JPH0145637B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、静電写真複写装置、とくに、導電担
体粒子を使用する現像及び清掃装置に関する。

カールソンの米国特許第2297691号「電子写真」
に記載されている方式の従来型の静電写真印字法
においては、均一に帯電された感光表面が像の形
状に従つて選択的に放電されて静電潜像を作り、
この静電潜像が、次いで、「トナー」と呼ばれる、
細分された、彩色物質を付着させることによつて
現像される。

既知のように、この方法は、転写モードまたは
非転写モードのいずれかにおいて実施される。非
転写モードでは、感光面は印刷された像の最終支
持体としての役割をする。これに対して、転写モ
ードでは、現像された像又は色調された画像を、
紙などのような、平坦な適当な基板に転写し、次
いで、感光面上になお付着している全ての残留ト
ナー粒子を除去し、これによつて感光面を再使用
できるように整える段階がさらに加わる。

上述したように、現像された画像が基板に転写
された後に、いくらかの残留トナーが、通常、感
光面上に残る。このような残留トナーの総て又は
実質上総ての除去は高品質複写にとつて重要であ
る。それは、除去されない残留トナーが次回の複
写の際に背景に現われるからである。転写動作後
に感光面上に残つている残留トナーの除去は、清
掃動作において実施される。

今日の商用自動複写及び複製機においては、静
電写真感光面は、これがドラム又はベルトの形で
あつても、ドラム又はベルトのまわりの多数の処
理場所に対して時間的に斉一に高速度で移動す
る。静電写真感光面のこの高速運動は多量のトナ
ーを現像期間中に必要とする。したがつて、高品
質複写を生成するには、きわめて効率的な背景除
去装置又は感光面清掃装置が必要である。従来型
の清掃装置は、この点において全面的に満足であ
つたとは云えない。既知の清掃装置のほとんど
は、トナーに汚染されるに従つて効率が悪くな
り、それゆえ、頻繁に清掃装置の使用を必要とす
る。この結果、清掃を行つている間の停止期間中
に貴重な時間が消費される。また、このような装
置においては清掃装置の使用コストが１枚当りの
複写コストを増大させる。従来型の「ウエブ」式
又は「ブラシ」式清掃装置のその他の欠点はこの
技術分野においては知られている。

現像目的上必要とされるトナーを運ぶのに好適
運送具の１つは、トナー粒子と一般にこれより大
きい担体粒子の混合物を含む多成分現像物質であ
る。普通、摩擦帯電過程を利用して互に反対極性
の電荷をトナーと担体粒子上に誘導している。こ
の目的のために、現像物質のトナーと担体成分用
の両物質は、これらが摩擦電気系列の中で互に隔
り合つているように、従来、選択されている。さ
らに、これらの選択を行うに当つて、トナー粒子
に公称上印加される電荷の極性が扱う潜像の極性
と反対極性であることを保証にするために上記物
質の相対的摩擦帯電順位について考慮される。し
たがつて、動作中、このような現像物質のトナー
粒子には相競合する静電力が働く。とくに、少く
とも、初期的に、トナー粒子を担体粒子に吸引し
ようとする傾向の力が存在する。加えて、トナー
粒子が潜像を帯びている感光面のごとく近傍に運
ばれるか、又はこれに実際に接触するときには何
時でもトナー粒子は担体粒子から電気的に取り去
られる状態になる。

トナー欠乏担体粒子（すなわち、実質的にトナ
ーを持たない担体粒子）を、感光面から残留又は
その他の付着トナー粒子を除去する清掃装置に使
用できることも発見されている。この型式の清掃
をより有効にするために、不用になつたトナー粒
子を予清掃コロナ放電で処理することが望まし
く、このコロナ放電はトナー粒子を感光面に保持
する力を生じる電荷を少くとも部分的に中和す
る。次いで、担体粒子が感光面に接触させられて
トナー粒子を収集する。

従来、導電担体粒子を局部的に発生する静電界
を利用する装置に使用しようと意図した場合、い
ろいろな問題にそう遇した。とくに、経験の示す
ところによれば、導電担体粒子は時折短絡を生
じ、この短絡は過渡的（代表的には、約50マイク
ロ秒未満の持続時間を持つ）ではあるが、これが
電界を混乱させる限りは介厄である。これらの問
題のいくつかを除去する提案はすでになされてい
るが、なお、全面的解放がこの技術分野において
求められている。たとえば、現像装置の現像電極
と外被（ハウジング）を同電位に維持して、これ
によつて、たとえば、導電担体粒子が介在空間を
橋絡しても両者間に流れるあらゆる電流も阻止す
ることが提案されている。しかしながら、この提
案は、絶縁感光表面にピン・ホール又はその他の
欠陥があつたときに生じる問題を解決してはいな
い、このピン・ホール又はその他の欠陥により、
上記電極と感光面用導体支持体との間の短絡を生
じる担体粒子は橋絡状に累積することになる。

以上から、理解されるように、導電担体粒子は
全般的に、好ましくない。このことは、裸ニツケ
ル及び鉄粒子などのような、導電物質が場合によ
つては担体成分にとつて可能な最善の選択である
ために、都合が悪い。とくに、導電担体粒子がい
くつかの現像混合物質の有効寿命を延ばすだけで
なく、背景現像レベル及びある種の現像装置によ
つて起こされる端縁の削除を低減する。

次に、先行技術について言及すると、 多数の特許が磁気ブラシ清掃装置を開示してい
る。たとえば、米国特許第2911330号、同第
3580673号、同第3700328号、同第3713736号、同
第3918808号、同第4006987号、同第4116555号、
同第4127327号を参照されたい。簡単に述べると、
これらの特許の各々において開示されている磁気
ブラシ清掃装置内には磁気ローラが回転できるよ
うにかつ清掃を受けるホトレセプタ表面の領域に
隣接して配置されている。磁気担体ヒード又は粒
子のある量が磁気ローラと接触してストリーマ
（飾りリボン）又はブラシ状に形成される。ブラ
シを保持する磁気ローラは直流電源に接続されて
清掃される残留トナー画像に静電的吸引力を及ぼ
す。このようにして、磁気ブラシは、機械的、静
電的、及び摩擦電気的力によつてトナーを感光面
から除去する。

先行技術の磁気ブラシ清掃装置においては、磁
気ブラシは清掃を受けるホトレセプタ表面の上側
に配置されるかもしくはホトレセプタの位置又は
これより下に持上げ可能に配置される。米国特許
第2911330号の第１図と第２図とを比較されたい。
磁気ブラシが清掃を受けるホトレセプタ表面上又
は下に持上げ可能に配置されているとき、磁気担
体粒子の供給を維持するため貯蔵容器又は粒子溜
めが磁気ブラシの構造上配設される。この貯蔵容
器内の担体粒子の比較的大量の供給によつて担体
粒子が実質的にトナー粒子で飽和されそしてホト
レセプタ表面領域をもはや効率的に清掃できなく
なるまで長い間動作することが可能となる。この
種の装置が維持することのできる担体粒子の量を
相対的に限定すると、清掃装置の保全と次の保全
の間の動作期間が限定され、この期間中に消費又
は使用された担体粒子を除去して磁気ローラを新
しい担体粒子で再び満たす。新しい複写機のある
ものにおいては、清掃装置の保全呼出しと次の保
全呼出し間の期間がある程度まで清掃装置によつ
て制御されるので、保全呼出しの間の期間の寿命
を長くした効率的な清掃装置が必要である。

したがつて、本発明の目的は、先行技術の上述
した欠点を克服した現像及び清掃装置を提供する
ことである。

本発明の他の目的は、感光面の有効な清掃を可
能ならしめて保全呼出しと、次の保全呼出しの間
の期間を延長する磁気ブラシ清掃装置を提供する
ことにある。

本発明のさらに他の目的は、導電特性を有しか
つホトレセプタ短絡問題を起こさない担体粒子を
提供することにある。

本発明のさらに他の目的は、磁気ブラシ清掃装
置に使用されかつ残留トナー堆積をホトレセプタ
表面からの効率的な除去を可能とする担体粒子を
提供することにある。

本発明のさらに他の目的は、負性に帯電したホ
トレセプタ表面の静電写真現像と清掃に使用され
る改善された現像物質を提供することにある。

本発明のさらに他の目的は、既知の清掃物質又
は現像物質の物質的及び静電写真的性質より優れ
た性質を持つ静電写真的清掃物質及び現像物質を
提供することにある。

上述した目的は、全体的に云うならば、導電性
を持つた重合体被覆の磁性又は磁気的吸引担体粒
子を使用する磁気ブラシ清掃装置を提供すること
によつて達成される。さらに、この担体粒子は、
トナー粒子と接触したときはトナー物質の１グラ
ム当り少くとも15マイクロクーロンの摩擦帯電応
答を有する。

本発明の特徴は、次の説明の進行するに従つて
また付図を参照することによつて明かになるであ
ろう。

本発明の特徴の全体的理解のために付図を参照
する。これらの付図を通して、同じ数字は、同様
の要素を指示している。第１図は、本発明の清掃
装置を内蔵する静電写真印字機の各種要素を概略
的に描いたものである。

静電写真の技術は良く知られているので、第１
図の印字機に使用されている各種処理場所は、以
後、概略的に示しまたそれらの動作は参照までに
簡単に説明する。

第１図に示されているように、静電写真印字機
は導電基板１４上に被着された光導電表面（ホト
レセプタ）１２を備えるたわみ性ベルト１０を使
用する。ベルト１０は矢印１６の方向に移動し
て、光導電表面１２の連続部分をベルトの径路の
まわりに配置された各種の処理場所を通して順序
に前進させる。ベルト１０は、分離ローラ１８、
引張りローラ２０、及び駆動ローラ２２に載せら
れて送られる。

駆動ローラ２２は、回転可能にかつベルト１０
と係合して取付けられる。モータ２４はローラ２
２を回転させてベルト１０を矢印１６の方向に前
進させる。ローラ２２は、ベルト駆動装置などの
ような適当な装置によつてモータ２４に連結され
ている。駆動ローラ２２は、１対の対向する、間
隔を置いたフランジ又は側縁案内２６をもつてい
る。側縁案内２６は、駆動ローラ２２の両側上に
配置されており、この両側間の間隔がベルト１０
に対する望ましい所定の移動径路を決定する。側
縁案内２６はローラ２２の表面から上向きに突出
ている。好ましくは、側縁案内２６は円形部材又
はフランジである。

ベルト１０は、引張りローラ２２をベルト１０
に対して所望のばね力で弾力的に力を加える１対
のばね（図には示されてない）によつて引張られ
た状態に維持される。剥離ローラ１８及び引張り
ローラ２０は、回転可能に取付られる。これらの
ローラは、遊びローラであつて、ベルト１０が矢
印１６の方向に移動するに従つて自由に回転す
る。

第１図を続けて参照すると、最初に、ベルト１
０の１部が帯電場所Ａを通過する。帯電場所Ａに
おいて、参照番号２８によつて全体的に示され
る、コロナ発生装置が、ベルト１０の光導電表面
１２を相対的に高い、実質的に一様な電位に帯電
させる。

適当なコロナ発生装置は、米国特許第2836725
号に記載されている。

次ぎに、光導電表面１２の帯電部分は、露光場
所Ｂを通過して前進させられる。露光場所Ｂにお
いて、原稿３０は透明プラテン３２上に面を下に
向けて置かれる。ランプ３４は、閃光光線を原稿
３０上に放つ。原稿３０から反射された光線は、
レンズ３６を通つて透過され、原稿の光画像を形
成する。この光画像は光導電表面１２の帯電部分
上に投射されて選択的にこの表面上の電荷を消散
させる。これによつて静電潜像が光導電表面１２
上に記録され、この静電潜像は原稿３０内に含ま
れている情報領域に対応している。

その後、ベルト１０は、光導電表面１２上の静
電潜像を現像場所Ｃに進める。現像場所Ｃにおい
て、磁気ブラシ現像物質用ローラ３８が現像混合
物質３９を前進させて静電潜像と接触させる。こ
の静電潜像は、トナー粒子を担体細粒から吸引し
て、トナー粒子画像をベルト１０の光導電表面１
２上に形成する。

ベルト１０は、次いで、このトナー粒子画像を
転写場所Ｄに前進させる。転写場所Ｄにおいて、
支持物質のシート４０が移動してトナー粒子画像
と接触する。支持物質のシート４０は、シート送
り装置４２によつて転写場所Ｄに前進させられ
る。好ましくは、シート送り装置４２は、積重ね
４６の上側シートに接触する送りローラ４４を含
む。送りローラ４４は、積重ね４６からその最上
部シートを前進させてシユート４８内に送るよう
に回転する。シユート４８は、前進する支持物質
のシート４０をベルト１０の光導電表面１２と接
触する向きに時間順序に送り、したがつて光導電
表面上に現像されたトナー粒子画像が前進する支
持物質のシートと転写場所Ｄにおいて接触する。

転写場所Ｄは、コロナ発生装置５０を含み、こ
の装置はイオンをシート４０の裏側に吹付ける。
これが、トナー粒子画像を光導電表面からシート
４０へ吸引する。転写後、このシートは続けて矢
印５０の方向にコンベア（図に示されていない）
上へ移動し、このコンベアはこのシートを融着場
所Ｅに前進させる。

融着場所Ｅは、参照番号５４によつて全体的に
指示される融着器集合体を含み、この集合体は転
写されたトナー粒子画像をシート４０に持久的に
定着する。好ましくは、融着器集合体５４は、加
熱された融着ローラ５６と裏打ちローラ５８を含
む。シート４０は、融着ローラ５６と裏打ちロー
ラ５８との間を通過し、この際トナー粒子画像を
融着ローラ５６に接触させる。この様にしてトナ
ー粒子画像は、持久的にシート４０に定着され
る。融着後、シユート６０は前進するシート４０
を、これが操作者によつて印字機から取り出され
るように、受盆６２へ案内する。

支持物質のシート４０がベルト１０の光導電表
面１２から離された後で必然的に、いくらかの残
留粒子がその上に付着して残る。これらの粒子
は、清掃場所Ｆにおいて光導電表面１２から除去
される。清掃場所Ｆは、光導電表面１２と接触し
て回転可能に取付られている磁気ブラシ清掃装置
６４を含む。粒子は、光導電表面１２から、これ
と接触するブラシ６４の反対向きの回転によつ
て、清掃される。清掃に続いて、放電ランプ（図
には示されていない）が、光導電表面１２を光で
照射して、連続して行われる中での次回の像形成
周期に対する帯電に先立つて、その上に残つてい
る総ての残留静電荷を消散させる。

本発明の目的に照して、これまでの記述で、静
電写真印字機の全般的な説明は充分であると信じ
る。

そこで、本発明の特定な主題について説明す
る。第２図は、磁気ブラシ清掃装置６４を全搬的
に詳しく描いている。磁気ブラシ清掃装置は、そ
の内部に多数の磁石装置を有する磁気ブラシ・ロ
ールとこの磁気ブラシ・ロールとごく僅かに隔て
られた本発明の清掃担体粒子用の貯蔵容器とを含
んでいる。第２図において、磁気ブラシ清掃装置
６４は、清掃される光導電表面（ホトレセプタ）
１２の上側に配置されているものとして示されて
いる。光導電表面１２は、残留トナー画像領域６
５を有し、この領域は光導電表面が次回の複写周
期において再び使用される前に清掃されなければ
ならない。磁気ブラシ清掃装置６４は、磁気ブラ
シ・ロール６６、トナー回収ロール６８、及び担
体粒子用貯蔵容器又は粒子溜７０で構成される。

ブラシ・ロール６６は、内側スリーブ又は支持
体７２及び外側シエル７４によつて構成される。
内側スリーブは、冷間圧延鋼のような強磁性物質
で作られるのが都合よく、その外側には多数の磁
石７６を備えている。磁石７６に加えて、トリム
磁石７８、粒子溜出口磁石８０、及び粒子溜磁石
８２が配設されている。内側スリーブ７２の外側
に取付けられる多数の磁石は変えてもよいが、そ
の総数は、磁力線の一様な分布を容易に行えるよ
うに６，８，10などの偶数にすべきである。磁石
７６は、内側スリーブ７２の外側に取付けられた
分離された磁石として示されているが、磁化物質
の単一の片であつて、その各部分が交番的に磁化
されるものも使用される。全内側スリーブ構造
が、磁気ブラシ清掃装置の動作中に固定（静止）
されるように取付られる。

外側シエル７４は、好ましくは、内側スリーブ
７２に対し同心である。外側シエル７４は軸８４
上に回転可能に取付られる。外側シエル７４の外
側表面上に、清掃用ブラシ繊維又はストリーマ８
６が、本発明の担体粒子で形成される。

担体粒子用貯蔵容器７０は、好ましくは、取除
き部材８８とこれに関連する出口部材９０を有す
る。取除き部材８８は、その最も単純な形式にお
いては、医療用の刀又はスクレーパ・ナイフであ
つて貯蔵容器７０と一体であるか又は調整に便利
なように貯蔵容器に取り付けられた独立して形成
されたものである。出口部材９０は、便宜的に貯
蔵容器７０の底に設けられた開口であつて、バフ
ルが所定の箇所から突出ている。

トナー回収ロール６８は、磁気ブラシ繊維８６
に接触することによつてこれからトナー粒子を除
去する。スクレーパ９２は、運搬装置９４による
処分のためにトナー粒子をトナー回収ロール６８
から除去する。

磁気ブラシ清掃装置の全外側周を囲んで、遮蔽
板１００が設けられ、回転する磁気清掃ブラシ繊
維又はストリーマ８６への定在磁力線の作用に起
因して外側シエル７４から分離するあらゆる漂遊
担体粒子を包み込む。

導電担体粒子を磁気ブラシ清掃装置内に充填し
たいときは、シリンダの上側に配置された装荷ド
アを動かして、担体粒子をこの装置内に充填す
る。トナー粒子の詰込みに因るなどで、担体粒子
が消費さるか、また、これらの担体粒子を清掃装
置から除去するか又は取り出したい場合のため
に、取出しドアが清掃装置外被の底に配設されて
いる。このドア配置は、清掃装置の保守を容易に
する。

ブラシ・ロール６６は、一般に、残留トナー画
像６５の光導電表面１２からの除去を援助するた
めに、図には示されていないが、適当な直流電源
によつてバイアスされる。同様に、トナー回収ロ
ール６８は、負性にバイアスされて静電的吸引力
をブラシ・ロール６６上の磁気ブラシに付着して
いるトナーに及ぼす。たとえば、正性に帯電され
たトナー粒子を使う場合、ブラシ・ロール６６は
大地に対して約200ボルトの電位に負性バイアス
され、また、トナー回収ロールはブラシ・ロール
に対して約10ボルトの電位に負性バイアスされ
る。

動作中、粒子溜出口磁石８０の近傍には、磁気
ブラシ繊維８６が充分に形成されて、この繊維が
光導電表面１２に接触して、これを清掃する。ト
リム磁石７８の領域まで回転したとき、磁気ブラ
シ繊維８６は、取除き部材８８によつて部分的に
切り取られ又は除去されるが、しかし、出口部材
９０を通して粒子溜７０からの担体粒子によつて
更新され、再び充分に形成される。これらの磁石
が方向を定められたゴム磁石である場合には、磁
気ブラシ・ロール上約600ガウスから約700ガウス
の間の強さの磁界によつて満足な結果が得られ
る。もし磁石がセラミツク材料であるならば、約
1000ガウスから約1200ガウスの間の強さの磁界に
よつて同様な満足すべき結果が清掃動作中得られ
る。磁界の大きさは、清掃担体粒子の汚染とこれ
らの粒子流安定に対して重要な役割を演じるが、
この双方とも清掃装置の機能に影響を及ぼす。加
えて、磁気ブラシ・ロールと光導電表面との間の
間隔幅が、弱いゴム磁石を使用するほど、低減さ
れる。さらに、磁力線は、光導電表面と磁気ブラ
シ・ロールとの間の接触領域内で半径方向をとる
こと、すなわち、最良の結果を得るためには垂直
であることが好ましい。

磁力に因つて、磁性又は磁気的に吸引される担
体粒子はブラシ・ロールの周縁に付着して磁気ブ
ラシを形成し、ブラシのこすりによつて光導電表
面に係合し、これから残留トナー粒子を除去す
る。本発明によれば、約50ボルトから約400ボル
トの間の電圧が清掃装置のブラシ・ロールに印加
されて、残留トナー粒子を光導電表面から清掃装
置のブラシ・ロールの周縁に磁気的に載せられた
担体粒子に吸引する。このようにして、光導電表
面が清掃装置を通過するに従つて、光導電表面は
磁気ブラシの形をした担体粒子の接触を受け、磁
気ブラシは実質的に残留トナー粒子の総てを光導
電表面から除去する。残留トナー粒子除去を援助
するために、磁気ブラシ清掃装置は、約50ボルト
から約400ボルトの間、そして好適には約75ボル
トと約200ボルトの間の正極性に電気的にバイア
スされる。

清掃装置のブラシ・ロールが回転するに従つ
て、担体粒子はトナー回収ロールに近接した箇所
を通過するが、トナー回収ロールはほぼ400ボル
トまでの負極性電圧に電気的にバイアスされてい
る。トナー回収ロールは、正極性に帯電したトナ
ー粒子を清掃装置のブラシ・ロールから吸引する
役割を果す。トナー回収ロールは、磁気ブラシ・
ロールの回転と反対方向に回転し、また、回収ロ
ールに吸引されたトナー粒子はスクレーパ・ナイ
フによつて回収ロールから除去されそして回収さ
れる。トナー回収ロールは、適当な非磁性材料で
作られる。トナー回収ロールをステンレス鋼など
の金属で作つた場合には、トナー物質と回収ロー
ルを作つている金属との間に特定な摩擦帯電関係
をとることが重要である。すなわち、トナー粒子
は、それが回収ロールと接触したときと同じ極性
に清掃担体粒子によつて帯電されなければならな
い。この関係によつて、磁気清掃ブラシの効率的
なトナー除去が可能となる。これと反対に、上記
の関係が存在しない場合には、清掃ブラシにトナ
ー粒子の過剰な堆積が起こることになる。なおま
た、清掃担体粒子は摩擦電気によつてトナー粒子
を現像担体粒子と同極性に帯電させることが重要
である、と云うのは、さもないと、粒子物質によ
る汚染が現像装置と清掃装置との間に生じるおそ
れがある。

本発明の清掃装置の特性に影響を及ぼすその他
の因子は、現像された画像の転写後に光導電表面
上に残つている残留トナー粒子の電荷である。こ
の電荷は、総ての先行静電写真処理段階に依存す
るものである。先に述べたように、この清掃装置
は、トナー粒子の摩擦電荷量が所定の範囲内にあ
る場合には残留トナー粒子を効率的に清掃する。
さらに予清掃コロナ線電極及び予清掃消去光を使
用することによつて、さらに、清掃装置の動作の
向上が図られる。予清掃コロナ線電極の役割は次
の２つの目的を果すことにある。すなわち、コロ
ナ線電極は、トナー粒子の電荷を取除き、またト
ナー粒子の電荷範囲を低減させると共にその分布
に影響を与える。予清掃光の主要な役割は、光導
電表面上の電荷を低減させることにあるが、ただ
し、電荷の極性と光導電面の性質がこれを可能と
する場合に限る。

同様に、本発明の清掃装置の効率は、部分的に
静電写真装置の処理速度に依存する。最良の清掃
結果を得るためにはトナー回収ロールと磁気ブラ
シ・ロールの両者の速度が光導電表面の速度とほ
ぼ同じでなければならないと云うことが知られて
いる。一般的には、清掃性能は磁気ブラシ・ロー
ル速度の増加と共に向上するが、しかしながら、
担体粒子の寿命、担体粒子の損失、及び駆動装置
から引き出されるトルクは、先に述べた方のブラ
シ・ロール速度のが望ましい。満足すべき清掃結
果が得られるのは、磁気ブラシ・ロール・速度が
毎秒約2.54センチメートルと7.62センチメートル
の間のときである。しかしながら、本発明の装置
においては、毎秒約15.24センチメートルと3.81
センチメートルの間の磁気ブラシ・ロール速度
が、最高の光導電表面清掃効率を得るために、好
ましい。

先に述べたように、本発明の清掃装置に使用さ
れる担体粒子は、導電特性を有しかつトナー粒子
と接触したときトナー粒子のグラム当り少くとも
約15ミリクーロンの摩擦電荷を発生する能力があ
る。とくに、本発明の担体粒子は、磁性又は磁気
吸引特性を有する心粒子を含み、この心粒子は被
覆物質によつて被覆される結果、約10¹⁰Ω・cm
（オーム・センチメートル）未満の抵抗率を有す
る担体粒子となる。この心粒子は約30ミクロンと
約1000ミクロンの間の平均直径を持つことができ
るが、しかしながら、トナー粒子の詰め込みを最
小化するためには約50と約200ミクロンの間の平
均直径を有することが好ましい。普通、最適結果
が得られるのは、この心が約100ミクロンの平均
直径を有するときである。

本発明によれば、磁性又は磁気吸引特性を有す
る心粒子は、鉄、鋼、フエライト、磁鉄鉱、ニツ
ケル、及びこれらの混合物から選択される。心粒
子はその初期処理において、酸化雰囲気における
熱処理などのような従来型の手段によつてざらざ
らした、酸化表面にする。

心粒子が酸化表面を付けられた後、この心粒子
は被覆物質で被覆されて、約10⁷Ω・cmと約10¹⁰
Ω・cmの間の抵抗率を持つ担体粒子となる。適当
な熱可塑性又は熱硬化性の樹脂系被覆物質ならば
心粒子の被覆に採用されて上述の範囲の抵抗率値
を有する担体粒子を作ることができる。しかしな
がら、樹脂被覆物質は次のようなものから選択さ
れるのが好ましい。すなわち、アメリカ合衆国、
ペンシルベニア州、ポツトストウン、フアイアス
トン・プラスチツク社からFPC461として市販さ
れている塩化ビニール・トリフルオロクロルエチ
レンのようなハロゲン化単量体及びその共重合
体；同じくペンシルベニア州、キング・オブ・プ
ロシヤ、ペンワルト社からKynar201及び
Kynar301Fとして市販されているポリフツ化ビ
ニリデン；同上ペンワルト社からKynar7201とし
て市販されているポリビニリデン・フツ化テトラ
フルオルエチレン；同国、ミネソタ州、ミネアポ
リス、3M社から市販されているビニリデン・フ
ツ化クロロトリフルオロエチレン；同上フアイア
ストン・プラスチツク社から市販されている
Exon 470のような塩化ビニール重合体でありな
ぜならば、担体粒子は、この場合、負性摩擦帯電
特性を有し、そしてトナー粒子を正性に帯電さ
せ、したがつて負性に帯電した光導電表面の現像
にとくに有効だからである。この他の有効なハロ
ゲン化重合体被覆物質の中には、ウイルミングト
ン、デイラウエア、イー・アイ・ジユポン社から
商品名FEPの下に市販されているフツ素処理エ
チレン・プロピレンのような、フツ素処理エチレ
ン、フツ素処理プロピレン、及びその共重合体、
混合物、化合物又は誘導体；トリクロロフルオロ
エチレン、パーフルオロアロキシ・テトラフルオ
ロエチレン等が含まれる。

担体粒子を準備に当つて、適当な方法を使つて
被覆物質を心粒子に付ける。代表的な被覆方法に
おいては、被覆物質を適涛な溶剤に溶解して、次
いで心粒子をこれに露し、続いて蒸発などによつ
て溶剤を取り除く。他の方法においては、被覆物
質を心粒子に現場溶解−融着させる。上述の方法
を達成する適当な装置には、アメリカ合衆国、ペ
ンシルベニア州、イースト・ストラスブルグ、ペ
ターソン・ケリイ社から市販されているような噴
霧−乾燥装置、流体−床被覆装置、混合装置など
が含まれる。

先に述べたように、本発明の担体粒子を使用す
るに当つて、トナー粒子が正性摩擦電荷を帯び一
方担体粒子が負性摩擦電荷を帯びるように担体粒
子を選択するのが好ましい。このように、現像物
質をそれらの摩擦電気特性に従つて適正に選択す
ることによつて、それらの電荷の極性は、それら
が混合されたとき、検電器的（微細）なトナー粒
子が担体粒子の表面に付着しかつまた担体粒子よ
りもトナー粒子に対してより大きな吸引力を有す
る静電画像保有表面の部分に接着するようにな
る。

適当な微細にされたトナー物質ならば、どんな
ものでも、本発明の担体粒子に対して使用され得
る。代表的なトナー物質には、たとえば、ゴム・
コーパル、ゴム・サンダラツク、ロジン、アスフ
アルト、フエノール−フオルムアルデヒド樹脂、
ロジン変態フエノール−フオルムアルデヒド樹
脂、メタクリル酸樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリ
スチレン−ブタジエン樹脂、ポリエチレン樹脂、
エポキシ樹脂、これらの共重合体及び混合物、が
含まれる。代表的な検電器的なトナー組成を記載
した特許には、米国特許第2659670号、同第
3079342号、同再発行第25136号、同第2788288号
が含まれる。一般的に、トナー粒子は、約５ミク
ロンと約15ミクロンの間の平均粒子直径を有す
る。好適なトナー樹脂には、スチレンの含有度の
高いものが含まれるが、それは、これらの樹脂が
高摩擦帯電値を有し、したがつて本発明の担体粒
子と共に使用された場合に高度の画像解像性が達
成されるからである。一般的にいつて、約１重量
部のトナー粒子を約10から200重量部の担体粒子
と共に使用したときに満足な結果が得られる。し
かしながら、本発明において使用される特定のト
ナー物質は摩擦電気系列におけるトナー粒子の担
体粒子からの分離に依存している。とくに、磁気
ブラシ清掃装置内に使用されるトナー粒子と担体
粒子との間の摩擦帯電応答は、最大効率と装置寿
命を得るためにきわめて重要である。すなわち、
担体粒子によつてトナー粒子に及ぼされるクーロ
ン力は、光導電表面へのトナー粒子の付着力を克
服しなければならない。代表的なトナー清掃担体
物質にとつて、担体物質とトナー物質間の摩擦帯
電応答はトナー物質１グラム当り少くとも約15マ
イクロクーロンであるべきである。しかしなが
ら、トナー物質と清掃担体物質間に発生する摩擦
帯電応答はトナー物質グラム当り少くとも約25マ
イクロクーロンが好ましく、それは、このように
することによつて、清掃装置の光導電表面の最大
清掃効率と延長寿命期間が得られるからである。

トナー粒子用着色剤として適当な顔料又は染料
が使用される。トナー着色剤としてよく知られて
いるものには、たとえば、カーボン・ブラツク、
ニグロシン染料、アニリンブルー、カルコ・オイ
ル・ブルー、クローム・イエロー、ウルトラマリ
ン・ブルー、ジユポン・オイル・レツド、キノリ
ン・イエロー、塩化メチレン・ブルー、フタロシ
アニン・ブルー、シユウ酸カリウム・グリーン、
油煙、酸化鉄、ローズ・ベンガル、及びこれらの
混合物が含まれる。顔料及び／又は染料は、トナ
ー物質が記録部材上に鮮明に可視像を形成するよ
うに同物質が高度に着色するに充分な量だけ同物
質中に存在しなければならない。したがつて、た
とえばタイプ文書の従来型ゼログラフイー式複写
が望まれるところではない。トナー物質は、カー
ボン・ブラツクのような黒色顔料又はナシヨナ
ル・アニリン・プロダクト社から発売されている
アマプラスト・ブラツク・ダイのような黒色染料
を含む。好ましくは、顔料は、着色トナー物質の
全重量に基づいて、重量で約３パーセントから約
20パーセントの分量で使用される。もし使用され
る着色剤が染料ならば、ほぼこれより少量の着色
剤が使用される。

本発明の担体物質は、なおまた、従来型の光導
電表面を含む適当な静電潜像−保有表面上に静電
潜像を現像するのに並びにこの表面から残留トナ
ー粒子を除去するのに使用される。良く知られた
光導電物質には、ガラス質セレン、非光導電性母
材に埋め込まれた有機又は無機光導電体、電荷転
送層と組合された有機又は無機光導電体、又はこ
れに類似のものが含まれる。光導電物質が開示さ
れている代表的特許の中には、米国特許第
2803542号、同第2970906号、同第3121006号、同
第3121007号、及び同第3151982号がある。

本発明の導電担体粒子は、担体が原因で起こる
短絡による劣化の影響を低減する一方で静電写真
複写及び／又は複製装置用に現像及び清掃機能を
果す手段を提供する。加えて、担体粒子が清掃を
使用することができるという事実から清掃装置が
現像混合物質内におけると同じ担体粒子を使用す
ることが可能となり、したがつて、現像物質が清
掃粒子で汚染されること及びこの逆が除かれる。
さらに、本発明の導電担体粒子を、磁気ブラシ清
掃装置内に使用するならば、きわめて良好な清掃
結果をもたらし一方従来誘電体被覆担体清掃装置
を上廻る材料コストと保守の実質的節減を達成す
ることができる。

次に掲げる例は、さらに、本発明の導電担体物
質を調製しまたこれらを利用して静電潜像を現像
しかつ光導電表面を清掃する各方法を定義にし、
説明し、比較する。割合及びパーセンテージは、
別段の明示がない限り、重量による。

例 １ 現像混合物質は、次のようにして調製された。
トナー組成物は、オハイオ州、アルコンのシテイ
ー・サービス社から市販されているRaven420カ
ーボン・ブラツク約10パーセント、ニユージヤー
ジー州、バウンドブルツクのアメリカン・シアナ
ミツド社から市販されているニグロシン・スピリ
ツト・ソリユアブル・ブラツク約0.5パーセント、
及びメタクリル酸スチレン−ｎ−ブチル（63／
35）共重合体樹脂を含んだものを、溶融−混合し
これに続いて機械的摩擦を施すことによつて調製
された。担体粒子は、約100ミイクロンの平均粒
子直径を有する、ニユーシヤジー州、リバートン
のホエジエネス社から市販されている酸化スポン
ジ鉄担体心を約98.7の割合で含んだものであつ
た。被覆組成物は、メチル・エチル・ケトンに溶
解した、塩化ビニールとペンシルベニア州、ポツ
トストウン、フアイアストン・プラスチツク社か
らFPC461として市販されている物質から調製さ
れたトリフルオロクロロエチレンを含み、これが
上記担体心に付けられて、これに約1.3パーセン
トの重量割合の被覆を施す。この被覆組成物は、
噴霧乾燥機を使用して溶液塗布を介して担体心に
塗布される。トナー組成物の約３重量部が担体粒
子の約100重量部と混合されて現像混合物を形成
した。

この現像混合物は、第１図と第２図に描かれた
ような磁気ブラシ現像装置と清掃装置を具備され
た静電複写装置内に配置された。光導電表面は約
2.54センチメートル毎秒の処理速度で移動され
た。帯電後、光導電表面が原稿に露出され、そし
て形成された静電潜像が上述した現像混合物質で
現像された。現像された画像は、次いで永久的基
板に転写された。光導電表面の検査の結果、この
上に残留トナー粒子が堆積していることが認めら
れた。

光導電表面は、次いで、磁気ブラシ清掃装置場
所に転送され、ここには上述した担体粒子が清掃
粒子として使用された。清掃担体粒子を詰込んだ
積重ねの高さは、約0.2センチメートルと約12.3
センチメートルの間に維持された。磁気ブラシ・
ロールは、負性に約150ボルトにバイアスされた。
トナー回収ロールは、ステンレス鋼で作られかつ
負性約20ボルトにバイアスされた。光導電表面と
磁気ブラシ・ロールとの間の間隔は約0.254セン
チメートル、また磁気ブラシ・ロールとトナー回
収ロールとの間の間隔もまた0.254センチメート
ルであつた。

磁気ブラシ清掃ロールは、光導電表面の進行方
向と反対に約0.1254メートル毎秒の処理速度で回
転させられた。トナー回収ロールは、磁気ブラ
シ・ロールの方向と反対に約0.1254メートル毎秒
の処理速度で回転させられた。加えて、薄い、す
なわち、0.0762ミリメートルの金属刃がトナー回
収ロールに対して取付けられてトナー粒子をトナ
ー回収ロールの表面から除去した。

予清掃二重コロナ線電極が、約４キロヘルツの
周波数における約１ミリアンペアの交流電流によ
つて励起された。二重コロナ線電極しやへいは約
200ボルトの平均電圧に電気的にバイアスされた。
採用された予清掃消去光は、60ワツトの白熱電球
であつた。

光導電表面の清掃場所の通過の後、優れた残留
トナー粒子清掃性能が、上述の清掃担体粒子と条
件とを用いて得られたことが発見された。優れた
清掃性能は、処理段階が約1500回繰り返されそれ
から中断された後にも維持された。

例 ２ 現像混合物質は、次のように調製された。トナ
ー組成物は、マサチユウセツツ州、ボストン、キ
ヤボツト社から市販されているRegal 330カーボ
ンブラツク約６パーセント、ニユージヤージー
州、ロジ、ヘクセル社から市販されている塩化セ
チル・ピリジニウム約２パーセント、メタクリル
酸スチレン−ｎ−ブチル（65／35）を含んだもの
を、溶融、混合し、これに続いて機械的に摩擦す
ることによつて調製された。担体粒子は、約100
ミクロンの平均粒子直径を有する、ニユージヤー
ジー州、リバートン、ホエジエネス社から市販さ
れている酸化霧状化鉄心を約99.85の割合で含ん
だものであつた。被覆組成物は、ペンシルベニア
州、キング・オブ・プロシヤ、ペンワルト社から
Kynar201として市販されている塩化ポリビニリ
デンを約0.15の割合で含んだもので、乾燥−混合
と加熱溶解によつて、担体心に加えられる。トナ
ー組成物の約３重量部が、担体粒子の約100重量
部と混合され現像混合物質を形成した。

この現像混合物質は、第１図と第２図に描かれ
たような磁気ブラシ現像装置と清掃装置を具備さ
れた静電写真複写装置内に配置された。光導電表
面は、約2.54センチメートル毎秒の処理速度で転
送された。帯電の後、光導電表面は原稿に露出さ
れ、そして形成された静電潜像が上述した現像混
合物質で現像された。この現像された画像は、次
いで、永久的な基板に転写された。光導電表面の
検査の結果、この上に残留トナー粒子の堆積して
いることが認められた。

光導電表面は、次いで、磁気ブラシ清掃装置場
所に転送され、ここには上述した担体粒子が清掃
粒子として使用された。清掃担体粒子を詰込んだ
積重ねの高さは、約0.2センチメートルと約12.3
センチメートルの間に維持された。磁気ブラシ清
掃ロールは負性に約150ボルトにバイアスされた。
トナー回収ロールはステンレス鋼で作られかつ負
性約20ボルトにバイアスされた。光導電表面と磁
気ブラシ・ロールとの間の間隔は約0.254センチ
メートル、また磁気ブラシ・ロールとトナー回収
ロールとの間の間隔もまた約0.254センチメート
ルであつた。

磁気ブラシ・ロールは、光導電表面の進行方向
と反対に約0.1254メートル毎秒の処理速度で回転
させられた。トナー回収ロールは、磁気ブラシ・
ロールの方向と反対に約0.1254メートル毎秒の処
理速度で回転させられた。加えて、薄い、すなわ
ち、0.0762ミリメートルの金属刃がトナー回収ロ
ールに対して取付けられてトナー粒子をトナー回
収ロール表面から除去した。

予清掃二重コロナ線電極が、約４キロヘルツの
周波数における約１ミリアンペアの交流電流によ
つて励起された。二重コロナ線電極しやへいは約
200ボルトの平均電圧に電気的にバイアスされた。
採用された予清掃消去光は60ワツトの白熱電球で
あつた。

光導電表面の清掃場所の通過の後、優れた残留
トナー粒子清掃性能が、上述の清掃担体粒子と条
件とを用いて得られたことが発見された。優れた
清掃性能は、処理段階が約200000回にわたつて繰
り返されそして次いで中断された後も維持され
た。

例 ３ 現像混合物質は、次のように調製された。トナ
ー組成物は、マサチユーセツツ、ボストン、コバ
ツト社から市販されているRegal 330カーボンブ
ラツク約６パーセント、ニユージヤージー州、ロ
ジ、ヘクセル社から市販されている塩化セチル・
ピリジニウム約２パーセント、メタクリル酸スチ
レン−ｎ−ブチル（65／35）共重合体を含むもの
であつて、溶融混合し、これに続いて機械的に摩
擦することによつて調製された。担体粒子は約
100ミクロンの平均粒子直径を有する、ニユージ
ヤージー州、リバートソン、ホエジエネス社から
市販されている酸化霧状鉄心を約99.85の割合で
含んだものであつた。被覆組成物は、ペンシルベ
ニア州、キング・オブ・ペルシヤ、ペンワルト社
からKynar 301Fとして市販されている塩化ポリ
ビニリデンを約0.15の割合で含んだもので、乾燥
−混合と熱溶解によつて、担体心に付けられる。
トナー組成物の約３重量部が、担体粒子の約100
重量部と混合されて現像混合物質を形成した。

現像混合物質は、第１図と第２図に描かれた磁
気ブラシ現像装置と清掃装置を具備された静電写
真複写装置内に配置された。光導電表面は、約
2.54センチメートル毎秒の処理速度で転送され
た。帯電後、光導電表面は原稿に露出され、そし
て形成された静電潜像が上述した現像混合物質で
以て現像された。この現像された画像は、次いで
永久的な基板に転写された。光導電表面の検査の
結果、この上に残留トナー粒子の堆積しているこ
とが認められた。

光導電表面は、次いで、磁気ブラシ清掃装置場
所に転送され、ここには上述した担体粒子が清掃
粒子として使用された。清掃担体粒を詰込んだ積
重ねの高さは、約0.2センチメートルと約12.3セ
ンチメートルの間に維持された。磁気ブラシ清掃
ロールは負性に約150ボルトにバイアスされた。
トナー回収ロールはステンレス鋼で作られかつ負
性約20ボルトにバイアスされた。光導電表面と磁
気ブラシ・ロールとの間の間隔は約0.254センチ
メートル、また磁気ブラシ・ロールとトナー回収
ロールとの間の間隔もまた約0.254センチメート
ルであつた。

磁気ブラシ・ロールは、光導電表面の進行方向
と反対に約0.1254メートル毎秒の処理速度で回転
させられた。トナー回収ロールは、磁気ブラシ・
ロールの方向と反対に0.1254メートル毎秒の処理
速度で回転させられた。加えて、薄い、すなわ
ち、約0.0762ミリメートルの金属刃がトナー回収
ロールに対して取付けられてトナー粒子をトナー
回収ロール表面から除去した。

予清掃二重コロナ線電極が、約４キロヘルツの
周波数における約１ミリアンペアの交流電流によ
つて励起された。二重コロナ線電極しやへいは約
200ボルトの平均電圧に電気的にバイアスされた。
採用された予清掃消去光は、60ワツトの白熱電球
であつた。

光導電表面の清掃場所の通過の後、優れた残留
トナー粒子清掃性能が、上述の清掃担体粒子と条
件とを用いて得られたことが発見された。優れた
清掃性能は、処理段階が約80000回にわたつて繰
り返されそして次いで中断された後も維持され
た。

特定の物質と条件とが上述の例において記載さ
れたが、これらは本発明の説明するものとして単
に企図されたものである。各種の適当な熱可塑性
樹脂成分、添加剤、着色剤、及び処理条件は、上
例におけるこれらのものに代入されても同様の結
果を得ることができる。その他の物質をトナー又
は担体に添加して感度を高め、共働化させ、もし
くは本装置の現像又は清掃特性あるいは他の所望
の特性を向上させることができる。

本発明のその他の変更は、本発明の明細書の記
載を読めば、熟練した技術によつて実施できるで
あろう。これらは、いずれも本発明の範囲に包含
されるべく意図されたものである。

尚、本発明における磁気ブラシ清掃装置は、担
体粒子のトナー回収装置との接触後であつて担体
粒子とホトレセプタの接触前に担体粒子と接触す
るように担体粒子の径路に置かれトナー回収装置
との接触により生じる担体粒子上の電荷を少なく
とも実質的に放電するための放電手段を設けても
良い。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の要素を組込んだ静電写真印
刷装置の概略立面図である。第２図は、本発明の
使用される磁気ブラシ清掃装置の１実施例の断面
図である。 １２：光導電表面（ホトレセプタ）、１４：導
電基板、３０：原稿、３８：磁気ブラシ現像物質
用ローラ、３９：現像混合物質、４０：支持物質
シート、５０：コロナ発生装置、５４：融着器集
合体、６４：磁気ブラシ清掃装置、６５：残留ト
ナー画像領域、６６：磁気ブラシ・ロール、６
８：トナー回収ロール、７０：担体粒子貯蔵容
器、７２：内側スリーブ、７４：外側シエル、７
６：磁石、７８：トリム磁石、８０：粒子溜出口
磁石、８２：粒子溜磁石、８６：磁気ブラシ繊
維、８８：取除き部材、９０：出口部材、９２：
スクレーパ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 静電写真複写機におけるホトレセプタ表面か
   ら残留トナー粒子を除去する磁気ブラシ清掃装置
   であつて、 (a) 前記ホトレセプタ表面の清掃を受ける領域に
   隣接して置かれ前記ホトレセプタ表面の移動方
   向と逆方向に回転し、かつ、その内側に複数の
   磁石が配置された転送装置と、 (b) およそ10¹⁰Ω・cm以下の抵抗率を有すると共
   に、前記転送装置に磁気的に付着する前記トナ
   ー粒子のグラム当り少くとも約15マイクロクー
   ロンの摩擦帯電応答を有する多数の磁性、導電
   担体粒子と、 (c) 前記トナー粒子をその上に有する前記担体粒
   子と接触するように上記転送装置の径路に隣接
   して配置され前記転送装置と逆方向に回転する
   トナー回収装置と、 (d) 前記トナー回収装置と接触して前記トナー粒
   子を前記トナー回収装置から除去するスクレー
   パ部材と、 (e) 前記スクレーパ部材と接触して前記トナー粒
   子を処分するための運搬装置と、 (f) 前記残留トナー粒子を前記ホトレセプタから
   前記担体粒子上に吸引することを助けるために
   前記転送装置を約50ボルトから約400ボルトの
   間の電圧に電気的にバイアスする装置と、 (g) 前記トナー粒子を前記担体粒子から除去する
   ことを助けるために前記トナー回収装置を負極
   性約400ボルトまでに電気的にバイアスする装
   置と を含むことを特徴とする磁気ブラシ清掃装置。 ２ ホトレセプタと、現像された画像をホトレセ
   プタ上に生成するためにトナー粒子と導電担体粒
   子を含む現像混合物質を使つて静電潜像を前記ホ
   トレセプタ上に現像する装置と、前記現像された
   画像を前記ホトレセプタから転写部材に転写する
   装置と、残留トナー堆積を前記ホトレセプタから
   除去する磁気ブラシ清掃装置とを備えた複写機に
   おいて、前記磁気ブラシ清掃装置は、 (a)磁性、導電性担体粒子を運搬して前記ホトレ
   セプタ上のトナー粒子と掃引接触して転送する転
   送装置と、およそ10¹⁰Ω・cm以下の抵抗率を有す
   ると共に、前記転送装置に磁気的に付着する前記
   トナー粒子のグラム当り少くとも約15マイクロク
   ーロンの摩擦帯電応答を有する多数の前記磁性、
   導電担体粒子と、前記トナー粒子を前記ホトレセ
   プタから前記担体粒子上へ吸引することを助ける
   ために前記転送装置を約50ボルトと400ボルトの
   間の電圧に電気的にバイアスする装置と、(b)トナ
   ー粒子をその上に有する前記担体粒子と接触する
   ように前記転送装置の径路に隣接して置かれたト
   ナー回収装置と、前記トナー粒子を前記担体粒子
   から除去するために前記トナー回収装置を負極性
   約400ボルトまでに電気的にバイアスする装置と、
   (c)前記担体粒子の前記トナー回収装置との接触後
   であつて、前記担体粒子と前記ホトレセプタの接
   触前に前記担体粒子と接触するように前記担体粒
   子の径路に置かれ、前記トナー回収装置と接触す
   る結果、前記担体粒子上のどのような電荷も少く
   とも実質的に放電するための放電装置と を含むことを特徴とする磁気ブラシ清掃装置。