JP3789903B2

JP3789903B2 - 現像ユニットおよびインク密度調節方法

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Publication number: JP3789903B2
Application number: JP2003092618A
Authority: JP
Inventors: エフトルーマンケリー
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 2002-03-28
Filing date: 2003-03-28
Publication date: 2006-06-28
Anticipated expiration: 2023-03-28
Also published as: JP2003295620A; US20030185596A1; KR20030078790A; CN1456948A; US7664437B2; KR100484200B1; EP1349016A3; EP1349016A2; US20090016755A1; CN100383678C

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電子写真方式の現像にかかり，特に現像ユニットおよびインク密度調節方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
報告書またはパンフレットなどの多量な複写物を普及させるために，このような多量のカラー印刷物を紙に印刷することが有用である。このような種類の印刷をするにおいて重要なのは，あらゆる報告書またはパンフレットが同一に印刷されねばならないということである。これは，印刷の進行中にあらゆるカラーおよびモノクロームページの印刷が一定の密度を維持する必要があることを意味する。
【０００３】
原色の密度がページによって変わることは望ましくないが，原色が文書によって変化すれば最終報告書やパンフレット結果物の質が落ちることになる。従って，印刷中の画像密度（すなわち，プレーティングされたトナーまたはインク）を測定および調節して，一定の密度を維持させる必要がある。
【０００４】
印刷工程または他の電子写真方式において，長時間，画像密度が一定な印刷を実施するため，いくつかの方法が開示されている。
【０００５】
特許文献１には，インク溶液内の固形分百分率を電気抵抗で測定した後，現像要素とインク受容体とのギャップを調節して，印刷ニップでの電気場を修正するシステムが開示されている。このような種類のハードウェアはコストがかかり，ウェットインク環境では維持し難い。
【０００６】
画像調節システムのさらに他の例として，特許文献２に光学手段でインク固形分を検出することが開示されている。ここでは，インク伝導率を検出するための何の措置も記載されていない。しかし，インク固形分が減少する場合，インクの伝導率が一定に維持される状況においてのみ上記装備で一定な密度の印刷を実施することができる。インク伝導率はこの工程では考慮していない。
【０００７】
また，類似した方法には，インク密度調節のためにインク濃度を感知する方法がある。しかし，上記同様に印刷密度に影響をおよぼす可能性があるインク伝導率は考慮していない。
【０００８】
現像ユニットでのトナー濃度調節を感知すること以外の方法に，上記画像密度変動問題を解決するためのいろいろな試みがあった（例えば，特許文献３）。このような印刷密度調節方法は，出力画像とは別途に試験パッチ（すなわち，パッチ上の基準画像）を備えなくてはならず，現像された基準画像の密度を測定して，その密度が所定の値を有するようにトナーを供給する。この方法によれば，多くの場合に基準パッチの静電気的画像は，常に一定の電位コントラスト下で現像される。従って，パッチの密度が所定の値を有するという事実は，トナーの帯電量を一定の水準に維持するため，インク濃度を可変的に調節していることを表す。
【０００９】
また，このような方法は，試験パッチの密度を測定するため，別の密度測定システムを必要とする。これと類似したあらゆる方法は印刷ハードウェアを複雑にし，追加コストを発生させる記録，現像および測定段階を必要とする。
【００１０】
また，他の類似した方法（例えば，特許文献４）は，索引表と共に画像システムで特定パターンを使用するが，上記同様にこの特定パターンの密度を測定する必要があり，また，一つの特定パターンもしくはもっと多いパターンを測定する必要がある。
【００１１】
ここで明らかなことは，経時的な印刷密度調節のための従来の方法においては，いずれも印刷ハードウェア以外に特殊なハードウェアを必要とし，そのうちの多くは試験パッチを印刷して分析するためのインク受容体を含むこともある。
【００１２】
例えば，特許文献５ないし１０に開示されている一つの方法は画素計数方法を使用するが，ここでは出力された画像の画像密度または記載された画素数を計数し，トナーを供給するために，類似した方法でトナー消費量を測定する。この方法はドットを形成するのに使われるトナー量測定方法である。この方法では，各印刷物のトナー供給エラーが極小であっても，そのエラーが長期間蓄積されて最終印刷では大きいトナー濃度エラーとなる問題点があった。
【００１３】
【特許文献１】
米国特許第５，２４３，３９１号公報
【特許文献２】
米国特許第５，９３３，６８５号公報
【特許文献３】
米国特許第４，４６８，１１２号公報
【特許文献４】
米国特許第６，１１５，５６１号公報
【特許文献５】
特願１９８９−１０８０７０号公報
【特許文献６】
特願１９８９−３１４２６８号公報
【特許文献７】
特願１９８９−１０８０７０号公報
日本公開公報第８８７３／１９９０号
【特許文献８】
特願１９９０−１１０４７６号公報
【特許文献９】
特願１９９１−０７５６７５号公報
【特許文献１０】
特願１９９１−２８４７７６号公報
【発明が解決しようとする課題】
本発明は，従来の電子写真方式における現像ユニットが有する上記問題点に鑑みてなされたものであり，本発明の目的は，インクカートリッジ寿命中に一定のインク密度で印刷することの可能な，新規かつ改良された現像ユニットを提供することである。
【００１４】
さらに，本発明の別の目的は，インクカートリッジ寿命中に一定の印刷密度を維持することの可能な，新規かつ改良されたインク密度調節方法を提供することである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明は電流測定手段を備えた現像ユニットを利用して印刷機の出力時の印刷密度を調節することに関する。具体的には，上記現像ユニットにより一色以上のインクを所望の密度で印刷でき，その色の印刷密度は，インクカートリッジの有効寿命中に一定に維持される。
【００１６】
上記現像ユニットにおけるインクの水準は，印刷が進行されるにつれ，純粋なキャリア溶媒を添加することによって，設定値水準の特定限度に維持されなければならない。各々一つの原色を印刷する一つ，二つ，三つまたは四つの上記ユニットを使用することによってそれぞれのインクカートリッジの有効寿命中に，あらゆる色がその目標密度で印刷されることによりフルカラー画像を得ることができる。
【００１７】
上記課題を解決するため，本発明の第１の観点によれば，電子写真方式における現像ユニットにおいて，インクを表面に定着するための第１電圧が印加された現像ローラ（その上部に電荷が印加されて画像方式で消散され，インクが塗布されて，最終画像の転写可能な画像を形成する要素である。）と，上記現像ローラと接触し，上記現像ローラ上にインクをプレーティングするため第２電圧が印加された上記スカイブ装置と，上記現像ローラと接触し，上記現像ローラを洗浄する洗浄装置と，上記現像ローラと上記洗浄装置とを収容しているインク容器と，を備えることを特徴とする，現像ユニットが提供される。
【００１８】
かかる構成により，上記現像ユニットは，一定のインク密度で印刷することができる。
【００１９】
また，上記スカイブ装置は，１０^３Ω・ｃｍ以下の総体積抵抗率を有することができる。
【００２０】
また，上記スカイブ装置は，固定されない回転可能な回転体で構成されるスカイブローラであってもよいし，上記現像ローラの円柱側面に当てられブレード状に構成されるスカイブブレードであってもよい。
【００２１】
また，上記インク容器にインクを供給するインク供給装置をさらに備えるとしてもよい。
【００２２】
また，上記インクは，正帯電，または，負帯電されることができる。
【００２３】
また，上記スカイブ装置と上記現像ローラとの間の電流を測定する電流測定装置，または，上記スカイブ装置と上記スカイブ装置に電圧を供給する電源の間に直列に連結された抵抗器にかかる電圧を測定する電圧測定装置のいずれかをさらに備えるとしてもよい。
【００２４】
また，上記現像ローラは，１０^３Ω・ｃｍ以下，さらに好ましくは１０^５Ω・ｃｍ以下の総体積抵抗率を有するとしてもよい。
【００２５】
また，上記洗浄装置は，固定されない回転可能な回転体で構成することができる。
【００２６】
また，上記課題を解決するため，本発明の別の観点によれば，現像ローラ、スカイブ装置、洗浄装置およびインク容器を含み、上記現像ローラと上記洗浄装置とが上記インク容器内部に収容されている現像ユニットを提供する段階と、上記インク容器にインクを提供する段階と、上記現像ローラに第１電圧を印加する段階と、上記現像ローラを運動させる段階と、上記スカイブ装置に第２電圧を印加する段階と、上記第１電圧、上記第２電圧またはこれらの組合せを調節することによって上記現像ローラ表面にプレーティングされるインクが均一な厚さになるように上記現像ローラと上記スカイブ装置との間のプレーティング電流を調節する段階とを含む電子写真画像形成工程における一定の密度を維持するインク密度調整方法が提供される。
【００２７】
また，上記第１電圧、上記第２電圧またはこれらの組合せの調節は，上記現像ローラと上記スカイブ装置との間に流れるプレーティング電流を測定する段階と，上記プレーティング電流の測定結果から，上記第１電圧および／または上記第２電圧を調節する段階とを含むとしても良い。
【００２８】
かかる構成により，インク密度調整方法は，一定のインク密度で印刷することを維持できる。
【００２９】
また，上記プレーティング電流は，少なくとも一つ以上の索引表を基準に測定され得る。
【００３０】
また，上記インクが正帯電されている場合には，上記第２電圧は，上記第１電圧より大きくとることができ，上記インクが負帯電されている場合には，上記第１電圧は，上記第２電圧より大きくとることができる。
【００３１】
また，電流測定装置により上記スカイブ装置と上記現像ローラとの間の電流が測定され，または，電圧測定装置により上記スカイブ装置と上記スカイブ装置に電圧を供給する電源の間に直列に連結された抵抗器にかかる電圧が測定されてもよい。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下に添付図面を参照しながら，本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお，本明細書および図面において，実質的に同一の機能構成を有する構成要素については，同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００３３】
一般的に，感光性ベルトまたは感光性ドラムなどのインク受容体（例えば，感光性媒体）が電子写真プリンタに使われる。感光性媒体の表面は必要とする電位に帯電でき，走査ビームなどの照射を通じて選択的に電位の水準を変え，静電潜像を形成できる。
【００３４】
プリンタは，本技術分野で一般的に静電潜像に提供されるインクの状態によってドライタイプおよびウェットタイプに区分される。ウェットプリンタ（例えば，ウェット電子写真方式）では，インク粒子とウェットキャリアとを混合して得られる現像ユニットが印刷に使われる。
【００３５】
キャリア液体は，本技術分野で公知の多様な材料から選択できる。キャリア液体は主に親油性であり，いろいろな条件下で化学的に安定し，電気的に絶縁性である。「電気的に絶縁性である」ということはキャリア液体の電気抵抗率が高いということを意味する。望ましくは，キャリア液体は誘電定数が５未満，より望ましくは３未満である。
【００３６】
適当なキャリア液体の例には，脂肪族炭化水素（ｎ−ペンタン，ヘキサン，へプタンなど），シクロ脂肪族炭化水素（シクロペンタン，シクロヘキサンなど），芳香族炭化水素（ベンゼン，トルエン，キシレンなど），ハロゲン化炭化水素溶媒（クロロ化アルカン，フルオロ化アルカン，クロロフルオロカーボンなど），シリコンオイルおよびこれら溶媒の混合物がある。
【００３７】
望ましいキャリア液体は，ＩｓｏｐａｒＧ液体，ＩｓｏｐａｒＨ液体，ＩｓｏｐａｒＫ液体およびＩｓｏｐａｒＬ液体（テキサス州，ヒューストン所在エキソンケミカル社製）という商品名で販売されるパラフィン系溶媒混合物を含む。また，別の望ましいキャリア液体は同じくエキソンケミカル社製のＮｏｒｐａｒ１２またはＮｏｒｐａｒ１５液体である。なお，「Ｉｓｏｐａｒ」，「Ｎｏｒｐａｒ」は登録商標である。
【００３８】
上記インク粒子は熱可塑性樹脂内につけた着色剤よりなっている。着色剤は染料または，より望ましくは顔料である。樹脂は，キャリア液体に不溶性であるか，あるいは少しだけ溶解されることを特徴とする一つ以上の重合体または共重合体よりなる。これら重合体または共重合体は樹脂コアを含む。
【００３９】
電子写真システムの一形式は，現像ローラと導電性のスカイブ装置との間にインクの伝導性を通じて電気的バイアスを形成する，現像ローラと導電性のスカイブ装置とを備えたインク供給源を提供することによって作動する。
【００４０】
導電性のスカイブ装置は，インクを横切って現像ローラに電位差を設定する。しかし，その偏差が十分に大きければインク中の帯電された粒子が現像ローラやスカイブ装置上に付着される。このシステムが作動するためには少なくとも３つの条件が満足されねばならない。ここで第３の条件は，インク粒子が導電性のスカイブ装置でない現像ローラに移動（プレーティング）するようにインクが帯電されねばならないということである。
【００４１】
キャリア内の帯電粒子を含む濃縮液体が現像ローラ表面に強く付着（電子写真技術分野でプレーティングと呼ばれる）されるように，電位差（バイアス帯電）は，十分に大きくなければならない。また，この印加電位差によって（現像ローラの回転速度で）十分量のインクを現像ローラにプレーティングできるように，インク内粒子の濃度は十分でなければならない。このように電子写真システムを使用する間には，システムの性能の質を変えるいくつかの現象がおきる。
【００４２】
例えば，インク中の粒子が現像ローラにプレーティングされ，画像を印刷するのに使われることによって，インク中の粒子の周囲濃度は薄くなる。伝導性粒子の濃度が薄くなるにつれて，導電性のスカイブ装置と現像ローラとの電気抵抗が高まる。すなわち伝導率が低下する。一定の標準電位差が現像ローラと導電性のスカイブ装置との間で維持されているので，粒子が消耗されるにつれ現像ローラにプレーティングされるインクの濃度は益々薄くなる。これによって，光導電体の電子写真潜像に伝達されるのに利用されるインクの量が少ないために，ポイントバイポイント基準に画像密度が減少する。従って，画像密度再生においては不均一性が増加する。
【００４３】
キャリア液体と電子写真粒子との，比較的濃縮された薄い（数ミクロン，例えば１〜２０ミクロン）層を形成することによってインクをプレーティングする。上記プレーティングされた層の通常的な粒子濃度は１５〜３０体積％である。本議論のために，プレーティングされた層に２０〜２５体積％の望ましい単位インク当たりの粒子，特に２２体積％の単位インク当たりの粒子が存在すると仮定する。システム内における周囲インク中の粒子濃度が使用によって薄くなるために，インクの濃度は大体２２体積％以下であり，時にはこれよりもっと下である。従って，システムを適当に調節して十分量のインクを現像ローラの表面にプレーティングすることが重要である。
【００４４】
本発明を実施するにおいて基本となる原則は以下の通りである。現像ローラに適当な層をプレーティングするのに必要な仕事（電気的仕事）は比較的一定に維持される。しかし，電気的仕事が行われる条件が変わるので（例えば，インクの伝導率は下がって抵抗は高まる。），プレーティングを一定に維持させるためにシステムの他の変数に変化を加えねばならないということである。
【００４５】
現像ローラ，スカイブ装置および初期インク組成物の電気的性質が知られており，現像ローラとスカイブ装置との間に印加される初期電圧も知られている。従ってプレーティングの品質を一定に維持するのに必要な現像ローラとスカイブ装置との電流の流れ，インクの抵抗率，インク中の粒子濃度および電圧変化など変化する変数間の標準関係を決定できる。
【００４６】
システムで連続して使用するために，これら変数のうちいくつかを関連させる，実験データに基づいた電子索引表または数学方程式を作る。このような表は一度作ればプロセッサーにプログラミングするか，メモリに貯蔵して電子写真システムに使用できる。これを実行する一つの方法は次の通りである。
【００４７】
このような変数の相互関係を決定するために標準インクを使用する。４つまたはいくつかの色の性質が単一表を使用できる程度に十分に類似して測定された場合には，平均または標準値を使用できる。しかし，色の異なるインクは性質が多少異なるために一般的には各色毎にこのような過程が行なわれなければならない。
【００４８】
以下では，標準的な現像ローラと導電性のスカイブ装置とを備えたシステムでインクが使われる。システムに塗布率を知っている画像を作って，次のうちから選択された多様なデータを測定する。１）インク中の粒子濃度，２）インクの抵抗率，３）画像密度，現像ローラと導電性のスカイブ装置との電位差，導電性のスカイブ装置と現像ローラ間の電流，および，標準信号または与えられた信号に基づいて印刷された画像での画像密度を維持するために行なわれるべき電圧または電流の変化。一応このデータが得られて索引表が作られれば，このような現象から画像密度変化を自動的に修正するための単純なシステムを構築することができ，また，画像密度を維持するために電気的仕事変数に変化を加えるようにシステムが使用者に警告することもある。
【００４９】
また，索引表が作られれば，以下の類型の関係を構築して関連付けることができる。測定されたインクの抵抗率はインク中の特定の粒子濃度を示す。これはシステムにおいてインクの概略的な有効寿命の尺度であり，特定インクで得られる概略的な画像の数または画像形成時間に関する。インクの抵抗は電気的関係に基づいてリアルタイムで測定できる。例えば，現像ローラとスカイブ装置間の電位差Ｖ_Ｄは公知のものであり電流Ｉを測定できるので，インクの抵抗Ｒ_ｉは下記方程式で得ることができる。ここで現像ローラの抵抗Ｒ_ｄｅｖおよびスカイブ装置の抵抗Ｒ_{ｓｋｉｖｅ}は公知のものであり，一定である。
【００５０】
Ｖ_Ｄ／Ｉ＝Ｒ_ｄｅｖ＋Ｒ_{ｓｋｉｖｅ}＋Ｒ_ｉ
電子写真システムにおいてこのような電気的性質のうち任意の二つの状態または変化を測定することによって，第３の値を決定できる。従って，濃度変化を補償するためのシステムを確実に調節するのに十分な程度正確にインク中の粒子の濃度を測定できる。電位差は，いつでも測定できるだけでなくシステムにより能動的に調節できるということを記憶せねばならない。
【００５１】
従って，現像ローラの電圧およびスカイブ装置の電圧を測定することによってその電位差が分かる。プレーティング強度，すなわち，プレーティングを行う単位電気的仕事当たりの電気力は，上記電位差によって調整され，この電位差は，導電性のスカイブ装置の電圧を変化させることによって生じる。例えば，システムの電源とスカイブ装置との間に電流測定装置として電流計を配置することにより電流を測定できる。
【００５２】
索引表は，また，インク中の粒子濃度と，所望のインク層を現像ローラにプレーティングするために行わねばならない仕事との関係を設定した。インクの電気抵抗でインク供給源中の粒子の周囲濃度を確認できるので，現像ローラに所望のインク輸送層をプレーティングするため，システムに行なわなければならない電気的仕事が示される。
【００５３】
従って，周囲インク供給源に対して特定の抵抗が測定されるか，または，計算される時に周囲インク供給源から既知の濃度で適当にプレーティングされるように，システム内の電圧が特定の水準にあるべきことを索引表で確認する。それにより，システムはプロセッサー（コンピュータ）が電気的な仕事変数（スカイブ装置への印加電圧）を自動調節するようにするか，または，作動者が調整するように信号を送るようにする。
【００５４】
当該技術分野で公知のいかなる液状インクも本発明に使用できる。液状インクは黒色であるか，あるいは所望の印刷物を得るように，画像形成方式で，表面に固形の着色された物質をプレーティングするための他の色である。ある場合には電子写真法に使われる液状インクは，潜像発生装置の波長から放出される照射光に対して実質的に透過または半透過である。そのために，複数の画像面が互いに重畳され，それぞれの画像面が特定色の液状インクで形成される。これら複数の画像面で構成されるマルチカラー画像が形成される。
【００５５】
このような性質を画像形成波長に対する透過性という。通常的に，カラー画像は４つの画像面で構成される。最初の３面は各々３つの減法印刷の原色であるイエロー，シアンおよびマゼンタの液状インクよりなる。４番目の画像面は液状の黒色インクを使用するが，これは潜像発生装置の波長から放出される照射光に透過性である必要はない。
【００５６】
図１および図２を参照すると，現像ユニットは，周囲粒子濃度および周囲電気抵抗を有する液状インク１５が所定水準１８まで充填されているインク容器１０を備える。「周囲（ａｍｂｉｅｎｔ）」という用語は外部の影響のない，ある特定の時間における環境または物質の状態を意味する。従って，周囲抵抗は，ある特定時間で測定される抵抗である（周囲抵抗率または周囲抵抗は周囲インク組成物中の伝導性粒子の濃度に左右される。）。
【００５７】
インク組成物が画像形成過程に使われることによって上記粒子濃度が変わる。液状インク１５はキャリア液体と正（または負）帯電された「固形分」（以下正帯電されたインクまたは負帯電されたインクと称する）とよりなるが，必ずしも不透明である必要はなく，この部分の画像に必要な色のトナー粒子が印刷される。液状インク１５の電荷的中性は正（または負）帯電された顔料粒子と均衡をなす負（または正）帯電された対イオンにより維持される。
【００５８】
一般的にインク受容体に潜像を形成する方法，すなわち，プレーティングされたインク層または粒子を，現像ローラ１１からインク受容体（図示せず）に移動させる方法には２つがある。一つは電気泳動プレーティング法，すなわち，ギャップ現像法を使用することである。ここで，インク粒子は流体（例えば，キャリア液体）中に懸濁され，粒子は現像ローラ１１の表面とインク受容体の表面とのギャップを通じてインク受容体に移動してプレーティングされる。ここでギャップはキャリア物質，例えば，キャリア液体で充填されてインク粒子の流動性を促進させる。
【００５９】
このような設備において現像過程は，インク受容体の表面から数千分の１インチ内に位置した現像ローラ１１の電圧バイアスにより生成される，均一な電気場を使用して達成される。ギャップ現像法工程において現像ローラ１１は金属，伝導性重合体，伝導性粒子で充填された重合体，伝導性粒子で充填された複合体または伝導性複合体などの伝導性物質でなければならない。総体積抵抗率は，構成要素（例えば，現像ローラ１１）が例えばオーバーコート，単一層オーバーコート，多層オーバーコートされた複合体材料が使われずに最終的に構成された後で測定される体積抵抗である。現像ローラ１１は，現像回路で不要な電圧降下が起きることを防止するために約１０^３Ω・ｃｍ以下の総体積抵抗率を有するように構成される。
【００６０】
他の方法は接触転写工程，すなわち，インク層がインク受容体に転写される方法である。ここで，現像ローラ１１の表面はインク受容体の表面と機械的に接触している。この工程で転写工程は，現像ローラ１１の表面とインク受容体の表面とにより生じる現像ローラニップで実施される。従って，現像ローラ１１の表面に置かれるプレーティングされたインク層は，インク受容体の放電領域に収容されるか，インク受容体の帯電領域から排除される。
【００６１】
本発明の一実施形態では，接触転写工程における現像ローラ１１として，回転する電圧バイアスされたローラが使われ，これがインク受容体と接触される。現像ローラ１１は，伝導性が落ちる材料で構成され（ギャップ現像でより伝導性が落ちる。例えば現像ローラの総体積抵抗率が最小限１０^５Ω・ｃｍである。），インクをインク受容体の表面に押し出さないようにある程度の機械的コンプライアンスが必要である。
【００６２】
このようなローラ構造の一例は，比較的柔軟で（約６０ジュロメータ以下のショア硬度Ａ，例えば約３０ジュロメータショア硬度Ａ）比較的伝導性のある（約１０^２Ω・ｃｍ〜１０^４Ω・ｃｍ体積抵抗率，例えば，１０^３Ω・ｃｍ超過の体積抵抗率）ゴムで直径２．１８ｃｍ（０．８６０インチ）で被覆された直径０．６３ｃｍ（０．２５０インチ）の金属コアである。上記伝導性ゴムは，比較的抵抗性の大きいゴム類似層（約１０^３１Ω・ｃｍないし１０^１３Ω・ｃｍの体積抵抗率，例えば，約１０^１２Ω・ｃｍ体積抵抗率）で薄く（４０mｍ未満，例えば，約２０mｍ）被覆され，ローラの全体体積抵抗率が約１０^８Ω・ｃｍ，例えば，約１０^７〜１０^９Ω・ｃｍ体積抵抗率となる。
【００６３】
このようなローラ構造のさらに他の例は，比較的柔軟で（約３０ジュロメータのショア硬度Ａ）比較的伝導性のあるゴム類似層（約１０^７〜１０^９Ω・ｃｍ，例えば，１０^８Ω・ｃｍ）で被覆され，最終直径が０．８６０インチ（２．１８ｃｍ）である直径１．２７ｃｍ（０．５０インチ）の金属コアであり，上記ローラの総体積抵抗率は約１０^７〜１０^９Ω・ｃｍ，例えば１０^８Ω・ｃｍである。実験によって上記ローラの表面速度は最適印刷のために０．２５４ｃｍ／ｓｅｃ（０．１インチ／ｓｅｃ）ないし２５．４ｃｍ／ｓｅｃ（１０インチ／ｓｅｃ）の範囲であることが分かった。
【００６４】
図３は，インクカートリッジ寿命によるインク粒子濃度とプレーティング電流との関係を示し，図４は，インクカートリッジの寿命によるインク粒子濃度と一定のＭ／Ａを維持するために必要なプレーティング電位差との関係を示すグラフである。
【００６５】
スカイブ装置（図１においてのスカイブブレード１３または図２においてのスカイブローラ１９，以下，合わせてスカイブ装置１３，１９と表す。）は，現像ローラ１１と機械的に接触して設置されが，インク容器１０のインクには浸漬されていない。上記スカイブ装置１３，１９は，金属，伝導性重合体，伝導性粒子で充填された複合体または伝導性複合体などの伝導性材料で構成され，総体積抵抗率は約１０^３Ω・ｃｍ以下である。
【００６６】
現像ローラ１１とスカイブ装置とは電圧でバイアスできる。電源から第１電圧が現像ローラ１１に印加され，第２電圧がスカイブ装置１３，１９に印加され，異なる電圧が各々生じる。
【００６７】
本発明の一実施形態において連結ライン１７は現像ローラ１１を電源に連結し，連結ライン２０はスカイブ装置１３，１９を電流測定装置としての電流計に連結することによって，動作中の上記現像ローラ１１と上記スカイブ装置１３，１９との間に流れる電流を常に測定できる。印加電圧でバイアスされたスカイブ装置１３，１９は，プレーティングされたインク表面からキャリア液体を落とす時に，現像ローラ１１のプレーティングされたトナーを落とさないようにする。
【００６８】
スカイブ装置が最適に作動するためには，正帯電されたインクの場合にスカイブ装置１３，１９に印加された第２電圧が現像ローラ１１に印加された第１電圧と同じか，あるいはそれより大きい必要がある。上記材料の伝導率値は所望の密度によって変わる。本発明の実施形態においてはスカイブ装置に６５０Ｖが印加される一方，現像ローラ１１には４５０Ｖが印加される。スカイブ装置はスカイブブレード１３，スカイブローラ１９などの形状になり得る。
【００６９】
図２のスカイブローラ１９は，現像ローラ１１の回転による摩擦で回転するか，あるいは停止する。また，スカイブローラ１９は別の駆動メカニズムを備えて自発的に回転するように設置される。本発明の一実施形態で，図２に示すように，スカイブローラ１９は時計回り方向に回転し，現像ローラ１１は反時計回り方向に回転する。
【００７０】
接触現像転写工程で現像ローラ１１からインク受容体にプレーティングされたインクを移動させることは転写過程であって現像過程ではない。従って，最終印刷密度は，スカイブ装置１３，１９により現像ローラ１１にプレーティングされた単位面積当たりのインク質量（以下，Ｍ／Ａと言う。）の関数で表される。一定の光学密度で紙に印刷することは，現像ローラ１１に単位面積当たり一定の質量で印刷することによって達成される。
【００７１】
現像ローラ１１の表面に残ったインクを洗浄するために洗浄装置１４を現像ローラ１１と接するように設置できる。洗浄装置１４が現像ローラ１１の表面を摩耗させない限りいろいろな方法で洗浄要素を提供できる。例えば，インクを現像ローラ１１の表面から擦り落とすか，機械的に除去するドクターブレード，スキージ，スポンジ，パッド，などが考慮できるが，これらに制限されるものではない。
【００７２】
本発明の実施形態では軟らかい形態のローラを洗浄装置１４として採択する。図２に示したように，洗浄装置１４は現像ローラ１１と接触するように設置し，ギアなどの駆動装置を別途に備えて自発的に回転させることができる。また，他の回転方法として，現像ローラ１１の回転により発生する摩擦により洗浄装置を回転させることもできる。しかし，満足できる洗浄状態ではない。
【００７３】
本発明の実施形態を示した図１，図２において，現像ローラ１１は，示した方向に回転し，洗浄装置１４は現像ローラ１１と反対方向に回転する。現像ローラ１１と洗浄装置１４とが浸漬されているインク容器１０は，スカイブ装置１３，１９も備え，このスカイブ装置１３，１９はインク容器内部またはインク容器外部に位置する。また，これらはインクに浸漬されない場合もある。
【００７４】
一般的に新しいインクカートリッジは，現像ユニット内で特定インク水準になるように調節された高濃度のインク（当該技術分野で公知のようにキャリア液体中に分散された高い百分率の着色されたインク粒子固形分）を含む。印刷するにつれて，着色されたインク粒子とキャリア液体とは現像ユニット外に運搬されるのでインクの水準は下がる。インク水準が下がり始めれば，望ましいインク水準を維持するために純粋なキャリア溶媒が現像ユニットに添加される。上記望ましいインク水準はカートリッジが新しいものであった時の元のインク水準とほとんど同じである。
【００７５】
水準センサー，および，純粋なキャリア溶媒を現像ユニットに添加する液体普及システムは非常に簡単であり，電子写真技術分野で周知のものであるため，本発明において上記液体普及システムに関する細部事項は記載しない。本発明の実施形態においてインク供給装置または液体普及システム（図示せず）は所望の水準が維持されるように設置できる。一般的に，新しいインク粒子を現像ローラ１１とスカイブ装置１３，１９との接触領域（プレーティングニップに限定）近くに供給され続けるために，所望のインク水位が維持される。これはプレーティングニップで，現像ローラ１１の表面にプレーティングされるのに利用されるインク粒子が足りないことにより達成される。
【００７６】
所望のインク水準を維持するために，インクをプレーティングニップに供給する唯一の方法は，本実施形態においては現像ローラ１１の運動，例えば，ローラの回転である。従って，インク容器１０中のインクは少なくとも現像ローラ１１の半分を充填するのに十分に維持する必要がある。しかし，インク容器の形状，ローラの大きさなどのデザイン変数とローラの速度などの工程変数とに左右される。
【００７７】
印刷工程中に，新しいインク粒子がプレーティングニップに供給され続けるならば，現像ローラ１１の表面にプレーティングされるインク粒子のＭ／Ａは，主に現像ローラ１１とスカイブ装置１３，１９に印加される第１電圧と第２電圧との差により決定される。電位差が大きいほど現像ローラ１１の表面にプレーティングされるインク粒子のＭ／Ａはさらに大きくなる。
【００７８】
このような条件下において現像ローラ１１に対してスカイブ装置１３，１９に加わる力を調節することによって，スカイブ装置はインクを現像ローラ１１の表面にプレーティングできる。また，同時にプレーティングされたインク粒子を除去せずに余分のキャリア液体を除去でき，現像ローラ１１の表面とインク受容体の表面とを接触させる前に，プレーティングされたインク層の固形分の百分率を上げることができる。スカイブ装置１３，１９に均一に加わる最適の力は現像ローラ１１のコンプライアンス関数である。この力は試行錯誤法で容易に決定できる。
【００７９】
プレーティング電流を調節してインクカートリッジの寿命中に一定の密度を維持するための調節概要を以下に説明する。図３は印刷中の現像ローラ１１とスカイブ装置１３，１９とにより発生するプレーティング電流とインクカートリッジの寿命との関係を示す。
【００８０】
現像ローラ１１に印加される第１電圧とスカイブ装置１３，１９に印加される第２電圧とは，上記現像ローラ１１と上記スカイブ装置１３，１９との間で初期プレーティング電流２３を発生させる。正帯電されたインクの場合，現像ローラ１１に印加される第１電圧より大きいスカイブ装置１３，１９に印加される第２電圧は，プレーティングニップで現像ローラ１１の表面にインクを付着させる。また，負帯電されたインクの場合には，現像ローラ１１に印加される第１電圧がスカイブ装置１３，１９に印加される第２電圧より大きい。
【００８１】
カートリッジが老化するにつれて，すなわち，印刷の進行につれて，印加電圧は一定に維持されるが，電流の動向２１は一定に維持されない。本発明の一実施形態では，最低値２２は，カートリッジの寿命終点，すなわち，新しいインク粒子がプレーティングニップにこれ以上供給されない場合の電流を示す。このような一定の印加電圧に対してカートリッジ寿命の関数としてのプレーティング電流曲線は，印刷コンピュータに使われるために索引表ＬＵＴ１（ｌｏｏｋｕｐｔａｂｌｅ１）に貯蔵される。
【００８２】
図４は，インクカートリッジの寿命中に現像ローラに一定のＭ／Ａのインクを供給するのに必要な現像ローラ１１とスカイブ装置１３，１９との電位差を示すグラフである。初期値３３は，第１電圧が現像ローラ１１に印加され，また第２電圧がスカイブ装置１３，１９に印加された時であり，図３の初期電流２３に対応する。また，初期値３３は，同じように新しいカートリッジインク中の固形分の初期百分率を示す。
【００８３】
印刷の進行につれて，すなわち，カートリッジの老化につれて，一定のＭ／Ａをプレーティングするのに必要な現像ローラ１１とスカイブ装置１３，１９との電位差は，カートリッジ寿命終点に到達するまで初期電位値より大きくなる。印刷する間に利用可能なインク固形分は減少し，それに伴ってインク伝導率は変化し，インクの流動性は変わる。このような影響はカートリッジの寿命中に，あらゆる時点において，現像ローラ１１に対しての特定のＭ／Ａをプレーティングするのに必要な電流を記録することによって全部考慮される。
【００８４】
カートリッジ寿命終点とは，現像ローラ１１のバイアスとスカイブ装置１３，１９との電位差が，現像ローラに所望のＭ／Ａをプレーティングするための電流を発生させる特定の最大電位差より大きい時と定義される。電位差曲線３１は，カートリッジの寿命終点，すなわち，カートリッジ寿命中の最終印刷を示す最終値３２を表示する。この寿命終点でインク中の固形分百分率を測定することもできる。一定のＭ／Ａに対するカートリッジ寿命の関数としての電位差曲線は，初期固形分百分率と最終固形分百分率との間で表示され，索引表ＬＵＴ２に貯蔵し，印刷コンピュータにおいて使われる。
【００８５】
第１のＬＵＴの供給源であるＬＵＴ１を使用して印刷機器はインクカートリッジがいかほど古くなったかが分かる。従って，第２のＬＵＴであるＬＵＴ２に接近して特定のＭ／Ａのために現像ローラ１１とスカイブ装置１３，１９との間にどの程度のバイアス電圧を印加するかが分かる。作動中，このように単純な電流モニタリングはいつでもできるが，現像ユニットが結合されていない時のように現像ローラがインク受容体と接触していない場合にもモニタリングできる。従って，特定の印刷密度で印刷するための正確な電圧セッティングを調べるのにインク受容体を使用する必要がない。
【００８６】
同様にして本発明の方法にはプレーティングされたテストパッチが要らないので，テストパッチの密度を測定するための外部の密度測定システムも要らない。さらにインクカートリッジ寿命中に一定の密度の印刷をする場合，インク中の固形分百分率，伝導率または流動性に対する直接的なセンシングが要らない。インクはバッチごとに類似した性質で製造できるので印刷器ＬＵＴ情報は製造時点でプリンタにプログラミングでき，プリンタ自体の寿命中に修正する必要がない。
【００８７】
以上，添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが，本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば，特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり，それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００８８】
【発明の効果】
以上説明したように，本発明によれば，印刷工程中にインク容器内でインクの濃度および伝導率が変わった場合においても，インク密度を一定に維持することができ，印刷された画像の質の低下を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態における現像ユニットの概略図である。
【図２】本実施形態における現像ユニットの概略図である。
【図３】インクカートリッジ寿命によるインク粒子濃度とプレーティング電流との関係を示すグラフである。
【図４】インクカートリッジの寿命によるインク粒子濃度と一定のＭ／Ａを維持するために必要なプレーティング電位差との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１０インク容器
１１現像ローラ
１３スカイブブレード
１４洗浄装置
１５液状インク
１９スカイブローラ
Ｖ_ｄｅｖ現像ローラに印加される電圧
Ｖ_{ｓｋｉｖｅ} スカイブ装置に印加される電圧

Claims

電子写真方式における現像ユニットにおいて，
インクを定着するための第１電圧が印加された現像ローラと，
前記現像ローラと接触し，前記現像ローラ上にインクをプレーティングするため第２電圧が印加されたスカイブ装置と，
前記スカイブ装置と前記現像ローラとの間の電流を測定する電流測定装置，または，前記スカイブ装置と前記スカイブ装置に電圧を供給する電源の間に直列に連結された抵抗器にかかる電圧を測定する電圧測定装置のいずれかと，
前記測定された電流または電圧に基づいて，前記現像ローラ表面にプレーティングされるインクが均一な厚さになるように前記第１電圧，前記第２電圧またはこれらの組合せを調節する電圧調整手段と，
前記現像ローラと接触し，前記現像ローラを洗浄する洗浄装置と，
前記現像ローラと前記洗浄装置とを収容しているインク容器と，
を備えることを特徴とする，現像ユニット。
前記電圧調整手段は，前記測定された電流または電圧から，前記第１電圧，前記第２電圧またはこれらの組合せを導出可能な，少なくとも一つ以上の索引表を参照して，前記第１電圧，前記第２電圧またはこれらの組合せを調節することを特徴とする，請求項１に記載の現像ユニット。
前記スカイブ装置は，１０^３Ω・ｃｍ以下の総体積抵抗率を有することを特徴とする，請求項１または２のいずれかに記載の現像ユニット。
前記スカイブ装置は，回転体で構成されるスカイブローラであることを特徴とする，請求項１から３のいずれかに記載の現像ユニット。
前記スカイブ装置は，ブレード状に構成されるスカイブブレードであることを特徴とする，請求項１から３のいずれかに記載の現像ユニット。
前記インク容器にインクを供給するインク供給装置をさらに備えることを特徴とする，請求項１から５のいずれかに記載の現像ユニット。
前記インクは，正帯電されていることを特徴とする，請求項１から６のいずれかに記載の現像ユニット。
前記インクは，負帯電されていることを特徴とする，請求項１から７のいずれかに記載の現像ユニット。
前記現像ローラは，１０^３Ω・ｃｍ以下の総体積抵抗率を有することを特徴とする，請求項１から８のいずれかに記載の現像ユニット。
前記現像ローラは，１０^５Ω・ｃｍ以下の総体積抵抗率を有することを特徴とする，請求項１から８のいずれかに記載の現像ユニット。
前記洗浄装置は，回転体で構成されていることを特徴とする，請求項１から１０のいずれかに記載の現像ユニット。
現像ローラ，スカイブ装置，洗浄装置およびインク容器を含み，前記現像ローラと前記洗浄装置とが前記インク容器内部に収容されている現像ユニットを提供する段階と，
前記インク容器にインクを提供する段階と，
前記現像ローラに第１電圧を印加する段階と，
前記現像ローラを運動させる段階と，
前記スカイブ装置に第２電圧を印加する段階と，
前記現像ローラと前記スカイブ装置との間のプレーティング電流を測定する段階と，
前記第１電圧，前記第２電圧またはこれらの組合せを調節することによって前記現像ローラ表面にプレーティングされるインクが均一な厚さになるように前記プレーティング電流を調節する段階と，
を含む電子写真画像形成工程における一定の密度を維持するインク密度調整方法。
前記プレーティング電流は，前記測定されたプレーティング電流から，前記第１電圧，前記第２電圧またはこれらの組合せを導出可能な，少なくとも一つ以上の索引表を基準に調整されることを特徴とする，請求項１２に記載のインク密度調整方法。
前記インクが正帯電されている場合に，前記第２電圧は，前記第１電圧より大きいことを特徴とする，請求項１２または１３のいずれかに記載のインク密度調整方法。
前記インクが負帯電されている場合に，前記第１電圧は，前記第２電圧より大きいことを特徴とする，請求項１２または１３のいずれかに記載のインク密度調整方法。
電流測定装置により前記スカイブ装置と前記現像ローラとの間の電流が測定され，または，電圧測定装置により前記スカイブ装置と前記スカイブ装置に電圧を供給する電源の間に直列に連結された抵抗器にかかる電圧が測定されることを特徴とする，請求項１２から１５のいずれかに記載のインク密度調整方法。