JP2707092B2

JP2707092B2 - 画像形成装置の磁気ブラシ形成装置

Info

Publication number: JP2707092B2
Application number: JP63068300A
Authority: JP
Inventors: 積利佐藤
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1988-03-24
Filing date: 1988-03-24
Publication date: 1998-01-28
Anticipated expiration: 2013-01-28
Also published as: JPH01243080A

Description

【発明の詳細な説明】技術分野本発明は、キャリアとトナーとを有する剤を担持し、
この剤より成る磁気ブラシを形成しながら剤を搬送する
ブラシ担持体と、該ブラシ担持体に担持された剤の層厚
を規制する規制部材とを有する画像形成装置の磁気ブラ
シ形成装置に関する。

従来技術潜像担持体に形成された静電潜像を現像装置によって
可視像化し、該可視像を転写材に転写した後、潜像担持
体に残存するトナーをクリーニング装置によって清掃す
る画像形成装置は従来より周知であり、例えば電子複写
機、プリンタ又はファクシミリ等として構成される。こ
のような画像形成装置において、その現像装置又はクリ
ーニング装置として、冒頭に記載した形式の磁気ブラシ
形成装置を用いることも広く知られており、これらはそ
れぞれ一般に磁気ブラシ現像装置又は磁気ブラシクリー
ニング装置と称せられている。前者の磁気ブラシ現像装
置においては、そのブラシ担持体が現像剤を担持し、後
者の磁気ブラシクリーニング装置においては、そのブラ
シ担持体がクリーニング剤を担持して、これらの剤が静
電潜像の可視像化、又は残留トナーの清掃のために用い
られる。

上述のような磁気ブラシ形成装置において、ブラシ担
持体に担持された剤は規制部材によってその層厚を規制
されるが、その際、剤は規制部材によりしごき作用を受
け、両者の接触によって熱が発生する。このため剤の温
度が上昇するが、これによって剤中のキャリアの表面に
経時的にトナーが溶着する。これは一般にスペント化現
象と称せられているものであり、かかる現象が発生する
と、磁気ブラシクリーニング装置においては残留トナー
を清掃する機能が低下し、また磁気ブラシ現像装置にお
いては、潜像担持体の地肌汚れが発生する恐れを免れな
い。

目的本発明は、上記認識に基づきなされたものであり、そ
の目的とするところは、簡単な構成によってスペント化
現象の発生を防止し、ないしは抑制できる冒頭に記載し
た形式の磁気ブラシ形成装置を提供することにある。

構成本発明は、上記目的を達成するため、冒頭に記載した
形式の磁気ブラシ形成装置において、規制部材が、内部
に空気の流れる中空部を有し、該中空部に空気を流通さ
せるファンを設けたことを特徴とする磁気ブラシ形成装
置を提供する。

実施例以下、本発明の実施例を図面に従って説明し、併せて
上述した従来の問題点を図面に即してより具体的に明ら
かにする。

第１図は磁気ブラシクリーニング装置を備えた画像形
成装置の一例として、電子複写機の概略を示す断面図で
あり、先ずその全体構成の概要を説明する。

第１図に例示した複写機は、その本体上部に固定され
たコンタクトガラス１上に原稿２が載置され、その全面
を光源（フラッシュランプ）3a,3bによって瞬時に照明
し、原稿面上の像全体を同時に、潜像担持体の一例であ
る無端ベルト状の感光体４に投影する全面同時露光タイ
プである。無端ベルト感光体４は、駆動ローラ５と３個
の従動ローラ6,7,8に掛け渡されている。ベルト感光体
４はばねにより所定の張力を与えられる。また感光体４
と他の要素によって感光体ユニットが構成され、このユ
ニットは、上下のスライドレール10,11により手前に引
き出されるように構成されていて、感光体ユニットの各
ローラ軸端が、図示していない前後ユニット側板により
支承されている。後ユニット側板には駆動モータ12が支
持され、該モータ12は駆動ローラ５を介して単独でベル
ト感光体４を駆動制御する。

複写動作開始時は、まず駆動モータ12及び図示されな
いメインモータにより後述する給紙装置や磁気ブラシク
リーニング装置29、及びその他の要素が作動を開始し、
同時にベルト感光体４が矢印Ｚ方向に回転する。ベルト
感光体の側端部に設けられた同期マーク（図示せず）を
マーク検知センサ13が検知すると、ベルト感光体周辺の
作像要素が設定されたタイミングで作動を開始する。即
ち、まず帯電チャージャ14によって感光体表面が所定の
極性に帯電される。この場合、本例では有機半導体（OP
C）の感光体４が使用され、この感光体４は負に帯電さ
れる。一方前述の如く光源3a,3bにより全面露光された
原稿からの反射光が第１ミラー15,レンズ16,第２ミラー
17を通りベルト感光体４の露光面に照射され、ここに原
稿画像が結像される。このようにして感光体表面には原
稿の画像に対応する静電潜像が形成され、この潜像は、
感光体４の回転に伴って現像装置18に至り、この時トナ
ーによって潜像がトナー像（可視像）化される。本例で
はトナーが感光体４における静電潜像の帯電極性と逆の
正極性に帯電され、これが潜像に静電的に付着してトナ
ー像が形成される。

上述のようにして形成されたトナー像は、給紙装置1
9,20,21のうち、選択されたサイズに対応した給紙装置
内の転写材（通常は転写紙）が矢印A,B又はＣで示すよ
うに転写部９に供給される。転写部９に至った転写材
は、その一方の面から転写チャージャ22による放電作用
を受け、感光体４の裏面側から除電ランプ23により光を
照射され、感光体上のトナー像が転写材に転写される。
次いで転写材は感光体４から分離される。その際、ロー
ラ７のローラ直径が例えば26mm程度の小なる径である場
合には、転写材の紙のこしを利用して転写材を感光体４
から曲率分離させることもできるが、図の例では信頼性
を高めるためにAC分離チャージャ24により転写材を感光
体４から確実に分離している。

トナー像を転写された転写材は、定着装置25を通り
（矢印Ｄ）、ここでトナー像を定着され、次いで矢印Ｅ
で示すように排紙トレー26に排紙される。

第２図にも示す如く、感光体４上に残った転写後の残
溜トナーＴは、クエンチングチャージャ27とクリーニン
グ前チャージャ28による処理を受け、電荷を一様にされ
た後、クリーニング装置29によってクリーニングされ
る。このようにして次のトナー像形成工程を行える状態
となる。

クエンチングチャージャ27は感光体４上の残留トナー
Ｔを除電する機能を有し、クリーニング前チャージャ28
は残留トナーを一様に一方向（この例ではプラス側）に
帯電させる機能を有している。例えばクエンチングチャ
ージャ27のコロナワイヤにはAC8KVの電圧が、またクリ
ーニング前チヤージャ28のコロナワイヤにはDC＋6KVの
電圧が印加され、これらのチャージャ27,28を通過した
残留トナーＴは正電荷をもったトナーとなる。

なお、本例における無端ベルト感光体４は、第３図に
示すように100μの厚さのポリエステルフィルムより成
る感光体基材50と、これに積層された300乃至500Åの厚
さのアルミニウム蒸着層より成る導電層51と、その上に
積層されたOPC層（有機光半導体層）52と、その両側に
位置し、導電層51に接触した導電塗料層53とから成り、
この塗料層53にはアースブラシ41（第１図も参照）が接
している。OPC層52は300乃至500Åの厚さのCGL層52aと2
0μの厚さのCTL層52bより成る。かかる感光体４は、930
nmの波長の光に対して約10乃至20％の透過率を有する透
明OPCが使用され、前述のようにその裏面側から除電ラ
ンプ23（第２図）によって光を照射することによって、
転写効率及びクリーニング効率を高めている。除電ラン
プ23からの光はフィルタ33によって短波長側がカットさ
れ、感光体４の劣化が防止される。

第２図に示した磁気ブラシクリーニング装置29は磁気
ブラシ形成装置の一例をなすものであって、ベルト感光
体４の裏面側に配置されたクリーニング対向ローラ34
に、感光体４を挟んで対置されたクリーニングスリーブ
30を有している。スリーブ30は導電性の非磁性体、例え
ばアルミニウムより成る。

クリーニングスリーブ30は第２図における反時計方向
に回転駆動される。またこのスリーブ30の内部には、両
端軸で固定された適数の、図の例では８極のマグネット
54が配設され、これらのマグネット54は、スリーブ30を
向いた側が第２図にS,Nを付した如く着磁されている。

クリーニングスリーブ30の周面上にはキャリアとトナ
ーを有するクリーニング剤31が担持され、キャリアとし
ては、例えば略100μ前後の粒径の鉄粉で、その表面に
カーボンを含む樹脂をコーティングしたもの等が用いら
れ、またトナーは例えば粒径数10μ程度で、カーボン粉
と樹脂とが混合状態となったものが用いられる。またク
リーニングスリーブ30は例えば60mm程の直径を有し、そ
の表面のクリーニング剤31は例えば約630g程度の量とな
っている。

クリーニング剤31は、クリーニングスリーブ30内のマ
グネット54の磁力によって該スリーブ30の周面に担持さ
れ、スリーブ30の回転に伴って、磁気ブラシを形成しな
がら第２図における反時計方向に搬送される。このよう
に本例では、クリーニングスリーブ30が、キャリアとト
ナーとを有する剤の一例であるクリーニング剤31を担持
し、この剤31より成る磁気ブラシを形成しながら剤を搬
送するブラシ担持体の一例を構成している。

感光体ベルト４をガイドする前述の対向ローラ34は、
その両端部を図示していない軸受で支承され、該軸受の
ホルダ（同じく図示せず）の上部が、クリーニングケー
シング55の側板の一部に、板ばね35によって突き当てら
れ、対向ローラ34ないしは感光体４と、クリーニングス
リーブ30との間に所定のギャップが形成されている。ク
リーニングスリーブ30と無端ベルト感光体４とのギャッ
プは、例えば2.0mmに設定される。

クリーニングスリーブ30には、第４図に示すように電
源56によって、チャージャ27,28を通過した残留トナー
Ｔの帯電極性と逆極性、本例では負極性のバイアス電圧
が印加され、これによりクリーニング剤31中のキャリア
がマイナスに帯電している。またクリーニングスリーブ
30の回転に伴ってクリーニング剤31のキャリアとトナー
が摩擦帯電し、これによってもキャリアがマイナスに帯
電する。

上述の状態で、反時計方向に回転するクリーニングス
リーブ30に対し、これに対向する向きに無端ベルト感光
体４が移動するが、このとき感光体４上の残留トナーＴ
がこれと逆極性のキャリアに電気的に吸引される。この
ようにして感光体４上の残留トナーＴが清掃される。

第２図における符号57は、クリーニングスリーブ30に
担持されて搬送されるクリーニング剤31の一部を掻き取
りながらその層厚を規制する規制部材であり、その下部
の先端が、実際にクリーニング剤の層厚を規制するドク
タ部36となっている。規制部材57はその長手方向の各端
部が、ビス等によってクリーニングケーシング55の前後
の側板55a,55b（第５図参照）に一体的に固定されてい
るが、規制部材57を予めケーシング55と一体に成形する
ことも可能である。クリーニングスリーブ30とドクタ部
36の間のギャップは、例えば2.0mm程度に設定され、ク
リーニング剤31がここを通るときその層厚を規制され
る。またドクタ部36の上流側部分はドクタ部36により掻
き取られたクリーニング剤用の剤溜り部58が形成されて
いる。

上述のように、磁気ブラシクリーニング装置29より成
る磁気ブラシ形成装置は、クリーニングスリーブ30より
成るブラシ担持体に担持された剤の層厚を規制する規制
部材57を有しており、この規制部材57は、その内部に空
気の流れる中空部70を有しているが、これに関連した構
成については後に詳しく説明する。

前述のように感光体４から除去された残留トナーは、
クリーニング剤のキャリアに付着して搬送され、クリー
ニングスリーブ30の、ドクタ部36よりも下流側に位置す
る回収ローラ37によって、クリーニング剤中のトナーが
回収される。その際、クリーニング剤中の全てのトナー
が回収されるのではなく、所定量のトナーが剤中に残さ
れ、これがキャリアと共にクリーニング剤を構成する。
このようにしてクリーニング剤31中には常にキャリアと
トナーが含まれる。

回収ローラ37は金属芯金37bと、その周面に被覆され
た外層37a（例えばテフロン系の誘電体熱収縮チュー
ブ）とから構成され、クリーニングスリーブ30と回収ロ
ーラ37の間のギャップは、例えば1.7mm程に設定されて
いる。また回収ローラ37は第２図における時計方向に回
転駆動され、しかもその芯金37aには第４図に示したよ
うに電源56aによって、クリーニング剤31中のトナーの
帯電極性と逆極性、即ち本例では負極性の電圧が印加さ
れ、これにより剤中のトナーが回収ローラ37に電気的に
吸引されて回収される。

回収ローラ37の表面に静電的に付着したトナーは、該
ローラ37の表面に先端を圧接した掻き落しブレード38に
より掻き落される。このブレード38は、例えば薄板上に
ウレタンチップをインサートしたチップブレードとして
構成される。

回収ローラ37から掻き落されたトナーは、オーガスプ
リング39によって磁気ブラシクリーニング装置29の機外
に搬送される。

クリーニングケーシング55の上壁には、ホルダ61a,61
bにより固定されたフィルタ40a,40bが設けられ、上壁の
孔60a,60b及びフィルタ40a,40bを介して、空気が流通
し、ケーシング55内の圧力が外部圧力と同じになるよう
に構成されている。

また上記クリーニング装置29は、スライド装置59によ
って複写機本体に対して引き出し自在に支持されてお
り、第５図はクリーニング装置29を引き出したときの状
態を示している。

上述の如く構成された磁気ブラシクリーニング装置に
おいて、前述のようにクリーニング剤31はクリーニング
スリーブ30に担持されつつ搬送され、規制部材57のドク
タ部36によって掻き取り作用を受ける。このときクリー
ニング剤31は規制部材57のドクタ部36に当ってしごき作
用を受け、その摩擦によって熱が発生する。これにより
従来のクリーニング装置においてはクリーニング剤31の
温度が上昇し、剤中のトナーの一部が溶融してこれが経
時的に各キャリア粒子の表面に溶着していた。これが先
にも説明したスペント化現象である。このような現象の
発生によってクリーニング剤31のクリーニング効果が低
下してしまう。

一般にこの種のクリーニング装置においては、クリー
ニングスリーブ30に担持されたクリーニング剤31中のキ
ャリアの体積固有抵抗率、正確には各キャリア粒子の少
なくとも表面部分の体積固有抵抗率が低い程、クリーニ
ングスリーブ31への印加電圧による電荷がクリーニング
スリーブ30上の最先端のキャリア粒子にまで及び、キャ
リア先端での実効バイアスが高まる結果、感光体４上の
残留トナーＴを強い電気力で引き付けることができ、ク
リーニング効率が高められる。先に説明したキャリアの
構成の場合には、鉄粉の各粒子にコートされたカーボン
入りの樹脂層の体積固有抵抗率が低い程、クリーニング
効率が高まるのである。第６図はキャリアの体積固有抵
抗率と感光体上の残留トナーのクリーニング率との関係
を示したグラフの一例である。これから判るようにキャ
リア粒子の体積固有抵抗率は、10¹⁰Ω・cm以下、特に10
⁸Ω・cm以下であると、クリーニング率が高まり、逆に
抵抗率が10¹⁰Ω・cmよりも高くなると、クリーニング率
は急激に低下する。ここに示したクリーニング率は、ク
リーニング装置に進入してくる残留トナーの量をＸ（mg
/cm²）、クリーニング装置通過後の残留トナー、即ちク
リーニングできなかったトナーの量をＹ（mg/cm²）とし
たとき、で表わされる率（％）で求めたものである。

上述のようにキヤリアの体積固有抵抗率は低い程有利
であるが、あまり低すぎると、スリーブ30上のキャリア
とトナーとの摩擦帯電が起り難くなり、キャリアの摩擦
帯電による残留トナーＴのクリーニング効率が低下する
ため、キャリアの体積固有抵抗率は一般に10⁶乃至10¹⁰
Ω・cm、特に10⁶乃至10⁸Ω・cm程度が好ましいとされて
いる。

ところが、前述のスペント化現象が発生し、クリーニ
ング剤31中のキャリア粒子にトナーか溶着してくると、
キャリア粒子の表面部分の体積固有抵抗率が著しく上昇
し、そのクリーニング機能が低下する。第７図は縦軸に
キャリアの体積固有抵抗率（Ω・cm）を、横軸にコピー
枚数をとり、クリーニング剤中のキャリアとして、当初
10⁸Ω・cmの体積固有抵抗率のものを用いたとき、コピ
ー枚数の増大に伴ってキャリアの体積固有抵抗率がいか
に変化するかを示したグラフである。従来のクリーニン
グ装置においては、第７図にL1を付した曲線のように、
コピー枚数の増大に伴ってキャリアの体積固有抵抗率が
急激に上昇している。これは経時的なスペント化が急速
に進んでいることを意味している。従来はこのようにキ
ャリアの体積固有抵抗率が上昇し、そのクリーニング機
能が低下してしまうため、通常はコピー枚数が150K枚程
度になったところで、クリーニング剤を新たなものと交
換しなければならなかった。

上述したところから判るように、クリーニング剤を長
期に亘って使用できるようにするにはキャリアのスペン
ト化を抑えればよく、しかもこのスペント化を抑えるに
は熱の発生を極力抑え、クリーニング剤の温度上昇を抑
制すればよい。

このような観点から、本例のクリーニング装置では、
先にも示したように、その規制部材57の内部に中空部70
が形成され、この中空部70が第２図の紙面に対して垂直
な方向に、規制部材57の全長に亘って延び、その各端部
に対応するケーシング55の前側板55aと後側板55b（第５
図）の部分に貫通孔（図示せず）が形成されている。こ
のため中空部70が外気に通じ、中空部70中をクリーニン
グ装置29外の空気が流通し、これによって規制部材57を
冷却することができる。

また、第５図に示す如く前側板55aの上記貫通孔のと
ころに電動小型ファン71が設けられていて、該ファン71
の作動により外部の空気を取り入れて、これを中空部70
内に強制的に送り込み、後側板55bの貫通孔からこの空
気を中空部外に排出させるように構成されている。勿
論、空気の流れが逆となるようにファン71によって中空
部70内の空気を吸い込むようにしてもよい。いずれにし
ても、中空部70内を外気が流通するので、規制部材57が
積極的に冷却される。

このように、磁気ブラシクリーニング装置29より成る
磁気ブラシ形成装置には、規制部材57の中空部70に空気
を流通させるファン71が設けられており、これによって
クリーニング剤31が規制部材57によりしごかれてドクタ
部36とクリーニングスリーブ30との間のギャップのとこ
ろで温度が上昇しようとしても、規制部材57に対する上
述の冷却作用によって、上記ギャップや剤溜り部58に存
するクリーニング剤31の昇温が抑えられ、むしろ冷却さ
れることになる。

第８図は縦軸にクリーニング剤31と外気との温度差を
とり、横軸にコピー動作時間をとって示したグラフであ
って、曲線M1は従来のクリーニング装置における両者の
関係を示し、M2は本発明に係るクリーニング装置の両者
の関係を示したものである。曲線M1から判るように、従
来の装置においてはコピー動作開始直後から、急激にク
リーニング剤の温度が上昇し、その結果第７図にL1で示
したようにキャリアのスペント化が促進される。これに
対し、規制部材57を冷却する本例のクリーニング装置で
は、第８図のM2から判る通り、クリーニング剤31の昇温
が効果的に抑えられ、その結果第７図に曲線L2で示した
如くキャリアの体積固有抵抗率の上昇、したがってキャ
リアのスペント化が抑えられる。よってクリーニング剤
を長期に亘って高いクリーニング効率を発揮させながら
使用することができる。

以上、磁気ブラシ形成装置をクリーニング装置に適用
した具体例を説明したが、本発明は磁気ブラシ現像装置
にも有利に適用できるものである。この場合には、ブラ
シ担持体が例えば現像ローラにより構成され、その周面
に、トナー及びキャリア、或いはこれに必要に応じて補
助剤を添加した現像剤が磁気的に担持される。そして現
像ローラは、キャリアとトナーを有する現像剤による磁
気ブラシを形成しつつ、これを搬送し、規制部材によっ
て現像剤の層厚を規制するが、このときこの規制部材を
前述の実施例と同様に中空形状として、これを冷却し、
キャリアのスペント化を抑える。これにより、現像装置
によって可視像化される潜像を担持した潜像担持体の地
肌部にトナーが付着する地肌汚れを抑制することができ
る。

また本発明は図示した実施例に限定されず各種改変可
能であり、例えばクリーニングスリーブや現像ローラ等
のブラシ担持体を回転させずに固定し、これに内設され
たマグネットの方を回転させてクリーニング剤や現像剤
等の剤を搬送してもよいし、スリーブ又はローラと、マ
グネットを共に回転駆動してもよい。また本発明はドラ
ム状の感光体を用いる画像形成装置や、誘電体から成る
潜像担持体を用いた画像形成装置等のクリーニング装置
にも適用できることは明らかであり、この場合、用いる
潜像担持体の性質によつて、その帯電極性、現像時のト
ナーの帯電極性、クリーニングスリーブへ印加するバイ
アス電圧の極性が変る場合のあることは当然である。ま
た図示した実施例では、ブラシ担持体としてクリーニン
グスリーブを用いたが、これの代りにベルト等を用いる
ことも可能であり、さらに複数のブラシ担持体を潜像担
持体に対置させて、残留トナーを清掃するように構成す
ることもできる。

効果本発明によれば、規制部材を中空形状に形成し、ファ
ンによってその中空部に空気を流通させ規制部材を冷却
するという極く簡単な構成によって、キャリアに対する
スペント化を抑え、クリーニング効率の低下、或いは地
肌汚れの発生を抑制できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は電子複写機の全体的な構成を示す断面図、第２
図は磁気ブラシクリーニング装置の拡大断面図、第３図
は無端ベルト感光体の模式断面図、第４図はクリーニン
グスリーブと回収ローラへの電圧印加状態を示す説明
図、第５図は磁気ブラシクリーニング装置を引き出した
ときの斜視図、第６図は、キャリアの体積固有抵抗率と
クリーニング率の関係の一例を示すグラフ、第７図はキ
ャリアの体積固有抵抗率とコピー枚数の関係の一例を示
すグラフ、第８図はコピー動作時間とクリーニング装置
内のクリーニング剤の温度の関係の一例を示すグラフで
ある。 31……剤、57……規制部材、70……中空部

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】キャリアとトナーとを有する剤を担持し、
この剤より成る磁気ブラシを形成しながら剤を搬送する
ブラシ担持体と、該ブラシ担持体に担持された剤の層厚
を規制する規制部材とを有する画像形成装置の磁気ブラ
シ形成装置において、前記規制部材が、内部に空気の流れる中空部を有し、該
中空部に空気を流通させるファンを設けたことを特徴と
する磁気ブラシ形成装置。