JP3168064B2 - クリーニング装置及びクリーニング装置を有するプロセスカートリッジ及びクリーニング装置を有する画像形成装置 - Google Patents

クリーニング装置及びクリーニング装置を有するプロセスカートリッジ及びクリーニング装置を有する画像形成装置

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JP3168064B2 JP12548892A JP12548892A JP3168064B2 JP 3168064 B2 JP3168064 B2 JP 3168064B2 JP 12548892 A JP12548892 A JP 12548892A JP 12548892 A JP12548892 A JP 12548892A JP 3168064 B2 JP3168064 B2 JP 3168064B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、像担持体に作用するプ
ロセス手段としてのクリーニング装置、及び前記クリー
ニング装置を備えたプロセスカートリッジ、並びに画像
形成装置に関する。
【0002】
【従来の技術】図13を用いて従来のカラー画像形成装置
について説明すると、先ず帯電器51により一様に帯電さ
れた感光ドラム50に、先ずイエロー画像の光照射を行い
潜像を形成し、この潜像をイエロートナーが充填された
現像器52aにより可視像(トナー像)化する。このトナ
ー像を転写ドラム53上に担持された被記録材に転写し、
転写後の感光ドラム50上に残留したトナーをクリーナ54
により除去する。
【0003】以下、上記動作と同様にして前記感光ドラ
ム50に、マゼンタ,シアン,ブラックの潜像形成、トナ
ー転写、及び残留トナーのクリーニングを順次行い、転
写ドラム53上に担持された被記録材にカラー画像を形成
する。尚、52b,52c,52dは現像器であって、それぞ
れマゼンタ,シアン,ブラックのトナーが充填されてい
る。前記4色のカラーが多重転写された被記録材は、分
離帯電器55により転写ドラム53から分離され、図示しな
い定着器に送り込まれ、前記トナー像の定着作業が行わ
れる。
【0004】上記画像形成装置により得られる画像の画
質は、使用するトナーの凝集度と密接な関係があること
がわかっている。即ち、使用するトナーの凝集度の数値
が小さいと得られる画像の画質が良く、逆に使用するト
ナーの凝集度の数値が大きいと得られる画像の画質が悪
く、特にハーフトーンの画像はがさついたものとなって
しまう。また、高画質が要求されるカラー画像では、上
記画像のがさつきが重大な欠点となってしまう。ここ
で、以下に述べる方法を用いて前記トナーの凝集度を測
定し、良好な画質が得られるトナー凝集度を求めた。
尚、測定装置はホソカワミクロン社製のパウダーテスタ
ーを用いた。
【0005】先ず、23℃,60%Rhの環境下において、
トナーを12時間放置した後、 5.0gのトナーを精密に秤
量する。次に、振動台上に篩を 400メッシュ(目開き38
μm), 200メッシュ(目開き75μm), 100メッシュ
(目開き 150μm)の順に重ねてセットし、最上段であ
る 100メッシュの篩上に前記 5.0gのトナーをのせ、前
記振動台を振幅1mmで15秒間振動させる。前記振動台
停止後、各篩毎に残ったトナーの量を精密に秤量する。
【0006】このときの 100メッシュの篩上に残ったト
ナー量をA(g), 200メッシュの篩上に残ったトナー
量をB(g), 400メッシュの篩上に残ったトナー量を
C(g) とすると、各篩毎のトナーの凝集度a,b,c
が式(1),(2),(3)より求まる。 a=(A/5)× 100 ……(1) b=(B/5)× 100×(3/5) ……(2) c=(C/5)× 100×(1/5) ……(3) 従って、上記 5.0gのトナーの凝集度は、 凝集度(%)=a+b+c ……(4) となり、上述したように式(4)より得られる凝集度の数
値が小さいほど得られる画像の画質が良く、大きくなる
ほど悪くなる。更に詳しくは、トナーの凝集度が5〜30
%までの範囲においてがさつきのない良好な画像が得ら
れた。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、使用す
るトナーの凝集度を上記範囲(5〜30%)にすると、複
写機やプリンタ等の画像形成装置におけるクリーニング
装置の廃トナーを貯留する容器が大型化してしまう。こ
れは、トナーの凝集度の数値が小さければ小さいほど、
トナー粒子間の空気の含有量が増してトナーのみかけの
密度が減少してしまい、その結果として前記クリーニン
グ装置の廃トナーを貯留する容器が大型化してしまうの
である。
【0008】特に上述した従来のカラー画像形成装置に
おいては、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの4
色のトナーを使用するため、クリーナ54の廃トナー容器
内に4色分の廃トナーを貯留しなければならず、上記問
題は深刻である。また、像担持体、帯電器、現像器、ク
リーニング装置等を一体構造にまとめてカートリッジ化
したものが実用化されているが、このカートリッジの場
合は、前記クリーニング装置が別途廃トナー容器を持た
ないため、前記カートリッジ自体が大型化してしまう。
【0009】そこで、本発明の目的は、小型で大容量の
廃トナー貯留能力を持つクリーニング装置、及び前記ク
リーニング装置を有するプロセスカートリッジ、並びに
前記クリーニング装置を有する画像形成装置を提供せん
とするもである。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決し、以下
に述べる実施例に適用される代表的な手段は、像担持体
上の現像剤を除去するクリーニング部材と、前記クリー
ニング部材により除去された現像剤を収容する収容手段
と、を有し、前記収容手段は、第1収容部と、第2収容
部と、開口部を備え前記第1収容部と前記第2収容部と
を仕切る仕切り部と、を備えるクリーニング装置におい
て、前記第1収容部に収容された現像剤を前記第1収容
部の上側に設けられる前記第2収容部へ搬送する搬送ロ
ーラと、前記搬送ローラ上の現像剤が前記第1収容部か
ら前記第2収容部に進入する側の前記仕切り部に設けら
れ、前記搬送ローラの回転方向に対して順方向に接触す
るシートと、を有することを特徴とする。
【0011】
【作用】上記構成により、収容手段に現像剤を効率良く
大量に収容することが可能となり、小型で大容量の現像
剤貯留能力をもつクリーニング装置、クリーニング装置
を有するプロセスカートリッジ、クリーニング装置を有
する画像形成装置を提供することが可能となる。
【0012】
【実施例】
〔第一実施例〕次に本発明のクリーニング装置を具備し
た画像形成装置の第一実施例について、図1乃至図12を
参照して説明する。
【0013】{画像形成装置の全体説明}先ず画像形成
装置の全体構成について概略説明する。尚、図1は画像
形成装置の一態様であるレーザービームプリンタの全体
構成説明図、図2はプロセスカートリッジの構成説明
図、図3はプロセスカートリッジの外観斜視図である。
この装置は図1に示すように、給送部1から給送した被
記録材2を転写ドラム3に巻き付け、この被記録材2に
プロセスカートリッジ4及び黒現像ユニット5を装填し
てなる画像形成部で多重転写方式によりカラー画像を形
成する。そしてこの被記録材2を定着部6へ搬送してカ
ラー画像を被記録材2に定着し、排出ローラ対7によっ
て装置上部の排出部8へ排出する。尚、前記プロセスカ
ートリッジ4と黒現像ユニット5は後述するように装置
本体9に対して個別に着脱可能に構成されている。
【0014】前記画像形成部4への露光はスキャナー部
10から送られる。即ち、画像信号がレーザーダイオード
10aに与えられると、このレーザーダイオード10aは画
像信号に対応する画像光をポリゴンミラー10bへ照射す
る。このポリゴンミラー10bはスキャナーモータ10cに
よって高速で回転し、ポリゴンミラー10bで反射した画
像光が結像レンズ10d及び反射ミラー10eを介してプロ
セスカートリッジ4の露光部から照射して像担持体を選
択的に露光するように構成している。
【0015】次に前記画像形成装置の各部の構成につい
て順次詳細に説明する。 {給送部}給送部1は画像形成部へ被記録材2を給送す
るものであり、複数枚の被記録材2を収納した給紙カセ
ット1aを装置本体9の内底部に装填する。画像形成時
には給送ローラ1bが画像形成動作に応じて駆動回転
し、カセット1a内の被記録材2を一枚ずつ分離給送す
ると共に、ガイド板1cによってガイドして転写ドラム
3へと給送するものである。
【0016】尚、図1に於けるガイド板1dは装置本体
9の外底部に図示しないカセットを装填し、挿入口1e
から供給された被記録材2をガイドするためのものであ
り、また給送ローラ1fは挿入口1gから手差し供給さ
れた被記録材2を供給するためのものである。
【0017】{転写ドラム}転写ドラム3は給送された
被記録材2を巻き付け、各色トナーを被記録材2に転写
するために図1の矢印方向へ回転するものである。本実
施例に係る転写ドラム3は直径約 140mmのアルミニウム
シリンダー3aの外周にスポンジやゴム等の弾性体層3
bを形成し、その外周に導電層3cを形成し、最外周に
誘電体層3dを形成してなる。この転写ドラム3は回転
軸3eが装置本体9に回動自在に軸支され、前記回転軸
3eに固着された図示しないギヤに駆動モータの駆動力
が伝達され、画像形成動作に応じて図1の矢印方向へ回
転する如く構成されている。
【0018】また前記転写ドラム3の外周所定位置には
グリッパー3fが取り付けられ、給送された被記録材2
の先端を把持すると共に、転写ドラム3の外周に接離可
能に構成された静電吸着ローラ3gが被記録材2を転写
ドラム3と挟み込むように転写ドラム及び被記録材2に
圧接され、該ローラ3gと転写ドラム3外周の導電層3
cの間に電圧を印加することにより、誘電体である被記
録材2と転写ドラム3の誘電体層3dに電荷が誘起さ
れ、被記録材2は転写ドラム3の外周に静電吸着され
る。尚、前記被記録材2を転写ドラム3に吸着する方法
としては、前記静電吸着に限らず、空気による吸引方法
等で構成しても良い。
【0019】{プロセスカートリッジ}次にプロセスカ
ートリッジについて説明すると、これは像担持体と、少
なくとも1つのプロセス手段を備えたものである。ここ
でプロセス手段としては、例えば像担持体の表面を帯電
させる帯電手段、像担持体にトナー像を形成する現像手
段、像担持体表面に残留したトナーをクリーニングする
ためのクリーニング手段等がある。本実施例のプロセス
カートリッジ4は図1及び図2に示すように、像担持体
である電子写真感光ドラム4aの周囲に帯電手段4b、
トナー(現像剤)を収納した現像手段4c、及びクリー
ニング手段4dを配置し、これらを図3に示すようにカ
ートリッジカバー4eで覆って一体的にカートリッジ化
し、装置本体9に対して着脱可能に構成している。
【0020】本実施例のプロセスカートリッジ4は図1
及び図2に示すように、像担持体である電子写真感光ド
ラム4aの周囲に帯電手段4b、イエロー、マゼンタ、
シアンの3色のトナー(現像剤)Y,M,Cをそれぞれ
収納した3個の現像手段4c、及びクリーニング手段4
dを配置し、これらをカートリッジカバー4eで覆って
一体的にカートリッジ化し、装置本体9に対して着脱可
能に構成している。次に前記プロセスカートリッジ4の
各部について個々説明する。
【0021】(感光ドラム)感光ドラム4aは直径約70
mmのアルミニウムシリンダー4a1の外周面に有機光導電
体層4a2を塗布して構成され、回転軸4a3によってカー
トリッジカバー4eに回動自在に軸支されている。また
前記回転軸4a3の一方端に固着されたギヤ4a4(図3参
照)に図示しない駆動モータの駆動力が伝達され、画像
形成動作に応じて図1の矢印方向へ回転する如く構成さ
れている。
【0022】(帯電手段)帯電手段4bは特開昭63−14
9669号公報に示すような、所謂接触帯電方法を用いたも
のであり、導電性ローラを感光ドラム4aに当接させ、
この導電性ローラに電圧を印加することによって感光ド
ラム4aの表面を一様に帯電させるものである。
【0023】尚、このプロセスカートリッジ4には前記
帯電手段4bによって帯電した感光ドラム4aに、前述
したスキャナー部10からの画像光を照射して潜像を形成
するための露光部4fを設けている。
【0024】(現像手段)前記潜像を可視像化するため
に、イエロー、マゼンタ、シアンの各色現像を可能とす
る3個の現像手段4cを配置している。これら3個の現
像手段4cの構成は図2に示すように、それぞれトナー
を収納する容器4c1の底部に特願平3−268646号に示す
ようなトナー送り機構が設けられている。即ち、容器底
面と対向する面に、該底面との間でトナーを取り囲む溝
部又は孔部を形成した板部材を容器4c1の底面に対して
摺接可能に設け、該板部材が往路に於いては容器底面と
摺接して移動し、復路に於いては離間して移動してトナ
ーを容器先端へ送るように構成されている。そしてこの
送り機構4c2によってトナーが送られる容器先端部には
塗布ローラ4c3、ブレード4c4及び現像剤担持体である
スリーブ4c5が取り付けられている。そして3個の現像
手段4cの容器4c1には上から順にイエロー、マゼン
タ、シアンの各トナーY,M,Cを収納している。
【0025】画像形成に際してはイエロー、マゼンタ、
シアンの各色現像に対応した現像手段4cが駆動し、感
光ドラム4aに前記トナーによる可視像を順次形成す
る。即ち、現像する色に対応する容器4c1内のトナーを
送り機構4c2によって塗布ローラ4c3へ送り込み、回転
する塗布ローラ4c3及びブレード4c4によって回転する
スリーブ4c5の外周にトナーを薄層塗布し、且つトナー
へ電荷を付与(摩擦帯電)する。このスリーブ4c5と、
潜像が形成された感光ドラム4aとの間に現像バイアス
を印加することにより、潜像に応じて感光ドラム4aに
トナー現像を行うものである。
【0026】尚、前記3個の現像手段4cはスリーブ4
c5と感光ドラム4aとが微小間隔(250μm程度)をも
って対向するように位置決めされ、図示しない駆動切り
換え手段によって各現像手段4cに駆動力が選択的に伝
達される如く構成されている。即ち、フルカラー画像を
形成する場合には、まずイエロートナーYを収容した現
像手段が駆動し、このとき他のマゼンタ、シアンのトナ
ーM,Cを収容した現像手段は駆動せず、イエロートナ
ーのみを感光ドラム4aに現像させる。同様にしてマゼ
ンタ、シアンの順でトナーを感光ドラム4a上に現像さ
せるように駆動を切り換えるものである。また各現像手
段4cのスリーブ4c5は装置本体9に設けられた各色現
像用高圧電源と接続されており、各色の現像毎に選択的
に電圧が印加される。
【0027】(感光ドラムに対するスリーブの位置決
め)前記感光ドラム4aに対する現像手段4cのスリー
ブ4c5の位置決め構成は、図4(a)に示すように、感
光ドラム4aの両側に位置決め部材4gが回転軸4a3に
対して軸着されており、この位置決め部材4gには図4
(b)に示すように回転軸4a3を中心にして放射状に4
個の調整部材4h及びスリーブ当接部材4iが取り付け
られている。
【0028】調整部材4hは嵌合孔4h1を中心に偏心カ
ム部4h2が設けられており、前記嵌合孔4h1が位置決め
部材4gのボス4g1に回動可能に嵌合する。またスリー
ブ当接部材4iは先端部にスリーブ4c5が当接する円弧
状の当接部を有し、基部4i1が位置決め部材4gのボス
4g2にガイドされて図4(b)の矢印方向へスライド可
能に取り付けられ、且つ縁部4i2が調整部材4hの偏心
カム部4h2に当接するように取り付けられる。このスリ
ーブ当接部材4iは調整部材4hを回動することにより
図4(b)の矢印方向への突出量を微調整することが出
来、微調整した後に調整部材4hが回動しないように、
またスリーブ当接部材4iが移動しないようにボス4g
1,4g2を潰す等して固定する。このようにして位置決
め部材4gに固定されたスリーブ当接部材4iの円弧状
当接部に対し、図4(b)に示すように支軸4c6を中心
に位置決め部材4gに対して回動可能に取り付けられた
現像手段4cが、その自重及び図示しない加圧部材によ
って矢印方向へ付勢され、スリーブ4c5の軸部が前記円
弧状当接部に突き当たる。これによって感光ドラム4a
とスリーブ4c5とが微小間隙δをもつように位置決めさ
れる。
【0029】尚、図4(b)に示すように位置決め部材
4gには4個のスリーブ当接部材4iが固定されている
が、そのうちの3個はプロセスカートリッジ4の3個の
現像手段4cに係るスリーブ4c5を当接して位置決めす
るものであり、残りの1個は後述する黒現像ユニット5
のスリーブを当接して位置決めするものである。
【0030】(保護カバー)前記感光ドラム4aに対し
て位置決めされた現像手段4c及び黒現像ユニット5に
よって感光ドラム4a上に可視像化されたトナーは、転
写ドラム3上の被記録材2に転写されるため、画像形成
時には感光ドラム4aが露出し、転写ドラム3と対向す
る。しかし、プロセスカートリッジ4は装置本体9に対
して着脱されるために、プロセスカートリッジ4を装置
本体9から取り外した場合に前記感光ドラム4aが露出
していると、ゴミ等が付着し、或いは外光にさらされて
劣化する。そのため本実施例では図2に示すようにカー
トリッジカバー4eに開閉可能な保護カバー4jを設け
ている。
【0031】この保護カバー4jは軸4j1を中心に図2
の実線と破線に示すように開閉可能な第一カバー4j2
と、軸4j3を中心に回動可能なアーム4j4に取り付けら
れ、図2の破線の状態へスライド可能な第二カバー4j5
とで構成している。前記第一カバー4j2及び第二カバー
4j5は、それぞれ図示しないバネ等によって閉じる方向
へ付勢されており、通常は図2の実線に示すように閉じ
た状態になって感光ドラム4aに外光が当たらないよう
になっている。そしてプロセスカートリッジ4を装置本
体9に装填すると図示しない機構によって前記第一カバ
ー4j2及び第二カバー4j5が図2の破線に示すように開
いた状態になり、感光ドラム4aが露出して転写ドラム
3と対向する如く構成されている。
【0032】(クリーニング手段)クリーニング手段4
dは本発明に係るクリーニング装置を構成するものであ
り、プロセスカートリッジ4の現像手段4c及び後述す
る黒現像ユニット5の現像手段によって感光ドラム4a
に可視像化されたトナーが被記録材2に転写された後、
感光ドラム4a上に残留したトナーをクリーニングする
ものである。
【0033】本実施例のクリーニング手段4dは図5に
示すように、像担持体である感光ドラム4aに残留した
トナーを掻き落とすためのクリーニング部材であるブレ
ード4d1と、前記掻き落とされたトナーを受けるための
収容手段である容器4d2とよりなり、更に詳しくは前記
容器4d2は仕切り部である仕切板4d3により2つに仕切
られており、第1収容部である下廃トナー容器4d4と、
第2収容部である上廃トナー容器4d5とを有している。
また、上廃トナー容器4d5は下廃トナー容器4d4に対し
て着脱可能に設けられており、図示しないフックを前記
下廃トナー容器4d4に係止して固定保持するよう構成し
ている(図2参照)。
【0034】また、前記クリーニング手段4dには、下
廃トナー容器4d4で受けた廃トナーを上廃トナー容器4
d5へと不可逆的に搬送するための搬送ローラであるトナ
ー送りローラ4d6と、前記送りローラ4d6に担持された
廃トナーを掻き落とすためのスクレーパー4d7と、上廃
トナー容器4d5に送り込まれた廃トナーが再び下廃トナ
ー容器4d4へ逆戻りすることを防止するための逆流防止
シート4d8とが取り付けられている。前記スクレーパー
4d7はその端部が前記送りローラ4d6に当接されてお
り、前記逆流防止シート4d8は前記仕切板4d3にその一
端が固定され、他方の自由端が前記送りローラ4d6に当
接されている。尚、前記送りローラ4d6は、現像剤であ
るトナーを良好に担持するために、その表層にウレタン
等のスポンジ層が設けられており、そのセルは10〜20セ
ル/インチの比較的粗目のものがトナー担持量が多く好
ましい。
【0035】感光ドラム4a上に残留したトナーは、感
光ドラム4aの回転に伴ってブレード4d1で掻き落とさ
れ、下廃トナー容器4d4で受ける。該容器4d4で受けた
廃トナーは、図5の矢印方向へ回転する送りローラ4d6
に担持され、上廃トナー容器4d5に向かって不可逆的に
搬送される。前記ローラ4d6に担持されたトナーは、ス
クレーパー4d7で掻き落とされ、上廃トナー容器4d5で
受ける。この上廃トナー容器4d5の廃トナーが満杯にな
ると、該容器4d5を取り外すと共に、これを交換するよ
うに構成している。尚、前記クリーニング手段4dは、
上廃トナー容器4d5が送りローラ4d6、スクレーパー4
d7、及び逆流防止シート4d8により密閉されているた
め、振動等により上廃トナー容器4d5に収容された廃ト
ナーが下廃トナー容器4d4へ逆戻りし、ブレード4d1近
傍の廃トナーの密度が上昇してクリーニング不良が発生
することはない。
【0036】前述の如く廃トナー容器を2個設けること
により、従来のように1個の廃トナー容器しかないクリ
ーニング装置に比べて廃トナーの密度を高めて収納する
ことが可能となり、廃トナー貯留能力が高まり廃トナー
容器を小型化することが可能となるものである。尚、ク
リーニング装置を本実施例のように構成した場合と、従
来のように廃トナー容器を1個しかもたないクリーニン
グ装置との、廃トナー貯留能力の差については実験結果
を含めて後述する。
【0037】{黒現像ユニット}黒現像ユニット5は感
光ドラム4aに黒現像をするものであり、その構成は図
1に示すように、黒トナーを収納する容器5aにプロセ
スカートリッジ4と同様なトナー送り機構5b及び回転
部材5gが設けられ、更に前記送り機構5b及び回転部
材5gによって黒トナーが送られる容器先端部には塗布
ローラ5c、ブレード5d及び現像剤担持体であるスリ
ーブ5eが取り付けられている。これにより、容器5a
内の黒トナーを送り機構5b及び回転部材5gによって
塗布ローラ5cへ送り込み、回転する塗布ローラ5c及
びブレード5dによって回転するスリーブ5eの外周に
トナーを薄層塗布すると共にトナーに電荷を付与する。
このスリーブ5eを潜像が形成された感光ドラム4aと
同期して回転させることにより、感光ドラム4a上に黒
現像を行うものである。
【0038】この黒現像ユニット5はプロセスカートリ
ッジ4とは別体で構成されており、プロセスカートリッ
ジ4及び黒現像ユニット5がそれぞれ独立して装置本体
9に着脱可能に構成されている。
【0039】{装置本体に対するプロセスカートリッジ
及び黒現像ユニットの装填構造}次に前記プロセスカー
トリッジ4及び黒現像ユニット5を装置本体9に着脱す
るための構成について説明する。図8(a)に示すよう
に、装置本体9には軸11を中心にして上部開閉カバー12
が開閉可能に取り付けられると共に、同じく軸11を中心
にして回動可能にプロセスカートリッジ保持フレーム13
及び黒現像ユニット保持フレーム14が取り付けられてい
る。尚、両保持フレーム13,14は上部開閉カバー12を閉
じると、装置本体9に対して固定位置決めされるように
構成されている。
【0040】前記プロセスカートリッジ保持フレーム13
は図8(b)に示すように、横断面『コ』字状に構成さ
れ、両側壁にはプロセスカートリッジ4の両端を支持す
るガイドレール13aが対向して設けられている。このガ
イドレール13aは図8(a)に示すように下ガイド部13
a1、屈曲部13a2、中ガイド部13a3及び上ガイド部13a4を
有し、それぞれのガイド部13a1、13a3、13a4は斜め下方
へ傾斜して構成されている。
【0041】一方、プロセスカートリッジカバー4eの
両側壁には下ガイドボス4e1及び上ガイドボス4e2が突
出形成されており、プロセスカートリッジ4を保持フレ
ーム13に装填する場合には、図9に示すように、下ガイ
ドボス4e1を下ガイド部13a1にガイドさせると共に、プ
ロセスカートリッジ4の両側壁から突出した回転軸4a3
を中ガイド部13a3にガイドさせて挿入し、下ガイドボス
4e1が屈曲部13a2に当接した時点で図10に示すように、
前記下ガイドボス4e1を中心にしてプロセスカートリッ
ジ4を矢印方向へ回転させ、上ガイドボス4e2を上ガイ
ド部13a4で支持する。これにより、プロセスカートリッ
ジ4は保持フレーム13のガイドレール13aに対してボス
4e1,4e2が屈曲部13a2及び上ガイド部13a4に係止し、
前後方向(図10の左右方向)の位置決めがなされる。
尚、前記プロセスカートリッジ4を保持フレーム13から
取り外すときは、前記と逆にして引き抜くことが出来
る。
【0042】次に黒現像ユニット保持フレーム14は、こ
れもプロセスカートリッジ保持フレーム13と同様に横断
面『コ』字状に形成され、両側壁には図11に示すように
黒現像ユニット5の両端を回動可能に支持する軸受部14
aが設けられている。そして黒現像ユニット5の両側壁
にはボス5fが突出形成されており、このボス5fを前
記軸受部14aに係止することにより、保持フレーム14に
対して黒現像ユニット5を回動可能に装填する。このと
き黒現像ユニット5の先端部、即ち塗布ローラ5cやス
リーブ5eが設けられている側が押圧スプリング15によ
って上方へ付勢されるように構成されている。
【0043】{プロセスカートリッジ等の交換}尚、上
部開閉カバー12には図9に示すように2個のフック16
a,16b及びスライドレバー17a,17bが設けられてお
り、図10に示すように開閉カバー12を閉じると上フック
16aはプロセスカートリッジ保持フレーム13に係止し、
下フック16bは黒現像ユニット保持フレーム14に係止す
るように構成されている。従って、スライドレバー17
a,17bをスライドさせて上下フック16a,16bの双方
の係止を解除した状態で開閉カバー12を開くと、図12
(a)に示すように、開閉カバー12のみが上方へ開く。
これによりプロセスカートリッジ4の着脱を行なうこと
が出来る。
【0044】また上フック16aをプロセスカートリッジ
保持フレーム13に係止し、下フック16bと黒現像ユニッ
ト保持フレーム14の係止を解除した状態で開閉カバー12
を開くと、開閉カバー12と共にプロセスカートリッジ保
持フレーム13も上方へ開き、図12(b)に示すように、
該フレーム13に装填されたプロセスカートリッジ4が上
方へ移動する。これにより黒現像ユニット5の着脱が容
易になし得る。また上フック16aをプロセスカートリッ
ジ保持フレーム13に係止し、下フック16bを黒現像ユニ
ット保持フレーム14に係止した状態で開閉カバー12を開
くと、開閉カバー12と共に両保持フレーム13,14も上方
へ開き、図12(c)に示すように、それぞれのフレーム
13,14に装填されたプロセスカートリッジ4及び黒現像
ユニット5が上方へ移動する。これによって被記録材2
の搬送経路が露出するため、ジャム(紙詰まり)処理を
容易に行うことが出来る。
【0045】{プロセスカートリッジと黒現像ユニット
の連結ガイド}また図11に示すように、前記プロセスカ
ートリッジカバー4eのサイド方向(図11の表裏面方
向)両側には黒現像ユニット5との連結をガイドするた
めのガイド部材4e3が下方へ突出するように形成されて
いる。これにより図12(b)に示すようにプロセスカー
トリッジ4及び黒現像ユニット5をそれぞれ保持フレー
ム13,14に装填した後、開閉カバー12を閉じると、図11
に示すようにプロセスカートリッジカバー4eのガイド
部材4e3が黒現像ユニット5の両サイドを挟持するよう
になり、プロセスカートリッジ4と黒現像ユニット5と
のサイド方向が位置決めされる。
【0046】また図11の状態から更に開閉カバー12を閉
じていくと、プロセスカートリッジ4のスリーブ当接部
材4iに黒現像ユニット5のスリーブ5eが当接する。
このとき黒現像ユニット5の先端部は押圧スプリング15
の付勢に抗して若干押し下げられる。これによりスリー
ブ5eは押圧スプリング15の付勢によって確実にスリー
ブ当接部材4iに当接し、スリーブ5eと感光ドラム4
aとの位置決めがなされ、両者間に微小間隙が確保され
る。従って、プロセスカートリッジ4を保持フレーム13
に装填すると共に黒現像ユニット5を保持フレーム14に
装填し、且つ開閉カバー12を閉じるだけで、プロセスカ
ートリッジ4及び黒現像ユニット5が装置本体9に対し
て位置決め装填されることになる。
【0047】{定着部}次に定着部6は前記プロセスカ
ートリッジ4及び黒現像ユニット5によって転写ドラム
3に巻き付けた被記録材2に形成した画像を定着させる
ものであり、図1に示すように、駆動回転する駆動ロー
ラ6aと、これに圧接して被記録材2に熱を印加する定
着ローラ6bとからなる。即ち、転写ドラム3から剥離
した被記録材2は定着部6を通過する際に駆動ローラ6
aで搬送されると共に、定着ローラ6bによって熱及び
圧力を印加される。これにより画像形成トナーが被記録
材2に定着する。尚、前記定着ローラ6bにはクリーニ
ング部材6cが接触しており、該ローラ6bに付着した
トナーはクリーニング部材6cによって除去されるよう
になっている。
【0048】{画像形成動作}次に前記構成の装置によ
って画像形成を行う場合の動作について説明すると、図
1に示す給送ローラ1bを回転して給紙カセット1a内
の被記録材2を一枚分離し、転写ドラム3へ給送する。
転写ドラム3は図1の矢印方向へ回転して給送された被
記録材2の先端をグリッパー3fで把持すると共に、そ
の周面に静電吸着する。前記転写ドラム3の回転と同期
して感光ドラム4aを図1の矢印方向へ回転し、このド
ラム4aに対して帯電手段4bによってドラム表面を均
一に帯電すると共に、スキャナー部10によりイエロー画
像の光照射を行い、感光ドラム4a上にイエロー潜像を
形成する。この潜像形成と同時にプロセスカートリッジ
4のイエロー現像手段4cを駆動して前記感光ドラム4
a上の潜像にイエロートナーが付着するように感光ドラ
ム4aの帯電極性と同極性で略同電位の電圧を印加して
イエロー現像し、転写ローラ3に前記トナーと逆極性の
電圧を印加して感光ドラム4a上のトナーを転写ドラム
3上の被記録材2に転写する。尚、前記イエロー現像及
び転写をしている間は、マゼンタ及びシアン現像手段4
c及び黒現像ユニット5は駆動しない。
【0049】前記の如くしてイエロートナーの転写が終
了すると、次に同様にしてマゼンタ、シアン及びブラッ
クの潜像形成及びトナー転写を順次行い、被記録材2上
にカラー画像を形成する。そして画像形成後は被記録材
2を転写ドラム3から剥離して定着部6へ搬送し、該定
着部6でトナー定着を行った後に排出ローラ対7によっ
て排出トレイ8へ排出して画像形成を終了する。
【0050】上述の如くクリーニング手段4dと、従来
のように廃トナー容器を1個しかもたない(仕切板4d3
と送りローラ4d6を排除した)クリーニング手段4d′
とを比較し、廃トナーの貯留能力の差について実験を行
った。実験は、凝集度の異なる数種類のトナーを用い、
クリーニング不良が発生したときの廃トナー容器内の廃
トナー重量を測定した。尚、前記クリーニング手段4
d,4d′の廃トナー容器の容積は 500ccで統一した。
【0051】その結果、本実施例のクリーニング手段4
dは、図6(a)に示すように上廃トナー容器4d5、下
廃トナー容器4d4ともに廃トナーが貯留されていたが、
比較例のクリーニング手段4d′は、図6(b)に示す
ように廃トナー容器4d2′の一部(下部)にしか廃トナ
ーが貯留されていなかった。更に、前記両者の廃トナー
の密度を測定したところ、下記表1に示すように何れの
凝集度に於いても本実施例のクリーニング手段4dの方
が比較例のそれよりも密度が高く、特に凝集度が5〜30
%の範囲においてその差は顕著であった。これは廃トナ
ーが送りローラ4d6で送られる際、圧力を受け密度が上
昇するためである。
【0052】
【表1】
【0053】従って、本実施例のクリーニング手段4d
は、廃トナー容器に貯留できる廃トナーの容積のみなら
ずその密度も増すため、高画質の得られる凝集度が5〜
30%のトナーを用いた場合においても、小型で大容量の
廃トナー貯留能力を持つことができる。
【0054】また、比較例のクリーニング手段4d′
は、感光ドラム4a表面に当接するブレード4d1′の位
置が、図7に示すように第一象限から第二象限、特に感
光ドラム4aの回転中心を通る鉛直線から±45度の範囲
内にあるとき、廃トナーが図に示す如き程度の量しか貯
留できなかった。そこで、廃トナー容器内にスクリュー
等のトナー搬送部材(図示せず)を設け、別途廃トナー
容器に搬送し貯留していた。ところがユーザーは、この
廃トナー容器を交換する際、トナー搬送部材と廃トナー
容器との接合部からこぼれる廃トナーで汚れてしまう欠
点があった。しかし、本実施例のクリーニング手段4d
は、このような欠点を有することなく、多くの廃トナー
を貯留することができる。
【0055】以上説明した画像形成装置に於いて、プロ
セスカートリッジ4及び黒現像ユニット5は装置本体に
対し着脱可能であり、且つそれぞれ独立して交換可能と
したことで、カラー画像をプリントする比率が高いユー
ザーにとっても、白黒画像をプリントする比率が高いユ
ーザーにとっても無駄なトナーを極力少なくでき、ラン
ニングコストの低減ができる。ところが、クリーニング
装置は複数個の現像手段に対応した大容量の廃トナーを
貯留しなければならない。そのためクリーニング装置の
廃トナー容器が大型化し、カートリッジとして扱い勝手
の悪いものになってしまう。しかし、本実施例のクリー
ニング手段4dは、小型で大容量の廃トナー貯留能力を
持つため、上述した問題は解決される。また、高画質の
得られる凝集度が5〜30%のトナーを用いた場合に於い
ても、同様の効果を得ることができる。
【0056】〔第二実施例〕本実施例では、トナー像の
定着時における混色発色性を良好に保ったまま、クリー
ニング装置の廃トナー容器内に貯留した廃トナーの密度
を安定して増加することを目的としており、上記第一実
施例で示した画像形成装置に使用するトナーのガラス転
移点Tgを60〜70℃にすることにより上記目的を達成し
ている。尚、本実施例における画像形成装置の構成は上
記第一実施例に示した装置と同等であるため、ここでは
詳しい説明を省略する。
【0057】トナーのガラス転移点Tgは、クリーニン
グ装置における廃トナーの保存安定性及び定着過程での
トナーの発色性と密接な関係があり、具体的には上記ガ
ラス転移点Tgが約50〜70℃の範囲で良好なカラー画像
が得られる。これは、電子写真プロセスにおいては、定
着過程で異なる色のトナーが溶融混色し、所望の色が発
生するためであり、上記ガラス転移点Tgが70℃を超え
ると、定着時に十分に混色せず、くすんだ色合いの画像
しか得られない。一方、上記ガラス転移点Tgが50℃以
下では定着部の定着ローラに溶融したトナーが付着す
る、所謂オフセット現象が発生してしまう。
【0058】ここで前記トナーのガラス転移点を変え、
第一実施例に係るクリーニング手段4dによって廃トナ
ーをクリーニングした場合の実験結果を示す。尚、前記
ガラス転移点Tgを以下に説明する方法で測定した。測
定装置としてパーキンエルマー社製の示差熱分析測定装
置(DSC測定装置)、DSC−7を用いた。
【0059】測定試料(トナー)は5〜20mg、好ましく
は10mgを精密に秤量する。これをアルミパン中に入れ、
リファレンスとして空のアルミパンを用い、先ず前履歴
を消去する目的で次の操作を行う。N2 雰囲気下で昇温
速度10℃/min で室温から 200℃まで昇温し、 200℃で
10分間保つ。その後急冷し10℃まで温度を下げ、10℃で
10分間保つ。その後、昇温速度10℃/min で再び 200℃
まで昇温する。この昇温過程で温度40〜 100℃の範囲に
おけるメインピークの吸熱ピークが得られる。この時の
吸熱ピークが出る前と出た後のペースラインの中間点の
線と示差熱曲線との交点を本発明におけるガラス転移点
Tgとする。
【0060】上記方法によりガラス転移点Tgを測定し
た4種のトナー、トナーA(ガラス転移点50℃)、トナ
ーB(ガラス転移点60℃)、トナーC(ガラス転移点70
℃)、トナーD(ガラス転移点80℃)を用い、上記実施
例に示した画像形成装置により通常環境(23℃、60%R
h)と高温高湿環境(32.5℃、85%Rh)にて画像形成
を行い、像担持体に残留したトナーを上記実施例で示し
たクリーニング装置によりクリーニングさせた。このと
きのクリーニング装置におけるトナーの保存安定性は以
下のような結果になった。また定着過程でのトナーの発
色性は上述した通りである。
【0061】
【表2】
【0062】上記表2から、先ずトナーAを用いた場
合、定着過程でのトナーの発色性は良好であったが、ク
リーニング装置内のトナーの保存安定性が悪く、具体的
には図5におけるクリーニング手段4dの送りローラ4
d6及びスクレーパー4d7にトナーが固着し、プリントを
続けるうちに前記ローラ4d6の回転が停止してしまうこ
とがあり、クリーニング手段4dがその機能を十分に果
たさなくなった。特に高温高湿環境下でのこの現象は顕
著にみられた。これは前記ローラ4d6がスクレーパー4
d7と摺擦することで熱が発生し、該ローラ4d4に付着し
たトナーが溶融してしまい、その結果トナーが固着した
ものと思われる。次にトナーB及びトナーCを用いた場
合、上記何れの環境下においても、定着過程でのトナー
の発色性が良好であり、且つクリーニング装置内のトナ
ーの保存安定性も良好であった。最後にトナーDを用い
た場合、クリーニング装置内のトナー保存安定性は良好
であったが、定着過程でのトナーの発色性が悪く、くす
んだ画像しか得られなかった。従って、用いるトナーの
ガラス転移点Tgを60〜70℃とすることにより、定着過
程でのトナーの発色性を良好に保ったまま、クリーニン
グ装置の廃トナー容器内に貯留する廃トナーの密度の増
加を安定して行うことができる。
【0063】〔他の実施例〕また前述した第一実施例で
は、上記クリーニング手段4dをプロセスカートリッジ
4に一体化したものについて説明したが、これに限るも
のではなく、上記クリーニング手段4dは感光ドラムの
回りにイエロー,マゼンタ,シアン,ブラックの各トナ
ーが充填された現像手段を固定配置した装置にも有効で
あり、また前記各現像手段を独立に着脱可能とした装置
にも有効である。
【0064】また前述した第一実施例ではフルカラー画
像の形成をイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの4
色で行う例を示したが、これに限らずイエロー、マゼン
タ、シアンの3色でフルカラー画像を形成しても良いこ
とは勿論である。
【0065】更に本発明は前記のようにフルカラー画像
を形成する場合のみならず、複数色の単色画像(例えば
2色画像、3色画像等)を形成する等の多色画像を形成
する場合に好適に用いられる。従って、前述した第一実
施例では黒現像ユニット5には黒トナーを収納した例を
示したが、このユニット5には黒以外の他の色トナー
(例えば赤色トナー等)を収納しても良く、更にはプロ
セスカートリッジ4には現像手段を1つ設け、1色のト
ナーのみを収納するようにしても良い。
【0066】また現像方法としても、公知の2成分磁気
ブラシ現像法、カスケード現像法、タッチダウン現像
法、クラウド現像法等の種々の現像法を用いることが可
能である。
【0067】また帯電手段の構成も、前述した第一実施
例では所謂接触帯電方法を用いたが、他の構成として従
来から用いられているタングステンワイヤーの三方周囲
にアルミ等の金属シールドを施し、前記タングステンワ
イヤーに高電圧を印加することによって生じた正又は負
のイオンを感光ドラム4aの表面に移動させ、該ドラム
4aの表面を一様に帯電する構成を用いても良いことは
当然である。
【0068】また感光ドラム4aに残存するトナーのク
リーニング方法としても、ブレード、ファーブラシ、磁
気ブラシ等を用いてクリーニング手段を構成しても良
い。
【0069】また前述した第一実施例では被記録材2に
画像を形成するに際し、イエロー、マゼンタ、シアン、
ブラックの各色トナーを一色ずつ被記録材2に転写す
る、所謂多重転写方式を用いた例を示したが、この転写
方式としては他の方式として例えば、感光ドラム4aに
前記各色の潜像形成、現像を繰り返し行って感光ドラム
4a上で画像を重ね合わせ、この重ね合わせた各色のト
ナー画像を被記録材2に一括して転写する、所謂多重現
像一括転写方式を採用しても良く、或いは感光体ベルト
に各色潜像が重ならないように順次形成すると共にこれ
を現像し、この現像トナーを中間転写体である転写ベル
トに重ね合わせた画像として転写した後に被記録材に一
括転写する、所謂中間転写方式を採用することも可能で
ある。
【0070】また前述したプロセスカートリッジ4と
は、像担持体としての例えば電子写真感光体等と、少な
くともプロセス手段の1つを備えたものである。従っ
て、本発明に適用し得るプロセスカートリッジの態様と
しては、前述した実施例のもの以外にも、例えば像担持
体とクリーニング手段とを一体的にカートリッジ化し、
装置本体に着脱可能にするもの。像担持体とクリーニン
グ手段の他に、現像手段を一体化してカートリッジ化
し、装置本体に着脱可能にするもの。像担持体とクリー
ニング手段の他に、帯電手段を一体化してカートリッジ
化し、装置本体に着脱可能にするもの等がある。
【0071】また前述した実施例ではプロセスカートリ
ッジ4の他に黒現像ユニット5を装填可能にした画像形
成装置を例示したが、本発明にあってはプロセスカート
リッジ4のみを装填し、画像を形成する装置であっても
良い。
【0072】更に前述した実施例ではプロセスカートリ
ッジ4にクリーニング装置としてのクリーニング手段4
dを設けた例を示したが、カートリッジ化することなく
像担持体や帯電手段、現像手段及びクリーニング手段を
装置本体に直接設けた画像形成装置にあっても好適に適
用し得る。
【0073】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
第1収容部に収容された現像剤を第1収容部の上側に設
けられる第2収容部へ搬送する搬送ローラと、搬送ロー
ラ上の現像剤が第1収容部から第2収容部に進入する側
の仕切り部に設けられ、搬送ローラの回転方向に対して
順方向に接触するシートと、を有する構成とされるの
で、収容手段に現像剤を効率良く大量に収容することが
でき、小型で大容量の現像剤貯留能力をもつクリーニン
グ装置、クリーニング装置を有するプロセスカートリッ
ジ、クリーニング装置を有する画像形成装置を提供する
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係る画像形成装置の全体模
式説明図である。
【図2】プロセスカートリッジの構成説明図である。
【図3】プロセスカートリッジの外観斜視図である。
【図4】感光ドラムに対する現像スリーブの位置決め構
成の説明図である。
【図5】本発明のクリーニング装置を示す側断面図であ
る。
【図6】クリーニング装置のトナー貯留能力を比較した
説明図である。
【図7】感光ドラムに対するブレードの当接位置を示す
説明図である。
【図8】プロセスカートリッジを装填するためのガイド
レールの説明図である。
【図9】プロセスカートリッジの装填構成の説明図であ
る。
【図10】プロセスカートリッジを回転させて装填する
説明図である。
【図11】黒現像ユニットを回動可能に装填する構成説
明図である。
【図12】プロセスカートリッジ及び黒現像ユニットの
交換時及びジャム処理時の説明図である。
【図13】従来のカラー画像形成装置を示す説明図であ
る。
【符号の説明】
1…給送部 1a…給紙カセット、1b…給送ローラ、1c,1d…
ガイド板、1e…挿入口、1f…給送ローラ、1g…挿
入口 2…被記録材 3…転写ドラム 3a…アルミニウムシリンダー、3b…弾性体層、3c
…導電体層、3d…誘電体層、3e…回転軸、3f…グ
リッパー、3g…静電吸着ローラ 4…プロセスカートリッジ 4a…感光ドラム、4a1…アルミニウムシリンダー、4
a2…有機光導電体層、4a3…回転軸、4a4…ギヤ、 4b…帯電手段 4c…現像手段、4c1…容器、4c2…現像剤送り機構、
4c3…塗布ローラ、4c4…ブレード、4c5…スリーブ、
4c6…支軸 4d…クリーニング手段、4d1…ブレード、4d2…容
器、4d3…仕切板、4d4…下廃トナー容器、4d5…上廃
トナー容器、4d6…トナー送りローラ、4d7…スクレー
パー、4d8…逆流防止シート 4e…カートリッジカバー、4e1,4e2…ガイドボス、
4e3…ガイド部材 4f…露光部、4g…位置決め部材、4h…調整部材、
4i…スリーブ当接部材 4i1…基部、4i2…縁部 4j…保護カバー、4j1…
軸、4j2…第一カバー、4j3…軸、4j4…アーム、4j5
…第二カバー 5…黒現像ユニット 5a…容器、5b…トナー送り機構、5c…塗布ロー
ラ、5d…ブレード、5e…スリーブ、5f…ボス、5
g…回転部材 6…定着部 6a…駆動ローラ、6b…定着ローラ、6c…クリーニ
ング部材 7…排出ローラ、8…排出部、9…装置本体 10…スキャナー部 10a…レーザーダイオード、10b…ポリゴンミラー、10
c…スキャナーモータ、 10d…結像レンズ、10e…反射ミラー 11…軸、12…上部開閉カバー 13…プロセスカートリッジ保持フレーム 13a…ガイドレール、13a1…下ガイド部、13a2…屈曲
部、13a3…中ガイド部、13a4…上ガイド部 14…黒現像ユニット保持フレーム、14a…軸受部 15…押圧スプリング、16a,16b…フック、17a,17b
…スライドレバー
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G03G 21/10 - 21/12

Claims (11)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 像担持体上の現像剤を除去するクリーニ
    ング部材と、前記クリーニング部材により除去された現
    像剤を収容する収容手段と、を有し、前記収容手段は、
    第1収容部と、第2収容部と、開口部を備え前記第1収
    容部と前記第2収容部とを仕切る仕切り部と、を備える
    クリーニング装置において、 前記第1収容部に収容された現像剤を前記第1収容部の
    上側に設けられる前記第2収容部へ搬送する搬送ローラ
    と、前記搬送ローラ上の現像剤が前記第1収容部から前
    記第2収容部に進入する側の前記仕切り部に設けられ、
    前記搬送ローラの回転方向に対して順方向に接触するシ
    ートと、を有することを特徴とするクリーニング装置。
  2. 【請求項2】 前記搬送ローラは表層にスポンジ層を備
    えることを特徴とする請求項1のクリーニング装置。
  3. 【請求項3】 前記第1収容部から前記第2収容部に搬
    送された前記搬送ローラ上の現像剤は掻き落とされるこ
    とを特徴とする請求項1又は2のクリーニング装置。
  4. 【請求項4】 前記第2収容部は前記第1収容部に対し
    て着脱可能であることを特徴とする請求項1乃至3のい
    ずれかのクリーニング装置。
  5. 【請求項5】 前記搬送ローラは前記第1収容部の底面
    から所定の距離隔てて設けられることを特徴とする請求
    項1乃至4のいずれかのクリーニング装置。
  6. 【請求項6】 現像剤の凝集度は5〜30%であること
    を特徴とする請求項1乃至5のいずれかのクリーニング
    装置。
  7. 【請求項7】 現像剤のガラス転移点は60〜70℃で
    あることを特徴とする請求項1乃至6のいずれかのクリ
    ーニング装置。
  8. 【請求項8】 像担持体を有し、画像形成装置本体に対
    して着脱可能なプロセスカートリッジにおいて、 請求項1乃至7のいずれかのクリーニング装置を有する
    ことを特徴とするプロセスカートリッジ。
  9. 【請求項9】 像担持体を有し、被記録材に現像剤像を
    形成する画像形成装置において、 請求項1乃至7のいずれかのクリーニング装置を有する
    ことを特徴とする画像形成装置。
  10. 【請求項10】 前記像担持体上の現像剤像が転写され
    る中間転写体を有し、前記中間転写体上の現像剤像を被
    記録材に転写することを特徴とする請求項9の画像形成
    装置。
  11. 【請求項11】 被記録材にフルカラー画像を形成する
    ことを特徴とする請求項9又は10の画像形成装置。
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