JPH01243080A - 画像形成装置の磁気ブラシ形成装置 - 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】 技権分災 本発明は、キャリアとトナーを含む刑を担持し、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。

捉ｍか 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、これらの剤が潜像
の可視像化、又は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、その除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潜像担持体上の
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。

１攻 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。

本発明は上記目的を達成するため、規制部材が、内部に
空気の流れる中空形状に形成されている構成を提案する
。

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図は本発明に係る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、本発明の理解のため、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に掛は渡されている。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１０，１
１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）
をマーク検知セゾサ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１本例では有機半導体
（ＯＰＣ）の感光体４が使用されているので、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１９
，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２６ＩＩＩ１１
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留
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２
８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ャージャ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２
７．２８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５０
０人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０２０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４
１（第１図も参照）が接している。ＯＰＣ暦５２は３０
０乃至５００人の厚さのＣＧＬ層５２ａと２０μの厚さ
のＣＴＬ層５２ｂより成る。かかる感光体４は、９３０
層ｍの波長の光に対して約１０乃至２０％の透過率を有
する透明○ｐｃ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は本発
明に係る磁気ブラシ形成装置の一構成例をなすものであ
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３ｏ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
に回転即動される。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の他に
トナーを含むクリーニング剤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６０＋＋ｎ＋
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、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、板はね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１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。

規制部材５７は、その内部に中空部７０を有する中空形
状に形成されているが、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１．７ｍ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の表面に電気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３
８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
、６１ｂにより固定されたフィルタ４０ａ、４Ｑｂ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
うのであるが、ここで本発明の理解のため、その理由を
明らかにしておく。

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・■以
下、特に１０８Ω・■以下であると、クリーニング率が
高まり、逆に抵抗率が１０１０Ω・国よりも高くなると
、クリーニング率は急激に低下する。

尚、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／ｄ）、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／ｃｉ）としたと
き、 −Ｙ −Ｘ　１００ で表わされる率（％）で求めたものである。

上述のようにキャ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１
０１１１Ω・■、特に１０’乃至１０’Ω・口程度が好
ましいとされている。

ところが前述のスペント化現像が発生し、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顕著に上昇し
、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・■）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１
０ＩｌΩ・■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Ｌｌ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１通常はコピー枚数が１５０に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１本発明に係る構成では、先にも示
したように規制部材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。

また図示した実施例では、第５図に示す如く前側板５５
ａ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７゜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。したが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
昇温か抑えられ、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
Ｌｌ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を冷却する本発明に係るク
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の昇温か効果的に抑えられ、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、これに内股された
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って、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。

本発明によれば、規制部材を中空形状に形成するという
極く簡単な構成によって、クリーニング効率の低下、或
いは地肌汚れの発生等の不具合を抑制できる。

【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 第４区 第５図 ィ　　　第６図 キャリ？るト布を固論拍右〜中（Ａ・Ｃ／Ｗ’Ｌンフじ
一収’ｉＲＸ　ｔｏＯｏ校 第８図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　キャリアとトナーを含む剤を担持し、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形状に形成さ
   れていることを特徴とする磁気ブラシ形成装置。