JPH08334948A - 電子写真印刷装置の作動方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 帯電および転写と、帯電および前転写に使用
する帯電装置を、カラー電子写真印刷装置において提供
する。 【解決手段】 第１の帯電装置（２０）が、露光のため
に感光体（１０）を帯電し、また合成カラー像を前転写
帯電するために用いられ、全てのトナー粒子が適性な極
性を有することを保証する。第２の帯電装置（２２）
が、感光体を帯電し、また合成カラー像を用紙（３８）
に転写するために用いられる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真印刷技術
に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子写真マーキングは、原稿をコピー
し、あるいはプリントする方法として良く知られ、共通
して使用されるものである。電子写真マーキングは、代
表的には、原稿を表す光像を実質的に均一に帯電された
感光体に露光することによって行われる。その光像に応
答して、感光体は、原稿の静電潜像を感光体の表面に作
るように放電する。それからトナー粒子が、トナー粉末
像を形成するように潜像上に堆積される。そのトナー粉
末像は、直接かあるいは中間の転写ステップの後に、感
光体から紙のシートのような用紙に転写される。転写さ
れたトナー粉末像は、熱及び／又は圧力を利用して、用
紙に定着される。それから感光体の表面は、残存する現
像材を取り除かれ、別の像を作るために再帯電される。
以上の内容は、一般に白黒の電子写真印刷装置について
のものである。電子写真印刷は、上記工程を、カラー像
を作るのに使用されるトナーの各カラーに対して繰り返
すことによって、カラー像を作ることができる。例え
ば、帯電された光導電性表面は、第１のカラー、すなわ
ち黒を表す光像に露光されることができる。その結果生
じる静電潜像は、黒トナー粒子で現像され、続いて用紙
上に転写され定着される黒トナー像を作る。その工程
は、続いて、第２のカラー、すなわちイエロー、それか
ら第３のカラー、すなわちマゼンタ、最後に第４のカラ
ー、すなわちシアンについて繰り返される。トナー粒子
が、重ね合わされたレジストレーションに位置決めされ
る場合、所望の合成カラー像が用紙上に形成される。こ
の工程は、ＲＥａＤ工程（再帯電、露光および現像(Rec
harge, Expose and Develop)）またはＩＯＩ工程（イメ
ージオンイメージ(Image On Image)）のいずれかとして
呼ばれる場合がある。

【０００３】電子写真印刷業界が非常に成功してきた一
方で、コンピュータ産業の急速な発展が、デスクトップ
印刷装置、特にカラーデスクトップ印刷装置に対する要
求を大きくしてきた。デスクトップカラー印刷装置の所
望の特性は、高いプリント質、高速プリンティング、低
コストおよびサイズの小さいことを含むものである。こ
れらの所望の特性を同時に実現することは困難である。
全ての所望の特性を同時に実現することが困難である一
つの理由は、カラー電子写真マーキングが、従来におい
て、各処理ステップを行う専用装置を利用して通常行わ
れていた多くの処理ステップを必要とすることである。
専用装置を使用することにより、コストが上昇し、電子
写真印刷装置のサイズも大きいものとなった。個体の装
置を多数使用することが従来技術において知られてい
る。例えば、1979年２月27日付けのガイッテン(Gaitte
n) 等による米国特許第 4,141,648号の“感光体帯電技
術”が、２サイクルの電子写真印刷装置について教示
し、これにおいて、１つのコロナ装置が、帯電機能と前
清掃機能の両方を行い、別のコロナ装置が、前帯電機能
と転写機能の両方を行う。米国特許第 4,141,648号の
“発明の背景(Background of the Invention) ”におい
て、１つのコロナ発生装置で帯電機能と転写機能を組み
合わせる従来の試みについての説明がある。そこで説明
されるように、転写媒体がコロナ装置のグリッドワイヤ
に入り込みやすく、また媒体に電荷が均等に分散しない
ために、そのような従来の試みは全く満足のいくもので
はなかった。

【０００４】しかしながら、カラー電子写真印刷装置
は、電子写真白黒印刷装置と比較すると、より多くの処
理ステップを含み、処理変数に対してより影響を受けや
すい。現像されたトナー層を通して帯電し、多数のトナ
ー層を転写するイメージオンイメージカラー処理のよう
な少なくともいくつかのカラー電子写真処理技術と、多
くの用途に対して単一の装置を使用する困難性とが絡み
合う複雑さが、要求される。現像されたトナー層が、興
味あるいくつかの問題を生じさせる。第１に、トナーの
存在が感光体の帯電−電圧特性を変化するために、存在
するトナー層を通して均一な電圧に感光体を再帯電する
ことが困難となる。第２に、トナー層が、その有限の厚
さの中に電荷を止める傾向があり、トナー付着領域を周
りのトナー非付着領域に等しい静電電圧レベルに放電す
ることが不可能となる。第１の問題は、現像されたトナ
ー層のある感光体の再帯電を困難にする。第２の問題
は、電荷を中性にする特別な種類の再帯電システムの使
用を必要とし、用紙上へのトナー層の転写を非常に複雑
にし、しばしば前転写するコロナおよび消去処理を必要
とする。さらに、ＲＥａＤイメージオンイメージカラー
システムが、一般に放電領域現像トナー極性を帯電する
のに利用し、それによって、トナーが、書き込まれた像
領域において現像され、メイン電荷が等しいが、トナー
極性が転写極性の反対となる。これは、帯電領域現像お
よび転写機能およびメイン電荷に対して等しい極性を必
要とする従来の光レンズ複写装置と対照的である。これ
らの問題のために、帯電装置を多用途にする米国特許第
4,141,648号は、いくつかのカラー印刷機構に適合する
ものではない。そのために、カラー電子写真印刷装置に
おいて多目的用の個体の帯電装置を使用する方法が、非
常に望ましい。

【０００５】

【発明の概要】本発明の原理は、感光体、第１帯電装
置、第２帯電装置、露光ステーション、少なくとも２つ
の現像ステーションおよび用紙取扱装置を有するタイプ
のカラー電子写真印刷装置を作動する方法を提供する。
本発明の原理によると、それらの方法は、感光体上に第
１トナー層を形成し、感光体表面および第１トナー層
を、続いて露光されるときに持つべき電圧よりも高い電
圧に過帯電する第１帯電装置を使用し、感光体表面およ
び第１トナー層の電圧レベルを、続いて露光されるとき
に持つべきレベルまで減少する第２帯電装置を使用し、
少なくとも第２トナー層を感光体上に現像するステップ
を含む。それらの方法は、さらに、第１帯電装置を使用
して、トナー層が感光体表面と同じ極性となるように感
光体上のトナー層を帯電し、第２帯電装置を使用して、
トナー層を用紙上に転写するステップを含む。カラー電
子写真印刷装置において、２つの帯電装置を多様とて使
用する。第１帯電装置が、露光に備えて感光体を過帯電
し、合成のカラー像を前転写帯電するために用いられ、
全てのトナー粒子が、適性な極性を有することを保証す
る。第２帯電装置が、感光体上の過帯電を適性なレベル
まで下げ、合成カラー像を用紙上に転写するために使用
される。

【０００６】

【発明の実施の形態】本発明の好適な実施の形態は、従
来技術において知られているが、個々の帯電ステーショ
ンを複合的に利用することによってカラー像を作るよう
に組織化され使用される複数の別個のサブシステムを含
む。好適な実施の形態は、５サイクルカラー電子写真印
刷装置であるが、本発明はそのような装置に制限されな
い。図１は、本発明の原理を実行するのに適したカラー
電子写真印刷装置８を示す。印刷装置８は、矢印１２の
方向に動くアクティブマトリックス（ＡＭＡＴ）感光体
ベルト１０を含む。ベルトの運動は、ベルトを（図示さ
れていないモータにより駆動される）駆動ローラ１４お
よびテンションローラ１６の周りに取りつけることによ
って生じる。感光体ベルトが動くと、その各部分が、以
下に説明する処理ステーションの各部を通過する。簡便
のため、像領域と呼ばれる感光体ベルトの単一の部分を
識別する。像領域は、用紙に転写された後に最終的なカ
ラー像を形成するトナー像を受け取るべき感光体ベルト
の部分である。感光体ベルトは多くの像領域を有するこ
とが可能であるが、各像領域が同じように進むため、１
つの像領域の処理について説明すれば、印刷装置の動作
を十分に説明することとなる。

【０００７】前述のように、完全なカラープリントが、
５サイクルで生成される。最初のサイクルは、像領域が
消去ステーションＡを通過するところから始まる。消去
ステーションで、消去ランプ１８が、像領域に残ってい
る電荷を放電させるように像領域を照射する。そのよう
な消去ランプおよび消去ステーションでそれらを使用す
ることは良く知られている。発光ダイオードが、通常、
消去ランプとして用いられる。感光体ベルトがその運動
を続けると、像領域が第１帯電ステーションＢを通過す
る。第１帯電ステーションＢで、有益にはＤＣピンコロ
トロンである第１コロナ発生装置２０が、像領域を、比
較的高い、例えば−７００ボルト程度の実質的に均一な
電圧に帯電する。第１コロナ発生装置２０を通過した
後、像領域が、正のコロナを供給する第２帯電ステーシ
ョンＣを通過し、正のコロナが、例えばおよそ−５００
ボルトに像領域を部分的に放電する。第２帯電ステーシ
ョンＣが、ＡＣスコロトロンである第２帯電装置２２を
含む。図２Ａは、像領域が第２帯電ステーションＣを通
過した後の、像領域の典型的な電圧特性６８を示す。像
領域を過帯電するために第１帯電装置を使用し、続いて
その過帯電を中和するために第２帯電装置を使用するこ
とが、分割(split) 帯電と呼ばれる。分割帯電が、トナ
ー層を既に現像された感光体を再帯電するのに有益であ
り、また像領域が最初のサイクルでそのようなトナー層
を有しないために、分割帯電は、最初のサイクルでは必
要とされない。分割帯電が使用されない場合、第１帯電
装置２０または第２帯電装置２２のいずれかが（グリッ
ド上の電圧を再調整した後に）、−５００ボルトの所望
のレベルに像領域を直接的に帯電するために使用され
る。分割帯電は、以下に詳細に説明される。

【０００８】第２帯電ステーションＣを通過した後、そ
のとき帯電している像領域が、露光ステーションＤを通
過する。露光ステーションＤで、帯電された像領域が、
ミラー２８から反射するレーザー出力走査装置２６の出
力２４に露光される。最初のサイクルの間、出力２４
は、第１カラー（すなわち黒）像を表す光で像領域を照
射する。その光の照射は、第１静電潜像を作るように像
領域のある一定の部分を放電する。例えば、像領域の照
射された部分は、出力２４により、およそ−５０ボルト
に放電される。従って、露光の後に、像領域は、比較的
高いおよそ−５００ボルトの電圧と、比較的低いおよそ
−５０ボルトの電圧からなる電圧特性を有する。図２Ｂ
は、露光後の像領域上に存在する典型的な電圧レベルを
示す。（およそ−５００ボルトの）電圧レベル７２が、
照射されなかった像領域の部分に存在し、一方で、（お
よそ−５０ボルトの）電圧レベル７４が、照射された部
分に存在する。従って、露光後、像領域が、比較的高い
電圧と比較的低い電圧からなる電圧特性を有する。露光
ステーションＤを通過した後、露光された像領域は、第
１静電潜像上に負に帯電されたトナー３０の第１カラ
ー、好ましくは黒を付着する第１現像ステーションＥを
通過する。図２Ｃは、像領域が第１現像ステーションＥ
を通過した後の像領域上の電圧を示す。照射された像領
域に付着するトナー７６は、負の電圧に帯電される。こ
のことは、照射された領域における電圧を、実線７８で
表されるように、およそ−２００ボルトに増加させる。
像領域の照射されなかった部分は、レベル７２のままで
ある。従って、現像後、像領域のトナー付着部分は、お
よそ−２００ボルトに帯電され、一方でトナー非付着部
分は、およそ−５００ボルトに帯電されている。

【０００９】第１現像ステーションは、磁気ブラシ現像
装置であってよいが、好ましくはスカベンジレス現像装
置である。スカベンジレス現像装置の１つの利点は、前
に付着したトナー層を乱さないことである。第１サイク
ルにおいては、像領域が前に付着されたトナー層を有し
ないために、現像装置が別のサイクル中に物理的にカム
で離される限り、スカベンジレス現像を利用することは
要求されない。しかしながら、（以下に説明する）別の
現像ステーションがスカベンジレス現像を利用するため
に、各現像ステーションでスカベンジレス現像を用いる
ことが望ましい。第１現像ステーションＥを通過した
後、像領域は、第１帯電ステーションＢに戻るように進
む。第２サイクルがそれから始まる。第１帯電ステーシ
ョンＢが、その第１帯電装置２０を用いて、像領域およ
び（図２Ｄの８２の）トナー７６を、像領域およびその
最初のトナー層が露光されるときにそれらが有する電圧
よりも大きい負の電圧に過帯電する。例えば、図２Ｄに
おいて示されるように、像領域は、およそ−７００ボル
トの電位８０に帯電されることが可能である。第２帯電
装置２２が、像領域のトナー付着部およびトナー非付着
部の間の電荷を一様にするように、像領域に正のイオン
を与えることによって、像領域上の負の電荷を減らす。
図２Ｅに示されるように、像領域が第２帯電装置２２を
通過した後、像領域の（トナー７６により表される）ト
ナー非付着部とトナー付着部の両方が、およそ−５００
ボルトの電位８４となる。

【００１０】第２帯電ステーションを通過した後にトナ
ー層の平均電位が電位８４となるが、トナー層を構成す
る個々のトナー粒子が、幅広く異なる電位を有する。第
２帯電ステーションが、正のイオンをトナー層に与える
ため、トナー粒子のいくつかが正に帯電される。さら
に、トナー層の露光面近くのトナー粒子が、感光体に近
いトナー粒子よりも正に帯電されやすい。第２帯電装置
としてＡＣスコロトロンを使用する利点は、それが高い
動作スロープを有することであり、像領域上の小さい電
圧変化が、像領域に与えられている大きい帯電電流を生
じさせる。有益には、第２帯電装置２２の金属グリッド
に印加される電圧が、帯電電流が像領域に供給される電
圧を制御するために用いられることができる。ＡＣスコ
ロトロンを使用する不利益は、他のＡＣ作動帯電装置の
ように、比較用ＤＣ作動帯電装置と比べるとオゾンを多
く発生しやすいことである。第２帯電ステーションＣを
通過した後、第１トナー層を有する目下の実質的に均一
に帯電された像領域が、露光ステーションＤに進む。露
光ステーションＤで、再帯電される像領域が、レーザー
出力走査装置２６の出力に再び露光される。この通過の
間に、走査装置２６が、像領域を、第２カラー（すなわ
ちイエロー）像を表す光で照射する。その光は、第２の
静電潜像を作るように、像領域のある一定の部分を放電
する。例えば、図２Ｆが、２回目に像領域が露光ステー
ションＤを通過した後の像領域上の電位を示す。示され
るように、照射されなかった領域が、レベル８４で示さ
れるおよそ−５００ボルトの電位を有する。しかしなが
ら、トナー７６で示された、前にトナー付着した領域と
トナー非付着領域の両方である照射された領域が、電位
８８で示されるおよそ−５０ボルトに放電される。トナ
ー層の平均電位が電位８８であるが、トナー層における
個々のトナー粒子が、幅広い電位を有する。これらのト
ナー粒子には正に帯電するものもある。

【００１１】露光ステーションＤを通過した後、露光さ
れた像領域が、トナー３２の第２のカラー、イエローを
像領域上に付着する第２現像ステーションＦを通過す
る。前に現像された第１トナー層の乱れを避けるため
に、第２現像ステーションＦは、スカベンジレス現像装
置であるべきである。第２現像ステーションＦを通過し
た後、像領域およびその２つのトナー層は、第１帯電ス
テーションＢに戻る。第３のサイクルが始まる。第１帯
電ステーションＢは、その第１帯電装置２０を再び使用
して、像領域およびその２つのトナー層を、それらが露
光されるときにもつ電圧レベルよりも大きい負の電圧レ
ベルに過帯電する。第２帯電装置２２は、像領域電位
を、およそ−５００ボルトの平均電位８４に再び下げ
る。前述のように、トナー層の平均電位が電位８４であ
る間、トナー層における個々のトナー粒子が、幅広い電
位を有する。２つのトナー層を有する、実質的に均一に
帯電された像領域が、それから再び露光ステーションＤ
に進む。露光ステーションＤで、像領域が、レーザー出
力走査装置２６の出力２４に再び露光される。ここを通
過する間に、走査装置２６は、第３のカラー（すなわち
マゼンタ）像を表す光を用いて像領域を照射する。その
光は、第３の静電潜像を作るように、像領域のある一定
の部分を放電する。

【００１２】露光ステーションＤの３回目の通過の後、
像領域が第３現像ステーションＧを通過する。好適には
スカベンジレス現像装置である第３現像ステーションＧ
は、トナーの第３のカラー３４、マゼンタを像領域に向
かわせる。その結果、像領域上に第３トナー層が生じ
る。３つのトナー層を有する像領域は、それから帯電ス
テーションＢに戻る。第４のサイクルが始まる。第１帯
電ステーションＢは、再びその第１帯電装置２０を用い
て、像領域（およびその３つのトナー層）を、像領域が
露光されるときの電圧レベル（すなわちおよそ−５００
ボルト）より大きい負の電圧に過帯電する。第２帯電装
置２２が、像領域の電位をおよそ−５００ボルトに下げ
る。３つのトナー層を有する実質的に均一に帯電された
像領域が、それから露光ステーションＤに進む。露光ス
テーションＤで、再帯電された像領域が、レーザー出力
走査装置２６の出力２４に再び露光される。ここを通過
する間、走査装置２６は、像領域を第４のカラー（すな
わちシアン）像を表す光で照射する。その光は、第４静
電潜像を作るように、像領域のある一定の部分を放電す
る。露光ステーションＤの第４回目の通過の後、像領域
が、第４現像ステーションＨを通過する。スカベンジレ
ス現像装置である第４現像ステーションが、トナーの第
４のカラー３６であるシアンを像領域上に向かわせる。
これは、第４サイクルの終了を示す。

【００１３】第４サイクルが完了した後、像領域は、合
成カラー粉末像を構成する４つのトナー粉末像を有す
る。その合成カラー粉末像は、幅広い帯電電位を有する
個々のトナー粒子からなる。実際に、これらの粒子に
は、正に帯電するものもある。そのような合成トナー層
を用紙上に転写すると、品質の落ちた像が生じる。その
ため、トナー層上の電荷を移動させる準備が必要とな
る。像領域を消去ステーションＡに通過することによっ
て、第５サイクルが始まる。消去ステーションＡで、消
去ランプ１８が、像領域を比較的低い電圧レベルに放電
する。このことは、合成カラー粉末像の電位を含んだ像
領域の電位を、ほぼゼロ電位に下げる。この合成カラー
粉末像を有する像領域が、それから帯電ステーションＢ
を通過する。第５サイクルの間、帯電ステーションＢ
は、前転写帯電機能を行う。第１帯電装置が、像領域に
十分な負のイオンを供給して、前に正に帯電した、ほぼ
全てのトナー粒子の極性が逆転する。像領域が、続いて
その行程において第１帯電ステーションＢを越えると、
用紙３８が、シートフィーダ（図示せず）を用いて、像
領域を覆う位置に進められる。像領域および用紙が動き
続けると、それらは帯電ステーションＣを通過する。重
要なことは、以下に説明される転写ステーションで用い
られる極性のため、転写することが非常に困難であった
正の電荷が、ゼロに近いレベルまで下げられることであ
る。

【００１４】帯電ステーションＣで、第２帯電装置２２
が、正のイオンを用紙３８の露光される表面に与える。
正のイオンが、像領域上の負に帯電したトナー粒子を用
紙に引き付ける。用紙が続いて動くとき、その用紙は、
バイアス転写ロール４０を通過し、ここでバイアス転写
ロール４０は、トナー粒子を用紙に引き付け、その合成
カラー粉末像をもつ用紙を感光体ベルト１０から分離す
る。用紙は、定着ステーションＩに向かい、定着ステー
ションＩでは、加熱定着ロール４２および圧力ローラ４
４が、用紙の通過するニップを形成する。ニップでの加
圧し、加熱することにより、合成カラートナー像を用紙
３８に定着させる。定着の後、シュート（図示せず）
が、シート３８を、オペレータが取り除くために、キャ
ッチトレイ（図示せず）にガイドする。用紙が感光体ベ
ルト１０から分離された後、像領域は動き続け、最終的
に清掃ステーションＪに入る。清掃ステーションで、清
掃ブレード４８が像領域と接触する。清掃ブレードが、
像領域から、残っているトナー粒子を拭い落とす。像領
域はそれから消去ステーションＡに入り、５サイクル印
刷工程が再び始まる。様々な上述の装置の機能が、上述
の動作を制御する電気的命令信号を与えるコントローラ
により、全体として管理され調整される。

【００１５】特に図１に示される上述の５サイクル印刷
機構は、多くの利点を有している。ブレードクリーナ
は、像形成を行わない第５サイクル以外では係合されな
い。このことは、トナーの４つのカラーを位置合わせす
るときに要求される機械的機構を単純にする。紙の経路
は非常に短い。汚れに過敏なステーション（露光ステー
ション、帯電ステーション）の全てが、汚れを生成する
ステーション（現像ステーションおよび清掃ステーショ
ン）の前に位置されているため、印刷システムは、比較
的汚染物に対して影響を受けない。さらに、５サイクル
印刷機構は、様々なステーションの効果的な多数の用途
から利益を得る。例えば、帯電ステーションＢは、帯
電、再帯電、および前転写帯電のために用いられる。同
様に、帯電ステーションＣは、帯電、再帯電、および転
写のために用いられる。更に、消去ステーションは、主
なる消去、および前転写消去のために用いられる。本発
明は、上述の説明および図面について説明してきたが、
これらは単なる例示であることを理解されたい。本発明
に係る当業者である者は、本発明の原理の範囲内で実施
の形態の多くの変更および改良ができることを認識する
であろう。そのため、本発明は、特許請求の範囲のみに
制限されるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理の実践に適した５サイクル電子写
真印刷装置を図式的に示したものである。

【図２】（Ａ）は、像領域が荷電された後の図１におい
て示される電子写真印刷装置における像領域の電圧特性
を示し、（Ｂ）は、第１サイクルにおいて露光された後
の像領域の電圧特性を示し、（Ｃ）は、第１サイクルに
おいて現像された後の像領域の電圧特性を示し、（Ｄ）
は、第１帯電ステーションにより再帯電された後のトナ
ー層を有する像領域の電圧特性を示し、（Ｅ）は、第２
帯電ステーションにより再帯電された後のトナー層を有
する像領域の電圧特性を示し、（Ｆ）は、再露光された
後の像領域の電圧特性を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電子写真印刷装置を作動する方法であっ
   て、 (a) 感光体上に第１トナー層を形成し、 (b) 前記感光体および前記第１トナー層を、それらが露
   光される前にもつべき電位よりも高い電位に、第１帯電
   装置からのコロナで過帯電し、 (c) 前記感光体および前記第１トナー層の電位を、それ
   らが露光される前にもつべき電位に、第２帯電装置から
   のコロナで減らし、 (d) 前記感光体上に第２トナー層を形成し、 (e) 前記第１トナー層および前記第２トナー層を、前記
   第２帯電装置からのコロナを用いて用紙上に転写するス
   テップを有することを特徴とする方法。