JPH01219881A - クリーニング方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、電子写真方式を用いたプリンタ及び復写殿等
の画像形成装置における像担持体のクリーニング方法及
び装置に関するものであり、特に導電性のクリーニング
ブラシを用いたクリーニング方法及び装置に関する。

［従来の技術］ 近年、レーザープリンタ等に代表されるページプリンタ
が、その静粛性、高速性、高印字品位の点等から記録装
置の主力となっている。更にこれらの記録装置において
は電子写真方式を用いて画像形成を行なうものが大部分
であり、その構成は第２図に示すように像担持体として
の感光体１を中心に配置し、その周りに帯電器２、光書
き込み装置３、現像器４、転写器５、定着器６、除電器
７、クリーニング装置８をレイアウトし、用紙カセット
９及び排紙トレイ１０を加えた形とされている。

このような記録装置における画像形成のプロセスは、ま
ず帯電器２により図中矢印爪方向に回転している感光体
１を均一に帯電させ、次に感光体１上に光書ぎ込み装置
３により画像情報に対応した静電潜像を形成した後、現
像器４により潜像のパターンに従って選択的に平均粒径
１０〜２０μｍの着色微粒子（以下トナーと称す）を感
光体上に付着させ可視像化した１変、感光体上のトナー
は用紙カセット９から給紙され、転写器５と該感光体と
の間に搬送された記録用紙１１上に転写器５の静電引力
により転写される。その俊用紙上のトナーは定着器６に
より熱又は圧力を用いて定着される。一方、転写領域を
通過した感光体１は除電器７により光又は放電を用いて
残留電荷を消滅させられ、クリーニング装置８により感
光体１上に転写されずに付着している残菌トナーを除去
して１ペ一ジ分の画像形成プロセスを終了する。

ここで残留トナーのクリーニング方法としては従来より
第３図、第４図、第５図に示すものが実用に供されてい
るものである。まず、第３図はブレードクリーニング方
法と呼ばれるもので、ウレタンゴム等の弾性部材からな
るブレード１５を感光体１０表面に所定の角度で押圧し
、トナーをは械的にかきおとすしのである。

第４図はブロアークリーニング方法と呼ばれるもので、
たとえばナイロン、アクリル等の高分子ポリマーからな
る絶縁系を生布に植毛した後、第７図に示すように接着
剤をパックコーター１８により生布の背面にコーディン
グしその後この生布をロール等に巻きつけることにより
形成されたブラシロール１３−とトナー回収用の吸収フ
ァン１７とからなっている。このブラシロール１３−は
第４図へ方向に回転する感光体１に対しブラシが接触す
る位置に配設され、たとえば図中Ｂ方向に回転すること
によりブラシが感光体を摺擦し転写後感光体上に残留付
着しているトナーＴと接触し、トナーを機械的にかきお
とす作用に加えブラシロール１３−の高速回転により摩
隙帯電を生じせしめてブラシ表面に電荷を与えトナーを
感光体上から静電的に除去するものであり、その後ブラ
シ上に付着したトナーは吸引ファン１７によりＤ方向に
搬送され図中に示さない回収トナーボックスに集められ
ることにより連続的に感光体上をクリーニングすること
が可能となるものである。

第５図は上記のブロアークリーニング方法を改良したも
のでおり、絶縁ブラシクリーニング方法と呼ばれるもの
である。この方法はブロアークリーニング方法と同様に
絶縁ブラシ１３′を用いて感光体上からトナーを除去す
るものであるが、ブラシ上に付着したトナーの回収方法
がブロアークリーニング方法とは異なるものである。す
なわち、この方法ではブラシ上に付着したトナーの回収
はたとえば、金属ロール１４をブラシに接触させてブラ
シ上に付着したトナーを金属ロール１４に付着させて回
収するというような方法が用いられるものでおり、具体
的には前記金属ロールにトナーＴの帯電極性と反対の極
性のバイアス電圧を印加することにより、静電気的な吸
引力でトナーを回収する方法や磁性粉を含有した磁性ト
ナーの場合には着磁を施したマグネットロールを前記金
属ロール内に設置することにより磁気的な吸引力でトナ
ーを回収する方法等が用いられ、ブロアークリーニング
方法の欠点である装置の大型化を防止するように改良が
加えられている。

尚、上記の金属ロール上に付着したトナーは該金属ロー
ルに接して設けられたスクレーパー１６により機械的に
かきおとされてロール上より除去・回収されるので、連
続的に感光体上をクリーニングすることが可（’＋Ｆ、
となっている。

しかしながら、このような従来のクリーニング方法にあ
ってはそれぞれ大きな問題点を有していた。まず、ブレ
ードクリーニング方法は感光体に鋭角にブレードを押圧
し機械的なかきおとし力のみによりクリーニングする４
ｆ４　造でおるため、良好なりリーニング特性を得るた
めにはブレードを高い圧力で感光体上へ押圧しなければ
ならない。ところが、このような状態でクリーニングを
繰り返すとトナーが除去されるだけでなく、感光体表面
がブレードに１習隙されることにより徐々に削られてい
くため、感光体の損傷が激しく、その長寿命化において
、大きな障害となる。これに対してブロアークリーニン
グや絶縁ブラシクリーニングのような絶縁ブラシを用い
る方法によれば、ブレードクリーニング法はど感光体の
損傷は激しくないが、絶縁ブラシを高速で回転させて感
光体、トナー、ハウジング部材等との摩擦帯電によりブ
ラシに電荷を与え、トナーとの静電的吸引力を利用して
クリーニングする方法のため、やはりある程度の感光体
の損傷は避けられず、感光体の大きな寿命向上は望めな
い。また、ブラシを高速回転さ°ぜるだめのメカニズム
が必要となるため、その弁部品点数が増加してコストア
ップとなり、加えて騒音の発生、その対策というわずら
れしい問題も発生する。更にブラシに付着したトナーが
遠心力により周囲に飛散して薇内汚染の原因となるとい
う問題もある。

第６図はこれらの点を解決したクリーニング方法として
導電性ブラシを用いたものである。このクリーニング方
法は導電性繊維からなるクリーニングブラシに、たとえ
ば正の直流バイアス電圧を印加し転写後感光体上に残留
する負帯電性トナーをクリーニングするというものであ
り、配色縁ブラシを高速回転することによりブラシに摩
擦帯電電荷を与え、トナーを静電気的に感光体から除去
する方法に比べて導電性ブラシにバイアス電圧を印加す
るだけで残留トナーを除去することができるので、ブラ
シの回転数を低くすることが可能となり、感光体の寿命
向上をはじめ上記した種々の問題点を解決できるクリー
ニング方法である。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、上述した導電性クリーニングブラシにバ
イアス電圧を印加したクリーニング方法はすぐれたクリ
ーニング方法であるにもかかわらず、実用に供するため
には更に以下に述べるような問題点を有している。すな
わち、たとえば、負帯電性トナーを使用したプロセスの
場合について述べると、第６図に示すように正規現像、
反転現像にかかわらず感光体上に現像により付着したト
ナーは負の帯電電荷を維持したまま転写域に到達し、そ
こで、正コロナ放電により正に帯電させられた記録用紙
上に静電気的に付着される。この時感光体上には転写さ
れなかったトナーが残留することは避けられず、これら
のトナーの一部は転写の正コロナの影響を受けて逆に正
極性に帯電してしまう。この様子を示したのが、第８図
であり、トナーの帯電極性と個数分布をグラフ化したも
のである。図から明らかなように現像復員の極性を有し
ていたトナーの一部が転写後圧極性に反転してしまい、
結果として感光体上には正に帯電したトナーと負の電荷
を維持したままのトナーの２種類のトナーが混在した状
態となる。従ってこの状態で正の電圧を印加された導電
性クリーニングブラシでクリーニングを行なっても正に
帯電したトナーはクリーニングすることができず、クリ
ーニング不良が発生してしまう結果となる。

そこで、良好なりリーニングを行なうためには転写の際
にトナーが正に帯電しないように転写の条件を設定する
ことが必要となるが、この条件の設定は転写が放電とい
う極めて不安定な現象を手段として用いているため、非
常にむづかしい。また、トナーの帯電極性の逆転は転写
コロナが紙を通してリークすることにより発生するもの
であるが、この転写コロナのリーク現象は高湿環境下で
記録用紙が吸湿して電気抵抗が減少するほど激しくなり
逆極性すなわち、正極性に帯電するトナーの個数は低湿
環境下に比べて著しく増大する。その結果、低湿下にお
いてトナーと逆極性すなわち正極性で最適化されたある
バイアス電圧をクリーニングブラシに印加することによ
り、良好なりリーニングが可能となっていたのにもかか
わらずひとたび環境条件が変化してしまえばトナーの極
性が移行するに追従して前記バイアス電圧の極性及び絶
対値の最適値も変化してしまうので、−度条件設定を行
なっても環境が変わるごとにクリーニング条件を変化さ
せなければならない。しかしながら、この条件を環境条
件に応じて可変にするためには絶えず周囲の環境状態を
測定し設定条件にフィードバックをかける機構が必要と
なり、装置の複雑化及びコストアップを招くという実用
上大きな問題を有していた。

本発明はこのような従来の問題点に着目してなされたも
のでおり、従来の導電性ブラシクリーニングの有してい
た間匡を解決し環境の変化によってもクリーニング性能
が低下することがなく、環境依存性のないクリーニング
方法及び装置を提供することを目的としている。

また、本発明の弛の目的は感光体の損傷を低減しその寿
命を向上させることができるクリーニング方法及び装置
を提供することにおる。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は像担持体上の静電潜像を着色微粒子を用いて現
像し、次いで被転写材上に該着色微粒子を転写する方式
の画像形成装置における転写後に残留している着色微粒
子のクリーニング方法であって、前記像担持体上に残菌
する着色微粒子に直流コロナ放電を施すことにより該着
色微粒子の帯電極性を一定にし、その後前記直流コロナ
放電の極性と逆極性のバイアス電圧を印加した導電性ク
リーニングブラシによって前記像担持体上を摺擦するこ
とにより該像担持体上の残留着色微粒子を除去すること
を特徴とする。

また、本発明は像担持体に静電潜像を形成し該静電潜像
を着色微粒子を用いて現像し、次いで被転写材上に該着
色微粒子を転写することにより画像形成を行なう画像形
成装置において、転写後に前記像担持体上に残留する着
色微粒子の帯電極性を一定にする直流コロナ放電手段と
、前記残留着色微粒子を除去するための導電性クリーニ
ングブラシとを備え、前記導電性クリーニングブラシに
前記着色微粒子の帯電極性と反対極性のバイアス電圧を
印加することを特徴とする。

［作用］ 転写後感光体上に残留するトナーはクリーニング前の直
流コロナ帯電により一定極性にされた後、ブラシロール
が回転することにより導電性クリーニングブラシと接触
し機械的なかきとり力を受けると共に、該直流コロナの
極性と反対極性のバイアス電圧を導電性クリーニングブ
ラシに印加することによりブラシ表面に静電的に吸着さ
れて感光体上から除去される。

更にブラシ上に付着したトナーはブラシに印加する電圧
と同極性でかつ絶対値の大きな電圧を印加された金属ロ
ールの表面に静電的に吸着され、更に金属ロールに接触
したスクレーパーにより機械的に金属ロールからかきあ
とされることにより連続的に感光体上のクリーニングが
なされる。

［実施例］ 以下、本発明を図面に基づいて詳細に説明する。

第１図はこの発明の一実施例を示す図である。１は感光
体でアルミニウムの素管に単層あるいは多層に感光材料
を均一に塗布したものであり、その表面は、コロナ放電
等の手段により帯電された後光を照射されることにより
キャリア対と呼ばれるホールとエレクトロンのペアが発
生し、感光材料の層内を電界の方向に従って移動し表面
電荷を中和する性質を有するものである。２は感光体の
表面を帯電させる帯電器、３は画像情報に従って感光体
に光を照射させる光書き込み装置、４は感光体にトナー
を付着させる現像器、５は感光体上に付着したトナーを
記録用紙に転写させる転写器、１２は転写後窓光体上残
留トナーを帯電させる帯電器（以下プリチＸ・−シャー
と記Ｖ）でおり、同時に感光体上の電荷を消却するため
の除電器７をブリチャージャーの背面にＣ２けている。

８はナイロン、アクリル、レーヨン、ポリカーボネート
、ポリエステル、ポリビニル等の高分子繊維にカーボン
を所定量含有させたフィラメントからなるクリーニング
ブラシ１３とクリーニングブラシに付着したトナーを回
収する回収ロール１４と回収ロールに付着したトナーを
機械的にかきおとすスクレーパー１６とからなるクリー
ニング装置である。

６は記録用紙上にトナーを永久固着するためのローラか
らなる定着器である。

以上の構成を基に一例として負帯電性トナーと負帯電性
有機感光体（以下ＯＰＣと称す）を用いた反転現像プロ
セスにおける本発明のクリーニングプロセスについて述
べる。

まず、帯電器２によりＯＰＣの表面が負に帯電された後
、光書き込み装置３により光を照射し光が照射された部
分の電荷は消却され照射されなかった部分の電荷は残留
することにより静電潜像と呼ばれる電荷のパターンが形
成される。

静電潜像は現像器４内で攪拌されて負に摩擦帯電したト
ナーがＯＰＣ上に付着することにより可視像化されるが
、ここでは現像器内の現像ロール４ａにＯＰＣの帯電極
性と同極性のバイアス電圧を印加しているためトナーは
ＯＰＣ上の電荷が消却した部分に付着して現像（反転現
像）がなされる。

現像されてＯＰＣ上に付着したトナーは転写器５の正（
重性トナーにより正に帯電された記録用紙１１に静電転
写され、記録用紙上のトナーは定着器６により固着され
て１ペ一ジ分の画像情報が得られる。

一方転写ｔｉｏｐｃ上には転写されなかったトナーＴが
残留することは避けられず、このトナーＴはブリチャー
ジャー１２の負極性コロナ放電等の手段により強制的に
負に帯電される。ここで同時にＯＰＣも負に帯電される
が、ブリチャージャー１２の背面に設けられた除電器７
により帯電と同時に光が照射されて表面電荷がすみやか
に消滅させられる。一方トナーＴはそれ自体感光性を有
しないため光が照射されても帯電電荷は除かれず負電荷
がそのまま保持される。

次いで、ＯＰＣ上でブリチャージャー１２により強制的
に負に帯電されたトナーＴは感光体１０回転によりブラ
シ近傍に移動してくるが、ここでは導電性ブラシ１３ａ
が図中Ｂ方向に回転してＯＰＣ上を摺擦するためブラシ
に接触したトナーＴは、ブラシロールを介して導電性ブ
ラシに正のバイアス電圧が印加されていることにより、
ブラシ表面に静電気的に吸着されてＯＰＣ上から除去さ
れる。更にブラシ表面に付着したトナーは負電荷を保持
しているため、正極性でブラシよりも大きなバイアス電
圧を印加された回収ロール１４により静電的に吸着され
て回収され図中Ｃ方向に移動することにより、スクレー
パー１６で機械的にかきおとされる。

ここで本発明に用いられるクリーニングブラシはその抵
抗値が１０１〜１Ωより小さくなるとブラシにバイアス
電圧を印加した時、ブラシから電荷がリークしてトナー
の電荷を中和してしまうため、ブラシとトナーとの間に
静電引力が働かなくなり、トナーの除去ができなくなっ
てしまう。また、ブラシの抵抗値が１０４ＭΩより大き
くなると、ブラシ自体が絶縁性になってしまい、ブラシ
にバイアス電圧を印加してもブラシに電荷を生じること
ができず、ｉ〜ルナ−除去することができなくなってし
まう。

従って本発明のクリーニング方法に用いられるクリーニ
ングブラシとしてはその抵抗値が１０１〜１０４ＭΩの
範囲にあるものが望ましい。

実施例１ 第１表に示すプロセス条件に基づぎ、画像形成及び感光
体のクリーニングを行ない、本発明のクリーニング方法
の評価を行なった。尚、クリーニング性の評価は第２表
に示す基準に従って行なった。ナイロンにカーボンを含
有させた電気抵抗が１０３ＭΩのクリーニングブラシ及
び回収ロールにそれぞれ＋３００Ｖ、＋７００Ｖのバイ
アス電圧を印加した状態で環境条件及びプリチャージ電
流を変化させて画像形成及び（盛光体のクリーニングを
行なったところ、第３表に示す結果を得た。

表から明らかなように、プリチャージを行なった後バイ
アス電圧を印加した導電性ブラシを用いてクリーニング
を行なえば全環境下において常に良好なりリーニングか
行なえることがわかった。

実施例２ 実施例１に対し、クリーニングブラシ及び回収ロールに
印加するバイアス電圧をそれぞれ＋５００Ｖ、＋１１０
０Ｖに変更した条件下でクリーニングテストを行なった
結果、第４表に示す結果を得た。実施例１と同様、全環
境下において常に良好なりリーニングが行なえることが
わかった。

実施例３ クリーニングブラシ及び回収ロールに印加するバイアス
電圧をそれぞれ＋３００Ｖ、＋７００Ｖに設定し、１０
’Ｃ／２０％ＲＨ〜３５°Ｃ／８０％ＲＨの環境下にて
クリーニングブラシの抵抗値を変化させてクリーニング
テストを行なった。尚、クリーニング性の評価は第２表
に示す基準に従つて行なった。クリーニングブラシの抵
抗値の変化はブラシの材料であるナイロンに含有させる
カーボンの川を変化させることにより行なった。結果は
第５表に示す通り抵抗値が１０＝〜１０４ＭΩの範囲に
おるクリーニングブラシを用いることにより全環境下に
おいて良好なりリーニングが行なえることがわかった。

実施例４ 実施例３に対し、クリーニングブラシ及び回収ロールに
印加するバイアス電圧をそれぞれ＋５００■、＋１１０
０Ｖに変更した条件下でクリーニングテストを行なった
結果、第６表に示す結果を得た。実施例３と同様に抵抗
値が１０１〜１０４ＭΩの範囲にあるクリーニングブラ
シにバイアス電圧を印加してプリチャージを行なうこと
により全環境下において良好なりリーニングが行なえる
ことがわかった。

以上のように本発明のクリーニング方法によれば環境の
変化に対してトナーの帯電電荷の極性や大きさが変化し
た場合でも、クリーニング前に再度感光体上の残留トナ
ーに対して帯電処理を施すことによりその帯電極性を一
定にした後クリーニングを行なうため、環境の変化によ
ってもクリーニング特性が低下することがなく、全環境
下にて同一条件で常に安定したクリーニングを行なうこ
とが可能となる。

［発明の効果］ 以上述べたように本発明によればクリーニング前にあら
かじめトナーの極性を一定に統一した後、トナーと反対
極性のバイアス電圧が印加された導電性のクリーニング
ブラシによりＤ電気的にクリーニングすることにより全
環境下において、クリーニング条件の設定値を変更する
ことなく常に安定したクリーニング性能を維持すること
が可能となる。

加えて本発明は機械的なかぎおとし力や摩擦帯電による
静電気力を利用するクリーニング方法に比べ、積極的な
放電手段とバイアス電圧を利用するクリーニング方法の
ためブラシロールの回転数やブラシフィラメントの植毛
密度及び太さを小さくすることができ、その結果感光体
やブラシの損傷を低減し寿命を向上できる上、回転系の
メカニズム設計の点においても大きな長所を有すること
はいうまでもない。

第１表 第２表 第３表 ブラシ　　　＋３００　Ｖ 回収ロール　＋７００　Ｖ 第４表 ブラシ　　　＋５００Ｖ 回収ロール　＋１１００Ｖ 第５表 ブラシ　　　＋３００Ｖ 回収ロール　＋７００Ｑ 第６表 ブラシ　　　＋５００Ｖ 回収ロール　＋１１００Ｖ

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例を示す概略図、第グラフで
ある。 １・・・像担持体 ２・・・帯電器 ３・・・光古き込み装置 ４・・・現像器 ５・・・転写器 ６・・・定着器 ７・・・除電器 ８・・・クリーニング装置 ９・・・用紙カセット １０・・・排紙トレイ １１・・・記録用紙 １２・・・ブリチャージャー １３・・・クリーニングブラシ １４・・・回収ロール １５・・・クリーニングブレード １６・・・スクレーパー １７・・・吸引ファン １８・・・バックコーター 第１図 ′１ＪｚＵＩＪ 舅７図 −ン

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. （１）像担持体上の静電潜像を着色微粒子を用いて現像
   し、次いで被転写材上に該着色微粒子を転写する方式の
   画像形成装置における転写後に残留している着色微粒子
   のクリーニング方法であつて、前記像担持体上に残留す
   る着色微粒子に直流コロナ放電を施すことにより該着色
   微粒子の帯電極性を一定にし、その後前記直流コロナ放
   電の極性と逆極性のバイアス電圧を印加した導電性クリ
   ーニングブラシによって前記像担持体上を摺擦すること
   により該像担持体上の残留着色微粒子を除去することを
   特徴とするクリーニング方法。
2. （２）転写後像担持体上の残留電荷を除去する工程を更
   に含む特許請求の範囲第１項に記載のクリーニング方法
   。
3. （３）前記残留電荷を除去する工程が光照射によるもの
   である特許請求の範囲第２項に記載のクリーニング方法
   。
4. （４）前記像担持体上に残留する着色微粒子に直流コロ
   ナ放電を施すのと同時に前記像担持体に光照射を行なう
   特許請求の範囲第１項に記載のクリーニング方法。
5. （５）前記導電性クリーニングブラシは電気抵抗が１０
   ＾１〜１０＾４ＭΩであることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載のクリーニング方法。
6. （６）前記導電性クリーニングブラシにより除去された
   着色微粒子を回収ロールにより回収する特許請求の範囲
   第１項記載のクリーニング方法。
7. （７）前記クリーニングブラシと回収ロールには前記直
   流コロナ放電の極性と逆極性のバ イアス電圧を印加することを特徴とする特許請求の範囲
   第６項記載のクリーニング方法。
8. （８）前記回収ロールには前記クリーニングブラシと同
   極性かつ、絶対値の大きなバイアス電圧を印加すること
   を特徴とする特許請求の範囲第７項記載のクリーニング
   方法。
9. （９）像担持体に静電潜像を形成し該静電潜像を着色微
   粒子を用いて現像し、次いで被転写材上に該着色微粒子
   を転写することにより画像形成を行なう画像形成装置に
   おいて、転写後に前記像担持体上に残留する着色微粒子
   の帯電極性を一定にする直流コロナ放電手段と、前記残
   留着色微粒子を除去するための導電性クリーニングブラ
   シとを備え、前記導電性クリーニングブラシに前記着色
   微粒子の帯電極性と反対極性のバイアス電圧を印加する
   ことを特徴とする画像形成装置におけるクリーニング装
   置。
10. （１０）前記導電性クリーニングブラシに付着した着色
    微粒子を回収するための回収ロールが更に設けられてい
    る特許請求の範囲第９項記載のクリーニング装置。
11. （１１）前記回収ロールには前記導電性クリーニングブ
    ラシに印加されるバイアス電圧と同極性であり、かつ絶
    対値の大きいバイアス電圧が印加されている特許請求の
    範囲第１０項記載のクリーニング装置。