JPS6356999B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は感光体表面に残留したトナーを除去す
るクリーニング装置にかかり、特に磁気ブラシに
よる物理的，静電的、な力により残留するトナー
を除去する装置に関する。

一般に電子写真法により感光体表面に形成され
た静電荷潜像を、トナー像として可視化する場
合、磁気ブラシによる現像がよく用いられてい
る。この磁気ブラシ現像において、形成された磁
気ブラシと感光体の導電性ベース層間の導電路に
バイアス電圧を印加し、コピーのかぶりが生じな
いようにしている。つまり、バツクグランドにト
ナーが付着するのを規制している。前記バイアス
電圧は、通常前記感光体の帯電電荷と同一極性の
直流電圧である。前記感光体表面に形成されたト
ナー像は、適宜送られてくる転写紙に転写され、
この転写紙が次に定着部へ送られその上面のトナ
ー像が定着されてコピーとして仕上げられる。転
写後の感光体表面には、転写されなかつたトナー
が残つており、この残留トナーはクリーニング装
置にて除去され、感光体は次の像形成に備えられ
る。

そこで、前記クリーニング装置としては、磁気
ブラシ現像と同構成の磁気ブラシクリーニング装
置を、感光体に対向して適当な位置に配置し、残
留トナーを除去するものがある。該クリーニング
装置の磁気ブラシにも前記バイアス電圧と同一電
圧又は、このバイアス電圧より高いものもしくは
低い電圧を印加し、クリーニング効率を上げるこ
とが提案され、実施されている。

一方、１回転目の感光体に帯電，露光を施し潜
像を形成した後、磁気ブラシ現像装置にて現像を
行い、トナーを転写紙へ転写する。そして、感光
体の２回転目に除電ランプ等で感光体に残る電荷
を除電し、前記磁気ブラシ現像装置にて、残留ト
ナーを除去する２回転プロセスにおいては、前記
現像及びクリーニングの磁気ブラシを兼用してい
る。この２回転プロセスの現像工程において、磁
気ブラシに印加される現像バイアス電圧は、感光
体に帯電する電荷と同極性の直流電圧を印加する
ことで、実質的に感光体の電荷と磁気ブラシにお
けるバイアスとの電位差を低くしている。このこ
とは、感光体の非画像部の電位を低く抑えてお
り、この非画像部へトナーが付着するのを防いで
いる。そのため、転写紙に非画像部のトナーが転
写されずかぶりを防止できる。これに対しクリー
ニング工程では、転写紙に完全に転写されなかつ
た残留トナーを、除電用ランプ等にて予め感光体
の電荷を除電し、、前記残留トナーの保持力を弱
めておき、磁気ブラシの物理力とバイアス電圧の
静電気力にて除去している。この場合、クリーニ
ング工程時には、磁気ブラシに加えるバイアス電
圧を現像時のそれと変えることでクリーニング効
果を上げている。例えば、前記クリーニング工程
のバイアス電圧は、現像バイアス電圧そのものよ
り、高いもしくは低い直流電圧を印加して、残留
トナーを除去する手段が提案されている。

しかし、上述の如き方式では、クリーニング工
程時、充分なクリーニング効果を得られるもので
はない。それは、感光体を帯電し、露光すること
により静電荷潜像を形成する。この静電荷潜像
を、磁気ブラシで現像すると、磁気ブラシにより
帯電されたトナーが、クーロン力により感光体の
静電荷潜像の電荷量に応じて付着し、現像され
る。この現像工程で、前記静電荷潜像に帯電量に
応じトナーが付着するが、帯電量すべてにトナー
が完全に付着し現像が完了するまでには長時間か
かる。従つて、高速で現像する実用の複写機で
は、帯電量の一部が現像に供されている。これは
静電荷潜像を実用の複写機で現像した後、表面電
位計でトナーの上から測定すると表面電位が観測
されることからもわかる。この残留電荷は、トナ
ーが転写紙に転写された後も感光体上に残る。ま
た前記残留電荷は、静電荷潜像の電荷に応じて高
くなつている。そのため静電荷潜像の電圧が高い
方が、現像後でも残留電位が高い。

上述の現像があるため、通常の複写機において
は、転写紙にトナーを転写した後、前記感光体の
残留電荷を除電光等により除去している。この場
合、トナー転写後該感光体の残留トナーが画像部
のトナー付着量に応じて該感光体上に残るため、
その部分は除電光でトナーの上より光を照射して
も光が透過しない。そのため、画像部の残留電荷
を完全に消去することはできない。非画像部はト
ナーが付着していないので、除電光によりほぼ完
全に残留電荷が消去される。上述の如く例えトナ
ーが転写し、除電光により感光体の電荷が消去さ
れても、画像部、非画像部で残留電荷の量が相違
している。このため前述したように、クリーニン
グ工程において、磁気ブラシに一定の直流バイア
ス電圧を印加しただけでは、画像部、非画像部の
トナーを除去することはできない。

本発明は上述の欠点に鑑み、磁気ブラシによる
クリーニング装置にかかり、画像部、非画像部に
関係なく残留トナーの除去を効果的に行うことを
目的とするものである。本発明のクリーニング装
置は、感光体の導電性ベース層から磁気ブラシに
至る間に、時間的に変化するクリーニングバイア
ス電圧を加えることを特徴とするものです。この
クリーニングバイアス電圧は、矩形波でも正弦波
等でもよい。

そこで、矩形波を例に採り、時間的にクリーニ
ングバイアス電圧を高くあるいは低くする実験を
行つた。

バイアス電圧が高い時間を非常に長くする。即
ち、クリーニングバイアス電圧が低い時間が非常
に短かいと、感光体の非画像部の残留トナーが高
率的に除去できた。しかし、画像部における残留
トナーは、あまり除去されなかつた。

逆に、バイアス電圧の低い時間が非常に長い、
即ち高い時間が非常に短かいと、画像部における
残留トナーが充分に除去できた。しかし非画像部
のトナーは、あまり除去されなかつた。

上述のことから、感光体の特性，現像剤、特に
磁気ブラシを形成するキヤリアの材質，トナーの
帯電量により変わるが、適当なクリーニングのバ
イアス電圧の時にクリーニングが非常に効率的に
行うことができる。即ち、画像部は残留電荷が非
画像部に比較して多いので、画像部の残留トナー
の除去は、低いバイアス電圧，非画像部の残留ト
ナーの除去は高いバイアス電圧を印加すれば、ク
リーニングが効率よく行われる。

本発明は上述した如く、クリーニング装置の磁
気ブラシに加える電圧を時間的に変化させてお
り、このバイアス電圧の高い又は低い時間的な割
合は、クリーニングが効率よく行えるように選択
される。本発明によれば、クリーニング時に一定
値の直流バイアス電圧を印加する手段では得られ
なかつた、感光体表面に残留するトナーを画像
部，非画像部に関与することなく効率よくクリー
ニングできる。

以下、実施例に従つて本発明をより詳細に説明
する。

第１図は２回転プロセスに本発明を適用させた
ものである。図中１は導電性のアルミ等から成る
円筒状のドラム上に表面が酸化亜鉛等の光導電層
から成る感光体、２は感光体表面を均一に例えば
負（−）に帯電させるコロナ帯電器、３は均一に
帯電された感光体に複写したい光像を図示してい
ない光学系を介して露光する露光部、４は感光体
１の電荷を光除電する除電ランプ、５は感光体表
面に形成された静電荷潜像をトナー像として可視
化すると共に残留トナーをクリーニングする現像
兼クリーニング装置、６は感光体表面に形成され
たトナー像を適宜搬送手段（図示せず）を介して
送られてくる転写紙７に、転写するための転写用
コロナ帯電器である。現像兼クリーニング装置６
は、現像槽８内に回転可能に保持された非磁性体
から成る円筒スリーブ９内に、現像剤（トナー及
びキヤリア等から成るもの）１０を磁気吸引する
磁石を回転自在に設けて、現像剤による磁気ブラ
シを形成している。

感光体１が矢印方向に回転され、１回転目にお
いて、帯電器２、露光部３を作用させ感光体１表
面に静電荷潜像を形成する。この静電荷潜像は、
現像兼クリーニング装置６にてトナー像として可
視化される。この場合、現像兼クリーニング装置
６の磁気ブラシには、静電荷潜像の非画像部にト
ナーが付着されないように一定の直流バイアス電
圧を加える。可視化されたトナー像は、転写紙７
に転写用コロナ帯電器６の作用により転写され
る。ここで、転写紙７に転写されなかつた一部の
トナーは感光体に付着したままとなる。

次に第２回転目において、トナーが付着したま
まの感光体１は、作動中の除電用ランプ４を通す
ることで、残留電荷が光除電される。そして、現
像兼クリーニング装置５にて残留トナーが除去さ
れ、感光体は次の像形成に備えられる。この場
合、現像兼クリーニング装置５は、感光体１の非
画像部及び画像部におけるトナーを、除去するた
めにスリーブ９と導電性ドラム間に、上記現像バ
イアスとは違つて、第３図に示す如く時間的に変
化する矩形波ａ又は正弦波ｂのクリーニングバイ
アス電圧を印加している。尚、ドラムは通常、接
地されており、磁気ブラシにおける導電性スリー
ブ９と接地間に上記第３図の如きバイアス電圧を
印加している。又、スリーブ９が導電性でない場
合、スリーブ９上に付着する現像剤の量を規制す
るドクター等にバイアス電圧を加えてもよい。要
するに、感光体１の導電性ベース層と磁気ブラシ
との間に上述のバイアス電圧を印加する。

上述の様に、クリーニング工程において、第３
図に示す如き電圧を印加せず、バイアス電圧を
種々変えた場合の非画像部におけるクリーニング
状態を第２図に示した。ここで使用したトナー、
キヤリアの現像剤の種類によつて、非画像部のク
リーニング状態は変わるが、いずれにせよ、クリ
ーニング効率が一番よりクリーニングバイアス電
圧値がある。例えば、現像剤をキヤリアとして
250〜400メツシユの鉄粉、トナーの電荷量として
３×10^-5c／ｇを用いた場合、第２図の如くクリ
ーニングバイアス電圧は、−120Vから−220Vの
間で一番クリーニング効率がよい。この第２図
は、マルチコピーを行い転写紙８の白地部（非画
像部に対応）における、トナーの付着度合いを示
しており、クリーニングバイアス電圧を変えるこ
とで、トナーの付着度合が変化する。そのため、
付着量が少ない、即ち白地部が白いほどクリーニ
ング効果がよいことを示している。

そこで、第３図に示す如きバイアス電圧を印加
する場合、波高値が−120Vから−220Vの時間的
に変化する電圧を印加する。この時、バイアス電
圧の高又は低の時間的な割合は、クリーニングが
効果的に行うことのできる周期に設定する。例と
して、周期を200Hzとして、高と低の時間的な割
合、即ちデユーテ比は３：７が適当であろう。こ
れは、なにも限定されるものではなく、クリーニ
ングが効果的に行うことのできる値を選択すれば
よい。

一実施例として第１図の２回転プロセスにおい
て、酸化亜鉛の感光体１に−500Vの表面電位と
なるようコロナ帯電器２にて帯電する。その後、
露光部３、現像兼クリーニング装置５、転写用コ
ロナ帯電器６及び除電用ランプ４を通して、感光
体１の表面の電荷を除電した。この場合、画像部
に−150Vの表面電位が残留していた。又、非画
像部の表面電位はほぼ0Vであつた。そこで、第
２図で示す様に、感光体の非画像部に対応する部
分の電位がほぼ０であることから、これに関連し
てクリーニングバイアス電圧を−130Vに設定し、
また感光体の画像部に対応する部分に関連してク
リーニングバイアス電圧を0Vに設定し、これら
の電圧を時間的に変化させて印加した。この場
合、前述の如く周期を200Hzとしてデユーテ比を
３：７とした第３図ａの如き矩形波をバイアス電
圧として用いた。高い（絶対値）バイアス電圧−
130Vの場合、非画像部の残留電荷は、ほぼ０で
あるので、その電位差が130Vとなる。これは第
２図に示す如く効率よく残留トナーがクリーニン
グできた。これに対し、画像部は、−150Vの電位
であり、バイアス電位が0Vとなれば、その電位
差が150Vとなり、同様に残留トナーを充分に除
去できた。このように、バイアス電圧は、感光体
の画像部及び非画像部に残留する電位に関連して
設定されており、各部分での電位差が同程度にな
るように、変化する電圧を設定している。第３図
ａの矩形波の代りにｂの正弦波の如き電圧を印加
しても同様である。

尚、感光体１は酸化亜鉛でなくてもよく、有機
半導体のPUK―TNF又はセレン、硫化カドミウ
ム等であつても、硫化カドミウムとポリエチレン
テレフタレート等から成る３層感光体でもよいこ
とは勿論である。

又、第１図の２回転プロセスでなく、第４図に
示す如く、磁気ブラシ現像装置５０とは別に、こ
れと同構成の磁気ブラシクリーニング装置５１を
配置したものであつてもよい。この磁気ブラシク
リーニング装置５１の前工程で且つ転写工程後の
間に除電用ランプ４を設けている。磁気ブラシ現
像装置５０には、一定値の現像バイアス電圧を加
えており、磁気ブラシクリーニング装置５１には
第３図ａ，ｂに示す如きクリーニングバイアス電
圧を印加している。

以上説明した様に本発明のクリーニング装置に
よれば、現像剤による磁気ブラシを構成するクリ
ーニング手段に、感光体に残留する電位に応じた
時間的に変化してなるバイアス電圧を加えている
ことから、感光体の画像部あるいは非画像部に関
係なく、感光体に残留するトナーを効率良く除去
できる。そのため、感光体の非画像部におけるバ
ツクグランド等のかぶりを少なくできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のクリーニング装置を２回転プ
ロセスに適用した場合の複写工程の概略図、第２
図は本発明にかかるクリーニングバイアス電圧に
よるクリーニング効果を示した特性図、第３図
ａ，ｂは本発明のクリーニングバイアス電圧の波
形例を示す波形図、第４図は１回転プロセスにお
ける本発明のクリーニング装置の配置位置を示す
複写工程の概略図である。 １……感光体、２……コロナ帯電器、４……除
電用ランプ、５……現像兼クリーニング装置、５
０……磁気ブラシ現像装置、５１……磁気ブラシ
クリーニング装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 感光体表面に残留するトナーを、現像剤を保
   持して現像剤による磁気ブラシを形成したクリー
   ニング手段にバイアス電圧を印加して除去してな
   るクリーニング装置において、 上記感光体の画像部と非画像部との残留電位に
   対応し、時間的に変化してなるバイアス電圧を、
   上記感光体の導電性ベース層から上記クリーニン
   グ手段の現像剤による磁気ブラシに至る間に加わ
   るべく上記クリーニング手段に印加する電気的手
   段を備えたことを特徴とする残留トナーのクリー
   ニング装置。