JP2001109345A - 表面から粒子を取り除く装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 向上したクリーニング能力を利用可能な空間
条件の範囲内で、過度のドラグを受光体ベルトに課すこ
となく提供する静電ベルトクリーナを備える写真複写機
の提供。 【解決手段】 装置は、基体と、基体から外方に延出す
る多数の導電性ブラシ繊維とを有する柔軟なベルトブラ
シを有する。ベルトブラシは、１つ又は２つの極性に電
気的にバイアスされる。支持装置が柔軟なベルトブラシ
を移動可能に支持し、受光体表面から過剰粒子を除去す
るために導電性繊維を受光体表面に接触させる。トナー
除去装置はベルトブラシと協働してブラシから粒子を除
去する。ベルトブラシは電気的にバイアスされている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、全般的に静電複写
プリンタ又は複写機に関し、更に詳細には、その中で用
いられる柔軟性のあるベルトクリーニング装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】ゼログラフィなどの静電複写用途におい
て、電荷保持表面（即ち、光導電体、受光体、又は画像
形成表面）が静電的に帯電され、複写されるべき原稿画
像の光パターンに露光され、その光パターンに従って選
択的に表面を放電する。その表面上の帯電及び放電され
た領域の得られたパターンは、原稿画像に従って静電帯
電パターン（静電潜像）を形成する。その潜像を「トナ
ー」と呼ばれる微細に粉砕された静電的に誘引可能な粉
末と接触させることにより画像が現像される。トナー
は、表面上の静電荷によって画像領域に保持される。従
って、トナー画像は複写されている原稿の光画像に従っ
て形成される。次に、トナー画像が基体（例えば、紙）
に転写され、基体に固着された画像は複写されるべき画
像の永久記録を形成する。現像後、電荷保持表面上に残
された過剰トナーは表面から取り除かれる。この工程
は、周知であり、原稿からの光レンズ複写、及び帯電さ
れた表面が様々な方法で画像状に放電される電気的に生
成又は記憶された原稿からのプリント（印刷）用途に有
用である。電荷が電荷保持基体上に画像状に付着される
イオン投射装置においても同じような動作が行われる。

【０００３】転写工程で、画像を形成するトナーのほと
んどが紙面に転写されるが、常に若干のトナーが電荷保
持表面上に残留し、比較的高い静電的及び／又は機械的
力で保持されている。加えて、紙の繊維、カオリン及び
他の細かいくずが電荷保持表面に引きつけられる傾向が
ある。最適な操作を行うためには、表面に残留するトナ
ーが完全に表面から取り除かれることが必須である。

【０００４】自動ゼログラフィック装置に用いられる商
業的実績のあるクリーニング方法では、導電性の柔らか
い繊維毛（ブリッスル）を有するか又は好適な摩擦帯電
特性を有する絶縁性の柔らかい毛を有するブラシを用い
る。毛は絶縁性ブラシとしては柔らかいが、残存トナー
粒子を電荷保持表面から取り除くのに十分な機械的力を
与える。導電性ブラシの場合、電荷保持表面からトナー
を剥離する静電的力を付与するよう、ブラシは電気的に
バイアスされるのが通常である。一般に用いられるブラ
シ半径を決めることによりクリーニングの様々な用途を
決めることができる。電荷保持表面が清掃された後、ト
ナー粒子がブラシの繊維（即ち、毛）に付着する。トナ
ーをこのようなタイプのクリーナブラシから除去する工
程は、様々な方法で行われる。典型として、ブラシクリ
ーナは、トナー除去機能を付与するためにフリッカバー
が用いられるが、これはブラシ繊維から粒子を十分に取
り除かないことがある。

【０００５】静電ブラシクリーナは非常に効果があるこ
とが分かっているが、大量静電複写プリンタ又は複写機
の用途の場合は、大量カラープリントの必須要件に加え
て更に高速の処理速度とクリーニング能力が必要であ
る。これらの必須要件には、処理速度が速いこと、クリ
ーナへ搬入されるより多くのトナー量を処理できるこ
と、白黒に比べてカラー処理の場合はよりクリーニング
能力が高いこと、大量印刷の場合には、負のエッジまで
印刷できることが含まれるが、大量印刷の場合はクリー
ナを１回通すだけで取り除かれなければならない未転写
のトナーが文書のエッジ近くに残ってしまう。

【０００６】静電ブラシクリーナのクリーニング能力
は、受光体からトナーを取り除くために利用可能な繊維
の数と、各繊維が保持することができるトナーの量、並
びにトナー粒子上の電荷及び繊維へのバイアスの関数で
ある。トナーの帯電及びブラシのバイアスはプレクリー
ンコロナ処理及びブラシバイアス電源によって制御され
る。繊維ストライク（繊維のトナー除去量）として知ら
れる、受光体からトナーを取り除くために利用可能な繊
維の数は、ブラシの速度、ブラシの受光体への接触の程
度、ブラシの大きさ、織り（毛）の稠密度及び毛の長さ
の関数である。クリーニング工程中に繊維の先端に保持
されるトナーの量は、繊維の直径、受光体への接触の程
度、トナーの電荷及び繊維バイアスの関数である。トナ
ーの一部がクリーニングニップに入ると、ブラシ繊維は
トナーを受光体から機械的に取り除き、繊維にトナー粒
子を静電的に引き付け付着させる。繊維がクリーニング
ニップを通って進むと、より多くのトナー粒子が取り除
かれ、マッチヘッドとして知られるものを形成する繊維
に静電気力で付着する。マッチヘッドの厚みが増すと、
帯電されたトナー粒子を更に保持するために利用可能な
静電気力は低下する。これは、バイアスがかけられた繊
維からの粒子の物理的な間隔、及び既に繊維に付着した
トナー粒子による同様の電荷に因るものである。静電求
引力が、取り除かれたトナー粒子を保持するためにもは
や十分に強くない時は、マッチヘッドが大きさを増大す
るのを止める。この点で、繊維はそのトナー受容能力に
到達しており、それ以上のクリーニングはもう起こらな
い。利用できる繊維の全てがそのトナー保持能力に到達
してしまって場合、受光体表面に残留するそれ以上のト
ナーはクリーニングニップを通過し、クリーニング不足
をひき起こすであろう。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】トナー帯電とブラシの
バイアスが最適化されており、クリーナへのトナー搬入
量のレベルに因り、繊維のトナーを取り除く能力を超え
ている静電ブラシクリーナについて、唯一残る救済手段
はクリーニングに利用可能な繊維の数を増やすことであ
る。これは、適切な極性にバイアスされた追加の静電ブ
ラシを付加することによって達成される。十分な数のブ
ラシを有する複数のブラシクリーナによって所望のトナ
ー搬入量をクリーニングすることができるが、このよう
なクリーナは、利用できる空間より多くの受光体ベルト
に沿った空間を必要とし、受光体ベルトに付加的なドラ
グを生ずる。高容量プリンタ及び複写機の用途に応じる
ために、受光体ベルトに過度のドラグを課すことなく利
用可能な空間条件の範囲内で向上したクリーニング能力
を与える静電ベルトクリーナが必要である。

【０００８】以下の開示は本発明の様々な態様に関連
し、また、以下のように簡単に要約される。

【０００９】Seanorの米国特許第４，４５７，６１５号
は、帯電に用いられている一方の導電性セグメントをク
リーニングに用いられている他方の導電性セグメントか
ら電気的に絶縁する、交互に並んだ導電性セグメントと
非導電性セグメントから構成されるベルトブラシを開示
している。他方の動作に悪影響を及ぼさずに、それぞれ
のセグメントに異なる電圧が同時に印加される。トナー
粒子をブラシから除去するために単一のトナー除去ロー
ラが設けられる。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の一態様に従って
簡潔に述べると、表面から粒子を取り除くための装置が
提供される。この装置は、基体と、基体から外方に延出
する多数の導電性ブラシ繊維とを有する柔軟なベルトブ
ラシを有する。ベルトブラシは、１つ又は２つの極性に
電気的にバイアスされていてもよい。支持装置が柔軟な
ベルトブラシを移動可能に支持し、表面から粒子を除去
するために導電性繊維を表面に接触させる。トナー除去
装置はベルトブラシと協働してブラシから粒子を除去す
る。ベルトブラシは電気的にバイアスされる。以下の説
明が進行するにつれ、また図面を参照して、本発明の他
の特徴が明白となるであろう。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明はその好ましい実施形態に
関連付けて説明されるが、発明をその実施形態に限定す
る意図はないことが理解されるであろう。逆に、添付の
請求の範囲に定義されるような、発明の精神及び範囲内
に含まれる全ての代案、変形例、及び均等物を含むこと
を意図している。

【００１２】本発明が採り入れられる静電複写プリンタ
又は複写機を全般的に理解するために、その各種の構成
部品を概略的に示す図１を参照する。以下、同一のエレ
メントを表すために、同様の参照番号が明細書全体にわ
たって用いられる。本発明の２重極性静電ベルトクリー
ナ装置は、静電複写印刷機に使用されるのに特に適する
ように構成されているが、以下の論述から当装置は他の
用途における使用にも同様に十分適しており、本明細書
中で示される特定の実施形態に必ずしも限定されないこ
とが明らかになるであろう。

【００１３】ここで、図１に示される複写機に用いられ
る様々な処理ステーションを、図面を参照して以下に簡
潔に説明する。更に、適切な変形例を用いて電気的に記
憶された原稿文書から、イオンと画像の形状を電荷保持
表面に付着させるイオン投射装置に至る様々な処理要素
が、静電複写印刷アプリケーションにおいて有利に用い
られることが明らかに理解されるであろう。

【００１４】本発明が有利に用いられる複写機は、光導
電性（即ち画像形成）表面１１を備える受光体ベルト１
０を有する。受光体ベルト１０は矢印１２の方向に移動
し、その移動経路周囲に配置された様々な処理ステーシ
ョンを順番に通ってベルト１０の各部分を進行させる。
ベルト１０は、剥離ローラ１４、引張ローラ１６、及び
駆動ローラ２０の周囲に巻き掛けられる。駆動ローラ２
０は、ベルト駆動などの適切な手段でモータ２１に連結
される。ベルト１０は、所望のばね力によりベルト１０
に対して引張ローラ１６を弾性的に付勢する一対のばね
（図示なし）によって引張状態に維持される。剥離ロー
ラ１４と引張ローラ１６は共に回転可能に取付けられ
る。これらのローラは、ベルト１０が矢印１２の方向に
移動する際に、自由回転するアイドラ（ローラ）であ
る。

【００１５】引き続き図１を参照して、まずベルト１０
の一部が帯電ステーションＡを通過する。帯電ステーシ
ョンＡにおいて、コロナ装置２２が受光体ベルト１０の
一部を比較的高く、実質的に均一な、正又は負の何れか
の電位に帯電させる。

【００１６】露光ステーションＢにおいて、フラッシュ
ランプ３２を用いて照射するために原稿文書３０が表面
を下に向けて透明プラテン２６上に配置される。原稿文
書から反射される光線はレンズ３３を通り、帯電された
受光体ベルト１０の帯電部に投影されて、受光体ベルト
１０の帯電部上の電荷を選択的に散逸させる。これによ
り、原稿文書内に含まれる情報領域に対応する静電潜像
がベルト上に記録される。或いは、記憶された電子的情
報に従って受光体を画像状に放電させるためにレーザー
が設けられてもよい。

【００１７】その後、ベルト１０は静電潜像を現像ステ
ーションＣに進行させる。現像ステーションＣにおい
て、静電潜像を現像するために、現像剤ハウジング３４
又は３６の何れかがベルト１０に接触させられる。ハウ
ジング３４及び３６は、モーター２１によって選択的に
駆動される対応するカム３８及び４０によって現像位置
の内外に移動される。各現像剤ハウジング３４及び３６
は、現像剤混合物（即ち、キャリヤビーズ及びトナー）
を静電潜像と接触させるために回転磁気部材となる、磁
気ブラシロール４２及び４４などの現像システムを支持
する。静電潜像はキャリヤビーズからトナー粒子を引き
つけ、それにより、受光体ベルト１０上にトナー粉末画
像を形成する。２色の現像材料（現像剤）が必要でない
場合、第２の現像剤ハウジングはなくてもよい。

【００１８】次に受光体ベルト１０は、現像された画像
を転写ステーションＤに進行させる。転写ステーション
Ｄにおいて、ペーパーコピーシートなどの１枚の支持材
料がベルト１０上の現像された画像に接触するよう進め
られる。コロナ発生装置４６がコピーシートを適切な電
位に帯電させるため、コピーシートが受光体ベルト１０
に貼りつき、トナー粉末画像が受光体ベルト１０からシ
ートに引きつけられる。転写後、コロナ発生装置４８
は、ベルト１０からコピーシートを剥がすようコピーシ
ートを反対の極性に帯電させ、その後、シートは剥離ロ
ーラ１４でシートはベルト１０から剥離される。

【００１９】支持材料４９のシートは、供給トレイ５０
から転写ステーションＤへ進められる。シートは、シー
ト送り装置５２によってトレイ５０から送り込まれ、コ
ンベヤ５６に沿って転写ステーションＤに進められる。

【００２０】転写後、シートは定着ステーションＥへと
矢印６０の方向に引続き移動する。定着ステーションＥ
は、転写トナー粉末画像をシートに永久的に付着させる
参照番号７０によって全体的に示される定着アセンブリ
を含む。定着アセンブリ７０は、定着ローラ７２に接触
するトナー粉末画像と共にバックアップローラ７４に圧
着係合するよう構成された加熱された定着ローラ７２を
有するのが好ましい。この方法で、トナー粉末画像はシ
ートに永久的に固着され、このようなシートはシュート
６２を介して出力部８０又は仕上げ機へと進行する。

【００２１】各コピーが作られた後、受光体ベルト１０
上に残留する残存粒子はクリーニングステーションＦに
おいて除去される。本発明のクリーニング装置は、参照
番号９２で表され、図２で更に詳細に示される。除去さ
れた残存粒子は処分するために蓄えられてもよい。

【００２２】機器制御装置９６は、上述の全ての装置の
工程と機能を従来方法で制御する、プログラム可能な既
知の制御装置又は制御装置の組合せであることが好まし
い。制御装置９６は、様々な感知装置に応答し、装置の
制御を向上させ、また更に、必要な場合には、ユーザイ
ンターフェース（図示せず）に接続診断動作を提供す
る。

【００２３】ここまで記載したように、本発明に従う複
写機は周知の装置の何れかであってよい。本発明に影響
を与えることなく、特定の電子写真処理、用紙の取扱
い、及び制御の構成に変更を行うことができることが予
想される。しかしながら、本発明を用いるひとつのタイ
プの装置を例示する上述の説明は、本出願の目的にとっ
て電子写真プリント装置の一般的動作を示すためには十
分であると考えられる。ここで、図２乃至４が参照さ
れ、図示されているものは本発明の好ましい実施形態を
示すためのものでそのものに限定するものではない。

【００２４】誘電表面に付着された帯電された誘電体粒
子の除去は、機械的、電気的又は電気機械的手段によっ
て達成することができる。静電ベルトブラシクリーナ
は、トナー粒子を受光体表面から引き離して除去するた
めに、電気的及び機械的力の組合せを用いる。

【００２５】ここで、図２を参照すると本発明の好まし
い実施形態の正面図が示されている。柔軟なベルトブラ
シ１１０が、拡張されたクリーニングニップ１５０を介
して受光体ベルト１０と接触した動作可能な状態で示さ
れている。柔軟なベルトブラシ１１０は、適切な大きさ
及び極性に電気的にバイアスされ、導電性ブラシ繊維が
取付けられた導電性バッキング材料（例えば、ウレタン
又はポリエステル）の連続的なループから成る。柔軟な
ベルトブラシ１１０は、３つのローラ１１２、１１４、
及び１１６の周囲に巻きかけられ、そのうちの１つが駆
動ローラであり、受光体ベルト１０の移動方向と反対の
方向１３０に移動する。２つのローラ１１２及び１１４
は、受光体ベルト１０にブラシで接触しながらベルト１
１０を支持する。第３のローラ１１６は、ベルトブラシ
よりもより大きい極性にバイアスされ、ベルト１１０の
移動方向と反対の方向１６０に回転している静電トナー
除去ロール１１８と導電性ブラシ繊維が接触しながらベ
ルト１１０を支持する。ベルトブラシを３つのローラの
周囲に巻き掛けることは多くの用途に適切であるが、あ
る用途では、複数の支持ローラが必要な場合があること
が理解される。このような複数の支持ローラは、添付の
請求の範囲によって定義されるような本発明の精神及び
範囲内に含まれる。

【００２６】トナー粒子に静電力を及ぼすために、トナ
ー粒子はプレクリーンコロナ装置を用いて帯電され、ブ
ラシの導電性繊維に電位が印加される。この電位は、繊
維と受光体の接地面との間に電界を作り出す。粒子を引
き離すため、トナー粒子が受ける力がトナー粒子と受光
体表面との間の接着力を上回らなければならない。電気
的力は、繊維の機械的（撓み）力と組合わされて、帯電
されたトナー粒子を受光体表面から引き離し、除去す
る。ブラシベルトを単一の極性にバイアスすることが多
くの用途に好適であるが、大量印刷又は複写の用途は、
ベルトの長さに沿って極性を反転させる複数の領域があ
るようにベルトを製造することが必要な場合がある。こ
のような用途では、ベルトの全長に沿って正極性と負極
性の両方が１つおきの極性の領域に印加される。

【００２７】ここで、交互の正及び負の極性のこのよう
な領域を有するベルト１１０の一部分を示す図３を参照
する。クリーニングベルトの多数の部分に独立してバイ
アスをかける能力によって、反対の極性にバイアスされ
た２つのブラシを単一のベルトブラシに置き換えること
ができるようになる。ブラシのクリーニングニップが狭
いため、適度に小径のブラシによる制約内で、それぞれ
の極性の十分な繊維ストライクを与えるのは非常に困難
である。狭いブラシのクリーニングニップと比較して、
本発明のベルトブラシは、それぞれの極性を有する適切
な繊維がクリーニングニップに存在できるようにする拡
張されたクリーニングニップ１５０を備える。また、電
気的絶縁のため、互いに反対極性にバイアスされたベル
トの領域間には間隔が設けられてもよい。図３に示され
るように、電源が接続バイアストリップ１８０を介して
ベルト１１０のセクション１８１に負の極性にバイアス
をかけ、同様の電源が接続バイアスストリップ１８２を
介してベルト１１０のセクション１８３に正の極性にバ
イアスをかける。セクション１８４は、セクション１８
１と１８３とを互いに電気的に絶縁する。

【００２８】或いは、図４に示されるように、接続エッ
ジバイアスストリップはなくてもよい。負極性のセクシ
ョン１８８と正極性のセクション１８６は、既知の手段
で独立してバイアスされるオフセット端部を有する。セ
クション１８４はセクション１８６と１８８とを互いに
電気的に絶縁する。図３及び４に示される交互の正及び
負のバイアスのパターンは、ベルトブラシをバイアスす
るために可能なパターンの例として意図したものであ
る。所望の結果を達成するために多数の代案、変形例、
及び変形物が可能であることは当業者には明らかであろ
う。従って、本明細書中に示される、ブラシベルトの交
互の電気的バイアス印加ができるパターンは、添付の請
求の範囲の精神及び範囲内に含まれるこのような変形例
及び変形物を全て包含すると意図したものである。

【００２９】再度図２を参照して、動作に際して、負の
トナー粒子がクリーニングニップ１５０に入ると、受光
体ベルト１０から取り除かれ、ベルト１１０に取付けら
れた正にバイアスされた繊維に付着する。この正にバイ
アスされた繊維は、トナー粒子をより強く正にバイアス
されたトナー除去ロール１１８へ搬送する。ベルト１１
０のブラシ繊維がトナー除去ロール１１８に接触する
と、負のトナー粒子がベルト１１０からトナー除去ロー
ル１１８に移る。回転するトナー除去ロール１１８は、
更に、トナー粒子をトナー除去ロール１１８からこすり
取りオーガ１２０に集めるトナー除去ブレード１２２
に、トナー粒子を搬送する。オーガ１２０はトナー粒子
を廃棄容器へ搬送する。

【００３０】ここで、本発明の代替の実施形態を示した
図５を参照する。好ましい実施形態においてと同様に、
拡張されたクリーニングニップ１５０を介して柔軟なベ
ルトブラシ１１０が受光体ベルト１０に動作可能に接触
する。柔軟なベルトブラシ１１０は、適切な大きさと極
性に電気的にバイアスされ、また、導電性ブラシ繊維が
取付けられた導電性バッキング材料の連続的ループから
成る。柔軟なベルトブラシ１１０は、３つのローラ１１
２、１１４、及び１１６の周囲に巻き掛けられ、そのう
ちの１つが駆動ローラであり、受光体ベルト１０の移動
方向と反対の方向１３０に移動する。２つのローラ１１
２及び１１４は、受光体ベルト１０にブラッシング接触
してベルト１１０を支持する。電気的にバイアスするこ
とができる裏支えバー１５２は、クリーニングニップ１
５０を介して、受光体ベルト１０とベルトブラシ１１０
との間に一定のブラッシング接触を保つためにベルトに
圧力を付与することができる。第３のローラ１１６は、
ベルトブラシよりも大きい極性にバイアスされ、ベルト
１１０の移動方向と反対方向１６０に回転している静電
トナー除去ロール１１８と導電性ブラシ繊維が接触する
際にベルト１１０を支持する。

【００３１】動作に際しては、負のトナー粒子がクリー
ニングニップ１５０に入ると、同粒子が受光体ベルト１
０から取り除かれ、ベルト１１０に取付けられ正にバイ
アスされた繊維に付着する。正にバイアスされた繊維
は、音響変換器とホーン１２４を通過するトナー粒子を
搬送し、音響変換器とホーン１２４は高周波数の振動エ
ネルギーをベルトブラシ１１０の繊維に与えてトナー粒
子を取り除く。音響振動エネルギーのみの使用によって
トナー粒子を取り除くことはできるが、図示されていな
いフリッカバーをトナー粒子を取り除くのに補助に用い
てもよい。取り除かれたトナー粒子は、図示されていな
いが当該技術において知られているオーガ１２０又は真
空装置によって捕集され、廃棄容器１４０に搬送され
る。或いは、音響変換器１２４によって付着が弱められ
たトナー粒子はトナー除去ロールに移され、トナー除去
ロールは、図２に示されるように、粒子をトナー除去ロ
ールからこすり取り、そのトナー粒子を廃棄容器に搬送
するオーガに集めるトナー除去ブレードへトナー粒子を
搬送する。

【００３２】従って、本発明に従って上記の目的と利点
を完全に満たす静電ベルトクリーナが提供されることは
明らかである。本発明をその特定の実施形態と関連して
説明したが、所望の成果を達成するために多数の代案、
変形例、及び変形物が可能であることは当業者には明ら
かであろう。従って、本発明は、下記の請求の範囲の精
神及び範囲内に含まれるこのような代案、変形例、及び
変形物を全て包含することを意図したものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の特徴を組み込んだプリント装置の概略
図である。

【図２】本発明のクリーニング装置の正面図である。

【図３】本発明のクリーニング装置の概略図である。

【図４】本発明のクリーニング装置の概略図である。

【図５】本発明のクリーニング装置の概略図である。

【符号の説明】

１１０ 柔軟なベルトブラシ １１２ ローラ １１４ ローラ １１６ ローラ １１８ トナー除去ロール １２０ オーガ １２２ トナー除去ブレード １４０ 廃棄容器 １５０ クリーニングニップ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 表面から粒子を取り除く装置であって、
   該装置が、 基体と該基体から外方に延出する複数の導電性繊維とを
   有し、該繊維が表面から粒子を除去するために表面に接
   触する柔軟なベルトブラシを含み、 前記表面との拡張された接触面において前記ベルトブラ
   シを移動可能に支持する支持装置を含み、 前記ベルトブラシと協働して前記ベルトブラシから粒子
   を除去するトナー除去装置を含み、 前記ベルトの全長に沿って交互の正及び負の極性を有す
   る領域を有するベルトブラシから成る、ことを特徴とす
   る表面から粒子を取り除く装置。