CN1059505C - 静电成象设备和方法 - Google Patents

Abstract

一种用于清洁电荷感生件的系统，包括清洁元件以便在其和电荷感生件之间产生相对直线运动和转动。实施例包括各种机构，以便将轴向往复运动传递给清洁元件，并且在照相复制周期的感光阶段使清洁元件不能作往复运动，或者使该清洁元件与荷电元件彼此分开。

Description

静电成象设备和方法

本发明涉及用于使光敏元件如感光鼓或光带之类充电的接触电荷感生件。本发明对于电子照相设备如复印机、打印机、传真机之类具有特殊的适用性。

惯用的电子照相设备如复印机、打印机、传真机等，都包含一个如光敏元件(通常为感光鼓或感光带形式)之类的成象表面。在成象表面周围，按照同步时序安装多种处理工位，以完成各种操作。这些处理工位可以包括用于使成象表面充电的工位，在该成象表面上形成静电潜象的工位，使用通常称之为调色剂的显影剂使该静电潜象显影的工位，将所显影的象从成象表面转移到基片如纸上的工位，为转印工位供纸的工位，清洁成象表面即清除成象面上残余调色剂的工位，以及将转印的显影象定影在纸上的工位。

典型的复制操作包括让成象表面如感光鼓充电，并将此充电表面暴露在被复制原稿象的明亮图案下，同时根据原稿图象有选择地使该成象表面放电。从而在感光鼓表面上得到充电及放电区域的图案，由此形成了与原稿象一致的静电荷图案或静电潜象。

通过让此静电潜象同以静电力吸持在成象面上的细粉调色剂相接触，使其被显影。通过与感光鼓的旋转同步，由对准辊向感光鼓供纸，在转印装置中调色剂象被转印到基片如纸上。当纸的前缘靠在感光鼓上时，静电力将两者粘在一起，而且转印装置将调色剂象由感光鼓转印到纸上。在转印之后，将调色剂象定影以形成永久性记录。

经显影，以及被显影的象转印到纸上之后，某些调色剂不可避免地会残留在感光鼓上，而由静电和/或Van der Waals力吸在其上。此外，其它一些污物如纸纤维、调色剂添加剂、高岭土以及其它各种形式的碎屑，也会被吸附在保持电荷的表面上。

现代商品化的自动复印/复制机，均包括一个静电摄影成象表面，可以是感光鼓或感光带的形式。该成象表面以很高的速率按照同步的方式相对一些处理工位运动。静电摄影成象表面的这种高速运动，需要在显影时使用大量的调色剂。由于在转印之后难以除掉残留在成象表面上的剩余调色剂，致使调色剂的用量增加。

通常采用的使感光件的成象表面充电的一种类型的装置，是电晕充电器，把它定位在与成象表面略微分开处，以将表面电荷加在成象表面上。一般说来，电晕充电装置包括一个金属丝电极和一个屏蔽电极，通常加一个4至8伏数量级的比较高的电压，以在成象表面上感生500至800伏的表面电位。电晕充电的充电效率比较低，这是因为来自金属丝电极的大多数放电电流都流向屏蔽电极，只剩下总放电电流的少量百分比流向被充电的成象件。采用电晕放电的另外一个附带缺点是产生能对健康构成危害的臭氧，并会污染环境。因此，当采用电晕充电器时，必须在静电摄影设备所处的任何环境下安置过滤空气系统。此外，由于图象转印成分的氧化作用和光敏表面的损坏，图象会发生模糊。采用电晕充电器还有另外一个附带缺点是，由于细小的尘埃受到金属丝电极产生的静电场吸引而使电极沾污，从而需要对金属丝电极定期进行清洁和/或更换。

与电晕充电器有关的这些缺点，导致对电晕充电器实行更换，例如换成日本早期公开3-130,787中公开的接触型电荷感生件。所公开的该系统包括一个接触电荷感生件，它与电荷接受件例如感光鼓的表面保持接触，从而在有利的比较低的电压下使感光鼓充电。由于不会产生放电，故臭氧不会产生，并且避免在金属丝电极上积聚灰尘。

如图1所示，现有技术的电照相设备，包括有感光鼓60和充电辊62形式的接触电荷感元件，经过导电弹簧61与比较低电压的供电电源64相连接。该设备还包括清洁元件63，当螺旋形电磁线圈65受到激励时，促使此清洁元件63与充电辊62的表面接触。清洁元件63由毛毡或者合适的泡沫材料(如聚氨酯)或适合的合成橡胶(如乙烯-丙烯-二烯烃单体(EPDM)合成橡胶)制作。电磁线圈65能使清洁元件63作周期性运动至与充电辊62相接触及断开。

在操作过程中电磁线圈65通常是断开的，以便衔铁伸出电磁线圈65，并使清洁元件63与充电辊62分开(即不与其接触)。在操作过程中调色剂和其它污物不可避免地要在充电辊62上面积聚如来自感光鼓60表面，从而使其电荷感生效率降低。此外，如调色剂和其它污物之类均趋于再沉积于感光鼓60之上，从而造成复印质量差。当电磁线圈65接通时，衔铁被拉进电磁线圈中，牵动清洁元件63与充电辊62相接触，而在充电辊62由于与感光鼓60摩擦啮合而旋转时，清除掉充电辊62上的调色剂和其它污物。

现有技术的另一种清洁元件，公开在日本早期公开3-101,768中。该清洁元件也是由毛毡或其它适合的材料制作的，如聚氨酯泡沫或者橡胶。

普通的充电辊62，如图2A所示，通常包括一个导电的金属芯65，它被一层弹性材料62a(如橡胶或合成树脂)所包围，而且表面层62b的厚度在约4至14微米的范围内，硬度大于底层62a的硬度。

由于处在底层的弹性材料层62a是由不规则性表面形成的，如图4所示，故与其形状相符的外表面层62b也是不规则的。这种固有的不规则性外表面62b的特点在于具有凸起和凹进的表面外形，包括裂缝、凹槽等等，使其变得特别易于接收嵌入或者沉积的细分材料(如调色剂和其它污物)的积聚。调色剂是一种特别麻烦的污物，由于其粒度小到很容易渗进电荷感生件表面上的裂缝中，从而使调色剂倾向于在凹进部分积聚。

参见图2B，尽管使用了现有技术的清洁元件，在充电辊旋转时基本上是稳定的，然而调色剂和其它污物(T_n)不可避免地要在充电辊62的非规则表面上的裂缝及凹槽中积聚和沉积。这种污物T_n趋于嵌入或者沉积在充电辊62和清洁元件62之间，如图3所示，结果造成污物T_n在充电辊62表面上积聚。此外，污物T_n在清洁元件63和充电辊62之间的积聚会对充电辊62的表面产生摩擦，从而将振动有害地传递给光敏元件，结果使复印质量变差。经过一段时间周期之后，所积聚的污物T_n使充电不均匀，从而造成复印质量显著变坏。

现在参见图5A及5B，充电辊62表面上具有如图4所示不规则表面的区域70，已由已有技术的旋转元件63进行过清洁。此表面的特点在于搭接区域71未能被已有技术的旋转清洁元件63进行有效的清洁，这是由于清洁元件和旋转元件两者的非规则表面带来其间的不良接触。这是因为区域71处在区域70的“阴影”区，当它扫过旋转元件63时无法被元件62“看到”。因此，如图6A所示，即便在进行清洁之后，积聚的污物Tn将仍然嵌在表面上的裂缝和凹槽62c中。

某些现有技术已经发展到能除去在被显影象转印到基片之后感光鼓上的调色剂和其它污物。例如可以参见日本专利早期公开60-134275。

本发明的目的在于提供能够复制出具有改进象质图象的电子照相设备。

本发明的另一个目的在于对直接接触电荷感生件的清洁进行改进。

本发明的再上个目的，是对用于电子照相成象设备的光敏元件充电的直接接触型电荷感生件进行改进。

本发明的进一步目的，是从照相复制机或其它静电成象设备的直接接触型电荷感生件表面上更有效地清除积聚的调色剂和其它污物。

本发明的更进一步的目的，在于延长直接接触型电荷感生件的寿命。

本发明的附带目的、优点和其它性能，一部分将在随后的叙述中阐明，一部分对具有普通技术的人员根据以下实例将变得更明显，或者可从本发明的实践中学到。本发明的目的和优点，可以象所附权利要求中特别指出的那样来实现和获得。

根据本发明，上述以及其它一些目的的实现，部分是靠一种电子照相设备，此设备包括有能在其上形成静电荷的电荷接收件，为在此电荷接收件上面感生出电荷配备的感荷感生件，用于清洁电荷感生件的清洁元件，以及用于让清洁元件和电荷感生件相互保持接触同时在其间传递相对线性运动的装置。

本发明的另一方面在于一种静电成象设备，它包括，在其上形成静电潜象的象旋转的感光鼓之类的光敏元件，用于将调色剂传送到该感光鼓的调色剂分配器，电荷感生件，以及将电荷感生件定位在与感光鼓直接面接触的定位机构。电源的配置是为在电荷感生件和感光鼓之间产生电场。该设备进一步还包括用于将基片(如纸)送进给感光鼓的装置，以及用于将与潜象对应的调色剂显影象从感光鼓转印到纸上的装置。根据本发明，包括一个清洁电荷感生件的清洁元件1以及用于清洁元件和电荷感生件相互保持直接面称衔接而同时在其间传递相对线性运动的装置。

本发明的再一方面是一种静电成象设备，包括一个感光鼓，其与清洁元件分开的距离大于位于两者之间的电荷感生辊的直径。提供这种手段是为了让电荷感生辊能够运动到不是同感光鼓就是同清洁元件直接接触，但并不同时与电荷感生辊和感光鼓直接接触。电荷感生辊和感光鼓之间，只有当其相互直接接触时才产生电场；而且运动传递机构，只有当电荷感生辊和清洁元件彼此直接接触时才在其间传递相对直线运动。

本发明还有另一个方面，在于一种电子照相设备，包括有感光鼓，电荷感生辊，清洁元件和运动传递机构，只有当感光鼓旋转的一小部分时间，运动传递机构才在清洁元件和电荷感生辊之间传递基本上为轴向的相对运动。

本发明的进一步方面，在于一种清洁电荷感生辊的方法，它是通过让清洁元件定位在与电荷感生件直接接触，在清洁元件和电荷感生件之间产生基本上为轴向的运动同时，让电荷感生件旋转。

图1为包含现有技术的清洁元件的成象设备局部示意图。

图2A为普通充电辊的截面图。

图2B为表示有污物积聚的充电辊示意图。

图3表示沉积在电荷感生件和清洁元件之间的污物。

图4表示为什么在电荷感生件表面上趋于形成不规则性外形。

图5A及5B表示采用现有技术的清洁元件时，由不均匀清洁造成的污染。

图6A及6B分别表示现有技术以及在本发明中充电辊表面和积聚污物放大图。

图7为选用于本发明的一种类型的成象设备示意图。

图8A为包括本发明实施例的成象设备局部示意图。

图8B为图8A中表示的实施例放大后的局部端面图。

图9表示清洁元件和充电辊之间最好的几何关系。

图10为包括本发明另一实施例的成象设备局部示意图。

图11A及11B表示本发明实施例的操作的时序图。

图12表示控制清洁元件往复运动用的外围凹槽设计。

图13为包括本发明另一实施例的成象设备局部示意图。

图14为包括本发明再一实施例的成象设备局部示意图。

图14A表示为什么清洁元件的长度可以小于充电辊的长度。

图15A、1B及15C表示采用充电辊定位机构的本发明另一实施例。

图16表示图15A中本发明实旋例操作的方框图。

图17表示图16中微处理机控制功能的流程图。

图18表示图15A中本发明实施例操作的时序图。

图19A、19B及19C、19D表示指向本发明另一实施例的成象设备部件。

本发明涉及一种电子照相设备，它包括电荷接收件、用于使电荷接收件充电的电荷感生件、从电荷感生件上面清除调色剂及其它污物用的清洁元件，以及用来维持清洁元件和电荷感生件相互接触同时在其间传递相对直线运动的运动传递机构。本发明的清洁系统适用的电子照相设备是一种成象设备，这类典型的静电成象设备，包括一个作为电荷接收件用的感光鼓和一个作为电荷感生件用的充电辊，如图7所示。感光鼓1包括一个导电的基体和光电导层1a，例如有机光电导体、非晶硅、硒之类的光电导半导体层。由电动机、定时皮带和转轮机构(未表示)驱动，感光鼓1以预定的速度沿箭头A所指的方向依次相对于许多围绕围动路程设备的处理工位旋转。如在此使用的“下游”一词是指沿着感光鼓1在处理方向上的位置，而“上游”一词是指沿感光鼓1外围在与处理方向相反方向上的位置。

继续参见图7，充电辊2在预定的压力下一开始与感光鼓1的表面相接触，并且沿箭头B所指的方向随感光鼓1的旋转而旋转。由外部电源供以V电压的充电辊2使感光鼓1充电到具有大致均匀的电位，正电位或负电位。下游在工位9处，从原稿文献反射的光线被反射经过透镜，并被投影到其上的选择的均匀充有电荷的感光鼓1表面的充电部分。这种有选择地分布在感光鼓1的外围记录了与原稿文献中包含的信息部位相对应的静电潜象。或者换一种方式，可以配备一台激光器，根据储存的电子信息以图象的方式让感光鼓1放电。

随后感光鼓1向下游转动和显影工位6，在此处旋转的磁性零件6a促使显影剂(例如载体颗粒和调色剂)混合以与静电潜象相接触。调色剂颗粒受静电潜象吸引离开载体粹粒，从而在感光鼓1表面上形成调色粉末的图象。此显影工位可以使用一种或多种颜色的显影材料。

然后感光鼓1向下游转动，而将显过影的潜象送进到带有环带(未表示)的转印工位7。在转印工位7，支承材料片或者基片(倒如复印纸片)P，由协同操作的对准辊13和压力辊14送进到与显影过的潜象接触。调色剂粉末的象便从感光鼓1转印到纸P上。在转印之后，调色剂图象便由熔化装置(未表示)熔化在纸P上，而且纸P从环带上分离并送给出料盘(未表示)。残留在感光鼓1上的调色剂1在下游的清洁工位8被清除刮刀8a消除。感光鼓1上保留的任何电荷均由下游的放电单元(未表示)清除，然后感光鼓1准备好再次由充电辊2充电。

图7中表示的设备，所利用的是充电辊2而不是电晕充电装置，因而能够避免其从所周知的缺点。然而如前面指出的那样，充电辊的缺点在于调色剂和其它污物在其表面上积聚。在图7中，以元件M示意表示本发明能够面对和解决电荷感生件不规则表面上积聚的调色剂及其污物不能有效地清除的现有技术问题，即通过在清洁元件和电荷感生件之间产生相对直线运动，最好是基本上为轴向的相对运动，以便有效地去除电荷感生件表面上嵌在地形为凹槽和裂缝中所积聚的调色剂及其污物。这就能使电荷感生件在长时间内保持不受调色剂和其它污物沾染，并能保证较高的复制质量。

电荷感生件和清洁元件之间的相对直线运动，可以通过利用能使充电辊产生直线运动的装置和/或能使电荷感生件产生直线运动的装置来建立。然而，最好是使电荷感生件沿其轴线方向保持固定，并且采用一种装置使清洁元件在基本上沿轴向作往复运动。

在图8A及8B中所示的本发明的一种实旋例，其中的感光鼓1是当充电辊2靠弹簧12推动靠近它而被该充电辊2充电的。充电辊2可以是普通的充电辊，包括金属芯棒15和外围的弹性层16，例如EPDM合成橡胶。金属芯棒15以其两端受轴承17可旋转地支承。在此实施例中，充电辊2并不能自驱动，但靠与感光鼓1的摩擦接触而转动。感光鼓1的一端配有包括带有预定图形的外围凹槽18的凸轮11。L形状的支架21以其腿21a的下表面固定在清洁元件19上面，同时用作凸轮跟随器的腿21b在凸轮11的外围凹槽18中可滑动地啮合。可以配备一个导轨(未图示)，以维持腿21b在外围凹槽18中的位置。通过适当地设计外围凹槽18的图形，当感光鼓1沿箭A所指方向旋转时，凸轮11使其跟随器21b作整周旋转，从而使清洁元件19在箭头C所指基本为轴向方向上作往复运动，于是在充电辊2和清洁元件19之间除了相对转动之外，还产生了基本上沿轴向的相对运动。依靠充电辊2和清洁元件19之间产生的基本沿轴向的相对运动，便可从充电辊2非规则表面上的外形裂缝及凹槽中有效地清除调色剂和其它污物，从而可以防止其积聚，并在长时期内维持充电辊2不受调色剂及其它污物沾染，并且改进复制质量。

清洁元件19，可以由能够从充电辊2的非规则表面上驱除调色剂及其它污物的任何适宜的材料制作。适宜的材料包括毛毡、海绵状的材料或泡沫状物(如聚氨酯)，以及适当硬度的弹性材料，如聚氨酯橡胶。

在图8A及8B表示的实施例中，清洁元件19的运动是由外围凹槽18的结构决定的。此实施例的长处在于其机构比较简单利用凸轮11、外围凹槽18和支架21来实现充电辊2和清洁元件19之间的相对直线运动。这种相对直线运动能够避免调色剂和其它污物进入和/或在清洁元件19和充电辊2之间积聚，而传统的清洁其元件，如图1中表示的那样，并不能相对充电辊2产生相对直线运动，因而无法防止其进入和/或调色剂及其它污物的积聚。

一般说来，本发明中清洁元件的长度不小于同电荷接收件接触或使其充电的电荷感生件那部分的长度，即电荷感生件的成象长度。因此，清洁元件在清洁过程中所处的长度应该足够长，以致于至少会超过电荷感生件的两端。最好使清洁元件的长度大于电荷感生件的成象长度，以便与电荷感生件的成象长度相接触的那部分清洁元件总能保持不受调色剂及其污物沾染。最好是清洁元件在清洁时所处的长度，总能使其超出电荷感生件的每一端之外。图9中表示这样一种最佳实施例，其中的清洁元件19超出了电荷感生件2的每一端。

参见图8A和8B表示的实施例，清洁元件19基本上沿轴向的重复运动周期不同，即为非整数或与充电辊2的转动周期不同步。最好是使清洁元件19基本沿轴向运动的重复速率大于充电辊2的转动周期。本发明更为可取的情况是，充电辊2约转一周对应于基本上沿轴向往复运动的清洁元件19约1.5到3.5个周期，最好对应于清洁元件19约2.5个轴向往复运动周期。

本发明还有一种可取的情况是，清洁元件沿一种基本为轴向的运动速度大于其沿相反方向上的运动速度，最好为1.5到2倍。按照这种方式可以得到更有效的清洁，视具体情况而定。

我们曾经观察到，当清洁元件在同旋转的充电辊接触而旋转时，在感光鼓中可能产生振动，反过来可以影响到复制，如引起图象模糊。图16中表示的本发明实施例是作为图8A和8B中表示的实旋例的变更方案，它依靠离合器机构24能够避免在感光鼓1中产生振动。图10中的元件在功能上类似于图8A中带有相同编号的元件。根据图10中本发明实施例，离合器24最好是一种电磁离合器，被定位在感光鼓1和凸轮11之间。在复制过程的光阶段，便如感光鼓1曝光时，静电潜象显影时和被显影象转印时，电磁离合器24将凸轮11和感光鼓1脱开，以使清洁元件19不能作线性往复运动。如图8A中的实施例，清洁元件19的运动是由凸轮11中外围凹槽18的结构决定的。

如图10表示的基本微处理机30，包括主机CPU31、带有适当程序仅在不感光的显影阶段能使清理元件11作线性往复运动的只读存储器ROM21、从CPU31储存输入数据的随机存存储器RAM33、定时器34和输入/输出35。ROM32最好是可编程的，以使清洁元件19仅在感光鼓1未被曝光时作往复运动。图中还表示，位于操作面板(未表示)上有启动按扭36，以将起动信号发送给控制器30。操作面板还可以包括显示和选择纸张规格、亮度或调色剂密度、放大、缩小、颜色、复制面数、拷贝数的机构，和用来显示规程和寻找故障信息的机构。

在操作过程中，当按钮36被按下时，同来自操作面板上选定的数据(如纸张规格，调色剂密度)一起，将信号送给控制器30。然后由控制器30输出一个信号以驱动感光鼓1的电动机(未表示)，输出信号以驱动该设备中的其它元件，其中包括照亮设备面板(未表示)的信号。控制器30还产生输出信号以使凸轮11与感光鼓1啮合。在图10表示的实施例中，由电源(未表示)产生一个例如-500伏的电压，经过导电弹簧12和导电轴承17通到充电辊2的导电芯15上面。

图11A及11B表示用来说明图10实施例操作的信号时序图。在曝光(图11A)和转印(图11B)时，凸轮11有选择地与感光鼓1断开，以避免由于清洁元件19作往复直线运动引起的振动而造成的复制模糊。如图11A及11B所示，电磁离合器20是脱开的，从而在t₁的起动曝光或转印之前，在t₂时让凸轮11与感光鼓1脱开。时间T之后完成曝光和转印。随后电磁离合器20啮合，从而随后在时间t₃时使凸轮11与感光鼓1耦合，并使清洁元件19重新作往复运动。因此，如在第二及第三周期表示的那样，电磁离合器作周期性的断开及耦合，便使凸轮11去耦，从而防止清洁元件19在操作的感光阶段作往复直线运动，因而避免由于振动产生而造成的复制模糊。

图12表示本发明另一实施例，其设计是为了避免在感光鼓转动的感光期间，由于清洁元件与充电辊接触作往复直线运动而在感光鼓中产生振动造成的复制模糊。如图12中看到的那样，凸轮11中外围凹槽18的图形设计成带有比较直的线段5。参见图10及12，应当清楚，当腿21b在外围凹槽18的直线段S部分滑动啮合时，支架21随后还有清洁元件19并不作往复直线运动。这种非常简单的技术消除了对于电磁离合器24的需要，并且优先在复制过程的感光阶段(如曝光、显影和转印)停止了清洁元件19的往复直线运动。

在本发明的最佳实施例中，用于在清洁元件和电荷感生件之间产生相对直线运动的装置包括两个分立的元件如电动机，一个电动机与电荷感生件耦合，另一个电动机与清洁元相相连接。例如一个电动机耦合在充电辊上以产生旋转运动，另一个电动机与清洁元件相连以产生往复直线运动。预备两个分立的电动机其好处是，对充电辊和清洁元件的非整体或不同运动加以控制。因此，清洁元件作往复直线运动的速度，可以相对于充电辊转动地速率加以控制。不同步或者非整体的往复直线运动和转动，能够使清洁元件更加有效地清洁充电辊，例如通过除掉深深嵌入的调色剂或其它污物。对于充电辊的每转一周，最好使清洁元件往复线性运动约1到2行程，但最好约为2行程，或者充电辊每转一周清洁元件推拉一次。此外，最好使清洁元件在反方向上以不同的速度运动。这种附加的灵活性，只使在一种直线方向上当希望处在特定外围之下时充电辊得到清洁。

在图13中表示一种提供用来使清洁元件的往复直线运动与充电辊转动不同步的装置的最佳实施例，其中电动机34使清洁元件19在基本上沿轴向方向作往复运动，电动机37使充电辊2转动。清洁元件19的长度最好大于充电辊2成象部分的长度L，即充电辊2与感光鼓的成象部分(未表示)直接接触并使其充电的那一部分。

充电辊2的结构类似于图2A中表示的结构，它包括导电的金属芯棒15和一个比表面层的弹性材料具有较高弹性的弹性材料制作的中间层(图13中未表示)。外表面层16的厚度范围最好约7至13.4微米。在本实施例的最佳情况下，中间层是一种表氯醇橡胶(epichlorohydron rubber)，表面层16是一种包括有表氯醇橡胶和氟化合物的材料，例如氟烯烃和烃乙烯基醚的共聚物。

继续参见图13，支架31是固定在清洁元件19外表面的。支架31的腿32在电动机34相连的凸轮33中与外围凹槽33a可滑动啮合。充电辊2通过芯15被安装在导电的轴承17上面，芯15则与齿轮35相连，接下去则同电动机37驱动的驱动齿轮36啮合。因此，充电辊2是由电动机37驱动旋转的。电动机34独立于电动机37工作，它可以是可编程序的，以便在复制过程的相当不感光的阶段首先运转，使清洁元件19作往复直线运动，并在复制过的感光阶段(如曝光、显影和转印)不运转。

图14中表示的本发明实施例与图13中表示的实施例相似，相同的元件由相同的标号表示。图14中实施例与图13中实施例的差别在于，包含外围凹槽33a的凸轮33是由具有表面外形43a的凸轮43来代替，支架31的腿42则跟随图形43a。腿42是通过弹簧41推动而靠在表面外形43a之上的。

在图13及图14的实施例中，S分别表示完成一次推拉或者完成清洁元件19往复直线运动一半时，腿32或者腿42所移动的距离。参见图13及14，清洁元件19的速度是由外围凹槽33a(图13)的结构或者凸轮表面43a(图14)的形状决定的。因此，可以将外围凹槽33a(图13)和凸轮表面43a(14)设计成，使得清洁元件19在一个往复运动方向上的运动比在相反方向上的往复运动慢，以进行高效率的清洁。

因此，优先采用分立的电动机是为了实现充电辊转动和清洁元件的往复直线运动。在清洁过程中，通过充电辊和清洁元件之间发生的相对旋转和直线运动，就能从充电辊的非规则表面上有效地除去调色剂及其它污物。然而，在操作过程中，当为充电辊馈送电力情况下致使感光鼓充电时，由于清洁元件与充电辊直接接触，所以会产生静电荷而将调色剂及其它污物从清洁元件吸引到光电辊。因此，图15A是表示对图13及14所示的实施例的优化，它进一步包括一种机构，能够使充电辊2从与感光鼓1接触以使其它充电的位置运动到第二种位置，以与感光鼓1脱离接触但与清洁元件19相接触，与此同时在其间产生相对直线运动和转动，以进行清洁。此最佳实施例的优点在于避免在感光鼓1中产生振动，从而避免复制模糊。

如图15A表示的实施例还可应用于图13及14的实施例中。参见图13，14及15A，充电辊2是经由芯棒15安装在导电的轴承17上的，而后者又经过固定在40上的导电弹簧12与电源20相连。绕离合器24回转的悬臂23，以其一端与弹簧25连动，以其另一端经芯棒15与导电轴承17连动。机构10让充电辊2回转，有选择地进入与感光鼓1接触以使其充电(图15C所示)，或者与感光鼓1脱离接触而进入与清洁元件19接触(图15B所示)，并且进入与经过齿轮36而由电动机37驱动的齿轮35啮合，以实现充电辊2的转动。与此同时，电动机34让清洁元件19沿基本为轴向方向上作往复运动，以便在充电辊2和清洁元件19之间产生旋转和直线两者的相互运动，以便从充电辊2的非规则表面上有效地清除调色剂及其它污物。此外，进行这种清洁不会在感光鼓1中产生振动，从而避免了图象的模糊。

在操作过程中，当电磁线圈26接触时，芯棒26a受到牵拉，而且充电辊2被带动到与感光鼓1相接触，如图15C和图15A中虚线所示。当电磁线圈26断开时，可动的芯棒26a伸长，从而使充电辊2移动至与感光鼓1脱离接触，并且进入与导轨28及29中由电动机34驱动作往复直线运动的清洁元件22(图15B)接触。比较有利的是，当向充电辊2供电时，它并不与清洁元件19接触，从而避免了由于静电荷的作用，调色剂及其污物会从清洁元件19往回传递给充电辊2。本实施例的另外一个优点是，电动机34并不总是接通，从而延长了元件的寿命吸在机器上的使用时间。

比较有利的是使充电辊2的转动与清洁元件19的往复直线运动不同步。因此，充电辊2转一周并不和清洁元件19的一次完全的往复直线运动相对应。对于充电辊2每转一整周，最好让清洁元件19往复1到4次，而以两次为最佳。

如在另一实施例中那样，最好让清洁元件19的长度大于充电辊2的长度。最好让清洁元件19的至少一端超出充电辊2的一端。在所表示的实施例中，清洁元件19的每一端都超出了充电辊2的每一端。按照这种方式，充电辊2的整个充电部分都没有调色剂和其它污物沾染。因此，由于充电辊2相对清洁元件19的不同步运动并在其间产生相对转动和往复运动，所以充电辊2的一部分并不总被清洁元件19来清洁，而且充电辊2的整个充电部分都能被有效地清洁。然而，也可以换一种方式，可以让清洁元件的长度与充电辊2长度相同或甚至比较短，如图14A所示，只要推拉清洁元件使其至少足以复盖充电辊表面上与感光鼓1成象区对应的P区域。

还可以用单个电动机和电动机与清洁元件22的充电辊2之间的传动件来取代两个电动机34及37，以产生类似的结果。本技术领域的熟练人员将认识到，本发明采用的非同步或者独立的旋转和往复直线运动，以及让电荷感生件与电荷接收件接触和断开的装置，并不局限于图13，14，15A，15B及15C的实施例。相反，本发明包括此基本原理的所有变化。

图16为表示本发明实施例15A操作的方法框图。图16中表示的是控制电感线圈10、电动机34和37的微处理机50。图17为控制微处理机50流程的流程图。当按下启动按钮(未表示)时，微处理机50让感光鼓1旋转，电磁线圈机构10驱使充电辊2与感光鼓1接触和断开，而且电动机34和37根据图17中描述的指令程序运作。

现在参见图17和18表示的时序图，在时间t₁之后磁线圈26被接通(方块2)，而且充电辊2运动到与感光鼓1接触。接下去感光鼓1旋转(方块3)。然后充电辊2让感光鼓1表面充电(方块4)。在时间A之后感光鼓被断开(方块5)，其中A＝t₃-t₂。然后充电辊断开(方块6)，随后电磁线圈机构26断开(方块7)。接下去电动机37(方块8)和电动机34(方块9)接通，从而进行清洁。在时间t₃(方块10)之后感光鼓1(方块11)、电动机37(方块12)和电动机34(方块13)断开。参见图18，由于t₁大于t₂，所以充电辊的寿命延长，从而提供额外的好处。

本发明的另一实施例表示在图19A-D中，其中表示的充电辊2与清洁元件19相接触，其上的箭头表示由于清洁元件19接在齿轮装置上而产生往复运动的方向。该齿轮装置包括有悬臂41和具有固定回转点81的摆杆31，耦合在偏心悬凸轮51上的齿轮61及由电动机(未表示)驱动绕轴91旋转的驱动齿轮71。

如图19C及19D中能够很好地看到的那样，悬凸轮51围绕固定的回转点旋转，并且由于它截留在悬臂41中，故使该悬臂41摆动。因此，连杆机构3的作用是作为直线传送器摆动的。

因此，对于清洁粘附在充电辊上的各种碎屑和污物的独特机构和方法已进行描述，即通过让清洁元件与充电辊接触并将直线运动和转动传递给充电辊和清洁元件之一或两者。其结果是，使清洁元件从感光辊表面上清除碎屑的能力得到显著改进，特别是清除表面裂缝之类中的，如图6B所示。在充电辊与作为感光鼓的充电元件接触的电子照相设备中，充电辊的清洁在照相复制周期的感光阶段是禁止的。

上面的实施例只是示范性的，在各种静电型的设备(包括复印机、打印机、传真机等，但不限于此)，中并不构成对在电荷感生件和清洁元件之间实现相对直线运动基本原则的限制。此外，尽管充电辊和感光鼓已被作为例子，然而本发明并不受此限制，可以很容易地应用于其它形状，例如感光带。

Claims (38)

1.一种静电成象设备，包括：

一个其上可形成静电潜象的感光鼓；

一个用来将调色剂传送给感光鼓的调色剂分配器；

一个电荷感生辊；

用于将所述电荷感生辊定位在与所述感光鼓相接触的电荷感生辊定位机构；

用来在所述电荷感生辊和所述感光鼓之间产生电场的电压源；

用来将一张纸送进所述感光鼓并将与所述潜象对应的调色剂象从感光敏转印到所述这张纸上的机构；

用于清洁所述电荷感生辊的清洁元件，以及

运动传递机构，用来使所述清洁元件和所述电荷感生辊保持相互接触，同时在其间传递相对的轴向往复直线运动。

2.如权利要求1所述的设备，其特征在于：

所述清洁元件和所述感光鼓是彼此分开的，分开的距离大于所述电荷感生辊的直径；

所述运动传递机构包括一种定位机构，所述定位机构用来每一次定位所述电荷感生件只与所述感光鼓和所述清洁元件中的一个或另一个相接触；

只有当所述电荷感生辊和所述感光鼓相互接触时，才在其间产生所述电场，以及

只有当所述电荷感生辊和所述清洁元件相互接触时，所述运动传递机构才传递所述沿轴向的相对往复直线运动。

3.如权利要求2所述的设备，其特征在于：其包括用于使所述感光鼓旋转的机构，所述运动传递机构，只在所述感光鼓的每一转动周期的一个阶段，才在所述清洁元件和所述电荷感生辊之间传递沿轴向的相对往复直线运动。

4.如权利要求3所述的设备，其特征在于：在述感光鼓的曝光、显影和/或转动周期的转印阶段，所述运动传递机构并不在所述清洁元件和所述电荷感生件之间传递沿轴向的相对往复运动。

5.如权利要求3所述的设备，其特征在于：所述电荷感生辊沿其轴线方向是固定的，而所述清洁元件则可沿轴向运动。

6.如权利要求5所述的设备，其特征在于：所述清洁元件的长度大于所述电荷感生辊的长度并相对其定位，使得在所述清洁元件进行清洁的过程中，总能伸过或超出所述电荷感生辊的两端。

7.如权利要求5所述的设备，其特征在于：所述清洁元件的长度等于或小于所述电荷感生辊的长度并相对其定位，使得在所述清洁元件进行清洁过程中，总能伸过超出与所述感光鼓的成象部分相对应的所述电荷感生辊的区域。

8.如权利要求3所述的设备，其特征在于：所述电荷感生辊是导电的，所述运动传递机构包括用来使所述电荷感生辊旋转的机构，而且所述清洁元件的轴向运动行程并不与所述电荷电感生辊的旋转周期成整数关系。

9.如权利要求3所述的设备，其特征在于：所述清洁元件运动行程所具有的重复速率大于所述电荷感生辊旋转的周期。

10.如权利要求9所述的设备，其特征在于：所述清洁元件运动行程的2.5倍相当于所述电荷感生辊的转动周期。

11.如权利要求1所述的设备，其特征在于：所述沿轴向的运动是双向的。

12.如权利要求11所述的设备，其特征在于：所述清洁元件在沿轴线的一个方向上的运动速度大于其在沿所述轴线的相反方向上的运动速度。

13.如权利要求1所述的设备，其特征在于：所述运动传递机构包括用于使所述电荷感生辊旋转的第一个电动机，和在所述电荷感生辊旋转时使所述清洁元件沿轴向运动的第二个电动机。

14.如权利要求1所述的设备，其特征在于：所述运动传递机构包括电动机以及耦合于所述电动机上用以旋转所述电荷感生辊并同时向所述清洁元件传递沿轴向运动的机构。

15.如权利要求13所述的设备，其特征在于：仅当所述清洁元件和所述电荷感生辊相互接触时，所述第二电动机才与所述清洁元件啮合。

16.如权利要求13所述的设备，其特征在于：所述电荷感生辊安装在支承臂上，而所述运动传递机构包括电磁线圈，以使所述支承臂旋转而使所述电荷感生辊回转，以便每一次有选择性地使所述电荷感生辊只同所述清洁元件和所述感生鼓中的一个或另一个相接触。

17.如权利要求1所述的设备，其特征在于：所述运动传递机构包括：在所述电荷感生辊的一端上的一个凸轮表面，而且所述清洁元件安装在与所述凸轮表面耦合的支承支架上，在所述电荷感生辊旋转时，所述凸轮表面的形状控制所述清洁元件的运动。

18.如权利要求17所述的设备，其特征在于：所述凸轮表面包括一个外围凹槽，所述支承支架的一部分可在其中滑动啮合。

19.如权利要求17所述的设备，其特征在于：所述凸轮表面是所述凸轮的带图形的端表面，所述支承支架的一部分被推动而抵靠在所述带图形的端表面。

20.如权利要求17所述的设备，其特征在于：所述凸轮表面成形为使得在曝光、显影和/或转印时所述清洁元件并不作往复直线运动。

21.如权利要求17所述的设备，其特征在于：所述凸轮表面成形为使得所述清洁元件在相反的直线方向上以不同的速度运动。

22.如权利要求1所述的设备，其特征在于：所述运动传递机构包括使带有凸轮表面的凸轮旋转的电动机，所述清洁元件包括凸出零件，所述凸轮表面与所述清洁元件的凸出零件相接触，以使所述电动机的旋转按照所述凸轮表面的形状将运动传递给所述清洁元件。

23.如权利要求1所述的设备，其特征在于：所述运动传递机构包括成形为使之绕固定回转中心偏心旋转的凸轮、与所述凸轮耦合以便响应所述凸轮的转动而作横向摆动的悬臂，以及位于所述悬臂和所述清洁元件之间的连杆机构，以便响应所述悬臂的摆动，向所述清洁元件沿轴向传递往复运动。

24.如权利要求1所述的设备，其特征在于：所述电荷感生辊由于与所述感光鼓接触而产生旋转，其中所述运动传递机构包括固定在所述清洁元件上的支架，所述支架带有可在固定于所述感光鼓上的凸轮中与其带图形的外围凹槽滑动啮合的弯曲部分，在所述感光鼓转动时，所述外围凹槽的图形决定所述清洁元件的相对往复直线运动。

25.如权利要求24所述的设备，其特征在于：其还包括位于所述感光鼓和所述凸轮之间的用于使其啮合或者断开的离合器，从而使所述清洁元件在所述感光鼓的选定的旋转阶段产生往复直线运动。

26.如权利要求1所述设备，其特征在于：所述运动传递机构包括：第一个电动机、第二个电动机、凸轮和支架，所述第一个电动机用来借助一系列齿轮驱动所述电荷感生辊旋转；所述第二个电动机用来使所述清洁元件作往复直线运动；所述支架固定在所述清洁元件上；所述凸轮具有由所述第二个电动机驱动的带有预定外围凹槽，所述支架的一部分与所述外围凹槽滑动啮合，而所述外围凹槽设计成能使清洁元件在相反的直线方向上以不同的速度运动。

27.如权利要求1所述的设备，其特征在于：所述运动传递机构包括第一个电动机、第二个电动机、凸轮和支架，所述第一个电动机用来通过一系列齿轮驱动所述电荷感生辊；所述凸轮具有与第二个电动机相连的带有图形表面；所述支架固定在所述清洁元件上，所述支架的一部分由弹簧推动抵靠在所述图形表面上，其中所述图形表面使所述清洁元件在两个相反的方向上以不同的速度运动。

28.如设权利要求26所述的设备，其特征在于：其还包括带有可缩回的臂的电磁线圈，所述臂通过弹簧连接到固定在所述电荷感生辊上的可回转杆上；所述电磁线圈能驱使所述电荷感生辊运动到与所述感光鼓接触并与所述清洁元件断开，以使所述感光鼓充电；所述电磁线圈还能驱使所述电荷感生辊运动到与所述感光鼓断开并与所述清洁元件接触，于是所述第一个电动机启动以将转动传递给所述电荷感生辊，同时由所述第二个电动机将往复直线运动传递给所述电荷感生件。

29.如权利要求27所述的设备，其特征在于：其进一步包括带有可缩回的臂的电磁线圈，所述臂通过弹簧固定在所述电荷感生辊上的可回转杆相连；所述电磁线圈能驱动使所述电荷感生辊运动到与所述感光鼓接触并与所述清洁元件断开，以使所述感光鼓荷电；所述电磁线圈还能驱动使所述清洁元件接触，于是所述第一个电动机启动以将转动传递给所述电荷感生辊，同时由所述第二个电动机将往复直线运动传递给所述电荷感生件。

30.一种静电成象方法，其包括：

在电荷感生件和感光件之间产生电场，通过让所述电荷感生件定位在与所述感光件相接触而使后者荷电，在所述感光件上面形成静电潜象，将调色剂从调色剂分配器分配到感光件上，以使所述静电潜象显影，将一页纸送进所述感光件，将调色剂显过影的静电潜象从所述感光件转印到所述页纸上，并且通过以下方法对所述电荷感生件进行清洁：

将清洁元件定位成与所述电荷感生件相接触，并在所述清洁元件和所述电荷感生件之间产生沿轴向的相对往复直线运动。

31.如权利要求30所述的方法，其特征在于：所述感光件是感光鼓，所述电荷感生件是电荷感生辊。

32.如权利要求31所述的方法，其特征在于：所述清洁步骤还包括在所述清洁元件和所述电荷感生辊之间产生相对转动。

33.如权利要求31所述的方法，其特征在于：在清洁时，所述电荷感生辊沿轴向是静止的。

34.如权利要求31所述的方法，其特征在于：所述清洁元件往复运动的行程与所述电荷感生辊的转动周期之比不成整数。

35.如权利要求31所述的方法，其特征在于：所述沿轴向的运动是双向的。

36.如权利要求35所述的方法，其特征在于：所述电荷感生辊转一周，对应于所述清洁元件约2.5个双向运动行程。

37.如权利要求31所述的方法，其特征在于：所述清洁元件的长度大于所述电荷感生辊的长度，并且定位成和相对后者作往复运动，以便进行清洁时，所述清洁元件总能伸过或超出所述电荷感生辊的两端。

38 权利要求31所述的方法，其特征在于：所述清洁元件在沿轴线的一个方向的运动速度，大于其在沿所述轴线的相反方向上的运动速度。

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