JPH117229A - 表面から粒子を除去する装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 静電転写式プリンタやコピー機の撮像面を効
率的にクリーニングする装置を提供する。 【解決手段】 一次クリーナとして、撮像表面１１に対
しわずかの隙間をもって配置された捕集ロール２１０を
用いる。超音波クリーニング補助装置２２０を捕集ロー
ル２１０の真向かい側に設ける。超音波振動により撮像
表面１１からトナー２３０を遊離させ、バイアスされた
捕集ロール２１０によってトナー２３０を誘引する。捕
集ロール２１０では表面１１からきれいに除くことはで
きなかった残留トナーは、回転するバイアスされた電導
性ブラシ２００によって表面１１から除去される。ブラ
シは二次クリーナーである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、広くは静電転写式
プリンタやコピー機に関し、特に撮像面から粒子を除去
するクリーニング装置に関する。

【０００２】

【従来の技術および課題】静電転写式プリンタやコピー
機では多様なブラシクリーナを用いて撮像面をクリーニ
ングする。たとえば、ブラシからトナーを除去するのに
脱トナーロールを用いる小型二重式ＥＳＢ（静電気ブラ
シ）をクリーナとして用いることができる。別の撮像ク
リーナでは撮像表面から粒子を除去するのに、空気で脱
トナーする大型二重式ＥＳＢを用いる。小型二重式ＥＳ
ＢのＵＭＣ（単位製造コスト）は、大型または標準型の
二重式静電気ブラシクリーナの約三分の一と見積もられ
ている。しかし、小型ＥＳＢのコストの大部分は、ブラ
シと脱トナーとのコストに関連している。多重パス操作
の製品では、フォトレセプタ面にブラシを接触させたり
離したりするのに必要なメカニズムが更にコストを上昇
させる。大型または標準型ＥＳＢクリーナでは、ＵＭＣ
を構成する主要部分は、ブラシの脱トナーに必要な空気
流にかかわるシステムであり、これはクリーニングコス
トの５０％以上にも達する。

【０００３】リンドブラッド（Ｌｉｎｄｂｌａｄ）らの
米国特許第５，５７６，８２２号にはフォトレセプタベ
ルトの真向かいに配置された超音波変換器が開示されて
いる。この変換器は、表面に振動エネルギーを与えて表
面からトナー粒子を分離する。この変換器の位置は、ブ
ラシクリーナのクリーニング先端の真向かいである。こ
の超音波変換器を用いると、トナーが受像面に付着する
のが減少し、ブラシの操作時間が短くなり、使用電圧が
低くて済む。ブラシの操作時間が短くなり、使用電圧が
低くて済めば、ブラシ繊維の先端だけからトナーを捕集
すればよいので、ブラシの脱トナーが、より効果的に行
えることになる。

【０００４】ボニスロースキージュニア（Ｂｏｎｉｓｌ
ａｗｓｋｉ Ｊｒ．）の米国特許第５，５００，９６９
号には、超音波によって、フォトレセプタ面から飛び出
して粒子雲となったトナーや浮遊粒子を誘引する二重極
性の回転ロールが開示されている。粒子は、正逆（正
負）いずれに帯電したものであれ、回転ロールに誘引さ
れ、付着し、ロールの回転につれてスクレーパの刃でロ
ールから除去される。粒子は、スクレーパの刃でロール
表面から除かれると同時に廃粒子容器に捕集される。回
転ロールに誘引されなかった粒子はスポット式ブレード
でフォトレセプタ面から除去される。このクリーニング
装置は、フォトレセプタ面に接触しないので、クリーナ
とレセプタの寿命が延びる。

【０００５】ランゲ（Ｌａｎｇｅ）らの米国特許第５，
２５７，０７９号には、交流で電気的にバイアスをかけ
られたブラシクリーナを用いて、撮像面から放出された
粒子を除くことが開示されている。ここでは、撮像面の
粒子はコロナ発生装置で排出される。再沈着した粒子
は、撮像面の進行方向からみて、第一ブラシの上流側に
位置する第二クリーニングデバイスで更に除去される。
このデバイスは、絶縁ブラシのこともあるし、導電性ブ
ラシまたはブレードのこともある。

【０００６】リンドブラッド（Ｌｉｎｄｂｌａｄ）らの
米国特許第５，０３０，９９９号には、比較的高周波数
で作動するピエゾ電気変換器（ＰＺＴ）が開示されてい
る。これは、ある程度フレキシブルな撮像面の背側に取
り付けられ、所定の振幅で局所的振動を起こさせるもの
であり、撮像面クリーニング機能関連の静電気充放電式
クリーニング増強装置に密接に関連して配置される。こ
うして、残留トナーと浮遊粒子（以後簡単のためトナー
と称する）の流動化が行われ、トナーおよび撮像面の一
方または双方からの静電気放電が促進され、撮像面にト
ナーを付着させている機械的な力が解き放される。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の一態様に従え
ば、移動している表面から像を転写した後その表面から
粒子を除去する装置において、表面から粒子を除去する
際も含めて、表面と連続的に接触しないように配置され
ている、表面から粒子を除去する一次クリーニング部材
と、前記表面の裏側で、前記一次クリーニング部材の真
向かい側に配置される第一振動装置と、前記一次クリー
ニング部材から表面の移動方向下流側に配置される二次
クリーニング部材と、を備える装置が提供される。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明を用いることができる静電
転写式のカラー印刷機またはカラーコピー機を一般に理
解するには、米国特許第４，５９９，２８５号と第４，
６７９，９２９号とを参照するものとする。その開示内
容を本明細書に引用するが、これら特許には、多重パス
現像と単一パス転写を行う撮像プロセスで行われる画像
について記載されている。本発明のクリーニング法およ
びその装置は、静電気転写式のカラー印刷またはコピー
機に用いるのに特に好適であるが、以下の論議から明ら
かなように、広範囲の種類の装置にも等しく好適であ
り、本明細書に示す特定の態様に限定されるものではな
い。

【０００９】以下図面を参照するが、これらの図示は、
本発明の好ましい態様を説明するのが目的であり、本発
明を限定するものではない。図８に示されるイメージ再
生マシンに採用される多様な処理ステーションを、以下
簡単に説明する。

【００１０】本発明を用いると有利な利用法が得られる
イメージ再生マシンは、光導電性ベルト１０の形の電荷
保持部材を用いる。光導電性ベルト１０は、光導電性表
面と電導性かつ光透過性の基板とから構成され、帯電ス
テーションＡ、露光ステーションＢ、現像ステーション
Ｃ，転写ステーションＤ，定着ステーションＥおよびク
リーニングステーションＦを通過して運行するように配
置されている。ベルト１０は、矢印１６の方向に動き、
ベルト各部は、運行路に配設された種々の上記処理ステ
ーションを順次通過する。フォトレセプタベルト１０
は、複数のローラ１８，２０，２２の回りを運行する。
前者のローラーはフォトレセプタベルト１０に適切な張
力を賦与するにも用いられる。モータ２３は、ローラ２
０を回転し、ベルト１０を矢印１６の方向に進める。ロ
ーラ２０は、好適な手段、例えば、ベルト駆動でモータ
２３へ連結されている。

【００１１】更に図８を参照すると分かるように、ベル
ト１０の各部は、最初は帯電ステーションＡを通過す
る。帯電ステーションＡでは、参照数字２４で総称され
るコロナ発生装置、スコロトロン、コロトロンまたはジ
コロトロンによって、選択的に高く均一な正または負の
電位がベルト１０に荷電される。コロナ発生装置２４の
制御には、技術に周知の好適な制御ならどんな制御を用
いてもよい。

【００１２】次に、フォトレセプタ表面の帯電部が露出
ステーションＢを通過する。露出ステーションＢでは、
均一に帯電されたフォトレセプタ表面または電荷保持表
面１１が、入出力スキャン装置２５から発生されるレー
ザーベースの光で露光される。この露光によって、スキ
ャン装置（例えば、二水準のラスタアウトプットスキャ
ナ（ＲＯＳ））からの出力に対応して電荷保持表面の放
電が起きる。

【００１３】フォトレセプタは、最初ある電圧に荷電さ
れているが、ダーク減衰によって電圧レベルが低下す
る。露光ステーションＢで露光されると、全ての色のイ
メージ域に対して殆どゼロまたは接地電圧まで放電され
る。

【００１４】現像ステーションＣでは、参照数字３０で
総称される現像システムによって現像剤と静電潜像との
接触が行われる。現像システム３０は、第一現像器４
２、第二現像器４０、第三現像器３４、第四現像器３２
とから構成される。（しかし、この現像器数字は色の数
に比例して増加したり減少したりする。ここでは、四色
を考えているので四個の現像器ハウジングがある。）第
一現像器４２は、ドナーロール４７と、磁気ローラ４８
と、現像剤４６とを含むハウジングを備える。第二現像
器４０は、ドナーロール４３と、磁気ローラ４４と、現
像剤４５とを含むハウジングを備える。第三現像器３４
は、ドナーロール３７と、磁気ローラ３８と、現像剤３
９とを含むハウジングを備える。第四現像器３２は、ド
ナーロール３５と、磁気ローラ３６と、現像剤３３とを
含むハウジングを備える。磁気ローラ３６，３８，４
４，４８はそれぞれドナーロール３５，３７，４３，４
７にトナーを添着する。次に、ドナーロール３５，３
７，４３，４７が撮像表面１１にトナーを添着し、現像
する。注記するのは、現像ハウジング３２，３４，４
０，４２や後段のどんな現像ハウジングでも、前段の現
像器で形成された像を乱さないために掃気を行ってはな
らないことである。四つのハウジングには全て選択され
た色の現像剤３３，３９，４５，４６が収容されてい
る。電気バイアスは、現像器３２，３４，４０，４２に
電気的に連結された電源４１を経てかけられる。

【００１５】基板または支持材のシート５８は、給紙ト
レイ（図示せず）から転写ステーションＤに進む。シー
トはシートフィーダ（図示せず）で給紙トレイから供給
され、コロナ荷電装置６０を通過して転写ステーション
Ｄに進む。転写後、シートは、引き続いて矢印６２の方
向に運行し、定着ステーションＥに至る。

【００１６】定着ステーションＥには、参照数字６４で
総称される定着アセンブリが備えられ、転写されたトナ
ー粒子の像をシートに永久的に固定する。好ましくは、
定着アセンブリ６４には、加熱された定着ローラ６６
と、これに圧接するバックアップローラ６８とが備えら
れ、トナー粒子の像を定着ローラ６６と接触させて定着
する。このようにして、トナー粒子の像がシートに永久
的に固着される。

【００１７】定着後、コピーシートは受紙トレイ（図示
せず）あるいは最終ステーションに導かれ、冊子に綴じ
られたり、ホッチキス留めされたり、丁合して製本され
たりした後、オペレータがマシンからこれらを取り出
す。別法としては、シートを両面コピートレイ（図示せ
ず）に送ることもできる。この場合シートは、第二面に
コピーするために再び処理工程に戻される。第二面をコ
ピーするには、先端／後端の逆転と奇数番号シートの反
転とが一般には必要である。しかし、オーバーレイ情報
を、追加または第二の色情報の形で、上記シートの第一
面に所望する場合は、上記の先端／後端の逆転操作はい
らない。勿論、両面コピーやオーバーレイコピーを行う
場合のシートの戻しは、手差し操作で行っても差し支え
ない。各コピーが終了後にフォトレセプタベルト１０の
上に残存している残留トナー粒子や浮遊粒子は、クリー
ニング装置７０のブラシやブレードや他の形式のクリー
ナを用いるクリーニングステーションＦで除去すること
ができる。クリーニング装置７０の上流側には、クリー
ニング前処理用コロトロン１６０が配置される。

【００１８】さて、図１を参照する。図１は、主クリー
ナとして用いるバイアスされた捕集ロールの概略立面図
である。クリーニング前処理用のコロトロン１６０は、
バイアスされた捕集ロール２１０からフォトレセプタ１
０の運行の方向（矢印１６で示される）の上流側に配置
される。本発明は、トナー粒子の摩擦帯電特性に応じ
て、負のクリーニング前処理にも正のクリーニング前処
理にも共に適用可能である。バイアスされた捕集ロール
２１０は、フォトレセプタの表面１１と接しないように
配置されている。本発明では、捕集ロール２１０とフォ
トレセプタ表面１１との間隔は、約０．００５インチ〜
約０．０１２インチ（約０．１３〜０．３１ｍｍ）の範
囲である。この間隙では、超音波チップスピードは、８
８０〜１，５００ｍｍ／秒の範囲となる。捕集ロールと
フォトレセプタとの間隙は、本発明ではこれより大きく
することも可能ではあるが、超音波チップスピードを速
くすることが必要となり、チップスピードを速くすれ
ば、約２，０００ｍｍ／秒でフォトレセプタに損傷が起
こるおそれがある。別法としては、間隔の誤差許容度を
製作上維持できるならば、これより小さい間隙（大きな
間隙よりも超音波チップスピードは遅くなる）も可能で
ある。

【００１９】引き続いて図１を参照する。超音波クリー
ニング補助装置（ＵＣＡ）２２０が、捕集ロール２１０
からフォトレセプタ１０の真向かい側に配置され、この
装置は、像の転写後にフォトレセプタ表面１１に残存し
ている粒子が空中浮揚（分離浮遊）することを補助す
る。ＵＣＡ２２０は、垂直運動し、フォトレセプタ１０
と接したり離れたりする。バイアスされた電導性ブラシ
２００が、バイアスされた捕集ロール２１０の、矢印１
６で示されるフォトレセプタの運行方向下流側に配置さ
れる。トナー粒子２３０は、ブレード２５０によって捕
集ロール２１０から掻き取られ、捕集トナー溜２４０に
中に捕集される。（実験には金属製ブレードをスクレー
パーブレードとして用いた。）捕集トナー溜２４０に
は、トナー粒子２３０を系外に輸送するために抜き出し
管２５０を設けてもよい。

【００２０】引き続いて図１を参照する。主クリーナの
捕集ロール２１０によって、負に帯電した残留トナーの
大部分はフォトレセプタ表面１１から除かれる。しか
し、捕集ロール２１０でクリーニングが行われた後も、
少量の残留トナー２３２はフォトレセプタ表面１１に残
るおそれがある。負のクリーニング前処理の場合は、ト
ナー２３２も表１に示すように負に帯電している。この
負に帯電のトナーは正にバイアスされているブラシで効
果的にクリーニングされる。

【００２１】クリーニング前処理を行わない別の態様も
ある（たとえば、図１のクリーニング前処理装置を取り
外してしまう場合である）。この場合、残留トナー２３
２は、正と負に帯電したトナーが等量存在する双極性と
なるか、あるいは負に帯電したトナーよりも正に帯電し
たトナーが少し多いものとなろう。一見、このトナーを
正にバイアスされたブラシできれいに除くのは困難のよ
うに思える。しかし、実験結果の示すことによると、摩
擦電気が負のトナー、正に帯電したトナーも、正のブラ
シでクリーニングできるということである。ただし条件
として、「電荷密度が０．５ｆＣ／μｍ未満、かつトナ
ー質量密度が０．１ｍｇ／ｃｍ²未満」が必要である。
転写後のトナー電荷の測定を全てのマシンについて行っ
たところでは、正のトナーは０．５ｆＣ／μｍ未満であ
る。負の摩擦電気を有するトナーは正の電荷を受容し難
いからである。米国特許出願第０８／６２２、９７８号
を参考文献として引用する。これには、正に帯電したト
ナーが正にバイアスされたブラシで除かれる現象が開示
されている。

【００２２】クリーナの機能は、以下の通りである。ト
ナーは、負のクリーニング前処理が行われた後なので、
図２に示すように実質的に完全に負に帯電している。図
２のグラフの水平軸は、トナー粒子に帯電している電荷
（Ｑ）のトナー粒子の直径（Ｄ）に対する比、Ｑ／Ｄを
示す。電荷（Ｑ）と直径（Ｄ）の単位はそれぞれフェム
トクーロン（ｆＣ）とμｍである。グラフの垂直軸は、
特定のＱ／Ｄ比に対応する粒子数を示す。図２におい
て、グラフ曲線の大部分の領域は、負側にある。負のク
リーニング前処理１６０（図１参照）が行われたからで
ある。負に帯電したトナーは、ＵＣＡ２２０の攪拌作用
域に入るとフォトレセプタから解離される。負に帯電し
たトナーは図１に示すように正にバイアスされた捕集ロ
ール２１０に捕獲される。本発明は、クリーニング前処
理が無くても操作可能であるが、図１のクリーニング前
処理を行うと、フォトレセプタから捕集ロールへのトナ
ーの移動が、より効率的に行われる。

【００２３】さて、図３を参照する。図３は本発明の別
の符号の電気でバイアスされた態様を示す。この場合の
トナー粒子は摩擦電気的には正であるので、捕集ロール
２１２とブラシ２０２のバイアスは負として、粒子２３
５と２３６とを除去する。このクリーニング装置では正
の予備クリーニング処理１６３を行って、トナー粒子の
捕集ロール２１２とブラシ２０２とへの誘導を強化す
る。しかし、このシステムもクリーニング前処理無しに
操作することが可能である。もっとも効率は低下する。

【００２４】本発明では、静電気式ブラシクリーニング
装置よりもクリーニング性能を、より強固にしつつ、か
つＵＭＣを低下させる目的のクリーナーを提供する。図
１では、本発明に用いられるＵＣＡは、バイアスされた
捕集ロール２１０の真向かいに配置される。本発明に用
いられる捕集ロールは、ＥＳＢ脱トナー用の脱トナーロ
ールと同じような電気特性を有する。

【００２５】捕集ロールの実効クリーニング能力は、実
験に基づき、添付の表１に示される。表１は、電圧約２
５０ボルトでバイアスした捕集ロールのクリーニング効
率％を示す。捕集ロールとフォトレセプタとの間の間隙
は、表１の実験結果では約６ミル（約０．１５ｍｍ）で
あった。表１は、捕集ロールの前後でのトナー質量とト
ナー電荷とを示す。ＤＭＡ（Ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ Ｍａ
ｓｓ ｄｅｎｓｉｔｙｐｅｒ Ａｒｅａ、単位面積当た
りの現像質量密度）が低い値と高い値を使った結果で
は、クリーニング効率は比較的等しい。したがってこの
ことは、ＵＣＡとバイアスされた捕集ロールとを組み合
わせた場合は、効率はインプット質量によらないことを
示している。表１に示されるように、無接触の捕集ロー
ルを用いて、転写されなかった像の粒子質量の約９３％
〜９４％を除くことが可能である。表面に残留する粒子
の残りの約６％〜７％は静電気式ブラシで除かれる。

【００２６】

【表１】 さて、図４を参照する。図４は本発明の別の態様を示す
もので、捕集ロールを二重に用いるクリーニング装置で
ある。この態様には、空中浮揚されたトナー３２０を捕
獲するために設けられた、バイアスされた２個の捕集ロ
ール３００，３１０と、ロール３００，３１０からトナ
ーを掻き取るスクレパーブレード３０１，３１０と、ト
ナー３２０を浮遊させる二個のホーン変換器または超音
波クリーニング補助装置（ＵＣＡ）３０５，３１５と、
廃トナーを廃トナー溜（図示せず）に輸送する抜き出し
管３０２，３１２とが備えられる。ＵＣＡ３０５，３１
５は、バイアスされた捕集ロール３００，３１０の真向
かいに配置される。捕集ロールの例としては、脱トナー
ロール（陽極酸化処理またはセラミック製）、金属製ロ
ール、電導性ガラス製ロール、電導性プラスチック製ロ
ールなどが挙げられる。

【００２７】引き続いて図４を参照する。図４には負の
クリーニング前処理を用いる本発明の態様の一つが示さ
れる。クリーニング前処理３３０によって、圧倒的に負
の電荷を有するトナー電荷分布が得られる。負に帯電し
たトナー粒子３２０は、第一捕集ロール３１０の、ＵＣ
Ａ３１５によって作り出された攪拌ゾーンに入ると、フ
ォトレセプタ１０から解離される。ＵＣＡによって空中
浮遊されたトナー３２０は、正にバイアスの捕集ロール
３１０に誘引される。第一捕集ロール３１０でクリーニ
ングが行われた後もフォトレセプタ１０に残存する少量
の残留トナー（ＲＭＡ₁）は、図４に示すように依然と
して負に帯電している。この残留トナーは、第二ＵＣＡ
３０５でフォトレセプタ表面１１から剥離され、正にバ
イアスされている第二捕集ロール３００で捕獲される。

【００２８】図４に示される本発明の態様が、−１０μ
Ａの強度のクリーニング前処理で実験された時のクリー
ニング効率は、表２に総括して示される。クリーナーへ
の入力値は「クリーナー入力」と記されている欄に示さ
れる。これらの結果は、ＤＭＡが高い値と低い値の場合
であることに注目されたい。第一捕集ロールでクリーニ
ングした後の結果は、「捕集ロール１の後」と記されて
いる欄に示される。第二捕集ロールでクリーニングした
後に検出された残留質量は、「捕集ロール２の後」と記
されている欄に示される。表２は、第一捕集ロールで入
力トナーの約９３％〜９４％がきれいに除去され、クリ
ーニング効率は入力の質量密度によらないことを示す。
したがって、第二捕集ロールが除去すべき、フォトレセ
プタ上に残留の負のトナー粒子は極く少量であり、これ
は、前述のように第二ＵＣＡで直ちに解離されて、第二
捕集ロールへ誘引される。

【００２９】

【表２】 予備クリーニングとバイアスの種類をそれぞれ変えた他
三例の実験結果は、表３〜表５に示される。図５は、こ
れら三つの実験的態様の中の一例を示す。この態様で
は、負の入力トナーを用いたが、第一捕集ロールのバイ
アスも負であった。負のクリーニング前処理バイアスと
して−１０μＡをトナーにかけた。この場合、負に帯電
した入力トナー３２０が、負バイアスの捕集ロールで表
面１１から除去された。図５の態様の結果は表３に示さ
れる。二つの値の入力質量密度（低と高）に対するクリ
ーニング効率は５０％未満である。クリーニング効率が
低いことは、予期されたものであった。トナーと捕集ロ
ール３５０とは共に負であるので、トナーが捕集ロール
３５０へ誘引されるのが制限されるからである。第一捕
集ロール３５０の後に残存するトナーの残留質量密度が
高いので、残存する残留トナーの大部分は、第二の無接
触式捕集ロール３００で除去しなければならない。実験
によれば（表３参照）、第二捕集ロール３００でクリー
ニングされた後にフォトレセプタ１０に残存する残留ト
ナーは約０．１ｍｇ／ｃｍ²以下であった。しかし、こ
の残留質量は、極めて高いので、クリーニング前処理の
極性とブラシバイアスの極性の相性が正しくないことを
示している。

【００３０】

【表３】 図６を参照する。図６は他の三つの実施例の中の第二例
を示す。この例では、トナー電荷の分布は、転写後のフ
ォトレセプタに残留するトナー電荷を模擬している。こ
れは、現像された像を交流だけで処理して得られる。得
られるトナー電荷分布は、ゼロ近傍に中心がくる傾向が
ある。これらの結果は表４に総括して示される（各表に
示されるＱ／Ｍ値は、トナー電荷の分布の中心を示して
いることに注意のこと）。表４では、クリーナへ入るト
ナーのＱ／Ｍ値は正の方へ偏っているので、トナー電荷
分布は正の側に偏移していることになる。これは、現像
されたトナーがＡＣだけで処理された場合にときどき起
こることである。第一捕集ロールを負にバイアスさせる
と、このバイアスによる極性によって二つのことが起こ
る。第一に、これによって正のトナー粒子が除去され
る。第二には、トナーに負の電荷が注入される。したが
って第一捕集ロールの後ではトナーは負に帯電する。表
４を観察すると、この電荷注入が起こっていることがわ
かる。たとえば、第一捕集ローラに入るトナーは、平均
電荷約＋４μＣ／ｇｍであり、第一捕集ローラの後では
−８μＣ／ｇｍである。これは実際のところ理想的な現
象である。第二捕集ロールの正のバイアスによって、こ
の残留トナーが極めて容易に除かれて、残存するのは、
約１０〜３０粒子／ｍｍ²の残留質量ＲＭＡ₂だからであ
る。

【００３１】

【表４】 実験で観察されたことは、第一捕集ローラの後の残留ト
ナー（ＲＭＡ₁）は、第一捕集ローラへ入る入力トナー
よりもきれいにするのが容易であるということである。
これは、 ＲＭＡ₁のフォトレセプタへの付着力は入力ト
ナーよりも小さいということを示唆する。しかし、これ
は、フォトレセプタから解離された後、フォトレセプタ
に戻るトナーの方が一般に、より除去し難いという考え
に反する。この事実は、電荷はトナー粒子の局部的な領
域に集中する傾向があるという「パッチ」理論に基づ
く。すなわち、帯電トナー粒子がフォトレセプタから一
旦解離された後では、表面の高電荷部分でフォトレセプ
タへ戻り、フォトレセプタへ付着し、より強固な静電気
結合をフォトレセプタと行うということである。いずれ
にしろ、見出されたことは、第一捕集ロールよりも多い
等価質量密度が第二捕集ロールによってきれいに除去さ
れるということである。信じられることは、超音波クリ
ーニングと共に電荷注入を行うと、この現象が起こると
いうことである。結論をいえば、表１に示される入力条
件では、二重の捕集ロールを有するクリーナーステーシ
ョンを通過した後では、フォトレセプタは本質的にきれ
いになっているということである。

【００３２】第三の実験を行った態様では、これも、転
写後の残留トナーを模擬し、捕集ロール３００と３１０
とを共に正にバイアスさせて行ったものである。これ
は、図７に示される。この実施例では、正バイアスの第
一捕集ロール３１０が負に帯電のトナーをきれいにし、
正帯電のトナーも少しはきれいにする。入力の質量密度
と平均トナー電荷は、表５の「クリーナー入口」の欄に
示される。この表が示すのは、電荷分布は比較的ゼロの
近くに中心があることである。第一捕集ロール３１０の
クリーニング効率は、二つの値の質量密度に対して約８
５％〜８８％である。第二捕集ロール３００は、第一捕
集ロール３１０でクリーニングされた後の残留トナーを
非常に減少させ、重量的には測定することができず、た
だ、フォトレセプタ表面のトナー粒子を数えて示せる程
度の範囲まで減少させる。効果的なクリーニングの許容
水準は３０粒子／ｍｍ²である。

【００３３】

【表５】 表６には、図４〜図７に示す捕集ロールについてクリー
ナーの入力値やクリーニング前処理の有無やバイアス極
性の相違などに基づく異なる態様のクリーニング結果が
総括されている。この表は、最も優れたクリーニング性
能が得られるのは、転写後、負の摩擦電気を有するトナ
ーが負に帯電され、捕集ロールのバイアスが二つとも正
であるケース１であるということを示す。極性がバイア
スされた捕集ロールは、紙詰まり後にフォトレセプタに
残る残留トナーを除くのに有効に作用する。このトナー
は、主として転写されなかった高質量密度のトナーであ
り、正にも負にも荷電することができる（ケース３とケ
ース４を参照）。ケース２の場合、摩擦電気が負のトナ
ーを負の予備クリーニングで処理し、第一ブラシに掛け
るバイアスが負の場合は、得られるクリーニング効率は
許容できないものである。この場合、クリーニング効率
または移送効率が極めて低く、所望の水準である３０粒
子／ｍｍ²にまで第二捕集ロールに入る質量密度を低下
させることは不可能である。

【００３４】

【表６】 さらに、摩擦電気が正のトナーの場合は、正のクリーニ
ング前処理を行い、二個の捕集ロールには負のバイアス
を掛けると、最も優れたクリーニング性能が得られる。
更にいえば、残留トナーをＡＣコロナ放電だけで処理
し、転写後のトナー電荷を模擬した場合、捕集ロールに
掛ける極性は負の時が最も優れている。

【００３５】図１〜図３に示される本発明の利点は、フ
ォトレセプタに接触しない主クリーニング部品にある。
二重ＥＳＢクリーナーと対照すると、本発明はブラシが
一本になった分だけ、フォトレセプタを磨耗、磨滅する
ことが少なくなる。また超音波を補助的に用いるので、
トナー質量密度が１．０ｍｇ／ｃｍ²以上と高くても、
フォトレセプタからトナーを即座に解離し、捕集ロール
に捕獲させることが可能である。このため、トナー密度
が高いもの、たとえば、比較標準のパッチトナーや紙詰
まり後にフォトレセプタに残されたトナーを単一パスで
きれいに除くことが可能である。現行の二重式ＥＳＢで
は、これら密度が高いトナーを除去するには、パス操作
が二回必要であるので、マシンのダウンタイムが増加
し、マシンの印刷効率が低下する。

【００３６】さらに、クリーナー寿命も、トナーをきれ
いに除く主ブラシを無くすことができたので長くなる。
静電気式ブラシクリーナでは、主ブラシがクリーニング
作用の大部分を行う。ブラシにトナーが一杯蓄積するの
で、主クリーナの寿命は短い。トナーがブラシに溜まる
と、クリーニングが十分できなくなり、ブラシの交換も
必要になってくる。さらに、このようにトナーがブラシ
に溜まると、クリーナ自体からトナーが放出される量も
増加する。本発明では捕集ロールが主クリーナとして働
くので、以上の欠陥は二つとも無くなる。本発明の捕集
ロールを用いると、クリーニングに要する部品数が少な
くなり、寿命も長くなるので、クリーニング性能が顕著
に改良され、クリーナーのコスト（ＵＭＣ）が顕著に低
下し、信頼性と保守性が改良される。

【００３７】クリーニング前処理は本発明では必須では
ないけれども、この処理を用いれば、捕集ロールの効率
が更に大きくなり、副ブラシの回転速度を遅くでき、磨
耗、磨滅が少なくなるので、良好なクリーニング装置が
得られる。

【００３８】本発明の内でも、主、副クリーニング部品
共にフォトレセプタ表面に接触しない捕集ロール（図４
〜図７を参照）である態様では、クリーニング部品がフ
ォトレセプタを磨耗させることはない。また、ブラシと
捕集ロールとを複合して用いる態様とも異なって、トナ
ーや添加剤をフォトレセプタへ擦りつけるブラシが無い
ので、フォトレセプタの薄膜化も減少する。ブラシクリ
ーナを用いると、脱トナーは１００％効率というわけで
はないので、トナーがブラシに溜まる。過剰のトナーが
あると、ブラシのクリーニング効率やブラシ寿命が低下
し、トナー排出量や保守量やクリーナーコストが増え
る。

【００３９】さらに、捕集ロールを二重に用いる態様で
は、各ロールは相手と接触しないので、表６のケース３
のように、捕集ロールに反対の極性のバイアスを掛ける
ことができる。

【００４０】さらに、本発明では、クリーニング効率が
フォトレセプタのトナー質量密度に無関係だから、フォ
トレセプタ上の高質量密度トナーも単一パスできれいに
除くことができる。紙詰まりが起きた場合は、フォトレ
セプタ上のトナーは、紙に転送されなかったトナーが全
部残留したものである。したがって、このトナーの質量
密度は極めて高いが、本発明では、単一パスでこれをき
れいに除去でき、印刷能力や印刷からの収入を低下させ
る多重パスを回避できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 正にバイアスされた捕集ロールと正にバイア
スされたクリーナブラシとを用いる本発明の概略立面図
である。

【図２】 クリーニング前処理後のトナーの電荷分布グ
ラフを表わす図である。

【図３】 負バイアスの捕集ロールと負バイアスのクリ
ーナーブラシとを用いる本発明の別の態様の概略立面図
である。

【図４】 クリーニング前処理を行い、正バイアスの捕
集ロールと正バイアスの補集ロールクリーナーを用いる
本発明の別の態様の概略立面図である。

【図５】 クリーニング前処理を行い、負バイアスの捕
集ロールと正バイアスの捕集ロールクリーナーとを用い
る本発明の別の態様の概略立面図である。

【図６】 クリーニング前処理を行わないで、負バイア
スの捕集ロールと正バイアスの捕集ロールクリーナーと
を用いる本発明の別の態様の概略立面図である。

【図７】 クリーニング前処理を行わないで、正バイア
スの捕集ロールを二重に用いる本発明の別の態様の概略
立面図である。

【図８】 本発明を用いる静電転写式印刷機の概略立面
図である。

【符号の説明】

１０ フォトレセプタベルト、１１ 撮像表面、１６
０，１６３，３３０ クリーニング前処理用コロトロ
ン、２００，２０２ ブラシ、２１０，２１２，３０
０，３１０，３５０ 捕集ロール、２２０、３０５，３
１５ 超音波クリーニング補助装置、２３０，２３２，
２３５，２３６，３２０ トナー粒子。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 移動している表面から像を転写した後そ
   の表面から粒子を除去する装置において、 表面から粒子を除去する際をも含めて、表面と連続的に
   接触しないように配置されている、表面から粒子を除去
   する一次クリーニング部材と、 前記表面の裏側で、前記一次クリーニング部材の真向か
   い側に配置される第一振動装置と、 前記一次クリーニング部材から表面の移動方向下流側に
   配置される二次クリーニング部材と、を備える移動して
   いる表面から粒子を除去する装置。