JP3206834B2 - クリーナブラシによる現像粒子の補充方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】本発明は、概ねカラー印刷機に関し、より
詳細には、光導電部材の表面におけるトナー添加剤薄膜
粒子の盛上りを取り除く清掃ブラシに関するものであ
る。

【０００２】黒色トナー以外の着色トナーが感光体から
清掃されるとき、より多くの残留トナーが光導電体の表
面に留まるという傾向が存在する。従って、感光体は、
感光体から黒色トナーのみを清掃するために使用される
ものと同じプロセスによって効果的に清掃されることが
不可能である。カラートナーによって生起される光導電
体の表面における余分の薄膜形成に関して可能な理由
は、カラートナーにおいて使用される染料、顔料又は添
加剤である。例えば、ステアリン酸亜鉛（ＺｎＳｔ）及
びエアロシル(Aerosil) は、トナーの流動性を高め、現
像剤の導電率を安定化させる必須の添加剤である。印刷
プロセスにおいて、ＺｎＳｔは、感光体の背景区域内に
おいて優先的に現像されて、印刷用紙に転写されず、そ
の結果、クリーナブラシによって感光体に塗り付けられ
ることになる。ＺｎＳｔ薄膜が時と共に厚くなると、エ
アロシル粒子が薄膜の中に埋め込まれ、欠失、帯電領域
現像（ＣＡＤ）損失、又は側方帯電導電性と呼ばれる二
次的な印刷品質欠陥を引き起こすのである。本発明の目
的は、感光体における添加剤の汚れを防止して、光導電
部材の表面から添加剤薄膜を取り除き、埋め込まれた粒
子によって生じる印刷品質欠陥を防止することにある。

【０００３】一定の印刷モード及び／又は単一通路明彩
色プリンタにおける材料処理能力状態（即ち、処理能力
は、高い比率の材料が添加されて現像剤ハウジングから
除去されるとき、又は５パーセントより大きいカラー面
積有効範囲が生じるときに、発生する）は、放電領域現
像（ＤＡＤ）のトナー添加ステアリン酸亜鉛（ＺｎＳ
ｔ）による感光体の薄膜形成を可能とし或いは促進する
ことになる。このような薄膜が３層画像プッシュ欠陥の
原因である。画像プッシュ欠陥は、（１）カラー画像が
黒色ハウジングを通過して移動されるときにおけるもの
であり、ＺｎＳｔ薄膜が存在してトナーと感光体の間に
おける摩擦係数を減少させるとき更に悪化されることに
なるものと、（２）滑り易いＺｎＳｔ薄膜による感光体
における摩擦係数の損失に起因する黒色現像サイクルの
間のカラートナーの運動とに拠るのである。

【０００４】タンゲ(Tange) らの米国特許第４，９４
５，３８８号明細書は、残留黒色トナーを取り除くため
に転写プロセスなくしてカラー現像装置が作動されると
きに黒色トナーのみの画像が感光体の表面へ定期的に転
写されるように成した、感光体からカラー画像を清掃す
るための方法並びに装置を説明している。黒色トナーの
みの画像は、機械の立上りにおいて、更に一定枚数のコ
ピーの後において感光体に対して定着される。

【０００５】図１は、本発明の創案の機構を組み込んで
いる印刷機の概略的な図面である。

【０００６】図２は、フリッカ棒材を備えた複式の絶縁
清掃ブラシ・システムの概略図である。

【０００７】図３Ａは、トナー添加剤粒子と接触するブ
ラシ繊維の概略図であり、図３Ｂは、ブラシの繊維先端
に付着した黒色トナーの概略図であり、図３Ｃは、ブラ
シ繊維がトナー添加剤粒子と接触する際においてブラシ
の繊維先端に付着した黒色トナー及びエアロシルの概略
図である。

【０００８】図４は、感光体の表面におけるクリーナブ
ラシのトナー補給画像領域の概略図を示している。

【０００９】ここで、表示内容が本発明の実施例を説明
する目的のものであって同者を限定するものではない図
面に注目すると、図１において示される複写機において
採用された様々な処理部が簡単に説明されることにな
る。

【００１０】本発明が有益な用途を見出す複写機は、光
導電面及び導電的な光透過基質から成る光導電体ベルト
１０という形態を有して、帯電部Ａ、露光部Ｂ、現像部
Ｃ、転写部Ｄ、定着部Ｅ及び清掃部Ｆを通過して運動す
るように装架されるように成した帯電保持部材を利用し
ている。ベルト１０は、矢印１６の方向に運動し、運動
通路の廻りに配設された様々な処理部を逐次通過するよ
うにしてその連続的な部分を前送りする。ベルト１０
は、複数のローラ１８、２０及び２２の廻りに巻き込ま
れ、前者のローラはドライブローラとして使用されるこ
とが可能であり、後者のローラは感光体ベルト１０の適
切な緊張を準備するために使用されることが可能であ
る。モータ２３は、ローラ１８を回転させて、ベルト１
０を矢印１６の方向へ前送りする。ローラ１８は、ベル
ト駆動装置のような適切な手段によってモータ２３に連
結される。

【００１１】図１を更に参照して理解され得るように、
初めに、ベルト１０の連続的な部分が帯電部Ａを通過す
る。帯電部Ａにおいて、参照番号２４で概略的に示され
たスコロトロン、コロトロン又はディコロトロンのよう
なコロナ放電発生装置は、高くて均一な正の電位又は負
の電位まで選択的にベルト１０を帯電させる。コロナ放
電発生装置２４を制御するためには、当該分野において
周知であるいかなる適当な制御装置が採用されることも
可能である。

【００１２】次に、感光体表面の帯電部分は、露光部Ｂ
を通過するように前送りされる。露光部Ｂにおいて、均
一に帯電した感光体即ち帯電保持面１０は、レーザ・ベ
ースの入力及び／又は出力走査装置２５に対して露光さ
れ、帯電保持面は走査装置からの出力に従って放電され
ることになる。当該走査装置は、３層レーザ式のラスタ
ー出力スキャナ（ＲＯＳ）であることが望ましい。結果
としての感光体は、画像領域の外側における感光体の部
分に対応する帯電縁部ばかりでなく、帯電領域画像と放
電領域画像の両者をも包含する。［高電圧潜像は、正
（＋）に帯電した黒色トナーによって現像され、帯電領
域現像（Ｃｈａｒｇｅ Ａｒｅａ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅ
ｎｔ：ＣＡＤ）と呼ばれることになる。低電圧潜像は、
負（−）の帯電カラートナーによる放電領域現像（Ｄｉ
ｓｃｈａｒｇｅ Ａｒｅａ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ：
ＤＡＤ）において現像される。］

【００１３】初めに一定の電圧まで帯電された感光体
は、或る電圧レベルへの暗減衰を経験することになる。
露光部Ｂにおいて露光されると、それは、ゼロ近くま
で、又は画像の明彩色（即ち、黒色以外のカラー）部分
における地電位まで放電される。感光体は、背景（白
色）の画像領域においても部分的に放電される。露光部
を通過した後、感光体は、２つの画像に対応し画像領域
の外側における帯電縁部にも対応する帯電領域及び放電
領域を包含する。

【００１４】現像部Ｃにおいて、参照番号３０で概略的
に示された現像システムは、静電潜像と接触するように
して現像剤物質を前送りする。現像システム３０は、第
１及び第２の現像剤装置３２及び３４を含んで成る。現
像剤装置３２は、１対の磁気ブラシ・ローラ３５及び３
６を包含するハウジングを含んで成る。これらのローラ
は、現像剤物質４０を感光体と接触するようにして前送
りし、放電領域画像を現像する。具体例としての現像剤
物質４０は、負に帯電したカラートナーを包含する。電
気的なバイアスは、現像剤装置３２に対して電気的に接
続される電源４１を介して達成される。ＤＣバイアス
は、電源４１を介してローラ３５及び３６に対して印加
される。

【００１５】現像剤装置３４は、１対の磁気ブラシ・ロ
ーラ３７及び３８を包含するハウジングを含んで成る。
これらのローラは、現像剤物質４２を感光体と接触する
ようにして前送りし、帯電領域画像を現像する。具体例
としての現像剤物質４２は、帯電領域画像を現像するた
めに正に帯電した黒色トナーを包含する。適切な電気的
バイアスは、現像剤装置３４に対して電気的に接続され
る電源４３を介して達成される。ＤＣバイアスは、バイ
アス電源４３を介してローラ３７及び３８に対して印加
される。

【００１６】感光体の表面において現像された複合画像
は正と負の両方のトナーから構成されるので、負又は正
のいずれかの所望の極性のコロナ放電を使用して基質に
対して効果的に転写されるようにトナーを調整するた
め、転写に先行するコロナ放電部材５６が準備される。

【００１７】基質即ち支持材料から成るシート５８は、
示されていない供給トレーから転写部Ｄへ前送りされ
る。シートは、これもまた示されていないシート給紙装
置によってトレーから給紙されて、転写部Ｄへ前送りさ
れるのである。転写の後、シートは、矢印６２の方向に
おいて定着部Ｅへ移動し続けることになる。

【００１８】定着部Ｅには、参照番号６４で概略的に示
され、転写されたトナー粉末画像をシートに対して永続
的に定着させることになる定着器アセンブリが包含され
る。好ましくは、定着器アセンブリ６４には、トナー粉
末画像が定着ローラ６６と接触するようにして、バック
アップ・ローラ６８と加圧係合されることになる加熱定
着ローラ６６が包含される。このようにして、トナー粉
末画像は、シートに対して永続的に定着されるのであ
る。

【００１９】定着の後、コピー用紙は、示されていない
キャッチ・トレーへ案内されるか又は、結束、針綴じ、
照合等を行う製本仕上げ部へ案内され、オペレータによ
って機械から取り除かれることになる。代替的に、当該
シートは、両面印刷トレー（示されていない）へ前送り
されることも可能であり、そこから処理装置へ戻されて
第２面のコピーを受けることになる。先導縁部から追従
縁部への反転及び奇数回のシートの逆転は、概してコピ
ーのための第２面の提示のために必要とされる。しか
し、補足的な情報或いは第２の色情報の形態にあるオー
バーレイ情報がシートの第１面において所望されるなら
ば、先導縁部から追従縁部への反転は要求されない。当
然ながら、両面印刷又はオーバーレイ・コピーのための
シートの復帰は、手動で為されることも可能である。

【００２０】各々のコピーが形成された後において感光
体ベルト１０の表面に残っている残留トナー及び異物
は、ブラシ清掃システム７０によって清掃部Ｆにおいて
除去されることが可能である。

【００２１】ここで、清掃ブラシ・システムを示してい
る図２が注目される。繊維ブラシ８２は、クリーナハウ
ジング８４の中において配置される。繊維９０は、清掃
ローラ８６によって支持される感光体１０の表面に接し
て回転する。複式の絶縁繊維ブラシ８２は、対向する方
向８７、８８において回転する。これらの絶縁繊維ブラ
シ８２が帯電棒材（又はフリッカ棒材）８０に当たって
摩擦するとき、生起される摩擦電気的な帯電は、帯電棒
材及び繊維の選択に応じて正（＋）又は負（−）のいず
れかのトナーの一方を誘引して保持することになる。本
発明のシステムの場合、帯電棒材８０（例えばテフロン
(teflon)) に当たって摩擦する単繊維のブラシ繊維９０
は、高い負（−）の電場を産み出すことによって、正
（＋）の黒色トナーを誘引し保持する。選択される繊維
ブラシ材料（例えばカネカロン(kanecaron))及びフリッ
カ棒材（又は帯電棒材）（例えば、テフロンによって形
成される）８０を使用することにより、正の黒色トナー
は、ブラシ繊維の先端に保持される。ブラシ繊維９０か
ら異物を取り除くためには、空気負圧装置８９が使用さ
れる。

【００２２】代替的に、高い正（＋）の帯電を産み出す
繊維と棒材の異なった組合せは、負（−）の形式のカラ
ートナーを誘引して保持することになる。画像プッシュ
欠陥が生起されることになる特定の印刷モードは、カラ
ートナーのみが使用されていて、添加剤（ＺｎＳｔ）が
優先的に現像される場合におけるカラー監視モードの間
におけるものである。

【００２３】ここで、図３Ａ、図３Ｂ及び図３Ｃの各図
が注目される。図３Ａは、感光体を清掃する典型的な様
式において発生することを示している。ブラシ繊維９０
は、当該表面と接触する感光体１０に接して回転すると
き、添加剤粒子１００（例えばＺｎＳｔ）を塗り付ける
という傾向を有する。その塗り付けは、添加剤粒子に乗
り上げるときのブラシ繊維９０の回転の運動量の力によ
って生じる。正に帯電したトナーを清掃ブラシ８２の繊
維先端へ付加して（図３Ｂを参照）、添加剤の汚れを回
避し、添加剤薄膜の盛上りを制御するという本発明は、
図３Ｂ又は図３Ｃにおいて示されるような以下の方式の
一方において遂行可能なものである。図３Ｂでは、如何
にして（正の）黒色トナー１１０が繊維９０の先端に付
着して、個々の繊維９０と感光体１０の表面との間に一
種の緩衝を準備し、それによって繊維９０が回転する際
にブラシ繊維が添加剤粒子１００を塗り付けることを防
止するということが示されている。図３Ｃは、（正の）
黒色トナー１１０及びエアロシル粒子１２０のブラシ繊
維９０への付着を示している。エアロシル粒子１２０
は、感光体１０の表面から添加剤粒子１００（例えばＺ
ｎＳｔ）の薄膜を研削する。

【００２４】ここで、本発明の固有の主題事項に注目す
ると、黒色トナー処理能力を監視するための制御プロセ
スが、図４において示されている。図４で示されたよう
に、黒色トナーの質量は、線パターンにおいて画像領域
１５０内に配置される。黒色トナーを備えたこの画像領
域１５０は、クリーナブラシのトナー補給領域と呼ばれ
る。画像領域内におけるトナーの線パターンは、ジップ
・トナー線１４５と呼ばれる。ジップ・トナー線１４５
は、８ピクセル続いて８ピクセル離間する線パターンを
形成して、画像領域のほぼ４０％の面積有効範囲を提供
することになる。プロセス制御パッチ１４０は、文書間
領域（即ち非画像領域）の中において存在する。本発明
では、クリーナブラシの表面における黒色トナーの質量
が許容限度以下へ降下した後、プリンタは、ブラシのト
ナー補給手順に入って、内部側の１４インチの黒色トナ
ー欠乏画像の結像を開始することになる。非転写画像
（狭隘な黒色線）は、クリーナへ移ることになる。トナ
ーの補給は、クリーナブラシの表面における黒色トナー
の質量が上限に達するまで継続する。ブラシのトナー欠
乏状態に応じて、トナーの総て又は一部が繊維に対して
付着されることになる。当該機械が通常の運転を再開
し、ブラシは、黒色トナーを放棄し始めることになる。
このプロセスは、周期的なものであり、無制限の体積ま
で継続されることが可能である。このプロセスは、クリ
ーナブラシのトナー補給即ちＣＢＲと呼ばれる。プロセ
スの方向は矢印１６によって示され、感光体の縁部は参
照番号１７０によって示され、基盤ストリップは参照番
号１６０によって示されている。

【００２５】カラー監視印刷モードの間において、カラ
ー現像及び用紙供給のシステムを周期的かつ自動的に切
り、黒色現像システムを入れて、転写先行、転写及び清
掃先行の各ディコロトロンを調節し、ジップ・トナー
（線パターン）形式の文書における黒色のみの画像形成
を開始するのである。用紙供給を欠いて、選択されたデ
ィコロトロンの処理を利用すれば、非転写トナーは、ク
リーナブラシによって感光体から完全に除去される。ブ
ラシ繊維の表面に生起された負の電位は、この間にクリ
ーナに対して提示される低電圧の帯電黒色トナーを誘引
して保持することによって、更新可能なブラシ調整状態
を準備することになる。

【００２６】エアロシル／ステアリン酸亜鉛の薄膜形成
を防止するため、本発明のクリーナブラシのトナー補給
（ＣＢＲ）プロセスにおいては、クリーナに対して送付
される黒色トナーの近似比率を印刷枚数の関数として追
跡する制御アルゴリズムが使用される。トナー消耗重量
を引いた処理能力が所定の限界に達すると、制御装置
は、クリーナブラシにトナーを補給するトナー補給ルー
チンを規定することになる。

【００２７】その基本の方程式は： Ｍｂ＝Ｍｂｎ−（ｘｘｘ）Ｎｐ＋（ｙｙｙ）Ｐｉ＋５（ｙｙｙ）Ｐｍ であり、Ｍｂは、１０分の１ミリグラムで示されるクリ
ーナブラシにおける黒色トナーの質量である。Ｍｂは、
０から３００００まで変化するように許容されることに
なる。Ｎｐは、クリーナブラシが回転している間のピッ
チの数値であり、（ｘｘｘ）は、トナーの移動速度の傾
きを示すことになる不揮発性メモリ（ＮＶＭ）の変数で
ある。（ｘｘｘ）についての初期値は、３０である。最
大範囲は、０−２５５ということになる。Ｐｉは、２＊
＊１８ピクセル（即ち、２の１８乗）を単位として示さ
れる画像領域における黒色ピクセル計数である。（ｙｙ
ｙ）は、送付された黒色トナーをクリーナブラシが保持
する場合の効率を示すことになるＮＶＭ変数である。
（ｙｙｙ）についての初期値は、２２である。最大範囲
は、１−２５５ということになる。Ｐｍは、２＊＊１８
ピクセルを単位として示される文書間領域におけるピク
セル計数である。当該トナーは転写されないので、それ
は５倍される。これ故、ピクセル当りでクリーナへ達す
るトナーの量は転写画像領域からクリーナへ達するもの
のほぼ５倍なのである。

【００２８】Ｍｂは、ブラシにおけるトナーの仮定飽和
質量である３００００において上限を定められることに
なる。（ｙｙｙ）Ｐｉ＋５（ｙｙｙ）Ｐｍが（ｘｘｘ）
Ｎｐより小さいとき、Ｍｂは、下限（ｚｚｚ）に達する
まで減分されることになる。この下限は、０と３０００
０の間にあるＮＶＭ変数ということになる。その初期値
は、１５０００となる。

【００２９】当該下限に達すると、プリンタは、印刷プ
ロセスを中断し、デッド・サイクルに強いて、以下のよ
うな機能を遂行させることになる。カラー・ハウジング
は標準的な３層式静電状態を維持するようにして入れた
ままにされ、黒色ハウジングが点けられることになり、
転写先行シールド電圧、転写電流及び清掃先行電流は固
有の一時的なＮＶＭ選択可能値となるように設定され、
用紙の送りが禁止されることになり、３層式静電状態は
維持され、１４インチの黒色トナー欠乏文書が実行され
ることになる。各々の黒色トナー欠乏文書に関し、Ｍｂ
は、（ｙｙｙ）Ｐｉまで増分されることになる。これ
は、Ｍｂが３００００の上限に等しくなるまで継続する
ことになる。実行時間正方向送りピクセル計数及びＩＲ
Ｄ制御は、このルーチンの間におけるトナーの配給に関
して保持されることになる。黒色トナー欠乏画像の指定
枚数を完了した後、追加の１つのベルト清掃サイクル
が、機械を通常の運転モードへ復帰させる前に実行され
ることになる。静電状態がその実行の間維持されること
になるので、サイクル・アップ収束の必要は全く無いこ
とになる。

【００３０】Ｍｂは、通常の３層の黒色監視モード又は
カラー監視モードの実行時間以外の状態においては、増
分されることも減分されることもないことになる。総て
のピクセル計数及びピッチ計数は、診断、ＴＸＣ（全体
のゼログラフィ収束）、ＴＣ（トナー濃度）調節、静電
状態調節及びサイクル・アップの間においては、一時停
止されることになる。このルーチンは通常の３層の黒色
監視モード又はカラー監視モードの実行の間においての
み呼び出されるであろうことが留意される。

【００３１】新規製造機に関して、或いは新しいクリー
ナブラシが当該電場において装着されるとき、ブラシの
完全なトナー補給が必要とされることになる。トナー補
給モードにおける印刷のプログラム可能枚数（１０、２
０、３０、４０又は５０）を実行して、Ｍｂｎ変数を３
００００に設定するためには、新しい診断ルーチンが要
求されることになる。この診断ルーチンに関しては、３
層モードが使用されることになる。その他の総ての制御
条件は、実行時間ルーチンと同一であることになる。

【００３２】これらのプロセスの本発明において使用さ
れる方法は負に帯電した薄膜粒子を引き付ける黒色（即
ち正の）のトナーに関して説明されているが、本文にお
いて説明された方法は、負（−）のトナーのためのもの
として逆転可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の創案の機構を組み込んでいる印刷機
の概略的な図面である。

【図２】 フリッカ棒材を備えた複式の絶縁清掃ブラシ
・システムの概略図である。

【図３】 Ａはトナー添加剤粒子と接触するブラシ繊維
の概略図である。Ｂはブラシの繊維先端に付着した黒色
トナーの概略図である。Ｃはブラシ繊維がトナー添加剤
粒子と接触する際においてブラシの繊維先端に付着した
黒色トナー及びエアロシルの概略図である。

【図４】 感光体の表面におけるクリーナブラシのトナ
ー補給画像領域の概略図を示している。

【符号の説明】

１０ 光導電体ベルト、１８，２０，２２ ローラ、２
３ モータ、２４ コロナ放電発生装置、３０ 現像シ
ステム、３２，３４ 現像剤装置、３５，３６，３７，
３８ 磁気ブラシ・ローラ、４０ 現像剤物質、４１
電源、４３ 電源、５８ シート、６４ 定着器アセン
ブリ、６６ 定着ローラ、６８ バックアップ・ロー
ラ、７０ ブラシ清掃システム、８２ 絶縁繊維ブラ
シ、８４ クリーナハウジング、８６ 清掃ローラ、８
９ 空気負圧装置、９０ ブラシ繊維、１００ 添加剤
粒子、１１０ 黒色トナー、１２０ エアロシル粒子、
１３０ＭＡＣパッチ、１３１，１３２ パッチ、１３３
文書間領域、１４０ 制御パッチ、１４５ ジップ・
トナー線、１５０ 画像領域、１７０ 感光体縁部

フロントページの続き (72)発明者 キップ・エル・ジャグル アメリカ合衆国 ニューヨーク州 14609 ロチェスター ウエストチェス ター アベニュー 243 (72)発明者 ダニエル・ダブリュー・マクドナルド アメリカ合衆国 ニューヨーク州 14502 ファーミントン マルベリード ライブ 206 (72)発明者 ロビン・イー・バーマン アメリカ合衆国 ニューヨーク州 14623 ロチェスター イーストスクワ イアドライブ＃４ 59 (72)発明者 カール・ビー・ハーウィッチ アメリカ合衆国 ニューヨーク州 14625 ロチェスター エリソンヒルズ ドライブ 18 (56)参考文献 特開 平２−173766（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−51187（ＪＰ，Ａ) 実開 昭55−48171（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03G 13/01 G03G 15/01 - 15/01 117 G03G 21/10

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 感光体上に現像された粒子が第１の極性
   の粒子とこの粒子とは逆の極性を有する第２の粒子から
   なる現像剤によって少なくとも２つの異なった色の画像
   を感光体に現像する現像剤装置と、その画像を転写する
   ためにシートを転写部へ送る給紙装置とを有する印刷機
   において、感光体に接触して配置されたクリーナブラシ
   によって感光体上の粒子による汚れと粒子薄膜の盛り上
   がりを防止し、現像剤中の第１の極性の現像粒子を補充
   するクリーナブラシによる現像粒子の補充方法であっ
   て、 給紙装置と転写部と２つの異なった色の現像剤装置の一
   つへの給電を断ち、 感光体上の画像域における潜像を記録し、 前記給電を絶った一つの現像剤装置以外の他方の現像剤
   装置によって、記録された感光体上の画像域における潜
   像を前記第１の極性の粒子によって現像し、 前記第１の極性の粒子を感光体上からクリーナブラシに
   付着せしめ、 感光体上に残留した第２の極性の粒子をクリーナブラシ
   によって除去するクリーナブラシによる現像粒子の補充
   方法。