JP2016194722A - 感光体帯電および除電システム - Google Patents

Abstract

【課題】帯電および除電機能に必要な種々のコンポーネントおよび電源のコストを低減する。
【解決手段】共通の電源を共有する、２つの厚膜フィルム帯電デバイス２００、３００または２つの分離した表面導体を有する共通の厚膜フィルム帯電デバイスが、感光体１１０の帯電および除電に用いられる。厚膜フィルム帯電デバイスは、誘電体材料上に支持される一式の交流バイアス電極を用い、この誘電体材料は、その誘電体の対向側上の対向電極をも支持する。対向電極に加えられる直流オフセットは、感光体帯電レベルを設定するのに用いられる。一直流電圧が感光体の帯電に用いられ、ゼロまたは約ゼロの直流電圧が、感光体１１０に対して残留する電荷を消去するのに用いられる。
【選択図】図１Ａ

Description

本開示は、静電写真印刷装置に関し、さらに詳細にはこのようなマシン内の感光体の表面を帯電および除電するシステムおよび方法に関する。

典型的には、プリンタの静電写真印刷プロセスにおいて、光導電性部材または感光体部材は、部材の表面に感光性を与えるために、帯電デバイスによって実質的に一様な電位に帯電される。感光体部材の帯電部分は露光されて、部材上の照射領域内の電荷を選択的に消散させる。これにより、感光体部材上に静電潜像が記録される。静電潜像が感光体部材上に記録された後、現像剤材料を部材と接触させることによって、潜像が現像される。一般に、現像剤材料は、キャリア粒体に摩擦電気的に付着するトナー粒子を含む。トナー粒子は、キャリア粒体から、ドナーロールかそれとも感光体部材上の潜像かへ引き付けられる。次いでドナーロールへ引き付けられたトナーは、通例は感光体である電荷保持表面の静電潜像上に堆積される。次いでトナー粉像は、感光体部材からコピー基板へ転写される。

トナー材料を支持部材上へ加熱によって恒久的に固定定着するまたは溶融定着するために、トナー材料の構成物質が合体して粘着性示すようになる点まで、トナー材料の温度を高める必要がある。この動作が原因で、トナーは、支持部材の繊維もしくは小孔に、またはそうでない場合は支持部材の表面に、ある程度まで流れる。その後、トナー材料が冷却するにつれて凝固することにより、トナー材料は、支持部材に堅固に接合されるようになる。

転写は、典型的には、印刷シートが感光体部材と接触している状態またはそうでない場合は感光体部材に近接した状態となるための交流および直流バイアスを、「転写−分離ゾーン」（しばしば「転写ゾーン」とだけ略記される）が作り出すことによって実行される。転写ゾーン内で用紙または他の基板の背面に（すなわち感光体部材から離れた面に）加えられた直流バイアスは、感光体部材から、用紙または転写ゾーンに提供される他の基板へ、トナーを静電気的に転写する。トナー粒子は加熱されて、コピー基板に粉像を恒久的に付着する。バイアス転写ロール、例えば米国特許第３，８４７，４７８号明細書に開示された分割バイアスロールもまた、感光体部材から媒体へ画像を転写するのに用いられる。

除電デバイスは、米国特許第４，５３４，６４１号明細書および米国特許第７，４２４，２５０Ｂ２号明細書に示される文献などの電子写真プロセスにおいて、残存する任意の感光体電荷を除去するのに用いられる。周知の帯電／放電システムは、ピン式スコロトロン（スコロトロン＝グリッド付きコロナ帯電器）またはダイコロトロン（誘電体式コロナ帯電器）などの種々の帯電デバイス、ならびに除電ランプまたは除電針ならびに種々の交流および直流電源などの種々の除電機構を利用する。帯電および除電機能に必要な種々のコンポーネントおよび電源は、かなりコスト高となることがある。

それゆえに、コストが低減された、帯電／除電機能を実行するシステムおよび方法の必要性が、依然として存在する。

この必要性にこたえて、感光体の帯電および除電用に共通の電源を共有する、２つの厚膜フィルム帯電デバイスを用いる単一の帯電／除電システムが、以下に提供される。各厚膜フィルム帯電デバイスは、誘電体材料上に支持される一式の交流バイアス電極を用い、この誘電体材料は、その表面上に対向電極も支持する。共通の対向電極または上側導体に対して加えられる直流オフセットは、感光体帯電レベルを設定するのに用いられる。一直流電圧が感光体の帯電に用いられ、ゼロまたは約ゼロの直流電圧が感光体の除電に用いられる。共通の対向電極は、個々にバイアスすることができて、単一の一体化された帯電デバイスまたは一対のデバイスが可能となる。

本開示の２重目的の厚膜フィルム帯電／除電デバイスを用いる典型的なモジュール式電子写真プリンタの部分的な正面図である。 本開示のもう一つの実施の形態における２重目的の厚膜フィルム帯電／除電デバイスを用いる典型的なモジュール式電子写真プリンタの部分的な正面図である。 図１Ａの印刷装置に用いられる、本開示に従う２重目的の厚膜フィルム帯電デバイスの斜視図である。 図１Ｂの印刷装置に用いられる、本開示に従う２重目的の厚膜フィルム帯電デバイスの斜視図である。 図２Ａおよび図２Ｂに示される電極のイオン生成を制御する電気的概略図である。 厚膜フィルム帯電デバイスの動作を示す図である。

次に図１Ａを参照すると、感光体表面を帯電し感光体表面から電荷を消去する（すなわち除電する）ように構成される２つの厚膜フィルム帯電デバイスを含む、電子写真印刷システムが示される。

図１Ａに、矢印８の方向に、クリーニングデバイス１２０、現像剤１４０、転写デバイス１５０、分離デバイス１６０、厚膜フィルム帯電デバイス２００、露光デバイス１７０およびコントローラ１８０などの処理ステーションを通して進む感光体１１０を含むマーキングデバイス１００が示される。コントローラ１８０は、厚膜フィルム帯電デバイス２００によって感光体１１０に加えられる電荷を制御し、次いで露光デバイス１７０からの画像通りの光パターンが、感光体１１０を露光して光放電する。続いて、帯電されたトナー粒子が、感光体１１０の放電領域に付着するように提供され、次いでコントローラが、感光体１１０に加えられた電荷とは逆符号の電荷を、転写デバイス１５０に位置する受け入れ基板へ加える動作を制御して、画像通りのパターンを保持しながら、現像されたトナーを移動させ、分離デバイス１６０を経由して基板へ電荷がいくらか追加されて、感光体１１０から基板をはぎ取ることを容易にする。次いで残留トナーは、クリーニング部１２０によって感光体１１０からクリーニングされる。

本開示に従って、図２Ａおよび図３〜図４に示されるように、厚膜フィルム帯電デバイス２００は、感光体１１０を帯電するのに用いられ、厚膜フィルム帯電デバイス３００は、感光体から電荷を消去するのに用いられる。厚膜フィルム帯電デバイス２００および３００は、両方とも、２つの導電層２０６および２０８との間に位置を定められた誘電体層２０２を支持するセラミック基板２０１を含む。導電層２０６は、その中にスロット２１０および２１２を含み、一方で導体２０８は、２つの導電細片の形をして、これらが上側電極のスロット２１０および２１２の下にある状態になっている。コロナ放電は、スロット２１０および２１２の内部で作り出される。導電層２０６および２０８に電圧を加えると、比較的高い、実質的に一様な電位に感光体の表面を帯電する。

図３の電気的概略図は、１ライン動作モードにおける２つの厚膜フィルム帯電デバイス２００および３００を描写する。各ラインは１つの電極（下側導体）を有し、すべての電極は共通の上側導体（図２Ａ）を有する。電極の数は、帯電デバイスの用途、ならびにその用途に必要なセラミック基板の物理的寸法および電力量に依存する。

帯電デバイスの材料を選ぶことによって、厚膜フィルム回路が、ピーク・トゥ・ピークで３０００ボルトの高さの交流電圧および最大１１００ボルトまでの直流電圧を取り扱うことが可能となる。セラミックの剛性により、感光体１１０に隣接して、デバイスをその端部で支持しながらつるすことが可能となる。

スイッチＳ−Ａは、感光体除電デバイスとして用いられる第１厚膜フィルム帯電器へ供給される交流高電圧を制御し、一方スイッチＳ−Ｂは、感光体帯電デバイスとして用いられる第２厚膜フィルム帯電器へ交流高電圧を供給する。コロナ放電を打ち出すために、帯電デバイスの動作には、ピーク・トゥ・ピークで１８００ボルトを上回る交流電圧が必要である。上側導体は、可変直流電圧源または接地電位に接続される。

コロナ放電は、電極が交流高電圧を受けると発生する。電極を囲む電場は、スロット２１０および２１２（図２Ａ）における上側導体の指状突起部間の誘電体表面上で、空気分子をイオン化させる。上側導体は、感光体表面上で帯電を確立し制御する直流電圧まで、さらに電圧を加えられてもよい。帯電デバイス２００（図１Ａ）は、直流電荷が上端の導電層から感光体表面上へ流れることを可能にするプラズマ場を発生させる。

厚膜フィルム帯電デバイス２００（図２Ａ）の導体へ適切な交流および直流電圧を加えることによって、単一帯電／除電システムの動作描写（図３）に示されるように、上側導体上に、その後で感光体へ、コロナ放電および電圧電位が生成される。同一の電源システムを利用して除電デバイス３００（図１Ａ）へ交流電圧を加え、一方で上側導体上にゼロ直流電位を加えると、厚膜フィルムデバイスの表面上にコロナ放電が生成されることになる。除電デバイスは、感光体１１０の表面をゼロ電位まで露光し、それによって残留する任意の極性の電荷が感光体表面から除去されることになる。帯電デバイスおよび除電デバイスは、両方とも、同一の単一電源システムを用いるシステム要求として、いっしょにまたは独立して作動することができる。

代替としては、図１Ｂおよび図２Ｂに開示されるように、単一電源が電力を供給する構成の単一の２重目的帯電／除電厚膜フィルムデバイス４００は、感光体表面１１０を帯電することと除電することの両方で、用いることができる。厚膜フィルム帯電デバイス４００は、図１Ｂに示されるように、ユニット４０１および４０２を含み、各ユニットは、図２Ｂに示されるように、分離した上側導電層４０６および４０７と下側導電層４０８との間に位置を定められた共通の誘電体層４０４を支持する共通のセラミック基板４０３を含む。導電層４０６および４０７は、その中にスロット４１０〜４１３を含み、一方で導体４０８は、上側導電層４０６および４０７のスロット４１０〜４１３の下にある導電細片の形をしている。コロナ放電は、上側導電層４０６および４０７のスロット内部で、それぞれ発生する。ピーク・トゥ・ピークで３０００ボルトの高さの交流電圧を導電層４０８に加え、かつ最大１１００ボルトまでの直流電圧を導電層４０６に加えると、感光体の表面は、比較的高い、実質的に一様な電位に帯電する。次いで、同じ交流電圧を独立してかつ同時に導電層４０８に加え、かつゼロボルトの直流電圧を導電層４０７に加えると、感光体の表面は除電される。単一電源は、ユニット４０１および４０２に両方とも電圧を加えるのに用いられる。

要約すると、本開示の単一の帯電／除電システムは、誘電体層および導電層で構成される厚膜フィルム機構（図２Ａ）を含む。帯電デバイスは、２つの構成で作動することができる。第１構成は、交流および直流高電圧を入力に加え、デバイスは、感光体に流れる直流電荷を出力する。第２構成は、交流高電圧およびゼロ直流電圧を入力に加え、デバイスは、感光体上に残留する任意の直流電荷を排除する、交流ゼロ電位の直流電荷を出力する。２つの厚膜フィルム帯電デバイスを用いて、これらのデバイスを共通の電源に接続すると、１つの電源および共通の部品を備えた単一のシステムとなる。代替としては、分離した上側導体へ単一電源が電力を供給する構成の単一の厚膜フィルム帯電デバイスは、基板の電荷保持表面を、必要に応じて帯電することと除電することの両方で用いることができる。

Claims (10)

1. 感光体に電荷を加え、前記感光体から電荷を消去するシステムであって、
   感光体表面と、
   誘電体層および多重の導電層を含む第１厚膜フィルム帯電デバイスと、
   誘電体層および多重の導電層を含む第２厚膜フィルム帯電デバイスと、
   前記第１および第２厚膜フィルム帯電デバイスに属する前記多重の導電層に接続される単一の電源とを含み、
   前記電源によって電圧を加えられると、前記第１厚膜フィルム帯電デバイスが、前記多重の導電層に交流および直流電圧を両方とも加えて前記感光体を帯電し、前記第２厚膜フィルム帯電デバイスが、ゼロ電位電荷を出力する状態で前記導電層に交流電圧を加えて前記感光体上に残留する任意の直流電荷を消去するように、前記厚膜フィルム帯電デバイスが構成される、システム。
2. 前記第１および第２厚膜フィルム帯電デバイスのそれぞれは、前記デバイスの表面上の交流バイアス導電層を支持する誘電体支持部材を含む、請求項１に記載のシステム。
3. 前記誘電体支持部材は、前記部材の表面上の対向導電層を支持する、請求項２に記載のシステム。
4. 前記感光体表面に所定の帯電レベルを設定するために、前記第１厚膜フィルム帯電デバイスの前記導電層に直流オフセットが加えられる、請求項３に記載のシステム。
5. 前記感光体表面を帯電する前記第１厚膜フィルム帯電デバイスに、直流電圧が使用され、かつ前記第２厚膜フィルム帯電デバイスに、約ゼロの直流電圧が使用されて、前記感光体表面を除電する、請求項４に記載のシステム。
6. 電荷保持基板に電荷を加え、前記電荷保持基板から電荷を消去するシステムであって、
   電荷保持表面と、
   誘電体層および導電層を含む厚膜フィルム帯電デバイスと、
   前記厚膜フィルム帯電デバイスに属する前記導電層に接続される単一の電源とを含み、
   前記電源によって電圧を加えられると、前記厚膜フィルム帯電デバイスの第１部分が、前記導電層に交流および直流電圧を両方とも加えて前記電荷保持表面を帯電し、前記厚膜フィルム帯電デバイスの第２部分が、前記厚膜フィルム帯電デバイスの前記第２部分に属する前記導電層に同じ交流電圧およびゼロ直流電圧を加えてゼロ電位電荷を出力し、前記電荷保持表面上に残留する任意の直流電荷を消去するように、前記厚膜フィルム帯電デバイスが構成される、システム。
7. 前記厚膜フィルム帯電デバイスは、前記デバイスの表面上の交流バイアス導電層を支持する誘電体支持部材を含む、請求項６に記載のシステム。
8. 前記誘電体支持部材は、前記部材の表面上の対向導電層を支持する、請求項７に記載のシステム。
9. 感光体に電荷を加え、前記感光体から電荷を消去する方法であって、
   感光体表面を設けるステップと、
   多重の厚膜フィルム帯電デバイスを設けるステップであって、各厚膜フィルム帯電デバイスが誘電体層および多重の導電層を含む、ステップと、
   前記多重の厚膜フィルム帯電デバイスに属する前記多重の導電層に接続される単一の電源を設けるステップと、
   前記電源によって電圧を加えられると、前記厚膜フィルム帯電デバイスは、前記多重の導電層に交流および直流電圧を両方とも同時に加えて前記感光体を帯電し、交流電圧およびゼロ直流電圧を前記導電層に加えて前記感光体上に残留する任意の直流電荷を消去するように、前記厚膜フィルム帯電デバイスを構成するステップとを含む、方法。
10. 前記厚膜フィルム帯電デバイスのそれぞれに、前記デバイスの表面上の交流バイアス導電層を支持する誘電体支持部材を設けるステップを含む、請求項９に記載の方法。

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