JPH0331885A - 静電複写機の清掃装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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。表面に住じた帯電区域と
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ｒ　１．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（またハ）ファンデルワール
ス力によって表面に保持すれたまま残る。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
タ一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、たとえば平べたい
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 米国特許筒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２０ｋ
Ｈｚの周波数で励賑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
ためにかなり人きな電源が必要である。

課題を解決するだめの手段 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。

ト発明の第１の特徴として、所定の振幅で局部振りＪ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１、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
表面にイオンを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。−
ｍ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」とは処理方向にヘルドｌＯ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）　１０　ハ’？ｌＩ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のまわりに掛は渡され
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ｉ・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１
０が矢印１２の方向に動（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ＩＯを正
または負の比較的高い−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ｖｊ書類
から反射した光線はレンズ３４を透過して感光ベル）１
０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ｖＪ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ＩＯを
像の形状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３
４．３６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りへ進める
。転写部りでは、支持体シートたとえば複写用紙が運ば
れてきて、ベル［−１０上のトナー粉末像と接触する。

転写部り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ＩＯから分離される。

複写用紙４９は用紙トレイ５０から転写部りへ運ばれる
。すなわち、複写用紙は給紙装置５２によって用♀氏ト
レ・イ５０から送り出され、コンベヤ５６に沿って転写
部りへ運ばれる。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７
０が設置されている。定着装置７０は、加熱された定着
ローラー７２とバンクアンプローラー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、出力ドレイ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
通して転写部りへ戻し、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、Ｆｉｌ
縁を後縁へ逆にする必要はない。両面複写または重復復
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、回転繊維フラジ、磁気ブラシ、フオームロール
、真空装置、それらのさまざまな組合せのどれでもよい
。トラ−一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において像形底表面から解放さ
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９
６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図に示した清掃装置９０（いく
つかの既知形式の清掃装置のどれでもよい）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１
００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１００は光Ｂ１０２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、圧電変換器１０４が設置されている。都合のよいこ
とに、光バイブ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
１、　ＯＯ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である。

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５０〜２００　ｋｌｌｚ
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□ｂは次式で与えられる。

Ｆ　　ｖｉｂ　　”　　ｍ’　　π２　　ｆ２　　Ａ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、は、約５〜５００　ｍｄｙｎｅ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、ＬｉｂがＦ、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ａｘｏｓに接続されている。第３
Ａ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の圧電変換器を入手するこ
とができるが、ＶｅｒｎｉＬｒｏｎ　Ｐｉｅｚｏｅｌｅ
ｃｔｒｉｃ　Ｄｉｖｉｓｉｏｎ　　（米国）のパンフレ
ット°’　ＭｏｄｅｒｎＰｉｅｚｏｅ！ｅｃｔｒｉｃ　
Ｃｅｒａｍｉｃｓ　　（発行日付不明）に記載されてい
るように、Ｖｅｒｎｉｔｒｏｎ　Ｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔ
ｒｉｃＤｔｖｉｓｉｏｎ　（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徂み合わせて使用す
ることができる。荷電とヘルド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９
０の上流側に配置された清掃前交流コロトロン２００に
近接して、周波数［の交流電源２０６に接続された圧電
変換器２０２がヘルド１０の裏面に密着して設置されて
いる。トナー粒子の一＋ｉ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］・ナーが−・ルト１０の表面との接触から開放され
、そして望ましくは溌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を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、癩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、感光ヘルドの表面ば中立化イオンに対しより完全
にさらされので、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−
様な極性に荷電する清１岳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、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−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７た圧電変換器４０２の反
対側に、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
）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ずべて
同時に使用される。

【図面の簡単な説明】

第１回は、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
わセ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、１ｏ
ヘルド、１１・・光導電性表面、１２・・・移動方向、
１・１・・・Ｉ、１１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・・現像ハヵジング、３８．４０・・・カム、４２
．４４・・・磁気ブラシｌ’：Ｉ　−ラー　４６．４８
・・・コロナ発生装置、４０・・・複写用紙、５０・・
・用紙トレイ１．５２・・・袷祇装胃、５６・・・コン
ベヤ、６０・・・移動方向、７ｏ・・・定着装置、７２
・・・定着ローラー７４・・・バッファ・ンブローラ８
０・・・出力ドレイ、９０・・・清掃装置、９２・・・
清掃前コロナ発生装置、９６・・・コントローラー１０
０・・・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、２０
２・・・圧電変換器、２０６・・・交流電源、３００・
・・ジコロトロン、３０２・・・圧電変ｔｉ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、４
０６・・・交流電源、４０８・・・光源。 ＦＩＧ、　２ ＦＩＧ、３Ａ ＦＩＧ、　３Ｂ ＦＩＧ、　３Ｃ ＦＩＧ、　４ 【” ＦＩＧ、　５ ＦＩＧ、　６

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （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ていて
   、高周波振動装置とそれに近接して支持された静電放電
   装置により像形成部材の表面からのトナーの解放を強め
   る清掃強化手段とから成り、 前記静電放電装置は残留トナーおよび像形成部材上にイ
   オンを堆積させてその上の電荷を消去するように支持さ
   れ、また前記高周波振動装置は像形成部材の裏面に結合
   されており、前記静電放電装置と前記高周波振動装置は
   、像形成部材から電荷を放電させると同時に、像形成部
   材に付着しているトナーを機械的に解放することを特徴
   とする清掃装置。
2. （２）エンドレス通路に沿って処理方向に動く半透明像
   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
   トナー像支持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と塵を清掃する清掃
   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、 高周波振動装置とそれに近接して支持された放電照明源
   とにより像形成部材の表面からのトナーの解放を強める
   清掃強化手段とから成り、前記放電照明源は半透明像形
   成部材の裏面を照明するように配置され、また前記高周
   波振動装置は半透明像形成部材の裏面に直接結合されて
   おり、前記放電照明源と前記高周波振動装置は半透明像
   形成部材から電荷を放電させる同時に、像形成部材に付
   着しているトナーを機械的に解放することを特徴とする
   清掃装置。