JPH09197806A - 現像装置の電極式ドナーロール - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 スカベンジレス現像において、より低電力消
費電源でパウダークラウドの形成に必要な電圧を得るこ
とである。 【解決手段】 本発明は表面に記録された静電潜像へマ
ーキング粒子を搬送するドナーロールを提供する。ドナ
ーロールは、ドナーロールから表面に隣接する現像区域
へマーキング粒子を搬送するのを助けるため電界と一緒
に使用できるように構成されている。ドナーロールは回
転自在に取り付けられた本体と、本体上に取り付けられ
た第１電極部材を有する。ドナーロールは、さらに、第
１電極部材から一定間隔をおいて本体上に取り付けられ
た第２電極部材と、電界を生成するため活性化電位が第
１電極部材に印加されたとき、前記電位の一部が第２電
極部材に移って減衰した電界が生成されるように、第１
電極部材と第２電極部材を電気的に相互に接続する抵抗
部材を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子写真印刷のための
現像装置、より詳細には、スカベンジレス現像法の一部
としてのドナーロールに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】米国特許第５，５１７，２８７号は、マ
ーキング粒子を搬送する装置を開示している。その装置
はドナーロールと電極部材を有する。電極部材はドナー
ロールの表面に互いに間隔をおいて配置された複数の導
体を有する。電極部材はさらにドナーロールに固定して
取り付けられた接続部材を有する。接続部材は少なくと
も２つの導体を電気的に相互に接続する。

【０００３】米国特許第５，５１５，１４２号は、表面
に記録された静電潜像へマーキング粒子を搬送するドナ
ーロールを開示している。ドナーロールは縦軸のまわり
に回転可能な本体と電極部材を有する。電極部材は本体
上に取り付けられた複数の導体を有する。隣接する導体
は互いに一定間隔をおいて配置されており、少なくとも
その一部は本体の縦軸に直角な方向に伸びている。

【０００４】米国特許第５，３９４，２２５号は、表面
に埋め込まれた２組の互いに組み合った電極をもつドナ
ーロールを開示している。ブラシで整流されるスリップ
リングと一組の互いに組み合った電極との間に、光学式
スイッチング装置が配置されている。光学式スイッチン
グ装置は光導電性ストリップを含んでいる。

【０００５】米国特許第５，２８９，２４０号は、ドナ
ーロールの外周面に沿って別個の２組の電極をもつドナ
ーロールを開示している。ドナーロールはロールの全長
にわたって軸方向に伸びた第１組の電極を有する。第１
組の電極は１〜６個の電極グループから成り、各グルー
プの電極は電気的に相互に接続され、バイアス電源へ電
気的に相互に接続されたブラシのフィラメントと接触し
て整流される。ドナーロールはさらにロールの全長にわ
たって軸方向に伸びた第２組の電極を有する。第２組の
電極は相互に接続され、ブラシと接触せず、アースされ
ている。

【０００６】米国特許第５，２６８，２５９号は、一体
構造の電極パターンを有するトナードナーロールを製造
する方法を開示している。この方法は、円筒形絶縁部材
を感光性表面で被覆すること、感光性表面をパターン露
光して電極パターンを形成すること、および光にさらさ
れた部材の部分に導電性金属をデポジットして電極パタ
ーンを形成することから成っている。

【０００７】米国特許第５，１７２，１７０号は、互い
に一定間隔をおいて配置された複数の導体を有するドナ
ーロールを開示している。ドナーロールの１つの溝に１
個の導体が置かれている。少なくともドナーロールの溝
の中に、ロールと導体の間にはさまれた状態で、誘電体
層が配置されている。誘電体層は溝の間の領域を覆って
いてもよい。誘電体層はアルマイトまたはポリマーから
作ることができ、吹付け、浸漬、または粉末吹付けによ
り塗布することができる。ロールはアルミニウムなどの
導電性材料から作られている。誘電体層は、ロールの外
周面のまわりに、隣接する溝の間に配置されている。塗
布装置によって溝の中に塗布された導電性物質は導体を
形成している。ドナーロールの表面全体に電荷緩和層が
塗布されている。

【０００８】米国特許第４，８６８，６００号は、現像
ニップ内に配置されたセルフスペース式電極構造によっ
て供給されるＡＣ電界によって、ドナーからのトナーの
離脱と、制御されたパウダークラウドの同時発生を実現
しているスカベンジレス現像システムを開示している。
電極構造は、トナー付きドナーと受像体間の隙間に、ト
ナー付きドナーに近接して配置されている。セルフスペ
ース作用はドナー上のトナーによって生じる。

【０００９】米国特許第３，９９６，８９２号は、フェ
ノール樹脂で作られた絶縁性コアをもつドナーロールを
開示している。ドナーロールのコアは銅で被覆された
後、ホトレジストで被覆され、次に露光され、エッチン
グされて、コアの上に細長い電極が形成される。その
後、ロールと電極はカーボンブラック含有半導体ゴムで
被覆される。

【００１０】米国特許第３，９８０，５４１号は、流体
処理領域を形成するため相互に向かい合って間隔をおい
て配置した電極を有する複合電極構造を開示している。
抵抗電極は電極間の短絡の影響を局所化する作用をす
る。かなり非一様な電界を発生させる非一様なシートと
フィラメント状電極が開示されている。

【００１１】米国特許第３，２５７，２２４号は、磁化
可能な現像剤と磁性ローラーが入っているトラフを含む
現像装置を開示している。ローラーは現像剤を静電写真
部材へ搬送する。ローラーは多数の巻線をもつ板を有す
る。板と巻線はローラーの内部に配置されている。現像
剤を静電写真部材へ搬送することができるように、板と
巻線は現像剤を磁気的に吸引する電磁石として作用す
る。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、像形成表面に
記録された静電潜像へマーキング粒子を搬送するドナー
ロールを提供する。ドナーロールはドナーロールから像
形成表面に隣接した現像区域へマーキング粒子を搬送す
るのを助ける電界と一緒に使用するように構成されてい
る。このドナーロールは、回転自在に取り付けられた本
体と、該本体に取り付けられた第１電極部材と、該第１
電極部材から間隔をおいて前記本体に取り付けられた第
２電極部材と、前記第１電極部材へ電界が与えられたと
き、その電界の一部が前記第２電極部材へ移るように、
前記第１電極部材と第２電極部材を電気的に相互に接続
する抵抗部材とから成ることを特徴とする。

【００１３】

【実施例】図２は、本発明の現像装置を組み込んだ典型
的な静電写真式印刷機の略正面図である。

【００１４】次に図３を参照して現像装置３８を詳細に
説明する。ハウジング４４は現像剤４５を格納する室を
形成している。現像剤４５はキャリヤ粒子７６と、摩擦
電気作用でキャリヤ粒子に付着したトナー粒子７８から
成っている。水平オーガー８０，８２はハウジング４４
の室の中の搬送ロール４６の全長に沿って現像剤４５を
均等に分配する。

【００１５】搬送ロール４６は静止多極内部磁石８４
と、前記磁石８４に近接して、そのまわりを矢印８５の
方向に回転するように設計された非磁性材料のスリーブ
８６から成っている。スリーブ８６が回転して磁石８４
の静止磁界を通過すると、帯電したトナー粒子７８と磁
性キャリヤ粒子７６から成る現像剤がスリーブ８６の外
面へ吸引される。スリーブ８６がローディング区域９０
（搬送ロール４６とドナーロール４０間のニップ）へ回
転するとき、ドクターブレード８８がスリーブ８６に付
着する現像剤の量を計量する。このスリーブ８６に付着
した現像剤は磁気キャリヤ粒子を含んでおり、これが一
般に磁気ブラシと呼ばれるフィラメント状構造を形成す
る。

【００１６】ドナーロール４０は、その外周面に等間隔
で配置され軸方向に伸びた導体の形をした電極４２を有
する。電極４２は外周面またはその近くに配置されてい
ることが好ましく、適当な任意の処理、例えばホトリソ
グラフィー、電気メッキ、レーザーアブレーション、シ
ルクスクリーニング、または直接書込み、によって塗布
することができる。代わりに、ロール４０の外周面に形
成した溝（図示せず）の中に電極を配置してもよいこと
を理解されたい。導体４２は、互いにほぼ一定の間隔を
置いて配置され、一般にドナーロール４０のコア（導電
性であってもよい）の上に塗布された非導電性層または
絶縁性殻の上に形成されている。

【００１７】本発明の一実施例においては、１つおきの
電極が、一般にドナーロールの一端に配置された共通の
電気バスへ接続されている。これらの電極はまとめて共
通電極１１４と呼ばれる。残りの電極は活性電極１１２
と呼ばれる。活性電極１１２は独立要素として動作する
こともできるし、２〜４個から成る電極グループに連結
することもできる。ロールの円周まわりのすべての電極
グループは同数の電極を有する。

【００１８】帯電したトナーと相互作用するドナーロー
ル４０の部分を被覆している外被層１１１は、非常に低
い導電性を有するが、完全に絶縁性でない材料から成る
ものが好ましい。この材料の導電率は、隣り合う電極間
の絶縁破壊を抑制し、かつローディング区域９０におい
て電極要素と磁気ブラシの導電性フィラメント間の短絡
回路または放電を防止するブロッキング層として作用す
る程度に低くなければならない。しかし、この材料は、
ドナーロールの表面における電荷交換にもかかわらずド
ナーロール４０と光導電性ベルト１０間の隙間にＤＣ現
像区域電界を形成するため、明確な平均表面電位を与え
る程度の導電性を有していなければならない。

【００１９】共通電極１１４は直流（ＤＣ）電圧源９２
によってアースされたシステムに対し一定の平均電圧で
バイアスされている。共通電極１１４へＡＣ電圧成分を
与えるため、さらに交流（ＡＣ）電圧源９３を共通電源
回路に接続することができる。

【００２０】搬送ロール４６も同様に、搬送ロール４６
へＡＣ電圧成分を与えるため、オプションのＡＣ電圧源
９５によって、ＤＣ電圧源９４によってアースされたシ
ステムに対し一定の電圧でバイアスされている。

【００２１】ＤＣ電圧源９２，９４の出力電位を制御す
ることによって、磁気ブラシのフィラメントとドナーロ
ールの表面の間のローディング区域９０に印加されるＤ
Ｃ電界の強度を定めることができる。これらの部材間の
電界が正しい極性であり、かつ十分な値であるとき、磁
気ブラシのフィラメント先端からドナーロール４０の表
面にトナー粒子７８が移動し、トナー粒子のセルフレベ
リング層を形成する。この現像メカニズムはローディン
グ区域９０として表示した領域に限られる。

【００２２】ＡＣ電圧源９３，９５の振幅、周波数、お
よび位相を制御することによって、ドナーロールの表面
と磁気ロール４６の回転スリーブ８６上の磁気ブラシの
フィラメント間に印加されるＡＣ電界を最適にすること
ができる。磁気ブラシをまたぐＡＣ電界の印加により、
一様性が改善され、かつトナーロール４０の表面にトナ
ーが堆積する速度が向上することは知られている。

【００２３】ローディング区域９０内のＡＣ電界成分の
印加は、トナー粒子とキャリヤ粒子間の粘着結合および
静電結合を壊すのを助けて、ＤＣ電界の作用の下でトナ
ー粒子がドナーロールへ移動するしきい値を統計的に緩
和すると考えられる。

【００２４】ローディング区域では、活性電極１１２と
共通電極１１４は同電位で動作することが望ましい。こ
のケースでは、活性電極１１２と共通電極１１４は、ロ
ーディング区域を通過する間、共に電圧源９２，９３に
よって駆動される。

【００２５】図３に示した現像装置３８は、共通電極１
１４に供給するＤＣ電圧源９２とＡＣ電圧源９３のほか
に、搬送ロールに供給するＤＣ電圧源９４とＡＣ電圧源
９５を使用しているが、本発明はドナーロール４０の共
通電極１１４に供給するＤＣ電圧源９２のみでも実施す
ることができる。

【００２６】ドナーロール４０の表面とスリーブ８６の
間で磁気ブラシをまたいで印加した約２００Ｖ（ｒｍ
ｓ）のＡＣ電圧振幅は、ドナーロール４０のローディン
グ／再ローディング率を最大にするのに十分であること
が判った。すなわち、磁気ブラシからドナーロール表面
へのトナー粒子の送出率は最大になる。どんな具体的な
例でも、最適の電圧振幅は再ローディング区域の幾何学
的形状によって決まり、経験に基づいて調整することが
できる。理論上、磁気ブラシの中で放電が起きる点まで
のどんな値でも印加することができる。典型的な現像
剤、ドナーロールと搬送ロールの間隔、および現像剤充
填率のとき、この最大値は約２ｋＨｚのＡＣ周波数で４
００Ｖ（ｒｍｓ）程度である。もし周波数が低過ぎれ
ば、例えば２００Ｈｚ未満であれば、ドナーロールによ
って運ばれるトナーの周期的な変動のために、目に見え
る像濃度のむらがコピーに現れるであろう。もし周波数
がかなり高ければ、例えば１５ｋＨｚ以上であれば、ト
ナー移動量は増加するが、ＡＣ高電圧源はより大きな容
量負荷電流を供給しなければならず、その結果製造コス
トがより高くなり、しかも瞬間的な絶縁破壊のケースで
は、意図しない大きな損傷を引き起こすことがある。

【００２７】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の共通電極１１４および活性電
極１１２と搬送ロール４６のスリーブ８６との間の相対
電圧は、磁気ブラシからドナーロール４０の表面へトナ
ーが効率的にロードされるように選定される。ＡＣ電極
電圧源９６とＤＣ電極電圧源９７は、ドナーロール４０
が矢印９１の方向に回転し、連続する活性電極１１２が
ドナーロール４０と光導電性ベルト１０の間の現像ニッ
プ９８に進入すると、活性電極１１２を順次電気的に付
勢するようになっている。

【００２８】図３に示すように、本発明に従って、ドナ
ーロール４０が矢印９１の方向の回転して、活性電極１
１２が現像ニップ９８に進入すると、電極電圧源９６，
９７へ接続された抵抗回路網整流子１００は、ＡＣ励起
電位を調時した順序で活性電極１１２へ分配する。この
やり方で、大きなＡＣ電圧差が隣り合う活性電極と共通
電極１１４の間に印加される。このＡＣ電圧差はドナー
ロール４０の表面の狭い区域内に強い励振電界を供給
し、この励振電界がドナーロール表面からトナーを離脱
させ、局所トナーパウダークラウドを形成する。

【００２９】セグメント式ドナーロールの構造と幾何学
的形状は、米国特許第５，１７２，２５９号、米国特許
第５，２８９，２４０号、および米国特許第５，４１
３，８０７号に詳細に説明されている。

【００３０】出願人は、ドナーロール４０の外周面のま
わりに約０．００５インチの間隔をおいて、約０．００
４インチ幅の、互いに組み合った活性電極１１２と共通
電極１１４を有するドナーロール４０の上に明確なトナ
ークラウドを形成させるのに必要なＡＣ活性化電位は、
３ｋＨｚで約１０００〜１３００Ｖであると決定した。

【００３１】次に図１を参照して、本発明に係るドナー
ロール４０上の抵抗回路網整流子１００をより詳細に説
明する。ドナーロール４０は適当な任意の丈夫な材料、
例えばセラミック棒または管、あるいは剛体の金属軸の
上に接着したポリアミド製スリーブで作られている。ド
ナーロール４０は本体１０２を有し、本体１０２の第１
端１０７と第２端１０８からそれぞれ第１ジャーナル１
０４と第２ジャーナル１０６が延びている。ドナーロー
ル４０は適当な任意の方法、例えば図１に示すように、
現像ハウジング４４の軸受穴に取り付けられた第１およ
び第２軸受１１５，１１６で第１および第２ジャーナル
１０４，１０６を支持することによって、支持してもよ
い。ドナーロール４０の外周面１２２に、軸線１２０に
平行に、狭い間隔で配置された導電性電極要素の配列４
２のパターンが形成されている。電極配列４２は、電源
９６，９７によって供給される固定電気接触ブラシ１３
６、ＤＣ電源９７によって供給されるスリップリング１
４４、および電圧源９２，９３によって供給される共通
電極１１４から、抵抗回路網整流子１００による分配に
よって、調時された順序で、電気的に活性化される活性
電極１１２を含んでいる。

【００３２】電極配列４２の中に、活性電極１１２と共
通電極１１４が互いに組み合ったパターンで配列されて
いる。すなわち、各共通電極１１４は、ドナーロール４
０の中央クラウド発生部分にわたって、隣接する活性電
極１１２の間に配置されており、逆もまた同様である。
活性電極１１２は抵抗回路網整流子１００の抵抗部材１
３４，１３５によって分配される電流によって活性化さ
れる。抵抗部材１３４，１３５は、個別部品であっても
よいし、あるいは適当な幾何学的形状および面積抵抗率
（数ｋΩ／□〜数メガΩ／□が好ましい）を有する適当
な任意の材料を使用し、ハイブリッド電子回路分野の専
門家に知られた薄膜または厚膜技術によって製作するこ
とができる。

【００３３】例えば、抵抗部材１３４は、図１に示すよ
うに、ドナーロール４０の表面の活性電極１１２の上に
デポジットした電気抵抗材料の狭幅リボンで作られた電
極間セグメントの形をしていてもよい。代わりに、抵抗
部材１３４の境界を定めている電極が完全に露出するよ
うに、ドナーロール４０の表面に抵抗層をデポジットし
た後、活性電極１１２を形成してもよい。

【００３４】抵抗リボンに対し第１電気接触ブラシ１３
６を容易に機械的に一直線に整列させるため、抵抗部材
１３４を形成している層はブラシ１３６の幅Ｗ₂ とほぼ
等しいか、それより少し大きい幅Ｗ₁ をもつ円周帯すな
わちリボンの形をしていることが好ましい。例えば、幅
Ｗ₁ は約１〜５ｍｍにすることができる。ブラシ１３６
は抵抗層１３４の表面と連続拭き取り接触をしており、
そして電源９６，９７によって電気的に駆動される。

【００３５】抵抗層１３４は、例えば、Kapton ( DuPon
t Ltd.の製品、登録商標) で作られた本体１０２と適合
する薄膜抵抗インクの形をしたポリアミドをベースとし
たマトリックスから配合することができる。ハイブリッ
ド電気回路の製造に使用される多種多様な市販の抵抗性
および導電性ポリマー厚膜インクは、容易に入手するこ
とができる。数ミリΩ〜数百Ω／□の面積抵抗率を有す
るインクを使用して、２組の個別導電性電極１１２，１
１４のほかに、スリップリング１４０，１４４を製作す
ることができる。数メガΩ／□の抵抗率を生み出すよう
に配合した同様なインクを使用して、抵抗リボンをデポ
ジットし、そこから抵抗部材１３４，１３５を形成する
ことができる。代わりに、セラミック支持体上に高温で
焼くように設計された、より頑丈な市販のルテニウムや
貴金属をベースとするサーメットの薄膜ハイブリッドマ
イクロエレクトロニクス材料で、回路網構成要素を作る
ことができる。

【００３６】電気接触ブラシ１３６は、適当な任意の耐
久性材料、例えば引抜き炭素含浸プラスチック、固体の
分岐した黒鉛、金属接点アレイ、Kapton ばね上の高導
電性プリアミド抵抗器材料のストリップ、接触領域に接
する低抵抗材料の接触リボン、ブレードクリーナまたは
ドクタブレードの形をしたポリアミドまたは導電性エラ
ストマー、および電気接触領域の改善された表面清掃を
行うことができる擦り接点すなわち雪かき形接点で作る
ことができる。各ケースにおいて、付勢電流はドナーロ
ール表面上の回転する抵抗回路網によって適切な比率で
活性電極へ分配されるが、ブラシは最小内部抵抗をもつ
連続した電気接点として機能するだけである。これは、
要求に合った付勢電流プロフィールを提供するためにグ
レード付き内部抵抗率をもつ延長ブラシが必要である初
期の設計を改良するものである。

【００３７】次に図４を参照して説明する。電極配列４
２の活性電極１１２と電気接触するように、ドナーロー
ル４０の本体１０２の上に、抵抗要素１３４を形成する
抵抗リボンがデポジットされている。ドナーロール４０
が回転すると、ブラシ１３６は抵抗層１３４の露出表面
と連続して電気接触する。

【００３８】再び図１を参照すると、抵抗層１３４はド
ナーロール４０の第１端１０７の近くに配置されてい
る。共通電極１１４は、ドナーロール４０の外周面のま
わりに円周方向に延びているスリップリング１４０とオ
ーム接触している。スリップリング１４０は適当な任意
の耐久性のある導電性材料、例えば貴金属合金で作るこ
とができるが、約１００Ω／□以下の面積抵抗率をもつ
ハイブリッド電子回路厚膜インクを使用して製作するこ
とが好ましい。第２導電性ブラシ１４２はスリップリン
グ１４０の表面に連続して電気接触し、電源９２，９３
へ途切れない電気通路を提供する。第２ブラシ１４２は
適当な任意の導電性材料で作ることができるが、ブラシ
１３６と同じ材料および設計にすることができる。ドナ
ーロール４０の外周面のまわりに円周方向に延びている
抵抗部材１３４，１３５のリボンの近くに、第２スリッ
プリング１４４が配置されている。スリップリング１４
４は、その位置が抵抗部材１３４に隣接していることを
除き、スリップリング１４０と同じ材料および塗布方法
を用いることができる。第３導電性ブラシ１４６はスリ
ップリング１４４の表面に連続して電気接触し、電源９
６，９７へ途切れない電気通路を提供する。３個のブラ
シ１３６，１４２，１４６はすべて適当な任意の導電性
材料で作ることができ、同じ材料および設計にすること
ができる。

【００３９】次に図５に、抵抗要素１３４，１３５の回
路網を簡単化した等価回路を示す。電圧Ｖ_INは電源９７
（図１参照）から供給され、導電性ブラシ１３６と接触
する点で抵抗リボンの表面に印加される励起電圧の公称
ＡＣ成分を表す。抵抗Ｒ₁ は個々の抵抗要素１３４の値
を表し、抵抗Ｒ₂ は個々の抵抗要素１３５の値を表す。
ノードＮ₁₀はブラシ１３６とオーム接触している電極１
１２を表し、従って電源９６によって供給される電圧と
同じ電圧である。ノードＮ₉ とＮ₁₁はブラシと接触して
いる電極のすぐ隣りの活性電極１１２を表す。ノードＮ
₈ とＮ₁₂はブラシ１３６とオーム接触している電極から
１段階遠くに位置する活性電極１１２を表す。

【００４０】次の図６は、ノード位置について図４のノ
ードへ分配されるＡＣ電位の振幅を示すノード電圧の分
布をプロットしたグラフである。ノードＮ₁₀はブラシと
オーム接触している電極を表す。各ノードにおける電圧
のプロットは、ｒ＝０．０５から１．０までの幾つかの
抵抗比について示してある。プロットは対称的であり、
ノードＮ₁₀のみに電力が供給されると仮定している。電
力が供給された複数の隣接するノードを有することは利
益があることを理解すべきである。その場合には、残り
のノードに関する電位の分布はプロットに示したものと
同じである。抵抗比は次式のように定義される。 ｒ＝Ｒ₁ ／Ｒ₂ ここで、Ｒ₁ は隣接する活性電極１１２間の抵抗層１３
４のリボンセグメントの抵抗値である。Ｒ₂ は各活性電
極１１２にスリップリング１４４への直接戻り電流通路
を提供するドレーン抵抗である。

【００４１】２つの抵抗Ｒ₁ ，Ｒ₂ について、異なる組
合せの抵抗インク材料を選択することができる。また抵
抗比ｒは、必要なとき、各電極とスリップリング１４４
間の抵抗戻り通路の幾何学的形状のほかに、隣接する活
性電極部材１１２間の抵抗セグメントの幾何学的形状を
選定することによって要求に合わせることができる。入
手できる非常に大きな範囲（すなわち、わずか数Ω／□
から数ギガΩ／□まで）の基本的抵抗インク配合物のほ
かに、デポジットした層の厚さを変えることにより、そ
してある程度は非標準硬化サイクルを適応させることに
より、すなわちデポジットした抵抗材料を種々の最高温
度および焼成時間でオーバー焼成またはアンダー焼成す
ることにより、面積抵抗率を約３：１の範囲にわたって
調節することができる。抵抗比ｒの値がより小さけれ
ば、整流の結果印加される電圧分布に、より漸進的な変
化がもたらされる。

【００４２】図６のプロットから、０．１５の抵抗比の
場合、パウダークラウド形成のためノードＮ₁₀に印加し
た１０００Ｖの公称入力電圧Ｖ_INは、約６８１Ｖの有効
印加電圧をもつノードＮ₉ ，Ｎ₁₁が生じることが判る。
同様に、ノードＮ₈ ，Ｎ₁₂は４６４Ｖの有効印加電圧を
有し、ノードＮ₇ ，Ｎ₁₃は３１６Ｖで有効に駆動され、
ノードＮ₆ ，Ｎ₁₄は２１６Ｖで駆動される。本発明の各
電極に印加される励起電圧は、従来の整流システムの急
激な電圧対時間プロフィールを有していなく、電極が現
像区域に進入するとき漸進的に増加し、電極が現像区域
から出てくるとき対称的な仕方で減少し、従って現像区
域内では必要な高い励起電圧を与える一方、現像区域外
では隣接する電極間の電圧差を制限する。

【００４３】図７に、本発明の第２の実施例の抵抗回路
網整流子２００を示す。抵抗回路網整流子２００は第１
端２０７と第２端２０８から外側に延びた第１および第
２ジャーナル２０４，２０６の所で軸受２１５，２１６
によって支持された、図１のドナーロール４０に似たド
ナーロール２４０を有する。第１活性電極２１２は図１
の活性電極１１２に似ており、第１抵抗部材２３４へ、
そして第２抵抗部材２５０によって導電性スリップリン
グ２５２へ電気的に接続されている。

【００４４】第１抵抗部材２３４は抵抗部材１３４と似
ており、同様に抵抗層の形をしていることが好ましい、
第２抵抗部材２５０は活性電極２１２と導電性スリップ
リング２５２の間に電気的に接続されている。第２抵抗
部材２５０は、抵抗回路網内に第１抵抗部材２３４と組
み合わされたとき、所望の抵抗比（例えば、前例および
図６のグラフに示したように、ｒ＝０．１５）が得られ
る限り、適当な任意の形を取ることができる。

【００４５】再び図７を参照すると、第２抵抗部材２５
０はドナーロール２４０の外周面２２２に第１抵抗部材
２３４に隣接して配置された連続円周帯の形をしている
ことが好ましい。代わりに、第２抵抗部材２５０を、各
活性電極２１２から導電スリップリング２５２までの抵
抗通路を形成する独立した個別抵抗要素の配列の形でよ
り容易に製作することができる。第２抵抗部材２５０
は、第１抵抗部材２３４と同じ製造工程で処理できるよ
うに、第１抵抗部材２３４と材料および組成が似ている
材料で作られていることが好ましい。

【００４６】第１抵抗部材２３４は、適当な任意の手段
によって、例えば第１抵抗部材２３４と連続して電気接
触する第１導電性ブラシ２６２によって、電源２６０へ
電気的に接続されている。スリップリング２５２は第２
ブラシ２６４と接触していることが好ましい。ブラシ２
６２，２６４は適当な任意の形態であってもよく、例え
ば図１のドナーロール４０の第１ブラシ１３６と材料お
よび設計が似ていてもよい。

【００４７】第２組の電極２１４は、図１の抵抗回路網
整流子１００の共通電極１１４と異なり、抵抗部材すな
わち抵抗層２３４に似ている好ましい抵抗層の形をした
第３抵抗部材２６６へ電気的に接続されている。第３抵
抗部材２６６は、同様に電源２６０から、例えば第３導
電性ブラシ２７０によって供給される。電源２６０は正
味ＤＣバイアス電圧のほかに、位相が１８０°ずれた２
つの交番電圧波形を提供する。これらの波形の１つは導
電性ブラシ２６２によって第１抵抗部材２３４へ印加さ
れる。他の波形は、共通ＤＣバイアス電圧のほかに、電
極２１２および２１４に印加される電圧波形が１８０°
位相がずれるように、導電性ブラシ２７０によって第３
抵抗部材２２６へ印加される。

【００４８】位相が１８０°ずれた２つの波形を印加す
ることにより、隣接する電極２１２と電極２１４の間の
交番電界（トナークラウドの生成および維持に責任があ
る）の大きさに影響を与えずに、抵抗回路網内の全消費
電力を大幅に低減することができる。印加する電圧波形
は、正弦波、方形波、またはより複雑な形であってもよ
く、正味印加ＡＣ電圧の半分が隣接する電極へ供給され
るので、対称であることが好ましい。ＤＣバイアスは、
２組の電極の上に等しく現れ、ブロッキング層（図示せ
ず）の小さいが、零でない導電率によってロール表面の
平均電位を定める。

【００４９】抵抗回路網内の全電力消費を最小にするこ
とは、動作温度を下げるのを助け、かつ電源のコストお
よびサイズを減らす。トナー再ロード区域では、電源２
６０の交流成分が大きく減衰され、２組の電極２１２，
２１４がブラシ２６４，２７６によってスリップリング
２５２，２７４へ印加された共通ＤＣ電圧でバイアスさ
れる。対称性により、もしスリップリング２５２と２７
４の間の導電通路（図示せず）をロール自身の内部に設
ければ、たとえブラシ２６４と２７６を省いても、２つ
のスリップリングは同じＤＣバイアス電位に維持される
であろう。しかし、スリップリング２５２および２７４
からバイアス電圧源へ直接接続することは巧みな工学的
方法である。

【００５０】第１抵抗部材２３４はドナーロール２４０
の第１端２０７の近くに配置されているが、第３抵抗層
２６６はドナーロール２４０の第２端２０８の近くに配
置されている。第４抵抗部材２７２は第２抵抗部材２５
０に似た抵抗層の形をしていることが好ましい。第２導
電性スリップリング２７４は第４抵抗部材２７２へ電気
的に接続されている。第２導電性スリップリング２７４
は第１導電性スリップリング２５２に似たスリップリン
グの形をしていることが好ましい。第２導電性スリップ
リング２７４は第４ブラシ２７６と電気的に接触してい
る。第４ブラシ２７６は第２ブラシ２６４と材料および
設計が似ていてもよい。第２ブラシ２６４と第４ブラシ
２７６は、図７に示すように、共通バイアス電圧源へ電
気的に接続されていることが好ましい。

【００５１】次に図８を参照して、整流子２００の整流
領域についてより詳細に説明する。第１抵抗部材２３４
はすべての第２電極２１４の端から離れた領域内ですべ
ての第１電極２１２とオーム接触している。第１抵抗部
材２３４は、電極の上に電気抵抗材料の狭幅リボンをデ
ポジットしたときに生成された隣接する電極２１２間の
電極間セグメントの形で、等価抵抗器Ｒ₃ の連続する鎖
を提供する。第２抵抗部材２５０は各電極２１２と導電
性スリップリング２５２の間にはっきりした個々の抵抗
通路（各通路は抵抗Ｒ₄ を有する）の配列を提供する。
第１抵抗部材２３４と第２抵抗部材２５０はそれぞれ広
い範囲の基本的抵抗材料配合物から個別に製作すること
ができ、また必要に応じて２つの抵抗部材の幾何学的縦
横比と厚さを選定することによって、いっそう洗練する
ことができるので、Ｒ₃ とＲ₄ の値を個別にインピーダ
ンス範囲および消費電力のほか縦横比に合わせて、整流
子２００の最良の性能を生み出すことができる。

【００５２】次に図９について説明する。抵抗部材２５
０は、各電極２１２と導電性スリップリング２５２の間
の抵抗通路（等価回路抵抗器Ｒ₄ で示す）になる連続し
た抵抗リボンの形にすることができる。図８の構成等価
回路抵抗器Ｒ₃ が並列の両抵抗要素２３４と２５０から
の寄与分を含んでいることは理解されるであろう。図８
および図９では、ＤＣバイアスは省略されており、電源
２６０はブラシと接触している電極ノードを表す１つの
電極２１２へ接続されており、スリップリング２５２は
アースされている。

【００５３】図１０は、図１および図７のドナーロール
の表面に形成された導電性電極２１２への電流の内部分
布を示すため、抵抗部材２３４の表面上のブラシ２６２
の通路を断面図で示す。図１０では、層内の電流通路の
分布を明確に示すため、抵抗層２３４の厚さは誇張して
ある。この図において、電極２１４（図７参照）がブラ
シ２６２の下に延びていないことに注目されたい。電極
２８２はブラシ２６２の接点への最短通路を提供する、
従ってブラシ２６２の接点からより遠い距離にある電極
２１２より正比例した大きな電流を受け取る。ブラシ２
６２が抵抗層２３４の上を通過するにつれて、各電極２
１２は同じＡＣ振幅包絡線で次々に励起される。

【００５４】図１１は、抵抗回路網整流子２００（図７
参照）の電気的等価表す電気回路図である。電圧Ｖ_IN1
とＶ_IN2 は、電源２６０（図７参照）から供給され、ノ
ードＮ_{10 LEFT} とＮ_{10 RIGHT} （図７に示した第１ブラ
シ２６２と第３ブラシ２７０とそれぞれ接触している電
極を表す）へ印加される公称励起電圧を表す。キャパシ
タＣ₁ は隣接する電極２１２と２１４の間の電極間キャ
パシタンスを表す。抵抗器Ｒ₁ は隣接する電極２１２間
の第１抵抗部材２３４の個々のセグメントの抵抗を表
す。抵抗器Ｒ₂ は各電極２１２と導電性部材２５２（図
７参照）間の抵抗を表す。抵抗器Ｒ₃ は隣接する電極２
１４間の第２抵抗部材２６６の個々のセグメントの抵抗
を表す。抵抗器Ｒ₄ は各電極２１４と導電性部材２７４
（図７参照）間の抵抗を表す。キャパシタＣ₂ とＣ₃ は
図７の各電極とロール支持体間の小さいが、零でないキ
ャパシタンスを表す。正常な状態では、ロールの幾何学
的形状は対称であるから、キャパシタＣ₂ とＣ₃ は等し
いであろうと予想される。抵抗器Ｒ₁ を抵抗器Ｒ₃ と一
致するように製作し、抵抗器Ｒ₂ を抵抗器Ｒ₄ と一致す
るように製作することによって、好ましい設計は全体の
対称性を保つであろう。

【００５５】

【発明の効果】互いに組み合った電極を設けて、隣り合
う電極に位相が１８０°ずれた電気信号を供給すること
によって、より低電力消費電源で、パウダークラウドを
形成するのに必要な電圧を得ることができる。

【００５６】一対の抵抗層（第１の抵抗層は隣り合う電
極を相互に接続し、第２の抵抗層は電極をバイアス電位
源へ接続する）を設けることによって、厳密に制御され
た電気的分布を得ることができる。

【００５７】ポリアミドをベースとした材料で作られた
抵抗回路網を設けることによって、より優れた性能と増
大した表面寿命をもつ低コストのドナーロールを提供す
ることができる。セラミック支持体の上にルテニウムを
ベースとした材料で作られた抵抗回路網を設けることに
より、廉価であるが、極めて丈夫なドナーロールを提供
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の抵抗回路網整流セグメント式ドナーロ
ールの第１の実施例の正面図である。

【図２】図１の抵抗回路網整流セグメント式ドナーロー
ルを組み込んだ印刷機の正面図である。

【図３】図１の抵抗回路網整流セグメント式ドナーロー
ルを組み込んだ現像装置の正面図である。

【図４】図１の抵抗回路網整流セグメント式ドナーロー
ルの矢印４−４の方向の部分断面図である。

【図５】図１の抵抗回路網整流セグメント式ドナーロー
ルの簡単化した電気回路図である。

【図６】図１の抵抗回路網整流セグメント式ドナーロー
ルの電極上に現れる電圧のグラフである。

【図７】本発明の抵抗回路網整流セグメント式ドナーロ
ールの第２の実施例の正面図である。

【図８】塊にした回路要素を使用している、図１の抵抗
回路網整流セグメント式ドナーロールの整流部分の部分
正面図である。

【図９】連続した回路要素を使用した、図１の抵抗回路
網整流セグメント式ドナーロールの整流部分の部分正面
図である。

【図１０】図７の抵抗回路網整流セグメント式ドナーロ
ールの整流部分の端面図である。

【図１１】図１の抵抗回路網整流セグメント式ドナーロ
ールの電気回路図である。

【符号の説明】

１０ 感光体ベルト １２ 光導電性表面 ３８ 現像装置 ４０ ドナーロール ４２ 電極 ４４ ハウジング ４５ 現像剤 ４６ 搬送ロール ７６ キャリヤ粒子 ７８ トナー粒子 ８０，８２ 水平オーガー ８４ 静止多極内部磁石 ８５ スリーブの回転方向 ８６ 回転スリーブ ８８ ドクターブレード ９０ ローディング区域 ９１ ドナーロールの回転方向 ９２ ＤＣ電圧源 ９３ ＡＣ電圧源 ９４ ＤＣ電圧源 ９５ ＡＣ電圧源 ９６ ＡＣ電圧源 ９７ ＤＣ電圧源 ９８ 現像区域（ニップ） １００ 抵抗回路網整流子 １０２ ロール本体 １０４，１０６ ジャーナル １０７ 本体の第１端 １０８ 本体の第２端 １１１ 外被層 １１２ 活性電極 １１４ 共通電極 １１５，１１６ 軸受 １２０ ロール軸線 １２２ ロールの外周面 １３４ 抵抗部材（層） １３５ 抵抗部材 １３６ 第１電気接触ブラシ １４０ スリップリング １４２ 第２導電性ブラシ １４４ 第２スリップリング １４６ 第３導電性ブラシ ２００ 本発明の第２の実施例の抵抗回路網整流子 ２０４，２０６ ジャーナル ２０７ 本体の第１端 ２０８ 本体の第２端 ２１２ 活性電極 ２１４ 共通電極 ２１５，２１６ 軸受 ２２２ ロール外周面 ２３４ 第１抵抗部材 ２４０ ドナーロール ２５０ 第２抵抗部材 ２５２ 第１導電性スリップリング ２６０ 電源 ２６２，２６４ 第１および第２導電性ブラシ ２６６ 第３抵抗部材 ２７０ 第３導電性ブラシ ２７２ 第４抵抗部材 ２７４ 第２導電性スリップリング ２７６ 第４導電性ブラシ ２８２ ブラシ２６２の接点へ最短通路を提供する電極

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 表面に記録された静電潜像へマーキング
   粒子を搬送するドナーロールであって、該ドナーロール
   から前記表面に隣接する現像区域へマーキング粒子を搬
   送するのを助ける電界と共に使用するように構成された
   ドナーロールにおいて、 回転自在に取り付けられた本体と、該本体に取り付けら
   れた第１電極部材と、該第１電極部材から間隔をおいて
   前記本体に取り付けられた第２電極部材と、前記第１電
   極部材へ電界が与えられたとき、その電界の一部が前記
   第２電極部材へ移るように、前記第１電極部材と第２電
   極部材を電気的に相互に接続する抵抗部材とから成るこ
   とを特徴とするドナーロール。