JP6439727B2 - クリーニング装置及び画像形成装置 - Google Patents

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Description

本発明は、残留トナーを除去するための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。
一般的な画像形成装置としては、例えば、電荷を持たない感光体を一様に帯電させ(帯電工程)、電荷を帯びた感光体表面に、コピー原稿に基づいたレーザー光を照射して、感光体表面に原稿の潜像を形成し(露光工程)、潜像をトナーで可視像化し(現像工程)、可視像化することによって形成されたトナー像を、中間転写ベルトに載置された用紙等の記録媒体に転写し(転写工程)、転写したトナー像を記録媒体に定着させる(定着工程)、といった5つのプロセスからなる電子写真方式のものがよく知られている。
記録媒体にトナー像が転写された後の中間転写ベルトにはトナーが残留するため、次の画像形成処理の前に当該残留トナーを除去する必要がある。このため、画像形成装置においては、残留したトナーを除去するためのクリーニング装置が種々提案され(例えば、下記の特許文献1参照)、そして実用化されている。
クリーニング装置は、例えば、中間転写ベルトの表面を清掃するファーブラシローラーと、ファーブラシローラーに付着したトナーを回収する回収ローラーと、回収ローラーの周面に当接し、回収ローラーによって回収されたトナーを掻き落とすためのクリーニングブレードと、クリーニングブレードにより掻き落とされたトナーを一時的に収容するトナー収容部と、を備える。
クリーニングブレードにより掻き落とされたトナーはトナー収容部に移動し、トナー収容部に移動したトナーは搬送スクリューによって、クリーニング装置の外部に搬送される。また、クリーニング装置には、クリーニングブレードにより掻き落とされたトナーがファーブラシローラー側に逆流するのを防止するために、柔軟性を有するシール部材が回収ローラーの表面に接触した状態で設けられているものもある。
特開2007−249123号公報
しかしながら、シール部材は回収ローラーに接触しているため、トナー収容部におけるトナー量が増加してトナーが堆積すると、堆積したトナーによってシール部材に圧が加わり、トナーが中間転写ベルト側に逆流してくることがある。最悪の場合、記録媒体を汚してしまうなどのトナー落ちという現象が発生する。
トナーの堆積を防止するものとしては、短冊状に配列された複数の弾性片からなるトナー崩しシートを設け、トナーを掻き取り、トナー収容部に堆積することによってできたトナーの山を崩すことが挙げられる(例えば、上記の特許文献1を参照)。
しかしながら、このようなシートを設けただけでは、トナーを掻き取れない部分があり、トナーの山を完全には崩すことができず、トナー収容部においてトナーが堆積することがある。
本発明は、上記の事情に鑑みなされたものであり、トナー収容部におけるトナーの堆積を的確に防止し、トナー落ちが発生するのを効果的に防ぐことを目的とする。
本発明の一局面に係るクリーニング装置は、像担持体の幅方向に延びる第1回転軸周りに、当該像担持体に接触しながら回転して、当該像担持体上に残留するトナーを除去する除去ローラーと、前記第1回転軸の延びる方向に平行な第2回転軸周りに回転しながら前記除去ローラーに接触し、前記除去ローラー上のトナーを前記除去ローラーから更に回収する回収ローラーと、前記第2回転軸の延びる方向と平行に延び、前記回収ローラーに接触して、前記回収ローラー上のトナーを掻き取るクリーニングブレードと、前記除去ローラー及び前記回収ローラーからは前記第1及び第2回転軸に平行に延設されるシール部材によって仕切られ、前記回収ローラーにより回収されて前記クリーニングブレードにより掻き取られたトナーを収容するトナー収容部と、前記トナー収容部内に配設され、前記第1回転軸の延びる方向と平行に第3回転軸周りに回転することで、当該第3回転軸周りに設けられた螺旋状羽根により、当該第3回転軸の延びる方向にトナーを搬送する搬送スクリューと、前記トナー収容部に滞留したトナーを崩すトナー崩し部材とを備え、前記トナー崩し部材は、前記第3回転軸の延びる方向と平行に延び、前記搬送スクリューよりも上方に配置される支持部と、前記支持部から前記搬送スクリューに向かって延設され、先端部が前記搬送スクリューの前記第3回転軸よりも下方に配置され、前記搬送スクリューの回転に従動して前記螺旋状羽根により揺動される複数の弾性片とを含んで構成され、当該弾性片の前記支持部側部分である基端部は、前記搬送スクリューの前記第3回転軸と平行に延びる方向に配設される複数の前記螺旋状羽根のピッチよりも狭い幅とされて当該各螺旋状羽根間に入り込みが可能とされ、当該弾性片の先端部は、当該基端部よりも幅広とされている。
また、本発明の一局面に係る画像形成装置は、前記像担持体を備える画像形成部と、前記クリーニング装置を備え、前記像担持体上の残留トナーを前記クリーニング装置により除去するものである。
本発明によれば、搬送スクリューが回転すると、トナー崩し部材の複数の弾性片が搬送スクリューの羽根により揺動され、この揺動にともなって、各弾性片によりトナー収容部内に滞留したトナーが崩される。そして、弾性片の先端部は、当該弾性片の基端部よりも幅広であり、滞留したトナーに接触する面積が大きいため、トナー収容部に滞留しているトナーを確実に崩すことができる。また、当該弾性片は、搬送スクリューの複数の螺旋状羽根の間に入り込むため、当該複数の螺旋状羽根の間に滞留したトナーに的確に接触して、トナーを効果的に崩すことができる。これにより、トナー収容部におけるトナーの堆積を的確に防止し、トナー落ちが発生するのを効果的に防ぐことができる。
本発明の実施形態に係る画像形成装置の構造を示した模式的な部分断面正面図である。 転写ユニット及びその周辺の構成を示す断面図である。 転写ユニットの構成を示す斜視図である。 クリーニング装置及びその周辺の構成を示す断面図である。 クリーニング装置の構成を示す斜視図である。 クリーニング装置の構成を示す部分断面斜視図である。 ファーブラシローラー及び回収ローラーを取り外したクリーニング装置を示した図である。 (A)は、搬送スクリューを示した図であり、(B)は、トナー崩しシートを示した図である。 (A)は、貼り合わせてないトナー崩しシートと揺動支軸調整シートとを示した斜視図であり、(B)は、揺動支軸調整シートが貼り付けられたトナー崩しシートを示した図である。 弾性片が羽根の間に配置されている状態を模式的に示した図である。 (A)は、弾性片が羽根の間に収まっている状態を示した図であり、(B)は、弾性片が搬送スクリューの羽根の上に乗り上がっている状態を示した図である。
以下、本発明に係るクリーニング装置及びこれを備えた画像形成装置の実施の形態を図面に基づいて説明する。図1は、本発明の実施形態に係る画像形成装置の構造を示した模式的な部分断面正面図である。画像形成装置1は、例えば、コピー機能、プリンター機能、スキャナー機能、及びファクシミリ機能のような複数の機能を兼ね備えた複合機であり、装置本体11に、操作部47、原稿給送部6、原稿読取部5、画像形成部12、定着部13、及び給紙部14を含んで構成されている。
操作部47は、画像形成装置1が実行可能な各種動作及び処理について操作者から画像形成動作実行指示や原稿読取動作実行指示等の指示を受け付けるものであり、操作者への操作案内等を表示する表示部473を備えている。
画像形成装置1で原稿読取動作が行われる場合について説明する。原稿給送部6により給送されてくる原稿、又は原稿載置ガラス161に載置された原稿の画像を、読取機構163を備えた原稿読取部5が光学的に読み取り、そして画像データを生成する。原稿読取部5により生成された画像データは、内臓HDD(Hard Disk Drive)、又はネットワーク接続されたコンピューター等に保存される。
画像形成装置1で画像形成動作が行われる場合について説明する。原稿読取動作により生成された画像データや、内臓HDDに記憶されている画像データ、ネットワーク接続されたコンピューターから受信した画像データ等に基づいて、画像形成部12が、給紙部14から給紙される記録紙(記録媒体)としての用紙Pにトナー像を形成する。
画像形成部12は、ブラック(Bk)用の画像形成ユニット12Bk、イエロー(Y)用の画像形成ユニット12Y、シアン(C)用の画像形成ユニット12C、及びマゼンタ(M)用の画像形成ユニット12Mを含んで構成され、これら画像形成ユニット12Bk,12Y,12C,12Mはそれぞれドラム型の感光体121Bk,121Y,121C,121Mと、感光体121Bk,121Y,121C,121Mの表面を帯電させる帯電装置220と、感光体121Bk,121Y,121C,121Mにトナー像を形成する現像装置230と、を備える。感光体121Bk等は、図中の反時計回りに回転駆動するようになっている。
トナーコンテナ17Bk,17Y,17C,17Mはそれぞれブラック用、イエロー用、シアン用、マゼンタ用のトナーを収納するものであり、感光体121Bk,121Y,121C,121Mから離れた位置に、中間転写ベルト(像担持体)125を挟んで上方に、装置本体11に設けられたトナーコンテナ装着部(図示せず)に着脱自在に装着されている。
転写ユニット120は、その外周面にトナー像が転写される中間転写ベルト125、駆動ローラー125a、従動ローラー125b、一次転写ローラー126、及び中間転写ベルト125の表面に残留するトナーを除去するクリーニング装置240を含んで構成されている。
中間転写ベルト125は、駆動ローラー125aと従動ローラー125bとの間に張架され、感光体121Bk,121Y,121C,121Mの周面に当接した状態で駆動ローラー125aによって駆動され、感光体121Bk,121Y,121C,121Mと同期しながら、無端走行する。
次に、カラー印刷が行われる場合について説明する。感光体121Bk,121Y,121C,121Mの周囲が一様に帯電され(帯電工程)、電荷を帯びた感光体121Bk,121Y,121C,121Mの表面に、画像データに基づいて、レーザー光が照射されて潜像が形成され(露光工程)、潜像がトナーで可視像化され(現像工程)、可視像化することによって形成されたトナー像が一次転写ローラー126によって中間転写ベルト125上に転写されるようになっている。
中間転写ベルト125上に転写される各色(ブラック、イエロー、シアン、マゼンタ)のトナー像は、転写タイミングを調整して中間転写ベルト125上で重ね合わされ、カラーのトナー像となる。
二次転写ローラー210は、中間転写ベルト125の表面に形成されたカラーのトナー像を、中間転写ベルト125を挟んだ、駆動ローラー125aとのニップ部Nにおいて、給紙部14から搬送路190を搬送されてきた用紙Pに転写させるものである。なお、ここまで説明したのはカラー印刷の場合であり、モノクロ印刷の場合には、イエロー用、シアン用、及びマゼンタ用の感光体121Y,121C,121Mは使用されず、ブラック用の感光体121Bkだけが使用されることになる。
定着部13は、熱圧着によりトナー像を用紙Pに定着させるものであり、定着処理が施されたカラー画像形成済みの用紙Pは、排出トレイ151に排出されることになる。
図2は、転写ユニット120及びその周辺の構成を示す断面図であり、図1に示す画像形成装置1の裏面側から見たものである。図3は、転写ユニット120の構成を示す斜視図である。図4は、クリーニング装置240及びその周辺の構成を示す断面図であり、図1に示す画像形成装置1の裏面側から見たものである。図5は、クリーニング装置240の構成を示す斜視図であり、図6は、クリーニング装置240の構成を示す部分断面斜視図である。
図7は、ファーブラシローラー242及び回収ローラー243を取り外したクリーニング装置240を図5のA方向から見た図であり、図8(A)は、搬送スクリュー245を示した図であり、図8(B)は、トナー崩しシート247を示した図である。
図9(A)は、貼り合わせてないトナー崩しシート247と揺動支軸調整シート248とを示した斜視図であり、図9(B)は、揺動支軸調整シート248が両面テープで貼り付けられたトナー崩しシート247を矢印B方向から見た図である。
クリーニング装置240は、ケーシング241を備え、ケーシング241には、クリーニング装置240を構成するファーブラシローラー242と、回収ローラー243と、クリーニングブレード244と、搬送スクリュー245と、シール部材246と、トナー崩しシート247と、揺動支軸調整シート248とが取り付けられ、ケーシング241の図4においては左下隅にトナー収容部249が形成されている。
ファーブラシローラー242は、中間転写ベルト125を挟んで従動ローラー125bに対向して配置されている。ファーブラシローラー242は、中間転写ベトに接触しながら回転して、中間転写ベルト125の表面に残存するトナーを電気的に吸着して中間転写ベルト125の表面を清掃する。ファーブラシローラー242は、例えば、樹脂製のフィラメントからなる不織布等を回転軸の全周に巻き付けて構成されている。ファーブラシローラー242の回転軸(第1回転軸)は、中間転写ベルト125の幅方向となる従動ローラー125bと平行に延び、ケーシング241に軸支されている。なお、ファーブラシローラー242は、特許請求の範囲における除去ローラーの一例となる。
回収ローラー243は、例えば、金属製であり、ファーブラシローラー242の表面に接触して、ファーブラシローラー242が回収したトナーをファーブラシローラー242から電気的に回収する。回収ローラー243の回転軸(第2回転軸)は、ファーブラシローラー242と平行に延び、ケーシング241に軸支されている。
クリーニングブレード244は、平板状部材からなり、回収ローラー243と平行に延びている。クリーニングブレード244は、先端部が回収ローラー243の表面に接触するようにケーシング241に取り付けられ、回収ローラー243の表面から、回収ローラー243が回収したトナーを掻き取る。掻き取られたトナーは、トナー収容部249に落下して留まる。
トナー収容部249は、ファーブラシローラー242及び回収ローラー243からはシール部材246によって仕切られ、回収ローラー243により回収されてクリーニングブレード244により掻き取られたトナーを収容する。トナー収容部249には、搬送スクリュー245が設けられている。
搬送スクリュー245は、回収ローラー243と平行に延び、その回転軸2451はケーシング241に軸支されている。搬送スクリュー245の回転軸2451の周面には、トナーを搬送するために螺旋状の羽根2452が設けられている。搬送スクリュー245は、羽根2452が回転軸2451周りに回転することで、回転軸2451の延びる方向にトナーを搬送する。このように搬送されたトナーは、トナー収容部249に設けられた開口部(図略)から、廃棄トナータンク(図略)に移動する。
シール部材246は、例えばウレタン等の可撓性素材からなり、その一部が回収ローラー243の表面に柔軟に接触するようにトナー収容部249に取り付けられている。シール部材246の先端部と回収ローラー243の表面との接触位置においては、回収ローラー243の表面に付着したトナーを通過させつつ、クリーニングブレード244により回収ローラー243から掻き取られたトナーについては、トナー収容部249からファーブラシローラー242側に逆流させないようにしている。
トナー崩しシート(トナー崩し部材の一例)247は、トナー収容部249に滞留したトナーを崩すものである。トナー崩しシート247は、ケーシング241の内壁面に固定され、搬送スクリュー245の回転軸2451よりも上方に、回転軸2451と平行に配置される支持部2471と、支持部2471から搬送スクリュー245に向かって延設され、その先端部2472aが回転軸2451よりも下方に位置する複数の弾性片2472とを含んで構成されている。
トナー崩しシート247は、搬送スクリュー245の回転軸2451の延びる方向に延びている。弾性片2472は、支持部2471から搬送スクリュー245に向かって延設され、搬送スクリュー245の回転に従動して羽根2452により揺動される。弾性片2472の支持部2471側の部分である基端部2472bは、回転軸2451の延びる方向に配設される複数の羽根2452のピッチよりも狭い幅とされて当該各羽根2452間に配置されている。弾性片2472の先端部2472aは、基端部2472bよりも幅広とされている。
弾性片2472は、搬送スクリュー245に当接し、搬送スクリュー245の回転により、弾性片2472の弾性に揺動する。すなわち、弾性片2472は、搬送スクリュー245の回転時に、羽根2452の上に乗り上がり、また、各羽根2452の間の谷部分に入り込むことによって、揺動する。これにより、弾性片2472は、トナー収容部249に堆積してできたトナーの山を崩す。トナー崩しシート247には、例えば、PET(ポリエチレンテレフタレート)などの100μm程度の薄い樹脂製シートが使用される。なお、トナー崩しシート247は、特許請求の範囲におけるトナー崩し部材の一例となる。
図9(A)(B)に示すように、揺動支軸調整シート248は、弾性片2472の支持部2471及び弾性片2472の境目部分に取り付けられる。揺動支軸調整シート248は、弾性片2472の揺動支軸が揺動支軸調整シート248の下端部248aとなるようにする。揺動支軸とは、弾性片2472が搬送スクリュー245の回転により揺動する際の基軸である。すなわち、揺動支軸調整シート248は、揺動支軸調整シート248下部から搬送スクリュー245方向に延びる弾性片2472の長さを短くすることで、弾性片2472が揺動する範囲を狭くすることが可能である。これにより、弾性片2472がトナーを掻き取る力の調整が可能である。なお、揺動支軸調整シート248はその下端部248aが搬送スクリュー245に当たらない最も低い位置になるのが望ましい。また、揺動支軸調整シート248には、トナー崩しシート247よりも厚みのある、例えば、PETなどの250μm程度の樹脂製シートが使用される。
搬送スクリュー245の羽根巻き方向は右巻き(左上と右下を結ぶ)であり、図7及び図8(A)の図中右方向から回転軸2451を見て、反時計回りに回転されるので、図中の左方向がトナーの搬送方向となる。トナー崩しシート247の弾性片2472は、自由端となる先端部2472aが搬送方向の上流側に突出してL字形を成し、先端部2472aは幅広に形成され、先端部2472a以外は幅狭に形成されている。図10に示すように、基端部2472bは、複数の羽根2452のピッチよりも狭い幅とされているため、当該各羽根2452の間に入り込みが可能である。基端部2472bは、羽根2452の傾斜方向と同方向に傾斜している。
トナー崩しシート247を構成する各弾性片2472が配置されるピッチP2は、搬送スクリュー245の羽根2452が回転軸2451上に配置されるピッチP1と同等であり、例えば、弾性片2472の最大幅W1は羽根2452のピッチP1の長さから羽根2452の厚みを差し引いた長さよりも短くされる。
このように、本実施形態によれば、搬送スクリュー245が回転すると、複数の弾性片2472は、搬送スクリュー245の羽根2452により上記の揺動を行い、この揺動時に羽根2452の間に入り込んで、従来のトナー崩しシートよりも、トナー収容部249内に滞留したトナーを的確に崩す。
弾性片2472の先端部2472aは、搬送スクリュー245の回転軸2451よりも下方に位置する。先端部2472aは、基端部2472bよりも幅広である。先端部2472aは、トナーを掻き取る面積が大きいため、トナー収容部249に滞留しているトナーに確実に接触して、滞留しているトナーを確実に崩すことができる。
また、弾性片2472の最大幅W1は羽根2452のピッチP1の長さから羽根2452の厚みを差し引いた長さよりも短いため、弾性片2472は、搬送スクリュー245の各羽根2452の間に収まり、当該収まりがない場合よりも揺動範囲を大きくすることができる。
従って、本実施形態によれば、このようにしてトナー収容部249に滞留するトナーを崩すことにより、トナー収容部249にトナーが堆積するのを確実に防止し、トナー落ちが発生するのを効果的に防ぐことができる。
図11(A)は、弾性片2472が搬送スクリュー245の羽根2452の間に収まっている状態(揺動範囲の最小可動位置)を示した図であり、図11(B)は、弾性片2472が搬送スクリュー245の羽根2452の上に乗り上がっている状態(揺動範囲の最大可動位置)を示した図である。図中Sはトナー滞留地帯を示している。
搬送スクリュー245が回転すると、複数の弾性片2472は、搬送スクリュー245の羽根2452により上記の揺動を行い、この揺動時に、図11(A)に示すように羽根2452の間に入り込む動作と、図11(B)に示すように、羽根2452の上に乗り上げる動作とを行う。このため、弾性片2472によれば、図11(A)に示す姿勢となっている状態から、図11(B)に示す姿勢になるまでの位置に存在しているトナーに対して接触でき、この両姿勢間の位置に滞留しているトナーの山を崩すことが可能である。また、図11(B)に示すように、弾性片2472が羽根2452の上に乗り上げたときには、トナー滞留地帯Sにおいて、弾性片2472が先端部2472aを上記揺動方向に動くので、トナー滞留地帯Sにできたトナーの山を効果的に崩すことができる。
また、本発明は上記実施の形態の構成に限られず種々の変形が可能である。また、上記実施形態では、本発明に係る画像形成装置の一実施形態として複合機を用いて説明しているが、これは一例に過ぎず、他の電子機器、例えば、コピー機能、ファクシミリ機能、プリンター等の他の画像形成装置でもよい。
また、上記実施形態では、図1乃至図11を用いて上記実施形態により示した構成及び処理は、本発明の一実施形態に過ぎず、本発明を当該構成及び処理に限定する趣旨ではない。
1 画像形成装置
125 中間転写ベルト
240 クリーニング装置
242 ファーブラシローラー
243 回収ローラー
244 クリーニングブレード
245 搬送スクリュー
2451 回転軸
2452 羽根
247 トナー崩しシート
2471 支持部
2472 弾性片
2472a 先端部
249 トナー収容部
248 揺動支軸調整シート

Claims (2)

  1. 像担持体の幅方向に延びる第1回転軸周りに、当該像担持体に接触しながら回転して、当該像担持体上に残留するトナーを除去する除去ローラーと、
    前記第1回転軸の延びる方向に平行な第2回転軸周りに回転しながら前記除去ローラーに接触し、前記除去ローラー上のトナーを前記除去ローラーから更に回収する回収ローラーと、
    前記第2回転軸の延びる方向と平行に延び、前記回収ローラーに接触して、前記回収ローラー上のトナーを掻き取るクリーニングブレードと、
    前記除去ローラー及び前記回収ローラーからは前記第1及び第2回転軸に平行に延設されるシール部材によって仕切られ、前記回収ローラーにより回収されて前記クリーニングブレードにより掻き取られたトナーを収容するトナー収容部と、
    前記トナー収容部内に配設され、前記第1回転軸の延びる方向と平行に第3回転軸周りに回転することで、当該第3回転軸周りに設けられた螺旋状羽根により、当該第3回転軸の延びる方向にトナーを搬送する搬送スクリューと、
    前記トナー収容部に滞留したトナーを崩すトナー崩し部材とを備え、
    前記トナー崩し部材は、前記第3回転軸の延びる方向と平行に延び、前記搬送スクリューよりも上方に配置される支持部と、前記支持部から前記搬送スクリューに向かって延設され、先端部が前記搬送スクリューの前記第3回転軸よりも下方に配置され、前記搬送スクリューの回転に従動して前記螺旋状羽根により揺動される複数の弾性片とを含んで構成され、当該弾性片の前記支持部側部分である基端部は、前記搬送スクリューの前記第3回転軸と平行に延びる方向に配設される複数の前記螺旋状羽根のピッチよりも狭い幅とされて当該各螺旋状羽根間に入り込みが可能とされ、当該弾性片の先端部は、当該基端部よりも幅広とされ
    更に、前記弾性片の根本部に、前記弾性片と交差する方向に配置され、前記弾性片の揺動支軸の位置を調整し、前記弾性片が揺動する範囲を狭くする揺動支軸調整シートを備え、
    前記揺動支軸調整シートは、
    前記第3回転軸の延びる方向と平行に延び、前記トナー崩しシートと同素材であって、前記トナー崩しシートよりも厚い平面状の樹脂製シートからなり、
    前記支持部及び前記弾性片がなす平面上であって、前記トナー崩し部材における前記支持部と前記弾性片の境目部分に、前記支持部及び前記弾性片に亘って取り付けられるクリーニング装置。
  2. 前記像担持体を備える画像形成部と、
    請求項1に記載のクリーニング装置を備え、
    前記像担持体上の残留トナーを前記クリーニング装置により除去する画像形成装置。
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