JPH0196681A - 画像形成装置におけるクリーニング装置 - 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】 １延立夏 本発明は、潜像担持体に形成されたトナー像を転写材に
転写した後、該担持体に残留するトナーを清掃する両像
形成装置におけるクリーニング装置に関し、特に磁力で
キャリアを担持するキャリア担持部材を備えた磁気ブラ
シクリーニング装置に関するものである。

盗速韮亙 潜像担持体にトナー像を形成し、これを転写材に転写す
る工程を繰返し行う両像形成装置１例えば複写機、プリ
ンタ等においては、トナー像転写後の潜像担持体上に残
留するトナーを清掃し、次のトナー像形成工程に備える
必要があ、る、この目的で上記形式のクリーニング装置
を用いることは従来より公知である（例えば特公昭４８
−３７３８２号公報、特開昭５６−５１７６８号公報、
特開昭５０−７５０４４号公報参照）、磁気ブラシクリ
ーニング装置とも称せられるこの形式のクリーニング装
置は、清掃しようとする残留トナーの帯電極性と逆極性
のバイアス電圧を、例えばクリーニングスリーブよりな
るキャリア担持部材に印加し、該スリーブ上のキャリア
を帯電させてこれと逆極性の残留トナーをキャリアに電
気力で吸引し、残留トナーを潜像担持体から除去するも
のである。

この装置は、他の形式のクリーニング装置、例えば、フ
ァーブラシクリーニング装置やブレード式クリーニング
装置に比べ、潜像担持体に傷を付けることが少なく、し
かも長期に亘ってクリーニング効果が得られる利点を有
している。この形式の装置においてクリーニング効果を
高めるには、クリーニングスリーブに担持されたキャリ
アの体積固有抵抗率、より正確に言えば、各キャリア粒
子の少なくとも表面部分における体積固有抵抗率を１０
１＠Ω・１以下に下げ、クリーニングスリーブに印加し
たバイアス電圧によって、キャリア先端での実効バイア
スを高め、キャリアと潜像担持体間の電界を高めること
によって、この電界中に存する潜像担持体上のトナーを
キャリアに強い電気力で吸引できるように構成すること
が望ましい。

このようにキャリアの抵抗を下げるとクリーニング効率
を高めることができることは特開昭５０−７５０４４号
公報にも説明されている。ところがこのような低抵抗キ
ャリアを用い、キャリアの電荷量を増すと、キャリアに
付着したトナーにキャリアから逆に電荷が注入され、ト
ナーの帯電極性が逆転する恐れがある。このような事態
が発生すれば、トナーはキャリアから反発されてクリー
ニングスリーブ側から逆に潜像担持体側へ戻され、クリ
ーニング性が低下することになる。

このため従来は１０１１１　Ω・（２）よりも高い体積
固有抵抗率のキャリアを用い、クリーニングスリーブ上
のキャリアとトナーとの摩擦帯電量を高め、そのキャリ
アの電荷によって潜像担持体上の残留トナーをキャリア
に吸引し、高抵抗キャリアを用いることによるクリーニ
ング効率の低下を補っている。しかしながらこのように
しても充分なりリーニング効果を得ることができないば
かりか、キャリアとトナーの摩擦帯電量を高めるために
、クリーニングスリーブ又はこれに内設されたマグネッ
ト、ないしはその両者の回転数を高め、キャリアとトナ
ーの攪拌力を強める必要があるため、キャリアに過大な
外力が作用し、キャリアが早期に劣化し。

これに基づくクリーニング性の低下を生じる恐れがある
。

■ 本発明の目的は上述した従来の欠点を除去し。

支障なく低抵抗キャリアを用いて長期に亘って高いクリ
ーニング効果の得られる冒頭に記載した形式のクリーニ
ング装置を提供することである。

１戒 本発明は上記目的を達成させるため、磁気ブラシを形成
しているキャリア粒子の体積固有抵抗率が１０１ｏΩ・
１以下に設定され、トナー粒子の誘電率が３．７以下に
設定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図は本発明に係るクリーニング装置を備えた両像形
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、先ずここに示した構成の概
要を簡単に説明する。

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
、無端ベルト状の感光体４として構成された潜像担持体
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１０，１１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自−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クリーニング
装置！！２８、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１本例では有機半導体（ＯＰ
　Ｃ）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３ａｔ３ｂ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、ここに原稿両像が結像される。このよ゛う
にして感光体表面には原稿の両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
Ｍ１Ｂ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０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１１
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２．３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０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２６ｍ１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分分離チャージヤ
２４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ｔ！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。

感光体４上に残った転写後の残留トナーは、クリーニン
グ前チャー°ジャ２７により電荷を一様にされ、その後
クリーニング装置ｉ！２８によりクリーニングされる。

これにより次のトナー像形成工程を行うことができる。

第２図にはチャージャ２７を通過した感光体４上の残留
トナーを模式化し。

かつ符号Ｔを付して示しであるが、各トナー粒子（単体
）の径は周知のように例えばｌＯ乃至２０μ程度である
。

本例では、感光体４上の残留トナーＴがチャージャ２７
によって正極性に帯電されるものとする。

より具体的には、感光体表面が、例えば＋１００乃至＋
１２０ｖ程度の電位となるような、チャージャ２７のコ
ロナ放電によって、全ての残留トナーが正極性となり、
クリーニング装置！２８に進入する。

クリーニング前チャージャ２７によって残留トナーを一
様に正極性に帯電するのは、トナーは分離チャージャ・
２．４によって旋流の帯電作用を受けているため、その
帯電極性の正負が一定とならず。

しかも転写材の厚みや環境等により転写条件は必ずしも
一定とならないため、チャージャ２７へ至る前の、トナ
ーの極性が正負まちまちになることがあるためである。

また転写材が搬送トラブルによって転写部２！９に送ら
れなかったときは、転写位置に至った感光体４上の全ト
ナーが転写されず、転写チャージャ２２によって全体が
負極性に帯電されるが、このような場合もそのトナーを
チャージャ２７によって正極性に帯電することができる
。

上述した複写サイクルを繰返し行うことにより、トナー
像の形成された転写材を順次得ることができる。

第２図はクリーニング装置２８の詳細を示す断面図であ
る。このクリーニング装置ｔ！２Ｂは、ベルト感光体４
の裏面側に配置されたバックアップローラ３０に、感・
光体４を挟んで対向したクリーニングスリーブ３１より
成るキャリア担持部材を有している。

クリーニングスリーブ３１は第２図における時計方向に
回転可能に支持され、その内部に適数のマグネット３２
が収容されている。これらのマグネット３２は位置不動
に固定され、スリーブ３１の内周面を向い側にＳ極とＮ
極が交互に現われる。

ように配置されている。スリーブ３１の表面には。

例えば１２０μ程の直径の粒子から成るキャリア３３が
乗っており、各キャリア粒子には予めトナーが静電的に
付着している。このキャリアとトナーは一般にクリーニ
ング剤と称せられている。スリーブ３１は導電性の非磁
性体、例えばアルミニウムから成る。

第３図にも符号３３を付して模式的に示したように、キ
ャリアの各粒子（単体）は１例えば鉄等の磁性体から成
るコア３４と、そのまわりに被覆されたコート３５から
構成されている。スリーブ３１上のキャリア３３に付着
したトナーについては、感光体４上の残留トナーと識別
するため第３図では符号ｔを付して示しである。このよ
うにコア３４が磁性体であるため、キャリア３３はスリ
ーブ３１に内設されたマグネット３２（第２図）の磁力
によってスリーブ３１のまわりに担持されて磁気ブラシ
を形成し、スリーブ３１が第２図における時計方向に回
転することによって、スリーブ周面上を同じ方向に搬送
される。スリーブ３１上のキャリアは、これが感光体４
に対向したとき感光体４に接してもよいし、非接触であ
ってもよい。

また本例では、トナーＴ、ｔは非磁性トナーである。

クリーニングスリーブ３１には、チャージャ２７を通過
した残留トナーＴの帯電極性と逆極性の負のバイアス電
圧が電圧印加手段、図の例では例えば−１７０ｖの電源
３６によって印加され、これによってスリーブ３１上の
各キャリア粒子３３は負極性に帯電している（第３図参
照）。

クリーニング前チャージャ２７を通過した残留トナーＴ
が感光体４の走行によってクリーニングスリーブ３１の
近傍に達すると、このトナーＴは正極性に帯電している
ので、その逆の負極性に帯電したキャリア３３に電算力
で吸引され、感光体４から離れてキャリア３３に付着す
る。即ち、スリーブ３１ないしはキャリア３３と、感光
体との間に形成された電界によって、残留トナーＴがキ
ャリア３３に静電的に移行するのである。また図示した
例では、スリーブ３１上のキャリア３３とトナーｔがス
リーブ３１の回転により互いに攪拌混合され、キャリア
３３は負極性に、トナーｔは正極性に摩擦帯電され、ト
ナーｔとキャリア３３は互いに相対的に位置をずらしな
がら運動しているので、この摩擦によるキャリアの電荷
によっても残留トナーＴがキャリア３３に吸引される。

感光体４からキャリア側に移行したトナーは、スリーブ
３１の回転に伴ってキャリアと共に搬送され、スリーブ
３１に対置されたトナー回収ローラ３７に回収される。

このローラ３７はそれ自体公知の如く例えば金属等の導
電体から成り、電源４１によって、スリーブ３１に対す
る印加電圧よりも高値の負のバイアス電圧（例えば−３
００Ｖ）が印加され、適宜な方向、例えば時計方向に回
転駆動されている。このようにローラ３７の方がスリー
ブ３１よりも高値の電圧を印加されているため、スリー
ブ３１上のキャリア３３と、トナー回収ローラ３７との
間に電界が掛けられる１例えば前述のようにスリーブ３
１に一１７０ｖ、トナー回収ローラ３７に一３００ｖの
電圧が印加されるとすれば、これらの間に、３００−１
７０＝１３０ｖの電界が形成され、正に帯電してキャリ
アに付着していたトナーは、このトナーだけがローラ３
７に電気的に吸引され、該ローラ３７に付着して回収さ
れる。トナー回収ロー゛う３７に移行したトナーは、該
ローラ３７の表面に圧接したブレード４２によってロー
ラ３７から掻き取られ下方のナー受け４３に落下し、搬
送コイル４４によって搬出される。

スリーブ３１上のトナーがトナー回収ローラ３７を通る
とき、全てのトナーがローラ３７に回収されるのではな
く、所定量のトナーがキャリアに付着したままローラ３
７を通過する。この残されたトナーがクリーニング剤の
一部を構成する前述のトナーｔとなり、該トナーｔとキ
ャリア３３との摩擦により、キャリアが摩擦帯電され、
残留トナーＴを引き付ける。このように、スリーブ３１
上にはキャリアのほか所定量のトナーｔが常に担持され
、これがキャリアを摩擦帯電させる。

上述の如く、スリーブ３１上のキャリアが磁気ブラシを
形成しながら感光体４上の残留トナーＴを電気力で吸引
できるように、スリーブ３１を感光体４に対置させ、残
留トナーＴを清掃するが、この構成と作用は従来の磁気
ブラシクリーニング装置と異なるところはない、この場
合、先にも説明したようにスリーブ３１上の各キャリア
粒子の体積固有抵抗率（正確には各キャリア粒子の少な
くとも表面部分１図の例ではコート３５の体積固有抵抗
率）が低い程、スリーブ３１への印加電圧による電荷が
、スリーブ３１上の最先端のキャリア粒子にまで効果的
に及び、これによりキャリアと感光体との間の電界が強
まり、キャリア先端での実効バイアスが高まる結果、残
留トナーＴを強い電気力でキャリア３３に引き付けるこ
とができ。

クリーニング効果を高めることが可能である。っまり、
スリーブ３１に同一のバイアス電圧を掛けたとき、磁気
ブラシを形成するキャリアの電気抵抗が低い程、磁気ブ
ラシ先端（第３図における最下方に位置するキャリア３
３の下部先端）での電圧ドロップを小さくできるのであ
る。第４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、１ｏ１１１０・１以下、特に１０”　Ω・１
以下であると、クリーニング率が高まり、逆に抵抗率が
１ｏ１１１　Ω・１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／ｃ＋Ｊ）　、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
（−ｇ／ｃｄ）としたとき、で表わされる率（％）で求
めたものである（但し、従来のクリーニング装置のよう
にキャリア３３から一部のトナーが感光体４に戻される
ことがある場合には、この戻しトナーの量について無視
したものを示している）。

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。ただこれがあまり低すぎると、スリーブ３１上の
キャリア３３とトナーｔ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１０１乃至１０”Ｑ’ｃｎ、特に１０＠乃至ｌＯＩΩ
・１程度が好ましい。

ところが、キャリアが上述のような低い体積固有抵抗率
を有し、これによりスリーブ先端のキャリアの負の電荷
量が高まると、従来のクリーニング装置においては、感
光体４からキャリア３３に移行した正極性のトナー粒子
に、キャリアの側から負極性の電荷が注入されることが
ある。この電荷注入は、特にトナーｔがキャリアの表面
を移動するときに、キャリアと同電位になろうとし、即
ち安定状態になるとして生じるものと思われる。

このような事、態が生じると、トナーｔはキャリア３３
と同極性となるため、トナーとキャリア３３は互いに反
発し合い、第３図に鎖線で示し、かつ符号ＴＴで示した
ように、スリーブ３１側のトナーが逆に感光体４の側に
戻される。特に本例のようにトナーが非磁性であると、
このトナーは磁石３２による磁力の作用を受けないため
、キャリアから感光体上に戻りやすい、感光体に戻され
るトナーがあれば、その量がわずかであっても、それだ
けクリーニング効率が低下する。このように低抵抗キャ
リアを用いると、残留トナーのクリーニング性自体は第
４図から判るように高いのであるが、従来のクリーニン
グ装置においては、低抵抗キャリアを用いた副作用とし
て、キャリアに付着した一部のトナーが感光体に戻され
てしまう所謂逆現像現象が発生する欠点を有していたの
である。この現象はキャリアが低抵抗であればある程顕
著に現われる。このため従来はトナーの極性を逆転させ
る・ことのないように高抵抗キャリアを用いざるを得な
かったが、高抵抗キャリアは残留トナーのクリーニング
率が低い（第４図）。

そこで本発明者は　＋ｏｌＯΩ・１以下の体積固有抵抗
率のキャリアを使用し、しかもキャリアに移行したトナ
ーが感光体４に戻されない最適な状況下で感光体のクリ
ーニングを行える条件を見い出すべく各種検討を重ねた
。その結果、残留トナーＴと予めスリーブ３１に担持さ
せるトナーｔの誘電率が、キャリアに付着したトナーが
感光体４に戻されるか否かに重大な影響を与えることを
確認することができた。即ち、トナー粒子の誘電率を適
正値に設定することによって、１ｏｉｌｌ　Ω・１以下
の低抵抗キャリアを用いてもキャリアに付着したトナー
が感光体に戻ることを阻止できるのである。

第５図はその実験結果の一例を示すグラフであり、横軸
に使用したトナーの誘電率を、縦軸にはり、リーニング
装置２８を通過した後に感光体４に付着しているトナー
の量を１反射源度で示したものである。実験は次のよう
に行った。

クリーニング装！！２８を通過した感光体表面の両像形
成領域に透明な転写テープを貼り、感光体上に残ってい
るトナーを転写テープに転写した。

次いでこのテープを感光体４からはがし、これを白紙上
に貼り付け、その上から反射濃度計により反射濃度を測
定した。反射濃度計はＭａｃｂｅｔｈ社製Ｍａｃｂｅｔ
ｈ濃度計ＭＯＤＥＬ、　　ＲＤ５１４を使用した。この
ような操作を、予めスリーブ３１に担持させるトナーと
、現像装置ｉ！１８に収容するトナーの誘電率εを各種
変えて繰返し行い。

Ｌで示す結果を得た。クリーニング装［２８で用いたキ
ャリアの体積固有抵抗率は１０＠Ω・ａｎｔであり、こ
れはいかなる誘電率のトナーに対しても同一とした。ま
た実験に用いた白紙と、これに貼り付けた透明テープだ
けの反射濃度値は０．１であり、したがって実際の実験
を行った結果、クリーニング装置を出た感光体の反射濃
度が０．１であったとすれば、感光体上には実質的にト
ナーが全く存在しないことを意味する。

第５図の結果から判るように、使用するトナーｔ、Ｔの
誘電率の値が低い程クリーニング装置２・８を出た後の
感光体に残っているトナーの量が少なく、クリーニング
性が高められる。即ち、誘電率の低いトナーを用いると
、スリーブ３１上のキャリアに移行したトナーないしは
予めスリーブ３１　″上に担持されたトナーが感光体４
に戻される現象を少なくできるのである。これによって
、低抵抗キャリア（１０″０Ω・１以下）のキャリアを
用いてクリーニング率を高める利点を得ながら、キャリ
アから感光体４に戻されるトナーを少なくシ。

次に形成されるトナー像の画質を高めることができる。

ところで、実際に複写機を使用する際、クリーニング装
！２８を出た感光体４上の反射濃度が０゜１９以下であ
れば、これが次に形成されるトナー像の地汚れとして現
われることはなく、実用上問題はないとされている。こ
のように反射濃度を０゜１９以下にできるトナーの誘電
率は、第５図から判るように３．７以下である１本発明
はこのような観点から、誘電率が３．７以下のトナー粒
子のトナーを使用する構成を提案するものである。また
第５図から２判るように、３．５以下の誘電率を有する
トナーを用いれば、キャリアから感光体に戻されるトナ
ーの量をより効果的に低減でき、クリーニング装置を出
た感光体表面の反射濃度を０゜１７以下に抑えることが
でき、特に有利である。

以上１本発明の特定の実施例を説明したが、本発明は上
述した実施例に限定されず各種改変可能である１例えば
クリーニングスリーブ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を
搬送してもよいし、スリーブ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両像形成装置や
、誘電体から成る潜像担持体を用いた両像形成装置等の
クリーニング装置にも適用できることは明らかである。

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、各スリーブへ印加
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０例えばセレン系の感光体を用いた場合には、帯電
チャージャ１４によって感光体は正極性に帯電され、現
像時のトナーは負極性に帯電される。その際、クリーニ
ング前チャージャ２７によって残留トナーを１例えば負
極性に帯電させ、各スリーブ３１゜３１ａに正極性の電
圧を印加することができる。

また図示した実施例では、キャリア担持部材としてクリ
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、さらに複数のキャリア担持体
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。

着果 本発明によれば、キャリア粒子の体積固有抵抗率を１ａ
ｌｌｌ　Ω・１以下にすると共に、トナー粒子の誘電率
を３．７以下に設定するという極く簡単な構成によって
、残留トナーのクリーニング性を高く保つことができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るクリーニング装置を備えた複写機
の一例を示す概略断面図、第２図はクリーニング装置の
詳細を示す拡大断面図、第３図はクリーニング動作を模
式的に示した説明図、第４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５図
は本発明の詳細な説明するグラフである。 ２８・・・クリーニング装置 ｔ、Ｔ・・・トナー 第２図 第５図 ３　　　　艮５３．’７４　　　　４．Ｓ　　　　　Ｓ
トナー旙電率　Ｃε）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　潜像担持体に形成されたトナー像を転写材に転写した
   後、該担持体に残留するトナーを清掃する両像形成装置
   におけるクリーニング装置であって、磁気ブラシを形成
   するキャリアを磁力によって担持するキャリア担持部材
   と、清掃すべき残留トナーの帯電極性と逆極性のバイア
   ス電圧をキャリア担持部材に印加する電圧印加手段とを
   有し、キャリア担持部材は、これに担持されたキャリア
   が磁気ブラシを形成しながら潜像担持体上の残留トナー
   を電気力で吸引できるように、該担持体表面に対向して
   位置しているクリーニング装置において、磁気ブラシを
   形成しているキャリア粒子の体積固有抵抗率が１０＾１
   ＾０Ω・ｃｍ以下に設定され、トナー粒子の誘電率が３
   ．７以下に設定されていることを特徴とする前記クリー
   ニング装置。