JP2004199055A - 現像と転写との間の磁気シールを備えるゼログラフ印刷システム - Google Patents

Abstract

【課題】 感光体とスリーブとの間に、感光体の処理方向に対向する方向に空気流を生成させる。
【解決手段】 電荷保持表面を定め、処理方向に移動可能な電荷受容体と、現像ゾーンにおける該処理方向とは反対方向に移動し、現像剤を該電荷保持表面の一部に隣接した該現像ゾーンに運ぶための回転可能なスリーブを含む現像ユニットと、該現像ゾーンの下流側に配設された移動しない磁気ストリップとを備える静電写真印刷装置が提供される。磁気ストリップは、キャリア粒子のブラシを実質的に直接その上に維持するように位置させられる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、静電写真すなわちゼログラフ印刷システムに関する。

静電写真印刷のよく知られたプロセスにおいて、最も一般的な形式は「ゼログラフィ」として知られており、典型的には感光体として知られる電荷保持表面が静電的に帯電され、次にオリジナル画像の光パターンに露出されて、それにしたがって該表面が選択的に放電される。その結果もたらされる感光体上の帯電及び放電されたパターンは、オリジナル画像と一致する潜像として知られる静電荷パターンを形成する。潜像は、「トナー」として知られる微細に分割された静電的に吸引可能な粉末と接触させることにより現像される。トナーは、感光体表面上の静電荷により画像領域上に保持される。このようにして、再生されようとしているオリジナルの光画像と一致するトナー画像が生成される。トナー画像は次に、用紙のような基板に転写されて、そこに定着された画像が、再生されるべき画像の永久記録を形成する。

トナーが潜像に適用される静電写真プロセスにおける段階は、「現像」として知られている。如何なる現像システムにおいても、多量のトナーが全体的に潜像と接触するようにされて、トナー粒子が該潜像と一致して表面上の種々の領域に付着するか又は付着しないようにされる。この現像を実行する多くの技術が当業者に知られている。そのような技術の多くのは、トナー粒子が「キャリア」の量と均等に混合されることを必要とする。一般的に言えば、トナーとキャリアを足したものが「現像剤」になる。典型的には、トナー粒子は極めて微細で、電界に応答するものであり、キャリア粒子は比較的大きく、磁界に応答するものである。

「磁気ブラシ」現像システムにおいて、現像剤は磁界に曝され、キャリア粒子が磁界に曝されると、大抵、鉄のやすり屑のような形のブラシ状のストランドを形成するようになる。逆に、トナー粒子は、ストランド内のキャリア粒子に摩擦電気的に付着する。これにより、トナー粒子がブラシのストランドに付着した磁気粒子のブラシが形成される。ブラシの基部は、固定配置された磁石の周りを回転する典型的にはスリーブ形態の「磁気ロール」上に形成され、トナー及びキャリアが、該スリーブの内側の磁石の磁場により影響を受けて該スリーブの外側にブラシを形成する。磁気ブラシは、静電潜像と接触させられ、特定の条件の下でトナー粒子はキャリア粒子から分離して、必要に応じて感光体に付着する。

米国特許第５，１３８，３８２号は、一組の磁石を含む回転するピックオフローラが、磁気現像剤ロールの下流側に、感光体の処理方向に沿って配設されたゼログラフ現像ユニットを示す。ピックオフローラは、空中浮遊トナー粒子が該現像ユニットから出て行かないようにするキャリアビーズのカーテンを、現像ユニット内に形成する。

米国特許第５，２８３，６１７号は、一組の磁石を含む回転するピックオフローラ、又は「ビード除去装置」と、次にキャリアを該ピックオフローラから抽出する外部真空源とを備えるゼログラフ現像ユニットを示す。

米国特許第５，３７６，９９７号は、回転するスリーブ内に一組の磁石を含むピックオフローラが磁気現像剤ロールの下流側に、感光体の処理方向に沿って配設されたゼログラフ現像ユニットを示す。

１９７９年頃に発売された富士ゼロックス（登録商標）の製品３５００は、現像ゾーンの下流側の感光体に隣接した（該感光体の移動方向に沿った）固定の磁気ストリップを採用し、ゼロックス（登録商標）の製品５６１６は、現像ゾーンの上流側の感光体に隣接した固定の磁気ストリップを採用している。しかしながら、これらの製品の各々においては、感光体及び現像剤ロールのスリーブが同じ方向に現像ゾーンを通って移動させられ、これにより、以下に述べられるような空気流の組は該感光体及びスリーブの移動によってはもたらされない。さらに、ゼロックス（登録商標）の製品５０５２は、現像剤ゾーンの上流側の感光体に隣接した固定の磁気ストリップを採用するが、この製品においては、該現像ゾーンは、一方が感光体の移動と共に回り、他方がそれとは反対に回る２つの現像剤ロールと関連されており、事実上、両方の現像剤ロールは該現像ゾーンから「外向き」に回転し、この場合も、これら２つの現像剤ロールによりもたらされた空気流は以下に述べられる構成とは同様ではない。

本発明の一態様によると、電荷保持表面を定め、処理方向に移動可能な電荷受容体と、現像ゾーンにおける該処理方向とは反対方向に移動し、現像剤を該電荷保持表面の一部に隣接した該現像ゾーンに運ぶための回転可能なスリーブを含む現像ユニットと、該現像ゾーンの下流側に配設された移動しない磁気ストリップとを備える静電写真印刷装置が提供される。磁気ストリップは、キャリア粒子のブラシを実質的に直接その上に維持するように位置させられる。

図１は、コピー機又は「レーザプリンタ」のような静電写真又はゼログラフプリンタが普通紙上に乾燥トナー画像を生成する基本的な要素を示す。ベルト又はドラム形態であることができ、潜像を形成するための電荷保持表面を定める感光体１０のような電荷受容体が、プリンタ内に準備される。感光体１０は処理方向Ｐを通って回転させられる。

このプロセスにおける第１の段階は、関連の感光体表面を全体的に帯電することである。この初期帯電は、１２として示される「スコロトロン」のような帯電源により実行される。スコロトロン１２は、典型的には、高温ワイヤのようなイオン生成構造を含み、それを通って移動する感光体１０の表面上に静電荷を伝える。感光体１０の帯電した部分は次に、一般的には、レーザ源１４と該レーザ源と共に作用する回転可能なミラー１６とからなるラスタ出力スキャナすなわちＲＯＳによって、印刷されるべき所望の画像にしたがって、該感光体１０の特定の領域を放電する当業者に周知の方法により、印刷されるべき所望の画像に対応する形態で選択的に放電される。図は、レーザ１４が電荷保持表面を選択的に放電するように示すが、本目的のために用いることができる他の装置は、ＬＥＤバー、又はコピー機においては光レンズシステムを含む。レーザ源１４は、与えられたデジタル画像データにしたがって変調され（オン、オフされ）、回転ミラー１６は該レーザ源１４からの変調されたビームを、感光体１０の処理方向Ｐに対して垂直な高速走査方向に移動させる。

感光体１０の特定の領域がレーザ源１４により放電された後、残りの帯電された領域は、乾燥トナーの供給源を感光体１０の表面に接触させるか、或いは該表面にさせる１８のような現像剤ユニットにより現像される。現像された画像は次に、感光体１０の移動により転写ステーション２０に進められ、ここで該感光体１０に付着しているトナーが典型的には普通紙のシートである印刷シートに電気的に転写されて、そこに画像が形成される。トナー画像を備えた普通紙のシートは次に、永久画像が生成されるように、トナーを一枚の紙に溶融させるか又は定着させる定着器２２を通過する。

図２は、現像剤ユニット１８と転写ステーション２０との間の感光体１０の一部の詳細な側面図である。本実施形態においては、現像剤ユニット１８は、どんな数でもよい固定永久磁石３２を含む組立体の周りを方向Ｄにより示されるように回転するスリーブ３０により形成された磁気ロールを含む。スリーブ３０を通る種々の磁石３２の磁場は、磁気ブラシ（図示せず）の形態の現像剤を感光体１０の方向に運ぶように作用する。感光体１０上の潜像を現像するように磁気ブラシがトナー粒子を与えるスリーブ３０と該感光体１０との間のゾーンは、「現像ゾーン」として知られている。

図示実施形態は、図２に矢印により示されるように、現像ゾーン内で対向する方向に移動する感光体１０と磁気ロールのスリーブ３０とを含む。さらに、図において見ることができるのは、スリーブ３０の回転方向Ｄにみて現像ゾーンの上流側に置かれた「トリムバー」４０である。トリムバー４０は、磁気ブラシの現像剤が現像ゾーンに入るときに、該磁気ブラシの高さをトリムするものである。実際には、磁気ロール上に生成された磁気ブラシの高さが、現像ゾーンにおける該磁気ロールと感光体との間の合計間隙に対して適当な範囲にある場合には、該磁気ロール及び該感光体が対向する方向に移動する構成において、空気流が該感光体１０とスリーブ３０との間に、該感光体１８の処理方向Ｐに対向する方向に生成される。感光体１０の表面に沿ったこの空気流すなわち「境界気流」は、空中浮遊その他で漂っているトナー粒子が、下方に、処理方向に移動して、例えば、転写された画像上に又は印刷シートの裏に意図せぬマークをもたらすことがある転写ステーション２０の汚染を防ぐのに有益である。

ある状況の下では、この境界気流は乱される。例えば、現像ユニット１８において、一時的に高いＴ／Ｃ（トナー対キャリア）比又は低い摩擦電気レベルの状態がある場合には、現像ゾーンにおける磁気ブラシ自体が感光体１０の周りの境界気流を乱す。境界気流がこのように乱された場合には、空中浮遊しているか又は漂っているトナー粒子は移動して、転写ステーション２０を汚染することになる。

このような境界気流の乱れを避けるために、処理方向Ｐに対して垂直な方向で感光体１０を横切って延びる単純なＮ／Ｓ永久磁石ストリップ５０が設けられる。ストリップ５０は、その磁界のために、二極ブラシを現像ゾーンと転写ステーション２０との間に維持する。ストリップ５０により生成されたキャリアのブラシは、現像ゾーンの方向への空気流を許容するが、汚染された空気が下方に転写ステーション２０の方向に出て行くのを防止する通気性シールとして作用する。感光体１０の処理方向に対向する空気流を生成する現像ロール近くの低減された圧力の結果として、ストリップ５０上に形成されたブラシ自体はきれいなまま残り、その中にトナーが蓄積することによって故障することはない。

図３は、図２の実施形態における現像ゾーンと転写ゾーンとの間のゾーンのさらに詳細な側面図であり、磁気ストリップ５０の作動により誘起される矢印で示す空気流の典型的なパターンを示すものである。したがって、磁気ストリップ５０は、感光体１０の表面のかなり近くに配設され、５４及び５６として示される１つ又はそれ以上のキャリア粒子の小さなブラシは、該感光体の表面と接触するように維持される。各々の小さなブラシは、それを通る空気流を制限するように作用し、効果上は、完全である必要はないが実質的にバリアとして作用して、処理方向Ｐにみてストリップ５０の上流側の「汚れた」（空中浮遊トナー粒子を含んだ）循環流６０と、該処理方向Ｐにおける該ストリップ５０の下流側の「きれいな」空気の循環流６２とを分離する。流れ６２の矢印により見られるように、空気の主要な作動は、感光体１０の処理方向Ｐに対向してストリップ５０の下のゾーンに入ることであるが、しかしながら、該感光体１０の表面にすぐ隣接する空気の境界層は、多くの場合、該処理方向Ｐと共に流れている。

５０のような磁気ストリップに関連する１つ又はそれ以上の極を感光体１０に近接して置くことができるが、図３に示されるような１つの実用的な実施形態においては、Ｎ極だけが感光体１０に面している。図に見られるように、このように単一の極が感光体に面していることは、５４及び５６として示されるキャリア粒子の２つのブラシを形成し、他の実施においては、磁極の他の形態は種々の特性をもつ１つ又はそれ以上のブラシを形成する。その実施においては、ブラシ５４及び５６を通過することができる小さな空気流は、主として上流側方向であり、移動する感光体１０周りの空気の境界層の方向に対向する。

図４は、図２の実施形態における現像ゾーンと転写ステーションとの間のゾーンに隣接する構造の側面図であり、５０のようなストリップの代替的な位置を図４においては５０ａ、５０ｂ、及び５０ｃとして示すものである。（いずれの実用的な実施形態においても、１つのストリップだけが取り付けられる。）特に、ストリップ５０ａは、本質的に現像ゾーンの縁にあるように示され、５０ｂは主として感光体１０に隣接したキャビティ５２の内側にあるように示され、５０ｃは転写ステーション２０の近くに配設されるように示される。種々の実施形態においては、図２に示されるストリップ５０に加えて、又は該ストリップの代わりに、ストリップ５０ａ、５０ｂ、及び５０ｃの１つ又はそれ以上を代替的に配置することが可能である。さらに、特定の実施形態によっては、ストリップの各々は感光体１０に隣接した１つ又はそれ以上の極を定めて、１つ又はそれ以上のキャリア粒子のブラシの位置及び作動を制御することができる。

ゼログラフプリンタの基本的な要素を示す。 図１のゼログラフプリンタにおける現像剤ユニットと転写ステーションとの間の感光体部分の詳細な側面図である。 図２の実施形態における現像ゾーンと転写ステーションとの間のゾーンのさらに詳細な側面図である。 現像ゾーンと転写ステーションとの間のゾーンに隣接する構造の側面図であり、磁気ストリップの代替的な位置を示すものである。

符号の説明

１０：感光体
１８：現像剤ユニット
２０：転写ステーション
３０：スリーブ
３２：永久磁石
５０：磁気ストリップ
５４、５６：ブラシ

Claims (8)

1. 静電写真印刷装置であって、
   電荷保持表面を定め、処理方向に移動可能な電荷受容体と、
   現像剤を前記電荷保持表面の一部に隣接した現像ゾーンに運ぶための回転可能なスリーブを含む現像ユニットと、
   を備え、
   前記回転可能なスリーブは、前記現像ゾーンにおける前記処理方向とは反対の方向に移動し、
   前記現像ゾーンの下流側に移動しない磁気ストリップが配設され、
   前記磁気ストリップは、キャリア粒子のブラシを実質的に直接その上に維持するように位置させられた、
   ことを特徴とする装置。
2. 前記磁気ストリップが、前記処理方向に対して垂直な方向に前記電荷保持表面を横切って延びる請求項１に記載の装置。
3. 前記磁気ストリップが、キャリア粒子のブラシを前記電荷保持表面と接触する状態に維持するように位置させられた請求項１に記載の装置。
4. 前記キャリア粒子のブラシが、実質的に空気流を制限するようにされた請求項１に記載の装置。
5. 前記キャリア粒子のブラシが、前記磁気ストリップの上流側の第１の空気流と前記磁気ストリップの下流側の第２の空気流とを実質的に分離するバリアを実質的に形成する請求項１に記載の装置。
6. 前記磁気ストリップが前記電荷受容体に隣接する少なくとも１つの極を定め、前記１つの極が前記磁気ストリップと前記感光体との間にキャリア粒子の２つのブラシを生じさせるようになった請求項１に記載の装置。
7. 前記磁気ストリップが、少なくとも２つの極を前記電荷受容体に隣接して定める請求項１に記載の装置。
8. 前記現像ゾーンの下流側に配設された第２の磁気ストリップをさらに備える請求項１に記載の装置。

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