CN1932680A

CN1932680A - 成像设备

Info

Publication number: CN1932680A
Application number: CNA2006101518155A
Authority: CN
Inventors: 岸丈博; 相龙太; 竹内宁
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2005-09-13
Filing date: 2006-09-13
Publication date: 2007-03-21
Anticipated expiration: 2026-09-13
Also published as: US7440711B2; CN100561372C; US20070059029A1; JP2007078937A

Abstract

一种成像设备，包括：用于支承调色剂图像的图像承载元件；与图像承载元件相接触地转动从而将调色剂图像转印到记录材料上的转印辊；第一和第二清洁辊，每个清洁辊都具有设在其圆周表面上的刷，用于在与转印辊相接触地转动的同时静电回收沉积在转印辊上的调色剂；转动得与第一和第二清洁辊相接触以便于从中静电回收调色剂的回收辊；以及与回收辊相接触以便于从中去除调色剂的刮片状去除元件。

Description

成像设备

技术领域

本发明涉及电子照相成像设备，更具体地说，本发明涉及用于去除沉积在转印辊上的调色剂(显影剂)的去除元件，所述转印辊用于将调色剂图像从图像承载元件上转印到记录材料上。

背景技术

近年来，伴随着日益增长的对于更高印刷质量的要求，电子照相成像设备已出现调色剂沉积在记录材料背面上的问题。

例如，日本专利未审定公开No.2000-122447披露了设置得与转印辊相接触的刮片，用于去除沉积在记录材料背面上的调色剂。

然而，当该刮片与转印辊相摩擦时，刮片会不利地磨损所述辊并且缩短其使用寿命。

图7示出了用于静电去除调色剂以避免上述问题的工艺。在图7中，毛刷辊18a被施以偏压以回收沉积在转印辊11上的调色剂，所述转印辊11用于将调色剂图像从中间转印带(图像承载元件)6上转印到记录材料S上。偏压辊19又从毛刷辊18a中静电回收调色剂。最后，刮片20从偏压辊19中去除调色剂。该工艺需要在毛刷辊18a和转印辊11之间流动的更大量电流以便于稳定地去除调色剂。

然而，增加施加于毛刷辊18a的偏压引起了毛刷辊18a和中间转印带6之间的放电。该放电导致调色剂从毛刷辊18a上重新转移到转印辊11上，并因此导致有缺陷的清洁。另一方面，增加毛刷辊18a的直径可加宽毛刷辊18a和转印辊11之间的接触面积，尽管这种方法不利地增加了设备的尺寸。

发明内容

本发明涉及一种紧凑的成像设备，所述成像设备能够以高效率静电去除沉积在转印辊上的调色剂。

本发明一个方面所涉及的成像设备包括：构成得用于支承调色剂图像的图像承载元件；与图像承载元件相接触地转动从而将调色剂图像转印到记录材料上的转印辊；第一和第二清洁辊，每个清洁辊都具有设在其圆周表面上的刷，用于在与转印辊相接触地转动的同时静电回收沉积在转印辊上的调色剂；与第一和第二清洁辊相接触地转动以便于从中静电回收调色剂的回收辊；以及与回收辊相接触以便于从中去除调色剂的刮片状去除元件。

在本发明中，在没有增加设备尺寸的情况下可提供两个清洁辊和与清洁辊相接触的回收辊以便于成功地去除沉积在转印辊上的调色剂。

从以下结合附图作出的示例性实施例的描述中可明白本发明的其他特征。

附图说明

图1是本发明一个实施例所涉及的成像设备的示意性截面图。

图2是该实施例中的自动对准片的示意图。

图3是该实施例中的外部第二转印辊的示意性截面图。

图4是该实施例中第二转印部分中的清洁单元的示意图。

图5是该实施例中第二转印部分的示意性透视图。

图6是示出了该实施例中电流与转移速率之间关系的图表。

图7是用于示出现有技术中的问题的示意图。

具体实施方式

下面将详细描述本发明的实施例。

下面将参照附图描述本发明一个实施例所涉及的包含清洁单元的成像设备。

成像设备的总体结构

首先，将参照图1描述成像设备的总体结构。图1是成像设备的示意性截面图。

在图1中从左至右，成像设备包括：用于形成黄色调色剂图像的成像位置Pa、用于形成品红调色剂图像的成像位置Pb、用于形成青色调色剂图像的成像位置Pc以及用于形成黑色调色剂图像的成像位置Pd。这四个成像位置Pa到Pd具有相同的结构，不同之处仅在于调色剂(显影剂)的颜色。下面将以黄色成像位置Pa为例简要描述成像位置Pa到Pd的结构。

成像位置Pa包括沿感光鼓1的转动方向由充电单元2、曝光单元3、显影单元4、第一转印辊(第一转印元件)8、以及清洁单元5围绕的感光鼓(图像承载元件)1。可使得感光鼓1沿图1中的逆时针方向(沿箭头R1所示的方向)转动。充电单元2均匀地为感光鼓1的表面充以正电荷。曝光单元3依照图像信息选择性地曝光已充电的感光鼓1以便于在其上形成静电图像。显影单元4用带有负电荷的调色剂使得静电图像显影以便于在感光鼓1上形成调色剂图像。第一转印辊8将调色剂图像从感光鼓1上转印到中间转印带(中间转印元件或图像承载元件)6上。清洁单元5沿感光鼓1的转动方向被设置在下游以便于在调色剂图像的转印之后去除残留在其上的调色剂。

这四个成像位置Pa到Pd沿中间转印带6移动的方向(沿图4中箭头R2所指示的方向)被连续地布置。中间转印带6绕着驱动辊7a和从动辊7b和7c运转以便于与这四个成像位置Pa到Pd的感光鼓1相接触。当驱动单元(未示出)使得驱动辊7a转动时中间转印带6沿图1中顺时针方向(沿图4中箭头R2所指示的方向)转动。在第一转印辊8设置在其中的第一转印区T1中，形成在感光鼓1上的调色剂图像被转印到中间转印带6上。

通过电源(未示出)将具有与调色剂的极性相反的极性的偏压施加于第一转印辊8以便于将调色剂图像从感光鼓1上转印到中间转印带6上(第一次转印)。

第一转印辊8顺序地将分别形成在成像位置Pa、Pb、Pc和Pd上的黄色、品红、青色和黑色调色剂图像转印到中间转印带6上。这些调色剂图像在中间转印带6上重叠为彩色图像。

储存转印材料S的转印材料盒9被设置在设备的底部上。供给辊对(转印材料输送器)10将转印材料S从转印材料盒9中供给到第二转印区T2。在第二转印区T2中，外部第二转印辊11(第二转印元件或辊)被设置得与从动辊7b(在下文中，也称之为“内部第二转印辊”)相对。外部第二转印辊11沿图4中箭头R4所指示的方向转动并与中间转印带6相接触以形成压区。

外部第二转印辊11被接地。由电源(未示出)向内部第二转印辊7b施以偏压。

与图像形成在中间转印带6上同步，转印材料S被供给到第二转印区T2。在第二转印区T2中，外部第二转印辊11在大约3mm的宽度上与中间转印带6相接触。大约为-1到-3kV的直流偏压被施加于内部第二转印辊7b以在外部第二转印辊11与内部第二转印辊7b之间形成电场。电场的作用将调色剂图像从中间转印带6上转印到转印材料S上(第二次转印)。

之后供给带12将具有调色剂图像的转印材料S输送到熔化单元13，所述熔融单元13在转印材料S排出之前通过加热和加压熔化调色剂图像。在调色剂图像转印到转印材料S上之后，带清洁单元14去除残留在中间转印带6上的调色剂。

对准标记和浓度片的检测

用于检测形成在中间转印带6上的参考浓度片的片传感器15和用于检测形成在中间转印带6上的对准标记的对准标记传感器16被设置在中间转印带6附近。

这四种颜色的调色剂图像必须重叠在中间转印带6上的同一位置处，而不会在成像位置Pa到Pd的成像中出现未对齐的情况。为了使得调色剂图像对齐，在成像位置Pa到Pd处对准标记(用于检测的调色剂图像)被形成在中间转印带6上并由对准标记传感器16读出。依照读出的结果(检测结果)调节由曝光单元3曝光的时限(曝光状态)，以使得在成像位置Pa到Pd处调色剂图像可被重叠在中间转印带6上的同一位置处。

在现有技术中，对准标记例如是通过在打印作业完成之后插入序列以调节成像的时限而形成的。在本实施例中，如图2中所示，对准标记M1被形成在图像承载区域Q之间并由对准标记传感器16读出以调节成像的时限。因此可在打印作业期间形成并读出对准标记M1以提高成像处理的生产率。

在本实施例中，相似地，浓度片(用于检测的调色剂图像)M2被形成在图像承载区域Q之间并由片传感器15读出以调节成像的浓度(调色剂图像被形成的条件)。这允许在稳定的图像浓度下进行连续的打印。

在现有技术中，如果对准标记和浓度片被形成在图像承载区域之间的话，具有与转印偏压的极性相反的极性的偏压被施加于内部第二转印辊以防止这种不需要的调色剂图像被转印到外部第二转印辊。然而，偏压切换上的延迟可造成在转印材料的前端或后端处的有缺陷的转印。

在本实施例中，对准标记M1和浓度片M2被转印到外部第二转印辊11上，而不是执行偏压切换。清洁单元清洁外部第二转印辊11以防止不需要的调色剂图像从外部第二转印辊11转印到转印材料S上。

第二转印区

下面将详细描述与第二次转印有关的中间转印带6、外部第二转印辊11、内部第二转印辊7b。

中间转印带6可为在成像期间沿箭头R2指示的方向在约为300mm/s下移动的环形带。

在本实施例中，中间转印带6是由包括用于承载调色剂图像的表面层、用于为表面层提供弹性的弹性层以及用于限制由于施加于其上的张力而导致中间转印带6的延长的树脂层的弹性带状物构成的。表面层是最外层而树脂层是最内层。弹性层被设在它们之间。

这三层的总厚度，即，中间转印带6的厚度可大约为0.1到1.5mm。

树脂层可由诸如聚碳酸酯、聚苯乙烯、或含氟聚合物(例如，乙烯四氟乙烯共聚物(ETFE)或聚偏二氟乙烯(PVDF))等树脂构成。弹性层可由诸如丁基橡胶、碳氟化合物橡胶或丙烯酸橡胶等弹性材料(弹性橡胶或弹性体)构成。尽管用作表面层的材料没有具体限制，但是表面层可由能够减少调色剂粘附于中间转印带6表面的材料构成以助于第二次转印。所使用的材料的示例包括(但不局限于)诸如聚氨酯、聚酯和环氧树脂等树脂。

另外，诸如碳等电阻调节剂被分散在表面层、树脂层和弹性层中以便于将其体积电阻率调节为约1×10⁸Ω·cm。

弹性层使得中间转印带6在不会漏掉字符的情况下形成高质量图像、在转印后残留减少量调色剂的情况下增强转印效率，并有助于转印到厚纸和不规则纸张上。

在本实施例中，外部第二转印辊11具有包括弹性橡胶层和表面层的至少两层。参照图3，外部第二转印辊11包括金属芯11a、由海绵层11b和实心橡胶层11c构成的弹性橡胶层、以及表面层11d。海绵层11b可由具有约为0.05到1.0mm的泡孔直径的泡沫橡胶构成。这两个弹性橡胶层11b和11c围绕金属芯11a。

表面层11d可由其中分散有离子导电聚合物的含氟聚合物构成并具有约为0.1到1.0mm的厚度。在本实施例中，外部第二转印辊11是具有约为24mm外径的转动辊。

考虑到供给转印材料S的容易度，表面层11d的表面粗糙度Rz可被调节为大于1.5μm，尤其是大于2μm。另一方面，考虑到例如清洁的容易度，表面层11d的表面粗糙度Rz可被调节为小于10μm，尤其是小于5μm。也就是说，表面层11d的表面粗糙度Rz可被调节为1.5μm＜Rz＜10μm，尤其是2μm＜Rz＜5μm。因此可通过为表面层11d的表面提供均匀的粗糙度而稳定转印材料S的供给。

用于表面层11d的含氟聚合物的示例包括：四氟乙烯-六氟丙烯共聚物(FEP)、全氟代烷氧基树脂(PFA)以及聚偏氟乙烯(PVDF)。用作导电剂的离子导电聚合物的示例包括：与季铵碱组合的聚合体，诸如具有与其羧基结合的季铵碱的(甲基)丙烯酸酯的共聚物(例如与苯乙烯)以及(甲基)丙烯酸酯和与季铵碱组合的马来酰亚胺的共聚物；与诸如磺酸钠等碱金属磺酸盐结合的聚合体(例如，多磺酸钠)；以及至少具有与其分支接合的烷氧化物基亲水单元的聚合体，诸如聚环氧乙烷或聚乙二醇-聚酰胺共聚物、聚乙烯-表氯醇共聚物、以及聚醚酰胺酰亚胺或聚醚嵌段共聚物。使用这样一种离子导电聚合物作为导电剂导致在转印电压所致的电阻上具有比单独使用碳黑更小的变化。另外，上述示例的具有低表面能的含氟聚合物的使用稳定了转印材料S的供给。

在本实施例中，外部第二转印辊11具有约为33°的Asker C硬度，该硬度可通过调节海绵层11b的泡孔直径而获得。在施加约为500g的作用力5秒钟之后测量Asker C硬度。

外部第二转印辊11可具有约为18°到45°的Asker C硬度。

如果硬度降低到18°以下的话，外部第二转印辊11可能扭曲，因此转印材料S的供给变得不稳定。如果硬度超过了45°的话，由于在第二转印区T2中外部第二转印辊11与中间转印带6之间的接触面积的较小宽度(转动方向上的长度)，导致外部第二转印辊11显示出不充分的二次转印效率。

可通过调节海绵层11b的泡孔直径或用于实心橡胶层11c的橡胶中表氯醇橡胶和腈基丁二烯橡胶(NBR)的含量而控制外部第二转印辊11的硬度。

内部第二转印辊7b可为由诸如不锈钢等金属制成并具有约为24mm的外径的转动辊。

清洁单元

下面将描述用于清洁外部第二转印辊11的清洁单元。

如上所述，当调色剂图像被连续地形成在中间转印带6上时，用于检测的调色剂图像被形成在中间转印带6上的调色剂图像之间(图像承载区域Q之间)。用于检测的调色剂图像被转印到外部第二转印辊11上。

由于辊11是弹性辊，因此使用刮片状元件难以去除转印到外部第二转印辊11的调色剂。本实施例所涉及的成像设备包括去除单元(清洁单元)17，如图4和图5中所示的。该去除单元17包括两个毛刷辊(清洁辊)18a和18b，所述毛刷辊18a和18b被施以偏压以便于静电地去除沉积在外部第二转印辊11上的调色剂。图4是去除单元17的示意图。图5是去除单元17的透视图。

这两个毛刷辊18a和18b被可转动地设置得与外部第二转印辊11相接触。

这两个毛刷辊18a和18b可为导电辊。具有与沉积在外部第二转印辊11上的调色剂的极性相反的极性的偏压(即，正极性偏压)被施加于毛刷辊18a和18b以便于从外部第二转印辊11上静电去除并回收调色剂。

在本实施例中，这两个毛刷辊18a和18b与外部第二转印辊11相接触并沿相同方向(沿图4中箭头R3所指示的方向)转动。这些毛刷辊18a和18b可通过比使用单个毛刷辊更低的偏压有效地从外部第二转印辊11上回收调色剂。另外，外部第二转印辊11与毛刷辊18a和18b之间更大的接触面积可防止毛刷辊18a和18b与中间转印带6之间的放电，从而实现成功的清洁。

在本实施例中，去除单元17还包括设置得与毛刷辊18a和18b相接触的偏压辊(回收辊)19。该偏压辊19具有沿图4中箭头R5所指示的方向转动的转动轴。去除沉积在外部第二转印辊11上的调色剂所需的偏压通过转动轴的端部被供应到偏压辊19。之后电流通过这两个毛刷辊18a和18b流动到接地的外部第二转印辊11。从电源22向偏压辊19供以约为800V的电压。

这两个毛刷辊18a和18b具有基本相同的电阻。电源22使得恒定电流通过这两个毛刷辊18a和18b流动到外部第二转印辊11。因此流过这两个毛刷辊18a和18b的电流的总和保持恒定。

通过偏压辊19施加的偏压使得毛刷辊18a和18b吸引沉积在外部第二转印辊11上的调色剂。之后通过毛刷辊18a和18b的电阻所导致的电势差的作用将所吸引的调色剂转移到偏压辊19的表面。刮片(去除元件)20与偏压辊19的表面相接触以便于从其上刮掉并去除调色剂。

下面将详细描述毛刷辊18a和18b、偏压辊19和刮片20。

在本实施例中这两个毛刷辊18a和18b具有相同的结构。

在外部第二转印辊11未与毛刷辊相接触的情况下，毛刷辊18a和18b可具有约为10到30mm的外径。在本实施例中，毛刷辊18a和18b具有约为18mm的外径和约为1×10⁶Ω的电阻。另外，毛刷辊18a和18b具有长度约为4mm并且密度约为120kF/平方英寸的刚毛，并且侵入到外部第二转印辊11中的量约为1.0mm。

如下所述那样测量毛刷辊18a和18b的电阻。

使得毛刷辊与具有约为30mm直径的金属辊相接触，其中它们的转动轴(沿圆周方向)被平行地布置。毛刷辊的转动中心与金属辊的圆周表面之间的距离大约比毛刷辊的半径短1mm。在金属辊被接地并在30转数/分下转动时，约为100V的直流电压被施加于毛刷辊的金属芯以测量流过金属辊的电流。施加于毛刷辊的电压除以所测得的电流以确定其电阻。

在25℃和50％相对湿度下执行所述测量。

如果毛刷辊18a和18b满足以下条件的话确定它们具有基本相同的电阻：

0.9≤r1/r2≤1.1

其中r1为毛刷辊18a的电阻而r2为毛刷辊18b的电阻。

偏压辊19可为由诸如不锈钢等金属制成并具有约18mm的外径的转动辊。

刮片20可为例如由聚氨酯制成的弹性刮片。

刮片20具有约为2mm的厚度和约为75的硬度计A硬度。

在本实施例中，使用一个偏压辊19同时向两个毛刷辊18a和18b施加用于回收调色剂的偏压。因此本实施例可增加空间效率以提供紧凑的成像设备。另外，本实施例可简化偏压辊19的驱动结构和偏压结构。

参照图5，去除单元17包括沿纵向方向与两个毛刷辊18a和18b、偏压辊19以及刮片20的端部对齐并支撑它们的端部以高精度地保持它们的相对位置的共用支撑物21。

图6是示出了该实施例中去除单元17的转移速率和重新转移速率之间关系的图表。转移速率是指调色剂从外部第二转印辊11被转移到毛刷辊18a和18b的速率。重新转移速率是指调色剂从毛刷辊18a和18b被重新转移到外部第二转印辊11的速率。图6的水平轴表示流过毛刷辊18a和18b的电流。

在图6中，转移速率和重新转移速率随着增加的电流而增加。

图6示出了从毛刷辊18a和18b流到调色剂的电流可被控制为预定范围(40到80μA)以实现成功的清洁。在本实施例中，如上所述的，提供了两个毛刷辊18a和18b以增加外部第二转印辊11与毛刷辊18a和18b之间的接触面积。因此去除单元17可防止毛刷辊18a和18b与中间转印带6之间的放电以实现成功的清洁。

在本实施例中，通过使得毛刷辊18a和18b沿与外部第二转印辊11的转动方向相同的方向转动而去除沉积在外部第二转印辊11上的调色剂。因此，毛刷辊18a和18b与外部第二转印辊11沿相反方向在它们相互接触的位置处相互摩擦。因此毛刷辊18a和18b可机械地将调色剂从外部第二转印辊11上刮掉从而便于从外部第二转印辊11上去除调色剂。

另外，毛刷辊18a和外部第二转印辊11的表面在它们之间的接触位置X1处在不同的速度下运动。

相似地，毛刷辊18b和外部第二转印辊11的表面在它们之间的接触位置X2处在不同的速度下运动。

在本实施例中，毛刷辊18a的表面在约75mm/s下沿箭头R3指示的方向移动。外部第二转印辊11的表面在约300mm/s下沿箭头R4指示的方向移动。

毛刷辊18a与外部第二转印辊11的相对速度比被限定为|Vb1-Va|/|Va|，其中Vb1是毛刷辊18a在接触位置X1处的表面速度，Va是外部第二转印辊11在接触位置X1处的表面速度。

可在除接触位置X1以外的位置处测量毛刷辊18a与外部第二转印辊11的表面速度并将其用作近似值。

因此可从除接触位置X1以外的位置处的|Vb1|和|Va|的测量值中确定相对速度比。

可依下述确定本实施例中毛刷辊18a与外部第二转印辊11的相对速度比。

在本实施例中，|Va|和|Vb1|的数值分别为300mm/s和75mm/s。

由于毛刷辊18a和外部第二转印辊11沿相同方向转动，因此在接触位置X1处毛刷辊18a的表面速度具有与外部第二转印辊11的表面速度相反的方向。

因此，可如下述确定相对速度：

|Vb1-Va|＝|-75mm/s-300mm/s|＝375mm/s

应该注意的是，如果在接触位置X1处毛刷辊18a的表面速度具有与外部第二转印辊11的表面速度相同的方向的话，在表示上毛刷辊18a的表面速度是正的。

因此，可如下述确定本实施例中的相对速度比：

|Vb1-Va|/|Va|＝375/300＝1.25

毛刷辊18b的表面沿箭头R3指示的方向在大约75mm/s下移动。毛刷辊18b与外部第二转印辊11的相对速度比可相似地确定，即：

|Vb2-Va|/|Va|＝375/300＝1.25

其中Vb2是毛刷辊18b在接触位置X2处的表面速度，Va是外部第二转印辊11在接触位置X2处的表面速度。

根据调色剂回收率，可将毛刷辊18a和18b与外部第二转印辊11的相对速度比调节为1.0或更大。具体地，可将相对速度比调节为1.1到1.5以减少毛刷辊18a和18b与外部第二转印辊11相接触的时间，从而有助于机械清洁，并减少分散的调色剂量。也就是说，毛刷辊18a和外部第二转印辊11可满足以下关系：

1.1|Va|≤|Vb1-Va|≤1.5|Va|

相似地，毛刷辊18b和外部第二转印辊11可满足以下关系：

1.1|Va|≤|Vb2-Va|≤1.5|Va|

如上所述的，去除单元17可成功地去除转移到外部第二转印辊11的调色剂。

尽管去除单元17可用于清洁其他部件，但是在本实施例中去除单元17用于清洁外部第二转印辊11。

虽然已结合示范性实施例描述了本发明，但是应该理解的是本发明不局限于所披露的示范性实施例。以下权利要求的范围应为符合最广泛解释的，因此包含所有修正、等价结构和功能。

Claims

1.一种成像设备，包括：

构成得用于支承调色剂图像的图像承载元件；

与图像承载元件相接触地转动从而将调色剂图像转印到记录材料上的转印辊；

第一和第二清洁辊，每个清洁辊都具有设在其圆周表面上的刷，用于在与转印辊相接触地转动的同时静电回收沉积在转印辊上的调色剂；

与第一和第二清洁辊相接触地转动以便于从中静电回收调色剂的回收辊；以及

与回收辊相接触以便于从中去除调色剂的刮片状去除元件。

2.依照权利要求1所述的成像设备，其特征在于，第一和第二清洁辊沿与转印辊的转动方向相同的方向转动。

3.依照权利要求2所述的成像设备，其特征在于，转印辊和第一清洁辊的表面在它们之间的第一接触位置处在不同的速度下移动。

4.依照权利要求3所述的成像设备，其特征在于，转印辊和第二清洁辊的表面在它们之间的第二接触位置处在不同的速度下移动。

5.依照权利要求4所述的成像设备，其特征在于，转印辊在它们之间的第一接触位置处的表面速度(Va)和第一清洁辊在它们之间的第一接触位置处的表面速度(Vb1)满足以下关系：

1.1|Va|≤|Vb1-Va|≤1.5|Va|。

6.依照权利要求5所述的成像设备，其特征在于，转印辊在它们之间的第二接触位置处的表面速度(Va)和第二清洁辊在它们之间的第二接触位置处的表面速度(Vb2)满足以下关系：

1.1|Va|≤|Vb2-Va|≤1.5|Va|。