JP3627717B2 - クリーニング機構及びクリーニング機構を備えた画像形成装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、感光体上に付着した現像剤及び紙粉を、電位差を利用して吸引除去するクリーニング装置及びクリーニング装置を備えた画像形成装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来のレーザプリンタやコピー機などの画像形成装置では、基材層上に電荷発生層や電荷輸送層などが積層された感光体にコロナ放電を行って帯電させ、その感光体上にレーザやLEDなどの光による露光を行って静電潜像を形成し、現像ローラから供給されたトナー等の現像剤で顕像化させた現像剤像を紙等の被記録媒体上に転写させ、定着器等によって加熱定着させることで画像の形成が行われている。この現像剤像が被記録媒体上に転写された後、感光体上の転写されずに残ったトナーを再び現像ローラに戻すことで、クリーニングブーレド等の感光体のクリーニング手段や廃トナーを貯留する廃トナー回収手段等を設ける必要のない、いわゆるクリーナレス方式のクリーニング装置が知られている。
【0003】
ところで、このクリーナレス方式のクリーニング装置では、転写後の感光体上の残トナーを一時的に回収し、非転写時に回収したトナーを感光体上に吐出して現像ローラで回収するために、クリーニングローラが使用されている。このクリーニングローラは、導電性の弾性部材からなり、感光体と接触回動するように設けられている。このクリーニングローラと感光体との間に電位差を与えることによって、転写時に感光体上の残トナーを電気的に吸引して回収し、非転写時に両者間の電位差を逆転させることで回収したトナーを感光体上に吐出することができる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、被記録媒体から感光体上に転移した紙粉等を取り除くために、クリーニングローラに当接する2次ローラを設け、2次ローラにもクリーニングローラと電位の異なる電圧を印加してクリーニングローラに付着した紙粉等を選択的に吸引除去させた場合、クリーニングローラや2次ローラにそれぞれ電位の異なる電圧を印加するための専用の高圧電源装置を各々設ける必要があり、生産工程の複雑化や生産コストの増加の原因となっていた。
【0005】
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、帯電器の発生する電圧をクリーニングローラや2次ローラに供給することによって専用の高圧電源装置を必要とせず、生産工程の簡易化や生産コストの低減を図ることのできるクリーニング装置及びクリーニング装置を備えた画像形成装置を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項1に係る発明のクリーニング機構は、静電潜像を担持する感光体のクリーニングを行うクリーニング機構であって、前記感光体を帯電させるための帯電器と、電気的に接続された当該帯電器から電圧を印加され、前記感光体との電位差を利用して前記感光体上に付着した現像剤及び紙粉の除去を行う第1のクリーニング部材と、電気的に接続された前記帯電器から電圧を印加され、前記第1のクリーニング部材との電位差を利用して前記第1のクリーニング部材上に付着した紙粉の除去を行う第2のクリーニング部材と、前記帯電器に印加される電圧をスイッチ動作によって切り換えることで、前記第1のクリーニング部材が前記感光体から現像剤を電気的に吸引する場合には、前記現像剤が正帯電性である場合、前記第1のクリーニング部材の電位が前記感光体の電位及び前記現像剤の電位よりも低くなり、前記現像剤が負帯電性である場合、前記第1のクリーニング部材の電位が前記感光体の電位及び前記現像剤の電位よりも高くなるように、前記第1のクリーニング部材に電圧を印加するスイッチング手段と、前記第1のクリーニング部材から前記第2のクリーニング部材に紙粉を吸引するために前記第1のクリーニング部材と前記第2のクリーニング部材とが異なる電位となるように、それぞれ電気的に接続された前記第1のクリーニング部材と前記第2のクリーニング部材との間に印加する電圧を発生する電圧発生手段とを備え、前記第1のクリーニング部材と前記感光体間の電位差を逆転させることで回収した現像剤を感光体上に吐出することを特徴とする構成となっている。
【0007】
この構成のクリーニング機構では、帯電器が感光体を帯電させ、電気的に接続された帯電器から電圧を印加された第1のクリーニング部材が、感光体との電位差を利用して感光体上に付着した現像剤及び紙粉の除去を行い、電気的に接続された帯電器から電圧を印加された第2のクリーニング部材が、第1のクリーニング部材との電位差を利用して第1のクリーニング部材上に付着した紙粉の除去を行い、スイッチング手段は、現像剤が正帯電性である場合、第1のクリーニング部材の電位が感光体の電位及び現像剤の電位よりも低くなり、現像剤が負帯電性である場合、第1のクリーニング部材の電位が感光体の電位及び現像剤の電位よりも高くなるように電圧を第1のクリーニング部材に印加することができる。また、電圧発生手段が、第1のクリーニング部材と第2のクリーニング部材とが異なる電位となるように、それぞれ電気的に接続された第1のクリーニング部材と第2のクリーニング部材との間に印加する電圧を発生することができる。そして、第1のクリーニング部材と前記感光体間の電位差を逆転させることで回収した現像剤を感光体上に吐出する。
【0008】
また、請求項2に係る発明のクリーニング機構は、請求項1に記載の発明の構成に加え、前記帯電器は、前記感光体の帯電電位を制御するためのグリッド電極を有するスコロトロン方式の帯電器であり、前記第1のクリーニング部材と前記第2のクリーニング部材とは、前記グリッド電極にそれぞれ電気的に接続されていることを特徴とする構成となっている。
【0009】
この構成のクリーニング機構では、請求項1に係る発明の作用に加え、第1のクリーニング部材と第2のクリーニング部材とは、スコロトロン方式の帯電器のグリッド電極にそれぞれ電気的に接続されているので、それぞれクリーニングを行うための電位を得ることができる。
【0010】
また、請求項3に係る発明のクリーニング機構は、請求項1に記載の発明の構成に加え、前記帯電器は、電圧が印加されることにより放電するチャージ電極を有するスコロトロン方式の帯電器であり、前記第1のクリーニング部材と前記第2のクリーニング部材とは、前記チャージ電極にそれぞれ電気的に接続されていることを特徴とする構成となっている。
【0011】
この構成のクリーニング機構では、請求項1に係る発明の作用に加え、第1のクリーニング部材と第2のクリーニング部材とは、スコロトロン方式の帯電器のチャージ電極にそれぞれ電気的に接続されているので、それぞれクリーニングを行うための電位を得ることができる。
【0012】
また、請求項4に係る発明のクリーニング機構は、請求項1乃至3の何れかに記載の発明の構成に加え、前記現像剤が正帯電性である場合、前記第2のクリーニング部材の電位が前記第1のクリーニング部材の電位よりも高くなり、前記現像剤が負帯電性である場合、前記第2のクリーニング部材の電位が前記第1のクリーニング部材の電位よりも低くなるように、前記第2のクリーニング部材に電圧が印加されることを特徴とする構成となっている。
【0013】
この構成のクリーニング機構では、請求項1乃至3の何れかに係る発明の作用に加え、現像剤が正帯電性である場合、第2のクリーニング部材の電位が第1のクリーニング部材の電位よりも高くなり、現像剤が負帯電性である場合、第2のクリーニング部材の電位が第1のクリーニング部材の電位よりも低くなるように電圧を第2のクリーニング部材に印加することができる。
【0014】
また、請求項5に係る発明のクリーニング機構は、請求項1乃至4の何れかに記載の発明の構成に加え、前記電圧発生手段は、前記帯電器と電気的に接続され、電圧を降圧する電圧降圧手段を備えたことを特徴とする構成となっている。
【0015】
この構成のクリーニング機構では、請求項1乃至4の何れかに係る発明の作用に加え、帯電器と電気的に接続された電圧発生手段の電圧降圧手段が、電圧を降圧することができる。
【0016】
また、請求項6に係る発明のクリーニング機構は、請求項1乃至5の何れかに記載の発明の構成に加え、前記帯電器と前記感光体との間に、前記帯電器から前記感光体に印加される電圧を降下させる電圧降下手段を備え、当該電圧降下手段が前記感光体に印加される電圧の電位を接地電位とは異なる電位に変化させることで、前記感光体と前記第1のクリーニング部材との間に相対的な電位差が生じることを特徴とする構成となっている。
【0017】
この構成のクリーニング機構では、請求項1乃至5の何れかに係る発明の作用に加え、帯電器と電気的に接続された感光体との間に、帯電器から感光体に印加される電圧を降下させる電圧降下手段が、感光体に印加される電圧の電位を接地電位とは異なる電位に変化させることで、感光体と第1のクリーニング部材との間に相対的な電位差を生じさせることができる。
【0018】
また、請求項7に係る発明のクリーニング機構は、 請求項1乃至6の何れかに記載の発明の構成に加え、前記感光体と前記第1のクリーニング部材とは、スコロトロン方式の帯電器のグリッド電極にそれぞれ電気的に接続されていることを特徴とする構成となっている。
【0019】
この構成のクリーニング機構では、請求項1乃至6の何れかに係る発明の作用に加え、感光体と第1のクリーニング部材とは、スコロトロン方式の帯電器のグリッド電極にそれぞれ電気的に接続されているので、それぞれクリーニングを行うための電位をグリッド電極から得ることができる。
【0020】
また、請求項8に係る発明のクリーニング機構は、請求項1乃至6の何れかに記載の発明の構成に加え、前記帯電器は、前記感光体の帯電電位を制御するためのグリッド電極と、電圧が印加されることにより放電するチャージ電極とを有するスコロトロン方式の帯電器であり、前記感光体は、前記感光体を帯電する場合の電位を制御するための前記スコロトロン方式の帯電器のグリッド電極に、前記第1のクリーニング部材は、前記スコロトロン方式の帯電器のチャージ電極にそれぞれ電気的に接続されていることを特徴とする構成となっている。
【0021】
この構成のクリーニング機構では、請求項1乃至6の何れかに係る発明の作用に加え、感光体は、スコロトロン方式の帯電器のグリッド電極に、第1のクリーニング部材は、スコロトロン方式の帯電器のチャージ電極にそれぞれ電気的に接続されているので、それぞれクリーニングを行うための電位を得ることができる。
【0022】
また、請求項9に係る発明のクリーニング機構は、請求項1乃至5の何れかに記載の発明の構成に加え、前記電圧印加手段は、前記感光体に、前記第1のクリーニング部材の電位と前記第2のクリーニング部材の電位と接地電位とのそれぞれとは異なる電位の電圧を印加することを特徴とする構成となっている。
【0023】
この構成のクリーニング機構では、請求項1乃至5の何れかに係る発明の作用に加え、所定の電圧が印加された第1のクリーニング部材が、電位差を利用して、感光体上に吸着した現像剤及び紙粉の除去を行い、所定の電圧が印加された第2のクリーニング部材が、電位差を利用して、第1のクリーニング部材上に吸着した紙粉の除去を行い、電圧印加手段が、感光体に、第1のクリーニング部材の電位と第2のクリーニング部材の電位と接地電位とのそれぞれとは異なる電位の電圧を印加することができる。
【0024】
また、請求項10に係る発明のクリーニング機構は、請求項1乃至9の何れかに記載の発明の構成に加え、前記第1のクリーニング部材と前記第2のクリーニング部材とはローラであることを特徴とする構成となっている。
【0025】
この構成のクリーニング機構では、請求項1乃至9の何れかに係る発明の作用に加え、第1のクリーニング部材と第2のクリーニング部材とはローラであるので、クリーニング機構の構成を簡易にすることができる。
【0026】
また、請求項11に係る発明のクリーニング機構は、請求項1乃至10の何れかに記載の発明の構成に加え、前記スイッチング手段の有するスイッチはトランジスタスイッチであることを特徴とする構成となっている。
【0027】
この構成のクリーニング機構では、請求項1乃至10の何れかに係る発明の作用に加え、スイッチング手段の有するスイッチはトランジスタスイッチであるので、感光体と第1のクリーニング部材と第2のクリーニング部材との電位の切り換えを、電気的に行うことができる。
【0028】
また、請求項12に係る発明のクリーニング機構は、請求項1乃至11の何れかに記載の発明の構成に加え、前記第2のクリーニング部材の表面に接触し、前記第2のクリーニング部材上に付着した紙粉を掻き取るための掻き取り部材を備えたことを特徴とする構成となっている。
【0029】
この構成のクリーニング機構は、請求項1乃至11の何れかに記載の発明の作用に加え、掻き取り部材が、第2のクリーニング部材上に付着した紙粉を掻き取ることができる。
【0030】
また、請求項13に係る発明のクリーニング機構は、請求項1乃至12の何れかに記載の発明の構成に加え、前記第1のクリーニング部材の電位と前記第2のクリーニング部材の電位との電位差が常に所定の値に維持されるように、前記第2のクリーニング部材に電圧が印加されることを特徴とする構成となっている。
【0031】
この構成のクリーニング機構では、請求項1乃至12の何れかに係る発明の作用に加え、第1のクリーニング部材の電位と第2のクリーニング部材の電位との電位差が常に所定の値に維持されるような電圧を第2のクリーニング部材に印加することができる。
【0032】
また、請求項14に係る発明の画像形成装置は、請求項1乃至13の何れかに記載のクリーニング機構を備えている。
【0033】
この構成の画像形成装置では、請求項1乃至13の何れかに記載のクリーニング機構を備えているので、感光体のクリーニングを行うことができる。
【0034】
【0035】
【0036】
【0037】
【0038】
【0039】
【0040】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を具体化した画像形成装置の一実施の形態について、図面を参照して説明する。まず、図1を参照して、レーザプリンタ1の全体の構成について説明する。図1は、本実施の形態のレーザプリンタ1の中央断面図である。図1に示すように、レーザプリンタ1は、側方断面視、本体ケース2内に、被記録媒体としての用紙3を給紙するためのフィーダ部4や、給紙された用紙3に所定の画像を形成するための画像形成部5を備えている。尚、レーザプリンタ1において、図中左手方向が前面となる。
【0041】
排紙トレイ46は、本体ケース2の上部後端側に、印刷された用紙3を積層保持できるように、本体ケース2の上面の後寄り部位に凹部形成されている。また、本体ケース2の上面の前寄り部位には、プロセスカートリッジ17の挿入のための上面開放状の空間があり、排紙トレイ46の前端側に設けられた支軸54aを中心に、上下に回動する上面カバー54によって、プロセスカートリッジ17の挿入用の空間である、後述のカートリッジ収納部57を覆うように構成されている。尚、上面カバー54の開放時の位置を図中2点鎖線で示す。
【0042】
本体ケース2内の後部(図中右手側)には、本体ケース内の下部後端側に設けられた画像形成部5の定着器18から排出された用紙3が上部後端側に設けられた排紙トレイ46に導かれるように、本体ケース2の背面に沿って上下方向に半弧を描くように排紙パス44が設けられ、この排紙パス44上に、用紙3の搬送を行う排紙ローラ45が設けられている。尚、このレーザプリンタ1では、このように半弧状に排紙パス44が構成されることで、上面に印刷された用紙3が下面を向いて排紙トレイ46上に排出される、いわゆるフェースダウン式の排紙を行うことができ、複数枚印刷時には、印刷面を下向きに用紙3が排紙順に重ねられるので、印刷された用紙3を印刷順に整列することができる。
【0043】
フィーダ部4は、本体ケース2内の底部に設けられた給紙ローラ8と、着脱可能に装着される給紙トレイ6と、給紙トレイ6内に設けられ、用紙3を積層保持して用紙3を給紙ローラ8に圧接する用紙押圧板7と、給紙トレイ6の一端側端部の上方に設けられ、給紙ローラ8に向かって押圧され、給紙時に給紙ローラ8とで用紙3を挟んで搬送させるとともに用紙3の重送を防止する分離パッド9と、給紙ローラ8に対して用紙3の搬送方向の下流側2カ所に設けられ、用紙3の搬送を行う搬送ローラ11と、その搬送ローラ11のそれぞれに用紙3を介して接触して紙粉を除去するとともに搬送ローラ11と協働して用紙3の搬送を行う紙粉取りローラ10と、搬送ローラ11に対し用紙3の搬送方向の下流側に設けられ、印刷の際の用紙3の送り出しのタイミングを調整するレジストローラ12とを備えている。
【0044】
用紙押圧板7は、用紙3を積層状にスタックすることができ、給紙ローラ8に対して遠い方の端部に設けられた支軸7aが給紙トレイ6の底面に支持されることによって、この支軸7aを回動中心として、近い方の端部が上下方向に移動可能とされており、また、その裏側から図示外のバネによって給紙ローラ8の方向に付勢されている。そのため、用紙押圧板7は、用紙3の積層量が増えるにともない、支軸7aを支点として、バネの付勢力に抗して下向きに揺動される。給紙ローラ8および分離パッド9は、互いに対向するように配設され、分離パッド9の裏側に配設されるバネ13によって、分離パッド9が給紙ローラ8に向かって押圧されている。
【0045】
また、このフィーダ部4には、本体ケース2の前面部(図中左手側)に設けられ、支軸14aを支点に前後方向(図中左右方向)に開閉し、その開放時に用紙3を積層することができるトレイ部14bと、トレイ部14bに対してスライド移動し、トレイ部14bの閉鎖時に本体ケース2の一部なるように構成されたカバー部14cとからなる手差しトレイ14と、手差しトレイ14のトレイ部14b上に積層される用紙3を給紙するための手差しローラ15と、用紙3の重送を防止する分離パッド25とを備えている。
【0046】
手差しローラ15および分離パッド25は、互いに対向するように配設され、分離パッド25の裏側に配設されるバネ(図示外)によって、分離パッド25が手差しローラ15に向かって押圧されている。印刷時には、手差しトレイ14上に積層される用紙3が、回転する手差しローラ15の摩擦力によって送られ、分離パッド25によって重送を防止されることで一枚毎にレジストローラ12に搬送される。
【0047】
次に、図2を参照して、画像形成部5の構成について説明する。図2は、画像形成部5を側方より見た断面図である。図2に示すように、画像形成部5は、フィーダ部4によって搬送された用紙3上に画像を形成するように、スキャナユニット16、プロセスカートリッジ17、定着器18、ダクト100などで構成されている。
【0048】
スキャナユニット16は、本体ケース2内の上部のうち、排紙トレイ46の下方側に配置され、レーザ光を出射するレーザ発光部(図示外)、回転駆動され、レーザ発光部より出射されたレーザ光を主走査方向に走査するポリゴンミラー19、走査速度を一定にするfθレンズ20、走査されたレーザ光を反射する反射ミラー21、反射ミラー21で反射されたレーザ光を感光体ドラム27上で結像するために焦点位置を調整するリレーレンズ22等で構成されている。スキャナユニット16は所定の画像データに基づいて、レーザ発光部から出射されるレーザ光を、2点鎖線Aで示すように、ポリゴンミラー19、fθレンズ20、反射ミラー21、リレーレンズ22の順に通過あるいは反射させて、プロセスカートリッジ17の感光体ドラム27の表面上を露光走査するものである。
【0049】
プロセスカートリッジ17は、感光体ドラム27、スコロトロン型帯電器29、現像ローラ31、供給ローラ33、トナーボックス34、転写ローラ30、クリーニングローラ51および2次ローラ52等を備えている。
【0050】
感光体ドラム27は、現像ローラ31の側方に、その回転軸が現像ローラ31の回転軸と平行に配置され、その現像ローラ31と接触する状態で矢印方向(図中反時計方向)に回転可能に配設されている。この感光体ドラム27は、導電性基材の上に、バインダ樹脂中にアゾ顔料やフタロシアニン顔料などの有機光電導体を電荷発生材料として分散した電荷発生層、ポリカーボネイト等の樹脂中にヒドラゾン系やアリールアミン系等の化合物が混合された電荷輸送層などが積層されたドラムである。感光体ドラム27はレーザ光等の照射を受けると、光吸収によって電荷発生層で電荷が発生され、電荷輸送層で感光体ドラム27の表面にその電荷が輸送されて、スコロトロン型帯電器29に帯電されたその表面電位をうち消すことで、照射を受けた部分の電位と、受けていない部分の電位との間に電位差を設けることができるようになっている。画像データに基づいてレーザ光を露光走査することにより、感光体ドラム27には静電潜像が形成されるのである。尚、感光体ドラム27が、本発明における「感光体」である。
【0051】
帯電手段としてのスコロトロン型帯電器29は、感光体ドラム27の上方に、感光体ドラム27に接触しないように、所定の間隔を隔てて配設されている。スコロトロン型帯電器29は、タングステンなどの放電用のワイヤからコロナ放電を発生させる正帯電用のスコロトロン型の帯電器であり、感光体ドラム27の表面を一様に正極性に帯電させるように構成されている。また、このスコロトロン型帯電器29は、後述の高圧発生回路200によりオン・オフされる。そして、帯電の際に発生されるオゾン等の生成物をプロセスカートリッジ17の外方に排出できるように開口171が設けられている。この開口171は、スコロトロン型帯電器29の設けられた部位のプロセスカートリッジ17の筐体の上面に開口されており、外気連通している。尚、スコロトロン型帯電器29が、本発明における「帯電器」である。
【0052】
また、現像ローラ31は、感光体ドラム27の回転方向(図中反時計方向)のスコロトロン型帯電器29の配置位置より下流に配設されており、矢印方向(図中時計方向)に回転可能に配設されている。この現像ローラ31は、金属製のローラ軸に導電性のゴム材料からなるローラが被覆されており、高圧発生回路200から現像バイアスが印加される。
【0053】
次に、供給ローラ33は、現像ローラ31の側方位置で、現像ローラ31を挟んで感光体ドラム27の反対側の位置に回転可能に配設されており、現像ローラ31に対して圧縮するような状態で当接されている。この供給ローラ33は、金属製のローラ軸に、導電性の発泡材料からなるローラが被覆されており、現像ローラ31に供給するトナーを摩擦帯電するようになっている。
【0054】
また、トナーボックス34は、供給ローラ33の側方位置に設けられており、その内部に供給ローラ33を介して現像ローラ31に供給されるトナーを充填している。本実施の形態では、現像剤として正帯電性の非磁性1成分のトナーが使用されており、このトナーは、重合性単量体、例えばスチレンなどのスチレン系単量体やアクリル酸、アルキル(C1〜C4)アクリレート、アルキル(C1〜C4)メタアクリレートなどのアクリル系単量体を、懸濁重合などの公知の重合方法によって共重合させることにより得られる重合トナーである。このような重合トナーには、カーボンブラックなどの着色剤やワックスなどが配合されるとともに、流動性を向上させるために、シリカなど外添剤が添加されている。その粒子径は、約6〜10μm程度である。
【0055】
そして、トナーボックス34内のトナーは、トナーボックス34の中心に設けられた回転軸35に支持されたアジテータ36の矢印方向(図中反時計方向)への回転により攪拌される。また、トナーボックス34の側壁には、トナーの残量検知用の窓38が設けられており、回転軸35に支持されたクリーナ39によって清掃されるようになっている。
【0056】
また、感光体ドラム27の回転方向の現像ローラ31の下流で、感光体ドラム27の下方位置には、転写ローラ30が配設されており、矢印方向(図中時計方向)に回転可能に支持されている。この転写ローラ30は、金属製のローラ軸に、イオン導電性のゴム材料からなるローラが被覆されており、転写時には、高圧発生回路200から転写バイアス(転写順バイアス)が印加されるように構成されている。
【0057】
次に、クリーニングローラ51は、感光体ドラム27の側方位置に配置されている。この配置位置は、感光体ドラム27の回転方向の転写ローラ30の下流位置、かつスコロトロン型帯電器29の上流位置になる。このクリーニングローラ51に接触するように、クリーニングローラ51を挟んで感光体ドラム27の反対側となる位置に2次ローラ52が設けられ、さらに、2次ローラ52には掻き取り部材53が当接されている。
【0058】
このレーザプリンタ1では、クリーナレス方式によって感光体ドラム27のクリーニングが行われる。転写ローラ30によって感光体ドラム27から用紙3にトナーが転写された後に、感光体ドラム27の表面上に残存する残存トナーや紙粉が、クリーニングローラ51によって電気的に吸引される。そして、クリーニングローラ51は2次ローラ52によって電気的に紙粉のみが吸引され、2次ローラ52に吸引された紙粉が掻き取り部材53にからめ取られるようになっている。尚、クリーニングローラ51が、本発明における「第1のクリーニング部材」であり、2次ローラ52が、本発明における「第2のクリーニング部材」である。
【0059】
また、感光体ドラム27の上部には、スキャナユニット16からのレーザ光が感光体ドラム27に直接照射されるように、露光窓69が設けられている。この露光窓69は、プロセスカートリッジ17の筐体の上面の、スコロトロン型帯電器29の開口171の部分よりもトナーボックス34寄りの部位に、感光体ドラム27がプロセスカートリッジ17の外部と連通するように開口されている。
【0060】
定着器18はプロセスカートリッジ17の側方下流側に配設され、加熱ローラ41、この加熱ローラ41を押圧する押圧ローラ42、およびこれら加熱ローラ41および押圧ローラ42の下流側に設けられる一対の搬送ローラ43を備えている。加熱ローラ41は、金属製で、筒状のローラの内部に加熱のためのハロゲンランプを備えており、プロセスカートリッジ17において用紙3上に転写されたトナーを、用紙3が加熱ローラ41と押圧ローラ42との間を通過する間に加圧加熱定着させ、その後、その用紙3を搬送ローラ43によって、排紙パス44に搬送するようにしている。
【0061】
また、図示外のファンで吸引され、本体ケース外に雰囲気を排出するダクト100は、プロセスカートリッジ17の幅方向(挿入方向の直交方向)の長さの分、その幅方向に伸張された筒形状の排気通路であり、側方視、V字形の形状を有している。その内部は、前記幅方向を縦割りに2分する隔壁によって2室に分けられて、主にスコロトロン型帯電器29から発生されるオゾン等の生成物を排気するためのダクト100aと、主に定着器18から発生される熱雰囲気を排出するためのダクト100bとが構成されている。
【0062】
さらに、本体ケース2内にプロセスカートリッジ17が装着された場合に、そのプロセスカートリッジ17の筐体の上面のうちスコロトロン型帯電器29の近傍に設けられた開口171の近傍を、シャッター103と、ダクト100aの下面と、ゴム等の弾性部材からなる仕切部材104と、図示外のカートリッジ収納部57の左右の側板とで覆うように排気室101が構成されている。そして、スコロトロン型帯電器29から発生されたオゾンはこの排気室101に充満し、このオゾン雰囲気がダクト100aに吸引排気されるように、そのダクト100aの下面のうちスコロトロン型帯電器29に対向する部分に開口部105が形成されている。
【0063】
尚、仕切部材104は、ダクト100aの下面の、プロセスカートリッジ17の装着時にその挿入方向の先端部分が当接する部分に、ダクト100の長さの分、プロセスカートリッジ17の幅方向(挿入方向の直交方向)に延びるように設けられている。また、プロセスカートリッジ17の挿入時のショックの緩衝材としての役割も担う。シャッター103は、プロセスカートリッジ17の幅方向に延設された長板状の部材で、その短手方向の一方の縁端に設けられた支軸103aが、ダクト101aの下部壁面に支持されている。その支持部は、プロセスカートリッジ17の挿入方向の下流側にあり、シャッター103の自由端側が上下方向に移動可能となるように支持している。
【0064】
また、ダクト100bの下面にも開口部106が設けられ、装着されたプロセスカートリッジ17の挿入方向の先端部の壁面と、ダクト100bの下面と、定着器18と、除電板107となどで構成された排気室102の雰囲気を排気するようになっている。尚、除電板107は、印刷時にプロセスカートリッジ17内を通過することで帯電される用紙3の除電を行うように、用紙3の搬送路上の、プロセスカートリッジ17と定着器18との間に設けられており、用紙3の搬送方向に複数の溝が列設された形状を有し、用紙ガイドとして機能する。
【0065】
次に、図3〜図6を参照して、本実施の形態のクリーニング機構まわりの電気的構成について説明する。図3は、クリーニング機構まわりの電気的構成を示すブロック図である。図4は、電圧発生回路300の回路図である。図5は、電圧降下回路400の回路図である。図6は、スイッチング回路500の回路図である。
【0066】
前述したように、プロセスカートリッジ17には、スコロトロン型帯電器29、現像ローラ31、転写ローラ30およびクリーニングローラ51が、感光体ドラム27の周りにおいて、その感光体ドラム27の回転方向に従って順次配置されている。
【0067】
そして、図3に示すように、レーザプリンタ1に設けられた高圧発生回路200は、スコロトロン型帯電器29のチャージ電極29a、現像ローラ31および転写ローラ30に接続されており、チャージバイアス、現像バイアスおよび転写バイアスとしてそれぞれ高電圧を印加している。また、チャージ電極29aと高圧発生回路200とを接続する配線は接続点201で分岐され、抵抗器R1を介して、接続点202から分岐して電圧発生回路300と、接続点203から分岐して2次ローラ52と、スイッチング回路500とに接続されている。そして、電圧発生回路300にはクリーニングローラ51も接続されている。一方、スコロトロン型帯電器29のグリッド電極29bはバリスタZ1を介して接地され、また、接続点204から分岐して電圧降下回路400にも接続されている。そして、電圧降下回路400には、感光体ドラム27も接続されている。尚、電圧発生回路300が、本発明における「電圧発生手段」であり、電圧降下回路400が、本発明における「電圧降下手段」であり、スイッチング回路500が、本発明における「スイッチング手段」である。また、チャージ電極29aと電圧降下回路400とで、本発明における「電圧印加手段」が構成される。
【0068】
次に、図3,図4に示すように、電圧発生回路300の接点301はクリーニングローラ51に接続されており、また、接点302は接続点202に接続され、2次ローラ52と、スイッチング回路500と、抵抗器R1を介してスコロトロン型帯電器29のチャージ電極29aとに配線されている。後述するスイッチング回路500のスイッチング動作に伴って接点302から電圧発生回路300にかかる電圧の電位が変動されるので、接点301,302間の電位も変動されるようになっている。
【0069】
この電圧発生回路300は、トランスT1、抵抗器R2、コンデンサC1,C2およびダイオードD1から構成された既知の回路である。トランスT1の一次コイル側の接点303は、図示外の電源回路に接続され、±24Vの交流電圧が供給される。接点304は接地されており、この接点304の電位は常に0Vとなる。トランスT1は、二次コイル側で実効値として約±100Vの電位が得られるようにコイルの巻き数が調整されている。トランスT1の二次コイル側の接点301側の電極と接点302側の電極との間には、接続点310,311間にコンデンサC1、接続点312,313間にコンデンサC2、接続点314,315間に抵抗R2が接続され、また、接続点310,312間にはダイオードD1が設けられ、接点301からトランスT1方向にのみ電流が流れるように、アノードが接続点312に、また、カソードが接続点310に接続されている。
【0070】
また、図3,図5に示すように、電圧降下回路400の接点401は接続点204に接続され、スコロトロン型帯電器29のグリッド電極29bと等電位になっている。また、接点402は感光体ドラム27に接続されている。接続点204の電位、すなわちグリッド電極29bの電位(グリッド電位)はバリスタZ1を利用して約1000Vに維持されるように調整されており、電圧降下回路400は、このグリッド電位が感光体ドラム27への出力端子側において約100Vの電位に降下するように構成された回路である。
【0071】
この電圧降下回路400は、NPN型のトランジスタTR1、抵抗器R3〜R6、可変抵抗器R7、コンデンサC3〜C5およびツェナダイオードZD1から構成された既知の回路である。接点401は抵抗器R3を介して接続点411に接続され、この接続点411は接点402と、トランジスタTR1のコレクタと、コンデンサC3とに接続されている。接続点411と接点402との間の接続点410にはコンデンサC5が接続され、他端が接続点416を介して接地されている。トランジスタTR1のエミッタはツェナダイオードZD1のカソードに接続され、ツェナダイオードZD1のアノードは接続点416を介して接地されている。
【0072】
また、コンデンサC3はコンデンサC4に接続され、コンデンサC4の他端は接続点416を介して接地されている。さらに、接続点411とコンデンサC3との間の接続点412より抵抗器R4,R5,R6および可変抵抗器R7が順に直列に接続されており、可変抵抗器R7は、コンデンサC4と接続点416との間の接続点417に接続され、接続点416を介して接地されている。そして、コンデンサC3,C4の間の接続点414と、抵抗器R5,R6の間の接続点413と、トランジスタTR1のベースとが接続されている。
【0073】
次に、図3,図6に示すように、スイッチング回路500の接点501は接続点203に接続され、2次ローラ52と等電位になっている。コロナ放電を行うため高圧発生回路200から約7000Vのチャージバイアスを印加されるスコロトロン型帯電器29のチャージ電極29aは、抵抗値が例えば50MΩの抵抗器R1を介してこの接点501に電圧を印加しており、この接点501の電位は後述のスイッチング動作によって切り替わるようになっている。接点502,503は、図示外の制御回路に接続されており、この接点502,503のそれぞれを制御回路が制御することでスイッチング動作が行われる。また、接点504は、電源回路(図示外)に接続され、定電流電圧+5Vが供給されている。
【0074】
このスイッチング回路500は、PNP型のトランジスタTR2、NPN型のトランジスタTR3〜TR10、抵抗器R8〜R19、可変抵抗器R20,R21、コンデンサC6〜C10、ダイオードD1およびツェナダイオードZD2から構成され、トランジスタスイッチを利用した既知の回路である。尚、例えば、抵抗器R8〜R19および可変抵抗器R20,R21の抵抗値は、それぞれ順に2.2KΩ,10KΩ,180KΩ,390KΩ,2.2MΩ,560KΩ,2.2MΩ,6.8MΩ,680KΩ,30MΩ,30MΩ,30MΩ,1MΩ,300KΩとなり、コンデンサC6〜C9の容量は、それぞれ順に0.001μF,0.001μF,220pF,0.01μFとなる。
【0075】
接点501は接続点542に接続され、この接続点542からコンデンサC8,C10がそれぞれ接続されており、コンデンサC10の他端は接地されている。また、コンデンサC8はコンデンサC9に接続され、コンデンサC9の他端は、コンデンサC10と接地電極との間の接続点543に接続され、接地されている。
【0076】
接続点542とコンデンサC8との間には、接続点537,533が順に設けられている。接線部533には抵抗器R17,R18,R19が順に直列に接続されており、抵抗器R17,R18間の接続点534にはトランジスタTR5のベースが、抵抗器R18,R19の間の接続点535にはトランジスタTR7のベースがそれぞれ接続されている。また、抵抗器R19の他端は、コンデンサC8,C9の間の接続点531とトランジスタTR9のベースとを結ぶ配線上に設けられた接続点536に接続されている。
【0077】
トランジスタTR5,TR7,TR9のそれぞれのエミッタは、トランジスタTR6,TR8,TR10のそれぞれのベースに接続されている。そして、トランジスタTR5と、トランジスタTR7と、トランジスタTR9とのそれぞれのコレクタは、トランジスタTR6のコレクタと接続点537とを結ぶ配線上の接続点538と、トランジスタTR6のエミッタとトランジスタTR8のコレクタとを結ぶ配線上の接続点539と、トランジスタTR8のエミッタとトランジスタTR10のコレクタとを結ぶ配線上の接続点540とのそれぞれに接続されている。また、トランジスタTR10のエミッタはツェナダイオードZD2のカソードと接続され、このツェナダイオードZD2のアノードは、コンデンサC9と接続点543とを結ぶ配線上に順に設けられた2つの接続点532,541のうち接続点541に接続され、接地されている。
【0078】
尚、トランジスタTR5,TR6、トランジスタTR7,TR8およびトランジスタTR9,TR10のそれぞれは、いわゆるダーリントン接続されており、既知の定電圧回路の主要部分として構成されている。
【0079】
また、接点504と接点502との間には抵抗器R8,R9が順に直列に接続されており、接点504と抵抗器R8との間の接続点510および抵抗器R8,R9間の接続点511は、トランジスタTR2のエミッタおよびベースにそれぞれ接続されている。トランジスタTR2のコレクタには抵抗器R10,R11,R12が順に直列に接続されており、抵抗器R12の他端は接続点532に接続され、接地されている。尚、抵抗器R12と接続点532との間には、順に接続点516,518,520,522,525が設けられている。そして、抵抗器R10,R11間の接続点513はダイオードD1のアノードと接続され、このダイオードD1のカソードは接点503に接続されている。
【0080】
さらに、トランジスタTR2のコレクタと抵抗器R10との間の接続点512には抵抗器R13,R14が順に直列に接続され、接続点516に接続されている。抵抗器R13,R14間の接続点515はトランジスタTR3のベースに接続され、その配線上に設けられた接続点517と接続点518との間には、コンデンサC6が接続されている。また、トランジスタTR3のエミッタは接続点520に接続され、コレクタは順に直列に接続された抵抗器R16と可変抵抗器R15とを介して接続点531に接続されている。可変抵抗器R15と接続点531との間には接続点523が設けられている。
【0081】
また、抵抗器R11,R12間の接続点514はトランジスタTR4のベースに接続され、その配線上に設けられた接続点521と、接続点522との間にコンデンサC7が接続されている。トランジスタTR4のエミッタは接続点525に接続され、コレクタは順に直列に接続された抵抗器R18と可変抵抗器R17とを介して接続点523に接続されている。
【0082】
次に、図1,図2を参照して、レーザプリンタ1の印刷時の動作について説明する。給紙トレイ6の用紙押圧板7上に積層されたうちの最上位にある用紙3は、用紙押圧板7の裏側から図示外のバネによって給紙ローラ8に向かって押圧されている。印刷が開始されると、用紙3は、回転する給紙ローラ8との間の摩擦力によって送られ、まず、給紙ローラ8と分離パッド9との間に挟まれる。このとき用紙3は、その相互の摩擦力の影響で複数枚が重送される場合がある。そこで、複数枚が重送されたまま搬送されることを防止するために分離パッド9が設けられており、重送された用紙3の搬送方向の先端面がこの分離パッド9との間の摩擦力による抵抗を受け、重送された用紙3が単葉に分離される。単葉に分離された用紙3は、紙粉取りローラ10を通過の際に表面上に付着している紙粉が取り払われ、対向する搬送ローラ11によってレジストローラ12に送られる。
【0083】
一方、スキャナユニット16では、エンジンコントローラ(図示外)で生成されたレーザ駆動信号に基づいてレーザ発光部(図示外)で発生されたレーザ光が、ポリゴンミラー19に対して出射される。ポリゴンミラー19は入射したレーザ光を主走査方向(用紙3の搬送方向と直交する方向)に走査し、fθレンズ20に対して出射する。fθレンズ20は、ポリゴンミラー19で等角速度に走査されたレーザ光を等速度走査に変換する。そして、レーザ光は、反射ミラー21で進行方向を変化され、リレーレンズ22によって収束されて感光体ドラム27の表面上で結像する。
【0084】
また、感光体ドラム27は、スコロトロン型帯電器29によって、その表面電位が、例えば約1000Vに帯電される。矢印方向(図中反時計方向)に回転する感光体ドラム27は、次に、レーザ光の照射を受ける。レーザ光は用紙3の主走査線上において、現像を行う部分は照射、行わない部分は非照射となるように出射されており、レーザ光の照射を受けた部分(明部)は、その表面電位が、例えば約100Vに下がる。そして、感光体ドラム27の回転によって、レーザ光は副走査方向(用紙3の搬送方向)にも照射され、レーザ光が照射されなかった部分(暗部)と明部とで、感光体ドラム27表面上には電気的な不可視画像、すなわち静電潜像が形成される。
【0085】
また、トナーボックス34内のトナーは、供給ローラ33の回転により、現像ローラ31に供給される。このとき、供給ローラ33と現像ローラ31との間で正に摩擦帯電され、さらに、一定厚さの薄層となるように調整されて現像ローラ31上に担持される。この現像ローラ31には、現像バイアスとして、例えば約550Vの正の電圧が印加されている。現像ローラ31の回転により、現像ローラ31上に担持され、かつ正帯電されているトナーが、感光体ドラム27に対向して接触するときに、感光体ドラム27の表面上に形成されている静電潜像に転写する。すなわち、現像ローラ31の電位(+550V)は、暗部の電位(+1000V)より低く、明部の電位(+100V)より高いので、トナーは、電位の低い明部に対して選択的に転写される。こうして、感光体ドラム27の表面上にトナーによる可視像が形成され、現像が行われる。
【0086】
レジストローラ12は用紙3をレジストし、回転する感光体ドラム27の表面上に形成された可視像の先端と用紙3の先端とが一致するタイミングで用紙3を送り出す。そして、感光体ドラム27と転写ローラ30との間を用紙3が通過する際に、明部の電位(+100V)よりさらに低い、例えば約−8000Vの転写バイアスが印加された転写ローラ30に対して、感光体ドラム27表面上に静電吸着したトナーが転写しようとする。しかし、トナーは、用紙3に遮られて転写ローラ30には転写できず、結果として用紙3上に転写されることになる。すなわち、感光体ドラム27表面上に形成された可視像が用紙3上に転写されることになる。
【0087】
そして、トナーが転写された用紙3は、定着器18に搬送される。その際に接地された除電板107上を通過し、この除電板107によってトナーや用紙3の残留電荷は除去される。そして、定着器18は、トナーの載った用紙3に、加熱ローラ41による約200度の熱と押圧ローラ42による圧力とを加え、トナーを用紙3上に溶着させて永久画像を形成する。尚、加熱ローラ41と押圧ローラ42とはそれぞれダイオードを介して接地されており、加熱ローラ41の表面電位より押圧ローラ42の表面電位が低くなるように構成されている。そのため、用紙3の加熱ローラ41側に載置されている正帯電性のトナーは、用紙3を介して押圧ローラ42に電気的に吸引されるので、定着時に加熱ローラ41にトナーが引き寄せられることによる画像の乱れが防止されている。
【0088】
トナーが加圧加熱定着された用紙3は、排紙ローラ45によって排紙パス44上を搬送され、印刷面を下向きにして排紙トレイ46に排出される。次に印刷される用紙3も同様に、先に排出された用紙3の上に印刷面を下にして排紙トレイ46に積層される。こうして、利用者は、印刷順に整列された用紙3を得ることができる。
【0089】
次に、図4〜6を参照して、電圧発生回路300、電圧降下回路400およびスイッチング回路500の動作について説明する。まず、図4に示すように、電圧発生回路300では、電源回路(図示外)から供給された±24Vの交流電圧がトランスT1によって増幅され、接点301,302間に印加される。この場合にダイオードD1によって半波整流され、コンデンサC1,C2等を利用して平滑化されることによって、接点301,302間に−100Vの電位差を設けることができる。従って、クリーニングローラ51と2次ローラ52との間の電位は、相対的に−100Vとなる。尚、トランスT1と、ダイオードD1等で構成される半波整流を行う回路とが、本発明における「電圧降圧手段」である。
【0090】
次に、図5に示すように、電圧降下回路400では、感光体ドラム27に印加される電圧は、接続点411,416間の電圧(以下、「V411−416」という。)、すなわちトランジスタTR1のコレクタ−エミッタ間電圧にツェナダイオードZD1の降伏電圧を加えた電圧となっている。グリッド電位に比例してV411−416が増加し、接続点413,416間にかかる電圧がツェナダイオードZD1の降伏電圧とトランジスタTR1のベース−エミッタ間の電圧降下分とより高くなった場合、トランジスタTR1のベース−エミッタ間を介してツェナダイオードZD1に電流が流れ始める。そして、トランジスタTR1のエミッタの電圧はツェナダイオードZD1によって維持される。
【0091】
一方、トランジスタTR1のベースに流れる電流は(接続点411,413間の電圧)/(R4+R5)−(接続点413,417間の電圧)/(R6+R7)となり、接続点413,417間の電圧は概略一定であるのでV411−416に比例する。従って、V411−416があがろうとすると、トランジスタTR1のベース−エミッタ間を流れる電流が増加する。すると、トランジスタTR1のコレクタ−エミッタ間を流れる電流が増幅され、その結果、トランジスタTR1のコレクタ−エミッタ間の電圧が減少しようとするためV411−416が下がろうとするので、感光体ドラム27に印加される電圧は一定に保たれることになる。この感光体ドラム27に印加される電圧は、約100Vとなるように可変抵抗器R7によって調整されている。
【0092】
次に、図3,図6に示すように、スイッチング回路500では、制御回路(図示外)から接点502,503に入力された信号電流に基づいて接点501における電位の切り換えが行われる。
【0093】
前述したように、このレーザプリンタ1では、スコロトロン型帯電器29が感光体ドラム27に約1000Vの電圧を印加して帯電させ、レーザ光を照射して露光し、約100Vの電位となった明部に約550Vの現像バイアスが印加された現像ローラ31からトナーを転写し、約−8000Vの転写バイアスが印加された転写ローラ30と感光体ドラム27との間を通過する用紙3の上にトナーを転写する。そして、転写後の感光体ドラム27の表面上には転写されずに残った残存トナーや用紙3の紙粉等が残っており、感光体ドラム27と接触するクリーニングローラ51で機械的に掻き取るのと同時に電気的に吸引を行う。そして、クリーニングローラ51に吸引した残存トナーと紙粉のうち、紙粉のみが2次ローラ52に吸引される。
【0094】
また、このレーザプリンタ1では、用紙3にトナーが転写されないとき、紙粉の除去されたクリーニングローラ51が保持する残存トナーを回転する感光体ドラム27に戻し、その残存トナーを現像ローラ31が電気的に吸引することによってトナーの再利用が行われる。スイッチング回路500は、スイッチング動作によって2次ローラ52に印加する電圧を切り換えることで、2次ローラ52に対して相対的に約−100V低い電位に維持されているクリーニングローラ51の電位を切り換えるのである。このため、スイッチング回路500では、トランジスタスイッチによって2次ローラ52に印加する電圧を、約0V、100V、900Vの3つのモードに切り換えている。この場合、クリーニングローラ51における電位はそれぞれ約−100V、0V、800Vとなる。尚、制御回路(図示外)がスイッチング回路500の接点502に信号、すなわち電流を流す状態を、第1スイッチ(以下、「SW1」という。)が「ON」の状態、流さない状態をSW1が「OFF」の状態とし、接点503が導通となる状態を第2スイッチ(以下、「SW2」という。)が「ON」の状態、ならない状態をSW2が「OFF」の状態とする。
【0095】
まず、スイッチング回路500が2次ローラ52に印加する電圧を約0Vとする場合、すなわち、SW1が「OFF」の状態について説明する。SW1が「OFF」の場合、トランジスタTR2のベースには電流が流れない。すると、トランジスタTR2のエミッタから出力がないので、トランジスタTR3,TR4のベース電流は遮断された状態となる。従って、トランジスタTR3,TR4からのエミッタ出力もない状態となる。
【0096】
一方、スコロトロン型帯電器29のチャージ電極29aから抵抗器R1を介してスイッチング回路500の接点501に流れる電流が、抵抗器R17,R18,R19を介して、それぞれダーリントン接続されたトランジスタTR5,TR6、トランジスタTR7,TR8およびトランジスタTR9,TR10のそれぞれのベースに流れることで、トランジスタTR6,TR8,TR10のコレクタ−エミッタ間をそれぞれ電流が流れるようになる。そして、それぞれのトランジスタの増幅効果によって接続点537,541間はおおむね導通されたのと等しい状態となる。このとき、接点501にかかる電圧は、ツェナダイオードZD2の降伏電圧(約7V)と、トランジスタTR6,TR8,TR10のそれぞれのコレクタ−エミッタ間の電圧降下分との約10V程度の電圧となり、約7000Vの電圧が印加されるチャージ電極29aと比べると、約0Vであるとみなすことができる。
【0097】
次に、スイッチング回路500が2次ローラ52に印加する電圧を約100Vとする場合、すなわち、SW1が「ON」でSW2が「ON」の状態について説明する。SW1が「ON」となると、制御回路(図示外)はトランジスタTR2のベースに電流を流す。すると、トランジスタTR2の増幅効果により、コレクタ−エミッタ間に電流が流れ、抵抗器R13を介してトランジスタTR3のベースにも電流が流れるようになる。
【0098】
一方、SW2が「ON」であるので、トランジスタTR2からの電流は、抵抗器R10を介してダイオードD1に流れ、負荷の大きい抵抗器R11方向には流れないので、トランジスタTR4のベースには電流が流れない。トランジスタTR3の増幅効果でコレクタ−エミッタ間に電流が流れるようになり、前記と同様にチャージ電極29aからの電流が、抵抗器R17,R18,R19、可変抵抗器R20および抵抗器R15を介してトランジスタTR3のコレクタに流れ込み、エミッタから接続点520,543を介して接地電極へと流れることとなる。
【0099】
この結果、それぞれダーリントン接続されたトランジスタTR5,TR6、トランジスタTR7,TR8およびトランジスタTR9,TR10のそれぞれのベースに流れ込む電流が減少し、トランジスタTR6,TR8,TR10のそれぞれのコレクタ−エミッタ間の電圧が増加することになる。そして、このとき接続点537,541間に発生する電圧が約100Vとなるようなベース電流が、トランジスタTR5,TR6と、トランジスタTR7,TR8と、トランジスタTR9,TR10とのそれぞれに流れるように、可変抵抗器R20の抵抗値が調整されている。
【0100】
次に、スイッチング回路500が2次ローラ52に印加する電圧を約900Vとする場合、すなわち、SW1が「ON」でSW2が「OFF」の状態について説明する。SW1が「ON」となると、前述したように、トランジスタTR2のコレクタ−エミッタ間に電流が流れ、抵抗器R13を介してトランジスタTR3のベースにも電流が流れるようになる。また、SW2が「OFF」であるので、トランジスタTR2からの電流は、抵抗器R10,R11を介してトランジスタTR4のベースにも電流が流れるようになる。そして、トランジスタTR3,TR4のコレクタ−エミッタ間にそれぞれ電流が流れるようになり、前記と同様にチャージ電極29aからの電流が、抵抗器R17,R18,R19、可変抵抗器R20および抵抗器R15を介してトランジスタTR3のコレクタと、抵抗器R17,R18,R19、可変抵抗器R21および抵抗器R16を介してトランジスタTR4のコレクタとのそれぞれに流れ込み、それぞれのエミッタから接続点520,543と接続点525,543とを介して接地電極へと流れることとなる。
【0101】
この結果、それぞれダーリントン接続されたトランジスタTR5,TR6、トランジスタTR7,TR8およびトランジスタTR9,TR10のそれぞれのベースに流れ込む電流が、前述のSW1,2が共に「ON」の場合よりさらに減少し、トランジスタTR6,TR8,TR10のそれぞれのコレクタ−エミッタ間の電圧がより増加することになる。そして、このとき接続点537,541間に発生する電圧が約900Vとなるようなベース電流がトランジスタTR6,TR7と、トランジスタTR8,TR9と、トランジスタTR9,TR10とのそれぞれに流れるように、可変抵抗器R21の抵抗値が調整されている。
【0102】
次に、図3,図7を参照して、クリーニングローラ51が感光体ドラム27に対して残存トナーの電気的な吸引または吐出を行うタイミングについて説明する。図7は、クリーニングローラ51が残存トナーの吸引または吐出を行うタイミングを示すタイミングチャートである。
【0103】
図3に示すように、感光体ドラム27は等速度で図中時計方向に回転しており、スコロトロン型帯電器29を基点とした場合、その円周上の回転方向に沿って現像ローラ31と転写ローラ30とクリーニングローラ51とが配置されている。レーザプリンタ1では、画像形成動作に先立って、クリーニングローラ51に回収されその表面上に残存しているトナーや、転写ローラ30に付着しているトナーのクリーニング動作および紙粉等の除去動作が行われる。
【0104】
図7に示すように、まず、T0タイミングで、高圧発生回路200からスコロトロン型帯電器29のチャージ電極29aに約7000Vのチャージバイアスが印加されると(以下、チャージ電極29aの電位を「チャージ電位」という。)、グリッド電極29bによって安定した約1000Vのグリッドバイアスが感光体ドラム27に印加され、その部分の感光体ドラム27の電位が約1000Vになる。そして、スコロトロン型帯電器29によって帯電された感光体ドラム27の表面部分は、T0タイミングより遅れたT1タイミングに、感光体ドラム27とクリーニングローラ51との接触位置(以下、「CLN位置」という。)に回転移動され到達する。このときの感光体ドラム27の表面電位(以下、「CLN位置の感光体電位」という。)は、回転途中に接触する現像ローラ31によって電圧降下され、約550Vとなる。
【0105】
一方、スイッチング回路500では、T0タイミングでSW1とSW2とがともに「ON」となり、2次ローラ52の電位は約0Vとなる。その結果、電圧発生回路300によってクリーニングローラ51の電位(以下、「クリーニング電位」という。)が約−100Vとなる。従って、クリーニング電位は、T0タイミングにおいて約0V、T1タイミングにおいて約550Vの感光体ドラム27上の表面電位より低いので、T0〜T2タイミングの間、感光体ドラム27上の残存トナーはクリーニングローラ51上に電気的に「吸引」される。
【0106】
次に、T2タイミングで、高圧発生回路200が転写ローラ30に約1700Vの逆転写バイアスを印加する(以下、転写ローラ30の電位を「転写電位」という。)。感光体ドラム27は接触する転写ローラ30からこの約1700Vの電圧を印加され、その表面上の部分の帯電電位が約1700Vとなる。尚、この逆転写バイアスは、転写ローラ30のクリーニングを行うために印加される。すなわち、その直前における感光体ドラム27の表面電位は約1000Vであり、転写ローラ30との接触のタイミングにおいて、転写ローラ30の表面上に付着している残存トナーが感光体ドラム27の表面上に転移することで、転写ローラ30がクリーニングされるのである。
【0107】
そして、T3タイミングにおいて、CLN位置での感光体ドラム表面上の電位は約1700Vとなる。さらに、T4タイミングで、転写ローラ30への逆転写バイアスの印加が終了すると、感光体ドラム27の表面電位は、もともとグリッドバイアスから印加されている約1000Vの電位となり、現像ローラ31との接触位置の通過時に約550Vに電位が下がるので、T5タイミングにおいて、CLN位置での感光体ドラム27の電位は約550Vとなる。
【0108】
一方、スイッチング回路500は、T3タイミングにおいて、SW1を「ON」、SW2を「OFF」の状態にする。すると、2次ローラ52の電位が約900Vとなるのでクリーニング電位が約800Vに昇圧される。従って、T2〜T3タイミングにおいてクリーニング電位は約−100V、感光体電位は約550Vであり、T3〜T5タイミングにおいて、クリーニング電位は約800V、感光体電位は約1700Vであるので、このタイミングの間も感光体ドラム27上の残存トナーはクリーニングローラ51上に電気的に「吸引」される。
【0109】
次に、T6タイミングに、高圧発生回路200が転写ローラ30に約−8000Vの順転写バイアスを印加し、感光体ドラム27も、転写ローラ30よりこの電圧を印加される。しかし、正帯電性の感光体ドラム27は電圧降下回路400によって約100Vとなるように電圧を印加されているので0Vにはならず、T7タイミングにおけるCLN位置での感光体電位は約100Vとなる。
【0110】
さらに、T8タイミングに、転写ローラ30にバイアスが印加されなくなると、T9タイミングにCLN位置に回転移動される部分の感光体ドラム27の表面電位は、現像ローラ31との接触位置の通過時の電位の約550Vとなる。そして、T10タイミングにおいて再び高圧発生回路200が約−8000Vの順転写バイアスを転写ローラ30に印加すると、T11タイミングにおいてCLN位置の感光体電位が約100Vとなる。
【0111】
一方、スイッチング回路500は、T3タイミング以降、SW1を「ON」、SW2を「OFF」の状態に継続する。そして、T11タイミングまで、クリーニング電位が約800Vに維持される。この場合、T5〜T7タイミングにはクリーニングローラ51の電位および感光体ドラム27の電位はそれぞれ約800Vおよび約550Vであり、T7〜T9タイミングにはそれぞれ約800Vおよび約100Vであり、T9〜T11タイミングにはそれぞれ約800Vおよび約550Vであり、いずれのタイミングにおいてもクリーニング電位の方が高くなる。従って、トナーは電位の低い感光体ドラム27の表面上に転移し、「吐出」が行われる。
【0112】
ところで、タイミングチャートには図示しないが、この「吐出」が行われている間、現像ローラ31には電圧が印加されず、現像ローラ31の電位は約0Vとなる。すなわち、感光体ドラム27よりも電位が低く、感光体ドラム27の回転に伴って現像ローラ31の配置位置に回動された感光体ドラム27の表面部分には、クリーニングローラ51から「吐出」されたトナーが吸着している。そして、現像ローラ31との電位差に基づいて、これらトナーは現像ローラ31に転移する。すなわち、現像ローラ31を有するプロセスカートリッジ17内に回収されるのである。このクリーニング機構では、一度使用したトナーをプロセスカートリッジ17に戻し、再利用することが可能となっている。
【0113】
そして、T12タイミング以降、印刷動作に合わせてクリーニング電位を約−100Vと約800Vとに切り換え、印刷が行っているとき、すなわち転写電位が−8000Vの時はクリーニング電位を約800Vに切り換えて「吸引」を行い、印刷を行っていないとき、すなわちアイドリング中にはクリーニング電位を−100Vに切り換えて「吐出」を行う。「吐出」はアイドリング中、常に行っているわけではなく、所定時間経過後に終了される(T14タイミング)。
【0114】
尚、「吸引」、「吐出」の間、クリーニングローラ51の電位は、前述したように常に2次ローラ52より約100V低い電位となる。これは、正帯電性のトナーに対し、紙粉等の異物は負帯電性を有するからである。すなわち、クリーニングローラ51は、感光体ドラム27に触接し、感光体ドラム27の表面上に付着した残存トナーや異物等を機械的に掻き取るのと同時に電気的に吸引する。そして、正帯電性のトナーは、クリーニングローラ51より電位の高い2次ローラ52に対して転移せずにクリーニングローラ51上に残るのに対し、負帯電性の紙粉等は、2次ローラ52上に転移する。そして、前述したように掻き取り部材53によって2次ローラ52上から機械的にからめ取られることによって、2次ローラ52がクリーニングされ、紙粉等が感光体ドラム27に戻ることがない。
【0115】
以上説明したように、本実施の形態のレーザプリンタ1では、スコロトロン型帯電器29のチャージ電極29aよりクリーニングローラ51と2次ローラ52とのそれぞれに供給される電圧に対し、電圧発生回路300によってクリーニングローラ51と2次ローラ52との間に常に約100Vの電位差を設けている。また、電圧降下回路400によって感光体ドラム27は常に約100Vの電位が与えられている。さらに、スイッチング回路500によって2次ローラ52の電位を切り換えることでクリーニングローラ51の電位を切り換え、印刷時には感光体ドラム27上のトナーや異物のクリーニングを行い、アイドリング時や印刷準備時(図7におけるT0〜T11タイミング)に、プロセスカートリッジ17へのトナーの回収を行うことができる。
【0116】
尚、本発明は各種の変形が可能なことはいうまでもない。例えば、図8に示すように、クリーニングローラ51および2次ローラ52に印加する電圧を、スコロトロン型帯電器29のチャージ電極29aではなくグリッド電極29bから供給されるようにしてもよい。この場合、スコロトロン型帯電器29のグリッド電極29bがバリスタZ1を介して接地され、約1000Vに維持されたグリッド電極29bが、抵抗器R0を介して2次ローラ52と電圧発生回路300とスイッチング回路500とに接続される。そして、クリーニング機構の動作に関しては、図3の場合と同様となる。
【0117】
また、チャージ電極29aまたはグリッド電極29bから供給される電圧をクリーニングローラ51に印加し、2次ローラ52がクリーニングローラ51に対して常に約100V高い電位となるように電圧発生回路300が電圧を発生してもよい。また、電圧発生回路300が発生する電圧は約−100Vでなくともよく、例えば、約−50Vであっても、約−200Vであってもよい。また、感光体ドラム27に常に印加する電圧は約100Vでなくともよく、例えば、約50Vであっても、約200Vであってもよい。また、感光体ドラム27に印加する電圧はグリッド電極29bから供給されているが、チャージ電極29aから供給されてもよい。また、本実施の形態において、現像剤として正帯電性のトナーを利用したが、負帯電性のトナーを利用できるようにしたクリーニング機構を構成してもよい。この場合、各構成部材に印加される電圧は、各部材間の電圧の高低が本実施の形態とは相対的に逆となる。
【0118】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項1に係る発明のクリーニング機構では、帯電器が感光体を帯電させ、電気的に接続された帯電器から電圧を印加された第1のクリーニング部材が、感光体との電位差を利用して感光体上に付着した現像剤及び紙粉の除去を行い、電気的に接続された帯電器から電圧を印加された第2のクリーニング部材が、第1のクリーニング部材との電位差を利用して第1のクリーニング部材上に付着した紙粉の除去を行い、スイッチング手段は、現像剤が正帯電性である場合、第1のクリーニング部材の電位が感光体の電位及び現像剤の電位よりも低くなり、現像剤が負帯電性である場合、第1のクリーニング部材の電位が感光体の電位及び現像剤の電位よりも高くなるように電圧を第1のクリーニング部材に印加することができる。また、電圧発生手段が、第1のクリーニング部材と第2のクリーニング部材とが異なる電位となるように、それぞれ電気的に接続された第1のクリーニング部材と第2のクリーニング部材との間に印加する電圧を発生することができる。そして、第1のクリーニング部材と感光体間の電位差を逆転させることで回収した現像剤を感光体上に吐出することができる。従って、第1のクリーニング部材と第2のクリーニング部材とはともに帯電器よりクリーニングを行うための電位を得られ、かつ、第1のクリーニング部材と第2のクリーニング部材との間に電位差を設けることができる。
【0119】
また、請求項2に係る発明のクリーニング機構では、請求項1に係る発明の効果に加え、第1のクリーニング部材と第2のクリーニング部材とは、スコロトロン方式の帯電器のグリッド電極にそれぞれ電気的に接続されているので、それぞれクリーニングを行うための電位を得ることができる。従って、第1のクリーニング部材と第2のクリーニング部材とは、それぞれに電圧を印加する手段を設けなくとも、それぞれクリーニングを行うための電位を得ることができる。
【0120】
また、請求項3に係る発明のクリーニング機構では、請求項1に係る発明の効果に加え、第1のクリーニング部材と第2のクリーニング部材とは、スコロトロン方式の帯電器のチャージ電極にそれぞれ電気的に接続されているので、それぞれクリーニングを行うための電位を得ることができる。従って、第1のクリーニング部材と第2のクリーニング部材とは、それぞれに電圧を印加する手段を設けなくとも、それぞれクリーニングを行うための電位を得ることができる。
【0121】
また、請求項4に係る発明のクリーニング機構では、請求項1乃至3の何れかに係る発明の効果に加え、現像剤が正帯電性である場合、第2のクリーニング部材の電位が第1のクリーニング部材の電位よりも高くなり、現像剤が負帯電性である場合、第2のクリーニング部材の電位が第1のクリーニング部材の電位よりも低くなるように電圧を第2のクリーニング部材に印加することができる。
【0122】
また、請求項5に係る発明のクリーニング機構では、請求項1乃至4の何れかに係る発明の効果に加え、帯電器と電気的に接続された電圧発生手段の電圧降圧手段が、電圧を降圧することができる。従って、帯電器から得られる電位をクリーニングに利用する電位に下げることができる。
【0123】
また、請求項6に係る発明のクリーニング機構では、請求項1乃至5の何れかに係る発明の効果に加え、帯電器と電気的に接続された感光体との間に、帯電器から感光体に印加される電圧を降下させる電圧降下手段が、感光体に印加される電圧の電位を接地電位とは異なる電位に変化させることで、感光体と第1のクリーニング部材との間に相対的な電位差を生じさせることができる。従って、第1のクリーニング部材は、電位差を利用して感光体のクリーニングを行うことができる。
【0124】
また、請求項7に係る発明のクリーニング機構では、請求項1乃至6の何れかにに係る発明の効果に加え、感光体と第1のクリーニング部材とは、スコロトロン方式の帯電器のグリッド電極にそれぞれ電気的に接続されているので、それぞれクリーニングを行うための電位を得ることができる。従って、感光体と第1のクリーニング部材とは、それぞれに電圧を印加する手段を設けなくとも、それぞれクリーニングを行うための電位を得ることができる。
【0125】
また、請求項8に係る発明のクリーニング機構では、請求項1乃至6の何れかに係る発明の効果に加え、感光体は、スコロトロン方式の帯電器のグリッド電極に、第1のクリーニング部材は、スコロトロン方式の帯電器のチャージ電極にそれぞれ電気的に接続されているので、それぞれクリーニングを行うための電位を得ることができる。従って、感光体と第1のクリーニング部材とは、それぞれに電圧を印加する手段を設けなくとも、それぞれクリーニングを行うための電位を得ることができる。
【0126】
また、請求項9に係る発明のクリーニング機構では、請求項1乃至5の何れかに係る発明の効果に加え、所定の電圧が印加された第1のクリーニング部材が、電位差を利用して、感光体上に吸着した現像剤及び紙粉の除去を行い、所定の電圧が印加された第2のクリーニング部材が、電位差を利用して、第1のクリーニング部材上に吸着した紙粉の除去を行い、電圧印加手段が、感光体に、第1のクリーニング部材の電位と第2のクリーニング部材の電位と接地電位とのそれぞれとは異なる電位の電圧を印加することができる。従って、感光体と第1のクリーニング部材と第2のクリーニング部材との間に電位差を設けることができる。
【0127】
また、請求項10に係る発明のクリーニング機構では、請求項1乃至9の何れかに係る発明の効果に加え、第1のクリーニング部材と第2のクリーニング部材とはローラであるので、クリーニング機構の構成を簡易にすることができる。従って、生産コストの削減や生産工程の簡易化を図ることができる。
【0128】
また、請求項11に係る発明のクリーニング機構では、請求項1乃至10の何れかに係る発明の効果に加え、スイッチング手段の有するスイッチはトランジスタスイッチであるので、感光体と第1のクリーニング部材と第2のクリーニング部材との電位の切り換えを、電気的に行うことができる。
【0129】
また、請求項12に係る発明のクリーニング機構では、請求項1乃至11の何れかに係る発明の効果に加え、掻き取り部材が、第2のクリーニング部材上に付着した紙粉を掻き取ることができる。従って、第2のクリーニング部材による第1のクリーニング部材のクリーニング効果を高めることができる。
【0130】
また、請求項13に係る発明のクリーニング機構では、請求項1乃至12の何れかに係る発明の効果に加え、第1のクリーニング部材の電位と第2のクリーニング部材の電位との電位差が常に所定の値に維持されるような電圧を第2のクリーニング部材に印加することができる。
【0131】
また、請求項14に係る発明の画像形成装置では、請求項1乃至13の何れかに記載のクリーニング機構を備えているので、感光体のクリーニングを行うことができる。従って、画像形成不良を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、本実施の形態のレーザプリンタ1の中央断面図である。
【図2】図2は、画像形成部5を側方より見た断面図である。
【図3】図3は、クリーニング機構まわりの電気的構成を示すブロック図である。
【図4】図4は、電圧発生回路300の回路図である。
【図5】図5は、電圧降下回路400の回路図である。
【図6】図6は、スイッチング回路500の回路図である。
【図7】図7は、クリーニングローラ51が残存トナーの吸引または吐出を行うタイミングを示すタイミングチャートである。
【図8】図8は、クリーニング機構まわりの電気的構成の変形例を示すブロック図である。
【符号の説明】
1 レーザプリンタ
17 プロセスカートリッジ
27 感光体ドラム
29 スコロトロン型帯電器
29a チャージ電極
29b グリッド電極
30 転写ローラ
51 クリーニングローラ
52 2次ローラ
200 高圧発生回路
300 電圧発生回路
400 電圧降下回路
500 スイッチング回路
Claims (14)
- 静電潜像を担持する感光体のクリーニングを行うクリーニング機構であって、
前記感光体を帯電させるための帯電器と、
電気的に接続された当該帯電器から電圧を印加され、前記感光体との電位差を利用して前記感光体上に付着した現像剤及び紙粉の除去を行う第1のクリーニング部材と、
電気的に接続された前記帯電器から電圧を印加され、前記第1のクリーニング部材との電位差を利用して前記第1のクリーニング部材上に付着した紙粉の除去を行う第2のクリーニング部材と、
前記帯電器に印加される電圧をスイッチ動作によって切り換えることで、前記第1のクリーニング部材が前記感光体から現像剤を電気的に吸引する場合には、前記現像剤が正帯電性である場合、前記第1のクリーニング部材の電位が前記感光体の電位及び前記現像剤の電位よりも低くなり、前記現像剤が負帯電性である場合、前記第1のクリーニング部材の電位が前記感光体の電位及び前記現像剤の電位よりも高くなるように、前記第1のクリーニング部材に電圧を印加するスイッチング手段と、
前記第1のクリーニング部材から前記第2のクリーニング部材に紙粉を吸引するために前記第1のクリーニング部材と前記第2のクリーニング部材とが異なる電位となるように、それぞれ電気的に接続された前記第1のクリーニング部材と前記第2のクリーニング部材との間に印加する電圧を発生する電圧発生手段とを備え、
前記第1のクリーニング部材と前記感光体間の電位差を逆転させることで回収した現像剤を感光体上に吐出することを特徴とするクリーニング機構。 - 前記帯電器は、前記感光体の帯電電位を制御するためのグリッド電極を有するスコロトロン方式の帯電器であり、前記第1のクリーニング部材と前記第2のクリーニング部材とは、前記グリッド電極にそれぞれ電気的に接続され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機構。
- 前記帯電器は、電圧が印加されることにより放電するチャージ電極を有するスコロトロン方式の帯電器であり、前記第1のクリーニング部材と前記第2のクリーニング部材とは、前記チャージ電極にそれぞれ電気的に接続され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機構。
- 前記現像剤が正帯電性である場合、前記第2のクリーニング部材の電位が前記第1のクリーニング部材の電位よりも高くなり、前記現像剤が負帯電性である場合、前記第2のクリーニング部材の電位が前記第1のクリーニング部材の電位よりも低くなるように、前記第2のクリーニング部材に電圧が印加されることを特徴とする請求項1乃至3の何れかに記載のクリーニング機構。
- 前記電圧発生手段は、前記帯電器と電気的に接続され、電圧を降圧する電圧降圧手段を備えたことを特徴とする請求項1乃至4の何れかに記載のクリーニング機構。
- 前記帯電器と前記感光体との間に、前記帯電器から前記感光体に印加される電圧を降下させる電圧降下手段を備え、
当該電圧降下手段が前記感光体に印加される電圧の電位を接地電位とは異なる電位に変化させることで、前記感光体と前記第1のクリーニング部材との間に相対的な電位差が生じることを特徴とする請求項1乃至5の何れかに記載のクリーニング機構。 - 前記感光体と前記第1のクリーニング部材とは、スコロトロン方式の帯電器のグリッド電極にそれぞれ電気的に接続されていることを特徴とする請求項1乃至6の何れかに記載のクリーニング機構。
- 前記帯電器は、前記感光体の帯電電位を制御するためのグリッド電極と、電圧が印加されることにより放電するチャージ電極とを有するスコロトロン方式の帯電器であり、
前記感光体は、前記感光体を帯電する場合の電位を制御するための前記スコロトロン方式の帯電器のグリッド電極に、前記第1のクリーニング部材は、前記スコロトロン方式の帯電器のチャージ電極にそれぞれ電気的に接続されていることを特徴とする請求項1乃至6の何れかに記載のクリーニング機構。 - 前記感光体に所定の電位の電圧を印加する電圧印加手段を備え、
前記電圧印加手段は、前記感光体に、前記第1のクリーニング部材の電位と前記第2のクリーニング部材の電位と接地電位とのそれぞれとは異なる電位の電圧を印加することを特徴とする請求項1乃至5の何れかに記載のクリーニング機構。 - 前記第1のクリーニング部材と前記第2のクリーニング部材とはローラであることを特徴とする請求項1乃至9の何れかに記載のクリーニング機構。
- 前記スイッチング手段の有するスイッチはトランジスタスイッチであることを特徴とする請求項1乃至10の何れかに記載のクリーニング機構。
- 前記第2のクリーニング部材の表面に接触し、前記第2のクリーニング部材上に付着した紙粉を掻き取るための掻き取り部材を備えたことを特徴とする請求項1乃至11の何れかに記載のクリーニング機構。
- 前記第1のクリーニング部材の電位と前記第2のクリーニング部材の電位との電位差が常に所定の値に維持されるように、前記第2のクリーニング部材に電圧が印加されることを特徴とする請求項1乃至12の何れかに記載のクリーニング機構。
- 請求項1乃至13の何れかに記載のクリーニング機構を備えた画像形成装置。
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