JPH08227255A - 電子写真記録装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】ブラシがどのトナーと摩擦しても同一の極性と
なるような帯電特性を有するようにブラシの表面処理を
行ったものを清掃手段に用いる。 【効果】感光体や中間転写体が汚染されることがないた
め、常に汚れのない良好な画像を印刷することができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子写真法によって画
像を記録するプリンタ，複写機，ＦＡＸ等の電子写真記
録装置に係り、同装置内の清掃手段に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子写真法によってカラー画像を得る複
写機やプリンタ等の電子写真記録装置が広く用いられて
いる。この記録装置による画像の印写方法は、一様に帯
電した感光体表面を画像情報に基づいて露光することに
よって印写レベルと非印写レベルからなる静電潜像を形
成し、その静電潜像を現像して画像を得る方法（二レベ
ル印写方式）が一般に用いられている。この印写方式に
よってフルカラー画像を得るためには、帯電，露光，現
像を４回繰り返す必要がある。

【０００３】この方法よりもさらに印写速度を大きくす
ることや、記録装置を小型にすることを目的として、１
回の露光で二つの印写電位レベルと非印写電位レベルか
らなる静電潜像を形成し、二色分の現像を行う方法（三
レベル印写方式）が米国特許第4,078,929 号に示されて
いる。この方法は、帯電器によって一様に感光体表面を
帯電させた後、画像情報に基づいて変調された光を感光
体に照射することによって、三レベルの電位からなる静
電潜像を形成する。静電潜像の電位は、露光装置によっ
て露光されずに初期帯電電位が維持される部分、強く露
光されて感光体表面電位が低くなる部分、及び、弱く露
光されて感光体表面電位が初期帯電電位のほぼ中間値と
なる部分からなる。この静電潜像を一つの現像装置には
正帯電するトナーを収容し、もう一方の現像装置には負
帯電するトナーを収容した二つの現像装置を用い、適切
な現像バイアス電圧を現像ロールに印加して、静電潜像
を現像してカラー画像を得る。なお、弱く露光されて感
光体表面電位が初期帯電電位の中間値となる部分は、ど
ちらのトナーも付着しない部分（背景部）である。感光
体上にトナー像が形成された後、帯電器によってトナー
の極性をそろえ、転写器によってトナー像を記録媒体
（カット紙，連続紙，ＯＨＰシート等）上に転写する。
その後、定着装置で熱によってトナー像を記録媒体上に
溶着する。このようにして記録媒体上に二色の印写画像
を得る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】三レベル印写方式の特
徴は、１回の露光によって二色分の潜像を形成すること
ができるので、一色機と同一の印写速度で位置ずれのな
い二色印写が可能となることである。その半面、互いに
異なる極性を有する二色のトナーを用いて現像するた
め、記録媒体にトナー像を転写する前にはトナーの帯電
極性を揃える必要がある。感光体上のトナー帯電極性を
反転させることは、コロナ放電によってトナーに電荷を
付与するによって可能となる。帯電極性が揃った感光体
上のトナーを記録媒体上に転写する場合、感光体上のト
ナーのすべてが記録媒体上に転写されず、感光体上には
わずかな量のトナーが残留する。そのトナーを除去する
手段として、電気的にバイアスされたブラシを感光体面
を摺擦することによって除去する清掃手段がよく用いら
れている。この清掃手段は、ブラシと金属ロールとブレ
ードから構成される。ブラシに吸着したトナーは、バイ
アス電圧が印加された金属ロールがブラシと接触するこ
とによって金属ロール表面に吸着し、さらに金属ロール
表面に接する位置に配置されたブレードで掻き落され
る。

【０００５】互いに異なる帯電極性を有するトナーを用
いて画像を得る装置に用いられる清掃手段の一例とし
て、特開平3−181982 号公報に示される例がある。これ
には、正帯電トナー用と負帯電トナー用の清掃手段を備
えた電子写真記録装置が示されている。この例では二つ
の清掃手段にそれぞれ異なる極性の電圧を印加して感光
体表面を清掃している。転写前のトナー帯電が十分に行
われていれば、転写後に感光体表面に残るトナーの極性
は揃っており、一つの清掃手段で清掃することが可能な
はずである。しかし、ブラシと金属ロールとの接触が１
回だけでは、トナーの帯電極性が揃っていても、清掃時
にブラシに付着したトナーのすべてが金属ロール表面に
吸着せず、少量のトナーはブラシに付着したままであ
る。それでも、ブラシと金属ロールが２〜３度接触する
ことによって、ブラシに付着したトナーは金属ロール表
面に吸着する。現像時に異なる帯電極性のトナーを用い
た場合、すべてのトナーが金属ロール表面に吸着する前
に、転写前帯電によって極性が反転したトナーがブラシ
と摩擦帯電して、帯電極性が現像時の極性になり、感光
体表面に戻ることがある。上記公報のように二つの清掃
手段があれば、感光体表面に戻ったトナーは第２番目の
清掃手段で回収される。第２番目の清掃手段での清掃前
に感光体上に存在しているトナーの量は少量であるの
で、金属ロールとブラシの接触が１回であっても、すべ
て清掃手段に回収される。しかし、清掃手段を二つ有す
ることは電子写真記録装置の容積が大きくなること、コ
ストがかかるという問題がある。

【０００６】本発明の目的は、感光体表面からトナー像
を転写した後に感光体表面に残留したトナーを確実に回
収して、トナーが感光体表面に逆戻りすることのない清
掃手段を提供することにある。

【０００７】さらに、感光体表面のトナー像を中間転写
体上に転写した後、中間転写体上のトナー像を記録媒体
上に転写する方式の電子写真記録装置において、上記清
掃手段と同様の手段を用いて中間転写体を清掃する場
合、中間転写体上に残留したトナーを確実に回収して、
トナーが中間転写体表面に逆戻りすることのない清掃手
段を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】現在主流である二レベル
印写方式でカラー画像を得る場合は、各色の現像性能が
均一であることが必要であるため、トナー間の帯電列は
ゼロに等しい。したがって、従来の清掃手段のブラシを
用いていれば、ブラシと複数色のトナーが摩擦してもト
ナーの帯電極性が反転することはなかった。三レベル印
写方式でカラー画像を得る場合は、現像時に正及び負の
帯電極性を有する複数色のトナーを用いるので、トナー
間においても帯電列が存在する。清掃手段のブラシとト
ナーを互いに摩擦して帯電するが、その場合、ブラシは
どのトナーと摩擦しても同一の極性に帯電する特性を有
する必要がある。

【０００９】そこで、転写後に感光体上に残留したトナ
ーを確実に回収する清掃手段を提供するために、ブラシ
がどのトナーと摩擦しても同一の極性となるように帯電
性を有するようにブラシの表面処理を行ったものを用い
る。

【００１０】

【作用】トナー像を記録媒体上に転写した後に感光体上
に残留したトナーは、バイアス電圧が印加された清掃手
段のブラシによって回収される。その際にブラシはトナ
ーを摺擦するので摩擦帯電する。ブラシとトナーの摩擦
帯電列がすべてのトナーにおいて同一であるので、トナ
ーの帯電極性が反転することはない。そのため、ブラシ
表面に付着したトナーが感光体表面や中間転写体表面に
戻ることがなく、常に良好な画像を得ることができる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の実施例を図１ないし図４を用
いて説明する。

【００１２】電子写真記録装置によってフルカラー画像
を印写する場合には、ホストコンピュータから画素毎の
画像情報を電子写真装置に送信して全体の画像を形成す
る。個々の印写画素は、白（Ｗ），マゼンタ（Ｍ），赤
（Ｒ），緑（Ｇ），シアン（Ｃ），青（Ｂ），黄
（Ｙ），黒（Ｋ）の８種類の色で印写される。中間色
は、Ｍ，Ｃ，Ｙの間に適当なトナー混合比を設定するこ
とによって表現できる。

【００１３】図４は本発明による電子写真装置の説明図
の一例である。

【００１４】第一感光体１０の周囲には回転方向に沿っ
て、第一帯電手段１１，第一主露光手段１２，第一現像
手段１３，第二現像手段１４，第一トナー付着量センサ
１５，補助露光手段１６，第一転写前帯電手段１７，第
一除電手段１８，第一清掃手段１９が配置されている。

【００１５】同様に、第二感光体２０の周囲には、第二
帯電手段２１，第二主露光手段２２，第三現像手段２
３，第四現像手段２４，第二トナー付着量センサ２５，
第二転写前帯電手段２７，第二除電手段２８，第二清掃
手段２９が配置される。

【００１６】ホストコンピュータから送られた画像信号
は８種の基本色データと中間調データからなっている。
中間調データとは、各トナーの付着量を表すデータと、
露光時の静電潜像電位を決定するデータである。静電潜
像電位は、露光時の露光量を変化させることによって決
定される。露光量と露光後の静電潜像電位との関係は、
あらかじめ使用する感光体と光学系を用いて測定してお
き、第一主露光手段１２、及び、第二露光手段２２内の
露光量演算手段にメモリされている。

【００１７】図３は、一回の露光で二色分の画像データ
を感光体上に記録する場合における静電潜像の電位図を
表している。感光体表面には、初期帯電電位Ｖ１が維持
される部分，弱露光されて表面電位がＶ２になる部分，
強露光されて表面電位がＶ３になる部分がある。適切な
現像バイアス電位Ｖｂ１とＶｂ２を設定して現像を行
い、トナー像を得る。露光後の表面電位がＶ２の部分は
トナーが付着しない画像の背景部になる。露光後の表面
電位がＶ１とＶ３の部分にはトナーが最も多く付着す
る。フルカラーで画像を印写する場合には、第一感光体
１０と第二感光体２０表面に露光する時の露光量を変化
させて感光体の表面電位をＶ１〜Ｖ３の範囲に設定し、
現像手段によって感光体上に適切な量のトナーを付着さ
せて画像を得る。

【００１８】第一感光体１０に近接する第一現像手段１
３と第二現像手段１４とに収容されているトナーは、
Ｍ，Ｃ，Ｙのいずれか２種であり、その一方は正帯電ト
ナーであり、他方は負帯電トナーである。本実施例で
は、第一現像手段１３には正に帯電するＭトナーを含む
現像剤を収容し、第二現像手段１４には負に帯電するＣ
トナーを含む現像剤を収容している。なお、現像剤は従
来から用いられている１成分現像剤、または、２成分現
像剤のいずれでもよい。第一トナー付着量センサ１５で
トナー量を検出すれば、その結果に基づいた画質制御を
行うことができる。

【００１９】本方法では、同一の画素に２種のトナー
（Ｃ，Ｍ）を付着させることができないので、青（Ｂ）
を表現できない。しかし、２種のトナーは互いに帯電極
性が異なるので、隣接した画素に２種のトナーを付着さ
せた後、第一感光体１０の表面の電荷を適当に除去（ま
たは減少）することによって、トナー自身が有する電荷
による静電力によって混合させることができる。その方
法として、補助露光手段１６を用いて光を第一感光体１
０表面に照射して、感光体上の電荷を除去（または減
少）して、２種のトナーを混合させ青（Ｂ）を表現する
方法などが考えられる。

【００２０】補助露光手段１６として、第一主露光手段
１２と同様に、レーザ光源，レンズ系，ポリゴンモータ
からなる光学系やＬＥＤアレイ等が挙げられる。

【００２１】補助露光後、２種のトナーの帯電極性を転
写前帯手段１７により一方の極性に揃え、コロナ帯電器
３４を用いて静電力によってトナーを中間転写体４０上
に転写する。中間転写体４０に転写する前にトナーの帯
電極性を変えることは、感光体上のトナーにコロナ放電
することで達成できる。コロナ放電には、直流のコロナ
放電と交流のコロナ放電がある。放電によってトナーに
電荷を与えるためには、直流のコロナ放電が不可欠であ
る。直流のみでも十分にトナーの帯電極性を反転させる
ことが可能であるが、直流に交流電流を畳上させたコロ
ナ放電であると、より効率よくトナーの帯電極性を反転
させることができる。

【００２２】中間転写体４０にトナー像を転写した後、
第一感光体１０の表面は第一除電手段１８で除電され、
第一清掃手段１９によって清掃される。

【００２３】図１は第一清掃手段１９の断面図を示して
いる。１はブラシ、２は金属ロール、３はブレード、４
はスクリュー、５はＭトナー、６はＣトナーである。本
実施例では、Ｍトナー５の帯電極性を正から負に反転さ
せる場合について示す。中間転写体４０にトナー像が転
写された後、第一感光体１０表面には少量のＭトナー
５、及びＣトナー６が残留している。清掃手段へのトナ
ーの回収効率を向上させるため、ブラシ１は第一感光体
１０の進行方向と逆方向に回転させる。ブラシ１は、電
圧源によって第一感光体１０の表面電位よりも正となる
電位になるようにバイアスされている。第一感光体１０
表面に残留しているＭトナー５、及びＣトナー６はブラ
シ１に吸着して、第一感光体１０表面は清掃される。ブ
ラシ１は回転する金属ロール２と接しており、金属ロー
ル２はブラシ１よりも正となる電位にバイアスされてい
る。ブラシ１に吸着したトナーは金属ロール２表面に吸
着して搬送される。その後、金属ロール２と接している
ブレード３によってトナーは掻き落とされる。掻き落さ
れたトナーはスクリュー４が回転することによって搬送
され、廃トナー溜め（図示せず）に収納される。

【００２４】第一感光体１０表面からブラシ１に吸着し
たトナーは、ブラシ１と金属ロール２が互いに回転しな
がら接するときブラシ１から金属ロール２表面に移動す
る。トナーはブラシ１と摩擦することによって帯電し、
静電力によってブラシ１と吸着しているので、１回の接
触ではすべてのトナーがブラシ１から金属ロール２に移
動しない。ブラシ１表面に残った少量のトナーは、ブラ
シ１と摩擦して帯電する。本実施例では、現像時の帯電
極性が互いに異なるＭトナー５とＣトナー６を用いるた
め、トナー間の摩擦帯電も存在する。Ｍトナー５は転写
前帯電によって負に帯電しているが、清掃時に負帯電の
Ｃトナー６との摩擦によって負の電荷が減少し、金属ロ
ール２に吸着しにくくなる。したがった、ブラシ１とＭ
トナー５の摩擦により、Ｍトナー５の負の電荷が減少し
ないようにする必要がある。そのためには従来よりもブ
ラシ１に正帯電性の強い性質を持たせる必要がある。従
来から用いられているブラシは、アクリル，ナイロン糸
等があったが、最近はレーヨン糸を用いているものが多
い。レーヨン糸そのものは摩擦帯電性が小さいため、レ
ーヨン糸の表面に樹脂や電荷制御剤を被覆することによ
り、レーヨン糸の帯電性を向上させることができる。一
般に酸素，塩基性窒素などの置換基を含む物質を正帯電
しやすい。アクリル系樹脂にニグロシン染料，脂肪酸金
属塩などを混合させ、適当な溶媒（アセトン，ジクロロ
メタンなど）に溶かし込み、レーヨン糸表面に噴霧して
被覆させる。このようなブラシを有する清掃手段を用い
ると、第一感光体１０の表面を清掃する時にブラシ１が
正に帯電して、トナーは負に帯電するようになる。

【００２５】このようにすると、Ｍトナー５は負に帯電
した状態を維持するのでブラシ１から第一感光体１０に
戻ることがない。ここで、ブラシの電気抵抗があまり大
きすぎると、トナーとブラシとの間に作用する静電力が
強力になり、ブラシ１と金属ロール２の間にバイアス電
圧を印加しても、トナーが金属ロール２に移動しにくく
なる。一方、電気抵抗が小さすぎると、ブラシ１が有す
る電荷が消失してトナーが飛散するようになったり、電
位差が与えられたブラシ１と金属ロール２の間に放電が
発生するため、電気抵抗値は１０⁷〜１０¹⁰Ωcm 程度が
最もよい。電気抵抗値を変化させることは、レーヨン糸
に含有させるカーボン量やレーヨン糸表面の樹脂量を変
化させることによって容易に実施できる。

【００２６】以上、ブラシ１にはレーヨン糸を用いた
が、アルミニウム等の軟質の金属，金属化合物を用い
て、その表面に樹脂を被覆してもよい。

【００２７】さらに、ブラシ１から金属ロール２へのト
ナーの移動率を向上させる方法として、金属ロール２を
接地する方法がある。接地された金属ロールに電荷を有
する物質が接触すると、金属ロール中に撮像電荷が発生
して、帯電した物質が金属ロール表面に吸着する。金属
ロール２を接地すると、ブラシ１，第一感光体１０など
に負のバイアス電圧を印加する必要がある。たとえば、
ブラシ１を−３００Ｖ，第一感光体１０の基体を−６０
０Ｖに設定する。これらにあわせて、第一現像手段１
３，第二現像手段１４，コロナ帯電器３４に印加する電
位を決定する。

【００２８】第二感光体２０の周囲においても、第一感
光体１０と同様に、第二主帯電手段２１で第二感光体２
０の表面を一様に帯電させ、第二主露光手段２２によっ
てあらかじめ設定された露光量で露光する。第三現像手
段２３，第四現像手段２４に収容されているトナーは、
黒（Ｋ）トナーと黄（Ｙ）トナーの組み合わせであり、
これらは互いに混合させる必要がないため、第二感光体
２０の周囲には補助露光手段は必要としない。Ｋトナー
とＹトナーの帯電極性が互いに異なっていれば、第三現
像手段２３，第四現像手段２４に収容するトナーの色は
どちらでもよい。また、第二トナー付着量センサの動作
と作用は第一トナー付着量センサ１５と同一である。

【００２９】現像後、コロナ帯電器３５によって第二感
光体２０上のトナー像を位置ずれなく中間転写体４０表
面に転写する。中間転写体４０上のトナー像は、搬送手
段３２によって搬送される記録媒体３１(カット紙，連
続紙またはＯＨＰシート等)表面に電圧が印加された転
写ロール４１によって転写される。その後、記録媒体３
１は定着手段３７に搬送され、トナー像は熱と圧力によ
って記録媒体３１表面に定着されてフルカラー画像が完
成する。一方、第二感光体２０と中間転写体４０上に残
留したトナーは、それぞれ第二清掃手段２９，中間転写
体清掃手段４２によって清掃される。

【００３０】第二清掃手段２９，中間転写体清掃手段４
２の構造は、第一清掃手段と同様である。したがって、
第二清掃手段２９，中間転写体清掃手段４２のブラシの
材質も第一清掃手段のブラシ１と同様の性質を有する。

【００３１】ここで、清掃手段に用いるブラシ１の条件
として、ブラシ１の帯電列はすべてのトナーに対して同
一であること、つまり、どのトナーに対してもブラシが
正に帯電することが必要である。図２はブラシ１とトナ
ーの帯電列を示している。本記録装置では、正帯電トナ
ー２種（トナーａ，トナーｂ）と負帯電トナー２種（ト
ナーｃ，トナーｄ）を用いている。トナーａとトナーｂ
の帯電列がほぼ同じ、トナーｃとトナーｄの帯電列がほ
ほ同じである。したがって、帯電列の関係は図２のよう
に表すことができる。

【００３２】

【発明の効果】電気特性が異なる複数のトナーを用いて
印刷する電子写真記録装置であっても、感光体や中間転
写体の清掃の際にブラシに移動したトナーが、ブラシと
摩擦しても常に同一の極性を有することになるので、感
光体や中間転写体に逆戻りすることがなくなる。これに
より、感光体や中間転写体が汚染されることがないた
め、常に汚れのない良好な画像を印刷することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の清掃手段の断面図。

【図２】清掃手段に用いるブラシと本記録装置に用いる
トナーとの帯電列を示す説明図。

【図３】露光後の感光体の表面電位分布図。

【図４】電子写真記録装置の説明図。

【符号の説明】

１…ブラシ、２…金属ロール、３…ブレード、４…スク
リュー、５，６…トナー。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】感光体表面を一様に帯電する手段と，画像
   情報により少なくとも三レベルの潜像電位レベルを感光
   体表面に形成可能な露光手段と，前記感光体表面に形成
   された静電潜像を帯電極性が互いに異なるトナーを用い
   て現像してトナー像を形成する現像手段と，感光体上の
   トナー像を転写する中間転写体と，前記中間転写体上の
   トナー像を記録媒体上に転写する転写手段とを有する電
   子写真記録装置において、トナー像を前記中間転写体上
   に転写した後に感光体上に残留したトナーをブラシで摺
   擦しながら電気的に清掃する清掃手段であって、使用す
   るすべてのトナーに対して同一極性に帯電するブラシを
   有する清掃手段を設けたことを特徴とする電子写真記録
   装置。
2. 【請求項２】感光体表面を一様に帯電する手段と，画像
   情報により少なくとも三レベルの潜像電位レベルを感光
   体表面に形成可能な露光手段と，前記感光体表面に形成
   された静電潜像を帯電極性が互いに異なるトナーを用い
   て現像してトナー像を形成する現像手段と，感光体上の
   トナー像を転写する中間転写体と，前記中間転写体上の
   トナー像を記録媒体に転写する転写手段を有する電子写
   真記録装置において、前記中間転写上のトナー像を記録
   媒体上に転写した後に前記中間転写体に残留したトナー
   をブラシで摺擦しながら電気的に清掃する清掃手段であ
   って、使用するすべてのトナーに対して同一極性に帯電
   するブラシを有する清掃手段を設けたことを特徴とする
   電子写真記録装置。
3. 【請求項３】請求項１または２において、前記清掃手段
   は、ブラシ，前記ブラシに付着したトナーを吸着する金
   属ロール，前記金属ロールに吸着したトナーを掻き落と
   すブレード、及び、掻き落とされたトナーを回転しなが
   ら搬送するスクリューからなる電子写真記録装置。
4. 【請求項４】請求項１，２または３において、前記清掃
   手段のブラシの電気抵抗は、１０⁷〜１０¹⁰Ωcmの範囲
   にある電子写真記録装置。
5. 【請求項５】請求項１，２，３または４において、前記
   清掃手段のブラシと感光体，清掃手段のブラシと中間転
   写体とが接する位置での進行方向は、それぞれ互いに逆
   方向である電子写真記録装置。
6. 【請求項６】請求項１または２において、前記清掃手段
   を構成している金属ロールを接地する電子写真記録装
   置。