JPH0962161A - 電子写真装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明の目的は、著しい低湿環境や高湿環境が
発生する地域・季節・室内空調条件下にあっても、「残
像現象」の発生を抑え、印刷結果の品質を保証できる使
用環境範囲を拡大することのできる電子写真装置を提供
することにある。 【構成】印刷画像生成の為、繰り返しトナー像が形成さ
れるトナー受容体を備え、概トナー受容体のクリーニン
グを行いながら画像生成を行う電子写真装置において、
トナー受容体周囲の雰囲気環境の低湿側・高湿側への変
化に伴い、概トナー受容体のクリーニング行程の回数・
時間を変更できるように構成するか、或いは概トナー受
容体と概トナー受容体のクリーニング装置の相対速度を
変更できるようにする事による達成される。 【効果】「残像現象」の発生を抑え、印刷結果の品質を
保証できる使用環境範囲を拡大することのできる電子写
真装置を提供する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電子写真装置に係り、特
に感光体上のクリーニング特性を向上させた電子写真装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子写真複写機や電子写真プリンタのよ
うな電子写真装置は、感光体や中間転写媒体上にトナー
像を形成し、そのトナー像を記録紙上に転写した後、感
光体や中間転写媒体上の残留トナーをクリーニングし、
再度次の印刷プロセスを繰り返す。

【０００３】ところで、従来の電子写真装置では使用環
境に応じて現像バイアス等の印写プロセスの条件を変更
することが考えられており、クリーニング装置でも周囲
の環境に応じて相対速度を変えるものが特開平4−29283
号公報に開示されており、又周囲の環境に応じてブレー
ドクリーニング手段を用いて押し付け時間を変えてクリ
ーニングするものが特開平1−255878 号公報に開示され
ている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前記したような、電子
写真装置内雰囲気を感光体ベルト，現像器，転写ドラ
ム，転写ローラ，クリーニングブラシ等への印加電圧を
補正するような手段を持たせた電子写真装置において
も、環境の変化による帯電性能や電気抵抗の変動をある
程度補正することはできるが、現状において市場で販売
している機種での印刷画質の品質と発生環境を調査した
結果、北米での冬の室内環境や南米での夏の環境では、
現行機種による前記の様な補正制御手段では追従できな
いような、長期的且つ著しい低湿環境や高湿環境が発生
し、そのため、次ページの画像上へ前ページのクリーニ
ング不足により発生した残留トナーによる画像が重な
り、２ページ分の画像が重なって見えるという「残像現
象」と呼ばれる印字欠陥が発生する場合があることがわ
かった。

【０００５】現状では、この問題を回避するために、電
子写真装置の使用環境範囲をこの問題の発生しない範囲
に規定している。すなわち、上記したような地域・季節
・室内空調条件によっては、印刷結果の品質を保証でき
ない環境が多発する恐れが有る。

【０００６】本発明の目的は、著しい低湿環境や高湿環
境が発生する地域・季節・室内空調条件下にあっても、
「残像現象」の発生を抑え、印刷結果の品質を保証でき
る使用環境範囲を拡大することのできる電子写真装置を
提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、印刷画像生成
の為、繰り返しトナー像が形成される感光体や中間転写
媒体であるトナー受容体のクリーニング装置の制御を、
環境状態に応じて従来のようにクリーニング装置とトナ
ー受容体との相対速度を可変したり、トナー受容体の回
転回数又はクリーニング装置の動作時間も制御する構成
としたものである。

【０００８】

【作用】湿度センサ等にて測定した雰囲気環境条件、或
いはそれらによって変動する感光体ベルト・現像器・転
写ドラム・転写ローラ・クリーニングブラシ等の電気抵
抗の変動結果を基に、感光体ベルト・現像器・転写ドラ
ム・転写ローラ・クリーニングブラシ等への印加電圧を
補正する手段を設けると共に、センサにて測定した結
果、これらの手段で補正しきれないような著しい低湿
や、著しい高湿の雰囲気環境を検出した場合には、残留
トナーのクリーニング行程でのクリーニング回数を増加
させたり、クリーニング行程の時間の延長化を行うよう
に構成することにより、クリーニング力の強化を行い、
残留トナーを減少させる。

【０００９】

【実施例】本発明を適用した電子写真方式カラープリン
タの構成例の断面図を図１に示す。ベルト状の感光体で
構成された感光体ベルト１と、感光体ベルト１上にトナ
ー像を現像する為のイエロー・マゼンタ・シアン（色の
３原色）・黒色の４色分の現像器２Ｙ・２Ｍ・２Ｃ・２
Ｋと、感光体ベルト１上に現像された１色〜４色分のト
ナー像が繰り返し転写されて重ねられカラートナー像を
形成する中間転写媒体である転写ドラム３と、紙カセッ
ト４から給紙された記録紙９が転写ドラム３上に来た時
に、転写ドラム３上へ記録紙を当接するように回動し、
転写ドラム３上の１色〜４色分のトナー像を記録紙９上
に再転写する転写ローラ５と、記録紙９に転写しきれな
かった転写ドラム３上の残留トナー１０を清掃する中間
転写体クリーニング装置としてクリーニングブラシ６が
設けられている。又本装置内には温湿度センサ１２が設
けられており、この検出結果が図示していない制御部に
入力され現像器２や露光装置８及びクリーニング装置等
の制御を行っている。さらに本装置の外側には、操作ス
イッチ１３が設けられ、ここから、前記制御部に種々の
制御指令を設定することができるように構成してある。

【００１０】また、本図では、感光体ベルト１の下側に
転写ドラム３に感光体ベルト１上のトナー像を転写した
後、感光体ベルト上に残留するトナーを清掃する感光体
クリーニング装置としてクリーニングブレード７が設け
られている。このクリーニングブレードの代わりに転写
ドラム清掃用に設けているクリーニングブラシ６と同じ
ものを設けても良いことは云うまでもない。なお、本実
施例の場合、感光体クリーニング装置は、感光体ベルト
に常時接触させクリーニング動作を行わせている。これ
に対して、クリーニングブラシ６は、通常の場合、転写
ドラム３上のトナー像が４色分重ね終わって記録紙９上
へ転写されるまで、そのトナー像を乱さぬ為に転写ドラ
ム３上から離れているが、記録紙９に転写した後のクリ
ーニング行程時に転写ドラム３上に当接し、転写しきれ
なかった残留トナー１０を掻き取る構成としている。

【００１１】ここで、何等かの理由で、転写ドラム３上
のトナー像を記録紙９上に再転写する行程での効率が低
下したり、感光体ベルト１上にトナー像を現像する４色
分の現像器２Ｙ・２Ｍ・２Ｃ・２Ｋの現像量が増大した
りすると、転写ローラ５での記録紙上への再転写行程後
の残留トナー１０が増加し、クリーニングブラシ６によ
る残留トナー１０の掻き取り行程で全残留トナー１０を
掻き取りきれず、その未クリーニングトナーによる画像
が、引き続き転写ドラム３上に作像されつつある次のペ
ージの画像に重なり、残像という現象となって現われて
しまう場合がある。

【００１２】これらの問題の原因である、転写ドラム３
上から記録紙９上への転写時の効率低下や、感光体ベル
ト１上へのトナー像の現像量が増大する理由は、主にそ
の電子写真装置周辺の雰囲気環境の湿度によって、トナ
ー・感光体・転写ドラム・転写ローラ・クリーニングブ
ラシなどの電気抵抗の変動やそれに伴う帯電効率の変動
によるものである。

【００１３】これらの変動に対して、一般的にはこれら
の状態を直接的或いは間接的に検知するセンサを電子写
真装置内に設けて、その測定結果を基に制御部で感光体
ベルト１，現像器２Ｙ・２Ｍ・２Ｃ・２Ｋ，転写ドラム
３，転写ローラ５，クリーニングブラシ６等への印加電
圧を補正するような手段を持つ場合が多い。

【００１４】まず、転写ドラム上のトナー像を記録紙上
に再転写する行程で効率が低下する原因を図２を用いて
説明する。

【００１５】図２は転写ドラム上のトナー像が記録紙に
転写される様子を表わした原理図である。転写ドラム３
は半導電性のゴムから成り、感光体ベルト１から転写さ
れたトナー像１１が付着している。トナー像１１には、
搬送されてきた記録紙９が転写ローラ５によって押し付
けられている。この時、転写ローラ５には、トナー像１
１を記録紙９上に転写するための電界を発生する為に、
一定の直流電圧が印加されている。

【００１６】ここで、転写ローラ５に印可される直流電
圧の最適値を考える。トナー像１１を転写ドラム３上か
ら記録紙９上へ転写する為の力Ｆは、転写ドラム３と記
録紙９との間に働く電界Ｅと、その間に存在するトナー
像１１の持つ電荷量ｑとによって、Ｆ＝ｑＥの式に従っ
て発生する。従って、転写ドラム３と記録紙９との間に
働く電界Ｅと、トナー像１１の持つ電荷量ｑが、共に十
分な値を持たないと十分な転写力Ｆが得られず、転写効
率が低下する。また、トナー像１１の持つ電荷量ｑが低
い場合には、現像時点で過剰なトナー量が現像されてし
まい、記録紙に転写される時点での転写しなければなら
ないトナー量が増加し、これも転写効率の低下につなが
る。

【００１７】更に、逆に転写ドラム３と記録紙９との間
に働く電界Ｅと、トナー像１１の持つ電荷量ｑのいずれ
かが、必要以上の値を超えても、転写効率は低下する。
転写ドラム３と記録紙９との間に働く電界Ｅが強すぎる
場合とは、転写ドラム３と記録紙９との間の距離が一定
である本モデルでは、転写ローラ５に印可される直流電
圧Ｖが高いことを意味し、この場合には直流電圧Ｖの電
荷が、トナー像１１の持つ逆極性の電荷を中和・低減し
てしまい、転写効率が低下する。また、トナー像１１の
持つ電荷量ｑが強すぎる場合には、トナー像１１の持つ
電荷量の発生する電位により、電界Ｅを中和・低減して
しまい、やはり転写効率が低下する現象が発生する。

【００１８】ところが、トナーの持つ電荷量ｑは、現像
剤中のキャリア粒とトナー粒の摩擦帯電により発生し、
トナーの絶縁抵抗により保持されている静電現象である
ため、雰囲気の湿度による影響度が非常に高い。

【００１９】また、電界Ｅは転写ローラ５に印可される
直流電圧Ｖと転写ドラム３に帯電している電位との電位
差によって発生するが、転写ローラ５と転写ドラム３と
の間には、トナー像１１と記録紙９とが、その体積抵抗
に見合った電圧分担をしており、反面、記録紙９とトナ
ー像１１も、体積抵抗の湿度への依存度が非常に高いた
め、記録紙９と転写ドラム３間の電界Ｅの状態の、環境
によっての変移は、把握が非常に困難な状態となってい
る。

【００２０】湿度センサにより各部に与える印可電圧を
補正するような構成をとった場合の転写効率の測定結果
を図５に示す。

【００２１】湿度センサや電流量の状態をチェックしな
がら、各部に与える印可電圧を補正するような構成をと
ったとしても、その組み合わせはかなりの数に登り、か
つ経過時間毎にも変動するものである為、すべてを満足
する補正制御は非常に困難である。

【００２２】転写効率が低下すると、転写ドラム３上に
残る残留トナー１０が増加するため、クリーニング行程
でのトナー回収が間に合わず、その結果として、次ペー
ジの画像上へ、前ページのクリーニング不足により発生
した残留トナーによる画像が重なり、２ページ分の画像
が重なって見えるという「残像現象」と呼ばれる印字欠
陥が発生する。

【００２３】クリーニング行程でのクリーニング動作の
原理は、図２において、回転するクリーニング用ブラシ
６へトナー電荷と逆極性の直流電圧を印加しながら、転
写ドラム３上へ接触させ、残留トナー１０を掻き取りな
がら、クリーニングブラシ６側へ静電吸引する。このと
き、クリーニング用ブラシ６へ印加する直流電圧は高い
ほど効率がよいが、あまり上げすぎると、転写ドラム３
自体に電荷を帯電させてしまい、次ページでの作像を妨
げる為、やはり、適正点が存在する。

【００２４】湿度による転写率低下の問題に対し、温度
・湿度センサを機内に設置し、測定した結果を基に、感
光体ベルト・現像器・転写ドラム・転写ローラ・クリー
ニングブラシ等への印加電圧を補正する手段を設けた場
合の転写効率は前述した通りであるが、その時の残像現
象の発生の状態は表１に示すような結果となった。

【００２５】

【表１】

【００２６】次ページでの残像発生の有無を表わすと、
表１に示すように、湿度が３０〜７０％ＲＨの場合に
は、通常の１回のクリーニングでも残像の発生は確認で
きなかったが、その外の範囲では残像現象が発生する。
但し、２回のクリーニングを行うと、残像発生を抑える
事ができた。

【００２７】本実施例の電子写真装置は、図３又は図４
に示すフローチャートのように、転写ドラム３周囲の雰
囲気環境の変化に伴い、通常の転写ドラム３上の残留ト
ナークリーニング行程（転写ドラムが１回転する間）に
加え、１回多くのクリーニング行程（転写ドラムが２回
転する間をクリーニング工程とする）を実施する。すな
わち、転写ドラムの回転回数又はクリーニングに費やす
時間、を増加させるように構成している。

【００２８】詳細には、温湿度センサ１２にて測定した
結果を基に、感光体ベルト・現像器・転写ドラム・転写
ローラ・クリーニングブラシ等への印加電圧を補正する
手段を設けると共に、温湿度センサ１２にて測定した結
果、３０％ＲＨを下回るような低湿や、７０％ＲＨを上
回るような高湿の雰囲気環境への変化を検出した場合に
は、制御部１４で判断し、残留トナーのクリーニングプ
ロセスのクリーニング回数を増加し、クリーニングブラ
シの接触する時間を増加させ、残留トナーを減少させて
いる。

【００２９】なお、図３では単にクリーニング時に転写
ローラの回転数を増加させたフローチャートであるが、
図４に示すように、相対速度（クリーニングブラシの回
転速度を上げて）を変化させた場合を追加したものであ
る。すなわち、温湿度センサ１２にて測定した結果を基
に、感光体ベルト・現像器・転写ドラム・転写ローラ・
クリーニングブラシ等への印加電圧を補正する手段を設
けると共に、温湿度センサ１２にて測定した結果、３０
％ＲＨを下回るような低湿や、７０％ＲＨを上回るよう
な高湿の雰囲気環境への変化を検出した場合には、制御
部１４で判断し、残留トナーのクリーニングプロセス時
に、クリーニングブラシの回転速度を２倍とし、且つ清
掃期間を転写ドラムが２回転する間にしている。転写ド
ラムを２回転する代わりに転写ドラムの回転速度を半速
に低下させても同様の効果が得られる。なお、転写ドラ
ムの回転速度を変えることは転写ドラム表面速度とクリ
ーニングブラシの回転速度との相対速度が変化はしてい
るが、クリーニングブラシの回転数を上げる場合に比べ
て相対速度の変化は、小さいためここでは区別して説明
しているものである。即ち、転写ローラの速度を１／２
下げることは単位時間あたりのクリーニングブラシの接
触する時間を増加させているもので、または、相対速度
を変化させることはクリーニング時の摺擦力を増加させ
ることになる。

【００３０】また、雰囲気環境の影響はその雰囲気中で
の経過時間にも影響される為、クリーニング行程強化の
判断の境界条件で、誤判断をする恐れもある為、残留ト
ナーのクリーニングプロセス変更を、手動でも強制選択
できる、図１に示すような操作スイッチ１３を備えても
よい。

【００３１】更に、本発明の実施例では、転写ドラム上
から記録紙上への転写時の事象を捉え説明したが、感光
ドラム上から転写ドラム上への転写時にも同様な現象が
発生する為、感光ドラム上の残留トナーのクリーニング
時にも、感光体クリーニング行程へ同様に行うことがで
きる。

【００３２】即ち、感光体ベルト下部に設けている感光
体クリーニング装置（図１ではクリーニングブレードで
あるが転写ドラムのクリーニング装置と同様回転するク
リーニングブラシを設けているものとして説明する）
は、常に感光体ベルトに接触させた状態体である。即ち
感光体ベルトが回動している間は常にクリーニングして
いるものである。そのため、前記温湿度センサが所定の
範囲を越えて、本発明を清掃を行う場合、帯電から現像
までの工程を１回休止して、清掃工程を新たに追加する
ように工程変更の制御をすることによって実現できるも
のである。

【００３３】なお本発明では、感光体にベルト状感光体
を用いたがドラム状感光体であっても良く、転写ドラム
も転写ベルトとしても良いことは云うまでもない。

【００３４】

【発明の効果】以上のように本発明は、センサ等にて測
定した結果を基に、感光体ベルト・現像器・転写ドラム
・転写ローラ・クリーニングブラシ等への印加電圧を補
正するような手段を持たせても追従できないような著し
い低湿環境や高湿環境が発生する環境にあっても、クリ
ーニング不足により発生する、１ページ前の画像が重な
って見えるという「残像現象」の発生を抑え、印刷結果
の品質を保証できる使用環境範囲を拡大することのでき
る電子写真装置を提供する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の電子写真装置の断面図。

【図２】転写ドラム上のトナー像が記録紙に転写される
様子を表わした原理図。

【図３】本発明の一実施例の電子写真装置の制御フロー
図。

【図４】本発明の他の実施例の電子写真装置の制御フロ
ー図。

【図５】湿度により各部に与える印可電圧を補正した場
合の転写効率の測定結果。

【符号の説明】

１…感光体ベルト、３…転写ドラム、６…クリーニング
ブラシ、１２…温湿度センサ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐々木 暁 茨城県日立市東多賀町一丁目１番１号 株 式会社日立製作所電化機器事業部多賀本部 内 (72)発明者 須崎 正史 茨城県日立市東多賀町一丁目１番１号 株 式会社日立製作所電化機器事業部多賀本部 内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】回動する感光体と、前記感光体上に記録す
   べき静電潜像を形成する光学系と、前記静電潜像をトナ
   ーにより顕像化しトナー像を形成する現像器と、前記ト
   ナー像を転写する記録媒体と、前記記録媒体に転写した
   後、前記感光体上に残留するトナーを清掃するクリーニ
   ング装置を備えた電子写真装置において、前記感光体の
   周囲の雰囲気環境を検出する検出器と、前記検出器の出
   力が所定範囲を越えたときに前記クリーニング装置と前
   記感光体との相対速度及び、前記クリーニング装置の動
   作時間、又は前記クリーニング装置の動作中の前記感光
   体の回転回数を可変制御する制御部を備えたことを特徴
   とする電子写真装置。
2. 【請求項２】請求項１において、前記感光体の周囲の雰
   囲気環境の変化に伴う、前記クリーニング装置の動作時
   間、又は前記クリーニング装置の動作中の前記感光体の
   回転回数の変更指示を外部から入力する入力手段を備え
   た事を特徴とする電子写真装置。
3. 【請求項３】請求項１又は２において、前記感光体の周
   囲の雰囲気環境の変化とは、一般的な事務室の温湿度か
   ら略３０％ＲＨを下回るような低湿側への変化である電
   子写真装置。
4. 【請求項４】請求項１又は２において、前記感光体の周
   囲の雰囲気環境の変化とは、一般的な事務室の温湿度か
   ら略７０％ＲＨを上回るような高湿側への変化である電
   子写真装置。
5. 【請求項５】回動する感光体と、前記感光体上に記録す
   べき静電潜像を形成する光学系と、前記静電潜像をトナ
   ーにより顕像化しトナー像を形成する複数の現像器と、
   前記トナー像を一時転写し保持する中間転写媒体と、前
   記中間転写媒体上に形成されたトナー像を転写する記録
   媒体と、前記感光体上のトナー像を転写した後、前記感
   光体上に残留するトナーを清掃する感光体クリーニング
   装置と、前記中間転写媒体上のトナー像を記録媒体に転
   写した後に前記中間転写媒体上に残留するトナーを清掃
   する中間転写体クリーニング装置を備えた電子写真装置
   において、前記感光体又は中間転写媒体の周囲の雰囲気
   環境を検出する検出器と、前記検出器の出力が所定範囲
   を越えたときに前記感光体クリーニング装置と前記感光
   体との相対速度、又は中間転写体クリーニング装置と中
   間転写媒体との相対速度と、前記感光体クリーニング装
   置と中間転写体クリーニング装置の動作時間、又は前記
   感光体クリーニング装置と中間転写体クリーニング装置
   の動作中の前記感光体又は中間転写媒体の回転回数、を
   制御する制御部を備えたことを特徴とする電子写真装
   置。