JPH0263228B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、乾式複写装置、特に、電荷保持面か
らトナー粒子を除去する装置に関する。

一層詳しく言えば、本発明は、自動乾式複写プ
ロセスで用いるに適した形式の静電気記録面から
荷電トナー粒子を清掃する改良装置に関する。乾
式複写プロセスでは、光導電体または光導電面に
均一な静電荷を与え、次にこの荷電された表面を
原稿の光像にさらし、電荷を選択的に消散させて
原稿の「静電潜像」を形成する。次にこの潜像を
光導電面上で細かい荷電トナー粒子によつて現像
する。荷電トナーは「静電替像」区域に静電気的
に吸引されて原稿の可視像を生じさせる。次に、
通常は、現像した像を光導電面から最終的な支持
体に転写し、そこにトナー像を定着して原稿とそ
つくりの永久的な記録をなす。

自動乾式複写の実際では、光導電面は、普通、
乾式複写プロセスの種々の処理ステーシヨンを通
る無端経路を動くように配置してある。光導電面
が再使用できる場合、トナー像を紙などの最終支
持体に転写し、光導電体を複写プロセスで再使用
できるように製作してある。トナー像は優先的に
転写操作で最終支持体に転写されるけれども、像
を形成しているトナー材料のうちの若干のもの
（普通、残留トナーと呼んでいる）が光導電面に
残つてしまうのは避けがたい。この残留トナーは
或る種の方法で表面から除去して引き続いて光導
電体に再生されるコピーの品質が低下するのを防
止しなければならない。最も良いのは、残留トナ
ーを光導電体に再付着させることなく除去するこ
とである。

光導電面から残留トナー材を清掃する最も成功
し、現在広く使用されている方法のうちの１つは
比較的高い速度で光導電体と接触しながら回転す
るブラシを用いる方法がある。Walkupに許され
た米国特許第2832977号が、清掃しようとしてい
る光導電面に密着して装着した回転ブラシを開示
している。このブラシは、その維繊が所望の清掃
動作を行なうべく光導電体を横切つて連続的に拭
い作用を行なうように回転する。機械内のちりレ
ベルを減らすために、真空システムが設けてあつ
て、ブラシ繊維にゆるく保持されている残留トナ
ー粒子を引き、装置から排出させるようになつて
いる。トナーの除去の際に真空システムを助ける
ために、Walkup特許では、ブラシ繊維を中和イ
オン・スプレイで処理し、ブラシが光導電面を横
切つて拭い作用を行なつているときに発生する摩
擦電気を消すことを意図している。Walkup特許
の真空・中和システムはブラシ繊維にゆるく保持
されている塵埃を除去することによつてちりレベ
ルを低下させることはできるが、長期間にわたつ
て使用した場合にはブラシそのものが汚染され、
最終的には、ブラシを交換しなければならない。

新しい処理技術およびトナー材料が開発され
て、機械速度は、今や、前記ブラシ清掃技術がも
はや効果的に利用できなくなるレベルに達してい
る。この技術に見出された欠陥のいくつかを解消
すると同時にブラシ清掃の利点を維持するべく、
Fisher等の米国特許第3572923号に開示される清
掃装置が考案されており、この清掃装置は高速自
動複写機で使用するようになつている。この米国
特許では、Walkup特許に開示されているものに
類似する繊維性の清掃ブラシを用いて光導電面か
ら残留トナー粒子を除去する。しかしながら、光
導電面を清掃した後、ブラシに第２の清掃操作を
行なつてブラシに集まつた残留トナー材料を静電
気的にブラシ繊維からバイアス転送部材に転送し
ている。清掃部材間に適切な静電気状態を生じさ
せるために、Fisher特許では、繊維ブラシを非導
電性コア上に支え、このコアにバイアスをかけて
トナーを光導電面からブラシに向つて移動させる
ようにしている。バイアスコア配置は満足に作動
することは証明されたが、ブラシ繊維と転送部材
の間に静電気状態が生じたときにもつと効果的な
清掃作用が生じることがわかつた。

したがつて、米国特許第3722018号に開示され
ているように、コロナ発生器が設けられてブラシ
繊維およびその上の粒子にバイアス転送ロールと
反対の極性の電荷を与え、それにより、ブラシに
集まつた粒子を効果的にブラシからロールに転送
させる。

ブラシからのトナー除去を行なうのに、
Leenhoutsに許された米国特許第3780391号に記
載されているような電気バイアス・フリツカを使
用することもできる。Leenhoute特許では、光導
電体と接触する前にブラシを荷電する電気バイア
ス棒も使用している。

外にも上記のものと異なる種々の清掃装置が光
導電体からトナーを除去するのに開発されてい
る。そのすべてとはいえないが、大部分は或る種
の電気的バイアス作用を利用して電荷トナー粒子
を吸着したり、追い出したりする適当な静電気力
を発生させている。

上記のような不当に高価な電気バイアス配置を
用いずに適当な静電気力を生じさせる方法として
は、清掃器ハウジング内に１つまたはそれ以上の
フリツカ棒を設置し、ブラシの運動に或る種の干
渉を加えてブラシ繊維をたわませ、次にもとの位
置にもどすという方法がある。このたわみ作用が
ほこり払い作用を生じさせる。このような装置で
は、特に応力状態の下でトナーが光導電体に再付
着することが観察された。応力状態としては、古
いブラシの使用、相対湿度が高いなどの極端な環
境状態、残留トナーが固まつてしまつたとき、最
近使用されるようになつた細かいトナー粒子を或
る程度除去しようとするとき、高い予清掃バイア
スなどがある。

或る種の乾式複写機では、延長線問題と呼ばれ
ていることが生じる。簡単に言えば、ブラシ清掃
装置がそれに向つてまつすぐに来る線を除去でき
ないということである。この延長線問題を解決す
る１つの方法は予清掃バイアスを高めることであ
る。しかしながら、予清掃バイアスを高めると、
光導電体の電荷も高まり、再付着問題を悪化させ
ることがわかつた。

したがつて、必要なのは、比較的安価で、ブラ
シの寿命を延ばすことができ、固まつた残留トナ
ーを良好に除去でき、より広い作動範囲を有し、
再付着を阻止するブラシ清掃装置である。

本発明によれば、回転ブラシと複数のフリツカ
棒を使用し、トナー再付着を最小限に抑え、ブラ
シ寿命を延ばし、固まりをより効果的に清掃し、
広い範囲の湿度にわたつて効果的であり、より高
い予清掃・バイアス付与を行なつて延長線問題を
排除する改良トナー清掃装置を得ることができ
る。

主として、トナーをブラシから一層効果的に除
去する清掃装置を提供することによつて再付着の
阻止程度が高いものとなる。この目的のために、
本発明の清掃装置は、Dynel（Union Carbide
Corporationの登録商標）繊維で作つた円筒形ブ
ラシを有し、このブラシは比較的高速で回転でき
るように装着してあり、光導電体表面を拭つてト
ナーを除去するようになつている。トナーで詰ま
つたブラシ繊維がひとたび光導電体を去つたなら
ば、このブラシ繊維を第１のテフロン（E.I.
duPontの登録商標）製のフリツカ棒に衝突させ
る。このフリツカ棒はハウジング内で空気流内に
支持されており、このフリツカ棒がブラシの運動
に干渉してその繊維をたわませ、また、もとにも
どすようになつている。繊維は続いて第２のテフ
ロン棒と接触する。この第２テフロン棒は第１の
棒と同じ作用をなし、同様に空気流内に支持され
ている。ほこり払い作用に加えて、このテフロン
棒はブラシ繊維に正の静電荷を与える。第１の放
電棒も第２のテフロン棒の先において空気流内に
装着してある。第１放電棒の材料は、ブラシ繊維
との間の拭い作用を介してブラシ繊維に負の電荷
を与えるように選定する。たとえば、Delrin（E.I.
duPontの登録商標）がある。本発明の重要な概
念は、上記の３本の棒が適当な真空源と清掃装置
によつて作られた空気流の経路に設置したという
ことにある。したがつて、３本の棒のほこり払い
作用と、ブラシとトナーの静電気力の相互作用の
助けとによつてブラシから除去したトナーは空気
流によつて清掃装置ハウジングから運び去られ
る。第２のDelrin棒が真空開口に隣接して支持さ
れているが、これは他の３本の棒の反対側に位置
する。この第２棒は、主として、空気そらせ体と
して作用する外にブラシに負の電荷を与えるよう
にも作用する。したがつて、ブラシ繊維のまわり
を流れる空気の大部分は他の３本の棒を横切るよ
うに方向付けられてトナーの除去作用を高める。

テフロンは一般にポリテトラフルオロエチレン
として知られている。Delrinは一般にアセタール
樹脂として知られており、Dynelは一般に塩化ビ
ニルとアクリロニトリルのコポリマーとして知ら
れている。

トナーをブラシからより有効に除去し、光導電
体へのトナー再付着を阻止する理由はよくわから
ないが、ブラシ繊維と複数のテフロン棒の摩擦電
気により、繊維がトナーを一層容易に空気流中に
まき散らすからであると考えられる。さらに、ブ
ラシとDelrin棒の摩擦電気は、ブラシからテフロ
ン棒によつては除去されなかつたトナーを少量と
はいえ、ブラシが光導電体と接触したときにブラ
シに残すか、トナーの極性に依存して空気流内に
追い出すか、あるいは両方を行なわせると考えら
れる。ブラシのただ一回の回転でブラシ電荷に反
転を生じさせ、この電荷の反転が空気流中でブラ
シ繊維に生じ、これが本発明の清掃装置の効果に
とつて重要な役割を演ずると考えられる。

Delrinフリツカとテフロン潤滑棒（光導電体表
面をコーテイングし、潤滑するのに用いられる）
とを有するXerox9200（Xerox Corporationの登
録商標）機で、生じたトナー再付着問題を検討し
た結果、ブラシと現存のDelrin棒との干渉・接触
面積を大きくした場合、トナー集中状態の軽重を
問わずトナーの再付着が減少することがわかつ
た。さらに、少なくとも１つのDelrin棒（ブラシ
に負荷電を与える）と複数のテフロン棒（ブラシ
に正荷電を与える）を空気流中に設置したときに
最適な清掃装置を得た。

上記のように、本発明の清掃装置の効果はブラ
シからトナーを効果的に除去すること、そして、
その清掃能力を最高に発揮させることによると考
えられる。理論化するとすれば、２種類の棒（す
なわち、正、負の電荷の発生器）を空気流中に設
置することによつて正、負の電荷を有する粒子を
含むトナーを効果的に除去することになるのであ
る。ブラシ繊維に正電荷を与える２本のテフロン
棒があり、トナーの大部分が正に荷電されている
（すなわち、トナーが正の予清掃コロトロンによ
つて正電荷を与えられる）ので、正のトナーを正
のブラシ繊維によつて一層効果的にはじいたり、
あるいは少なくともほこり払い中に繊維に保持さ
れにくくするのである。また、負電荷の粒子は、
ブラシ繊維に負電荷を与えるDelrin棒によつて空
気流中にほこり払い作用ではじき出される。作動
理論とは無関係に、本発明による効果的な清掃装
置は一層良好な作動を行い、ブラシ寿命を延ば
し、広い範囲にわたる相対湿度のような環境条件
の下で作動し、固まりを清掃でき、延長線問題を
解決する予清掃バイアスを高めることができる。

本発明を一層良く理解してもらうべく、以下、
添付図面に関連して本発明を詳細に説明する。

本発明を含めて、図示の複写機を全体的に理解
するために第１図を参照されたい。ここには、複
写機の種々の構成要素が示してある。図示形式の
乾式複写機械のような静電気システムにおけると
同様に、複写しようとしている原稿の光像が乾式
複写・プレートの均一な感光性を有する表面に投
影されてそこに静電気潜像を形成する。その後、
この潜像を逆極性電荷の現像材で現像してプレー
ト面上の潜像に一致する乾式複写式の粉末像を形
成する。この粉末像を次に静電気的に支持面に転
写し、溶融装置によつてそこに定着し、それによ
り、粉末像は支持面に永久的に付着させられる。

図示機械では、複写しようとしている原稿は透
明な支持台Ｐに置かれる。この支持台は、機械の
左端に配置した、全体的に参照数字10で示す照明
組立体内に固着してある。支持台に置かれた原稿
に照明系が光線を照射し、原稿の情報区域に一致
する像光を生じさせる。これらの像光は光学系に
よつて投影され、・プレートの感光面を露光する。
この・プレートは可撓性のある光導電性ベルト１
２の形をしており、このベルトは機械のフレーム
に固着した支持ブラケツトに摺動自在に装着した
ベルト組立体に組込んである。ベルト組立体はベ
ルト１２を矢印の方向に一定速度で駆動するよう
になつている。ベルトのこの運動中、支持台上の
原稿の反射光像がベルトの乾式複写面に投影され
る。光線を捕えるベルト面は導電性裏当材に設け
たセレンのような光導電性材料の層を包含し、１
３で示す荷電コロナ発生装置によつて露光される
前に感光性を与えられる（すなわち、均一に正の
電荷を与えられる）。

ベルト表面を光像で投影露光することにより、
光の当つた区域で光導電層を放電させ、ベルト上
に支持台上の原稿から投影された光像にそつくり
の像形態の静電潜像を残す。ベルト表面が運動し
続けるにつれて、静電像は現像ステーシヨンＢを
通過し、ここには、全体的に１４で示す現像器が
設置してあり、また、ここで、ベルトは平らな状
態に維持される。現像器１４は水平方向、垂直方
向の搬送機構を包含し、これらの搬送機構は現像
剤をベルト組立体の上部に送り、ここで現像剤が
分配され且つ移動し傾斜したセレン・ベルト１２
に落され、静電像の現像を行なわせる。

現像剤が乾式複写・プレート上に落下すると、
現像剤中のトナー粒子がベルト面に付着して粉末
像を形成する。トナーの粉末像が形成されると、
乾式複写処理中にベルトに付着したトナー量に比
例して付加的なトナー粒子が現像剤に供給され
る。この目的のために、全体的に参照符号１５で
示すトナー・デイスペンサが使用されて現像器１
４内の現像剤へのトナーを正確に計量するように
なつている。

現像した静電像はベルトによつて転写ステーシ
ヨンＣに移送され、ここでは、コピー紙が移動す
るベルトを同期した速度で移動していて現像した
像の転写を行なう。このステーシヨンには、全体
的に１６で示す転写紙移送機構が設けてあり、こ
れは全体的に１８で示す紙取扱機構から転写紙を
ステーシヨンＢでベルト上に現像された像と一致
するように移送するようになつている。

転写紙は、ベルト１２から剥離された後、全体
的に参照数字２１で示す溶融器に送られ、そこに
おいて、転写紙上に現像され、転写された乾式複
写粉末像がこの転写紙に永久的に定着される。溶
融後、最終コピーは適当な点で装置から排出され
て装置外で集められる。

この装置の次の、そして最終的なステーシヨン
は、ベルト清掃ステーシヨンである。このベルト
清掃ステーシヨンはコロナ帯電装置に類似したコ
ロナ予清掃装置２４を有し、これはセレン・ベル
トおよびそれに付着している残留奔末に静電荷を
与え、粉末の除去の助けをする。さらに、このベ
ルト清掃ステーシヨンには、ベルト清掃組立体２
５が設けてあり、これは転写後に乾式複写・ベル
トに残つている粉末を除去するようになつている
回転ブラシ装置を包含する。予清掃装置２４には
正バイアスの交流電圧が与えられ、残留トナー粒
子が正に荷電されることになる。

適当な駆動手段が配置してあり、セレン・ベル
ト１２をコピーしようとしている原稿の投影露光
と時間を合わせて駆動し、トナー材の搬送、落下
を行なわせ、転写紙を剥離、供給、転写ステーシ
ヨンＣを通して移送し、溶融器を通して転写紙を
移送することを好時機に順々におこない、結果と
して原稿のコピーを作るようになつている。

上記の説明は本発明に従つて構成した照明系を
用いる静電気複写器の一般的な動作を示すに充分
であると考える。

第２図に示すように、清掃組立体２５は導管３
０を通して真空源３２に連絡する開口２８を有す
るハウジング２６を包含する。円筒形ブラシ３４
がこのハウジング２６内に比較的高い速度で回転
できるように支持されており、また、このベラシ
はベルト１２と接触してそれを拭う。

第１、第２のテフロン・フリツカ棒３６，３８
もハウジング２６内に支持されており、各棒とブ
ラシ繊維の間に所定の干渉量、すなわち、0.115
−0.135インチ（2.921−3.429ミリ）がある。これ
らの棒は、好ましくは、ブラシ繊維材料がDynel
である場合にはテフロンで作り、したがつて、ブ
ラシ繊維はテフロンで拭われたときに正電荷を与
えられるようになつている。第１のDelrin放電棒
または部材４０も同様に装着してあり、ブラシ繊
維がそれを横切つて拭つたときにブラシに負電荷
を与えるようになつている。図でわかるように、
真空源３２によつて生じる空気流４２内に３本の
棒が支持されている。したがつて、ブラシ上の電
荷はブラシのただ一回の回転で反転することにな
る。さらに重要なのは、ブラシ電荷反転はブラシ
繊維が空気流４２内にあるときに生じるというこ
とである。棒３６，３８，４０の反対側で開口２
８に隣接して第２のDerlin部材４４が設置してあ
る。この位置で、この部材４４は空気シールとし
て作用すると共に、ブラシの電荷反転を助ける放
電部材としても作用する。空気流４２は真空源
と、棒３６，３８，４０を覆うように空気流を方
向付けるハウジング２６の部分５０とによつて生
じる。

当業者には明らかなように、ブラシおよび棒の
材料はここに示したものに限らず、用いた材料が
ブラシの一回転でブラシ電荷を正から負に反転さ
せなければならず、また、棒は電荷反転が空気流
中にブラシ繊維に生じるように位置させなければ
ならない。さらに、電荷反転は正から負である必
要はなく、乾式複写式処理機の種類に応じて必要
な反転を負から正に行なつてもよいことは了解さ
れたい。

第１図に示す、正バイアス交流電圧で付勢され
ている予清掃コロトロン２４は最初負であるトナ
ーの電荷を中和するようになつており、したがつ
て、トナーが正電荷の光導電体に吸引されること
になる。実際、トナー粒子は清掃帯域に入る直前
に正電荷を与えられる。Delrin棒との拭い作用に
よつて負電荷を持つたブラシ３４はベルト１２と
接触し、それにより、トナーが捨い上げられる。
トナー担持ブラシ繊維のテフロン棒と接触しなが
らの引続く回転により、ほこり払い作用がトナー
に加えられてブラシ繊維から空気流にはらい出さ
れる。繊維がテフロンを拭うので、繊維は正電荷
を与えられる。ブラシ繊維がさらに回転すると、
これらの繊維はDelrin部材と接触することにな
り、ブラシ電荷が正から負に反転させられる。繊
維が空気流中に位置したDelrin棒と接触すると、
さらにトナーが引き出され、このトナーも空気流
中に導かれる。テフロン棒は、好ましくは、第２
図に示すように、２時と４時の位置にある。一
方、Delrin棒４０は、好ましくは、12時の位置に
あり、Delrin部材４４は10時の位置にある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を応用した複写機の概略断面図
であり、本発明の用いられる環境を説明するべく
処理構成要素を断面で示している図である。第２
図は第１図の乾式複写機械で使用されるブラシ清
掃組立体の正面図である。 １０……照明系、１２……ベルト、１３……荷
電コロナ発生器、１４……現像器、２４……コロ
ナ予清掃装置、２５……ベルト清掃組立体、２６
……ハウジング、２８……開口、３２……真空
源、３４……ブラシ、３６，３８……テフロン・
フリツカ棒、４２……空気流、６０……感光体。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 電荷保持表面からトナー粒子を除去する装置
   であつて、 前記表面と接触しながら回転するようになつて
   いる円筒形ブラシと、 このブラシの回転に干渉してブラシの繊維をた
   わませると同時にこのブラシを第１の極性に静電
   気的に荷電する第１の手段と、 前記ブラシの回転に干渉してブラシの繊維をた
   わませると同時に前記ブラシを第２の極性に静電
   気的に荷電する第２の手段と、 前記第１、第２の手段を通過する空気流を生じ
   させる手段とを有し、 これらの手段により、ブラシの繊維が空気流中
   にある間にブラシの繊維の荷電が逆転することを
   特徴とする、 荷電保持表面からトナー粒子を除去する装置。 ２ 特許請求の範囲第１項記載の装置において、
   前記第１手段がポリテトラフルオロエチレンで作
   つた少なくとも１つの棒を包含し、前記第２手段
   がアセタール樹脂で作つた少なくとも１つの棒を
   包含し、前記ブラシの繊維がポリテトラフルオロ
   エチレンによつて正に、そしてアセタール樹脂に
   よつて負に荷電される材料で作つてあることを特
   徴とする装置。 ３ 特許請求の範囲第２項記載の装置において、
   前記ブラシ繊維が塩化ビニルとアクリロニトリル
   のコポリマーからなることを特徴とする装置。 ４ 特許請求の範囲第２項または第３項記載の装
   置において、前記少なくとも１つのポリテトラフ
   ルオロエチレン棒と前記少なくとも１つのアセタ
   ール樹脂棒の間に位置する第２のポリテトラフル
   オロエチレン棒を包含することを特徴とする装
   置。 ５ 特許請求の範囲第４項記載の装置において、
   第２のアセタール樹脂棒を包含することを特徴と
   する装置。 ６ 特許請求の範囲第１項、第２項、第３項のい
   ずれか１つの項に記載の装置において、前記空気
   流を生じさせる手段が前記ブラシを支えるハウジ
   ングと、このハウジングをそれに設けた開口を通
   して連通する真空源とを包含することを特徴とす
   る装置。 ７ 特許請求の範囲第６項記載の装置において、
   前記第２アセタール樹脂棒が他の棒と反対の側で
   前記開口に隣接して装着してあつて空気シールを
   形成していることを特徴とする装置。 ８ 電荷保持表面からトナー粒子を除去する方法
   であつて、 前記電荷保持表面を接触させながら繊維ブラシ
   を回転させる段階と、 前記ブラシを静電気的に正に荷電する手段と接
   触させながら前記ブラシを回転させてブラシ繊維
   にほこり払い作用を与える段階と、 前記ブラシを静電気的に負に荷電する手段と接
   触させながら前記ブラシを回転させてブラシ繊維
   にほこり払い作用を与える段階と、 前記両荷電手段を覆つて流れて前記ブラシ繊維
   から追い出されたトナー粒子を前記ブラシから運
   び去る空気流を発生させる段階と を包含することを特徴とする方法。 ９ 特許請求の範囲第８項記載の方法において、
   さらに、前記ブラシを静電気的に正に荷電する第
   ２の手段と接触させながら前記ブラシを回転さ
   せ、前記ブラシにそれを負に荷電する手段と接触
   する前に再びほこり払い作用を与える段階を包含
   することを特徴とする方法。 １０ 特許請求の範囲第９項記載の方法におい
   て、前記ブラシのまわりにハウジングを設けて前
   記空気流を前記荷電手段のすべてを流れるように
   方向付けるチヤンネルを設ける段階を包含するこ
   とを特徴とする方法。 １１ 特許請求の範囲第９項記載の方法におい
   て、前記負に荷電する手段との接触の後に、前記
   ブラシを静電気的に負に荷電する第２の手段と接
   触しながら前記ブラシを回転させる段階を包含す
   ることを特徴とする方法。