JP2005107530A - クリーニング機構を有する格納型凝集物除去ブレード及び凝集物除去プロセス - Google Patents

Abstract

【課題】イメージング面の寿命を延ばしイメージ品質を向上させるため、残留トナーをイメージング面から除去するより好適なクリーニングシステム及びプロセスを提供する。
【解決手段】動作位置にて残留トナー及び堆積物の大部分を除去する一次クリーニングシステム２０と、凝集物を刈り取るための二次スポットクリーニングシステム３０とを有するシステム乃至プロセスを構成する。システム３０は、ブレードホルダ３７、ブレードホルダ３７内に実装されシステム２０よりも下流側の位置にありクリーニングエッジ３８を有するスポットクリーニングブレード３１、並びに作用位置と格納位置との間でブレード３１を動かす強制装置を備える。ブレード３１が作用位置にあるときに、イメージング面１０にとり比較的低負荷となるようイメージング面１０に対し低アタック角にてクリーニングエッジ３８を支持して、凝集物をイメージング面１０から刈り取る。システム２０が動作位置にある周期中に、ブレード３１を格納位置に移動可能である。
【選択図】図１

Description

本発明は、イメージングシステム内のクリーニングサブシステムに関する。本発明は、より詳細には、残留トナー及び堆積物(debris)を電荷保持面から除去するためのクリーニング機構であって、一次クリーナによって清掃（クリーニング）しきれなかった凝集物(agglomerations)を解放及び除去するための二次クリーニングシステムを有するクリーニング機構に関する。

電子写真等の静電印刷システムにおいては、電荷保持面から印刷基板（例えば紙）へのイメージ転写が不完全に終わることがある。この現象への対処のため、次回の画像現像プロセスに先立ち残留トナーを電荷保持面から除去する一次クリーニングシステムが、開発されている。この種の一次クリーニングシステムにおいては、１個又はそれより多くの個数の回転静電ブラシ、クリーニングブレード、静電エアクリーナ、真空システムその他、類似したシステムを、単独で又は組み合わせて使用する。１０年以上前、静電印刷の分野においては、トナー粒子その他の素材よりなるある種の凝集物がフォトレセプタその他の電荷保持面に固着し一次クリーニングシステムによる除去動作に抗しうることが、判明した。このような凝集物が発生する原因は複数通りある。例えばトナー樹脂の溶融、印刷基板から転写したランダムなノリ素材、紙繊維その他の堆積物、機械力及び静電力の組合せ等がある。残留凝集物は筋、シミ等のイメージ欠陥を発生させうる。電荷保持面上に長時間に亘り凝集物を残存させたままにしておくと、しばしば、除去するのが困難になる。即ち、元々あった凝集物スポットの陰に新しい素材が追加されていく傾向がある。このように元々の凝集物への新たな素材の追加によって成長したものは、しばしばその形状から“コメット”と呼ばれる。

これへの対処としては、二次クリーニングシステムが実装される。例えばJugle et al.に係る特許文献１やPozniakas et al.に係る特許文献２にて教示されているように、この種の二次クリーニングシステムは、イメージング面における初期クリーニングに抗して残存した凝集物を刈り取るべく、一次クリーニングシステムの下流に設けられた比較的硬いクリーニング“スポット”ブレードを備える。この二次クリーニングシステムに対しては様々な改良が導入されている。例えばブレードタッキング（押し込み）に抗しうる改良されたブレード設計（Derrickに係る特許文献３を参照）、改良されたブレード素材（Lindbladに係る特許文献４、Domagall et al.に係る特許文献５、並びにProulx et al.に係る特許文献６を参照）等がある。特に、特許文献４は重要である。なぜなら、ブレードと電荷保持面との間の摩擦によって熱が発生し、その熱によりある種の凝集物が電荷保持面に対して更にしっかりと貼り付きクリーニングに抗することが、認識されているからである。なお、ここで参照した各文献については、当該参照をもって本願中にその全体が繰り入れられるものとする。

ここまでに言及した改良を採用したとしても、現在の技術では、有害な凝集物を完全に除去することはできない。特に、電荷保持面上に成長した凝集物はしばしばスポットクリーニングブレード自身に貼り付き、脱落せずにまた真空によって除去されずに残ることがある。スポットクリーニングブレードはフォトレセプタその他の電荷保持面を軽く押さえ続け、貼り付いた凝集物はフォトレセプタの表層を徐々に傷つける。ついには、この傷、すなわち、マイクロスクラッチはフォトレセプタを摩耗させてゆき、現像されたイメージ中に筋となって見えるようになる。そのようになってしまったら、フォトレセプタの交換が必要とされる。また、しばしば、現実に筋が生じていなくても（即ちまだまだ使用できる状態のものであっても）、この種の筋が現れると期待される時間をもってフォトレセプタを交換することが、推奨されている。

米国特許第４９８９０４７号明細書 米国特許第５０３１０００号明細書 米国特許第５３４９４２８号明細書 米国特許第５３３９１４９号明細書 米国特許第５７３２３２０号明細書 米国特許第６２８２４０１号明細書 米国特許第５４９３３８３号明細書

そのため、スポットを成功裡に除去でき、スポットクリーニングブレード上に存する凝集物がフォトレセプタその他の電荷保持面を傷つけるという問題点を解消・緩和できるスポット除去システムが、求められている。スポット除去システムにそのような改善を施すことができれば、フォトレセプタその他のイメージング面の寿命が延び、印刷システム所有コストが低減されるであろう。加えて、凝集物によるマイクロスクラッチが生じにくくなるため、イメージ品質が向上するであろう。

そこで、本発明の一実施形態に係り、イメージング面から残留トナーを除去するためのクリーニングシステムにおいては、動作(operate)位置にて残留トナー及び堆積物の大部分を除去する一次クリーナと、ブレードホルダと、ブレードホルダ内に実装され、一次クリーナよりも下流側の位置にあり、クリーニングエッジを有する凝集物クリーニングブレードと、作用(engage)位置と格納(retract)位置との間で凝集物クリーニングブレードを動かす強制装置と、を設け、凝集物クリーニングブレードが作用位置にあるときに、比較的低負荷にて且つイメージング面に対し低アタック角にてクリーニングエッジを支持して、凝集物をイメージング面から刈り取ることとし、一次クリーナが動作位置にある周期中には、凝集物クリーニングブレードを格納位置に移動可能としている。

また、本発明の他の実施形態に係り、イメージング面から凝集物を清掃するプロセスにおいては、一次クリーナ機構によりイメージング面から残留トナー及び堆積物の大部分を除去し、クリーニングブレードのクリーニングエッジをイメージング面に対して低アタック角且つ比較的低負荷にて作用させイメージング面から凝集物を刈り取り、クリーニングブレードをイメージング面との作用に係る位置から格納させ、クリーニングエッジに対してワイパー機構を作用させることにより当該格納されたクリーニングブレードを清掃することとしている。

本発明の一般的な理解のため、図面を参照して説明を行う。図中、同一の又は対応する部材には同一の符号を付す。

図１に、本発明の一実施形態をその一側面から示す。この図においては、イメージング面１０、例えば、フォトレセプタの電荷保持面が、エンドレスループベルト状に形成されている。このほか周知のイメージングドラムに対しても本発明を適用できる。矢印１１はフォトレセプタ１０の移動方向を示している。図１に示されているフォトレセプタ１０のセグメントは、図１に示されているクリーニング装置に到来する前に、荷電、イメージング、現像、コピー基板転写等のための各種装置を経由している。また、図１に示されている一次クリーニングシステム２０は２個の静電ブラシ２１を備えている。これらの静電ブラシ２１は、残留トナー粒子及び堆積物を吸着すべく帯電しており、またフォトレセプタ１０を掃くべく回転している。ハウジング２２は、ブラシ２１の刷毛によりかきとられた粒子を真空吸引によって清掃することができるよう、チャンバ内にブラシ２１を封止している。このようなブラシ摩擦、ブラシ帯電及び真空吸引の組合せにより、イメージング面１０上に残っている残留トナー及び堆積物の多くを、除去することができる。また、イメージオンイメージシステムにおいては、イメージング面上の未溶融イメージ層を汚さないようにするため、一次クリーニングシステムはその動作位置から退却、収納される。この点については、この参照を以て本願に繰り入れられるところの特許文献７（Pozniakas）を参照されたい。ブラシクリーニングに関しては、先に言及した特許文献１及び２に更なる情報がある。更に、ブラシクリーニングに代わるものとして、他種の一次クリーニングシステム、とりわけフレキシブルクリーニングブレード及び静電荷電／真空システムを採用してもよい。

二次スポットクリーニングシステム３０は一次クリーニングシステム２０から見て下流側にある。本実施形態における二次スポットクリーニングシステム３０は、スポットクリーニングブレード３１、ピボットヒンジ３２、バイアス手段３３、強制装置３４（図３参照）、堆積物キャッチトレイ３５、ワイパー機構３６、及びコントローラ４１（図３参照）から構成されている。図１においては、スポットクリーニングブレード３１は作用位置にあり、イメージング面１０に接触してイメージング面１０から凝集物を刈り取れるよう位置している。ブレード３１上の負荷及びブレード３１対イメージング面１０のアタック角は、ブレード３１とイメージング面１０との接触による摩擦熱を低減できるよう、それでいてイメージング面１０上の凝集物を刈り取るのに充分な圧力を発生させられるよう、設定されている。アタック角は、通常、イメージング面１０に対して０度超〜約９度の範囲内で選択される。加えて、ブレード３１上の負荷は比較的低くなるよう０〜１０ｇｍ／ｃｍの範囲内で、より好ましくは約５〜８ｇｍ／ｃｍの範囲内で、選択される。これらの角度及び負荷に関する設定・設計は、ブレードの厚みやブレードホルダからのブレード自由長に加え、ブレードに使用されている素材のデュロメータ値の影響を受ける。

図１に示されている実施形態における特徴の一つは、一次クリーニングシステム２０が動作位置にありイメージング面１０と全面的に作用しているときでも、イメージング面１０と接触している状態からブレード３１を収納できる構成にある。この格納機能により、ブレード３１をフォトレセプタ１０に対する摩擦接触状態から間欠的に解放できるため、発熱を低減してブレード３１を冷却することができる。ブレード３１が主として（或いは初期的に）作用位置ではなく格納位置をとるのであれば、摩擦による発熱は最小になる。上述したように、摩擦による発熱は、凝集物が発生しイメージング面１０及びスポットクリーニングブレード３１に被着する原因の一つである。加えて、スポットクリーニングブレード３１を主として（或いは初期的に）格納位置に保持しておくことによって、ブレード３１によりイメージング面１０上に引き起こされるマイクロスクラッチングの量が低減される。従って、イメージング面１０の摩耗及びスクラッチングは少なくなり、イメージング面１０のサービス寿命を延長することが可能になる。

経験的に、最初の堆積時にイメージング面１０上に頑固に被着する凝集物はわずかなものであることが、わかっている。凝集物の被着は、イメージングプロセスを通じて凝集が繰り返される毎に増大していく。この過程において、凝集物は、しばしば、イメージ品質に全く或いはほとんど影響を与えないマイクロスポットとして初期形成されるため、ブレード３１をイメージング面１０に連続的継続的に作用させておく必要はない。連続的継続的な作用は必要ではないが、適当なイメージングサイクル数毎に充分に作用させることは重要である。それは、イメージングサイクルが繰り返される毎に凝集物が成長し、イメージング面１０により頑固に被着するようになるからである。従って、目指すべきは、特に頑固な被着が生じるより前に凝集物を清掃するのに必要な最小作用回数に関し、最適な“物差し”を求めることである。ここに判明したことは、イメージング面１０によるイメージングに要するデューティサイクルに対して約１５〜３０％の作用時間とすれば、除去が困難になるより前に凝集物を除去でするのに充分である、ということである。最適な作用周期はイメージングデューティサイクル周期の約２０％であると判断できる。また、作用周期に関する他の“物差し”としては、ブレード３１の作用回数をイメージング面１０の６回転当たりで約２回未満（好ましくは５回転当たりで１回）の周期数とすべきである、というものがある。更に、診断、マシン設定、保守その他のため、インクやトナーを堆積させないで又はコピー基板をマシン内に巡回させないでイメージングシステムを稼働させているときには、ブレード３１を安全のため格納位置に保持しておく。このような非イメージングサイクル中の格納もまた、イメージング面１０を好適な状態に維持しておくのに役立つ。

図１においては、ブレード３１は作用位置にある。強制装置３４（図３参照）は、ピボット点３２周りで格納位置から作用位置へと、ブレードホルダ３７を回動させる。バイアス機構３３はブレード３１を格納位置方向に押さえつけるが、強制装置３４はこのバイアス力に打ち勝ってブレード３１を作用位置に持ち込む。ブレード３１のアタック角及びその上の負荷は、好ましくは先に述べた制限範囲内とする。スポットクリーニングブレード３１のうちクリーニングエッジ３８と呼ばれる部分は、イメージング面１０上における“刈り込み”動作のための刃先である。

図２に、二次スポットクリーニングシステム３０、特にそのスポットクリーニングブレード３１が格納位置にある状態を示す。図１と図２とを比較することによって明らかになるのは、作用位置と非作用位置（格納位置）との間でのブレード３１の運動によってクリーニングエッジ３８がワイパー機構３６と作用した、ということである。ワイパー機構３６は各種のクリーニング機構、例えば、これに限られたものではないが、ブラシ、スポンジ状品質を有するソフト研磨材、（スポットクリーニングブレード３１に加えもう一つの）クリーニングブレード、クリーニングエッジ３８から堆積物を吹き飛ばすための空気源等から、構成できる。一例としては、その厚みが０．５ｃｍ未満のポリプロピレンよりなるスポンジ状ソフト研磨材を、クリーニングエッジ３８のほぼ全長に亘って設ける、という例を掲げることができる。図示した実施形態においては、クリーニングエッジ３８が作用位置へ動くとき及び作用位置から動くときの双方において、ブラッシングにより堆積物がクリーニングエッジ３８から除去される。このように、クリーニングエッジ３８に堆積物を累積させておくのではなく、クリーニングエッジ３８から堆積物を除去することによって、研磨特性を有する凝集物が実質的に除去されてしまうため、イメージング面１０のマイクロスクラッチングを更に抑えることができる。また、図２に示すようにクリーニングブレード３１の下側に延びているキャッチトレイは、除去した凝集物並びにその他のトナー及び堆積物がイメージングシステム内の他の部位に落下落入しその性能低下を引き起こすことを、防いでいる。

図３は、図１及び図２に示した実施形態におけるクリーニングシステム３０を逆側から見た図である。この図においては、スポットクリーニングブレード３１は作用位置にある。また、この図から、バイアス機構３３の全体を看取できる。バイアス機構３３は、ブレード３１をその作用位置に押さえつける構成であってもよいし、格納位置に押さえつける構成であってもよい。バイアス機構３３は、例えば、これに限られるものではないが、バネや、重力を利用したシステムや、その他の機構を含め、ポテンシャルエネルギーを蓄える構成とすることができる。例えば、ブレード３１それ自体の弾性によりブレード３１をイメージング面１０に向けて押しつけるよう、ブレード３１及びブレードホルダ３７を配置する構成がある。図６に、ブレード弾性を利用したバイアスの一例を示す。また、バイアス機構３３による付勢力に対しては、強制装置３４が対抗している。図示した実施形態においては、強制装置３４は、レバー４０によりブレードホルダ３７とリンクしているプランジャ３９付きのソレノイド（リンク部分は図示せず）により、構成されている。コントローラ４１からの信号によりソレノイドが作動すると、プランジャ３９は、バイアス機構３３によるバイアス力を打ち負かすのに充分な力によって、レバー４０の一端をソレノイド方向に引っ張る。その結果、ブレードホルダ３７及びスポットクリーニングブレード３１は、図１及び図２に示した通り作用位置方向へと引っ張られる。いわゆる当業者であれば、バイアス機構３３及び強制装置３４の役割を入れ替えることができることや、ソレノイドを回転ソレノイドにすることもリニアソレノイドにすることも可能なことや、（リニア）ソレノイドをプッシュタイプとすることもプルタイプとすることも可能なことを、認識・理解できるであろう。加えて、強制装置３４はソレノイド以外のデバイスとすることもできる。例えば、ステッパモータを用いれば同様の効果を簡単に得ることができる。

図４は、図１〜図３に示した実施形態の斜視図である。この図は、ブラシ２１を取り除いた状態を描いたものである。図示の如く、ブレード３１及びそのクリーニングエッジ３８は実際上イメージング面１０の全幅に亘って延びており、従ってイメージングパスの全幅に亘る清掃を実行することができる。なお、この図におけるブレード３１は作用位置にある。

本発明に関しては多様な実施形態があり得る。例えば図５に示したのは、強制装置（図示せず）がクリーニングブレード３１に作用位置・格納位置間で（回動ではなく）交互運動を実行させる例である。この図の例では、ワイパー機構３６がガイドバッフル４４の先端に設けられている。また、更に他の実施形態を図６に示す。この実施形態においては、ブレードホルダ３７が定位置を保持しその一方でワイパー機構３６が回動して、ワイパー３６が格納されているときにブレード３１の弾性によりクリーニングエッジ３８を作用位置に動かし、ワイパー３６が伸展しているときにブレード３１を格納位置に押す。この実施形態においては、ワイパー機構３６が完全に伸展してクリーニングエッジ３８に達したときにクリーニングが行われる。

本発明の一実施形態に係り作用位置にあるクリーニングブレードを装置の一側面から見た平面図である。 同実施形態に係り格納位置にあるクリーニングブレードを同側面から見た平面図である。 同実施形態に係り作用位置にあるクリーニングブレードを装置の反対の側面から見た平面図である。 作用位置にあるクリーニングブレードの一実施形態を示す斜視図である。 交互移動可能なクリーニングブレードの他の実施形態を示す図である。 可動ワイパー機構を伴う固定ブレードホルダの他の実施形態を示す図である。

符号の説明

１０ イメージング面（フォトレセプタ）、２０ 一次クリーニングシステム、２１ 静電ブラシ、２２ ハウジング、３０ 二次スポットクリーニングシステム、３１ スポットクリーニングブレード、３２ ピボットヒンジ、３３ バイアス手段（バイアス機構）、３４ 強制装置、３５ 堆積物キャッチトレイ、３６ ワイパー機構、３７ ブレードホルダ、３８ クリーニングエッジ、３９ プランジャ、４０ レバー、４１ コントローラ。

Claims (9)

1. 残留トナーをイメージング面から除去するためのクリーニングシステムであって、
   動作位置にて残留トナー及び堆積物の大部分を除去する一次クリーナと、
   ブレードホルダと、
   ブレードホルダ内に実装され、一次クリーナよりも下流側の位置にあり、クリーニングエッジを有する凝集物クリーニングブレードと、
   作用位置と格納位置との間で凝集物クリーニングブレードを動かす強制装置と、
   を備え、
   凝集物クリーニングブレードが作用位置にあるときに、比較的低負荷にて且つイメージング面に対し低アタック角にてクリーニングエッジを支持して、凝集物をイメージング面から刈り取り、
   一次クリーナが動作位置にある周期中には、凝集物クリーニングブレードを格納位置に移動可能であるクリーニングシステム。
2. 請求項１記載のクリーニングシステムであって、更に、凝集物クリーニングブレードが格納位置にあるときにクリーニングエッジから凝集物を除去するワイパー機構を、備えるクリーニングシステム。
3. 請求項１記載のクリーニングシステムであって、更に、クリーニングエッジにより刈り取られた凝集物を捕捉するキャッチトレイを備えるクリーニングシステム。
4. 請求項１記載のクリーニングシステムであって、更に、作用位置及び格納位置のうち何れかから選択される初期位置に向けてブレードホルダをバイアスするバイアス機構を、備えるクリーニングシステム。
5. 請求項４記載のクリーニングシステムであって、バイアス機構がバネを含むクリーニングシステム。
6. 請求項１記載のクリーニングシステムであって、一次クリーナが回転静電ブラシを含むクリーニングシステム。
7. 請求項１記載のクリーニングシステムであって、ブレードホルダが回動可能に実装され、強制装置が作用位置と格納位置との間でブレードホルダを回動させるクリーニングシステム。
8. 請求項１記載のクリーニングシステムであって、強制装置がワイパー機構に力を作用させ、ワイパー機構の運動により凝集物クリーニングブレードを作用位置と格納位置との間で移動させるクリーニングシステム。
9. イメージング面から凝集物を清掃するプロセスであって、
   一次クリーナ機構によりイメージング面から残留トナー及び堆積物の大部分を除去するステップと、
   クリーニングブレードのクリーニングエッジをイメージング面に対して低アタック角且つ比較的低負荷にて作用させイメージング面から凝集物を刈り取るステップと、
   クリーニングブレードをイメージング面との作用に係る位置から格納させるステップと、
   クリーニングエッジに対してワイパー機構を作用させることにより、格納されたクリーニングブレードを清掃するステップと、
   を有するプロセス。

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