JPH10501896A - 転写材料を弧状表面上に静電的に固着させるために要する電圧の低下装置 - Google Patents

転写材料を弧状表面上に静電的に固着させるために要する電圧の低下装置

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JPH10501896A JP7514521A JP51452195A JPH10501896A JP H10501896 A JPH10501896 A JP H10501896A JP 7514521 A JP7514521 A JP 7514521A JP 51452195 A JP51452195 A JP 51452195A JP H10501896 A JPH10501896 A JP H10501896A
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Abstract

(57)【要約】 埋め込み電極ドラム(48)は硬コア(10)を含み、そのコアを、制御されたジュロメーター層(12)が覆っている。ジュロメーター層(12)の表面上には埋め込み電極層(14)が配置されており、その電極層はドラム(48)の長手方向の軸に沿って内部に電極(16)を備えている。さらに、埋め込み電極層(14)は制御された固有抵抗層(18)によって覆われている。この制御された固有抵抗層(18)は、その表面上で電極(24)に接触でき、電圧は下層をなす電極(16)へ伝達されそこからドラム(48)の長手方向の軸に沿う。種々の電極がドラム(48)の周縁部付近に配置されているため、ドラム(48)の表面上にどのようなパターンも形成できるようになっている。

Description

【発明の詳細な説明】 転写材料を弧状表面上に静電的に固着させるために要する電圧の低下装置 発明の技術分野 本発明は、広くは電子写真機械に関わるもので、より詳しくは、ドラムや転写 ベルトのような転写媒体に関する。関連出願に関するクロスリファレンス これ は、1992年9月30日出願の米国特許出願出願番号7/954、786号「 電子写真式プリントエンジン用の埋め込み電極ドラム」の一部継続出願である。 発明の概要 ここに開示されクレイムされた発明は、ドラム転写機構を有する電子写真式プ リントエンジンを構成するものである。このドラム転写機構は、光伝導体からの 画像を画像支持体に転写させることができる。ドラム転写機構は、完成画像を担 持するための円筒状支持部材を含んでいる。静電表面が、前記支持部材の表面上 に配置され、画像をその上に配することができる。電圧源が設けられ、支持部材 の外側表面の少なくとも一部に一次電圧をかけるようになっている。転写ニップ が光伝導体と静電表面の間に形成され、静電表面に対して電圧がかけられ内部の トナーの転写が可能となるような、転写基準電圧を光伝導体にかけられる。回転 して転写ニップ内に入る前の静電表面に対してかかる電圧は、転写ニップに入っ たときの静電表面に対してかかる電圧より低い。転写ニップを出た後の静電表面 に対してかかる電圧はさらに充分低下し、転写ニップを出てからその転写ニップ に入るまでの任意点の完全回転で、静電表面に対してかかる電圧は低下して、ト ナーが再び静電表面の面上に転写できるようになっている。本発明の別の態様で は、静電表面が支持部材の表面上に配置されたグリッピング層から構成され、こ のグリッピング層の外側表面に画像支持部材が配置され、画像は転写ニップで光 伝導部材によって画像支持部材の外側表面上に直接配される。また付着装置が設 けられ、画像支持部材を転写ニップに入る前にグリッピング層に付着するように なっている。画像支持部材の外側表面上のグリッピング層付着点に電圧がかけら れるが、その付着電圧は電圧レベルで、転写基準電圧の電圧レベルと完全に均等 である。本発明のさらに別の態様では、付着装置が付着ローラーから構成されて おり、これは付着電圧をかけられた導電性の構成要素となる。付着ローラーは、 グリッピング層の表面と付着ローラーの外側表面の間にニップを形成し、画像支 持部材がそのニップを通過できるようになっている。画像支持部材がグリッピン グ層の外側表面に付着した後は、付着ローラーはグリッピング層の表面から離れ る。 図面の簡単な説明 本発明及びその利点を更に完全に理解可能にするために、次に示す添付図面と 共に以下の記述に言及する: 図1は、本発明の埋め込み電極ドラムの透視図である。 図2は、図1のドラムの選定された横断を示す。 図3は、本発明の光導電体ドラムと埋め込み電極ドラムとの相互作用を示す。 図4は、ドラムの縁における電極の切断図である。 図5a及び5bは、ドラム表面を充電するための他の技法を示す図である。 図6aから6cまでは、本発明の埋め込み電極ドラムの分布抵抗を示す図であ る。 図7a及び7bは、ドラムの縁に対する充電ローラーの配列を示す図である。 図8は、埋め込み電極ドラムを利用する用紙への多重パス式電気写真プリント エンジンの側面図である。 図9は、多様な電極ドラムを利用する用紙への単一パス式プリントエンジンの 横断面を示す図である。 図10は、ドラム組立体の全体構成の他の実施の形態を示す図である。 図11は、絶縁材による弾力層が、その表面に配置された電極を有するアルミ ニウムコア上に配置されるような別の実施の形態を示す図である。 図12は、ドラムのコアが、その上側表面に配置された導通層を有する絶縁層 によって覆われるような本発明の別の実施の形態を示す図である。 図13は、転写ドラムの別の実施の形態を示す図である。 図14は、転写ドラム構成の別の実施の形態を示す図である。 図15は、転写ドラム構成の更に別の実施の形態を示す図である。 図16は、転写ドラム構成の更に別の実施の形態を示す図である。 図17は、図15に関して既に説明した互いに入り組んだ電極を有する実施の 形態を示す図である。 図18は、取り付けられた用紙を有するBEDドラムの断面における物理的層 の詳細について示す図である。 図19は、用紙層、薄膜層、及び、均一電極層の概略図である。 図20は、用紙および薄膜層の概略結線図である。 図21は、転写ドラムの全動作を示す概略図である。 図22は、放電モードにある光導電体ドラムの下を通過する際における図19 に示す構造の横断面図である。 図23は、光導電体ドラムと、埋め込み電極ドラムの周りに配置された用紙取 り付け電極との間の空間的な差を示す別の図である。 図24は、4パスプリント(即ち、色刷り)において用紙がドラム48の周り を4回通過する場合における用紙の任意のセクションに関するシミュレートされ た電圧対時間をプロットして示す図である。 図25は、単一パスの場合における、シミュレートされた電圧対時間をプロッ トして示す図である。 図25aは、減衰電圧のグラフを示す図である。 図26は、4回パス動作におけるシミュレートされた電圧対時間をプロットし て示す図である。 図27は、4回パス動作におけるシミュレートされた電圧対時間をプロットし て示す図である。 図27aは、マイラーを用いる4回パス動作におけるシミュレートされた他の 電圧対時間をプロットして示す図である。 図28は、作用前には放電されない4回パスカラープリントにおいて用紙がド ラムの周りを4回通過する場合において、用紙の任意のセクションに関するシミ ュレートされた電圧対時間をプロットして示す図である。 図29は、放電状態における図29の動作を示す図である。 図30は、電子写真プリンタ機構全体を示す側面図である。 図31は、プレカール装置の詳細を示す図である。 図31aは、プレカールローラーに関するプレカール動作の詳細を示す図であ る。 図32a及び32bは、用紙の垂下およびカールを測定するための装置を示す 図である。 図33は、プレカールローラーを示す図である。 発明の詳細な説明 本発明の埋め込み電極ドラムの透視図を図1に示す。埋め込み電極ドラムは、 堅固な支持構造を供給する内側コア10を有する。この内側コア10は、約2ミ リメートル(mm)の厚さのアルミニウム製管状コアにより構成される。その次 の外側層は、厚さが約2〜3mmの制御されたシリコンフォーム又はゴム製デュ ロメータ層12により構成される。この層は、約0.1mm離れて中心線間距離 が0.10インチ間隔で長さ方向に配置された複数の電極16で構成される電極 層14によって覆われる。更に、制御された抵抗層18は、電極層の上に約0. 15mmの厚さで配置され、炭素充満重合体材料製である。 埋め込み電極ドラムの更に詳細な断面図を図2に示す。埋め込み電極ドラムの 端部を見れば、電極層14内の電極16は、所定の間隔距離を保って配置されて いることが分かる。ただし、ドラムの端部に近い電極16の部分は、いずれの端 部においても、ドラムの長さ方向軸に対して「歪曲」している。以下に示すよう に、歪曲していることにより、この部分へのアクセスを可能にする。 埋め込み電極ドラムと光導電体ドラム20との関係を示すために、埋め込み電 極ドラムの側面図を図3に示す。光導電体ドラム20は、その上に画像が配置さ れるように作動可能である。従来の技法に従へば、先ず、光導電体ドラム20上 に潜像が配置され、次に、静電気的な方法によって、埋め込み電極ドラムの表面 にこの潜像が移される。従って、光導電体ドラム20と埋め込み電極ドラムとの 間のニップ(よじれ部分)の表面上には適切な電圧が存在しなければならない。 このニップ(よじれ部分)の参照番号を22とする。ローラー電極24は、埋め 込み電極ドラムの外側の縁において当該埋め込み電極ドラムの上側表面に接触し 、その結果、ローラー電極が制御された抵抗性層18と接触するよう作動可能で あるように配置される。電極16は歪曲しているので、後で詳細に説明するよう に、ローラー電極24に近い電極16の部分と、光導電体ドラム20の長さ方向 軸上においてニップ(よじれ部分)22に近い電極16の部分は、それぞれ同じ 電極16の一部分である。 埋め込み電極ドラムの切断図を図4に示す。埋め込み電極16は、通常、制御 されたジュロメータ層12の外側表面上にパターン(模様)をエッチングするこ とによって形成される。通常、電極16は、最初に、制御されたジュロメータ1 2の表面を覆って、例えばマイラーのような薄い絶縁性の重合体層を配置するこ とによって形成される。次に、電極構造体が、マイラー層の表面上に接着または 堆積される。接着構成する場合には、電極パターン(模様)は前以て決定され、 そして、マイラー上に1枚の単一シートとして配置される。堆積構成する場合に は、絶縁性材料の層を堆積させ、その後で、電極構造体を形成するように型どり し(パターン形成し)、そして、エッチングする。図には一連の平行線が示され ているが、後で詳細に説明する用に、適当な電圧プロファイル(断面配分)を与 えるために、任意のパターン(模様)が利用可能であることを理解されたい。 電極と接触するための2つの技法を図5a及び5bに示す。図5aにおいて、 ローラー電極は、アクスル(心棒)26にピボット運動可能に取り付けられた円 筒形ローラー24を有する。電圧Vは、ライン(導線)28を介してローラー2 4に印加される。ローラー24は、ローラー24の一部分が制御された抵抗性層 18の上側表面に接触し、そして、抵抗性層とニップ(よじれ部分)30を形成 するように、埋め込み電極ドラムの端部に配置される。ニップ(よじれ部分)3 0において、ローラー電極24の外側表面から制御された抵抗性層18を経て電 極層14の電極16まで導電性のパス(電気通路)が形成される。導電性通路は このようにして形成される。後で説明するように、電極層14における電極16 は、長さ方向軸に沿って電圧を均等分布させるために、埋め込み電極ドラムの長 さ方向軸に沿って導電性の低い通路を提供するように作動可能である。 ブラシ32を用いた構成方法を図5bに示す。ブラシ32は、ライン(導線) 34を介して電圧Vに接続され、そして、埋め込み電極ドラムの端部の制御抵抗 性層18の外側表面と接触するために配置された導電性の剛毛(ブリサル)36 を有する。剛毛36は、制御された抵抗性層18の表面を通り、更に、電極層1 4の電極16まで電流を通す。この作動原理は、図5aの場合と同じであり、電 極層14の電極16は、埋め込み電極ドラムの長さ方向軸に沿って電圧を分布さ せる。 図6aから6cまでを参照しながら、電極層14の表面に沿った電圧分布につ いて、更に詳細に説明することとする。説明し易くするために、制御されたジュ ロメータ層12から「展開した」形状の電極層を有する平面として埋め込み電極 ドラムを図示することとする。制御された抵抗性層18の長さに沿って3個の電 極ローラー、即ち、正電圧Vに接続された電極ローラー40、大地電位に接続さ れた電極ローラー42、及び、大地電位に接続された電極ローラー44が配置さ れる。電極ローラー40は、その真下の電極に電圧Vを印加するように作動可能 であり、このようにして印加された電圧は、電圧の最も高い電極16の上に位置 する制御された抵抗性層18の部分においてドラムの長さ方向軸に沿って分布す る。電極ローラー42及び44が大地電位でる場合には、制御された抵抗性層1 8を通って各々の電極ローラー42及び44に電流が流れ、対応する電位降下を 生じる。この場合の電位降下は実質的な直線状に減少する。ただし、この場合、 ローラー40とローラー42及び44との間に配置された各電極16における電 位は、埋め込み電極ドラムの長さ方向軸に沿って実質的に同じである。従って、 この構成の場合には、埋め込み電極ドラムの縁(エッジ)に配置された電極ロー ラー40は、埋め込み電極ドラムの縁における表面に沿って、その下に配置され た電極16によって形成されるパターンを反映するような電位を生じるように作 動可能である。このようにして、ローラー電極40は、電極16と共に、個々の 作動化可能な充電装置(ディバイス)として作用する。この場合、種々の電位の 電極ローラーを追加配置するだけで、これらの装置をドラムの周辺に配置するこ とが可能である。ここでは、ただ1つの電圧プロファイルだけを図示することと するが、種々異なる多数の電圧プロファイルを提供するために多数のセグメント (区分)を形成することが可能である。更に、電極ストリップ(細片)16間に 局部的な極値が発生し、そして、ローラー40、42、及び、44の間に全体的 な極値が発生する。 図6bは、制御された抵抗性層18の長さに沿った電位を示す。電極ローラー 40の電位が最も高いので、電極ローラー40の下に位置する電極16の電位が 最も高いことが分かる。各隣接電極16に印加された電位は減少し、各々の電極 ローラー42及び44における電圧はゼロである。図6bに示す電圧プロファイ ルにより、制御された抵抗性層18の電気抵抗に起因して、2つの電極の間の電 圧が幾分低くなることが分かる。 図6cは、電極ローラー40、及び、これと関連した電気抵抗を示す。電極ロ ーラー40から、電極16のうちの電極ローラー40の真下に位置する1つの電 極まで、直接的に、分布抵抗が存在する。電極ローラー40と隣接電極16との 間には、第2の分布抵抗が存在する。ただし、同様に、各々の隣接電極16も、 その表面から上向きに制御された抵抗性層18の上側表面までの抵抗を持つ。各 々の電極に関しては、埋め込み電極ドラムの長さ方向軸に沿った抵抗が最も小さ いので、それぞれの電極16の上に位置する制御された抵抗性層18の表面にお ける電位は実質的に同じである。ローラー40の表面と各電極との間に抵抗性通 路が設定されることだけが必要である。そうすれば、この電流通路は、埋め込み 電極16によって形成されたパターンに従い、電極16に沿って、制御された抵 抗性層18の上側表面に伝達される。 図7a及び7bは、ローラーを構成するための2つの実施例を示す透視図であ る。図7aにおいて、参照番号48で示す埋め込み電極ドラムは、ドラムの縁に 所定の間隔を保って配置された2個のローラー50及び52を有する。ローラー 50と52との間の距離は、光導電体ドラムと接触する埋め込み電極ドラム48 の一部である。電圧Vは、ドラム48表面の電圧が当該範囲に亙って実質的に等 しくなるように各々のローラー50及び52に印加される。ブラシ54は、その 導電性剛毛がドラム48の縁における残りの表面全体に接触するように、実質的 に、ドラム48の縁を構成する円周の残りの部分に配置される。電極ブラシ54 は、多重化スイッチ56を介して、ライン58の電圧V又はライン60の接地電 位のいずれかに接続される。スイッチ56は、これら2本のライン(導線)58 と60との間で切り替わるように作動可能である。この構成においては、マルチ カラープロセスにおいてドラム上に多重像を配置可能であるようにドラム48が 転写ドラムとして用いられるような1つの作動モードが提供可能である。ただし 、ドラムが電極ローラー52を通過して回転する際に、ブラシ54の下に位置す る電極16における電圧が大地電位まで低下するように、転写が行われる場合に 、スイッチ56は大地電位60を選定する。 ドラム48とローラー50及び52との間に正電圧を印加する場合について、 図7bについて示す。ただし、ドラム48の縁における残りの部分の周りに配置 されるブラシ54の代わりに、転写領域が両者の間に配置されるように2個の大 地電位電極ローラー62及び64が装備される。従って、埋め込み電極ドラム4 8上に配置されたイメージ(像)は、ローラー62と64との間のライン(導線 )の部分から除去することができる。理由は、当該領域が大地電位であることに 因る。 用紙への多重通過(マルチパス・ツー・ペーパ)プリントエンジンの側面図を 図8に示す。このプリントエンジンは、PCドラム20の表面上に潜像を生成す るよう作動可能な結像装置68を有する。PCドラム20は、ニップ(よじれ部 分)22においてドラムに接触するように埋め込み電極ドラム48に隣接して配 置される。支持用ブラケット[図示せず]は、正しい圧縮及び位置決めによって ニップ(よじれ部分)22を形成するために十分な配列及び圧力を提供する。ニ ップ(よじれ部分)22は、ローラー50と52との実質的な中間位置に形成さ れる。この場合、ローラー50及び52には電圧Vが印加される。3色方式用と して装備された3個のトナーモジュール72、74、及び、76を用いて光導電 体ドラム20の表面に荷電するために、スコロトロン(scorotron)7 0が用いられる。これは従来の方式である。各々のトナーモジュール72、74 、及び、76は、光導電体ドラム20の周囲に配置され、そして、潜像が通過す る際にトナー粒子をピックアップする光導電体ドラム20の表面にトナー粒子を 誘導するように作動可能である。各々のトナーモジュール72から76までは、 光導電体ドラム20の表面に対して可動である。第4のトナーモジュール78は 、白黒作動を可能にするために装備され、更に、4色刷り用として第4の色を提 供する。各々のトナーモジュール72から78までは、トナーを収納するための 関連リザーバ(貯蔵器)を有する。清掃ブレード80は、トナーが埋め込み電極 ドラム48へ転写された後で、光導電体ドラム20の表面から余分なトナーを清 掃するために装備される。作動に際して、3色方式は、3回の露出、及び、露出 済み潜像の現像後における3回の転写を必要とする。更に、モジュール72から 76までは、使い易くするために、1つの単一モジュールとして一緒に接続され る。 埋め込み電極ドラム48は、ピックアップ領域のいずれかの側に2個のローラ ー53及び54を備える。これらのローラー53及び54は、転写作動中、スイ ッチ56により、正電位Vに印加される。清掃ブレード84及び廃棄物容器86 は、初期転写プロセス中に、清掃ブレード84が埋め込み電極ドラム48の表面 から離れて動くことが出来るようにカム作動機構88上に設置される。用紙(或 いは、同様の転写媒体)は、第1の転写過程において、埋め込み電極ドラム48 の表面に配置され、そして、ドラム48の表面には正電位Vが印加される。第2 および第3パス(転写過程)においても同様である。この段階においては完全な 多重層像は、第3のパスの後で、埋め込み電極ドラム48の表面上の紙に転写済 みである。 用紙は、2個のローラー90と92によって形成されたニップ(よじれ部分) を介して、供給リザーバ(貯蔵器)88から転写される。次に、用紙は、供給機 構(フィードメカニズム)94に移され、そして、多重層像の第1層が形成され る第1転写過程に先立ってドラム48の表面に隣接接触する。多重層像の最後の 層が形成された後で、ローラー53及び54が大地電位になり、次に、用紙およ び多重層像は、ローラー53と54との間のストリッパメカニズム(剥離機構) 96の周りで回転する。ストリッパメカニズム(剥離機構)96は、ドラム48 から用紙を剥がすように、作動可能である。これは、従来の機構である。次に、 剥がれた用紙は、ヒューザ(融合装置)100に供給される。ヒューザ(融合装 置)100は、2つの融合(ヒューズ)ローラー102と104との間で像を融 合するように作動可能であり、一方のローラーは、この目的のために高温度に加 熱される。融合作業の後で、用紙は、保持プレート110に転写するため、或い は、用紙通路116に沿って保持プレート118まで導くために2つのローラー 112と114との間のニップ(よじれ部分)に転写するために、2つのローラ ー106と108のニップ(よじれ部分)に供給される。 中間転写プリントエンジンの側面図を図9に示す。本システムにおいて、最初 に像の3つの層が埋め込み電極ドラム48に配置され、そして、形成終了後、用 紙に転写される。最初に、ローラー50と52との間の領域においてローラー5 0及び52によってドラムの表面には正電位が印加される。第1のパス(通過) に際して、第1の露出が行われ、トナーモジュールのうちの1つからのトナーが 潜像上に置かれそして、潜像は、埋め込み電極ドラム48の実際表面に転写され る。第2のパスに際して、潜像を形成するために、第3のトナーが用いられ、そ して、この像はドラム48に転写される。第3のパスに際して、像の第3層は、 第2のトナーを用いて潜像として形成され、次に、潜像は、完全な多重層像を形 成するために、ドラム48上に既に配置されている2つの像の上に転写される。 像が形成された後で、用紙は、トレイ88から、ローラー126によって形成 されたニップ(よじれ部分)とドラム48との間の用紙通路124に沿ってロー ラー90と92との間のニップ(よじれ部分)を介して供給される。ローラー1 26は、カム動作によって移動し、ドラム48と接触する。用紙は、ドラム48 に隣接するまで移動し、そして、その後でヒューザ(融合装置)100内に入る 。像の用紙への転写に際して、ローラー126とドラム48との間に生じたニッ プ(よじれ部分)のいすれかの側に2つのローラー130及び132が配置され る。これら2つのローラー130及び132は、初期像形成手順に際して、多重 化スイッチ134及び136によって正電圧が印加されるように作動可能である 。用紙への転写に際して、ローラー130及び132は、スイッチ134及び1 36によって、接地電圧になる。ただし、ドラム48の表面から像を実際に反発 させるためには、これらの電圧は負電圧であっても差し支えないことを理解され たい。ドラム組立体の全体構成の代案実施例を図10に示す。本実施例において 、アルミニウム製支持層10は、アルミニウム製コア10が電圧供給源140に 取り付けられた導電性の層を有する。電圧供給源140は、後で説明するように 、把握および転写機能を提供する。電圧供給源140は、電圧供給源140から 電圧を弾力性のある層142の下側に均一に電圧を供給するように用いられる。 弾力性のある層142は、体積抵抗率が1010オーム−cm以下の弾力のある導 電層である。層142は、例えばブタディエンアクリルニトリルのような炭素充 満エラストマ、又は、材料製である。層142の厚さは、約3mmである。弾力 のある層142は、厚さが50から100ミクロンまでの薄い誘電体層を有する 制御された抵抗性層144で覆われる。層144の放電(或いは弛緩)時間と印 加電圧との間には、例えば、電圧が増大するにつれて放電時間はその関数として 変化するような非線形関係がある。層144は、その典型的な例が紙であるよ うな支持物材料層146で覆われる。光導電体ドラム20は用紙146と接触す る。 図11に示す他の実施例において、ネオプレン製絶縁材料による弾力のある層 148が、その表面に配置された電極14を有するアルミニウム製コア10の上 に配置される。電極14は、層内に配置され、各々の電極14は、所定間隔によ って分離された一連の導体を有する。導体14は、図10に示す制御された抵抗 性層144と同様の制御された抵抗性層150によって覆われ、グリップ層15 0は、表面抵抗率が106から1010オーム/sqまでの制御された抵抗性層に よって覆われる。制御された抵抗率層152は、FLEX200製であり、厚さ は75ミクロンである。この層は、支持層146によって覆われる。電極14間 の距離は、次に示す式によって定義される: Vd=(id×sxr)/4w (1) ここに、Vd=電極間の許容電圧垂下 id=トナー転写電流 s=電極間隔 r=層150の表面抵抗率と体積抵抗との合計 w=電極の全長、公称としてはドラム10の幅 既に述べたように、電圧供給源140は電極14に接続され、この場合、導電 性のブラシ又はローラーは、ドラムの縁の電極の露出部分に直接接触するか、又 は、上側の導電性の層を通って導通する。 図12に示す本発明の他の実施例において、ドラム10のコアは、ネオプレン を用いた材料製の厚さ3mmの絶縁層154によって覆われ、その上側表面に配 置された導通層156を有する。導電性層156は電圧供給源140に接続され る。この層は、材料の機械的特性から材料の電気的特性を分離する利点を提供す る。この層は、グリップ層144と同様の絶縁層158によって覆われ、その上 側表面に配置された紙146を有する。 転写ドラムの別の実施例を図13に示す。電圧供給源160はコア10に接続 され、そして、このコア10は、その表面上に配置された弾力のある導電層16 2を有する。電極14は層162の上側表面上の層内に配置され、導電ブラシ又 はこれに類する部分を介して電圧供給源164に接続される。電圧供給源160 及び164は、トップ最上辺上で 弾力のある導電層162の下側に均一電圧を 確立し、また、上側に或る電圧プロファイルを確立するために用いられる。この 構成の利点は、均一なグリップ電圧供給源を維持しながら、可変表面電位を供給 することである。グリップ層168は、グリップ層158と同様に、電極14の 上側表面上に配置され、紙146によって覆われる。更に、供給源の電圧160 (おそらく0)と異なる電圧164を供給することにより、ニップ(よじれ部分 )への入口において、電圧最小による電圧プロファイルが得られることに注意さ れたい。こうすることにより、多重転写作用のためのニップ前(プリニップ)放 電が軽減される。この電圧最小特性も図6aに示す。 転写ドラム構成の別の実施の形態を図14に示す。この構成においては、寸法 的にはコア10と同様であるが、例えばポリカーボネートのような絶縁材製の絶 縁コア170が装備される。次に、電極14を有する電極層は絶縁コア170の 表面上に配置され、そして、電圧供給源140はこの絶縁コアに接続される。弾 力のある導電層172は電極14の表面上に配置され、厚さは3mmであり、そ して、ブチルアクリロニトリル製である。グリップ層144と同様のグリップ層 174は、弾力のある層172の上に配置され、その上側表面に用紙146が配 置される。 転写ドラム構成の別の実施の形態を図15に示す。図11において、互いに入 り組んだ電極176で構成される層を、グリップ層152と弾力のある層148 との間で利用出来るように、導通層156が除去される。既に説明したように、 この弾力のある層は絶縁層である。電圧供給源140は電極176に接続される 。互いに入り組んだ電極は、式(1)におけるwの値を増大させ、従って、式( 1)におけるrの値を遥かに高くすることを許容する。互いに入り組んだ電極を 図17に示す。 本発明の別の実施の形態を図16に示す。コア10は、その中に配置された電 極14を有する電極層によって覆われた第1の弾力のある層180の上に配置さ れる。電極14は、導電ブラシ又はこれに類する部分を介して電圧供給源140 に接続される。第2の弾力層182は、その表面に配置された用紙146を有す る電極14の上に配置される。層180は、抵抗性または絶縁性の弾力層であっ ても差し支えない。弾力層182は、抵抗率が1010オーム/cm未満の抵抗性 である。この構成によって得られる利点は、電極14を2つの弾力層180及び 182に封入することによって、電極層の物理的影響(即ち、ニップ圧力の変動 )が軽減されることである。 図15に関して既に記述した互いに入り組んだ電極を例証する実施の形態を図 17に示す。互いに入り組んだ電極は、それぞれ、複数の長さ方向のアーム18 4、又は、そのいずれかの側から伸延する互いに入り組んだ電極186及び18 8を有する。隣接電極は、長さ方向のアーム184に沿って枝を出した互いに入 り組んだアーム又は電極186および188を有し、これらの電極が互いに入り 組むことにより、式(1)の見掛けの「w」を効果的に増大させ、その結果とし て、制御された抵抗性層を除去しても差し支えない程度に更に高い抵抗率に到達 させることが可能である。 ドラムに取り付けた用紙146を有するBEDドラム48の1つのセクション における物理的層の詳細を図18に示す。電極層190は、制御されたジュロメ ータ層192と制御された抵抗性層194との間に配置される。制御されたジュ ロメータ層192は、図10及び後続する図面における弾力層142を表す。制 御された抵抗性層194は、図10におけるグリップ層144を表す。制御され たジュロメータ層192は、電極ストリップ(細片)層190とアルミニウム製 ドラム10との間に配置され、電極ストリップ(細片)層190は、既に述べた ように、複数のストリップ(細片)状電極、又は、1つの単一連続層のいずれか を有する。 用紙層146、薄膜層194及び電極ストリップ層190を有する均一電極1 96層の概略図を図19に示す。用紙と接触し、そして、用紙に電圧を印加する ように作動可能な用紙取り付け電極198を備える。好ましい実施の形態におい ては、前記の電圧印加は接地を意味する。電極198が用紙146と接触する点 において、ニップ(よじれ部分)200が形成される。 層146、174、及び、196の概略結線図を図20に示す。Cpと表示さ れる第1のコンデンサ202は、Rpと表示される並列抵抗器204を有する用 紙層146を表す。薄膜層194は、RFと表示される並列抵抗器208を有す るCFと表示されるコンデンサ206によって表される。電極層196は、転写 /取り付け電源に接続されたREと表示される抵抗210によって表される。 転写ドラム48全体の動作をシミュレートすることの出来るシミュレータ回路 の概略図を図21に示す。概略結線図は、充電リレーであるKpによって表示さ れるスイッチ212を示す。スイッチ212は、閉じることによって、コンデン サ206及び抵抗器204によって表される用紙層146の上側表面を接地する ように作動可能である。その正電圧端子が抵抗器210の最も遠い端、即ち、実 質的には均一電極層197に接続される取付け/転写電圧供給源214を備える 。電源214のもう一方の側は接地される。電源214の正側を薄膜層194の 最上部に接続するように作動可能なKFと表示されるスイッチ216を備える。 この動作は、後で更に詳細に説明する放電作用である。 用紙を取付けるために、用紙がニップ(よじれ部分)200において最初にド ラムに差し出された場合の電荷分布を図19に示す。この場合、正電荷は用紙の 上側表面に引き付けられ、負電荷は用紙の下側表面に引き付けられる。同様に、 正電荷は薄膜層194の上側表面に引き付けられ、負電荷は薄膜層194の下側 表面にに引き付けられて、正電荷は均一電極196の表面に引きつけられる。そ の結果、種々層146、194、及び、196の間の各インタフェース境界にお いて形成される等号及び反対記号の電荷による鏡像が生じる。誘電体層146及 び194に関しては、これら電荷の大部分はそれぞれの層の表面の直ぐ下に所在 し、そして、薄膜の間のインタフェース境界を横切ることができない。ただし、 電荷は、相互に強く引き合い、そして、用紙をドラム上に保持する引き付ける力 を提供する。この引き付ける力はドラムの表面に垂直であり、そして、用紙層1 46をその方向にドラムに直接接合する。更に、この法線方向の力は、残りの2 つの軸方向においてドラムに用紙を固定する摩擦力を生成するように作動可能で あり、用紙が滑ることを防止する。用紙取付けのための供給源電荷は、取付け/ 転写供給電源214である。スイッチ212は、用紙取付け電極198を表す。 用紙に選定部分がニップ(よじれ部分)200に入ると、用紙および薄膜層に よって形成された合成コンデンサが、リレーKpが閉じている場合について図2 1に示すように、Cp及びCFの充電と同様の方法によって充電される。ニップ( よじれ部分)200における用紙の1セクションのドエルタイムが、抵抗器21 0(RE)と直列接続対(ペア)コンデンサCP及びCFによって決定される時定 数に比較して充分長い場合には、この合成コンデンサは、取付け/転写電源21 4の電圧にほぼ等しい電圧に充電される。用紙薄膜合成コンデンサを十分に充電 すると、その結果として、電荷の最高転写が行われ、従って、ドラム組立体に用 紙を引き付け、或いは、接合する最大の力が生成される。 用紙が取り付けニップ(よじれ部分)200を離れた後で、用紙および薄膜層 と関連したキャパシタンスが放電を開始する。次に、用紙層は、その誘電率及び 体積抵抗率によって決定されるレートにおいてほとんど完全に、即ち、用紙の両 面間に僅かな電圧だけがかかる程度まで300ミリセカンド未満で放電する。こ の放電は、図21におけるCp及びRpの放電行動と同様である。同様に、薄膜 層も、その誘電率及び体積抵抗率(および他の係数)によって決定されるレート において放電するが、放電のための必要時間は、用紙の場合よりも遥かに長い。 薄膜層194は、ほとんど完全に放電するために200秒以上を必要とすること もあり、図4におけるCr及びRrの放電特性と類似の様式で放電が実施される 。 薄膜層94の放電時間が長いことは、用紙の放電時間よりも遥かに長い時間に 亙って用紙をグリップする能力を転写ドラムが備えていることを意味する。用紙 の両面間の電圧は比較的迅速に消失するが、用紙の表面に誘起されてトラップさ れた(閉じ込められた)電荷は、薄膜層上の残留電圧によって用紙表面にトラッ プされる。トラップされた電荷は、最終的には用紙のバルク(容積)に戻される が、しかし、薄膜層194が著しく放電した後に限られる。 薄膜層194の放電時間が長いので、連続する用紙取り付け間隔の間に薄膜を 完全に放電するための何等かのメカニズムが必要とされる。この機能は、図21 におけるリレーKFによってシミュレートされる。実際の放電メカニズムは、図 19における取り付け電極198に極めて類似するが、放電電極は、放電を容易 にするために、電極層196と同じ電位に保持される。放電電極は、用紙取り付 けエリアの物理的な上流位置に所在し、そして、用紙取り付け動作期間中に限り ドラム48と接触する。 更に図21を参照することとし、図18に示す層状構造の動作が用紙をグリッ プする動作に及ぼす影響に関して詳細に説明する。抵抗性が非常に高い用紙また は透過材料が用いられる場合を例にとることにすると、抵抗器210(RE)の 抵抗は、用紙の抵抗RFより遥かに小さく、そして、抵抗器210(RE)の抵抗 は抵抗RFより遥かに小さい。合成コンデンサは、時定数REEQによって、供給 電圧まで充電される。ここに: CPF/(CP+CF) (2) 時定数REEQが時定数TNよりも遥かに小さい場合において、用紙の1セクシ ョンが取り付け部200内に存在する時間にTNが等しいものとすれば、コンデ ンサの両端の電圧は、電圧供給源214(VA)の取付け/転写電圧の大きさに 非常に近い値に到達するはずである。合成コンデンサCF及びCFの各構成部品の 両端の電圧は次式で与えられる: VCP=VA(CF/(CP+CF)) (3) VCF=VA(CP/(CP+CF)) (4) 実際の用紙およびドラムの薄膜層に関する類似の式を次に示す: VP=VA(εF/((tF/tP)εP+εF)=VCP (5) VF=VA(εP/((tP/tF)εF+εF)=VCF (6) ここに:εP=用紙の誘電率 εF=薄膜の誘電率 tP=用紙の厚さ tF=薄膜の厚さ グリップする力の大きさは、用紙/薄膜インタフェースにトラップされる電荷 の量に正比例し、そして、その力を最大にするためには、合成キャパシタンスCEQ を出来る限り大きくしなければならない。式(2)から、所定の用紙に対して 、合成キャパシタンスが持つことのできる最大値はCPであることが分かる。こ の状態は、CFがCPよりはるかに大きい場合に発生する。従って、式(2)は、 次のように書き直すことができる: CEQ=AεPεF/((tFεP+tFεP) (7) ここに、A=ニップ(よじれ部分)における用紙セクションの面積である。従 って、誘電率がεPで厚さがtPであるような所定の用紙に対して、薄膜の誘電率 が用紙の誘電率より遥かに大きい場合、或いは、薄膜の厚さが用紙の厚さより遥 かにに小さい場合にはCEQはCPの値に接近することが分かる。このような条件 の下における式(5)及び(6)は、取り付け期間中においては電圧の大部分は 用紙の両面間にかかり、良好にグリップするために望ましい状態であることを示 す。 抵抗REが用紙の抵抗RPに実質的に等しい場合、すなわち、用紙抵抗が非常に 低い場合には、これらの式は幾分異なる。用紙146の所定セクションがニップ (よじれ部分)200に入ると、CP及びCFは短絡回路として作用する。ただし 、CpがCFより遥かに小さい場合には、CPは次に示す値に充電することを開始 する: VP=VA(RP/(RP+RE)) (8) この場合の時定数を次に示す: (REP/(RE+RP))CP (9) 次に、時定数REFがTNよりも遥かに小さく、そして、RPFがTNよりも遥 かに小さい場合には、充電にさいしてCPは、時定数(RE+RP)CFによって、 VAまで充電し、放電に際してCPは、RPを介して完全に放電する。式(8)に よれば、用紙の両面間の電圧を最大にするためには、REがRPよりもはるかに小 さくなるようにREを選定しなければならないことが分かる。更に、CPがCFよ りはるかに小さくなるようにCFを選定することも同様に重要である。 用紙の抵抗が電極層196の抵抗よりはるかに小さく、そして、薄膜の抵抗よ りはるかに小さい場合には、式(8)により、用紙の両面間にはほとんど電圧が 発生しないことが分かる。従って、非常に小さいグリップ力が発生するに過ぎな い。 用紙146が薄膜層194の上側表面にグリップされた後で、トナーは、光導 電体から用紙に転写されなければならない。トナーの転写効率は転写ニップ(よ じれ部分)における印加電圧の関数であるので、用紙146のセクションが転写 ニップ(よじれ部分)に入る際に、用紙と薄膜層によって構成される誘電体は、 取り付け動作を一切記憶せず(即ち、これらの層が完全に放電し)、転写ニップ 電圧の完全かつ独立した制御を可能にすることがことが望ましい。ただし、用紙 および薄膜が十分に放電された場合には、これらがドラムに静電的に付着するよ うな好ましくない状態は起きないはずである。 放電モードの光導電体ドラム218、即ち、ドラムが大地電位である場合にド ラムの下を通過する状態を、図19に示す構造の横断面図として図22に示す。 トナー粒子222は、光導電体ドラム218上に配分され、そして、負に帯電す る。これは、従来の転写動作である。用紙146が光導電体ドラム218の下を 通過する際に、転写ニップ(よじれ部分)220が形成される。電極層196は 均一電極であるので、層196の電圧は、取り付け/転写電圧供給源214の電 圧である。従って、参照番号224によって表される薄膜と用紙のインタフェー スにおいて強い吸引力を生じる。 光導電体ドラム218と、埋め込み電極ドラム48の周りに配置された用紙取 り付け電極20との間の空間的な差異を示す別の説明図を図23に示す。用紙取 り付けニップ200から転写ニップ220まで用紙を移動させるために用紙取り 付け電極20と光導電体218との間の距離が必要とする時間はTATTであるこ とが分かる。更に、用紙がドラム48の全円周を通過する時間はTREVである。 更に、ローラー表面を完全に放電するために接地された放電ローラー201を備 える。 4パス(即ち、カラー)印刷において用紙がドラム48の周りを4回通過する 場合において、用紙の任意のセクションに関するシミュレートされた電圧対時間 のプロットを図24に示す。用紙取り付け電極20がドラムと接触し、そして、 用紙が用紙取り付けニップ(よじれ部分)200内に入ることによって第1のゼ ロ電位への遷移が起きる。この動作は、図21のリレー212(KP)が閉じる ことによって表される。これは、点223に相当する。次に、用紙は、トナー転 写ニップ(よじれ部分)220まで移動し、ここで、点225で表されるように 、電圧が再びゼロ電位となる。点223と点225との間の時間差はTATTであ る。点225は、トナー転写点である。次に、用紙は、ドラムの周りを通過し、 そして、電圧は、時間TREVの後で、点226において、更に高い電圧レベル( 大地電位に対して)まで上昇する。点226において、用紙は再びトナー転写ニ ップ(よじれ部分)220に到達し、そして、電位は再びゼロになり、点228 によって表される。第1のパスにおいて用紙の最後の部分がドラム48に取り付 けられた後で、勿論、用紙取り付け電極20は除去される。このパスは単一パス である。この動作は、点230まで、更に3回のパスに亙って継続する。転写ニ ップ220における各遷移は、同様に、図21のシミュレーションにおけるリレ ー214が閉じることよって表される。光導電体ドラム218の表面は放電され るか、或いは、低い電位(電源214の印加された転写電圧に対して)であるの で、光導電体ドラム218は、電気的な意味において、取り付け電極20に非常 に類似した機能を果たす。詳細については検討または説明されないが、電源21 4の電圧は、連続トナー転写毎に、前回のトナー層の厚さに応じて、わずかずつ 段階的に上昇する。これは、従来の動作である。 用紙が用紙取り付けニップ(よじれ部分)200、または、転写ニップ(よじ れ部分)220のいずれかの中に在る時間全体に亙って用紙の表面はゼロ電位に 保持される。この時間中、用紙と薄膜の合成物コンデンサ(CEQ)は、取り付け /転写電源214の全電位に極めて近い電圧に充電される。これらのニッパのど ちらかを離れると、キャパシタンスCEQは放電を開始する。放電の第1の部分は 、点223と点225との間で発生し、そして、極めて迅速であり、約170ミ リセカンドである。これは、主とし用紙の放電に起因する。これは、抵抗Rpを 経たキャパシタンスCpの放電に相当し、そして、図25に更に詳細に示される 。点225と228との間の曲線の第2の部分、及び、これに後続する点230 までパスにおいては、放電が全く遅いことが分かる。この場合には、部分的放電 のみが行われることが明白である。これは、抵抗RFを経て放電するキャパシタ ンスCFに相当する。好ましい実施例において、電極層196の電圧は、図24 及び図25の曲線に対して1500ボルトの一定電圧に保持される。 トナー転写のために利用可能な電圧は、用紙が転写ニップ220に入る直前に おける、用紙の表面における電圧と大地電位との間の差電圧である。従って、ド ラム48にかかる一定電圧に関しては、連続した各トナー転写パス(即ち、ドラ ム48の各回転)の間に薄膜層が放電する電荷量によって、トナー転写に利用可 能な電圧量が決定される。 用紙が取り付けられた後において用紙/薄膜放電のために利用可能な時間量は 、トナーの第1の層に対してはTATTである。用紙/薄膜放電のために利用可能 な時間量は、図23に示すように、時間TATTである。この時間は、後続するト ナー層に対して必要とされ、従って、薄膜層194の両面間の電圧は、吸引力を 維持するには低過ぎるレベルまで放電してはならないが、転写ニップ(よじれ部 分)220において電圧差が生じることを可能にするに十分な程度まで放電しな ければならない。トナーの第1の層の転写に際して、薄膜層上における残留電圧 の影響を最小限に抑制し、しかも、用紙のグリップを維持するために十分な電位 を薄膜の両面間の残しておくために、薄膜層194の放電時定数はおおよそTAT T に等しくなくてはならない(RFFがTATTより遥かに小さく、グリップを維持 出来ない場合)。ただし、図23に示す構成に関しては、TATT=TREV/4であ り、そして、少なくともTREVの期間中はグリップを維持しなければならない。 この関係は、薄膜層が電圧に応じた放電時定数を持たねばならないことを示唆 する。即ち、薄膜のRC時定数(或いは、緩和時定数)は、低電位に対しては小 さく、そして、高電位に対しては大きくなくてはならない。この種の電圧従属特 性は、用紙取り付け及びトナー転写のために大きい電位の使用を可能にし、そし て、用紙のグリップを保持するために、薄膜層における残留電位を小さいが充分 であるように維持することを可能にする。残差電位が小さければ、前回の用紙取 り付け及びトナー転写動作が後続するこの種の動作に及ぼす影響は最小限に抑制 されるはずである。 コンデンサ又は薄膜層に関する放電時定数またはRC時間は、次の式によって 特徴付けられることは公知である: V=V0*e-(t/RC) (10) ここに:V=薄膜両面間の電圧 V0=初期電圧 t=時間 C=薄膜のキャパシタンス R=薄膜の抵抗 特性放電時間は積RCに等し時間であり、従って、指数の項は1である。詳細 には、放電時間は次の式によって与えられる: t=RC (11) 好ましいグリップ層の場合、薄膜の特性は前述の式に従って動作しないことは 特に重要である。詳細には、薄膜放電時定数の行動は、電圧並びにRとCの関数 であるか、或いは、更に明確には、R及び/又はCは、電圧の関数であり、薄膜 材料に関して定数ではない。そして、更に詳細には、グリップ層の性能を改良す るために、薄膜の放電時間は、電圧が増大すると短縮される: V=V0*e-(t/f(R,C,C) (12) この場合、指数は、Vに依存する関数である。グリップ層にとっては、転写電 圧としては十分に低いが、グリップ動作にとっては十分な電圧を保持するために この「非線形」行動が重要である。これを図25aのグラフに示す。非線形崩壊 曲線における好ましい非線形特性は、良好な転写に関して更に迅速な初期放電特 性、ひいては、グリップ動作を改良するために更に高い値に徐々に移行すること に反映されることに注意されたい。 表1及び2は、誘電率がほぼ等しい2つの薄膜に関する放電特性を示す。表1 と関連した薄膜は、Elf Atochem Kynar Flex 2800、重合ビニリデン フッ化物(PVDF)および六化フルオロプロポレン(hexafluorop ropolene:HFP)を用いて形成された特許共重合体の押し出し管材で ある。平均管壁肉厚さは約4ミルであった。薄膜用誘電体に関するメーカー仕様 は(9.4−10.6)ε0である。体積抵抗率は2.2×1014オーム‐cm として指定されている。表2と関連した薄膜は、Tedlar(TST20SG4) 、ポリビニルフッ化物(PVF)重合体の成型8.5”x11”シートとしてDu Pontから入手した。平均厚さは約2ミルであった。薄膜の誘電定数に関するメー カ仕様は(8−9)ε0である。体積抵抗率は、1.8x1014オーム‐cmと して指定されている。 低い始動電圧に関して測定した放電時定数(RFF)は殆ど等しく、そして、 誘電率および体積抵抗率に関するメーカー仕様に合致する。2つの薄膜の各々は 、電圧従属放電時定数を有する。3/4V欄に示す放電時間を比較することによ り、表1と関連する薄膜の放電は、高圧においては、表2の薄膜よりも速いこと が分かる。表1に関するレスポンスを図26に、そして、表2の薄膜に関するレ スポンスを図27に示す。図27aは、例えばマイラーのような薄膜に関するレ スポンスを示す。この図に記載されたレスポンスは、不十分な電圧が後続(多重 )パス用として利用可能であることを示す。薄膜電圧は、各タイプに関して一定 電圧2200ボルトに保持される。図26に記載された放電特性のほうが好まし い。図27a記載の薄膜の場合には、当該薄膜は、透過材料としてのAppoloによ って製造された。その化学および電気特質は未知であるが、誘電率はマイラーの 場合に近似し、約3ε0である。厚さは約6ミルである。 4パス色刷りに際して1枚の用紙がドラムの周りを4回移動する場合における 、シミュレートされた電圧対時間のプロットを図28に示す。この図の中心部に 示す取り付け及び転写電圧の遷移は、多重ページ印刷作業における1枚の単一ペ ージに関する。用紙取り付け又はトナー転写用に利用可能な電圧は、用紙の表面 における電圧と大地電位との間の差電圧である。図28において、用紙取り付け に利用可能な電圧は、前回(及び第4トナー層)の転写によって薄膜層上に残さ れた電圧に依存することが分かる。その結果、多重ページ印刷作業における後続 ページは、最初のページと同程度に堅固にはグリップされない。この状況は、KF と表示されたリレー216によって、放電電圧を薄膜層194の上側表面に印 加することにより図29に示すように修正可能である。ニップ(よじれ部分)2 00の取り付け動作における電圧は約1500ボルトであり、一方、図28にお ける取り付け電圧は750ボルト未満である。 図10その他の図に関して既に述べたように、単一電極または多重電極及びグ リップ層を用いた埋め込み電極ドラム48を利用する本発明の実施の形態につい て示す光電グラフィックプリンタ機構の側面図を図30に示す。用紙は、用紙ト レイ238から入口用紙通路240に供給される。更に、用紙は、手動外部用紙 通路242からも供給できる。次に、用紙は、2本のローラーの間、下側ローラ ー244、及び、上側ローラー246に導かれる。これらのローラーは、後で詳 細に説明する「プレカール(予備曲げ)」動作を提供する。次に、用紙は、既に 述べたように、取り付けられた電極ローラー198とドラム48との間のニップ (よじれ部分)200に供給される。色刷りのために多重像が用紙上に配置され るか、或いは、白黒刷りのために単一像が用紙上に配置された後で、用紙は静電 的にドラム48に保持されているので、ドラム48の表面から用紙を取り外すか 、又は、「剥ぎ取る」ために、ドラム48の表面上のピボット点250の回りに 下向きに回転するように作動可能なストリッパアーム248が配備される。多色 刷りの場合には、多重パスに際して、ストリッパアーム248は、ドラムから離 れて上向きに回転し、そして、取り付け電極ローラー198も同様にドラムから 離れるように引っ張られる。 用紙が剥ぎ取られた後で、新規の用紙が配置される以前に、清掃作業のために ドラム48の表面まで降下することの出来る清掃ローラー254が装備される。 図示されてはいないが、電極層に電圧を供給するために、図6Aのローラー40 に類似のブラシ又はローラーが用いられる。 後で更に詳細に説明するように、用紙がドラム48の周りに上向きに曲げられ るように、用紙を「プレカール」させるためのローラー244及び246が用い られる。こうすることにより、用紙を取り付け電極ローラー198に取り付ける ために必要な電圧を大幅に下げることが出来る。この方法を用いない場合には、 用紙を正しくグリップするためには、かなり高い電圧が必要であり、電圧が低い 場合には用紙がスリップする。用紙を適当な形状でドラム上になじませる(弛緩 させる)には、その前に、用紙を少なくとも1回転させることが必要であり、そ の後で、電圧を下げても差し支えない。ただし、ローラー244及び246を用 いて用紙をプレカール(予備曲げ)させることによって、前記のなじませる作業 が軽減される。このプレカール動作は、ローラー244及び246に対して僅か に異なるジュロメータを用いることによって達成される。 ヒューザ(融合装置)100は、2個のローラー256及び258を有する。 ローラー258は加熱されるローラーであり、そして、ローラー256はその間 にニップ(よじれ部分)を形成するためのかみ合いローラーである。ストリッパ アーム248によって、ドラム248の表面から用紙が剥ぎ取られると、この用 紙は、ローラー258と256との間のニップ(よじれ部分)内に導かれる。ロ ーラー256の方がローラー258よりも柔らかく、そして、用紙がローラー2 58の周りでカールしようとする(曲がろうとする)傾向を持ち、このようにし て、用紙が再び平坦になることを可能にするために用紙に「デカール(曲げ取り )」動作を提供するようにローラー258及び256のジュロメータが選定され る。ローラー256のジュロメータは約30mmであり、そして、ローラー25 8のジュロメータは約40mmである。次に、用紙は、転写通路260又は転写 通路262のいずれかに送られる。転写通路260は、プラットホーム118上 に出力するように2つのローラー264と266との間のニップ(よじれ部分) に供給する。用紙通路262は、外部トレイに出力するように2つのローラー2 68と270との間のニップ(よじれ部分)に導かれる。更に、当該技術分野に おいて公知であるように、用紙は、予備カールと反対の融解したトナーの表面の 方にカールする(曲がる)傾向がある。従って、ヒューザ(融合装置)ローラー ジュロメータは、プレカール(予備曲げ)作業を完全に補正する必要は無い。 図30に示すように、トナーモジュール72は光導電体上の色つき静電潜像の を現像するために必要な全ての部品を有する3色モジュールである。カラーモジ ュールは、ユーザーによる扱いを容易にするために、1つの分離できない単一ユ ニットとして、黒色モジュール78から分離して図示されているので、黒色材料 は白黒のみのプリントエンジンと同じに扱うことが出来る。更に、カラーモジュ ールは、ユニット全体を動かす必要がないように、デベロッパブラシを引っ込め る機構を使用し、それによって、ユニットを使用するために必要な空間および電 力を節約している。 プレカール(予備曲げ)システムの詳細を図31に示す。ブラケット(図示せ ず)は、その周りにピボット運動可能なアーム274が旋回するピボットピン2 72を保持するように作動可能である。アーム274は、その遠い方の端部に取 り付けられた取付け電極ローラー198、及び、ピン272の円周上の反対側に おいて電極ローラー198から突出し、カム278とインタフェースするように 作動可能な部分276を有する。カム278は、ブラケット(図示せず)に固定 されたピボットポイント280の周りにアーム274を旋回させるように作動可 能である。 アーム274は、2つの位置にピボット運動するように作動可能である。この 場合、第1の位置は、取付け電極ローラー198がドラム48と接触する位置で あり、第2の位置(鎖線で示す)は、取付け電極ローラー198をドラムから引 き離す位置である。放電電極284は、ピボットピン286の周りにピボット運 動し、そして、その1つの端部に配置された電極ブラシ288を備える。放電電 極284は、一方の位置において、ドラムの表面が回転してニップ(よじれ部分 )200と接触する以前に放電動作を提供するために、電極ブラシ288がドラ ム248の表面に接触するようにピボット運動可能であり、他方の位置において 、ドラム48の表面から離れるようにピボット運動可能である。電極284の後 部部分上の突起部分290は、ピボット運動可能なアーム274上における突起 部分276とインターフェイスするように作動可能である。放電電極284は、 ドラム48と接触するためにドラム48の表面に対して偏位し、また、ピボット 運動可能なアーム274がピボット運動した場合に、突起部分290から離れる 方向に突起部分276を動かすように、バネ(図示せず)を備え、電極ブラシ2 88はピボット運動すると、ドラム48と接触する。ピボット運動可能なアーム 274が左回りに旋回した場合には、取付け電極198をドラム48の表面から 離れる方向に移動させ、突起部分276は、突起部分290を上向きに押し上げ 、そして、電極284および電極ブラシ288をドラム48の表面から離れる方 向に旋回させる。放電電極288は、ドラム48の埋め込み電極層が接続されて いる電源と同じ取付け/転写電圧供給源294に接続される。 用紙は、用紙通路296に供給され、この場合の用紙通路は、用紙方向に向い た2つの狭くなる平坦な表面を有する。用紙は、ローラー244と246との間 のニップ(よじれ部分)298に向けられる。ローラー246は、ピボットピン 272の周りで旋回し、そして、ローラー242は、摺動可能なピン300の周 りで旋回する。ピン300は、ブラケット(図示せず)に配置されたスロット3 02内で摺動する。ローラー244は、用紙がローラー246の周りに巻き付く 傾向を持つように、柔らかいローラー246のジュロメータよりも更に柔らかい ジュロメータを有する。ローラー244及び246の寸法は、所要のプレカール (予備曲げ)量を決定するように選定することが出来る。更に、2つのローラー 244及び246のジュロメータは、同様に、種々の厚さ及び重量の用紙に適応 するように選定することが出来る。或る実施例において、ローラー244のジュ ロメータは20mmであり、そして、ローラー246は、例えば鋼のような硬質 材料製である。従って、ローラー244と246との間の所定の寸法関係、及び 、前記のローラー間の力を設定するための両者間の所定のジュロメータ関係によ って、適切なプレカール(予備曲げ)が保証されるとは限らない。ドラム48へ の取り付け電圧を可能な限り低いレベルまで低下させた場合には、使用する全て の用紙の重量に対してドラム48の表面に当該用紙を適切に付着させることを保 証するための前記プレカールの調整が極めて重要である場合も有り得る。この調 整を容易にするために、ローラー244は、その1端部に配置され、ピボットピ ン300の周りにローラー244と共に回転可能であるカラー304を有し、そ して、カラー304はレバー306と相互に作用する。レバー306は、一方の 端部において、固定したピボットピン308に対してピボット運動し、そして、 もう一方の端部においてピストン310の端部上に静止する。ピストン310は 、フレームに固定されたナット310とネジによってかみ合ったレバー306の 反対側の端部上に、ネジ付き端部を有する。調整ホイール312は、その手動調 整を可能にするために、ピストン310の周りに配置される。この様にして、ピ ン300は、スロット302内において往復運動可能である。ピン300は、取 り付け部分(図示せず)に対して下方に偏位(バイアス)されることに注意され たい。 ローラー244及び246に関するプレカール(予備曲げ)作業の詳細につい て図31Aに示す。用紙は、用紙が曲げ作業(カーリングオペレーション)の記 憶を保持するようにローラー244の変形によってプレカール(予備曲げ)され ことが分かる。従って、取り付けニップ(よじれ部分)200に用紙が供給され た場合、用紙には、ドラム48の表面から離れる方向に向かう法線方向の力は殆 どかからない。 図30及び31に示すように、用紙をBED表面に圧しつけるために、導電性 のロールを有する機構が用いられる。ここに示すのは好ましい実施の形態である が、低コストの別な実施の形態としては、用紙をBED表面に圧しつけるための 初期部材として光導電体自体を使用することが構想される。こうすれば、図31 に示すように、移動部材274の必要性を除去することが出来る筈である。 ドラム又は曲面に用紙を静電的にグリップするためには、用紙固有のスチフネ ス(剛性)を克服するに十分な静電気によるグリップする力が必要である。詳細 には、用紙のスチフネスが大きくなれば成る程、静電的なグリップする力、およ び、その力を得るための関連電圧が高くなる。転写およびグリップ用として単一 電圧を使用するためには、転写用電圧がグリップ用最低電圧スレショルドを超過 するように、更に堅い用紙に対して、グリップ用電圧を低くしなければならない 。 用紙の固有スチフネス及び硬質/軟質ローラー組合わせにおいて恒久的にカー ル(曲げ)される能力を決定するために多数の用紙がテストされた。このテスト の結果として、あらゆる材料がドラムに正しくグリップされることを保証するた めにプレカールシステムにおいて生じなければならない用紙の偏向には最小スレ ショルドがあることが決定された。更に、用紙の不必要なカール(曲がり)を最 小限に抑制するためには、このスレショルドを所定量だけ調節し、しかも、依然 として満足なグリップ機能を達成することが可能である。 図33に示すように、プレカール装置(予備曲げ装置)を通した後で用紙に起 きる永久のカール又は永久セットを測定する方法を図32aに示す。用紙のカー ル特性を決定するためには、カール角度(Θc)が用いられる。プレカールさせ られた用紙が平らな表面から立ち上がった高さを測定することによって特性が決 定された。逆に、用紙によっては、本来非常に柔軟であり、そして、静電的にグ リップする力を小さくするためプレカール(予備曲げ)することを必要としない 。用紙のスチフネス(又は、柔軟性)を測定する方法を図32bに示す。この方 法においては、用紙の固定した長さを越えた部分を垂下するままの状態とし、そ して、静止の角度(垂下角度)を測定する(Θd)。 これらの角度を合計すれば、当該用紙に関するメリット数が求められる。この 場合、グリップし易く、そして、必要とするプレカール(予備曲げ)の程度が小 さければMの値は大きくなる。メリット数「M」は、用紙のスチフネス(「垂下 角度」、Θd)及びカールされる(曲げられる)能力(「カール角度」、Θc)の 合計である。 M=k[(Tanθc)+(Tanθd)] =k[(ΔYc/ΔXc)+ΔYd/ΔXd] (13) ここに、kは、標準用紙を「正規化する」ために決定された一定値である。値Y c、Xc、Yd、及び、Xdは、カール及び垂下実験から求めた測定値から決定 される。 表3は、一般的なタイプの用紙をメリット数順に配列したチャートである。メ リット数は、レーザプリンタにおいて広く使われるタイプの用紙に関して、10 の値に対して正規化済みである。表4及び5は、紙を分類するためのカール及び 垂下実験の結果を示す。 図33は、軟質ローラー300及び対辺角度(ニップ角度)を通って用紙を偏 向させる硬質ローラー302のプレカール構成を示す。軟質ローラーの半径Rに よる締めしろに起因するニップ角度 に沿った硬質ローラーの曲率半径rはカー ルの量を決定する。表4及び5は、種々のタイプの用紙に関して用紙のスチフネ ス対曲率半径によるニップ角度の比率とプレカール機能とを組み合わせた結果を 示す。材料によっては、Θ/rの関数としての変化を殆ど示さないことは興味深 い。これは、この種の材料は、非常に柔軟であり、グリップするために一切のプ レカールを必要としないという事実に起因する(すなわち、この種に材料は常に スレショルド以上である)。特に興味深いことは、テストされた全ての用紙に対 して良好な性能を発揮するためには、1mm当たりの最小スレショルドが2.9 度であるか、又は、カールと垂下の合計角度が15度であることを必要とすると 言う事実である。異なる媒質に関してカールの量を減少、或いは、増加しようと する場合には、カールと垂下角度の和が15度以上になるように選定することに よって正しいΘ/rを決定することが出来る。 カールと垂下の和のスレショルドは、曲率半径の減少分に正比例する値の4乗 まで増加しても差し支えないと言う事実に注意されたい。例えば、半径65mm のドラムに関するグリップのためのスレショルドは(前述のスレショルドは、7 0mm用である)34%(又は(70/65))だけ20度まで増加するはずで ある(テストされた最も剛性の大きい材料にたいして3.3度/mmである)。 好ましい実施の形態について詳細に説明したが、添付されている特許請求の範 囲によって定義されているように、本発明の精神および適用範囲から逸脱するこ となしに種々の改造、置換、及び、変更が可能であることを理解されたい。
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Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1.光伝導部材からの画像を画像支持部材に転写するためのドラム転写機構を 有した電子写真式プリントエンジンにおいて、このドラム転写機構が 完成画像を担持するための円筒状支持部材; 前記支持部材を回転させるための回転部材; 前記支持部材の表面上に配置された静電表面; 前記支持部材の外側表面の少なくとも一部に一次電圧をかけるための電圧源; および 光伝導部材と前記静電表面との間に形成された転写ニップを備え、 光伝導部材は基準電圧をかけられ、前記転写ニップを通ってトナーが前記静電 表面に転写できるように前記静電表面に対して差電圧がかけられており; 前記転写ニップに入る前の任意点における前記静電表面に対する電圧は、前記 転写ニップに入ったときの静電表面に対する電圧より低く;および 前記静電表面上の任意点が回転して前記転写ニップから離れるにつれ、前記静 電表面に対する電圧は低下し、前記任意点の完全回転を経て、前記任意点が次の 回転で前記転写ニップに入るときに、前記静電表面に対する電圧が低下する電子 写真式プリントエンジン。 2.前記静電表面が、前記支持部材の表面上に配置されたグリッピング層を備 え、このグリッピング層の外側表面上に画像支持部材が配置されていることを特 徴とする請求の範囲第1項記載のプリントエンジン。 3.画像支持部材を前記グリッピング層に付着させるための手段をさらに備え る請求の範囲第2項記載のプリントエンジン。 4.前記画像支持部材を、前記グリッピング層に対して、前記グリッピング層 の表面上のある点に促すための付着装置; 前記画像支持部材と前記グリッピング層の組み合わせに対して電圧をかけるた めの付着電圧源をさらに備え; そして前記付着電圧源が、前記基準電圧の電圧レベルとほぼ均等である電圧レ ベルをさらに有する請求の範囲第2項記載のプリントエンジン。 5.前記付着装置が、前記支持部材に隣接して配置された導電性の付着ローラ ーを備え、両者の間に付着ニップを形成し、前記基準電圧源に接続された前記導 電性付着ローラーで、画像支持部材が前記付着ニップに入ることができるように なっていることを特徴とする請求の範囲第4項記載のプリントエンジン。 6.前記付着ローラーが、前記支持部材表面上の前記転写ニップとは異なる点 に配置され、 さらに、前記画像支持部材が前記グリッピング層に完全に付着された後に前記 付着ローラーを前記支持部材の表面から離れさせるための手段を備えることを特 徴とする請求の範囲第5項記載のプリントエンジン。 7.前記付着装置が光伝導部材と一体的にその一部であることを特徴とする請 求の範囲第4項記載のプリントエンジン。 8.多刷り画像が連続的に前記画像支持部材に配され、 さらに、完成画像が前記画像支持部材に配置される前に、前記画像支持部材を そのグリッピング層に付着させるための手段;および 前記画像支持部材が前記転写ニップを通過したさいに、前記光伝導部材によっ て全部の画像が前記画像支持部材に転写された後に、この画像支持部材を前記グ リッピング層から外すための手段を備えることを特徴とする請求の範囲第2項記 載のプリントエンジン。 9.前記付着装置が前記画像支持部材を前記画像層に対して促すところである 、前記グリッピング層表面上における前記の点の前に、前記画像支持部材を放電 するための放電装置をさらに備え、この放電装置が前記基準電圧より低い放電電 圧をかけられている請求の範囲第4項記載のプリントエンジン。 10.前記グリッピング層が、放電時間定数に従属する電圧を有するひとつの 面から構成されることを特徴とする請求の範囲第2項記載のプリントエンジン。 11.前記グリッピング層が弾性を有する導電層を含み、前記支持部材が導電 コアから構成され、前記導電コアが前記一次電圧源に取付けられていることを特 徴とする請求の範囲第2項記載のプリントエンジン。 12.前記グリッピング層および前記支持部材が: 外側に円筒状表面を有する支持コア; 前記支持コアの外側表面上に配置された弾性を有する絶縁層; 前記弾性を有する絶縁層の外側表面上に配置された静電層; 前記静電層の外側表面上に配置された制御された固有抵抗層を備え、この制御 された固有抵抗層は前記一次電圧源に取付けられており; さらに、前記制御された固有抵抗層の外側表面上に配置されたグリッピング層 を備え、そのグリッピング層の外側表面は前記画像支持部材を受けとめることが できるようになっていることを特徴とする請求の範囲第2項記載のプリントエン ジン。 13.前記グリッピング層および前記支持部材が:外側に円筒状表面を有する 導電支持コア;前記導電コアの外側表面上に配置された弾性を有する制御された 固有抵抗層;前記弾性を有する制御された固有抵抗層の外側表面上に配置された 電極層;および前記電極層の外側表面上に配置された制御された固有抵抗層を備 え、この制御された固有抵抗層の外側表面は画像支持部材を受けとめることがで きるようになっていることを特徴とする請求の範囲第2項記載のプリントエンジ ン。 14.前記グリッピング層および前記支持部材が:支持コア;前記支持コアの 外側表面上に配置された弾性を有する絶縁層;および前記弾性を有する層の表面 上に配置されて、前記一次電圧源に取付けられた電極層を備えことを特徴とする 請求の範囲第2項記載のプリントエンジン。 15.光伝導部材から画像を画像支持部材に転写する方法において、完成画像 を担持するための円筒状支持部材を提供し; この支持部材を回転させ; 支持部材の表面上に静電表面を配置し; 支持部材の外側表面の少なくとも一部に一次電圧をかけ; 光伝導部材と静電表面の間に転写ニップを形成し、光伝導部材に基準電圧をか け、トナーを転写ニップを通って静電表面に転写できるように差電圧を静電表面 に対してかけることを成し; さらに転写ニップに入る前の任意の点における静電表面に対する電圧が、転写 ニップにはいったときの静電表面に対する電圧より低く; そして静電表面の任意点が回転して転写ニップから離れるにつれ、静電表面に 対する電圧は、前記任意点の完全回転を経て、前記任意点が次の回転で前記転写 ニップに入るときに、前記静電表面に対する電圧が低下するようになっている光 伝導部材から画像を画像支持部材に転写する方法。 16.支持部材の表面上に静電表面を配置するステップが、支持部材の表面上 にグリッピング層を配置し、画像支持部材をグリッピング層の外側表面上に配置 することを成すことを特徴とする請求の範囲第15項記載の光伝導部材から画像 を画像支持部材に転写する方法。 17.画像支持部材をグリッピング層に付着させることをさらに成す請求の範 囲第16項記載の光伝導部材から画像を画像支持部材に転写する方法。 18.前記グリッピング層に対してグリッピング層の表面上のひとつの平面に 付着装置で画像支持部材を促し; 画像支持部材とグリッピング層の組み合わせに対して付着電圧をかけることを さらに成し; そして付着電圧が、基準電圧の電圧レベルとほぼ均等の電圧である請求の範囲 第16項記載の光伝導部材から画像を画像支持部材に転写する方法。 19.グリッピング層に対して画像支持部材を促すステップが、支持部材に隣 接して導電付着ローラーを配置し、両者の間に付着ニップを形成し、基準電圧レ ベルになっている導電付着ローラーで、画像支持部材を付着ニップに入れること を成すことを特徴とする請求の範囲第18項記載の光伝導部材から画像を画像支 持部材に転写する方法。 20.付着ローラーを支持部材に隣接させて配置するステップが、支持部材の 表面上において転写ニップとは異なる点で、付着ローラーを支持部材に隣接させ て配置することを成し、支持部材がグリッピング層に完全に付着された後に、付 着ローラーを支持部材の表面から離れるように動かすことをさらに成すことを特 徴とする請求の範囲第19項記載の光伝導部材から画像を画像支持部材に転写す る方法。 21.多刷り画像が連続的に画像支持部材に配置され、 さらに、完成画像が画像支持部材に配置される前に、画像支持部材をグリッピ ング層に付着させるステップ;および 画像支持部材が転写ニップを通過するときに、光伝導部材によって全部の画像 が画像支持部材に転写された後に、画像支持部材をグリッピング層から外すステ ップを含むことを特徴とする請求の範囲第16項記載の光伝導部材から画像を画 像支持部材に転写する方法。 22.グリッピング層を支持部材の表面上に配置するステップが、電圧が放電 時間定数に従属する電圧を備える一表面を有するひとつの層を、支持部材の表面 上に配置することを成すことを特徴とする請求の範囲第16項記載の光伝導部材 から画像を画像支持部材に転写する方法。 23.グリッピング層を支持部材の表面上に配置するステップが、弾性を有す る導電層を含む材質を支持部材の表面上に配置することを成し、この支持部材が 導電コアを構成し、この導電コアが一次電圧源に取付けられていることを特徴と する請求の範囲第16項記載の光伝導部材から画像を画像支持部材に転写する方 法。 24.支持部材を提供するステップおよびグリッピング層を支持部材上に配置 するステップが: 外側に円筒状表面を有する支持コアを提供するステップ; 支持コアの外側表面上に弾性を有する絶縁層を配置するステップ; 弾性を有する絶縁層の外側表面上に静電層を配置するステップ;および 静電層の外側表面上に制御された固有抵抗層を配置するステップを含み、この 制御された固有抵抗層は一次電圧源に取付けられており; さらに制御された固有抵抗層の外側表面上にグリッピング層を配置するステッ プを含み、このグリッピング層の外側表面は画像支持部材を受けとめることがで きるようになっていることを特徴とする請求の範囲第16項記載の光伝導部材か ら画像を画像支持部材に転写する方法。 25.グリッピング層を支持部材上に配置するステップおよび支持部材を提供 するステップが: 外側に円筒状表面を有する導電支持コアを提供するステップ; 導電コアの外側表面上に弾性を有する制御された固有抵抗層を配置するステッ プ; 弾性を有する制御された固有抵抗層の外側表面上に電極層を配置するステップ ;および 電極層の外側表面上に制御された固有抵抗層を配置するステップを含み、この 制御された固有抵抗層の外側表面は画像支持部材を受けとめることができるよう になっていることを特徴とする請求の範囲第16項記載の光伝導部材から画像を 画像支持部材に転写する方法。 26.グリッピング層を提供するステップおよび支持部材を提供するステップ が: 支持コアを提供するステップ; 支持コアの外側表面上に配置された弾性を有する絶縁層を提供するステップ; および 絶縁層の表面上に一次電圧源に取付けられた電極層を配置するステップを含む ことを特徴とする請求の範囲第16項記載の光伝導部材から画像を画像支持部材 に転写する方法。
JP7514521A 1993-11-15 1994-11-14 転写材料を弧状表面上に静電的に固着させるために要する電圧の低下装置 Pending JPH10501896A (ja)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US08/152,230 1993-11-15
US08/152,230 US5398107A (en) 1992-09-30 1993-11-15 Apparatus for biasing the curvature of an image carrier on a transfer drum
US08/141,273 US5459560A (en) 1992-09-30 1993-12-06 Buried electrode drum for an electrophotographic print engine with controlled resistivity layer
US08/141,273 1993-12-06
PCT/US1994/013040 WO1995014260A1 (en) 1993-11-15 1994-11-14 Apparatus to reduce voltage required to electrostatically adhere transfer material to an arcuate surface

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Publication Number Publication Date
JPH10501896A true JPH10501896A (ja) 1998-02-17

Family

ID=26838951

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP7514521A Pending JPH10501896A (ja) 1993-11-15 1994-11-14 転写材料を弧状表面上に静電的に固着させるために要する電圧の低下装置

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EP (1) EP0729601B1 (ja)
JP (1) JPH10501896A (ja)
AU (1) AU1095295A (ja)
DE (1) DE69423777D1 (ja)
WO (1) WO1995014260A1 (ja)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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EP0729601A1 (en) 1996-09-04
WO1995014260A1 (en) 1995-05-26
EP0729601B1 (en) 2000-03-29
DE69423777D1 (de) 2000-05-04
AU1095295A (en) 1995-06-06

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