JPS5921034B2 - 現像または清掃装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は導電性のキャリヤー粒子を利用する現像装置若
しくは清掃装置又はこれら両者を利用する静電写真処理
機に係り、より詳細には上記装置の作動時に起こる短絡
に起因する品質低下効果を減少させる装置に関する。

「電子写真」に関する米国特許第２２９７６９１号明細
書に記載された公知の静電写真法においては、均一に帯
電させた像形成面を像形状に選択的に放電させて静電潜
像を形成させ、次いでこれに「トナー」と呼ばれる微細
な着色粒子を塗布することにより現像を行なう。

現像後、転写工程を行なうこともでき、転写を行なわな
いモードで行なうこともできることが知られている。転
写を行なわないモードの場合、像形成面がそのまま像の
最終支持体となる。これに対して転写処理を行なう場合
には、現像済みの像を例えば普通紙の如き適当な支持材
上に転写し、次いで像形成面に付着している残留トナー
粒子を除去して像形成面を再使用できるよう準備する追
加工程が含まれる。上記の米国特許第２２９７６９１号
明細書は、広く用いられているゼログラフ複写機を考え
た場合、現時点における商業的成功の最上の例を開示す
るものであわうと思われる。勿論、ゼログラフは像形成
面として感光体を使用するものである。 しかしながら
、静電写真機としてはその他の型のものもあることも知
られている。

例えば、像形成面が均一に帯電せしめられた絶縁体であ
り、該像形成面を例えば適切に制御された針による等の
方法で写真によらずに選択的に放電させて静電潜像を得
、ゼログラフ処理機における技術によつて得た潜像と同
様の方法によつて処理を施こすよう構成された処理装置
もある。更に、ゼログラフ及びこれに類似した静電写真
機は複写機のみへの応用に限定されるものではない。例
えばこれらの処理をフアクシミリ技術に応用しても有用
である。現像に必要なトナーを分配する好ましい媒介物
は、トナー粒子より大きな所謂「キヤリヤ一」粒子であ
る。一般に、トナー粒子とキヤリャ一粒子とに反対極性
の電荷を誘起させるために摩擦帯電法を採用するのがよ
い。このため、現像剤のトナー成分及びキヤリヤ一成分
（場合によつてはキャリャ一被覆）は、摩擦帯電系列に
おいて互いにへだたつている物質を選定する。更に、こ
れらの物質の選定に当たつては、トナー粒子に付与され
る電荷極性が潜像の極性の逆になるよう、各物質の相互
摩擦帯電系列に考慮を払う。従つて、作業時にはトナー
粒子に競合する静電力が働くことになる。詳細に説明す
ると、初期にはトナー粒子をキャリャ一粒子に惹きつけ
る力が働く。次に、トナー粒子が潜像を支持する像形成
面の近くに運ばれるか又は実際に像形成面と接触した場
合には、トナー粒子は静電力によつてキャリヤ一粒子か
ら剥離される。像形成面から残留トナー粒子その他の付
着力の弱いトナー粒子を除去するためにトナー欠乏キヤ
リャ一粒子（即ちほとんどトナーを含有しないキヤリヤ
一粒子）を用いることができることが見い出された。

この型の清掃作用を強めるために、望ましくはトナー粒
子を像型成面上に保持している力の少なくとも一部分を
中和するコロナ放電によつて望ましくないトナー粒子の
処理を行ない、次いでキヤリヤ一粒子を像形成面と接触
させてトナー粒子を集めることを特徴とするトナー粒子
除去方法が知られている。ゼログラフ又はこれに類似す
る静電写真機の像形成面は基本的には、導電性支持層と
該層上に付着せしめた電気絶縁層とで成る。

この種の複写機の現像または清掃装置は、多くの場合一
つ又はそれ以上の電極を有しているので、像形成面の支
持層を一定電位に保持し一つ又は複数の電極に異なる電
位を印加して、これらの装置の特性を改良する電場を局
部的に発生させることができる。例えば、現像装置は、
べた領域の現像を改良するとともに背景部分が現像され
るのを抑制する現像電極を有し、このために現像電極に
はバイアス電圧が印加される。このような現像電界のあ
る状態で導電性キヤリャ一粒子を用いる試みは従米にお
いて困難に遭遇した。

特に、経験の示すところによれば、キャリャ一粒子が過
渡的ではある（典型的には持続時間が５０マイクロ秒以
下）けれども有害な短絡を起こす場合がある。この問題
をある程度まで回避する提案はなされているけれども、
なお完全な解決法が求められている。例えば、現像電極
と現像装置のハウジングとを同一電位に保持することに
より、導電性のキヤリャ一粒子がハウジングと電極とに
架橋した場合においても電極とハウジングとの間に電流
が流れるのを防止する方法が提案されている。然し乍ら
、この提案によつては、絶縁性像形成面にピンホールそ
の他の欠陥があつてキヤリヤ一粒子が橋状に蓄積して電
極と像形成面の導電性支持層との間で短絡が起こる問題
の解決策とはならない。従つて、上記かられかるように
、一般的には導電性キャリャ一粒子は好ましくない。

しかしながら、不幸にも、被覆を施さないニツケル及び
鉄の小球（すなわち導電性の材料）がキヤリヤ一成分と
して選定されるに最も適当な場合がある。特に、導電性
キャリヤ一粒子はある種の現像剤の有効な寿命を延ばす
のみならず、背景レベルを減少させ及びある種の現像装
置の場合に起こる端部の欠損を低下させることを示す事
実がある。従つて、本発明の目的は、静電写真処理機の
現像または清掃機能を発揮させるに際して装置の性能上
キャリャ一によつて生じた短絡回路による品質低下を減
少させる装置を提供するにある。

この短絡回路は静電写真機の現像または清掃機能を発揮
している間に局部的に発生する静電場に依存する。より
詳細に言えば、本発明の目的は、キヤリャ一が複写機の
像形成面の導電性支持層に短絡を惹き起こした場合にお
いても、所定レベルの作動を実質的に保持することがで
きる上述の型の現ｖ清掃装置を提供することである。本
発明の上述及びその他の目的を達成するために、静電写
真機の現像装置若しくは清掃装置又はこれら両装置の単
一又は複数の電極を、塗布又はその他の方法によつて、
抵抗性物質から成る外部層に密接に接触させ、外部層を
充分な抵抗と厚さとを持つよう選定し、キャリャ一によ
つて短絡が惹き起こされた場合においてもその間に放出
するエネルギーを破壊を惹き起こさない所定の低水準に
制限し、放出による効果を局部に制約するよう選定され
ている。

本発明の他の目的及び利点は、添附の図面を参照しつつ
以下の説明を読めば明らかになろう。

以下においては幾つかの実施例を参照して本発明の詳細
について説明を加えるけれども、本発明はこれらの実施
例に限定されるものでないこと勿論である。特許請求の
範囲の項に特定された本発明の思想及び技術的範囲内に
入る全ての修正例、変更例及び均等物は本発明に包含さ
れるものである。図面中、先ず第１図を参照して、単純
な磁気ブラシ現像装置１１をさつと観察しておくことは
本発明の理解の助けになると考える。

像形成面が現像領域１３を通過するとき電気絶縁性像形
成面１２に支持されている静電潜像を現像するため、上
記の磁気ブラシ現像装置は静電写真処理機中で使用され
る。特にゼログラフ技術分野においては磁気ブラシ現像
は広く普及している。従つて、説明の便宜上、ゼログラ
フ複写機に焦点を合わせてみる。即ち、像形成面１２は
導電性支持層１４上に塗布或いはその他の方法で被覆さ
れた感光体である。転写を行なわないゼログラフ法にお
いては＝般に導電性支持層を有するシート状又はウエツ
プ状の感光体を使用する。一方、転写型ゼログラフでは
、回転自在のドラム（図面参照）又は柔軟なベルト状部
材上に塗布された感光体を用いて行なう。容易に理解で
きるように、コピーの品質改良が絶えず強調される結果
、磁気ブラシ現像はますます複雑になつてきた。

この種の装置は、現像剤を感光体に塗布するために感光
体１２から一定の短かい距離隔たつた位置にある１本又
は複数本の回転自在の塗布ロール１６を有するハウジン
グ１５から成る。通常トナー粒子と強磁性キャリャ一粒
子とから成る現像剤は、下部がハウジング１５に達して
いる溜め１７から現像領域１３を介して再び溜め１Ｔに
戻る通路内を還流している。トナーは必然的に現像工程
で消費されるから、一定時間毎にトナーを現像剤混合物
に添加してトナー濃度を適切な水準に保持するトナー分
配器１８があるのが普通である。１本又は複数本の塗布
ロールを設ける目的は現像剤を現像領域に向けそして該
領域中に搬送することにあり、該現像域において磁界の
影響下で現像剤が感光体１２に対して延びるブラシ状に
形成される。

このブラシは、塗布ロール１６が感光体１２に最も近接
している比較的狭い領域に形成される。然し乍ら、塗布
ロール１６は、現像領域の上流部にある現像剤拾い上げ
点から該領域の下流部にある放出点に至る部分まで現像
剤を磁力によつて搬送している。この点に関して説明を
加えると、各塗布ロール１６は典型的には、非磁性の回
転自在のスリーブ２２内に固定支持された永久磁石２１
から成る。普通、スリーブ２２の外面は噴き付け法又は
その他の方法で処理されており、現像剤を効果的に移送
するために、摩擦係数が高い。更に第２図を参照すれば
明らかなように、スリーブ２２が導電性の物質から成る
ものである場合には、塗布ロール１６のスリーブ２２を
現像電極として用いることもできる。従つて、感光体１
２の導電支持層１４（すなわちドラム本体）が例えば接
地電位等の基準電位に保持され、一方スリーブ２２に適
当なバイアス電圧供給源（電池２３）によつて異なるバ
イアス電圧が印加されている磁気ブラシ現像装置が提案
されている。例えば、感光体１２の像領域が約＋８００
ボルトに荷電され、背景領域が約＋２００ボルトに荷電
されている場合、スリーブ２２に約＋３００ボルトのバ
イアス電圧を印加すれば背景領域を充分に低い水準にし
て該部分のトナーの付着を防止し、しかもベタ領域の像
部分の現像を改良することができる。既述したように、
導電性キャリャ一粒子を使用した場合には、現像電極を
有する公知の現像装置は満足すべきものではない。問題
は、しばしば導電性キヤリャ一粒子が現像電極とこれと
は異なる電位の表面との中間で相互に架橋する結果、短
絡回路がつくられることである。ある現像装置の場合に
は、上記の表面がハウジングである。然し、実際問題と
して、もつと厄介な問題は、現像電極即ちスリーブ２２
から感光体１２のピン・ホール又はこれと同様の欠陥部
を介してドラム１４の導電性支持層に至る短絡回路を形
成する問題である。現像電極としてのスリーブ２２のバ
イアス電圧供給源２３と直列に電流制限抵抗器２４を挿
入する一般に行なわれている抵抗器の挿入は、短絡回路
が形成された場合においても放電されるエネルギーが破
壊を惹き起こさない水準に保持されるようにする安全手
段を設けるためである。より詳細に説明すると、放電さ
れるエネルギーは以下の式によつて与えられる。式中、
Ｖは短絡回路の完成によつて生じる電圧降下、ｔは短絡
回路の接続時間、Ｒは電圧Ｖの降下をもたらす抵抗であ
る。

キャリャ一によつて惹き起こされる短絡回路は瞬間的な
ものであり、せいぜい長くとも約５０マイクロ秒以下し
か接続しない。

更に、短絡回路が形成された場合においても電圧降下は
、現像電極と感光体支持層との電位差が例えば３００ボ
ルトを越えるほどの電圧になることはないと考えられる
。従つて、キヤリヤ一によつて惹き起こされる短絡回路
が形成された場合において放電を起こすエネルギーが受
容できる低水準即ち感光体１２が融点にまで局部的に加
熱されるといつた取り返しのつかない破壊に至らない低
い水準より充分に低い水準に保持するに必要な電流制御
抵抗を（１）式から分析してみた結果一般的な基準とし
ては、ほぼ１メガオームの抵抗の電流制限抵抗２４を用
いれば充分に好適であることがわかつた。容易に理解で
きるように、本発明はキャリャ一によつて惹き起こされ
る問題のより効果的な解決法を提供せんとするものであ
る。

簡単にいうと、本発明による提案は、短絡回路の形成時
に放電するエネルギー水準を受容し得る低い安全な水準
に制約するのみならず、付随する静電場の乱れを局部的
な電場内に制限するものである。より詳細には、第３図
及び第４図に示すような本発明による改良装置によれば
現像電極としてのスリーブ２２の外面は塗布又はその他
の方法によつて高抵抗材料層２５と密接に接触している
。

容易にわかるように、この抵抗材料層２５はスリーブ２
２から延伸する各電圧短絡回路を直列に接続された個別
の電流制限抵抗２４′を効率よく挿入するものである。
従つて、第１図及び第２図に示す如きひとまとめになつ
た抵抗２４を省くことができる。然し乍ら、その他の点
においては現像装置１Ｖは公知の現像装置１１と同様の
構成であるから、類似する各部分にぱ同一の参照符号を
付してある。抵抗材料層２５によつて提供される分布し
た各電流制限抵抗２４″の値は、少なくとも近似的には
或いは一次近似式として次式から定めることができる。

式中、Ｒは抵抗材料の抵抗率、Ｌは抵抗材料層の塗膜の
厚さ、Ａは各キャリャ一粒子の断面積である。

各キャリャ一粒子によつて惹き起こされる短絡回路形成
時において放電するエネルギーを一定の破壊を来たさな
い水準に制限するに要する抵抗値を計算するために、再
び（１）式を利用することができる。

次に、算出された抵抗値を各キヤリヤ一粒子の所定の断
面積とともに（２）式に入れて、抵抗材料層２５の抵抗
率と厚さの許容範囲を定めることができる。粒径が１０
０ミクロン程度の球形ビーズ状のキャリヤ一粒子を用い
る公知の現像装置の場合の一般的な基準としては、１０
７〜１０９オーム・儂の抵抗率を持つ抵抗物質を１〜２
５ミル（約２５〜６４０ミクロン）厚さの塗膜にすれば
まず満足なものといえる。カーボンをドープして１０８
オーム・ｃの抵抗率にした２５ミル（約６４０ミクロン
）厚の導電性ゴム塗膜は上記の目的を達成するのみなら
ず、例えばスリーブ２２の外面の如く磁気ブラシ塗布ロ
ールの現像剤と接触する面上で使用するに充分な高い摩
擦係数をもつものであることが実験により確かめられた
。使用した導電性ゴムはシエル・オイル社（Ｓｈｅｌｌ
ＯｌｌＣＯｍＰａｎ３７）の＝部門であるシエル・ケミ
カル社（ＳｈｅｌｌＣｈｅｍｉｃａｌＣＯｍｐａｎｙ）
から市販されているクラトン（ＫｒａｔＯｎ）４１１９
であり、カーボン・ブラツクはシテイ・サービス社（Ｃ
ｉｔｙＳｅｎｉｅｅ）の一部門であるコロンビア・カー
ボン社（ＣＯｌｕｍｂｉａＣａｒｂＯｎＣｎｍＰａｒ］
３７）から市販されているネオスペクトラ（ＮｅＯｓｐ
ｅｃｔｒａ）であつた。

スプレー法によつて抵抗材料層を塗布した。第５図を参
照すれば理解できるように、局部的に生ぜしめた静電場
の存在下において導電性キヤリャ一粒子を使用する清掃
装置に本発明の原理を応用することもできる。

その一例として図示した実施例は、像形成面１２が清掃
ステーシヨン３２を通過する際に感光体１２の表面から
残留トナー粒子を除去するために、トナーを含有しない
強磁性キヤリヤ一粒子を用いる点を除けば公知の磁気ブ
ラシ清掃装置と同じである。この種の清掃装置は、清掃
領域３２の直前に位置する前清掃用コロナ放電装置３３
を有するものであることが好ましい。本実施例の清掃装
置は、清掃ロール３４と排除ロール３５とを有する。

両ロールは矢印で示す向きに回転駆動され、夫々電池３
６及び３７で示す適当な電圧供給源によつてバイアス電
圧が印加されており、それによつて清掃領域３２に入る
残留トナー粒子は感光体１２から清掃ロール３４上のキ
ャリャ一粒子上に移行し、次いで排除ロール３５に移る
。より詳細に説明すると、清掃ロール３４は一定の短か
い距離だけ感光体１２から離れており、この清掃ロール
を使用することによりキヤリャ一粒子は、清掃領域３２
を通過して排除ロール３５を通り溜め３８に戻る。

キヤリヤ一粒子は、清掃領域３２を介して排除ロール３
５を通過する間、磁場の影響を受けてブラシ状に形成さ
れる。清掃ロール３４は、非磁性の導電性スリーブ４２
内に固定支持されている永久磁石４１を有するものであ
る。スリーブ４２にはバイアス電圧源３６によつてバイ
アス電圧が印加されており、従つて該スリーブ４２は残
留トナー粒子の電荷とは反対の極性になり、感光体１２
の支持層１４と該スリーブ４２との間には例えば１００
０ボルト程度の電圧降下が生じる。従つて、支持体１４
とスリーブ４２との間には電場ができ、この電場によつ
てキャリャ一の荷電が補強され、感光体１２から残留ト
ナー粒子が磁力によつてスリーブ４２に付着したキヤリ
ャ一粒子に吸引される。排除ロール３５も導電性の部材
である。

排除ロールは狭い間隙によつて清掃ロール３４のスリー
ブ４２から離れており、バイアス用電池３７によつてバ
イアス電圧が印加され排除ロールがスリーブ４２上のキ
ヤリャ一からトナー粒子を剥奪する静電場が生じる。ス
リーブ４２に印加されているバイアス電圧に対して数百
ボルトになる排除ロール３５へのバイアス電圧は剥奪を
行なうには充分余裕のあるものであるが、この電圧差の
極性はトナー粒子がスリープ４２から排除ロール３５に
吸引される極性となるよう選定せねばならない。上述し
たところから明らかなように、本発明の提案に従えば、
導電性キャリャ一粒子を用いた場合に清掃装置３１の特
性を改良することができる。清掃ロール３４のスリーブ
４２の外面の抵抗材料層４３は、既述したように、キヤ
リヤ一によつて惹き起こされる短絡回路の効果を局限化
し短絡回路ができた場合において取り返しのつかない破
壊がもたらされるのを防止するよう選択した厚さと抵抗
率を有する。もう一度記載すると、抵抗率が１０７乃至
１０９の物質から成り厚さが１乃至２５ミルである抵抗
材料層は本発明の目的に充分にそうものであることが判
明した。磁気ブラシ装置中において使用するに充分な高
摩擦係数を有する上記の如き塗膜を得るには、導電性ゴ
ムとカーボン・ブラツクとの混合物であることを再度述
べておく。上に述べたように、局部的に生ぜしめた電場
に依存する静電写真現像装置及び清掃装置中において導
電性キャリャ一粒子を使用する従来技術に付随する問題
に対する極めて効果的な解決法を本発明は提供せんとす
るものである。本発明による電極としてのスリーブへの
抵抗材料層は、キヤリヤ一によつて惹き起こされる短絡
回路形成時に放電するエネルギーを所定の破壊を来たさ
ない水準に制約するとともに、短絡回路形成の効果を局
部的な電場内に局限するものである。更に、本明細書中
には、上記の作用効果を奏するのみならず、磁気ブラシ
形の現像装置及び清掃装置の塗布ロール上で使用するに
充分な高摩擦係数を有する電極塗膜が開示されている。
本発明の背景となる例示した公知の磁気ブラシ現像装置
については米国特許第３１７６６５２号及び第３５８０
６７３号明細書を参考にすればよい。

従つて、上記の両特許明細書を参考文献としてここに引
用する本明細書に記載したような現像装置及び清掃装置
で利用する場合、図示の例に限らず、感光体１２と塗布
ロール１６（第３図）または清掃ロール３４（第５図）
とは反対方向に回転させてもよく、これらの両部材の一
方又は両方を同じ方向に回転させることもできること勿
論である。

【図面の簡単な説明】 第１図は、公知の磁気ブラシ現像装置を簡略化して示す
断面図である。 第２図は、第１図に示す現像装置の基本的な回路図であ
る。第３図は、本発明の一実施例である磁気ブラシ現像
装置を簡略化して示す断面図である。第４図は、第３図
に示す現像装置の基本的な回路図である。第５図は、本
発明の一実施例である磁気ブラシ清掃装置を簡略化して
示す断面図である。１２・・・・・・像形成面、１４・
・・・・・導電性支持層、１５・・・・・・ハウジング
、１６・・・・・・塗布ロール、１７・・・・・・溜め
、２１・・・・・・永久磁石、２２・・・・・・スリー
ブ、２５・・・・・・抵抗材料層、３５・・・・・・排
除ロール、３８・・・・・・溜め、４１・・・・・・永
久磁石、４２・・・・・・スリーブ、４３・・・・・・
抵抗材料層。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 導電性支持層と該支持層上の光導電層とを備えた感
   光体と、トナーと導電性で且つ磁性のキャリヤとで成る
   磁性現像剤を、前記感光体表面へ搬送しあるいは該感光
   体表面から除去する磁気ブラシロールとを備え、該磁気
   ブラシロールが、内部に磁石を有する回転自在な導電性
   スリーブを有し、該スリーブと前記導電性支持層との間
   に接続されて両者の間に電界を形成するバイアス手段が
   設けられて成る現像または清掃装置において、前記磁気
   ブラシロールの導電性スリーブにはこれに密接するほぼ
   一様な厚さの抵抗材料層が設けられており、該抵抗材料
   は、カーボンブラックをドープした導電性ゴムで成り且
   つその摩擦係数は前記スリーブの回転によつて現像剤を
   搬送するのに十分なように高く選ばれて成ることを特徴
   とする装置。