JPH05134528A - 現像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】光導電部材上に記録されている静電潜像をトナ
ーで現像する装置提供する。 【構成】流動化したトナーが現像剤ハウジング４４の一
端部から他端部へ搬送される。トナームーバとドナーロ
ーラ４０との間に電気バイアスがかけられて、トナーを
ドナーローラ４０へ引き付けることができるようになっ
ている。ドナーローラ４０と接触するように弾性的に付
勢された回転ロッドが、ドナーローラ４０上のトナーを
帯電させると共に計量する。光導電部材とドナーローラ
４０との間の現像域内にある電気バイアスワイヤ４２
が、トナーをドナーローラ４０から離脱させることによ
って、現像域にトナー粉雲が形成される。トナー粉雲か
ら離脱したトナーが、潜像を現像する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】本発明は、概略的には電子写真印刷装置に
関し、さらに詳しくは単成分現像装置に関するものであ
る。

【０００２】米国特許第４，８３３，５０４号明細書及
び第４，８６８，６１１号明細書は、複数の現像剤ロー
ラを含む無掃気形現像剤ユニットを設けた単パスハイラ
イトカラープリンタを開示している。現像剤ローラは、
凹凸表面を備えた回転式非磁性シリンダまたはシェル
と、固定磁石とを有している。

【０００３】米国特許第４，８６８，６００号明細書
は、ドナーローラからのトナーの離脱及び制御されたト
ナー粉雲の発生を交流電気バイアスをかけた電極ワイヤ
によって行う無掃気形現像装置を開示している。

【０００４】米国特許第４，８７６，５７５号明細書
は、回転式計量及び帯電ロッドを設けてトナー計量及び
帯電域を形成し、それをトナーが通過することによって
トナー粒子の計量及び帯電を同時に行うことができるよ
うにしたドナーローラを開示している。ロッドは、追従
ブレードに取り付けられた分散形ベアリングによって支
持されている。ロッドに押し付けられているトナー洗浄
ブレードがトナーシールとして機能する。ロッドに電気
バイアスがかけられている。

【０００５】米国特許第４，９９０，９５８号明細書
は、ドナーローラからのトナーの離脱及び制御されたト
ナー粉雲の発生を交流電気バイアスをかけた電極ワイヤ
によって行う無掃気形現像装置を開示している。電気バ
イアスをかけたトナームーバと摩擦接触した状態に支持
されている再装荷部材によって、ドナーローラにトナー
が再装荷される。トナームーバによって、トナーが遠隔
トナー源からトナーローラの対向領域へ搬送される。

【０００６】本発明の特徴によれば、表面上に記録され
ている潜像を現像するための装置が提供されている。本
装置は、着色粒子源を貯蔵する室を形成しているハウジ
ングを有している。ハウジングの室内に配置された手段
が、着色粒子を流動化する。表面から離して配置されて
いるドナー部材が、表面に近接した現像域へ着色粒子を
搬送する。流動化手段とドナー部材との間に電気バイヤ
スをかけて、流動着色粒子をドナー部材へ引き付けるこ
とができるようにする手段が設けられている。電極部材
が、現像域内の表面と前記ドナー部材との間に配置され
ている。電極部材に電気バイアスをかけてドナー部材か
ら着色粒子を離脱させることによって、現像域に着色粒
子雲が形成される。着色粒子雲から離脱した着色粒子が
潜像を現像する。

【０００７】図１は、本発明の特徴を備えた現像装置を
組み込んだ電子写真印刷装置の概略立面図である。

【０００８】図２は、図１の印刷装置に使用されている
現像装置を一部断面図で示す立面図である。

【０００９】図３は、図２の現像装置の概略側面図であ
る。

【００１０】図１は、本発明の現像装置を組み込んだ電
子写真印刷装置の一例を示している。電子写真印刷装置
は、導電性基材１４の上に光導電表面１２を付着させて
なるベルト１０を用いている。好ましくは、光導電表面
１２はセレン合金で形成する。好ましくは、導電性基材
１４はアルミニウム合金で形成して電気的に接地する。
その他の適当な光導電ベルトを用いることもできること
は、当業者には明らかであろう。ベルト１０は矢印１６
の方向へ移動して、光導電表面１２の連続部分がその移
動経路の周囲に配置された様々な処理ステーションを順
次通過できるようにする。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２
２に掛けられている。駆動ローラ２２は、ベルト１０に
係合した状態で回転可能に取り付けられている。モータ
２４がローラ２２を回転させることによって、ベルト１
０が矢印１６の方向へ前進する。ローラ２２は、駆動ベ
ルト等の適当な手段でモータ２４に連結している。ベル
ト１０は、所望のばね力でテンションローラ２０をベル
ト１０に弾性的に付勢する１対のばね（図示せず）によ
って所定張力に維持されている。ストリッピングローラ
１８及びテンションローラ２０は回転自在に取り付けら
れている。

【００１１】最初に、ベルト１０の一部分は帯電ステー
ションＡを通過する。帯電ステーションＡでは、コロナ
発生装置２６が光導電表面１２を比較的高くほぼ均一の
電位に帯電する。高電圧電源２８がコロナ発生装置２６
に接続されている。電源２８の励起によって、コロナ発
生装置２６がベルト１０の光導電表面１２を帯電させ
る。ベルト１０の光導電表面１２が帯電した後、その帯
電部分は露光ステーションＢへ進む。

【００１２】露光ステーションＢでは、原稿文書３０が
表を下にして透明プラテン３２上に載置されている。ラ
ンプ３４が光線を原稿文書３０に照射する。原稿文書３
０で反射した光線は、その光像を形成するレンズ３６を
通過する。レンズ３６は、光像を光導電表面１２の帯電
部分上に焦点を合わせて結像することによって、その上
の電荷を選択的に消散させる。これによって、原稿文書
３０内に含まれている情報領域に相当する静電潜像が光
導電表面１２上に記録される。

【００１３】静電潜像が光導電表面１２上に記録された
後、ベルト１０は静電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では、現像剤ユニット３８が、
光導電表面１２上に記録されている潜像を現像する。好
ましくは、現像剤ユニット３８には、ドナーローラ４０
と電極ワイヤ４２とが設けられている。電極ワイヤ４２
にはドナーローラ４０に対して電気バイアスをかけてそ
れからトナーを離脱させることによって、ドナーローラ
と光導電表面との間のギャップにトナー粉雲を形成す
る。潜像がトナー粉雲からトナー粒子を引き付けること
によって、その上にトナー粉像が形成される。ドナーロ
ーラ４０は、少なくとも一部分が現像剤ハウジング４４
の室内に入るようにして取り付けられている。現像剤ハ
ウジング４４の室内には現像剤源が貯蔵されている。現
像剤は、トナー粒子である単成分現像剤である。ハウジ
ング４４の室内に配置されたトナームーバが、トナーを
現像剤ハウジング４４の一端部からその他端部へ搬送す
る。トナーが現像剤ハウジング内を移動する時、トナー
はトナームーバからドナーローラへ引き付けられる。ト
ナー粒子がトナームーバからドナーローラへ引き付けら
れるように、トナームーバにはドナーローラに対して電
気バイアスがかけられている。現像剤ユニット３８につ
いては、図２及び３を参照しながら詳細に後述する。

【００１４】さらに図１を参照しながら説明すると、静
電潜像が現像された後、ベルト１０はトナー粉像を転写
ステーションＤへ進める。コピー用紙４８が用紙送り装
置５０によって転写ステーションＤへ進められる。好ま
しくは、用紙送り装置５０には、用紙束５４の最上位置
にある用紙に接触している送りローラ５２が設けられて
いる。送りローラ５２が回転することによって、最上位
置にある用紙が用紙束５４からシュート５６へ送り込ま
れる。シュート５６が、前進中のコピー用紙を一定の時
間間隔で逐次ベルト１０の光導電表面１２と接触するよ
うに送ることによって、その上に現像されているトナー
粉像を転写ステーションＤで前進中のコピー用紙と接触
させることができる。転写ステーションＤにはコロナ発
生装置５８が設けられており、これは用紙４８の裏面に
イオンを噴射する。これによって、トナー粉像が光導電
表面１２から用紙４８へ引き付けられる。転写後、用紙
４８は矢印６０の方向へコンベヤ（図示せず）上に移さ
れ、コンベヤは用紙４８を定着ステーションＥへ送る。

【００１５】定着ステーションＥには定着アセンブリ６
２が設けられており、これは転写粉像を用紙４８に永久
的に付着させる。定着アセンブリ６２には加熱定着ロー
ラ６４とバックアップローラ６６とが設けられている。
用紙４８は、トナー粉像が定着ローラ６４に接触するよ
うにして定着ローラ６４とバックアップローラ６６との
間を通過する。このようにして、トナー粉像は用紙４８
に永久的に付着する。定着後、用紙４８はシュート７０
を通って受けトレー７２へ送られ、その後でオペレータ
が印刷装置から取り出すことができる。

【００１６】コピー用紙がベルト１０の光導電表面１２
から離れた後、光導電表面１２に付着している残留粒子
がクリーニングステーションＦでそれから取り除かれ
る。クリーニングステーションＦには、光導電表面１２
と接触した状態で回転可能に取り付けられた繊維ブラシ
７４が設けられている。粒子は、光導電表面１２に接触
した状態でブラシ７２が回転することによって光導電表
面１２から除去される。クリーニングの後、放電ランプ
（図示せず）が光導電表面１２に光を照射して、次の連
続結像サイクルのための帯電に先だってそれに残ってい
る残留電荷を消散させる。

【００１７】次に図２及び３を参照しながら、現像剤ユ
ニット３８を詳細に説明する。図示のように、現像剤ユ
ニット３８には、現像剤源を貯蔵するための室７６を形
成しているハウジング４４が設けられている。ドナーロ
ーラ４０と、電極ワイヤ４２と、トナームーバ４６とが
ハウジング４４の室７６内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「順」また
は「逆」方向のいずれの方向に回転させることもでき
る。図２では、ドナーローラ４０は矢印６８の方向、す
なわち逆方向に回転するように示されている。同様に、
トナームーバ４６は、ベルト１０の移動方向に対して
「順」または「逆」方向のいずれの方向に回転させるこ
ともできる。図２では、トナームーバ４６は矢印９２の
方向、すなわち逆方向に回転するように示されている。
帯電ロッド７８がドナーローラ４０と係合するように弾
性的に付勢されている。帯電ロッド７８は矢印８０の方
向へ回転する。直流電圧電源が帯電ロッドにドナーロー
ラに対する電気バイアスをかけている。板ばね８２が帯
電ロッド７８を支持している。板ばね８２は、ハウジン
グ４４の室７６内において回転可能に支持された帯電ロ
ッド７８の自由端部に取り付けられている。他の適当な
バネを使用して帯電ロッド７８を支持し、それをドナー
ローラ４０と接触するように弾性的に付勢することがで
きることは、当業者には明らかであろう。板ばね８２
は、板金で形成されることが好ましい。帯電ロッド７８
は、ドナーローラ４０に付着しているトナー粒子を帯電
させて、ドナーローラ４０上のトナー粒子の層の厚みを
調整する。好ましくは、帯電ロッド７８は、アルミニウ
ムを約０．０１３ｍｍ厚さのニッケル層で被覆して形成
される。好ましくは、ドナーローラ４０は、アルミニウ
ムをポリテトラフルオロエチレンをベースにした樹脂の
約０．０５ｍｍ厚さの層で被覆して形成される。デュポ
ン(DuPont)社の商標であるテフロン(Teflon)−Ｓが適当
な樹脂の一例である。この被膜には、その表面に付着し
ているトナー粒子の帯電を助長する働きがある。

【００１８】現像剤ユニット３８は、ベルト１０とドナ
ーローラ４０との間の空間内に配置された電極ワイヤ４
２も有している。図面では、１対の電極ワイヤがドナー
ローラの長手方向軸線にほぼ平行方向に設けられてい
る。電極ワイヤは、１つまたは複数の細い（すなわち直
径が５０〜１００μの）金属、例えばタングステンのワ
イヤで形成され、ドナーローラ上のトナーの厚さだけド
ナーローラから自動的に離隔されている。

【００１９】図２に示されているように、交流電圧電源
８４によって交流電気バイアスが電極ワイヤにかけられ
ている。この印加交流によって、ワイヤとドナーローラ
との間に交流静電界が形成され、これによってトナーが
ドナーローラの表面から離脱してワイヤの周囲にトナー
雲を形成し、その雲はベルト１０にほとんど接触しない
高さになっている。交流電圧の大きさは比較的小さく、
約３ｋＨｚ〜約２０ｋＨｚの周波数範囲でのピーク値が
２００〜６００ボルト程度である。ドナーローラ４０に
約３００ボルトを印加する直流バイアス電源８６によっ
て、ワイヤの周囲の雲から離脱したトナー粒子を光導電
表面１２上に記録されている潜像へ引き付けるための静
電界がベルト１０の光導電表面１２とドナーローラ４０
との間に形成される。電極ワイヤとドナーローラとの間
の間隔を最大約０．０２５ｍｍにすることによって、２
００〜６００ボルトの印加交流電圧で空気破壊を生じる
ことなく比較的大きい静電界を発生することができる。
電極ワイヤまたはドナーローラのいずれかに誘電被膜を
設けることによって、印加交流電圧の短絡を防止するこ
とができる。トナームーバ４６に約５００〜１０００ボ
ルトを印加する直流バイアス電源８８によって、トナー
ムーバ４６とドナーローラ４０との間に静電界が形成さ
れるため、その静電界によってトナー粒子が磁気ローラ
からドナーローラへ引き付けられる。トナームーバ４６
はトナー粒子を流動化する。流動化したトナー粒子は、
重力の作用で自身の高さを定めようとする。新しいトナ
ー粒子がハウジング４４の一端部に配置された容器９０
（図３）から室７６の一端部へ送り込まれているので、
その端部に追加されていく新しいトナー粒子によって流
動トナー粒子に加えられる力が、流動トナー粒子をハウ
ジング４４のその端部から他端部へ移動させる。トナー
ムーバ４６は、室７６内においてハウジング４４の円弧
部分９４に近接した位置に配置されている細長部材であ
る。円弧部分９４は、細長部材４６に近接して、その一
部分を包囲している。円弧部分９４と細長部材４６の一
部分との間には比較的小さいギャップすなわち隙間があ
る。新しいトナー粒子は容器９０から室７６の一端部へ
送り込まれる。ドナーローラの端部へのトナーの装荷を
減少するため、細長部材４６はドナーローラよりも短く
なっている。これによって、端部シールに加えられるト
ナーのヘッド圧力が軽減される。トナーの端部供給を用
いた設計であるため、細長部材は非供給側端部だけがド
ナーローラよりも短くなっている。ドナーローラの端部
へのトナーの装荷を減少または避けるため、ドナーロー
ラにはその表面と摩擦接触しているトナー落としパッド
が設けられている。細長部材４６が矢印９２の方向へ回
転すると、トナー粒子が流動化する。モータ（図示せ
ず）が細長部材４６を毎分約２００〜６００回転の角速
度で、好ましくは毎分４００回転で回転させる。室７６
に追加されていく新しい粒子によって流動トナー粒子に
加えられる力が、流動トナー粒子を室内の新しいトナー
粒子が送り込まれる端部から他端部へ前進させる。移動
中の流動トナー粒子がドナーローラ４０に引き付けられ
る。細長部材４６は、アルミニウム等の導電材で形成さ
れる。電圧電源８８が細長部材４６に電気接続してい
る。細長部材４４はドナーローラ４０から離設され、そ
の間にギャップが形成されている。このギャップは好ま
しくは約１．０ｍｍである。ドナーローラ４０は矢印６
８の方向へ回転して、それに引き付けられたトナー粒子
をベルト１０の光導電表面１２上に記録されている静電
潜像と接触する位置へ移動させる。ドナーローラ４０が
矢印６８の方向へ回転する時、帯電ロッド７８がドナー
ローラ４０に接触するように弾性的に付勢されている。
帯電ロッド７８は、約２５グラム／センチメートル〜約
１００グラム／センチメートルの公称ニップ力でドナー
ローラ４０に接触した状態に維持されている。ドナーロ
ーラ４０に付着したトナー粒子層は最高４０マイクロク
ーロン／グラムまで帯電され、それに付着したトナーの
質量は、ローラ表面１平方センチメートル当たり約０．
１ミリグラム〜約２ミリグラムである。このように、細
長部材４６がこれらのトナー粒子を連続的に流動化する
ことがわかる。これらの流動トナー粒子は、細長部材４
６からドナーローラ４０へ引き付けられる。ドナーロー
ラ４０は、これらのトナー粒子を矢印６８の方向へ搬送
する。ドナーローラ４０に付着しているトナー粒子の実
効電荷は、細長部材４６の電源からの静電選択によるも
のであり、光導電表面１２上に記録されている静電潜像
に接触する位置へ進む前に帯電ロッド７８によってさら
なる帯電が行われる。これらのトナー粒子が静電潜像に
引き付けられることによって、ベルト１０の光導電表面
１２上にトナー粉像が形成される。

【００２０】図２に示されているように、細長部材４６
は、開口すなわち孔の列を等間隔に４列設けた中空ロッ
ドすなわち管を有している。各孔列は、ロッドの円周上
に約９０゜の間隔で設けられている。各列の各孔は隣接
の孔から離設されている。孔は互いに等間隔に設けられ
ている。このようにして、管が回転すると、トナー粒子
が管の中心から様々な孔を通って流出することによって
流動化される。流動トナー粒子は、トナー貯蔵容器９０
（図３）から室内へ送り込まれてくる新しいトナー粒子
のヘッドによって加えられる背圧によって現像剤ハウジ
ングの室の一端部から他端部へ前進する。あるいは、細
長部材４６は、ロッド上に円筒部材を取り付けて構成す
ることもできる。円筒部材には、複数ののこぎり歯形の
パドルを互いに間隔を置いて外向きに設ける。細長部材
４６が回転すると、パドルがトナー粒子を撹拌して流動
化する。トナー粒子は、のこぎり歯形のパドルの先端か
ら振り飛ばされて流動化する。トナー容器９０（図３）
から送り込まれてくる新しいトナー粒子によって流動ト
ナー粒子に加えられる圧力または力が、流動トナー粒子
をハウジング４４（図２）の室７６（図２）の一端部か
ら他端部へ前進させる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の特徴を備えた現像装置を組み込んだ
電子写真印刷装置の概略立面図である。

【図２】 図１の印刷装置に使用されている現像装置を
一部断面図で示す立面図である。

【図３】 図２の現像装置の概略側面図である。

【符号の説明】

４０ ドナーローラ、４２ 電極ワイヤ、４４ 現像剤
ハウジング、４６ トナームーバ、８４ 交流電源、８
６，８８ 直流電源

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ダン・エイ・ヘイズ アメリカ合衆国 ニユーヨーク州 14450 フエアポート メイスンロード 297 (72)発明者 レイモンド・ダブリユー・ストーバー アメリカ合衆国 ニユーヨーク州 14580 ウエブスター ベンデイングバウドライ ブ 566 (72)発明者 ウイリアム・エイチ・ウエイマン アメリカ合衆国 ニユーヨーク州 14519 オンタリオ レーンロード 1945

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】着色粒子源を貯蔵する室を形成しているハ
   ウジング；前記ハウジングの室内に配置されて、着色粒
   子を流動化する手段；表面から離して配置されて、表面
   に近接した現像域へ着色粒子を搬送するドナー部材；前
   記流動化手段と前記ドナー部材との間に電気バイヤスを
   かけて、流動着色粒を前記ドナー部材へ引き付けること
   ができるようにする手段；および現像域内の表面と前記
   ドナー部材との間に配置された電極部材を含み、前記電
   極部材に電気バイアスをかけて前記ドナー部材から着色
   粒子を離脱させることによって、現像域に着色粒子雲を
   形成し、着色粒子雲から離脱した着色粒子が潜像を現像
   するようにした、表面上に記録されている潜像を現像す
   るための装置。
2. 【請求項２】 さらに、前記ハウジングの室内へ追加の
   着色粒子を送り込む手段を有しており、室内へ送り込ま
   れる着色粒子が流動着色粒子に加える圧力によって、流
   動着色粒子が前記ハウジングの一端部からその他端部へ
   移動するようにした請求項１の装置。
3. 【請求項３】 さらに、前記ドナー部材によって潜像と
   接触する位置へ進められる着色粒子を帯電させる手段を
   有している請求項２の装置。
4. 【請求項４】 前記帯電手段は、ドナー部材によって潜
   像の位置へ進められる着色粒子の量を計量するものであ
   る請求項３の装置。
5. 【請求項５】 前記ドナー部材はローラを含む請求項４
   の装置。
6. 【請求項６】 前記帯電手段が次のものを含む請求項
   ５記載の装置：回転ロッド；前記ロッドを前記ドナー部
   材に近接した位置へ弾性的に付勢する手段。
7. 【請求項７】 前記流動化手段は、前記現像域内におい
   て前記ハウジングの室の内部に配置されて回転可能に取
   り付けられている細長部材を含む請求項５の装置。
8. 【請求項８】 前記細長部材は、それぞれ複数の孔から
   なる列を複数列設けた中空ロッドを含む請求項７の装
   置。
9. 【請求項９】 前記電極部材は複数の小径のワイヤを含
   む請求項５の装置。
10. 【請求項１０】 前記電極部材は、前記電極ワイヤに電
    気バイアスをかける手段を含む請求項９の装置。