JP3880171B2 - 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、電子写真方式によって画像形成を行う複写機、プリンタ等の画像形成装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
図10は、電子写真方式によって画像形成を行う従来の画像形成装置の一例を示す概略構成図である。
【0003】
この図に示すように、ドラム型の電子写真感光体(以下、感光ドラムという)100を矢印a方向に所定のプロセススピードで回転駆動し、その表面を帯電装置(帯電ローラ)101で均一に帯電した後、感光ドラム100上に露光装置(不図示)によって入力される画像信号に応じた露光Lを行い、静電潜像を形成する。この静電潜像は、現像装置102内のトナーTによりトナー像として現像される。
【0004】
そして、給紙カセット105内の転写材Pが、給紙ローラ106により1枚ずつ分離して取り出されて、レジストローラ対107によりタイミングを合わせて感光ドラム100と転写装置(転写ローラ)104間の転写ニップ部に搬送され、この転写材Pに感光ドラム100上のトナー像が転写装置(転写ローラ)104により転写される。トナー像が転写された転写材Pはその自重や除電装置(不図示)で分離された後、定着入口ガイド108を介して定着装置109に搬送される。トナー像が転写された転写材Pは、定着装置109によりトナー像が加熱加圧されて固着画像として定着された後に、外部に排出される。
【0005】
また、上記転写工程終了後、感光ドラム100表面に付着した残留トナー(転写残トナー)等はクリーニング装置110のゴムブレード110aにより除去され、次の画像形成プロセスに入る。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記した従来の画像形成装置では転写材Pとして、填料としてタルク(化学組成はMg3 (Si4 O10)(OH)2 )を多く含む転写紙が使われる場合がある。このような転写材(転写紙)を用いて上記画像形成装置により、高湿環境下で画像形成を行うと、転写材の搬送方向に沿って画像が流れる現象が発生する場合がある。
【0007】
この画像の流れは、転写材Pが給紙カセット105から搬送される途中に各ローラ(レジストローラや給紙ローラ等)に摺擦されて転写材P中のタルクが離脱しやすくなって、転写ニップ部で転写材Pと感光ドラム100表面との接触により転写材Pから出る紙粉と共にタルクが感光ドラム100表面に付着し、クリーニング装置110のゴムブレード110aのエッジで擦られて感光ドラム100表面に拡がる現象である。
【0008】
また、上記タルクは吸湿しやすく、画像形成装置内またはその近傍の空気中の水分を吸って感光ドラム100表面の抵抗が低下する。そのため、感光ドラム100表面に静電潜像を形成した場合に、静電潜像に対応した電荷が保持出来ずに静電潜像が乱れて、良好な画像を形成できなくなる。以下、この現象を“画像流れ”と記述する。
【0009】
そこで本発明は、像担持体表面に付着される転写材から出る紙粉とタルクを取り除いて、“画像流れ”のない良好な画像を得ることができる画像形成装置を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】
上述目的を達成するために、本発明は、静電潜像を担持する回転自在な電子写真感光体と、該電子写真感光体表面を帯電する帯電手段と、前記電子写真感光体表面に静電潜像を形成する露光手段と、前記静電潜像をトナーにより現像してトナー像を形成する現像手段と、該現像手段に現像バイアスを印加する現像バイアス電源と、前記電子写真感光体に接触して該電子写真感光体に形成されたトナー像を転写材に転写する回転自在な接触転写手段と、該接触転写手段に転写バイアスを印加する転写バイアス電源とを少なくとも具備した画像形成装置において、クリーニングモードを実行する制御手段を備え、該制御手段は、非画像形成時に、前記電子写真感光体を回転駆動し、前記現像手段により前記電子写真感光体表面にトナー像を形成するように前記現像手段を制御し、前記トナー像が前記接触転写手段に付着するように、前記接触転写手段に印加される転写バイアスをトナーの極性と逆極性のバイアスが印加されるように制御し、前記電子写真感光体と前記接触転写手段とを相対差を持つ周速度で回転するよう制御することを特徴としている。
【0011】
また、前記制御手段は、非画像形成時に前記接触転写手段に印加される転写バイアスをトナーの極性と逆極性のバイアスが印加されるように制御した後、前記転写バイアスをトナーの極性と同極性のバイアスが印加されるように制御する時間を設け、その後前記転写バイアスをトナーの極性と逆極性のバイアスが印加されるように制御することを特徴としている。
【0013】
また、前記非画像形成時には、画像形成終了の後回転動作時を含んでいる、ことを特徴としている。
【0014】
(作用)
本発明の構成によれば、非画像形成時に、電子写真感光体表面にトナー像を形成してこのトナー像を異なる周速度で回転する接触転写手段に付着させて、接触転写手段に付着させたトナー像を電子写真感光体表面に摺擦させることにより、電子写真感光体表面に付着している転写材(紙)の紙粉とタルクを取り除くことができる。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、図面に沿って本発明の形態について説明する。
【0016】
(実施の形態1)
図1は、本実施の形態に係る画像形成装置を示す概略構成図である。
【0017】
この画像形成装置は、矢印a方向に回転する感光ドラム1を備え、その周囲に帯電ローラ2、露光装置3、現像装置4、転写ローラ5、クリーニング装置6が配設されている。また、画像が形成される転写材Pの搬送方向上流側から順に、給紙カセット7、給紙ローラ8、レジストローラ対9、除電針10、定着ガイド11、定着装置12が配設されている。
【0018】
感光ドラム1は、本実施の形態では外径30mmφの負帯電のOPC感光体であり、所定のプロセススピード(本実施の形態では75mm/sec)で矢印a方向に回転駆動される。
【0019】
帯電ローラ2は、感光ドラム1表面に所定の押圧力で接触し、帯電バイアス電源13から印加される帯電バイアス(本実施の形態では直流電圧に交流電圧を重畳した帯電バイアス)によって、感光ドラム1を所定の極性、電位に帯電する。
【0020】
露光装置3は、レーザー光を発光するレーザーダイオード14、コリメータレンズ15、ポリゴンミラー16、fθレンズ17を有している。
【0021】
露光装置3において、入力される画像情報に応じてレーザーダイオード14から発光されたレーザー光Lは、コリメータレンズ15により集光され、高速回転するポリゴンミラー16上に投影された後、fθレンズ17やポリゴンミラー16の面倒れを補正する光学系(不図示)及び反射ミラー18を経て帯電ローラ2で帯電された感光ドラム1上を、その回転方向とは直角な方向に走査して露光する。この露光により、レーザー光Lが走査された部分の電荷が除去され、感光ドラム1表面に静電潜像が形成される。
【0022】
レーザーダイオード14には、レーザー駆動回路19とインターフェースコントローラ20が接続されており、ホストコンピュータ(不図示)より送られてくる電気信号化された文字や画像情報は、インターフェースコントローラ20に入力されて信号化され、この出力によりレーザー駆動回路19でレーザーダイオード14が適宜発光する。
【0023】
現像装置4は、内部に固定されたマグネットローラ(不図示)が設けられた回転自在の現像スリーブ4aを備えており、現像剤(トナー)を薄層に現像スリーブ4a上にコーティングし、現像位置にて感光ドラム1表面に形成された静電潜像にトナーTを付着させてトナー像として現像(可視像化)する。現像スリーブ4aには、現像バイアス電源21から現像バイアス(本実施の形態では直流電圧に交流電圧を重畳した現像バイアス)が印加される。
【0024】
転写ローラ5は、転写時に感光ドラム1表面に所定の押圧力で接触し、転写バイアス電源22から印加される転写バイアスにより、感光ドラム1と転写ローラ5との間の転写ニップ部Nで感光ドラム1表面のトナー像を転写材Pに転写する。転写ローラ5の転写材P搬送方向の下流側には除電針10が設けられており、トナー像が転写された転写材Pを感光ドラム1表面から分離する。除電針10には除電バイアス電源23が接続されており、転写ローラ5とは逆極性の電荷が転写材Pの裏面に付与され、転写時の電荷が中和される。その結果、転写材Pの電荷が除去される。
【0025】
定着装置12は、加熱ローラ12aと加圧ローラ12bを有しており、加熱ローラ12aと加圧ローラ12b間に搬送されるトナー像が転写された転写材Pを加熱、加圧して転写材P表面にトナー像を定着する。
【0026】
また、本発明では、装置全体の制御、及び非画像形成時に感光ドラム1表面をクリーニング制御する制御装置(CPU)24を備えており、感光ドラム1表面に付着した転写材Pの紙粉やタルクを取り除くよう制御する(詳細は後述する)。
【0027】
次に、上記した画像形成装置の画像形成動作について説明する。
【0028】
画像形成時には、感光ドラム1は駆動手段(不図示)により矢印a方向に回転駆動され、帯電ローラ2によって所定の電位に帯電される。そして、露光装置3から画像信号に対応したレーザー光Lが感光ドラム1上に照射され、感光ドラム1上の電位はレーザー光Lが照射された部分の電位が低下し、静電潜像が形成される。そして、現像装置4によって静電潜像のレーザー光Lが照射された部分に負極性のトナーTが反転現像され、トナー像が形成される。
【0029】
そして、給紙カセット7から転写材Pが給紙ローラ8によって1枚ずつ給紙され、所定のタイミングでレジストローラ対9によって感光ドラム1と転写ローラ5との間の転写ニップ部Nに給送される。この際、転写ローラ5に転写バイアス電源22から転写バイアスが印加され、感光ドラム1から転写材P上にトナー像が転写される。
【0030】
トナー像が転写された転写材Pは、除電電源23から転写ローラ5とは逆極性の電荷が付与された除電針10により除電され、転写材Pの自重により感光ドラム1から分離される。感光ドラム8から分離され転写材Pは、定着ガイド11を通して定着装置12へ搬送され、定着装置12の加熱ローラ12aと加圧ローラ12bによる加熱、加圧により転写トナー像が転写材P上に永久固着画像として定着されて排出される。
【0031】
一方、トナー像転写後の感光ドラム1表面は、その表面がクリーニング装置6のクリーニングブレード6aによって残留トナー(転写残トナー)やその他の付着物が除去されてクリーニングされ、次の画像形成プロセスに入る。
【0032】
ところで、前述したように転写材Pとして、填料としてタルク(化学組成はMg3 (Si4 O10)(OH)2 )を10wt%程度含む転写紙Pが使用される場合があり、このような転写材Pを用いて高湿環境下で画像形成を行うと数千枚で上記した“画像流れ”現象が発生する場合がある。
【0033】
このため、本発明ではこのような“画像流れ”現象が発生したとき、あるいは“画像流れ”現象が発生する前に、ユーザーが感光ドラムクリーニングモードスイッチ(不図示)を押すことにより、制御装置24の制御によって感光ドラム1のクリーニングモードが実行される。
【0034】
以下、本実施の形態における感光ドラム1のクリーニングモード時のシーケンスを図2を参照して説明する。
【0035】
まず、非画像形成時に、感光ドラム1を回転駆動するメインモーター(不図示)を制御装置24で制御して約10分間回転駆動する(本実施の形態では、クリーニングモードのシーケンスを約10分間行う)。この際、制御装置24により、感光ドラム1をプロセススピード75mm/secで矢印a方向に回転駆動し、転写ローラ5を感光ドラム1より約3%速い周速で矢印b方向に回転するよう制御する。これにより、感光ドラム1と転写ローラ5は、転写ニップNで同方向に相対差を持つ周速度で回転される。なお、逆に転写ローラ5の方が感光ドラム1の周速(プロセススピード)よりも遅い周速度で回転するよう制御してもよい。また、周速度を零にしてもよい。もちろん、このクリーニングモード中は転写材Pを搬送しない。
【0036】
現像スリーブ4aには前記メインモーター(不図示)のON後(メインモーター立ち上がり時間0.5秒経過後)、現像バイアス電源21から現像バイアスが9分50秒間印加されるよう制御装置24で制御する。なお、現像スリーブ4aには、上記画像形成時には現像バイアス電源21から現像バイアス(本実施の形態では、−500Vの直流電圧にピーク間電圧1600Vで周波数2200Hzの矩形波の交流電圧を重畳した現像バイアス)が印加されるが、このクリーニングモードのシーケンス時には、制御装置24の制御によってピーク間電圧(Vp−p)800Vで周波数2200Hzの矩形波の交流電圧が印加され、図3(a)に示すように1msだけONすると、図のような波形のバイアスが現像スリーブ4aに印加される。このバイアスは300ms毎にON/OFFされる。なお、図2の現像バイアスのONの部分は、図3(a)に対応している。
【0037】
現像バイアスのON時には、帯電バイアスと露光装置3による露光はOFFされている。
【0038】
また、現像スリーブ4aと感光ドラム1間のギャップは、本実施の形態では300μmであり、感光ドラム1の表面電位が0Vであっても、ジャンピング現像により対応する感光ドラム1上に約1mmの幅で薄っすらとトナーの付着があった。このクリーニングモードのシーケンスにより、転写材Pの進行方向に対して図3(b)に示すように横縞のトナー像が形成された。なお、現像バイアス時間をこれ以上短くしてもトナー像は細くならなかった。すなわち、バイアス時間を短くしても現像幅があるので、トナー像は細くならなかったと思われる。
【0039】
感光ドラム1上のトナー(図3(b)に示したトナー像)は、転写ニップNで回転している転写ローラ5に付着する。そして、転写ローラ5に付着したトナーが転写ニップNで感光ドラム1と摺擦(転写ローラ5と感光ドラム1は転写ニップNで同方向に相対差を持つ周速度で接触)することによって感光ドラム1表面が研磨され、感光ドラム1表面に付着した転写材Pの紙粉とタルクが取り除かれる。このとき、転写バイアスの極性がトナーTの極性と逆極性の場合は、転写ローラ5に付着するトナーTがより多くなる。ここではトナーTの極性はネガ(負極性)である。本実施の形態では、転写ローラ5の材質として主にEPDMでカーボンや界面活性剤等で抵抗を108 〜109 Ωまで低下させた発泡体(アスカーC硬度30〜35度)やNBRのソリッドゴム(アスカーC硬度65〜70度)を使用した。
【0040】
また、転写ローラ5表面に付着できなかったトナーは、クリーニング装置6のまで運ばれてクリーニングブレード6aで削り落とされる。その結果、感光ドラム1表面に付着した紙粉やタルクが掻き落とされる。
【0041】
そして、現像バイアスOFF後、0.4秒経過後に帯電バイアスをON(11秒間)し、転写ローラ5に転写バイアス電源22から転写バイアス(転写高圧バイアス)を印加(本実施の形態では、転写バイアスを2.5秒毎に−2KVと+5μAに切換えて印加)することにより、転写ローラ5に付着しているトナー、及び転写材Pの紙粉やタルクが感光ドラム1上に戻され、クリーニング装置6のクリーニングブレード6aによって回収される。
【0042】
図4に示す本実施の形態のクリーニングモードのシーケンスは、現像バイアスON時に、転写バイアス(転写高圧バイアス)印加を+5μAとした場合であり、トナーの極性がネガ(負極性)の場合に特に有効である。
【0043】
図5に示す本実施の形態のクリーニングモードのシーケンスは、現像バイアスON時に、転写バイアス(転写高圧バイアス)印加を−2KVとした場合である。この場合、トナーの極性がネガ(負極性)であると、転写ローラ5表面にトナーが付着しにくく、上記した図2、図4の場合のクリーニングモードのシーケンスに比べて効果が低下する。
【0044】
図6に示す本実施の形態のクリーニングモードのシーケンスは、現像バイアスON時に、転写バイアス(転写高圧バイアス)が+5μAのときに−2KVの逆転写バイアスを印加し、転写ローラ5表面に付着したトナーを入れ替えて、新しいトナーにするようにしてもよい。
【0045】
このように本実施の形態のクリーニングモードのシーケンスを行うことにより、感光ドラム表面に付着した転写材Pから出た紙粉とタルクを取り除いて、“画像流れ”のない良好な画像を得ることができる。
【0046】
(実施の形態2)
図7は、本実施の形態に係る画像形成装置を示す概略構成図である。
【0047】
本実施の形態に係る画像形成装置は、実施の形態1の画像形成装置のクリーニング装置をなくし、帯電ローラ2または現像装置4で感光ドラム1上に残留した転写残トナーを回収するクリーナレスシステムの画像形成装置である。他の構成及び画像形成動作、クリーニングモードのシーケンスは実施の形態1の画像形成装置と同様であり、実施の形態1と同一要素には同一符号を付し、重複する説明は省略する。
【0048】
本実施の形態のようにクリーニング装置のない画像形成装置では、上記した画像流れが発生しやすくなるが、実施の形態1で述べたクリーニングモードのシーケンス、即ち、現像装置4よりトナーを補給し、転写ニップ部Nでトナーを転写ローラ5にまぶして感光ドラム1と転写ローラ5の周速に相対差を設けて摺擦することによって、感光ドラム1表面に付着した転写材Pの紙粉とタルクを取り除き、転写ローラ5のクリーニング時、感光ドラム1に戻して帯電ローラ2または現像装置4で回収される。
【0049】
なお、転写ローラ5から感光ドラム1に転写材Pの紙粉とタルクを戻すときには、タルクを含む紙粉はある程度の厚みをもって感光ドラム1に付着するので、タルクが直接感光ドラム1に接触する量は非常に少なく、問題になることはない。
【0050】
このように本実施の形態においても、実施の形態1と同様にクリーニングモードのシーケンスを行うことにより、感光ドラム1表面に付着した転写材Pから出た紙粉とタルクを取り除いて、画像流れのない良好な画像を得ることができる。
【0051】
(実施の形態3)
図8は、本実施の形態に係る画像形成装置を示す概略構成図である。
【0052】
本実施の形態に係る画像形成装置は、実施の形態1の画像形成装置で用いたクリーニング装置の代わりに、帯電ローラ2の感光ドラム1の回転方向上流側の感光ドラム1表面にゴム性の回転自在のローラ30を接触させ、ローラ30にバイアス電源31を接続した構成である。また、本実施の形態の画像形成装置も実施の形態2と同様、帯電ローラ2または現像装置4で感光ドラム1上に残留した転写残トナーを回収するクリーナレスシステムの画像形成装置である。他の構成及び画像形成動作、クリーニングモードのシーケンスは実施の形態1の画像形成装置と同様であり、実施の形態1と同一要素には同一符号を付し、重複する説明は省略する。
【0053】
本実施の形態の画像形成装置では、バイアス電源31からローラ30にバイアスを印加し、感光ドラム1上に残留した転写残トナーの不揃いの極性を一定の極性するようにした構成であり、上記したクリーニングモードのシーケンスによって、帯電ローラ2または現像装置4で感光ドラム1上に付着した転写材Pの紙粉とタルクを回収することができる。また、トナーに球状重合トナーを使用することによって転写効率が非常によくなり、感光ドラム1上に残留する転写残トナーを大幅に少なくすることができる。
【0054】
このように本実施の形態においても、実施の形態1と同様にクリーニングモードのシーケンスを行うことにより、感光ドラム1表面に付着した転写材Pから出た紙粉とタルクを取り除いて、画像流れのない良好な画像を得ることができる。
【0055】
(実施の形態4)
図9は、本実施の形態における感光ドラムクリーニングモードのシーケンスであり、装置の構成及び画像形成動作は図1に示した実施の形態1の画像形成装置と同様である。
【0056】
図9に示す本実施の形態におけるシーケンスは、カット紙である転写材を2枚連続して画像形成する場合であり、上記した一連の画像形成終了直後(後回転時)の感光ドラムが回転している間に、現像バイアスを実施の形態1のように短時間の間にON/OFFを繰り返し、かつ+5μAの転写バイアス(転写高圧バイアス)を印加するよう制御した。
【0057】
このシーケンスにより、上記した各実施の形態のように現像装置よりトナーを補給し、転写ニップ部でトナーを転写ローラにまぶして感光ドラムと転写ローラの周速に相対差を設けて摺擦することによって、感光ドラム表面に付着した転写材の紙粉とタルクを取り除くことができる。
【0058】
このように本実施の形態においても、感光ドラム1表面に付着した転写材Pから出た紙粉とタルクを取り除いて、画像流れのない良好な画像を得ることができる。
【0059】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、非画像形成時に、電子写真感光体を回転し、帯電手段及び露光手段をオフして、現像バイアス電源から現像手段に印加する現像バイアスをオン/オフ制御し、かつ電子写真感光体と接触転写手段とを転写ニップ部で同方向に相対差を持つスピードで回転するよう制御手段で制御することにより、電子写真感光体表面にトナー像を形成してこのトナー像を異なる周速度で回転する接触転写手段に付着させ、接触転写手段に付着させたトナー像を電子写真感光体表面に摺擦させることによって、電子写真感光体表面に付着した転写材から出た紙粉とタルクが取り除かれて、画像流れのない良好な画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態1に係る画像形成装置を示す概略構成図。
【図2】実施の形態1における感光ドラムクリーニングモードのシーケンスの一例を示す図。
【図3】(a)は、実施の形態1における現像バイアスの印加波形を示す図。
(b)は、実施の形態1における現像バイアス印加時の感光ドラム上のトナーの付着を示す図。
【図4】実施の形態1における感光ドラムクリーニングモードのシーケンスの一例を示す図。
【図5】実施の形態1における感光ドラムクリーニングモードのシーケンスの一例を示す図。
【図6】実施の形態1における感光ドラムクリーニングモードのシーケンスの一例を示す図。
【図7】本発明の実施の形態2に係る画像形成装置を示す概略構成図。
【図8】本発明の実施の形態3に係る画像形成装置を示す概略構成図。
【図9】実施の形態1における感光ドラムクリーニングモードのシーケンスの一例を示す図。
【図10】従来例における画像形成装置を示す概略構成図。
【符号の説明】
1 感光ドラム(電子写真感光体)
2 帯電ローラ(帯電手段)
3 露光装置(露光手段)
4 現像装置(現像手段)
5 転写ローラ(接触転写手段)
6 クリーニング装置
12 定着装置
13 帯電バイアス電源
21 現像バイアス電源
22 転写バイアス電源
24 制御装置(制御手段)
Claims (6)
- 静電潜像を担持する回転自在な電子写真感光体と、
該電子写真感光体表面を帯電する帯電手段と、
前記電子写真感光体表面に静電潜像を形成する露光手段と、
前記静電潜像をトナーにより現像してトナー像を形成する現像手段と、
該現像手段に現像バイアスを印加する現像バイアス電源と、
前記電子写真感光体に接触して該電子写真感光体に形成されたトナー像を転写材に転写する回転自在な接触転写手段と、
該接触転写手段に転写バイアスを印加する転写バイアス電源とを少なくとも具備した画像形成装置において、
クリーニングモードを実行する制御手段を備え、
該制御手段は、
非画像形成時に、前記電子写真感光体を回転駆動し、前記現像手段により前記電子写真感光体表面にトナー像を形成するように前記現像手段を制御し、
前記トナー像が前記接触転写手段に付着するように、前記接触転写手段に印加される転写バイアスをトナーの極性と逆極性のバイアスが印加されるように制御し、
前記電子写真感光体と前記接触転写手段とを相対差を持つ周速度で回転するよう制御する、
ことを特徴とする画像形成装置。 - 前記制御手段は、
非画像形成時に前記接触転写手段に印加される転写バイアスをトナーの極性と逆極性のバイアスが印加されるように制御した後、前記転写バイアスをトナーの極性と同極性のバイアスが印加されるように制御する時間を設け、
その後前記転写バイアスをトナーの極性と逆極性のバイアスが印加されるように制御することを特徴とする請求項1の画像形成装置。 - 前記非画像形成時には、画像形成終了の後回転動作時を含んでいる、
請求項1または2の画像形成装置。 - 前記接触転写手段が転写ローラである、
請求項1または2の画像形成装置。 - 前記電子写真感光体表面に接触して該電子写真感光体表面に残留した残留物をクリーニングするクリーニング手段を有する、
請求項1または2の画像形成装置。 - 前記帯電手段が前記電子写真感光体表面に接触して該電子写真感光体を帯電する接触帯電手段であり、
該接触帯電手段または前記現像手段が前記電子写真感光体表面に残留した残留物を回収するクリーニング手段も兼ねる、
請求項1または2の画像形成装置。
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JP (1) | JP3880171B2 (ja) |
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JP2010039168A (ja) * | 2008-08-05 | 2010-02-18 | Sharp Corp | 画像形成装置 |
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1997
- 1997-11-28 JP JP32880397A patent/JP3880171B2/ja not_active Expired - Fee Related
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JPH11160925A (ja) | 1999-06-18 |
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