JP2651265B2

JP2651265B2 - 静電複写機の清掃装置

Info

Publication number: JP2651265B2
Application number: JP2153845A
Authority: JP
Inventors: アールリンドブラッドネロ; ジェイメイヤーロバート
Original assignee: Xerox Corp
Current assignee: Xerox Corp
Priority date: 1989-06-19
Filing date: 1990-06-12
Publication date: 1997-09-10
Anticipated expiration: 2012-09-10
Also published as: JPH0331885A; EP0404491A3; US5030999A; DE69017954T2; EP0404491B1; EP0404491A2; DE69017954D1

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は、静電複写機、より詳細には残留トナーや塵
に高周波振動を加えることにより像形成表面の清掃を強
化する装置に関するものである。

発明が解決しようとする課題ゼログラフィなどの電子写真を利用した装置において
は、最初に電荷保持表面が帯電され、続いて、帯電した
表面が複製する原稿書類の光像にさらされ、その光像に
したがって選択的に放電される。表面に生じた帯電区域
と放電区域のパターンは原稿書類の画像に一致する静電
荷パターン（静電潜像）を作る。この静電潜像は静電気
力で引き付けることが可能な「トナー」と呼ばれる微粒
粉末を接触させることによって現像される。トナーは表
面上の静電荷により画像区域に保持される。この結果、
複製する原稿書類の光像に一致するトナー像が形成され
る。このトナー像は、続いて支持体（例えば、用紙）へ
転写された後、定着されて、複製する画像の永久的記録
すなわちコピーができる。現像後、電荷保持表面に残さ
れた過剰のトナーは表面から清掃される。以上のプロセ
スは、周知であり、原稿書類から光学レンズで複写する
場合にも、電子的に生成または格納された原稿から印刷
する場合にも使用することができる。後者の場合、帯電
した表面はさまざまなやり方で像の形状に放電させるこ
とができる。またイオン投射装置を使用して、電荷保持
表面に像の形状に電荷を堆積することができる。

転写過程では、トナーの大部分が用紙へ転写されて画
像を形成するが、電荷保持表面には必ずある程度のトナ
ーが、比較的強い静電気力と（または）ファンデルワー
ルス力によって表面に保持されたまま残る。そのほか
に、紙繊維、カオリン、その他の塵が電荷保持表面に付
着する傾向がある。最適に動作させるには、表面に残っ
たトナーや塵（以下、まとめて「トナー」と呼ぶ）を表
面から完全に清掃することが不可欠である。

電荷保持表面からトナーを有効に除去するために、ド
クター方式すなわちかき取り方式で支持されたブレー
ド、電気的に中立の、またはバイアスされた回転繊維ブ
ラシ、磁気ブラシ、真空装置、それらのさまざまな組合
せを含む、多数の清掃方法が提案されてきた。しかし、
トナーと塵は、静電気力と機械的力によって表面にしっ
かり付着しており、清掃しても残る傾向がある。したが
って、特に粒子の形状が最適でない場合、たとえば平ぺ
たいトナー粒子の場合、従来の清掃方法では最適な清掃
作用ができない。さらに、清掃前荷電においても、トナ
ーと電荷保持表面の境界にある電荷は、後に続くトナー
清掃にとって望ましい程度に中立化されないことがわか
った。この問題は、清掃前荷電装置からの中立化イオン
が、トナーおよび像形成表面上の帯電したすべての区域
に達しないために起こると考えられる。また、表面の電
荷を消去するために半透明感光部材の裏面を清掃前に投
光照明するときも、しっかり結合した電荷が粒子と像形
成表面の境界に残る。

従来の技術米国特許第4,111,546号は、清掃部において電荷保持
表面すなわち像形成表面に結合された振動部材で像形成
表面に高周波振動エネルギーを加えてトナーを解放する
ことにより、清掃を強化する方法を提案している。記載
されている振動部材は圧電変換器により約20kHzの周波
数で励振されるホーン装置である。しかし、この装置は
かなりの騒音を出すほか、最適な振動を得るためかなり
大きな電源が必要である。

課題を解決するための手段本発明は、静電複写機による清掃前放電作用を強めて
像形成表面の清掃を強化する方法および装置を提供す
る。

本発明の第１の特徴として、所定の振幅で局部振動を
与えるため、比較的高い周波数で動作する圧電変換器が
像形成表面の裏面に結合されている。圧電変換器は、像
形成表面の清掃機能に関連する清掃前静電放電装置また
は清掃前荷電装置に組み合わせて配置されている。圧電
変換器の高周波振動により、残留トナーが流動化するの
で、放電装置によるトナーと像形成表面の静電放電が改
善され、かつ像形成表面にトナーを付着させている電気
的力と機械的力からトナーが解放される。

本発明の第２の特徴として、上に述べた圧電変換器は
清掃前に像形成表面を投光照明して像形成表面を放電さ
せる放電ランプに近接して配置されている。通例、放電
ランプは半透明の像形成表面をはさんでトナー清掃装置
の反対側に配置されている。しかし、投光照明は表面上
の大部分の電荷を放電させるが、トナー上の固定電荷に
引き付けられて像形成表面に若干の電荷が残ることがわ
かった。その結果、静電引力と機械的力により、トナー
が表面に付着したまま残る。放電ランプに近接して配置
された圧電変換器は、この静電引力からトナーを解放
し、かつ像形成表面上の電荷の中立化を強めることによ
って、良好な清掃が行われるようにする。

本発明の第３の特徴として、上に述べた圧電変換器は
清掃前コロナ発生装置に対し半透明像形成表面の反対側
に配置されている。清掃前コロナ発生装置の機能がトナ
ーと（または）像形成表面に電荷を加えて清掃作用を強
めることにあるのに対し、像形成表面からトナーを開放
する圧電変換器の機能は、トナー粒子の表面と像形成表
面が中立化電荷にさらされるのを強めることによって、
それらに付着している電荷をより完全に中立化すること
である。

実施例以下の説明において参照する図面は、発明の好ましい
実施例を説明するためのものであり、発明を限定するも
のではない。第１図を参照して複写機に使用されている
さまざまな処理部を簡単に説明する。これらの処理部
は、電子的に格納された原稿からの電子写真印刷にも使
用することができるし、また適当な修正を施して、電荷
保持表面にイオンの像の形状に堆積させるイオン投射装
置にも使用することができることはもちろん理解される
であろう。

本発明を使用して有益な効果が得られる複写機は光導
電性表面11を有する感光ベルト10を使用している。一般
に、ベルト10は半透明であるが、必ずしも半透明でなく
てもよい。感光ベルト10は矢印12の方向に動いてその連
続する部分を進め、ベルト移動通路のまわりに配置され
たさまざまな処理部を順次通過させる。ここで、「下
流」とは処理方向にベルト10に沿った場所をいい、「上
流」とは処理方向と反対の方向にベルト10に沿った場所
をいう。

ベルト10は剥離ローラー14とテンションローラー16と
駆動ローラー20のまわりに掛け渡されている。駆動ロー
ラー20はベルト伝動装置などの適当な手段でモーター21
に結合されている。

ベルト10は、テンションローラー16を所望のバネ力で
弾力的にベルト10に押しつける一対のバネ（図示せず）
によってぴんと張った状態に保たれる。剥離ローラー14
とテンションローラー16は共に回転可能に取りつけられ
ている。両ローラー14,16は、ベルト10が矢印12の方向
に動くと、自由に回転するアイドラーローラーである。

最初に、ベルト10の一部分が帯電部Ａを通過する。帯
電部Ａでは、コロナ発生装置22が感光ベルト10を正また
は負の比較的高い一様な電位に帯電させる。

露光部Ｂでは、透明プラテン30の上に下向きに置かれ
た原稿書類が閃光ランプ32で照明される。原稿書類から
反射した光線はレンズ34を透過して感光ベルト10の帯電
した部分の上に投射され、その上の電荷を選択的に消去
する。これにより、原稿書類に含まれている情報区域に
対応する静電潜像がベルト10の上に記録される。上記の
代わりに、レーザーを使用して、記憶装置に格納された
電子的情報にしたがって感光ベルト10を像の形成に放電
させることができる。

次に、ベルト10は、表面に記録された静電潜像を現像
部Ｃへ進める。現像部Ｃでは、静電潜像を現像するた
め、少なくとも２個の現像ハウジング34,36の一方が移
動してきてベルト10と接触する。現像ハウジング34,36
はモーター21で選択的に駆動されるカム38,40によって
現像位置へ前進したり、そこから後退したりすることが
できる。各現像ハウジング34,36は磁気ブラシ現像ロー
ラー42,44を支持している。現像ローラー42,44は、混合
現像剤（キャリヤ粒子とトナー粒子）を運んで感光ベル
ト上の静電潜像に接触させる回転磁性部材を有する。静
電潜像はキャリヤ粒子からトナー粒子を引き付けて感光
ベルトの上にトナー粉末像を形成する。もし２色の現像
剤を使う必要がなければ、第２の現像ハウジングを省略
することができる。

続いて、ベルト10はトナー粉末像を転写部Ｄへ進め
る。転写部Ｄでは、支持体シートたとえば複写用紙が運
ばれてきて、ベルト10上のトナー粉末像と接触する。転
写部Ｄに設置されたコロナ発生装置46は複写用紙を適切
な電位に荷電することにより、複写用紙を感光ベルト10
に付着させ、かつトナー粉末像を感光ベルト10から複写
用紙へ引き付けて転写する。転写後、複写用紙を感光ベ
ルト10から分離させるため、コロナ発生装置48が複写用
紙に逆の極性の電荷を荷電する。その結果、複写用紙は
剥離ローラー14の所で感光ベルト10から分離される。

複写用紙49は用紙トレイ50から転写部Ｄへ運ばれる。
すなわち、複写用紙は給紙装置52によって用紙トレイ50
から送り出され、コンベヤ56に沿って転写部Ｄへ運ばれ
る。転写後、複写用紙は矢印60の方向に動き続け、定着
部Ｅへ入る。定着部Ｅには、転写されたトナー粉末像を
複写用紙へ永久的に固定する定着装置70が配置されてい
る。定着装置70は、加熱された定着ローラー72とバック
アップローラー74から成るものが好ましい。トナー粉末
像は圧接した両ローラーの間を、定着ローラー72に接触
した状態で通過する。このとき、トナー粉末像が溶融し
て複写用紙へ永久的に固定される。

定着後、複写用紙は、出力トレイ80へ送られるか、接
着とじ、針金とじ、丁合い、等のために仕上げ部へ送ら
れ、処理後オペレータによって複写機から取り出され
る。上記の代わりに、定着後の用紙をいったん両面複写
トレイ（図示せず）へ送り込み、そこからコンベヤ56を
通して転写部Ｄへ戻し、その第２面に複写することがで
きる。一般に、第２面に複写するには、用紙の前縁が後
縁になるように逆にし、かつ奇数番号の用紙を裏返す必
要がある。しかし、複写用紙の第１面に、追加の情報ま
たは第２色の情報の形で情報を上に重ねたい場合には、
前縁を後縁へ逆にする必要はない。両面複写または重複
複写の場合、もちろん複写用紙を手で処理装置へ戻すこ
とができる。

各コピーが作成された後、感光ベルト10に付着したま
まの残留トナー粒子や塵は、清掃部Ｆで除去することが
できる。清掃部Ｆは、いくつかの既知の清掃装置90たと
えばドクタ方式で像形成表面に密着して支持されたブレ
ード、回転繊維ブラシ、磁気ブラシ、フォームロール、
真空装置、それらのさまざまな組合せのどれでもよい。
トナーがベルトの表面から解放されたら、いくつかの既
知の搬出装置のどれかを用いてベルトの表面からトナー
を運び出さなければならない。以下説明するように、ト
ナーが既に清掃部Ｆにおいて像形成表面から解放され、
流動化すなわちクラウド状態になっている場合には、ト
ナーをロール表面に集めて別の場所へ運ぶバイアス付き
ロールまたは進行波搬送装置を使用して、像形成表面か
らトナーを除去することができる。除去された残留トナ
ーは、溜めに集めて、廃棄するかまたは現像装置へ戻し
て再使用することができる。複写機のコントローラー96
は既知のプログラム可能なコントローラーまたはコント
ローラーの組合せが好ましい。コントローラー96は上に
述べたすべての複写機の処理および機能を通常のやり方
で制御する。コントローラー96は各種の検出装置に応答
して複写機の制御を強化するほか、必要な場合には、診
断動作をユーザーインタフェース（図示せず）へ接続す
る。

以上説明したように、本発明が組み入れられる複写機
は、いくつかの既知の複写機のどれでもよい。本発明に
影響を与えずに、特定の電子写真処理、用紙の取扱い、
および制御方式を変更することは当然考えられる。

以上述べたように、第２図に示した本発明の清掃手段
としての清掃装置90（いくつかの既知形式の清掃装置ど
れでもよい）は、本発明にしたがってトナーをベルト10
から解放して（または）除去する。

本発明にしたがって、ベルト10に沿った位置に、ベル
ト10をはさんで清掃装置90の反対側に、ベルト10の半透
明光導電性表面の裏面を照明する放電照明装置100が設
置されている。この照明により、感光ベルト上の残留電
荷が放電される。記載した実施例では、放電照明装置10
0は光源102からの光を導く光パイプである。しかし、こ
の照明ではトナー粒子とベルトの表面の間にしっかり結
合された一定の電荷が完全に消去されないことがなお指
摘されている。それ故、照明とベルト表面の高周波振動
をほぼ同時に与えるため、ベルト10の裏面に密着させ
て、放電照明装置100に近接した位置に、本発明の高周
波振動装置としての圧電変換器104が設置されている。
都合のよいことに、光パイプまたは同様な高度な指向性
をもつ光源を使用することにより、圧電変換器104を放
電照明装置100に近接して配置することができる。第２
図では、圧電変換器104は照明区域内に示してある。

本発明が考えている圧電変換器は、都合のよいこと
に、長方形断面（必ずしもそうである必要はない）を有
し、ベルトの移動方向12を横切りベルト幅にわたってベ
ルトに密着した状態で設置されている。圧電変換器の極
性調整軸は、直角からずれることがあるが、清掃部を通
過する際ベルトによって形成される平面に直角であるこ
とが望ましい。圧電変換器は、約50〜200kHzの振動周波
数で約１〜10ミクロンの振動振幅を与えるように選定さ
れる。ベルト表面からトナー粒子を解放するために利用
できる慣性力F_vibは次式で与えられる。

F_vib＝m⁴π²f²A ここで、Ａはベルト表面の振動振幅、ｆは振動周波
数、ｍは除去するトナー粒子の質量である。像形成表面
に対するトナーの付着力F_aは、約５〜500mdyneの範囲で
あるように経験的に決められる。トナーを離脱させるに
は、F_vibがF_aより大きいことが必要条件である。圧電変
換器の振動作用を生じさせるため、圧電変換器は周波数
ｆの交流電源106に接続されている。第3A図〜第3C図に
示すように、圧電変換器に交流電圧信号を加えることに
より、圧電変換器は加えられた電圧信号の極性にしたが
って変形する。第3A図は反対の極性の電圧を加えたと
き、第3C図は同じ極性の電圧を加えたとき、第3B図は電
圧を加えないときを示す。

本発明に使用可能なさまざまな圧電変換器を入手する
ことができるが、Vernitron Priezoelectric Division
（米国）のパンフレット“Modern Piezoelectric Ceram
ics"（発行日付不明）に記載されているように、Vernit
ron Priezoelectric Division（米国）製の圧電変換器
などの固体セラミック圧電変換器は、厳しい環境におい
て動作がある程度安定しているので、特に有用であると
信じられる。

本発明のもう１つの特徴として、第４図に示すよう
に、非静電式清掃（たとえば、ブレードまたは真空清掃
装置）に先立って、トナーとベルト上の電荷を中立化す
る清掃前コロナ発生装置と圧電変換器を組み合わせて使
用することができる。荷電とベルト表面の高周波振動を
ほぼ同時に与えるように、第４図にしたがって、清掃装
置90の上流側に配置された本発明の静電式放電装置とし
ての清掃前交流コロトロン200に近接して、周波数ｆの
交流電源206に接続された本発明の高周波振動装置とし
ての圧電変換器202がベルト10の裏面に密着して設置さ
れている。トナー粒子の一様かつ完全な中立化は、少な
くとも一部は、トナー粒子がイオンにさらされる表面積
に依存しているという学説が立てられる。したがって、
中立化イオンに対しトナー粒子の表面をより完全にさら
せばさらすほど、トナー粒子はより完全に放電される。
もしトナーがベルト10の表面との接触から開放され、そ
して望ましくな撥ね転がり運動をさせることができれ
ば、トナー粒子上の電荷はより完全に中立化されるであ
ろう。前述のように動作する圧電変換器の高周波振動エ
ネルギーがベルト表面上のトナーを解放して流動化させ
るので、撥ね転がり運動が起こり、電荷の中立化がより
良好に行われる。さらに、密に詰まった静止トナーの集
合体に比べて、流動化したトナーの集合体は非常に多孔
質である。したがって、感光ベルトの表面は中立化イオ
ンに対しより完全にさらされるので、表面上の電荷もよ
り完全に中立化される。

また、第５図に示すように、静電式清掃法（たとえ
ば、静電ブラシ清掃装置）によって除去するときトナー
を一様な極性に荷電する清掃前コロナ発生装置と圧電変
換器を組み合わせて使用することができる。荷電とベル
ト表面の高周波振動をほぼ同時に与えるため、第５図に
したがって、本発明の静電式放電装置としてのジコロト
ロン300（誘電体皮膜付きコロノード部材を有するコロ
ナ装置）に近接させて、周波数ｆの交流電源306に接続
された本発明の高周波振動装置としての圧電変換器302
がベルト10の裏面に密着した状態で設置されている。前
に述べた交流コロトロンと同様に、トナー粒子の一様な
荷電は、少なくとも一部は、トナー粒子がイオンにさら
される表面積に依存しているという学説が立てられる。
したがって、イオンに対しトナー粒子の表面をより完全
にさらせばさらすほど、トナー粒子はより完全に荷電さ
れる。

上に述べた要素の組合せが有益なことを実証できるこ
とはもちろん理解されるであろう。第６図に示すよう
に、ベルト10をはさんで、周波数ｆの交流電源406に接
続されベルトの裏面に密着した本発明の高周波振動装置
としての圧電変換器402の反対側に、本発明の静電式放
電装置としての清掃前交流コロトロン400を設置するこ
とができる。圧電変換器402は光源408から半透明ベルト
10の裏面へ光を導く放電照明源408に近接して配置され
ている。放電照明装置と高周波振動エネルギーを加える
圧電変換器は、トナーの解放を強めるためすべて同時に
使用される。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明を組み入れた静電複写機の正面図、第２図は、静電複写機の清掃装置に組み合わせた発明の
実施例を示す正面図、第3A図〜第3C図は、電流を加えたときの圧電変換器の振
動作用を示す図、第４図は、静電複写機の清掃前交流コロトロンと組み合
わせた発明の実施例を示す正面図、第５図は、静電複写機の清掃前ジコロトロンと組み合わ
せた発明の実施例を示す正面図、第６図は、静電複写機の清掃前コロトロンと組み合わせ
た発明の実施例を示す正面図である。符号の説明Ａ……帯電部、Ｂ……露光部、Ｃ……現像部、Ｄ……転
写部、Ｅ……定着部、Ｆ……清掃部、10ベルト、11……
光導電性表面、12……移動方向、14……剥離ローラー、
16……テンションローラー、20……駆動ローラー、21…
…モーター、22……コロナ発生装置、30……透明プラテ
ン、32……閃光ランプ、33……レンズ、34,36……現像
ハウジング、38,40……カム、42,44……磁気ブラスロー
ラー、46,48……コロナ発生装置、49……複写用紙、50
……用紙トレイ、52……給紙装置、56……コンベヤ、60
……移動方向、70……定着位置、72……定着ローラー、
74……バックアップローラー、80……出力トレイ、90…
…清掃装置、92……清掃前コロナ発生装置、96……コン
トローラー、100……放電照明源、102……光源、104…
…圧電変換器、200……清掃前交流コロトロン、202……
圧電変換器、206……交流電源、300……ジコロトロン、
302……圧電変換器、306……交流電源、400……清掃前
交流コロトロン、402……圧電変換器、404……放電照明
源、406……交流電源、408……光源。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭62−280883（ＪＰ，Ａ) 特開昭61−20975（ＪＰ，Ａ) 実開昭58−74269（ＪＰ，Ｕ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】エンドレス通路に沿って処理方向に動く像
形成部材の表面に静電潜像を形成し、その静電潜像をト
ナーで現像してトナー像を形成し、そのトナー像を別の
表面へ転写する形式の静電複写機において、像形成部材
の表面から残留トナーを清掃する清掃装置であって、残留トナーを像形成部材の表面から解放し、除去する清
掃手段と、処理方向に対し前記清掃手段の上流側に配置され、前記
清掃手段による前記表面からの残留トナーの解放、除去
作用を強化する、高周波振動装置と静電式放電装置とを
備え、前記高周波振動装置は、前記像形成部材に付着している
トナーを機械的に解放するため、前記像形成部材の裏面
に結合されており、前記静電式放電装置は、前記残留トナーと前記表面とに
イオンを付与して該表面上の残留トナーを放電させるた
め、前記高周波振動装置に近接して設けられている、ことを特徴とする清掃装置。
【請求項２】特許請求の範囲第（１）項記載の清掃装置
において、前記静電式放電装置は、交流コロトロンであ
る清掃装置。
【請求項３】特許請求の範囲第（１）項記載の清掃装置
において、前記高周波振動装置は、前記像形成部材と接
触する関係とされた圧電変換器である清掃装置。
【請求項４】特許請求の範囲第（３）項記載の清掃装置
において、前記圧電変換器は、前記像形成部材に高周波
エネルギーを与えて、該像形成部材を約50〜200kHzの振
動周波数で振動させることができる清掃装置。
【請求項５】特許請求の範囲第（３）項記載の清掃装置
において、前記圧電変換器は、前記像形成部材に高周波
エネルギーを与えて、該像形成部材を約１〜10ミクロン
の振動振幅で振動させることができる清掃装置。