JP4858324B2 - 画像形成装置 - Google Patents

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Description

本発明は、複写機,プリンタ,ファクシミリ、これらの複合機などの画像形成装置に係り、特に、トナー像を保持して移動する像保持部材からトナー像を転写させた後に、この像保持部材の表面に残留するトナー等の残留物をクリーニング装置によって除去するにあたり、移動する像保持部材の表面に2つのブラシ部材を接触させて、この像保持部材の表面に残留するトナー等の残留物を除去する場合に、ブラシの接触によって像保持部材の表面が傷ついたり、トナー等の残留物が像保持部材の表面に付着してフィルミングが発生したりするのを防止しながら、トナー等の残留物を像保持部材の表面から適切に除去できるようにした点に特徴を有するものである。
複写機,プリンタ,ファクシミリ、これらの複合機などの画像形成装置においては、トナー像を保持して移動する像保持部材、例えば、トナー像が形成される感光体や、感光体に形成されたトナー像が転写される中間転写体において、このような像保持部材からトナー像を記録媒体等に転写させた後、この像保持部材の表面に残留しているトナー等の残留物をクリーニング装置によって除去することが行われている。
ここで、上記のようにトナー像を転写させた後における像保持部材の表面に残留しているトナー等の残留物を除去するにあたり、従来においては、一般に板状になったクリーニングブレードを像保持部材の表面に圧接させて、像保持部材の表面に残留しているトナー等の残留物を除去するようにしていた。
しかし、このようにクリーニングブレードを像保持部材の表面に圧接させてトナー等の残留物を除去するようにした場合、クリーニングブレードが次第に摩耗してクリーニング性能が低下したり、像保持部材が摩耗してその寿命が短くなったりするなどの問題があった。
また、従来においては、特許文献1〜3に示されるように、移動する像保持部材の表面に2つのブラシローラを接触させて回転させ、この2つのブラシローラにおけるブラシによって像保持部材の表面に残留するトナー等の残留物を除去するようにしたものが提案されている。
しかし、このように2つのブラシローラを移動する像保持部材の表面に接触させて回転させ、この像保持部材の表面に残留するトナー等の残留物を十分に除去するにあたり、像保持部材の表面に対して接触させる2つのブラシローラにおけるブラシの圧力を高くすると、ブラシとの接触によって像保持部材の表面が傷ついたり、トナー等の残留物が像保持部材の表面に付着してフィルミングが発生したりするという問題があった。
そして、特許文献1においては、像保持部材の移動方向上流側において接触するブラシローラにおけるブラシ繊維1本当りの像保持部材に対する押圧力を、像保持部材の移動方向下流側において接触するブラシローラにおけるブラシ繊維1本当りの像保持部材に対する押圧力よりも大きくして、像保持部材の表面が傷ついたりするのを防止することが提案されている。
また、特許文献2においては、像保持部材の移動方向上流側において接触する第1のブラシローラにより、像保持部材の表面における残留量が少ない一方の極性のトナーを静電的に吸引しながら掻き取る一方、像保持部材の移動方向下流側において接触する第2のブラシローラにより、像保持部材の表面における残留量が多い他方の極性のトナーを静電的に吸引しながら掻き取るようにして、像保持部材の表面にトナーがフィルミングされるのを防止することが提案されている。
また、特許文献3においては、2つのブラシローラと接触するようにして回収ローラを設け、この回収ローラに交番電界を作用させて、2つのブラシローラからトナーや紙粉等を回収させることが提案されている。
しかし、上記の特許文献1〜3の何れのものにおいても、依然として、2つのブラシローラによって像保持部材の表面に残留するトナー等の残留物を十分に除去することが困難であり、特に、高速で画像形成を行う場合において、トナーの外添剤などの残留物を像保持部材の表面から十分に回収することができないという問題があった。
特開2005−17416号公報 特開2005−275086号公報 特開平5−27651号公報
本発明は、トナー像を保持して移動する像保持部材からトナー像を転写させた後に、この像保持部材の表面に残留するトナー等の残留物をクリーニング装置によって除去する場合における上記のような問題を解決することを課題とするものである。
そして、本発明においては、上記のように移動する像保持部材の表面に2つのブラシ部材を接触させて、この像保持部材の表面に残留するトナー等の残留物を除去するにあたり、ブラシの接触によって像保持部材の表面が傷ついたり、トナー等の残留物が像保持部材の表面に付着してフィルミングが発生したりするのを防止しながら、トナー等の残留物を像保持部材の表面から適切に除去できるようにすることを課題とするものである。
本発明に係る画像形成装置においては、上記のような課題を解決するため、トナー像を保持して移動する像保持部材からトナー像を転写させた後に、この像保持部材の表面に残留する残留物を除去するクリーニング装置が設けられた画像形成装置において、上記のクリーニング装置に、移動する像保持部材の表面に接触させる2つのブラシ部材を設け、像保持部材の移動方向上流側において接触する第1ブラシ部材によって像保持部材の表面に残留する残留物を一定の極性に帯電させる一方、像保持部材の移動方向下流側において接触する第2ブラシ部材によって上記のように帯電された残留物を像保持部材の表面から回収させるにあたり、上記の第1ブラシ部材におけるブラシ繊維1本当りが像保持部材から受ける力をf1、上記の第2ブラシ部材におけるブラシ繊維1本当りが像保持部材から受ける力をf2、上記の第1ブラシ部材が単位時間当たりに像保持部材から受ける力をF1、上記の第2ブラシ部材が単位時間当たりに像保持部材から受ける力をF2とした場合、f1<f2及びF1>F2の条件を満たすようにした。
ここで、上記の第1ブラシ部材によって像保持部材の表面に残留する残留物を一定の極性に帯電させるにあたっては、一般に、像保持部材の表面に残留する残留物をトナーの帯電極性と同極性に帯電させ、このようにトナーと同極性に帯電された残留物を上記の第2ブラシ部材によって像保持部材の表面から回収させるようにする。
そして、上記のように第1ブラシ部材によって像保持部材の表面に残留する残留物を一定の極性に帯電させる一方、像保持部材の移動方向下流側において接触する第2ブラシ部材によって上記のように帯電された残留物を像保持部材の表面から回収させるにあたっては、第1ブラシ部材に像保持部材の表面に残留する残留物を所定の極性に帯電させる帯電用バイアス電源を設けると共に、上記の第2ブラシ部材に上記のように帯電された残留物を像保持部材の表面から回収させる回収用バイアス電源を設けるようにすることができる。
また、上記の画像形成装置において、上記の第1ブラシ部材及び第2ブラシ部材におけるブラシ繊維1本当りが像保持部材から受ける力f(N)は、像保持部材に対するブラシの食い込み量をK(m)、ブラシ繊維のヤング率をE(N/m2)、ブラシの繊維径をD(m)、ブラシの繊維長をL(m)とした場合、
f(N)=(3π/64)×K×E×D4×L-3
で表わされる。
なお、上記の式は、ブラシ部材におけるブラシを片持ち梁と仮定し、ブラシ繊維1本当りが像保持部材から受ける力fを片持ち梁の先端に加わる荷重とし、ブラシの食い込み量Kを片持ち梁の先端のたわみ量として算出したものである。
また、上記の第1ブラシ部材及び第2ブラシ部材が単位時間当たりに像保持部材から受ける力F(N/s)は、ブラシの繊維密度をM(本/m2)、ブラシと像保持部材とが当接する部分における相対速度をU(m/s)、ブラシと像保持部材とが当接する部分の幅をN(m)とした場合、
F(N/s)=f×M×U×N
で表わされる。
そして、上記の画像形成装置において、上記のように第1ブラシ部材におけるブラシ繊維1本当りが像保持部材から受ける力f1を、第2ブラシ部材におけるブラシ繊維1本当りが像保持部材から受ける力f2よりも小さくする(f1<f2)と共に、上記の第1ブラシ部材が単位時間当たりに像保持部材から受ける力F1を、第2ブラシ部材が単位時間当たりに像保持部材から受ける力F2よりも大きくする(F1>F2)にあたっては、例えば、上記の第1ブラシ部材に、ブラシの繊維密度が第2ブラシ部材におけるブラシの繊維密度よりも大きいものを用いるようにしたり、ブラシの繊維径が第2ブラシ部材におけるブラシの繊維径よりも小さくものを用いるようにしたりすることができる。
本発明の画像形成装置においては、上記のようにトナー像を転写させた後の像保持部材の表面に2つのブラシ部材を接触させて、像保持部材の表面に残留するトナー等の残留物を除去するにあたり、像保持部材の移動方向上流側において接触する第1ブラシ部材によって像保持部材の表面に残留する残留物を一定の極性に帯電させる一方、像保持部材の移動方向下流側において接触する第2ブラシ部材によって上記のように帯電された残留物を像保持部材の表面から回収させるようにしたため、転写後の像保持部材の表面に残留するトナーやその外添剤等の残留物が像保持部材の表面から適切に除去されるようになる。
また、本発明の画像形成装置においては、上記のように第1ブラシ部材が単位時間当たりに像保持部材から受ける力F1を、第2ブラシ部材が単位時間当たりに像保持部材から受ける力F2よりも大きくしたため、この第1ブラシ部材によって像保持部材の表面に残留する残留物全体が均一に所定の極性に帯電されるようになり、このように帯電された残留物が上記の第2ブラシ部材によって適切に回収されるようになる。
また、この第1ブラシ部材におけるブラシ繊維1本当りが像保持部材から受ける力f1を、第2ブラシ部材におけるブラシ繊維1本当りが像保持部材から受ける力f2よりも小さくしたため、像保持部材の表面に残留する残留物がこの第1ブラシ部材により掻き取られて飛散するのが防止されると共に、残留物が第1ブラシ部材における各ブラシにより像保持部材の表面に強く押し付けられて像保持部材の表面にフィルミングされるのが防止され、上記の第2ブラシ部材によって像保持部材の表面に残留する残留物がさらに効率よく回収されるようになる。
次に、この発明の実施形態に係る画像形成装置を添付図面に基づいて具体的に説明する。なお、本発明に係る画像形成装置は、下記の実施形態に示したものに限定されず、その要旨を変更しない範囲において適宜変更して実施できるものである。
この実施形態の画像形成装置においては、図1に示すように、その装置本体1内に4つのイメージングカートリッジ10A〜10Dを装着させるようにしている。
ここで、上記の各イメージングカートリッジ10A〜10Dにおいては、回転するドラム状の感光体11と、この感光体11の表面を帯電させる帯電装置12と、帯電された感光体11の表面に画像情報に応じた露光を行って感光体11の表面に静電潜像を形成する露光装置13と、上記の感光体11の表面に形成された静電潜像にトナーを供給してトナー像を形成する現像装置14と、感光体11の表面に形成されたトナー像を中間転写ベルト2に転写させた後の感光体11の表面にクリーニングブレード15aを圧接させて感光体11の表面に残留するトナー等の残留物を除去する第1クリーニング装置15が設けられている。
そして、この実施形態に係る画像形成装置において、フルカラーの画像形成を行うにあたっては、上記の各イメージングカートリッジ10A〜10Dにおける各現像装置14に、黒色,黄色,マゼンダ色,シアン色の異なった色彩のトナーを収容させ、各イメージングカートリッジ10A〜10Dにおいて、各感光体11の表面にそれぞれの色彩のトナー像を形成するようにしている。
次いで、このように各イメージングカートリッジ10A〜10Dにおける各感光体11の表面に形成された各色彩のトナー像を、ローラ2aに架け渡されて回転移動する中間転写ベルト2に順々に転写させて、この中間転写ベルト2の上にフルカラーのトナー像を形成する一方、各感光体11の表面に残留するトナー等の残留物を上記の第1クリーニング装置15によって除去するようにしている。
そして、給紙ローラ3により記録媒体Sを給紙し、タイミングローラ4によってこの記録媒体Sを適当なタイミングで上記の中間転写ベルト2と転写ローラ5との間に導き、中間転写ベルト2上に形成された上記のフルカラーのトナー像をこの記録媒体Sに転写させ、このようにフルカラーのトナー像が転写された記録媒体Sを定着装置6に導き、上記のフルカラーのトナー像を記録媒体Sに定着させた後、この記録媒体Sを排紙ローラ7により排紙させるようにしている。
また、上記のように中間転写ベルト2上に形成されたフルカラーのトナー像を記録媒体Sに転写させた場合に、記録媒体Sに転写されずに中間転写ベルト2の表面に残ったトナー等の残留物を第2クリーニング装置30によって中間転写ベルト2から除去するようにしている。
ここで、この実施形態においては、図1及び図2に示すように、上記のように記録媒体Sに転写されずに中間転写ベルト2の表面に残ったトナー等の残留物を除去する第2クリーニング装置30に、2つのブラシ部材として、上記の中間転写ベルト2の表面に接触して回転する2つのブラシローラ31,32を設け、この2つのブラシローラ31,32におけるブラシ31a,32aが上記の中間転写ベルト2の表面に接触する位置において、各ブラシローラ31,32が中間転写ベルト2と逆方向に移動するように回転させている。
そして、上記の中間転写ベルト2の移動方向上流側において接触する第1ブラシローラ31に対して、帯電用バイアス電源33から上記のトナーの帯電極性と同極性の帯電用バイアス電圧を印加させ、この第1ブラシローラ31により、上記の中間転写ベルト2の表面に残留するトナー等の残留物をトナーと同極性に帯電させるようにしている。
また、上記の中間転写ベルト2の移動方向下流側において接触する第2ブラシローラ32に対しては、回収用バイアス電源34から回収ローラ35を通してトナーの帯電極性と逆極性の回収用バイアス電圧を印加させ、上記のように帯電されたトナー等の残留物を、この第2ブラシローラ32に電気的に吸引させると共に、この第2ブラシローラ32におけるブラシ32aによってトナー等の残留物を、中間転写ベルト2の表面からこの第2ブラシローラ32に回収させるようにしている。
そして、このように第2ブラシローラ32に回収されたトナー等の残留物を、さらに上記の回収ローラ35に電気的に吸引させて回収し、この回収ローラ35にブレード36を圧接させて、この回収ローラ35から回収された残留物を除去するようにしている。
また、このようにして中間転写ベルト2の表面に残留するトナー等の残留物を、上記の第1ブラシローラ31と第2ブラシローラ32とによって中間転写ベルト2の表面から除去するにあたり、上記の第1ブラシローラ31におけるブラシ繊維1本当りが中間転写ベルト2から受ける力f1を、第2ブラシローラ32におけるブラシ繊維1本当りが中間転写ベルト2から受ける力f2よりも小さくすると共に、第1ブラシローラ31が単位時間当たりに中間転写ベルト2から受ける力F1を、第2ブラシローラ32が単位時間当たりに中間転写ベルト2から受ける力F2よりも大きくしている。
このようにすると、前記のように中間転写ベルト2の表面に残留するトナー等の残留物がこの第1ブラシローラ31により掻き取られて飛散したり、この残留物が第1ブラシローラ31の各ブラシ31aにより中間転写ベルト2の表面に強く押し付けられてフィルミングされるのが防止されると共に、中間転写ベルト2の表面に残留するトナー等の残留物全体が、この第1ブラシローラ31によって均一に所定の極性に帯電されるようになり、このように帯電された残留物が上記の第2ブラシローラ32によって適切に回収されるようになる。
なお、この実施形態においては、中間転写ベルト2の表面に残ったトナー等の残留物を除去する2つのブラシ部材として、それぞれ中間転写ベルト2の表面に接触して回転するブラシローラ31,32を用いるようにしたが、中間転写ベルト2の表面に残ったトナー等の残留物を除去するのに使用するブラシ部材はこのようなものに限定されず、図示していないが、上記のブラシローラ31,32の少なくとも一方を、基材にブラシを植設させた通常のブラシ部材に変更させ、このブラシ部材におけるブラシを上記の中間転写ベルトの表面に接触させるようにすることも可能である。
また、この実施形態においては、中間転写ベルト2の表面に残留するトナー等の残留物を除去する第2クリーニング装置30だけを上記のように構成したが、に、2つのブラシローラ31,32を設けるようにしたが、上記の各感光体11の表面に残留するトナー等の残留物を除去させる各第1クリーニング装置15についても、上記の第2クリーニング装置30と同様に構成することが可能である。
次に、負帯電トナーを用いた市販の複写機(コニカミノルタ社製:BizhubC450)を改造し、中間転写ベルトの表面に残ったトナー等の残留物を除去する第2クリーニング装置に、上記の実施形態に示すように、中間転写ベルトの表面に接触して回転する2つのブラシローラを設けるようにした。
そして、中間転写ベルトの移動方向上流側において接触する第1ブラシローラに対して、帯電用バイアス電源からトナーと同極性の(−)の帯電用バイアス電圧を印加させて、この第1ブラシローラから中間転写ベルトに−50μAの電流が流れるようにして、中間転写ベルトの表面に残留するトナー等の残留物を(−)に帯電させるようにした。
一方、中間転写ベルトの移動方向下流側において接触する第2ブラシローラに対しては、回収用バイアス電源から回収ローラを通してトナーの帯電極性と逆極性の(+)の回収用バイアス電圧を印加させ、この第2ブラシローラから中間転写ベルトに+50μAの電流が流れるようにして、上記のように(−)に帯電されたトナー等の残留物をこの第2ブラシローラによって回収するようにした。
また、上記の2つのブラシローラを中間転写ベルトの表面に接触させて回転させるにあたり、これらのブラシローラを中間転写ベルトの表面に接触させて回転させる条件を、下記の表1のブラシ条件A〜Jに示すように、ブラシ繊維のヤング率E(N/m2)、ブラシの繊維径D(m)、ブラシの繊維長L(m)、ブラシの食い込み量K(m)、ブラシの繊維密度M(本/m2)、ブラシと中間転写ベルトとが当接する部分の幅N(m)、ブラシと中間転写ベルトとが当接する部分における相対速度U(m/s)を変更させて、ブラシ繊維1本当りが像保持部材から受ける力f(N)及びブラシ全体が単位時間当たりに像保持部材から受ける力F(N/s)を変更させるようにした。
Figure 0004858324
そして、中間転写ベルトの移動方向上流側における第1ブラシローラと、中間転写ベルトの移動方向下流側における第2ブラシローラとを、中間転写ベルトの表面に接触させて回転させるにあたり、下記の表2の実験1〜9に示すように、第1ブラシローラにおけるブラシ条件を上記のブラシ条件A〜Iに変更させる一方、第2ブラシローラにおけるブラシ条件を上記のブラシ条件Jにし、第1ブラシローラのブラシ繊維1本当りが中間転写ベルトから受ける力f1と、第2ブラシローラのブラシ繊維1本当りが中間転写ベルトから受ける力f2との大小、第1ブラシローラが単位時間当たりに中間転写ベルトから受ける力F1と、第2ブラシローラが単位時間当たりに中間転写ベルトから受ける力F2との大小を求めると共に、10万枚のベタ画像の画像形成を行い、第1ブラシローラにおける残留物の飛散状態及び中間転写ベルトの表面における残留物の回収性能を評価し、その結果を、下記の表2に合わせて示した。
ここで、第1ブラシローラにおける残留物の飛散状態の評価については、第1ブラシローラ周辺における残留物の飛散状態を調べ、飛散がないか、微量である場合を○、飛散が多い場合を×で示した。
また、中間転写ベルトの表面における残留物の回収性能の評価については、中間転写ベルトの表面に残留する残留物の量を調べ、残留物の量が少ない場合を○、残留物の量が多い場合を×で示した。
Figure 0004858324
この結果、上記のように中間転写ベルトの移動方向上流側において接触する第1ブラシローラにより中間転写ベルトの表面に残留するトナー等の残留物を帯電させ、このように帯電されたトナー等の残留物を中間転写ベルトの移動方向下流側において接触する第2ブラシローラによって中間転写ベルトから回収するにあたり、本発明のように、第1ブラシローラのブラシ繊維1本当りが中間転写ベルトから受ける力f1と、第2ブラシローラのブラシ繊維1本当りが中間転写ベルトから受ける力f2とがf1<f2の条件を満たすと共に、第1ブラシローラが単位時間当たりに中間転写ベルトから受ける力F1と、第2ブラシローラが単位時間当たりに中間転写ベルトから受ける力F2とがF1>F2の条件を満たす実験4〜9においては、第1ブラシローラにおける残留物の飛散が抑制されると共に、中間転写ベルトの表面における残留物の回収性能も良好であった。
本発明の一実施形態に係る画像形成装置を示した概略説明図である。 同実施形態の画像形成装置において、転写後における中間転写ベルトの表面に残留するトナー等の残留物を、2つのブラシローラが設けられた第2クリーニング装置によって中間転写ベルトから除去する状態を示した概略説明図である。
符号の説明
1 装置本体
2 中間転写ベルト(像保持部材)
2a ローラ
3 給紙ローラ
4 タイミングローラ
5 転写ローラ
6 定着装置
7 排紙ローラ
10A〜10D イメージングカートリッジ
11 感光体
12 帯電装置
13 露光装置
14 現像装置
15 第1クリーニング装置
15a クリーニングブレード
30 第2クリーニング装置
31 第1ブラシローラ(第1ブラシ部材)
31a ブラシ
32 第2ブラシローラ(第2ブラシ部材)
32a ブラシ
33 帯電用バイアス電源
34 回収用バイアス電源
35 回収ローラ
36 ブレード
S 記録媒体

Claims (5)

  1. トナー像を保持して移動する像保持部材からトナー像を転写させた後に、この像保持部材の表面に残留する残留物を除去するクリーニング装置が設けられた画像形成装置において、上記のクリーニング装置に、移動する像保持部材の表面に接触させる2つのブラシ部材を設け、像保持部材の移動方向上流側において接触する第1ブラシ部材によって像保持部材の表面に残留する残留物を一定の極性に帯電させる一方、像保持部材の移動方向下流側において接触する第2ブラシ部材によって上記のように帯電された残留物を像保持部材の表面から回収させるにあたり、上記の第1ブラシ部材におけるブラシ繊維1本当りが像保持部材から受ける力をf1、上記の第2ブラシ部材におけるブラシ繊維1本当りが像保持部材から受ける力をf2、上記の第1ブラシ部材が単位時間当たりに像保持部材から受ける力をF1、上記の第2ブラシ部材が単位時間当たりに像保持部材から受ける力をF2とした場合、f1<f2及びF1>F2の条件を満たすようにしたことを特徴とする画像形成装置。
  2. 請求項1に記載の画像形成装置において、上記の第1ブラシ部材によって像保持部材の表面に残留する残留物をトナーの帯電極性と同極性に帯電させることを特徴とする画像形成装置。
  3. 請求項1又は請求項2に記載の画像形成装置において、上記の第1ブラシ部材に像保持部材の表面に残留する残留物を所定の極性に帯電させる帯電用バイアス電源を設けると共に、上記の第2ブラシ部材に上記のように帯電された残留物を像保持部材の表面から回収させる回収用バイアス電源を設けたことを特徴とする画像形成装置。
  4. 請求項1〜請求項3の何れか1項に記載の画像形成装置において、上記の第1ブラシ部材におけるブラシの繊維密度が第2ブラシ部材におけるブラシの繊維密度よりも大きいことを特徴とする画像形成装置。
  5. 請求項1〜請求項4の何れか1項に記載の画像形成装置において、上記の第1ブラシ部材におけるブラシの繊維径が第2ブラシ部材におけるブラシの繊維径よりも小さいことを特徴とする画像形成装置。
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