JP4701766B2 - 画像形成装置 - Google Patents

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本発明は、画像形成装置に係り、詳細には、感光体上に形成したトナー像を中間転写体に一次転写し、更に中間転写体上のトナー像を記録媒体に二次転写する中間転写体方式の画像形成装置に関する。
電子写真技術により、感光体上に形成したトナー像を中間転写ベルトなどの中間転写体に一次転写し、更に中間転写体上のトナー像を用紙に二次転写する中間転写体方式の画像形成装置では、用紙への転写後に中間転写体上に残留する転写残トナー等をクリーニングする必要がある。
この残留トナーを中間転写体上からクリーニングするためのクリーニング手段は、従来、ブレードを用いたブレードクリーニング方式、あるいは、導電性ブラシロールを用いたブラシクリーニング(静電クリーニング)方式を採用している。
ただし、ブレードの場合、エッジ欠けや紙粉、異物等の挟み込みによる突発的なクリーニング不良、あるいは、経時でのブレード磨耗によるクリーニング性能の低下やクリーニング対象物を磨耗させるといった問題がある。
これに対し、ブラシロールではブレードのような突発的な故障は起こりにくく、磨耗も少ないことから経時にわたってクリーニング性能を維持できる利点があることから、画像形成装置の長寿命化に向けて、従来はブレードを用いている中間転写体、二次転写部、及び感光体のクリーニング手段を全てブラシクリーナとすることが考えられる。
しかし、ブラシクリーニング方式ではブレードに比べて密閉性が低く、クリーニング対象のトナーがクリーナをわずかにすり抜けてしまう場合がある。そのため、このすり抜けトナーが他の機能部材に転移して循環し、経時で蓄積されると、画像欠陥などを発生させ信頼性を低下させてしまう。
これに関し、中間転写体のクリーニングにおいて異なる極性のバイアスを印加する2本のブラシロール(導電性ファーブラシ)を用い、中間転写体の回転方向上流側から正極、負極の順に配置することにより、転写残トナーなどの両極の混在したトナーを回収する技術が提案されている(例えば、特許文献1参照)。また、ブラシロールの上流側に設けた帯電ロールに負極性のバイアスを印加し、トナーを負極性に帯電させてから、正極性のバイアスを印加したブラシロールによりクリーニングする技術が提案されている(例えば、特許文献2参照)。
特開2002−229344号公報 特開2001−201949号公報
しかしながら、上記特許文献1の技術では、高湿環境下などで転写率が低下し、中間転写体クリーナへ突入するトナー量が増加した場合などでクリーニング不良が発生すると、クリーナをわずかにすり抜けたトナー極性はマイナスとなりやすく、感光体と中間転写体との間の一次転写部では回収されないため、画質欠陥となって現れてしまう。
一方、特許文献2の技術では、残留トナーが中間転写体クリーナを通過した場合に極性は正極となるため、例えば上記の一次転写部で、その正極性に帯電した残留トナーを感光体のクリーナに回収することも可能となる。しかしこの場合は、ブラシロールが単一であるため、トナーのすり抜け量が多くなって感光体クリーナへ突入するトナー量が増加し、感光体でのクリーニング不良が発生してしまう。
本発明は上記事実を考慮して、ブラシクリーニング方式において、クリーニング手段をわずかにすり抜けたトナーが滞留し蓄積することによるクリーニング不良や画像欠陥を防止し、長寿命で安定した性能を維持することができる画像形成装置を提供することを課題とする。
上記目的を達成するために請求項1に記載の発明は、回転する感光体上に形成された所定の極性のトナー像が表面に一次転写されそのトナー像を二次転写部まで搬送する中間転写体と、前記搬送方向と同方向へ回転移動しつつ前記二次転写部でトナー像を前記中間転写体から記録媒体に二次転写させる二次転写部材と、二次転写後に前記二次転写部材の表面に付着した付着トナーを除去する二次転写部材クリーニング手段と、二次転写後に前記中間転写体の表面に付着したトナーを除去する中間転写体クリーニング手段と、を備える画像形成装置において、前記二次転写部材クリーニング手段は、前記二次転写部材の表面に回転接触し、前記所定の極性と逆極性のバイアスが印加されて、前記付着トナーを除去する第1の二次転写部材ブラシロールと、前記二次転写部材の表面に回転接触し、前記第1の二次転写部材ブラシロールよりも前記二次転写部材の回転方向における下流側に設けられ、前記所定の極性と同極性のバイアスが印加されて、前記付着トナーに前記所定の極性と同極性の電荷を付与する第2の二次転写部材ブラシロールと、を有し、前記中間転写体クリーニング手段は、前記中間転写体の表面に回転接触し、前記第2の二次転写部材ブラシロールを通過したのち、クリーニング時に二次転写時とは逆極性のバイアスを印加されることによって、前記中間転写体に逆転写された前記付着トナーに対して、前記所定の極性と同極性のバイアスを印加する第1の中間転写体ブラシロールと、前記中間転写体の表面に回転接触し、前記第1の中間転写体ブラシロールよりも前記中間転写体の回転方向における下流側に設けられ、前記第1の中間転写体ブラシロールを通過した前記トナーに対して、前記所定の極性と逆極性のバイアスを印加して前記トナーを除去する第2の中間転写体ブラシロールと、を有することを特徴とする。
請求項1に記載の発明では、二次転写部材クリーニング手段に2つの二次転写部材ブラシロールを設け、二次転写部材の回転移動方向における上流側に配置した第1の二次転写部材ブラシロールに、トナー像と逆極性(例えば正極)のバイアスを印加し、下流側に配置した第2の二次転写部材ブラシロールに、トナー像と同極性(例えば負極)のバイアスを印加することにより、二次転写部材クリーニング手段をわずかにすり抜けたトナーは、形成時と同極性(例えば負極)となる。
よって、二次転写部に、トナー像を中間転写体から記録媒体に転写する方向の転写バイアスを印加した場合には、このすり抜けトナーは記録媒体に静電的に転移しないが、例えば形成画像間のインターイメージで転写時とは逆極性のバイアスを印加することより、すり抜けトナーは中間転写体側に転移する。
また、中間転写体クリーニング手段に2つの中間転写体ブラシロールを設け、トナー像の搬送方向(中間転写体に移動方向)における上流側に配置した第1の中間転写体ブラシロールに、トナー像と同極性(例えば負極)のバイアスを印加し、下流側に配置した第2の中間転写体ブラシロールに、トナー像と逆極性(例えば正極)のバイアスを印加することにより、二次転写部から搬送されて中間転写体クリーニング手段に入ったすり抜けたトナーは、第1の中間転写体ブラシロールで形成時と同極性(例えば負極)に再帯電されつつ、ブラシロールの機械的な掻き取り力により中間転写体との付着力が弱められ、形成時と逆極性のバイアスが印加された第2の中間転写体ブラシロールにより確実に回収される。
請求項2に記載の発明は、請求項1記載の画像形成装置において、前記感光体の表面に付着したトナーを除去する感光体クリーニング手段を備え、前記感光体クリーニング手段は、前記感光体の表面に回転接触し、前記所定の極性と逆極性のバイアスが印加されて前記トナーを除去する第1の感光体ブラシロールと、前記感光体の表面に回転接触し、前記第1の感光体ブラシロールよりも前記感光体の回転方向における下流側に設けられ、前記所定の極性と同極性のバイアスが印加されて第2の感光体ブラシロールと、を有することを特徴とする。
請求項2に記載の発明では、中間転写体クリーニング手段でトナーがわずかにすり抜けた場合には、そのすり抜けトナーは形成時と逆極性(例えば正極)になる。よって、このすり抜けトナーが搬送され一次転写部まで戻り、一次転写部で転写時と同極性(トナー像を感光体から中間転写体に転写する方向)の転写バイアスを印加すると、すり抜けトナーは感光体側に転移する。
また、感光体クリーニング手段に2つの感光体ブラシロールを設け、感光体の回転方向における上流側に配置した第1の感光体ブラシロールに、トナー像と逆極性(例えば正極)のバイアスを印加し、下流側に配置した第2の感光体ブラシロールに、トナー像と同極性(例えば負極)のバイアスを印加することにより、感光体上に転移したトナーは、第1の感光体ブラシロールで形成時と逆極性(例えば正極)に再帯電されつつ、ブラシロールの機械的な掻き取り力により感光体との付着力が弱められ、形成時と同極性のバイアスが印加された第2の感光体ブラシロールにより確実に回収される。
また、仮にこの感光体クリーニング手段でトナーがわずかにすり抜けた場合でも、そのすり抜けトナーは形成時と逆極性(例えば正極)であるため、例えば感光体の回転方向下流側に設けられた現像部で現像同時回収することができる。
本発明の画像形成装置は上記構成としたので、クリーニング手段をわずかにすり抜けたトナーが滞留し蓄積することによるクリーニング不良や画像欠陥を防止し、長寿命で安定した性能を維持することができる
以下、図面を参照して本発明の実施形態に係る画像形成装置について説明する。
図1に示されるように、本実施形態の画像形成装置10は、装置内の略中央に、図中の矢印A方向(右回転方向)へ回転駆動する感光体12が設けられている。感光体12の上方には、感光体12の表面を帯電する帯電ロールを備えた帯電装置14が配置され、さらに装置内の上部に位置して、帯電装置14により帯電された感光体12の表面にレーザ光Lを照射し静電潜像を形成する露光装置16が設けられている。
感光体12の右側方には、感光体12上に形成された静電潜像をトナー像に現像するロータリ現像装置18が隣接配置されている。このロータリ現像装置18は、イエロー(Yellow)、マゼンタ(Magenta)、シアン(Cyan)及び黒(Black)の4色のトナー像をそれぞれ形成する現像器20Y、20M、20C、20Kを備えている。
感光体12の下方には、ロータリ現像装置18によって可視化されたトナー像が転写される中間転写ベルト22が設けられており、さらに中間転写ベルト22を挟んで一次転写ロール24が対向配置されている。この感光体12と中間転写ベルト22の接触部が一次転写部T1とされ、一次転写ロール24には正極性の一次転写バイアスが印加される。
感光体12の左側方には、一次転写後に感光体12上に残留する転写残トナーを除去する感光体クリーナ26が隣接配置されている。この感光体クリーナ26は、感光体12の表面に圧接して感光体12の回転方向と反対方向に回転駆動し転写残トナーを擦り取る2本のブラシロール28A、28Bを備えており、さらに、各ブラシロール28A、28Bからトナーを回収する2本の回収ロール30A、30B、及び、各回収ロール30A、30Bからトナーを掻き落とす2個のスクレーパ32A、32Bを備えている。
中間転写ベルト22は、駆動ロール34、二次転写バックアップロール36、及びブラシバックアップロール38に巻き掛けられ、感光体12の回転に同期して同方向に回転移動する。これにより、中間転写ベルト22は、一次転写部T1で一次転写ロール24により感光体12上のトナー像がイエロー、マゼンタ、シアン、黒の順に重ねて一次転写され、この一次転写されたトナー像を下記の二次転写部T2(二次転写ロール44)に向けて搬送する。
中間転写ベルト22の下方には、搬送路40を挟んで搬送ベルト42が設けられている。搬送ベルト42は、二次転写バックアップロール36に対向して配置された二次転写ロール44、及び駆動ロール46に巻き掛けられ、中間転写ベルト22の回転に同期して同方向に回転移動する。この中間転写ベルト22と搬送ベルト42の間が二次転写部T2とされ、二次転写ロール44には負極性の二次転写バイアスが印加される。二次転写ロール44は、二次転写バックアップロール36の補助により、中間転写ベルト22に一次転写されたトナー像を二次転写部T2で用紙Pに二次転写する。また、この二次転写ロール44は、中間転写ベルト22が3回転する間、すなわちイエロー、マゼンタ、シアンの3色のトナー像を搬送する間は中間転写ベルト22から離間しており、黒のトナー像が転写されると中間転写ベルト22に略当接する。
搬送ベルト42を回転支持する二次転写ロール44の左側方には、中間転写ベルト22から搬送ベルト42上に付着するトナーを除去する搬送ベルトクリーナ(二次転写部クリーナ)48が隣接配置されている。搬送ベルトクリーナ48は、上述した感光体クリーナ26と同様に、搬送ベルト42の表面に圧接して搬送ベルト42の回転方向と反対方向に回転駆動し付着トナーを擦り取る2本のブラシロール50A、50B、各ブラシロール50A、50Bからトナーを回収する2本の回収ロール52A、52B、及び、各回収ロール52A、52Bからトナーを掻き落とす2個のスクレーパ54A、54Bを備えている。
中間転写ベルト22を回転支持するブラシバックアップロール38の右側方には、二次転写後に中間転写ベルト22上に残留する転写残トナーを除去する中間転写ベルトクリーナ56が接離可能に設けられている。この中間転写ベルトクリーナ56は、中間転写ベルト22がトナー像を搬送する間は中間転写ベルト22から離間しており、クリーニング時に中間転写ベルト22に当接する。この中間転写ベルトクリーナ56も感光体クリーナ26と同様に、クリーニング時に中間転写ベルト22の表面に圧接しつつ中間転写ベルト22の回転方向と反対方向に回転駆動して転写残トナーを擦り取る2本のブラシロール58A、58B、各ブラシロール58A、58Bからトナーを回収する2本の回収ロール60A、60B、及び、各回収ロール60A、60Bからトナーを掻き落とす2個のスクレーパ62A、62Bを備えている。
画像形成装置10の下部左側には、用紙Pが収納される給紙トレイ64が設けられている。給紙トレイ64の右側近傍には、給紙トレイ64から用紙Pを搬送路40に送り出すフィードロール66、及び、送り出される用紙Pを1枚ずつ捌くリタードロール68が配置されている。
装置内における下部右側には、加熱ロール72及び加圧ロール74を備えた定着装置70と、その右側に一対の排出ロール76、78とが設けられている。この排出ロール76、78と対応する装置右側壁部位には排出口80が形成されており、排出口80の下縁部には、右側方(外側)へ延出された排紙トレイ82が設けられている。また、用紙Pが搬送される搬送路40は、フィードロール66から二次転写部T2、搬送ベルト42上、及び定着装置70を経由して、排出ロール76、78まで延設されている。
次に、本実施形態の画像形成装置10に設けられた各クリーナの各ブラシロールに印加するバイアスの極性について説明する。
本実施形態の感光体クリーナ26、搬送ベルトクリーナ48、及び中間転写ベルトクリーナ56にそれぞれ2本ずつ設けられたブラシロール(クリーニングブラシ)は、導電性を有するロール軸の外周面に、例えばナイロン繊維等からなる多数の導電性ブラシを放射状に植毛して形成したものである。
ここで、図2に示されるように、感光体クリーナ26では、感光体12の回転方向(トナー像の搬送方向)における上流側に配置されたブラシロール28Aに、トナー像と逆極性となるプラス極性のバイアスが印加され、下流側に配置されたブラシロール28Bに、トナー像と同極性となるマイナス極性のバイアスが印加される。
また、搬送ベルトクリーナ48では、搬送ベルト42の回転移動方向における上流側に配置されたブラシロール50Aにプラス極性のバイアスが印加され、下流側に配置されたブラシロール50Bにマイナス極性のバイアスが印加される。
また、中間転写ベルトクリーナ56では、中間転写ベルト22の回転移動方向(トナー像搬送方向)における上流側に配置されたブラシロール58Aにマイナス極性のバイアスが印加され、下流側に配置されたブラシロール58Bにプラス極性のバイアスが印加される。
次に、上記の構成とされた本実施形態の画像形成装置10によるカラー画像形成動作について説明する。
画像形成装置10に画像形成信号が入力されると、感光体12が帯電装置14により一様に帯電され、この帯電された感光体12には、画像形成信号に基づいて露光装置16からレーザ光Lが照射される。このレーザ光Lにより、感光体12の表面が露光され、静電潜像が形成される。感光体12上に形成された静電潜像は、ロータリ現像装置18の現像器20Y、20M、20C、20Kによってイエロー、マゼンタ、シアン、黒のトナー像を現像され、一次転写部T1で中間転写ベルト22に重ねて一次転写される。また、一次転写後に感光体12上に残留する転写残トナーは、感光体クリーナ26のブラシロール28A、28Bによって擦り取られ除去される。
一方、給紙トレイ64に収納された用紙Pは、フィードロール66により送り出され、リタードロール18により捌かれて最上部の用紙Pのみが搬送路40に導かれ、所定のタイミングで二次転写ロール44と二次転写バックアップロール36との間、すなわち二次転写部T2に送り込まれる。この二次転写部T2で、中間転写ベルト22に一次転写されているトナー像が用紙Pに二次転写される。トナー像が転写された用紙Pは、搬送ベルト42に搬送されて定着装置70に導かれ、加熱ロール72と加圧ロール74とによる熱圧力によってトナー像が定着される。そしてこのトナー像の定着により画像形成された用紙Pは、排出ロール76、78により排出口80から排紙トレイ82へ排出される。
また、二次転写後に中間転写ベルト22の画像領域に残留した転写残トナーは、中間転写ベルトクリーナ56のブラシロール58A、58Bによって擦り取られ除去され、搬送ベルト42に付着したトナーは、搬送ベルトクリーナ48のブラシロール50A、50Bよって擦り取られ除去される。以上の動作により、画像形成装置10によって用紙にカラー画像が形成される。
次に、本実施形態の画像形成装置10による作用について説明する。
画像形成装置10では、二次転写部T2で中間転写ベルト22から搬送ベルト42へ転移(付着)したトナーTNAが搬送ベルト42の回転移動に伴い搬送ベルトクリーナ48に入ると、回転するブラシロール58A、58Bの機械的な掻き取り力により搬送ベルト42から除去される。ここで、搬送ベルトクリーナ48に除去されずにわずにすり抜けたトナーがあった場合、そのトナーTNBはブラシロール50Bからマイナス極性のバイアスを印加されることでマイナス極性に帯電する。
続いて、二次転写部T2に、形成画像(画像領域)間のインターイメージ(非画像領域)で転写時とは逆極性となるプラス極性のバイアスを印加すると、トナーTNBは搬送ベルト42上から中間転写ベルト22に逆転写される。
この中間転写ベルト22に転移したトナーTNBが中間転写ベルト22の回転移動に伴い中間転写ベルトクリーナ56に入ると、ブラシロール58Aからマイナス極性のバイアスを印加されることでマイナス極性に再帯電されつつ、回転するブラシロール58Aの機械的な掻き取り力により中間転写ベルト22との付着力が弱められ、プラス極性のバイアスが印加された下流側のブラシロール58Bにより良好に除去される。
また、この中間転写ベルトクリーナ56に除去されずにわずにすり抜けたトナーがあった場合、そのトナーTNCはブラシロール58Bからプラス極性のバイアスを印加されることでプラス極性に帯電する。
トナーTNCが中間転写ベルト22の回転移動に伴って一次転写部T1まで戻り、一次転写部T1で転写時と同極性となるプラス極性の転写バイアスを印加すると、トナーTNCは中間転写ベルト22上から感光体12に逆転写される。
この感光体12に転移したトナーTNCが感光体12の回転に伴い感光体クリーナ26に入ると、ブラシロール28Aからマイナス極性のバイアスを印加されることでマイナス極性に再帯電されつつ、回転するブラシロール28Aの機械的な掻き取り力により感光体12との付着力が弱められ、プラス極性のバイアスが印加された下流側のブラシロール28Bにより良好に除去される。
また、仮にこの感光体クリーナ26でトナーがわずかにすり抜けた場合でも、そのすり抜けトナーTNDはブラシロール28Bからプラス極性のバイアスを印加されることでプラス極性に帯電するため、感光体12の回転方向下流側に設けられたロータリ現像装置18で現像同時回収することができる。
以上説明したように、本実施形態の画像形成装置10では、搬送ベルト42に付着したトナー(トナーTNA)が搬送ベルトクリーナ48をわずかにすり抜けてしまっても、そのすり抜けトナー(トナーTNB)を中間転写ベルト22に転移させて中間転写ベルトクリーナ56により良好に除去、回収することができる。また、中間転写ベルトクリーナ56をわずかにすり抜けてしまっても、そのすり抜けトナー(トナーTNC)を感光体12に転移させて感光体クリーナ26により良好に除去、回収することができる。さらに、感光体クリーナ26をわずかにすり抜けてしまっても、そのすり抜けトナー(トナーTND)をロータリ現像装置18で現像同時回収することができる。
したがって、上述したように感光体12、中間転写ベルト22、及び搬送ベルト42(二次転写部)の各クリーナを全てブラシクリーニング方式とした画像形成装置10において、クリーナをわずかにすり抜けたトナーが滞留し蓄積することによるクリーニング不良や画像欠陥を防止することができ、長寿命で安定した性能を維持することができる。
以上、本発明を上述した特定の実施形態により詳細に説明したが、本発明はその実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の形態が実施可能である。
本発明の一実施形態に係る画像形成装置の全体構成を示す構成図である。 本発明の一実施形態に係る感光体クリーナ、搬送ベルトクリーナ、及び中間転写ベルトクリーナを示す拡大構成図である。
符号の説明
10 画像形成装置
22 中間転写ベルト(中間転写体)
26 感光体クリーナ(感光体クリーニング手段)
28A ブラシロール(第1の感光体ブラシロール)
28B ブラシロール(第2の感光体ブラシロール)
42 搬送ベルト(二次転写部材)
44 二次転写ロール
48 搬送ベルトクリーナ(二次転写部材クリーニング手段)
50A ブラシロール(第1の二次転写部材ブラシロール)
50B ブラシロール(第1の二次転写部材ブラシロール)
56 中間転写ベルトクリーナ(中間転写体クリーニング手段)
58A ブラシロール(第1の中間転写体ブラシロール)
58B ブラシロール(第2の中間転写体ブラシロール)
P 用紙(記録媒体)
TNA トナー
TNB トナー
TNC トナー
TND トナー

Claims (2)

  1. 回転する感光体上に形成された所定の極性のトナー像が表面に一次転写されそのトナー像を二次転写部まで搬送する中間転写体と、前記搬送方向と同方向へ回転移動しつつ前記二次転写部でトナー像を前記中間転写体から記録媒体に二次転写させる二次転写部材と、
    二次転写後に前記二次転写部材の表面に付着した付着トナーを除去する二次転写部材クリーニング手段と、
    二次転写後に前記中間転写体の表面に付着したトナーを除去する中間転写体クリーニング手段と、を備える画像形成装置において、
    前記二次転写部材クリーニング手段は、
    前記二次転写部材の表面に回転接触し、前記所定の極性と逆極性のバイアスが印加されて、前記付着トナーを除去する第1の二次転写部材ブラシロールと、
    前記二次転写部材の表面に回転接触し、前記第1の二次転写部材ブラシロールよりも前記二次転写部材の回転方向における下流側に設けられ、前記所定の極性と同極性のバイアスが印加されて、前記付着トナーに前記所定の極性と同極性の電荷を付与する第2の二次転写部材ブラシロールと、を有し、
    前記中間転写体クリーニング手段は、
    前記中間転写体の表面に回転接触し、前記第2の二次転写部材ブラシロールを通過したのち、クリーニング時に二次転写時とは逆極性のバイアスを印加されることによって、前記中間転写体に逆転写された前記付着トナーに対して、前記所定の極性と同極性のバイアスを印加する第1の中間転写体ブラシロールと、
    前記中間転写体の表面に回転接触し、前記第1の中間転写体ブラシロールよりも前記中間転写体の回転方向における下流側に設けられ、前記第1の中間転写体ブラシロールを通過した前記トナーに対して、前記所定の極性と逆極性のバイアスを印加して前記トナーを除去する第2の中間転写体ブラシロールと、
    を有することを特徴とする画像形成装置。
  2. 前記感光体の表面に付着したトナーを除去する感光体クリーニング手段を備え、
    前記感光体クリーニング手段は、
    前記感光体の表面に回転接触し、前記所定の極性と逆極性のバイアスが印加されて前記トナーを除去する第1の感光体ブラシロールと、
    前記感光体の表面に回転接触し、前記第1の感光体ブラシロールよりも前記感光体の回転方向における下流側に設けられ、前記所定の極性と同極性のバイアスが印加されて第2の感光体ブラシロールと、
    を有することを特徴とする請求項1記載の画像形成装置。
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