JPH08240986A - 相互接続された電極のあるドナーロールを有する装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 マーキング粒子を運搬する装置を提供する。 【解決手段】 装置がドナーロール４０および電極部材
４２を含む。電極部材は、ドナーロールの表面上に取り
付けられ且つ互いに離れて位置する複数の導体（１１
４，１１６，１１８）を有する。電極部材は、さらにド
ナーロールに固着される接続部材１２０を含む。接続部
材は、少なくとも二つの導体を電気的に相互接続する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真印刷の現
像装置に関し、特にスカベンジレス現像工程の一部であ
るドナーロールに関する。

【０００２】

【従来の技術】米国特許第 5,289,240号は、外面に沿っ
て二つの別個の電極組を有するドナーロールを開示す
る。ロールは第１の電極組を有し、この電極組は、軸方
向にロールの長さを伸ばし、互いに相互連結して、ブラ
シのフィラメントと接触する。ロールはまた第２の電極
組を有し、この電極組は、軸方向にロールの長さを伸ば
し、互いに相互連結するが、ブラシには接触しない。米
国特許第 5,268,259号は、複合的な電極パターンを有す
るトナードナーロールを装備する工程を開示する。工程
は、光硬化性樹脂表面を有する円筒状絶縁部材をコーテ
ィングし、電極パターンを形成するために光をあて光硬
化性樹脂表面をパターン露光し、露光して電極パターン
を形成した部材の部分の上に導電金属を蒸着させること
を含む。米国特許第 5,172,170号は、互いに離間した複
数の電気的導体を有するドナーロールを開示し、導体の
一つが、ドナーロールの溝の一つに配置される。誘電層
が、少なくとも、ロールと導体の間に配置されたロール
の溝に位置し、溝の間の領域を覆うことができる。誘電
層は、アルマイトないしはポリマーにより構成され、吹
付、浸漬、あるいは粉末溶射により与えられる。ロール
はアルミニウムのような導電材料から成り、誘電層が、
隣接する溝の間でロールの外面の周りに配置される。導
電材料がコーターにより溝に与えられ、電気的導体を形
成する。電荷緩和可能層が、ドナーロールの表面にわた
って与えられる。

【０００３】米国特許第 4,868,600号は、ドナーからの
トナーの分離および制御された粉末クラウドの付随的な
発生が、現像ニップ内に位置する自己離間した電極構造
により与えられる交流電界により得られる。電極構造
が、トーンをつけたドナーと像のレシーバの間のギャッ
プ内部のトーンをつけたドナーに極めて接近して位置さ
れ、ドナー上のトナーにより効果的に自己離間されてい
る。米国特許第 3,996,892号は、フェノール樹脂からな
る電気的絶縁コアを有するドナーロールを開示する。ド
ナーロールコアは、カーボンブラックでドープされた導
電ラバーによりコーティングされる。導体ストリップ
は、ホトレジスト型のエッチング技術により、銅被着工
程によってラバー上に形成される。米国特許第 3,980,5
41号は、流体処理領域を画定するために互いに離れて向
き合った電極を含む合成電極構造を開示する。抵抗電極
が、電極間の短絡効果を局部的にとどめるのに役立つ。
非均一なシートおよびフィラメントの電極が、実質的に
非均一な電界を生成するのに開示されている。

【０００４】

【発明の概要】本発明によると、マーキング粒子を運搬
する装置を提供する。装置は、ドナーロールおよび電極
部材を含む。電極部材は、互いに離れた導体に隣接する
ドナーロールの表面上に取り付けられた複数の導体を含
む。電極部材は、ドナーロールに固着される接続部材を
含む。接続部材は、少なくとも二つの導体と電気的に相
互連結する。

【０００５】

【発明の実施の形態】図５は、現像システム３８を詳細
に示したものである。ハウジング４４が、現像材料４５
を蓄えるチャンバを画定する。現像材料４５は、摩擦電
気的に接着するトナー粒子７８を含んだキャリア粒体７
６を有する。水平オーガー８０及び８２は、ハウジング
４４の底部に位置づけられ、ハウジング４４のチャンバ
における運搬ロール４６の長さに沿って均一に現像材料
４５を分散させる。運搬ロール４６は、好ましくはアル
ミニウムである非磁気材料の、接近して間隔を開けら
れ、矢印８５で示される方向に磁石８４の周りを回転す
るように設計されたスリーブ８６を有する固定の多極磁
石８４からなる。現像材料４５が磁気キャリア粒体７６
を含むために、定常の磁界を通り回転するスリーブ８６
が、現像材料４５をスリーブ８６の外部に引き付けさせ
る効果が生じる。ドクターブレード８８が、ローディン
グ領域、すなわち運搬ロール４６とドナーロール４０の
間のニップに回転するときの、スリーブ８６に接着する
現像材料の量を計量する。ドナーロール４０は、直流電
源９２によって特定の電圧値に保たれ、トナー粒子７８
の層を、運搬ロール４６からローディング領域９０のド
ナーロール４０に引き付ける。

【０００６】交流電源９３は、ドナーロール４０に接続
される。ローディング領域すなわちニップ９０における
ドナーローラに沿って与えられる交流電界の効果は、ト
ナー粒子７８のキャリア粒子７６に対する接着および摩
擦電気的結合力を緩めることである。ドナーロール４０
全体か、又は少なくとも外面の層のいずれかは、好まし
くは低い導電性を有する材料からなる。その材料は、時
間とともに電荷が蓄積されるのを防止するだけの導電性
を有さなければならないが、その導電性は、磁気ブラシ
のドナーローラに対する短絡ないしはアークを防ぐブロ
ッキング層を形成するのに十分低くなければならない。
運搬ロール４６は、直流電源９４および交流電源９５の
両方によりバイアスされる。直流電界の効果は、スリー
ブ８６への現像材料の引き付けを向上させることであ
る。ローディング領域９０において運搬ローラに与えら
れる交流電界の効果が、トナー粒子７８のキャリア粒子
７６に対する接着および摩擦電気的結合力を緩めること
であると考えられている。図５に示される現像システム
３８が、運搬ローラの直流電源９４および交流電源９５
だけでなくドナーローラの直流電源９２および交流電源
９３をも利用しているが、本発明は、ドナーローラ上の
直流電源９２を伴うだけで実施することができる。

【０００７】２００Ｖ_rms を越える値が、トナー粒子を
再装荷する所望のレベルの運搬ロールの交流電源９５の
出力に対して十分であることが分かっている。実際の値
は、経験的に調整される。理論上は、その値は、その最
大値約４００Ｖ_rms の値をとることができる。電源はお
よそ２ｋＨｚの周波数である。周波数が低すぎる場合、
例えば２００Ｈｚ以下である場合には、しま模様がコピ
ー上に現れる。周波数が高すぎる場合、例えば１５ｋＨ
ｚ以上である場合には、システムはおそらく作動するで
あろうが、電子機器は容量性ローディング損失のために
高価なものとなる可能性がある。ドナーロール４０は、
円周の外面の周りに位置される導体の形態である電極４
２を含む。電極は、好ましくは外面上に配置され、電気
めっき、上塗りないしはスクリーン印刷のような適当な
工程によって与えられる。その電極は、代わりにロール
４０の外面中に形成される溝（図示せず）に位置される
ことも可能であることを理解されたい。導体４２は、互
いに実質的に離され、導電性を示すドナーロール４０の
基体から絶縁される。ドナーロール４０は、矢印９１の
方向に回転する。ドナーロール４０および磁気ロール４
６の間の相対的な電圧は、磁気ロール４６に接着するキ
ャリア流体からドナーロール４０上にトナーを効果的に
装荷するように選択される。さらに、磁気ロール４６上
の現像材料の再装荷性も向上する。現像領域において、
交流電極電源９６および直流電極電源９７が、導体４２
を、交流電圧を重ね合わされた直流電圧に電気的にバイ
アスする。

【０００８】電極電源９６および９７が、絶縁された電
極４２にワイプ接触する。ドナーロール４０が矢印９１
の方向に回転するとき、連続して電極４２が、現像ニッ
プ９８、即ちドナーロール４０と光受容体ベルト１０の
間のニップに進み、電源９６および９７により電気的に
バイアスされる。図５に示されるように、ワイパブラシ
９９が、現像ニップ９８において絶縁された電極４２と
接触し、電極電源９６および９７と電気的に結合する。
このように、絶縁された電極すなわち導体４２が、ドナ
ーロール４０が矢印９１の方向に回転するとき、現像ニ
ップ９８に進む。絶縁された電極すなわち導体４２は、
現像ニップ９８において、ワイパブラシ９９と接触し
て、電極電源９６および９７により電気的にバイアスさ
れる。このように、絶縁された導体とドナーロールの間
に印加された交流電圧の差により、ドナーロールからト
ナーを引き離し、トナー粉末クラウドを形成する。本発
明において、図１がドナーロール４０を示す。光受容体
ベルト１０の形態をとる光導電部材が、ドナーロール４
０上に幻影のように示される。ドナーロール４０は、中
空管の形態であるようなコア１０２で生成される。コア
１０２は、導体、半導体、または不導体であってもよい
耐久性のある適当な材料で生成される。コア１０２が導
体のコアで生成される場合には、コアは代表的にアルミ
ニウムにより生成される。しかしながら、コア１０２
が、中実円筒で生成されてもよく、また鋼、他の金属、
カーボンないしは他の導電添加物を含むプラスチック材
料のような別の導電性材料で生成されてもよいことを理
解されたい。

【０００９】誘電層１０６が、コア１０２の外面１０４
から外方に延びている。誘電層１０６は、上塗り厚さ約
１から２ミリメートルのアルマイトまたはポリマーであ
ることができ、吹付、浸漬、粉末溶射、流動技術あるい
は別の適当な技術によりコア１０２上に直接与えられ
る。誘電コーティングは、溶射された酸化物およびセラ
ミックスのような無機的なものであってよい。代表的な
有機コーティングは、ポリウレタン、ポリテトラフルオ
ロエチレン、ポリエステル、ポリカーボネートおよびポ
リアミドを含む。電極部材４２は、誘電層１０６の外面
１１０上に好ましくは位置される。電極部材４２が、図
１に示されるように外部周囲１１０上に位置するとき、
電極部材４２が、スクリーン印刷ないしはホトリソグラ
フィーのような適当な方法で与えられる。精密な電極部
材を生成するホトリソグラフィー能により、ホトリソグ
ラフィーが、電極４２の応用に非常に適している。電極
は、まず誘電層の外面１１０において溝（図示せず）を
形成し、溝を導電材料で実質的に満たすことによって、
誘電層１０６中に形成されることに気付かれたい。溝
は、レーザーミリングないしは別の適当な方法によって
形成される。およそ２５から５０ミクロンの深さを有す
る溝が、効果的であることが分かっている。溝は、吹
付、浸漬、粉末溶射、流動技術あるいは別の適当な技術
により満たされることができる。

【００１０】外面１１０上に位置されるとき、電極部材
４２が、典型的に５０から１５０ミクロンの幅を有し、
およそ１０ミクロンの深さを有する。隣接する電極部材
４２の間の間隔は、およそ１５０ミクロンである。電極
部材は、導電性材料により誘電層１０６上に形成され
る。導電性材料は、導体すなわち電極部材４２を形成す
る。導体４２は、およそ１０^-3オーム−センチメートル
の導電性を示す。適当な導体の材料は、銀導電性エポキ
シまたはペイントである。導電材料は、角メニスカスコ
ーターまたは別の適当な方法により与えられ、その結果
として絶縁された導体４２が生成される。電荷緩和可能
層１１１（図１および５参照）が、電極部材４２で誘電
層１０６にわたって与えられ、バイアス電極１１２と共
通電極１１４の間の短絡を防止する。層１１１は、およ
そ２５から３５ミクロンの厚さを有し、また電荷の蓄積
を散逸し、且つフリンジフィールドの透過を許容するよ
うに選択される導電性を有する。層１１１は、吹付ある
いは浸漬被膜されたものである。図１のドナーロール４
０は、二組の別個の電極部材４２を含む。第１の組は、
ドナーロール４０の長手方向１２６に平行に、ドナーロ
ール４０の誘電層１０６の外面１１０上に延びるバイア
スされた電極１１２を含む。交流バイアス９６および直
流バイアス９７は、バイアスされた電極１１２に接続さ
れる。電極部材４２は、好ましくは共通電極１１４の形
態をとる第２の電極組を含む。共通電極１１４は、ロー
ル４０の誘電層１０６の外面１１０の周りに等間隔に配
置され、バイアスされた電極１１２と同様にドナーロー
ル４０の軸１２６に平行である。共通電極１１４は、好
ましくは二つの隣接するバイアスされた電極１１２の間
で各々間隔をあけて配置される。バイアスされた電極１
１２および共通電極１１４は、ドナーロール４０の誘電
層１０６の外面１１０の周りに、織り込まれたパターン
すなわち櫛歯をからませた形を形成する。バイアスされ
た電極および共通電極が、およそ０．１５ミリメートル
離されて配置され、およそ１０ミクロンの深さを有す
る。交流バイアス９６および直流バイアス９７が、バイ
アス電極１１２に印加される。バイアスされた電極の電
荷は、バイアスされた電極１１２から誘電層１０６を通
り、共通電極１１４に移動する。粉末クラウドが、現像
ニップ９８すなわち荷電されたバイアス電極１１２と共
通電極１１４の間のドナーロール上方のニップにおいて
形成される。本発明は一つのバイアスされるバイアス電
極１１２により実施可能であるが、粉末クラウドを形成
するために四つの電極が同時にニップ９８において荷電
されるのが好ましい。

【００１１】ドナーロール４０は、好ましくは三つの領
域に分割される。中央すなわち現像領域１３０は、潜像
が用紙上に現像される場所であり、接地領域１５０は、
共通電極１１４が接地される場所であり、整流領域１４
０は、バイアスされた電極が整流される。現像領域１３
０において、バイアスされた電極１１２および共通電極
１１４が、ドナーロールに沿って軸方向に延びる。粉末
クラウドが、ドナーロール４０の現像領域１３０におけ
る現像ニップ９８において形成される。ドナーロール４
０の現像領域１３０は、およそ２７０ミリメートルの長
さＬ１を有し、現像された像幅およそ１１インチ（２７
９ミリメートル）を与える。本発明が、現像された像の
所望の幅に依存して、現像領域の長さＬ１を変化して実
施されることに気付かれたい。ドナーロール４０の整流
領域１４０は、バイアスされた電極１１２を整流する領
域を与える。本発明においてブラシ９９が電極１１２を
整流するとき、バイアスされた電極１１２およびブラシ
９９の電気応力を減少するために、バイアスされた電極
が相互接続される。本発明は適当な方法で電気的に相互
接続される電極１１２で実施され、ドナーロールの構成
を単純化し、電極１１２内部の電気経路を最小化する一
方で、隣接するバイアスされた電極１１２が整流領域で
相互接続される。

【００１２】例えば、第１のバイアス電極１１６と第２
のバイアス電極１１８は、互いに隣接しており、整流領
域１４０で相互接続される。共通電極１１４は、第１の
バイアス電極１１６と第２のバイアス電極１１８の間に
位置する。第１のバイアス電極１１６と第２のバイアス
電極１１８が適当な方法で相互接続されるが、好ましく
は第１のバイアス電極１１６および第２のバイアス電極
１１８が、パッド１２０により相互接続される。パッド
１２０は、金属のような適当な導電性材料で生成され
る。好ましくは、パッド１２０が、バイアス電極１１２
および共通電極１１４と同一の材料で生成される。パッ
ド１２０は、適当な方法で形成されるが、好ましくは、
バイアス電極１１２と共通電極１１４が形成される同一
の方法によって、ドナーロール４０の誘電層１０６の外
面１１０上に形成される。パッド１２０は適当な形状を
有してよいが、好ましくは、第１バイアス電極１１６か
ら第２バイアス電極１１８まで誘電層１０６の外面１１
０の周りに角度的に弧状の幅ＷＰを有する全体的に長方
形で弧状の形状を有する。パッドの幅ＷＰはおよそ５０
０ミクロンである。パッド１２０は、ドナーロール４０
の整流領域１４０の軸長さＬ２よりも僅かに小さい長さ
ＬＴを有する。およそ１９ミリメートルの長さＬＴを有
するパッド１２０を伴うドナーロールは、良好に作動す
ることが分かっている。

【００１３】ブラシ９９は、ドナーロール４０の外面１
１０とほぼ同じ輪郭を有し、パッド１２０の長さＬＴに
ほぼ等しい長さＬＢを有する。ブラシ９９は、パッド１
２０の弧幅ＷＰのおよそ２．５倍の弧幅ＷＢを有する。
ブラシ９９の弧幅をパッドの弧幅ＷＰのおよそ２．５倍
にすることによって、パッド１２０の少なくとも二つが
ブラシ９９に連続して接触する。この構成は、少なくと
も四つのバイアス電極を同時に励起する。同時に励起さ
れる四つの電極１１２が、最適な粉末クラウドを与える
ことが知られる。さらに、少なくとも二つのパッド１２
０を同時に荷電する構成は、ドナーロール４０の電極１
１２を絶え間なくロードし、システムに対する電気応力
を減少させる。整流領域の軸長さにほぼ等しい長さＬＴ
を有し、且つ隣接するバイアス電極１１２の間の距離と
少なくとも同程度の弧幅ＷＰを有するパッドを提供する
ことによって、ブラシ９９と電極１１２の間の有効接触
面の大きさをかなり増加させ、整流能を向上し、ブラシ
９９と電極１１２の間の耐磨耗性も向上させる。交流バ
イアス９６および直流バイアス９７をバイアス電極１１
２に印加するために、ブラシ９９がドナーロール４０の
外面１１０に沿って配置される。光受容体ベルト１０が
ニップ９８でドナーロール４０に非常に接近して配置さ
れるために、ブラシ９９を光受容体１０下方のニップ９
８に配置することは実際はできない。そのため、ドナー
ロール４０の整流領域１４０が、光受容体１０のエッジ
を越えなければならないか、または、整流領域１４０の
電極１１２が、ニップ９８とは異なる角度位置で整流を
許容するように螺旋状に延びなければならない。電極１
１２が接触せずまた交差しないように部分的に軸方向に
且つ部分的に接戦方向に外面の周りに延びる電極４２の
いかなる形状もが、ニップ９８から離れて整流すること
が可能であることを理解すべきである。

【００１４】ブラシ９９が適当な耐久材料からなっても
よいが、カーボンを含浸させ導電性を有する合成材料か
らなるのが好ましい。共通電極１１４およびバイアス電
極１１２が現像領域１３０に位置されるが、整流領域１
４０にはバイアス電極１１２のみが位置することを理解
されたい。ドナーロール４０は、さらに現像領域１３０
から整流領域１４０の反対側に延びる接地領域１５０を
含む。接地領域１５０において、共通電極１１４のみが
位置する。共通電極１１４は、長手方向１２４に平行で
現像領域１３０から外方に延びる。共通電極１１４は、
例えば接地ブラシ（図示せず）のような適当な方法によ
って接地領域１５０に接地される。接地領域１５０は、
およそ４ミリメートルの軸長さＬ３を有し、十分に接触
して共通電極１１４を接地させる。図２において、ブラ
シ９９がドナーロール４０のパッド１２０に接触する位
置にあるのが示される。ブラシ９９が、パッド１２０を
覆う位置にあるのが示されている。ブラシ９９は、パッ
ド１２０の各々のエッジで幻影的に示されている。図２
から明らかなように、ブラシの幅ＷＢがパッドの幅ＷＰ
の２．５倍であるとき、少なくとも二つのパッド１２０
が常にブラシ９９に接触する。

【００１５】本発明による電極ドナーロールの代替的な
形態が、図３のドナーロール２４０として示される。ド
ナーロール２４０は、図１のドナーロール４０と比較し
て、共通電極１１４を持っていないという点を除いては
近似したものであり、ドナーロール２４０は、接地する
ために導電性コア２０２を利用している。ドナーロール
２４０は、ドナーロール２４０の誘電層２０６上に配置
される電極２４２を有する。電極２４２は、ドナーロー
ル４０の電極４２と形状において近似している。交流バ
イアス２９６および直流バイアス２９７が、電極２４２
から誘電層２０６を通り導電性コア２０２に伝わる。電
極２４２が、電極２４２と導電性コア２０２の間の誘電
層２０６を通り、トナークラウドを形成するためにトナ
ーを荷電するとき、粉末クラウドが形成される。ドナー
ロール２４０は、潜像が現像される現像領域２３０を含
む。整流領域２４１が、現像領域２３０の端部から延び
ている。整流領域２４１は、電極２４２の間に延び且つ
全体的にドナーロール２４０の整流領域２４１の軸長さ
に延びるパッド２２０を含む。ブラシ２９９は、少なく
ともパッド２２０の二つと常に接触する。パッド２２０
は、形状および構成において、図１のドナーロール４０
のパッド１２０と近似している。図２のブラシ２９９
は、図１のドナーロール４０のブラシ９９に近似してい
る。

【００１６】バイアス電極を接続することによって、電
気応力が半分に減少する。電気応力が半分だけ減少する
と、ブラシと電極の間の接触が半分だけの阻止される。
ドナーロールの隣接するバイアス電極の間を相互接続す
るパッドを使用することによって、ブラシが電極に連続
する性能を向上させ、ブラシおよび電極の耐磨耗性を向
上させる有効な整流面を結果として増加させる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の二部分の整流部を有するドナーロール
の斜視図である。

【図２】本発明の二部分の整流部を有するドナーロール
のパッドに接触するブラシの部分平面図である。

【図３】本発明の二部分の整流部を有するドナーロール
の別の実施例の斜視図である。

【図４】図１のプリンタで使用する二部分の整流部を有
するドナーロールを組み込んだ現像ユニットを示す図で
ある。

【図５】本発明の二部分の整流部を有するドナーロール
を組み込んだプリンタを示した図である。

フロントページの続き (72)発明者 ヘイコ ローメルマン アメリカ合衆国 ニューヨーク州 14580 ウェブスター カーティス パーク 240

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 マーキング粒子を運搬する装置であっ
   て、 ドナーロールと、 前記ドナーロールの表面上に取り付けられ、互いに離れ
   て位置する複数の導体を有する電極部材と、 前記ドナーロールに固着され、少なくとも二つの導体を
   電気的に相互接続する接続部材とを有する装置。