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Hintergrund
der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf eine Vorrichtung,
welche ein elektrophotographisches Entwicklungsverfahren anwendet. Genauer
gesagt bezieht sie sich auf ein Verfahren zum Steuern des Aufladens
der Vorrichtung, um Toner, welcher an der äußeren Oberfläche einer
Kontaktaufladeeinheit haftet, zu entfernen.
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Elektrophotographische
Entwicklungsprozesse werden vielfach in Druckern und Faksimile-Systemen
ebenso wie in Kopiermaschinen angewendet, um als Reaktion auf Videosignale
Bilder auf einem Druckmedium zu erzeugen. Ein Laserstrahldrucker
ist ein gewöhnliches
Beispiel eines Druckers, welcher solch ein elektrophotographisches
Entwicklungsverfahren anwendet. Laserstrahldrucker erzeugen Bilder
auf Druckerpapier durch eine Serie von elektrophotographischen,
bilddarstellenden Schritten des Aufladens, Belichtens, Entwickelns, Übertragens,
Fixierens und Entladens.
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Herkömmliche
Laserstrahldrucker setzen eine Scorotron-Technik ein, um den Aufladevorgang durch
das Anbringen einer hohen Spannung auf einen dünnen Draht auszuführen, um
eine Entladung zu erzeugen, welche dann auf die äußere Oberfläche des photoleitfähigen Körpers übertragen
wird. Bei dieser Scorotron-Technik
ist jedoch die Oberflächenspannung
des photoleitfähigen
Körpers
(–600
V bis –800
V) verhältnismäßig niedriger
als die Spannung (etwa –3
KV bis –4
KV), welche an die Ladungswalze angebracht wird. Das Entladen der
hohen Spannung bewirkt die Erzeugung von schädlichen Materialien, so wie
Ozon (O3), Stickstoffoxiden (NOx)
usw.
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Die
Kontaktaufladetechnik wurde entwickelt, um das vorstehende Problem
zu lösen,
und es werden Spannungen von etwa –1,2 KV bis –1,5 KV,
welche niedriger als die durch die Scorotron-Technik erzielten sind,
auf die äußere Oberfläche des
photoleitfähigen
Körpers
angelegt, so dass seine äußere Oberfläche aufgeladen
ist, während
wenig Ozon erzeugt wird. Die Verwendung dieser Kontaktaufladetechnik
ist weiter verbreitet als die der Scorotron-Technik.
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1 ist
eine schematische Darstellung eines Maschinenmechanismus eines Laserstrahldruckers,
welcher ein elektrophotographisches Entwicklungsverfahren anwendet.
Der erste Schritt des elektrophotographischen Entwicklungsverfahrens
ist das Aufladen des photoleitfähigen
Körpers
des Laserstrahldruckers auf eine vorbestimmte Polarität. Das heißt, eine
leitfähige
Walze 10 von 1 wird auf eine Ladespannung
mit negativer Polarität
V1 aufgeladen, und eine photoleitfähige Walze 12, welche
die leitfähige
Walze 10 berührt,
wird auch auf eine negative Polarität aufgeladen.
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Der
zweite Schritt ist, Teile der photoleitfähigen Walze 12, welche
einem Bild entsprechen, einem Laserstrahl auszusetzen, durch die
Verwendung eines LED-Lasers 14,
so dass ein elektrostatisches latentes Bild auf der photoleitfähigen Walze 12 gebildet
wird. Die nichtbelichteten Teile der photoleitfähigen Walze 12 werden
in derselben Spannung gehalten, und die Spannung der belichteten
Teile wird durch diese Belichtung verändert. Das elektrostatische
latente Bild ist für
das menschliche Auge nicht sichtbar.
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Der
dritte Schritt schließt
das Umformen des elektrostatischen latenten Bildes ein, welches
auf der äußeren Oberfläche der
photoleitfähigen
Walze 12 gebildet ist, in ein sichtbares Bild. Eine äußere Oberfläche einer
Entwicklungswalze 16 ist durch eine Entwicklungs-Spannung
V2 gleichförmig
auf eine negative Polarität
aufgeladen. Folglich wird Toner, welcher in einem Toner-Fülltrichter
enthalten ist, durch Reibung auf eine negative Polarität aufgeladen
und durch die Entwicklungs-Walze 16 zu einem Entwicklungsbereich
bewegt. Die Mengen von Toner und Trägersubstanz werden durch einen
Rakel 18 gesteuert und der Toner wird zu dem Entwicklungsbereich
bewegt. Etwas Toner wird anormal geladen und nimmt eine positive
Polarität
an. Einige der Tonerpartikel, welche sich zu dem Entwicklungsbereich
bewegt haben, werden durch die umgebenden elektrischen Felder zu
den belichteten Teilen der photoleitfähigen Walze 12 befördert, so
dass das latente Bild als ein Tonerbild sichtbar gemacht wird.
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Der
vierte Schritt des elektrophotographischen Entwicklungsverfahrens
schließt
das Übertragen
des Tonerbildes ein, welches sich auf der photoleitfähigen Walze 12 gebildet
hat, auf Druckerpapier. Positive Ladungen, erzeugt durch eine Übertragungsspannung
V3, werden durch eine Übertragungswalze 20 auf
Druckerpapier S übertragen.
Die Anziehungskraft zwischen diesen positiven Ladungen und den geladenen
Tonerpartikeln bewirkt, dass sich der Toner von der photoleitfähigen Walze 12 fortbewegt
und auf das Druckerpapier S zu bewegt.
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Der
Toner auf dem Druckerpapier S wird durch einen fünften, verschmelzenden Schritt
mit dem Druckerpapier S verschmolzen. Der Toner auf dem Druckerpapier
S wird durch eine Druckwalze 26 und eine Heizwalze 28 dauerhaft
mit dem Druckerpapier S verschmolzen, so dass das Tonerbild in ein
teilpermanentes Bild umgewandelt wird. Das Druckerpapier S wird
in einem Druckerpapier-Zuführungsschritt
zu einer Ausgabevorrichtung entladen. Eine Transportwalze 22 von 1 befördert das
Druckerpapier S zu einer Registerwalze 24. Die Registerwalze 24 richtet
das Druckerpapier aus, welches von der Transportwalze 22 befördert wird.
Der Laserstrahldrucker weist Sensoren auf zum Überwachen des Betriebszustandes
des Druckers, des Druckerpapier-Transportzustandes usw.
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Ein
erster Sensor S1, welcher in einem Druckerpapier-Transportweg zwischen
der Transportwalze 22 und der Registerwalze 24 angeordnet
ist, überwacht
den Zustand der Druckerpapiere, welche zu der Registerwalze 24 bewegt
werden, und ein zweiter Sensor S2, befestigt in einem Druckerpapier-Ausgabeweg, überwacht
den Zustand der Druckerpapier-Ausgabe an eine obere Ausgabevorrichtung
(nicht gezeigt).
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Der
Toner, welcher an der photoleitfähigen Walze 12 haftet,
wird auf die Druckerpapiere S während
des Übertragungsschrittes übertragen,
und eine kleine Menge des positiv geladenen Toners oder anderen
Toners, welcher zu diesem Zeitpunkt noch nicht beseitigt wurde,
kann noch an der photoleitfähigen
Walze 12 verbleiben, in einer solchen Art und Weise, dass
sich der positiv geladene Toner auf der äußeren Oberfläche der
leitfähigen
Walze 10 ansammelt. Infolgedessen kann die Ladespannung
V1 der leitfähigen
Walze 10 niedriger werden, als sie im Idealfall sein sollte.
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Die
Sequenz zum Entfernen des auf der leitfähigen Walze 10 verbleibenden
Toners wird nun unter Bezugnahme auf 2 beschrieben. 2 zeigt eine
Zeittafel von Spannungen, welche auf die leitfähige Walze 10, die
Entwicklungswalze 16 und die Übertragungswalze 20 angelegt
wird. „CHV" kennzeichnet eine
Ladespannung, welche auf die leitfähige Walze 10 angelegt
wird, und V1 entspricht einem Spannungspegel von CHV. „DEV" kennzeichnet eine Entwicklungsspannung,
welche auf die Entwicklungswalze 16 angelegt wird, und
V2 entspricht einem Spannungspegel von DEV. „THV" kennzeichnet eine Übertragungsspannung, welche
auf die Übertragungswalze 20 angelegt
wird, und jeder der V3 und V4 entsprechen den Spannungspegeln von
THV.
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CHV
wird gleichbleibend auf die leitfähige Walze 10 angelegt,
während
ein Hauptmotor ein Antriebssystem rotiert. Bezugnehmend auf 2,
wird in einem Intervall T1 die photoleitfähige Walze 12 noch
nicht einem Licht ausgesetzt, und ein Intervall T2 ist ein Druckintervall.
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Während T2
erreicht THV + V3, und das Tonerbild auf der photoleitfähigen Walze 12 wird
auf das Druckerpapier übertragen.
CHV erreicht V1 während der
Intervalle T3 und T5. Der positiv geladene Toner, welcher an der äußeren Oberfläche der
leitfähigen Walze 10 haftet,
wird während
T4 zu der photoleitfähigen
Walze 12 bewegt, wo CHV 0 Volt beträgt. Dieser Zustand liegt vor,
weil die äußere Oberfläche der photoleitfähigen Walze 12 durch
die negative Spannung V1 auf eine negative Polarität geladen
ist. Der positiv geladene Toner, welcher zu der photoleitfähigen Walze 12 bewegt
wurde, wird von der negativ geladenen Entwicklungswalze 16 gesammelt.
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Bezugszeichen
T6 von DEV, welche auf die Entwicklungswalze 16 angelegt
wird, kennzeichnet eine Periode, in welcher die photoleitfähige Walze 12 rotiert
durch l1, wie in 1 gezeigt. Während T1 ist die Menge des
Toners, welche für
ein Tonerbild verwendet wird, das auf der photoleitfähigen Walze 12 von
der Entwicklungswalze 16 gebildet wird, auf ein Minimum
zu reduzieren. Eine Span nung von –V4 wird auf die Übertragungswalze 20 angelegt,
während
T1 von THV auf die Übertragungswalze 20 angelegt
wird, um den Toner, welcher auf der Übertragungswalze 20 haftet,
auf die photoleitfähige
Walze 12 zurückzuführen. Nach
der Druckperiode T2 – wenn
V1, der auf die leitfähige
Walze 10 angelegt wurde, auf Null sinkt – liegt
wenig Spannungsunterschied zwischen der photoleitfähigen Walze 12 und der
leitfähigen
Walze 10 vor, und es reduziert sich die Menge des positiv
geladenen Toners, der zu der photoleitfähigen Walze 12 bewegt
wird. Es ist jedoch unmöglich,
den an der leitfähigen
Walze 10 haftenden positiv geladenen Toner vollständig zu
entfernen.
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EP 0 540 341 ist ein Beispiel
für eine
Vorrichtung, welche eine leitfähige
Walze zum Kontaktaufladen eines photoleitfähigen Körpers einsetzt. Während eines
Reinigungsschrittes zum Entfernen von verhältnismäßig positiv geladenen Tonerpartikeln von
der leitfähigen
Walze, wird die Spannung, welche auf die leitfähige Walze angelegt wird, auf
0 V eingestellt, wobei positiv geladener Toner auf den photoleitfähigen Körper übergeht,
auf den eine verhältnismäßig mehr
negative Spannung angelegt ist.
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Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Weg vorzustellen,
um die Reinigungswirkung der Kontaktaufladeeinheit zu verbessern.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird ein Verfahren zur Reinigung einer Kontaktaufladeeinheit in
einer elektrophotographischen, bilddarstellenden Vorrichtung vorgestellt,
welche einen photoleitfähigen
Körper
und eine Kontaktaufladeeinheit umfasst, wobei Letzterer eine Ladespannung
eines vorbestimmten Pegels zugeführt
wird und wobei die Kontaktaufladeeinheit die äußere Oberfläche des photoleitfähigen Körpers während eines
bilddarstellenden Vorganges auflädt,
wobei das Verfahren folgenden Schritt umfasst:
- i.)
Abstellen der Ladespannung, um positiv geladene Tonerpartikel, die
an der Kontaktaufladeeinheit (10) haften, auf den photoleitfähigen Körper (12)
zu übertragen,
gekennzeichnet durch den Schritt:
- ii.) Zuführen
einer Ladespannung eines negativen Pegels zu der Kontaktaufladeeinheit,
wobei der negative Pegel niedriger als der vorbestimmte Pegel ist,
wobei
der Schritt ii.) vor dem Schritt i.) ausgeführt wird.
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Das
Verfahren kann während
einer Aufwärmphase
der Vorrichtung ausgeführt
werden. In einer bevorzugten Ausführungsform, umfasst die Vorrichtung
ferner ein Schaltpult und das Verfahren umfasst ferner das Erfassen
der Eingabe einer Reinigungstaste von dem Schaltpult, und dann das
Zuführen
der Ladespannung eines negativen Pegels zu der Kontaktaufladeeinheit,
wobei der negative Pegel niedriger als der vorbestimmte Pegel ist.
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Das
Verfahren kann ausgeführt
werden bevor der Hauptmotor der Vorrichtung nach der Vollendung
eines bilddarstellenden Vorganges stoppt.
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Kurze Beschreibung
der Figuren
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Die
vorliegende Erfindung wird nun mittels Beispiel und unter Bezugnahme
auf die beigefügten Figuren
beschrieben. Es zeigen:
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1 eine
schematische Ansicht eines Maschinenmechanismus eines Laserstrahl-Druckers, welcher
ein elektrophotographisches Entwicklungsverfahren anwendet;
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2 ein
Steuerungsdiagramm von Spannungen, welche auf eine leitfähige Walze,
eine Entwicklungswalze und eine Übertragungswalze
in Übereinstimmung
mit 1 angelegt werden;
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3 ein
Blockdiagramm eines Laserstrahldruckers, welcher ein elektrophotographisches
Entwicklungsverfahren anwendet;
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4 ein
Ablaufdiagramm einer Videosteuerung 34 zum Steuern einer Ladespannung
in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung; und
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5 ein
Steuerungsdiagramm von Spannungen in Übereinstimmung mit der vorliegenden
Erfindung.
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Ausführliche
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
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3 ist
ein Blockdiagramm eines Laserstrahldruckers, welcher ein elektrophotographisches Entwicklungsverfahren
anwendet. Der Laserstrahldrucker schließt eine Video-Steuerungseinheit 30, eine
Druckmaschineneinheit 40 und ein Schaltpult 38 auf.
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Die
Video-Steuerungseinheit 30 besteht aus einer Computer-Schnittstelle 32,
einer Video-Zentraleinheit (CPU) 34 und einer Maschinen-Schnittstelle 36.
Die Computer-Schnittstelle 32 ist zwischen einem Verarbeitungsrechner
und der Video-CPU 34 verbunden und bildet die Schnittstelle
für Eingabe-/Ausgabe-Signale. Die Video-CPU 34 weist
einen ROM-(„read
only memory")Speicher
auf, welcher ein Steuerungsprogramm in Übereinstimung mit der vorliegenden
Erfindung speichert, und einen RAM-(„random access memory")Speicher auf, welcher
zeitweise verschiedene von dem Verarbeitungsrechner und der OPE 38 erzeugte
Daten speichert.
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Die
Video-CPU 44 wandelt Eingabedaten von der Computer-Schnittstelle 32 in
entsprechende Bilddaten um, so dass diese von der Druckmaschineneinheit 40 gemäß eines
vorbestimmten Programms verarbeitet werden können, und sendet dann die umgewandelten
Bilddaten zu der Druckmaschineneinheit 40. Die Maschinen-Schnittstelle 36, welche
zwischen der Video-CPU 44 und der Druckmaschineneinheit 40 verbunden
ist, bildet die Schnittstelle für
Eingabe-/Ausgabe-(I/O)
Signale mit der Druckmaschineneinheit 40, unter der Steuerung der
Video-CPU 34.
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Die
OPE 38 ist mit einer Reihe von Tasten ausgestattet, so
wie einer Druckerpapier-Wahltaste, durch welche Daten in den Drucker
eingegeben werden, und einer Anzeige, welche die Informationsausgabe
während
des Druckvorgangs anzeigt.
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Die
Druckermaschineneinheit 40 schließt eine Videoschnittstelle 42,
eine Maschinen-Zentraleinheit (CPU) 44, eine Eingabe-/Ausgabe-(I/O) Schnittstelle 46,
eine Sensor-Schaltung 58, einen Vorrichtungsantrieb 50 und
eine elektrophotographische Entwicklungseinheit 52 ein,
und ist mit der Video-Steuerungseinheit 30 verbunden. Die
Video-Schnittstelle 42 verbindet die Video-Steuerungseinheit 30 mit
der Maschinen-CPU 44. Die Maschinen-CPU 44 steuert
den Vorrichtungsantrieb 50 und die elektrophotographische
Entwicklungseinheit 52 unter der Steuerung der Video-CPU 34,
und druckt ein Bild aus, entsprechend der Bilddaten-Ausgabe von
der Video-Steuerungseinheit 30.
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Die
Maschinen-CPU 44 findet durch die Sensor-Schaltung 48 heraus,
ob sich ein Fehler in dem Betrieb der Druckermaschineneinheit 40 (so
wie Druckerpapier-Zufuhr,
Druckerpapier-Transport usw.) ereignet hat oder nicht. Die Sensor-Schaltung 48 steuert
Sensoren, welche jeweils den Betriebszustand von jedem der Bauteile,
den Druckerpapier-Transportzustand und die Menge des Toners überwachen, und
wendet die Ausgabedaten der Sensoren auf die Maschinen-CPU 44 an.
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Der
Vorrichtungsantrieb 50 gestattet die Betätigung von
verschiedenen Betriebsabschnitten des Laserstrahl-Druckers, welche
für die
Druckerpapier-Zufuhr, den Druckerpapier-Transport und den Druckvorgang
verwendet wird. Die elektrophotographische Entwicklungseinheit 52 druckt
bildliche Darstellungen entsprechend der Bildinformation auf Druckerpapier,
unter der Steuerung der Maschinen-CPU 44.
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Ein
Verfahren des Entfernens von positiv geladenem Toner, welcher an
der leitfähigen
Walze 10 haftet, wird nun unter Bezugnahme auf die 1, 4 und 5 beschrieben.
Dieses Reinigungsverfahren kann entweder ausgeführt werden, während das
Aufwärmen
eines Laserstrahldruckers ausgeführt
wird, welcher das elektrophotographische Entwicklungsverfahren anwendet,
durch das Einschalten des Druckers, oder wenn eine Tasteneingabe
zur Reinigung ausgeführt
wird. Zusätzlich
kann der Drucker jederzeit zu einem Reinigungsverfahren übergehen, wenn
der Hauptmotor des Druckers nicht nach Vollendung des Druckvorgangs
stehen geblieben ist.
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In
der bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird nun ein Verfahren des Entfernens
von positiv geladenem Toner beschrieben, welcher an der leitfähigen Walze 10 haftet,
als Reaktion auf eine Reinigungstasten-Eingabe.
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Zuerst
Bezugnehmend auf 4, prüft die Video-CPU 34,
die sich in einem Bereitschaftsmodus befindet, in Schritt 60,
ob eine Reinigungstasten-Eingabe von der OPE 38 vorliegt.
Wenn ein Befehl zum Drucken von einem Verarbeitungsrechner eingegeben
wird, ohne jede Tasteneingabe zum Reinigen, stellt die Video-CPU 34 CHV
auf einen normalen Spannungspegel und geht über zu Schritt 64.
Die Video-CPU 34 druckt in Schritt 60 eine bildliche
Darstellung, entsprechend der Bildinformation, die von dem Verarbeitungsrechner
eingegeben wurde, und kehrt zu Schritt 60 zurück. Wenn
eine Tasteneingabe zum Reinigen von der OPE 38 eingegeben
wird, stellt die Video-CPU 34 die an die leitfähige Walze 10 angelegte
CHV in Schritt 66 auf einen Reinigungspegel ein. Sobald
von dem Verarbeitungsrechner ein Befehl zum Drucken eingegeben ist,
gibt die Video-CPU 34 die vorgewählte CHV aus, um das Druck-
und Reinigungsverfahren in Schritt 68 gleichzeitig auszuführen.
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Bezugnehmend
auf 5, steuert die Video-CPU 34 die elektrophotographische
Entwicklungseinheit 52, sobald ein Befehl zum Drucken von dem
Verarbeitungsrechner eingegeben ist, um CHV, DEV und THV jeweils
an die leitfähige
Walze 10, die magnetische Walze 16 und die Übertragungswalze 20 anzulegen.
Die Perioden T1, T2, T4 und T5 und die Spannungspegel V1 bis V4
entsprechen denen des vorstehend beschriebenen herkömmlichen
Systems, aber es besteht ein Unterschied in V1', welche nach T2 an die leitfähige Walze 10 angelegt
wird. CHV von V1',
welche während
T3 an die leitfähige Walze
angelegt wird, weist einen negativen Wert auf, welcher niedriger
als V1 ist, um die Menge von positiv geladenem Toner zu vergrößern, welcher
durch ein Erhöhen
des Spannungsunterschiedes zwischen der photoleitfähigen Walze 12 und
der leitfähigen
Walze 10 in T4 gesammelt wird, wobei CHV, welche an die leitfähige Walze 10 angelegt
ist, auf Null sinkt. Sobald das Reinigungsverfahren durch die vor stehend
genannte Steuerungssequenz vollendet ist, prüft die Video-CPU 34 in
Schritt 70, ob der Hauptmotor angehalten wurde. Wenn die
Video-CPU 34 bestimmt, dass der Hauptmotor mit dem Betrieb
fortfährt,
wird der Druck- und Reinigungsvorgang wiederholt ausgeführt. Wenn
der Hauptmotor anhält,
ist der Reinigungsvorgang vollendet.
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Wie
vorstehend beschrieben, kann die vorliegende Erfindung den positiv
geladenen Toner einfach sammeln, indem eine Spannung mit negativem Pegel
an die Kontaktaufladeeinheit angelegt wird – niedriger als die Ladespannung,
welche während
des Druckvorganges angelegt wird –, bevor während des Aufwärmens die
Ladespannung abgestellt wird, vor dem Stoppen des Hauptmotors oder
als Reaktion auf eine Tasteneingabe. Die vorliegende Erfindung kann für jede Vorrichtung
verwendet werden, die einen elektrophotographischen Entwicklungsvorgang
anwendet und ebenso eine Kontaktaufladeeinheit aufweist, wie auch
für einen
Laserstrahldrucker.