JPS60120386A - 帯電粒子除去装置 - 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】 産業上の利用分野 本発明は、一般的に、電子写真印刷機械に関し、そして
よシ詳細にはその印刷機械に使用するための清掃システ
ムを改良することに関する。

従来の技術 電子写真印刷において、例えば光導電部材すなわち感光
体の電荷保持表面はその表面を感光性にするために一様
に帯電される。その帯電光導電部材は複写しようとする
原稿の光像に露光される。

感光性の光導電性表面層を露光すると選択的に電荷を放
電する。この露光で複写しようとする原稿に含まれる情
報区域に相当する光導電表面上に潜像を記録する。光導
電表面上に記録された静電潜像は現像剤を接触させるこ
とで現像される。典型的な現像剤はトナーとして画業界
に知られている熱硬化性グラスチック粉末から成シ、そ
の粉末はよシ粗なキャリア粒子、例えば、強磁性粒子に
摩擦電気的に付着する。トナー粒子は光導電表面上に記
録された静電潜像に対して適当な電荷を有するように選
ばれている。従って、感光体上の電荷が負の場合はトナ
ーは正に帯電される。現像剤が光導電表面上の静電潜像
に接触させられると、トナー粒子はキャリア粒子から静
電潜像に移動する。

とうして光導電表面上に粉末像を形成する。

続いて、再使用可能な光導電表面上のトナー像は、普通
紙のような支持材シートに転写される。

儂を形成している全てのトナーが紙に転写されるわけで
はない。残留トナーと呼ばれる光導電表面上に残ってい
るトナーはその光導電表面上から除去されなければなら
ず、さもなければ後続の像形成は悪影響を受けるだろう
。

今までは、ブレード、フオーム（すなわち発泡体）ロー
ラ、導電性ブラシ、非導電性ブラシ及び磁気ブラシのよ
うな各種の装置が感光体からトナーを除去するために使
用されてきた。

感光体とファイバーブラシ又は磁気ブラシのような清掃
部材の間に静電界を発生させると感光体からトナーを効
果的に除去できることが知られている。そのような装置
は、／ｑり３年３月、２２日付は米国特許第３．　、ｔ
　’７２．９．２３号及び／９り／年３月３０日付は米
国特許第３ａ／９り７号に各々開示されている。同様に
、ブラシと、ブラシ上のトナーを除去する脱トナ一部材
との間に静電界を生じさせるとブラシからトナーをより
よく除去できる。ブラシと感光体との間の静電界の形成
は、ブラシへ直流電圧を印加することによってできる。

ブラシと絶縁性感光体の間に形成された電界は、感光体
上のトナーをブラシに引きつけるものである。従って、
もし感光体上のトナーが負に帯電されているならば、前
記電界はトナー上の電荷に対して負にはなら表いだろう
。

発明が解決しようとする問題点 磁気ブラシ清掃器の情操性能寛容度の範囲は主に二つの
不履行、すなわち清掃の不履行及び再付着の不履行によ
って定められる。清掃不履行はキャリアピーズが感光体
から残留トナーをもはや十分除去できない状態のときに
起こる。再付着不履行が生じると、トナーがキャリアビ
ーズから感光体に移る、すなわち再付着される点で清掃
器は現像システムのように機能する。トナーが清掃ニッ
プに入るときのトナー上の電荷を清掃電位に対してグロ
ットすることにより清掃及び再付着境界が定まる。清掃
不履行は清掃電位が低いときに起こり、−１再付着不履
行は清掃電位が高いときに起こる。そして二つの境界間
の範囲すなわち領域が清掃電位軸上の動作余裕度を定め
る。

清掃電位は清掃エラグ中のトナーに作用する電界を暗示
する尺度と表シ、この清掃電位は、慣習的に磁気ブラシ
清掃器に加えられるバイアス電圧と感光体又は他の電荷
保持表面上の電位との差として定められている。従来、
磁気清掃器のバイアスはその磁気清掃器が使用されてい
るシステムの状態により所定のレベルに固定されている
。清掃器のバイアスが固定されていると、清掃器の相対
電位は感光体電位の変化に対して変化することが理解さ
れよう。従って、もし感光体の電位が所定の値よシ高け
れば清掃電位は低くなり、もし感光体電位が所定値より
低ければその清掃電位は高くなるだろう。

清掃はキャリアビーズの老化又は初期特性にかなシ鈍感
であシ、一方再付着は感光体電位変化にも物質の老化に
対しても非常に敏感である。キャリアピーズが老化する
（すなわち、摩擦帯電特性が劣化する）につれて再付着
境界は清掃境界方向に移動し、それによって清掃寛容度
が減少する。

感光体電位に大きな変化がありそして磁気清掃器に印加
されるバイアスが固定されているゼログラフィのシステ
ムでは、清掃寛容度の範囲が大きい必要がある。この要
件がキャリアの有効要分を定め、また同様に、幾つかの
物質の初期機能特性を制限する。清掃不履行モードで説
明されたように、清掃寛容度が感光体の変化によって必
要とされる清掃電位に等しいかぎりは十分な清掃が可能
である。しかし、清掃ブラシに対する固定バイアスとキ
ャリアビーズが老化する結果として再付着境界が清掃境
界に移動することとによって、キャリアビーズの有効要
分は短くなる。

問題を解決するための手段及び作用 要約すれば、本発明は電子写真印刷ゼログラフィに使用
するトナー除去装置を改良することである。その装置は
電気的導電性の磁気ブラシから成シ、その磁気ブラシに
対して電圧が印加されており、その磁気ブラシは絶縁性
の像形成面に接触して回転され、核間からトナーを除去
する。ブラシと同極性であるがブラシより高い電圧が印
加されたトナー除去用絶縁性ローラ（ｄｅｔｏｍｌｎｇ
　ｒｏｌｌｅｒ）が導電性ブラシと接触しつつ回転させ
られ、ブラシからトナーを除去する。

清掃用前帯電装置が、前記像形成面上のトナーを磁気ブ
ラシに接触する前に帯電させる働きをするように与えら
れる。前清掃装置の極性は導電性ブラシの極性とは反対
であシ、そして転写放電装置と同じ極性であっても逆極
性であってもよい０電位計が、清掃エラグに入る直前の
感光体の電位を測定するように設けられる０この測定値
は、キャリアピーズの寿命が最適化されるように選ばれ
た所定の値に清掃電位を一定に維持するように使用され
る。従って、感光体の電位は基準電圧と比較され、磁気
ブラシの電源に入力として使用される電気信号を駆動す
る。それ故、もし固定の基準電位とこの測定による感光
体の電位との差が所定の値よりも大きいならば磁気清掃
ブラシに印加されるバイアスは低くされ、そしてもしこ
の差が所定の値より小さいならばそのブラシのバイアス
は高くされる。

本発明のその他の特徴は添付図面を参照しながら行われ
る以下の記述により明らかになるであろう。

実施例 この発明の物像を全般的に理解するために図を参照しつ
つ説明する。第１図は電子写真複写機及び本発明の装置
と方法を組み込んでいる清掃装置の各種の構成部を示し
ている。

電子写真複写技術は十分知られているので、第１図に示
された複写機に用いられている各種の処理部を簡単に説
明する。

第１図に示されているように、複写機は光導電性ベルト
１０を用いておシ、このベルトは、電気的に導電性のサ
ブストレート１４、電気的絶縁性有機樹脂中に不規則に
分散している光導電粒子から々る電荷発生層１２、及び
一つ又は二つ以上のジアミンを溶解している電気的に不
活性は電荷輸送用プリカードネート樹脂から成る。この
種類の感光体は７９ｇ／年Ｓ月に発行された米国特許第
４４ｓｔｈｑｑｏ号に開示されており、詳しくはその特
許の内容を参照されたい。ベルト１０は矢印１６の方向
に移動し、移動径路に配置された各種の処理部を経て順
序に従って連続する部分を進ませる。ベル）１０は用紙
剥離ロー）１８、テンションロート２０、及び駆動ロー
ラ→２２にかけ渡されている。駆動ローラー２２は回転
自在に且つベルト１０と係合するように取付けられてい
る。

モーター２４は駆動ローラー２２を回転させ、矢印１６
の方向にベルト１０を進ませる。駆動ローラー２２はベ
ルト伝動装置のように適切な手段でモーター２４に結合
されている。

ベル）１０は、所望のパネカでベルト１ｏにテンション
ローラー２０を弾性的に押しつける一対のバネ（図示せ
ず）によって緊張状態に維持されている。用紙剥離ロー
ラー１８とテンションローラー２０とは回転自在に取シ
付けられている。これらのローラーは、ベル）１０が矢
印１６の方向に動くにつれて自由に回転するアイドラで
ある。

第７図において、最初にベルト１０の一部が帯電部Ａを
通過する。帯電部Ａでは、符号２５で示されるコロナ装
置が比較的高いほぼ一様な負の電位にベルト１０を帯電
する。光導電ベル）１０を負に帯電させるための適切な
コロナ発生装置は、導電シールド２６と、２層コロトロ
ン重、極とから成り、この電極は、細長い神電線２７と
、交流電圧がコロナ電線に印加され且つ、シールドと光
導電表面とが同電位であるときに直流コロナ電流を除去
する厚さを有する比較的厚い電気的絶縁層２８とから成
る。別の表現をすれば、シールドに印加されるノ量イア
ス又は感光体の電荷のいずれかによって与えられる外部
電界がないときは、実質的に直流電流線流れない。

次に、光導電表面層の帯電部は露光部Ｂを通過する。露
光部日において、原稿３４を透明なプラテン３６上に表
を下にして置く。ランフ’３８は原稿３４上に光線を発
する。原稿３４から反射された光線はレンズ４０を通過
し、光像を形成する。

レンズ４０は光像を光導電表面１２の帯電部上で結び、
そこで選択的に電荷を消散させる。この方法で原稿３４
に含まれる情報領域に相当する静電潜像を光導電、表面
１２に記録する。

現像部Ｃにおいて、符号４４で示される磁気ブラシ現像
システムにより現像剤を静電潜像及び検査領域に接触さ
せるよう送り出す。磁気ブラシ現像システム４４には二
つの磁気ブラシ現像剤ローラー４６及び４８が含まれる
のが望ましい。これらのローラーは各々現像剤を潜像に
接触させるよう送り出す。各々の現像剤ローラーはキャ
リア粒子及びトナー粒子から成るブラシを形成している
。

潜像はキャリア粒子からトナー粒子を引きつけ、潜像上
にトナー粉末像を形成する。靜を潜像が連続的に現像さ
れるにつれて、トナー粒子は現像剤物質から減少してい
く。符号５０で示されるトナー粒子分配器が、追加のト
ナー粒子をハウジング５２に供給するように配置され、
現像剤ローラー４６＊４ｓをそれぞれ次の使用に供する
０トナ一粒子分配機５０には供給用トナー粒子を貯蔵す
る容器５４が含まれる。容器５４に結合されたサンプ５
８中に配置されたフオーム（発泡体）ローラー５６がト
ナー粒子をオーが６０に分配する。オーガ６０はその中
に複数の開口を有するチューブに取り付けられたらせん
状のバネからなっている。

モータ６２はオーがのらせん部材を回転させ、トナー粒
子が開口から分配されるようにチューブ３０を通してト
ナー粒子を移動させる。

支持材シート６６が転写部Ｏでトナー粉末像に接するよ
うに移動させられる。支持材シートはシート供給装置６
８によって転写部りに送られる。

シート供給装置６８にはシートスタック７２の一番上の
シートに接する供給ローラー７０が含まれるのが望まし
い。供給ローラー７０はシートスタック７２から一番上
のシートをシュート７４に進めるように回転する。光導
電表面層１２上の現像されたトナー粉末像が転写部０で
進行中の支持材シートに接するようにタイミングをとっ
て、シュート７４は進行中のシートをベルト１０の光導
電。

表面１２に接するように指し向ける。

転写部りには、シート６６の裏側に負のイオンを照射す
るコロナ発生装置７６が含まれる。これによって正に帯
電したトナー粉末像が光導電表面１２からシート６６に
引きつけられる。転写後、シートは矢印７Ｂの方向にコ
ンベア（図示せず）に向けて移動し続け、このコンベア
が定着部Ｅにシートを移動する。

定着部Ｅけ符号８０で示される定着器組立体を含み、そ
の定着器組立体８０は転写された粉末像を紙６６に永久
に固着する。定着器組立体８０は加熱定着ローラー８２
及びバックアップローラー８４からなることが望ましい
。シート６６は定着ロー１−８２とバックアップローラ
ー８４の１１通過し、トナー粉末像は定着ローラー８２
に接触する。この方法で、トナー粉末像は永久にシート
６６に固着される０定着後、シュート８６は進行中のシ
ート６６をキャッチトレイ８８に案内し、続いて操作者
は複写機からシート６６を取り除く。

支持材シートがベルト１０の光導電表面から分離された
後、光導電表面に付着している残留トナー粒子が核部か
ら取シ除かられる。これらの粒子は清掃部Ｆで光導電表
面から除去される。清掃部Ｆでトナーを除去する前に、
シート６６は前清掃用のコロトロン８９を通過する。そ
の前清掃用コロトロンはトナーを正に帯電させる正のイ
オンを発生する。

清掃部Ｆには磁気ブラシ９０がある。そのブラシ９０は
光導電表面に接して回転できるように支持されており、
モーター９１がそのブラシ９０を回転させるために設け
られている。直流電源９２が、静電、界が絶縁部材１０
とブラシの間に形成されて表面１０から帯電トナー粒子
を引きつけるように、ブラシ９０に接続されている。印
加電圧は一７９θがルトのオーダーが望ましい。

絶縁性のトナー除去用ローラー９４が、導電性のブラシ
９０と接触し及びブラシの速さの二倍の速さで回転する
ように支持されている。直流電源９６が、ブラシ９０の
バイアスと同じ極性にローラー９４をバイアスしている
０しかし、このバイアスの大きさけブラシに印加される
バイアスよシより高い。例えば、最適なバイアスは−り
Ｏθがルトである。望ましくはローラー９４はアルマイ
トから作られ、それによってそのローラーの表面は約２
０ミクロンから３０ミクロンまでの酸化層を含み、トナ
ー除去ローラー上に過剰の帯電１が形成されないように
電荷を流出すことができる。ローラー９４はモーター９
３で回転するように支持されている。

スクレーノ臂−ブレー）’９　Ｂ上ローラ−９４Ｋ）ナ
ーを除去するよう接触しておシ、そしてトナーをコレク
ター１００に落下させる。

前記の米国特許第１Ａａｂａｑ　ｑθ号に開示された感
光体を使う場合、清掃不履行と再付着不履行の間の清掃
電位の範囲は、清掃ニップ（ｎｌρ）の入口で大きな範
囲の感光体電位に調和するために、最小の大きさになる
ことが要求される。上記エラグにおける感光体の電位の
大きな変化は無帯電と容量性帯電の間のほぼ全範囲をカ
バーする正の前清掃用帯電に対して感光体の、誤まった
しかも予測不能な応答によって生ずる。転写段階後の感
光体の電位の変化はまた清掃エラグでの誤った感光体電
位の変化の原因となる。

この問題は清掃電位を一定に保つことにより本発明で最
小にされている。これは所定値から感光体電位の変化に
応じて清掃ロー２−に印加されている電気バイアスを変
えることで達成される。このため、ゼログラフィーに関
連して使用されてい　・る商業的に入手可能な装置であ
る電位計１０１が設けられている。電位計は清掃ニップ
に入る直前の感光体部分の電位を測定する。この測定値
は従来の制御部１０２（第３図）に送られ、制御部には
また導体１０４（第３図）を経由して基準清掃電位値が
入力されている。制御部は、電位計１０１により基準清
掃電位と測媛電位との差を示す信号を得ることのできる
通常の任意のものでよく、その信号は清掃ブラシ電源１
０６に印加されるバイアスを変えるために用いられ、そ
れによって感光体の電位変動にかかわらず清掃電位を一
定に保つ。

磁気ブラシ清掃器の清掃性能寛容度の範囲は主に不履行
現象すなわち清掃及び再付着によって定められる０清掃
下履行は、キャリアビーズが感光体から残留トナーをも
はや十分除去できない状態のときにおこる。再付着不履
行がおこると、その清掃器はトナーがキャリアビーズか
ら感光体に移るすなわち再付着する点で現像システムの
ように動作する。トナーが清掃ニップに入るときのトナ
ーの電荷を清掃電位に対してプロット（第一図参照）す
ることによって清掃の境界及び再付着の境界の両方が定
められる。清掃不履行は、清掃電位が低いときにおこる
のに対し、再付着の不履行は清掃電位が高いときに起こ
シ、二つの境界１０Ｂ及び１１０の間の範囲すなわち領
域が清掃電位軸上の動作寛容度を定める。

清掃電位は清掃エラグ中のトナーに作用している電界を
暗示すゐ尺度であシ、との清掃電位は磁気ブラシ清掃器
に印加されるバイアス電圧と感光体又は、他の電荷保持
表面層上の電位と間の差として慣習的に定義されている
。今まで、磁気清掃器のバイアスはその清掃器が使用さ
れてきているシステムの状況に応じた所定のレベルに固
定されている。清掃器バイアスが固定されていると、清
掃電位は感光体の電位の変化に応じて変わることが理解
されよう。従って、もし感光体の電位が所定値よりより
高いならば清掃電位は低くなり、もし感光体の電位が所
定値よシ低いならばその清掃電位は高くなる。

清掃現象はキャリアビーズ物質の老化又は初期性質に＠
尚鈍く、一方再付着現象は感光体の電位変化に対しても
物質の老化に対しても非常に鋭く反応する。キャリアビ
ーズ物質が老化するにつれて（すなわち、摩擦帯電特性
が劣化する）、再付着境界は第一図の点線で示される曲
線１１２のように清掃境界の方へ移動し、それによって
清掃寛容度の範囲を狭くしている。

感光体の電位に大きな変化があシそして磁気清掃器に印
加されるバイアスが固定であるゼログラフシステムでは
、清掃寛容度の範囲が大きいととが必要である。この要
件がキャリアの有効寿命を定め、また、同様に初期状態
の物質の機能特性の幾つかの範囲を制限してしまう。清
掃不履行のところで説明したように、清掃寛容度が、感
光体の変化により必要とされる清掃電位に等しいかぎり
では、十分な清掃を得ることができる。しかし、清掃ブ
ラシにかかる同学バイアスとキャリアビーズが老化する
結果として点線１１２で示される再付着の境界が清掃境
界方向に移動することとによシ、キャリアビーズの有効
寿命は短縮される。

第一図を考慮してわかるように、清掃ブラシと光導電表
面の間の電位差が低いとき、再付着の境界が移動するこ
とによる清掃寛容度の範囲への影智は最小となる。すな
わち、この範囲は最大とされキャリヤビーズの寿命が延
びる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の特徴を含んでいる電子写真複写機の
立面図であり、 第一図は清掃電位に対する清掃ニップに入るトナーに付
着する電荷のグラフであシ、 第３図は第１図の複写機に使用される清掃器用の制御回
路図である。

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. （１）電荷保持表面から帯電粒子を除去する装置におい
   て、磁気的に引き寄せることのできる素子を含む磁気ブ
   ラシ清掃構造体と、前記ブラシ清掃構造体にバイアス電
   圧を印加する手段と、前記電荷保持表面に対して前記ブ
   ラシを移動させ該表面から帯電粒子を除去する手段と、
   前記バイアス電圧と電荷保持表面上の電圧との差を一定
   に維持する手段とから成ることを特徴とする装置。
2. （２）前記電圧差が清掃寛容度が最大になるように比較
   的低くなっている特許請求の範囲第（１１項記載の装置
   。
3. （３）前記電荷保持表面層が感光体である特許請求の範
   囲第（２）項記載の装置。
4. （４）前記磁気的に引き寄せる素子がキャリア粒子であ
   る特許請求の範囲第（３）項記載の装置。
5. （５）前記電圧差を維持する手段が前記表面の電圧の変
   化に応答して前記バイアス電圧を変える手段で成る特許
   請求の範囲第（１１項記載の装置。
6. （６）前記電荷保持表面層が感光体である特許請求の範
   囲第（５）項記載の装置。
7. （７）前記磁気的に引き寄せることができる素子がキャ
   リア粒子である特許請求の範囲第（６）項記載の装置。
8. （８）前記ブラシ清掃器のトナーを除去する手段を含む
   特許請求の範囲第（１）項記載の装置。
9. （９）前記ブラシ清掃器のトナーを除去する手段を含む
   特許請求の範囲第（２）項記載の装置。 顛　前記ブラシ清掃器のトナーを除去する手段を含む特
   許請求の範囲第（５）項記載の装置。