JPH08335017A

JPH08335017A - 非回転収縮型清掃ブラシ

Info

Publication number: JPH08335017A
Application number: JP8133209A
Authority: JP
Inventors: Bruce E Thayer; イーセイアーブルース; G Gerbasi Dennis; ジーガーバシデニス; Clark V Lange; ヴィーラングクラーク; E Auty Ronald; イーオーティーロナルド
Original assignee: Xerox Corp
Current assignee: Xerox Corp
Priority date: 1995-06-07
Filing date: 1996-05-28
Publication date: 1996-12-17
Also published as: EP0747788A2; US5655203A; BR9602654A; EP0747788A3; CA2174262C; CA2174262A1

Abstract

(57)【要約】【課題】クリーナーブラシの変形を防止する。【解決手段】回転を停止し、接触領域から離れるよう
に清掃ブラシを収縮し、清掃ブラシの平坦部分、若しく
は、ボイドの発生を防ぎ、また、ブラシを収縮するとき
にこのブラシからトナーが発散するのを防止する装置及
び方法を提供する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、清掃装置に関す
る。特に、収縮（引っ込み）型の清掃ブラシにおけるト
ナーの発散と平坦部分を防止することに関する。

【０００２】

【従来の技術】ゼログラフィーのような静電写真の分野
では、電荷保持表面（つまり、光導電体、受光体、若し
くは、画像形成面）が、静電的に帯電され、複写すべき
原稿の光パターンに露光されて、このパターンに従って
選択的に放電される。この結果、この表面に帯電領域と
放電領域のパターンが生じ、原稿と一致する静電電荷パ
ターン（静電潜像）を形成する。この静電潜像は、細か
く分離されて静電的に引きつけられるようにした「トナ
ー」と呼ばれる粉末に接触させることによって現像され
る。トナーは表面の静電電荷によって画像領域上に保持
される。この結果、複写される原稿の光像と一致するト
ナー画像が作りだされる。その後、このトナー画像は基
板（例えば、紙）へ転送され、基板に固着された画像
は、複写すべき画像の永久的な記録を形成する。現像に
続き、電荷保持表面上に残された余分なトナーがその表
面から清掃される。この処理はよく知られており、原稿
からの光レンズ複写や、電気的に発生され或いは記憶さ
れた原稿から印刷を行うのに有用である。ここでは、帯
電表面は、様々な方法で像形状放電（imagewise discha
rge)され得る。電荷が電荷保持基板上に像形状付着され
ているイオン注入デバイスも同様に働く。

【０００３】画像を形成しているトナーの過重（prepon
derance)は、転送の間に、紙へ転送されることになる
が、いつでも、幾らかのトナーは電荷保持表面に残さ
れ、比較的高い静電力、および／又は、機械力によって
そこに保持される。更に、紙繊維、カオリン、および、
他の残骸は、電荷保持表面に引きつけられる傾向があ
る。表面に残っているトナーをそこから完全に清掃する
最適な作業が重要である。自動ゼログラフィー装置上で
利用される商業的に成功した清掃作業では、柔らい電気
的にバイアスされた導電繊維の剛毛を有するか、若しく
は、適当な摩擦電気特性を有した絶縁性の柔らかい剛毛
を有したａ−ブラシが利用されている。このブラシ繊維
は、表面から除去した粒子を保持する。脱調和ロール
は、清掃用ブラシ繊維からこれらの粒子を除去する１つ
の一般的な方法である。静電ブラシ・脱調和ロールクリ
ーナーがスタンバイ状態にあり、ブラシが静止状態にあ
るとき、ブラシは、ある時間後に、ブラシといずれかの
接触表面の間のニップ領域でセット状態となる。ブラシ
繊維はこうして変形し、ブラシに平坦部分を生じさせ
る。この平坦部分は、清掃能力を弱め、また、受光体の
動作品質に影響を与える。

【０００４】Ｙａｎｏ等に付与された米国特許第５，２
６０，７５４号は、画像形成装置に組み込まれた清掃装
置を開示する。この清掃装置は、受光体ドラム上に残っ
ているトナーをファーブラシによって除去し、除去され
たトナーを収集ロールによって収集する。清掃装置は、
ファーブラシを選択的に移動させ、光導電性ドラムと収
集ロールの両方に接触させ、且つ、接触を解除する。Ｏ
ｈｉｋｅ等に付与された米国特許第５，１７７，５５３
号は、画像形成システムの清掃装置におけるブラシの回
転を制御する方法を開示する。この方法では、ブラシ
は、画像形成作業が開始する前のウォーミングアップ周
期における所定時間だけ、このブラシと接触している受
光体とともに空転され、画像形成休止周期において、即
ち、受光体と清掃装置によって構成された新しいカート
リッジが画像形成システムに設定されたときに、回転が
休止している間に変形されていたブラシがそれらのもと
の形状に回復するようにしている。

【０００５】

【発明の実施の形態及び実施例】図１を参照する。この
図は、平坦部分を生じさせる脱調和ロールと接触してい
る従来のクリーナーブラシの正面図を示す。ブラシ２０
は、受光体１０の移動方向と反対方向に、矢印２５で示
された方向に回転する。脱調和ロール５０は、矢印５５
で示された方向に回転する。脱調和ロール５０は、払い
落とし作業でブラシ繊維３０と接触し、このブラシ繊維
３０からトナー粒子を除去する。現行では、静電ブラシ
脱調和ロールクリーナーがスタンバイモードにあり、ま
た、ブラシが静止している場合、ブラシ２０は、ある時
間後に、ブラシ２０といずれかの接触面（例えば、受光
体１０、脱調和ロール５０）の間のニップ領域でセット
状態となる。ブラシ繊維３０は変形し、ブラシ２０に平
坦部分４０を生じさせる。この平坦部分４０は清掃能力
を弱め、また、受光体の動作品質に影響を与える。本発
明は、クリーナーがスタンバイモードにあるときに、ブ
ラシ２０を受光体１０や脱調和ロール５０の接触領域か
ら収縮させる（図４参照）。スタンバイモードの間中、
ブラシ２０と接触領域の間の接触をなくすことにより、
ブラシ２０に平坦部分４０が発生してしまうのを防止す
る。また、この接触の除去により、清掃作業の間に接触
状態とされていた繊維のいずれかのセット状態が、少な
くとも部分的に、スタンバイモードの間に回復できるよ
うにするものでもある。

【０００６】静電ブラシ脱調和ロールクリーナーは、残
留トナー８０を、機械的な力と静電的な力の両方を用い
て受光体１０から除去することによって動作する。ブラ
シ２０上の繊維３０は、受光体／ブラシ１５のニップ領
域の受光体１０上の残留トナーと接触する。トナー８０
はその後ブラシによって脱調和ロール５０に送られ、ブ
ラシ２０は脱調和ニップ領域と接触する。クリーナーが
スタンバイ状態にあるとき、若しくは、機械が停止され
ているとき、ブラシ繊維３０は、ブラシ２０の周囲の接
触領域によって変形する。平坦部分４０は、ブラシが十
分に長い時間間隔の間静止している場合に発生する。ブ
ラシが再び回転すると、この平坦部分はゆっくりと消滅
する。平坦部分４０が十分に大きい場合には、受光体１
０の清掃機能と動作品質の両方に損害が生じ得る。変形
されたブラシ繊維が真っ直ぐな状態に戻るまでの回復時
間は、温度、相対湿度、繊維物質、および、応力履歴の
関数である。それ故、これらの状態に依存して繊維が完
全に回復することもあるし、また、いくらかの永久的な
変形が残ることもある。図２は、ブラシ軸の周囲で回転
する脱調和ロールによって生成された平坦部分の従来の
正面図である。ブラシによる清掃作業は、この清掃作業
の間に、受光体１０と接触するブラシ繊維３０の数に依
存する。清掃作業のために使用されるブラシ２０に平坦
部分４０が存在する場合、この受光体１０と接触するブ
ラシ繊維３０の数は減少される。この結果、ブラシ平坦
部分４０の領域では、受光体１０と接触するブラシ繊維
３０が減少することから、受光体１０からのトナーの除
去が効率的には行われない。平坦部分４０によって受光
体１０上にはドラッグトランジェント（drag transien
t) が生じ、これは受光体の動作品質に悪影響を及ぼ
す。

【０００７】続けて図２を参照する。ブラシ２０からの
圧縮力は、受光体１０と接触するブラシ繊維３０の数、
および、受光体１０に対するそれらの衝突にも依存す
る。ブラシ２０に平坦部分４０が存在する場合、受光体
１０と接触するブラシ繊維の数は減少し、ブラシ繊維３
０と受光体１０の間の衝突は局部的に減少する。ブラシ
平坦部分４０の領域は、ブラシ２０からの受光体１０上
の圧縮力を減少させる。受光体１０上における圧縮、若
しくは、法線力を減少させることにより、受光体１０上
のドラッグは減少する。このドラッグにおける減少、若
しくは、変更は、ドラッグ変化の大きさに依存して、ま
た、どの位高速にブラシ速度に依存してドラッグが変化
するかということに依存して、動作品質エラーを生じさ
せることがある。本発明では、ブラシ２０が、ブラシ平
坦部分４０が生じる領域（例えば、受光体、脱調和ロー
ル）から除去されている。ブラシ繊維３０と接触しない
ことから、ブラシの平坦部分は発生しない。平坦部分
は、ブラシと受光体の接触領域１５、ブラシと脱調和ロ
ールの領域、ブラシと払い落し棒の領域、若しくは、可
能ならばブラシとハウジングの領域、で生じ得る。従来
のブラシクリーナーでは、接触領域からブラシを除去
し、若しくは、収縮させることは、かなりのコストを要
するものであった。従来のクリーナーは比較的少数の可
動部分を有する。ここでは、ブラシ、オーガー、脱調和
ロールの各々が回転するが、これらは、ブラシ平坦部分
が発生し得る接触領域との関係では動かない。接触領域
からブラシを除去するためには、付加的なソレノイドと
モーターを付加しなければならない。

【０００８】マルチパスカラークリーナーは、接触領域
に関係して移動するクリーナー素子を有する。マルチパ
ス作業では、クリーナーは、画像が転送される後までは
受光体から除去されていなければならない。クリーナー
が除去されていない場合、クリーナーは未転送トナー画
像を除去する。ブラシクリーナーの場合、ブラシは受光
体から除去される。ブラシを受光体１０から除去するの
と同じメカニズムを使用することにより、ブラシの平坦
部分４０をコストをあまりかけずに除去することができ
る。ブラシがスタンバイ状態にあるとき、若しくは、機
械が停止されているとき、ブラシは受光体１０から外さ
れるべきである。ブラシが慎重に選択されたピボットポ
イントの周囲で回転する場合には、ブラシが受光体１０
から収縮されたときに接触領域が存在しないようにピボ
ットを位置決めすることにより、ハウジング、払い落と
し棒、脱調和ロールによる平坦部分を防止することがで
きる（図１０参照）。ブラシは、ピボットポイント周囲
で回転され、受光体から離れるように、また、脱調和ロ
ールから離れるように移動する。ピボットポイントは、
脱調和ロールに対する衝突における変化が、受光体に対
するブラシの衝突と位置における変化に関して最小とさ
れる。これは、ブラシを、脱調和ロール面に対するアー
クタンジェント上で脱調和ロールと接触させることによ
って達成される。

【０００９】平坦部分を防止するとともに、本発明は、
ブラシがセット状態となる速度を減少させる。清掃のた
めに使用されていないときに、全ブラシを接触面から収
縮させることができるようにすることにより、通常使用
の間にセット状態となったブラシ繊維を、そのセット状
態から回復させることができる。セット状態からの回復
は、ブラシの使用寿命を延ばす。短いパイル高さにとっ
て、これは特に重要である。パイル高さをより短くする
ことにより、ブラシ繊維はより堅固なものとなるが、こ
の堅固なブラシ繊維は、より大きな歪みによってより短
時間でセット状態となり、また、受光体上により大きな
圧縮力を付与してより高いドラッグ力を生じる。より小
さなブラシの繊維ストライクはまた、許容差と平坦部分
の存在によってより大きな影響を受ける。これら全ての
要因が、本発明ではブラシが接触しないようにそれを表
面から収縮させている理由である。通常は収縮機構を有
しないシングルパスブラシクリーナーも、本発明では、
ブラシ平坦部分を防止するよう収縮される。次に、図３
を参照する。この図は、収縮ピボットアームに取り付け
られたブラシとハウジングの正面図を示す。ピボットア
ーム６５は、受光体と脱調和ロール５０に接触したブラ
シを有する収縮ピボット６０の周囲を回転することがで
きる。収縮可能な清掃ブラシ周囲のブラシハウジング１
００は、トナーの発散が最小となるように、ブラシに対
して閉じたクリアランスを保持する。ブラシの収縮を可
能にするため、クリーナーハウジングは、ブラシととも
に、収縮するよう移動する。これは、クリーナーハウジ
ングをブラシベアリング９０を含んだエンドプレートに
取り付けることによって達成される。エンドプレート
は、その後、ブラシとハウジングを収縮させるために回
転するピボットアームに取り付けられる。ピボットアー
ムにより、ピボット６０に位置付けられた駆動シャフト
を通じて、ブラシ２０を簡単に駆動させることができ
る。

【００１０】使用にともなって、ブラシ直径は、受光体
と脱調和ロールとのニップにおける衝突によって生じた
ブラシ繊維のセット状態によって減少する。これは時間
と環境に依存する現象であり、この現象は、少なくとも
繊維を偏移させていた継続時間と同じ時間だけは継続し
ているような、繊維に偏移が生じさせない緩和時間間隔
中に、元に戻すことができる。この緩和時間間隔は、ブ
ラシ直径の減少を埋め合わせるには十分でなく、結局
は、受光体に衝突する繊維の多くは良好な清掃作業を行
うのには不十分なものとなり、ブラシは交換されねばな
らない。ブラシの使用寿命を延ばすため、受光体、およ
び、脱調和ロールに対する衝突を、（元のブラシ直径と
の関係で）ブラシの直径が減少するにつれて増加させる
ことができる。この衝突は、受光体に対する衝突が、常
に、脱調和ロールに対する衝突よりも小さくされている
ようにして、増加されるべきである。これは、脱調和ロ
ールと収縮ピボットを適切に位置付けることによって達
成される。ブラシの衝突の増加は、所定の複写カウント
間隔で、良好な清掃に必要とされるテック・レップ（te
ch rep) によって、若しくは、自動センサ装置（例え
ば、ブラシのサイズ、ブラシの圧縮力、ブラシの電流
等）を通じて、行うことができる。

【００１１】次に、図５、図６、図７を参照する。調整
可能な衝突特性を有したブラシ収縮装置を使用する場
合、ブラシ直径におけるブラシセット誘導減少を補償す
ることが要求される前は、ブラシの衝突におけるどのよ
うな増加をも防止することが所望される。カム駆動型の
収縮装置を使用する場合、カムは、ブラシ寿命の終了時
において所望される最も高いレベルにまでその衝突を増
加させることができなければならない。このようなカム
の最も簡単な動作は、図５に示されているように、収縮
および係合の各サイクルにおいてカムを完全に回転させ
るものである。これは、各収縮サイクルにおいて、最大
の衝突を通じてブラシを循環させる。これはブラシセッ
トを加速させ、ブラシの寿命を減少させ、また、調整可
能な衝突特性という目的を挫折させる。収縮サイクル毎
に衝突が増加するのを防ぐため、カムは収縮の際に逆転
され得る。可逆モータ駆動装置を使用して、カム１１０
を矢印１１１、１１２によって示されているように回転
させることができる。他の方法は多重位置カム１２０を
使用するものである。多重位置カムは、図６に等大で示
されているように、カム１２０が異なる位置にあるとき
異なる量の衝突を生み出す。使用するカム１２０は、自
動的に、若しくは、技術例によって、変更され得る。

【００１２】次に、図７を参照する。この図は、衝突を
変更するための第３の方法を示すものであり、衝突を制
御するカム１３０の一部に圧縮物質を使用するものであ
る。カムの圧縮物質部分１３１は、ブラシ繊維３０のセ
ット特性が整合するよう選択されており、この結果、ブ
ラシ繊維３０がセットされたときにカムもまたセットさ
れ、ブラシの直径が減少するのと同じ速度でブラシの衝
突が増加し得るようにしている。カムの圧縮物質部分１
３１は、ウレタン、ナイロン、若しくは、他のプラスチ
ックを含む。カム物質１３２の残りの部分は、金属、若
しくは、デルリン（delrin) 、ポリカーボネート、ナイ
ロン、アセタール、若しくは、他のものを含む。これら
全ての方法において、クリーナーブラシは、ブラシの直
径が減少するまでは衝突を増加させることはない。次
に、図８〜１０を参照する。これらの図は、二重清掃ブ
ラシを用いた本発明の使用を示す。二重静電ブラシクリ
ーナーは、クリーナーハウジング１５０に２つのブラシ
２０、２２を備える。各ブラシ２０、２２は、それぞ
れ、（この場合には）受光体１０の移動方向の矢印に対
して、矢印２５、２４で示すような方向に回転する。ブ
ラシの繊維３０、３２は、ブラシ２０、２２が回転する
ときに受光体１０からトナー８０を除去する。トナー８
０は、偏移されたロールの表面へトナーをブラシ繊維か
ら静電的に引きつけることによって除去される。脱調和
ロール５０、５２は、ぞれぞれ、矢印５５、５４で示さ
れた清掃ブラシ２０、２２と同じ方向に回転する。スク
レーパブレード１６０、１６２は、脱調和ロール５５、
５４に付着しているトナー粒子８０を除去する。清掃装
置が３時、若しくは、９時の位置にあるとき、トナー粒
子８０は廃棄用ボトル容器１９０に重力によって落ちて
いく。可撓性シール１８０、１８２は、トナー粒子が受
光体表面上に落ちるのを防止する。

【００１３】続けて図８〜９を参照する。カラーコピ
ー、若しくは、カラー印刷のようなマルチパス作業の
間、本発明の収縮された清掃ブラシは静止した状態で保
持され、収縮された清掃ブラシを回転させることによっ
て生じた不所望なトナーの発散によって、受光体１０、
若しくは、機械が汚染されないようにする。マルチパス
作業では、清掃素子は、画像が転送される後までは収縮
されていなければならない（受光体１０と接触してはな
らない）。清掃素子が収縮されていなければ、クリーナ
ーは未転送のトナー層を除去してしまう。収縮時に、清
掃ブラシが回転したままとされている場合には、スピン
動作によって引き起こされたトナーの発散は受光体１０
上に収集され、不所望な画像を作りだす（図９参照）。
受光体１０から収縮された直後にブラシ２０の回転（つ
まり、スピン動作）を停止することにより、ブラシ２０
から受光体１０へ、若しくは、機械の中へ、送られる発
散はほとんど、若しくは、全く存在しない。クリーナー
が係合されている場合（受光体１０と接触している場
合）には、通常のブラシ回転が発生する。ブラシ２０と
脱調和ロール５０の回転は、クラッチによって制御され
る。クラッチを係合させることによって、ブラシ２０と
脱調和ロール５０のシャフトが回転駆動シャフトに接続
される。クラッチを解除することにより、この接続は解
除され、ブラシ２０と脱調和ロール５０は自由にスピン
することができる。システムの摩擦が回転を停止させ
る。摩擦は、ベアリング摩擦、清掃・脱調和ニップにお
けるブラシ偏移（これはブラシが収縮されたときに減少
する）、ブラシの端部及び脱調和ロール上で擦れている
シールによって、および、脱調和ロールの表面を引っ掻
いている脱調和ブレード１６０によって、提供される。
脱調和ブレード１６０は、摩擦力が最も大きい素子であ
り、ブレーキとして働く。これらの摩擦力の全てが組み
合わさって、ブラシ２０と脱調和ロール５０の回転を理
想的な短い時間で停止させることになり、問題は生じな
い。しかしながら、このようなことは滅多に起こらない
が、もしこのような動作が行われないときは、回転をよ
り素早く停止させるために付加的な摩擦ドラッグがシス
テムに付加される。

【００１４】クラッチによって支配される二重（若しく
は、それ以上）のブラシシステムにおける本発明の実施
例には、全てのブラシの回転を同時に制御することが含
まれる。本発明のこの実施例では、受光体１０の表面に
係合する第１のブラシ２０が回転を開始する。この第１
のブラシ２０は、第２の（つまり、残りの）ブラシ２２
がいつ回転を開始するかを決定する。収縮時には、受光
体１０から収縮する最後のブラシが回転を停止させる。
最後のブラシが回転を停止すると、残りのブラシも回転
を停止する。図８は、清掃作業の間に受光体１０と係合
される二重清掃ブラシ２０、２２を示す。この場合、清
掃ブラシは受光体と反対の方向に回転している。図９
は、収縮された清掃ブラシを示し、また、マルチパスカ
ラー作業の間、清掃ブラシが回転されたままとされたと
きのトナーの発散を示す。隣接する表面と接触すること
によって、および、遠心力によって、清掃ブラシが回転
し続けた場合、清掃ブラシからのトナーの発散は不可避
的である。繊維は、清掃ブラシハウジング、脱調和ロー
ル、シール、払い落とし棒との接触から回復したとき
に、トナーを「払い落とす」。図１０は、回転していな
い収縮された二重清掃ブラシを示す。回転していない清
掃ブラシにより、トナーの発散はかなり減少する。

【図面の簡単な説明】

【図１】脱調和ロール、及び、平坦部分を生じている受
光体と接触状態にあるクリーナーブラシの正面図。

【図２】ブラシ軸の周囲で回転する脱調和ロールによっ
て生成された平坦部分の正面図。

【図３】収縮ピボットアームに取り付けられたブラシと
ハウジングの正面図であり、前記ピボットアームは、受
光体と脱調和ロールと接触状態にあるブラシとともにピ
ボットの周囲を回転することができる。

【図４】受光体と脱調和ロールから解除された本発明の
クリーナーの正面図。

【図５】本発明のカム反転の略図。

【図６】代替実施例の略図であり、ここでは、カムは一
方向にのみ回転する。

【図７】代替実施例の略図であり、ここでは、衝突を増
加させるためにカム物質の大きさが変化する。

【図８】通常の清掃作業の間に受光体と係合される二重
静電ブラシクリーナーの正面図。

【図９】マルチパス動作の間に収縮される二重ブラシク
リーナーの正面図であり、ここでは、受光体上へのトナ
ーの発散が回転するブラシによって発生している。

【図１０】回転していない、収縮された、二重ブラシク
リーナーの本発明の実施例の正面図。

【符号の説明】

１０受光体２０ブラシ３０ブラシ繊維４０平坦部分５０脱調和ロール６０収縮ピボット６５ピボットアーム８０残留トナー９０ブラシベアリング１００ブラシハウジング１１０カム１２０多重位置カム１３１圧縮物質部分１３２カム物質１５０クリーナーハウジング１６０ブレード１６２ブレード１８０可撓性シール１８２可撓性シール

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者デニスジーガーバシアメリカ合衆国ニューヨーク州 14580 ウェブスターガーデンレーン 938 (72)発明者クラークヴィーラングアメリカ合衆国ニューヨーク州 14519 オンタリオタマラックレーン 7667 (72)発明者ロナルドイーオーティーアメリカ合衆国ニューヨーク州 14609 ロチェスタージェロルドストリート 192

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】表面から粒子を除去する清掃サブシステ
ムを有した印刷機における装置であって、該装置は、動
作モードと非動作モードを有し、前記表面から粒子を除去する変形可能部材と、この変形可能部材と接触する接触部材と、前記変形可能部材を動かして前記接触部材に接触させ、
および、接触を解除して、前記変形可能部材上の平坦領
域の変形を防止する手段と、を備えることを特徴とする
装置。
【請求項２】ある部材と接触している回転可能な変形
可能部材を用いて、清掃サブシステムを有した静電写真
機において、表面から粒子を除去する方法であって、清掃サブシステムの動作を停止し、変形可能部材の回転を停止し、前記回転可能な変形可能部材をピボットの周囲で収縮さ
せ、前記部材との接触を解除し、共通領域におけるそれ
らの間の接触を実質的な時間間隔の間防ぐようにして、
前記回転可能な変形部材上に平坦領域が形成されるのを
防止する、ことを特徴とする方法。