JP2009543146A - 平滑化装置を備えた現像ステーションおよび現像ステーションを運転する方法 - Google Patents

Abstract

現像ステーションおよび現像ステーションを運転する方法であって、回転する現像ドラム（１２）にトナー粒子が供給される。転写域（３０）の手前に、平滑化エレメント（３８）を備えた平滑化装置（３４）が配置されている。平滑化装置（３４）は、プレロードを掛けられており、トナー層の全幅にわたって圧力を及ぼし、これによって別のドラム（２８）にトナー粒子が転写されるまえにトナー粒子を有する層が平滑化される。

Description

本発明は、プリンタまたはコピー機のための現像ステーションであって、回転する現像ドラムが設けられており、現像ドラムにトナー粒子が供給されるようになっており、トナー粒子は、現像ドラムの表面に堆積し、次いで転写域において回転する別のドラムまたはエンドレスベルトに転写されるようになっているものに関する。さらに本発明は、現像ステーションを運転する方法に関する。

エレクトログラフィ式のプリンタまたはコピー機では、表面上の静電潜像を、たとえば光伝導体（感光体）上の潜像を、エアギャップを介して、または直接的なコンタクトで、トナー粒子で着色する画像現像法が利用される。トナー粒子は、現像ドラム上に存在し、現像ドラムは、トナー粒子を、直接的にシリンダ状の光伝導体またはエンドレスベルトに転写するか、またはトナー粒子は、現像ドラムから別のドラムまたはエンドレスベルトに転写され、そこから潜像は中間画像担体としての光伝導体に着色される。中間画像担体に上に存在するトナー像は、プリントまたはコピープロセスの後続の経過において印刷担体、たとえば紙に転写され、定着される。

高い印刷品質を得るために、最重要前提条件として、現像ドラム上のトナー粒子の均質の層構造が維持される。既にトナー層に小さな不均等性が存在しても、たとえば色ずれおよび明度ばらつきのような品質損失につながる。

関連する従来技術として以下の文献が参照される：ドイツ連邦共和国特許出願公開第１０１５２８９２号明細書、ドイツ連邦共和国特許出願公開第０３９４２２８号明細書および国際公開第８９／０８２８５号パンフレット。

本発明の課題は、高い印刷品質を保証する現像ステーションおよび現像ステーションを運転する方法を提供することである。

この課題は、請求項１の特徴部に記載の構成を有する現像ステーションによって解決される。有利な形態は、従属請求項に記載した。

本発明によれば、現像ドラムの回動方向でみて転写域の手前（下流側）に、平滑化装置が配置されており、平滑化装置の平滑化エレメントは、停止状態で、機械的なプレロードで負荷されている。機械的なプレロードは、現像ドラムの幅方向でみてトナー層の全幅にわたって圧力をトナー層の表面に及ぼすので、トナー層はならされて、平滑化される。このようにして転写域または着色域の直前で、トナー層の不均等性が解消されるので、転写域において、回転する別のドラムまたはエンドレスベルトに、現像ドラムの幅にわたって均等なトナー層が提供され、トナー粒子は、回転する別のドラムまたはエンドレスベルトに均等に転写することができる。平滑化装置によって得られる均質なトナー層によって、後続のプロセスにおいて、潜像の均等な着色が保証され、ひいては高品質が保証される。

本発明の別の思想は、運転法に関するものであり、本発明の運転法によって、転写域に均等なトナー層が存在するよう保証される。この方法で得られる技術的な利点は、現像ステーションに関して記載したものに相当する。

本発明は、有利にはエレクトログラフィ式のプリンタまたはコピー機で利用され、画像形成するための記録法は、特にエレクトログラフィ式、マグネットグラフィ式またはイオノグラフィ式の記録原理に由来する。さらにプリンタまたはコピー機では、画像形成のために記録法が利用され、この記録法では、画像記録担体が直接的または非直接的に電気でドット式に操作される。しかし本発明は、そのようなエレクトログラフィ式のプリンタまたはコピー機に制限されるものではない。

本発明の理解を深めるために、以下に図示した有利な形態を、固有の専門用語を用いて説明する。付記しておくと、本発明の権利範囲は、有利な形態の説明によって制限されるものではない。というのも図示した装置および／または方法の変化形および別の改良形ならびに本発明の別の仕様も当業者の一般的な現在のまたは将来的な知識として見なされるからである。図面には、本発明の形態を示した。

帯状の平滑化エレメントを備えた１形態を示す図である。 シリンダ状の平滑化エレメントを備えた１形態を示す図である。 横断面三角形の平滑化エレメントを備えた１形態を示す図である。

図１には、現像ステーション１０を部分断面図で概略的に示した。矢印Ｐ１の方向に回転する現像ドラム１２は、内部に、複数の磁石１６，１８，２０，２２，２４を備えた磁石ステータを備えており、磁石１６，１８，２０，２２，２４の磁軸は、たとえば半径方向外向きに方向付けされており、磁界は、中空の現像ドラム１２を通って延在する。磁石１６〜２４の極の極性は、周方向で交互に位置する。帯電されたトナー粒子と強磁性のキャリア粒子とから成る粒子混合物、いわゆる２成分混合物２６は、貯蔵容器から羽根車（図示していない）を介して現像ドラム１２に供給される。現像ドラム１２は、プリンタまたはコピー機において別のドラム２８にトナー粒子を搬送するよう作動し、そこでトナー粒子だけが、転写域３０において、別のドラム２８の表面に転写される。現像ドラム１２と別のドラム２８との間に、転写域３０の領域で、所定幅を有する現像ギャップが存在する。別のドラム２８は、中間画像担体、たとえば光伝導ドラムであってよく、その潜像はトナー粒子で着色される。選択的に別のドラムは、アプリケータエレメントであってよく、アプリケータエレメントは、同様に一定のトナー層を表面に有している。トナー層は、別の転写域において、潜像を着色するために中間画像担体に転写される。別のドラム２８の代わりに、エンドレスベルトを設けてもよい。

磁石１６〜２４の磁界に基づいて、現像ドラム１２の半径方向に磁気ブラシが形成される。なぜならば強磁性のキャリア粒子が磁界の磁力作用に基づいて磁力線に沿って配置され、かつ方向付けされているからである。現像ドラム１２の表面に、磁石１６〜２４（磁石の極性は周方向で交互に位置する）の外向きの極の領域で、キャリア粒子とキャリア粒子に付着するトナー粒子との、ドラム表面から起立する集合体が形成される。キャリア粒子とトナー粒子との、このように起立する集合体は、ブラシ状の構造に基づいて磁気ブラシと呼ばれる。現像ドラム１２が矢印Ｐ１方向に回動すると、トナー粒子とキャリア粒子とから成る混合物も一緒に運動する。

現像ステーション１０の不動に設けられたハウジング壁３２は、ドクタ装置３３を備えており、ドクタ装置３３は、磁気ブラシの層厚を規定する。平滑化装置３４は、堅固な硬質の保持体３６と平滑化エレメント３８とを備えている。保持体３６は、ハウジング部分３２と固定結合されている。平滑化エレメント３８は、保持体３６の先端部に弾性的に、またはばね作用を有して結合されている。図１に示した形態では、平滑化エレメント３８として５０μｍ〜１５０μｍ、有利には９０μｍ〜１１０μｍの厚さを有する薄肉の金属帯が用いられている。金属帯３８は、横断面でみて矩形であり、現像ドラム１２の幅方向でみて現像ドラム１２の全幅にわたって延在していて、したがってトナー層もしくは敷設されたトナー混合物層を完全に覆う。金属帯３８自体は、同様に強磁性であり、磁石２４，１６の磁界によって、機械的なプレロード（予荷重、予負荷）を掛けられる。このようにして金属帯３８は、保持体３６に弾性的に懸架していることに基づいて、または保持体３６および金属帯３８の全ての弾性に基づいて、２成分混合物２６の層に押し付けられ、トナー層もしくは磁気ブラシを平滑化する。金属帯３８は、現像ドラム１２の全幅にわたって、一定の力で磁気ブラシに向かって引っ張られる。磁石、特に磁石２４，１６の、存在する磁力は、現像ドラム１２の表面が非円形の経過を有している場合でも、一定の押圧力を形成する。このようにして現像ドラム１２の回動変動および磁気ブラシの厚さ変動またはドクタ３３においてトナー層を調量する際の不都合な影響は補償される。したがって平滑化システムは、概ねそれ自体が調整を行い、軟磁性または硬磁性の平滑化エレメント３８の一定の押圧を実現しており、しかも平滑化エレメント３８の調整は不要である。さらに２成分混合物の停滞が生じることもない。なぜならば平滑化エレメント３８は、２成分混合物２６の圧力が高まると持ち上がるからである。

薄い金属帯の構成をした、磁性の平滑エレメント３８の代わりに、非磁性の金属帯を用いることもできる。有利には、押圧力または機械的なプレロードは、ばねまたは弾性エレメントによって形成される。

図２には、別の形態を示しており、ここでは平滑化エレメント４０は、シリンダ状に形成されている。管状の配置構造も考えられる。ここでも平滑化エレメント４０は、硬磁性または軟磁性であってよいので、プレロードが磁力によって形成される。またプレロードは、平滑化エレメント４０の自重によって形成することもできる。

図３には、別の形態を図示しており、ここでは平滑化エレメント４２は、横断面でみて三角形状を有しており、現像ドラムの幅に沿って一定の横断面を有している。三角形の頂点は、現像ドラム１２の接線方向を指している。

平滑エレメント３８，４０，４２の端部は、望ましくは転写域３０のできるだけ近くに配置され、有利には平滑エレメント３８，４０，４２の先端部は、現像ドラム１２と別のドラム２８との間のギャップに到達する。これによって磁界の不均等性に基づいて転写域３０の領域において不規則性な磁気ブラシが再現されるよう保証することができる。追加的に転写域３０の直前に配置された平滑化エレメント３８，４０，４２によって、キャリア粒子およびトナー粒子の搬送量が低減される。

有利には、各平滑化エレメント３８，４０，４２は、少なくともトナー層に向いた側で低摩耗性または耐摩耗性の被覆を有している。そのような耐摩耗性の被覆は、硬質クロムめっきされた被覆、セラミック被覆またはプラズマ被覆であってよい。たとえば耐摩耗性の被覆として、有利にはプラズマ被覆の施される酸化チタン層を設けることができる。

トナー粒子と強磁性のキャリア粒子とから成る２成分混合物の代わりに、強磁性のキャリア粒子のないトナー系を用いることもできる。平滑化装置３４は、この場合でも、着色域において均質で平滑化されたトナー層を形成する。

図面の簡単な説明および実施の形態の説明において、有利な形態を図示し、詳しく説明したが、このことは単に例示したものに過ぎず、本発明を制限するものではない。付記しておくと、単に有利な形態を図示して、説明したが、現在および将来において本発明の権利保護範囲内にあるあらゆる変化形および改良形が保護されるものとする。

１０ 現像ステーション、 １２ 現像ドラム、 １６，１８，２０，２２，２４ 磁石、 ２６ ２成分混合物、 ２８ 別のドラム、 Ｐ１ 回動方向、 ３０ 転写域、 ３２ ハウジング部分、 ３３ ドクタ装置、 ３４ 平滑化装置、 ３６ 保持体、 ３８，４０，４２ 平滑エレメント

Claims (21)

1. プリンタまたはコピー機のための現像ステーションであって、
   回転する現像ドラム（１２）が設けられており、該現像ドラム（１２）にトナー粒子が供給されるようになっており、トナー粒子は、現像ドラム（１２）の表面に堆積し、次いで転写域（３０）において回転する別のドラム（２８）またはエンドレスベルトに転写されるようになっており、
   転写域（３０）の手前に、平滑化エレメント（３８，４０，４２）を備えた平滑化装置（３４）が配置されており、該平滑化エレメント（３８，４０，４２）は、現像ドラム（１２）の停止状態でプレロードを掛けられており、平滑化エレメント（３８，４０，４２）は、現像ドラム（１２）上に存在するトナー粒子にトナー層の全幅にわたって圧力を及ぼして、別のドラム（２８）にトナー粒子が転写されるまえにトナー粒子を有する前記層を平滑化するように形成されている形式のものにおいて、
   前記平滑化エレメント（３８，４０，４２）は、磁性材料を有しており、前記現像ドラム（１２）の内側に、少なくとも１つの磁石（１６，１８，２０，２２，２４）が配置されており、該磁石（１６，１８，２０，２２，２４）の磁界は、前記平滑化エレメント（３８，４０，４２）を引き付けて、引き付けによってプレロードが形成されるようになっていることを特徴とする、プリンタまたはコピー機のための現像ステーション。
2. 前記平滑化装置（３４）は、保持体（３６）を備えており、該保持体（３６）は、当該現像ステーション（１０）のハウジング部分（３２）と固定結合されており、前記平滑化エレメント（３８，４０，４２）は、弾性的に前記保持体（３６）と結合されている、請求項１記載の現像ステーション。
3. 前記平滑化エレメント（３８）は、薄い金属帯であり、該金属帯は、弾性的に前記保持体（３６）と結合されている、請求項２記載の現像ステーション。
4. 前記金属帯は、５０μｍ〜１５０μｍ、有利には９０μｍ〜１１０μｍの厚さを有している、請求項３記載の現像ステーション。
5. 前記平滑化エレメント（４０）は、管状またはシリンダ状に形成されている、請求項１から４までのいずれか１項記載の現像ステーション。
6. 前記平滑化エレメント（４２）は、横断面でみて三角形または滴状に形成されており、三角形または滴の先端は、前記現像ドラム（１２）の接線方向に向いている、請求項１または２記載の現像ステーション。
7. 前記平滑化エレメント（３８，４０，４２）は、弾性的に前記保持体（３６）に取り付けられており、前記平滑化エレメントの自重によってプレロードが形成されるようになっている、請求項１から６までのいずれか１項記載の現像ステーション。
8. 前記平滑化エレメント（３８，４０，４２）は、強磁性材料を含有している、請求項１から７までのいずれか１項記載の現像ステーション。
9. 前記平滑化エレメントは、少なくともトナー層に向いた側で低摩耗性または耐摩耗性の被覆を有している、請求項１から８までのいずれか１項記載の現像ステーション。
10. 耐摩耗性の被覆として、硬質クロムめっきの施された被覆、セラミック被覆またはプラズマ被覆が設けられている、請求項９記載の現像ステーション。
11. 耐摩耗性の被覆として、酸化チタン層が設けられており、該酸化チタン層は、有利にはプラズマ被覆によって取り付けられるようになっている、請求項１０記載の現像ステーション。
12. トナー粒子は、２成分混合物（２６）に含有されており、２成分混合物は、強磁性のキャリア粒子を含有しており、
    前記現像ドラム（１２）は、内部に、不動に配置された磁石（１６，１８，２０，２２，２４）を備えており、該磁石（１６，１８，２０，２２，２４）は、強磁性のキャリア粒子を前記現像ドラム（１２）の表面に保持し、前記磁石（１６，１８，２０，２２，２４）は、キャリア粒子に付着するトナー粒子を前記転写域に搬送するようになっており、
    前記平滑化エレメント（３８，４０，４２）は、トナー粒子と強磁性のキャリア粒子とから成る層を平滑化するようになっている、請求項１から１１までのいずれか１項記載の現像ステーション。
13. 前記平滑化エレメント（３８，４０，４２）は、前記転写域（３０）のできるだけ近くに配置されていて、有利には先端部で、前記現像ドラム（１２）と前記別のドラム（２８）との間のギャップまで延びている、請求項１から１２までのいずれか１項記載の現像ステーション。
14. 前記平滑化エレメントの先端部は、前記転写域（３０）から、前記現像ドラム（１２）の直径の０〜０．１倍の間の間隔を有している、請求項１３記載の現像ステーション。
15. 請求項１から１４までのいずれか１項記載の現像ステーション（１０）を有することを特徴とする、エレクトログラフィ式のプリンタまたはコピー機。
16. プリンタまたはコピー機のための現像ステーション（１０）を運転する方法であって、
    回転する現像ドラム（１２）にトナー粒子を供給し、トナー粒子は、該現像ドラム（１２）の表面に堆積し、トナー粒子は、次いで転写域（３０）において回転する別のドラム（２８）またはエンドレスベルトに転写され、
    前記転写域（３０）の手前に配置された、平滑化エレメント（３８，４０，４２）を備えた平滑化装置（３４）に、前記現像ドラム（１２）の静止状態でプレロードを掛け、前記現像ドラム（１２）上に存在するトナー粒子に、トナー層の全幅にわたって圧力を及ぼし、トナー粒子を備えた層を、前記別のドラム（２８）にトナー粒子が転写されるまえに平滑化する方法において、
    前記平滑化エレメント（３８，４０，４２）は、磁性材料を含有しており、前記現像ドラム（１２）の内部に、少なくとも１つの磁石（１６，１８，２０，２２，２４）が配置されており、該磁石（１６，１８，２０，２２，２４）の磁界は、平滑化エレメント（３８，４０，４２）を引き付け、引き付けによってプレロードを形成することを特徴とする、プリンタまたはコピー機のための現像ステーションを運転する方法。
17. 前記平滑化装置（３４）は、保持体（３６）を備えており、該保持体（３６）は、前記現像ステーション（１０）のハウジング部分（３２）と固定結合されており、前記平滑化エレメント（３８，４０，４２）は、弾性的に保持体（３６）と結合される、請求項１６記載の方法。
18. 前記平滑化エレメント（３８，４０，４２）を、弾性的に保持体（３６）に取り付け、前記平滑化エレメント（３８，４０，４２）の自重によってプレロードを形成する、請求項１６または１７記載の方法。
19. 前記平滑化エレメント（３８，４０，４２）は、強磁性材料を含有している、請求項１６から１８までのいずれか１項記載の方法。
20. トナー粒子は、２成分混合物（２６）に含有されており、該２成分混合物（２６）は、強磁性キャリア粒子を含有しており、
    前記現像ドラム（１２）は、内部に、不動に配置された磁石（１６，１８，２０，２２，２４）を有しており、該磁石（１６，１８，２０，２２，２４）は、強磁性キャリア粒子を前記現像ドラム（１２）の表面に保持し、かつキャリア粒子に付着するトナー粒子を前記転写域に搬送し、
    前記平滑化エレメント（３８，４０，４２）は、トナー粒子と強磁性のキャリア粒子とから成る層を平滑化する、請求項１６から１９までのいずれか１項記載の方法。
21. 前記平滑化エレメント（３８，４０，４２）を、前記転写域（３０）のできるだけ近くに配置し、有利には先端部で、前記現像ドラム（１２）と前記別のドラム（２８）との間のギャップに延びるようにする、請求項１６から２０までのいずれか１項記載の方法。

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