JPH04216574A - 帯状のトナー・ディスペンサ制御によるコンパクトな２成分現像システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】〔発明の背景〕本発明は、一般的には複写
機又は印刷機に関し、より詳細には、２成分現像システ
ムにおける粒状トナー物質の配給に関するものである。

【０００２】電子写真式の複写機及び／又は印刷機にお
いて、光導電部材などの帯電保持面は、実質的に均一な
電位にまで帯電され、その表面に感光性を与えることに
なる。光導電部材の帯電した部分は、複写される画像を
表す光パターンに露光される。選択的に光を浴びせられ
る帯電した光導電部材の露光は、照射された領域におい
てその表面の電荷を消失させる。これが、所望の情報に
対応する静電潜像を光導電部材の上に記録することにな
る。その静電潜像が光導電部材の上に記録された後で、
それは現像剤物質と接触させることによって現像される
。このことが、続いてコピー用紙に転写されることにな
る粉末画像を光導電部材の上に形成するのである。用紙
の上のこの粉末画像は、それらの記録粒子が画像形状に
おいてそこへ永久的に定着されるように加熱される。

【０００３】上述のような形式の印刷機においては、光
導電面に記録された静電潜像の上にトナー物質を付着さ
せるために現像ハウジングが採用されている。この潜像
は、２成分現像剤によって現像されても構わない。２成
分現像剤において、微細なトナー粒子は目の荒いキャリ
ア粒剤に摩擦電気的に付着する。典型的には、トナー粒
子は熱可塑性物質によって形成され、キャリア粒剤は強
磁性体物質によって形成される。

【０００４】全ての２成分現像ハウジングは、印刷が行
われるに従って、トナーが現像剤サンプに連続的に補充
されることを必要とする。トナーの補充は、大抵のゼロ
グラフィ印刷機にとって主要な制御機構である。通常は
、感光体上における現像パッチを調べるＩＲＤのような
印刷品質センサ、或いは透磁性制御装置又は導電性制御
装置のようなトナー濃度センサが、トナー・ディスペン
サを始動したり停止したりするために使用されている。 トナー・ディスペンサの設計如何は、ゼログラフィ式印
刷の品質を維持することに大きく係わる。

【０００５】トナーの補充は、現像ハウジングの幅方向
においてトナーを一様に分散させようとする試みによっ
てしばしば達成されている。これは、泡立てロール　（
ｆｏａｍｒｏｌｌ）　、スクリーン付ブラシ（ｂｒｕｓ
ｈ　ａｎｄ　ｓｃｒｅｅｎ）、打撃器　（ｔｈｕｍｐｅ
ｒ）又は撹拌器設計　（ｓｈａｋｅｒ　ｄｅｓｉｇｎ）
のような装置によってしばしば行われている。実際には
、通常、これらはトナーの一様な分散を産み出すもので
はない。ハウジングの幅方向において塊になって分散さ
れることが多いのである。トナーの補充は、循環してい
るサンプ　（ｓｕｍｐ）　現像剤の相当量をも捕捉する
ことになるオーガの一端においてトナーを補充すること
によってもしばしば達成されている。これらの総てのデ
ィスペンサは、トナーをバースト式で補充することによ
ってトナーの濃度を制御下に置こうとしているのである
。このようにしてトナーが現像剤に調合された後で、補
充されたトナーを一様に撹拌するために追加のハードウ
ェアが常に必要とされることになる。これは、複合的な
受動的クロスミキシング・バッフル、パドルホイール上
における円錐状のフィン、又は複数オーガ装置によって
しばしば達成されている。

【０００６】〔発明の要約〕本発明は、現像器ハウジン
グの幅方向だけでなく、現像ニップを介する現像器部材
の通過によって以前に消耗してしまった領域における現
像器部材の選択的な長手方向においても、トナーの補充
を非常に一様に調整することのできる現像装置およびト
ナー・ディスペンサ・システムに関するものである。従
って、トナーが必要とされるところにのみ配給されるの
で、クロスミキシングやトナーの散布（ｄｉｓｐｅｒｓ
ｉｏｎ）を提供するために必要となるサブシステム部を
取り除くことができる。

【０００７】本発明において、感光体のような運動する
帯電保持面の上に包含された静電潜像は、２成分磁気ブ
ラシ現像器によって現像される。磁気ブラシ現像器にお
いては一般的であるが、固定磁石を備えたロール構造が
準備される。ロール又はシェルの内側の固定磁石は、感
光体ニップを介するトナー・ディスペンサ・ニップ内へ
の現像剤物質の搬送を可能とする。

【０００８】現像ハウジングにおいて、「穴開き」管の
形態を有するトナー粒子搬送機構は、離間したサンプか
らトナーを移動し、必要に応じてトナー送出しローラの
上へ薄膜層にして補充する。このトナー送出しローラは
、消耗してしまった２成分現像剤にトナーを供給する。

【０００９】消耗してしまった現像剤が磁気ローラとド
ナーロールの間に形成されたニップを通過するとき、ド
ナーからのトナーはドナーロールから選択的に捕集され
て現像剤の流れの中に掃引され得る。ドナーロールから
取り出されるトナーの量は、ドナーロールの速度によっ
て制御され、更にドナーと磁気ブラシ・シェルとの間の
静電界によっても制御され得る。

【００１０】ドナーロールは、現像ハウジングの長さ方
向に沿って電気的に区分された多数のセグメントに分割
される。ドナーロールのセグメントに選択的にバイアス
をかけるか又はそのバイアスを変化させることによって
、ハウジングの内部側から外部側へ不連続な位置におい
て現像剤に補充されるトナーの量は必要通りにもたらさ
れ得る。消耗してしまった位置にのみトナーを補充する
ことによって、大型のクロスミキシング装置は全く必要
なくなる。

【００１１】各々のドナーのセグメントに印加される電
圧に関する情報は、入力文書又は感光体上における静電
潜像の情報によって準備されるであろう。プリンタ又は
電子複写機においては、常にピクセル毎の詳細な情報が
入手可能である。電圧をいつ印加してそれをいつまで維
持するかは、磁気ロール／感光体の速度比率、現像ニッ
プとドナーニップの間の時定数、更に幾つのセグメント
に分割されるかを知ることによって明らかになる。捕捉
用磁気ブラシの特性は、これらの定数を提供することを
可能にする。代替的に、ハウジングの全体に渡ってセグ
メントにおける現像剤の導電性又は透磁性が、ドナーロ
ールセグメントから転写されるトナーの量を制御する信
号を準備するためにモニターされても良い。

【００１２】ドナーロールの回転速度を変更することが
可能であることは、迅速なトナーの補充を必要とする臨
時的な高い領域入力のために増量されるトナー補充を準
備することになる。

【００１３】〔図面の簡単な説明〕本発明のその他の特
徴は、図面を参照して以下の説明が進行するにつれて、
明らかとなるであろう。

【００１４】図１は、本発明の現像装置を組み込んでい
る電子写真式印刷機を示す概略的な立面図である。

【００１５】図２は、離間したトナー容器からドナーロ
ールへトナー粒子を移動させる搬送機構を示す一部断面
の立面図である。

【００１６】図３は、図１の印刷機において使用された
現像装置を示す概略的な立面図である。

【００１７】 〔発明の実施例の詳細な説明〕 本発明の特徴が全般的に理解されるために、図面が参照
されることになる。図面において、同じ参照番号が、同
一の要素を示すために全体を通じて使用されている。

【００１８】図１は、本発明の現像システムと粒子搬送
機構を組み込んだ例示的な電子写真式印刷機の種々の要
素を概略的に示すものである。本発明は、粒状の粒子が
入口ポートから排出領域へ搬送されるようにした静電写
真式印刷機その他の様々な装置にも等しく適合するもの
であり、ここに示した特定の実施例への適用に必ずしも
限定されるものではないことが、以下の説明によって明
らかになるであろう。

【００１９】電子写真式印刷の技術は周知であるので、
図１の印刷機において採用された様々な処理ステーショ
ンは、以下に概略的に示され、それらの機能も関連して
簡単に説明されることになる。

【００２０】図１において示された電子写真式印刷機は
、導電基板１４の表面に光導電面１２を被覆したベルト
１０を包含する。光導電面１２はセレニウム合金によっ
て製造され、導電基板１４は電気的に接地されるアルミ
ニウム合金によって形成され得るものである。その他の
適当な光導電面や導電基板も使用され得る。ベルト１０
は矢印１６の方向に運動し、運動の通路の廻りに配設さ
れた種々の処理ステーションを介して光導電面１２の連
続部分を前進させる。示されたように、ベルト１０は、
１８，２０，２２及び２４のローラの廻りに巻き込まれ
ている。ローラ２４は、ローラ２４を駆動してベルト１
０を矢印１６の方向に向かって前進させることになるモ
ータ２６に連結される。１８，２０及び２２のローラは
、ベルト１０が矢印１６の方向に運動するとき自由回転
することになるアイドルローラである。

【００２１】先ず、ベルト１０の一部が帯電ステーショ
ンＡを通過する。帯電ステーションＡにおいては、参照
番号２８によって概略的に示されたコロナ放電発生装置
が、ベルト１０の光導電面１２の一部を比較的高くて実
質的に均一な電位にまで帯電させる。

【００２２】次に、光導電面１２の帯電部分は、ここで
は光学レンズ入力装置で構成されて開示されているがラ
スター出力スキャナのような電子的な入力装置でも構成
され得る露光ステーションＢを介して前進させられる。 露光ステーションＢにおいては、原稿３０が表を下にし
て透明プラテン３２の上において位置決めされる。ラン
プ３４は、原稿３０の表面に光線を浴びせる。原稿３０
から反射した光線は、その光画像を形成するレンズ３６
を通して送り出される。レンズ３６は光導電面１２の帯
電部分の上に光画像の焦点を結び、その表面の電荷を選
択的に消失させる。これが、透明プラテン３２の上に配
置された原稿３０の中に含まれていた情報領域に対応す
る静電潜像を光導電面１２の上に記録することになる。 代替的に、潜像は、レーザーを利用して形成されても構
わない。その後、ベルト１０は、光導電面１２に記録さ
れた静電潜像を現像ステーションＣへ前進させる。

【００２３】現像ステーションＣにおいては、参照番号
３８によって概略的に示された磁気ブラシ現像システム
が、トナー粒子とキャリア粒剤からなる２成分現像剤物
質を、光導電面１２に記録された静電潜像と接触するよ
うに搬送する。トナー粒子は、離間したトナー容器４０
（図２）から現像システム３８に補給される。ここでは
孔即ち開口４５を包含する「穴開き」管として開示され
た粒子搬送機構４４は離間したトナー容器４０を現像器
３８のハウジングに連結し、トナー粒子は粒子搬送機構
４４によって離間した容器４０から現像器３８のハウジ
ングへ前進させられる。現像器３８の詳細な構造は、図
２及び図３に関連して後に説明されることになる。現像
器３８は、ベルト１０の光導電面１２に記録された静電
潜像と接触するように前進させられる現像剤粒子のブラ
シを形成する。トナー粒子は静電潜像に引き付けられて
ベルト１０の光導電面１２にトナー粉末画像を形成し、
その静電潜像を可視化することになる。

【００２４】「穴開き」管４４は、１９８６年８月１１
日にジャン・ベアズ（Ｊａｎ　Ｂａｒｅｓ　）の名義で
出願されて、本出願と同じ譲受人に譲渡された米国特許
出願第０６／８９５，５４３号において説明されている
。

【００２５】現像の後、ベルト１０はトナー粉末画像を
転写ステーションＤへ前進させる。転写ステーションＤ
においては、支持部材４６の用紙が、トナー粉末画像と
接触するように移動される。支持部材４６は、参照番号
４８によって概略的に示された給紙装置によって転写ス
テーションＤへ前進させられる。給紙装置４８は、用紙
スタック５２の一番上の用紙と接触する供給ロール５０
を包含しても良い。供給ロール５０は回転して、一番上
の用紙をスタック５２からシュート５４の中へ前進させ
る。シュート５４が前進する支持部材４６の用紙をベル
ト１０の光導電面１２と時間調節されて連続的に接触す
るように導くので、その表面の現像されたトナー粉末画
像は転写ステーションＤにおいて前進する支持部材の用
紙と接触することになる。

【００２６】転写ステーションＤは、用紙４６の裏側に
イオンを吹き付けるコロナ放電発生装置５６を包含する
。これが、トナー粉末画像を光導電面１２から用紙４６
へ引き付ける。転写の後、用紙は、用紙を定着ステーシ
ョンＥへ移動させるコンベヤ６０の上を矢印５８の方向
に移動し続ける。

【００２７】定着ステーションＥは、参照番号６２によ
って概略的に示され、粉末画像を用紙４６へ永久的に定
着させる定着器組立体を包含する。定着器組立体６２は
、好ましくは、加熱定着ローラ６４とバックアップロー
ラ６６を包含する。用紙４６は、トナー粉末画像が定着
ローラ６４と接触するようにして、定着ローラ６４とバ
ックアップローラ６６の間を通過する。このようにして
、トナー粉末画像は用紙４６へ永久的に定着される。 定着の後、シュート６８は、後でオペレータが印刷機か
ら取り出せるように、前進する用紙をキャッチ・トレー
７０へ案内する。支持部材の用紙がベルト１０の光導電
面１２から分離された後には、必ず、幾らかの残留粒子
がそこに付着したままとなる。これらの残留粒子は、清
掃ステーションＦにおいて光導電面１２から取り除かれ
る。清掃ステーションＦは、予備清掃コロナ放電発生装
置（示されていない）と、光導電面１２に接触して回転
可能に装着される繊維状のブラシ７２とを包含する。こ
の予備清掃コロナ放電発生装置は、粒子を光導電面に引
き付けている電荷を無効にする。これらの粒子は、接触
しているブラシ７２の回転によって光導電面から除去さ
れる。清掃に続き、吐出しランプ（示されていない）が
光導電面１２に光を浴びせ、次に続く結像サイクルのた
めの帯電に先立って、表面に残るいかなる残留電荷をも
消失させることになる。

【００２８】以上の説明は、本件の出願のためには、本
発明の特徴を組み込んでいる例示的な電子写真式印刷機
の一般的な機能を示すに足る十分なものであると思われ
る。図２及び図３を注目すると、ここで現像器３８の詳
細な構造が説明される。この現像器は、トナー送出しロ
ーラ構造７４を包含する。トナー送出しローラ構造７４
は、アルミニウムのような露出金属であっても良い。代
替的に、このドナーローラは、絶縁体の層で被覆された
金属ローラであっても良い。具体例としては、デュポン
社（Ｄｕ　Ｐｏｎｔ　Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ　）の登
録商標であるテフロン（Ｔｅｆｌｏｎ）Ｓのような樹脂
をベースにしたポリテトラフルオロエチレン、又はペン
ウォルト社（Ｐｅｎｎｗａｌｔ　Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏ
ｎ）の登録商標であるキナール（Ｋｙｎａｒ）のような
樹脂をベースにしたポリふっ化ビニリデンが、金属ロー
ラを被覆するために使用され得る。この被覆は、その表
面に粒子を静電的に付着させることを支援するように作
用する。更にもう１つのタイプのドナーローラは、触媒
ニッケル生成プロセスでメッキされてテフロンを含浸さ
れたステンレス鋼によって形成されても良い。このロー
ラの表面は、ピーク・トー・ピークで数分の１ミクロン
から数ミクロンで荒仕上げされる。ドナーローラには、
電気的なバイアスが印加され得る。ローラ７４は、ロー
ラ７４を矢印７６の方向に回転させるモータ（示されて
いない）に連結される。ローラ７４は、少なくとも部分
的には、ハウジング８０のチャンバ７８内に位置決めさ
れる。

【００２９】「穴開き」管である粒子搬送機構４４は、
ハウジング８０のチャンバ７８内にその出口部分を有し
ており、トナー粒子をそこへ前進させることになる。こ
のようにして、ハウジング８０は、磁気ブラシロール７
７とローラ７４の間に形成されたニップ７５へローラ７
４によって搬送され、そこでトナーがこのドナーローラ
から選択的に捕集されて、トナーを消耗したキャリア粒
剤即ちビーズの現像剤流の中に掃引されることが可能で
あるトナー粒子の連続的な供給源を包含している。

【００３０】ローラ７４は、８４ａから８４ｅの電気的
なＤＣバイアスを準備されて回転可能に支持される多数
の個別的なセグメント８２から構成される。８４ａから
８４ｅの電気的バイアスの大きさは、ほぼ０ボルトから
１０００ボルトという程度である。８４ａから８４ｅの
電気的バイアスは、それらに対応するドナーローラセグ
メントに対して、通常は開放されている８６ａから８６
ｅのスイッチを介して選択的に印加され得る。特定のス
イッチが入れられると、そのドナーローラセグメントと
磁気ブラシロール７７の間に確立された静電界は、トナ
ー粒子を前者から後者へ移転させることになる。同様に
、ドナーローラセグメントと粒子搬送機構（図２及び図
３）の間に印加された電気的ＤＣバイアス８８は、トナ
ーをドナーローラ７４の表面に付着させることになる静
電界をそれらの間に確立する。

【００３１】多数の電流流量センサ８５（１つだけが示
されている）は、局所的なトナー濃度をモニターするた
めに磁気ブラシ７７に隣接して位置決めされる。センサ
の電流流量がしきい値に達した結果として生じる出力信
号は、特定のセンサに隣接した現像剤の状態に応じて、
８６ａから８６ｅのスイッチの作動と８４ａから８４ｅ
のバイアスの大きさとを制御するために利用される。認
識できるように、センサで測定された電流は、ドナーロ
ーラセグメントのバイアスを変化させるためにも使用さ
れ得る。センサによって生じた信号は、１本だけが示さ
れているライン８７に沿って出力される。

【００３２】図２を特に注目すると、トナー粒子搬送管
４４が、より詳細に観察され得る。そこに示されている
ように、粒子搬送機構４４は、離間したトナー容器４０
を現像器３８のハウジング８０のチャンバ７８に接続さ
せる。離間容器４０のチャンバ８４内に貯蔵されたトナ
ー粒子は、粒子搬送管４４によって矢印９０の方向にお
いてハウジング８０のチャンバ７８へ前進させられる。 粒子搬送管４４は、好ましくは管状の形態であって、チ
ャンバ８４内に入口領域を有しチャンバ７８内に出口領
域を有するようにした、伸長したダクト９２内に配設さ
れる。粒子搬送管４４は回転して、ダクト９２内のトナ
ー粒子を流動化させる。粒子搬送管４４は、粒子を流動
化させ撹拌し長手方向に運動させるように準備される。 トナー粒子は、チャンバ７８とチャンバ８４の間の圧力
差によって矢印９０の方向に移動する。当該分野におけ
る熟練者は、チャンバ７８内のトナーの高さがチャンバ
８４のものよりも低い限り、流動化された粒子を移動さ
せるために重力が利用されることを認識するであろう。 このようにして、流動化され撹拌されたトナー粒子は、
離間容器４０のチャンバ８４内のダクト９２の入口領域
からハウジング８０のチャンバ７８内の出口領域へ移動
する。従って、離間容器４０から現像器３８のハウジン
グ８０へのトナー粒子の連続的な供給が準備されるので
ある。伸長した部材４４は、送出しローラ７４に沿って
或いはその下に延在し、トナー粒子のローラ７４への付
着を容易にする。

【００３３】本発明は画像現像の合間に消耗したトナー
の量に応じて磁気ブラシから消費されてしまったトナー
の補充に関連して開示されてきたが、本発明は、使用さ
れるコピー用紙のサイズに応じてその外部領域における
磁気ブラシへのトナーの付着を防止するためにも利用さ
れる。言い換えれば、より長いコピー用紙が使用される
とき、磁気ブラシは、より大きな長さに渡って現像剤物
質を必要とする。これに対して、より短い用紙が使用さ
れるとき、ブラシの長手方向の軸の或る長さに関しては
、現像剤が必要とされない。後者の場合、磁気ブラシの
これらの部分に対向したドナーローラセグメントにおけ
るバイアスが、チャンバへのトナーの補充を防止するた
めに印加されるのである。本発明のこの特徴は、機械制
御パネルにおけるユーザー・インターフェースを介して
、或いは用紙トレーに付属した適切なスイッチによって
実行に移され得ることになる。

【００３４】認識されるであろうように、感光体ドラム
がベルト１０の代わりに採用されても構わない。更に、
現像ハウジング８０はベルト１０の下に位置決めされて
示されているが、それは他の位置を占めても構わない。 例えば、感光体ドラムと組合せて使用されるとき、それ
は３時の位置を占めることが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の現像装置を組み込んでいる電子写真式
印刷機を示す概略的な立面図である。

【図２】離間したトナー容器からドナーロールへトナー
粒子を移動させる搬送機構を示す一部断面の立面図であ
る。

【図３】図１の印刷機において使用された現像装置を示
す概略的な立面図である。

【符号の説明】

１０　　ベルト １２　　光導電面 １４　　導電基板 １８，２０，２２，２４　　ローラ ２６　　モータ ３０　　原稿 ３２　　プラテン ３４　　ランプ ３６　　レンズ ３８　　磁気ブラシ現像システム（現像器）４０　　ト
ナー容器 ４４　　粒子搬送機構（穴開き管） ４５　　開口 ４６　　支持部材 ４８　　給紙装置 ５０　　供給ロール ５２　　スタック ５４　　シュート ５６　　コロナ放電発生装置 ６０　　コンベヤ ６２　　定着器組立体 ６４　　加熱定着ローラ ６６　　バックアップローラ ６８　　シュート ７０　　キャッチ・トレー ７２　　ブラシ ７４　　トナー送出しローラ構造 ７７　　磁気ブラシロール ７８　　チャンバ ８０　　ハウジング ８２　　セグメント ８４　　チャンバ ８６ａ〜８６ｅ　　スイッチ ８７　　ライン ９２　　ダクト

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　次のものを含む、静電潜像を画像受容
   面の上で可視化するための現像装置：トナーの供給源；
   前記トナー供給源から離間して支持される現像器部材；
   当該磁気ブラシに付着するようにトナーを前記供給源か
   ら搬送する手段；前記トナー供給源から搬送された前記
   トナーの運動通路において前記現像器部材に隣接して支
   持されるトナー供給ロール構造；そして現像の休止期に
   、トナーが消耗してしまった領域においてのみ前記ドナ
   ーロール構造から前記現像器部材へのトナーの移転を実
   施する手段。
2. 【請求項２】　　静電潜像を画像受容面の上で可視化す
   る方法において、次のことを含む装置：トナーの供給源
   を準備すること；現像器部材を前記トナー供給源から離
   間して支持すること；前記現像器部材に付着するように
   トナーを前記供給源から搬送すること；前記トナー供給
   源から搬送された前記トナーの運動通路において前記現
   像器部材に隣接してドナーロール構造を位置決めするこ
   と；そして現像の間にトナーが消耗してしまった領域に
   おいてのみ前記ドナーロール構造から前記現像器部材へ
   のトナーの移転を実施すること。