JP2017198896A - クリーニング装置およびそれを備えた画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】シール部材のシール性が低下するのを抑制しながら、シール部材と回収ローラーとの接触部分でトナーや紙粉が詰まるのを抑制することが可能なクリーニング装置およびそれを備えた画像形成装置を提供する。【解決手段】ベルトクリーニングユニット(クリーニング装置)19は、廃トナー収容部40bが形成されたハウジング40と、廃トナーを回収する回収ローラー43と、クリーニングブレード45と、回収ローラー43に接触して配置され、廃トナー収容部40bから開口部40a側への廃トナーの逆流を抑制するシール部材50と、を備える。回収ローラー43は、回転中心Oから外周面までの距離が最も小さい最小半径Rminと、回転中心Oから外周面までの距離が最も大きい最大半径Rmaxと、を有する。【選択図】図3
Description
本発明は、クリーニング装置およびそれを備えた画像形成装置に関し、特に、像担持体の表面の残留トナーを除去するクリーニング部材と、クリーニング部材に付着した廃トナーを回収する回収ローラーと、回収ローラーに接触するシール部材と、を含むクリーニング装置およびそれを備えた画像形成装置に関する。
コピー機、プリンター、ファクシミリ等の電子写真方式を用いる画像形成装置においては、主に粉末の現像剤が使用され、現像装置を用いて感光体ドラム等の像担持体上に形成された静電潜像を可視化し、その可視像(トナー像)を記録媒体上に転写した後、定着処理を行うプロセスが一般的である。像担持体の表面に残存するトナーはクリーニング装置により除去され、新たなトナー像の形成が行われる。
クリーニング装置には、像担持体の表面からトナーを除去するファーブラシ(クリーニング部材)と、ファーブラシからトナーを回収する回収ローラーと、回収ローラーの表面のトナーを掻き落とすクリーニングブレードと、回収ローラーの表面から掻き落とされたトナーを外部へ排出する排出スクリューと、ハウジング内部を回収ローラー側と排出スクリュー側とに仕切るシール部材と、を有するものがある。
なお、像担持体の表面からトナーを除去するファーブラシと、ファーブラシに付着した廃トナーを回収する回収ローラーと、回収ローラーに接触するシール部材と、を有するクリーニング装置は、例えば特許文献1に開示されている。
ところで、上記クリーニング装置においてシール部材は、クリーニングブレードにより掻き落とされた廃トナーが外部(像担持体側)に漏れない程度の接触圧で回収ローラーに接触する必要がある。このとき、シール部材の長手方向全体でシール機能を満たすためには、ある程度の接触圧を確保する必要がある。その一方、シール部材を回収ローラーに対して強く当てると、回収ローラーの表面のトナーや紙粉が堰き止められた後、落下する。そして、落下したトナーや紙粉がファーブラシに接触するまで溜まると、トナーや紙粉がファーブラシを介して像担持体に運ばれて画像不良が発生するという問題点がある。
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、シール部材のシール性が低下するのを抑制しながら、シール部材と回収ローラーとの接触部分でトナーや紙粉が詰まるのを抑制することが可能なクリーニング装置およびそれを備えた画像形成装置を提供することである。
上記目的を達成するために、本発明の第1の構成のクリーニング装置は、像担持体に対向する開口部と、像担持体の表面から掻き取られたトナーを貯留する廃トナー収容部と、が形成されたハウジングと、ハウジングの開口部近傍に配置され、像担持体の表面の残留トナーを掻き取るクリーニング部材と、クリーニング部材に付着した廃トナーを回収する回転可能な回収ローラーと、回収ローラーの表面の廃トナーを掻き落とすクリーニングブレードと、回収ローラーの長手方向に延びるように回収ローラーに接触して配置され、廃トナー収容部から開口部側への廃トナーの逆流を抑制するシート状のシール部材と、を備える。回収ローラーは、回転中心から外周面までの距離が最も小さい最小半径と、回転中心から外周面までの距離が最も大きい最大半径と、を有する。
本発明の第1の構成によれば、回収ローラーは、回転中心から外周面までの距離が最も小さい最小半径と、回転中心から外周面までの距離が最も大きい最大半径と、を有する。これにより、回収ローラーが回転する際に、径の大きい部分によってシール部材と回収ローラーとの接触部分(シール部)のトナーや紙粉を廃トナー収容部に押し込むことができる。このため、シール部でトナーや紙粉が詰まって落下するのを抑制することができるので、トナーや紙粉がクリーニング部材を介して像担持体に運ばれて画像不良が発生するのを抑制することができる。
また、シール部でのトナーや紙粉の詰まりを抑制するためにシール部材の回収ローラーに対する接触圧を小さくする必要がないので、シール部材の回収ローラーに対するシール性が低下するのを抑制することができる。
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図1は、本発明の一実施形態のクリーニング装置であるベルトクリーニングユニット19を備えた画像形成装置100の構成を示す概略図であり、図2は、図1における画像形成部Pa付近の拡大図である。
図1の画像形成装置100は以下のような構成になっている。画像形成装置100本体内には4つの画像形成部Pa、Pb、Pc及びPdが、搬送方向上流側(図1では右側)から順に配設されている。これらの画像形成部Pa〜Pdは、異なる4色(シアン、マゼンタ、イエロー及びブラック)の画像に対応して設けられており、それぞれ帯電、露光、現像及び転写の各工程によりシアン、マゼンタ、イエロー及びブラックの画像を順次形成する。
これらの画像形成部Pa〜Pdには、各色の可視像(トナー像)を担持する感光体ドラム1a、1b、1c及び1dが配設されており、さらに駆動手段(図示せず)により図1において時計回り方向に回転する中間転写ベルト(像担持体)8が各画像形成部Pa〜Pdに隣接して設けられている。
トナー像が転写される転写紙Pは、画像形成装置100本体下部の用紙カセット16内に収容されており、給紙ローラー12a及びレジストローラー対12bを介して二次転写ローラー9へと搬送される。
次に、画像形成部Pa〜Pdについて説明する。回転可能に配設された感光体ドラム1a〜1dの周囲及び下方には、感光体ドラム1a〜1dを帯電させる帯電器2a、2b、2c及び2dと、各感光体ドラム1a〜1dに画像情報を露光する露光ユニット4と、感光体ドラム1a〜1d上にトナー像を形成する現像ユニット3a、3b、3c及び3dと、感光体ドラム1a〜1d上に残留した現像剤(トナー)を除去するクリーニング装置5a、5b、5c及び5dが設けられている。
以下、図2を用いて画像形成部Paについて詳細に説明するが、画像形成部Pb〜Pdについても基本的に同様の構成であるため説明を省略する。図2に示すように、感光体ドラム1aの周囲には、ドラム回転方向(図1の反時計回り方向)に沿って帯電器2a、現像ユニット3a、クリーニング装置5aが配設され、中間転写ベルト8を挟んで一次転写ローラー6aが配置されている。また、感光体ドラム1aに対し中間転写ベルト8の回転方向上流側には中間転写ベルト8を挟んでテンションローラー11に対向するベルトクリーニングユニット19が配置されている。ベルトクリーニングユニット19の詳細な構成については後述する。
クリーニング装置5aは、摺擦ローラー27、ドラムクリーニングブレード28、及び回収スクリュー29を有している。摺擦ローラー27及びドラムクリーニングブレード28によって感光体ドラム1a表面から除去された残留トナーは、回収スクリュー29の回転に伴ってクリーニング装置5aの外部に排出され、トナー回収容器(図示せず)に搬送されて貯留される。
次に、画像形成装置100における画像形成手順について説明する。ユーザーにより画像形成開始が入力されると、先ず、帯電器2a〜2dによって感光体ドラム1a〜1dの表面を一様に帯電させる。次いで露光ユニット4によって感光体ドラム1a〜1dの表面を光照射し、各感光体ドラム1a〜1d上に画像信号に応じた静電潜像を形成する。現像ユニット3a〜3dには、それぞれシアン、マゼンタ、イエロー及びブラックの各色のトナーが補給装置(図示せず)によって所定量充填されている。このトナーは、現像ユニット3a〜3dにより感光体ドラム1a〜1d上に供給され、静電的に付着することにより、露光ユニット4からの露光により形成された静電潜像に応じたトナー像が形成される。
そして、一次転写ローラー6a〜6dにより一次転写ローラー6a〜6dと感光体ドラム1a〜1dとの間に所定の転写電圧で電界が付与され、感光体ドラム1a〜1d上のシアン、マゼンタ、イエロー及びブラックのトナー像が中間転写ベルト8上に一次転写される。これらの4色の画像は、所定のフルカラー画像形成のために予め定められた所定の位置関係をもって形成される。その後、引き続き行われる新たな静電潜像の形成に備え、感光体ドラム1a〜1dの表面に残留したトナーがクリーニング装置5a〜5dにより除去される。
駆動モーター(図示せず)による駆動ローラー10の回転に伴い中間転写ベルト8が時計回り方向に回転を開始すると、転写紙Pがレジストローラー12bから所定のタイミングで中間転写ベルト8に隣接して設けられた二次転写ローラー9へ搬送され、フルカラー画像が転写される。トナー像が転写された転写紙Pは定着部7へと搬送される。中間転写ベルト8表面に残存したトナーはベルトクリーニングユニット19によって除去される。
定着部7に搬送された転写紙Pは、定着ローラー対により加熱及び加圧されてトナー像が転写紙Pの表面に定着され、所定のフルカラー画像が形成される。フルカラー画像が形成された転写紙Pは、分岐部14によって搬送方向が振り分けられ、そのまま(或いは、両面搬送路18に送られて両面印刷された後に)、排出ローラー15によって排出トレイ17に排出される。
次に、ベルトクリーニングユニット19の構造について説明する。
図3に示すように、ベルトクリーニングユニット19は、ハウジング40内に、ファーブラシ(クリーニング部材)41、回収ローラー43、クリーニングブレード45、排出スクリュー47を備えており、ハウジング40の一端にはファーブラシ41、回収ローラー43、及び排出スクリュー47に駆動力を入力する駆動入力ギア列(図示せず)が配置されている。なお、図3は、図1の紙面奥側から見た状態を示している。
ファーブラシ41は、アクリルやレーヨンなどの絶縁樹脂にカーボンなどで導電性を持たせた繊維を、SUSなどからなるシャフトに巻き付けることによって構成されている。ファーブラシ41は、ハウジング40の開口部40a側において、中間転写ベルト8を介してテンションローラー11と対向配置されている。ファーブラシ41は、中間転写ベルト8の移動方向に対しカウンター方向(図3の反時計回り方向)に回転することにより、中間転写ベルト8上に残存するトナーや紙粉等の異物(以下、トナー等という)を掻き取る。掻き取られたトナー等はファーブラシ41のブラシ部分に付着する。
回収ローラー43は、SUSなどからなるシャフト、又はアルマイトなどの抵抗層を表面に持たせたシャフトによって構成されている。回収ローラー43は、ファーブラシ41の表面に接触しながらファーブラシ41と逆方向(図3の時計回り方向)に回転するとともに、トナーと逆極性のバイアスが印加されることにより、ファーブラシ41に付着したトナー等を回収する。回収ローラー43の詳細構造については後述する。
クリーニングブレード45は、板金製の保持部材48に固定され、回収ローラー43の回転方向に対し下流側(回収ローラー43の表面の移動方向に対しカウンター方向)から回収ローラー43に接触して回収ローラー43によって回収されたトナー等を掻き落として回収ローラー43を清掃する。また、保持部材48は、コイルバネなどからなる付勢部材49によって回収ローラー43側(図3の右下方向)に付勢されている。なお、保持部材48は、ハウジング40に直接(付勢部材49を介さず)固定されていてもよい。
排出スクリュー47は、ハウジング40の廃トナー収容部40b内に配置されている。排出スクリュー47は、回収ローラー43の長手方向(図3の紙面に対して垂直方向)に延びる回転軸47aと、回転軸47aの周面に設けられた螺旋羽根47bと、によって構成されている。排出スクリュー47は、図3の時計回り方向に回転することにより、クリーニングブレード45によって回収ローラー43から掻き落とされたトナー等を回転軸47aの軸方向に搬送してハウジング40の外部に排出する。
ハウジング40内には回収ローラー43の長手方向に延びるように回収ローラー43の長手方向全域に亘って接触するシール部材50が配置されている。シール部材50は、例えばポリウレタンやポリエチレンテレフタレート(PET)等で形成されたシート状の部材である。シール部材50は、クリーニングブレード45により掻き落とされたトナー等が廃トナー収容部40bから回収ローラー43側(開口部40a側)に逆流するのを抑制するために設けられており、上端部が所定の接触圧で回収ローラー43に接触している。
次に、回収ローラー43の構造について説明する。
回収ローラー43は図4に示すように、断面真円状の外周面を有するとともに、回転軸43aを中心として回転する。回収ローラー43の回転中心O(回転軸43aの中心)は偏心しており、回収ローラー43は、回転中心Oから外周面までの距離が最も小さい最小半径Rminと、回転中心Oから外周面までの距離が最も大きい最大半径Rmaxと、を有する。
このため、回収ローラー43が回転中心Oを中心として回転すると、回収ローラー43の径の小さい部分がシール部材50に接触する状態(図5の状態)では、シール部(シール部材50と回収ローラー43との接触部分)にトナーや紙粉Qが溜まる。その一方、回収ローラー43の径の大きい部分がシール部材50を通過する際には(図6および図7の状態)、回収ローラー43によってトナーや紙粉Qが廃トナー収容部40b側(左側)に押し込まれる。
回収ローラー43の最大半径Rmaxと最小半径Rminとの差(半径差ΔR)は、0.5mm以上あることが好ましく、1mm以上3mm以下であることがより好ましい。
本実施形態では、上記のように、回収ローラー43は、回転中心Oから外周面までの距離が最も小さい最小半径Rminと、回転中心Oから外周面までの距離が最も大きい最大半径Rmaxと、を有する。これにより、回収ローラー43が回転する際に、径の大きい部分によってシール部材50と回収ローラー43との接触部分(シール部)のトナーや紙粉Qを廃トナー収容部40bに押し込むことができる。このため、シール部でトナーや紙粉Qが詰まって落下するのを抑制することができるので、トナーや紙粉Qがファーブラシ41を介して中間転写ベルト8に運ばれて画像不良が発生するのを抑制することができる。
また、シール部でのトナーや紙粉Qの詰まりを抑制するためにシール部材50の回収ローラー43に対する接触圧を小さくする必要がないので、シール部材50の回収ローラー43に対するシール性が低下するのを抑制することができる。
また、上記のように、回収ローラー43の回転中心Oは偏心している。これにより、最小半径Rminと最大半径Rmaxとを有するように回収ローラー43を容易に形成することができる。
また、上記のように、最大半径Rmaxと最小半径Rminとの差(半径差ΔR)を、1mm以上3mm以下に設定すれば、シール部でトナーや紙粉Qが詰まるのを効果的に抑制することができる。
また、上記のように、保持部材48およびクリーニングブレード45を回収ローラー43側に付勢する付勢部材49を設ける。これにより、回収ローラー43の半径差ΔRが大きい場合であっても、回収ローラー43の外周面の変位に連動して保持部材48およびクリーニングブレード45が変位するので、回収ローラー43とクリーニングブレード45との間に隙間が生じて回収ローラー43の表面のトナーがクリーニングブレード45をすり抜けるのを抑制することができる。
次に、上記した本実施形態の効果を確認するために行った確認実験について説明する。この確認実験は、上記実施形態に対応した実施例1〜4と、比較例1および2と、について行った。
(実施例1)
実施例1では、15mmの直径を有する回収ローラー43を用いるとともに、回収ローラー43の半径差ΔRを0.5mmにした。付勢部材49を介さずに保持部材48およびクリーニングブレード45をハウジング40に固定した。シール部材50として100μm厚のウレタンシートを用いるとともに、回収ローラー43に対するシール部材50の食い込み量を0.8mmにした。クリーニングブレード45の自由長(保持部材48から下側に突出している部分の長さ)および厚みを、それぞれ10mmおよび1.6mmとした。その他の構成は、上記実施形態と同様にした。
実施例1では、15mmの直径を有する回収ローラー43を用いるとともに、回収ローラー43の半径差ΔRを0.5mmにした。付勢部材49を介さずに保持部材48およびクリーニングブレード45をハウジング40に固定した。シール部材50として100μm厚のウレタンシートを用いるとともに、回収ローラー43に対するシール部材50の食い込み量を0.8mmにした。クリーニングブレード45の自由長(保持部材48から下側に突出している部分の長さ)および厚みを、それぞれ10mmおよび1.6mmとした。その他の構成は、上記実施形態と同様にした。
(実施例2および3)
実施例2および3では、回収ローラー43の半径差ΔRを、それぞれ1mmおよび3mmにした。その他の条件は、実施例1と同様にした。
実施例2および3では、回収ローラー43の半径差ΔRを、それぞれ1mmおよび3mmにした。その他の条件は、実施例1と同様にした。
(実施例4)
実施例4では、回収ローラー43の半径差ΔRを3mmにし、付勢部材49を用いて保持部材48およびクリーニングブレード45を回収ローラー43側に付勢した。その他の条件は、実施例1と同様にした。
実施例4では、回収ローラー43の半径差ΔRを3mmにし、付勢部材49を用いて保持部材48およびクリーニングブレード45を回収ローラー43側に付勢した。その他の条件は、実施例1と同様にした。
(比較例1)
比較例1では、回収ローラー43の半径差ΔRを0mmにした。すなわち、回転中心Oが偏心していない回収ローラー43を用いた。その他の条件は、実施例1と同様にした。
比較例1では、回収ローラー43の半径差ΔRを0mmにした。すなわち、回転中心Oが偏心していない回収ローラー43を用いた。その他の条件は、実施例1と同様にした。
(比較例2)
比較例2では、回収ローラー43の半径差ΔRを0mmにした。シール部材50として50μm厚のウレタンシートを用いるとともに、回収ローラー43に対するシール部材50の食い込み量を0.3mmにした。その他の条件は、実施例1と同様にした。
比較例2では、回収ローラー43の半径差ΔRを0mmにした。シール部材50として50μm厚のウレタンシートを用いるとともに、回収ローラー43に対するシール部材50の食い込み量を0.3mmにした。その他の条件は、実施例1と同様にした。
実施例1〜4、比較例1および2について、画像形成装置100として京セラドキュメントソリューションズ社製カラープリンター「FS−C5030」を使用して50000枚連続印字した。
そして、実施例1〜4、比較例1および2について、シール部(シール部材50と回収ローラー43との接触部分)におけるトナーや紙粉Qの詰まり及び詰まりに起因するトナー飛散(以下、詰まり等という)の有無と、シール部におけるトナー漏れ(以下、トナー漏れという)の有無と、回収ローラー43の表面のトナーがクリーニングブレード45をすり抜けること(以下、トナーすり抜けという)の有無と、を目視で確認した。これらの結果を表1に示す。なお、詰まり等、トナー漏れ(シール性)、トナーすり抜けについて、実用上問題のあるレベルを×、発生は認められるが実用上問題のないレベルを△、全く問題のないレベルを○とした。
表1を参照して、回収ローラー43に半径差ΔRを設けることによって、トナーや紙粉Qの詰まり等の発生を抑制できることが判明した。具体的には、実施例1では、実用上問題のないレベルに詰まり等を抑制することができ、実施例2〜4では、詰まり等は発生しなかった。その一方、比較例1および2では、実用上問題のあるレベルの詰まり等が発生した。これは、回収ローラー43に半径差ΔRを設けることによって、回収ローラー43が回転する際に、径の大きい部分によってシール部のトナーや紙粉Qを廃トナー収容部40bに押し込むことができ、詰まり等を抑制できたためである、と考えられる。
また、シール部材50の回収ローラー43に対する接触圧を大きくすることによって、トナー漏れを抑制できることが判明した。具体的には、実施例1〜4および比較例1では、トナー漏れは発生せず、比較例2では、実用上問題のないレベルではあるがトナー漏れが発生した。
また、回収ローラー43の半径差ΔRを大きくするとトナーすり抜けが発生しやすくなるが、付勢部材49を用いて保持部材48およびクリーニングブレード45を回収ローラー43側に付勢することによってトナーすり抜けを抑制できることが判明した。具体的には、実施例1および2では、トナーすり抜けは発生せず、実施例3では、実用上問題のないレベルではあるがトナーすり抜けが発生した。また、実施例4では、トナーすり抜けは発生しなかった。これは、クリーニングブレード45を回収ローラー43側に付勢することによって、回収ローラー43の半径差ΔRが大きい場合であっても、回収ローラー43の外周面の変位に連動してクリーニングブレード45が変位したためである、と考えられる。
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
例えば、カラープリンターに本発明を適用した例について示したが、本発明はこれに限らない。言うまでもなく、モノクロプリンター、カラー複写機、モノクロ複写機、ファクシミリ等の、クリーニング部材、回収ローラーおよびシール部材を含むクリーニング装置を備えた種々の画像形成装置に本発明を適用できる。
また、上記実施形態では、クリーニング部材としてファーブラシ41を用いた例について示したが、ファーブラシ41に代えてクリーニングローラーを設けてもよい。
また、上記実施形態では、本発明を中間転写ベルト8の表面の残留トナーを除去するベルトクリーニングユニット19に適用した例について説明したが、感光体ドラム(像担持体)1a〜1dの表面の残留トナーを除去するクリーニング装置5a〜5dにも適用可能である。
また、上記実施形態では、回収ローラー43の外周面を真円状に形成した例について示したが、回収ローラー43の外周面は真円状でなくてもよい。
8 中間転写ベルト(像担持体)
19 ベルトクリーニングユニット(クリーニング装置)
40 ハウジング
40a 開口部
40b 廃トナー収容部
41 ファーブラシ(クリーニング部材)
43 回収ローラー
45 クリーニングブレード
48 保持部材
49 付勢部材
50 シール部材
100 画像形成装置
O 回転中心
Rmax 最大半径
Rmin 最小半径
ΔR 半径差(差)
19 ベルトクリーニングユニット(クリーニング装置)
40 ハウジング
40a 開口部
40b 廃トナー収容部
41 ファーブラシ(クリーニング部材)
43 回収ローラー
45 クリーニングブレード
48 保持部材
49 付勢部材
50 シール部材
100 画像形成装置
O 回転中心
Rmax 最大半径
Rmin 最小半径
ΔR 半径差(差)
Claims (5)
- 像担持体に対向する開口部と、前記像担持体の表面から掻き取られたトナーを貯留する廃トナー収容部と、が形成されたハウジングと、
前記ハウジングの開口部近傍に配置され、前記像担持体の表面の残留トナーを掻き取るクリーニング部材と、
前記クリーニング部材に付着した廃トナーを回収する回転可能な回収ローラーと、
前記回収ローラーの表面の廃トナーを掻き落とすクリーニングブレードと、
前記回収ローラーの長手方向に延びるように前記回収ローラーに接触して配置され、前記廃トナー収容部から前記開口部側への廃トナーの逆流を抑制するシート状のシール部材と、
を備え、
前記回収ローラーは、回転中心から外周面までの距離が最も小さい最小半径と、前記回転中心から前記外周面までの距離が最も大きい最大半径と、を有することを特徴とするクリーニング装置。 - 前記回収ローラーの回転中心は偏心していることを特徴とする請求項1に記載のクリーニング装置。
- 前記最大半径と前記最小半径との差は、1mm以上3mm以下であることを特徴とする請求項1または2に記載のクリーニング装置。
- 前記クリーニングブレードを保持する保持部材と、
前記保持部材を前記回収ローラー側に付勢する付勢部材と、
を備えることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載のクリーニング装置。 - 請求項1〜4のいずれか1項に記載のクリーニング装置を備えることを特徴とする画像形成装置。
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