JP2001209246A

JP2001209246A - 進行波電位波形を用いた現像装置及び荷電粒子の搬送方法

Info

Publication number: JP2001209246A
Application number: JP2000366888A
Authority: JP
Inventors: Yuri Gartstein; ガースタインユリ
Original assignee: Xerox Corp
Current assignee: Xerox Corp
Priority date: 1999-12-10
Filing date: 2000-12-01
Publication date: 2001-08-03
Also published as: US6272296B1

Abstract

(57)【要約】【課題】互いに反対の符号を有する荷電粒子の効果的
な動的分離を、粒子の移送に対する付加的な機能として
可能にする進行波グリッドのための静電気電位波形を提
供する。【解決手段】像形成面に記録された潜像を現像する装
置であって、像形成面から隔たっていて、この像形成面
上のトナーを像形成面と対向する領域に移送するドナー
部材であり、外面に電極アレイが設けてあり、この電極
アレイが、ドナー部材の表面の幅をほぼ横切って延びる
複数の間隔を置いた電極を包含するドナー部材と、この
ドナー部材上へトナーをロードする手段と、前記電極ア
レイに作動可能状態に接続した多相電圧源であり、一方
の極性のトナー粒子を現像帯域へ、そして、現像帯域か
ら移動させる電気力学的な波パターンを創り出す波形を
発生し、そして、反対極性のトナー粒子が前記現像帯域
上へ移動するのを阻止する多相電圧源とを包含すること
を特徴とする装置によって解決される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、全般的に、イオノ
グラフィック式または電子写真式の像形成・印刷装置お
よび機械のための現像装置に関する。一層詳しくは、本
発明は、互いに反対符号の荷電粒子を分離するために進
行波電位波形を使用するが、小さい荷電粒子の取り扱い
および／または分離を含む他の機械および技術にも適用
できるトナー搬送に向けたものである。

【０００２】（参考文献）特に以下の文献、「A MULTIZ
ONＥ MＥTHOD FOR XＥROGRAPHIＣ POWDER DEVＥLOPMEN
T: VOLTAGＥ SIGNAL APPROAＣH」という名称の米国特許
出願第０９／３１２、８７３号（出願人整理番号：D/98
522）、「A MＥTHOD FOR LOADING DRY XＥROGRAPHIＣ T
ONＥR ONTO A TRAVＥLING WAVＥ GRID」という名称米国
特許出願第０９／３１２８７２号（出願人整理番号：D/
98523）、及び「TONＥR TRANSPORTUSING SUPＥRIMPOSＥ
D TRAVＥLING ELEＣTRIＣ POTENTIAL WAVES」という名
称の米国特許出願第______号（出願人整理番号：D/9972
4）を、参考資料としてここに援用する。

【０００３】

【従来の技術】一般的に、電子写真印刷プロセスは、光
導電性部材をほぼ均一な電位に荷電してその表面の感度
を高めるステップを包含する。光導電性表面の荷電され
た部分は、スキャニング・レーザー光線あるいは再生さ
れつつあるオリジナル・ドキュメントからの光像に露光
される。これが、光導電性表面上に静電潜像を記録す
る。静電潜像が光導電性表面に記録された後、この潜像
は現像される。普通、２成分現像剤材料および単成分現
像剤材料が現像のために使用される。代表的な２成分現
像剤としては、磁性キャリア粒子と、このキャリア粒子
に摩擦電気的に付着しているトナー粒子とから成るもの
がある。単成分現像剤材料としては、代表的にはトナー
粒子がある。トナー粒子は、潜像に引きつけられてトナ
ー・パウダー像を光導電性表面上に形成する。トナー・
パウダー像は、次いで、コピー・シートに転写される。
最後に、トナー・パウダー像は、加熱され、像形態でコ
ピー・シートに恒久的に融着される。

【０００４】上記の電子写真マーキング・プロセスは、
カラー像を生成するために変更することができる。１カ
ラー電子写真マーキング・プロセス（画像上画像処理と
呼ばれている）では、感光体上へ異なったカラー・トナ
ーのトナー・パウダー像を重畳し、この複合トナー・パ
ウダー像を基体上へ転写する。画像上に画像を形成する
イメージオンイメージプロセスは有益ではあるが、いく
つかの問題を有する。たとえば、別のカラー・トナー・
パウダー像を創り出す準備のために感光体を再荷電する
とき、感光体の先行のトナー付着領域及びトナーのない
領域の間の電圧のレベルを調整することが重要である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】電荷保持面上に含まれ
る静電潜像にトナーを付与する際に、現像剤ハウジング
から表面までトナーを搬送する必要がある。磁気ブラシ
及び単成分現像剤を用いる従来の電子写真現像システム
の限界は、トナーと、このトナーを載せて潜像に搬送す
るコンベヤとの間に大きな付着力を生成しなければ、ト
ナー（すなわち、荷電顔料）を潜像に分配することがで
きないという点にある。明らかなように、顔料をキャリ
アにしっかりと付着させる付着力に大きな変動がある
と、現像システムの感度が厳しい制限を受け、像を形成
するコントラスト電圧を高くする必要がある。したがっ
て、特にコントラスト電圧で形成される潜像と関連し
て、大きい付着力を減らすことが望ましい。

【０００６】本発明の好ましい実施例においては、付着
力を最小限に抑えるために、最小の静的接触で表面まわ
りにトナーを常に移動させることができる静電気進行波
を生成する手段を包含するトナー・コンベヤが設けられ
る。

【０００７】進行波は、たとえば、Schmidlinの米国特
許第４，６４７，１７９号に記載されているように、現
像システムにおいてトナー粒子を搬送するために使用さ
れてきた。なお、この米国特許は、参考資料としてここ
に援用する。この米国特許において、進行波は、コンベ
ヤの外周面まわりに設置した線形導体アレイに印加され
る３相あるいはそれ以上の相の交流電圧によって生成さ
れる。コンベヤまわりにトナーを移動させる力Ｆは、ｑ
Ｅ_tに等しい。ここで、ｑは、トナーの電荷であり、Ｅ_t
は、導体アレイに印加される多相交流電圧によって供給
される接線電界である。

【０００８】荷電粒子を静電潜像に搬送、分離、分配す
る進行波装置が、多年にわたって提案されてきた。これ
が魅力的な方法となる他の理由のいくつかとして、可動
機械部品がないこと、トナー位置を制御できること、現
像領域が長くて安定していること、構築上の融通性があ
るということがある。半導電性オーバーコートをグリッ
ドに施し、トナー移動のための滑らかな表面かつまた可
能性のある電荷緩和チャネルを設けると望ましいかも知
れない。種々の荷電粒子搬送モードが可能であることが
わかっている。静電気進行波搬送のいわゆる同期モード
が発見されており、電子写真現像システムについて使用
できるトナー搬送を容易にするのに適切であることが指
摘されている。これらのモードにおいて、トナー粒子
は、進行波位相速度Ｖ_ph＝ω／ｋで搬送面に沿って移動
する。ここで、ω、ｋは、それぞれ、波の周波数と波ベ
クトルである。この速度は、静電気力の長手方向（ｘ）
成分の作用を介して達成されが、平均して力の垂直方向
（ｚ）成分は搬送面付近にトナーを含有する。

【０００９】他の、いわゆる「カーテン」すなわち非同
期モードにおいては、トナーは、表面から波によって効
果的にはね返され、外部の力（たとえば、重力または印
加電界）によってのみ保持される。この外部の力がない
場合には、トナーは、極めて結合がゆるく、放出物にな
りやすい。このモードでの搬送は、普通、Ｖ_phよりかな
り低い速度で生じる。

【００１０】

【課題を解決するための手段】ここでは、像形成面上に
記録された潜像を現像する装置であって、像形成面から
間隔を置いて配置され、その表面上のトナーを像形成面
に対向した領域に搬送するドナー部材を包含し、このド
ナー部材が、その外面上電極アレイを包含し、このアレ
イが、ドナー部材の表面の幅をほぼ横切って延び、前記
ドナー部材上へトナーをロードすなわち装荷する複数の
間隔を置いた電極を包含し、さらに、前記電極アレイに
作動可能状態で接続した多相電圧源を包含し、この多相
電圧源が、現像領域へ、また、この現像領域から一方の
極性のトナー粒子を移動させ、反対極性のトナー粒子が
前記現像領域上へ移動するのを阻止する電気力学的な波
パターンを創り出す波形を発生することを特徴とする装
置が提供される。

【００１１】本発明の目的は、互いに反対の符号を有す
る荷電粒子の効果的な動的分離を、粒子の搬送に対する
付加的な機能として可能にする進行波グリッドのための
新しいクラスの静電気電位波形を提供することにある。
このクラスには、特殊な種類の一時的あるいは静的な非
対称性を有する静電気電位レリーフを発生する波形があ
る。本発明の波形の場合、互いに反対の極性の荷電粒子
（たとえばトナー）が、非常に異なった動的反応を示す
ように強制される。たとえば、粒子は、単極同期モード
（１つ符号の種だけが、波位相速度で移動することが可
能となる）において、または、両極性双方向モード（互
いに反対符号の粒子が互いに反対方向に移動する）にお
いて、搬送され得るのである。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照しながら本
発明をより詳しく説明する。電子写真印刷技術は周知技
術であるから、本印刷機械において使用される種々の処
理ステーションは、ここでは、概略的に示し、その動作
は参考程度に簡単に説明する。

【００１３】最初に図１３を参照して、ここには、本発
明の現像装置を組み込んだ電子写真式機械の一例が示し
てある。電子写真印刷機械とは、それを一回通るだけで
カラー像を創り出すものであり、本発明の特徴を含んで
いる。この印刷機械は、矢印１２で示す方向において種
々のプロセス・ステーションを通って順次に移動するア
クティブ・マトリックス（ＡＭＡＴ）式感光体ベルト１
０の形をした電荷保持面を使用する。ベルト移動は、駆
動ローラ１４および２つのテンション・ローラ１６、１
８まわりにベルトを装着し、次いで、駆動モータ２０を
経て駆動ローラ１４を回転させることによって行われ
る。

【００１４】感光体ベルトが移動するにつれて、それの
各部分が後に説明するプロセス・ステーションの各々を
通過する。便宜上、像領域と呼ばれる感光体ベルトのた
だ１つの部分のみを説明する。像領域とは、トナー・パ
ウダー像を受け取る感光体ベルトの部分であり、このト
ナー・パウダー像が、基体に転写された後、最終的な像
となる。感光体ベルトは多数の像領域を持ち得るが、各
像領域が同じ方法で処理されるので、１つの像領域につ
いての代表的な処理を記載すれば、印刷機械の動作を充
分に説明することになろう。

【００１５】感光体ベルト１０が移動するにつれて、像
領域は荷電ステーションＡを通過する。荷電ステーショ
ンＡで、全体的に参照符号２２によって示すコロナ発生
装置が、比較的高くてほぼ均一な電位まで像領域を荷電
する。

【００１６】荷電ステーションＡを通過した後、荷電さ
れた像領域は、第１の露光ステーションＢを通過する。
露光ステーションＢで、荷電された像領域が露光され
る。そのとき、光は、第１のカラー（たとえば、黒色）
像の光表現で像領域を照らす。この光表現は、像領域の
或る部分を放電させ、静電潜像を創り出す。図示実施例
は光源としてレーザ・ベースの出力スキャニング装置２
４を使用しているが、他の光源（たとえば、ＬＥＤプリ
ントバー）も、本発明の原理に従って使用できることは
了解されたい。

【００１７】第１の露光ステーションＢを通過した後、
ここで露光された像領域は、現像システムＥ、Ｇおよび
Ｉと同じ構造である第１の現像ステーションＣを通過す
る。第１の現像ステーションＣは、像領域上へ第１のカ
ラー、たとえば、黒色の負に荷電されたトナー７６を付
着させる。このトナーは、像領域の負レベルが低い部分
に引きつけられ、負レベルの高い部分によって反発され
る。その結果、像領域に第１のトナー・パウダー像が生
じる。

【００１８】第１の現像ステーションＣについて、現像
システム３４は可撓性ドナー・ベルト４２を包含し、該
ベルトの表面付近にはトナーで像を現像する電極アレイ
のグループを有する。

【００１９】第１の現像ステーションＣを通過した後、
ここで露光されて調色された像領域が、第１の再荷電ス
テーションＤに送られる。再荷電ステーションＤは、２
つのコロナ再荷電装置、第１の再荷電装置３６及び第２
の再荷電装置３７からなり、これらが一緒に作用して像
領域のトナー付着部分、トナー無し部分の電圧レベルを
ほぼ均一なレベルに再荷電する。ここで、必要な電気入
力が再荷電装置のタスクを行うのに利用できるように、
必要に応じて、電源が第１、第２の再荷電装置３６、３
７に、そして、それと組み合わせた任意のグリッドまた
は他の電圧制御表面に接続されていることは了解された
い。第１の再荷電装置３６によって再荷電された後、像
領域は、第２の再荷電装置３７に移動する。

【００２０】第１の再荷電ステーションＤで再荷電され
た後、第１のトナー・パウダー像を有する、ここでほぼ
一様に荷電された像領域は、第２の露光ステーション３
８に移動する。第２の露光ステーションが第２の静電潜
像を創り出すべく第２のカラー像（たとえば、黄色（イ
エロー）トナー像）の光表現で像領域を照射するという
事実を除いて、第２の露光ステーション３８は、第１の
露光ステーションＢと同じものである。

【００２１】像領域は、次に、第２の現像ステーション
Ｅに移る。第２の現像ステーションＥが第１の現像ステ
ーションＣにおけるトナー（黒色）と異なるカラー（黄
色）のトナーを収容しているという事実を除いて、第２
の現像ステーションは、第１の現像ステーションと同じ
ものであると有益である。トナーが像領域の負レベルが
低い部分に引きつけられ、負レベルの高い部分によって
反発されるので、第２の現像ステーションＥを通過した
後、像領域は、重なり合った第１、第２のトナー・パウ
ダー像を有する。

【００２２】次いで、像領域は、第２の再荷電ステーシ
ョンFに移る。第２の再荷電ステーションFは、第１、第
２の再荷電装置、すなわち、それぞれ、装置５１、５２
を有する。これらの装置は、再荷電装置３６、３７と同
様に作動する。

【００２３】ここで再荷電された像領域は、第３の露光
ステーション５３を通過する。第３の露光ステーション
が、第３のカラー像（たとえば、マゼンタ像）の光表現
で像領域を照射して第３の静電潜像を創り出すという事
実を除いて、第３の露光ステーション３８は、第１、第
２の露光ステーションＢ、３８と同じものである。次い
で、第３の静電潜像は、第３の現像ステーションＣに収
容された第３カラーのトナー（マゼンタ・トナー）を使
用して現像される。

【００２４】ここで再荷電された像領域は、次に第３の
再荷電ステーションHを通過する。第３の再荷電ステー
ションは、一対のコロナ再充電装置６１、６２を包含
し、これらのコロナ再荷電装置は、コロナ再荷電装置３
６、３７及び再荷電装置５１、５２と同様の方法で像領
域のトナー付着部分およびトナー無し部分の電圧レベル
をほぼ均一なレベルに調節する。

【００２５】第３の再荷電ステーションを通過した後、
ここで再荷電された像領域は、次に第４の露光ステーシ
ョン６３を通過する。第４の露光ステーションが第４の
静電潜像を創り出すべく第４のカラー像（たとえば、シ
アン像）の光表現で像領域を照らすという事実を除い
て、第４の露光ステーション６３は、第１、第２、第３
の露光ステーション、露光ステーションＢ、３８、５３
と同じものである。第４の静電潜像は、次に、第４の現
像ステーションＩに収容されている第４のカラー・トナ
ー（シアン・トナー）を使用して現像される。

【００２６】基体への効果的な転送のためにトナーを調
整するために、次に、像領域は前転写コロトロン部材５
０に送られる。前転写コロトロン部材５０は、コロナ電
荷を付与して、トナー粒子が、必要な電荷レベルとな
り、その後正しく確実に転写されるようにする。

【００２７】コロトロン部材５０を通過した後、４つの
トナー・パウダー像は、転写ステーションＪのところ
で、像領域から支持シート５２上へ転写される。ここ
で、図示しない普通のシート送り装置によって方向５８
において支持シートが転写ステーションへ進められるこ
とは了解されたい。転写ステーションＪは、シート５２
の背面に陽イオンにスプレーする転写コロナ装置５４を
包含する。これにより、負に荷電されたトナー・パウダ
ー像が支持シート５２上へ移動する。転写ステーション
Jは、また、印刷機械８からの支持シート５２の取り出
しを容易にするデタック・コロナ装置５６も包含する。

【００２８】転写後、支持シート５２は、シートを定着
ステーションＫに進めるコンベヤ（図示せず）上へ移動
する。定着ステーションＫは、全体的に参照符号６０で
示す定着器組立体を包含する。この定着器組立体は、転
送されたパウダー像を支持シート５２に永久的に固着す
る。好ましくは、定着器組立体６０は、加熱された定着
器ローラ６２と、バックアップすなわち圧力ローラ６４
とを包含する。支持シート５２が定着器ローラ６２とバ
ックアップ・ローラ６４との間に移動すると、トナー・
パウダーは支持シート５２に永久固着される。定着後、
シュート（図示せず）が支持シート５２をキャッチ・ト
レイ（図示せず）へ案内し、ここで、オペレータが取り
出すことができる。

【００２９】支持シート５２が感光体ベルト１０から分
離された後、像領域上の残留トナー粒子が、ハウジング
６６内に収容されたクリーニング・ブラシを経てクリー
ニング・ステーションLで除去される。こうして、像領
域は、新しいマーキング・サイクルを開始する準備が整
う。

【００３０】上記した種々の機械機能は、全般的に、上
記の作業を制御するための電気指令信号を提供するコン
トローラによって管理され、調整される。

【００３１】現像システム３４をより詳しく示す図１４
を参照して、現像システム３４は、現像剤材料の供給源
を格納するチャンバ７６を構成しているハウジング４４
を包含する。ドナー・ベルト４２が静止ロール４１上に
装着され、ベルト部分４３が磁性ロール４６に隣接して
装着されている。ドナー・ベルト４２は、図１５、図１
６に示すように、細かく間隔を置かれた電極アレイ２０
０を有する可撓性回路板を包含する。電極間の代表的な
間隔は、７５〜１００ミクロンである。電極アレイ２０
０は、電圧源を有する電極２０２、２０４、２０６、２
０８からなる４相グリッド構造と、適切な電極領域グル
ープＡ〜Ｅにおいて適正な波形を供給するように図示方
法で作動可能な状態で接続された波発生器３００とを有
する。

【００３２】電極アレイ２００は、各グループ領域が、
以下の機能を発揮するように個別にアドレス指定できる
グループ領域Ａ〜Ｅを有する。領域（Ａ）は、ハウジン
グからアレイ上へトナーを装荷する機能、領域（Ｂ）
は、トナーを現像領域に転送する機能、領域（Ｃ）は、
現像領域で像を現像する機能、領域（Ｄ）は、現像領域
からトナーを転送する機能、領域（Ｅ）は、トナーをア
レイからハウジングへ戻してアンロードすなわち除去す
る機能である。各電極アレイ・グループ領域は、独立し
てアドレス指定することができ、電圧源２２０および波
発生器３００に作動可能に接続される。アレイ・グルー
プ領域（Ａ）における電極は、ハウジングからトナーを
ピックアップし、波発生器３００によってセットアップ
された静電気波を介してトナーを搬送する。波発生器３
００を経て電圧源に接続された電極アレイ・グループ領
域Ａ〜Ｅは、確立された進行波パターンを現像する。進
行波パターンを形成している静電界は、現像剤サンプ７
６からドナー・ベルト４２の表面にトナー粒子をロード
すなわち装荷し、トナー粒子をドナー・ベルト４２に沿
って感光体ベルト１０の現像領域へ搬送する。現像領域
で、トナー粒子はベルト１０上の静電潜像へ転送され
る。その後、残りの（未転送の）トナーが、電極アレイ
・グループ領域Ｄによって電極グループ領域Ｅへ移動さ
せられ、そこにおいて、残留トナーがベルトから除去さ
れる。

【００３３】特に電極グループ領域Ａ及びＢのコンテキ
スト（前後関係）におけるこのタイプの搬送装置の重要
な特性は、トナーを、たとえば、摩擦電気（すなわち、
トナーの電荷対質量比、ｑ／ｍ）によって分類する能力
である。たとえば、波の所与の周波数および振幅につい
て、或る臨界値より高く荷電されたトナーだけが、波と
同期して移動することができる（「波を捕える」ことが
できる）ことになる。それに対応して、非常に低い摩擦
電気のトナーは、現像領域に給送されることはない。し
かしながら、正負両方に荷電された粒子を含有するトナ
ー供給源の場合には、非常に重要な別の問題がある。す
なわち、種の効果的分離が、この電荷または他の粒子パ
ラメータの大きさに基づいてというよりも、むしろ、電
荷の符号（正対負）にのみ基づいて達成され得るかどう
かが非常に重要である。理想的な（基本的な）正弦進行
波のまさしくその性質から、このような波がいずれかの
符号の粒子を同じ方向に（移動している波それ自体の方
向に）搬送しそうであろうことは明らかであるが、粒子
は互いから半波長だけ分離する。

【００３４】実際、正弦波から生じる静電気力は、その
成分Ｆ_X＝ｑＥ₀ｅｘｐ（−ｋｚ）ｓｉｎ（f）、（１ａ）Ｆ_Z＝ｑＥ₀ｅｘｐ（−ｋｚ）ｃｏｓ（f）、（１ｂ）で与えられる。ここで、位相fはｋｘ−ωｔに等しく、
Ｅ₀は最大電界強度であり、ｑは粒子電荷である。明ら
かに、静電気力の同じ分布が、電荷（−ｑ）の１つの粒
子によって見えるが、位相シフトπを持つ波に関して位
置決めされることになろう。f → f＋π。換言すれ
ば、互いに反対の符号の粒子は、波の電位ヒルの両側に
乗ることになろう。同じ考えが、たとえば、普通のパル
ス化波形を利用する４相グリッド設計について図１に示
したように、有限数の位相電極を持つ実用的なグリッド
設計に適用することができる。

【００３５】図１。ここには、４相グリッドの電極（こ
の構造の２つ波長に対応する８つの電極が表示されてい
る）に、普通の５０％デューティ・サイクル信号の異な
る時点で印加される電位が概略的に示してある。白丸及
び黒丸印は、まさに図示の電位パターンがオンとされた
瞬間の、異なった荷電粒子の位置を示している。新しい
電界分布に応答して、粒子は、次の時刻ステップに示す
新しい位置へ「移動する」。白丸記号は、正の粒子につ
いてのものであり、黒丸記号は、負の粒子についてのも
のである。Ｔは、信号の期間である。本発明者らは、電
極間（長手方向力が有効である）にある粒子を概略的に
示すことを選んだ。図１に表示される簡略同期移相図
は、動的シミュレーションや実験によって確認される。
明らかに、ここでは、正、負の粒子が、同じ方向に搬送
されている。

【００３６】図２。１つの期間Ｔ中にこのグリッドの電
極を駆動する対応する電圧パターンが示してある。わか
りやすくするために、異なった電極についての電圧プロ
ファイルは、垂直方向に変位させてある。すなわち、電
位パターンの上下の値は、実際、すべての電圧に対して
同じである。種々の一時的波形を使用している実用的な
グリッドでの状況は、理想とされる正弦波でのそれより
も複雑である。ｎ相グリッド構造についての任意の電位
波形は

【数１】で書くことができる。ここで、ｇ_i、ｆ_iは、λｈ電極か
らの一時的な（期間Ｔを持つ周期的な）寄与率および空
間的（期間λを持つ周期的な）寄与率を表している。ハ
ードウェア・グリッド設計は、通常、ｆ_i（ｘ）＝ｆ
（ｘ−ｉλ／ｎ）を定義する。ここで、λは、構造波長
である。全ての電極は同じである。これが、本発明の分
離目的を達成するように賢く設計され得る、一時波長ｇ
_i（ｔ）である。時刻ｔの瞬間毎に、電位レリーフ(２)
は、周期的に繰り返される電位ヒル構造と考えられ得
る。たとえば、図１は、このような絵の明白な視覚化を
与える。電位の丘すなわちヒルの導関数は、荷電粒子に
作用する電界を発生する。明らかに、電位ヒルの両側部
は、それぞれ互いに反対に荷電された粒子とのコヒーレ
ント相互作用に対して効果的に反応できる。図１の静電
気的な絵は、２つの重要な特性を所有する。すなわち、
第１に、電位ヒルは、ミラー反射に関して対称形であ
る。第２に、その時間展開は、波伝播方向（形状の保
存）に沿った並進運動にほぼ一致する。これらの２の特
性が適切である（一般的に、個別の電極構造によって生
じる或る程度の精度を持つ）ときはいつでも、正、負両
方の電荷について同様の搬送パターンを予想しなければ
ならない。より正確には、動的シミュレーションによれ
ば、搬送の詳細がときには互いに反対の符号の種につい
て異なる可能性があるが、全体的な平均効果は、ほぼ同
じとなることを示している。

【００３７】禁止された１つ符号の種について同期搬送
を行うためには、本発明者らは、上記の２つの電位特性
のどちらからを充分に強く妨害する波形を使用しようす
ることを提案する。すなわち、たとえば、電位ヒルを静
電気的に強く非対称にすることができ、または、その全
体的な一時展開を、電位ヒルの勾配に非対称的に影響を
及ぼす単なる並進運動より複雑にすることができる。以
下に、このような波形の例を示す。

【００３８】図３および４に示す第１の例においては、
本発明者らは、電位ヒルの片側が時間と共に規則的に並
進するように（この側に乗っている粒子が波に関して位
置を調整できるように）すると共に、反対側の相対位置
が「変動する」ように（この側に乗るであろう粒子が調
整すべき時間を持たず、「位相外れに」なり、波を失う
ように）波形を一時的に変更している。実際の状態で
は、これらの粒子は、おそらくグリッド上にまったく装
荷しないであろう。

【００３９】図３。図１と同じ表記を用いて、電位パタ
ーンおよび荷電粒子についての影響が、波形が主周波数
と二倍の周波数をもって、５０％〜２５％のデューティ
サイクル間で変化する場合について示してある。

【００４０】図４。１つの期間Ｔの間、このグリッドの
電極を駆動する対応する電圧パターンが示してある。異
なった電極について図２と同じに電圧プロファイルを垂
直方向に変位してある。

【００４１】図３の簡略化した絵が示唆しているよう
に、正の電荷が波と共に同期移動することができるのに
対して、負の電荷は（図１と比べて）波を捕えることが
できない。動的シミュレーションによれば、この洞察が
確認された。それは、この場合の負の電荷が、担持面か
ら持ち上げられ、その移動を続けるが、すでに非同期カ
ーテン・モードにおいてのみ移動していることを示し
た。同じ波形変更法が、３相グリッドおよび他のグリッ
ド設計について同様に作用する。図３でわかるように、
正粒子によって使用される電位低下は、波に関してその
相対位置を保持し、その一方、陰電荷には「一貫した」
推進力パターンを見ることができない。

【００４２】第２の例において、本発明者らは、変調し
た波形は、波長と「比例している」ようにすることがで
き、電位ヒルの両側が「コヒーレントに」作用し、互い
に反対の符号の粒子についての効果がより「反対に」す
らなる波形を創り出すという事実を使用した。図５に示
す電位波形は、ｔ＝０．２５Ｔ、ｔ＝０．７５Ｔで電極
の変更電位分だけ図３のそれと異なり、瞬間的に、パタ
ーンが二倍も小さい空間的期間をもっているように見え
る。移相についての効果は、激烈なことがわかる。今
や、互いに反対の符号の種は互いに反対の方向に搬送さ
れ得る。

【００４３】図５。互いに反対符号の粒子の、互いに反
対方向への搬送を容易にする変調波形の概略図である。

【００４４】図６。１つの期間Ｔの間、このグリッドの
電極を駆動する対応する電圧パターンを示している。異
なった電極についての電圧プロファイルの垂直方向変位
は、図２と同じである。

【００４５】ここで再び、図５に示す極度に単純化した
考察は、動的シミュレーションによって確かめられる。
図７Ａ、７Ｂおよび図８Ａ、８Ｂは、図５の波形にそれ
ぞれ含まれる正負の粒子の軌道を示している。図７Ａ、
７Ｂおよび、図８Ａ、８Ｂから明らかなように、実際
に、互いに反対の符号の粒子は、ホッピング同期モード
で互いに反対の方向に移動する。この効果は、実験でも
同様に確かめられる。

【００４６】第３の例において、本発明者らは、波伝播
と一緒に時間と共に規則的に並進移動する強く非対称的
な電位ヒル構造を発生するような波形を使用する。した
がって、一方向における電界は、反対方向におけるより
も（より大きいスケールであるが）非常に強いことがわ
かる。非対称性が充分に強い場合、ヒルの勾配の少ない
方の側に乗ることになる粒子が進行波を捕えることがで
きず、担持面から離れるように波によってはね返され
る。それ故、粒子は、放出物として失われるか、あるい
は、波移相速度よりもかなり低い速度をもってカーテン
・モードで搬送される。したがって、この説明した波形
は、第１例で説明した状況と同様に、単極同期モードで
の搬送を行うことができる。図９、１０が、このような
波形の例を概略的に示している。

【００４７】個々の電極に見られるこの波形は、図１０
に示す斜路タイプ駆動電圧に対応する（あるいは、その
パルス化したカウンタパートに対応する）。もちろん、
異なった電極についての移相シフトは適切である。明ら
かに、この例における正粒子を移動させる電界は、この
場合、波方向に負の粒子を移動させる電界の約３倍強
い。負の粒子は失われた物として表示されるが、正の粒
子は波移相速度で移動する。

【００４８】正負の粒子についてのこのタイプの波形を
使用する動的シミュレーションの結果が、図１１、１２
に示してある。

【００４９】図１１Ａ、１１Ｂでわかるように、電界強
度は、正の粒子についての空気抵抗および表面摩擦を釣
り合わせ、波を捕えるに充分であることがわかる。負の
粒子についての電界は、十分に高くはなく、粒子は、図
１２Ａ、１２Ｂに示すように、表面から離れるようには
ね返され、波によって失われる。

【００５０】上記の例は、本発明の全般的な原理がどの
ように実施され得るかを示すことを意図している。明ら
かに、これら全般的な原理を使用し、互いに反対に荷電
された粒子について異なった動的応答性を示す他の多く
の例が可能である。本発明の他の実施例および変更例
は、ここに提示した情報の検討することによって当業者
が実施することができる。これらの実施例および変更例
ならびにその均等物も本発明の範囲内に含まれる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の主題に関係がある駆動波形および粒
子軌道を示す図である。

【図２】本発明の主題に関係がある別の駆動波形およ
び粒子軌道を示す図である。

【図３】本発明の主題に関係がある別の駆動波形およ
び粒子軌道を示す図である。

【図４】本発明の主題に関係がある別の駆動波形およ
び粒子軌道を示す図である。

【図５】本発明の主題に関係がある別の駆動波形およ
び粒子軌道を示す図である。

【図６】本発明の主題に関係がある別の駆動波形およ
び粒子軌道を示す図である。

【図７】本発明の主題に関係がある別の駆動波形およ
び粒子軌道を示す図である。

【図８】本発明の主題に関係がある別の駆動波形およ
び粒子軌道を示す図である。

【図９】本発明の主題に関係がある別の駆動波形およ
び粒子軌道を示す図である。

【図１０】本発明の主題に関係がある別の駆動波形お
よび粒子軌道を示す図である。

【図１１】本発明の主題に関係がある別の駆動波形お
よび粒子軌道を示す図である。

【図１２】本発明の主題に関係がある別の駆動波形お
よび粒子軌道を示す図である。

【図１３】印刷・現像装置を示す図であり、本発明の
特徴を有することができる現像装置を組み込んでいる電
子写真印刷または像形成機械あるいは装置の概略立面図
である。

【図１４】印刷・現像装置を示す図であり、図１３の
印刷機械において使用される現像装置を示す概略立面図
である。

【図１５】本発明のコンテキストにおいて使用され得
る可撓性ドナー・ベルトの一部を示す頂面図である。

【図１６】本発明のコンテキストにおいて使用され得
る可撓性ドナー・ベルトの一部を示す頂面図である。

【符号の説明】

１０感光体ベルト１４駆動ローラ１６テンション・ローラ１８テンション・ローラ２０駆動モータ２２コロナ発生装置３４現像システム３６第１再荷電装置３７第２再荷電装置３８第２露光ステーション４２可撓性ドナー・ベルト４６磁性ロール５０前転送コロトロン部材５１第１再荷電装置５２第２再荷電装置５３第３露光ステーション６３第４露光ステーション６４バックアップ・ローラ７６現像材サンプ２００電極アレイ２０２電極２０４電極２０６電極２０８電極２２０電圧源３００波発生器

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】像形成面に記録された潜像を現像する装
置であって、前記像形成面から離隔して設けられたドナー部材であっ
て、該ドナー部材のトナーを前記像形成面に対向する領
域に搬送しており、外面には電極アレイが設けてあり、
この電極アレイが、ドナー部材の表面の幅をほぼ横切っ
て延びる複数の間隔を置いた電極を包含する、ドナー部
材と、前記ドナー部材上へトナーを装荷する手段と、前記電極アレイに作動可能状態に接続した多相電圧源で
あって、一方の極性のトナー粒子を現像領域へ、及び、
該現像領域から移動させる電気力学的な波パターンを創
り出す波形を発生するとともに、反対極性のトナー粒子
が前記現像領域上へ移動するのを阻止する多相電圧源と
を包含することを特徴とする装置。
【請求項２】請求項１の装置において、前記波形が、
前記第１の極性のトナー粒子とそれと反対の極性のトナ
ー粒子とを互いに反対の方向に搬送する、両極性で双方
向性の波モードを生成することを特徴とする装置。
【請求項３】進行波グリッド上へ荷電粒子を搬送する
方法であって、前記進行波グリッド上に、電気力学的な波パターンを創
り出す波形を発生させるステップと、一方の極性の粒子を前記電気力学的な波パターンで第１
方向に移動させるステップと、反対極性の粒子が前記電気力学的な波パターンで前記第
１方向に移動するのを阻止するステップとを包含するこ
とを特徴とする方法。