(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電荷受容体と、
前記電荷受容体の一部に対してシートを通過させるためのニップを形成するブラシであって、各ファイバが半抵抗性である複数のファイバを有する筒形状のブラシと、
前記ニップにおいて、前記電荷受容体の動作方向と逆方向に前記ブラシを回転させる回転手段と、
前記ブラシの一部の周囲を真空引きする手段と、
を含み、
前記真空引きする手段は、
前記ブラシの感光体に接していない部分を囲むマニホールドであって、当該マニホールド内の空間を、ブラシの周方向において、ニップの入口側と出口側とに分けるバッフルを有するマニホールドと、
前記マニホールド内のバッフルで分けられたニップ出口側の空間に連通する真空ソースと、
を有する、ことを特徴とする電子写真式印刷装置。
【請求項２】
請求項１の電子写真式印刷装置において、前記バッフルは開口を有し、この開口を通してバッフルで分けられたニップ入口側の空間に真空が適用されることを特徴とする電子写真式印刷装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、静電写真または電子写真式印刷に用いられる転写ステーションに関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真やイオングラフィなどの静電写真式印刷の基本的なプロセス工程はよく知られている。通常は、一般のアナログコピー機すなわち「レーザプリンタ」において感光体と呼ばれる、電荷受容体上に静電潜像が形成される。感光体表面の適切に帯電された部分がトナー微粒子により現像され、該トナー粒子による像が形成されて印刷シートに転写される。印刷シートは通常は枚葉の紙であるが、中間転写ベルト等の考え得る全ての種類の基材で構成することができる。この転写は、印刷シートが感光体に接触または近接する、一般に交流および直流バイアスされた「転写ゾーン」を形成することにより実施される。転写ゾーンを形成する装置は周知であり、例えばコロトロンなどがある。
【０００３】
転写ゾーンにおいて有用として知られている他の条件として、印刷シートと感光体との間の機械的圧力がある。つまり、ある所定の圧力によって転写効率、画質および「裕度(latitude)」（有効に印刷し得る紙または他の基材の種類の範囲）が向上する。このような圧力を得るために、硬質の感光体ドラムまたは感光体ベルトの内側のバックアップロールのいずれかに押圧された、電気的にバイアスされたロールである、「バイアス転写ロール」を利用することが知られている。機械的圧力と電気的バイアスとの組合せにより、バイアス転写ロールと感光体との間のニップ内に適当な転写ゾーンが形成される。
【０００４】
米国特許第３，６９１，９９３号に、回転する筒形ブラシを用いた電子写真転写システムが示されている。この特許には、金属ファイバまたは非導電性ファイバコア表面の金属コーティングによる金属の導電率を有するファイバを用いることが示されている。
【０００５】
米国特許第３，７８１，１０５号に、バイアス転写ロールが感光体ベルトの内側のローラに押圧されて変形する、電子写真転写システムが示されている。
【０００６】
米国特許第５，１９８，８６４号に電界調整手段を備えた電子写真転写システムが示されており、定電流であることおよび転写ゾーン前後の転写電界の特徴が記載されている。
【０００７】
【特許文献１】米国特許第３，６９１，９９３号明細書
【特許文献２】米国特許第３，７８１，１０５号明細書
【特許文献３】米国特許第５，１９８，８６４号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、転写ゾーンにおいて適切な条件を作成することを特徴とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一態様によれば、電荷受容体と、電荷受容体の一部に対してニップを形成する筒形状のブラシを含む静電写真式印刷装置が提供される。このニップは、該ニップ中をシートを通過させる上で適したものである。このブラシは、複数のファイバを含み、各ファイバは半抵抗性である。ニップにおいて、前記電荷受容体の動作方向と逆方向に前記ブラシを回転させる回転手段を含む。さらに、前記ブラシの一部の周囲を真空引きする手段を含み、前記真空引きする手段は、前記ブラシの感光体に接していない部分を囲むマニホールドであって、当該マニホールド内の空間を、ブラシの周方向において、ニップの入口側と出口側とに分けるバッフルを有するマニホールドと、前記マニホールド内のバッフルで分けられたニップ出口側の空間に連通する真空ソースと、を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図１は、プリンタや複写機などの静電写真式印刷装置の数個の基本部材を示す簡易立面図である。静電写真式印刷、特にイオングラフィや電子写真において周知のように、１０で示した感光体などの電荷受容体の表面に静電潜像が形成される。電子写真で周知のように、この装置はさらに、最初に感光体１０の表面を均一に帯電させる帯電コロトロン１２、感光体１０の表面を部分的に除電して所望の静電潜像を生成する、レーザやＬＥＤ印刷バーなどの露光装置１４、感光体１０表面の適当に帯電された像領域にトナー粒子を付着させる現像ユニット１６、および後述する転写ステーション２０を含んでいる。転写ステーション２０の下流には、トナー粒子を印刷シートに固定して永久像を生成する融着装置１８が備わっている。転写後、印刷シート表面に残ったトナー粒子は全てクリーニングステーション２２で除去される。
【００１１】
像を印刷したいシートは、シート束２４から引き出されて「転写ゾーン」内に移送される。一般にこのゾーンでは、装置の構成に依り、シートと感光体１０の表面とが接触または近接しており、また適当な電界が存在している。転写ステーション２０は、転写ゾーンに適した状態を作り出す装置を含んでいる。
【００１２】
図２は転写ステーション２０を詳細に示す正面図である。筒形ブラシ３０が設けられ、このブラシの周囲には、詳細に後述するファイバ３２が備わっている。所定の時間に感光体１０と接していないファイバ３２は、真空ソース３６と連通したマニホールド３４に囲まれている。真空ソース３６は、例えば紙供給用の装置や、クリーニングステーション２２による感光体１０の直接クリーニング用装置内の他の真空ソースに通じていてもよい。さらに、筒形ブラシ３０は、直流または交流のいずれかまたは両方の電源３８によってバイアスをかけられている。
【００１３】
動作時には、感光体１０の移動方向（進行方向Ｐ）に垂直な方向に沿って感光体１０を横切って延びた、筒形ブラシ３０の長手方向の部分が感光体１０に接触する。トナー像を転写予定のシートＳが、ブラシ３０と感光体１０との間のニップに挿入されると、ブラシ３０のファイバ３２はシートＳを感光体１０に押圧して両者間に存在する大きいエアギャップを実質的に除去する働きをする。感光体１０がフレキシブルベルトの形状である場合は、適度に硬質のバッキングロール４０がブラシ３０と反対側の感光体１０の内側に配置される。硬質ドラム型の感光体を用いる場合は、そのようなバッキングロールは不要である。
【００１４】
筒形ブラシ３０に付随した矢印で示したように、ブラシ３０は一般に感光体１０の回転方向と逆の方向に回転させられる。回転は、電動モータ（図示せず）などの、事務機器の設計において周知の任意の既知手段によって起こすことができる。実用的には、ブラシ３０の回転速度は、図示のように、真空ソース３６がブラシ３０の一部の周囲を真空引きして、それによりファイバ３２から埃を除去できるようにするための十分な「滞留時間」がマニホールド内に与えられることを考慮して選択される。フリッカバー（図示せず）やトナー除去ロールまたはトナー除去ベルト（図示せず）などのその他のファイバ３２のクリーニング装置をマニホールド３４内に設けてもよい。あるいは、さらにマニホールドを細長いスリット形状にして、長さ方向に接するブラシ周囲の部分がより小さくなるようにしてもよく、それによりスペースの節約が図れる、あるいは高速の気流によってより強力な除去力がもたらされ、トナー、埃、およびその他の汚染物をファイバから効果的に分離することができるようになる。
【００１５】
マニホールド３４は二つ以上の内部バッフルを備えて構成してもよく、それにより気流の量および速度を、ブラシからの汚染物の除去だけでなく、転写ステーションのニップ出口における感光体からの印刷シートの分離が促進されるように調整することができる。このようなバッフルの一例を４４で示す。ただし、バッフルの具体構成は個々の実施形態に大きく依存する。バッフル４４は４６等の開口を含むこともあり、このバッフルを用いてマニホールド３４内に、それぞれがブラシ３０を効果的にクリーニングするための特定の気流量または気流速度により特徴付けられた、複数の独立部分を設けることができる。
【００１６】
ブラシ３０の回転を調速するデューティサイクルは、ブラシが転写動作に使用されていない時の全体的な工程間隔の間に調整される。回転を制御することにより、さらにブラシ３０を用いて、シートがニップ内に存在しない時および位置において感光体１０の表面をクリーニングすることができる。この場合、前記バイアスならびに回転方向および速度を速やかに変化させて、上記付加的なクリーニング動作に適合するようにさせることができる。本実施形態では感光体に対するブラシの回転方向を示したが、可変のブラシ方向および速度を用いてもよく、例えばブラシがシートと接している間はブラシ３０は固定またはほぼ固定されているが、シートの後端がニップから出る際に該ブラシを逆方向に加速するようにしてもよい。このようにして、可変の速度および方向により感光体からの動的なシート分離が助長されてブラシからのトナー除去が促進される。
【００１７】
本実施形態では、ブラシ３０を筒形ブラシとして示したが、ブラシ３０は任意の回転構造のもので構成でき、例えば二つ以上のロールに巻かれたベルトなどでもよい。
【００１８】
図３は、図２の３で示した方向からの、転写ステーション２０の一部分の詳細な正面図である。図から明らかなように、マニホールド３４内に搭載されたブラシ３０は感光体１０の十字方向の幅全体には及んでおらずに、ファイバ３２が感光体１０の一端沿いに配置された「接地面」４２とほとんど接触しないように搭載されている。接地面４２は感光体中の主たる導電部分であり、一般的には実際の電子写真式印刷装置において種々の目的に用いられるグラウンドに（図示しない手段で）接続される。ドラム型の感光体の場合は、ドラムの金属コアが接地面として機能する。
【００１９】
ブラシのファイバ３２は感光体に対して軟質であり、大きな機械的応力や負荷を感光体にも印刷コピー品にも与えない。このため、感光体や転写シートに機械的摩耗が起こらず、像のモーションクオリティ乱れが印刷プロセスに生じることもない。この軟質ファイバはフレキシブルであるので、紙と感光体との位置不整合に順応することができると共に、完全に平行でない複数の表面が存在する場合でも高品質の転写を行うことができる。
【００２０】
従来の転写ステーションでは、トナーの転写は、トナー粒子を感光体表面に保持する力に打ち勝つに足る静電力の電界を転写ゾーンに印加することにより行われる。この静電力電界の作用によりトナー粒子は引き寄せられて、印刷シートまたは中間転写ベルトのいずれかである第２の支持面上に移送される。トナー転写を良好に行う上での課題は周知であり、転写ニップ内だけでなく転写ニップ前後の微小な距離間においてもこの静電電界の力を入念に制御することに関わっている。機構上の転写ニップは、トナーおよび感光体間、トナーおよび印刷シート間、および印刷シートおよびバイアスされた転写部材間に静電転写電界が存在する場合に相互の機械的接触が生じる領域として定義される。直流および交流電源などの電気的バイアスソースによって与えられる、ブラシ３０への電気的バイアスに関しては、ベルト１０の導電性基板４２がグラウンドに接続されることでブラシとベルトとの間に電位差が生成される。ブラシ３０に付与される実効極性（ｎｅｔ  ｐｏｌａｒｉｔｙ）は一般にトナー粒子の帯電と逆の極性であり、電流は、実用的にはファイバ抵抗によって律則される、回路全体の抵抗で制御される形で、ブラシおよび感光体間ならびにブラシおよびシート間に流れる。
【００２１】
トナー粒子に及ぼす静電転写電界の影響は機構上の転写ニップの領域を越えて及ぶため、進行方向に平行な、シートに対する感光体縁部を規定するシート縁領域に加えて、進行方向に垂直な、シートに対する感光体の縁部（すなわち垂直方向の段）を規定する転写ニップ前後の領域の影響を考慮して、印刷品質に悪影響を与えるトナーの空間的乱れを生じることなく信頼性の高いトナー転写を確実に行えるようにする必要がある。留意すべき重要なことは、シートＳによってファイバ先端と接地面との間の間隔が増すことにより、ブラシがシートに接して感光体および接地面からさらに遠ざかる領域である、該領域での静電電界が減じられることである。これら縁部における印刷欠陥を極減するためには、定電流密度が課題となる。
【００２２】
実用的には、ブラシ３０と感光体１０との間およびブラシ３０とシートＳとの間での定電流（電流密度は、接触領域の単位面積当りの電流量で定義される）は、各接触領域を通して一定に保たれ、特にシート縁部において一定に保たれている。これにより、不均一な縁端電界およびシート縁部で起り得る、像品質の劣化および縁欠損の因となる縁端リークに伴う問題を極減することができる。これに対し、先に引用した第３，６９１，９９３号特許では、定電圧が望ましいとされている。
【００２３】
ファイバ３２は「半抵抗性」である。すなわち各ファイバは「導電性」と「絶縁性」との間の範囲での関数抵抗（すなわち、各ファイバ毎の単位長さ当りの抵抗）を有している。二つの境界によって長さ当りのファイバ抵抗の作用範囲が規定される。第一の境界すなわち下限境界は、一つ以上の単ファイバが偶然に感光体１０の一端の接地面４２に接触したときのブラシ全体の電気的短絡の衝撃に係わっており、ブラシと感光体との間に流れる最大電流を制限する働きをする。第２のすなわち上限境界は、どのような動的電圧がファイバ先端に存在するかに係わっており、静電転写機能を果たすために転写ニップ内に存在する転写電界の程度を制限する働きをする。これら境界間において、ファイバ抵抗は目的の転写機能を果し得る。
【００２４】
一般に長さ方向のファイバ抵抗は、長さ当りのファイバ抵抗と、ファイバを通る電流と、ファイバ先端に形成される電界（電圧）との間に所定の関係が存在するオームの法則に準じた挙動を示す。一般に、抵抗値が印加電圧に依らない「オーミック挙動」、またはファイバ抵抗が印加電圧に依存する「非オーミック挙動」のいずれかを示すファイバが有効に用いられる。
【００２５】
作用範囲の第１の境界に関しては、転写ブラシのファイバ３２は、局所的な電流の流れを抑えるに足る抵抗を有して、それにより直接短絡状態（例えば接地面４２との接触など）になり得るグラウンドとの直接接触が不意に生じた場合に、グラウンドには微小電流が流れるようになっている必要がある。ただし、そのような接地状態においては、接地されたファイバは抵抗的にブラシ構造の残部から分離されて、条件付き電気的短絡が生じた際に該ブラシ残部が転写動作に関与できるようになっている。実用的には、この挙動をとり得るための最小のファイバ抵抗は約１００乃至１０，０００オーム／ｃｍの範囲になくてはならない。また、このファイバ抵抗の範囲によって直接短絡による損傷から電源が保護される、あるいは不意の電力停止すなわちファイバおよびグラウンド間の不意の短絡時にオフ状態へ移行することが防止される。
【００２６】
作用範囲の第２の境界に関しては、ファイバ抵抗は、ブラシコアへの印加電圧がファイバの長さ方向に伝わって（緩和して）、ニップのサイクルタイムの期間内にニップ領域でブラシの接触端に表面電位を発生させ得る程度に低くなくてはならない。これにより転写ゾーン内で印刷コピーの裏面に電位差が生じて電界駆動型の静電転写が行われる。この状態においては、ブラシのファイバはいずれも抵抗からなる電気回路としてモデル化され、この抵抗は、一方の脚に電圧が印加されたキャパシタと、感光体と接地面とに直列の負荷抵抗としてのニップ内の紙とに並列である。典型的な転写プロセス速度での第２の境界条件においては、ファイバ抵抗は１０10乃至１０13Ω／ｃｍの範囲にあり、この範囲において、所望の転写条件を転写ゾーンに形成する上で十分な電荷（すなわち電流）がファイバの長さ方向に流れる。
【００２７】
前述の性質を得る上で適したファイバ３２の構成においては、導電率を制御された複合材料ファイバまたはこれと同様の複合材料を適当な基材のコアファイバの表面または内部にコーティングしたファイバのいずれかを用いた、クリーニングが容易で、半抵抗性、非金属かつポリマ製のファイバが使用される。あるいは、当業者に周知のポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）または他の熱変換ポリマファイバの制御熱処理により作製される半抵抗性カーボンファイバを使用することもできる。このファイバ３２の半抵抗性によって転写ゾーンに妥当な電界が生成され、さらに埃および標遊トナー粒子が主に真空３６の力によってマニホールド３４内のファイバから除去される。これに対し、先に引用した第３，６９１，９９３号特許では、金属ファイバまたは非導電性ファイバコア表面の金属コーティングのいずれかの、基本的に金属の導電率の範囲のファイバを用いることが示されている。
【００２８】
さらに、径方向で測定したファイバ抵抗を徐々にまたは段階的に増加させて、ファイバ外周の抵抗が残りの断面部分より顕著に高くなるようにしてもよい。この構成により隣接する接触ファイバ間に流れる電流が極減されて、前述の定電流密度状態を確保しやすくなる。
【００２９】
本実施形態では単色の電子写真式プリンタの感光体形状の電荷受容体を示したが、電荷受容体はこの他に複雑な像転写システム等に使用されるブランケットロールまたはベルト、または多色分離に関連したトナー層を積層する、カラー電子写真等に使用される中間ロールまたはベルトであってもよい。図４は、基本構成は当業者に周知の、フレキシブル中間転写ベルトの周囲に配置された複数の感光体を用いた、フルカラー電子写真エンジンの部材の簡易正面図である。この場合、１０ｃ、１０ｍ、１０ｙおよび１０ｋで示した（これらの文字は各感光体から供給される色、すなわちシアン、マゼンタ、イエローおよびブラックに対応している）４つのドラム感光体が配置されて、回転する中間転写ベルト５０へのトナー分離を行うようになっている。各感光体に対して、中間転写ベルト５０の反対側（すなわち内面）に、３０ｃ、３０ｍ、３０ｙおよび３０ｋ等の筒形ブラシが設けられており、これらによって感光体から中間転写ベルト５０の外面へのトナー転写が助長される。各ブラシが中間転写ベルト５０に接触する位置が概ね「転写ポイント」と考えられる。各ブラシは２０ｃ、２０ｍ、２０ｙおよび２０ｋ等のマニホールドを伴うと共に、単色の場合において前述したその他の性質または特徴を全て備えている。各感光体において、中間転写ベルト５０は、前述の図２のシートＳと同様に、像の形に配置されたトナーを受容する働きをする。
【００３０】
さらに図４に関連して、原色のトナー層のセットが中間転写ベルト５０上に積層されてフルカラー像が形成されると、３０ｔ等のブラシを用いて、前述の図２のシートと全く同様に、最終転写ポイントでベルト５０から印刷シートＳに前記トナー層が転写される。ブラシ３０ｔはマニホールド２０ｔを伴うと共に、バッキングロール４０ｔを押圧しており、加えて単色の場合において前述したその他の性質または特徴を全て備えている。図４では、感光体から中間転写ベルトへの各転写ポイントおよび中間ベルトから印刷シートへの最終転写ポイントにおいて転写用ブラシを用いることが示されているが、実用的にはブラシはこれら転写ポイントの内の一つまたは任意の数個所に配置可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】プリンタまたは複写機などの静電写真式印刷装置の数個の基本部材を示す簡易正面図である。
【図２】転写ステーションの詳細な正面図である。
【図３】図２の３で示した方向からの転写ステーションの詳細な正面図である。
【図４】フルカラー電子写真エンジンの部材の簡易正面図である。
【符号の説明】
【００３２】
１０  感光体、１２  帯電コロトロン、１４  露光装置、１６  現像ユニット、１８  融着装置、２０  転写ステーション、２２  クリーニングステーション、３０  筒形ブラシ、３２  ファイバ、３４  マニホールド、３６  真空ソース、３８  直流および／交流電源、４０  バッキングロール、４２  接地面、４４  バッフル、４６  開口。
【図１】
0004659516.tif 000002
【図２】
0004659516.tif 000003
【図３】
0004659516.tif 000004
【図４】
0004659516.tif 000005