JP2000187360A

JP2000187360A - イメ―ジ形成装置の使用方法

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Publication number: JP2000187360A
Application number: JP11126778A
Authority: JP
Inventors: Aken Luc Karel Maria Van; ルク・カレ・マリア・ヴァン・エイケン; Robert Frans Louisa Janssens; ロベール・フラン・ルイーザ・ジャンセン
Original assignee: Xeikon NV
Current assignee: Xeikon NV
Priority date: 1998-05-11
Filing date: 1999-05-07
Publication date: 2000-07-04
Also published as: US6014537A; EP0984338A1

Abstract

(57)【要約】【課題】イメージが実質的にバックグラウンドを有す
ることのないＡＣ現像方法を提供すること。【解決手段】移動するイメージ形成ベルト上に形成さ
れた静電気的なイメージがＡＣ現像により現像されるイ
メージ形成装置が使用される。イメージ形成ベルトが速
度Ｖ_pmm/sで移動し、クリーニング電位がＶ_clボルトで
あり、ＡＣバイアス周波数がｆkHzである場合、関数Ｚ
は次式を満たす。【数４】これにより、実質的にバックグラウンド現像を伴わない
イメージが得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、静電気的なイメー
ジがイメージ形成部材上に形成され、該イメージが該イ
メージ形成部材から基体へ直接的又は間接的に転送され
る、コピー機及びプリンタ等のイメージ形成装置(image
forming apparatus)の使用方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】典型的なイメージ形成装置では、静電気
的なイメージ（以下、静電イメージと称す）がイメージ
形成部材上に形成され、該イメージ形成部材は、例え
ば、回転するドラムの光導電性表面、又は移動するベル
トの光導電性表面とすることが可能なものである。静電
イメージは、例えば、光導電性表面を（「暗(dark)」電
位として知られる）第１の電位Ｖ₀に充電し、次いで該
充電された光導電性表面をイメージに従って(image-wis
e)露光してイメージ領域上の電荷を消散させる。該静電
イメージは、現像材（典型的には微粒子のトナーと磁気
担体粒子との混合物）が供給された現像装置の近くにも
っていかれる。

【０００３】慣行としては、静電荷イメージを支持する
表面に対して現像装置によりトナー・磁気担体混合物を
付与する。この場合、トナー粒子及び磁気担体粒子が互
いに混合されて、トナー・磁気担体混合物の層（ここで
は「現像材」と称す）が、内部に磁石を有する回転式ス
リーブ又はドラムといった付与手段により取り出され、
これにより「磁気ローラ」上にいわゆる磁気ブラシ(mag
netic brush)が形成される。

【０００４】あるタイプの現像装置では、トナー粒子が
それよりも大きな磁気担体粒子と混合され、前記トナー
粒子が前記磁気担体粒子に対して静電引力により付着す
る。トナー粒子及び磁気担体粒子の静電荷は、撹拌によ
り摩擦電気的に得られる。トナー粒子の電荷符号は、磁
気担体粒子の電荷符号とは逆になる。

【０００５】磁気ローラを回転させると、依然として磁
気引力により磁気担体粒子に付着しているトナー粒子が
現像領域に入り、該現像領域において、現像すべき静電
気的な潜像の静電引力によりトナー粒子が磁気担体粒子
から分離されて、静電気的な潜像へと移送される。トナ
ー粒子の符号は、イメージ形成部材上の電荷の符号と対
比されるものであり、現像が「直接的な」現像であるか
「反転された」現像であるかを決定するものとなる。ト
ナー及びイメージ形成部材が反対の符号を有する場合に
は、現像は直接的なものとなり、トナー粒子は、イメー
ジ形成部材の充電された領域に引きつけられることにな
る。また、トナー及びイメージ形成部材が同一の符号を
有する場合には、現像は反転されたものとなり、トナー
粒子は、イメージ形成部材の放電された領域に引きつけ
られることになる。

【０００６】適当な値のＤＣ現像バイアス電位Ｖ_DCが、
磁気ブラシとイメージ形成部材の背面電極(back electr
ode)との間に印加される。該ＤＣバイアス電位の符号
は、イメージ形成部材の符号と同じである。該ＤＣ現像
バイアス電位の値は、典型的には、イメージ領域の電位
と非イメージ領域の電位との間の値となる。

【０００７】用語「クリーニング電位」は、非イメージ
領域の電位とＤＣ現像バイアス電位との差の絶対値とし
て規定されるものである。このクリーニング電位による
主な効果は、磁気ローラと非イメージ領域におけるイメ
ージ形成部材との間に電界を確立することであり、該電
界は、トナー粒子をイメージ形成部材から排除して磁気
ブラシへと戻すものである。

【０００８】用語「現像電位」は、イメージ領域の電位
とＤＣ現像バイアス電位との差の絶対値として規定され
るものである。この現像電位による主な効果は、磁気ロ
ーラとイメージ領域におけるイメージ形成部材との間に
電界を確立することであり、該電界は、トナー粒子をイ
メージ領域へ引きつけるものである。

【０００９】トナー粒子は、イメージ形成部材上の静電
イメージへと引きつけられ、これによりトナーイメージ
が形成される。次いで、該トナーイメージを支持したイ
メージ形成部材が、基体（例えばシート状または帯状の
用紙）と接触して、該基体にトナーイメージが転写され
る。代替的には、イメージ形成部材から基体へのトナー
イメージの転写を、１つ又は２つ以上の中間的な転写部
材を介して行うことが可能である。

【００１０】イメージ形成部材とイメージ形成表面の背
面電極との間でＤＣバイアス電圧にＡＣ電圧を重畳する
ことが知られている。

【００１１】このＡＣ現像法は、多数の利点を有するも
のである。即ち、ＤＣバイアス電圧のみを用いる場合と
比較して、一層多量のトナーをＡＣ現像処理中に光導電
体に転写することが可能となり、その結果、画像のプリ
ント濃度が一層高くなる。現像処理中にＡＣ電界を用い
ると、現像時定数(development time constant)が大幅
に短縮され、その結果、高濃度から低濃度への（又はそ
の逆の）急な遷移を含むイメージ領域の良好な現像を得
ることが可能となる。その結果として得られるイメージ
は、輪郭がはっきりとした良好に画定されたイメージ縁
部を有するものとなる。ＡＣ現像法を用いて現像された
イメージ濃度は、磁気ローラに対する光導電体の距離の
変動に一層感応し難いものとなり、また、磁気ローラ上
の現像材の供給の変動に一層感応し難いものとなる。更
に、ＡＣ現像法は、ブローオフ(blow-off)が一層少なく
て線幅の均質性(homogeneity)が一層良好なイメージを
提供するものとなる。

【００１２】ＡＣ現像法を用いたイメージ形成装置の一
例が、米国特許第5314774号（ヒューレット・パッカー
ド・カンパニー）に示されている。該特許は、移動する
光導電性ベルト上にカラーイメージを現像しプリントす
る方法及び装置について開示したものである。複数の現
像装置が、前記ベルトから隔置され、及びＡＣ及びＤＣ
バイアスが行われて、該ベルト上にトナーが投射され
る。このベルト上に形成された合成カラーイメージが、
次いで中間ベルトに転写され、該中間ベルトから最終的
な基体へと転写される。現像装置内の現像材支持部材と
ベルトとの間の空気ギャップにおけるトナー粒子の動き
を画定する関係が、トナー粒子のサイズ、空気ギャップ
の粘性、トナー上の電荷、及びＤＣ・ＡＣ静電界に関し
て記載されている。

【００１３】また、ヨーロッパ特許出願第EP 432998-A
(Xerox Corporation)号は、無清掃(scavengeless)／非
相互作用(non-interactive)式の静電画像現像システム
について開示しており、該発明では、現像ドナーローラ
と、該現像ドナーローラとイメージ形成ベルトとの間に
取り付けられた１組のワイヤとの間に、粉末雲(powderc
loud)が生成される。ハイライトカラーイメージングで
使用するために、該システムは、ドナーローラ上のＡＣ
電圧と、トナー雲生成ワイヤとドナーローラとの間のＡ
Ｃ電圧との組み合わせを使用して、線の現像可能性、及
びトナーと光導電ベルトとの間の相互作用の度合いを制
御する。

【００１４】米国特許第5409791号(Eastman Kodak Comp
any)は、イメージ形成法を開示している。該イメージ形
成法では、疎な状態の乾式の第１トナーイメージを既に
支持している光導電ベルト上の静電イメージに（例えば
異なる色を有する）第２のトナーの色調を加える(ton
e)。この色調の追加は、高い保磁度を有する永久磁化担
体及びトナーを有する現像材により達成される。この場
合、前記トナーは、現像材が上部を移動することになる
スリーブの内側にある急速に回転するコアにより、現像
領域を通って移動される。第１のトナーイメージの清掃
(scavenging)は、前記スリーブを光導電ベルトから十分
に分離させて前記色調追加プロセス中に現像材の頂部が
光導電ベルトに接触しないようにすることにより防止さ
れる。前記スリーブと光導電ベルトとの間に交互の電界
が印加されて、現像の質が高められる。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】光導電ベルトに対して
ＡＣ現像を行う際に生じる問題は（特に光導電体が有機
的な光導電体である場合に）、バックグラウンド現像に
ある（特にＡＣ現像が高速移動するベルトと共に使用さ
れる場合）。ドラム形の光導電体と比較した場合の一層
高い表面あらさ（これはベルト形の光伝導体の場合に典
型的である）が該問題に寄与していことが分かってい
る。

【００１６】本発明の目的は、イメージが実質的にバッ
クグラウンドを有することのないＡＣ現像方法を提供す
ることにある。

【００１７】

【課題を解決するための手段】我々は、暗電位、ＤＣバ
イアス電位、ＡＣバイアス周波数、及びベルト速度が特
定の関係を満たす場合に上記の目的及びその他の有用な
利点を達成することができることを発見した。

【００１８】したがって、本発明によれば、可動イメー
ジ形成ベルト上に形成された静電イメージがＡＣ現像に
より現像され、関数Ｚが次式を満たすことを特徴とす
る、イメージ形成装置の使用方法が提供される。

【００１９】

【数２】

【００２０】ここで、Ｖ_clはクリーニング電位（単位：
ボルト）、ｆはＡＣバイアス周波数（単位：kHz）、及
びＶ_pはイメージ形成ベルトの速度（単位：mm/s）であ
る。

【００２１】Ｚは、少なくとも0.8であることが好まし
い。我々は、上記の米国特許第5409791号で与えられた
データを仮定した場合に関数Ｚの値が約0.03〜0.3の間
にくることを算出した。上記ヨーロッパ特許第432998号
(Xerox Corporation)は、関数Ｚの値を導出するには不
十分なデータを提供するものである。

【００２２】本発明は、通常は、磁界生成装置が裏側に
配設された現像材支持部材上に現像材の層を形成するこ
とを伴うものとなる。現像材は、現像材支持部材及びイ
メージ支持ベルトが対向する現像位置に支持される。本
発明の重要な側面は、現像材の層が現像位置においてイ
メージ形成ベルトと接触する点にある。これは、米国特
許第5409791号に記載されている構成とは対照的なもの
であり、該米国特許の場合には、第１のトナーイメージ
の清掃を防止するよう現像材スリーブが光導電ベルトか
ら十分に分離される。本発明では、イメージ形成ベルト
は、該ベルトが現像位置に達した際に、色調が付加され
たイメージを既に支持しているものではなく、このた
め、米国特許第5409791号に記載されている清掃に関す
る問題が生じることは決してない。該米国特許第540979
1号に記載されている方法とは対照的に、本発明の「接
触式」現像プロセスは、一層良好な現像を可能とし、特
に、一層良好な画像品質（エッジ効果が低減し、高レベ
ルから低レベル又は低レベルから高レベルへのイメージ
濃度の遷移に関する問題がほとんどなくなり、グレーレ
ベル表現が改善され、イメージノイズレベルが低下する
こと）を実現可能とし、及び担体の損失(carrier loss)
に関する問題をほとんどなくすものとなる。

【００２３】本発明による方法で使用される現像材は、
トナー粒子と非永久的に磁化された磁気担体粒子とを備
えていることが好ましい。永久的に磁化された磁気担体
粒子は、上記の非永久的に磁化された磁気担体粒子より
は好ましくないものとなる。これは、永久的に磁化され
た磁気担体粒子が互いにくっつき、かかる粒子を含む現
像材の混合及びその充電が困難となり、新たに追加され
たトナーをかかる担体粒子と混合することが困難とな
り、現像材が極めて悪い流れ特性(flow characteristic
s)を呈するものとなるからである。上述の米国特許第54
09791号に記載されているような最終的な現像装置は、
永久的に磁化された担体粒子を含むため、多量のエネル
ギーを消耗するものとなる。

【００２４】トナー粒子は、適当な色の樹脂、染料、又
は顔料の混合物を含んでいることが好ましく、通常は、
摩擦電気的な(triboelectric)電荷をトナーに与える電
荷制御複合物となる。通常使用される２つの構成要素か
らなる現像材では、担体粒子はまた、トナー粒子との摩
擦接触により該トナー粒子の充電を行うためにも存在す
る。担体粒子は、鉄又は鉄酸化物等の磁化可能な材料か
ら作成することが可能である。磁気ブラシ現像以外の現
像技術（例えば単一の構成要素からなる現像材）を用い
ることも可能である。

【００２５】乾式現像トナーは、基本的には、着色要素
（例えば、カーボンブラック、又は微細に分散された顔
料又は染料）を含む熱可塑性樹脂又は樹脂混合物からな
る熱可塑性バインダから構成される。

【００２６】従来、磁気ブラシ現像で使用するための乾
式トナー粒子の平均直径は約10μmである（参考文献：J
erome L. Jhonson著の「Principles of Non Impact Pri
nting」(Palatino Press Irvine CA, 92715 U.S.A.(198
6), p.64〜85)）。高解像度の現像の場合には、平均直
径は、1〜5μmとなる（例えば英国特許第GB-A-2180948
号明細書及び国際特許出願第WO-A-91/00548号明細書を
参照のこと）。しかし、本発明では、トナー粒子のサイ
ズを5〜15μmとすることが可能であり、また7〜12μmと
するのが最も好ましい。

【００２７】トナー粒子は、樹脂バインダ中に、１つ又
は２つ以上の着色材（溶解した染料又は分散した顔料）
を含み、該着色材は、白又は黒とすることが可能であ
り、又は、可視スペクトルの色を有することが可能であ
る。しかし、赤外線又は紫外線吸収性基質の存在を排除
するものではない。

【００２８】熱可塑性樹脂バインダは、ポリエステル、
ポリエチレン、ポリスチレン、及びそれらのコポリマ
ー、例えば、スチレン-アクリル樹脂、スチレン-ブタジ
エン樹脂、アクリル酸及びメタクリル酸樹脂、ポリ塩化
ビニル樹脂、アクリル酸ビニル樹脂、（塩化ビニル-ア
クリル酸ビニル）共重合樹脂、（塩化ビニル-アクリル
酸ビニル-マレイン酸）共重合樹脂、ビニルブチラール
樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、ポリウレタン樹脂、
ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、及びポリエステル樹
脂から形成することが可能である。高い光沢及び改善さ
れた耐摩耗性を提供するには、ポリエステル樹脂が好ま
しい。該樹脂の体積抵抗率は少なくとも１０^１３Ω・ｃ
ｍであることが好ましい。

【００２９】熱可塑性バインダ、並びにトナー組成物の
重量に基づく10〜50％重量比の顔料からなる複合物を有
するトナーを使用することが好ましい。高レベルの顔料
を有するトナー組成物を使用することによって、より高
濃度のイメージをプリントすることが可能になる。代替
的には、それと同じイメージ濃度を実現するために、一
層小さなトナー粒子を使用することが可能である。

【００３０】通常は現像装置内の撹拌器により生成され
るトナー粒子上の電荷は、5〜25μC/gの範囲にあること
が好ましく、また10〜20μC/gであることが最も好まし
い。

【００３１】各回転において、トナー粒子が、取り去ら
れて、現像された静電荷イメージにより奪われることに
なる、磁気ブラシには、新鮮なトナー・担体混合物が供
給されなければならない。これは通常は、現像材を保持
するためのハウジングから磁気ローラ上へとトナー・担
体混合物を射出させ又はすくい取る撹拌器によって行わ
れる。部分的に使用された現像材は、ハウジング内に収
容されている大半の現像材へと戻されて、新たに追加さ
れたトナーと適時に全体的に混合されなければならず、
これにより、トナー・担体重量比を許容可能な限界内に
維持して、一貫した現像結果が得られるようにする。

【００３２】好適には、付与手段は、回転可能な現像ス
リーブであって、該スリーブ上に現像材を引きつけるた
めの磁石がその内部に配設されている、回転可能な現像
スリーブから構成される。

【００３３】クリーニング電位Ｖ_clは、20〜250ボルト
の範囲にあることが好ましく、最も好ましくは100〜150
ボルトの範囲となる。このクリーニング電位が高すぎる
と、担体粒子がイメージ形成部材に引きつけられて、担
体の損失及び／又はブレークダウンが生じることにな
る。また、クリーニング電位が低すぎると、非イメージ
領域がバックグラウンド現像によって汚されることにな
る。

【００３４】現像電位Ｖ_DEVは、50〜500ボルトの範囲に
あることが好ましく、最も好ましくは、150〜350ボルト
の範囲となる。この現像電位が高すぎると、あまりに多
くのトナー粒子が現像され、その結果、高すぎるイメー
ジ濃度が生じ、過度のトナー消費が生じることになる。
また、現像電位が低すぎると、不十分な現像が行われる
ことになる。

【００３５】暗電位Ｖ₀の絶対値は、200〜800ボルトの
範囲にあることが好ましく、最も好ましくは、300〜500
ボルトの範囲となる。この暗電流の絶対値が高すぎる
と、電荷のブレークダウンが生じる可能性がある。ま
た、暗電流の絶対値が低すぎると、現像電位及びクリー
ニング電位が不十分になる可能性がある。

【００３６】ＤＣ電圧Ｖ_DC及び露光後の電位Ｖ_eの好ま
しい範囲は、クリーニング電位Ｖ_cl、現像電位Ｖ_DEV、
及び暗電位Ｖ₀の好ましい範囲によって決まる。これ
は、次式の関係が保たれるからである。

【００３７】ＡＣバイアス周波数ｆは、1〜8kHzの範囲にあることが
好ましく、最も好適には、2〜6kHzの範囲内となる。こ
のＡＣバイアス周波数が高すぎると、高いバイアス電流
が必要になる。更に、ＡＣ現像の利点が失われることに
なる。これは、トナー粒子に作用する加速力が高くなり
すぎるために、トナー粒子がＡＣ電界による影響を受け
なくなってしまうからである。また、ＡＣバイアス周波
数が低すぎると、トナー粒子が個々のＡＣバイアスの脈
動(pulsation)に従うことが可能となり、その結果、現
像されたイメージにリップル効果が生じることになる。

【００３８】ＡＣピーク間電圧Ｖ_ACは、500〜3000ボル
トの範囲にあることが好ましく、最も好ましくは、1000
〜2000ボルトの範囲となる。このＡＣピーク間電圧が高
すぎると、高いバイアス電流が必要になり、電荷のブレ
ークダウンが生じる可能性があり、及び結果的に担体の
損失が生じる可能性がある。また、ＡＣピーク間電圧が
低すぎると、ＡＣバイアス現像の効果が小さくなりすぎ
て、それに対応する利点を得ることができなくなる。

【００３９】イメージ形成ベルトの速度Ｖ_pは、50〜500
mm/sであることが好ましく、最も好ましくは125〜300mm
/sとなる。このベルト速度が高すぎると、現像が不十分
になり、大きな直径を有する２つ以上の磁気ローラ及び
／又は１つの磁気ローラを使用しなければならなくな
る。また、ベルト速度が低すぎると、プリントエンジン
が望ましくない低スループットを有することになる。

【００４０】イメージ形成ベルトは、イオン堆積(ion-d
eposition)により電荷イメージが形成される電荷支持ベ
ルト（より好ましくは光導電ベルト）という形のものと
することが可能である。光導電ベルトは、背面電極とし
ての薄い(好ましくは0.05〜1μmの厚さの)導電層で被覆
された60〜200μmの厚さのポリマー材料の基部層から構
成することが可能である。該ベルトの全厚さが厚すぎる
と、ベルトの可撓性が不十分になって該ベルトがガイド
ローラの周囲に緊密に従わなくなる可能性があり、及び
直立時に変形を受けることになり得る。（例えば10〜20
μmの全厚さを有する）無機光導電体（より好ましくは
有機光導電体）の１つ又は２つ以上の層が、前記導電層
の上部に配置される。背面電極との接触を行うために、
該ベルトは、イメージ領域を越えて位置決めされ及び前
記光導電層を通って延びる少なくとも１つの導電材料ス
トリップを有している。該導電材料ストリップに接触す
るために導電性接地ブラシを設けることが可能である。

【００４１】本装置は、基体経路の両側に１つずつ配置
された２つのイメージ形成ステーションからなるタイプ
の多色両面プリンタという形のものとすることが可能で
ある。（装置のハウジング内に配置されたスタックから
取り出されるのが好ましい）印刷すべきシートは、基体
経路に沿って前記２つのイメージ形成ステーションに対
する動作位置へと供給される。該動作位置では、トナー
イメージがシートへと転写され、次いで溶解ステーショ
ンへと送られて、トナーイメージの固定が行われる。

【００４２】取り出されたシートは、位置合わせステー
ションへ送ることが可能である。該位置合わせステーシ
ョンは、イメージングシステムの制御下で、該ステーシ
ョンからシートを送出する前に該シートの縦方向及び横
方向の位置合わせを行うことを確実にするものである。
シートは、位置合わせステーションを出るとき、プリン
タを通る直線的な水平方向の経路に従うことが好まし
い。該経路に沿ったシートの速度は、駆動加圧ローラ対
により決定することが可能である。

【００４３】第２のイメージ形成ステーションと溶解ス
テーションとの間にバッファステーションを配設し、こ
れにより、シートの速度を低下させ、溶解の速度をイメ
ージ形成の速度よりも低下させることが可能となる。

【００４４】各イメージ形成ステーションは、例えば複
数のアイドルガイドローラより案内されたエンドレスの
イメージ形成ベルトを備えており、所定経路にしたがっ
て、そのイメージ形成表面の連続的な部分を、その移動
経路に沿って配置された様々な処理ステーションを順次
通して進行させる。ベルトのイメージ形成表面は、理想
的にはそのループの外側に配置される。該ベルトを（好
適には均一な速度で）駆動するため、及び該ベルトの横
方向の位置を制御するために、駆動手段が配設される。
このベルトのための駆動手段は、制御された駆動モータ
により駆動される１つ又は２つ以上の駆動ローラから構
成することが可能であり、これにより、一定の駆動速度
を確保することが可能である。

【００４５】好適実施例では、光導電ベルトの一部が充
電ステーションを通過し、該充電ステーションによって
ベルトが実質的に一様な電位に充電される。次いで、ベ
ルトが露光ステーションを通過し、該露光ステーション
により光導電ベルトの露光が行われて４色に分離された
潜像が連続して記録される。該４つの潜像は、例えばマ
ゼンタ、シアン、イエロー、及びブラックの現像材料を
用いてそれぞれ現像される。それらの現像された４つの
イメージが、互いに重畳され位置合わせされた状態でプ
リントシートに転写されて、該シート上に多色イメージ
が形成される。静電気的な潜像がイメージ形成ベルト上
に記録された後、該潜像は、該ベルトにより４つの別個
の現像装置を備えた現像ステーションへと送られる。

【００４６】各現像装置は、当業界で一般に「磁気ブラ
シ現像装置」と呼ばれるタイプのものとすることが可能
である。典型的には、該磁気ブラシ現像装置は、磁気担
体微粒子と該磁気担体微粒子に対して摩擦電気的に付着
するトナー粒子とを有する磁化可能な現像材料を採用す
る。現像材料は、該現像材料からなるブラシが形成され
るように絶えず指向性磁界中に通される。現像材粒子
は、新鮮な現像材料と調和するブラシが提供されるよう
に絶えず動かされる。現像は、現像材料からなるブラシ
をイメージ形成表面に接触させることにより達成され
る。各現像装置は、イメージ形成表面上に記録された特
定のカラー分解された静電気的な潜像の補集合(complem
ent)に対応する特定の色のトナー粒子をそれぞれ付与す
る。トナー粒子の各々の色は、電磁波スペクトルの所定
のスペクトル領域内の光を吸収するよう設定される。現
像装置の各々は、動作位置内及び動作位置外へと移動さ
れる。動作位置では、磁気ブラシがイメージ形成ベルト
に近接し、一方、非動作位置では、磁気ブラシはイメー
ジ形成ベルトから隔置される。各々の静電気的な潜像の
現像中には、１つの現像装置のみが動作位置に位置し、
残りの現像装置はそれぞれの非動作位置に位置する。こ
れにより、各々の静電気的な潜像が、適当な色のトナー
粒子で、互いに混ざることなく現像される。

【００４７】各現像装置は、磁気ローラを備えることが
可能である。移動するイメージ形成ベルトは、該磁気ロ
ーラに近接するが該磁気ローラに接触することなく移動
する。固定された摺動バッキングシュー(sliding backi
ng shoe)等のスペーサ手段を配設して、ベルトのイメー
ジ形成表面と磁気ローラとの間に一定の間隔を画定する
ことが可能である。磁気ローラとベルトのイメージ形成
表面の背面電極との間に制御されたＤＣ＋ＡＣ電位が印
加される。クリーニング電圧Ｖ_clを所定の範囲内に設定
すると共にＡＣ周波数を設定する制御装置を、現像装置
に配設し又は該現像装置に結合させて、関数Ｚの値が確
実に0.65を越えるようにすることが可能である。

【００４８】現像の後、複数のイメージが複数のトナー
イメージ転写ステーションへと移動され、それらのステ
ーションにおいてそれらのイメージがシート状の支持材
料上に転写される。各転写ステーションにおいて、該シ
ートは、経路に従ってイメージ形成ベルトと接触するよ
うになる。該シートは、ベルトの動きと同期して進行さ
れる。４つのトナーイメージの転写後、ベルトがクリー
ニングステーションでクリーニングされる。その後、ラ
ンプがベルトに光を照射し、次のサイクルの開始に先立
って該ベルト上に残留している電荷を除去する。

【００４９】４つの異なるイメージの露光のタイミン
グ、イメージ形成ベルト上のそれらのイメージの相対的
な位置、及び連続する転写ステーション間のベルトの経
路長は、次のようなものとなる。即ち、シート紙がそれ
らのステーションを通る経路をたどる際に、該シート紙
に対する異なるトナーイメージの部分的に同時の転写
が、それらのイメージの完全な位置合わせが得られるよ
うに行われる。

【００５０】前記バッファステーションにエンドレス移
送ベルトを配設し、該移送ベルトにより、カラーイメー
ジを支持するシートを溶解ステーションへと移送するこ
とが可能である。該溶解ステーションは、シート上に転
写されたトナー粒子を固着させるために該トナー粒子を
溶解させるよう動作する。この動作は、特定の最小限の
時間を必要とする。これは、溶解手段の温度が、越えて
はならない上限を有するものであるからである。さもな
いと、溶解ローラの寿命が満足のいかないものとなる。
このため、溶解ステーションの速度が制限されることに
なる。高速のイメージ形成及びイメージ転写を用いるこ
とが有利である。その理由は、各カラーイメージを４色
に分離したものが露光ステーションにより連続して記録
される（これは、１つのカラーイメージの記録時間が１
つの色成分の記録時間を少なくとも４倍したものとなる
ことを意味している）からである。したがって、溶解ス
テーションを通る利用可能な最大搬送速度と比較して、
イメージ形成ベルトが比較的高速で移動する必要があ
り、ひいてはシートが比較的高速で同期して移動する必
要がある。

【００５１】更に、最適な結果を得るために、イメージ
処理速度（即ちベルト速度）毎に別々に溶解速度を調節
することが望ましい。イメージングステーションにおけ
るイメージ処理速度は一定であることが好ましいことに
留意されたい。バッファステーションの長さは、装置内
で処理されるべき最大のシートサイズを受容するのに十
分なものでなければならない。バッファステーション
は、最初はイメージ形成ステーションのイメージ形成ベ
ルトの速度で動作する。該バッファステーションの速度
は、シートの後縁が第２のイメージ形成ステーションを
出た際に、溶解ステーションの処理速度まで低下され
る。

【００５２】溶解ステーションは、既知の構成とするこ
とが可能なものであり、放射又はフラッシュ溶解(radia
tion or flash fusing)、対流(convection)及び／又は
圧力による溶解等に関して構成することが可能である。
熱ローラ溶解が好ましい。

【００５３】１つのイメージ形成ステーションは、必ず
しも１つの露光ステーションと共に動作する必要はな
く、２つ以上の露光ステーションを備えることが可能で
あり、かかる露光ステーションの各々は、幾つかの現像
装置と協働するものとなる。

【００５４】本発明のプリンティング装置は、カラー再
生に限定されるものではなく、白黒プリンタとすること
も可能である。

【００５５】該プリンティング装置は、両面プリンティ
ングに限定されるものではなく、片面印刷プリンタとす
ることも可能である。

【００５６】

【発明の実施の形態】本発明の単なる例示として、図面
を参照して本発明を一層詳細に説明する。

【００５７】図１は、本発明の一実施例としての電子写
真式両面印刷カラープリンタを示す説明図である。

【００５８】該プリンタは、印刷され及びプラットホー
ム13上に載置されるべきシートのスタック12を内部に有
する光密閉性のハウジング10を備えている。該プラット
ホーム13の高さは、スタック12のサイズに従って調節さ
れる。該プリンタは、印刷されたシートを受容するプラ
ットホーム14を出力側に備えている。

【００５９】印刷すべきシートは、スタック12から最上
部のシートを取り出すための既知の構成を有する供給機
構15によってスタック12から取り出される。

【００６０】取り出されたシートは、位置合わせステー
ション16を介して供給され、該位置合わせステーション
16は、該ステーション16からイメージングシステムの制
御下でシートが送出される前に該シートの縦方向及び横
方向の位置合わせを確実にするものである。該位置合わ
せステーション16をシートが出るとき、該シートは、該
プリンタの出力セクション18まで、直線的な水平方向の
経路17をたどる。該経路に入ると、シートの速度は、ス
テッパモータより駆動される駆動圧力ローラ対47によっ
て決定され、該ステッパモータの周期は、圧電結晶の精
度（即ち10^-6より良好な精度）で調節することが可能で
ある。

【００６１】複数の処理ステーションが前記経路17に沿
って配置される。一点鎖線で示す第１のイメージ形成ス
テーション20は、シートの表側の表面に多色イメージを
付与するために配設され、これに続き、第２のイメージ
形成ステーション21が、シートの裏側の表面に多色イメ
ージを付与するために配設されている。これに続き、エ
ンドレス移送ベルト24を備えたバッファステーション23
が配設される。該バッファステーション23は、シートを
溶解ステーション25へと移送し、またシートの速度を低
下させる（溶解ステーション25の速度がイメージ形成の
速度よりも低いため）ことを可能にするものである。

【００６２】イメージ形成ステーション20,21が互いに
同様のものであるため、以降、ステーション20のみにつ
いて詳細に説明することとする。

【００６３】エンドレスの光導電ベルト26は、複数のア
イドルローラ27上で案内されて、矢印22で示す方向に所
定経路をたどり、該光導電表面の連続する部分が、その
移動経路に沿って配設された様々な処理ステーションを
順次通って進行される。

【００６４】光導電ベルト26は、エンコーダのフィード
バックを伴いＤＣモータで駆動される駆動ローラ101に
よって駆動され、該モータは、２段の減速を介して駆動
ローラ101に接続され、全体で1/25に減速される。その
駆動速度は、ベルトが一回転する時間を測定し、該時間
が一定となるよう駆動速度を調節することにより、一定
に保たれる。このようにして、10^-4というベルト速度精
度を達成することが可能となる。

【００６５】光導電ベルト26の横方向位置を制御する手
段（図示せず）が配設される。

【００６６】光導電ベルトは、背面電極としての（厚さ
0.5μm未満の）アルミニウムの薄層で覆われた厚さ100
μmのポリエチレンテレフタラートの基部層から構成す
ることが可能である。前記アルミニウム層の上部に、15
μmからの厚さの有機光導電体（ＯＰＣ）の層が配設さ
れる。アルミニウム背面電極との接触を行うために、該
光導電体は、カーボン／ポリマー混合物からなる２つの
ストリップを有している。該ストリップは、10mmの幅を
有し、イメージ領域を越えて位置決めされ、ＯＰＣ層を
通って延びている。これらのカーボンストリップに導電
接地ブラシ（図示せず）が接触する。該ベルトは、その
ベルトループの外側に光導電層が位置するように構成さ
れる。

【００６７】最初に、光導電ベルト26の一部が充電ステ
ーション28を通過する。該充電ステーションでは、コロ
ナ生成装置が、比較的高いほぼ均一の電位（即ち暗電位
Ｖ_０）までベルトを静電気的に充電する。次いで、該ベ
ルトは露光ステーション２９へと進む。該露光ステーシ
ョンは、回転ポリゴンミラーブロック及びレーザを有す
るラスタ出力スキャナ（ＲＯＳ）30を備えており、前記
ポリゴンミラーは、一連の水平方向の走査線でイメージ
のレイアウトを行うことにより、プリント出力イメージ
を生成する。露光ステーション29は、光導電ベルトの露
光を行って、４つのカラー分解された潜像を連続して記
録する。該４つの潜像は、例えば、マゼンタ、シアン、
イエロー、及びブラックの現像材料をそれぞれ用いて現
像される。これらの現像されたイメージが、互いに重畳
され位置合わせされた状態でプリント用シートに転写さ
れて、該シート上に多色イメージが形成される。前記Ｒ
ＯＳは、その入力信号をイメージ処理システム（ＩＰ
Ｓ）31から受信する。該システムは、スキャナ30への入
力データフローの準備及び管理を行う電子制御装置であ
る。ユーザインターフェイス（ＵＩ）32は、前記ＩＰＳ
と通信を行い、オペレータにより調節することが可能な
様々な機能をオペレータが制御することを可能にする。
ＩＰＳ31は入力34から信号を受信する。該入力は、ラス
タ入力スキャナ（ＲＩＳ）の出力とすることが可能であ
り、この場合、該装置は、いわゆるインテリジェント複
写機である。かかる場合には、該装置は、文書照明ラン
プ、光学装置、機械式走査駆動手段、及び電荷結合デバ
イスを備えたものとなる。ＲＩＳは、オリジナルの文書
全体を捕捉し、それを一連のラスタ走査線へと変換し、
及びオリジナルの文書の各ポイントにおける１組の原色
の濃度（即ち、赤、緑、及び青の濃度）を測定する。し
かし、入力34は、オペレータがイメージ処理ステーショ
ンを操作した結果として生じるイメージ信号を受信する
ことも可能である。

【００６８】静電気的な潜像が光導電ベルト26上に記録
された後、該ベルト26は、該潜像を現像ステーションへ
と進行させる。該現像ステーションは、４つの別個の現
像ユニット35,36,37,38を備えている。

【００６９】それらの現像ユニットは、一般に当業界で
「磁気ブラシ現像ユニット」と呼ばれるタイプのもので
ある。現像ユニット35,36,37は、それぞれ、光導電表面
上に記録されている特定のカラー分解された静電気的な
潜像の補集合に対応する特定の色のトナー粒子を付与す
る。トナー粒子の各々の色は、電磁波のスペクトルのう
ちの所定のスペクトル領域内の光を吸収するよう選択さ
れる。例えば、オリジナル文書の緑の領域に対応する光
導電ベルト上の部分を放電させることにより形成された
静電気的な潜像は、赤及び青の部分を該光導電ベルト上
の比較的高い電荷密度の領域として記録するものとな
り、緑の領域は、現像にとって無効な電圧レベルへと低
下されることになる。次いで、現像ユニット35が、光導
電ベルト26上に記録された静電気的な潜像上に緑吸収性
（マゼンタ）のトナーを付与することにより、充電され
た領域が可視状態にされる。同様に、青が分離された潜
像が、青吸収性（イエロー）のトナー粒子を用いて現像
ユニット36により現像され、赤が分離された潜像が、赤
吸収性（シアン）のトナー粒子を用いて現像ユニット37
により現像される。現像ユニット38は、黒のトナー粒子
を備えており、黒の情報又はテキストから形成された静
電気的な潜像を現像するため又はカラー現像の捕捉を行
うためにに使用することができる。現像ユニットの各々
は、動作可能位置の内外へと移動される。動作位置では
磁気ブラシが光導電ベルトに近接し、一方、非動作位置
では磁気ブラシが光導電ベルトから離間する。各々の静
電気的な潜像の現像中には、１つの現像ユニットのみが
動作位置に位置し、残りの現像ユニットはそれぞれの非
動作位置に位置する。これにより、トナー相互間の混合
を生じさせることなく適当な色のトナー粒子を用いて各
々の静電気的な潜像を現像することが確実になる。図１
では、現像ユニット35は、その動作位置で示されてい
る。最後に、各現像ユニットは、ユニット35に関して図
示するホッパ39等のトナーホッパを備えており、これに
より、静電気的な潜像の現像により漸進的に枯渇してい
くことになる現像材に新鮮なトナーを供給する。

【００７０】ここで図２を参照する。同図には、現像ユ
ニットのうちの１つ、即ち現像ユニット35が示されてお
り、該現像ユニット35は、非回転磁気コアの周囲を回転
することが可能な非強磁性スリーブを備えており、該非
強磁性スリーブは、該現像ユニット35から僅かに突出し
ており、その表面に対してブラシという形で付着してい
る現像材の層をベルト26の光導電表面に接触させるもの
である。現像ユニット35には磁化可能な現像材料が供給
され、該現像材料は非永久的に磁化された磁気担体粒子
を含み、該磁気担体粒子は、それ自体に対して摩擦電気
的に付着したトナー粒子を有するものである。該現像材
料は、指向性磁界を常に受けて、該現像材料からなるブ
ラシを形成する。現像材料は、それ自体を磁気ブラシに
一貫して提供するよう絶えず動いている。図２の左側部
分はホッパ39を有するミキサ構成体54を示し、同図の右
側部分は、現像ユニット35の回転可能ローラを駆動する
ための係合ギアを有する駆動機構55を示している。磁気
ローラ51は、矢印56の方向に回転し、その表面に供給さ
れる現像材の層の厚さは、調節可能なドクターブレード
57により計量される。トナーホッパ39は、図式的にしか
示されていないが、実践的には、トナー追加システム
は、現像ユニットに対して取り外し可能に接続された該
現像ユニット35に適したトナーカートリッジ又はボトル
と、制御された量のトナーを現像ユニット35に供給する
ための計量システムとを備えたものになる、ということ
が理解されよう。

【００７１】図３は、現像ユニット35の一部を断面で一
層詳細に示したものである。同図から分かるように、現
像ユニットは磁気ローラ51を備えている。移動する光導
電ベルト26は、該磁気ローラ51に近接するが該磁気ロー
ラ51に接触せずに移動する。ベルト26の光導電表面と磁
気ローラ51との距離は、一定であり、固定された摺動裏
当てシュー53により決定される。制御されたＤＣ＋ＡＣ
電位が、包括的に符号52で示す制御装置により、接触ブ
ラシ（図示せず）を介して磁気ローラとベルト26の光導
電表面の背面電極との間に印加される。

【００７２】それらの現像の後、トナーイメージが、ト
ナーイメージ転写ステーション40,41,42,43へと移動さ
れ、該転写ステーションにおいて、トナーイメージがシ
ート状の支持材料（無地の紙又は透明のフィルム等）上
へと転写される。該転写ステーションでは、シート状の
支持材料は、光導電ベルト26と接触した状態で、直線経
路17をたどる。該シート状の支持材料は、ベルトの動き
と同期して進行される。４つのトナーイメージの転写
後、上方への進路をたどるベルトは、クリーニングステ
ーション45でクリーニングされる。該クリーニングステ
ーション45では、回転可能な繊維状ブラシ又はその類の
ものが、光導電ベルト26と接触した状態に維持されて、
転写動作後に残った残留トナー粒子を除去する。その
後、ランプ46がベルトに光を照射し、次のサイクルの開
始に先立って該ベルト状に残っている残留電荷を全て除
去する。

【００７３】上記説明のプリンタの動作は以下の通りで
ある。

【００７４】マゼンタの潜像は、ステーション29によっ
て光導電ベルト26上に露光され、該イメージは、動作位
置に位置するステーション35により、該ステーション35
をベルトが通過する際に、漸進的に現像される。マゼン
タのイメージの露光が完了すると、イエローのイメージ
が露光されることになる。該イエローの露光中には、現
像されたマゼンタのイメージが非活動状態のステーショ
ン36,37,38を通過して移送され、トナー転写ステーショ
ン40,43もまた非動作状態のままとなる。

【００７５】マゼンタの潜像の現像が完了すると、マゼ
ンタ現像ステーション35がその非動作位置へと後退さ
れ、マゼンタのイメージの後縁がイエロー現像ステーシ
ョン36を通過した後、該イエロー現像ステーション36が
動作位置へと移動されて、イエローの潜像の現像が開始
される。イエローの潜像の後半部分が現像されている間
に、ステーション29におけるシアンの潜像の露光が既に
開始されている。

【００７６】上述のイメージの露光プロセス及びカラー
現像プロセスは、４つのカラー分解イメージが互いに隔
離された連続する関係で光導電ベルト状に形成されるま
で、続行される。

【００７７】次いで、スタック12から取り出されて整列
手段16内で準備が整った状態に維持されているシートが
トナー転写ステーション40へと送られ、該シートが該ト
ナー転写ステーション40に達した瞬間に、最後に形成さ
れたトナーイメージ（即ちブラックイメージ）が該トナ
ー転写ステーション40に入る準備が整う。このため、最
後に形成されたトナーイメージが最初にシートに転写さ
れるものとなる。最初に形成されたトナーイメージ（即
ちマゼンタイメージ）は、その前縁がベルト上の「×」
（符号62）で示す位置に位置し、このため最後に転写さ
れることになる。他の２つのトナーイメージは、それら
の前縁が「×」63,64で示す位置に位置する。

【００７８】このため、４つの異なるイメージの露光の
タイミング、光導電ベルト上のこれらのイメージの相対
的な位置、及び連続する転写ステーション間におけるベ
ルトの経路長は、次のようなものとなる。即ち、シート
紙が、それらのステーションを通る線形経路をたどり、
該異なるトナーイメージのシート紙に対する部分的に同
時の転写が、それらのイメージの完全な位置合わせが得
られるように行われる。

【００７９】上述のようにして生成されるカラートナー
イメージを表側表面に支持するシートは、該シートの裏
側表面にカラートナーイメージを付与するためのイメー
ジ形成ステーション21を通過する。

【００８０】エンドレスベルト24を有するバッファステ
ーション23は、カラーイメージを支持するシートを溶解
ステーション25へと移送する。該バッファステーション
23は、シートの移送速度の変更を可能にするものであ
り、これにより、溶解ステーション25の速度をイメージ
形成ステーション20,21の速度と異ならせることが可能
となる。本実施例の装置では、２つの光導電ベルトの速
度は、例えば、125又は250mm/sとすることが可能であ
り、一方、溶解ステーションの速度は、100mm/s又はそ
れ未満とすることが可能である。バッファステーション
23の長さは、装置内で処理すべき最大サイズのシートを
受容するのに十分なものである。バッファステーション
23は、最初は、イメージ形成ステーション20,21の光導
電ベルトの速度で動作する。該ステーションの速度は、
シートの後縁が第２のイメージ形成ステーション21を出
た際に、溶解ステーション25の処理速度まで減速され
る。

【００８１】溶解ステーション25は、シートに転写され
たトナー粒子を固着させるために該トナー粒子を溶解さ
せるよう動作する。溶解ステーション25は、既知の構成
のものとすることが可能であり、放射又はフラッシュ溶
解、対流及び／又は圧力による溶解等に関して構成する
ことが可能である。熱溶解が好ましい。溶解が施された
シートは、最終的にはプラットホーム14上に受容され
る。

【００８２】

【実施例】実施例１この例では反転現像が使用される。光導電ベルトは、電
荷イメージを生成するようイメージに従って露光される
前に370〜500ボルトの範囲の暗電位まで充電された。ベ
ルトは、4.2％のトナー（例えば、Xeikon NV）を含む市
販のDCP-1現像材が充填された現像ユニットを通って125
又は250mm/sの速度で移動された。現像ユニットは、ベ
ルトの線形速度の２倍の周速で回転する直径20mmの磁気
ローラを備えている。該磁気ローラは、0.65±0.05mmの
距離だけベルト表面から隔置され、6〜8°の範囲の現像
角(development angle)が提供される。現像極(developm
ent pole)の磁極強度は、950±50ガウスであった。現像
材は、65〜80mg/cm²で磁極に付与された。ＡＣバイアス
電圧は1500ボルト（ピーク間電圧）であった。ベルト上
へのイメージの現像の後、トナーイメージが紙シート基
体に直接転写され、該生成物がバックグラウンド現像に
関して検査された。その結果を、エクセレント(E)、グ
ッド(G)、フェア(F)、及びバッド(B)としてクラス分け
した。

【００８３】反転現像の場合、Ｚに関する方程式は次の
ように書き直すことができる。

【００８４】

【数３】

【００８５】ここで、Ｖ₀は暗電流（単位：ボルト）、
Ｖ_DCはＤＣバイアス電位、ｆはＡＣバイアス周波数（単
位：kHz）、及びＶ_pはイメージ形成ベルトの速度（単
位：mm/s）である。暗電位（Ｖ₀ボルト）、ＤＣバイア
ス電位（Ｖ_DCボルト）、及びＡＣバイアス周波数（ｆkH
z）は、以下の表１及び表２に従って設定された。

【００８６】

【表１】

【００８７】

【表２】

【００８８】これらの結果は、関数Ｚが0.65（特に0.
8）を越える場合に最良の結果が得られることを実証す
るものである。

【００８９】実施例２これは、実施例１と類似したものであるが、使用される
現像材が5％のトナーCB923を含むAG90（例えばAgfa-Gev
aert NV）である点で異なる。その結果を次の表３及び
表４に示す。

【００９０】

【表３】

【００９１】

【表４】

【００９２】これらの結果は、関数Ｚが0.65（特に0.
8）を越える場合に最良の結果が得られることを実証す
るものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例としての電子写真式両面印刷
カラープリンタを示す説明図である。

【図２】図１に示すプリンタの現像ユニットの一実施例
を示す斜視図である。

【図３】図２に示す現像ユニットの一部を詳細に示す断
面図である。

【符号の説明】

10 ハウジング 12 シートスタック 16 位置合わせステーション 17 経路 18 出力セクション 20 第１のイメージ形成ステーション 21 第２のイメージ形成ステーション 23 バッファステーション 24 移送ベルト 25 溶解ステーション 26 光導電ベルト 27 アイドルローラ 28 充電ステーション 29 露光ステーション 30 スキャナ 31 イメージ処理システム（ＩＰＳ） 35,36,37,38 現像ユニット 47 駆動圧力ローラ対 101 駆動ローラ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 2H073 AA05 BA03 BA13 BA45 CA14 CA22 2H077 AC16 AD06 AD36 BA09 EA16 GA00 GA13 GA17

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】移動するイメージ形成ベルト上に形成され
た静電気的なイメージがＡＣ現像により現像されるイメ
ージ形成装置の使用方法であって、関数Ｚが次式を満た
すことを特徴とする、イメージ形成装置の使用方法。【数１】ここで、Ｖ_clはクリーニング電位（単位：ボルト）、ｆ
はＡＣバイアス周波数（単位：kHz）、及びＶ_pはイメー
ジ形成ベルトの速度（単位：mm/s）である。
【請求項２】前記関数Ｚが少なくとも0.8である、請求
項１に記載の方法。
【請求項３】前記クリーニング電位Ｖ_clが、20〜250ボ
ルトの範囲にある、請求項１又は請求項２に記載の方
法。
【請求項４】前記ＡＣバイアス周波数ｆが、1〜8kHzの
範囲にある、請求項１ないし請求項３の何れか１項に記
載の方法。
【請求項５】前記イメージ形成ベルトの速度Ｖ_pが、50
〜500mm/sの範囲にある、請求項１ないし請求項４の何
れか１項に記載の方法。
【請求項６】前記静電気的なイメージが反転現像により
現像され、前記暗電位Ｖ₀が200〜800ボルトの範囲にあ
る、請求項１ないし請求項５の何れか１項に記載の方
法。