JPH0340391B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、静電写真処理方法に関し、詳述する
と、静電的に現像した像を最高のトナー転写によ
り普通紙シート等の支持材料を転写し、さらにこ
の転写した像を、像ぼけ、中ぬけ字その他の画像
の低下の原因となるような画質の悪化を招く面を
全く若しくはほとんど有しないコピーを作成する
手段により転写することにより、高画質像を形成
する方法に関する。

電子写真技術のような静電写真処理技術の従来
のものでは、光導電性バツキング板に固着された
光導電性絶縁物質層から成る電子写真プレートが
静電潜像を支持するようになつている。この電子
写真方法では、感光性表面を静電的に帯電し、次
にその帯電した表面を複写すべき像の光パターン
で露光し、それにより該表面の光の当たつた領域
を放電させる。このようにして、この表面の非放
電領域が原画パターンに一致した静電荷パターン
（静電潜像）を形成する。次にこの静電潜像を、
“トナー”と称する微細な静電的吸引性パウダを
有する現像剤と接触させることにより現像する。
トナーは、前記表面上の静電荷により前記潜像上
に保持される。電荷が多ければ多いほど、その場
所には多量のトナーが付着する。このようにし
て、複写すべき原画の光像に一致してトナー像を
形成する。通常は、現像した像を次に適当な支持
材料（たとえば紙）に転写し、その像をそこに定
着させて原画の永久的な記録を作成する。

現像剤は、通常比較的大きなキヤリヤビーズと
それよりも比較的小さな乾燥性インク粒子のトナ
ーとから成つており、キヤリヤビーズは、絶縁被
覆した金属であつてもよい。両者の間の摩擦電気
関係により、前記小さなトナー粒子が大量にキヤ
リヤに吸着する。現像剤を感光表面と接触させる
と、感光体上の静電荷がトナー粒子をキヤリヤか
ら分離して潜像の電荷パターンによつて感光体上
にそのトナー粒子を付着させるようになる。トナ
ーが分離した若しくはその一部が分離したものを
含むキヤリヤが、トナー粒子補給用現像剤溜に戻
される。

電子写真法を実施するにあたつて、支持材料
は、転写動作時において、感光性表面と同期して
接触しながら移動させられ、さらにこの感光性表
面から遠い紙の側にトナーの極性と逆の電位を加
えて該表面からこの紙にトナー像を静電的に吸引
する。

現代の高速複写機では、電気的にバイアスされ
た転写ロール等の単一転写装置を用いて像転写を
行うものがある。この単独転写装置として動作す
るバイアス転写ロール装置は、高いコピー画質を
得るには良いけれども、コピー画質が不足する場
合がある。この場合、最も注目すべきことは、非
常に小さなトナー粒子、たとえば直径が３ミクロ
ンないし10ミクロンのオーダーのトナー粒子を転
写することが困難であるということである。この
転写不能は、ローラ式静電転写装置の形状により
明らかである。該ローラの表面が、トナー粒子の
転写を行なうニツプに近づいた場合、転写電位が
高過ぎると電圧破壊が起きる傾向がある。この電
圧破壊を避けるために転写電圧を下げると、支持
材料に付着させることができるトナー粒子の大き
さを限定することになるだろう。

本発明のこの目的のために工夫したトナー粒子
は、電子写真処理の転写工程に用いる像転写装置
の特定装置に関係しなければならない。本発明
は、超高電界型式の転写コロナ発生装置を包含す
る転写装置を考えている。特に、コロナ発生装置
を加えていない、すなわち十分な転写を行なうこ
とができない転写材料の領域に容易に転写を行な
うために、電気的にバイアスされた転写ローラを
コロナ発生装置と組合わせている。これらの転写
装置の各々に加わる電気的バイアス及び該装置の
取る形状は、事実上、トナー粒子の大きさの分布
の両側にあるトナー粒子の大きさに関係してい
る。コロナ発生装置の型式の転写装置及び該装置
に電位を加えることは、最小の、すなわち直径が
約３ミクロンまでのトナー粒子の転写を行なうの
に適している。前記本発明で意図する型式のコロ
ナ発生装置は、１本若しくはそれ以上の電極ワイ
ヤを有し、該ワイヤは、転写工程において適当な
電位で付勢した場合、紙シートの裏側にイオンを
噴霧するようになつている。この型式のコロナ発
生装置はまた本文で開示する大きさを含む大きな
トナー粒子の転写を行なうことができる。前記バ
イアス転写ローラと、該ローラに加えられて前記
コロナ発生装置と一体になつて作用する電位とに
より、転写効率を高め、より大きなトナー粒子、
すなわち10ミクロンからそれよりいくらか大きい
大きさまでのトナー粒子の転写を行なうことがで
きる。さらに、バイアスローラでは、たとえば各
コピーシートの先縁部における転写のようにコロ
ナ発生装置が転写あるいは完全な転写を行なうこ
とができない状況でもトナー転写を行なうだろ
う。

後述するように、トナー粒子の直径の平均的な
大きさは、大きな割合を占める大きなトナー粒子
を除去するようにトナー粒子を分級することによ
り下方に移動する。得られた混合現像剤では、小
さな粒子が大きな割合を占めて直径の平均的な大
きさが小さくなつている。実際は、トナーが細か
に分布し、この細分布トナーを高い転写効率で転
写することは、前記構成の転写装置を用いて本発
明により達成される。

以上の記述により、本発明は、小径トナー粒子
及び大径トナー粒子の両方を転写するために種々
の電気的バイアス及び電位を用いる２方式の転写
装置の利用と、トナー粒子のあるパラメータとを
一体に作用させ、これによりコピー画質を改良す
る高効率処理方法を提供することを意図している
ことは理解されたい。

バイアス転写ローラ及びコロナ発生装置の両方
を使用することを開示している従来技術の特許明
細書では、これらの使用をトナー粒子の大きさ及
び静電写真処理方法の処理工程のどれかと関連さ
せてはいない。米国特許第4027960号明細書には、
二方式転写装置とその回路が詳細に開示されてい
る。しかしながら、この装置の転写装置は、該特
許明細書に開示された種々のコピー画質不足を最
小にすることを主に指向しており、現像剤の構成
成分のパラメータ及び詳細に構成されたトナー定
着装置とは相関関係がない。

従つて、本発明の主な目的は、最高画質の電子
写真像を作成することである。

本発明の別の目的は、電子写真処理工程とその
パラメータとを一体化して、その組合せ作用によ
り極めて高い画質の像を作成するようにすること
である。

前記目的及び他の目的は、添付図面に実施例と
して示した装置により達成され、またこれらの目
的をさらに十分に理解してもらうために、以下、
該方法について説明する。本発明の処理装置は、
米国特許明細書第3969251号明細書に開示されか
つその特許請求の範囲に記載された現像剤に含ま
れる現像剤を使用している。この特許明細書は、
参考のため本文に記載したものである。詳述する
と、本発明の処理方法は、約５ミクロンないし20
ミクロンの大きさを有するトナー粒子と被覆され
たフエライトキヤリヤ粒子とからなる現像剤を使
用しており、このキヤリヤの平均粒子直径は、約
100ミクロンである。この分級の現像剤を本発明
に使用した場合、従来の現像剤よりも極めて良い
効果を与えることがわかつた。トナー現像剤が、
トナー粒子の大きさの体積分布において大きなメ
ジアン値を示す従来使用の現像剤に比べて直径約
12.0ミクロンのメジアン値を示す場合に予想以上
の結果が得られた。因に、この現像剤では、約20
ミクロン以上の粗大粒子の体積含有率を約1.0％
〜5.0％にし、微細粒子の数量含有率を約0.5％〜
13.5％にして良い結果が得られた。

本発明を組込んだ静電写真複写機の概略を理解
するために、第１図を参照する。図示した型式の
すべての静電複写機の場合のように、電子写真プ
レートの感光表面上に原画の光像を投影してその
表面上に静電潜像を形成する。その後、この静電
潜像をキヤリヤビーズとそれに摩擦電気により付
着したトナー粒子とから成る逆極性帯電現像剤で
現像して前記感光体表面上の潜像に対応する電子
写真パウダ像を形成する。次にパウダ像を紙シー
ト等の転写部材に静電転写し、さらに定着装置に
よりそこに定着させ、それによりトナー像を転写
部材に永久に付着させる。

図示した複写機１０では、複写すべき原画１２
を照射組立体１６に固定した透明な支持プラテン
上に配置する。プラテン上にある間、照射組立体
が原画上に光線を瞬間照射し、それにより、原画
の情報領域に対応する像光線を発生する。この像
光線を光学装置１８により露光ステーシヨン２０
に投影して、可撓性光導電性ベルトすなわち感光
体２２の形状の移動光導電性プレートの表面を露
光する。矢印の方向に移動する場合において、露
光ステーシヨン２０に到達する前に、露光すべき
その部分をベルト走路のベルト支持ローラ２６と
２８との間に延びたコロナ発生装置２４により約
＋800Vないし＋950Vで一様帯電する。この露光
ステーシヨンは、ローラ２８と第３ローラとの間
に延びている。

ベルトの感光表面を光像で露光することによ
り、その表面の光の当たつた領域を放電し、それ
により、原画から支持プラテン上に投影した光像
に対応する像形状でベルト上に静電潜像を残す。
ベルトがその運動を続けると、静電潜像がローラ
３０の周りを回つて現像装置が配置された現像ス
テーシヨン３２を通過する。この現像装置３４
は、上方移動ベルト２２の表面に現像剤を運ぶ複
数の磁気ブラシ３５から成るのが好ましい。ベル
トに現像剤を加えると、現像剤のトナー粒子が帯
電した感光表面上に静電的に引付けられてパウダ
像（静電現像した像）を形成する。現像装置３４
のブラシ３５は、バスバー３７により直流電源３
６に電気的に接続されてブラシと感光体２２との
間に必要な電界により電気的にバイアスされる。
その回路には可変抵抗装置３８が接続されてトナ
ー及びキヤリヤの特有の静電特性と、現像すべき
静電潜像の静電荷に応じて磁気ブラシのバイアス
を変化させることができる。現像装置３４は、複
写機の他の構造体から電気的に絶縁されており、
それによつて複写機に対して導電性キヤリヤ粒子
が短絡せず、すなわち電気的短絡を起こすことが
ないようにしてある。

現像した静電像をベルト２２により転写ステー
シヨン３９に送り、この転写ステーシヨン３９で
は、この現像した像の転写を行なうために紙シー
トが移動ベルトと同期した速度で移動するように
なつている。この転写ステーシヨン３９に隣接し
て、電気バイアスした転写ロール４０を配置し、
この転写ローラ４０は、複写機のフレームに回転
可能に設けられて各シートを搬送機構４２のシー
ト搬送装置４１から受取つてそのシートを転写ス
テーシヨン３９に案内するようになつている。

このシート搬送機構４２は、ベルトがローラ２
６の周りを搬送されるにつれて紙シートを給紙装
置４４からベルト上の現像した像に給送する。

転写ステーシヨン３９には、１本若しくはそれ
以上のコロナ発生ワイヤを有するコロナ発生装置
の形状の主転写装置４８を配置して、感光性ベル
ト２２と該主転写装置４８との間を紙シートが移
動すなわち送られるとき紙シートの裏側にイオン
を噴霧するようになつている。この転写ローラ４
０には、転写すべきトナー粒子に対し逆極性を有
する適当な直流電源から電位が加えられる。ロー
ラ４０が、現像した像を転写すべき側と反対の紙
シートの側と接触すると、このローラ４０により
トナー粒子の転写が行なわれる。転写装置４８の
コロナ発生ワイヤを、電圧供給回路を用いて、そ
のワイヤの下を通過する各紙シートの隣接側にイ
オンを噴霧するのに十分な電圧で電気的にバイア
スし、それにより、ベルト上の現像した像に紙シ
ートを接触させるときこの紙シートの隣接面にこ
の現像した像を静電的に吸引するようになつてい
る。

シートが転写ステーシヨン３９から出ると、剥
離コロナ発生装置５２によりその先縁部に電荷を
付着させてベルト２２とシートとの間の静電吸引
力を弱め、それにより、紙シートを真空剥取搬送
機構５４により除去することができるようにす
る。剥離のためにこのように先縁部だけを帯電し
た場合、この剥取装置によりシートに加わる電荷
は少ないのでトナーの乱れを防止する。その後、
シートは、真空剥取搬送機構５４の下側に保持さ
れたまま、定着組立体５６内に移動し、この定着
組立体５６において、紙シート上のパウダ像を該
シート上に永久に定着させる。定着後、完成した
コピーを収容のために適当な点において放出す
る。ベルト２２上に残留するトナー粒子が、該ベ
ルトにより回転ブラシ清掃装置５８に搬送され
る。清掃装置５８は、該回転ブラシ５８により除
去する前に未転写トナー粒子上に残存する電荷を
中和するコロナ放電装置６０と協働する。

本発明において意図する定着装置５６は、軸方
向に沿つて支持された石英ランプ６９を有する下
部熱ローラと上部加圧ローラ７０とから成る軟質
熱ローラ型式のものである。この定着装置につい
ての更に詳しい説明は米国特許第3268351号明細
書に記載されている。定着すべき可視像を支持す
る各シートは、搬送装置５４によりローラ６８，
７０のニツプ内に搬送される。各シートが熱ロー
ラ６８と接触しながら前記ニツプを通過すると
き、シート上に前記可視像が定着される。

混合現像剤の比較的小さなトナー粒子、すなわ
ち微細粒子が高画質の線画複写を行ないやすいこ
とがわかつた。しかしながら、この現象は、“中
ぬけ文字”、すなわちトナー粒子が文字の中央部
分から欠落するようなしばしば起こる現象として
知られるものの発生をともなう。そこでこのよう
なトナー粒子の直径の大きさを決定してこれらの
小径粒子の分布を制御することが極めて重要であ
る。

また、直径の大きなトナー粒子を多量に用い
る、言換えれば、粗大粒子含有率が高い場合に
は、像に像ぶれが生じると高解像度を得ることが
できない。混合現像剤の粒子の大きさの分布にお
ける直径20ミクロン以上の粒子の体積百分率の範
囲を限られたものにしておくように粗大粒子含有
率を制御することにより、解像度を高めることが
できる。

本発明に有用な熱ローラ定着装置では、トナー
粒子が、約５ミクロンないし約20ミクロンの範囲
内にあり、その体積によるメジアン値が12.0ミク
ロンであるような大きさを有し、さらに、約20ミ
クロン以上の粗大粒子の体積含有率が約1.0％〜
5.0％であり、５ミクロン以下の微細粒子の数量
含有率が約0.5％〜13.5％であるような場合に、
線画複写において高い画質が得られることがわか
つた。この定着装置の下部熱ローラ６８は、その
外層としてテフロン材料で被覆しそれにより、定
着作用に対して比較的硬い表面を形成してもよ
い。

第２図には、像転写装置及び回路を剥取装置５
２とともに図示している。図示するように、バイ
アスローラ４０は、高電圧直流正電源８０に電気
接続されている。この電源８０は、バイアスロー
ラに1KVないし5KVの電位を加えてこのローラ
による転写作用を行なうために約＋25μAの電流
を流すようにしている。コロナ発生転写装置４８
は、コロナ放電ワイヤ８１を有し、このコロナ放
電ワイヤには、高電圧直流正電源８２を接続して
90μAで4KVないし8KVの電位を加えるようにし
ている。前述のような極性を用いているのは、ト
ナー粒子が負の静電荷を有するものと仮定し、感
光体２２をコロナ発生装置２４により正電荷で帯
電したからである。この極性は、通常の方法で逆
になるように整してもよい。この場合には、トナ
ーが正電荷を有し、静電潜像は負極性を有する。

コロナ放電転写装置４８は、適当な不導電材料
から作られたシールド８３と、このコロナ放電転
写装置４８の開放端を横切るように取付けた複数
の薄いガイド要素８４とを包含している。このシ
ールドは、感光体ベルトと対面する１つの側を除
き、ほとんど完全にコロナ放電ワイヤを包囲す
る。この要素８４は、適当な光導電性材料から作
られており、各紙シートがベルト２２とともにロ
ーラ４０とローラ２６との間のニツプを通して送
られてコロナ放電転写装置４８の下に運ばれた後
において、その紙シートの先端がシールドの空胴
内に入らないようにしている。

シールド８３は、抵抗・コンデンサ装置８５に
より、電源８２の帰路側に電気接続されている。
同様に、要素８４は、抵抗８６により電源８２に
電気接続されており、約＋1.0Vの直流電位が加
えられる。この要素８４を電気的にバイアスする
ことにより、複写機の使用時にその要素上に形成
された電荷を除去する。このような電荷の形成
は、転写コロナ発生装置４８により感光体２２上
に配置された転写電荷を不均一にしがちである。
要素８４の前記回路により、転写コロナ発生装置
４８は動作中自己バイアスするようになつてい
る。

静電写真複写業界では、写真業界のように、そ
の処理の定量的尺度は、“密度”である。しかし
ながら、静電写真複写業界の場合には、測定対象
は不透明な複写物すなわちコピーであるので尺度
として“反射密度”を用いるのがより適してい
る。複写業界において周知のように、反射密度
は、次のように定義される。

Ｄ＝log₁₀ I₁／I₂ ここでI₁は、不透明なコピーのテスト表面上に
向けられた測定用入射ビームであり、一方I₂は、
そのテスト表面からの入射ビームである。電子写
真複写したコピー、すなわち紙等の支持材料に定
着したトナー像については、反射密度は、反射光
により投影された表面上の定着トナーの量を測定
したものである。

従来の電子写真複写機では、現像剤に関する
種々のパラメータと電子写真処理に用いる電気的
バイアスとを変えることにより、密度を常に制御
していた。さらに詳しくいえば、トナー粒子のそ
の支持キヤリヤに対する関係は、密度を変化すな
わち制御する最も効果的な手段を与えるものであ
つた。この関係には、トナー粒子の大きさ及びそ
の混合現像剤における分布を直接に包含してもよ
い。

トナー粒子とキヤリヤビーズとの間の摩擦帯電
関係もまた従来の電子写真では１つの要因となつ
ている。選択して用いるべき多くの可能な変型の
うち、１つ若しくはそれ以上の変型の選択により
影響を受けた他の画質要因の低下を避け、又は最
小にするための措置を取らなければならない。画
質の点についての影響は、パラメータの選択から
生じる他の点についての利得よりも損失が大き
い。いずれにせよ、従来の電子写真の現像剤の制
御可能なパラメータ及び混合現像剤中のトナーの
量は、得られた約1.0の密度が高画質複写の基準
値となるようになつている。

通常、混合現像剤のトナー量は、許容画質のコ
ピーを作成する複写機の能力に応じて予め定めら
れたものである。この点以上に、さらにトナーを
加えることは、慣用されていなかつた。というの
は、画質に悪影響を及ぼす周知の要因、たとえ
ば、背景領域の増大、しみ等が現われるからであ
る。

しかしながら、本発明に使用する場合には、前
述の粒子の大きさ及び分布を有する混合現像剤に
さらにトナー粒子を加えることにより、従来の使
用及び実験からは考えられないさらに画質の高い
コピーを得た。前述のように、実験データにより
決められた所定量以上に標準混合現像剤にトナー
粒子を加えるだけでは背景粒子の数、すなわち画
質を非常に低下させる見込みを上げてしまう。過
剰なトナー粒子はまた隣接大気に存在するトナー
粒子を増大させ、さらに終局的に画質の低下を招
く。

前記混合現像剤にさらにトナー粒子を加えて、
コピーのベタ黒領域の密度を約1.3とした。広範
囲にわたる試験により、混合剤にトナーを加える
ことは、画質の他の点に影響を与えず、また密度
を約1.3にしたことにより、密度1.0を示すコピー
の画質よりもはるかに高い画質を有するベタ黒領
域のコピーを形成することがわかつた。また、ベ
タ黒領域の転写効率が、従来の混合現像剤の従来
のトナー含有率により達成できるものよりもかな
り、すなわち約20％ほど増大することもわかつ
た。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の原理を具現した静電型複写
機の概略図である。第２図は、第１図に示す複写
機の転写ステーシヨン及びその付属回路の部分拡
大図である。 １０…複写機、１２…原画、１４…プラテン、
１６…照射組立体、１８…光学装置、２０…露光
ステーシヨン、２２…感光体、２４…コロナ発生
装置、２６，２８…ベルト支持ローラ、３０…第
３ローラ、３２…現像ステーシヨン、３４…現像
装置、３５…磁気ブラシ、３７…バスバー、３８
…可変抵抗装置、３９…転写ステーシヨン、４０
…ローラ、４１…シートコンベヤ、４２…シート
搬送機構、４４…給紙装置、４８…主転写装置、
５２…剥離用コロナ発生装置、５４…真空剥取搬
送機構、５６…定着組立体、５８…清掃装置、６
０…コロナ放電装置、６８…下部熱ローラ、６９
…ランプ、７０…加圧ローラ、８０，８２…電
源、８１…コロナ放電ワイヤ、８３…シールド、
８４…ガイド要素、８５…抵抗／コンデンサ装
置、８６…抵抗。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 静電潜像を形成する前に感光表面を一様帯電
   するステツプと、キヤリヤ粒子とその表面に静電
   的に付着する微細トナー粒子とから成る混合現像
   剤を用いて、前記静電潜像を現像するステツプ
   と、現像した像を支持する感光表面に接触するよ
   う支持材料を配置して現像された像を支持材料に
   受取らしめる転写ステツプと、支持材料を搬送し
   ながら転写像を支持材料上に定着させるステツプ
   とから成る静電写真処理方法において、 前記現像ステツプは、トナー粒子が、約５ミク
   ロンないし約20ミクロンの直径を有し、その体積
   の直径のメジアン値が12ミクロンであるような粒
   子サイズ分布を有し、さらに約20ミクロンより大
   きな粗大粒子の体積含有率が約1.0〜5.0％であ
   り、また、５ミクロンより小さな微細粒子の数量
   含有率が約0.5〜13.5％である現像剤を用いてな
   され、 前記転写ステツプは、支持材料の隣接面にイオ
   ンを噴射することにより前記現像した像からその
   支持材料にトナー粒子を移動させるコロナ発生手
   段と、このコロナ発生手段に隣接して設けられ、
   支持材料が通過するとき該支持材料の隣接面と接
   触し、前記現像した像から支持材料にトナー粒子
   を移動させる、電気的にバイアスされたローラと
   を用いてなされる、 ことを特徴とする静電写真処理方法。