JP3466719B2 - 現像電極ワイヤの静電清掃装置及び方法 - Google Patents

現像電極ワイヤの静電清掃装置及び方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、一般に、静電潜像の現
像に係り、より詳細には、電極ワイヤに印加された静電
バイアスがドナーローラの電界と相互作用して電極ワイ
ヤをオンザフライ（進行中に）清掃するようなスカベン
ジレス現像システムに係る。
【０００２】
【従来の技術】本発明は、電子写真印刷の分野に使用で
きる。一般に、電子写真印刷のプロセスは、光導電性部
材を実質的に均一な電位に荷電し、その表面を感光性に
することを含む。光導電性表面の荷電された部分は、再
現されるオリジナル原稿の光像に露出される。これは、
光導電性の表面に静電潜像を記録する。光導電性の表面
に静電潜像が記録された後に、そこに現像剤を接触させ
ることにより潜像が現像される。２成分及び１成分の現
像剤が一般に使用される。典型的な２成分現像剤は、ト
ナー粒子が摩擦電気で付着した磁性粒より成る。１成分
現像剤は、典型的に、トナー粒子より成る。トナー粒子
は潜像に吸引されて、光導電性表面上にトナー粉末像を
形成する。その後、トナー粉末像は、コピーシートへ転
写される。最終的に、トナー粉末像は加熱されて、像構
成でコピーシートに永久的に溶着される。
【０００３】１成分現像システムは、ドナーロールを使
用し、このドナーロールと光導電性表面とによって定め
られた現像挟み部へ荷電トナーを搬送する。トナーは、
機械的な力及び／又は電気的な力の組み合わせにより光
導電性部材に記録された潜像を現像する。スカベンジレ
ス現像と、ジャンピング現像は、１成分現像の２つの形
式である。スカベンジレス現像システムはドナーロール
を使用し、複数の電極ワイヤが現像ゾーンにおいてそこ
から至近離間されている。これらワイヤに交流電圧を印
加し、現像ゾーンにトナー雲を形成する。潜像により発
生された静電界はトナー雲からトナーを吸引し、潜像を
現像する。ジャンピング現像では、ドナーロールに交流
電圧を印加してドナーロールからトナーを除去し、光導
電性部材にトナーを投射し、潜像により発生された静電
界がトナーを吸引して潜像を現像する。１成分現像シス
テムは、コストが低く設計が簡単であるという効果を奏
する。２成分現像システムは、多数の種々の形式のプリ
ントマシンに広範囲に使用されている。２成分現像シス
テムは、通常、トナーが静電気で付着したキャリアを搬
送するのに磁気ブラシ現像剤ローラを使用している。潜
像により発生された静電界はキャリアからトナーを吸引
し、潜像を現像する。高速の業務用プリントマシンにお
いては、２成分現像システムの方が、１成分現像システ
ムよりも運転コストが安い。明らかに、２成分現像シス
テム及び１成分現像システムは各々それ自身の利点を有
している。これらシステムを組み合わせて、各システム
の所望の特徴を組み込んだハイブリッド型現像システム
を形成するのが望ましいと分かっている。例えば、ソサ
エティ・フォー・ホトグラフィック・サイエンティスツ
・アンド・エンジニアズの後援で１９８４年１１月４日
にワシントンＤＣで開催された「ノン・インパクトプリ
ンティングの進歩に関する第２回国際会議(Second Inte
rnational Congress on Advances in Non-Impact Print
ing)」において、東芝は、ドナーロール及び磁気ローラ
を用いた現像システムを説明している。このドナーロー
ル及び磁気ローラは電気的にバイアスされる。磁気ロー
ラは、２成分現像剤を、ドナーロール及び磁気ロールに
より画成された挟み部へ搬送する。磁気ロールからドナ
ーロールへトナーが吸引される。ドナーロールは、光導
電性ドラムと同期して回転される。ドナーロールと、光
導電性ドラムに記録された潜像との間の大きな電位差に
より、トナーはドナーロールから潜像へギャップを横切
ってジャンプし、潜像を現像する。他の形式のハイブリ
ッド現像システムは、現像剤を搬送するための磁気ロー
ラと組み合わせてドナーの付近に電極ワイヤを使用して
いる。この形式のシステムでは、磁気ローラは、現像剤
をドナーローラの付近の位置へ進ませる。ドナーローラ
は、現像剤のキャリア粒からトナー粒子を吸引する。そ
の後、ドナーローラが回転するときに、電極ワイヤによ
り発生された電界によりそこからトナーが除去される。
除去されたトナーは、現像領域にトナー粉末雲を形成
し、光導電性表面に記録されている潜像を現像する。こ
の形式の現像システムは、ハイブリッド型のスカベンジ
レス現像システムである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】スカベンジレス現像シ
ステムの電極ワイヤに繊維やビードやトナーがくっつい
て固まり汚染物を形成することは甚だしい問題である。
将来のプリントマシンに要求されるであろう信頼性を得
るためには、実質上故障のない現像システムをもつこと
が必要である。ハイブリッド型のスカベンジレス現像シ
ステムでの現像中にしばしば生じる問題は、ゴースト作
用、条痕及びワイヤのストロービングを含む。ゴースト
作用は、単一のプリント全体にわたり変化する量のトナ
ーによって生じる経歴作用であり、次のプリント領域に
濃度の変化として現れる。トナー量の多いドナーロール
の領域は、トナー量の少ない領域よりも顕著な濃度障害
を生じる。条痕は、濃度の非均一として現れ、プロセス
方向に平行に延びる。ワイヤストロービングは、プロセ
ス方向に垂直に延びる非均一濃度の帯として現れる。ゴ
ースト作用や条痕は、主として、電極ワイヤの汚染によ
って生じることがテストにより示されている。これら問
題の過酷さは、電極ワイヤの本数、現像質量、テストタ
ーゲットの形式、凝集物運び去り性能、等によって左右
される。
【０００５】電極ワイヤにおけるトナーの非均一な堆積
は、ゴースト及び条痕の主たる原因である。トナー量の
多い領域は、トナー量の少ない領域よりもきれいな傾向
となることが観察されている。ゴーストや条痕を除去す
る有効な方法は、電極ワイヤをプリントの前に木綿布を
用いて手で清掃することである。これは甚だ実用的では
なく、各プリントの前に行わねばならない。現像剤の特
性によってあまり有効でない第２の方法は、動作周期外
の時間にドナーロールを逆バイアスで清掃することであ
る。この方法は、ほとんどの場合にある程度は機能する
が、最終的にトナーが電極ワイヤを被覆し、依然として
手動の清掃が、時には１回のプリントが終了する前にも
必要とされる。ある場合には、ドナーロールを清掃して
も、ゴーストは全く軽減されない。
【０００６】従って、電極ワイヤに汚染物が捕らえられ
るのを減少及び防止して、現像性能を向上すると共に、
所要の高い信頼性を得ることが明らかに必要である。電
極ワイヤを清掃するために種々の解決策が案出されてい
る。次の開示が該当すると考えられる。即ち、１９７８
年２月１４日付けのセルウイン氏の米国特許第４，０７
３，５８７号；１９８５年５月１４日付けのモリヤ氏の
米国特許第４，５１６，８４８号；１９８６年２月１４
日付けのホソヤ氏等の米国特許第４，５６８，９５５
号；１９８９年９月１９日付けのハイ氏等の米国特許第
４，８６８，６００号；１９８９年１０月２４日付けの
ハイ氏の米国特許第４，８７６，５７５号；１９９１年
１月８日付けのホルキンス氏の米国特許第４，９８４，
０１９号；１９９２年６月２３日付けのベア氏の米国特
許第５，１２４，７４９号；１９９２年７月２８日付け
のホルキンス氏等の米国特許第５，１３４，４４２号；
１９９２年９月１日付けのハイ氏の米国特許第５，１４
４，３７１号；１９９２年１２月１５日付けのハイ氏等
の米国特許第５，１７２，１７０号；１９９３年４月２
０日付けのベア氏の米国特許第５，２０４，７１９号；
及び１９９０年８月３日に出願のフロイド氏等の米国特
許出願第０７／５６３，０２６号である。
【０００７】上記開示の当該部分は、次のように要約さ
れる。即ち、米国特許出願第０７／５６３，０２６号
は、現像剤物質を貯溜器からドナーロールへ搬送する磁
気ロールと、ドナーロールからトナーを除去して現像ゾ
ーンにトナー雲を形成するように電気的にバイアスされ
る電極ワイヤとを説明している。米国特許第４，０７
３，５８７号は、光導電性表面を荷電するのに使用され
るコロトロンワイヤを説明している。このコロトロンワ
イヤは、可動ピックでワイヤをはじくことにより汚染物
の蓄積を防止するように振動される。
【０００８】米国特許第４，５１６，８４８号は、静電
複写機のドラムを荷電するための荷電ワイヤを開示して
いる。圧電エレメントに舌片が取り付けられる。ＤＣ信
号が圧電エレメントに印加されて舌片を撓ませ、ワイヤ
に接触させるか又は至近隣接させるように配置させる。
このＤＣ信号に高周波数信号が重畳されて、舌片をワイ
ヤに対して撓ませると共に振動させ、トナー粉末がワイ
ヤに付着するのを防止する。
【０００９】米国特許第４，５６８，９５５号は、現像
ローラの表面に配置された複数の絶縁電極を開示してい
る。これらの電極はＡＣ及びＤＣ電源に接続され、この
電源は電極間に交流電界を発生して、電極間で現像剤物
質を振動させる。
【００１０】米国特許第４，８６８，６００号は、トナ
ーを搬送するドナーローラの付近に電極ワイヤが配置さ
れたスカベンジレス現像システムを開示している。これ
らの電極ワイヤにはＡＣ電界が付与されて、ドナーロー
ラからトナーを除去し、現像ゾーンにトナー粉末雲を形
成する。
【００１１】米国特許第４，８７６，５７５号も、トナ
ーを搬送するドナーローラの付近に電極ワイヤが配置さ
れたスカベンジレス現像システムを開示している。これ
らの電極ワイヤにはＡＣ電界が付与されて、ドナーロー
ラからトナーを除去し、現像ゾーンにトナー粉末雲を形
成する。ＡＣ電界の周波数は、４ＫＨｚないし１０ＫＨ
ｚである。
【００１２】米国特許第４，９８４，０１９号は、電極
ワイヤがドナーローラと光導電性部材との間のギャップ
においてドナーローラの外面の至近に配置された装置を
開示している。電極ワイヤは、それらを振動させて汚染
物を除去することにより清掃される。適当な周波数のＡ
Ｃ電圧を電極ワイヤに印加することにより電極ワイヤに
振動が誘起される。
【００１３】米国特許第５，１２４，７４９号は、ドナ
ーロールが光導電性部材に記録された静電潜像へトナー
を進めるような装置を開示している。ドナーロールと光
導電性部材との間のスペースには複数の電極ワイヤが配
置される。電極ワイヤは電気的にバイアスされてドナー
ロールからトナーを除去し、電極ワイヤと光導電性部材
との間のスペースにトナー雲を形成する。このトナー雲
から除去されたトナーが潜像を現像する。電極ワイヤの
一部分には制動物質が被覆されている。この制動物質
は、電極ワイヤの振動を減衰させる。
【００１４】米国特許第５，１３４，４４２号は、潜像
を記録する表面と移動ドナー部材との間のスペースに配
置された電極部材の汚染を減少する装置を開示してい
る。この装置は、ドナー部材の至近でドナー部材の移動
方向に電極部材の前に配置された複数のワイヤを備え、
これら複数のワイヤが電極部材に到達する前に汚染を捕
らえる。
【００１５】米国特許第５，１４４，３７１号は、ハイ
ライトカラー像形成に使用するためのスカベンジレス／
非相互作用現像システムを開示している。このスカベン
ジレス現像システムのワイヤとドナー及びドナー受像部
との間に印加されるＡＣ電圧に二重周波数を使用するこ
とにより、線現像の質を下げることなく大きなギャップ
余裕をとることができる。二重周波数とは、１つの周波
数のＡＣ電圧をワイヤ電極に印加すると同時に、別の周
波数のＡＣ電圧をドナー構造体に印加して、トナー雲を
像形成面に対して適切に位置設定するよう確保すること
を指す。
【００１６】米国特許第５，１７２，１７０号は、ドナ
ーロールが光導電性部材に記録された静電潜像へトナー
を進める装置を開示している。ドナーロールのグルーブ
には複数の電気導体が配置されている。これらの電気導
体は互いに離間され、現像ゾーンにおいてドナーロール
からトナーを除去するように電気的にバイアスされ、現
像ゾーンにトナー雲を形成する。
【００１７】更に、米国特許第５，２０４，７１９号
は、光導電性部材に記録された静電潜像がトナーで現像
される装置を開示している。光導電性部材から離間され
たドナーロールは、光導電性部材に隣接する現像ゾーン
にトナーを搬送する。現像ゾーンにおいて光導電性部材
とドナーロールとの間に電極部材が配置される。電極部
材にはＤＣ電流が通される。電極部材に流れるＤＣ電流
と磁気部材が相互作用して、電極部材の振動を実質的に
電磁式に減衰させる。
【００１８】
【課題を解決するための手段】本発明の１つの特徴によ
れば、潜像を記録するための表面とドナー部材との間の
スペースに配置された電極部材から汚染物を除去する方
法及び装置が提供される。この装置は、電極部材をドナ
ーロールに対して負に静電バイアスする手段であって、
負に荷電されたトナー粒子を含む汚染物の付着を防止す
ると共にそこから容易に除去するようにする手段を備え
ている。現像剤物質をドナー部材へ前進させる手段が設
けられる。この前進手段及び上記静電バイアス手段は、
現像中に電極ワイヤをオンザフライで静電清掃するよう
に同時に動作される。
【００１９】本発明の別の特徴によれば、光導電性部材
に記録された静電潜像がその可視像を形成するように現
像される形式の電子写真プリントマシンが提供される。
改良点としては、少なくともキャリア及びトナーより成
る現像剤物質の供給源を保管するチャンバを画成するハ
ウジングが含まれる。ドナー部材は、光導電性部材から
離間され、光導電性部材とは反対の領域にトナーを搬送
する。光導電性部材とドナー部材との間のスペースに電
極部材が配置される。負に荷電された汚染物の付着を防
止すると共にそれを容易に除去するために、ドナーロー
ルに対して平均的に負の又は正味負のＤＣ成分をもつＡ
Ｃ電圧で電極部材を静電バイアスするための手段が設け
られる。上記ハウジングのチャンバに配置された搬送部
材は、現像剤物質をハウジングのチャンバからドナー部
材へと前進させる。
【００２０】
【実施例】本発明の他の特徴は、添付図面を参照した以
下の詳細な説明から明らかとなろう。本発明は好ましい
実施例について説明するが、この実施例に限定されるも
のでないことを理解されたい。逆に、特許請求の範囲に
よって規定される本発明の精神及び範囲内に包含される
あらゆる変更、修正及び等効物を網羅するものとする。
電子写真印刷の技術は公知であるから、図１のプリント
マシンに使用された種々の処理ステーションは、以下概
略的にのみ示し、それらの動作を簡単に説明するだけと
する。
【００２１】最初に図１を参照すれば、本発明の自己清
掃現像装置を組み込んだ説明のための電子写真プリント
マシンが示されている。この電子写真プリントマシンは
ベルト１０を使用しており、その導電性基板１４には光
導電性表面１２が付着されている。この光導電性表面１
２はセレニウム合金で作られるのが好ましい。導電性基
板１４は、好ましくはアルミニウム合金で作られ、電気
的に接地される。適当な光導電性ベルトを使用できるこ
とが当業者に明らかであろう。ベルト１０は、矢印１６
の方向に移動し、光導電性表面１２の次々の部分を、そ
の移動路全体に配置された種々の処理ステーションを経
て順次に進ませる。ベルト１０は、ストリッピングロー
ラ１８、テンションローラ２０及び駆動ローラ２２の周
りに乗せられる。駆動ローラ２２は、ベルト１０と係合
して回転するように取り付けられている。モータ２４は
ローラ２２を回転してベルト１０を矢印１６の方向に前
進させる。ベルト１０は、テンションローラ２０を発生
したバネ力でベルト１０に対して弾力で押しやる一対の
スプリング（図示せず）によって張力状態に維持され
る。ストリッピングローラ１８及びテンションローラ２
０は、自由回転するように取り付けられる。
【００２２】最初に、ベルト１０の一部分が荷電ステー
ションＡを通過する。荷電ステーションＡにおいて、参
照番号２６で一般に示されたコロナ発生装置が光導電性
表面１２を比較的高い実質的に均一の電位に荷電する。
ベルト１０の光導電性表面を荷電するために、高電圧電
源２８がコロナ発生装置２６に接続されている。ベルト
１０の光導電性表面１２が荷電された後に、その荷電さ
れた部分が露光ステーションＢに進めされる。
【００２３】露光ステーションＢには、オリジナル原稿
３０が、その面を下に向けて透明プラテン３２に乗せら
れている。ランプ３４は、オリジナル原稿３０に光線を
フラッシュする。オリジナル原稿３０から反射された光
線はレンズ３６を経て送られて光像を形成する。ドナー
ロール４０は感光体の導電性基板１４に対して電気的に
バイアスされて、感光体に付着されるトナーの量を制御
する。レンズ３６は、光導電性表面１２の荷電部分にこ
の光像を収束させ、その電荷を選択的に消散させる。こ
れは、オリジナル原稿３０内に含まれた情報エリアに対
応する静電潜像を光導電性表面１２に記録する。
【００２４】光導電性表面１２に静電潜像が記録された
後に、ベルト１０は潜像を現像ステーションＣへ進め
る。現像ステーションＣにおいて、参照番号３８で一般
的に示された現像ユニットは、光導電性表面に記録され
た潜像を現像する。この現像ユニット３８は、ドナーロ
ール４０及び複数の電極ワイヤ４２を備えているのが好
ましい。電極ワイヤ４２は、ドナーロール４０に対して
交流電圧で電気的にバイアスされてこのロールからトナ
ーを除去し、ドナーロールと光導電性表面との間のギャ
ップにトナー粉末雲を形成する。潜像はこのトナー粉末
雲からトナー粒子を吸引して、トナー粉末像を形成す
る。ドナーロール４０は、感光体に付着されるトナーの
量を制御するように感光体の導電性基板１４に対して電
気的にバイアスされる。ドナーロール４０は、現像ハウ
ジング６６のチャンバに少なくとも部分的に取り付けら
れる。現像ハウジング６６のチャンバは、現像剤物質の
供給源を保管している。１つの実施例では、現像剤物質
は、トナー粒子の１成分現像剤であり、一方、別の実施
例では、現像剤物質は、少なくともキャリア粒と、トナ
ー粒子とを含んでいる。交流電圧に加えて、電極ワイヤ
４２は、これをドナーロール４０に対して負に静電的バ
イアスするように平均又は正味の静的ＤＣ電圧で電気的
バイアスされる。この静電バイアスはドナーロール４０
の電界と相互作用して、負に荷電したトナー粒子を反発
し、ワイヤ４２に蓄積しないようにする。図２及び３を
参照して、現像システムの種々の実施例を詳細に説明す
る。
【００２５】図１を更に参照すると、静電潜像が現像さ
れた後に、ベルト１０はトナー粉末像を転写ステーショ
ンＤへ進める。シート供給装置７２によって転写ステー
ションＤにコピーシート７０が送られる。好ましくは、
シート供給装置７２は、スタック７６の最も上のシート
に接触するフィードロール７４を含んでいる。シート供
給装置７２はシート７０をシュート７８へ前進させる。
シュート７８は、支持材料の前進シートをベルト１０の
光導電性表面１２に調時シーケンスで接触させるように
案内し、その表面に現像されたトナー粉末像が転写ステ
ーションＤにおいてその前進するシートに接触するよう
にする。転写ステーションＤは、コロナ発生装置８０を
備えており、これはシート７０の裏面にイオンをスプレ
ーする。これは、トナー粉末像を光導電性表面１２から
シート７０へ吸引させる。転写の後に、シート７０は、
コンベア（図示せず）上を矢印８２の方向に移動し続
け、コンベアはシート７０を溶着ステーションＥへ前進
させる。
【００２６】溶着ステーションＥは、参照番号８４で一
般的に示された溶着組立体を備えており、これは、転写
された粉末像をシート７０に永久的に固定する。溶着組
立体８４は、加熱される溶着ローラ８６及びバックアッ
プローラ８８を備えている。シート７０は、トナー粉末
像が溶着ローラ８６に接触するようにして溶着ローラ８
６とバックアップローラ８８との間を通過する。このよ
うに、トナー粉末像はシート７０に永久的に固定され
る。溶着の後に、シート７０はシュート９２を経てキャ
ッチトレー９４へ送られ、その後、オペレータによりプ
リントマシンから取り出される。
【００２７】ベルト１０の光導電性表面１２からシート
が分離された後に、光導電性表面１２に付着している残
留トナー粒子は、清掃ステーションＦにおいて除去され
る。清掃ステーションＦは、回転可能に取り付けられた
ファイバブラシ９６を備え、このブラシは、光導電性表
面１２と接触状態で回転することによりこの表面に接触
される。清掃の後に、放電ランプ（図示せず）が光導電
性表面１２に光を当てて、そこに残っている残留静電荷
を消散させ、その後、次に続く像形成サイクルで荷電さ
れる。
【００２８】本発明の静電自己清掃現像装置を組み込ん
だ電子写真プリントマシンの一般的な動作の説明として
は、以上の説明で充分であると考えられる。
【００２９】図２を参照し、現像ユニット３８を詳細に
説明する。図示されたように、現像ユニット３８は、現
像剤の供給源を保管するためのチャンバ４４を画成する
ハウジング６６を備えている。ドナーローラ４０、電極
ワイヤ４２及び磁気ローラ４６がハウジング６６のチャ
ンバ４４に取り付けられている。ドナーローラはベルト
１０の移動方向に対して「同じ」又は「逆の」方向に回
転することができる。図２において、ドナーローラ４０
は、矢印４１の方向、即ち逆の方向に回転するように示
されている。同様に、磁気ローラも、ドナーローラ４０
の運動方向に対して「同じ」又は「逆の」方向に回転す
ることができる。図２において、磁気ローラ４６は、矢
印４８の方向、即ち逆方向に回転するように示されてい
る。ドナーローラ４０は、アノード処理アルミニウムの
層がオーバーコートされるのが好ましい。ドナーロール
の他の考えられるオーバーコートとしては、カーボンブ
ラック又はグラファイトを充填した種々のポリマが含ま
れる。電極ワイヤ４２は、ベルト１０とドナーローラ４
０との間のスペースに配置される。明瞭化のために２本
のワイヤしか示されていないが、通常は、複数の電極ワ
イヤが使用される。これら電極ワイヤは、通常は、ドナ
ーローラ４０と密接接触される。複数の、例えば、４本
又は５本の電極ワイヤがドナーローラの長手軸に実質的
に平行な方向に延びる。各電極ワイヤは、細い（例え
ば、直径５０ないし１００μ）ステンレススチールのス
トランドで形成される。ワイヤの端末は、端支持ブロッ
クの上部に支持され、このブロックはドナーロールを回
転するようにも支持する。ワイヤの端末は、ドナーロー
ルの表面に正接し且つ接触するように取り付けられる。
ワイヤをこのように取り付けることにより、その自己間
隔どり作用によってロールの突び出し(runout)に不感で
あるようにされる。
【００３０】図２に示すように、電極ワイヤには、ＡＣ
電源９０により交流バイアスが付与される。動作中に、
この付与された交流は、ワイヤとドナーローラとの間に
交流静電界を確立し、これは、トナーをドナーローラの
表面から除去してワイヤの周りにトナー雲を形成するの
に有効で、このトナー雲の高さはベルト１０に実質的に
接触しないものである。付与される交流は、ワイヤ４２
をドナーローラよりも平均的に負に荷電させる正味ＤＣ
成分オフセット５８を有するバイアス波形である。この
バイアスは、電極ワイヤを、負に荷電されたトナーが比
較的ない状態に保ち、その静電清掃に役立つようにす
る。図示されたように、交流電源９０は、平均電圧０の
バランスした波形を発生する。ＤＣ電源５８によってＤ
Ｃバイアスが与えられ、ＡＣ電源９０は、図示された接
続により平均ＤＣバイアスに「のせられる」。或いは
又、ＡＣ電源９０自体が、非ゼロの平均電圧をもつ非バ
ランス波形を発生してもよい。非ゼロの平均電圧それ自
体も、又はＤＣ電源５８との組み合わせも、図２に示す
構成と同等である。
【００３１】本発明の効果は、現像動作中にトナー雲を
形成するＡＣを印加する間に電極ワイヤが静電気で清掃
されることである。即ち、電極ワイヤは、従来のように
オフライン処理ではなくてオンザフライで（進行中に）
静電気により清掃される。
【００３２】動作中に、ＡＣ電圧の大きさは比較的低
く、約３ＫＨｚないし約１８ＫＨｚの周波数においてピ
ークで約２００ないし６００ボルトである。ドナーロー
ラ４０に約−３５０ボルトを印加するＤＣバイアス電源
５０は、ワイヤの周囲の雲から除去されたトナー粒子を
光導電性表面に記録された潜像に吸引させる静電界をベ
ルト１０の光導電性表面１２とドナーローラ４０との間
に確立する。電極ワイヤ又はドナーローラのいずれかに
絶縁被覆を使用することにより、印加されたＡＣ電圧の
短絡が防止される。清掃ブレード６０は、現像後にドナ
ーローラ４０から全てのトナーを剥離して、磁気ローラ
４６が新たなトナーを計量するようにし、ドナーローラ
を清掃する。磁気ローラ４６は、ドナーローラ４０に対
し実質的に一定の電荷をもつ一定量のトナーを計量す
る。これは、ドナーローラが、実質的に一定の電荷をも
つ一定量のトナーを現像ギャップに与えるよう確保す
る。清掃ブレードを使用する代わりに、ドナーローラ間
隔、即ちドナーローラと磁気ローラとの間の間隔と、磁
気ローラ上の現像剤の圧縮堆積高さと、導電性の磁気現
像剤の使用に関連した磁気ローラの磁気特性との組み合
わせにより、実質的に一定の電荷をもつ一定量のトナー
をドナーローラに付着させることができる。動作中に、
ＤＣバイアス電源５６は、約−７５ボルトのＤＣ電圧を
ドナーローラ４０に対して磁気ローラ４６に印加し、ト
ナー粒子を磁気ローラからドナーローラへ吸引させる静
電界を磁気ローラ４６とドナーローラ４０との間に確立
する。磁気ローラ４６の至近には計量ブレード６２が配
置され、磁気ローラ４６における現像剤の圧縮堆積高さ
を所望レベルに維持する。磁気ローラ４６は、好ましく
はアルミニウムで作られた非磁性チューブ部材即ちスリ
ーブ５２を備え、その外周面は粗面化されている。細長
い多磁石６８がチューブ部材の内側に離間配置されてい
る。この磁石は固定取付されている。チューブ部材は適
当なベアリングに取り付けられ、モータ６４に接続され
て回転される。チューブ部材５２は、矢印４８の方向に
回転して、そこに付着した現像剤を、ドナーローラ４０
と磁気ローラ４６とにより定められた挟み部に進ませ
る。トナー粒子は、磁気ローラのキャリア粒からドナー
ローラへと吸引される。かき落としブレード５８は、余
計な現像剤の剥がされたキャリア粒をチューブ部材５２
の表面から移動させる。
【００３３】更に図２を参照すると、参照番号５４で一
般的に示されたオーガがハウジング６６のチャンバ４４
に配置されている。このオーガ５４は、チャンバ４４に
回転可能に取り付けられ、現像剤を混合及び搬送する。
オーガは、そのシャフトから螺旋状に外方に延びるブレ
ードを有している。これらブレードは、シャフトの長手
軸に実質的に平行な軸方向に現像剤を進ませるように設
計されている。
【００３４】次々に静電潜像が現像されるにつれて、現
像剤内のトナー粒子が欠乏する。トナー付与装置（図示
せず）は、トナー粒子の供給源を保管している。トナー
付与装置は、ハウジング６６のチャンバ４４に連通して
いる。現像剤内のトナー粒子の濃度が減少するにつれ
て、トナー付与装置からチャンバ内の現像剤へ新たなト
ナー粒子が補給される。ハウジングのチャンバ内のオー
ガは、新たなトナー粒子をそこに保持された現像剤と混
合し、それにより得られる現像剤は実質的に均一とな
り、トナー粒子の濃度が最適なものにされる。このよう
に、現像剤ハウジングのチャンバには実質的に一定量の
トナー粒子があり、トナー粒子は一定の電荷を有する。
現像剤ハウジングのチャンバの現像剤は磁性であり、そ
して導電性であってもよい。例えば、キャリア粒は、強
磁性コアと、樹脂材料の非連続層とを含むものである。
トナー粒子は、ビニルポリマのような樹脂材料にカーボ
ンブラックのような着色材料を混合したもので作られ
る。現像剤は、約９５ないし約９９重量％のキャリア
と、約５ないし約１重量％のトナーとで構成される。し
かしながら、少なくともキャリア粒とトナー粒子とを有
する現像剤であれば適当なものを使用できることが当業
者に明らかであろう。
【００３５】図３を参照すれば、好ましい実施例により
ＤＣバイアスを用いて電極ワイヤ４２の静電清掃を行う
回路が示されている。図２に示されたＤＣ電源５０及び
５８は、ここでは、好ましくは、図示された極性をもつ
単一の第１ＤＣ電源１００として示されている。現像装
置について一般的に述べたように、磁気ローラ４６はド
ナーローラ４０よりも若干負にバイアスされる。図示さ
れたように、第２ＤＣ電源１０２は、磁気ローラ４６を
電流制限抵抗１０４を経て第１ＤＣ電源１００に接続す
る。好ましくは、第１ＤＣ電源１００は−３５０ボルト
ＤＣにセットされ、一方、第２ＤＣ電源１０２は−７５
ボルトＤＣにセットされ、ドナーローラ４０に−３５０
ボルトＤＣのバイアスを与えると共に、磁気ローラ４６
に−４２５ボルトＤＣのバイアスを与える。第１の方形
波ＡＣ電源１１０が結合キャパシタ１１２を経て磁気ロ
ーラ４６に接続され、チャンバ４４から磁気ローラ４６
に現像剤を均一に付着するよう作用する。上記の好まし
い電圧設定で標準トナーを使用した場合に、磁気ローラ
４６は、ドナーローラ４０に対して約−５０Ｖないし−
７５Ｖの実質的に一定のトナー層空間電荷を有する一定
量のトナーを計量する。
【００３６】本発明の特徴は、電極ワイヤ４２に、トナ
ー層空間電荷レベルに等しいドナーローラバイアスに対
して平均静電気ＤＣ負電圧オフセットを与えることであ
る。電極ワイヤ４２を効率よく静電清掃するためには、
平均ＤＣ負電圧オフセットが約２５ないし１５０ボルト
であり、好ましくは約５０ボルトであると分かった。即
ち、負に荷電される汚染物に対し、電極ワイヤは、現像
ギャップのトナー層空間電荷に等しいドナーローラのバ
イアスよりも５０ボルト以上負でなければならない。も
ちろん、正に荷電された汚染物の場合には、電極ワイヤ
は、現像ギャップのトナー層空間電荷に等しいドナーロ
ーラのバイアスよりも５０ボルト以上正でなければなら
ない。
【００３７】第２の方形波ＡＣ電源１２０は、結合キャ
パシタ１２２及び電流制限抵抗１２４を経て電極ワイヤ
４２に容量的に結合されている。上記したように、この
第２の方形波ＡＣ電源１２０から印加されるＡＣは、ワ
イヤ４２とドナーローラ４０との間に交流静電界を確立
し、これは、ドナーローラの表面からトナーを除去しそ
して現像ギャップにおいてワイヤ４２の周りにトナー雲
を形成する。電極ワイヤ４２を静電気清掃するために、
第３のＤＣ電源１３０が電流制限抵抗１３２を経て第２
の方形波ＡＣ電源１２０に並列に接続されている。典型
的なトナーを使用し、第１のＤＣ電源１００を−３５０
ボルトＤＣにセットしそして第２のＤＣ電源１０２を−
７５ボルトＤＣにセットすると、現像ギャップのトナー
層空間電荷は約−５０ボルトＤＣないし−７５ボルトＤ
Ｃとなり、第３のＤＣ電源１３０は、−５０ボルトＤＣ
ないし−７５ボルトＤＣにセットされて、ワイヤ４２と
ドナーローラ４０との間の電位差が約５０ないし７５ボ
ルトとなるようにされる。これは、現像された像におけ
るゴースト及び条痕の主たる原因であるワイヤ４２への
トナーの蓄積を効果的に除去すると分かった。２つの電
源１２０、１３０が示されているが、電極ワイヤをドナ
ーローラよりも平均で負に荷電させる正味ＤＣ成分オフ
セットを有するバイアス波形を含む単一のＡＣ電源を設
けることもできる。
【００３８】更に図３を参照し、ドナーローラを清掃す
る別の実施例を説明する。ドナーローラ４０は、プリン
トサイクルの間又はオフラインの間に、トナー粒子を静
電気で駆動してドナーローラの表面からキャリア粒へ戻
すように可変電源１０２及び／又は１００のＤＣバイア
スを調整することにより、実質的にトナーが清掃され
る。このオフラインのドナー清掃サイクル中には、ドナ
ーローラに留まっている少量のトナーは、潜像の現像に
使用されたトナーとは典型的に逆極性である。このオフ
ラインドナー清掃サイクル中にはドナーローラ上のこの
トナーの空間電荷は正である。トナー空間電荷が正であ
るドナー清掃サイクルの開始に対応して、電極４２に印
加されるＤＣバイアス１３０を、ドナーローラに対して
正の約２０ないし１５０ボルトに切り換え、ワイヤ上で
のトナーの蓄積を防止する。電極ワイヤにＤＣバイアス
を印加する間に、ドナーローラへの電極の静電気吸引が
減少され、これにより、電極の振動が減少される。
【００３９】更に、図３を参照すれば、第１の正弦波Ａ
Ｃ電源１４０が、変圧器１４２を経て、ドナーローラ４
０と第１のＤＣ電源１００との間に接続されている。こ
の電源は、ハイ氏の米国特許第５，０１０，３６７号に
教示されたように、トナーと受像部との相互作用の程度
において線の現像性能を制御するために必要に応じて含
むことができる。
【００４０】要約すれば、本発明の現像システムは、ド
ナーロールと光導電性ベルトとの間に現像ゾーンを画成
するギャップにおいて正にバイアスされたドナーロール
の外面の至近に配置された電極ワイヤに負の静電気ＤＣ
オフセットを与えるものであることが明らかである。電
極ワイヤとドナーロールとの間に静電界が発生されるこ
とにより、この静電界は現像ワイヤにおけるトナー粒子
の蓄積を阻止する。電極ワイヤには平均的に負のＤＣ電
圧が印加されて、静電界を発生する。この静電界は、ド
ナーローラ上の電荷と組み合わされて、電極ワイヤにお
ける負に荷電したトナーの蓄積を実質的に減少する。
【００４１】負のトナーについて本発明を説明したが、
正に荷電されたトナー又は他の汚染物の場合には、本発
明による電極ワイヤ清掃を行うように、トナー層の表面
電位の正極性に対応するよう電極ワイヤ１３０のＤＣバ
イアスの極性を変更するだけでよいことが理解されよ
う。
【００４２】それ故、本発明により、前記した効果を完
全に満足する現像システムが提供されたことが明らかで
ある。特定の実施例について本発明を説明したが、多数
の変更や修正が当業者に明らかであろう。従って、本発
明は、特許請求の範囲内に包含される全ての変更や修正
を網羅するものとする。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の特徴を有する現像装置を組み込んだ電
子写真プリントマシンの概略図である。
【図２】図１のプリントマシンに使用される現像装置の
電極ワイヤの清掃を示す概略図である。
【図３】スカベンジレス現像電極ワイヤをＤＣバイアス
でオンザフライ静電清掃する技術を説明するための詳細
な回路図である。
【符号の説明】
１０ ベルト １２ 光導電性表面 １４ 導電性基板 １８ ストリッピングローラ ２０ テンションローラ ２２ 駆動ローラ ２４ モータ ２６ コロナ発生装置 ２８ 高電圧電源 ３０ オリジナル原稿 ３２ 透明プラテン ３４ ランプ ３６ レンズ ３８ 現像ユニット ４０ ドナーローラ ４２ 電極ワイヤ ４４ チャンバ ４６ 磁気ローラ ５０、５６、５８ ＤＣ電源 ６６ 現像ハウジング ７０ コピーシート ７２ シート供給装置 ７８ シュート ８０ コロナ発生装置 ８４ 溶着組立体 ９０ ＡＣ電源 Ａ 荷電ステーション Ｂ 露光ステーション Ｃ 現像ステーション Ｄ 転写ステーション Ｅ 溶着ステーション Ｆ 清掃ステーション
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 リチャード ピー ガーメイン アメリカ合衆国 ニューヨーク州 14580 ウェブスター ブライドル レ ーン 856 (56)参考文献 特開 平３−113474（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−243083（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−57154（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G03G 15/08 G03G 15/06 101

Claims (10)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 受像表面に現像剤で像を形成する装置に
    おいて、 マーキング粒子供給源と、該マーキング粒子供給源から
    負の空間電荷電圧を累積したマーキング粒子を前記受像
    表面に隣接する領域に搬送する搬送手段と、前記搬送さ
    れたマーキング粒子を該マーキング粒子の雲（クラウ
    ド）に形成する手段とを備え、該形成手段は、前記搬送
    手段と前記受像表面との間に配置されたワイヤ電極構造
    を包含し、該ワイヤ電極構造は、該ワイヤ電極構造に、
    前記搬送手段に関して交番する交流電圧を与えるための
    交流電圧源に接続され、 更に、前記ワイヤ電極構造の少なくとも１つと前記交流
    電圧源とにオフセット電圧を与えることにより、前記ワ
    イヤ電極構造上に、前記搬送手段に対する平均静電電圧
    を生成するためのオフセット手段を備え、このオフセッ
    ト手段は、前記ワイヤ電極構造を前記搬送手段に対して
    負にバイアスするように負のオフセット平均電圧を与え
    ることを特徴とする装置。
  2. 【請求項２】 請求項１に記載の装置において、前記交
    流電圧源は、前記ワイヤ電極構造に交流方形波電圧を与
    えることを特徴とする装置。
  3. 【請求項３】 請求項２に記載の装置において、前記搬
    送手段は、前記マーキング粒子供給源からマーキング粒
    子を前記受像表面に隣接する前記領域に搬送するドナー
    ロールを包含し、前記オフセット手段は前記ワイヤ電極
    構造を前記ドナーロールに対して負にバイアスするよう
    に前記負のオフセット平均電圧を与えていることを特徴
    とする装置。
  4. 【請求項４】 受像表面に現像剤で像を形成する装置に
    おいて、 マーキング粒子供給源と、該マーキング粒子供給源から
    正の空間電荷電圧を累積したマーキング粒子を前記受像
    表面に隣接する領域に搬送する搬送手段と、前記搬送さ
    れたマーキング粒子を該マーキング粒子の雲（クラウ
    ド）に形成する手段とを備え、該形成手段は、前記搬送
    手段と前記受像表面との間に配置されたワイヤ電極構造
    を包含し、該ワイヤ電極構造は、該ワイヤ電極構造に、
    前記搬送手段に関して交番する交流電圧を与えるための
    交流電圧源に接続され、 更に、前記ワイヤ電極構造の少なくとも１つと前記交流
    電圧源とにオフセット 電圧を与えることにより、前記ワ
    イヤ電極構造上に、前記搬送手段に関する平均静電電圧
    を生成するためのオフセット手段を備え、このオフセッ
    ト手段は、前記ワイヤ電極構造を前記搬送手段に対して
    正にバイアスするように正のオフセット平均電圧を与え
    る ことを特徴とする装置。
  5. 【請求項５】 請求項４に記載の装置において、前記交
    流電圧源は、前記ワイヤ電極構造に交流方形波電圧を与
    える手段を包含することを特徴とする装置。
  6. 【請求項６】 請求項５に記載の装置において、前記搬
    送手段は、前記マーキング粒子供給源からマーキング粒
    子を前記受像表面に隣接する前記領域に搬送するドナー
    ロールを包含し、前記オフセット手段は前記ワイヤ電極
    構造を前記ドナーロールに対して正にバイアスするよう
    に前記正のオフセット平均電圧を与えていることを特徴
    とする装置。
  7. 【請求項７】 像形成装置の受像表面の潜像を現像しつ
    つニップワイヤを静電的に清掃する方法において、 トナー供給源を格納する室を形成するハウジングを提供
    するステップと、 前記受像表面から離れているドナー部材であって該受像
    表面に対向する領域に負の空間電荷電圧を累積したトナ
    ーを搬送するように構成された前記ドナー部材を提供す
    るステップと、 前記受像表面と前記ドナー部材との間の空間であって前
    記ドナー部材に近いが離れている空間にニップワイヤを
    提供するステップと、前記ドナー部材からトナーを分離して前記ニップワイヤ
    と前記受像表面との間の空間に前記分離したトナーによ
    ってトナー雲（クラウド）を形成するように交流電圧で
    前記ニップワイヤを電気的にバイアスするとともに、前
    記ニップワイヤを前記ドナー部材に対して負にバイアス
    することによって前記ドナー部材から分離したトナーが
    前記ニップワイヤから反発するように負の静電直流電圧
    成分で該ニップワイヤを 電気的にバイアスするステップ
    とを包含することを特徴とする方法。
  8. 【請求項８】 請求項７に記載の方法において、前記電
    気的にバイアスするステップは、交流方形波電圧を生成
    する交流方形波電圧源を前記ニップワイヤに接続した状
    態で提供するステップと、負の直流電圧を生成する直流
    電圧源を前記ニップワイヤに接続した状態で提供するス
    テップと、前記交流方形波電圧と前記負の直流電圧との
    組合せで前記ニップワイヤを電気的にバイアスするステ
    ップとを包含することを特徴とする方法。
  9. 【請求項９】 請求項８に記載の方法において、前記電
    気的にバイアスするステップは、前記ニップワイヤに前
    記交流方形波電圧と前記負の直流電圧とを同時に与える
    ステップを包含することを特徴とする方法。
  10. 【請求項１０】 請求項９に記載の方法において、前記
    電気的にバイアスするステップは、前記受像表面の潜像
    を現像しながら、前記ニップワイヤに前記交流方形波電
    圧と前記負の直流電圧とを同時に与えるステップを包含
    することを特徴とする方法。
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