專利名稱：用于清潔電荷感生件的方法和系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及用于使光敏元件如感光鼓或感光帶之類充電的接觸電荷感生件。本發(fā)明對于電子照相設備如復印機、打印機、傳真機之類具有特殊的適用性。
慣用的電子照相設備如復印機、打印機、傳真機等，都包含一個如光敏元件(通常為感光鼓或感光帶形式)之類的成象表面。在成象表面周圍，按照同步時序安裝多種處理工位，以完成各種操作。這些處理工位可以包括用于使成象表面充電的工位，在該成象表面上形成靜電潛象的工位，使用通常稱之為調色劑的顯影劑使該靜電潛象顯影的工位，將所顯影的象從成象表面轉移到基片如紙上的工位，為轉印工位供紙的工位，清潔成象表面即清除成象面上殘余調色劑的工位，以及將轉印的顯影象定影在紙上的工位。
典型的復制操作包括讓成象表面如感光鼓充電，并將此充電表面暴露在被復制原稿象的明亮圖案下，同時根據(jù)原稿圖象有選擇地使該成象表面放電。從而在感光鼓表面上得到充電及放電區(qū)域的圖案，由此形成了與原搞象一致的靜電荷圖案或表電潛象。
通過讓此靜電潛象同以靜電力吸持在成象面上的細粉調色劑相接觸，使其被顯影。通過與感光鼓的旋轉同步，由對準輥向感光鼓供紙，在轉印裝置中調色劑象被轉印到基片如紙上。當紙的前緣靠在感光鼓上時，靜電力將兩者粘在一起，而且轉印裝置將調色劑象由感光鼓轉印到紙上。在轉印之后，將調色劑象定影以形成永久性記錄。
經(jīng)顯影，以及被顯影的象轉印到紙上之后，某些調色劑不可避免地會殘留在感光鼓上，而由靜電和/或Van der Wals力吸在其上。此外，其它一些污物如紙纖維、調色劑添加劑、高嶺土以及其它各種形式的碎屑，也會被吸附在保持電荷的表面上。
現(xiàn)代商品化的自動復印/復制機，均包括一個靜電攝影成象表面，可以是感光鼓或感光帶的形式。該成象表面以很高的速率按照同步的方式相對一些處理工位運動。靜電攝影成象表面的這種高速運動，需要在顯影時使用大量的調色劑。由于在轉印之后難以除掉殘留在成象表面上的剩余調色劑，致使調色劑的用量增加。
通常采用的使感光件的成象表面充電的一種類型的裝置，是電暈充電器，把它定位在與成象表面略微分開處，以將表面電荷加在成象表面上。一般說來，電暈充電裝置包括一個金屬絲電報和一個屏蔽電極，通常加一個4至8千伏數(shù)量級的比較高的電壓，以在成象表面上感生500至800伏的表面電位。電暈充電的充電效率比較低，這是因為來自金屬絲電極的大多數(shù)放電電流都流向屏蔽電極，只剩下總放電電流的少量百分比流向被充電的成象件。采用電暈放電的另外一個附帶缺點是產(chǎn)生能對健康構成危害的臭氧，并會污染環(huán)境。因此，當采用電暈充電器時，必需在靜電攝影設備所處的任何環(huán)境下安置過濾空氣系統(tǒng)。此外，由于圖象轉印成份的氧化作用和光敏表面的損壞，圖象會發(fā)生模糊。采用電暈充電器還有另外一個附帶缺點是，由于細小的塵埃受到金屬絲電極產(chǎn)生的靜電場吸引而使電極沾污，從而需要對金屬絲電極定期進行清潔和/或更換。
與電暈充電器有關的這些缺點，導致對電暈充電器實行更換，例如換成日本早期公開3-130，787中公開的接觸型電荷感生件。所公開的該系統(tǒng)包括一個接觸電荷感生件，它與電荷接受件例如感光鼓的表面保持接觸，從而在有利的比較低的電壓下使感光鼓充電。由于不會產(chǎn)生放電，故臭氧不會產(chǎn)生，并且避免在金屬絲電極上積聚灰塵。
如

圖1所示，現(xiàn)有技術的電照相設備，包括有感光鼓60和充電輥62形式的接觸電荷感生件，經(jīng)過導電彈簧61與比較低電壓的供電電源64相連接。該設備還包括清潔元件63，當螺旋形電磁線圈65受到激勵時，促使此清潔元件63與充電輥62的表面接觸。清潔元件63由毛氈或者合適的泡沫材料(如聚氨酯)或適合的合成橡膠(如乙烯-丙烯-二烯烴單體(EPDM)合成橡膠)制做。電磁線圈65能使清潔元件63作周期性運動至與充電輥62相接觸及斷開。
在操作過程中電磁線圈65通常是斷開的，以便銜鐵伸出電磁線圈65，并使清潔元件63與充電輥62分開(即不與其接觸)。在操作過程中調色劑和其它污物不可避免地要在充電輥62上面積聚如來自感光鼓60表面，從而使其電荷感生效率降低。此外，如調色劑和其它污物之類均趨于再沉積于感光鼓60之上，從而造成復印質量差。當電磁線圈65接通時，銜鐵被拉進電磁線圈中，牽動清潔元件63與充電輥62相接觸，而在充電輥62由于與感光鼓60摩擦嚙合而旋轉時，清除掉充電輥62上的調色劑和其它污物。
現(xiàn)有技術的另一種清潔元件，公開在日本早期公開3-101，768中。該清潔元件也是由毛氈或其它適合的材料制作的，如聚氨酯泡沫或者橡膠。
普通的充電輥62，如圖2A所示，通常包括一個導電的金屬芯65，它被一層彈性材料62a(如橡膠或合成樹脂)所包圍，而且表面層62b的厚度在約4至14微米的范圍內，硬度大于底層62a的硬度。
由于處在底層的彈性材料層62a是由不規(guī)則性表面形成的，如圖4所示，故與其形狀相符的外表面層62b也是不規(guī)則的。這種固有的不規(guī)則性外表面62b的特點在于具有凸起和凹進的表面外形，包括裂縫、凹槽等等，使其變得特別易于接收嵌入或者沉積的細分材料(如調色劑和其它污物)的積聚。調色劑是一種特別麻煩的污物，由于其粒度小到很容易滲進電荷感生件表面上的裂縫中，從而使調色劑傾向于在凹進部分積聚。
參見圖2B，盡管使用了現(xiàn)有技術的清潔元件，在充電輥旋轉時基本上是穩(wěn)定的，然而調色劑和其它污物(Tn)不可避免地要在充電輥62的非規(guī)則表面上的裂縫及凹槽中積聚和沉積。這種污物Tn趨于嵌入或者沉積在充電輥62和清潔元件62之間，如圖3所示，結果造成污物Tn在充電輥62表面上積聚。此外，污物Tn在清潔元件63和充電輥62之間的積聚會對充電輥62的表面產(chǎn)生摩擦，從而將振動有害地傳遞給光敏元件，結果使復印質量變差。經(jīng)過一段時間周期之后，所積聚的污物Tn使充電不均勻，從而造成復印質量顯著變壞。
現(xiàn)在參見圖5A及5B，充電輥62表面上具有如圖4所示不規(guī)則表面的區(qū)域70，已由已有技術的旋轉元件63進行過清潔。此表面的特點在于搭接區(qū)域71未能被已有技術的旋轉清潔元件63進行有效的清潔，這是由于清潔元件和旋轉元件兩者的非規(guī)則表面帶來其間的不良接觸。這是因為區(qū)域71處在區(qū)域70的＂陰影＂區(qū)，當它掃過旋轉元件63時無法被元件62＂看到＂。因此，如圖6A所示，即便在進行清潔之后，積聚的污物Tn將仍然嵌在表面上的裂縫和凹槽62c中。
某些現(xiàn)有技術已經(jīng)發(fā)展到能除去在被顯影象轉印到基片之后感光鼓上的調色劑和其它污物。例如可以參見日本專利早期公開60-134275。
本發(fā)明的目的在于提供能夠復制出具有改進象質圖象的電子照相設備。
本發(fā)明的另一個目的在于對直接接觸型電荷感生件的清潔進行改進。
本發(fā)明的再一個目的，是對用于電子照相成象設備的光敏元件充電的直接接觸型電荷感生件進行改進。
本發(fā)明的進一步目的，是從照相復制機或其它靜電成象設備的直接接觸型電荷感生件表面上更有效地清除積聚的調色劑和其它污物。
本發(fā)明更進一步的目的，在于延長直接接觸型電荷感生件的壽命。
本發(fā)明的附帶目的、優(yōu)點和其它性能，一部分將在隨后的敘述中闡明，一部分對具有普通技術的人員根據(jù)以下實例將變得明顯，或者可從本發(fā)明的實踐中學到。本發(fā)明的目的和優(yōu)點，可以象所附權利要求中特別指出的那樣來實現(xiàn)和獲得。
根據(jù)本發(fā)明，上述以及其它一些目的的實現(xiàn)，部分是靠一種電子照相設備，此設備包括有能在其上形成靜電荷的電荷接收件，為在此電荷接收件上面感生出電荷配備的感荷感生件，用于清潔電荷感生件的清潔元件，以及用于讓清潔元件和電荷感生件相互保持接觸同時在其間傳遞相對線性運動的裝置。
本發(fā)明的另一方面在于一種靜電成象設備，它包括，在其上形成靜電潛象的象旋轉的感光鼓之類的光敏元件，用于將調色劑傳送到該感光鼓的調色劑分配器，電荷感生件，以及將電荷感生件定位在與感光鼓直接面接觸的定位機構。電源的配置是為了在電荷感生件和感光鼓之間產(chǎn)生電場。該設備進一步還包括用于將基片(如紙)送進給感光鼓的裝置，以及用于將與潛象對應的調色劑顯影象從感光鼓轉印到紙上的裝置。根據(jù)本發(fā)明，包括一個清潔電荷感生件的清潔元件1以及用于使清潔元件和電荷感生件相互保持直接面銜接而同時在其間傳遞相對線性運動的裝置。
本發(fā)明的再一方面是一種靜電成象設備，包括一個感光鼓，其與清潔元件分開的距離大于位于兩者之間的電荷感生輥的直徑。提供這種手段是為了讓電荷感生輥能夠運動到不是同感光鼓就是同清潔元件直接接觸，但并不同時與電荷感生輥和感光鼓直接接觸。電荷感生輥和感光鼓之間，只有當其相互直接接觸時才產(chǎn)生電場；而且運動傳遞機構，只有當電荷感生輥和清潔元件彼此直接接觸時才在其間傳遞相對直線運動。
本發(fā)明還有另一個方面，在于一種電子照相設備，包括有感光鼓，電荷感生輥，清潔元件和運動傳遞機構，只有當感光鼓旋轉的一小部分時間，運動傳遞機構才在清潔元件和電荷感生輥之間傳遞基本上為軸向的相對運動。
本發(fā)明的進一步方面，在于一種清潔電荷感生輥的方法，它是通過讓清潔元件定位在與電荷感生件直接接觸，在清潔元件和電荷感生件之間產(chǎn)生基本上為軸向的運動同時，讓電荷感生件旋轉。
圖1為包含現(xiàn)有技術的清潔元件的成象設備局部示意圖。
圖2A為普通充電輥的截面圖。
圖2B為表示有污物積聚的充電輥示意圖。
圖3表示沉積在電荷感生件和清潔元件之間的污物。
圖4表示為什么在電荷感生件表面上趨于形成不規(guī)則性外形。
圖5A及5B表示采用現(xiàn)有技術的清潔元件時，由不均勻清潔造成的污染。
圖6A及6B分別表示現(xiàn)有技術以及在本發(fā)明中充電輥表面和積聚污染放大圖。
圖7為選用于本發(fā)明的一種類型的成象設備示意圖。
圖8A為包括本發(fā)明實施例的成象設備局部示意圖。
圖8B為圖8A中表示的實施例放大后的局部端面圖。
圖9表示清潔元件和充電輥之間最好的幾何關系。
圖10為包括本發(fā)明另一實施例的成象設備局部示意圖。
圖11A及11B表示本發(fā)明實施例的操作的時序圖。
圖12表示控制清潔元件往復運動用的外圍凹槽設計。
圖13為包括本發(fā)明另一實施例的成象設備局部示意圖。
圖14為包括本發(fā)明再一實施例的成象設備局部示意圖。
圖14A表示為什么清潔元件的長度可以小于充電輥的長度。
圖15A、15B及15C表示采用充電輥定位機構的本發(fā)明另一實施例。
圖16表示圖15A中本發(fā)明實施例操作的方框圖。
圖17表示圖16中微處理機控制功能的流程圖。
圖18表示圖15A中本發(fā)明實施例操作的時序圖。
圖19A、19B及19C、19D表示指向本發(fā)明另一實施例的成象設備部件。
本發(fā)明涉及一種電子照相設備，它包括電荷接收件、用于使電荷接收件充電的電荷感生件、從電荷感生件上面清除調色劑及其它污物用的清潔元件，以及用來維持清潔元件和電荷感生件相互接觸同時在其間傳遞相對直線運動的運動傳遞機構。本發(fā)明的清潔系統(tǒng)適用的電子照相設備是一種成象設備，這類典型的靜電成象設備，包括一個作為電荷接收件用的感光鼓和一個作為電荷感生件用的充電輥，如圖7所示。感光鼓1包括一個導電的基體和光電導層1a，例如有機光電導體、非晶硅、硒之類的光電導半導體層。由馬達、定時皮帶和轉輪機構(未表示)驅動，感光鼓1以予定的速度沿箭頭A所指的方向依次相對于許多圍繞轉動路程設置的處理工位旋轉。如在此使用的＂下游＂一詞是指沿著感光鼓1在處理方向上的位置，而＂上游＂一詞是指沿感光鼓1外圍在與處理方向相反方向上的位置。
繼續(xù)參見圖7，充電輥2在予定的壓力下一開始與感光鼓1的表面相接觸，并且沿箭頭B所指的方向隨感光鼓1的旋轉而旋轉。由外部電源供以V電壓的充電輥2使感光鼓1充電到具有大致均勻的電位，正電位或負電位。下游在工位9處，從原稿文獻反射的光線被反射經(jīng)過透鏡，并被投影到其上有選擇的均勻充有電荷的感光鼓1表面的充電部分。這種有選擇地分布在感光鼓1的外圍記錄了與原稿文獻中包含的信息部位相對應的靜電潛象。或者換一種方式，可以配備一臺激光器，根據(jù)儲存的電子信息以圖象的方式讓感光鼓1放電。
隨后感光鼓1向下游轉動和顯影工位6，在此處旋轉的磁性零件6a促使顯影劑(例如載體顆粒和調色劑)混合以與靜電潛象相接觸。調色劑顆粒受靜電潛象吸引離開載體粹粒，從而在感光鼓1表面上形成調色劑粉末的圖象。此顯影工位可以使用一種或多種顏色的顯影材料。
然后感光鼓1向下游轉動，而將顯過影的潛象送進到帶有環(huán)帶(未表示)的轉印工位7。在轉印工位7，支承材料片或者基片(例如復印紙片)P，由協(xié)同操作的對準輥13和壓力輥14送進到與顯影過的潛象接觸。調色劑粉末的象便從感光鼓1轉印到紙P上。在轉印之后，調色劑圖象便由熔化裝置(未表示)熔化在紙P上，而且紙P從環(huán)帶上分離并送給出料盤(示表示)。殘留在感光鼓1上的調色劑1在下游的清潔工位8被清除刮刀8a消除。感光鼓1上保留的任何電荷均由下游的放電單元(未表示)清除，然后感光鼓1準備好再次由充電輥2充電。
圖7中表示的設備，所利用的是充電輥2而不是電暈充電裝置，因而能夠避免其眾所周知的缺點。然而如前面指出的那樣，充電輥的缺點在于調色劑和其它污物在其表面上積聚。在圖7中，以元件M示意表示的本發(fā)明能夠面對和解決電荷感生件不規(guī)則表面上積聚的調色劑及其它污物不能有效地清除的現(xiàn)有技術問題，即通過在清潔元件和電荷感生件之間產(chǎn)生相對直線運動，最好是基本上為軸向的相對運動，以便有效地去除電荷感生件表面上嵌在地形為凹槽和裂縫中所積聚的調色劑及其污物。這就能使電荷感生件在長時間內保持不受調色劑和其它污物沾染，并能保證較高的復制質量。
電荷感生件和清潔元件之間的相對直線運動，可以通過利用能使充電輥產(chǎn)生直線運動的裝置和/或能使電荷感生件產(chǎn)生直線運動的裝置來建立。然而，最好是使電荷感生件沿其軸線方向保持固定，并且采用一種裝置使清潔元件在基本上沿軸向作往復運動。
本發(fā)明的一種實施例在圖8A及8B中，其中的感光鼓1是當充電輥2靠彈簧12推動靠近它而被該充電輥2充電的。充電輥2可以是普通的充電輥，包括金屬芯棒15和外圍的彈性層16，例如EPDM合成橡膠。金屬芯棒15以其兩端受軸承17可旋轉地支承。在此實施例中，充電輥2并不能自驅動，但靠與感光鼓1的摩擦接觸而轉動。感光鼓1的一端配有包括帶有予定圖形的外圍凹槽18的凸輪11。L形狀的支架21以其腿21a的下表面固定在清潔元件19上面1同時用作凸輪跟隨器的腿21b在凸輪11的外圍凹槽18中可滑動地嚙合?？梢耘鋫湟粋€導軌(未圖示)，以維持腿21b在外圍凹槽18中的位置。通過適當?shù)卦O計外圍凹槽18的圖形，當感光鼓1沿箭A所指方向旋轉時，凸輪11使其跟隨器21b作整周旋轉，從而使清潔元件19在箭頭C所指基本為軸向方向上作往復運動，于是在充電輥2和清潔元件19之間除了相對轉動之外，還產(chǎn)生了基本上沿軸向的相對運動。依靠充電輥2和清潔元件19之間產(chǎn)生的基本沿軸向的相對運動，便可從充電輥2非規(guī)則表面上的外形裂縫及凹槽中有效地清除調色劑和其它污物1從而可以防止其積聚，并在長時期內維持充電輥2不受調色劑及其它污物沾染，并且改進復制質量。
清潔元件19，可以由能夠從充電輥2的非規(guī)則表面上驅除調色劑及其它污物的任何適宜的材料制做。適宜的材料包括毛氈、海綿狀的材料或泡沫狀物(如聚氨酯)，以及適當硬度的彈性材料，如聚氨酯橡膠。
在圖8A及8B表示的實施例中，清潔元件19的運動是由外圍凹槽18的結構決定的。此實施例的長處在于其機構比較簡單利用凸輪11、外圍凹槽18和支架21來實現(xiàn)充電輥2和清潔元件19之間的相對直線運動。這種相對直線運動能夠避免調色劑和其它污物進入和/或在清潔元件19和充電輥2之間積聚，而傳統(tǒng)的清潔元件，如圖1中表示的那樣，并不能相對充電輥2產(chǎn)生相對直線運動，因而無法防止其進入和/或調色劑及其它污物的積聚。
一般說來，本發(fā)明中清潔元件的長度不小于同電荷接收件接觸或使其充電的電荷感生件那部分的長度，即電荷感生件的成象長度。因此，清潔元件在清潔過程中所處的長度應該足夠長，以致于至少會超過電荷感生件的兩端。最好使清潔元件的長度大于電荷感生件的成象長度，以便與電荷感生件的成象長度相接觸的那部分清潔元件總能保持不受調色劑及其它污物沾染。最好是清潔元件在清潔時所處的長度，總能使其超出電荷感生件的每一端之外。圖9中表示這樣一種最佳實施例，其中的清潔元件19超出了電荷感生件2的每一端。
參見圖8A和8B表示的實施例，清潔元件19基本上沿軸向的重復運動周期不同，即為非整數(shù)或與充電輥2的轉動周期不同步。最好是使清潔元件19基本沿軸向運動的重復速率大于充電輥2的轉動周期。本發(fā)明更為可取的情況是，充電輥2約轉一周對應于基本上沿軸向往復運動的清潔元件19約1.5到3.5個周期，最好對應于清潔元件19約2.5個軸向往復運動周期。
本發(fā)明還有一種可取的情況是，清潔元件沿一種基本為軸向的運動速度大于其沿相反方向上的運動速度，最好為1.5到2倍。按照這種方式可以得到更有效的清潔，視具體情況而定。
我們曾經(jīng)觀察到，當清潔元件在同旋轉的充電輥接觸而旋轉時，在感光鼓中可能產(chǎn)生振動，反過來可以影響到復制，如引起圖象模糊。圖16中表示的本發(fā)明實施例是作為圖8A和8B中表示的實施例的變更方案，它依靠離合器機構24能夠避免在感光鼓1中產(chǎn)生振動。圖10中的元件在功能上類似于圖8A中帶有相同編號的元件。根據(jù)圖10中本發(fā)明實施例，離合器24最好是一種電磁離合器，被定位在感光鼓1和凸輪11之間。在復制過程的感光階段，例如感光鼓1暴光時，靜電潛象顯影時和被顯影象轉印時，電磁離合器24將凸輪11和感光鼓1脫開，以使清潔元件19不能作線性往復運動。如圖8A中的實施的，清潔元件19的運動是由凸輪11中外圍凹槽18的結構決定的。
如圖10表示的基本微處理機30，包括主機CPU31、帶有適當程度僅在不感光的顯影階段能使清理元件11作線性往復運動的只讀存儲器ROM21、從CPU31儲存輸入數(shù)據(jù)的隨機存取存儲器RAM33、定時器34和輸入/輸出35。ROM32最好是可編程的，以使清潔元件19僅在感光鼓1未被暴光時作往復運動。圖中還表示，位于操作面板(未表示)上有啟動按鈕36，以將起動信號發(fā)送給控制器30。操作面板還可以包括顯示和選擇紙張規(guī)格、亮度或調色劑密度、放大、縮小、顏色、復制面數(shù)、拷貝數(shù)的機構，和用來顯示規(guī)程和尋找故障信息的機構。
在操作過程中，當按鈕36被按下時，同來自操作面板上選定的數(shù)據(jù)(如紙張規(guī)格，調色劑密度)一起，將信號送給控制器30。然后由控制器30輸出一個信號以驅動感光鼓1的電機(未表示)，輸出信號以驅動該設備中的其它元件，其中包括照亮設備面板(未表示)的信號?？刂破?0還產(chǎn)生輸出信號以使凸輪11與感光鼓1嚙合。在圖10表示的實施例中，由電源(未表示)產(chǎn)生一個例如-500伏的電壓，經(jīng)過導電彈簧12和導電軸承17通到充電輥2的導電芯15上面。
圖11A及11B表示用來說明圖10實施例操作的信號時序圖。在暴光(圖11A)和轉印(圖11B)時，凸輪11有選擇地與感光鼓1斷開，以避免由于清潔元件19作往復直線運動引起的振動而造成的復制模糊。如圖11A及11B所示，電磁離合器20是脫開的，從而在t1的起動暴光或轉印之前，在t2時讓凸輪11與感光鼓1脫開。時間T之后完成暴光和轉印。隨后電磁離合器20嚙合，從而隨后在時間t3時使凸輪11與感光鼓1耦合，并使清潔元件19重新作往復運動。因此，如在第二及第三周期表示的那樣，電磁離合器作周期性的斷開及耦合，便使凸輪11去耦，從而防止清潔元件19在操作的感光階段作往復直線運動，因而避免由于振動產(chǎn)生而造成的復制模糊。
圖12表示本發(fā)明另一實施例，其設計是為了避免在感光鼓轉動的感光期間，由于清潔元件與充電輥接觸作往復直線運動而在感光鼓中產(chǎn)生振動造成的復制模糊。如圖12中看到的那樣，凸輪11中外圍凹槽18的圖形被設計成帶有比較直的線段5。參見圖10及12，應當清楚，當腿21b在外圍凹槽18的直線段S部分滑動嚙合時，支架21隨后還有清潔元件19并不作往復直線運動。這種非常簡單的技術消除了對于電磁離合器24的需要，并且優(yōu)先在復制過程的感光階段(如暴光、顯影和轉印)停止了清潔元件19的往復直線運動。
在本發(fā)明的最佳實施例9，用于在清潔元件和電荷感生件之間產(chǎn)生相對直線運動的裝置包括兩個分立的元件如馬達，一個馬達與電荷感生件耦事，另一個馬達與清潔元件相連接。例如一個馬達耦合在充電輥上以產(chǎn)生旋轉運動，另一個馬達與清潔元件相連以產(chǎn)生往復直線運動。予備兩個分立的馬達其好處是，對充電輥和清潔元件的非整體或不同步運動加以控制。因此，清潔元件作往復直線運動的速率，可以相對于充電輥轉動地速率加以控制。不同步或者非整體的往復直線運動和轉動，能夠使清潔元件更加有效地清潔充電輥，例如通過除掉深深嵌入的調色劑或其它污物。對于充電輥的每轉一周，最好使清潔元件往復線性運動約 到 行程，但最好約為 行程，或者充電輥每轉一周清潔元件推拉一次。此外，最好使清潔元件在反方向上以不同的速度運動。這種附加的靈活性，只使在一種直線方向上當希望處在特定外圍之下時充電輥得到清潔。
在圖13中表示一種提供用來使清潔元件的往復直線運動與充電輥轉動不同步的裝置的最佳實施例，其中馬達34使清潔元件19在基本上沿軸向方向作往復運動，馬達37使充電輥2轉動。清潔元件19的長度最好大于充電輥2成象部分的長度L，即充電輥2與感光鼓的成象部分(未表示)直接接觸并使其充電的那一部分。
充電輥2的結構類似于圖2A中表示的結構，它包括導電的金屬芯棒15和一個比表面層的彈性材料具有較高彈性的彈性材料制作的中間層(圖13中未表示)。外表面層16的厚度范圍最好約7到13．4微米。在本實施例的最佳情況下，中間層是一種表氯醇橡膠(epichlorohydron rubber)，表面層16是一種包括有表氯醇橡膠和氟化物的材料，例如氟烯烴和烴乙烯基醚的共聚物。
繼續(xù)參見圖13，支架31是固定在清潔元件19外表面的。支架31的腿32在與馬達34相連的凸輪33中與外圍凹槽33a可滑動嚙合。充電輥2通過芯15被安裝在導電的軸承17上面，芯15則與齒輪35相連，接下去則同馬達37驅動的驅動齒輪36嚙合。因此，充電輥2是由馬達37驅動旋轉的。馬達34獨立于馬達37工作，它可以是可編程序的，以便在復制過程的相當不感光的階段首先運轉，使清潔元件19作往復直線運動，并在復制過的感光階段(如暴光、顯影和轉印)不運轉。
圖14中表示的本發(fā)明實施例與圖13中表示的實施例相似，相同的元件由相同的標號表示。圖14中實施例與圖13中實施例的差別在于，包含外圍凹槽33a的凸輪33是由具有表面外形43a的凸輪43來代替，支架31的腿42則跟隨圖形43a。腿42是通過彈簧41推動而靠在表面外形43a之上的。
在圖13及14的實施例中，S分別表示完成一次推拉或者完成清潔元件19往復直線運動一半時，腿32或者腿42所移動的距離。參見圖13及14，清潔元件19的速度是由外圍凹槽33a(圖13)的結構或者凸輪表面43a(圖14)的形狀決定的。因此，可以將外圍凹槽33a(圖13)和凸輪表面43a(圖14)設計成，使得清潔元件19在一個往復運動方向上的運動比在相反方向上的往復運動慢，以進行高效率的清潔。
因此，優(yōu)先采用分立的馬達是為了實現(xiàn)充電輥轉動和清潔元件的往復直線運動。在清潔過程中，通過充電輥和清潔元件之間發(fā)生的相對旋轉和直線運動，就能從充電輥的非規(guī)則表面上有效地除去調色劑及其它污物。然而，在操作過程中，當為充電輥饋送電力情況下致使感光鼓充電時，由于清潔元件與充電輥直接接觸，所以會產(chǎn)生靜電荷而將調色劑及其它污物從清潔元件吸引到光電輥。因此，圖15A是表示對圖13及14所示的實施例的優(yōu)化，它進一步包括一種機構，能夠使充電輥2從與感光鼓1接觸以使其充電的位置運動到第二種位置，以與感光鼓1脫離接觸但與清潔元件19相接觸，與此同時在其間產(chǎn)生相對直線運動和轉動，以進行清潔。此最佳實施例的優(yōu)點在于避免在感光鼓1中產(chǎn)生振動，從而避免復制模糊。
如圖15A表示的實施例還可應用于圖13及14的實施例中。參見圖13，14及15A，充電輥2是經(jīng)由芯棒15安裝在導電的軸承17上的，而后者又經(jīng)過固定在40上的導電彈簧12與電源20相連。繞24回轉的懸臂23，以其一端與彈簧25連動，以其另一端經(jīng)芯棒15與導電軸承17連動。機構10讓充電輥2回轉，有選擇地進入與感光鼓1接觸以使其充電(圖15C所示)，或者與感光鼓1脫離接觸而進入與清潔元件19接觸(圖15B所示)，并且進入與經(jīng)過齒輪36而由馬達37驅動的齒輪35嚙合，以實現(xiàn)充電輥2的轉動。與此同時，馬達34讓清潔元件19沿基本為軸向方向的作往復運動，以便在充電輥2和清潔元件19之間產(chǎn)生旋轉和直線兩者的相互運動，以便從充電輥2的非規(guī)則表面上有效地清除調色劑及其它污物。此外，進行這種清潔不會在感光鼓1中產(chǎn)生振動，從而避免了圖象的模糊。
在操作過程中，當電磁線圈26接通時，芯棒26a受到牽拉，而且充電輥2被帶動到與感光鼓1相接觸，如圖15C和圖15A中虛線所示。當電磁線圈26斷開時，可動的芯棒26a伸長，從而使充電輥2移動至與感光鼓1脫離接觸，并且進入與導軌28及29中由馬達34驅動作往復直線運動的清潔元件22(圖15B)接觸。比較有利的是，當向充電輥2供電時，它并不與清潔元件19接觸，從而避免了由于靜電荷的作用，調色劑及其它污物會從清潔元件19往回傳遞給充電輥2。本實施例的另外一個優(yōu)點是，馬達34并不總是接通，從而延長了元件的壽命及在機器上的使用時間。
比較有利的是使充電輥2的轉動與清潔元件19的往復直線運動不同步。因此，充電輥2轉一周并不和清潔元件19的一次完全的往復直線運動相對應。對于充電輥2每轉一整周，最好讓清潔元件19往復1到4次，而以兩次為最佳。
如在另一實施例中那樣，最好讓清潔元件19的長度大于充電輥2的長度。最好讓清潔元件19的至少一端超出充電輥2的一端。在所表示的實施例中，清潔元件19的每一端都超出了充電輥2的每一端。按照這種方式，充電輥2的整個充電部分都沒有調色劑和其它污物沾染。因此，由于充電輥2相對清潔元件19的不同步運動并在其間產(chǎn)生相對轉動和往復運動，所以充電輥2的一部分并不總被清潔元件19來清潔，而且充電輥2的整個充電部分都能被有效地清潔。然而，也可以換一種方式，可以讓清潔元件的長度與充電輥2長度相同或甚至比較短，如圖14A所示，只要推拉清潔元件使其至少足以復蓋充電輥表面上與感光鼓1成象區(qū)對應的P區(qū)域。
還可以用單個馬達和馬達所清潔元件22的充電輥2間傳動來取代兩個馬達34及37，以產(chǎn)生類似的結果。本技術領域的熟練人員將認識到，本發(fā)明采用的非同步或者獨立的旋轉和往復直線運動，以及讓電荷感生件與電荷接收件接觸和斷開的裝置，并不局限于圖13，14，15A，15B及15C的實施例。相反，本發(fā)明包括此基本原理的所有變化。
圖16為表示本發(fā)明實施例15A操作的方框圖。圖16中表示的是控制電感線圈10、馬達34和37的微處理機50。圖17為控制微處理機50流程的流程圖。當按下啟動按鈕(未表示)時，微處理機50讓感光鼓1旋轉，電磁線圈機構10驅使充電輥2與感光鼓1接觸和斷開，而且馬達34和37根據(jù)圖17中描述的指令程序運作。
現(xiàn)在參見圖17和圖18表示的時序圖，在時間t1之后電磁線圈26被接通(方塊2)，而且充電輥2運動到與感光鼓1接觸。接下去感光鼓1旋轉(方塊3)。然后充電輥2讓感光鼓1表面充電(方塊4)。在時間A之后感光鼓被斷開(方塊5)，其中A＝t3－t2。然后充電輥斷開(方塊6)，隨后電磁線圈機構26斷開(方塊7)。接下去馬達37(方塊8)和馬達34(方塊9)接通，從而進行清潔。在時間t3(方塊10)之后感光鼓1(方塊11)、馬達37(方塊12)和馬達34(方塊13)斷開。參見圖18，由于t1大于t2，所以充電輥的壽命延長，從而提供額外的好處。
本發(fā)明的另一實施例表示在圖19A-D中，其中表示的充電輥2與清潔元件19相接觸，其上的箭頭表示由于清潔元件19接在齒輪裝置上而產(chǎn)生往復運動的方向。該齒輪裝置包括有懸臂41和具有固定回轉點81的擺桿31，耦合在偏心懸凸輪51上的齒輪61及由馬達(未表示)驅動繞軸91旋轉的驅動齒輪71。
如圖19C及19D中能夠很好地看到的那樣，懸凸輪51圍繞固定的回轉點旋轉，并且由于它截留在懸臂41中，故使該懸臂41擺動。因此，連桿機構3的作用是作為直線傳送器擺動的。
因此，對于清潔粘附在充電輥上的各種碎屑和污物的獨特機構和方法已進行描述，即通過讓清潔元件與充電輥接觸并將直線運動和轉動傳遞給充電輥和清潔元件之一或兩者。其結果是，使清潔元件從感光輥表面上清除碎屑的能力得到顯著改進，特別是清除表面裂縫之類中的，如圖6B所示。在充電輥與作為感光鼓的充電元件接觸的電子照相設備中，充電輥的清潔在照相復制周期的感光階段是禁止的。
上面的實施例只是示范性的，在各種靜電型的設備(包括復印機、打印機、傳真機等，但不限于此)中并不構成對在電荷感生件和清潔件之間實現(xiàn)相對直線運動基本原理的限制。此外，盡管充電輥和感光鼓已被作為例子，然而本發(fā)明并不受此限制，可以很容易地應用于其它形狀，例如感光帶。
權利要求
1.一種電子照相設備，包括有在其上形成靜電荷的電荷接收件；用于在上述電荷接收件上面感生出電荷的電荷感生件；用于清潔上述電荷感生件的清潔元件，以及用于使上述清潔元件和上述電荷感生件保持相互接觸同時在其間傳遞相對直線運動的運動傳遞機構。
2.如權利要求1的設備，其中所述的電荷感生件是細長的，且在其軸線方向上保持固定，然而上述清潔元件則由上述運動傳遞機構驅動，基本上沿軸線方向運動。
3.如權利要求1的設備，包括用于使上述電荷感生件運動到同時只與上述電荷接收件和上述清潔元件之一接觸的機構。
4.如權利要求2的設備，其中所述的電荷感生件，至少當其與上述清潔元件接觸時由上述運動傳遞機構驅動旋轉。
5.如權利要求2的設備，其中所述的運動傳遞機構，包括用于固定上述清潔元件的支架，以及與上述電荷感生件耦合且在上述電荷感生件旋轉時使上述清潔元件基本沿軸向地往復運動成形的凸輪。
6.如權利要求5的設備，其中所述支架的一部分與上述凸輪外表面上形成的凹槽相接觸。
7.如權利要求6的設備，包括位于上述凸輪和上述電荷感生件之間的離合器，并且運轉時使兩者有選擇的脫開。
8.如權利要求1的設備，其中所述的電荷感生件為充電輥，而且上述運動傳遞機構包括有馬達機構，用于當上述清潔元件基本沿軸向運動時使上述電荷感生輥旋轉。
9.如權利要求8的設備，其中所述的馬達機構，包括用來使上述電荷感生輥轉動的第一馬達和使上述清潔元件作直線運動的第二馬達。
10.如權利要求9的設備，包括一個機構，其用途是使上述電荷感生件同時只運動到同上述電荷接收件和上述清潔元件之一或另一個相接觸，并且僅當上述電荷感生件和上述清潔元件彼此接觸時才用來操縱上述第一和第二個馬達。
11.如權利要求9的設備，其中所述的第二馬達同耦合的凸輪相連，且當上述第二馬達運轉時使傳遞給上述清潔元件的基本沿軸向的往復運動成形。
12.如權利要求1的設備，其中所述的運動傳遞機構，包括用來使上述電荷感生件旋轉同時使上述清潔元件基本沿軸向往復運動的機構。
13.如權利要求12的設備，其中所述清潔元件作往復運動相對于上述電荷感生件旋轉的周期并不構成整數(shù)。
14.如權利要求13的設備，其中所述電荷感生件旋轉一周，對應于上述清潔元件約2.5個雙向行程。
15.如權利要求12的設備，其中所述清潔元件的軸向長度，大于上述電荷感生件的長度，并且相對后者定位，以使上述清潔元件在清潔過程中能伸過或超出感荷感生件的兩端。
16.如權利要求12的設備，其中沿一個軸線方向上相對運動的速度，大于其在另一方向上的運動速度。
17.如權利要求2的設備，其中所述的運動傳遞機構，包括有成形于繞固定旋轉中心作偏心旋轉的凸輪，與上述凸輪耦合以相對上述凸輪旋轉而作橫向擺動的懸臂，以及處于上述懸臂和上述清潔元件之間的連桿機構，以使相對于上述懸臂的擺動將基本沿軸向的往復運動傳遞給上述清潔元件。
18.一種靜電成象設備，包括有一個其上可形成靜電潛象的感光鼓；一個用來將調色劑傳送給上述感光鼓的調色劑分配器；一個電荷感生輥；用于將上述電荷感生輥定位在與上述感光鼓相接觸的電荷感生輥定位機構；用來在上述電荷感生輥和上述感光鼓之間產(chǎn)生電場的電壓源；用來將一張紙送進上述感光鼓并將與上述潛象對應的調色劑象從感光敏轉印到上述這張紙上的機構；用于清潔上述電荷感生輥的清潔元件，以及運動傳遞機構，用來使上述清潔元件和上述電荷感生輥保持相互接觸，同時在其間傳遞相對直線運動。
19.如權利要求18的設備，其中上述清潔元件和上述感光鼓是彼此分開的，分開的距離大于上述電荷感生輥的直徑；上述運動傳遞機構包括一種定位機構，用來使上述電荷感生件被定位在同時只同上述感光鼓和上述清潔元件中的一個或另一個相接觸；只有當上述電荷感生輥和上述感光鼓相互接觸時，上述電場才在其間產(chǎn)生，以及只有當上述電荷感生輥和上述清潔元件相互接觸時，上述運動傳遞機構才傳遞上述基本沿軸向的相對運動。
20.如權利要求19的設備，包括有用于使上述感光鼓旋轉的機構，其中所述的運動傳遞機構，只在感光每轉動的每一周期階段，才在上述清潔元件和上述電荷感生輥之間傳遞基本沿軸向的相對運動。
21.如權利要求20的設備，其中所述的運動傳遞機構，在曝光、顯影和/或上述感光鼓轉動周期的轉印階段，在上述清潔元件和上述電荷感生件之間并不傳遞基本沿軸向的相對運動。
22.如權利要求20的設備，其中所述的電荷感生輥沿其軸線方向是固定的，而且上述清潔元件基本上可沿軸向運動。
23.如權利要求22的設備，其中所述清潔元件的長度大于上述電荷感生輥的長度，并相對其定位，以及上述清潔元件總能伸過或超出清潔時電荷感生輥的兩端。
24.如權利要求22的設備，其中所述清潔元件的長度等于或小于上述電荷感生輥的長度，并相對其定位，以使在清潔過程中上述清潔元件總能伸過或超出與上述感光鼓的成象部分相對應的上述電荷感生輥的區(qū)域。
25.如權利要求20的設備，其中所述的電荷感生輥是導電的，運動傳遞機構包括用來使上述電荷感生輥旋轉的機構，而且上述清潔元件的軸向運動行程并不與上述電荷感生輥的旋轉周期成整數(shù)關系。
26.如權利要求20的設備，其中所述清潔元件運動行程所具有的重復速率，大于上述電荷感生輥旋轉的周期。
27.如權利要求26的設備，其中所述清潔元件運動行程發(fā)生在上述電荷感生輥轉動周期2.5的量值。
28.如權利要求18的設備，其中基本沿軸向的運動是雙向的。
29.如權利要求28的設備，其中上述清潔元件在基本為一個軸線方向上運動的速度，大于其在相反方向上的速度。
30.如權利要求18的設備，其中所述的運動傳遞機構，包括用于使上述電荷感生輥旋轉的第一個馬達，和在上述電荷感生輥旋轉時使上述清潔元件基本沿軸向運動的第二個馬達。
31.如權利要求18的設備，其中所述的運動傳遞機構，包括馬達以及耦合其上以使上述電荷感生輥旋轉，同時將基本沿軸向的運動傳遞給上述清潔元件的機構。
32.如權利要求30的設備，其中所述的第二馬達，僅當上述清潔元件和上述電荷感生輥相互接觸時才與上述清潔元件嚙合。
33.如權利要求30的設備，其中所述的電荷感生輥是安裝在支承臂上的，而且上述運動傳遞機構包括電磁線圈，以使上述支承臂旋轉而使上述電荷感生輥回轉，有選擇性地同時使其只同上述清潔元件和上述感生鼓之一或另一個相接觸。
34.如權利要求18的設備，其中所述的運動傳遞機構，在上述電荷感生輥的一端包括一個凸輪表面，而且上述清潔元件安裝在與上述凸輪表面耦合的支承支架上，上述凸輪表面的形狀在上述電荷感生輥旋轉時控制上述清潔元件的運動。
35.如權利要求34的設備，其中所述凸輪表面包括一個外圍凹槽，上述支承支架的一部分可在其中滑動嚙合。
36.如權利要求34的設備，其中所述的凸輪表面型式是以上述凸輪端表面靠在上述支承支架被推的那一部分上。
37.如權利要求34的設備，其中所述凸輪表面成形為使上述清潔元件在曝光、顯影和/或轉印時并不作往復直線運動。
38.如權利要求34的設備，其中所述的凸輪表面被成形為，使上述清潔元件在相反的直線方向上以不同的速度運動。
39.如權利要求18的設備，其中所述的運動傳遞機構，包括使帶有凸輪表面的凸輪旋轉的電動機，上述清潔元件包括有凸出零件，所述凸輪表面與上述清潔元件的凸出零件相接觸，以使上述電機的旋轉按照所述凸輪表面的形狀將運動傳遞給上述清潔元件。
40.如權利要求18的設備，其中所述的運動傳遞機構，包括被成形為使之繞固定回轉中心偏心旋轉的凸輪、與上述凸輪耦合以相對上述凸輪轉動而作橫向擺動的懸臂，以及位于上述懸臂和上述清潔元件之間的連桿機構，以便相對于上述懸臂的擺動，將基本沿軸向的往復運動傳遞給上述清潔元件。
41.如權利要求18的設備，其中所述的電荷感生輥是由于與上述感光鼓接觸而產(chǎn)生旋轉的，其中所述的運動傳遞機構包括固定在上述清潔元件上的支架，所述支架帶有可在固定于上述感光鼓上的凸輪中與其成形的外圍凹槽滑動嚙合的彎曲部分，上述外圍凹槽的形狀決定了上述感光鼓轉動時上述清潔元件的相對直線運動。
42.如權利要求41的設備，進一步包括位于上述感光鼓和上述凸輪之間的離合器，用于使其嚙合或者斷開，從而使清潔元件在上述感光鼓選定的旋轉階段產(chǎn)生往復直線運動。
43.如權利要求18的設備，其中所述的運動傳遞機構包括第一個馬達，用來借助一系列齒輪驅動上述電荷感生輥旋轉；包括第二個馬達，用來使上述清潔元件作往復直線運動；包括固定在上述清潔元件上的支架和由上述第二電機驅動的帶有予定外圍凹槽的凸輪，上述支架的一部分與上述設計的外圍凹槽滑動嚙合，以使清潔元件在相反的直線方向上以不同的速度運動。
44.如權利要求18的設備，其中所述的運動傳遞機構，包括第一個馬達，用來通過一系列齒輪驅動上述電荷感生輥；包括第二個馬達和與第二個馬達相連的帶有齒形表面的凸輪以及固定在上述清潔元件上的支架，該支架的一部分由彈簧推動靠在該齒形表面上，其中上述齒形表面使上述清潔元件在兩個相反的方向上以不同的速度運動。
45.如權利要求43的設備，進一步包括帶有可縮回的臂的電磁線圈，該臂通過彈簧同固定在上述電荷感生輥上的可回轉桿相連；上述電磁線圈能驅使上述電荷感生輥運動到與上述感光鼓接觸并與上述清潔元件斷開，以使上述感光鼓充電；上述電磁線還能驅使上述電荷感生輥運動到與上述感光鼓斷開并與上述清潔元件接觸，于是上述第一個馬達啟動以將轉動傳遞給上述電荷感生輥，同時由上述第二個馬達將往復直線運動傳遞給上述電荷感生元件。
46.如權利要求44的設備，進一步包括帶有可縮回的臂的電磁線圈，該臂通過彈簧同固定在上述電荷感生輥上的可回轉桿相連；上述電磁線圈能驅使上述電荷感生輥運動到與上述感光鼓接觸并與上述清潔元件斷開，以使上述感光鼓荷電；上述電磁線圈還能驅使上述清潔元件接觸，于是上述第一個馬達啟動以將轉動傳遞給上述電荷感生輥，同時由上述第二個馬達將往復直線運動傳遞給上述電荷感生元件。
47.一種靜電成象方法，包括在電荷感生件和感光件之間產(chǎn)生電場，通過讓上述電荷感生件定位在與上述感光件相接觸而使后者荷電，在上述感光件上面形成靜電潛象，將調色劑從調色劑分配器分配到感光件上，以使上述靜電潛象顯影，將一頁紙送進上述感光件，將靜電潛象顯過影的調色劑從上述感光件轉印到上述這頁紙上，并且通過以下方法對上述電荷感生件進行清潔將清潔元件定位在當與上述電荷感生件相接觸，并在上述清潔元件和上述電荷感生件之間產(chǎn)生基本沿軸向的相對運動。
48.如權利要求47的方法，其中所述感光件是感光鼓，所述電荷感生件是電荷感生輥。
49.如權利要求48的方法，其中所述清潔步驟還包括在上述清潔元件和上述電荷感生輥之間產(chǎn)生相對轉動。
50.如權利要求48的方法，其中所述電荷感生輥在清潔時沿軸向是不動的。
51.如權利要求48的方法，其中所述清潔元件往復運動的行程與上述電荷感生輥的轉動周期不成整數(shù)。
52.如權利要求48的方法，其中所述基本沿軸向的運動是雙向的。
53.如權利要求52的方法，其中上述電荷感生輥轉一周，對應于上述清潔元件約2.5個雙向運動行程。
54.如權利要求48的方法，其中上述清潔元件的長度大于上述電荷感生輥的長度，并且被定位和相對后者作往復運動，以使上述清潔元件總能伸過或超出清潔時該電荷感生輥的兩端。
55.如權利要求48的方法，其中清潔元件基本沿一條軸線方向運動的速度，大于其在相反方向上的速度。
全文摘要
一種用于清潔電荷感生件的系統(tǒng)，包括清潔元件以便在其和電荷感生件之間產(chǎn)生相對直線運動和轉動。實施例包括各種機構，以便將軸向往復運動傳遞給清潔元件，并且在照相復制周期的感光階段使清潔元件不能作往復運動，或者使該清潔元件與荷電元件彼此分開。
文檔編號G03G21/00GK1119753SQ9411866
公開日1996年4月3日 申請日期1994年10月14日 優(yōu)先權日1993年10月14日
發(fā)明者菊地宣男, 山崎幸一, 高橋貞夫, 松本健太郎, 早川直志, 宮下義明, 田淵健, 大浩久, 多和田高明 申請人:株式會社理光