(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナー粒子を含む帯電粒子を電荷保持表面から除去する粒子除去装置であって、
回転するハブと、
前記ハブから延び、導電性コアと、このコアを被覆するポリフッ化ビニリデンと、を含む複数の可撓性圧電繊維と、
可撓性圧電繊維と接触するトナー除去部材と、
を有し、
前記ハブの所定方向への回転に伴い、前記可撓性圧電繊維は、前記電荷保持表面に接触して電荷を生成し、帯電粒子は第１撓みによって前記可撓性圧電繊維に吸収され、前記可撓性圧電繊維はトナー除去部材による第２撓みによって前記電荷が逆になり、吸着された帯電粒子が放出されることを特徴とする粒子除去装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、印刷装置に関し、特に、印刷装置の一部を形成する電荷保持面からトナー等の残留粒子を除去する清掃装置に関する。この清掃装置においては、引き続き清掃装置からもトナー粒子が除去される。
【０００２】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】
この種の印刷技術におけるイメージ形成方法の一つでは、光受容体または光伝導体等の電荷保持面を使用する。これは、均一に帯電された導電性裏材に接着された光伝導性絶縁物質を有する。再生すべき原稿の光像によって光受容体を露光する。こうして形成された静電気潜像に、この目的のために作られた多数の着色樹脂から任意の一つを適用して、これを可視状態にする。再使用可能な光受容体を適用する場合、一般にトナーと呼ばれ可視イメージの形成を行う着色樹脂を、無地の紙面に転写する。転写後、トナー像を複写媒体に付着する。この際、通常は、ロールフューザにより熱と圧力とを適用する。
【０００３】
イメージの形成を行うトナーのほとんどは転写処理中に紙面に転写されるが、光受容体表面に残留するトナーもある。こうしたトナーは、比較的高い静電気および／または機械的な力によって、光受容体表面に保持される。最適な処理のために、表面上の残留トナーや残骸を表面からより多く除去することが望まれている。
【０００４】
自動電子写真に用いられ、商用的に好結果を生じる清掃方法では、適切な摩擦電気特性を有する軟かい毛を有するブラシが用いられる。この毛は柔らかいが、その程度は電子写真板から残留トナー粒子を除去するのに充分である。他には、柔らかい繊維または粘着性物質でできた織物やベルト、およびその他の清掃システムが周知である。
【０００５】
電荷保持面から残留トナーや残骸を除去する分野での最近の技術発達の結果生まれた清掃システムにおいては、被作用面との物理的な接触を利用することに加えて、清掃システムの一つ以上の部材に電気的なバイアスをかけて静電界を形成し、これも利用されている。
【０００６】
電荷保持面と、繊維ブラシや磁性ブラシ等の清掃部材との間に静電界を形成すると、トナーが、清掃ブラシ面に、より強く誘引されることが分かっている。このようなシステムは、それぞれ、１９７３年３月２２日にフィッシャー（Ｆｉｓｈｅｒ）らに付与された米国特許第３，５７２，９２３号と、１９７１年３月３０日にフィッシャーに付与された第３，７２２，０１８号に開示されている。同様に、ブラシとブラシの除去部材（ｄｅｔｏｎｉｎｇ  ｍｅｍｂｅｒ）との間に静電界を形成すると、トナーのブラシからの分離が促進される。これは、米国特許第４，７０５，３８７号等に示される。ブラシと光受容体と間に静電界を形成するために、ブラシに直流電圧を印加する。ブラシを構成する微粒繊維が導電性を有しこれをバイアスする際には、繊維が非導電性あるいは絶縁性の場合より、効率的な清掃が行われることが観察される。しかしながら、残留トナーや残骸をさらに効率よく除去することが望まれている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
かかる事情に鑑み、本発明によれば、その表面からトナー粒子を除去する能動的な静電清掃ブラシが提供される。このブラシでは、所定の直径と電荷を有する粒子を引き続き清掃ブラシからも分離する。本発明では、この能動的静電清掃ブラシは可撓性圧電繊維で作られる。本発明において、このブラシ繊維は二層プラスチックで作られる。この内一層は極性が付与されたポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）であり、これは導電性コアを被覆する。この繊維が曲がると、表面に静電気電位が生じ、これにより、反対極性に帯電されたトナーを誘引して保持する。繊維が反対方向に曲がると、保持されていたトナーが解放される。
【０００８】
また本発明に係る粒子除去装置は、トナー粒子を含む帯電粒子を電荷保持表面から除去する粒子除去装置であって、回転するハブと、前記ハブから延び、導電性コアと、このコアを被覆するポリフッ化ビニリデンとを、含む複数の可撓性圧電繊維と、可撓性圧電繊維と接触するトナー除去部材と、を有し、前記ハブの所定方向への回転に伴い、前記可撓性圧電繊維は、前記電荷保持表面に接触して電荷を生成し、帯電粒子は第１撓みによって前記可撓性圧電繊維に吸収され、前記可撓性圧電繊維はトナー除去部材による第２撓みによって前記電荷が逆になり、吸着された帯電粒子が放出されることを特徴とする。
【０００９】
なお、同一人により共に譲渡され現在係属中である、クリストファー  スネリング（Ｃｈｒｉｓｔｏｐｈｅｒ  Ｓｎｅｌｌｉｎｇ）およびデイル  マシュテア（Ｄａｌｅ  Ｍａｓｈｔａｒｅ）によって１９９８年１２月２２日に出願された米国特許出願第０９／２１９，７２５号「ゼロモルフ（Ｘｅｒｏｍｏｒｐｈ）静電清掃ブラシ」と、デイル  マシュテア（Ｄａｌｅ  Ｍａｓｈｔａｒｅ）およびクリストファー  スネリング（Ｃｈｒｉｓｔｏｐｈｅｒ  Ｓｎｅｌｌｉｎｇ）によって１９９８年１２月２２日に出願された米国特許出願第０９／２１８，６７２号「ピロ電気効果を用いた清掃ブラシ」とが、ここに参照される。
【００１０】
【発明の実施の形態】
上記の通り、本発明は、静電複写印刷装置に使用される新規の能動的静電清掃ブラシを提供する。実施の形態を参照しながら本発明を説明するが、本発明はこの実施の形態に限定されるものではない。本発明は、請求項によって規定される本発明の範囲内で示される全ての代案、変形、等価物を網羅する。本発明の他の態様や特徴は、以下の説明から明らかになるであろう。
【００１１】
図４は、本発明の第一の実施形態に係る能動的静電清掃ブラシ８０を示す。このブラシ８０は、一般的な静電複写印刷装置の光受容体面に接した清掃位置に配置される。図から明らかなように、能動的静電清掃ブラシ８０は光伝導体例えば光伝導性ベルト１０と機能的に連動する。光伝導性ベルト１０は、電気導電性基板１１と、電荷生成層１２と、電荷支持層１４とからなる。電荷生成層１２は、電気的に絶縁された有機樹脂中にランダムに散在する光伝導性粒子を含む。電荷支持層１４は、電気的に不活性なポリカーボネイト樹脂を有し、この樹脂中には一個以上のジアミドが分散される。ベルト１０は矢印１６の方向に移動し、これに連続する部分を様々な処理ステーションに順番に進める。各処理ステーションは光伝導性ベルト１０の移動経路の周りに配置される。
【００１２】
図４に示すように、静電清掃ブラシ８０はハブ部材８１を有し、これには、一連または複数の繊維８２が備えられる。除去（ディトーニング；ｄｅｔｏｎｉｎｇ）部材（この例ではフリッカバー８９）を設けて、繊維に粘着したトナー粒子を除去する。これは、ブラシ繊維８２がフリッカバー８９にぶつかる際に、最初に除去されることによって行う。ブラシ繊維８２は、図５に示すような圧電性フィルムの表面層を有する。これは、極性を付与したポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）フィルム等であり、ペンワルト  ケイティーエム（Ｐｅｎｗａｌｔ  ＫＴＭ）製のカイナー（Ｋｙｎａｒ；登録商標）ピエゾフィルムが好適である。図５に、２枚の約１１０ミクロンのＰＶＤＦフィルム８５、８６を示す。これらのシートは、接地された導電性面８７に取り付けられ、反対向きの極性が付与される。
【００１３】
圧電性物質を形成するために、ＰＶＤＦフィルムを一方向に引き伸ばし、大きな電場を適用して、フィルムに対して垂直方向に電気的に分極する。図１に示すように、引き延ばし方向は「１」に、分極方向は「３」にそれぞれ示す。ＰＶＤＦシートを緊張して内部磁場を形成する。内部磁場は変形に比例する。これは米国特許第５，５２０，９７７号に開示される。本発明を実施するために必要な程度に同特許をここに言及して援用する。
【００１４】
本発明は、「ゼロモルフ（Ｘｅｒｏｍｏｒｐｈ）」と呼ばれるバイモルフまたはユニモルフ構成を利用する。バイモルフであるゼロモルフは２枚のＰＶＤＦシート６からなる。図２に示すように、これらのシートは共に積層されている。各シートは相互に反対方向に極性が付与され、底部電極７のみを有する。ユニモルフであるゼロモルフは一枚のＰＶＤＦシート６からなり、図３に示すように、厚手の基板４上に積層される。基板物質は屈曲可能で圧電特質を有さない物質を含んでもよい。
【００１５】
本発明に係る自己バイアス能動的静電清掃ブラシ８０は、可撓性ゼロモルフブラシ繊維８２中の圧電効果に基づく。繊維が、まず光伝導性ベルト１０面に沿って移動し、続いてフリッカバー８９に沿って移動する際の方向と程度とによって、最初にブラシからトナー粒子を誘引し、続いてこれを払うための繊維上の正味表面電荷の瞬間極性と大きさが決定される。この結果、給電無しに、圧電効果を利用して、ブラシの静電気性能を向上することができる。実際には、撓むことによって２００〜２０００ｖの正味表面電荷（電位）を生じる強磁性ポリマブラシ繊維のようなゼロモルフの性能をもって機械的な力を補完し、ブラシ清掃および粒子除去効果を向上する。例えば、図４に示すように、ゼロモルフブラシ繊維８２が清掃のために光伝導体１０に接触した時点で、ゼロモルフブラシ繊維８２は初期正味表面電荷を有する。これにより、反対極性に帯電されたトナー粒子を繊維に誘引する。ハブ８１が半時計方向に回転しつづけると繊維８２はフリッカバー８９に接触する。これによって、ゼロモルフ繊維は逆の表面電荷極性を示すようになり、正に帯電されたトナー粒子をブラシからはじく。
【００１６】
次に動作を説明する。ゼロモルフ繊維８２は、ブラシ繊維を光伝導体１０に接触させる際の圧縮力に対して十分な弾性を有する。ゼロモルフ繊維８２がベルト１０に接触すると、トナー粉像の場所が確認される。圧縮力によって圧電性繊維が変形し、繊維表面上に電位が生じる。これにより、反対極性に帯電されたトナー粒子が光伝導体１０の表面から引き離され、繊維に誘引される。トナー粒子を吸着した状態の繊維は、光伝導体１０の表面から離れると、フリッカバー８９に接触する。これにより、繊維上の正味表面電荷の極性が変化する。つまり、繊維がフリッカバー８９に接触することでトナーが繊維から機械的に解放されることに加えて、繊維上の表面電荷の極性が変化することにより、繊維からトナー粒子が除去される。フリッカバー８９が無い場合でも、ブラシ繊維８２は光伝導体１０の表面に衝突すると振動動作を行い、トナー粒子をはじくことが分かる。除去ロール（ｄｅｔｏｎｅ  ｒｏｌｌ）または吸着源（ｖａｃｕｕｍ  ｓｏｕｒｃｅ）を用いてトナー粒子を光伝導性ベルト１０から取り出してもよい。
【００１７】
この説明から明らかであるが、必要な場合には、より高い繊維電位を適用して、繊維が光伝導体１０の表面に接触して変形する度合いを増大し、高い清掃効率を得ることができる。
【００１８】
次に、本発明に係る第二の実施について説明する。図６は、本実施形態にかかるブラシを示す斜視図であり、図７は、このブラシを図６の右手方向から見た図である。これは、ＰＶＤＦ共重合物質で被覆された、静電ブラシの導電性ブラシ繊維を含む。この後、この共重合物質に極性を付与することにより所望の静電界／電位効果が得られる。図６および図７に示すように、導電性繊維コア９１をＰＶＤＦ共重合体９２で包囲し、矢印方向Ｐに分極する。ＰＶＤＦは、ブラシの繊維９０が清掃中の光伝導体１０に接触して撓み、光伝導体１０から除去される電荷とは反対の極性の正味表面電荷が生じるように分極される。続いて、繊維が反対方向に反れると、トナー粒子の電荷と同じ正味電荷極性がブラシ繊維に生じる。バイモダル（即ち二つの電荷極性を有する）トナーの清掃のために、反対方向に分極された繊維を含む混成ブラシとして構成してもよい。
【００１９】
図８に示すように、ベルト１０は、ストリッピングローラ１８、テンションローラ２０、駆動ローラ２２の周囲に装着される。ローラ２２は、駆動チェーン等の適切な手段によってモータ２４に接続される。
【００２０】
ベルト１０は、一対のバネ（図示せず）によって緊張状態に保たれる。このバネによって、テンションローラ２０を所望の弾力で光伝導性ベルト１０に弾力的に押し当てる。ストリッピングローラ１８およびテンションローラ２０は共に回転可能に取付けられる。これらのローラはアイドラであり、光伝導性ベルト１０が矢印１６方向に移動すると、自由に回転する。
【００２１】
図８において、まずベルト１０の一部が充電ステーションＡを通過する。充電ステーションＡでは、総括的に参照番号２５で示すコロナ装置がベルト１０の層１４を充電して、比較的高い、実質的に均一な負の電位にする。光伝導性ベルト１０を負に充電する好適なコロナ生成装置は、導電性シールド２６と、コロナワイヤ２７とを有する。コロナワイヤ２７は、電気絶縁層２８で被覆される。この電気絶縁層２８の厚みにより、交流電圧をコロナワイヤに適用する際に、正味直流コロナ電流が妨害される。適切な直流バイアスを導電性シールド２６に適用すると、光受容体ベルトが露光ステーションＢを通過する際に、適切な電荷が光受容体ベルトに適用される。露光ステーションＢでは、透明のプラテン３２上に原稿３０を下向きに配置する。原稿３０から反射された光線は像を形成する。この像はレンズ３６を通過する。光像を光受容体ベルトの充電部分に投影して、その場所の電荷を選択的に放散する。これによって、原稿３０内の情報領域に対応する静電気潜像がベルトに記録される。
【００２２】
その後、ベルト１０は、静電気潜像を現像ステーションＣに進める。現像ステーションＣでは、磁気ブラシ現像ローラ３８が現像混合物（トナーとキャリアの細粒）を静電気潜像に接触させる。すると、潜像はキャリア細粒からトナー粒子を誘引し、光受容体ベルト上にトナー粉像が形成される。
【００２３】
ベルト１０は、トナー粉像を転写ステーションＤに進める。転写ステーションＤでは、支持物質シート４０を移動してトナー粉像に接触させる。支持物質シートは、シート供給装置４２によって転写ステーションＤに進められる。シート供給装置４２は、スタック４６の上側のシートに接触する供給ロール４４を含むことが好適である。供給ロール４４が回転すると、スタック４６中の最上シートがチュート４８に送られる。チュート４８は、現像されたベルト上のトナー粉像が転写ステーションＤにおいて支持物質シートに触れるように、一定時間の順番（トナー順番）で、支持物質シートをベルト１０に案内する。
【００２４】
転写ステーションＤはコロナ生成装置５０を含む。この装置は、適切な極性のイオンをシート４０裏側にスプレーする。これによって、トナー粉像が光伝導性ベルト１０からシート４０に誘引される。転写後、シートは矢印５２方向に移動を続けてコンベヤ（図示せず）に搭載される。コンベヤは、シートを融着ステーションＥに進める。
【００２５】
融着ステーションＥは、総括的に参照番号５４で示すフューザアセンブリを含む。このアセンブリ５４によって、転写されたトナー粉像をシート４０に固着する。フューザアセンブリ５４は、バックアップローラ５８と、フューザローラ５６に接触したトナー粉像に圧力結合できる加熱フューザローラ５６を含むことが好適である。この方法で、トナー粉像がシート４０に付着される。融着後、チュート６０に沿って、シート４０が回収トレイ６２に送られ、オペレータが印刷機からシートを取り出す。
【００２６】
清掃前ダイコロトロン（ｄｉｃｏｒｏｔｒｏｎ）６３を設け、このダイコロトロン６３の正電荷に残留トナーや汚染物質を露出する。これにより、適切にバイアスされた清掃ロール（後に説明）が、汚染トナーや汚染物質をより効果的に除去する。
【００２７】
清掃ステーションＦでは、トナーや汚染物質等の残留粒子、または紙繊維等の残骸を能動的静電清掃ブラシ８０によって光受容体表面から除去する。このブラシ８０は、可撓性ゼロモルフブラシ繊維８２中の圧電効果によって自己バイアスされている。図４に示すように撓むことによって、ゼロモルフ強磁性ポリマ繊維に生じる正味表面電荷により、負に帯電されたトナー粒子がベルト１０上面からブラシ繊維に誘引される。
【００２８】
除去構成８９を設けて残留粒子をブラシ繊維８２から継続的に除去するため、繊維は引き続き効果的に粒子をベルト１０から除去できる。ブラシ繊維８２が除去構成８９に接触して反対方向に撓むと、各繊維は負の正味表面電荷を呈する。この負のブラシ繊維表面電荷により、繊維に付着した負に帯電されたトナー粒子がはじかれる。
【００２９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、可撓性圧電繊維を有する静電清掃ブラシを用いることにより、粒子除去にかかる給電を不要とし、電荷保持表面からトナーを効果的に分離することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  従来の圧電性シートの概略構成を示す斜視図である。
【図２】  従来のバイモルフ電子写真シートの一例を示す側面図である。
【図３】  従来のバイモルフ電子写真シートの一例を示す側面図である。
【図４】  本発明の実施形態にかかる静電清掃ブラシによる残存粒子の除去を示す説明図である。
【図５】  本発明の第一の実施形態にかかるＰＶＤＦ静電清掃ブラシを示す図である。
【図６】  本発明の第二の実施形態にかかるＰＶＤＦ共重合体被覆を用いた静電清掃ブラシを示す斜視図である。
【図７】  図６に示す本発明の第二の実施形態にかかるＰＶＤＦ共重合体被覆を用いた静電清掃ブラシを図６の右方向から見た図である。
【図８】  本発明の実施形態にかかる能動的静電ブラシを装着した電子写真印刷機械の概略構成図である。
【符号の説明】
１０  光伝導性ベルト（光伝導体）、１１  導電性基板、１２  電荷生成層、１４  電荷支持層、１８  ストリッピングローラ、２０  テンションローラ、２２  駆動ローラ、２４  モータ、２５  コロナ装置、２６  導電性シールド、２７  コロナワイヤ、２８  電気絶縁層、３０  原稿、３２  プラテン、３６  レンズ、３８  磁気ブラシ現像ローラ、４０  支持物質シート、４２  シート供給装置、４６  スタック、４８，６０  チュート、５０  コロナ生成装置、５４  フューザアセンブリ、６２  回収トレイ、６３  清掃前ダイコロトロン、８０  能動的静電清掃ブラシ、８１  ハブ、８２  繊維、８９  フリッカバー、９１  繊維コア、９２  ＰＶＤＦ共重合体。
【図１】
0004108892.tif 000002
【図２】
0004108892.tif 000003
【図３】
0004108892.tif 000004
【図４】
0004108892.tif 000005
【図５】
0004108892.tif 000006
【図６】
0004108892.tif 000007
【図７】
0004108892.tif 000008
【図８】
0004108892.tif 000009