JP2647192B2

JP2647192B2 - 記録装置

Info

Publication number: JP2647192B2
Application number: JP1081921A
Authority: JP
Inventors: 雅弘細矢; 三長斉藤; 光治遠藤; 善光大高; 幸男二俣
Original assignee: Toshiba Corp; Tec Corp
Current assignee: Toshiba Corp; Tec Corp
Priority date: 1989-03-31
Filing date: 1989-03-31
Publication date: 1997-08-27
Anticipated expiration: 2012-08-27
Also published as: JPH02259784A

Description

【発明の詳細な説明】［発明の目的］（産業上の利用分野）この発明は、電子写真方式にもとづく記録装置に係
り、さらに詳しくは転写残りトナーをクリーニングする
クリーニング装置を用いずに画像記録を行なうクリーナ
レス記録装置に関する。

（従来の技術）電子写真方式にもとづく記録装置において、転写残り
トナーをクリーニングするクリーニング装置を用いず
に、現像装置によって現像と同時に転写残りトナーを現
像装置内に回収する記録装置（以後クリーナレス記録装
置と呼ぶ）がたとえば特開昭59−133573号公報、同59−
159661号公報などによって知られている。これらの公報
にはクリーナレス記録装置の基本思想が開示されてお
り、その骨子は次のように要約される。つまり、第17図
に要部構成を断面的に示すように、レーザプリンタに代
表される電子写真プリンタにおいては、周知の反転現像
法を使用する場合が多い。反転現像法においては、感光
体１と同極性に帯電しているトナー粒子２を用いて、感
光体１表面の電荷が存在しない部分（もしくは電荷量が
少ない部分）にトナー粒子２を付着させ、電荷が存在す
る部分にはトナー粒子２を付着させない。このような選
択的なトナー付着を実現するためには、現像装置３内の
トナー担持体４に感光体１表面の帯電部分の電位V₀と非
帯電部分の電位V_lの間の電圧V_b（lV_ll＜lV_bl＜lV₀l）を
印加し、帯電部分との間の電界によって感光体１へのト
ナー付着を抑制し、非帯電部分との間の電界によって感
光体１にトナー２を付着させる。感光体１に付着したト
ナー２は周知の転写装置５によって像支持体６に転写さ
れる。転写工程においては一般にすべてのトナーが転写
されることはなく、転写後の感光体１面上には転写残り
トナー２′が画像状に分布している。通常の電子写真装
置においては破線で示したクリーナ７によって転写残り
トナー２′を回収した後、除電ランプ８によって感光体
１面上の電荷を除去し、再び潜像形成工程（帯電器９に
よる均一帯電工程と、光ビーム10による露光工程）に至
る。これに対し、クリーナレス記録装置においてはクリ
ーナ７を用いずに転写残りトナー２′を現像工程に至ら
しめ、現像と同時に現像装置３内に転写残りトナー２′
を回収する。厳密に言えば、光ビーム10の露光によって
形成された潜像のうち、帯電部分（すなわち未露光部、
もしくは非画像部）に存在する転写残りトナーは帯電器
９によって潜像と同極性に確実に帯電されているため、
トナー担持体４から感光体１へトナー粒子２が転移する
ことを抑制する電界（すなわちV₀とV_bの電位差による電
界）によってトナー担持体４側へ転移する。同時に、非
帯電部分（すなわち露光部、もしくは画像部）に存在す
る転写残りトナー２′はトナー担持体４から感光体１へ
向かう力を受け感光体１面上に残留する。この非帯電部
分にはトナー担持体４から新たなトナー粒子２が転移
し、現像と同時クリーニングが行なわれる。

このように、クリーナレス記録装置においてはクリー
ナ７やクリーニングされたトナー（すなわち廃トナー）
を収納する廃トナーボックスが不要となるため、装置の
小型化と簡略化が容易になる。また、転写残りトナー
２′は現像装置３に回収されて再使用されるため、廃ト
ナーが生じることもなく経済的であること、クリーニン
グブレードによって感光体１を摺擦することがないの
で、感光体１の長寿命化が可能になるなど、多くのメリ
ットが得られる。

しかしながら、このクリーナレス記録装置において
は、次の理由によりゴースト像が現われる場合がある。
第１に、高湿度環境下においては像支持体６としての紙
が吸湿し低抵抗化するため一般に転写効率が低下し、多
量のトナーが感光体１面上に残留する傾向がある。転写
残りトナー２′量が過大になると、現像位置３において
完全にクリーニングすることができなくなり、非画像部
に転写残りトナー２′が残留してしまうため、転写画像
の白地部にポジのゴーストが現われる（以後、ポジゴー
ストもしくはポジメモリーと呼ぶ）。第２に、転写残り
トナー２′量が過大になると、光ビーム10による露光工
程において転写残りトナー２′が光ビーム10を遮光する
ため感光体１表面電位の減衰が不充分となりV₀とV_lの中
間の電位状態（V_l′とする）となってしまう。このよう
な部位においては現像電圧がV_b−V_l′となり周囲の露光
部の現像電圧V_b−V_lよりも小さな値となるため、トナー
担持体４から感光体１へのトナー転移量が周囲に比べて
少なく、従って転写画像の画像部には転写残りトナー像
が白ぬけ像（以後ネガゴーストまたはネガメモリーと呼
ぶ）となって現われることになる。この現象は、網点画
像やライン画像の集合から成るハーフトーン画像におい
て特に顕著に現われる。

これに対し、特開昭62−203183号公報には第18図に断
面的に示す形状の導電性ブラシ12に電圧を印加し、感光
体１に軽く接触させることによってゴーストを除去でき
ることが開示されている。すなわち、導電性ブラシ12に
直流電源13によってトナーの帯電極性とは逆の極性の電
圧を印加し、転写残りトナー２′をクーロン力によって
一旦ブラシ12に吸引する。これによって、感光体１面上
の転写残りトナー２′の量は大幅に減少し前記ゴースト
発生が防止される。

（発明が解決しようとする課題）しかし、上記方式においては次の２つの問題が生じ
る。

高湿環境条件下では、像支持体６としての紙が多量の
水分を抱え込み（吸収し）抵抗値が著しく減少する。こ
の結果、転写装置５から紙６へ与えられた電荷は紙６の
厚さ方向に移動し感光体１表面のトナー粒子に達してト
ナーを本来の帯電極性とは逆の極性に帯電させる。逆極
性に帯電したトナー粒子は導電性ブラシ12に接触しても
電界による反発力を受けるためブラシ12に吸引されるこ
となく、ブラシ通過後においても転写残りトナー像２′
の分布状態はほぼ原状を維持したままとなる。従って、
このような場合においては前述のゴーストの発生を防止
することができない。

導電性ブラシ12が保有できるトナー量には限界がある
ため、一定量に達すると感光体１表面に自然にトナーが
吐き出される。吐き出されたトナーは転写残りトナー
２′のように画像状に分布することはなく、極めて均一
化された分布状態を示すため、前述のゴーストをひきお
こすことはない。しかし、ソリッド画像を連続して出力
（ソリッド画像の連続的な現像）するような場合には、
ブラシ12が多量のトナーを抱え込み、感光体１表面に多
量のトナーが吐き出される場合があり、この場合には、
上述のゴーストの発生をもたらす。

これらの問題があるため、従来のクリーナレス記録装
置は高湿環境条件下では使用できず、また出力できる画
像の性質が限定されてしまうという欠点があった。

本発明は上記事情に対処してなされたもので、高湿環
境条件下でも良好な画像を出力でき、かついかなる性状
の画像をも出力できるクリーナレス記録装置を提供する
ことをその目的とする。

［発明の構成］（課題を解決するための手段）第１の発明は、転写残りトナー像を乱しその分布を均
一化するために、発泡弾性体から成る均一化部材を潜像
保持体に押圧するように接触もしくは近接配設したこと
を特徴とし、第２の発明は、上記潜像保持体に接触もしくは近接配
置した均一化部材として、導電性部材乃至抵抗部材を用
い、かつこの均一化部材と潜像保持体の間に交番電界を
形成する手段を有していることを特徴とし、もって前記
課題の解決を可能にする。

（作用）第１の発明によれば、潜像保持体に接触する均一化部
材としての発泡弾性体が従来のブラシに比べ優れたトナ
ー像撹乱機能を有するため、電界の助けを借りずに転写
残りトナー像の分布を均一化できる。従って高湿環境条
件下で転写残りトナーの帯電極性が反転してもトナー分
布を容易に均一化でき、ゴーストの発生を確実に防止で
きる。発泡弾性体を導電性とし、これにトナー粒子の本
来の帯電極性と同一の極性の電圧を印加すれば、ソリッ
ド画像を連続して出力する場合にも均一化部材に多量の
トナーが蓄積することもない。

第２の発明によれば、均一化部材と潜像保持体の間に
交番電界を形成し、転写残りトナー粒子に振動運動を与
えることによってトナー分布を均一化できるため、均一
化部材にトナーが蓄積することがない。また、電界が交
番しているため、たとえ転写残りトナーが逆極性に帯電
していても振動運動を与えることができ、画像状に分布
している転写残りトナー像を非画像化してゴーストの発
生を抑制することが可能になる。

（実施例）以下、第１図乃至第16図を参照して本発明の実施例を
詳細に説明する。

実施例１第１図は本発明に係る記録装置の一例について、その
要部を断面的に示したもので、特に転写残りトナー像
２′を乱し、均一化するために配設した均一化部材14の
近傍を拡大して示してある。しかして、前記均一化部材
14は、たとえばポリウレタン、シリコーン、クロロプレ
ン、NBRなどの発泡体14aを主体として構成されており、
剛体もしくは弾性体の支持部材14bによって感光体１の
表面に押圧されように配設されている。ここで支持部材
14bは厚さ0.1〜0.5mm程度のリン青銅板やステンレス板
のようなバネ性部材により構成すると発泡体14aを常に
一定の圧力で押圧できるのでより好ましいと言える。15
は支持部材14を記録装置に固定する固定部材である。上
記のような材料から成る発泡体14aはその内部及び表面
に平均セル径が数ミクロンないし数ミリメートルの発泡
セルを有しているため、従来の繊維ブラシにくらべ感光
体１の表面に付着している転写残りトナー像２′を乱
し、非画像化もしくは均一化する機能がはるかに優れて
いる。すなわち従来のブラシ12（第18図）には機械的作
用によってトナー像を乱す機能は殆どないため、電界の
作用によってトナーを一旦吸引し、そのブラシ12の抱え
るトナー量が飽和量を越えた時にこれを吐き出すという
プロセスを経なければ均一化作用が得られなかったが、
発泡体を用いれば機械的作用がだけで転写残りトナー像
２′を乱し、均一化する作用が得られる。この機能を有
効に発揮するためには、発泡体のセル数は20個/25mm乃
至300個/25mmの範囲内であることが望ましい。発泡体層
14aの厚さはセル数とのかねあいによって決定すべきも
のであるが、1mm乃至10mmの範囲が実用的である。感光
体１との接触様式は図示のように発泡体シート14aの側
面（もしくは腹の面）を押圧することが望ましい。発泡
体シート14aの端部（エッジ）を感光体１に接触させる
と、この部分がトナーをかき落としトナーこぼれをもた
らすからである。特に感光体１表面の動きから見て、上
流側では発泡体シート14aのエッジを接触させることは
好ましくない。また第１図では支持板14bを感光体１の
流れからみて上流側で固定しているが、下流側で固定す
る構成でもよく、均一化機能をより有効なものとするた
め発泡体14aに電圧を印加してもよい。発泡体14aを非導
電性とし、支持部材14bを導電性として支持部材14bに電
圧を印加する場合は、押圧時の感光体１と支持部材14b
の間の距離を0.2mm乃至2.0mmの範囲内として±100V乃至
3000Vの電圧を印加することが好ましい。電圧の極性は
トナーの帯電極性と同極性とし、かき落とされたトナー
を極力吐き出し、発泡体14aにトナーが蓄積しない様に
設定することが望ましいが、発泡セルサイズが小さく、
トナーの収容能力が低い場合にはトナーを吸引する極性
の電圧を印加してもよい。また、環境の湿度条件によっ
て転写残りトナー２′の帯電極性が異なる場合は、手動
もしくは自動切換によって印加電圧の極性を変化させる
ことでより良好な均一化作用を得ることもできる。ま
た、発泡体14aを導電性もしくは10⁹Ω・cm以下の抵抗体
とすると電界による均一化作用をより高めることができ
る。この場合には印加電圧は±50V乃至±1000Vの範囲内
とすることが望ましい。さらに印加電圧を周波数50Hz乃
至5kHz、電圧のピーク値差100V乃至4000Vの交流電圧、
もしくはこれに直流電圧を重畳した電圧を印加すれば、
転写残りトナー粒子２′に発泡セル中もしくは発泡体14
aと感光体１の間の間隙において往復運動を与えること
が可能でより良好な均一化効果を得ることができる（第
２図）。

一方第３図に要部を断面的に示すように、感光体１の
流れからみて上流側と下流側で異なった値の電圧を印加
すると、均一化機能をより向上することができる。すな
わち、支持板14bを絶縁体とし上流側には電極14cを介し
て転写残りトナー２′を吸引する電圧を、下流側には電
極14c′を介してトナー２′を感光体１側へ吐き出す電
圧を印加すれば、より確実に転写残りトナー像を撹乱で
き、しかもより確実にトナーを放出できるため均一化部
材14にトナーが蓄積してしまうことを抑制できる。ま
た、第４図のように、発泡体14aを抵抗体層14dで裏打ち
してもよい。電極14cにトナー吸引電圧を、電極14c′に
トナー放出電圧を印加すれば、抵抗体14dには電位勾配
が生じ、トナー粒子２′の吸引と放出が滑らかに連続的
に行なわれ、第３図の構成で得られる効果をより確実な
ものとすることができる。第３図および第４図にそれぞ
れ断面的に示す構成で得られる効果は、第５図に断面的
に示すように均一化部材14を複数個設置することによ
り、さらに顕著なものとなる。

その他の変形例として、第６図に断面的示すように発
泡体14aと感光体１の接触面積を大きくしたもの、第７
図に斜視的に示すのように感光体１の流れから見て上流
側では発泡表面を有する発泡体14aとし、下流側では滑
らかな表面を有する弾性体14eとしたものなどを使用で
きる。なお第７図では発泡体14a表面で転写残りトナー
像２′を撹乱し、弾性体14eの平滑表面でこれを均一化
できるため、より効果的にゴーストの発生を防止でき
る。前記弾性体14eの平滑表面は、発泡体14a表面を熱処
理することによって形成しても良いし、発泡体14a表面
に平滑なシート（たとえばポリエステルフィルム、テフ
ロンフィルム、ナイロンフィルム、シリコンゴムシー
ト、ウレタンゴムシートなど）をはり付けて形成しても
よく、さらには発泡が極めて小さな発泡体やソリッドゴ
ムを用いてもよい。また、発泡体14aと感光体１の接触
位置から下方へトナーがこぼれ落ちる場合は、第８図に
断面的に示すように表面の平滑なリカバリーシート16を
その腹の面が感光体１に軽く接触する様に配置すると良
い。リカバリーシート16としては、厚さ0.1mm乃至1.0mm
程度のウレタンゴムシート、シリコンゴムシート、ポリ
エステルフィルム、ポリエチレンテレフタレートフィル
ムなどが好適である。勿論、第９図に断面的に示すよう
にトナー受け皿17を設けて、こぼれたトナーをここに受
ける様にしてもよい。感光体１を廃棄する際に均一化部
材14とトナー受け皿17を同時に廃棄するように構成すれ
ば、トナー受け皿17内におけるトナーの蓄積は実用上問
題となることもない。第10図に斜視的に示すように発泡
体14aに感光体１の移動方向Ａに対し０゜＜θ＜90゜の
範囲の角度θを有する溝14fを設けると、転写残りトナ
ー２′に感光体１の移動の向きに直行する方向の動きを
与えることができるため、より確実にトナー像を撹乱す
ることができる。このような溝つき14f発泡体14aを第11
図に斜視的に示すように感光体１の動きからみて上流側
に配置すれば第７図示の構成における作用効果をより確
実なものとすることができる。さらに、均一化部材14
を、第12図に示すようなローラ形状とし、外周に発泡体
層14aを設けることによって同様の効果が得られる。感
光体１との間に速度差を有する回転を均一化ローラ14′
に与えれば、均一化効果は飛躍的に向上する。均一化ロ
ーラ14′を間けつ的に回転させる方法でもよい。

実施例２第13図は第２の発明の実施例を説明するための要部構
成断面図で、均一化部材18は、感光体１に対する対向電
極として機能する電極板18aとこの電極板18aを支持する
支持部材15とで構成されており、前記電極板18aには交
流電源19が接続されていて、この電極板18aを潜像保持
体（感光体）１に接触もしくは近接配置し、これに交流
電圧を印加して両者間に交流電界を形成する。交流電界
の値が一定値以上になると第14図に断面的に示すように
潜像保持体１と対向電極18aの間隙において残留トナー
粒子２′が往復運動を行なう。しかして、潜像保持体１
の表面に潜像が形成されていない場合には、トナー粒子
２′の往復運動はトナー分布が均一化する方向に作用す
る。何故ならば、トナーの存在密度の高い部分において
はトナー粒子間に反撥作用が生じ、往復運動を繰り返す
うちにトナー粒子の分布が均一化されるからである。従
って、この発明を実施するにあたっては、転写位置と均
一化部材18の設置位置の間に除電ランプを設け、感光体
１表面電位を均一化しておくなどの前処理を施すと、よ
り顕著な効果を得ることができる。

上記均一化部材18の対向電極板18aとしては、たとえ
ばリン青銅やステンレスから成る弾性金属板もしくはポ
リエステル,PET,シリコーンゴム，ウレタンゴム，テフ
ロンなどの高分子体に導電性カーボンや金属粒子などを
分散することによって導電化した弾性シート乃至可撓性
シートが用いられ、第13図のように腹の面を感光体１に
接触させるように配設すとよい。このように構成すれ
ば、接触位置の前後において第14図に示したような微小
間隙を容易に形成できる。なお、上記導電性の板やシー
トを対向電極18として感光体１に接触させる場合には、
交流電源19と対向電極18の間に電流を制限する目的で10
⁵Ω乃至10⁹Ω程度の保護抵抗を挿入することが望まし
い。このように構成すると感光体の絶縁破壊を防止でき
る。同じ目的を達成するためには、対向電極自身を10⁵
Ω・cm乃至10⁹Ω・cmの抵抗値を有する材料で構成する
方法や、第15図に断面的に示すように感光体１との接触
面には10⁵Ω・cm以上の抵抗値を有する抵抗層もしくは
絶縁層18bを設け、これに導電性電極18aを積層した構造
とし、これに交流電圧を印加するような構成も実施可能
である。対向電極18aを剛体で構成し、感光体１との間
に微小な間隙を維持すれば、第13図および第14図の構成
の場合と同様の効果を得ることができることはもちろん
である。なお、交流電圧は、均一化部材18と潜像保持体
１の間の電界のピーク値差が5000V/mm以上となる様に設
定すると、より良好な均一化効果が得られる。均一化部
材18にトナーが蓄積しないように、トナー粒子２′を感
光体１側へ追いやる向きに交流電圧を偏倚させることも
実用上良好な結果を与える。また、第16図に側面的に示
すように均一化部材18をローラ形状とし、これに上記の
偏倚交流電圧を印加し、かつローラ表面にクリーニング
ブレード20を押圧して付着トナー２′をかき落とし、こ
れを感光体１によって運び去るようにすれば、均一化部
材18にトナーを蓄積させることなく転写残りトナー像
２′の均一化を達成できる。均一化ローラ18を弾性体で
構成し、これを感光体１に接触させてもよい。また、第
13図乃至第16図の構成は、第３図乃至第11図に示す構成
と同様に変形することもでき、これによって均一化機能
を一層高めることができる。

［発明の効果］上記のごとく、本発明によれば転写残りトナー像を効
果的に撹乱し均一化できるため、常にゴーストの無い良
好な画像を常に出力できるクリーナレス記録装置が得ら
れる。

【図面の簡単な説明】

第１図，第２図，第３図，第４図，第５図および第６図
本発明に係る記録装置の互いに異なる要部構成をそれぞ
れ示す断面図、第７図は本発明に係る記録装置が具備す
る均一化部材の構成例を示す斜視図、第８図および第９
図は本発明に係る記録装置の互いに異なる要部構成を示
す断面図、第10図および第11図は本発明に係る記録装置
が具備する均一化部材の互いに異なる構成例を示す斜視
図、第12図，第13図，第14図，第15図および第16図は本
発明に係る記録装置の互いに異なる要部構成を示す断面
図、第17図および第18図は従来の記録装置のそれぞれ異
なる要部構成を示す断面図である。１……潜像保持体（感光体）２……トナー２′……残留トナー像３……現像装置４……トナー担持体５……転写装置７……像支持体９……帯電器（潜像形成手段の一部を成す） 10……露光ビーム（潜像形成手段の一部を成す） 14、18……残留トナー像均一化部材 14a……発泡体 18a……対向電極（交番磁界形成に関与）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者遠藤光治静岡県三島市南町６―78 東京電力株式会社技術研究所内 (72)発明者大高善光静岡県三島市南町６―78 東京電力株式会社技術研究所内 (72)発明者二俣幸男静岡県田方郡大仁町大仁570 東京電気株式会社大仁工場内

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】潜像保持体と、この潜像保持体面に潜像を
形成する手段と、この形成された潜像にトナーを付着さ
せることによってトナー像を形成する現像装置と、この
トナー像を像支持体上に転写する転写装置と、転写後に
潜像保持体面上に残留する残留トナー像を乱しトナーの
分布を均一化する残留トナー像均一化部材とを具備し、
前記現像装置によって残留トナーを現像装置内に吸引回
収すると同時に潜像の現像を行なう記録装置において、前記均一化部材が前記潜像保持体に押圧された発泡弾性
体にて構成されていることを特徴とする記録装置。
【請求項２】潜像保持体と、この潜像保持体に潜像を形
成する手段と、この形成された潜像にトナーを付着させ
ることによってトナー像を形成する現像装置と、このト
ナー像を像支持体上に転写する転写装置と、転写後に潜
像保持体面上に残留する残留トナー像を乱しトナーの分
布を均一化する残留トナー像均一化部材を有し、前記現
像装置によって前記残留トナーを現像装置内に吸引回収
すると同時に前記潜像の現像を行なう記録装置におい
て、前記均一化部材が、前記潜像保持体に接触もしくは近接
配置された導電性部材ないし抵抗部材より構成されてお
り、かつこの均一化部材と潜像保持体の間に交番電界を
形成する手段が付設されていることを特徴とする記録装
置。