上の残留現像剤を同時に除去する現像清掃手段と、前記現像清掃手段により顕像化された前記像担持体上の現像剤像を被転写材に転写させる転写手段と、前記潜像形成手段により静電潜像を形成するために前記像担持体に電荷を与える帯電手段とを有する画像形成装置において、
前記転写手段と前記帯電手段との間で前記残留している現像剤を散らす現像剤散らし手段に、弾性部材により構成された少なくとも2個以上の帯状板を有し、前記帯状板の長手方向のエッジ部分が像担持体表面と当接し、前記像担持体の軸線方向に対して任意角度を設けて、かつ一定間隔を持って隣接配置された散らし部材を備えたことを特徴とする画像形成装置。 - 前記現像剤散らし手段に、散らし部材の像担持体回転方向に対する下流側に配置され、前記散らし部材のエッジ部分でかき取られ帯状板の稜線に沿って移動してきた現像剤の塊をまき散らす拡散部材を備え、前記像担持体上に残留している現像剤をかき取り,まき散らすことを特徴とする請求項1記載の画像形成装置。
- 前記現像剤散らし手段に、散らし部材の像担持体回転方向に対する上流側に配置され、前記散らし部材でかき取られた現像剤の落下を防止する落下防止部材を備えたことを特徴とする請求項1または2記載の画像形成装置。
- 像を担持する像担持体と、前記像担持体に静電潜像を形成する潜像形成手段と、前記静電潜像に現像剤を供給して現像すると共に、前記像担持体上の残留現像剤を同時に除去する現像清掃手段と、前記現像清掃手段により顕像化された前記像担持体上の現像剤像を被転写材に転写させる転写手段と、前記潜像形成手段により静電潜像を形成するために前記像担持体に電荷を与える帯電手段とを有する画像形成装置において、
前記帯電手段の帯電ローラを、ブラシ先端部分を切断したままの円筒形の通常形状と、球形,ループ形,カギ形とした異形状とを混在したブラシ状のローラとし、かつ前記像担持体の軸線方向に往復移動させる手段を備えたことを特徴とする画像形成装置。 - 前記帯電ローラを像担持体の軸線方向に往復移動させる手段を、駆動する駆動源を備えたことを特徴とする請求項4記載の画像形成装置。
- 前記帯電ローラを像担持体の軸線方向に往復移動させる手段を、前記像担持体に設けたことを特徴とする請求項4記載の画像形成装置。
- 前記ブラシのブラシ先端部分を、通常形状と異形状の割合を7:3としたことを特徴とする請求項4記載の画像形成装置。
- 前記ブラシの長さを、異形状より通常形状を長くしたことを特徴とする請求項4または7記載の画像形成装置。
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