JPH1010943A - 負摩擦帯電性トナー粒子を清掃する装置及び方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 プリンタまたは複写機において像形成表面か
ら負摩擦帯電トナー粒子をより効率的に除去する装置お
よび方法を提供する。 【解決手段】 本発明のブラシ清掃装置内の２個の清掃
ブラシ１００及び１０６は正のバイアスが印加されてい
る。トナーパッチＫが第１ブラシ１００で除去される。
除去しきれずに残ったトナーパッチＬは、正にバイアス
された第２ブラシ１０６で像形成表面１０から繊維打撃
によって除去される。正にバイアスされた単一ブラシ清
掃装置（図３）の場合は、電荷を有する負摩擦帯電トナ
ー粒子を清掃するために、その回転速度は２個式のブラ
シ清掃装置の個々のブラシの回転速度より高くしてあ
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、より詳細には像形成表面から負摩擦帯電性ト
ナー粒子を除去する清掃装置に関するものである。

【０００２】プリンタや複写機において負摩擦帯電性ト
ナー粒子がより多く使用されるにつれて、これらのトナ
ー粒子を像形成表面から除去するより効率的な方法が要
望されている。

【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、プリ
ンタや複写機において負摩擦帯電性トナー粒子がより多
く使用されるにつれて、これらのトナー粒子を像形成表
面から除去する、より効率的な装置及び方法を提供する
ことにある。

【０００６】

【課題を解決する手段】本発明によれば、移動可能な表
面から、帯電した負摩擦帯電性粒子を除去する装置であ
って：第１バイアスを有する予備清掃コロトロンと：前
記予備清掃コロトロンの第１バイアスとは異なる第２バ
イアスを有し、前記表面から、前記帯電した負摩擦帯電
性粒子を清掃する第１清掃手段と：から成る清掃装置が
提供される。

【０００７】また、本発明によれば、移動する表面か
ら、帯電した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：転写後に前記
表面に残った粒子を、負に帯電したコロトロンを使用し
て予備清掃するステップと：第１のブラシを正に帯電さ
せて、該第１ブラシが前記表面に接触するとき、転写後
に前記表面に残った負電荷をもつ負摩擦帯電性粒子と正
電荷をもつ負摩擦帯電性粒子の両方を除去するするステ
ップとから成ることを特徴とする清掃方法が提供され
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４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４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】次に図１を参照すると、像形成表面に残留
する負摩擦帯電性トナー粒子を除去するため、２個式す
なわちデュアル式静電ブラシ（ＤＥＳＢ）に印加する、
従来のブラシ用バイアスの極性が示されている。負の予
備清掃コロトロン９６は、転写後に感光体１０（例え
ば、像形成表面）上に残った残留負摩擦帯電性トナー粒
子９５へ負電荷を与える。この予備清掃後、残留トナー
粒子パッチＧは、少量の低い正電荷も存在するが、主と
して高い負電荷を帯びる。負摩擦帯電性トナー粒子は負
の予備清掃コロトロン９６から負電荷を受け取る。これ
が、負摩擦帯電性トナー粒子がトナー粒子パッチＧ内で
高い負電荷値を持つことを許す固有のトナー特性であ
る。従って、矢印１６で示した感光体１０の移動方向に
みて、第１のブラシ１００は、感光体１０から主として
負摩擦帯電性トナー粒子Ｇを吸引するために正にバイア
スされている。正にバイアスされた第１ブラシ１００は
トナーパッチＧの相当な部分を除去する。第１ブラシ１
００に付着したトナーパッチＧは後で第１ブラシ１００
から除去される。しかし、トナーパッチＧの僅かな部分
が第１ブラシ１００で清掃されずに（すなわち、トナー
パッチＧの僅かな部分がブラシ１００の下を通過した
り、また少量のトナーが第１ブラシ１００から感光体１
０へ再付着する）、第１ブラシ１００の後方にトナーパ
ッチＨとして、感光体１０の上に残ることが多い。負摩
擦帯電性トナー粒子９５の残留トナーパッチＨは、正に
バイアスされた第１ブラシ１００との接触後、主として
正に帯電されている。

【００１９】図１の説明を続けると、矢印１６で示した
感光体１０の移動方向に第２のブラシ１０５は負にバイ
アスされている。負摩擦帯電性トナー粒子９５上の正電
荷のため、残留トナーパッチＨの一部が第２ブラシ１０
５で除去される。しかし、負にバイアスされた第２ブラ
シから負電荷を受け取る摩擦帯電トナー粒子９５の固有
の負性のせいで、第２ブラシ１０５の後方に残留トナー
パッチＩが残る。これにより、負にバイアスされた第２
ブラシで清掃することができない程に強く負に帯電した
粒子が生じる。従って、この従来の清掃装置は残留した
負摩擦帯電粒子を完全には清掃しない。本発明はプリン
タや複写機にその使用が増大している上記のような負摩
擦帯電性トナー粒子を効率的に清掃する方法を提供す
る。

【００２０】次に図２に、デュアル式静電清掃ブラシを
使用する本発明の好ましい実施例を示す。負摩擦帯電性
トナー粒子９５の残留トナーパッチＫは負の予備清掃コ
ロトロン９６によって負に帯電されている。矢印１６で
示した感光体１０の移動方向に第１のブラシ１００は負
に帯電した残留パッチＫを感光体１０から除去するため
正にバイアスされている。第１ブラシ１００に付着した
トナーパッチＫは、トナー除去ロール１０１で除去され
る（その他のトナー除去手段として、空気圧式トナー除
去バーやフリッカー・バーがある）。トナーパッチＬ
は、正にバイアスされた第１清掃ブラシ１００で除去さ
れなかった感光体１０上のトナー粒子を示す。正にバイ
アスされた第１ブラシ１００はトナーパッチＬ内の正電
荷をもつ負摩擦帯電性トナー粒子９５を清掃する。矢印
１６で示した感光体１０の移動方向に第２のブラシ１０
６も同様に正にバイアスされている。

【００２１】正にバイアスされた第２ブラシ１０６は感
光体１０からトナーパッチＬを除去する。第２ブラシ１
０６に付着したトナーパッチＬはトナー除去ロール１０
７で除去される。正に帯電したトナーパッチＬは、以下
の理由で、正にバイアスされた第２ブラシで感光体１０
から除去される。すなわち、（１）トナー粒子９５は摩
擦で負に帯電しており、たとえ粒子が若干の正電荷を有
していても、正にバイアスされたブラシはトナー粒子に
対し親和力を有する。（２）十分なブラシ繊維の打撃(b
rush fiber strike)により感光体からトナーが十分に除
去される。例えば、実験により、プリンタまたは複写機
において、単一ブラシは、１８繊維打撃(fiber strike)
で、転写後の感光体から残留トナーを清掃することが判
った。従って、２個式ブラシの場合、各ブラシが感光体
からトナーを清掃するのに必要な繊維打撃は９繊維打撃
(fiber strike)に過ぎない。第２ブラシが清掃する必要
のある残留粒子のトナー量の密度は非常に低く、このト
ナーの量は測定できないので、トナー粒子をカウントす
る。一般に、Ｌパッチ内のトナー粒子数は、１００〜１
０００粒子／ｍｍ² である。清掃装置に対する要求は３
０粒子／ｍｍ² 未満にすることであるから、Ｌパッチ内
の粒子は清掃しなければならない。第２ブラシ１０６は
この低いトナー密度の粒子を簡単に清掃する。

【００２２】本発明においては、デュアルブラシ清掃装
置の＋／＋（正、正）バイアスが、従来のバイアスの電
荷注入現象（＋／−バイアス式清掃装置）に付随する清
掃不良を防止する。本発明は、負摩擦帯電性トナー粒子
が正にバイアスされた導電性ブラシに対し親和力を有す
ること、および第２ブラシが残留トナーパッチＬを清掃
する十分な繊維打撃を与えることに基づいている。

【００２３】本発明においては、デュアル式静電ブラシ
すなわち導電性清掃装置の負摩擦帯電性トナー粒子９５
および負予備清掃コロトロン９６に対する正しいブラシ
極性は＋／＋であること、すなわち両ブラシを正にバイ
アスすることを実験によって決めた。デュアル清掃装置
に使用する正しい極性が＋／＋である（すなわち、両ブ
ラシを正にバイアスする）理由は、＋／−式清掃装置
（すなわち、感光体の移動方向に第１の清掃ブラシが正
にバイアスされ、第２清掃ブラシが負にバイアスされ
る）では、正にバイアスされた第１清掃ブラシが感光体
１０からすべてのトナーを清掃しないとき、清掃装置は
清掃しないからある（図１参照）。

【００２４】再び図１を参照して説明すると、正にバイ
アスされた第１ブラシ１００で除去されなかったトナー
粒子９５を負にバイアスされた第２ブラシ１０５が清掃
しない理由は、電荷注入現象のためである。（電荷注入
現象は、１９９６年３月２７日出願の係属中の米国特許
出願第６２２，９８０号に記載されている。）負にバイ
アスされた第２ブラシ１０５は負摩擦帯電性トナー粒子
９５に負電荷を注入すなわち転送する。言い換えると、
負にバイアスされた第２ブラシ１０５は、電荷注入によ
って、負摩擦帯電性トナー粒子９５に負電荷を注入する
が、正にバイアスされた第１ブラシ１００は負摩擦帯電
性トナー粒子９５に電荷を注入しない。従って、負にバ
イアスされた第２ブラシ１０５に達したすべての負摩擦
帯電性トナー粒子９５は、より以上に負に帯電されるの
で（パッチＩ参照）、負にバイアスされた第２ブラシ１
０５へ吸引されずに（すなわち、清掃されずに）、反発
される。

【００２５】しかし、正にバイアスされたブラシは正に
帯電した負摩擦帯電性トナーを清掃することが可能であ
る。実験室の実験は、図２に示した正にバイアスされた
２つの清掃ブラシ１００，１０６は、Ｑ／Ｄが約−１．
７〜＋０．４５ｆｃ／μｍのトナー電荷を清掃すること
を示した。ここで、Ｑはトナー粒子の電荷、Ｄはトナー
粒子の直径、分布の高さは、電荷Ｑ／Ｄを有する粒子の
数を表す。転写後、正のトナーＱ／Ｄ値は約＋０．５ｆ
ｃ／μｍ未満である。０．５ｆｃ／μｍ以上の正のトナ
ーＱ／Ｄ値が見つからない理由は、負摩擦帯電性トナー
粒子が容易に正電荷を受け取らないからである。負摩擦
帯電性トナー粒子は、負のままであること、またはそれ
以上に負になることを好む。従って、負摩擦帯電性トナ
ー粒子上の正電荷は高い正値を持たないから、そのトナ
ーは、正にバイアスされたブラシと、十分な繊維打撃に
よって容易に清掃することが可能である。さらに、予備
清掃処理後、転移トナー電荷分布がより以上に負へシフ
トするので、トナーの電荷が、正にバイアスされたデュ
アル（すなわち、＋，＋）清掃ブラシへ吸引するのに、
より理想的な値になることに注目されたい。予備清掃処
理後、正のＱ／Ｄ値は、約０．２ｆｃ／μｍである。
（比較上、負の予備清掃後の高い負電荷値は、約−１５
ｆｃ／μｍのＱ／Ｄを有している。）

【００２６】次に図３に、正にバイアスされた単一清掃
ブラシを使用する本発明の別の実施例を示す。２個式す
なわちデュアル式静電ブラシでない、正にバイアスされ
た単一ブラシ１００は、転写後に感光体１０の表面に残
っているパッチＪで示した負摩擦帯電性トナー粒子９５
を清掃するのに使用できる。しかし、この実施例におい
て感光体１０を清掃するには、多くのブラシ繊維打撃(f
iber strike)が必要になる。正にバイアスされた単一ブ
ラシ１００の場合、効率的に清掃するには、約１８繊維
打撃が必要である。図２に示したデュアルブラシ清掃装
置の場合、各ブラシに必要な繊維打撃は約９に過ぎな
い。繊維打撃はブラシの回転速度すなわちｒｐｍとブラ
シの植込み密度に比例する。これらのパラメータは、清
掃用途に応じて選定される。このように、正にバイアス
された単一ブラシ１００を使用すれば、マルチパスカラ
ー印刷処理においてデュアルブラシ清掃装置に一般に必
要な複雑なカム操作機構を省略することができる。

【００２７】図３の説明を続けると、トナー粒子のパッ
チＪは、負にバイアスされた予備清掃コロトロン９６で
負に帯電される。単一ブラシの場合の繊維打撃数がデュ
アルブラシ清掃装置の場合の繊維打撃数とほぼ等しくな
るように、単一式清掃ブラシ１００の回転速度すなわち
ｒｐｍやブラシの植込み密度が増してあるので、正にバ
イアスされた単一清掃ブラシ１００は像形成表面からト
ナーパッチＪを効率的に清掃する。トナー除去ロール１
０１（または、その他のトナー除去装置）はブラシ１０
０からトナーパッチＪを除去する。除去されたトナーパ
ッチはオーガーで廃棄物容器（図示せず）へ運ばれる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の清掃装置の略図である。

【図２】本発明の清掃装置の第１実施例の略図である。

【図３】本発明の清掃装置の第２実施例の略図である。

【図４】本発明の新規な特徴を組み入れたプリンタの略
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 １００ 第１ブラシ １０１ トナー除去ロール １０５，１０６ 第２ブラシ １０７ トナー除去ロール １６０，１７０ 支持ロール

フロントページの続き (72)発明者 クリストファー ダブリュー カリー アメリカ合衆国 ニューヨーク州 14607 ロチェスター パーク アベニュー ９ −30 (72)発明者 ダーリル エル ポツァンゲーラ アメリカ合衆国 ニューヨーク州 14611 ロチェスター グライド ストリート 324

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 移動可能な表面から、帯電した負摩擦帯
   電性粒子を除去する装置において、 第１バイアスを有する予備清掃コロトロンと、 前記予備清掃コロトロンの第１バイアスとは異なる第２
   バイアスを有し、前記表面から、前記帯電した負摩擦帯
   電性粒子を清掃する第１清掃手段とから成る清掃装置。
2. 【請求項２】 移動する表面から、帯電した負摩擦帯電
   性粒子を清掃する方法において、 像を印刷媒体へ転写し、 転写後に前記表面に残った粒子を、負に帯電したコロト
   ロンを使用して予備清掃し、 第１のブラシを正に帯電させて、該第１ブラシが前記表
   面に接触するとき、転写後に前記表面に残った負電荷を
   もつ負摩擦帯電性粒子と正電荷をもつ負摩擦帯電性粒子
   の両方を除去することから成ることを特徴とする清掃方
   法。