JP6135300B2 - クリーニング装置、プロセスカートリッジおよび画像形成装置 - Google Patents
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Description
ここで支持ローラは、中間転写ベルト52を図中時計回り方向に回転駆動する駆動ローラ81、後述の2次転写ローラ27との対向部材である2次転写バックアップローラ82、従動ローラ83、84、4つの1次転写ローラ18y、18c、18m、18kからなる。なお、1次転写ローラ18の符号の末端に付しているy、c、m、kという添字は、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラック用の部材であることを示している。
プロセスカートリッジ11yでは、イエローの作像部を収容し、作像されたイエローのトナー像が中間転写ベルト52に転写される。同様にプロセスカートリッジ11mはマゼンタの作像部を、プロセスカートリッジ11cはシアンの作像部を、プロセスカートリッジ11kはブラックの作像部を、それぞれ成す。これら各色のプロセスカートリッジ11から各色のトナー像が1次転写ローラ18と対向する1次転写位置で中間転写ベルト52に転写される。この中間転写ベルト52上に1次転写されたカラートナー像は、中間転写ベルト52の走行移動によって2次転写部20に送られる。
図1において、符号20は中間転写ベルト52上のフルカラートナー像をシート状の記録媒体としての記録紙Pに一括して2次転写させる2次転写部を、符号21,22は記録紙Pを収容した給紙部を、符号24は記録紙P上に転写された未定着トナー像を定着させる定着部を、符号10はトナーボトルを、それぞれ示す。
図1および図2において、符号15は感光体ドラム14上を帯電する帯電装置を、符号16は感光体ドラム14上に形成された静電潜像を現像する現像装置を、符号19は感光体ドラム14上の未転写トナーを回収するクリーニング装置を、それぞれ示している。また、符号51は除電ランプを、符号28は潤滑剤塗布装置をそれぞれ示している。
以上y用のプロセスカートリッジ11yについて説明したが、他色のプロセスカートリッジ(11c、11m、11k)は、使用するトナーの色が異なる点の他は、y用のものと同様の構成になっている。
感光体ドラム14の表面に形成された静電潜像はその後に現像装置16との対向部に到達し、現像装置16によって静電潜像が顕像化される。なお、現像装置16内の現像剤中のトナーは、図示しないトナーホッパから供給されたトナーと共に不図示の攪拌ローラによってキャリアと混合される。そして、摩擦帯電したトナーはキャリアと共に現像ローラ161上に供給される。その後、現像ローラ161上に担持されたトナーはドクタブレード162を通過して均一層化された後に感光体ドラム14との対向部に達し、この対向位置において感光体ドラム14上に形成された静電潜像に付着する。なお、不図示のトナーホッパから供給されるトナーは現像装置16内のトナー消費に伴って適宜に補給され、現像装置16内のトナー消費状態(トナー濃度)は感光体ドラム14に対向する図示しない光センサからなるトナー濃度センサによって検出される。
この転写工程後、感光体ドラム14上には中間転写ベルト52に転写されない未転写トナーが僅かながら存在する。ここで1次転写ローラ18を通過した感光体ドラム14の表面は、除電ランプ51の光照射により感光体ドラム14上に残留している静電電位を除去して電位をリセットする。このように除電されてから、未転写トナーを有する感光体ドラム14の表面は、本発明の一実施形態に係るクリーニング装置19に達する。
クリーニングブラシ30で除去できなかった残留トナーは感光体ドラム14の図中矢印で示す回転方向下流側のクリーニングブレード31に達する。このクリーニングブレード31は、ウレタンゴム(弾性部材)で形成され、断面矩形の短冊状プレート状を成し、ケーシング120側の収容器191に対してブレード支持部材としての支持ブラケット39を介して取り付けられている。クリーニングブレード31はクリーニングブラシ30で除去されずにすり抜けた比較的少量の残留トナーを確実に掻き取り・除去する。
なお、クリーニングブレード31および支持ブラケット39は、本実施形態では感光体ドラム14の長手方向(軸方向)に渡り共に延びて形成されている。クリーニングブレード31が支持ブラケット39に支持・固定されている部分は、後述するようにクリーニングブラシ30で弾き飛ばされた残留トナーが通過できないよう感光体ドラム14の長手方向に渡り密着していることが好ましい。
この回転ブラシ284の感光体ドラム14の回転方向下流側には、ワックス粉を感光体外周表面に均一に付着させるように均す塗布ブレード285が配備される。これによりワックスを適正膜厚に調整し、後述するようなクリーニング装置19側のクリーニングブレード31の巻き込みを防止している。
2次転写部20に給送される記録紙Pは次のように動作する。すなわち、図1に示すように、先ず、プリンタ100の給紙部21、22のうちの1つが自動または手動(操作部での操作)で選択される。本実施形態では、上段の給紙部21が選択されたものとする。給紙ローラ41が駆動されることにより、給紙部21に収容されている記録紙Pの1枚が搬送経路Kに向けて給送され、搬送経路Kを通過した記録紙Pはレジストローラ対42に到達し、一旦停止される。そして、レジストローラ対42が所定のタイミングで回転することにより、記録紙Pは中間転写ベルト52上のトナー画像と位置合わせされたタイミングで2次転写部20に向けて給送される。
なお、2次転写部20を通過後の中間転写ベルト52はベルトクリーニング部45に達すると、このベルトクリーニング部45のガイドローラ46に対向する部位で、掻き取りブレード47により中間転写ベルト52上の残留トナーが除去される。ここでのガイドローラ46は、中間転写ベルト52に一定の張力を付与する働きを持つと共に、掻き取りブレード47の掻き取り作動を容易化している。なお、掻き取りブレード47は中間転写ベルト52に比べて短寿命であるから、適時に交換されている。以上の動作によって、一連の画像形成プロセスが完了する。
図1〜図3に示すように、各クリーニング装置19y,19m,19c,19k(以下、代表記載では19と記す)は、像担持体としての各感光体ドラム14y,14m,14c,14k(以下、代表記載では14と記す)の表面上に残留したトナーを除去し回収する。
クリーニング装置19は、図3に示すように、クリーニングブラシ30と、金属ローラ32と、金属ブレード35と、トナー搬送スクリュ49と、クリーニングブレード31と、を備える。クリーニングブラシ30は、感光体ドラム14の表面に接触し感光体ドラム14の表面から残留トナーを除去し保持するブラシ状回転体ないしは繊維状回転体として機能する。金属ローラ32は、クリーニングブラシ30に接触しクリーニングブラシ30に保持されたトナーを回収するトナー回収回転体として機能する。金属ブレード35は、金属ローラ32と接触し同金属ローラ32に付着したトナーを掻き落とす回収ブレード部材として機能する。トナー搬送スクリュ49は、回収したトナー(廃トナー)を廃トナーボトル(図示せず)に向けて排出する廃トナー搬送部材ないしはトナー搬送回転体として機能する。トナー搬送スクリュ49は、図示しない駆動手段としての駆動モータにより回転駆動される。クリーニングブレード31は、クリーニングブラシ30より感光体ドラム14の回転方向下流側に配置され、感光体ドラム14と接触しクリーニングブラシ30からすり抜けたトナーTを掻き取るクリーニングブレード部材として機能する。
上記したとおり、クリーニングブラシ30、金属ローラ32、金属ブレード35は、収容器191内に収容されている。そして、クリーニングブラシ30、金属ローラ32、金属ブレード35は、収容器191の上方の開放部で互いに対向するように設けられたクリーニングブレード31と支持ブラケット39と一対の側板壁194a、194b(図8参照)で囲まれている。
(クリーニングブラシ30)
・毛足繊維の材質:導電性ポリエステル
・直径:18mm
・毛足長さ:5mm
・感光体ドラム14に対する食い込み量:1mm
・線速:224〜246mm/sec(感光体ドラム14とカウンタ当接)
・毛足(原糸)の体積抵抗率(電気抵抗率):108Ω・cm
・ブラシ植毛密度:2万本/inch2
・軸30bの材質:快削鋼(SUM)
クリーニングブラシ30は、導電性ポリエステル製のブラシ状繊維が快削鋼(SUM)の軸30bの周りに植毛されて形成されている。
・材質:ステンレススチール(SUS)
・直径:11mm
・線速:122〜133mm/sec
・電圧:1200Vが印加されているが、制御により可変である(600V〜1200V)
上記電圧は、帯電器321(図2参照)および金属ブレード35を介して印加されている。金属ローラ32を介してクリーニングブラシ30と対向する位置には、金属ブレード35が配設されている。
なお、クリーニングブラシ30、金属ローラ32の各線速は、プロセス線速により異なる。
・材質:りん青銅製の薄板材
・厚さ:t=0.15mmの薄板が屈曲加工して使用されているが、場合により、厚さが0、1〜0、6mm程度のものであってもよい。金属ブレード35は、金属ローラ32の長手方向に沿って対向配備され、クリーニング装置19の収容器191側の取り付け部192に固定部材142を介してねじ43を用いて複数箇所で締結固定される。
ここで、金属ブレード35は、図3に示すように、断面L字状をなすように曲げ形成され、その断面と直交する方向(紙面垂直方向)に同一断面をなしたまま直線状に延びて形成されている。ここで、断面L字状部における屈曲部eに対し、一方側がエッジ部側半部351に、他方側が固定部側半部352として形成される。エッジ部側半部351は、そのエッジ部jが金属ローラ32の外周表面に均一な当接状態をなすように取り付けられる。
図4に示すように、クリーニングブラシ30、金属ローラ32およびトナー搬送スクリュ49は、クリーニングブラシ30の回転中心30cとトナー搬送スクリュ49の回転中心49aとが、金属ローラ32の回転中心32bより下方になるよう配置されている。また、クリーニングブラシ30とトナー搬送スクリュ49との間には、トナー搬送スクリュ49の回転中心49aとほぼ同一高さとなるよう配置された仕切り部1が設けられている。ここで、「ほぼ同一高さ」とは、トナー搬送スクリュ49の回転中心49aの高さ位置から±1mm以内に収まる仕切り部1の高さ位置を意味する。この仕切り部1は、本実施形態例ではフレームとも呼ばれる収容器191と一体的に設けられているが、別部材で構成されていてもよい。
クリーニングブラシ30と金属ローラ32との接触位置よりもクリーニングブラシ30の回転方向における上流側にフリッカ部材200を配置する理由は、逆極性トナーや不安定トナーを金属ローラ32到達前に除去する必要性があるからである。例えば、フリッカ部材200を、クリーニングブラシ30と金属ローラ32との接触位置よりもクリーニングブラシ30の回転方向における下流側に配置した場合、次の点から好ましくない(上述した特許文献2および3参照)。すなわち、フリッカ部材200が下流側配置となることで、クリーニングブラシ30に付着した逆極性トナーがフリッカ部材200で機械的に除去される前に、金属ローラ32に接触してしまう。この際、逆極性トナーを回収する適正バイアスが金属ローラ32には印加されていない。そのため、金属ローラ32への受け渡しがうまくできず、逆極性トナー等が金属ローラ32とクリーニングブラシ30との間で摺擦されることで、金属ローラ32にフィルミングが発生してしまう虞もあるからである。
空隙Dの位置は、フリッカ部材200により弾き飛ばされたトナーや、クリーニングブラシ30の回転により発生した気流によって浮遊しているトナーなどがクリーニング装置19外へ飛散しないように、トナー搬送スクリュ49側に圧力が抜けるように設けている。
なお、仕切り部1は、上記したように比較的厚い断面形状であるため樹脂で一体的に形成したが、これに限らず、型構造上の抜きの難易度から分割したものを熱溶着や適宜の接着剤等により接続・固着して用いてもよい。また、後述する変形例のように、薄いことに起因する樹脂破損等を防止するために、薄い金属製の板材である板金等で形成してもよい。
以上説明したように、本実施形態によれば、クリーニングブラシ30に付着したトナーを確実に除去し、クリーニング後のトナー飛散、またそれら起因の異常画像の発生を防止し、コンパクトで低コストであり、長寿命なクリーニング装置19を提供することができる。
図5に示すように、クリーニングブラシ30は金属ローラ32と接触すると、クリーニングブラシ30を構成する毛足30aの先端部分(以下、「毛先」という)がクリーニングブラシ30の回転方向の上流側に向けて倒れながら金属ローラ32と接触する。その後、クリーニングブラシ30の毛先はブラシ状繊維の倒れが回復(図において一番左側に示されている毛足30aのように回転方向下流側に向けて弾性変形)する。この回復することによるフリッキングにより、毛先に付着したトナーTが破線矢印で示す接線bの方向に飛散する。すなわち、後述する図6におけるクリーニングブラシ30と金属ローラ32との接触部500におけるクリーニングブラシ30の軸30bを中心とした外周円130の接線bの方向に、クリーニングブラシ30にてクリーニングした残留トナーTを機械的に弾き飛ばす動きが発生する。
図6において、クリーニングブレード31の感光体ドラム14表面との接触部位31bは一点鎖線の楕円で囲んで示している。
また、この領域に弾き飛ばされたほとんどのトナーは自重等により金属ローラ32、またはクリーニングブラシ30に再び戻り、通常のクリーニング動作を繰り返すうちに上記図示しない廃トナー搬送経路へと回収されていく。残ったトナーもクリーニングブレート31の非接触面31aの領域に付着するのみで、画像形成動作、クリーニングブレード31の磨耗等に悪影響を与えず留まった状態を保持される。
この効果は、上記した仕様、特性値をそれぞれ持つ、クリーニングブレード31、クリーニングブラシ30、金属ローラ32、金属ブレード35等を有するクリーニング装置19を備えた図1の画像形成装置を用いた試験で確認済みである。
なお、クリーニングブレード31が感光体ドラム14と接触する方向の長さが比較的短く設定されている場合には、クリーニングブレード31の非接触面31aに代えた支持ブラケット39の面であっても、本実施形態の上記効果を奏することは無論である。
なお、図7(a)、図7(a)、図7(b)の中で、好ましい配置構成例は、図7(a)、図7(b)で示される範囲に属する配置構成である。
シール部材600は、マイラー等を含むPETフィルム・シートなどの可撓性部材で構成されている。シール部材600は、図6および図8に示すように、一端部がL字形状の金属ブレード35の固定部側半部352の固定部材142上面に貼り付けられ、他端部(自由端部)はクリーニングブレード31のブレード支持部材である支持ブラケット39に当接されている。シール部材600の他端部側の先端部分は、支持ブラケット39の面に沿って弾性的に下方に曲げられた状態で当接し、この当接状態が感光体ドラム14およびクリーニングブレード31の長手方向に渡り形成されている。また、クリーニングブレード31の長手方向の長さは、シール部材600の長手方向の長さよりも長く設定されている。なお、図8において、クリーニングブラシ30の仮想的な配置位置を二点鎖線で示したように、クリーニングブラシ30の長手方向長さは、シール部材600の長手方向の長さよりも長く設定されている。さらに、クリーニングブレード31の長手方向長さはクリーニングブラシ30の長手方向長さと同じか長く設定されている。
上記のとおり、収容器191内のクリーニングブラシ30、金属ローラ32および金属ブレード35の上方の開放部は、クリーニングブレード31、支持ブラケット39、シール部材600およびサイドシール700により覆われている。したがって、クリーニングブラシ30により弾き飛ばされ浮遊するトナーは、シール部材600およびサイドシール700により上方への漏れが防止されている。
[態様1]
感光体ドラム14などの像担持体に接触し該像担持体上のトナーを除去し保持するクリーニングブラシ30などのブラシ状回転体と、ブラシ状回転体に接触しブラシ状回転体に保持されたトナーを回収する金属ローラ32などのトナー回収回転体と、トナー回収回転体と接触しトナー回収回転体に付着したトナーを掻き落とす金属ブレード35などの回収ブレード部材と、回収ブレード部材にて掻き落とされたトナーを回収し搬送するトナー搬送スクリュ49などのトナー搬送回転体と、を有するクリーニング装置19などのクリーニング装置において、ブラシ状回転体の回転中心30cなどの回転中心とトナー搬送回転体の回転中心49aなどの回転中心とは、トナー回収回転体の回転中心32bなどの回転中心よりも下方に配置されており、ブラシ状回転体とトナー搬送回転体との間に配置され、トナー搬送回転体の回転中心とほぼ同一高さとなる仕切り部1などの仕切り部と、仕切り部の上方であって、かつ、ブラシ状回転体とトナー回収回転体との接触位置よりもブラシ状回転体の回転方向における上流側に配置され、ブラシ状回転体に接触して該ブラシ状回転体に保持されているトナーを弾き飛ばすフリッカ部材200などのフリッカ部材と、を備え、仕切り部とフリッカ部材との間には、ブラシ状回転体の軸30bなどの回転軸の長さ方向に渡って空隙Dなどの空隙が設けられており、ブラシ状回転体より像担持体の回転方向下流側に配置され、像担持体と接触しブラシ状回転体からすり抜けたトナーを掻き取るクリーニングブレード31などのクリーニングブレード部材を有し、像担持体、ブラシ状回転体およびトナー回収回転体は、同一方向に回転するように構成されており、ブラシ状回転体とトナー回収回転体との接触部500などの接触部を通過するブラシ状回転体の軸30bなどの軸を中心とした外周円130などの外周円の接触部での接線bなどの接線が、クリーニングブレード部材における像担持体と接触する接触部位31bなどの部位と反対側の非接触面31aなどの非接触面と交わる交点31cなどの交点を有するように、クリーニングブレード部材、ブラシ状回転体およびトナー回収回転体が配置されており、交点31cなどの交点は、該交点を通る鉛直線VLがクリーニングブラシ30などのブラシ状回転体の回転中心30cなどの中心よりも金属ローラ32などのトナー回収回転体寄りにある位置からブラシ状回転体の中心を通る位置までの範囲に存在するように設定されている。
プリンタ100などの画像形成装置の装置本体110などの装置本体に対して着脱可能であり、感光体ドラム14などの像担持体と、帯電装置15などの帯電手段、現像装置16などの現像手段およびクリーニング装置19などのクリーニング手段から選ばれる少なくとも1つの手段とを一体に備えたプロセスカートリッジ11などのプロセスカートリッジにおいて、クリーニング手段が、態様1記載のクリーニング装置である。
この態様2によれば、上記実施形態で説明したように、態様1記載のクリーニング装置による効果を奏するプロセスカートリッジを提供することができるとともに、クリーニング装置の交換が容易になる。
記録紙Pなどの記録媒体に画像を形成する画像形成部と、態様1記載のクリーニング装置または態様2記載のプロセスカートリッジと、を備えるプリンタ100などの画像形成装置である。
この態様3によれば、上記実施形態で説明したように、態様1記載のクリーニング装置による効果または態様2記載のプロセスカートリッジによる効果を奏する画像形成装置を実現し提供することができる。
また、感光体ドラム14のクリーニング装置19として設ける以外に、本発明のクリーニング装置を中間転写ベルト52に設けてもよい。
像担持体としては、上記実施形態で用いたドラム形状の感光体ドラムに限らず、無端ベルト状の感光体ベルトなども用いることができる。
記録媒体としては、上記実施形態で用いた記録紙に限らず、コピー用紙、PPC用紙や普通紙などを用いてもよく、またPET樹脂で形成されたOHPフィルム用紙なども用いてもよい。
11 プロセスカートリッジ
14 感光体ドラム(像担持体の一例)
15 帯電装置(帯電手段の一例)
16 現像装置(現像手段の一例)
19 クリーニング装置(クリーニング手段の一例)
24 定着部(定着装置)
28 潤滑剤塗布装置
30 クリーニングブラシ(ブラシ状回転体の一例)
30a 毛足
30b 軸(ブラシ状回転体の軸の一例)
30c 回転中心(ブラシ状回転体の中心の一例)
30d 接触部中心
31 クリーニングブレード(クリーニングブレード部材の一例)
31a 接触部位(クリーニングブレード部材における像担持体と接触する部位の一例)
31b 非接触面
31c 交点
32 金属ローラ(トナー回収回転体の一例)
32a 金属ローラの軸
35 金属ブレード(回収ブレード部材の一例)
39 支持ブラケット(支持部材の一例)
49 トナー搬送スクリュ(トナー搬送回転体の一例)
52 中間転写ベルト(中間転写体)
120 ケーシング(プロセスカートリッジ本体の一例)
130 外周円
191 収容器
200 フリッカ部材
500 接触部
600 シール部材
700 サイドシール
VL 鉛直線
P 記録紙(記録媒体の一例)
T 残留トナー
Y 幅方向
Z 上下(鉛直)方向
Claims (3)
- 像担持体に接触し該像担持体上のトナーを除去し保持するブラシ状回転体と、
前記ブラシ状回転体に接触し該ブラシ状回転体に保持されたトナーを回収するトナー回収回転体と、
前記トナー回収回転体と接触し前記トナー回収回転体に付着したトナーを掻き落とす回収ブレード部材と、
前記回収ブレード部材にて掻き落とされたトナーを回収し搬送するトナー搬送回転体と、
を有するクリーニング装置において、
前記ブラシ状回転体の回転中心と前記トナー搬送回転体の回転中心とは、前記トナー回収回転体の回転中心よりも下方に配置されており、
前記ブラシ状回転体と前記トナー搬送回転体との間に配置され、前記トナー搬送回転体の前記回転中心とほぼ同一高さとなる仕切り部と、
前記仕切り部の上方であって、かつ、前記ブラシ状回転体と前記トナー回収回転体との接触位置よりも前記ブラシ状回転体の回転方向における上流側に配置され、前記ブラシ状回転体に接触して該ブラシ状回転体に保持されているトナーを弾き飛ばすフリッカ部材と、
を備え、
前記仕切り部と前記フリッカ部材との間には、前記ブラシ状回転体の回転軸の長さ方向に渡って空隙が設けられており、
前記ブラシ状回転体より前記像担持体の回転方向下流側に配置され、前記像担持体と接触し前記ブラシ状回転体からすり抜けたトナーを掻き取るクリーニングブレード部材を有し、
前記像担持体、前記ブラシ状回転体および前記トナー回収回転体は、同一方向に回転するように構成されており、
前記ブラシ状回転体と前記トナー回収回転体との接触部を通過する前記ブラシ状回転体の軸を中心とした外周円の前記接触部での接線が、前記クリーニングブレード部材における前記像担持体と接触する部位と反対側の非接触面と交わる交点を有するように、前記クリーニングブレード部材、前記ブラシ状回転体および前記トナー回収回転体が配置されており、
前記交点は、該交点を通る鉛直線が前記ブラシ状回転体の前記中心よりも前記トナー回収回転体寄りにある位置から前記ブラシ状回転体の前記中心を通る位置までの範囲に存在するように設定されていることを特徴とするクリーニング装置。 - 画像形成装置の装置本体に対して着脱可能であり、像担持体と、帯電手段、現像手段およびクリーニング手段から選ばれる少なくとも1つの手段とを一体に備えたプロセスカートリッジにおいて、
前記クリーニング手段が、請求項1記載のクリーニング装置を一体に備えたプロセスカートリッジであることを特徴とするプロセスカートリッジ。 - 記録媒体に画像を形成する画像形成部と、
請求項1記載のクリーニング装置または請求項2記載のプロセスカートリッジと、を備えることを特徴とする画像形成装置。
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