JPH05210289A - 二重交流／二重周波数形のぬぐい作用のない現像 - Google Patents

二重交流／二重周波数形のぬぐい作用のない現像

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JPH05210289A
JPH05210289A JP4199794A JP19979492A JPH05210289A JP H05210289 A JPH05210289 A JP H05210289A JP 4199794 A JP4199794 A JP 4199794A JP 19979492 A JP19979492 A JP 19979492A JP H05210289 A JPH05210289 A JP H05210289A
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ダン・エイ・ヘイズ
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Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】ハイライトカラー像形成に使用されるぬぐい作
用（scraping force）のない、相互作用しない現像装置
を提供する。 【構成】現像装置においてワイヤ４８及びドナー４２間
と、ドナー及び受像体間とに印加する交流電圧に二重周
波数を用いることによって、線現像を低下させることな
く隙間寛容度を大きくすることができる。二重周波数と
は、ワイヤ電極４８にある周波数の交流電圧を印加し、
同時にドナー構造体４２に別の周波数の交流を印加する
ことを意味しており、トナー雲を像形成表面に対して適
切に位置決めすることができる。比較的低い周波数、例
えば２〜５ｋＨｚの交流がドナー４２と像形成表面１０
との間に印加される。ドナーローラに比較的低い周波数
の交流を印加することによって、現像隙間（すなわち電
極ワイヤから像表面までの隙間）寛容度が高まるため、
大きい隙間がドナーローラ４２の振れ等の製造及び装置
セットアップ公差を許容することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】本発明は、多色の乾燥トナーすなわち現像
剤を用いて静電潜像を可視化すること、特に相互作用を
生じない現像装置に関するものである。
【０００２】本発明は、電子写真分野または印刷分野に
利用できる。従来の電子写真法を実施するには、最初に
感光体を均一に帯電させることによって電子写真表面上
に静電潜像を形成するのが一般的な手順である。感光体
は電荷保持表面を有している。原稿像に対応した活性化
照射パターンに従って電荷を選択的に消散させる。電荷
の選択的消散によって、照射されなかった領域に対応し
た潜像電荷パターンが像形成表面上に残る。
【０００３】この電荷パターンは、それをトナーで現像
することによって可視化される。トナーは一般的に、静
電吸着によって電荷パターンに付着する着色粉である。
【０００４】現像された像は、次に像形成表面に定着さ
れるか、または普通紙等の支持基材に転写されてから、
適当な定着法によってそれに定着される。
【０００５】３レベルハイライトカラー電子写真法の概
念は、ガンドラッシュ(Gundlach)に発行された米国特許
第４，０７８，９２９号に記載されている。ガンドラッ
シュ特許は、１パスハイライトカラー像形成を達成する
手段として３レベル電子写真法を使用することを教示し
ている。その特許に開示されているように、電荷パター
ンは第１及び第２色のトナー粒子で現像される。一方の
色のトナー粒子は正に帯電させ、他方の色のトナー粒子
は負に帯電させている。一実施例では、トナー粒子は摩
擦電気的に相対的正及び相対的負のキャリア粒の混合物
を有する現像剤で供給される。それらのキャリア粒は、
それぞれ相対的負及び相対的正のトナー粒子を支持して
いる。一般的にそのような現像剤は、電荷パターンを支
持している像形成表面を横切るように流れ落ちることに
よって電荷パターンに供給される。別の実施例では、１
対の磁気ブラシによってトナー粒子が電荷パターンに与
えられる。各ブラシは１つの色で１つの電荷のトナーを
供給する。さらに別の実施例では、現像装置にほぼ背景
電圧のバイアスがかけられる。そのようなバイアスによ
って色が鮮やかに現像された像を得ることができる。
【０００６】ガンドラッシュ(Gundlach)によって教示さ
れているハイライトカラー電子写真法では、電荷保持表
面すなわち感光体上の電子写真コントラストが、従来の
電子写真法のように２レベルではなく、３レベルに分割
される。感光体は一般的に９００ボルトの電荷が与えら
れる。それが像の形状に露光されるので、帯電像領域に
相当する一方の像（続いて帯電領域現像、すなわちＣＡ
Ｄで現像される）は、全感光体電位（Ｖcad またはＶ
ddp ）のままである。他方の像は露光されて、それの残
留電位、すなわちＶdad またはＶc （一般的に１００ボ
ルト）まで放電され、これは次に放電領域現像（ＤＡ
Ｄ）で現像される放電領域像に相当しており、背景領域
は、感光体電位をＶcad 電位とＶdad 電位の中間の電位
（一般的に５００ボルト）まで低下させるように露光さ
れ、Ｖwhite またはＶw と呼ばれる。ＣＡＤ現像装置に
は一般的に、Ｖwhite よりもＶcad に約１００ボルト近
いバイアス（約６００ボルト）がかけられており、ＤＡ
Ｄ現像装置には、Ｖwhite よりもＶdad に約１００ボル
ト近いバイアス（約４００ボルト）がかけられている。
【０００７】３レベルハイライトカラー電子写真法等の
印刷装置の概念を実行するには、先にトナーが付着して
いる像をぬぐい取らない、すなわちそれと相互作用しな
い現像装置が必要である。従来形磁気ブラシ現像やジャ
ンピング単成分現像等の市販の現像装置は受像体と相互
作用するので、先にトナーが付着している像が次の現像
でぬぐわれる。現在市販されている現像装置は像支持部
材と強く相互作用するので、ぬぐい作用のない、すなわ
ち相互作用しない現像装置が必要である。
【０００８】上記問題を回避するため、第２ハウジング
内の磁気ブラシの磁気特性を変更する技法が知られてい
る。例えば、１９８２年１月５日付けでマツモトらに許
可された米国特許第４，３０８，８２１号には、最初に
現像された像が次の現像処理中に乱されたり破壊されな
いと言う２つの磁気ブラシを用いて２色の像を現像する
電子写真現像方法及び装置が開示されている。これは、
内部に磁石を配置した第２非磁性スリーブの磁束密度を
第１磁気スリーブの磁束密度よりも小さく設定すること
によって、または第２非磁性スリーブと静電潜像支持部
材の表面との間の距離を調節することによって、第２磁
気ブラシが第１磁気ブラシよりも軽く静電潜像支持部材
の表面と接触し、第２磁気ブラシのトナーぬぐい力(ton
er scraping force)が第１磁気ブラシの力よりも小さく
なるからである。さらに、トナーにそれぞれ異なった量
の電荷を加えることによって、高品質の２色カラー像を
形成することができる。
【０００９】米国特許第３，４５７，９００号は、ブラ
シと静電像支持表面との間に形成された空洞部へ現像剤
を放出速度よりも速く供給することによって、像にトナ
ーを付着させることができる現像剤のロールバックを形
成する単一の磁気ブラシを用いることを開示している。
ブラシの供給部分に強力磁石を配置し、ブラシの放出部
分に弱い磁石を配置することによって、磁気ブラシを放
出速度よりも速く供給することができる。
【００１０】米国特許第３，９００，００１号は、従来
形電子写真像の現像に用いた静電写真現像装置を開示し
ている。現像剤は、静電荷パターンに合わせて現像剤支
持表面に付着するが、現像剤は磁気ブラシの形状を保持
しながら現像剤供給源から現像ゾーンへ搬送された後、
現像ゾーンから磁気的に拘束されないで現像剤支持表面
と接触する位置へ搬送される。
【００１１】１９８４年１２月４日付けでイタヤらに許
可された米国特許第４，４８６，０８９号に開示されて
いる電子写真複写機または静電記録装置用の磁気ブラシ
現像装置は、複数の磁気片を磁極が交互するように配置
したスリーブを設けている。各磁気片は、２つ以上の磁
気ピークを発生する形状をしている。スリーブと磁石は
対向方向に回転する。その結果、軟質現像体が得られ、
濃度の不均一及び像のはがれが防止されると言ってい
る。
【００１２】１８９８年５月２３日付けでパーカー(Par
ker)らに許可された米国特許第４，８３３，５０４号
は、それぞれに複数の磁気ローラを対応させた複数の現
像剤ハウジングを有する磁気ブラシ現像装置を開示して
いる。第２現像剤ハウジング内に配置された磁気ローラ
は、磁気力場の半径方向成分が電荷保持表面と磁気ロー
ラとの間に磁気のない現像ゾーンを形成するように構成
されている。現像剤は磁気的に拘束されないでそのゾー
ンを通過するので、第１現像剤ハウジングによって現像
された像が受ける外乱を最小限に抑えることができる。
また、現像剤は１つの磁気ローラから次のものへ送られ
る。この装置は、３レベル潜像の半分を現像すると同時
に、すでに現像済みの半分を最小の像外乱状態で第２ハ
ウジングを通過させることができる効果的な手段を提供
している。
【００１３】１９８９年３月７日付けでフレッド．Ｗ．
シュミドリン(Fred W. Schmidlin)に許可された米国特
許第４，８１０，６０４号は、現像済みの第１像をぬぐ
ったり再現像することなくハイライトカラー像を形成す
る印刷装置を開示している。第１像は、従来形（すなわ
ち使用可能全電圧範囲）静電像形成技法に従って形成さ
れる。次の像は、第１像の転写後で定着の前または後に
第１像を支持しているコピー基材上に直接静電印刷によ
って形成される。このように、第４，８１０，６０４号
特許では、第１像を形成した電荷保持表面ではなく、コ
ピー基材に第２像を形成することによって、先に記録さ
れている像との現像剤の相互作用の問題を解決してい
る。
【００１４】１９８４年１０月２３日に発行された米国
特許第４，４７８，５０５号は、浮動トナーの帯電を向
上させる現像装置に関するものである。それに開示され
ている装置は、現像剤粒子を現像剤供給手段からそれと
の間に隙間ができるように配置されている光導電体へ搬
送するコンベアを有している。現像剤粒子を搬送するた
めの現像剤供給通路が、現像剤供給手段と隙間との間に
設けられている。現像剤供給通路は、コンベアとそれか
ら所定間隔をおいて設けられた電極プレートとによって
形成されている。交流電源によって交流電界が現像剤供
給通路に加えられているため、現像剤粒子がコンベアと
電極プレートとの間を往復移動することによって、現像
剤粒子が摩擦によって十分かつ均一に帯電する。第４，
４７８，５０５号特許の図６に示されている実施例で
は、感光層及びドナー部材間の隙間にグリッドが配置さ
れている。
【００１５】１９８６年２月４日付けでホソヤらに発行
された米国特許第４，５６８，９５５号には、像情報に
基づいた可視像が現像剤によって普通紙上に形成される
記録装置が開示されている。記録装置は、普通紙から所
定距離の位置でそれに向き合った、現像剤を支持してい
る現像ローラと、像情報に基づいて普通紙と現像ローラ
との間に電界を発生することによって現像ローラ上の現
像剤を普通紙へ進める記録電極及びそれに接続した信号
源と、現像ローラ上に設けられ、それから一方向へ延出
している、互いに絶縁した複数の電極とを有しており、
交流及び直流電源を電極に接続して、隣接電極間に交流
電界を発生することによって、その隣接電極間にある現
像剤をその間の電気力線に沿って振動させることによっ
て、現像剤を現像ローラから離脱させるようになってい
る。
【００１６】１９８７年３月３１日付けでホサカらに許
可された米国特許第４，６５６，４２７号は、絶縁性の
磁気粒子と絶縁トナー粒子との混合物である現像剤の層
が、磁気ブラシの一部を構成している現像剤スリーブの
表面に支持されている方法及び装置を開示している。現
像しようとする像を支持している潜像支持部材を磁気ブ
ラシに対して移動させる。ブラシは像支持部材から離し
て設けられ、その隙間に交流電界が形成されることによ
って、像及び非像領域へのトナーの転写及び過剰トナー
の戻り転写が行われる。
【００１７】日本公報第６２ー７０８８１号は、電気バ
イアスをかけた複数のグリッドワイヤを磁気ブラシ現像
剤ローラと像形成表面との間に配置したトナー分離手段
を開示している。２成分現像剤を摩擦帯電させて、磁気
ブラシの磁極のＮ極及びＳ極の作用によって磁気キャリ
アをスリーブの外周面から離脱させる。
【００１８】１９８９年９月１９日付けでヘイズ(Hays)
らに許可され、本出願と同一の譲受人に譲渡されている
米国特許第４，８６８，６００号は、現像ニップ内に配
置された自動スペーシング電極構造体によって与えられ
た交流電界によって、トナーがドナーから離脱し、それ
に伴って制御粉雲が発生するようにしたぬぐい作用のな
い現像装置を開示している。電極構造体は、トナー付着
ドナーと受像体との間の隙間内においてトナー付着ドナ
ーに近接配置されており、自動スペーシングは、ドナー
上のトナーによって行われる。そのようなスペーシング
によって、空気破壊の危険を伴わずに比較的大きい静電
界を形成することができる。
【００１９】１９８９年１０月２０日に出願され、本出
願と同一の譲受人に譲渡されている米国特許出願第４２
４，４８２号は、ハイライトカラー像形成に使用される
ぬぐい作用のない現像装置を開示している。２成分現像
剤を支持している磁気ブラシ構造体に近接配置されてい
る交流バイアス電極によって、トナーの制御雲が発生
し、これが相互作用を生じないで静電像を現像する。２
成分現像剤には、キャリア粒及びトナー粒子の混合物が
含まれる。２成分現像剤を磁気的に牽引できるようにす
ることによって、磁気ブラシ構造体の現像ローラまたは
シェルがシェルの内部に配置された固定磁石回りに回転
する従来形磁気ブラシ現像のように、現像剤が現像ゾー
ンへ搬送される。
【００２０】一部のハイライト及び処理カラー電子印刷
の概念は、感光体または感電体上の静電潜像を多重電子
写真現像することに基づいている。これらの印刷装置の
概念は、先にトナーを付着させた像をぬぐったりそれと
相互作用をしない、すなわち現像装置の相互汚染を生じ
ない現像装置構造によって可能となる。磁気ブラシ現像
等の現在市販されている２成分現像装置及びジャンピン
グ等の単成分装置は像支持体と相互作用するので、ぬぐ
い作用のない、すなわち相互作用しない現像装置を確認
する必要がある。この必要性を主張している最近の現像
装置には、交流フリンジ電界によってトナー付着ドナー
ローラからトナーを離脱させることに基づいた粉雲現像
装置が含まれる。交流フリンジ電界は、現像ニップ内に
配置されたワイヤ等の自動スペーシング交流バイアス電
極構造体によって与えられる。この構造は、単成分現像
装置（上記第４，８６８，６００号特許）、及び１９９
１年７月１６日付けでフォルキンス(Folkins) らに許可
されている、２成分磁気ブラシ現像装置によってトナー
付着ドナーに供給される米国特許第５，０３２，８７２
号に記載されているぬぐい作用のない混成装置に組み込
まれている。第５，０３２，８７２号特許に記載されて
いるように、ぬぐい作用のない混成装置は、２成分磁気
ブラシ現像装置を用いて、１つまたは複数のドナーロー
ラにトナーを装荷することができる。
【００２１】米国特許第５，０１０，３６７号は、ハイ
ライトカラー像形成に使用するためのぬぐい作用のな
い、すなわち相互作用しない現像装置を開示している。
線の現像度、及びトナーと受像体との間の相互作用度を
制御するため、現像剤ドナーローラの交流電圧をトナー
雲形成ワイヤ及びドナーローラ間の交流電圧と組み合わ
せることによって、ドナーからトナーを効果的に離脱さ
せて、トナー雲を形成できると共に、先にトナーが付着
している像をぬぐうことなく線及びべた部分を最適に現
像できるように雲の一端部を受像体に近接させることが
できるようにしている。この装置では、ドナーと受像体
との間、及びワイヤとドナーローラとの間に印加される
交流電圧が４〜１０ｋＨｚである。第５，０１０，３６
７号特許では周波数の範囲が特定化されているが、ここ
に挙げられた２つの電圧が同一周波数で印加されている
ことは、ドナー及びワイヤ電圧が同相または位相外れで
あるように特定されていることから明らかである。２つ
の周波数が同じでなければ、位相外れの電圧が使用され
た時、２つの電圧はある時点で同相となるであろう。同
様に、同相の電圧を使用した場合、ある時点で周波数が
同じでなくなり、２つの電圧が位相外れになるであろ
う。言い換えれば、第５，０１０，３６７号特許の２つ
の電圧が異なっていれば、２つの電圧の位相関係が長時
間に渡って維持されないであろう。
【００２２】第５，０１０，３６７号特許では、ドナー
から像形成表面までの隙間が３１８μｍ、すなわちトナ
ー粒子及び電極ワイヤの寸法を考慮に入れると、電極ワ
イヤから像形成表面までが約２５０μｍであった。２５
０μｍは比較的小さい隙間であり、そのような現像装置
の製造及びセットアップに問題を生じることは理解され
るであろう。現在の製造及び装置セットアップ公差を許
容するためには、電極ワイヤを像形成表面から２５０μ
ｍ以上離せるようにすることが望ましい。
【００２３】ワイヤと受像体との間の隙間を増加させる
と、トナー雲を受像体に対して適当な間隔に確保するた
めには、ドナーと受像体との間に比較的低い周波数の交
流電圧を印加することが必要になるであろう。この状況
において第５，０１０，３６７号特許の教示に従えば、
それに対応した低周波数の交流電圧がワイヤ及びドナー
間に印加される。しかし、不均一現像を伴うワイヤの過
剰振動を避けるためには、ワイヤ及びドナー間に比較的
高い周波数の交流を印加しなければならないことがわか
っている。
【００２４】第５，０１０，３６７号特許に開示されて
いる装置では、像品質を低下させないでワイヤを対応の
像形成表面からさらに離して配置できることが望ましい
ことは理解されるであろう。
【００２５】本発明によれば、ぬぐい作用のない現像装
置のワイヤ及びドナー間に二重周波数の交流電圧を印加
することによって、線現像の品質を低下させないで隙間
寛容度を大きくすることができる。二重周波数とは、あ
る周波数の交流電圧をワイヤ電極に印加することによっ
て、ワイヤ振動を最小に押さえることができるようにす
ると同時に、別の周波数の交流をドナー構造体に印加す
ることによって、像形成表面に対してトナー雲を適切に
位置決めできるようにすることを言っている。
【００２６】比較的低周波数の、例えば２〜５ｋＨｚの
交流をドナーと像形成表面との間に印加する。比較的低
周波数の交流をドナーローラに印加することによって、
現像隙間すなわち電極ワイヤから像形成表面までの間隔
寛容度が高まり、ドナーローラの振れ等の製造及び装置
のセットアップ公差を許容する隙間を大きくすることが
できる。高周波数の、例えば５〜１５ｋＨｚの交流を電
極とトナー付着ドナーとの間に印加してトナー雲を発生
させることによって、ワイヤ振動を最小限に抑えて現像
の均一度を相当に向上させることができる。
【００２７】図１ａは３レベル静電潜像を説明する感光
体電位対露光のグラフである。
【００２８】図１ｂは１パスハイライトカラー潜像特性
を示す感光体電位の説明図である。
【００２９】図２は本発明の特徴を備えた印刷装置の概
略説明図である。
【００３０】図３は本発明による現像構造体の破断概略
図である。
【００３１】図４は現像隙間の増加に伴って線の現像幅
が減少することから、線の現像幅が電極ワイヤから像形
成表面までの間隔の関数であることを示すグラフであ
る。
【００３２】図５はワイヤ電極及びドナーに二重周波数
交流電圧を印加することの利点を説明するグラフであ
る。
【００３３】図６は、ドナーと像形成表面との間に交流
が印加されていない時、像形成表面とワイヤ電極との隙
間が２５０、５００及び７５０μｍである場合の、べた
領域の光学濃度を現像電位の関数として示した比較グラ
フである。
【００３４】図７は、ドナーと像形成表面との間に比較
的低周波数の交流が印加されている時、像形成表面とワ
イヤ電極との隙間が２５０、５００及び７５０μｍであ
る場合の、べた領域の光学濃度を現像電位の関数として
示した比較グラフである。
【００３５】次に、３レベルハイライトカラー像形成の
概念の理解を高めるため、図１ａ及び１ｂを参照しなが
ら説明する。図１ａは、３レベル静電潜像を詳細に説明
している。ここで、Ｖ0 は初期電荷レベル、Ｖddp は暗
放電電位（未露光）、Ｖw は白色放電レベル、Ｖc は感
光体残留電位（完全露光）である。
【００３６】静電潜像の現像における色識別は、ハウジ
ング内のトナーの極性すなわち符号によって決まる方向
へ背景電圧Ｖw からオフセットした電圧の電気バイアス
をハウジングに加えることによって、感光体が直列状の
２つの現像ハウジングを通過する時に、すなわち１パス
で行われる。一方のハウジング（説明上第２ハウジング
とする）に摩擦電気特性を備えた黒色トナーを含む現像
剤が収容されていると、図１ｂに示されているように、
そのトナーは、感光体とＶbb（Ｖblack bias）のバイア
スがかけられている現像ローラとの間の静電界によって
潜像の最も電荷が高い帯電（Ｖddp ）領域へ進められ
る。反対に、第１ハウジング内のカラートナーは、その
トナーが感光体と第１ハウジング内においてＶcb（Ｖ
color bias）のバイアスがかけられている現像ローラと
の間に存在している静電界によって潜像の残留電荷Ｖc
の部分へ進められるように、その摩擦電荷が選択されて
いる。
【００３７】図２に示されているように、本発明を利用
できるハイライトカラー印刷装置に用いられる電荷保持
部材は、光導電表面及び導電性基材によって構成され
て、帯電部Ａ、露光部Ｂ、現像部Ｃ、転写部Ｄ及びクリ
ーニング部Ｅを通過移動できるように取り付けられてい
る。ベルト１０は矢印１６の方向へ移動して、その連続
部分がその移動経路の周囲に配置された様々な処理部を
順次通過できるようにする。ベルト１０は複数のローラ
１８、２０及び２２に掛けられており、ローラ１８は駆
動ローラとして使用され、他のものは感光ベルト１０に
適当なテンションを与えるために使用できる。モータ２
３がローラ１８を回転させることによって、ベルト１０
が矢印１６の方向へ前進する。ローラ１８は、ベルト駆
動部等の適当な手段でモータ２３に連結されている。
【００３８】さらに図２を参照しながら説明すると、ベ
ルト１０の連続部分は最初に帯電部Ａを通過する。帯電
部Ａでは、スコロトロン、コロトロンまたはデコロトロ
ン等のコロナ放電装置２４がベルト１０を選択的に高い
均一の正または負電位Ｖ0 に帯電させる。公知のよう
に、適当な制御装置を用いてコロナ放電装置２４を制御
することができる。
【００３９】次に、感光体表面の帯電部分は露光部Ｂへ
進む。露光部Ｂでは、均一に帯電している感光体すなわ
ち電荷保持表面１０がレーザ利用の入力及び／または出
力走査装置２５で露光されて、電荷保持表面が走査装置
からの出力に従って放電する。好ましくは、走査装置は
３レベルレーザラスター出力スキャナ（ＲＯＳ）であ
る。あるいは、ＲＯＳの代わりに従来形電子写真露光装
置を用いることもできる。ＲＯＳ及び装置の他のサブア
センブリの制御を行うため、電子サブシステム（ＥＳ
Ｓ）が設けられている。
【００４０】感光体は、最初は電圧Ｖ0 に帯電するが、
約−９００ボルトのＶddp レベルまで暗減衰する。露光
部Ｂで露光されると、それは像のハイライトカラー（す
なわち黒色以外の色）部分でゼロまたは大地電位に近い
約−１００ボルトのＶc まで放電する。図１ａを参照さ
れたい。感光体はまた、背景（白色）像領域で像通りに
約−５００ボルトのＶw まで放電する。
【００４１】現像部Ｃでは、現像システム３０が、現像
剤を静電潜像と接触する位置へ進める。現像システム３
０には第１及び第２現像装置３２及び３４が設けられて
いる。現像装置３２は、１対の磁気ブラシローラ３６及
び３８を設けたハウジングを有している。ローラは、電
圧レベルがＶc である電荷保持表面上の潜像と接触する
位置へ現像剤４０を進める。現像剤は、例えばカラート
ナーと磁気キャリア粒を含んでいる。現像装置３２に電
気接続された電源４１によって現像剤ハウジングに適当
なバイアスがかけられている。電源４１によって約−４
００ボルトの直流バイアスがローラ３６及び３８にかけ
られている。上記バイアス電圧を印加し、カラートナー
を適当に帯電させることによって、カラートナーでの放
電領域現像（ＤＡＤ）が実施される。
【００４２】第２現像装置３４は、ローラ４２の形状を
したドナー構造体を有している。ドナー構造体４２は、
この場合は黒色トナーを有する単成分現像剤である現像
剤４４を計量／帯電装置４６によってそれに付着させ
て、電極構造体に隣接した領域へ搬送する。トナー計量
及び帯電は、磁気ブラシ現像構造体等の２成分現像シス
テムによっても行われる。ドナー構造体は、電荷保持表
面の移動方向に対して「順」または「逆」方向のいずれ
にも回転できる。ドナーローラ４２はテフロン(TEFLON)
−Ｓ（Ｅ．Ｉ．デュポン(DuPont)・ド・ヌーモア(Nemou
rs) 社の商標）または陽極酸化アルミニウムで被覆する
ことが好ましい。
【００４３】現像装置３４にはさらに、電荷保持表面１
０とドナー構造体４２との間の空間に電極構造体４８が
配置されている。電極構造体は、ドナー構造体４２に近
接配置した１本または複数本の細い（すなわち直径が５
０〜１００μｍ）タングステンワイヤで形成されてい
る。ワイヤとドナーとの間の距離は約２５μすなわちド
ナーローラ上のトナー層の厚さである。このように、ワ
イヤは、ドナー構造体上のトナーの厚さだけ自動的にド
ナー構造体から離されている。これのさらなる詳細な説
明については、１９８９年９月１９日付けでヘイズらに
許可された米国特許第４，８６８，６００号を参照され
たい。
【００４４】図３に示されているように、交流電気バイ
アスが交流電圧源５０によって電極構造体４８にかけら
れている。この印加交流によって、ワイヤとドナー構造
体との間に交流静電界が形成され、これによってトナー
がドナー構造体の表面から離脱してドナー構造体４２と
電荷保持表面との間にトナー雲を形成する。形成された
トナー雲の受像表面に対する近接度は、交流電源５４及
び直流電源５５によってドナーローラ及びワイヤ電極ア
センブリ間に印加され、交流電源を介して接地している
交流／直流バイアス電圧の印加によって制御される。
【００４５】第５，０１０，３６７号特許に開示されて
いる装置では、交流電圧の大きさが比較的低く、約４ｋ
Ｈｚ〜１０ｋＨｚの周波数でのピークが２００〜３００
ボルト程度である。直流バイアス電源５２は、ドナー構
造体４２に対してワイヤ４８に約０〜５０ボルトを加え
る。電極とドナー構造体との間隔が約２５μｍである
時、２００〜３００ボルトの電圧が印加されると、空気
破壊の危険を伴わずに比較的大きい静電界が発生する。
構造体の各々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。発生する電界強
さは８〜１６ボルト／μｍ程度である。
【００４６】前述したように第５，０１０，３６７号特
許のワイヤに約２７０ボルトの交流電圧を印加した時、
電源５４によって約４ｋＨｚ〜１０ｋＨｚの周波数の交
流バイアスがかけられる。同時に、ドナーと受像体との
間に現像電界を形成できるように、電源５５によって約
−６００ボルトの直流バイアスがかけられることによっ
て、帯電領域現像（ＣＡＤ）が実施される。
【００４７】第５，０１０，３６７号特許では、ドナー
から像形成表面までの隙間が３１８μｍ、すなわちトナ
ー粒子及び電極ワイヤの寸法を考慮に入れると、電極ワ
イヤから像形成表面までが約２５０μｍであった。２５
０μｍは比較的小さい隙間であり、そのような現像装置
の製造及びセットアップに問題を生じることは理解され
るであろう。現在の製造及び装置セットアップ公差を許
容するためには、電極ワイヤを像形成表面から２５０μ
ｍ以上離せるようにすることが望ましい。
【００４８】ワイヤと受像体との間の隙間を増加させる
と、トナー雲を受像体に対して適当な間隔に確保するた
めには、ドナーと受像体との間に比較的低い周波数の交
流電圧を印加することが必要になるであろう。この状況
において第５，０１０，３６７号特許の教示に従えば、
それに対応した低周波数の交流電圧がワイヤ及びドナー
間に印加される。しかし、不均一現像を伴うワイヤの過
剰振動を避けるためには、ワイヤ及びドナー間に比較的
高い周波数の交流を印加しなければならないことがわか
っている。
【００４９】第５，０１０，３６７号特許に開示されて
いる装置では、像品質を低下させないでワイヤを対応の
像形成表面からさらに離して配置することが望ましいこ
とは理解されるであろう。
【００５０】第５，０１０，３６７号特許では周波数の
範囲が特定化されているが、ここに挙げられた２つの電
圧が同一周波数で印加されていることは、ドナー及びワ
イヤ電圧が同相または位相外れであるように特定されて
いることから明らかである。２つの周波数が同じでなけ
れば、位相外れの電圧が使用された時、２つの電圧はあ
る時点で同相となるであろう。同様に、同相の電圧を使
用した場合、ある時点で周波数が同じでなくなり、２つ
の電圧が位相外れになるであろう。言い換えれば、第
５，０１０，３６７号特許の２つの電圧が異なっていれ
ば、２つの電圧の位相関係が長時間に渡って維持されな
いであろう。
【００５１】本発明によれば、ぬぐい作用のない現像装
置のワイヤ及びドナーに印加される交流電圧に対して二
重周波数を用いることによって、現像隙間寛容度が得ら
れ、様々な現像隙間において線のぬぐい作用のない現像
を向上させる。トナー雲を発生させるために電極及びト
ナー付着ドナー間に高周波数、例えば５〜１５ｋＨｚの
ＡＣhf５０をかけると、現像の均一度が大幅に増加す
る。比較的低周波数、例えば２〜５ｋＨｚのＡＣlf５５
が、ドナーと像形成表面との間に加えられる。
【００５２】二重周波数の概念をテストするため、処理
速度１２ｃｍ／ｓで作動するブレッドボードの二重交流
周波数のぬぐい作用のない現像装置でコピーを作成し
た。−３５０ボルトのコントラスト電位が得られるよう
に、−４５０ボルトのＶddp 及び−１００ボルトの放電
（背景）電位に感光体を帯電して放電領域現像（ＤＡ
Ｄ）を使用した。ブレッドボードは、図３に示されてい
る構造に類似した形状であった。ドナーローラには、単
成分トナー計量／帯電処理でトナーを付着させたが、２
成分現像装置を用いてトナー層をドナーローラに付着さ
せてもよい。ぬぐい作用のない現像ニップに２つの７３
μｍタングステンワイヤを設けて、トナー付着ドナーロ
ーラに対して自動的に間隔をおいた状態で接触させ、周
波数１０ｋＨｚでピークが３００ボルトの交流電圧ＡＣ
w でバイアスをかけた。ワイヤにかける直流電圧ＤＣw
は０ボルトにセットした。
【００５３】ぬぐい作用のないニップによって形成され
たトナー雲が受像体に十分に接近していない場合、現像
された線の幅が狭くなるので、線像の現像は特に重要で
ある。様々な現像ゾーンワイヤ／受像体隙間において、
ドナー交流電圧ＡＣD の振幅及び周波数の関数として、
幾つかの形式の線像を現像し、紙に転写して定着させ
た。線の幅をツァイス(Zeiss) マイクロ濃度計で測定し
た。
【００５４】図４は、ＡＣd ＝０で、ワイヤ電極に印加
された交流の周波数が１０ｋＨｚである時、幾つかの線
形式の線幅を隙間の関数として示している。背景現像の
域値にセットされたドナーローラ直流バイアスＶd にお
いて線幅を測定した。縦軸方向の目盛りは、入力目標上
での線幅を示している。上側のデータセットは、入力線
幅が４７３μｍでピークコントラスト電位が３３４ボル
トの幅広高濃度線を示している。中間のデータセット
は、入力線幅が４３３μｍでコントラスト電位が２０２
ボルトの幅広低濃度線を示している。下側のデータセッ
トは、入力幅が１１４μｍでピークコントラスト電位が
２２６ボルトの細い高濃度線を示している。線幅はすべ
て、現像隙間の増加に伴って減少している。線が細くな
るのは、特に低入力濃度線（中間データセット）の場合
に著しい。交流だけをワイヤ電極に印加する（ＡＣD ＝
０）時に最良の線現像を得るためには、感光体とワイヤ
との間隔を機械的許容範囲の制約内で可能な限り小さく
しなければならない。
【００５５】図５は、線幅を太くするために二重交流周
波数のぬぐい作用のない現像を用いる効果をグラフで示
している。各隙間設定において、ドナーに印加された交
流の周波数及びピーク振幅を最適化して、背景現像を伴
わないで最大線幅が得られるようにした。選択した特定
の周波数及び振幅に限定されるものではなく、各隙間設
定に対して他の組み合わせにすることもできる。隙間が
広くなるほど、トナー粒子移動の交流振幅の最適値が大
きくなる。図５から、二重交流が現像線幅を大幅に向上
させていることが明らかである。
【００５６】二重周波数交流のぬぐい作用のない現像で
は、７５０μｍもの大きい隙間でも線現像が可能である
ため、ドナーローラの振れ及び間隔の所定の公差に対し
てより均一なべた領域現像が期待できることから、現像
隙間の設定値を大きくすることが好ましい。しかし、処
理速度を１２ｃｍ／ｓ、隙間を５００〜１２５０μｍに
して作成したコピーを注意深く調べてみると、べた領域
が処理方向に平行な縁部で凹凸状になるコピー品質低下
が見られる。この効果は、隙間設定を大きくすると、特
に顕著になる。隙間設定が〜５００μｍ以下では、この
効果は見られない。
【００５７】隙間が大きくなるのに伴って、べた領域現
像が低下する。図６は、ＡＣD ＝０である従来形のぬぐ
い作用のない現像において、隙間が２５０、５００及び
７５０μｍである場合の、べた領域の光学濃度を現像電
位の関数として示した比較グラフである。最適化二重周
波数設定の場合の対応データが、図７に示されている。
【００５８】〜５００μｍの隙間設定では、感光体の帯
電（コントラスト電位）を増加させることによって、べ
た領域現像の低下を回復することができる。コントラス
ト電位の増加は、線幅も増加させるはずである。図５か
ら、幅広低濃度線の線幅が幅広高濃度線の幅よりもはる
かに小さいことに注意されたい。すなわち、最適化二重
周波数交流を用い、またべた領域現像の望ましくない損
失を回復できるように感光体の帯電を高くすれば、処理
速度〜１２ｃｍ／ｓにおいて２７５〜５００μｍの現像
隙間でぬぐい作用のない現像が可能になる。
【００５９】二重交流でトナー雲を受像体に接近させる
際に、現像がぬぐい作用を生じる状態が発生しやすい。
ぬぐい作用が生じる状態を確認するため、感光体上の像
を現像し、感光体を消去ランプで放電させてから、２５
０ボルトのバックバイアス状態で像を再現像する装置テ
スト方法が考案された。２５０μｍの隙間に対して３．
３ｋＨｚ、６００ボルトピークの二重交流状態でぬぐい
作用を観察する。像雑音が低く、方向効果がない高品質
印刷が望まれる用途では、この作動設定値が許容範囲で
ある。ぬぐい作用のないことが望まれる用途では、周波
数５ｋＨｚで６００ボルトピークにすれば、良好な線現
像が得られ、像のぬぐい作用がないことがわかった。
【００６０】現像に続いて、支持材用紙６８（図２）が
転写部Ｄでトナー像と接触できるように送られる。支持
材用紙は、図示しない従来形用紙送り装置によって転写
部Ｄへ進められる。好ましくは用紙送り装置は、用紙束
の最上位置にある用紙に接触している送りローラを含
む。送りローラが回転することによって、最上位置にあ
る用紙が用紙束からシュートへ送り込まれ、シュートは
前進中の支持材用紙をタイミングを合わせてベルト１０
の感光表面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が転写部Ｄで前進中の支持
材用紙に接触する。
【００６１】感光体上に現像された合成像は正負の両方
のトナーで構成されているので、正の事前転写コロナ放
電部材７０を設けて、トナーが負コロナ放電によって基
材に効果的に転写されるようにする。
【００６２】転写部Ｄには、用紙６８の裏面に適当な極
性のイオンを噴射するコロナ発生装置７２が設けられて
いる。これによって、帯電トナー粉像がベルト１０から
用紙６８へ引き付けられる。転写後、用紙は矢印７４の
方向へコンベヤ（図示せず）上に移され、コンベヤは用
紙を定着部Ｅへ送る。
【００６３】定着部Ｅには定着アセンブリ７６が設けら
れており、これは転写された粉像を用紙６８に永久的に
付着させる。好ましくは、定着アセンブリ７６には加熱
定着ローラ７８とバックアップローラ８０とが設けられ
る。用紙６８は、トナー粉像が定着ローラ７８に接触す
るようにして定着ローラ７８とバックアップローラ８０
との間を通過する。このようにして、トナー粉像は用紙
６８に永久的に付着する。定着後、シュート（図示せ
ず）が前進中の用紙６８を受けトレー（図示せず）へ送
り、その後にオペレータが印刷装置から取り出すことが
できる。
【００６４】支持材用紙がベルト１０の感光表面から離
れた後、感光表面の非結像領域に装荷されていた残留ト
ナー粒子が除去される。これらの粒子はクリーニング部
Ｆで取り除かれる。磁気ブラシクリーナハウジング８２
がクリーニング部Ｆに設けられている。クリーナ装置
は、クリーナハウジング内のキャリア粒をローラ構造体
及び電荷保持表面に対してブラシ状の向きにする従来形
磁気ブラシローラ構造体を有している。また、残留トナ
ーをブラシから離脱させるための１対のトナー落としロ
ーラが設けられている。
【００６５】クリーニングの後、放電ランプ（図示せ
ず）が感光表面に光を照射して、次の連続像形成サイク
ルのための帯電に先だってそれに残っている残留負静電
荷を消散させる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 ａは３レベル静電潜像を説明する感光体電位
対露光のグラフである。ｂは１パスハイライトカラー潜
像特性を示す感光体電位の説明図である。
【図２】 本発明の特徴を備えた印刷装置の概略説明図
である。
【図３】 本発明による現像構造体の破断概略図であ
る。
【図４】 現像隙間の増加に伴って線の現像幅が減少す
ることから、線の現像幅が電極ワイヤから像形成表面ま
での間隔の関数であることを示すグラフである。
【図５】 ワイヤ電極及びドナーに二重周波数交流電圧
を印加することの利点を説明するグラフである。
【図６】 ドナーと像形成表面との間に交流が印加され
ていない時、像形成表面とワイヤ電極との隙間が２５
０、５００及び７５０μｍである場合の、べた領域の光
学濃度を現像電位の関数として示した比較グラフであ
る。
【図７】 ドナーと像形成表面との間に比較的低周波数
の交流が印加されている時、像形成表面とワイヤ電極と
の隙間が２５０、５００及び７５０μｍである場合の、
べた領域の光学濃度を現像電位の関数として示した比較
グラフである。
【符号の説明】
１０ 感光体、３６，３８ 磁気ブラシローラ、４１
バイアス電源、４２ ドナーローラ、４８ ワイヤ電
極、５０，５４ 交流電源、５２，５５ 直流電源

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 現像剤で受像表面上に像を形成する装置
    であって、 着色粒子の供給源と、 着色粒子を前記供給源から前記受像表面に隣接した領域
    へ搬送する手段と、 第１周波数で作動して、搬送された着色粒子から均一な
    着色粒子雲を形成する交流電圧源を含む手段と、 前記第１周波数とは異なった第２周波数で作動して、前
    記受像表面に対して強い相互作用を生じることなく、前
    記受像体から前記着色粒子雲までの間隔を制御する交流
    電圧源を含む手段とを有していることを特徴とする装
    置。
  2. 【請求項２】 現像剤で受像表面上に像を形成する方法
    であって、 着色粒子の供給源を設ける段階と、 現像剤を前記供給源から前記受像表面に隣接した領域へ
    搬送する段階と、 第１周波数の交流電圧を使用して、搬送された現像剤か
    ら着色粒子雲を形成する段階と、 前記第１周波数とは異なった第２周波数の交流電圧を使
    用して、前記受像表面に接触することなく、前記受像体
    から前記着色粒子雲までの間隔を制御する段階とを有し
    ており、前記制御段階が前記形成段階から独立している
    ことを特徴とする方法。
JP4199794A 1991-08-02 1992-07-27 二重交流／二重周波数形のぬぐい作用のない現像 Pending JPH05210289A (ja)

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Effective date: 19960920