JPH10319712A - ドナーロール及びドナーロールを有する現像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 導電ブラシを利用してトナーを電子潜像画像
に送るドナーロールは、直接ブラシが整流パッドと接す
るため機械的磨耗によりブラシおよびドナーロールの寿
命が短い。また、急激な電気整流により電気的ノイズが
発生し、接点での電気的絶縁破壊および電気化学的腐食
が生じる。 【解決手段】 表面上に記録された電子潜像にマーキン
グ粒子を運ぶドナーロール４０が提供される。ドナーロ
ール４０には電場が与えられ、ドナーロール４０から現
像ゾーン９０にマーキング粒子を運ぶ補助の役目を果た
す。ドナーロール４０は回転可能な本体１０２、本体１
０２上に取り付けられた第１電極部材１１２、第１電極
部材１１２と間隔を空けて取り付けられた第２電極部材
１１４および第１の電極部材１１２と第２の電極部材１
１４とを電気的に相互接続する抵抗部材１４４，１５４
とを含む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は電気写真印刷用の現
像装置に関し、特に廃棄物を出さない現像工程に用いら
れるドナーロールに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来良く知られた電子写真印刷工程で
は、一般に光受容体として知られている電荷保持表面が
静電気によって帯電され、その後、原稿像の光パターン
で露光され、そのパターンに従って表面が選択的に放電
される。こうして出来上がった光受容体上の帯電エリア
と放電エリアとが、原稿像に一致する潜像として知られ
た静電気帯電パターンを形成する。潜像は、「トナー」
として知られた静電気が帯電した微細に粉砕された粉末
を、潜像に接触させることによって現像される。トナー
はトナーの電荷と光受容体表面上の電荷との相互作用に
よって像の上に保持される。このようにして、原稿を複
製した光像と一致するトナー像が作成される。トナー像
はその後、紙などの基板又は支持部材上に転写され、複
写すべき像を永久に記録しておくために像が定着され
る。現像後、電荷保持表面上に残った過剰のトナーは表
面から除去される。この工程は、原稿文書からレンズに
よって光学的に複製を作る場合又は、帯電表面を様々な
方法で画像ごとに放電することのできるラスタ出力スキ
ャナ（ＲＯＳ）等によって電子的に作成または記憶した
原稿を印刷する場合に有効である。

【０００３】発明者ヘイらによる米国特許第５，１７
２，１７０は、表面上に記録された潜像の現像装置につ
いて開示しており、装置は、少なくともトナー供給源を
その中に格納するチャンバを画定するハウジングと、表
面から離れて設置され、該ハウジングのチャンバからト
ナーを表面に隣接した現像ゾーンへ転送する移動ドナー
部材と、ドナー部材と一体となり、共に移動する電極部
材とを含むものである。電極部材に高電圧の交流が電気
的に付勢されることによって、ドナー表面に強力な交流
電場が形成される。かかる電場はトナーを該ドナー部材
から分離させ、電極部材と光受容体表面間のスペースに
帯電したトナー粒子の雲状の集まり（クラウド：clou
d）を形成する。このようにして潜像の現像用に帯電し
たトナーが供給される。現像ニップ中での電極を活性さ
せるのに、通常、ドナー部材の周辺上で電極整流パッド
に接触するように静止位置に配置された導電ブラシが用
いられる。導電ブラシは、直流バイアスがかけられた交
流電源で作動する。一般にこのブラシは、引き出し成形
されたファイバからなる導電ファイバブラシまたはグラ
ファイトブラシであって、ドナー部材が回転したときに
ドナー部材と現像中の光受容体表面との間のニップにお
いて、限られた数の電極だけが電気的に活性化されるよ
うに位置決めがされている。ニップの幅は非常に狭く、
導電ブラシ自体を直接ニップに入れるのは無理なため、
通常はドナー部材を現像ゾーンから延長させて、ブラシ
および整流パッド集成体のスペースを確保している。米
国特許第５，１７２，１７０号は本願に引用して援用す
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ドナー部材の周辺上に
設けられた複数の個々の電極素子に接触するように配置
された静止導電ブラシを用いて電気的整流を行うには、
実際にはいくつかの問題がある。この接触ブラシを製造
するために、金属および非金属から調製される数多くの
材料が考慮されてきた。このうち炭素繊維ブラシおよび
グラファイトブラシがもっとも頑丈であるということが
わかっている。ブラシ中央には抵抗の小さいファイバ
が、ブラシ前端および後端には抵抗の大きいファイバが
取り付けられた傾斜抵抗を有する炭素繊維ブラシは、ブ
ラシと個々の電極との間の電気的離接を間欠的ではなく
漸次的に行うことによって性能の向上が図れることを示
している。ブラシが整流パッドを擦って接触するために
機械的摩耗が生じるため、接触領域におけるブラシとド
ナーロールとの寿命が短い。また、急激な電気整流によ
り電気的ノイズが発生し、接点での電気的絶縁破壊およ
び電気化学的腐食を助長してしまうことが観察されてい
る。高圧交流活性化波形の様々な位相で接点が急激に遮
断されることにより、電極上にランダムな残留電荷が残
り、現像した画像に不規則な濃度帯を生じる間接的な原
因となることもわかっている。ブラシ中で消費された電
力および整流損失によって熱が生じることで、整流路中
で浮遊トナー粒子が軟化および凝集し、現像の信頼性が
下がり、コピー品質に悪影響を及ぼす。また、炭素繊維
ブラシを使用した場合は、ファイバがすりへってブラシ
から抜け落ち、高圧電源への短絡経路を形成してしまう
ことがある。さらに、紙や衣服の繊維等の他の混入物が
ブラシに付着して、早期の故障を引き起こすおそれもあ
る。この故障を減らすためには、トナー供給源からトナ
ー凝集物やその他の混入物と同じように、紙や衣服の繊
維を除去するための複雑で高価なフィルタシステムが必
要となる。また整流時に生じる電気的ノイズも、作像お
よび現像時にコピー品質に有害なアーティファクト（人
工産物）を生じうる。

【０００５】米国特許第５，５９４，５４３号は、「対
称抵抗リング」型整流アーキテクチャを開示しており、
これはロールの対向する端部に２つの連続抵抗リボン構
造を有し、その抵抗リボン構造は互いに組合わさった電
極アレイの偶数および奇数素子群の延長部とそれぞれ接
続している。その結果、従来、導電率が傾斜した炭素ブ
ラシを接触させていた裸のニッケル整流パッドの円形ア
レイの代わりに、分散型抵抗器網によって電極アレイの
作動素子に励磁電圧を直接連続供給することができる。
この対称抵抗リングアーキテクチャでは、各電極には交
流電源によって作動される抵抗リングを介して間接的に
励磁電圧が供給され、各抵抗器を通って隣接する導電リ
ングへの電流帰還経路が直接与えられる。この配置で
は、偶数および奇数電極の励磁電圧は１８０゜位相がず
れており、独立した整流ブラシ集成体によって、各ロー
ル端部でそれぞれの抵抗および導電リングに与えられ
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明に従えば、表面上
に記録された静電潜像にマーキング粒子を運ぶために、
前記表面に隣接した現像ゾーンへ前記マーキング粒子を
運搬する電界を発生させるドナーロールであって、装置
に回転可能に取り付けられた本体と、前記本体上に取り
付けられた第１電極部材と、前記本体上に前記第１電極
部材から間隔を空けて取り付けられた第２電極部材と、
前記第１電極部材を相互接続する第１抵抗部材と、前記
第２電極部材を相互接続する第２抵抗部材と、を含み、
前記第１抵抗部材および第２抵抗部材は前記本体の共通
端上に取り付けられているドナーロールが提供される。
第１電極部材に電界が発生すると、電界の一部が第２電
極部材に転送される。

【０００７】以下に、添付の図面を参照しながら本発明
を詳細に説明する。図中、同一参照番号は同じ構成要素
を指すものとする。

【０００８】

【発明の実施の形態】電子写真印刷方法については当業
界では周知であるため、以後、図２の印刷装置に用いら
れる様々な処理ステーションについては概略的に示し、
その動作を簡潔に説明するだけにとどめる。

【０００９】まず図２は、本発明の現像装置を適用した
電子写真印刷装置を示す。印刷装置は、導電基板１４上
に光電導表面層１２をもつベルト状の光受容体１０を組
み入れる。表面１２は、好適にはセレン合金または適当
な感光性の有機化合物から構成される。基板１４は、好
適には、電気的に接地された金属合金の薄層で被覆され
たMylar（登録商標）（DuPont (UK) Ltd.所有の商標
名）等のポリエステルフィルムから構成される。ベルト
はローラ１８、２０および２２で規定される経路に沿っ
てモータ２４によって駆動され、その移動方向は図２の
矢印１６で示すように反時計回りである。ベルト１０の
一部はまず帯電ステーションＡを通過し、ここでコロナ
発生器２６が表面１２を比較的高い実質的に均一な電位
で帯電させる。高圧電源２８は発生器２６に電流を供給
する。

【００１０】帯電後、光電導表面１２は露光ステーショ
ンＢへ進み、ここでラスタ出力スキャナ（ＲＯＳ）３６
が表面１２を、２．５４センチ（１インチ）あたり特定
数の画素を有する一連の密に配置された水平走査線から
なるラスタパターンに露光する。ＲＯＳは、データソー
スによって制御されるレーザ源と、回転ポリゴンミラー
と、これに関連づけられた光学素子とを含む。ＲＯＳは
帯電した光電導表面１２を一点ずつ露光していき、印刷
すべき静電潜像を作成する。当業者には、このＲＯＳシ
ステムの代わりに、液晶電球と発光ダイオード（ＬＥ
Ｄ）を基にした印刷バー、または従来の光レンズ配列等
の、静電潜像を作成する他の露光システムを用いてもよ
いことが理解できると考える。

【００１１】静電潜像が光電導表面１２上に記録された
後、ベルト１０は図２に示すように潜像を現像ステーシ
ョンＣへ進める。現像ステーションＣでは、現像システ
ム３８が光電導表面上に記録された潜像を現像する。好
適には、現像システム３８は１つ以上のドナーロール４
０を含み、ドナーロール４０は該ロール４０と光電導ベ
ルト１０との隙間に導電体として電極線または電極４２
を組み入れる。電極４２は高圧交流電位で電気的に活性
化されて、ロール表面から帯電したトナー粒子を分離さ
せ、ドナーロールと光電導表面との間の隙間にトナー粉
末の雲状の集まりを形成する。潜像は、このトナー粉末
の雲状の集まりから帯電したトナー粒子を引きつけ、潜
像上にトナー粉末による可視像を現像する。ドナーロー
ル４０は、少なくともその一部が現像装置のハウジング
４４のチャンバ中に取り付けられる。現像装置ハウジン
グ４４中のチャンバは、少なくともトナー粒子を摩擦電
気的に付着させた磁気キャリア粒子（granules）を含ん
だ２成分の現像剤材料４５の供給源を格納する。ハウジ
ング４４のチャンバ内に完全に収容された搬送ロールま
たはローラ４６は、現像剤材料をドナーロール４０に搬
送する。搬送ロール４６は、トナー粒子が搬送ローラか
らドナーロールに引きつけられるように、ドナーロール
４０に対して電気的にバイアスされる。

【００１２】図２を再び参照すると、静電潜像の現像
後、ベルト１０は現像済みの像を転写ステーションＤへ
進め、ここではコピー用紙５４がロール５２によってガ
イド５６を通ってベルト１０上の現像済みの像と接触す
るように進められる。コロナ発生器５８は用紙５４の裏
面にイオンを沈着させて、現像済みのトナー像をベルト
１０の表面からコピー用紙５４の表面へ引きつける。ベ
ルト１０がローラ１８を通過すると、トナー像が転写さ
れたコピー用紙５４はベルト表面から引き剥がされる。

【００１３】転写後、用紙はコンベヤー（図示せず）に
よって融着ステーションＥへ進められる。融着ステーシ
ョンＥは、加熱された融着ロール６４とバックアップロ
ール６６とを含む。コピー用紙５４は、トナー粉末像が
融着ロール６４表面に接触する状態で融着ロール６４と
バックアップロール６６との間を通過する。このように
して、トナー粉末像はコピー用紙５４の表面に永久に定
着される。融着後、コピー用紙はシュート７０を通って
キャッチトレー７２へ進み、その後、印刷装置の操作者
によって装置から取り出される。

【００１４】コピー用紙５４がベルト１０の表面から引
き剥がされた後、光電導表面１２に付着した残留トナー
は、クリーニングステーションＦで、光電導表面１２に
接する回転ファイバブラシ７４によって除去される。ク
リーニング後、放電ランプ（図示せず）が光電導表面１
２に光を浴びせかけ、次の作像サイクル用に光電導表面
を再帯電させる前に、残留静電荷をすべて消失させる。

【００１５】以上の説明は、本願において本発明の現像
装置を適用する電子写真印刷装置の一般的動作を十分示
していると考える。

【００１６】次に図３は、現像システム３８の詳細図を
示す。ハウジング４４は、トナー粒子７８が摩擦電気に
よって付着しているキャリア粒子７６を含む現像剤材料
４５の供給源を格納するチャンバを画定する。

【００１７】ハウジング４４のチャンバ内では、オーガ
(らせん：auger)８０、８２が搬送ロール４６の長軸に
沿って現像剤材料４５を均一に供給する。

【００１８】搬送ロール４６は、固定された複数極を有
する内部磁気コア８４とその近くに配置される非磁性材
料からなるスリーブ８６からなり、スリーブ８６は磁気
コア８４本体の回りを矢印８５の方向に回転するように
設計されている。トナー粒子７８を伴う帯電した磁気キ
ャリアビーズすなわち粒子７６で構成される現像剤材料
は、スリーブ８６が磁気コア８４の静止磁界を通って回
転すると該スリーブの外面に引きつけられる。ドクター
ブレード(docotor blade）８８が、スリーブ８６が搬送
ロール４６とドナーロール４０との間のニップ中のロー
ディングゾーン９０まで移動する間に、該スリーブに付
着した現像剤材料の量を調整する。スリーブ８６に付着
した現像剤材料は磁気キャリアビーズを含み、一般に磁
気ブラシと呼ばれるフィラメント構造を形成する。

【００１９】ドナーロール４０は、周辺の円周表面に等
間隔で配置された軸に沿った電極群４２を含む。好適に
は、これらの電極群は円周または円周近くの表面に位置
し、写真平版、電気めっき、レーザ削摩、シルクスクリ
ーニング、または直接書き込み等の任意の適当な工程に
よって設けることができる。代案として、ロール４０の
周辺に形成した軸方向の溝（図示せず）によって電極を
線引きしてもよいことを理解されたい。導電体４２は実
質的に互いに間隔を空けて配置され、一般には、導電性
でありうるドナーロールのコア上に設けられた絶縁シェ
ルまたは非導電層上に形成される。

【００２０】帯電したトナーと相互作用するロール４０
の部分を覆うオーバコート層１１１は、導電率が非常に
低いが完全に絶縁性ではない材料からなることが望まし
い。隣接する電極間の電気的絶縁破壊を抑制し、かつロ
ーディングゾーン９０中で電極素子と磁気ブラシの導電
フィラメントとの間で短絡すなわち放電の発生を防止す
るためのブロック層として働くように、この材料の導電
率は十分低くなければならない。しかし、粉末現像分野
の当業者であれば、ドナーロール表面で発生しうるいか
なる電荷交換にも関係なくドナーロール４０と光導電ベ
ルト１０との間の隙間に直流現像ゾーン場を作り出すた
めの規定の平均表面電位を提供するのに十分な導電率を
この材料はもたなければならないことが理解できると考
える。

【００２１】搬送ロール４６は、直流電圧源９４によっ
て接地された系に対して、ある特定の電圧でバイアスさ
れ、もうひとつの電圧源９５がロールに交流電圧成分を
与えている。

【００２２】直流電圧源９２および９４の出力電位を制
御することによって、磁気ブラシフィラメントとドナー
ロール表面との間のローディングゾーン９０にかけられ
る直流電場の強さが規定される。これらの部材間の電場
が正しい極性と十分な大きさをもつ場合には、トナー粒
子７８が磁気ブラシフィラメントの先端から移動してド
ナーロール４０の表面上に自己均一化したトナー粒子層
を形成する。この現像メカニズムは、ローディングゾー
ン９０と示されている領域に限定されるものである。

【００２３】交流電圧源９３および９５の振幅、周波数
および位相を制御することによって、ドナーロール表面
と磁気ロール４６の回転スリーブ８６上の磁気ブラシフ
ィラメントとの間にかけられる交流電場を最適化でき
る。磁気ブラシに交流電場をかけると、ローディングゾ
ーン９０におけるドナーロール４０表面上へ堆積するト
ナーの均一性を高め、堆積する速度を上げることが知ら
れている。ローディングゾーン９０に交流電場成分をか
けることは、トナー粒子とキャリアビーズとの間の凝集
による結合及び静電的結合の破壊を助け、統計的に直流
電場の活性下においてトナー粒子がドナーロール表面に
移動するしきい値を緩和する。

【００２４】ローディングゾーン９０では、互いにかみ
あった電極間に交流電位差をかけてローディング動作を
促進するが、簡便さのためには、偶数電極１１２と奇数
電極１１４とを含む導電性電極４２は同一電位で作動さ
せるのが好ましい。この場合、ローディングゾーン９０
を通過する間に、どちらの電極群も、図３の破線で示す
ように電圧源９２および９３で駆動される。

【００２５】図３に示す現像システム３８は、電極１１
２および１１４に電圧を印加するための直流電圧源９２
および交流電圧源９３、ならびに搬送ローラ用直流電圧
源９４および交流電圧源９５を用いたが、本発明は直流
電圧源９２だけを用いてドナーロール４０上の電極１１
２および１１４に電圧をかけるように実施してもよい。

【００２６】ドナーロール４０のローディング／再ロー
ディング速度を最大にするには、ドナーロール４０の表
面とスリーブ８６との間で磁気ブラシに約２００Ｖ（実
効値）の交流電圧振幅をかければよいことがわかってい
る。つまりこのことは、磁気ブラシからドナーロール表
面へのトナー粒子の供給速度を最適化するものである。
具体例では、最適な電圧振幅は、再ローディングゾーン
の形状（ジオメトリ）に影響されるが、経験的に調整す
ることができる。理論上は、磁気ブラシ内で放電が発生
する時点まで、任意の値の電圧を印加できる。一般的な
現像剤材料、ドナーロールと搬送ロールの間隔、および
材料のパッキングフラクションを用いた場合は、この最
大値は約２ｋＨｚの交流周波数において約４００Ｖ（実
効値）である。周波数が低すぎる場合、例えば２００Ｈ
ｚ未満の場合は、ドナーロールからのトナー供給が定期
的に変化するために、目に見える画像濃度帯がコピー上
にあらわれる場合があることが観察されている。周波数
が比較的高い場合、例えば１５ｋＨｚより高い場合は、
トナーの移動が加速されることになるが、高圧交流の供
給はより高い容量負荷の電流を供給することとなるの
で、製造コストが高くなるだけでなく、出力電力が高い
ため、一時的な放電時に予想外の損害を与えてしまう可
能性がある。

【００２７】ドナーロール４０は矢印９１の方向に回転
する。電極１１２および１１４と磁気ロール４６のスリ
ーブ８６との間の相対的な電圧は、磁気ブラシからドナ
ーロール４０の表面上へトナーを十分に供給できるよう
に選択される。直流電極電圧源９７、ならびに交流電圧
源９６および１９６はそれぞれ、ドナーロール４０が矢
印９１の方向に回転し、回転電極１１２と１１４との対
が次々とドナーロール４０と受光ベルト１０との間の現
像ニップ９８へ進む際に、電極１１２および１１４を連
続して電気的に付勢するように配置される。

【００２８】図３に示すように、本発明に従えば、電圧
源９７，９６および１９６に接続された抵抗回路網整流
子（resistive network commutator）１００は、電極１
１２がドナーロール４０の矢印９１方向への回転によっ
て現像ニップ９８へ進むと、直流バイアスされた交流電
圧波形を電極１１２へ与え、同時に電極１１４がドナー
ロール４０の回転によって現像ニップ９８へ進むと、電
極１１４にこれと同じ直流バイアスと交流振幅とを持
ち、反対位相の電圧波形を与える。

【００２９】このように、共通するバイアス電圧を電極
群１１２と１１４の両方にかけることで、隣接する偶数
電極１１２と奇数電極１１４との間に大きな交流電圧差
が対称的に生じ、ドナーロール４０表面の狭い領域中に
隣接する電極間に強力な発振電界を与える。これにより
ドナーロール表面からトナーが分離し現像ニップ９８に
局所的なトナー粉末の雲状の集まりが形成される。

【００３０】セグメント化されたドナーロールの構成お
よび形状については、発明者ヘイらによる米国特許第
５，１７２，２５９号、発明者ウェイマンによる第５，
２８９，２４０号、および発明者ダッガンによる第５，
４１３，８０７号に詳細な記載がある。これら特許の対
応箇所を本願に引用して援用する。

【００３１】本発明の出願人らは、ドナーロール４０の
周辺部に長手方向に交互に組み合わされた偶数電極群１
１２および奇数電極群１１４をどちらも約０．０１セン
チ（０．００４インチ）の幅のものを約０．０１３セン
チ（０．００５インチ）間隔で配置した場合、ドナーロ
ール４０上に明らかなトナーの雲状の集まりを形成する
ために必要な交流活性化電位は、３ｋＨｚで約１，００
０Ｖ〜１，３００Ｖ（実効値）であると判断した。

【００３２】図１に本発明によるドナーロール４０上の
抵抗回路網整流子１００を詳細に示す。ドナーロール４
０は、例えばセラミックロッドもしくはチューブ、また
は剛性のある金属シャフト上に接着したポリアミド製の
スリーブ等の任意の適当な材料から構成される。ドナー
ロール４０は本体１０２を含み、この本体１０２は特
に、本体の第１端部１０７から延びた第１ジャーナル１
０４と、第２端部１０８から延びた第２ジャーナル１０
６からなる。ドナーロール４０は、例えば図１に示すよ
うに、現像剤ハウジング４４中のベアリングポケットに
取り付けられ、それぞれ第１および第２ジャーナル１０
４，１０６を支持する第１ベアリング１１５および第２
ベアリング１１６等の任意の適当な方法によって支持さ
れうる。ドナーロール４０の周辺１２２は、ドナーロー
ル４０の軸１２０と平行に狭い間隔で配置された導電電
極素子のアレイ４２よってパターンが形成されている。
電極アレイ４２は交互に組み合わされた（interdigitat
ed）した電極群１１２および１１４を含み、これら電極
群は、交流電源９６から抵抗リング１４４に電流を供給
する固定された電気的接触ブラシ１４６、交流電源１９
６から抵抗リング１５４に電流を供給するブラシ１４
２、および導電性の共通リング１４０から直流源９７へ
直流帰還経路を与えるブラシ１３６によって、抵抗回路
網整流子１００を介して時間決めされたシーケンスで電
気的に活性化される。

【００３３】電極アレイ４２中では電極群１１２と電極
群１１４とが交互に互いに組み合わされたパターンで配
列されており、つまりドナーロール４０の中央の混み合
った部分では各電極１１４は隣接する電極群１１２の間
に位置し、反対に各電極１１２は隣接する電極群１１４
の間に位置する。電極群１１２は、抵抗回路網整流子１
００の抵抗リング１４４と抵抗部材１３５とを含む抵抗
網を介して与えられる電流によって活性化される。同様
に、電極群１１４は、抵抗リング１５４と抵抗部材１３
４とを含む抵抗網を介して与えられる電流によって活性
化される。抵抗部材１３４と１３５とは互いにディスク
リートな素子でもよく、またはハイブリッド電子回路分
野の当業者に公知の薄膜または厚膜方法に従って、正し
い形状と、好適には１平方あたり数キロオームから数メ
ガオームのシート抵抗（sheet resistivity）をもつ任
意の適当な材料を用いて作製される分散型設計でもよ
い。

【００３４】例えば抵抗部材１３４および１３５は、図
１および図４に示すように各電極の端部を中央の共通リ
ングにおいて接続するそれぞれ矩形の抵抗器群として形
成してもよく、または電極群１１２同士もしくは１１４
同士をつなぎ、ドナーロール４０表面上で共通リング１
４０の各端縁（エッジ）に電流帰還経路を与える、電気
的抵抗材料からなる連続したリボンとして形成してもよ
い。または、導電電極１１２および１１４、ならびに共
通リング１４０は、各種抵抗層がドナーロール表面上に
堆積された後に、抵抗部材群１３４の各境界を規定する
電極群が完全に露出されるように形成してもよい。

【００３５】導電性の共通リング１４０、ならびに抵抗
リング１４４および１５４を形成する層は、ブラシと各
バンドとを機械的に簡単に整列できるように、第１の電
気的接触ブラシ１３６の幅Ｗ２とほぼ同じかわずかに広
い幅Ｗ１をもつ、円周上に設けられたバンドまたはリボ
ン形状が好ましい。例えば、幅Ｗ１は約１ｍｍ〜５ｍｍ
であってもよい。ブラシ１３６は共通リング１４０の表
面と途切れずに連続して接触し、電源９７によって電気
的に作動される。

【００３６】抵抗リング１４４および１５４、ならびに
抵抗素子１３４および１３５を形成する堆積物は、例え
ばDuPont(UK) Ltd.製のKapton（登録商標）から構成さ
れる本体１０２と適合するポリアミドベースのマトリク
スを厚膜抵抗インクの形状にしたものから作製できる。
ハイブリッド電子回路の作製に使用される商業用の広範
な抵抗性および導電性のポリマー厚膜インクが容易に入
手可能である。シート抵抗が１平方あたり数ミリオーム
から数百オームと低いインクを用いて、個々の電極１１
２および１１４、かつ導電スリップリングとして使用さ
れる共通リング１４０を、狭い導電性のトレース（trac
e）として形成できる。また１スクエアあたり数メガオ
ームの抵抗を生じるように調製された同様のインクを用
いて抵抗性のリボンを堆積させ、ここから抵抗リング１
４４および１５４、ならびに抵抗部材１３４および１３
５を形成できる。この代わりに、抵抗回路網の構成要素
は、セラミック基板に塗布され高温で燃焼されるよう設
計された、ルテニウムおよび貴金属ベースの陶性合金
（サーメット）からなる厚膜ハイブリッド微細電子材料
から作製してもよい。

【００３７】電気的接触ブラシ１３６は、耐久性のある
任意の適当な材料から作製できる。かかる材料の例に
は、引き出し成形された炭素繊維を充填した材料、導電
性の含浸プラスチック、固体および二又に分岐したグラ
ファイト、金属コンタクトアレイ、Kapton（登録商標）
基板上のバネ状の高導電率ポリアミド抵抗器ストリッ
プ、接触領域に正接する、上述の(taught）低抵抗材料
の接触リボン、導電ポリアミドまたはその他の導電エラ
ストマをブレードクリーナやドクターブレードとして形
成したもの等があり、こすり取るように、すなわち雪か
き状に接触する（snowplow contact）ことによって、電
気的接触領域表面をより良好にクリーニングできるもの
でもよい。どの場合も、ドナーロール表面上の回転抵抗
網によって適切な比率で付勢電流が活性電極に供給され
るが、ブラシは最低限の内部抵抗をもつ途切れのない電
気的接点としてのみ機能する。この点が、調整された励
磁電流プロファイルを得るために内部抵抗に勾配を設け
た拡張ブラシが必要であった従来の設計と比べて改善さ
れた部分である。

【００３８】共通リング１４０は、貴金属合金等の耐久
性のある任意の適当な導電材料から構成することができ
るが、シート抵抗が１平方あたり約１００オーム未満の
ハイブリッド電子回路厚膜フィルムインクから作製する
のが好ましい。第２の導電ブラシ１４２は抵抗リング１
５４の表面と途切れることなく電気的に接触し、電源１
９６および９７への未遮断電気経路を与える。第２のブ
ラシ１４２は任意の適当な導電材料から構成でき、材料
および設計ともにブラシ１３６と同じであってもよい。

【００３９】第２の抵抗リング１４４は、ドナーロール
４０周辺の円周上に延びる抵抗部材１３５に近接して配
置される。第３の導電ブラシ１４６は抵抗リング１４４
の表面と途切れることなく接触し、電源９６および９７
に電気的に続いている。これら３つのブラシ１３６，１
４２および１４６は任意の適当な導電材料によって構成
することができる。

【００４０】図４および図８は、ロールの一方端に３つ
のリングをもつように作製された本発明のいくつかの等
価なレイアウトの１つを示す。この作製工程はいくつか
の工程で非常に容易に行うことができる。図４は、電極
およびリング構造の平面図を示し、電極はロールの長さ
全体にわたって左方へ延びると理解されたい。導電電極
パターンにおいて（ステップ１）、図８に示すように長
いほうの（偶数）電極部材１１２の一部の上に絶縁誘電
体が重ねられる（ステップ２）。偶数電極を覆う中央に
位置する絶縁体には中央導電体が重ねられて「共通」リ
ングを形成する（ステップ３）。最後に、２つの抵抗リ
ボンが重ねられる（ステップ４）。図８の左側に示すよ
うに、一方の抵抗リボンは偶数電極には接触せずに、隣
接する奇数電極間に連続した抵抗経路を提供する。図８
の右側に示すように、他方の抵抗リボンは、奇数電極に
は接触せずに、隣接する偶数電極間に連続抵抗経路を提
供する。この工程では、各電極に中央の共通リング１４
０への帰還経路を直接提供する抵抗素子１３４および１
３５も備えられている。

【００４１】このレイアウトでは、整流ブラシの集成体
１００は、２つの抵抗リングに提供するための１８０゜
位相を異にする２つの高圧交流源を有し、共通リング１
４０と連絡している。交流源と負荷とが正確に平衡とな
っているときの等しい波形においては、共通の連絡は実
際には不要である。しかし、偶数電極と奇数電極はわず
かに異なる寄生負荷をもち、各抵抗網に異なる交流負荷
を示すことが多い。このため共通リングへの直接連絡が
電極にかけられる交流励磁電位を平衡にするのに有効で
ある。

【００４２】ピンホールからの望ましくない放電の可能
性を最小にするには、薄い絶縁体の製造過程で通常行わ
れるように、絶縁材料を２回以上に分けて重ねることに
よって、誘電体バリア層（ステップ２）を作製するのが
好ましい。所望により、例えば電極の最右端（図示せ
ず）を延長かつ幅を広げて、アレイの奇数（短い方）の
各電極１１４にキャパシタンスを付加することによっ
て、偶数線と奇数線との寄生負荷を等しくできる。図７
は、１つの両面ブラシ集成体が、両方の交流励磁位相と
隣接した２つのロールへの共通連絡とを供給する設計の
様子を示す。

【００４３】次に図５は、各抵抗リング１４４（または
１５４）と、それに関連した抵抗素子１３５（または１
３４）との抵抗網を単純化した等価回路を示す。電圧Ｖ
_INは、２つの電源９６または１９６（図１参照）の一方
から供給され、関連した導電ブラシ１４６または１４２
との各接点における抵抗リボン１４４または１５４の表
面に送られる励磁電圧の公称交流成分を表す。水平方向
に描かれた抵抗器Ｒ１は抵抗リングによって電極間に与
えられる電流経路を表し、垂直方向に描かれた抵抗器Ｒ
２は電極と中央の共通導電リング１４０間の関連した抵
抗経路を表す。図５では、直流成分すなわちバイアス電
圧は省略しており、導電リング１４０はわかりやすくす
るために分散した接地として示す。当業者には理解でき
ると考えるが、図５でＮとラベルをつけた交点は、一連
の抵抗器Ｒ１が機能上、抵抗リング１４４を表す場合
は、連続した偶数電極群１１２を概略的に表し、Ｒ２は
ロールの周辺上に設けられた抵抗素子１３５を表す。ま
たＲ１が抵抗リング１５４を表し、かつＲ２が抵抗素子
１３４を表す場合は、交点Ｎは連続した奇数電極群１１
４を表す。ただし、本発明において相対的位相が異なる
だけの偶数および奇数電極アレイ両方の交流回路の反応
を示すには、図５で偶数電極群１１２をＮで概略的に表
すことで十分と考える。交点Ｎ１０は、ロールが回転し
て該交点がブラシ１４６と近端で接する場合は偶数電極
１１２を表し、このため交点Ｎ１０の電圧は電源９６か
ら送られるのと本質的に同一である。交点Ｎ９およびＮ
１１は、ブラシと接触している電極に最も近い両側の偶
数電極群１１２を表す。交点Ｎ８およびＮ１２はブラシ
１４６と接触している電極にその次に近い偶数電極群１
１２を表す。

【００４４】次に図６のグラフを参照する。図６は、図
５に示す交点に送られた交流電圧振幅を示す交点電圧の
分布と相対的な交点位置との関係を示すグラフであり、
交点Ｎ１０はブラシと接触している電極を表す。０．０
５から１．０の複数の抵抗比（ｒ）各々について各交点
の電圧を示す。グラフは対称形をしており、交点Ｎ１０
だけに電力が供給されると仮定する。隣接する複数の交
点に電力を供給した方が有利な場合もあり、この場合、
そのほかの交点の電位分布は図６のグラフと同様になる
ことを理解されたい。抵抗比ｒは、以下の式で定義され
る。

【００４５】

【数１】 ｒ＝Ｒ₁／Ｒ₂ ここでＲ₁は、隣接する偶数電極群１１２間にわたる抵
抗リング１４４のリボンセグメントの抵抗値であり、Ｒ
₂は各偶数電極１１２について共通リング１４０への直
接帰還電流経路を与えるドレイン抵抗である。

【００４６】２つの抵抗Ｒ₁およびＲ₂にはそれぞれ異な
る抵抗インク材料の組み合わせを選択することができ、
抵抗比ｒは、隣接する電極部材群１１２間の抵抗リング
の抵抗セグメントの形状や各電極と共通リング１４０間
の抵抗帰還経路の形状を調整することにより、必要に応
じてさらに調整することができる。利用可能な基本的な
抵抗インク調製物の範囲が１平方あたり数オームから何
ギガオームもの非常に広い範囲であることに加えて、シ
ート抵抗率も堆積物の厚みを変えることによって約３：
１の範囲に調整でき、かつ非標準キュアリング周期、つ
まり多様なピーク温度および燃焼回数で堆積された抵抗
材料を過剰または過少燃焼するようにすればより低い範
囲に調整できる。抵抗比ｒの値が低いほど、抵抗回路網
によって与えられる電圧分布図における変化はより緩慢
になる。

【００４７】図６のグラフからわかるように、抵抗比
０．１５では、トナー粉末の雲状の集まり形成用に交点
Ｎ１０に１，０００Ｖ（実効値）の公称入力電圧Ｖ_INが
印加されると、交点Ｎ９およびＮ１１には有効電圧約６
８１Ｖ（実効値）が印加される。同様に、交点Ｎ８およ
びＮ１２には有効電圧４６４Ｖ（実効値）が印加され、
交点Ｎ７およびＮ１３には３１６Ｖ（実効値）で有効に
駆動され、交点Ｎ６およびＮ１４は２１６Ｖ（実効値）
で駆動される。従来技術の整流システムの急激な電圧対
時間プロファイルと異なり、本発明の各電極に印加され
る交流励磁電圧は、電極が現像ゾーンに近づくと徐々に
増大し、現像ゾーンから離れると対称的に下がっていく
ため、現像ゾーン外では隣接する電極間の電圧差を抑え
ながら、現像ゾーンでは必要な高い交流励磁を供給する
ことができる。

【００４８】要約すると、表面上に記録された電子潜像
にマーキング粒子を運ぶドナーロールが提供される。ド
ナーロールから表面に隣接した現像ゾーンへのマーキン
グ粒子の運搬を補助するため、前記ドナーロールは電場
が与えられるようになっている。ドナーロールは、回転
可能に取り付けられた本体と、本体上に取り付けられた
第１電極部材とを含む。ドナーロールはさらに、本体上
に第１電極部材と間隔を空けて取り付けられた第２電極
部材と、第１電極部材と第２電極部材とを電気的に相互
接続する抵抗部材とを含み、第１電極部材に電場を形成
する活性電位がかけられると、この電位の一部が第２電
極部材に転送されて、減衰された電場を形成する。

【００４９】以上のように、本発明を様々な実施形態と
ともに説明したが、当業者には多くの変更、変形および
修正が可能であることが明らかなはずである。従って、
本発明は、前掲の特許請求の範囲に記載した精神および
範囲内のすべての変更、変形および修正を含むものとす
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の抵抗網整流セグメント化ドナーロー
ルの実施形態を示す図である。

【図２】 図１のドナーロールを利用した印刷装置の概
略図である。

【図３】 図１のドナーロールを利用する現像ユニット
の概略立面図である。

【図４】 図１のドナーロールを作製する様子を示す断
面図である。

【図５】 図１のドナーロールの電気回路図である。

【図６】 図１のドナーロールの各電極上に現れる電圧
を表したグラフ図である。

【図７】 図１のドナーロール対に励磁電位を与えるコ
ンパクトなブラシ集成体を示す図である。

【図８】 図１のドナーロールを作製する様子を示す斜
視図である。

【符号の説明】

４０ ドナーロール、４４ 現像剤ハウジング、９０
ローディングゾーン、９６，１９６ 交流電圧源、９７
直流電圧源、１００ 抵抗回路網整流子、１０２ ド
ナーロール本体、１１２ 偶数電極、１１４ 奇数電
極、１４４，１５４ 抵抗リング、１４０ 共通導電リ
ング、１３６，１４２，１４６ 電気的接触ブラシ、１
３４，１３５ 抵抗素子。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 表面上に記録された静電潜像にマーキン
   グ粒子を運ぶために、前記表面に隣接した現像ゾーンへ
   前記マーキング粒子を運搬する電界を発生させるドナー
   ロールであって、 装置に取り付けられた本体と、 前記本体上に取り付けられた第１電極部材と、 前記本体上に前記第１電極部材から間隔を空けて取り付
   けられた第２電極部材と、 前記第１電極部材を相互接続する第１抵抗部材と、 前記第２電極部材を相互接続する第２抵抗部材と、を含
   み、前記第１抵抗部材および第２抵抗部材は前記本体の
   共通端上に取り付けられていることを特徴とするドナー
   ロール。
2. 【請求項２】 表面上に記録された潜像を現像するため
   の装置であって、 少なくともトナー供給源をその中に格納するチャンバを
   画定するハウジングと、 前記表面から間隔を空けて設けられ、前記ハウジングの
   チャンバから表面に隣接した現像ゾーンへトナーを運搬
   するために設けられた移動ドナーロールと、 前記ドナーロール上に長手方向に配置された偶数電極群
   と奇数電極群との組と、 前記ドナーロールの円周の一部に沿って偶数電極群と奇
   数電極群の組と接触する整流子集成体と、を含むことを
   特徴とする現像装置。
3. 【請求項３】 作像表面上に記録された潜像を現像する
   ための装置であって、 表面上に記録された静電潜像にマーキング粒子を運ぶた
   めに、前記表面に隣接した現像ゾーンへ前記マーキング
   粒子を運搬する電界を発生させるドナーロールであっ
   て、 装置に回転可能に取り付けられた本体と、 前記本体上に取り付けられた第１電極部材と、 前記本体上に前記第１電極部材から間隔を空けて取り付
   けられた第２電極部材と、 前記第１電極部材を相互接続する第１抵抗部材と、 前記第２電極部材を相互接続する第２抵抗部材と、を含
   み、前記第１抵抗部材および第２抵抗部材は前記本体の
   共通端上に取り付けられているドナーロールを有する現
   像装置。