JPH0740167B2 - 電子写真装置用のバイアスした掃去グリッド - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ａ）産業上の利用分野 本発明は電子写真術に関し、かつ特に現像された静電像
からチャージされた粒体を掃去する装置に関する。

ｂ）従来の技術 電子写真術においては、誘電性あるいは光導電性記録エ
レメントに担持された静電潜像を、一般的にトナーとし
て知られている。磁気誘引性担体粒体とピグメントを入
れた熱可塑性粒体とからなる現像剤と接触させることに
より現像するのが一般的である。前記トナーと担体粒体
とが混合されて、攪拌されるとそれらは反対の極性に摩
擦電気によりチャージされる。トナーの極性は通常現像
されつつある静電像の極性とは反対である。現像剤が
（例えば従来の磁気ブラシ供給装置により）潜像に供給
されると、像と関連する静電力がトナーと担体との間の
摩擦電気による誘引を上廻り、その結果トナーは担体か
ら剥離され、像に供給されて現像を行う。その後部分的
に剥離された担体の粒体が現像液溜めに戻され、トナー
が補給される。

従来の電子写真現像装置においては、チャージ像に対し
て直接対向し、かつ近接位置した現像電極を、チャージ
像を構成する像とバックの領域の電圧の中間の電圧まで
電気的にバイアスするのが通常である。例えば、トナー
で現像すべき像領域が例えば−500ボルトのレベルまで
チャージされ、残りの領域（即ち、バックの領域）例え
ば−50ボルトのレベルまでチャージされたと想定すれ
ば、現像電極は−200ボルトまでバイアスされうる。こ
のように、プラスにチャージされたトナー粒体は静電像
のバックの領域に対するよりも現像電極に対してより誘
引される。このようにバイアスすることは像のバックの
領域にトナー粒体が堆積するのを阻止するという有利な
効果を有するが、担体粒体を前記領域に堆積させ、かつ
現像された像と共に現像ゾーンから運び去られるように
する好ましくない作用も有する。この所謂「担体のピッ
クアップ」は像の質に対して悪影響を有し、しかも悪い
ことには記録エレメントや、例えば転写および融着ロー
ラのようなその他の複写機の要素の表面におけるキズの
形態の有害な影響を与えうる。

これまで、静電写真記録エレメントの現像された表面か
らチャージされた担体粒体を掃去する多くの方法が工夫
されてきた。例えば米国特許第4,349,270号において
は、記録エレメントの表面に近接して現像ゾーンの下流
に位置した導電性部材からなる担体掃去装置が示されて
いる。導電性部材を記録エレメントに対するよりも担体
粒体に対してより誘引されるようにする電圧まで該導電
性部材をDCバイアスする手段が提供されている。このよ
うに、担体粒体はより強力な静電力により記録エレメン
トから誘引される。バイアスされた掃去部材から掃去さ
れた粒体を除去するには、掃去部材は回転する磁芯によ
り発生する急速変動する磁界により粒体が作用を受ける
ように回転芯の磁性ブラシ供給装置に対して位置され
る。芯の回転に伴って、掃去された担体粒体は掃去部材
の表面に沿った磁力により重力により現像剤溜めに戻る
位置まで前進させられる。

前述のタイプの掃去装置においては、静電気により誘引
された担体粒体からバイアスされた掃去部材を離すこと
は困難である。このことは特にDCバイアスが掃去部材に
付与されたときにいえる。さらに、掃去部材が掃去され
た粒体により汚染するにつれて、付与されたバイアスは
粒体を掃去部材に誘引する上で益々効力が薄れてくる。

ｃ） 目的 本発明の目的は、記録エレメントの表面から好ましくな
いチャージされた粒体すなわち担体粒体を掃去した際、
掃去された粒体により汚染されにくくなる、前述のタイ
プの掃去装置を提供することである。

ｄ）構成 本発明に係る掃去装置は、電子複写装置の現像ステーシ
ョンの現像ゾーンの下流側で同複写装置の転写ステーシ
ョンの上流側に設定され、現像ゾーンにおいてトナー像
が形成された電子写真記録エレメントの表面からチャー
ジされている担体粒体を掃去する装置であって、。複数
の離隔し、導電性で非磁性のワイヤからなり、上記現像
ゾーンの下流側で上記転写ステーションの上流側に設定
され、上記記録エレメントの運動軌道に近接して位置さ
れる掃去グリッドと、記録エレメントから前記担体粒体
を誘引するようグリッドのワイヤを電気的にバイアスす
る一方、前記担体粒体が前記グリッドに堆積するのを電
気的にバイアスする一方、前記担体粒体が前記グリッド
に堆積するのを阻止するバイアス手段であって、前記グ
リッドを電気的にバイアスするためのAC電源と、前記担
体粒体と反対の極性で同グリッドを電気的にバイアスす
るDC電源とを有し、該DC電源がAC電源によってかけられ
るACサイクルのバイアスをその一部が前記担体粒体と同
じ極性となり該担体粒体を上記グリッドから離しそれに
より落下させようにするレベルのバイアスをかけるよう
にしたことを特徴とする。

すなわち、この装置においては、記録エレメント上のチ
ャージずみ担体粒体を、DC電源によってかけられる当該
担体粒体とは反対の極性のバイアスによって記録エレメ
ントから協力に吸引して掃去するとともに、ACバイアス
によりそのサイクルの一部において担体粒体と同じ極性
の電圧とすることにより、当該担体粒体の吸引力を解除
し、当該担体粒体の自重によってグリッドから落下する
ようにし、該グリッドに担体粒体が堆積するのを防止す
る。

図を参照すれば、第１図は本発明を実施した電子写真文
書複写装置を概略図示する。前記装置は無端の光伝導性
記録エレメント10を含み、該エレメントは３個のローラ
12,14および16の周りに掛けられ、１個のローラが記録
エレメントを矢印の方向に前進させるよう回転駆動され
る。典型的には、記録エレメント10は導電性サポートに
配置した光伝導性層からなり、前記サポートの方は接地
されている。記録エレメントは前進する間コロナ放電ス
テーション20において均一な静電チャージ（例えば−60
0ボルト）を受取る。その後、均一にチャージされた記
録エレメントは像が露光ステーション22において文書Ｄ
の明暗パターンに露光される。像のバック領域に対応す
る明るいパターンが記録エレメントの均一なチャージを
例えば−50ボルトに消散させ、現像すべきテキストある
いはグラフ像に対応する暗いパターンが例えば−500ボ
ルトまで僅かにチャージ消散させるのみである。その結
果得られた潜像は次いで現像ステーション30まで進み、
そこで電子写真現像剤が付与されて像を見えるようにす
る。

現像ステーション30は例えば、磁気芯部材36を回転自在
に装着した非磁性の円筒形スリーブ34からなるタイプの
従来の磁気ブラシ供給装置32からつくればよい。芯部材
を矢印の方向に回転させる手段（図示せず）が設けられ
ている。芯部材を運動させることにより磁性現像剤が現
像剤溜め38から現像ゾーンｚまで送られ、そこで現像剤
は記録エレメントの上の静電像と接触して現像する。次
いで、現像された像は転写ステーション40において像を
受取るシートｓに転写され、溶着ステーション42におい
て像受取りシートへ溶着される。その後、記録エレメン
ト上の残留現像剤は清浄ステーション44にいおて除去さ
れ、記録エレメントは電子写真行程を再循環される。

前述のように、電子写真現像剤は静電像に付与されてス
テーション30において像を見えるようにする。前記現像
剤は典型的には磁気により誘引される担体粒体と、トナ
ーと称されるピグメント混入の熱可塑性粒体との混合物
からなる。トナーと担体粒体とは反対の極性に摩擦電気
によりチャージされ、トナー粒体の極性は通常チャージ
像のそれとは反対である。現像後像のバック領域に確実
にトナー粒体が無いようにするために、現像ステーショ
ンの現像電極、即ちこの場合は磁性ブラシ供給装置自体
を、バックの各チャージレベルとチャージ像の像領域と
の中間の電圧レベルまで電気的にバイアスさせることが
一般的である。現像電極のバイアス供給装置46を前記機
能を提供するものとして示してある。このバイアス供給
装置はトナー粒体の低バック密度を保証するが、反対極
性にチャージされた担体粒体を像のバック領域に向かっ
て追い出す好ましくない機能も併せ有し、前記バック領
域は現像領域に対してプラスにチャージあれているよう
になる。担体粒体自体はチャージ像と同じ極性に摩擦電
気的にチャージされるが、それにもかかわらず現像後は
潜像のバック領域に付着する。この付着は接地された記
録エレメントに近接して担体が介在する静電界により発
生し、担体と記録エレメントの表面との間の物理的力に
よる程度は少ない。担体粒体は典型的には硬質材料（例
えば、鉄あるいはフエライト）からつくられているの
で、記録エレメントの表面を簡単にかき傷をつけうるの
で、これらの粒体は像転写前に記録エレメントから掃去
することが望ましい。

本発明によれば、ワイヤグリッド構造50が現像ゾーンｚ
の下流で、かつ記録エレメントの表面に近接して位置し
ている。グリッド構造体はバイアス供給装置52に電気的
に接続されている。バイアス供給装置の機能は担体粒体
を現像された像から引張り、該粒体をグリッドに向かっ
て導き、しかも粒体がグリッドに付着することによって
グリッドを汚染しないようにすることである。グリッド
バイアス供給装置は約400と800ボルトの間、最も好まし
くは約600ボルトのピーク対ピーク電圧ならびに約200と
600ヘルツの間、最も好ましくは約400ヘルツの周波数を
有するAC電圧源55（第２図に示す）からなることが好ま
しい。掃去された粒体を記録エレメントから離れる方向
に正味運動させるには、電圧源55により提供されるAC信
号を例えば可変DC電圧源57によりDCバイアスすることが
好ましい。勿論、DCバイアスの極性はチャージされた粒
体の極性によって左右される。チャージングステーショ
ン20が均一なマイナスチャージを付与するものと想定す
れば、トナーと担体材料とはトナーと担体粒体とがそれ
ぞれプラスとマイナスの極性に摩擦電気的にチャージさ
れるよう選定される。このように、マイナスチャージさ
れた担体粒体をグリッドに向かって誘引するために、プ
ラスのDCバイアスを採用する。

電圧源57により供給されるDCオフセットのレベルについ
ては、ACサイクルの少なくとも一部の間、グリッドは担
体粒体と同じ極性、この場合マイナスにバイアスされる
ようになる。600ボルトのピーク対ピークAC電源と共に
用いられると、＋200ボルトのDCオフセットは−100ボル
トと＋500ボルトの間で変わる電解を発生させる。グリ
ッドのバイアスが＋500ボルトの場合、担体粒体を最も
よく誘引する。−100ボルトまでバイアスされると、グ
リッドは掃去した粒体を放出し、それらがグリッドを著
しく汚染することなくその下に位置する現像剤溜めまで
グリッドを通過できるようにする。

グリッド構造体50の詳細については、非磁性で導電性の
材料からなる５から10本のワイヤ60からなることが好ま
しい。前記ワイヤは一対の導電性サポート62,64により
隔置され、平行状態で電気的に接続され、かつ支持され
ている。ワイヤ60に対してはアルミニウム、ニッケル、
非磁性ステンレスおよび銅が適当な材料である。ワイヤ
が磁性、即ち磁気により誘引されるものとすれば、掃去
された磁気的に誘引される担体粒体はワイヤを汚染し始
め、バイアス電解の有効性を低下させ、掃去された粒体
がグリッドを徹ことにより現像剤溜めに益々戻りにくく
なる。各ワイヤの平均直径は0.1と1.0ミリの間、ワイヤ
間の間隔は0.1から1.0ミリの間が好ましい。この間隔は
掃去された粒体が隣接するグリッドワイヤの間を通り、
そのためグリッド自体を汚染することなく現像剤溜めに
戻ることができるようにする。予想に反して、ACバイア
ス信号に付与されたプラスのDCバイアスは掃去された粒
体をグリッドワイヤ上で何ら顕著に堆積、即ち「プレー
トアウト」させない。前述のプレートアウトをさらに最
小にするために、（例えば400−40KHzの）高周波数でオ
シレータ72により励振される圧電変換器70をグリッド構
造体に連結して掃去作業の間グリッド構造体を機械的に
振動させるようにしてもよい。

掃去グリッドは記録エレメントの表面から約0.5から1.0
ミリの間隔置されることが好ましい。間隔をより広くす
れば希望する電界効果を得るにはバイアス電位差を若干
大きくする必要がある。また、グリッド現像ゾーンから
近接隔置させて、掃去された粒体が磁性現像ブラシの磁
界内に来て、そのため磁気かならびに重力によりグリッ
ドを通して引張られるようにすることが好ましい。

ｅ）効果 上述の通り、本発明に係る装置においては、記録エレメ
ント上のチャージずみ担体粒体を、CD電源によってかけ
られる当該担体粒体とは反対の極性のバイアスによって
記録エレメントから強力に吸引して掃去するとともに、
ACバイアスによりそのサイクルの一部において担体粒体
と同じ極性の電圧とすることにより、当該担体粒体の吸
引力を解除し、鉄などの材料でできている当該担体粒体
の自重によってグリッドから落下するようにすることに
よって、該グリッドに担体粒体が堆積するのを防止し、
もって、前述した従来技術の有していた問題を解消する
ものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を採用した電子写真文書複写装置の概略
図、および 第２図は本発明の好適実施例の斜視図である。 図において、 10……記録エレメント 50……掃去グリッド 52……グリッドバイアス手段。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 アーサー・スタンレー・クロール アメリカ合衆国ニューヨーク州14609，ロ チェスター市エッジクリーク・トレイル 431 (72)発明者 フランク・アレキサンダー・シュスター アメリカ合衆国ニューヨーク州14626，ロ チェスター市リッジウッド・ロード 60 (56)参考文献 特開 昭60−117275（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−117276（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−142381（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電子写真装置の現像ステーションの現像ゾ
   ーンの下流側で同複写装置の転写ステーションの上流側
   に設定され、現像ゾーンにおいてトナー像が形成された
   電子写真記録エレメントの表面からチャージされている
   担体粒体を掃去する装置において、複数の離隔し、導電
   性で非磁性のワイヤからなり、上記現像ゾーンの下流側
   で上記転写ステーションの上流側に設定され、上記記録
   エレメントの運動軌道に近接して位置される掃去グリッ
   ドと、 記録エレメントから前記担体粒体を誘引するようグリッ
   ドのワイヤを電気的にバイアスする一方、前記担体粒体
   が前記グリッドに堆積するのを阻止するバイアス手段で
   あって、前記グリッドを電気的にバイアスするためのAC
   電源と、前記担体粒体と反対の極性で同グリッドを電気
   的にバイアスするDC電源とを有し、該DC電流がAC電源に
   よってかけられるACサイクルのバイアスをその一部が前
   記担体粒体と同じ極性となり該担体粒体を上記グリット
   から離しそれにより落下させるようにするレベルのバイ
   アスをかけるようにしたことを特徴とする掃去装置。