JPH1010942A - 予備清掃無しで負摩擦帯電性トナーを清掃する装置及び方法 - Google Patents

予備清掃無しで負摩擦帯電性トナーを清掃する装置及び方法

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JPH1010942A
JPH1010942A JP9066134A JP6613497A JPH1010942A JP H1010942 A JPH1010942 A JP H1010942A JP 9066134 A JP9066134 A JP 9066134A JP 6613497 A JP6613497 A JP 6613497A JP H1010942 A JPH1010942 A JP H1010942A
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brush
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アール リンドブラッド ネロ
Christopher W Curry
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 予備清掃コロトロンを使用しないで、感光体
表面から負摩擦帯電性トナー粒子を清掃することであ
る。 【解決手段】 デュアル(2個式)静電ブラシ清掃装置
においては、残留粒子を除去するため、感光体の移動方
向に第1の清掃ブラシ100は、正(+)トナー粒子を
除去し、かつトナー粒子を負に帯電させるため負にバイ
アスされている。次に、感光体の移動方向において下流
側の第2の清掃ブラシ105は、感光体表面に接触する
とき表面から残留負トナー粒子を除去するため正にバイ
アスされている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、静電写真プリンタまた
は複写機、より詳細には予備清掃コロトロンを使用せず
に、負摩擦帯電性トナーを清掃する装置および方法に関
する。
【0002】放電領域現像(Discharge Area Developme
nt:DADと略す)および画像の品質のため、静電写真
プリンタや複写機に負摩擦帯電性トナーがより頻繁に使
用されるようになった。これらのトナーは本質的に摩擦
によって負に帯電する性質があり、正の現像剤キャリア
によって負に帯電するように設計されている。このトナ
ー粒子の摩擦負電荷は、像形成表面からこれらの粒子を
有効に清掃するとき影響を及ぼす。
【0003】
【従来の技術】米国特許第5,257,079号は、交
流でバイアスされた清掃ブラシが、放電した粒子を像形
成表面から除去する点を開示している。像形成表面上の
粒子はコロナ発生装置によって放電される。像形成表面
の移動方向にみて前記ブラシの下流には、絶縁性ブラ
シ、導電性ブラシまたはブレードから成る第2清掃装置
が配置され、前記ブラシから再付着した粒子を像形成表
面から除去する。
【0004】米国特許第4,545,669号は、像形
成部材を低電圧で同時に帯電、露光および現像する装置
を開示している。この装置は、たわんだ半透明の可撓性
像形成部材、電子イメージソース、光ビーム偏向部材、
内部に磁石が入っている感光化ロール、内部に磁石が入
っている現像ロール、感光化ロール用の電圧源、現像ロ
ール用の電圧源、絶縁性トナー樹脂粒子と導電性キャリ
ヤ粒子から成る導電性現像剤粒子が入っている現像剤供
給リザーバ、可撓性像形成部材と感光化ロールの間に位
置する感光化ニップ、像形成部材と現像ロールの間に位
置する現像ニップから成っている。感光化ロールと現像
ロールは可撓性像形成部材と同じ方向に動く。感光化ロ
ール用の電圧源が発生した電圧と、現像ロール用の電圧
源が発生した電圧とは、極性が反対である。可撓性像形
成部材と感光化ロールの間に所定の極性の電界が形成さ
れる。前記電界は感光化ロールに作用する。前記電界は
感光化ニップ内の帯電したトナー粒子に静電力を作用さ
せて、それらのトナー粒子を像形成部材のほうに一様に
移動させる。次に可撓性像形成部材を電子イメージソー
スにさらすことによって、可撓性像形成部材の露光した
領域に隣接するトナー粒子に作用する静電力が増して、
トナー粒子が可撓性像形成部材に付着する。現像ロール
によって、露光しなかった領域の可撓性像形成部材から
トナー粒子が除去され、露光した領域にトナー粒子像が
現れる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、静電
写真プリンタまたは複写機において、予備清掃コロトロ
ンを使用せずに、負摩擦帯電性トナーを清掃する装置お
よび方法を提供することにある。
【0006】
【課題を解決する手段】本発明によれば、可動表面から
負摩擦帯電性粒子を除去する装置であって:第1バイア
スを有する第1の清掃手段と:前記表面の移動方向にお
いて前記第1清掃手段より下流に配置された、第2のバ
イアスを有する第2の清掃手段と:前記第1清掃手段と
第2清掃手段を部分的に取り囲んでいるハウジングと:
から成ることを特徴とする装置が提供される。
【0007】また、本発明によれば、移動する表面か
ら、負摩擦帯電性粒子を清掃する方法であって:像を印
刷媒体へ転写するステップと:第1のブラシを負に帯電
し、該第1ブラシが前記表面に接触するとき、正に帯電
した残留粒子を除去し且つ負に帯電した残留粒子へ負電
荷を増加させるステップと:前記表面の移動方向におい
て前記第1ブラシより下流に配置された第2のブラシを
正に帯電し、該第2ブラシが前記表面に接触するとき、
前記表面から負に帯電した残留粒子を除去するステップ
とから成ることを特徴とする方法が提供される。
【0008】
【発明の実施の形態】本発明を組み込むことが可能なカ
ラー静電写真プリンタまたは複写機を大まかに理解して
もらうために、米国特許第4,599,285号と米国
特許第4,679,929号に記載されている、マルチ
パス現像と単一パス転写を含むイメージオンイメージ法
を説明する。本発明の清掃方法および装置は、カラー静
電プリンタまたは複写機に使用するのに特に適している
が、さまざまな装置に同様に使用することができ、ここ
に記載した特定の実施例に限定されない。
【0009】以下、図面を参照して説明するが、図面は
発明の好ましい実施例を説明するためのものであって、
発明を限定するものではない。最初に図14に示したプ
リンタに使用されている種々の処理部を簡単に説明す
る。
【0010】本発明を有益に使用できるプリンタは光導
電性表面と導電性光透過基層から成る光導電性ベルト1
0形式の電荷保持部材を使用しており、ベルト10は帯
電部A、露光部B、現像部C、転写部D、定着部E、お
よび清掃部Fを通過するように取り付けられている。ベ
ルト10は矢印16の方向に動いてその連続する部分を
進め、移動通路のまわりに配置されたさまざまな処理部
を順次通過させる。ベルト10は複数のローラ18,2
0,22のまわりに掛け渡されている。ローラ18を使
用してベルト10に適当な張力を与えることができる。
モータ23はローラ20を回転させてベルト10を矢印
16の方向に進める。ローラ20は適当な手段、例えば
ベルト伝動装置でモータ23に結合されている。
【0011】図14から判るように、ベルト10の連続
する部分は、最初に帯電部Aを通過する。帯電部Aで
は、コロナ装置24、例えばスコロトロン、コロトロン
またはジコロトロンが、ベルト10を正または負の高い
一様な電位に帯電させる。コロナ装置24はこの分野で
周知の任意の適当な制御装置を使用して制御することが
できる。
【0012】次に、ベルト10の帯電した部分は露光部
Bを通過する。露光部Bでは、一様に帯電した感光体す
なわち電荷保持表面10がレーザ入力/出力走査装置2
5にされされ、走査装置(例えば、2レベルラスタ出力
スキャナ(ROS))からの出力に従って放電される。
【0013】最初にある電圧に帯電された感光体は、あ
る電圧レベルまで暗減衰する。露光部Bにおいて露光さ
れると、感光体はすべてのカラーの像領域について零す
なわちアースに近い電位まで放電する。
【0014】現像部Cでは、現像装置30が、現像剤を
運んで静電潜像に接触させる。現像装置30は、第1現
像ユニット42、第2現像ユニット40、第3現像ユニ
ット34および第4現像ユニット32で構成されている
(この数は色の数によって増減するが、本例では4色を
用いるので、4つの現像ユニットがある)。第1現像ユ
ニット42は、ドナーロール47、磁気ローラ48およ
び現像剤46が入ったハウジングを有する。第2現像ユ
ニット40は、ドナーロール43、磁気ローラ44およ
び現像剤45が入ったハウジングを有する。第3現像ユ
ニット34は、ドナーロール37、磁気ローラ38およ
び現像剤39が入ったハウジングを有する。第4現像ユ
ニット32は、ドナーロール35、磁気ローラ36およ
び現像剤33が入ったハウジングを有する。磁気ローラ
36,38,44,48は、それぞれドナーロール3
5,37,43,47の上にトナーを展開する。そのあ
とドナーロール35,37,43,47がそれぞそれト
ナーを像形成表面11の上に展開する。現像ユニット3
2,34,40,42と後続のすべての現像ユニット
は、前の現像ユニットによって形成された像を乱さない
ために、スカベンジレス方式でなければならないことに
留意されたい。4個のすべての現像ハウジングの中に選
択した色の現像剤33,39,45,46が入ってい
る。電源41によって現像ユニット32,34,40,
42に電気的バイアスが加えられる。
【0015】コピー用紙58は供給トレー(図示せず)
から転写部Dへ送られる。用紙はシート給送装置(図示
せず)によってトレーから送り出され、転写部Dへ運ば
れ、コロナ帯電装置60を通過する。転写後、用紙はそ
のまま矢印62の方向に定着部Eへ運ばれる。
【0016】定着部Eは、転写されたトナー粉末像をコ
ピー用紙へ永久に固着させる定着装置64を備えてい
る。定着装置64は、加熱された定着ローラ66と、ト
ナー粉末像が定着ローラ66に接触した状態で定着ロー
ルに圧接するバックアップローラ68から成るものが好
ましい。このやり方で、トナー粉末像が用紙へ永久に固
着される。
【0017】定着後、コピー用紙はキャッチトレー(図
示せず)へ送られるか、または仕上げ部へ送られて接着
とじ、ステープルとじ、または丁合いされた後、オペレ
ータによって複製機から取り出される。上記の代わり
に、コピー用紙を両面複写トレー(図示せず)へ送るこ
とができる。コピー用紙は第2面の像を受け取るため、
両面複写トレーから処理装置へ戻される。複写する第2
面を提供するために、一般に、前縁と後縁を逆にし、か
つ奇数番号のコピー用紙を裏返す必要がある。しかし、
用紙の第1面に追加情報または第2カラー情報の形の重
ね書き情報が所望ならば、前縁と後縁を逆にする必要は
ない。もちろん、両面複写または重ね書き複写のための
用紙の戻しは手動で行うことができる。各コピーを作成
した後、ベルト10に残った残留トナーや破砕屑は、予
備清掃コロトロン96でトナー粒子を帯電させた後、清
掃部Fにおいてブラシまたは他の形式の清掃装置70で
除去することができる。清掃装置70は、2個の支持装
置160,170によってベルトに係合するように支持
されている。
【0018】本発明において、2個式すなわちデュアル
式静電ブラシ(Dual Eletro-StaticBrush=DESB)
のブラシ極性が負(−)/正(+)の場合、すなわち感
光体の移動方向において、第1のブラシが負にバイアス
され、第2のブラシが正にバイアスされる場合、転写後
の予備清掃処理が必要なくなる。本発明では、第1ブラ
シは、正に帯電した残留トナー粒子を除去した後、残っ
たトナー粒子が正にバイアスされた第2ブラシによって
効率的に清掃されるように、トナー粒子をより以上に負
に帯電させる。このように、第1ブラシによってトナー
を負に帯電させることは電荷注入現象と呼ばれる。
【0019】実験室の実験により、(−/+)ブラシバ
イアス極性は転写されたトナー電荷分布を有効に清掃す
ることが判った。転写後において、典型的なトナー塊の
密度は、約0.05mg/cm2 である。実験では、
0.7mg/cm2 までのトナー質量密度が清掃され
た。これは、予備清掃処理をせずに感光体から清掃する
ことが可能なトナー量の密度が著しく増加したことを示
している。さらに、単にブラシの回転速度すなわちrp
mを増すか、またはブラシの植込み密度を増すだけで、
すなわちトナー粒子に対するブラシ繊維打撃(fiber str
ike)の数を増すだけで、さらに高いトナー質量密度を清
掃できることも判った。従って、本発明のように、トナ
ー粒子が自然に負に摩擦帯電する場合すなわち負摩擦帯
電性トナーの場合は、予備清掃コロトロンを使用しなく
ても、(−/+)ブラシバイアス極性を有するデュアル
静電ブラシ清掃装置を使用して、そのトナーを清掃する
ことが可能になる。
【0020】本発明が予備清掃コロトロンを使用せず
に、電荷注入を使用してどのように有効に清掃を行うか
を示すため、以下、残留トナーの電荷分布を有効に清掃
する好ましいブラシ極性を決定するのに使用した実験を
説明する。図1、図3および図4は、電荷注入現象と好
ましいブラシ極性を示す簡単な3段階の実験を示す。図
1は、電荷注入現象を示す実験の第1段階の略図であ
る。最初に、負摩擦帯電性トナー粒子95は正の予備コ
ロトロン96によって正に帯電される。このトナー電荷
分布のグラフを図2に示す。電荷分布の陰影付きの小部
分Rは、図1に示した(+)予備清掃処理後に存在する
トナー粒子95上の負電荷の量を示す。このように、負
摩擦帯電性トナー粒子95は正の予備清掃コロトロン9
6によって主として正に帯電される。
【0021】次に図3に、実験の第2段階を示す。細い
電線を用いて導電性ブラシ繊維を模擬した。(なお、負
に帯電した導電性ブレードを含む、負電荷を提供する任
意の導電性要素を使用してもよい。)電線97を−25
0ボルトでバイアスし、矢印98の方向に引っ張って帯
電したトナー像を通過させた。もし電荷注入が起きれ
ば、電線97に形成されたトナーマッチ頭99(図4参
照)はより以上に負に帯電したトナーになるはずであ
る。
【0022】次に、図4に、この実験の最後の段階を示
す。電線97上のトナー電荷分布を測定した。その結果
を図5に示す。図5に示したマイナス側の陰影付き領域
Sから、第2段階後、より以上に負に帯電したトナーが
存在することが明らかになった。負のトナー電荷は第1
段階の約19%(図2)から第3段階の約48%(図
5)へ増加している。この負のトナー電荷の増加は、ほ
かに図5に示したQ/D範囲においても明らかである。
ここでQは粒子上の電荷であり、Dは粒子の直径であ
る。図5において、トナー電荷分布は、トナー材料内の
各サイズの粒子について電荷対直径比によって決定した
トナー材料上の電荷の分布である。これは電荷スペクト
ログラフと呼ばれる。
【0023】従って、この実験により、負の電線97
(この場合)がトナーに接触すると、トナーに電荷が注
入されることが判った。また第2の実験は、負の電線ま
たは他の負に帯電した装置がトナー粒子に接触すると、
トナー粒子に電荷が注入されることを示している。
【0024】第2の実験は、感光体からトナーを清掃す
る、負にバイアスされたブラシに対し行った電荷分布測
定を示している。図6は、ブラシが感光体からトナーを
清掃するとき、およびトナー除去ロールがブラシからト
ナーを除去するときの電荷注入現象を示す略図である。
この場合は、電荷注入が感光体の上に再付着不良トナー
パッチNを引き起こす。図7〜図10は、ブラシ100
および感光体10から測定した電荷分布を示す。図7
に、予備清掃処理後のトナー電荷分布を示す。正の予備
清掃後、図7の陰影付き領域J′で示した少量の負トナ
ーが存在する。図6のトナーパッチJで示したトナーの
大部分は負にバイアスされたブラシ100によって感光
体10から清掃される。これは、湾曲パッチKでブラシ
100上に示してある(これは、実際にブラシ100上
のトナーパッチである)。図8に、このトナーパッチK
の電荷分布を示す。陰影付き領域K′で示すように、電
荷分布はより以上に負であるから、ある程度の電荷注入
が起きたことは既に明らかである。ブラシが回転する
と、パッチKの一部がトナー除去ロール101で除去さ
れる。除去されたパッチ部分を図6のパッチLで示す。
トナー除去ロール101は、トナーを除去するためブラ
シ100よりさらに大きく負にバイアスされている。パ
ッチMは、トナー除去後にブラシ100に残ったトナー
を示す。図9に、このパッチMに対応するトナー電荷分
布を示す。陰影付き領域M′は負の部分を示す。同様
に、トナー電荷は負が増加し、MパッチはKパッチより
大きく負になる。ブラシ100は負にバイアスされてい
るので、パッチMの負トナーはブラシ100から感光体
10の上へ反発され、再付着トナーパッチ不良Nが生じ
る。この再付着トナーパッチ不良Nの電荷分布は、図1
0の領域N′の電荷分布で示すように、さらに多い負電
荷を有する。これは、それ以上に負にバイアスされたブ
ラシ100と、負にバイアスされたトナー除去ロール1
01が負摩擦帯電性トナーに負電荷を注入していること
を示す。
【0025】図11は、電荷注入によって引き起こされ
る像形式の不良を示す。電荷注入はプリンタまたは複写
機において2個式すなわちデュアル静電ブラシによって
生じることがある。転写後のトナー電荷分布は、図12
に示すようにバイポーラ(両極性)状態に近い。陰影付
き領域P′は電荷分布の負の部分である。本発明におい
ては、感光体10から負摩擦帯電性トナー95を清掃す
るため、負にバイアスされたブラシ100を使用してい
る。負にバイアスされたブラシ100による清掃後、像
の一部分Pはブラシ100上に集められ、そして感光体
10上にトナーパッチTが残る。(Tはブラシ100の
下を通過したトナーの部分であり、像不良およびブラシ
から再付着したトナーに相当する。)感光体10上に残
ったトナーパッチTは、入力トナーPよりさらに負であ
る。図13に、Tのトナー電荷分布を示す。陰影付き領
域T′は分布の負の部分である。本発明は、トナーパッ
チTを清掃するため、感光体10の移動方向に第2の清
掃装置として正にバイアスされたブラシ105を使用し
ている。たとえ、トナーパッチTがある程度正の電荷を
有していても、正にバイアスされたブラシ105はトナ
ーパッチTを除去する。実験により、正にバイアスされ
たブラシは、Q/D=−1.7〜+0.45fc/μm
の負摩擦帯電性トナーの電荷分布を約18繊維打撃(fib
er strike)で清掃することが判った。もしトナー粒子に
対する繊維打撃の数を増せば、ブラシは、より以上に正
のトナーを清掃するであろう。たとえトナー粒子がある
程度の「真の」正電荷を有していても、正のブラシと負
摩擦帯電性トナーとの間には親和力が常に存在する。
【0026】本発明において、像形成表面の移動方向
に、負にバイアスされた清掃ブラシの後に正にバイアス
された清掃ブラシが続く構成が、予備清掃処理をしなく
ても、うまくいく理由は、負にバイアスされた第1清掃
ブラシが像形成表面上の残留粒子の正の部分を除去し、
かつ表面に残った粒子に電荷を注入し、粒子をより以上
に負にするからである。従って、正にバイアスされた第
2清掃ブラシはTトナーのこの部分を除去する正しい極
性を有している。実際に、本発明は、トナー質量密度と
入力トナーPの負電荷を増やし、入力トナーPの清掃を
より困難にすることによって、実験的に清掃ブラシにス
トレスを加えた。従って、残留Tトナーはより高い質量
密度とより高い負電荷を有しているが、本発明において
は、このTトナーが正しい電荷を有するので、正にバイ
アスされた第2清掃ブラシはTトナーを清掃する。従っ
て、本発明においては、負にバイアスされた清掃ブラシ
と負摩擦帯電性トナーによって起きる電荷注入現象が、
予備清掃処理をしなくても、デュアル静電ブラシ清掃装
置がうまく動作することを可能にしている。
【図面の簡単な説明】
【図1】電荷注入現象を示す実験の第1段階を示す図で
ある。
【図2】図1に示したトナー電荷分布のグラフである。
【図3】実験の第2段階を示す図である。
【図4】実験の第3段階を示す図である。
【図5】図4に示したトナー電荷分布のグラフである。
【図6】ブラシ清掃装置による電荷注入現象の図であ
る。
【図7】図6の清掃動作の第1ステップにおける負摩擦
帯電性トナーのトナー電荷分布を示すグラフである。
【図8】同第2ステップにおける負摩擦帯電性トナーの
トナー電荷分布を示すグラフである。
【図9】同第3ステップにおける負摩擦帯電性トナーの
トナー電荷分布を示すグラフである。
【図10】同第4ステップにおける負摩擦帯電性トナー
のトナー電荷分布を示すグラフである。
【図11】予備清掃コロトロンを使用せずに、負摩擦帯
電性トナーを清掃する本発明の清掃装置の構成図であ
る。
【図12】転写後の感光体上のトナーパッチPの電荷分
布を示すグラフである。
【図13】負にバイアスされた清掃ブラシの下を通過し
た感光体上のトナーパッチTの電荷分布を示すグラフで
ある。
【図14】本発明の新規な特徴を組み込んだプリンタの
構成図である。
【符号の説明】
A 帯電部 B 露光部 C 現像部 D 転写部 E 定着部 F 清掃部 G,H,I,J,K,L トナー粒子パッチ 10 光導電性ベルト 11 像形成表面 16 ベルト移動方向 18,20,22 ローラ 23 モータ 24 コロナ装置 25 ラスタ出力スキャナ 30 現像システム 32,34,42,40 現像装置 33,39,45,46 現像剤 35,37,43,47 ドナーロール 36,38,44,48 磁気ロール 41 バイアス電源 58 コピー用紙 60 コロナ帯電装置 62 用紙移動方向 64 定着装置 66 現像ローラ 68 バックアップローラ 70 清掃装置 95 負摩擦帯電性トナー粒子 96 予備清掃コロトロン 97 電線 99 トナー 100,105 ブラシ 101 トナー除去ロール

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 可動表面から負摩擦帯電性粒子を除去す
    る装置において、 第1バイアスを有する第1の清掃手段と、 前記表面の移動方向において前記第1清掃手段より下流
    に配置された、第2のバイアスを有する第2の清掃手段
    と、 前記第1清掃手段と第2清掃手段を部分的に取り囲んで
    いるハウジングとから成ることを特徴とする装置。
  2. 【請求項2】 移動する表面から、負摩擦帯電性粒子を
    清掃する方法において、 像を印刷媒体へ転写し、 第1のブラシを負に帯電し、該第1ブラシが前記表面に
    接触するとき、正に帯電した残留粒子を除去し且つ負に
    帯電した残留粒子へ負電荷を増加させ、 前記表面の移動方向において前記第1ブラシより下流に
    配置された第2のブラシを正に帯電し、該第2ブラシが
    前記表面に接触するとき、前記表面から負に帯電した残
    留粒子を除去することから成ることを特徴とする方法。
JP9066134A 1996-03-27 1997-03-19 予備清掃無しで負摩擦帯電性トナーを清掃する装置及び方法 Pending JPH1010942A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US08/622,980 US5623721A (en) 1996-03-27 1996-03-27 Brush bias polarity for dual ESB cleaners without preclean corotron for triboeletric negative toners
US08/622980 1996-03-27

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