JPH10207222A

JPH10207222A - 静電潜像の現像機構

Info

Publication number: JPH10207222A
Application number: JP10003945A
Authority: JP
Inventors: Delmer G Parker; ジーパーカーデルマー
Original assignee: Xerox Corp
Current assignee: Xerox Corp
Priority date: 1997-01-21
Filing date: 1998-01-12
Publication date: 1998-08-07
Anticipated expiration: 2018-01-12
Also published as: US5729807A; JP4118992B2

Abstract

(57)【要約】【課題】ドナーロールの表面に埋め込まれた電極を電
源に接続するための整流ブラシおよびこれに接する薄膜
電極の損耗または孔食を防止する。【解決手段】ドナーロールの表面には、二組のインタ
ーディジタル形状の電極９２、９４が埋め込まれてい
る。電極の一方の組の全ての電極９２は、同時に電源に
接続される。他方の組の電極９４は、光電スイッチ機構
１２０を介して電源に接続される。光電スイッチアレン
ジメントは、各電極９４にそれぞれ対応した導電性箔電
極１２４、１２４’と、これらの電極の全てに接触する
光導電性被膜１２８（１２８’）と、この被膜の現像領
域に対応する部分を照射する光源１３２’（１３２）を
有している。光源により照らされた部分が導通し、対応
する電極９４に電圧が印加され、これに対応する電極９
２と協調してドナーロールからトナーを遊離させる。ブ
ラシを排除することによって、損耗、孔食が防止され
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、静電像を可視化す
ることに関し、特に、スカベンジレス(scavengeless)現
像に使用されるトナードナーロール(toner donor roll)
の電極へ整流電力を供給する干渉のない(ノンインタラ
クティブ：non-interactive)またはスカベンジレス現像
を行うシステム、方法、装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】本発明は、ゼログラフィー技術または印
刷技術に利用される。従来のゼログラフィーの方法で
は、一般的に、最初に光受容体(フォトレセプタ：photo
receptor)を均一に帯電させることによって、ゼログラ
フィー感光体面に静電潜像を形成する。光受容体は、電
荷保持面を含む。電荷は、原画像に対応する活性化照射
パターンに従い選択的に消失する。電荷の選択的消失に
より、照射されない領域に対応する画像面に保持される
電荷パターンが残る。

【０００３】この電荷パターンは、トナーで現像するこ
とにより可視化される。トナーは、一般にカラー粒子で
あり、静電引力により電荷パターンに付着する。次い
で、現像画像は、画像形成面に定着され、または、普通
紙のようなレシーブ媒体に送られ、適当な溶融技術によ
り定着される。

【０００４】本発明は、スカベンジレストナー現像が要
求される画像装置への使用に特に適している。従って、
本発明は、画像上に画像を形成(イメージオンイメー
ジ：Image On Image)する場合やハイライトカラー画像
を形成する場合の画像形成プロセスに有効である。スカ
ベンジレスの現像においては、画像は、電荷保持面と現
像システムの間の２５０μｍの現像ギャップの間で形成
される。数百ボルトのＡＣバイアスが、トナードナーロ
ールに埋め込まれた１本またはそれより多い小さな直径
の線電極に加えられる。この電極は、現像領域の電荷保
持面または光受容体の近くに設けられているものであ
る。現像システムに加えられるキロヘルツ範囲の周波数
のＡＣバイアスは、帯電トナーに作用し、機械的に振動
させる。これは、トナーをドナーロールに保持する付着
力に十分打ち勝つものである。一度離されると、トナー
は、既に現像された画像を乱すことなく、容易に静電潜
像を光受容体に現像する。

【０００５】この型の現像システムの初期の出願におい
ては、電極は、光受容体とトナードナーロールの間に支
持されるピンと張られた線から成る。たとえば、1991年
4月23日、ダンエーヘイズ(Dan A. Hays)に許諾され
た米国特許第5,010,367号が参照できる。残念ながら、
強くて現像アーティファクトのない軽い張られた線アレ
ーの機械的な設計は難しいことが判る。たとえば、線
は、トナーの固まりと不要な紙繊維をとらえ、これは現
像画像に縞を生じさせる。

【０００６】張られた線に伴う問題は、ドナーロールの
表面に埋め込まれる小さな直径の線または電極のアレー
を使用することにより回避される。この方法において
は、ＡＣバイアスが、ドナーロールの端の整流ブラシを
通し、現像領域の埋め込み電極に加えられる。このよう
な構造が、1976年12月14日、パーカー(Parker)他に許諾
された米国特許第3,996,892号に記載されている。'892
特許には、プログラム可能で、それぞれが離れている電
極が設けられたドナーロールが開示されている。これに
は、ＤＣ電圧が、ドナーロール端の整流ブラシを通し、
現像間隙または現像領域、間隙前部、間隙後部の線電極
に加えられる。このような配置により、２個の構成要素
から成る磁気ブラシ現像ロールの円周周囲のバイアスプ
ロフィールは、良好な現像が行なわれるよう調整され
る。たとえば、１００ボルトの間隙前部電圧、２５０か
ら３００ボルトの間隙電圧、１０００ボルトの間隙後部
電圧が供給される。ドナーロールの電極は、最初にフェ
ノール樹脂ロールの外面に銅薄膜層がメッキされ、ロー
ル長に沿い軸方向に、約０．５ｍｍ（０．０２インチ）
間隔の中心に、０．０２５ｍｍ（０．００１インチ）幅
の電極ストリップのエッチングが行なわれ形成される。
次いで、ロールは半導体ゴム被覆で覆われる。この被覆
は、整流ブラシを通し電極にバイアスが加えられる端の
短い長さを除き行われる。ロール円周周囲の電圧プロフ
ィールは、整流器または半導体被覆を通る電流によるＩ
Ｒ電圧降下により決定される。このような構造には、整
流ブラシに接する薄膜電極に損耗または孔食の問題のあ
ることが知られている。電極のニッケルメッキにより、
損耗の問題はいくらか緩和されるが、電極損傷の問題の
完全な解決にはならない。

【０００７】'892特許の第２の実施形態には、ドナーロ
ールと共に回転するよう搭載されるリング状の抵抗部材
の使用が開示されている。複数の静的に搭載される電気
接触子は、リング状の部材に跨り、一方、リング状の部
材は導体の被覆されない部分に配置され、導体が搭載さ
れるスリーブと共に回転するよう搭載される。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】前述のドナーロール表
面に埋め込まれた小さな直径の線または電極のアレイを
有する装置における現像においては、数百ボルトのＡＣ
バイアスが、前記線または電極のアレーに加えられる。
ＡＣバイアスは、ドナーロールの端の整流ブラシを通
し、現像領域の埋め込み電極に加えられる。このような
構造においては、整流ブラシに接する薄膜電極に損耗ま
たは孔食の問題のあることが知られている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明に従えば、感光ス
イッチング素子の高電流密度が軽減される。これは、光
活性化された素子が、パイ状のセクターとして配置され
る形状により得られる。このセクターは、ドナーロール
の端に、ドナーロールと同じ軸に搭載されるディスクの
一方の側または両側に形成される。この整流器の形状に
より、感光スイッチング素子の領域は、'225特許に比較
し拡大され、光導電体は良好な電流密度領域で動作す
る。また、この形状により、モジュール構造が推進さ
れ、大きな軸スペースは要求されない。

【００１０】

【発明の実施の形態】図５に示されるように、本発明の
利用が可能な、従来技術のハイライトカラー印刷機械
は、光導電性ベルト１０の形の電荷保持メンバを含む。
この光導電性ベルト１０は、光導電性面と導電性基板か
ら構成され、帯電ステーションＡ、露光ステーション
Ｂ、現像ステーションＣ、転写ステーションＤ、クリー
ニングステーションＦを通るよう搭載される。ベルト１
０は、矢印１６の方向に動き、ベルト１０の連続部は、
移動経路に配置される各処理ステーションを順に経由す
る。ベルト１０は、複数のローラ１８、２０、２２のま
わりに掛け継がれる。前者は、駆動ローラとして使用さ
れ、後者は、光受容体ベルト１０に適当な張力を与える
ために使用される。モータ２３は、ローラ１８を回転さ
せ、矢印１６の方向にベルト１０を進める。ローラ１８
は、駆動ベルトのような適当な手段によりモータ２３に
連結される。

【００１１】さらに図５を参照して判るように、ベルト
１０の連続部は、最初に帯電ステーションＡを通過す
る。帯電ステーションＡにおいて、参照番号２４で示さ
れるスコロトロン(scorotron)、コロトロン(corotro
n)、ダイコロトロン(dicorotron)のようなコロナ放電装
置が、ベルト１０を帯電させ、選択的に高く均一な正電
位または負電位、Ｖoにする。この技術分野における既
知の、適当な制御がコロナ放電装置２４に採用される。

【００１２】次に、光受容体の表面の帯電部分は、露光
ステーションＢに進む。露光ステーションＢにおいて、
均一に帯電され光受容体すなわち電荷保持面１０は、レ
ーザ出力走査装置２５に露光される。これにより、電荷
保持面は、走査装置の出力に従い放電される。走査装置
は、３レベルレーザのラスター出力スキャナー(Raster
Output Scanner(ROS))が望ましい。代わりに、ＲＯＳを
従来のゼログラフィ露光装置に置き換えることもでき
る。電子サブシステム(electronic subsystem(ESS))２
７は、ＲＯＳと、同じく印刷機械の他のアセンブリの制
御を行う。

【００１３】電圧Ｖoに初期帯電された光受容体は、暗
減衰し、約−９００ボルトに等しいＶddpのレベルにな
る。露光ステーションＢにおいて露光されると、画像の
ハイライトカラー（すなわち、黒以外の色）の部分にお
いてはゼロまたは接地電位に近い約−１００ボルトに等
しいＶｃまで放電される。また、光受容体は、画像のバ
ックグラウンド（白）領域では約−５００ボルトに等し
いＶｗまで放電される。

【００１４】現像ステーションＣにおいて、現像システ
ムは、現像材を静電潜像に接触するよう送る。現像シス
テムは、第１と第２の現像装置３２、３４を含む。現像
装置３２は、一対のブラシローラ３５、３６を収容する
ハウジングを含む。ローラは、現像材４０を電荷保持面
の潜像に接触するよう送り、電圧レベルＶcの領域を現
像する。現像材４０は、たとえば顔料トナーと磁気キャ
リアビーズを含む。現像装置３２に電気的に接続される
電力供給装置４１により、現像ハウジングに適当な電気
バイアスが与えられる。約−４００ボルトのＤＣバイア
スが、電力供給装置４１により現像構造３２に加えられ
る。先に加えられたバイアス電圧と、適当に帯電される
カラートナーにより、カラートナーを使用する放電領域
現像(Discharged Area Development(DAD))が行われる。

【００１５】第２の現像装置３４は、ローラ４２の形を
したＳＥＤ(Segmented ElectrodedDoner)ドナー体を含
む。区切られた電極を有するこのドナー体４２は、現像
剤４４を搬送する。この場合、現像剤４４は、黒トナー
を含む単一成分現像剤であり、組み合わせ計量帯電装置
４６により、ドナー体４２に付着される。トナーの計量
帯電は、磁気ブラシ構造のような、２成分現像システム
によっても行うことができる。ドナー体は、電荷保持面
の動く方向と、同じ方向または反対方向の何れにも回転
される。ドナーローラ４２は、好ましくは、ＴＥＦＬＯ
Ｎ−Ｓ（デュポン社の商標）または陽極酸化アルミで被
覆される。現像装置３４は、静電潜像の帯電領域現像(C
harged Area Development(CAD))部分の現像に使用され
る。

【００１６】支持材シート５８（図５）が送られ、転写
ステーションＤにおいてトナー画像に接触させられる。
支持材シートは、示されていない従来のシート送り装置
により、転写ステーションＤに送られる。シート送り装
置には、コピーシートスタックの一番上のシートに接す
る送りロールが含まれことが望ましい。送りロールは回
転し、スタックの一番上のシートをシュートに送る。こ
のシュートは、進行する支持材シートを時間に合わせ順
にベルト１０の光受容性面に接触するよう送り、転写ス
テーションＤにおいて、光受容性面に現像されたトナー
粒子画像は、進行する支持材シートに接触させられる。

【００１７】光受容体に現像されるＤＡＤとＣＡＤの複
合画像は、ポジトナーとネガトナーの双方から構成され
るので、ネガコロナ放電によりトナーを効率的に基板に
転写するよう調整する、ポジの転写前コロナ放電メンバ
５６が設けられる。

【００１８】転写ステーションＤは、コロナ放電装置６
０を含み、これは、対応する極性のイオンをシート５８
の裏側に吹き付ける。これにより、ベルト１０からシー
ト５８に帯電トナー粒子が引きつけられる。転写後、シ
ートは、継続して矢印６２の方向に送られ、コンベヤ
（示されていない）に載せられ、溶融ステーションＥに
送られる。

【００１９】溶融ステーションＥは、溶融アセンブリ６
４を含み、これは、転写される粒子画像をシート５８に
永久に定着させる。好適には、溶融アセンブリ６４は、
加熱される溶融ローラ６６とバックアップローラ６８を
含む。シート５８は、トナー粒子画像が溶融ローラ６６
と接しながら、溶融ローラ６６とバックアップローラ６
８の間を通過する。このようにして、トナー粒子画像
は、シート５８に永久に定着される。溶融後、示されて
いないシュートが、進行するシート５８を、同様に示さ
れていない受けトレーに送り、次いで、シート５８は、
オペレータにより印刷装置から取り出される。

【００２０】支持材シートが、ベルト１０の光導電性面
から分離された後、光導電性面の非画像領域により運ば
れる残留トナー粒子が取り除かれる。これら粒子は、ク
リーニングステーションＦで取り除かれる。磁気ブラシ
クリーナハウジング７０が、クリーニングステーション
Ｆに配置される。クリーナ装置は、従来の磁気ブラシロ
ール体を含み、これにより、クリーナハウジングのキャ
リア粒子は、ロール体と電荷保持面に対し、ブラシ状の
配列を形成する。クリーナ装置は、また、一対のトナー
除去ロールを含み、ブラシから残留トナーを取り除く。

【００２１】クリーニングに続き、続く画像形成サイク
ルのため光導電性面を帯電させる前に、示されていない
放電ランプが、光導電性面を照射し、残っている残留静
電電荷を消失させる。

【００２２】図１に、本発明の特徴である現像ドナーロ
ール体９０が示される。この中に示されるように、ドナ
ー体９０は、インターディジタル形状の電極９２、９４
を含み、この各組は約１５０の電極、合わせて約３００
の電極を含む。前記電極９２、９４は、各々櫛形の形状
を有し、この櫛の歯は互いに所定の隙間を有して噛み合
うように配置されている。二組の電極は、ドナーロール
体９０に埋め込まれる。電極９２の組の電極の端部は、
スリップリング９６に接触する。他方の組の電極９４
は、後で述べる光電スイッチアレンジメントと協調し動
作する。

【００２３】ＡＣバイアスは、整流ブラシ１０４、１０
６から、スリップリング９６、９８を通し、二組の電極
９２、９４の電極に加えられる。動作時、電極９２の組
の各電極は、常にＡＣ電力供給装置１０８に接続され、
一方、電極９４の組の各電極は、現像領域１１２（図５
参照）を通過するときのみ、電気バイアス電圧が選択的
に加えられる。従来のモータと、これに結合される駆動
結合部（示されていない）は、ドナーロールシャフト１
１６に動作可能に結合され、ドナーロールに回転運動を
伝え、これにより、ドナーロールの面は現像領域１１２
（図５参照）を通過する。

【００２４】図２に示される光電スイッチ機構（光電ス
イッチアレンジメント）１２０は、ディスク１２２の形
状に制作されるプリント回路ボードを含む。複数の導電
性箔電極１２４は、ディスク１２２の上部に形成され、
複数の導電性箔電極１２４’は、ディスク１２２の下部
に形成される。電極１２４、１２４’は、パイ状であ
り、ディスクの円周周囲に等間隔に配置される。電極１
２４、１２４’は、上面と下面に、電極１２４の角度位
置と、電極１２４’の角度位置がずらして配置される。
二組の電極のずれまたはオフセットの度合いは、ドナー
ロールの隣接する電極の間の距離に対応する。たとえ
ば、ディスクの上面に７５のそのような電極が形成さ
れ、下面に別の７５の電極が形成される。スリップリン
グ９８は、ディスク１２２の周縁に搭載される。

【００２５】図２、３に見られるように、光導電性被覆
１２８、１２８’の環状シートが、パイ状の電極１２
４、１２４’の上に形成され、しかし、スリップリング
９８には接触しない。環状の透明導電性被覆１３０、１
３０’は、光導電性シート１２８、１２８’を被覆し、
スリップリング９８と電気的に接触する。パイ状の電極
片１２４は、電極９４の組の一つおきの電極に接触し、
一方、電極１２４’は、パイ状の電極１２４に接触しな
い９４の組の電極に電気的に接触する。現像領域１１２
の近くに配置される一対の光源１３２、１３２’からの
照明は、環状の光導電体被覆１２８、１２８’を導電性
とし、これにより、電気バイアスが、接続されるパイ状
電極を通し、現像領域１１２を通過する９４の電極の組
のみに加えられる。現像領域にのみ存在する電極９２、
９４の各組から形成される隣接電極に同時に電気バイア
スを加えることにより、ドナーロール構造から現像領域
へのトナーの遊離は限定し行われる。

【００２６】本発明に従えば、’225特許の光電スイッ
チング部分は、プリント回路ボードディスク１２２に置
き換えられる。このプリント回路ボードディスク１２２
は、ドナーロールの近くに、ドナーロールと同じ軸に搭
載される。電極ごとに必要な領域との関係は、この構成
により実現される。２５ｍｍ直径のＳＥＤロールの円周
周囲に配置される約３００の電極の半分は整流される。
残りの半分は、共通帰線に接続される。感光スイッチン
グ素子の半分（７５）は、ディスクの一方の側に搭載さ
れ、残りの半分は、他方の側に搭載され、このとき、
０．６ｃｍ² の領域を持つ７５のパイ状のセクタを形
成するに要するディスクの半径は、次の式により近似さ
れる。

【００２７】

【数１】半径（ｃｍ）＝[（Ｒ₁）²＋（２Ａ）／（Φ）]
^1/2 ここでＲ１＝ドナーロール半径（１．２５ｃｍ） Φ＝一つのパイ状セクタあたりの弧（０．０８ラジア
ン）Ａ＝光導電性領域（０．６ｃｍ²と仮定）０．６ｃｍ²の領域を得るには、４ｃｍ半径のディスク
が必要である。したがって、領域に対する要求は、３イ
ンチ程度の両面ディスクにより満たされる。しかし、こ
の近似では、セクタ間の電気絶縁に要求される間隔（す
なわち、電極１２４間、電極１２４’間の約０．０５ｍ
ｍ（０．００２インチ））は、考慮されていない。結
局、少し大きな直径のディスクがこの領域を確保するた
め必要となる。しかし、セクタを対にし、２または３個
の電極を並列に整流することにより、ある程度の領域の
節約ができる。

【００２８】低いディスクプロフィール（すなわち小さ
な直径）は、図４に示されるように、２またはそれ以上
のディスク１４０、１４２を接続することにより得られ
る。このために、各ディスクは、図２の実施形態の場
合、半分の数の電極を含む。したがって、各ディスク
は、約７５の電極を、その半分は対応するディスクの上
面に、他の半分はディスクの下面に含む。この実施形態
においては、追加の光源１３２”が使用される。

【００２９】スイッチング素子が光により活性化されな
いときにも、光スイッチング素子を通した容量結合によ
り、ＡＣバイアスの一部が電極に現れる。この電圧の大
きさは、光スイッチング素子の静電容量に逆比例し、か
なり大きい。たとえば、前述の、０．６ｃｍ²、２０μ
ｍの均等厚さの光導電体素子の静電容量は、ドナーロー
ル電極静電容量の約２０ｐＦに比べ、約２６ｐＦある。
したがって、変位電流は、常に、電極に約７４０ボルト
のバイアスを生成する。容量性の通り抜け電圧は、光導
電体の厚さを増すことにより、または小さな領域を使用
し、高い電流密度で動作させることにより、望む値を生
成するよう調整することができる。

【００３０】同様に、両面整流ディスクの両面にある電
極間の静電容量は、隣接電極に通り抜け電圧を生成す
る。しかし、ディスクが２ｍｍ以上の厚さの回路ボード
から出来ていれば、通り抜け電圧の影響は１３０ボルト
以下になる。

【００３１】ここに開示されるディスク整流器の形状に
より、短いドナーロールで、良好な光電流密度を達成す
る方法が得られる。

【００３２】

【発明の効果】感光スイッチング素子が、パイ状のセク
ターとして配置されるディスク整流器の形状により、感
光スイッチング素子の高電流密度が軽減される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に従う現像ドナーロール体の概略平面
図である。

【図２】図１の現像ロールと、図３の右から見た、発
明の一つの形式に従う光電スイッチアレンジメントの拡
大概略図である。

【図３】図２のスイッチ端部の拡大側面図である。

【図４】図３の光電スイッチの変形を示す図である。

【図５】本発明の特徴が組み込まれる印刷装置の概略
を例示する図である。

【符号の説明】

１０光導電性ベルト、２３モータ、２４コロナ放
電装置、２５レーザ出力走査装置、３２第１現像装
置、３４第２現像装置、４２ドナーローラ、４４
現像剤、９０現像ドナーロール体、９２，９４イン
ターディジタル形状の電極、９６，９８スリップリン
グ、１０４，１０６整流ブラシ、１０８ＡＣ電力供
給装置、１１２現像領域、１１４モータ、１１６
ドナーロールシャフト、１２０光電スイッチ機構、１
２２ディスク、１２４，１２４’ 導電性箔電極（導
電性素子）、１２８，１２８’ 光導電性被覆（光導電
性メンバー）、１３０，１３０’ 透明導電性被覆、１
３２，１３２’，１３２”光源（照明手段）、Ａ帯電
ステーション、Ｂ露光ステーション、Ｃ現像ステー
ション、Ｄ転写ステーション、Ｅ溶融ステーショ
ン、Ｆクリーニングステーション。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電荷保持面の静電潜像をトナー粒子で現
像する機構であって、ドナーメンバーに搭載され、トナー粒子を前記静電潜像
に付着させるために使用される二組のインターディジタ
ル形状の電極と、電源と、その機構の潜像を保持する面が前記電荷保持面と前記ド
ナーメンバーの間の現像領域を通過するよう、循環路に
おいて前記機構を移動させる手段と、前記電源を、前記二組のインターディジタル形状の電極
の一方の組の全ての電極に同時に電気的に接続する手段
と、前記インターディジタル形状の電極の他方の組の各電極
に対応する、複数の独立した導電性素子を持ち、各前記
導電性素子が、前記他方の組の電極の一つの電極に接触
するスイッチアレンジメントと、前記導電性素子の全てに接触する光導電性メンバーと、光導電体の限られた領域を活性化する照明手段であっ
て、これにより、前記他方の組の対応する数の電極にバ
イアス電圧を加え、この電極は、前記一方の組の隣接す
る電極と協調して動作し、前記ドナーメンバーと前記電
荷保持面の間の現像領域に対応する前記限られた領域の
みの前記ドナーメンバーの表面からトナーを遊離させ
る、照明手段と、を含む機構。
【請求項２】請求項１に記載の機構において、前記個
々の導電性素子は、前記ドナーメンバーに搭載されるデ
ィスクに、個々の素子が間を開けて支持される機構。
【請求項３】請求項２に記載の機構において、前記導
電性素子は、パイ状の形状を持つ機構。