JP4212267B2

JP4212267B2 - 所望のカラー印刷ができる電子写真現像装置

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Publication number: JP4212267B2
Application number: JP2001359153A
Authority: JP
Inventors: エイヘイズダン; ティーレストレンジジャック
Original assignee: Xerox Corp
Current assignee: Xerox Corp
Priority date: 2000-11-28
Filing date: 2001-11-26
Publication date: 2009-01-21
Anticipated expiration: 2021-11-26
Also published as: JP2002221861A; US6463239B1

Description

【０００１】
【発明の所属する技術分野】
本発明はイオンあるいは電子写真方式による画像形成と印刷を行なう装置および機械に使用する現像装置に関し、特に、ドナーロールあるいはベルトに帯電させたトナー粒子を担持させ、このトナー粒子を潜像に転写する１成分方式の現像装置に関する。
【０００２】
【従来技術】
一般的な電子写真式印刷プロセスには、感光性部品の表面を感光させるため、感光性部品を均一に帯電させる過程が含まれている。感光性部品の表面で帯電した部分は、レーザビームの走査あるいは発光ダイオードアレイにより顕像に現像され、元原稿のコピーが作成される。感光性部品表面の特定領域を選択的に放電させることにより、感光性部品の表面に静電潜像が記録される。次にこの潜像は、現像補助装置から供給される帯電トナー粒子によって現像される。
【０００３】
トナー粒子を利用した現像装置には、大きく分けて２種類ある。一方は現像剤に２成分を使用するタイプであり、トナー粒子と摩擦静電気によりそのトナー粒子が周囲に付着した磁性キャリア粒子から成る現像剤を使用する。他方は１成分のみを使用するタイプで、通常、トナー粒子だけを使用する。トナー粒子は感光性部品の表面に形成される潜像に付着して、トナー粒子像を形成する。その後、トナー粒子像は中間シートあるいはコピーシートに転写され、最後にトナー粒子像が加熱されてコピーシートに溶融定着され、画像が完成する。
【０００４】
トナー粒子を使用するゼロックス現像装置の場合、その性能は主にトナー粒子が静電像に付着する際の付着しやすさで決まる。電界を利用し、トナー粒子を運搬して静電気で現像するためには、トナー粒子を帯電させる必要があるが、ほとんどの場合これには摩擦静電気が利用される。
【０００５】
この摩擦静電気を発生させる方法は、２成分方式の現像装置であればトナーより径の大きいキャリアビーズとトナーを混合するか、１成分方式の現像装置の場合ならトナーをブレードとドナーロールの間ですり合わせる方法が採られる。
【０００６】
しかしながら、２成分（トナーとキャリア）あるいは１成分（トナーのみ）方式に拘わらず、摩擦静電気を利用するタイプの現像装置のすべてに共通する特徴がある。つまり、トナー表面の静電気分布が不均一になってしまうことである。この結果、粒子表面に高電荷密度の領域が生成され、強力な静電気付着力が生ずる。特に現像工程では、トナーが強固に付着するとトナーの離型性が悪化するため、トナーの付着力は画像品質を左右する重要因子である。画像品質を上げるためトナーの粒子径を小さくすると、摩擦静電気が生じた粒子の帯電量Ｑおよび現像電界Ｅにより決まる粒子に対する離型力（Ｆ＝ＱＥ）は、粒子の表面積にほぼ比例して減少する。一方、摩擦静電気が生じたトナーに働く静電付着力は、トナー粒子表面あるいはトナー粒子表面にある接触点近傍の帯電領域によって支配される。しかしこの静電力は粒子径を小さくしてもすぐには減少しない。このいわゆる「チャージパッチ」効果のため、摩擦静電気が生じた小径のトナー粒子を使用する方法では、現像状態を制御することが困難となってしまう。
【０００７】
このトナー粒子式の現像装置は、電子写真業界において長年にわたり使用されてきた。しかし摩擦静電気現象はいまだ十分に解明されておらず、かつ材料の感度に起因した予期せぬ結果が生じる場合もある。したがい、トナーの帯電特性に対する改善ニーズが強い。たとえば、所望の色を出すためカラートナーを混合する際、摩擦静電気を考慮してどのような組合わせが良いか検討する。
【０００８】
ところが材料感度に左右される面があるため、そのような検討はなかなか難しい。さらに、トナー粒子方式の電子写真現像装置でオフセットレベルの印刷品質を出すためには、トナー粒子は細かいほうがよい（約５ミクロン）。以上、摩擦静電気を帯びた細粒トナーの働きについて説明したが、このようなトナーを使用する装置では、長期の安定性や信頼性に関する懸念が残る。
【０００９】
乾式現像においては、静電気を帯びた粒子の付着現象が主な制約条件であったため、トナーの帯電現象と、トナーの付着を低減できるトナー粒子の供給方法を明確化することが望まれてきた。
【００１０】
現像領域での帯電現象を利用した従来の１成分現像システム（ＳＣＤ）では、トナーの背景沈着を低減するため、磁気を帯びたトナーを使用する。このようなＳＣＤシステムにおいて、（摩擦静電気方式のトナー現像システムを用いた電子写真システムでおこなわれているように）画像領域の極性と反対の符号をもつ電界をかけて背景沈着を低減しようとすると、画像領域にあるトナーと反対符号の電荷をもつトナーが生成され、これが背景領域に付着してしまう。これを防止するためには、背景領域の電界をゼロ近くまで低減する必要がある。帯電していないトナーが背景領域に付着するのを防止するには、トナー中に磁性材料を入れ、現像ロール中にも磁石を設けて両方の磁力を利用する方法がある。しかしながら、トナーに磁性材料を入れると、これが可視光を吸収してしまい、色の鮮やかさが損なわれるという欠点が生じる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、摩擦静電気を帯びたトナーを用いる現像システムに関わる制限事項を取り除くことにある。摩擦静電気方式のトナーを用いないシステムであれば、トナー材料の選択肢が広がり、安定した現像システムが得られるうえ、現像領域での帯電現象を利用する従来方式の１成分（ＳＣＤ）現像システムを制約していた要因を取り除くことができる。
【００１２】
さらに具体的には、本発明の目的は現像領域の前の段階で導電性の非磁性トナーを使用することを特徴とする１成分現像システムを提案することにある。非磁性のトナーを用いれば、鮮やかさを損なうことなく、所望の色合いを得ることができる。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に係わる発明の現像装置は、画像形成層に記録された潜像の現像装置であって、所望の色のトナーで潜像の一部を現像する現像部を備え、現像部は、導電性トナーを貯蔵するための貯蔵器と、第一の色のトナーと第二の色のトナーを混合して所望の色を形成するトナー混合手段を含み、貯蔵器に混合トナーを供給する供給器と、所望の色のトナーを所定の水準まで帯電させる帯電手段と、帯電された所望の色のトナーを外表面に保持しそれをトナー単一層として現像領域に運搬するドナー部品と、を有し、帯電手段は、貯蔵器とドナー部品との間に電圧を印加して所望の色のトナーを帯電させる第１の帯電手段と、ドナー部品の外表面上の、第１の帯電手段により帯電されたトナーからなるトナー層を調整し、トナー単一層の表面上の余分のトナーを反対符号に帯電し、除去するための第２の帯電手段と、を備えることを特徴とする。
【００１４】
また、本発明の請求項２に係わる発明の現像装置は、前記貯蔵器から現像剤を取り除く除去手段をさらに備えることを特徴とする。
【００１５】
また、本発明の請求項３に係わる発明のトナー画像形成方法は、導電性トナーを貯蔵するための貯蔵器と、トナーを外表面に保持しそれを現像領域に運搬するドナー部品との間に電圧を印加して、第一の色のトナーを帯電させる工程を含み、画像形成部品の表面に第一の色のトナーの画素を第二の色のトナーの画素に隣接して形成するトナー画像形成工程と、該トナー画像を中間画像形成部品に転写する工程と、を備える。
【００１６】
また、本発明の請求項４に係わる発明のトナー画像形成方法は、第二の色のトナーを帯電させる工程を含むことを特徴とする。また、本発明の請求項５に係わるトナー画像形成方法は、前記第一の色のトナーを形成するために第三の色のトナーと第二の色のトナーを混合する工程をさらに備えることを特徴とする。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下で好ましい実施例を用いて本発明を説明するが、本発明の趣旨はこの実施例に限定されるものではなく、むしろ本特許請求の範囲に述べた趣旨から外れることなく代替、変更、類似な内容を広く包含するものである。
【００１８】
電子写真技術は周知の技術であるが、図１のような印刷装置で用いられている様々な構成要素毎に、以下で図を参照しながらその概要と動作について説明する。
【００１９】
まず図１は本発明による現像装置を備えた電子写真印刷装置の断面図である。この印刷装置は、基板に（表面）光導電層１２を形成したベルト状の受光器１０を備えている。基板の材料としては、電気的にアースされた薄膜導電層をコーティングしたマイラー（デュポン社商標）などのポリエステルフィルムが好ましい。このベルトがモータ５４により、ローラ４９，５１，５２で形成された道筋に沿って図に示す方向へ回転する。この回転方向は図中矢印１６で示されるように、反時計周りである。まずベルト１０の一部が帯電部Ａを通過するが、この際コロナ発生器４８によって感光体ベルトの表面（光導電層）１２が、高い電圧レベルにまで実質上均一に帯電される。コロナ発生器４８は高電圧電源５０に接続されている。
【００２０】
つぎに、この光導電層１２の帯電領域は露光部Ｂに進む。露光部Ｂでは、ラスター出力スキャナ（ＲＯＳ）５６が感光性ベルトの表面を幅方向に連続的に走査する。各走査線のインチ当りの画素数は予め決められている。このＲＯＳには、ベルトの幅方向に走査を行なうレーザとポリゴンミラーが内蔵されている。ＲＯＳによって光導電層１２の帯電像が、イメージ通りに露光される。
【００２１】
静電気潜像が光導電層１２に記録された後、図１に示すようにベルト１０によって静電気潜像が現像部Ｃに移動される。現像部Ｃでは、現像システムあるいは現像器４４が感光体表面に記録された潜像を現像する。現像剤容器のチャンバーに、現像剤が蓄えられている。この現像剤は非磁性・導電性トナーから成る１成分現像剤であり、このトナーは現像領域に達する前に、絶縁層がコーティングされたドナーロール上で帯電させられる。現像剤はふたつあるいはそれ以上の異なった色の乾式トナー粉を組み合わせて、所望の色を出すことができる。
【００２２】
再度図１を参照すると、静電気潜像が現像された後、ベルト１０が移動して現像画像が転写部Ｄに運ばれ、そこで現像画像が加熱定着ベルトあるいはロール１００に転写される。このベルトあるいはドラムの表面は、主に厚手（１．３ｍｍ）で柔軟な（ＩＲＨＤ硬度で約４０）シリコーンゴム製である。（硬い材料であれば薄いゴムを使用、というように硬さと厚みはトレードオフの関係にある。より信頼性をあげるため、ゴムの表面層に薄いＶｉｔｏｎ（デュポン社の商標）コーティングを施してもよい。）転写ベルトあるいはロールの温度が１２０℃近くに保たれる場合、受光器から転写ベルトあるいはドラムへのトナー転写に要するニップ圧力はおよそ０．３４ＭＰａ（５０ｐｓｉ）である。トナー画像が受光器ベルトから転写ベルト媒体に移動する際、転写ベルトが１２０℃程度に加熱されているため、この熱でトナーが軟化する。シート（紙）６４がロール６２およびガイド６６によって給紙される際、ヒーター２００によってカイド６６上でおよそ８５℃に予熱され、ロール１００上の現像画像と接触するが、この画像が印刷媒体に転写・定着される時のニップ圧力はおよそ０．６８ＭＰａ（１００ｐｓｉ）である。ロール１００からトナーをスムーズに剥離させるため、少量のシリコーンオイルを離型剤としてロール１００に染み込ませておくのもよい。このベルトあるいはドラムのシリコーンゴムには、蓄積した静電気を放電させるため、導電性カーボンブラックが含まれている。図１に示すように、残留トナーや繊維くずを除去するため、転写ベルトにはクリーナ２１０が備えられている。所望の光沢を与えるため、必要に応じて艶出し部（図示せず）を追加してもよい。
【００２３】
ベルト１０の光導電層１２からシートが離れた後、クリーニング部Ｅにある回転ブラシ７８が光導電層１２と接触することにより、光導電層１２に付着している残留現像剤が除去される。クリーニングの後、次の画像形成サイクルの帯電が開始される前に、放電灯（図示せず）が光導電層１２を照射し、ベルトに残った静電気を放電させる。
【００２４】
以上の説明により、本発明による現像装置を備えた電子写真印刷装置の概略動作は説明できたと思われる。
【００２５】
次に図２に示すように、ドナー４２が矢印６９の方向に移動するにつれ、所望の極性をもったトナーをベルト１０に静電転写すると同時に、画像を形成したくない領域にはトナーが付着しないよう電圧ＤＣ_Ｄ３００がドナーロールに印加される。ドナーロール４２の少なくとも一部は、非磁性の導電性トナーを保持した現像剤容器４４のチャンバーに取り付けられている。現像剤容器４４のチャンバーは、ドナーロール４２と接触するトナーを保持している。ドナーロール４２は薄い（５０μｍ）絶縁層でコーティングされた導電性アルミニウムコアから成っている。現像剤容器４４とドナーロール４２の間に印加される電圧ＤＣ_Ｌ３０２により静電気が生じ、絶縁層がコーティングされたドナーロールの表面に非磁性の導電性トナーが担持される。
【００２６】
本発明におけるトナーは導電性トナーであり、そのバルク状態における代表的な伝導率は約１０シーメンス／ｃｍ以上で好ましくは約１シーメンス／ｃｍ以上であり、トナー粒子自体の代表的な伝導率は約１０^−１１シーメンス／ｃｍであり、好ましくは１０^−７シーメンス／ｃｍである。しかし伝導率は必ずしもこの範囲内にある必要はない。バルク状態における平均伝導率とは、２つの電極間にトナー粒子のペレットを置いた時、そこを通る電気の流れ易さを表わす。このような導電性トナーとしては、例えばトナー粒子中に分散あるいは表面にコーティングした３，４エチレンジオキシチオフェンあるいは３，４エチレンジオキシピロールなどの高分子材料で、好ましくは酸化物であり、かつスルホン酸塩、リン酸塩、ホスホン酸、ヨウ素その他の物資をドープしたものがある。このような高分子は、酸化剤共存のもとでモノマーを酸化重合させて作ることができる。粒子の伝導率は、反応時間、酸化剤のモル比、３，４エチレンジオキシチオフェンあるいは３，４エチレンジオキシピロールモノマーへの添加物、温度など重合反応時の様々なパラメータにより調節できる。その他、本発明で使用できるトナーとして、トナー粒子に導電性を付与するため、絶縁性の磁性あるいは非磁性トナーの表面に無機あるいは有機導電性の微細粒子を堆積かつ／あるいは埋め込んだものがある。無機材料の表面添加物の例として、酸化スズ、インジウム添加酸化スズ、アンチモン添加酸化スズ、フッ素添加酸化スズ、銅ヨウ化物などがある。有機質の表面添加物の例として、種々の導電性ポリマーなどがある。
【００２７】
静電気潜像の現像が進むにつれ、現像剤容器４４中のトナー粒子が必要レベルよりも減少してくる。そこでトナー粒子を補充するトナー補給器（図示せず）が備えられている。チャンバー内のトナー粒子レベルが下がると、トナー補給器から新しいトナー粒子が補充される。
【００２８】
静電気を帯びた導電性トナーが絶縁層でコーティングされたドナーロール４２の表面へ付着するトナー量は、およそ一層分に限定される。ＤＣ_Ｌ３０２の電圧がおよそ１００Ｖより大きくなると、バイアスレベルに関係なく、トナーの付着量は実質上、単層となる。しかしながら、単層トナーの帯電量は電圧ＤＣ_Ｌ３０２に比例する。したがって、ドナーロール４２上に付着したトナーの質量当りの帯電量は、電圧ＤＣ_Ｌ３０２によって調節できることになる。たとえば、−２００Ｖの電圧ＤＣ_Ｌ３０２をかけ導電性トナーを２５μｍ厚さの絶縁体コーティング層をもつドナーロール４２上に付着させた場合、トナーの質量対帯電量の比はおよそ−１７μＣ／ｇとなる。
【００２９】
図２において、トナーが付着したドナーが矢印６９の方向に回転し、現像領域３１０に進む前に、ドナーロール４２上のトナー層を調整しておくのがよい。トナー層調整装置の機能は、単一層からはみ出た余分のトナーを除去することである。このトナー層調整装置が無い場合、現像領域においてトナー同士が接触し、所望の符号と反対に帯電したトナーが生成され、画像領域でない部分にまでトナーが付着してしまう。図２にはトナー調整装置４００が図示されている。この例では、電圧ＤＣ_Ｃ３０４のバイアスがかかった絶縁被覆ロールが用いられている。この被覆材料は、溜まった静電気を放電できる材料で形成されている。電圧ＤＣ_Ｃ３０４は、電圧ＤＣ_Ｌ３０２より高い値に設定する。
【００３０】
この電圧条件でドナーロール４２と調整ロール４００が同期をとりながら接触するが、ドナーロール４２上のトナー単一層の表面にさらにトナーがあれば、これが反対符号に帯電され、ロール４００上に付着する。調整ロール４００上のドクターブレードにより、付着したトナーが連続的に取り除かれる。
【００３１】
ドナーロール４２がさらに矢印６９方向に回転すると、静電気を帯びた調整済みトナー層は、ドナーロール４２と受光ベルト１０とが同期をとって接触する現像領域３１０に移動する。画像領域では、ドナーロール上のトナー層が潜像によって形成された電界にしたがい、受光器の表面に現像される。画像が形成されない領域では、電界の働きでトナーが付着しない。帯電した導電性トナーの場合、一般的にその付着力は摩擦静電気で帯電したトナーの付着力より弱いため、直流電界の大きさは現像領域で静電気潜像を現像するのに必要な大きさであれば足りる。この直流電界は電圧ＤＣ_Ｄ３００とＤＣ_Ｌ３０２、および受光器１０の潜像の静電ポテンシャルによって与えられる。
【００３２】
ドナーロール４２は絶縁性の高い材料でコーティングされているため、現像システムの運転を続けるうちに、好ましくない電荷がこのコーティング層に蓄積される場合がある。蓄積した電荷を取り除くため、電荷中和装置を利用することができる。このような装置の例として、図２ではドナーロールと接触するように回転静電気ブラシ３１５を設けている。ブラシ３１５の電圧は、ドナーロール４２のコアにかけられる電圧と同等あるいはそれに近い電圧となっている。
【００３３】
本発明の利点は、現像領域に達する前に導電性の非磁性トナーを事前に帯電させておくことにより、この静電気力の作用で背景にトナーが付着することを防止しつつ、画像領域にトナーを付着させることができる点である。帯電した非磁性トナーを使って背景部分の制御と画像の現像を行なうためには、静電像と接触するトナーの単一層をうまく形成することが必要である。
【００３４】
層が均一であれば単一層のトナーでも十分な光学的品質をもった像を形成することができる。また粒径の細かい単一層のトナーを使えば、薄い画像でも品質の高い画像となる。
【００３５】
本発明において、トナーの帯電状態をどのようにコントロールするかを説明するため、図３に絶縁体コーティングされた基板４２の表面で帯電した単一層のトナーの様子を示す。単一層のトナーは、電圧Ｖ_Ａを導電性トナーにかけることにより、基板上に堆積される。単一層の帯電トナーの平均電荷密度は次式によって与えられる。
【００３６】
【数１】

ここでＴ_ｄは絶縁層の厚み、κ_ｄは誘電率、Ｒ_ｐは粒径、ε_０は自由空間における誘電率である。０．３２Ｒ_ｐの項（経験則から得られる）は、帯電トナーの単一層と絶縁層の間にある空気層の平均誘電率である。
【００３７】
絶縁層の厚みが２５μｍ（κ_ｄ＝３．２）、トナーの半径が６．５μｍで印加電圧が−２００Ｖの時、表面電荷密度は−１８ｎＣ／ｃｍ^２と計算される。単一層の非磁性トナーの場合、一辺１３μｍの正方形の質量密度はおよそ０．７５ｍｇ／ｃｍ^２であるから、トナーの対質量電荷比はおよそ−１７μＣ／ｇとなる。トナーの帯電量は、印加電圧と絶縁層の厚みでコントロールできる。したがい、トナーの顔料、流動性調節用添加剤、相対湿度など他の要因がトナーの帯電量に及ぼす影響を考慮しなくて済む。
【００３８】
ドナーロールあるいはベルト上に帯電トナー層が形成されると、この帯電層を受け側の絶縁層上の静電画像と接触させることができる。図４は、予め帯電した導電性トナーの単一層粒子がドナーロール４２と受け側の絶縁材料１０の間に挟まれる理想的な状態を示したものである。
【００３９】
ドナーと受け側の導電性基板の間に電位差Ｖ_Ｄによる電界が存在する時、帯電トナーの単位面積当たりに作用する力は次式によって与えられる。
【００４０】
【数２】

ここでσは帯電トナーの単一層におる平均電荷密度（式１による）、Ｔ_ｒ／κ_ｒとＴ_ｄ／κ_ｄはレシーバとドナーの各誘電層厚さ、Ｔ^ｒ _ａおよびＴ^ｄ _ａはレシーバとドナーの各エヤギャップの平均誘電厚さ、Ｖ_０は印加電圧、Ｔ_ａは０．３２Ｒ_ｐでＲ_ｐは粒子半径、ε_０は自由空間の誘電率、Ｆ^ｒ _ｓｒとＦ^ｄ _ｓｒは単位面積当りレシーバとドナーの境界における短距離力である。なお、近接粒子から受ける第１項の静電鏡像力は、レシーバの誘電厚さおよびそのエヤギャップがドナーの誘電厚さおよびそのエヤギャップと等しい場合、ゼロとなる。この時、レシーバとドナーの短距離力の差が無視できるならば、トナーをレシーバに転写するのに要する印加電圧の閾値はゼロとなるはずである。しかしながら実際には短距離力には分布がある。
【００４１】
本発明の作用を説明するため、図２に示す現像装置を以下のような条件でテストした。まず、−２００Ｖのポテンシャルをかけたトナー溜め（体積平均粒径１３μｍの導電性トナー）を、毎秒４．２インチの速度で移動する厚さ２５μｍのマイラー（裏面にアルミ粉）製ドナーベルトと接触させた。トナー層の調整のため、また中途半端に付着したトナーを取り除くため、厚さ２５μｍのマイラーコーティング済みアルミニウムロールに−３００Ｖのポテンシャルをかけ、ドナーベルトと実質上同じ移動速度に保ちながら、トナーの付着したドナーベルトとこのロールを接触させた。この工程を２回繰り返した。つぎに調節済みのトナー層を、実質上ドナーベルトと同じ速度で移動している静電画像と接触させた。この静電画像は、画像を形成しない領域に−６５０Ｖのポテンシャルが印加され、画像を形成する領域に−２００Ｖのポテンシャルが印加された。また同期して行なわれる現像工程においては、静電画像を保持している基板部分には直流ポテンシャル＋４００Ｖが印加された。これにより、十分な光学的品質をもち、背景画像の少ないトナー画像が得られた。
【００４２】
以上をまとめると、現像領域に入る前に予め導電性トナーを帯電させておく本発明は、絶縁性のトナーに摩擦静電気を与える従来方式の電子写真現像システムに比較して数々の利点がある。トナーの導電性が十分高ければ、本発明によるトナーの帯電量は与えられたバイアス電圧だけに依存する。したがって、トナーの帯電量が、使用する顔料や樹脂の種類などに影響されなくなる。しかも、出来上がり品質が相対湿度など周囲の条件に影響されることもない。
【００４３】
また本発明は、１成分の現像システムにおいて複数の導電性・非磁性のカラートナーを混合して使用することにより、黒色以外にひとつあるいは複数の違った色を広い範囲から自由に選択して印刷する電子写真印刷システムに利用できる。導電性トナーの混合体を帯電させる場合、その帯電量は顔料に影響されない。各静電画像はイオンビームや電子ビーム描画（ＥＢＩ）により形成され、別々の受光器で現像される。画像は転写ベルトあるいはドラムに順次転写されてゆき、加熱、加圧されて多様な媒体に定着される。９種類の基本トナーのセットと透明および黒色トナーを適宜混合して組み合わせることにより、個別のカラー毎に明るさや濃さを調整することができるので、金属光沢を含む所望の色のカラートナーが得られる。トナーの混合は電子写真印刷システムの外部で行なってもよいし、システム内部で行なうこともでき、その場合は異なる割合のカラートナーを直接その場でトナー供給器に追加する。
【００４４】
図５は所望のカラー印刷を行なう本発明による装置の部品構成と概念を示したものである。この図では、ふたつの受光器だけが示されているが、所望の多色刷りを行なうため、さらに部品を追加してもよい。ここでは説明の便宜上、第２のモジュール２が黒色トナーを印刷するとした。受光器モジュール２は、図２に示した非磁性・導電性トナーを用いる１成分現像（ＳＣＤ）システムを採用している。しかしながら、受像器上の静電画像に対応して帯電させた磁性・導電性トナーを使用する従来方式のＳＣＤシステムでも黒色トナーの印刷ができる。
【００４５】
黒以外の色を印刷する受光器モジュール１では、ここで引用した米国特許５，０３９，５９８に示されているように、イオンビームあるいは電子ビーム描画装置５１０などにより静電画像が受光ドラム５０５上に形成される。この非磁性、１成分現像システムは、非磁性・導電性のトナーを用いて所望の色を形成する。絶縁層がコーティングされたドナー４２に、帯電された混合トナーが担持される。トナー層調整部４００では、ドナー上の帯電トナーが確実に単層になるよう調整される。（均一な層であれば単一層のトナーでも十分な光学的品質をもった像を形成することができる。また粒径の細かい単一層のトナーを使えば、薄い画像でも品質の高い画像が得られる。）帯電トナーの単一層は、受光器５０５と同期して接触させる。（複写／印刷時だけに加熱された受光器に接触するよう、カムを使って現像システムの接離を調節できる。）また、トナーを予め帯電させておくことにより、現像領域で静電気力を利用し、背景部分へのトナー付着を防止しつつ画像形成領域だけにトナーを付着させることができる。受光器上のトナー画像は、ベルトあるいはドラム方式の加熱定着装置１００に転写される。通常、このベルトあるいはドラムのコーティング層は、厚さ１．３ｍｍの柔らかい（ＩＲＨＤ約４０）のシリコーンゴム製［３］である。さらに薄くて硬いゴムも使用できるが、厚みと硬さはトレードオフの関係にある。信頼性をあげるため、ゴムの表面をＶｉｔｏｎでコーティングしてもよい。画像定着用ベルトあるいはドラムをおよそ１２０℃に維持すれば、受光器から画像定着用ベルトあるいはドラムへトナーを転写する際のニップ圧力はおよそ０．３４ＭＰａ（５０ｐｓｉ）となる。トナー画像が、受光器と画像定着用ドラムの接触部から、画像定着用ドラムと媒体との接触部に移動するにしたがい、トナーはこの約１２０℃に保持された定着ベルトにより加熱されて軟化する。媒体（紙）をおよそ８５℃に予熱しておくと、媒体へ画像を転写する際の圧力はおよそ０．６８ＭＰａ（１００ｐｓｉ）となる。シリコーンベルトからトナーを転写する際、少量のシリコーンオイルをベルトに沁み込ませておくと、トナーが容易にベルトから離れるようになる。このベルトのシリコーン材料はまた、蓄積した静電気を放電させるため、導電性のカーボンブラックを含有している。図５に示すように、残留トナーと繊維くずを除去するため、定着用ドラムはクリーナ２１０を備えている。追加で艶出し部６１０を設ければ、好みの光沢を出すことができる。つぎの画像形成サイクルに備えて、受光器クリーナ５１４と消去バー５１２が備えられている。
【００４６】
本発明による黒およびその他カラー印刷システムにて、エマルジョン凝集（ＥＡ）タイプの化学トナーで細粒のもの（３〜１０μｍ）を使用すれば、画像品質を上げることができる。従来の摩擦静電気トナー方式では、トナーの絶縁性を上げるために何回も（およそ５回）トナーを水洗しなければならなかった。しかし、ＥＡトナーを本発明で使用すればこの点で有利である。つまり本発明によるＳＣＤシステムは導電性トナーを使用するため、導電性トナーを製造する際のＥＡ製造プロセスにおいて、水洗回数を減少させることができるからである。その結果、コストを低減し、製造プロセスを簡略化できる。またフッ素を添加した酸化スズのようなトナー粒子表面添加剤を使用すれば、トナーの流動性を改善する（トナーの凝集を避ける）ことができる。そのような添加物の粒子径は、現在使用されている絶縁性トナー用の流動性改善剤の粒径と同程度であるから、問題なく導電性の表面添加剤を用いてトナーの流動性を改良できる。
【００４７】
図５に示すモジュール１にあるＳＣＤシステムのトナー溜めは小さいものでよい。この特徴は、ＳＣＤシステムで色を切り替える際に有利である。混合トナーは、特定の混合比率をもつトナー供給器に回収される。容器中に残ったトナーは、吸い込み装置７００によって吸い出される。２成分方式の現像システムの場合、色の混合比率を変更する際に同じキャリアビースを使用するのであれば、一旦トナーをキャリアビーズから分離する必要がある。したがい、ＳＣＤシステムはこの方式に比べて有利である。
【００４８】
９原色のトナー（それに透明トナーと黒色トナー）を適宜組み合わせ、オフラインの装置で特殊な色を作れば、パントーンRカラーのように多彩な色を出すことができる。トナー供給器６００から各トナーを供給し、運転中に原色トナーを適宜選択して各トナーの量を調節することができる。色合いは各原色トナーの重量を相対的に調節し、コントロールする。ＳＣＤ容器にトナーを供給するには、Ｐ１〜Ｐｎの原色トナーを適宜選択してトナーボトルに供給するか、あるいは運転時間を考慮して必要量を定期的に直接ＳＣＤシステムのトナー溜めに供給する。トナー溜めにより、必要な領域にトナーが広がる。供給された原色トナーは使用前に攪拌、混合される。広範囲の色合いを出すために、９原色以外にメタリックトナー（通常導電性であるため、ＳＣＤシステムに適している）を使用して、挨拶状、招待状、名刺などに使用することができる。
【００４９】
各色彩を出すトナーの混合は、オフライン（塗料店）のバッチ式でも可能だが、プリンタ内部でその運転中に連続的にトナー溜めへ原色トナーを供給するようにしてもよい。この方式によれば、その場トナー排出システムを備えたダイヤル式のカラー選択システムで色の切り替えができる。
【００５０】
本発明では、導電性の非磁性トナーを１成分現像システムにて適宜混合し、黒およびその他の色ーから成る広範囲の色を使い画像を印刷できる電子写真式印刷システムを提案した。導電性トナーの混合体の帯電量は、使用する顔料に左右されない。各色の画像は別々の受光器で現像され、定着ベルトあるいはドラム上に重ねて転写される。こうして重ねて転写された黒およびその他のカラー画像は加熱され、いろいろな媒体上に加圧されて定着される。メタリックカラーを含む所望の色は、オフライン（塗料店）あるいは運転中に９原色をブレンドすることにより得られる。
【００５１】
本発明をもとにした別の実施例や変形例が考えられるが、それらは本発明の範囲に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明に関わる電子写真装置を説明する概略立面図である。
【図２】図２は本発明に関わる現像システムの概要を説明する図である。
【図３】図３は絶縁層がコーティングされた基板上に形成された帯電トナーの単一層を示す図である。
【図４】図４は感光体と絶縁体がコーティングされた受光基板の間にある帯電トナーの単一層を示す図である。
【図５】図５は黒および所望の色を印刷するための本発明に関わる電子写真装置を説明する概略立面図である。
【符号の説明】
１０感光体ベルト、１２光導電層、５４モータ、４９，５１、５２ローラ、Ａ帯電部、４８コロナ発生器、Ｂ露光部、５６ラスター出力スキャナ（ＲＯＳ）、Ｃ現像部、４４現像器、Ｄ転写部、１００転写ベルト、６４シート、６６ガイド、２００ヒータ、２１０クリーナ、Ｅクリーニング部、７８回転ブラシ、４２ドナー、３１０現像領域、４００トナー調整装置、３１５回転静電気ブラシ、２受光器モジュール、１受光器モジュール、５１０イオンビームあるいは電子ビーム描画装置、１００定着器、６１０艶出し部、５１４受光器クリーナ、５１２消去バー、７００吸い込み装置、６００トナー供給器。

Claims

画像形成層に記録された潜像の現像装置であって、
所望の色のトナーで潜像の一部を現像する現像部を備え、
現像部は、
導電性トナーを貯蔵するための貯蔵器と、
第一の色のトナーと第二の色のトナーを混合して所望の色を形成するトナー混合手段を含み、貯蔵器に混合トナーを供給する供給器と、
所望の色のトナーを所定の水準まで帯電させる帯電手段と、
帯電された所望の色のトナーを外表面に保持しそれをトナー単一層として現像領域に運搬するドナー部品と、
を有し、
帯電手段は、貯蔵器とドナー部品との間に電圧を印加して所望の色のトナーを帯電させる第１の帯電手段と、ドナー部品の外表面上の、第１の帯電手段により帯電されたトナーからなるトナー層を調整し、トナー単一層の表面上の余分のトナーを反対符号に帯電し、除去するための第２の帯電手段と、を備えることを特徴とする現像装置。
前記貯蔵器からトナーを取り除く除去手段をさらに備えることを特徴とする請求項１記載の現像装置。
トナー画像を形成するトナー画像形成方法であって、
導電性トナーを貯蔵するための貯蔵器と、トナーを外表面に保持しそれを現像領域に運搬するドナー部品との間に電圧を印加して、第一の色のトナーを帯電させる工程と、
帯電した第一の色のトナーからなる、ドナー部品の外表面上のトナー層に電圧を印加して余分のトナーを除去し、第一の色のトナー単一層を形成する工程と、を含み、画像形成部品の表面に第一の色のトナーの画素を第二の色のトナーの画素に隣接して形成するトナー画像形成工程と、
該トナー画像を中間画像形成部品に転写する工程と、
を備えることを特徴とするトナー画像形成方法。
前記トナー画像形成工程は、第二の色のトナーを帯電させる工程をさらに備えることを特徴とする請求項３記載のトナー画像形成方法。
前記第一の色のトナーを形成するために、第三の色のトナーと第二の色のトナーを混合する工程をさらに備えることを特徴とする請求項３記載のトナー画像形成方法。