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JP2007121568A - クリーニング装置 - Google Patents

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JP2007121568A
JP2007121568A JP2005311823A JP2005311823A JP2007121568A JP 2007121568 A JP2007121568 A JP 2007121568A JP 2005311823 A JP2005311823 A JP 2005311823A JP 2005311823 A JP2005311823 A JP 2005311823A JP 2007121568 A JP2007121568 A JP 2007121568A
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Application number
JP2005311823A
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Inventor
Masanori Kobayashi
政憲 小林
Akihiro Ida
明寛 井田
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Fujifilm Business Innovation Corp
Original Assignee
Fuji Xerox Co Ltd
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Publication date
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Abstract

【課題】 比較的低抵抗の外添剤を含むトナー等の粉体を粉体担持体表面から充分に除去すること。
【解決手段】表面に粉体を担持する粉体担持体(B)表面に付着した粉体を静電的に除去するクリーニング用電界が印加されるクリーニングブラシ(2)であって、ブラシ毛の体積抵抗率が10logΩcm以上且つ、ブラシ先端力が0.3gf/mm以上の前記クリーニングブラシ(2)を有するクリーニング装置(CL2)。
【選択図】 図2

Description

本発明は、トナーや紙粉等の粉体が担持される粉体担持体表面をクリーニングするクリーニング装置に関する。本発明は、前記粉体としてのトナーが使用される電子写真方式の複写機、FAX、プリンタおよび複合機等の画像形成装置のクリーニング装置に好適に使用可能である。
前記電子写真方式の画像形成装置では、中間転写ベルトや感光体等を含む粉体担持体表面に担持されたトナー像が転写材(用紙、中間転写ベルト等)に静電的に転写される。このような画像形成方式では、転写の際に転写材に転写されず粉体担持体表面に残ったり、転写材から紙粉が逆転写されたりすることがある。前記粉体担持体表面の残留トナーや紙粉等の粉体は、画質劣化の原因となるので、前記粉体担持体表面から前記粉体を除去する必要がある。
前記粉体を前記粉体担持体表面から除去するため、クリーニングブラシ(ブラシローラ)を前記粉体担持体表面に摺擦させる技術が従来公知である。このようなクリーニングブラシを使用する技術において、前記粉体担持体表面から残留トナーを掻き取るためのブラシ先端力を好適な範囲に設定した技術として、次の文献(1),(2)に記載された技術が従来公知である。
(1)特許文献1(特開平8−115031号公報)記載の技術
特許文献1には、感光体上の残留トナーを掻き取る力としてのブラシの先端力を0.05gf/mm以上に設定したブラシが記載されている。
(2)特許文献2(特開平6−236134号公報)記載の技術
特許文献2には、感光体上の残留トナーを掻き取る力としてのブラシの先端力を0.3g/mmから1.6g/mmの範囲に設定したクリーニングブラシが記載されている。
近年では、高画質化のため、トナーの小径化や球形化が進んでいる。このため、前記特許文献1,2に記載されている技術では、小径化や球形化したトナーを使用した場合、感光体表面に付着した残留トナーを充分に除去できないおそれがある。
また、クリーニングブラシにバイアスを印加することにより、感光体表面から掻き取った残留トナーを前記クリーニングブラシに静電的に吸着させ、吸着させた残留トナーをクリーニングブラシから除去することにより感光体表面をクリーニングする技術がある。このような技術としては、次の文献(3)〜(5)に記載された技術が従来公知である。
(3)特許文献3(特開平6−130875号公報)記載の技術
特許文献3には、体積抵抗率が10Ωcm〜10Ωcmの繊維を有するクリーニングブラシにより、感光体表面をクリーニングする技術が記載されている。
(4)特許文献4(特開2004−170534号公報)記載の技術
特許文献4には、体積抵抗率が20Ωcm以上、10Ωcm以下のブラシ部分を有するブラシローラにより、感光体表面の残留トナー(転写残トナー)を除去する技術が記載されている。
(5)特許文献5(特開平5−19670号公報)記載の技術
特許文献5には、体積抵抗率が10Ωcm以上、好ましくは10logΩcm程度のブラシを有するクリーニングブラシにより、感光体表面をクリーニングする技術が記載されている。
特開平8−115031号公報(段落番号「0016」〜「0023」) 特開平6−236134号公報(段落番号「0007」) 特開平6−130875号公報(段落番号「0026」) 特開2004−170534号公報(段落番号「0049」) 特開平5−19670号公報(段落番号「0045」〜「0048」)
(特許文献3〜5記載の技術の問題点)
前記トナーには、帯電性や転写性や流動性またはそれらの維持性を得るために各種の外添剤が添加されている。前記外添剤としては、抵抗値が15logΩcm程度のものが一般的に使用されている。このため、一般的には、ブラシ毛の体積抵抗率が10Ωcm程度のクリーニングブラシが使用されていた。
しかし、トナーの小径化や球形化に伴い、比較的低抵抗(11logΩcm程度)の外添剤が前記トナーに添加されることがある。このようなトナーを使用した場合、前記クリーニングブラシによりトナーに電荷が注入されやすくなる。前記トナーに電荷が注入されると、トナー間に凝集力が発生し、クリーニング性能が低下する。したがって、特許文献3〜5記載の技術では、11logΩcm程度の比較的低抵抗の外添剤が添加されたトナーを使用した場合、感光体表面の残留トナーを充分に除去することができないおそれがある。
本発明者は、鋭意実験・研究の結果、比較的低抵抗の外添剤が添加されたトナーを使用する場合に、単純にブラシ毛の体積抵抗率が高いクリーニングブラシを使用するだけでは充分なクリーニング能力を得ることができず、先端力も大きな影響があるとの知見に至った。
前記特許文献1〜5には、ブラシ毛の体積抵抗率と先端力の両方について十分な検討がされた文献がなく、比較的低抵抗の外添剤が添加されたトナーを充分に除去することができないという問題がある。
本発明は前記事情に鑑み、次の記載内容(O01)を技術的課題とする。
(O01)比較的低抵抗の外添剤を含むトナー等の粉体を粉体担持体表面から充分に除去すること。
次に、前記課題を解決するために案出した本発明を説明するが、本発明の構成要素には、後述の実施例の構成要素との対応を容易にするため、実施例の構成要素の符号をカッコで囲んだものを付記する。
なお、本発明を後述の実施例の符号と対応させて説明する理由は、本発明の理解を容易にするためであり、本発明の範囲を実施例に限定するためではない。
(第1発明)
前記課題を解決するために第1発明のクリーニング装置(CL2)は、次の構成要件(A01),(A02)を備えたことを特徴とする。
(A01)表面に粉体を担持する粉体担持体(B)、
(A02)前記粉体担持体(B)表面に付着した粉体を静電的に除去するクリーニング用電界が印加されるクリーニングブラシ(2)であって、ブラシ毛の体積抵抗率が10logΩcm以上且つ、ブラシ先端力が0.3gf/mm以上の前記クリーニングブラシ(2)。
(第1発明の作用)
前記構成要件(A01),(A02)を備えた第1発明のクリーニング装置(CL2)では、粉体担持体は、その表面に粉体を担持する。
クリーニングブラシ(2)は、前記粉体担持体(B)表面に付着した粉体を静電的に除去するクリーニング用電界が印加される。前記クリーニングブラシ(2)は、ブラシ毛の体積抵抗率が10logΩcm以上且つ、ブラシ先端力が0.3gf/mm以上に設定されている。
したがって、前記クリーニングブラシ(2)は、ブラシ毛の高抵抗化と高先端力化を組み合わせることにより、前記粉体担持体(B)表面に付着した粉体を充分に除去することができる。
(本発明の形態1)
本発明の形態1のクリーニング装置(CL2)は、前記第1発明において次の構成要件(A03)を備えたことを特徴とする。
(A03)トナーにより構成された前記粉体。
(本発明の形態1の作用)
前記構成要素(A03)を備えた本発明の形態1のクリーニング装置(CL2)では、前記粉体は、トナーにより構成されている。ブラシ毛の高抵抗化と高先端力化を組み合わせた前記クリーニングブラシ(2)は、前記粉体担持体(B)表面に付着したトナーを充分に除去することができる。
(本発明の形態2)
本発明の形態2のクリーニング装置(CL2)は、前記本発明の形態1において次の構成要件(A04)を備えたことを特徴とする。
(A04)抵抗値が11logΩcm以下の外添剤を含む前記トナー。
(本発明の形態2の作用)
前記構成要素(A04)を備えた本発明の形態2のクリーニング装置(CL2)では、前記トナーは、抵抗値が11logΩcm以下の外添剤が含まれている。ブラシ毛の高抵抗化と高先端力化を組み合わせた前記クリーニングブラシ(2)は、11logΩcm以下の比較的低抵抗の外添剤が含まれたトナーを使用した場合でも、前記粉体担持体(B)表面に付着したトナーを充分に除去することができる。
(本発明の形態3)
本発明の形態3のクリーニング装置(CL2)は、前記第1発明または本発明の形態1もしくは2において次の構成要件(A05),(A06)を備えたことを特徴とする。
(A05)前記クリーニングブラシ(2)に接触して配置され、前記クリーニングブラシ(2)から粉体を静電的に吸着して除去する静電吸着部材(3)、
(A06)前記クリーニングブラシ(2)と前記静電吸着部材(3)との間の電位差が600V以上になるように前記静電吸着部材(3)に吸着用電圧(V3,V4)を印加する吸着用電圧印加装置(E3,E4)。
(本発明の形態3の作用)
前記構成要素(A05),(A06)を備えた本発明の形態3のクリーニング装置(CL2)では、静電吸着部材(3)は、前記クリーニングブラシ(2)に接触して配置され、前記クリーニングブラシ(2)から粉体を静電的に吸着して除去する。
吸着用電圧印加装置(E3,E4)は、前記クリーニングブラシ(2)と前記静電吸着部材(3)との間の電位差が600V以上になるように、前記静電吸着部材(3)に吸着用電圧(V3,V4)を印加する。
前記粉体担持体(B)表面から前記クリーニングブラシ(2)により除去された粉体は、前記クリーニングブラシ(2)に一時的に保持された後、前記クリーニングブラシ(2)の回転に伴って前記静電吸着部材(3)との接触部(Q8)に移動する。前記接触部(Q8)において、前記クリーニングブラシ(2)に一時的に保持された粉体は、前記静電吸着部材(3)に静電的に移動して吸着する。したがって、前記クリーニングブラシ(2)は、前記静電吸着部材(3)によりクリーニングされる。
(本発明の形態4)
本発明の形態4のクリーニング装置(CL2)は、前記第1発明または本発明の形態1ないし3記載のいずれかにおいて次の構成要件(A07),(A08)を備えたことを特徴とする。
(A07)中間転写ベルト(B)により構成された前記粉体担持体(B)、
(A08)前記静電吸着部材(3)に当接して前記静電吸着部材(3)表面に吸着された粉体を擦り取るスクレーパ(4)。
(本発明の形態4の作用)
前記構成要素(A07),(A08)を備えた本発明の形態4のクリーニング装置(CL2)では、前記粉体担持体(B)は中間転写ベルト(B)により構成されている。
スクレーパ(4)は、前記静電吸着部材(3)に当接して前記静電吸着部材(3)表面に吸着された粉体を擦り取る。
前記中間転写ベルト(B)に付着した粉体は、前記クリーニングブラシ(2)を介して、前記静電吸着部材(3)に静電的に移動して吸着する。前記静電吸着部材(3)に吸着した粉体は、前記静電吸着部材(3)の回転に伴って前記スクレーパ(4)との当接部に移動する。前記当接部において、前記静電吸着部材(3)に吸着した粉体は、前記スクレーパ(4)により擦り取られる。したがって、前記静電吸着部材(3)は、前記スクレーパ(4)によりクリーニングされる。
前述の本発明のクリーニング装置は、下記の効果(E01)を奏する。
(E01)11logΩcm以下の比較的低抵抗の外添剤を含むトナーや紙粉等の粉体を粉体担持体表面から充分に除去することができる。
次に図面を参照しながら、本発明の実施の形態の具体例(実施例)を説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
なお、以後の説明の理解を容易にするために、図面において、前後方向をX軸方向、左右方向をY軸方向、上下方向をZ軸方向とし、矢印X,−X,Y,−Y,Z,−Zで示す方向または示す側をそれぞれ、前方、後方、右方、左方、上方、下方、または、前側、後側、右側、左側、上側、下側とする。
また、図中、「○」の中に「・」が記載されたものは紙面の裏から表に向かう矢印を意味し、「○」の中に「×」が記載されたものは紙面の表から裏に向かう矢印を意味するものとする。
(実施例1)
図1は本発明のクリーニング装置を備えた画像形成装置の全体説明図である。
図1において、画像形成装置Uは、画像形成装置本体U1および前記画像形成装置本体U1の上面のプラテンガラスPG上に置かれた自動原稿搬送装置U2を有している。前記画像形成装置本体U1は、ユーザがコピースタート等の作動指令信号を入力操作するUI(ユーザインタフェース)を有している。
前記自動原稿搬送装置U2は、複写しようとする複数の原稿Giが重ねて載置される原稿給紙トレイTG1と、原稿給紙トレイTG1から前記プラテンガラスPG上の複写位置Pを通過して搬送される原稿Giが排出される原稿排紙トレイTG2とを有している。
前記原稿給紙トレイTG1から前記複写位置Pに搬送された原稿Giまたは手動によりプラテンガラスPG上に置かれた原稿Giからの反射光は、露光光学系Aを介して、CCD(固体撮像素子)でR(赤)、G(緑)、B(青)の電気信号に変換される。
IPS(イメージプロセッシングシステム)は、CCDから入力される前記RGBの電気信号をY(イエロー)、M(マゼンタ)、C(シアン)、K(黒)の画像データに変換して一時的に記憶し、前記画像データを所定のタイミングで潜像形成用の画像データとしてレーザ駆動回路DLに出力する。
レーザ駆動回路DLは、入力された画像データに応じてレーザ駆動信号をROS(静電潜像形成装置)に出力する。
感光体ドラムにより構成される像担持体(感光体,粉体担持体)PRは矢印Ya方向に回転しており、その表面は帯電領域Q0において、帯電ロールCRにより一様に帯電された後、潜像書込位置Q1において前記ROS(静電潜像形成装置)のレーザビームLにより露光走査されて静電潜像が形成される。フルカラー画像を形成する場合は、Y(イエロー),M(マゼンタ),C(シアン),K(黒)の4色の画像に対応した静電潜像が順次形成され、モノクロ画像の場合はK(黒)画像に対応した静電潜像のみが形成される。
前記像担持体PR表面へのレーザビームLによる潜像書込は、中間転写ベルト(粉体担持体,転写材)Bの非画像部に設けられた基準マークBmをベルト位置センサSNbが検知してから所定の時間経時後に開始される。フルカラー画像の場合は、各色を重ね合わせるので、前記ベルト位置センサSNbが基準マークBmを検知してからレーザビームLによる潜像書込開始までの時間は各色同一である。
前記静電潜像が形成された像担持体PR表面は回転移動して現像領域Q2、1次転写領域(転写位置)Q3を順次通過する。
ロータリ式の現像装置Dは、回転軸Daの回転とともに前記現像領域Q2に順次回転移動するY(イエロー),M(マゼンタ),C(シアン),K(黒)の各色のトナー(粉体)が収容された現像器DY,DM,DC,DKを有している。前記各色の現像器DY,DM,DC,DKはそれぞれ、前記現像領域Q2に現像剤を搬送する現像ロールDRを有しており、現像領域Q2を通過する像担持体PR上の静電潜像をトナー像Tnに現像する。
前記像担持体PR表面に現像されたトナー像Tnは前記1次転写領域Q3において、1次転写ロール(転写器)T1により中間転写ベルトBに1次転写される。フルカラー画像の場合、像担持体PR表面に順次形成される各色のトナー像は、前記1次転写領域Q3において中間転写ベルトB表面に順次重ねて1次転写される。なお、前記1次転写ロールT1には、現像装置Dでのトナーの帯電極性と逆極性の1次転写電圧が電源回路Eから供給され、前記電源回路EはコントローラCにより制御される。
1次転写後、像担持体PR表面は、クリーニング領域(像担持体クリーナCL1と対向する領域)Q4において残留トナー(転写残トナー)が像担持体クリーナ(クリーニング装置)CL1によりクリーニングされ、除電ランプJRにより除電される。
前記像担持体PRの下方には左右一対のスライドレールSR,SRによりスライドフレームF1(2点鎖線で表示)が前後(X軸方向)にスライド移動可能に支持されている。スライドフレームF1には、ベルトモジュールBMのベルトフレームF2がヒンジ軸F2a周りに回動可能に支持されている。
前記ベルトモジュールF2は、前記中間転写ベルトBと、ベルト駆動ロールRd、テンションロールRt、ウォーキングロールRw、アイドラロール(フリーロール)RfおよびバックアップロールT2aを含むベルト支持ロール(Rd,Rt,Rw,Rf,T2a)と、1次転写ロールT1とを有している。そして、前記中間転写ベルトBは前記ベルト支持ロール(Rd,Rt,Rw,Rf,T2a)により矢印Yb方向に回転移動可能に支持されている。
前記ベルトモジュールBMは前記ヒンジ軸F2a周りに回動して、中間転写ベルトBが像担持体PRに接触する使用位置(図1に示す位置で、画像形成動作を実行する位置)、およびメンテナンス位置(中間転写ベルトBが像担持体PRから離れた位置で、画像形成装置本体に対する出入等のメンテナンス作業を行う位置、図示せず)の間で上下移動可能である。
前記ベルトモジュールBMが前記メンテナンス位置に回動した状態では、前記スライドフレームF1およびこれに支持されたベルトモジュールF2を、前記像担持体PRと摩擦接触させることなく、画像形成装置本体に対して出入させることができるように構成されている。
このような、スライドフレームF1を前後移動させる構成およびベルトモジュールF2を上下移動させる構成は、従来公知(例えば、特開平8−171248号公報参照)であり、従来公知の種々の構成を採用することが可能である。
前記バックアップロールT2aに接する中間転写ベルトBの表面に対向して2次転写ロールT2bが配置されており、中間転写ベルトBおよび2次転写ロールT2bの対向する領域には2次転写領域Q5が形成される。前記バックアップロールT2aにはコントクトロールT2cが当接している。コントクトロールT2cには、コントローラCにより制御される電源回路Eから所定のタイミングでトナーの帯電極性と同極性の2次転写電圧が印加される。前記バックアップロールT2a、2次転写ロールT2bおよびコンタクトロールT2cにより2次転写器T2が構成されている。
フルカラー画像を形成する場合、潜像書込位置Q1において第1色目の静電潜像が形成され、現像領域Q2において1色目のトナー像Tnが形成される。このトナー像Tnは、1次転写領域Q3を通過する際に、1次転写ロールT1によって中間転写ベルトB上に静電的に1次転写される。その後同様にして、第1色目のトナー像Tnを担持した中間転写ベルトB上に、第2色目、第3色目、第4色目のトナー像Tnが順次重ねて1次転写され、最終的にフルカラーの多重トナー像が中間転写ベルトB上に形成される。
単色のモノカラー画像を形成する場合には1個の現像器のみを使用し、単色トナー像が中間転写ベルトB上に1次転写される。
給紙トレイTR1に収容された記録シート(用紙,転写材)Sは、所定のタイミングでピックアップロールRpにより取り出され、さばきロールRsで1枚づつ分離されて、レジロールRrに搬送される。前記レジロールRrに搬送された記録シートSは、前記1次転写された多重トナー像または単色トナー像が2次転写領域Q5に移動するのにタイミングを合わせて、転写前シートガイドSG1から2次転写領域Q5に搬送される。
前記2次転写領域Q5において前記2次転写器T2は、中間転写ベルトB上のトナー像を記録シートSに静電的に2次転写する。前記2次転写領域Q5よりも前記中間転写ベルトBの回転方向下流側には、ベルトクリーナ(クリーニング装置)CL2が配置されている。前記ベルトクリーナCL2と中間転写ベルトBとの接触部には、ベルトクリーニング領域Q6が形成されている。2次転写後の中間転写ベルトB表面に残留したトナーは、前記中間転写ベルトBの回転に伴って前記ベルトクリーニング領域Q6に搬送される。前記ベルトクリーニング領域Q6において、前記中間ベルトB表面の残留トナーは、前記ベルトクリーナCL2により除去される。また、前記2次転写ロールT2bは2次転写ロールクリーナCL3により表面付着トナーが回収される。
なお、前記2次転写ロールT2bおよびベルトクリーナCL2は、中間転写ベルトBと離接(離隔および接触)自在に配設されており、カラー画像が形成される場合には最終色の未定着トナー像が中間転写ベルトBに1次転写されるまで、中間転写ベルトBから離隔している。なお、前記2次転写ロールクリーナCL3は、前記2次転写ロールT2bと一緒に離接移動を行う。
トナー像が2次転写された前記記録シートSは、転写後シートガイドSG2、シート搬送ベルトBHにより定着領域Q7に搬送され、定着領域Q7を通過する際に定着装置Fにより加熱定着される。トナー像が定着された記録シートSは、記録シート排出トレイTRhに排出される。
前記符号Rp,Rs,Rr,SG1,SG2,BHで示された要素によりシート搬送装置SHが構成されている。
(ベルトクリーナCL2)
図2は実施例1のベルトクリーナの説明図である。
図2において、前記ベルトクリーナ(クリーニング装置)CL2は、前記中間転写ベルトBに対向する位置に開口部が形成されたトナー回収容器(クリーニングケース)1を有している。前記トナー回収容器1には、第1クリーニングブラシ2aおよび第2クリーニングブラシ2bが回転可能に支持されている。前記第1クリーニングブラシ2aおよび第2クリーニングブラシ2bは、所定の食い込み量で前記中間転写ベルトBに接触する。前記第2クリーニングブラシ2bは、前記第1クリーニングブラシ2aよりも前記中間転写ベルトBの移動方向下流側に配置されている。前記第1クリーニングブラシ2aおよび第2クリーニングブラシ2bは、クリーニングブラシ駆動装置(図示せず)により前記中間転写ベルトBとの接触部において反対方向に回転する。
前記第1クリーニングブラシ2aと中間転写ベルトBとの接触部により、第1ベルトクリーニング領域Q6aが形成されている。前記第2クリーニングブラシ2bと中間転写ベルトBとの接触部により、第2ベルトクリーニング領域Q6bが形成されている。前記第1ベルトクリーニング領域Q6aと第2ベルトクリーニング領域Q6bにより、前記ベルトクリーニング領域Q6が形成されている。
前記第1クリーニングブラシ2aは、ベルトクリーニングバイアス供給装置としての第1クリーニングブラシ用電圧供給回路E1により、正極性の第1クリーニングブラシ用バイアスV1が印加される。前記第2クリーニングブラシ2bは、ベルトクリーニングバイアス供給装置としての第2クリーニングブラシ用電圧供給回路E2により、負極性の第2クリーニングブラシ用バイアスV2が印加される。
前記第1クリーニングブラシ2aには、前記第1ベルトクリーニング領域Q6aよりもブラシ回転方向下流側で、第1デトーニングロール(静電吸着部材)3aが所定の食い込み量で接触する。前記第1クリーニングブラシ2aと第1デトーニングロール3aとの接触部により、第1ブラシクリーニング領域Q8aが形成されている。前記第1デトーニングロール3aは、前記第1ブラシクリーニング領域Q8aにおいて、デトーニングロール駆動装置(図示せず)により前記第1クリーニングブラシ2aと同方向に回転する。また、前記第1デトーニングロール3aは、ブラシクリーニングバイアス供給装置としての第1デトーニングロール用電圧供給回路E3により、前記第1クリーニングブラシ用バイアスV1と同極性(正極性)の第1デトーニングロール用バイアスV3が印加される。また、前記第1デトーニングロール用バイアスV3は、前記第1クリーニングブラシ用バイアスV1よりも大きくなるように設定(V1<V3)されている。
前記第2クリーニングブラシ2bには、前記第2ベルトクリーニング領域Q6bよりもブラシ回転方向下流側で、第2デトーニングロール(静電吸着部材)3bが所定の食い込み量で接触する。前記第2クリーニングブラシ2bと第2デトーニングロール3bとの接触部により、第2ブラシクリーニング領域Q8bが形成されている。前記第2デトーニングロール3bは、前記第2ブラシクリーニング領域Q8bにおいて、デトーニングロール駆動装置(図示せず)により前記第2クリーニングブラシ2bと同方向に回転する。また、前記第2デトーニングロール3bは、ブラシクリーニングバイアス供給装置としての第2デトーニングロール用電圧供給回路E4により、前記第2クリーニングブラシ用バイアスV2と同極性(負極性)の第2デトーニングロール用バイアスV4が印加される。また、前記第2デトーニングロール用バイアスV4の絶対値は、前記第2クリーニングブラシ用バイアスV2の絶対値よりも大きくなるように設定(|V2|<|V4|)されている。
前記第1ブラシクリーニング領域Q8aと第2ブラシクリーニング領域Q8bにより、ブラシクリーニング領域Q8が形成されている。
前記第1デトーニングロール3aには、前記第1ブラシクリーニング領域Q8aよりもロール回転方向下流側で、第1スクレーパ4aが所定の食い込み量で当接している。前記第1スクレーパ4aは、その左端部(−Y方向端部)が前記トナー回収容器1に固定されている第1スクレーパ支持部材6aに支持されている。
前記第2デトーニングロール3bには、前記第2ブラシクリーニング領域Q8bよりもロール回転方向下流側で、第2スクレーパ4bが所定の食い込み量で当接している。前記第2スクレーパ4bは、その前後両端部(X軸方向両端部)が前記トナー回収容器1に固定されている第2スクレーパ支持部材6bに支持されている。
前記第1スクレーパ4aおよび第2スクレーパ4bは、前記第1デトーニングロール3aおよび第2デトーニングロール3bに設定角度θで当接するように、前記第1スクレーパ支持部材6aおよび第2スクレーパ支持部材6bに支持されている。
前記第1スクレーパ4aおよび第2スクレーパ4bの下方には、廃トナー回収装置(図示せず)に残留トナーを運ぶトナー搬送オーガー7が設けられている。
前記第1クリーニングブラシ2aおよび第2クリーニングブラシ2bにより、実施例1のベルトクリーナCL2のクリーニングブラシ2が構成されている。
前記第1デトーニングロール3aおよび第2デトーニングロール3bにより、実施例1のベルトクリーナCL2のデトーニングロール(静電吸着部材)3が構成されている。
前記第1スクレーパ4aおよび第2スクレーパ4bにより、実施例1のベルトクリーナCL2のスクレーパ4が構成されている。
前記トナー回収容器1、クリーニングブラシ2、デトーニングロール3、スクレーパ4、前記第1スクレーパ支持部材6a、第2スクレーパ支持部材6bおよびトナー搬送オーガー7により、実施例1のベルトクリーナ(クリーニング装置)CL2が構成されている。
(実施例1の作用)
前記構成を備えた実施例1の画像形成装置Uでは、中間転写ベルトB上のトナー像は、2次転写領域Q4を通過する際に2次転写器T2により記録用紙Sに2次転写される。前記中間転写ベルトB表面に付着した2次転写後の残留トナーは、前記中間転写ベルトBの回転に伴ってベルトクリーニング領域Q6に搬送される。
前記ベルトクリーニング領域Q6に搬送された残留トナーは、前記中間転写ベルトBに所定の食い込み量で接触する第1クリーニングブラシ2aおよび第2クリーニングブラシ2bにより前記中間転写ベルトBから掻き取られる。このとき、前記第1クリーニングブラシ2aには、正極性の第1クリーニングブラシ用バイアスV1が印加されているため、負極性に帯電した残留トナーが吸着する。また、前記第2クリーニングブラシ2bには、負極性の前記第2クリーニングブラシ用バイアスV2が印加されているため、正極性に帯電した残留トナーが吸着する。したがって、前記中間転写ベルトBに付着した残留トナーは、正極性または負極性のどちらに帯電していても、前記第1クリーニングブラシ2aまたは第2クリーニングブラシ2bに吸着する。
前記第1クリーニグブラシ2aに吸着した負極性の残留トナーは、前記第1クリーニングブラシ2aの回転に伴って、第1ブラシクリーニング領域Q8aに移動する。前記負極性の残留トナーは、前記第1ブラシクリーニング領域Q8aにおいて、前記第1クリーニングブラシ用バイアスV1よりも大きい正極性(V1<V3)の第1デトーニングロール用バイアスV3が印加された第1デトーニングロール3aに静電的に移動する。前記第1デトーニングロール3aに移動した残留トナーは、第1スクレーパ4aにより機械的な掻き取り力を受けて、前記第1デトーニングロール3a表面から除去される。
前記第2クリーニグブラシ2bに吸着した正極性の残留トナーは、前記第2クリーニングブラシ2bの回転に伴って、第2ブラシクリーニング領域Q8bに移動する。前記正極性の残留トナーは、前記第2ブラシクリーニング領域Q8bにおいて、前記第2クリーニングブラシ用バイアスV2よりも大きい負極性(|V2|<|V4|)の第2デトーニングロール用バイアスV4が印加された第2デトーニングロール3bに静電的に移動する。前記第2デトーニングロール3bに移動した残留トナーは、第2スクレーパ4bにより機械的な掻き取り力を受けて、前記第2デトーニングロール3b表面から除去される。
前記第1スクレーパ4aおよび第2スクレーパ4bにより掻き取られた残留トナーは、トナー搬送オーガー7により廃トナー回収装置(図示せず)に搬送される。
このように、2次転写後の前記中間転写ベルトB表面の残留トナーは、ベルトクリーナCL2により除去される。したがって、前記記録用紙Sに画像を記録する際、前記残留トナーにより発生する画質の劣化を防止することができる。
(実験例1:中間転写ベルト表面上の残留トナー掻き取りテスト)
前記実施例1の構成に基づいて実験例1として、中間転写ベルト表面上の残留トナー掻き取りテストを行った。
なお、実験例1では、トナーの流動性および帯電性を改善するためのTi系外添剤(体積抵抗率11.3logΩcm)が1.0%、帯電性を改善するためのTi系外添剤(体積抵抗率11.2logΩcm)が0.4%添加されたトナーが使用されている。
(第1クリーニングブラシ2a)
前記第1クリーニングブラシ2aとしては、外径が14mm、シャフト径が6mm、パイルハイトが3.5mm、中間転写ベルトへの食い込み量が1mmのものを使用した。
また、前記第1クリーニングブラシ2aのブラシ毛は、材質がナイロンであり、ブラシ毛の体積抵抗率が8,10,12logΩcmのいずれかのものを使用し、太さが2,4,6デニールのいずれかのものを使用し、密度が12万,24万,43万本/inch2のいずれかのものを使用した。また、前記第1クリーニングブラシ2aには、第1クリーニングブラシ用バイアスV1としての400Vを印加した。
なお、ブラシ毛の太さと密度の組み合わせについては、図3で後述する。前記ブラシ毛の体積抵抗率は、ブラシ毛に電圧150Vを印加したときの電流値から算出した値である。
(第2クリーニングブラシ2b)
前記第2クリーニングブラシ2bとしては、外径が10mm、シャフト径が5mm、パイルハイトが2mm、中間転写ベルトへの食い込み量が1mmのものを使用して。
また、前記第2クリーニングブラシ2bのブラシ毛は、材質がナイロンであり、体積抵抗率が8,10,12logΩcmのいずれかのものを使用し、太さが2,4,6デニールのいずれかのものを使用し、密度が12万,24万,43万本/inch2のいずれかのものを使用した。
また、第2クリーニングブラシ2bには、第2クリーニングブラシ用バイアスV2としての−400Vを印加した。
(第1デトーニングロール3a)
前記第1デトーニングロール3aとして、材質が表面にタフラム処理をしたアルミ、外径が14mm、第1クリーニングブラシ2aへの食い込み量が1mmのものを使用した。
また、前記第1デトーニングロール3aには、第1デトーニングロール用バイアスV3としての1000Vを印加した。
(第2デトーニングロール3b)
前記第2デトーニングロール3bは、材質が表面にタフラム処理をしたアルミ、外径が10mm、第2クリーニングブラシ2bへの食い込み量が1mmである。
また、前記第2デトーニングロール3bには、第2デトーニングロール用バイアスV4としての−1000Vを印加した。
(第1スクレーパ4a)
前記第1スクレーパ4aは、厚さが80μm、自由長が8mm、材質がSUS板(Stainless Used Steel、ステンレス)、第1デトーニングロール2aへの食い込み量が1.3mm、第1デトーニングロール2aへの当接角度θが32度である。
(第2スクレーパ4b)
前記第2スクレーパ4bは、厚さが80μm、自由長が8mm、材質がSUS板、第2デトーニングロール2bへの食い込み量が1.3mm、第2デトーニングロール2bへの当接角度θが32度である。
図3はクリーニングブラシの先端力を示す図であり、クリーニングブラシのブラシ毛の太さと密度との関係を示す図である。
図3において、前記クリーニングブラシ2の先端力は、ブラシ毛の太さを2デニールに設定して、ブラシ毛密度を12万,24万,43万本/inch2と変化させたとき、それぞれ0.08,0.11,0.36gf/mmであった。また、ブラシ毛の太さを4デニール、ブラシ毛密度を12万本/inch2に設定したときのクリーニングブラシ2の先端力は、0.2gf/mmとなった。ブラシ毛の太さを6デニール、ブラシ毛密度を12万本/inch2に設定したときのクリーニングブラシ2の先端力は、0.32gf/mmとなった
なお、2次転写後の前記中間転写ベルトB表面に残留したトナーを掻き取る力としての前記クリーニングブラシ2の先端力は、ロードセルに取り付けた板形状で幅2mmの接触子に、食い込み量1mmに設定したクリーニングブラシ2を2mm/secで回転させたときの荷重である。
図4は比較的低抵抗の外添剤が添加されたトナーを使用したときのベルトクリーナのクリーニング性能を示す図であり、横軸にクリーニングブラシの先端力をとり、縦軸にブラシ毛の体積抵抗率をとったグラフである。
実験例1として、前記条件の下、11logΩcm程度の比較的低抵抗の外添剤が添加されたトナーを使用して、図3に示す各先端力を有するクリーニグブラシについて、ブラシ毛の体積抵抗率が8,10、12logΩcmの場合、前記中間転写ベルトBから残留トナーが充分に掻き取れるかどうかのテストを行った。
図4において、前記中間転写ベルトB表面上の残留トナー掻き取りテストにおいて、充分なクリーニング性能を発揮したのは、下記の条件(1)〜(4)のときであった。
(1)クリーニングブラシ2の先端力0.32gf/mm、ブラシ毛の体積抵抗率10logΩcm
(2)クリーニングブラシ2の先端力0.32gf/mm、ブラシ毛の体積抵抗率12logΩcm
(3)クリーニングブラシ2の先端力0.36gf/mm、ブラシ毛の体積抵抗率10logΩcm
(4)クリーニングブラシ2の先端力0.36gf/mm、ブラシ毛の体積抵抗率12logΩcm
この結果から、クリーニングブラシ2の先端力を約0.3gf/mm以上、ブラシ毛の体積抵抗率を10logΩcm以上に設定することにより、11logΩcm程度の比較的低抵抗な外添剤が添加されたトナーを使用しても充分なクリーニング性能が発揮されることがわかる。
(実験例2:クリーニングブラシからデトーニングロールへのトナー移動テスト)
図5はクリーニングブラシからデトーニングロールへのトナー移動テストにおいて、クリーニングブラシおよびデトーニングロールに印加するバイアスを示す図であり、クリーニングブラシとデトーニングロールとのバイアス差を横軸にとり、クリーニングブラシへの印加バイアスを縦軸にとったグラフである。
前記実施例1の構成に基づいて実験例2として、クリーニングブラシからデトーニングロールへのトナー移動テストを行った。実験例2は、前記実験例1と同様に11logΩcm程度の比較的低抵抗な外添剤が添加されたトナーを使用した。
図5において、前記クリーニングブラシ2に印加した第1クリーニングブラシ用バイアスV1および第2クリーニングブラシ用バイアスV2の絶対値が400Vの場合、前記デトーニングロール3に印加された第1デトーニングロール用バイアスV3および第2デトーニングロール用バイアスV4の絶対値が600V,800V,1000V,1200Vのいずれかに設定することで、バイアス差(|V3−V1|,|V4−V2|)を200V,400V,600V,800Vに設定した。
また、前記クリーニングブラシ2に印加した第1クリーニングブラシ用バイアスV1および第2クリーニングブラシ用バイアスV2の絶対値が800Vの場合、前記デトーニングロール3に印加された第1デトーニングロール用バイアスV3および第2デトーニングロール用バイアスV4の絶対値が1000V,1200V,1400V,1600Vのいずれかに設定することで、バイアス差(|V3−V1|,|V4−V2|)を200V,400V,600V,800Vに設定した。
(実験例2−1:ブラシ毛の体積抵抗率が10logΩcmの場合)
図6はブラシ毛の体積抵抗率が10logΩcmのクリーニングブラシからデトーニングロールへのトナー移動テストの結果を示す図であり、横軸にクリーニングブラシとデトーニングロールとのバイアス差をとり、縦軸にクリーニングブラシの残トナー量をとったグラフである。
図6において、実験例2−1は、ブラシ毛の体積抵抗率が10logΩcmのクリーニングブラシからデトーニングロールへのトナー移動テストを行った。
実験例2−1は、下記の条件(1),(2)のクリーニングブラシ2を使用して実施した。
(1)太さ2デニール、密度43万本/inch2
(2)太さ6デニール、密度12万本/inch2
図6において、実験例2−1は、前記クリーニングブラシ2に残ったトナー量が0.02g/m2以下を目標値とした。図6に示すように、前記第1クリーニングブラシ用バイアスV1と第1デトーニングロール用バイアスV3とのバイアス差(|V3−V1|)および前記第2クリーニングブラシ用バイアスV2と第3デトーニングロール用バイアスV4とのバイアス差(|V4−V2|)が600V以上のときに前記目標値をクリアする実験結果が得られた。
(実験例2−2:ブラシ毛の体積抵抗率が12logΩcmの場合)
図7はブラシ毛の体積抵抗率が12logΩcmのクリーニングブラシからデトーニングロールへのトナー移動テストの結果を示す図であり、横軸にクリーニングブラシとデトーニングロールとのバイアス差をとり、縦軸にクリーニングブラシの残トナー量をとったグラフである。
図7において、実験例2−2は、ブラシ毛の体積抵抗率が12logΩcmのクリーニングブラシからデトーニングロールへのトナー移動テストを行った。
実験例2−2は、下記の条件(1),(2)のクリーニングブラシ2を使用して実施した。
(1)太さ2デニール、密度43万本/inch2
(2)太さ6デニール、密度12万本/inch2
図7において、実験例2−2は、前記クリーニングブラシ2に残ったトナー量が0.02g/m2以下を目標値とした。図7に示すように、前記第1クリーニングブラシ用バイアスV1と第1デトーニングロール用バイアスV3とのバイアス差の絶対値(|V3−V1|)および前記第2クリーニングブラシ用バイアスV2と第3デトーニングロール用バイアスV4とのバイアス差の絶対値(|V4−V2|)が600V以上のときに前記目標値をクリアする実験結果が得られた。
図5〜図7において、実験例2としてのクリーニングブラシからデトーニングロールへのトナー移動テスト結果から、ブラシ毛の体積抵抗率が10Ωcm以上のブラシ毛を有するクリーニングブラシ2を使用した場合、前記クリーニングブラシ2とデトーニングロール3とのバイアス差(|V3−V1|,|V4−V2|)が600V以上であれば前記クリーニングブラシ2からデトーニングロール3へ充分にトナーを移動させることができることがわかった。
また、前記クリーニングブラシ2とデトーニングロール3とのバイアス差が不足(600V未満)していると、前記クリーニングブラシ2のブラシ毛間にトナーが残ってしまうことがわかった。なお、前記ブラシ毛間にトナーが残っている状態では、前記中間転写ベルトBから掻き取った残留トナーを吸着する電界が発生しにくくなると同時に、ブラシ毛間に包含できるトナー量も低下するので、クリーニング性が低下してしまう問題がある。
図8はベルトクリーナの特性を示す図であり、図8Aは横軸にクリーニングブラシの先端力をとり、縦軸に掻き取られたトナー量をとったグラフ、図8Bは横軸にクリーニングブラシとデトーニングロールとのバイアス差をとり、縦軸にブラシ毛間の残トナー量をとったグラフ、図8Cは横軸にブラシ毛間の残トナー量をとり、縦軸にクリーニングブラシのクリーニング性能をとったグラフである。
図8Aにおいて、クリーニングブラシの先端力と掻き取られたトナー量との関係は、クリーニングブラシ2の先端力を高くすると、前記クリーニングブラシ2により掻き取られるトナー量が多くなることが一般的には知られている。
図8Bにおいて、クリーニングブラシとデトーニングロールとのバイアス差とブラシ毛間の残トナー量との関係は、前記クリーニングブラシ2とデトーニングロール3とのバイアス差を高くすると、ブラシ毛間の残トナー量が少なくなることが一般的には知られている。
図8Cにおいて、ブラシ毛間の残トナー量とクリーニングブラシのクリーニング性能との関係は、ブラシ毛間の残トナー量が多くなると、前記中間転写ベルトB表面の残留トナーを除去するクリーニングブラシ2のクリーニング性能が低くなることが一般的には知られている。
前記実験例1,2の結果より、本発明のベルトクリーナ(クリーニング装置)CL2は、クリーニングブラシの高抵抗化(体積抵抗率10logΩcm以上)とブラシ毛の高先端力化(先端力0.3gf/mm以上)とを組み合わせることにより、11logΩcm以下の比較的低抵抗な外添剤が添加されたトナーを使用した場合でも、2次転写後の前記中間転写ベルトB表面に付着した残留トナーを充分に除去することができる。
また、11logΩcm以下の比較的低抵抗な外添剤が添加されたトナーを使用した場合、前記クリーニングブラシ2とデトーニングロール3とのバイアス差を600V以上にすることにより、前記クリーニングブラシ2のブラシ毛間に0.02g/m2よりも多くトナーが残るのを防止することができる。したがって、本発明のベルトクリーナCL2は、前記中間転写ベルトBを充分にクリーニングするクリーニング性能を維持することができる。
(変更例)
以上、本発明の実施例を詳述したが、本発明は、前記各実施例1に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内で、種々の変更を行うことが可能である。本発明の変更実施例(H01)〜(H03)を下記に例示する。
(H01)前記実施例1において、クリーニングブラシ2に吸着させた残留トナーをデトーニングロール3により静電的に移動させるのが望ましいが、前記クリーニングブラシにプレート状部材(フリッカーバー等)を当接させて機械的にブラシ毛間のトナーを掻き取ることも可能である。
(H02)前記実施例1において、クリーニング装置としてベルトクリーナCL2を例示したがこれに限定されず、像担持体クリーナCL1や2次転写ロールクリーナCL3に前記クリーニング装置CL2を適用することも可能である。また、原稿Giを搬送する原稿搬送ロールをクリーニングする部材に、前記クリーニング装置CL2を適用することも可能である。この場合、前記原稿Giの端部から発生する紙粉を除去することができる。
(H03)前記実施例1において、使用するトナーの帯電極性に応じてクリーニングブラシ2に印加する電圧を正極性または負極性のどちらか一方の極性にすることも可能である。
図1は本発明のクリーニング装置を備えた画像形成装置の全体説明図である。 図2は実施例1のベルトクリーナの説明図である。 図3はクリーニングブラシの先端力を示す図であり、クリーニングブラシのブラシ毛の太さと密度との関係を示す図である。 図4は比較的低抵抗の外添剤が添加されたトナーを使用したときのベルトクリーナのクリーニング性能を示す図であり、横軸にクリーニングブラシの先端力をとり、縦軸にブラシ毛の体積抵抗率をとったグラフである。 図5はクリーニングブラシからデトーニングロールへのトナー移動テストにおいて、クリーニングブラシおよびデトーニングロールに印加するバイアスを示す図であり、クリーニングブラシとデトーニングロールとのバイアス差を横軸にとり、クリーニングブラシへの印加バイアスを縦軸にとったグラフである。 図6はブラシ毛の体積抵抗率が10logΩcmのクリーニングブラシからデトーニングロールへのトナー移動テストの結果を示す図であり、横軸にクリーニングブラシとデトーニングロールとのバイアス差をとり、縦軸にクリーニングブラシの残トナー量をとったグラフである。 図7はブラシ毛の体積抵抗率が12logΩcmのクリーニングブラシからデトーニングロールへのトナー移動テストの結果を示す図であり、横軸にクリーニングブラシとデトーニングロールとのバイアス差をとり、縦軸にクリーニングブラシの残トナー量をとったグラフである。 図8はベルトクリーナの特性を示す図であり、図8Aは横軸にクリーニングブラシの先端力をとり、縦軸に掻き取られたトナー量をとったグラフ、図8Bは横軸にクリーニングブラシとデトーニングロールとのバイアス差をとり、縦軸にブラシ毛間の残トナー量をとったグラフ、図8Cは横軸にブラシ毛間の残トナー量をとり、縦軸にクリーニングブラシのクリーニング性能をとったグラフである。
符号の説明
2…クリーニングブラシ、
3…静電吸着部材、
4…スクレーパ、
B…粉体担持体、中間転写ベルト、
CL2…クリーニング装置、
E3,E4…吸着用電圧印加装置、
Q8…接触部、
V3,V4…吸着用電圧、

Claims (5)

  1. 下記の構成要件(A01),(A02)を備えたことを特徴とするクリーニング装置、
    (A01)表面に粉体を担持する粉体担持体、
    (A02)前記粉体担持体表面に付着した粉体を静電的に除去するクリーニング用電界が印加されるクリーニングブラシであって、ブラシ毛の原糸抵抗が10logΩcm以上且つ、ブラシ先端力が0.3gf/mm以上の前記クリーニングブラシ。
  2. 下記の構成要件(A03)を備えたことを特徴とする請求項1に記載のクリーニング装置、
    (A03)トナーにより構成された前記粉体。
  3. 下記の構成要件(A04)を備えたことを特徴とする請求項2に記載のクリーニング装置、
    (A04)抵抗値が11logΩcm以下の外添剤を含む前記トナー。
  4. 下記の構成要件(A05),(A06)を備えたことを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載のクリーニング装置、
    (A05)前記クリーニングブラシに接触して配置され、前記クリーニングブラシから粉体を静電的に吸着して除去する静電吸着部材、
    (A06)前記クリーニングブラシと前記静電吸着部材との間の電位差が600V以上になるように前記静電吸着部材に吸着用電圧を印加する吸着用電圧印加装置。
  5. 下記の構成要件(A07),(A08)を備えたことを特徴とする請求項1ないし4のいずれかに記載のクリーニング装置、
    (A07)中間転写ベルトにより構成された前記粉体担持体、
    (A08)前記静電吸着部材に当接して前記静電吸着部材表面に吸着された粉体を擦り取るスクレーパ。


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