(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
用紙の両面にトナー像を形成するトナー像形成手段と、
該トナー像形成手段によって用紙の両面に形成されたトナー像を同時に定着させる定着手段と、
前記トナー像形成手段と定着手段との間に介在し、定着前のトナー像を保持した用紙を案内するとともに、体積抵抗１０７Ω・cm〜１０１１Ω・cmの導電性材料からなる表面層を有する用紙搬送ロールと、
該用紙搬送ロールに付着したトナー粒子を除去するための用紙搬送ロール清掃部材を設け、
該用紙搬送ロール清掃部材の該用紙搬送ロールと接触する部位は、該用紙搬送ロールとの摩擦帯電により、前記用紙搬送ロールに付着したトナー粒子と逆の極性に帯電する材料で形成されていることを特徴とする両面記録装置。
【請求項２】
前記トナー粒子の帯電極性がプラスの場合は、前記表面層がカーボンを混入分散させた体積抵抗１０７Ω・cm〜１０１１Ω・cmの導電性フッ素系樹脂により形成され、前記用紙搬送ロール清掃部材がレーヨンまたはポリエチレンを主成分とする材料で形成されることを特徴とする請求項１記載の両面記録装置。
【請求項３】
前記トナー粒子の帯電極性がマイナスの場合は、前記表面層がカーボンを混入分散させた体積抵抗１０７Ω・cm〜１０１１Ω・cmの導電性フッ素系樹脂により形成され、前記用紙搬送ロール清掃部材がナイロンを主成分とする材料で形成されることを特徴とする請求項１記載の両面記録装置。
【請求項４】
前記用紙搬送ロールに付着したトナーを前記用紙搬送ロール清掃部材で除去するに先立ち、前記トナーにコロナ帯電を施す帯電手段を有することを特徴とする請求項１記載の両面記録装置。
【請求項５】
前記帯電手段により帯電されるトナーの帯電量の絶対値を５μＣ／ｇ〜４０μＣ／ｇに規定したことを特徴とする請求項４記載の両面記録装置。
【請求項６】
前記用紙搬送ロール清掃部材は回転可能に支持されたクリーニングブラシであるとともに、該クリーニングブラシの回転数と前記用紙搬送ロールの回転数との周速比を０．７〜２．０の範囲に規定したことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の両面記録装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トナー像形成手段によって用紙の両面に転写された未定着状態のトナー像を定着手段で同じに定着させる両面記録装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真方式は複写機やプリンタに用いられる最もよく知られた画像記録方式の１つである。特に高速印刷が望まれるラインプリンタでは、その処理すべき情報量の増大に伴い、より高速の印刷能力が望まれ、また、その画質も高品質で高精細なものが望まれている。近年では地球環境の保護のため省資源、省エネルギの考えが進み、複写機やプリンタの分野においても、両面記録(印刷)機能のニーズは高まってきている。
【０００３】
電子写真方式を用いて連続紙の両面に記録を行う構成としては、例えば米国特許第５,１７９,４１７号明細書に開示されている様に、連続紙を扱う電子写真装置を前後に並べ、この２台の電子写真装置間に用紙反転装置を設置し、連続紙の表裏印刷を行う形態が知られている。以下の説明においては、便宜上、上記形態を「タンデム印刷システム」と記載する。
【０００４】
タンデム印刷システムは、印刷速度の低下がないため、高速印刷に適しているが、その反面、２台の電子写真装置を必要とするので印刷システム全体が物理的に大きくなり、また、装置コストも高くなるという欠点がある。また、用紙へのトナー像定着を個々の電子写真装置に設けられた定着装置で行うので、消費電力の負担が大きい定着装置が２台となり省エネルギを妨げる結果となる。
【０００５】
この様な背景の中、用紙両面に同時に印刷を行う記録装置が提案されてきている。これは２台の印写装置により用紙両面に未定着トナー像を形成し、１台の定着装置で用紙両面のトナー像を同時に定着する構成となっている。この構成であれば、１台の定着装置のみで高速両面印刷が可能となる。
【０００６】
図１は両面同時定着方式のプリンタ構成を示す概略構成図である。ここでは、感光体ドラムとしてＳeＴeやＡs2Ｓe3等のプラス帯電感光ドラムとプラス帯電トナーを用いた反転現像方式の印写ユニットを用いた場合について説明する。感光体ドラム１ａにコロナ帯電器２ａによりプラス電荷を供給し、レーザ光学系やＬＥＤ等の露光部３ａにより光パターンを照射して静電潜像を形成し、現像機７ａによりトナー現像を行う。コロナ転写器４ａにより、用紙５の裏側にマイナス電荷を付与することにより、感光体ドラム１ａ上のトナー像６を用紙５上に転写する。以上を第１の印写ユニット２０とする。
【０００７】
次に、マイナス帯電のコロナ帯電器とプラス帯電のコロナ帯電器の組み合わせからなるトナー極性反転装置８により、プラス帯電トナー６の極性をマイナス極性に反転する。次に、感光体ドラム１ｂからなる第２の印写ユニット２１を用いて同様に用紙５の裏面にプラス帯電トナー像９を転写する。これにより、用紙５の表面に互いに極性の異なるトナー像６,９が形成される用紙５の両側に形成されたトナー像６、９はヒートロール方式の定着装置１０にて溶融され、用紙に固着される。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、１１は印写ユニットと定着装置の間の用紙の搬送経路に設けられた用紙搬送ロールである。用紙搬送ロール１１は連続紙の搬送方向を変更したり、用紙搬送時のバッファ機構として不可欠である。この用紙搬送ロール１１の表面は未定着トナー像と接触するため、ロール表面の汚れやそれに伴うトナー画像の乱れが問題となる。
【０００９】
上記用紙搬送ロールは、Xeikon社製プリンタDPC-1で採用されており、外部帯電器により用紙搬送ロール表面にトナーと同極性の電荷を帯電させることで、ロール表面に接触するトナーとロール表面とに電気的な反発力を生じさせ、トナーの付着を静電的に防止しているが、外部帯電器により帯電したロール表面の帯電量は必ずしも一様ではなく、トナー付着を完全に防止することは困難であり、ロール外周に清掃装置を設置している（特開平７−７２７７号公報参照）。
【００１０】
また、特願平８−２４７５９７号公報に記載された技術においては、用紙搬送ロール表面に体積抵抗１０7Ω・ｃｍ〜１０11Ω・ｃｍの導電性材料を用い、芯金にロール表面と接触する未定着トナーと同極のバイアスを印加する方法を用いており、コロナ帯電器のような外部帯電器を必要としない。このとき、用紙両面に未定着トナー像が付着していて、ロール表面の体積抵抗が高い場合、ロールとロールに接触する側の用紙の未定着トナーとの反発力が弱くなる。また、ロール表面の抵抗が１０6Ω・ｃｍよりも小さい場合、電界がロールに接触する側と反対側の用紙の未定着トナーに影響をおよぼし、反対側の用紙の未定着トナーと用紙との付着力が弱くなる。よって、ロール表面に体積抵抗１０7Ω・ｃｍ〜１０11Ω・ｃｍの導電性材料を用いている。しかし、この場合は体積抵抗１０7Ω・ｃｍ〜１０11Ω・ｃｍを得るために膜厚を極端に厚くできない。従って、付着トナーには鏡像力が働きトナーを除去しにくくなる。クリーニングブラシの回転数等を上げ、機械的な力で清掃性を向上させることも考えられるが、用紙搬送ロール表面の摩耗やクリーニングブラシによる摩擦抵抗により用紙搬送ロールと用紙との間に滑りが生じ、画質劣化の原因となる。そのため、機械的な力以外を用いて清掃効率を向上させる手段が必要とされている。
【００１１】
本発明の目的は、用紙搬送ロール表面への未定着トナーの付着による用紙搬送ロールの汚損を防止し、安定した印刷品質を長期間実現することが可能な両面記録装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、用紙の両面にトナー像を形成するトナー像形成手段と、該トナー像形成手段によって用紙の両面に形成されたトナー像を同時に定着させる定着手段と、前記トナー像形成手段と定着手段との間に介在し、定着前のトナー像を保持した用紙を案内するとともに、体積抵抗１０7Ω・ｃｍ〜１０11Ω・ｃｍの導電性材料からなる表面層を有する用紙搬送ロールと、該用紙搬送ロールとの摩擦帯電により、用紙搬送ロールに付着したトナー粒子と逆の極性に帯電する材料で形成された用紙搬送ロール清掃部材とを有することにより達成される。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を説明する。具体例を説明する前に本発明の概念を述べる。本発明は用紙搬送ロール清掃部材と用紙搬送ロールとの摩擦帯電を利用したものであり、両者の摩擦帯電により用紙搬送ロール清掃部材がマイナスに帯電すればプラス極性のトナーを用紙搬送ロール清掃部材側へ静電的に吸引することができる。この発明の利点は、外部電源を使わずに用紙搬送ロール清掃部材を帯電させることができるという点にあり、コストの低減が可能である。
【００１４】
また、清掃効率を向上させるために、用紙搬送ロールに付着したトナーを用紙搬送ロール清掃部材で除去するに先立ち、付着トナーにコロナ帯電を施す帯電手段を設けた。
【００１５】
図２は本発明の実施例である用紙搬送ロール部分の拡大図である。近年の高速プリンタ市場の要望として高精細な画質、カラー化とともに両面印刷もあげられている。両面印刷を行う場合、印刷用紙５にテンションを付与し、擦れによる画質劣化を防ぐために用紙搬送ロール１１として導電性のフッ素樹脂層を設けたものを用いた。しかし、この用紙搬送ロール１１へトナー粒子が付着してしまい、これを除去することが必須となった。そこで、クリーニングブラシ１２を用紙搬送ロール清掃部材として設けた。
【００１６】
クリーニングブラシ１２には用紙搬送ロール１１と接触したときにトナーと逆極性に摩擦帯電するものを用いるのが好ましい。実験においては、フッ素系樹脂にカーボンを混入分散して体積抵抗１０7Ω・ｃｍ〜１０11Ω・ｃｍを有するように形成されたチューブによって被覆された用紙搬送ロール１１を用いた。また、クリーニングブラシ１２は摩擦帯電系列よりプラス(＋)に帯電しやすいナイロンとマイナス(−)に帯電しやすいレーヨンをそれぞれ主成分として作製し、清掃性の確認を行った。
【００１７】
用紙搬送ロール１１の芯金には＋１５００Ｖのバイアスをバイアス電源２２によって印加した。未定着トナー６は帯電器１４により約＋３０μＣ／ｇに帯電され、これにより用紙搬送ロール１１へのトナーの付着はかなり抑えられる。用紙搬送ロール１１に付着したトナー１５の極性はほとんどが＋である。そのためクリーニングブラシ１２には−に摩擦帯電しやすいレーヨンを用いた方が清掃性に優れた。用紙搬送ロール１１の表面の体積抵抗を１０7Ω・ｃｍ〜１０11Ω・ｃｍに調整したＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）やナイロンを主成分とする材料で被覆した場合も、レーヨン製のクリーニングブラシは有効である。さらにレーヨンよりマイナス帯電しやすいポリエチレンもクリーニングブラシ１２の材料として有効である。
【００１８】
図３は図２の構成において、クリーニングブラシ１２前段側に帯電器１６を設けたものである。図３において、帯電器１６以前の付着トナー１５の帯電量は、用紙５と用紙搬送ロール１とが離れる際に生じる剥離放電の影響を受け一様ではなく、また全てが＋になっているとは限らない。そこで、帯電器１６により付着トナー１５をプラスに一様に帯電させ、その効果を確認した。その結果、帯電器１６を用いない場合に清掃不良が生じたナイロン製のクリーニングブラシを用いた場合でも、トナー帯電量を＋５μＣ／ｇ〜＋４０μＣ／ｇに帯電させることで付着トナー１５の清掃性は上昇した。帯電量が＋５μＣ／ｇ以下であると若干の清掃不良が認められ、また＋４０μＣ／ｇに帯電させるとクリーニングブラシ１２とトナーとの付着力が大きくなり、クリーニングブラシ１２からトナーを引き離す点に問題が生じる。
【００１９】
クリーニングブラシ１２の周速を用紙搬送ロール１に対し０.７〜１.４の範囲で検討した場合、清掃性に大きな違いはなく、周速比０.７〜２.０の範囲であれば清掃効率は良好であることを確認した。０.７以下にすると清掃効率が若干劣り、また２.０以上にすると印刷用紙５と用紙搬送ロール１１との間に滑りが生じ画質に乱れが生じた。以上の検討結果を表１に記す。
【００２０】
【表１】
0003651738.tif 000002
【００２１】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、用紙搬送ロール表面への未定着トナーの付着による用紙搬送ロールの汚損を防止し、安定した印刷品質を長期間実現することが可能な両面記録装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】両面記録装置の概略構成図。
【図２】本発明の実施例を示す要部拡大図。
【図３】本発明の他の実施例を示す要部拡大図。
【符号の設明】
２０,２１…トナー像形成手段、１０…定着手段、１１…用紙搬送ロール、１２…用紙搬送ロール清掃部材、２２…バイアス電源。
【図１】
0003651738.tif 000003
【図２】
0003651738.tif 000004
【図３】
0003651738.tif 000005