JPH1124377A - 画像現像における気中放電による画像形態でのトナー層の帯電 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 気中放電によって画像形態でトナー層を帯電
させ、このトナー層を現像、選択的な分離および転写す
ることによって潜像に対応した画像を作成する方式の新
規な静電写真式画像の形成方法と装置を提供する。 【解決手段】 表面に静電潜像が形成された画像形成部
材１０と、静電潜像が第一の帯電電圧で規定される画像
領域と第一の帯電電圧と異なる第二の帯電電圧で規定さ
れる非画像領域を含む画像形成装置４０と、前記画像形
成部材表面にトナー粒子を付着させて前記画像形成部材
上の静電潜像に隣接したトナー層を形成させるトナー供
給装置５０と、バイアス電圧を付加された部材であって
放電により前記画像形成部材上の静電潜像に応じて帯電
したイオンがトナー層に選択的に供給されてトナー層中
に前記画像形成部材上の静電潜像に対応した画像領域と
非画像領域をもつ二次潜像を形成させる部材６０、およ
びトナー層中の二次潜像にしたがってトナー層の一部を
選択的に分離して該セパレータ材に転写するセパレータ
材２０を含む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、静電潜像の現像
に関し、特にマーキング材の層で被覆された静電潜像の
現像装置と方法に関する。前記現像は、気中放電によっ
て前記トナー層に選択的に帯電電位を付加して、現像お
よび選択的な分離が可能な画像形態に帯電したトナー層
を作成することにより行われ、この帯電したトナー層を
用いて前記潜像に対応した印刷画像が作製される。

【０００２】

【従来の技術】以下に本発明の関連特許を示す。

【０００３】米国特許第５，４３６，７０６号開示の画
像形成装置は、静電潜像が形成された第一の表面をもつ
第一の部材を含み、前記静電潜像は、第一の電圧で帯電
された画像領域と第二の電圧で帯電された背景領域を含
む。また第一、第二の電圧の中間の第三の電圧に帯電さ
れた第二の部材が備わり、この部材は、第一の表面との
弾性的結合に適した表面をもつ。また、転写領域で前記
第二の表面との弾性的接触に適した第三の部材が備わ
る。また、この画像形成装置は、液体トナーを転写領域
に供給して比較的高濃度の帯電トナー粒子を含む液体ト
ナーの薄膜層を前記第二の表面上に形成する装置、並び
に液体トナー層の一部を第二の表面から第一の表面に選
択的に転写することにより潜像の現像を行う装置を含
む。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】気中放電によって画像
形態でトナー層を帯電させ、このトナー層を現像、選択
的な分離および転写することによって潜像に対応した画
像を作成する方式の新規な静電写真式画像の形成方法と
装置を提供する。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この発明は、新規な静電
写真式画像形成方法について検討したものである。この
画像形成法において、静電潜像が形成された部材上にマ
ーキング材の層が被覆され、このマーキング材層が被覆
された部材が画像形態となるように選択的に帯電され
て、前記画像形成部材上の静電潜像に対応した二次潜像
が作成される。

【０００６】画像形態での帯電は、気中放電と呼ばれる
現象によって空気のイオン化を誘起し、トナー粒子の層
で被覆された静電潜像の近傍に自由移動イオンをひき出
すことにより行われる。放電による静電電荷パターンの
形成は気体中のイオン伝導現象を伴う。周知のように、
二つの導体が接近して保持され、該導体間に電圧が印加
された場合、電圧が気中放電開始点に達すると放電が起
こる。通常この放電は目に見える閃光を伴う。しかしな
がら、両導体が（１インチの数千分の一程度まで）きわ
めて接近した場合は、放電は閃光を伴わなくなり、放電
の間に電荷は受電面上に集まる。潜像により自由移動イ
オンは潜像に対応した画像形態でのイオン流となって流
れる。さらにこのイオンがトナー層中のマーキング材に
捕獲され、マーキング層を画像形態で帯電させて、マー
キング材層自体を潜像の担持体にする。次いで、この潜
像を担持したトナー層がトナー層中の画像領域を選択的
に分離することによって現像され、分離された画像が複
写基材に転写されて印刷文書が作成される。

【０００７】本発明の第一の形態により画像現像装置が
提供される。この装置は、マーキング材層の近傍に気中
放電を誘起してトナー層中に画像領域と非画像領域を含
む潜像を作成する手段、および現像すなわち潜像が形成
されたトナー層を選択的に分離して第一の表面に画像領
域、第二の表面に非画像領域を位置させる手段を含む。

【０００８】本発明の第二の形態により画像形成方法が
提供される。この方法は、静電潜像に対応したマーキン
グ材層の近傍に気中放電を誘起して、マーキング材層中
に画像領域と非画像領域を含む二次潜像を作成するステ
ップ、および潜像が形成されたトナー層を選択的に分離
して第一の領域に画像領域、第二の領域に非画像領域を
位置させるステップを含む。

【０００９】本発明の第三の形態により画像現像装置が
提供される。この装置は、画像形成部材上に一次静電潜
像を生成させる手段、画像形成部材あるいは第二の部材
の第二の表面上にトナー層を付着させる手段、および静
電潜像の近傍に気中放電を誘起して除電を行い、これに
より画像形成部材上の一次静電潜像に応じてトナー層中
に二次潜像を生成させる手段を含む。

【００１０】本発明の第四の形態により画像現像方法が
提供される。この方法は、画像形成部材上に一次静電潜
像を生成させるステップ、画像形成部材または第二の部
材の第二の表面にマーキング層を付着させるステップ、
および静電潜像の近傍に気中放電を誘起して放電を起こ
し、これにより画像形成部材上の一次静電潜像に応じて
トナー層中に二次潜像を生成させるステップを含む。

【００１１】本発明の第五の形態により別種の画像現像
装置が提供される。この装置は、気中放電による画像形
態でのトナー層の帯電手段であって、現像材の層に隣接
した静電潜像の近傍に自由移動イオンをひき出し、それ
によって静電潜像により自由移動イオンが潜像に対応し
た画像形態でのイオン流となってトナー層に流入して、
該トナー層中に二次潜像を作成するものである手段を含
む。また、マーキング材層中の画像部分と非画像部分と
を選択的に分離することで前記二次潜像の現像を行い、
さらに現像された画像を複写基材に転写して印刷文書を
作成する手段を含む。

【００１２】本発明の第六の形態によりさらに別種の画
像現像装置が提供される。この装置は、表面に静電潜像
が形成された画像形成部材を含む。前記画像形成部材は
マーキング材を支持することが可能な表面を含む。ま
た、前記静電潜像を画像形成部材上に生成させる画像形
成装置が備わり、この静電潜像は、第一の帯電電圧で規
定される画像領域と第一の帯電電圧と異なる第二の帯電
電圧で規定される非画像領域を含む。また、マーキング
材供給装置が備わり、この装置により画像形成部材表面
上にマーキング材が付着されて、該表面上に画像形成部
材上の静電潜像に隣接したマーキング材層が形成され
る。さらにイオン源が備わり、このイオン源により画像
形成部材上の静電潜像に応じた画像形態となるようにマ
ーキング材層に選択的にイオンが供給されて、前記画像
形成部材上の静電潜像に対応した画像領域と非画像領域
をもつ二次潜像がマーキング材層中に形成される。また
セパレータ材が備わり、このセパレータ材によってマー
キング材層中の二次潜像にしたがってマーキング材層の
一部が選択的に分離され、前記画像形成部材上に形成さ
れた静電潜像に対応した現像画像が作成される。

【００１３】本発明の第七の形態により別種の画像形成
方法が提供される。この方法は、マーキング材を支持す
ることが可能な表面をもつ画像形成部材上に静電潜像を
生成させるステップであって、前記静電潜像は第一の帯
電電圧で規定される画像領域と第一の帯電電圧と異なる
第二の帯電電圧で規定される非画像領域を含むものであ
るステップ、画像形成部材表面にマーキング材を付着さ
せて、該表面上に静電潜像の画像領域と非画像領域に隣
接したマーキング材層を形成するステップ、画像形成部
材上の静電潜像に応じた画像形態となるようにマーキン
グ材層に選択的にイオンを供給してマーキング材層中に
二次潜像を形成するステップであって、この二次潜像は
画像形成部材上の静電潜像に対応した画像領域と非画像
領域をもつものであるステップ、およびマーキング材層
中の二次潜像にしたがって前記画像形成部材からマーキ
ング材層の一部を選択的に分離して画像形成部材上に形
成された静電潜像に対応した現像画像を作成するステッ
プを含む。

【００１４】

【発明の実施の形態】図１に、本発明による、気中放電
により画像形態でトナーを帯電させ得る典型的な画像形
成装置を示す。この装置は、効果的に組合わさった画像
形成装置の集合体を含み、前記集合体は画像分離用ニッ
プ１２の位置で画像セパレータ材２０と接触する画像形
成部材１０を含む。ニップ１２は部材１０と２０の間に
形成されるものである。画像形成部材１０は、静電潜像
を形成可能なあらゆる種類の画像形成表面を含むもので
ある。典型的な画像形成部材１０は、電子写真技術にお
いて公知の種類の一般的な光導電体あるいはその他の感
光部品を含み、これら部品において光導電性の表面層が
導電性支持体に支持される。以下の記述では、光導電性
画像形成部材を含む場合の例によって本発明の装置と製
法を説明するが、本発明が、静電写真式印刷技術におい
て従来公知の他の各種形態の画像形成部材１０を使用可
能であることは明らかである。前記他の形態の画像形成
部材の例として、限定するものではないが、イオングラ
フィ印刷機で用いられる種類の誘電性電荷保持部材（ｄ
ｉｅｌｅｃｔｒｉｃ ｃｈａｒｇｅ ｒｅｔａｉｎｉｎ
ｇｍｅｍｂｅｒ）などの非感光性画像形成部材や、帯電
した潜像の生成が可能な電極形サブストラクチャがあ
る。

【００１５】画像形成部材１０が矢印１１の方向に回転
することにより部材１０表面が進行方向に搬送され、一
般の静電写真式印刷と同様の方法による一連の画像形成
ステップが実行される。図１の実施形態において、最初
に画像形成部材１０の光導電性表面が帯電ステーション
を通過する。この帯電ステーションはコロナ発生装置３
０または画像形成部材１０表面への静電電荷付加用の他
の各種帯電装置を含む。コロナ発生装置３０により画像
形成部材１０の光導電性表面が比較的高めで、かつほぼ
均一な電位に帯電される。明らかに、帯電ローラ、帯電
ブラシ等の各種帯電装置、並びに従来公知の誘導帯電装
置や半導電性帯電装置他の装置を帯電ステーションに内
蔵させて画像形成部材１０表面に帯電電位を付加するこ
とができる。

【００１６】画像形成部材１０にほぼ均一な帯電電位が
付加されると、部材１０の帯電面は参照数字４０で示し
た画像露光ステーションに進む。この画像露光ステーシ
ョンは、前記帯電した光導電性表面上に入力画像に対応
した光像を投射する。本記載の感光性画像形成部材をも
つ画像形成装置の場合は、画像形成部材１０表面上に投
射された光像は該表面上の電荷を選択的に消散させ、光
導電性表面上に静電潜像を記録する。この静電潜像は、
第一の帯電電圧で規定された画像領域と第二の帯電電圧
で規定された非画像領域を含み、これらの領域は入力画
像情報の各領域に対応した画像形状を示す。画像露光ス
テーション４０は、従来公知の各種光学的画像形成装置
および光投射部品を含み、かつ公知の各種光レンズ装置
またはデジタル走査装置を含んで、元の入力文書から画
像形成部材１０上への画像形成および画像投射を行う。
あるいは、従来公知の他の各種電子装置を用いて電子情
報信号を発生し、画像形成部材上に静電潜像を作成する
ことができる。前記静電潜像が画像領域と非画像領域を
含み、これらの領域はそれぞれが反対の極性の帯電電位
をもつ領域、あるいは単に帯電レベルが異なるだけの第
一、第二の領域によって規定されることは明らかであ
る。

【００１７】一般の静電写真印刷方法においては、画像
形成部材１０表面に静電潜像が生成された後、この潜像
が画像形成部材１０表面上の可視像に現像される。前記
現像は、帯電したトナー粒子を部材１０上の潜像領域に
選択的に引き寄せることにより行われる。これに対し本
発明では、帯電された（もしくは帯電されない）トナー
粒子が、潜像が形成された画像形成部材１０の表面全体
に付着される。このために、図１の実施形態に示すよう
に、トナー供給装置またはアプリケータ５０が備わり、
これによって帯電された（もしくは帯電されない）トナ
ー粒子（および状況により溶剤などの担持体）が画像形
成部材１０表面上に供給される。図１の実施形態に典型
的なトナーアプリーケータ５０の例を示す。アプリケー
タ５０には、トナー粒子５４と必要に応じて付加される
担持体材料を収納するケース５２が取り付けられる。典
型的な実施形態においては、トナーアプリケータ５０が
アプリケータローラ５６を含み、ローラ５６が矢印５７
の方向に回転し、ケース５２からトナーを供給して画像
形成部材１０表面に接触させ、ほぼ均一に分散したトナ
ー層、すなわちいわゆる「トナーケーキ」５８を部材１
０上に形成する。

【００１８】前述のトナーケーキ５８は種々の方法で作
成される。例えば、印刷工程で用いる材料およびその他
の処理パラメータ（処理速度など）に基づき、十分な厚
さをもつトナー粒子層が画像形成部材１０表面に形成さ
れる。このトナー粒子層の厚さは好適には２〜１５μ
ｍ、より好適には３〜８μｍである。前記トナー粒子層
の形成は、アプリケータローラ５６と画像形成部材１０
とを十分接近させ、かつ（あるいは）この接近した部材
間に接触圧を加えることだけで行われる。また、バイア
ス電圧を加えることによって画像形成部材１０表面への
トナー粒子の活発な移行が促進される。すなわち、典型
的な一実施形態において、アプリケータローラ５６がバ
イアス電圧源５５に接続されて、いわゆる順方向バイア
ス方式が実施され、トナーアプリケータ５６には画像形
成部材１０上の静電潜像の画像領域と非画像（背景）領
域のいずれよりも高めのバイアス電圧が供給されて、ト
ナーアプリケータ５６から画像形成部材１０表面にかけ
ての電界が形成される。この電界の作用でトナー粒子は
画像形成部材１０に移行し、部材１０表面にほぼ均一な
トナー粒子層が形成される。

【００１９】明らかに、その他の多くの装置を用いて画
像形成部材１０表面にトナー層５８を付着させることが
できる。該装置として従来から静電写真用途に使用され
る現像装置と同様の公知の各種装置があり、例えば、限
定するものではないが、空気等のガス媒体を用いて現像
材を画像形成部材に移行させるパウダークラウド（ｐｏ
ｗｄｅｒ ｃｌｏｕｄ）システム、ブラシ類を用いて現
像材を画像形成部材に移行させるブラシシステム、およ
びトナー粒子を画像形成部材表面に注入する機構を用い
て現像材を画像形成部材に移行させるカスケードシステ
ムなどがある。さらに本発明は、液体担持体中に浸責さ
せたトナー粒子を含む液体現像材を移行させるための各
種システムをも包む。この液体移行システムの例とし
て、先願の米国特許第５，５１９，４７３号（本出願の
参考文献）開示の溜め容器形装置、あるいは液体担持体
に浸責させたトナー粒子を含む液体現像材を画像形成部
材表面上に流すことが可能なその他の各システムがあ
る。特に、液体現像材の場合は、画像形成部材１０表面
に形成されたトナーケーキは少なくとも重量比で約１０
％の固体トナー分を含み、好適には重量比で１５％〜３
５％の固体トナー分を含む。

【００２０】前述のトナーケーキの形成法および各種形
成装置に関して、明らかに画像形成部材上に静電潜像が
存在すると、前記潜像の画像領域と非画像領域の境界部
にフリンジ領域が発生する。しかしながら、本発明で
は、このフリンジ領域は従来の静電潜像の現像に伴うフ
リンジ領域に比べてはるかに小規模であり、このため
に、トナー層がある程度不均一であったとしても、画像
形成部材１０表面に付着したトナー層５８は、潜像中の
画像領域と背景領域共に全体的には密度がほぼ均一とい
う特徴をもつ。実際に本発明では、トナー層が潜像中の
所望の画像領域を覆ってさえいれば、トナー層が均一で
ある必要はなく、画像形成部材１０表面にほぼ均一に分
布している必要もない。

【００２１】本発明においては、静電潜像が形成された
画像形成部材１０表面にトナー層５８が形成された後、
このトナー層は前記静電潜像が形成された画像形成部材
１０上のトナー層近傍に空気のイオン化を誘起すること
によって画像形態となるように帯電される。このため、
本発明においてはバイアスされたロール材６０が画像形
成部材１０上のトナー層５８に隣接して備わり、このロ
ール材によって帯電した潜像の近傍に自由移動イオンが
ひき出されて、ロール材６０から画像が形成された部材
１０表面の潜像に向かう画像形態でのイオン流の形成が
促進される。これについては後に詳しく述べる。前記画
像形態でのイオン流はトナー層５８中に二次潜像を生成
させ、この二次潜像は、画像形成部材１０上に形成され
た元の潜像に対応した画像形状で、かつ元の潜像と反対
の極性に帯電したトナー粒子からなる。

【００２２】トナーケーキ層中の二次潜像の生成過程を
図２に関連して詳細に述べる。簡明のために図２では、
初期帯電されたトナーケーキ５８をトナー粒子一個分の
厚さをもつ負に帯電したトナー粒子の均一分散層として
示す。トナーケーキは画像形成部材１０表面に位置し、
図に示すように部材１０は、バイアスされたロール材６
０を通過して左方から右方に搬送される。バイアスされ
たロール材６０の基本機能は、表面にトナー層５８およ
び潜像が形成された画像形成部材１０の近傍に自由移動
イオンを供給することである。前述のように、二つの導
体が接近して保持され、該導体間に電圧が印加された場
合、前記電圧が上昇して気中放電開始点に達すると放電
が起こる。つまり、ある臨界点で、導体間の空気の間隙
に放電電流が発生する。この臨界点は一般にパッシェン
しきい電圧と呼ばれる。導体が（１インチの数千分の一
程度までに）きわめて接近すると放電は閃光を伴わなく
なり、ロール材６０とトナー層５８間のギャップ間に放
電電流が流れるようになる。本発明はこの現象を利用し
て画像形態での帯電を誘起する。

【００２３】動作時には、バイアスされたロール材６０
がバイアス電圧源６３に接続され、電圧源６３から該ロ
ール材に適当な電位が供給される。この電位は潜像が形
成された画像形成部材の近傍に気中放電を発生させ得る
ものである。好適には、ロール６０に印加される電圧を
ある所定の電位に保持して、ある限られた領域にのみ放
電が誘起されるようにする。前記限られた領域とは、ロ
ール材６０の表面と画像形成部材１０とがきわめて接近
し、かつロールと潜像中の画像領域および（または）非
画像領域との間の電圧差がパッシェンしきい電圧より高
い領域である。「単方向放電」と呼ばれる好適な一実施
形態においては、ロール６０に付加されるバイアスは、
画像形成部材上の元の潜像中の画像領域または非画像領
域のいずれか一方だけがパッシェンしきい電圧より十分
高くなるように設計される。また別の実施形態において
は、ロール６０に付加されるバイアスは、元の潜像中の
画像領域あるいは非画像領域のいずれに対してもパッシ
ェンしきい電圧より十分高くなるように設計される。こ
の状況で誘起される気中放電は、画像領域と非画像領域
とに対して反対方向の電界ラインが生じるように生起さ
れる。例えば、パッシェンしきい電圧が約４００Ｖで、
画像領域と非画像領域の電位がそれぞれ約０Ｖと−１２
００Ｖである場合、約−２００Ｖのバイアス電位をロー
ル６０に付加することによって気中放電が生じ、この放
電により非画像領域の部分のみに電荷が生成し、その結
果該領域に隣接したトナー粒子に影響が及ぶ。これに対
し、例えば−１０００Ｖのバイアス電位をロール６０に
付加すると、潜像中の画像領域の部分に電荷が生成し、
上記と反対方向のイオン流が生じる。あるいはまた、約
−６００Ｖのバイアス電位をロール６０に付加すると、
画像領域と非画像領域の両方に隣接した部分に電荷が生
成し、双方向のイオン流が生じる。このいわゆる双方向
気中放電モードを図２に示す。図２において、気中放電
による放電はニップ領域直前のプリニップ（ｐｒｅ−ｎ
ｉｐ）領域に誘起される。前記ニップ領域は画像形成部
材１０とロール材６０間の接触によって形成される。こ
の放電により、プリニップ領域中のロール材６０と画像
形成部材１０との間に静電電場が発生する。さらに、こ
の電界の作用によって空気がイオン化し、画像形成部材
１０に向かう方向の自由移動イオンが生成する。ロール
材６０に付加されるバイアス電位の大きさを操作するこ
とで、画像形態でのイオン化状態および画像形成面１０
に印加される帯電の量と帯電の均一性が制御される。つ
まり、前述の例においては、双方向気中放電はロール６
０へのバイアス電圧印加によって誘起され、前記バイア
ス電圧は、ロール６０近傍に搬送された画像形成部材上
の静電潜像中の画像領域と非画像領域の両方に対してパ
ッシェンしきい電圧より十分高い。画像領域と非画像領
域に付随した帯電電位の中間の大きさのバイアス電位を
ロール６０に付加した場合は、電荷の流動方向を適正に
制御することによってトナー層中に所望の潜像が作成さ
れる。

【００２４】図２に示す手順から、帯電装置６０の機能
はトナー層５８を画像形態となるように帯電することで
あることがわかる。この手順では、負に帯電したトナー
層について記述したが、正に帯電したトナー層を用いて
この手順を実行することも可能なことは明らかである。
さらに、非帯電すなわち中性のトナー層を用いて本発明
の手順を実行することもできる。これについては後論の
中でより詳しく説明する。帯電したトナー層の場合は、
本発明の製法では最低限、気中放電過程でトナー層の帯
電極性と反対の極性の電荷をもつイオンが供給される必
要がある。図２に示すように負に帯電したトナー層５８
の場合は、バイアスされたロール材６０が、画像形成部
材１０上の潜像中の画像領域と非画像領域の電位の中間
のバイアス電圧を備え、このバイアス電圧はパッシェン
しきい電圧より高い。この結果正イオンが生成し、該正
イオンが潜像中の低電位領域に向かって流れる。トナー
層表面の帯電が十分に行われて誤った符号の電荷の入射
による電荷反転が防止される場合等の状況では、バイア
ス電圧を潜像中の画像領域と非画像領域のバイアス電圧
より高めまたは低めのいずれにも設定できる。さらに、
バイアス電圧は直流（ＤＣ）バイアスまたはＤＣオフセ
ットをもつ（またはもたない）交流（ＡＣ）バイアスの
いずれの方式でも供給可能である。

【００２５】図２にＤＣ電圧によってバイアス電圧が付
加されるロール材の場合の電界ラインの効果を示す。前
記ＤＣ電圧は、画像形成部材１０後面上の潜像の画像領
域と非画像領域（それぞれを符号（＋）と（−）で表
す）に付随した帯電電位の中間の電位をもつ。図に示す
ように、正イオンはロール材６０から電界ラインの方向
に流れ、負イオン（電子）は電界ラインの方向と反対方
向に流れる。潜像中の（ロール材のバイアス電位に対し
て）正に帯電した領域近傍で生成した正イオンはトナー
層５８で反発され、潜像中の（ロール材のバイアス電位
に対して）負に帯電した領域近傍の正イオンはトナー層
５８に引き寄せられて該トナー層に捕獲される。反対
に、潜像中の（ロール材のバイアス電位に対して）正に
帯電した領域近傍で生成した負イオンは画像形成部材１
０に引き寄せられ、負に帯電したトナー５８に吸収され
て、該領域におけるトナーの帯電を促進する。一方、潜
像中の（ロール材のバイアス電位に対して）負に帯電し
た領域近傍の負イオンはトナー層で反発される。プリニ
ップ領域での気中放電により誘起されたイオン化によっ
て生成した自由流動イオンは画像形成部材上の潜像に対
応した画像形態となるようにトナー層５８に捕獲され、
トナー層５８の画像形態での帯電を引き起こして、元の
潜像と反対の極性に帯電した二次潜像をトナー層５８中
に生成させる。最適条件下では、元の潜像に付随した電
荷はトナー層５８中の二次潜像に変換され、かつ（ある
いは）帯電ロール６０に吸収されて、それにより元の静
電潜像中の画像領域と非画像領域を規定する電圧の差が
実質的もしくは完全に消散する。

【００２６】前述の手順においては、潜像が形成された
画像形成部材１０上に帯電したトナー層５８が位置し、
この帯電したトナー層５８に帯電したイオンが照射され
て、トナー層中にあらかじめ存在する電荷の極性が選択
的に反転される。トナー層は初期帯電されているため
に、潜像上の画像領域と非画像領域にかけての電界ライ
ンで示したフリンジ領域が、帯電したトナーケーキに影
響を与える。前記フリンジ領域を適正に制御することが
できれば、フリンジ領域の存在は便利なものであるが、
完成した印刷文書中でフリンジ領域は画質欠陥となって
現れる恐れがある。そこで本発明では、前述の気中放電
による画像形態でのトナー層の帯電方法について、フリ
ンジ電界の影響を実質的に解消し得る新たな発明形態の
検討を行った。この新たな発明形態における、本発明の
画像形態でのトナーの帯電方法は、画像形成部材上に被
覆された中性帯電したトナーケーキ層を用いて行われ
る。この場合、ロール材６０あるいは複数のロール材が
負イオンと正イオンの両方を潜像近傍のトナー層に存在
させ、潜像中の画像領域と非画像領域に対応したトナー
層の領域を各々反対の極性で帯電させる。典型的な実施
形態では、ＡＣバイアス電圧源６３を電圧印加用ロール
材６０に備えて、反対の極性の各イオンを供給する。ま
た、前述の双方向放電の場合等の適切な条件下におい
て、両極性のイオンを生成させることもできる。あるい
は、反対の極性のイオンを供給する機能をもつ二つの別
々のロール材の組み合わせによって、別々のＤＣバイア
ス源により各ロール材にバイアス電圧を加えることもで
きる。

【００２７】本発明の別の実施形態として、図３に示す
ような、中性帯電したトナーケーキを画像形態でトナー
帯電させるものがある。この実施形態では、気中放電が
プリニップ領域とポストニップ領域の両方に誘起され、
中性トナー層を画像形態で適切に帯電させるのに必要な
両極性の帯電イオンが供給される。この概念は従来公知
のタイプのセグメント式バイアスロール材により実現さ
れる。前記ロール材については、本明細書の参考文献で
ある１９７４年１１月１２日発行の米国特許第３，８４
７，４７８号に開示されている。このセグメント式バイ
アスロールは複数の独立した電極６１を備え、各電極は
別々の導電シュー材６２によって個々にバイアス電圧を
印加され、前記導電シュー材６２はさらに別々のバイア
ス電圧源６３に接続される。図３に示す実施形態では、
セグメント式バイアスロール材６２は、プリニップ領域
では潜像に対して正のＤＣバイアス電圧を供給し、ポス
トニップ領域では潜像に対して負のＤＣバイアス電圧を
供給する。

【００２８】明らかに、ロール材６０に印加されるバイ
アス電圧は、画像形成部材上の元の潜像中の画像領域と
非画像領域に付随した電位の中間の電位である必要はな
い。むしろ、画像領域または非画像領域のいずれか一方
のみに対して気中放電を起こす電圧をロール材に印加す
る方がよい。したがって、図３の典型的な実施形態にお
いて、導電シュー６２は別々のＤＣバイアス源６３によ
ってそれぞれ別個に駆動されて画像形態での気中放電を
誘起し、この気中放電によって、反対の極性に帯電され
た反対方向のイオン流が生成される。この実施形態にお
ける動作は、図２の実施形態と同様の方法で行われ、ポ
ストニップ領域の気中放電によって生成した正イオン
は、潜像中の正に帯電した領域近傍では下部潜像に反発
され、潜像中の負に帯電した領域近傍では前記正イオン
は画像形成部材１０に引き寄せられて中性帯電したトナ
ー層に捕獲される。反対に、部材６０と画像形成部材１
０間のプリニップおよびポストニップ領域で生成した負
イオンは、潜像中の正に帯電した領域に隣接した中性ト
ナー粒子に吸収され、一方潜像中の負に帯電した領域近
傍の負イオンは該潜像に反発される。つまり、プリニッ
プおよびポストニップ領域でロール材６０によって生成
される自由流動イオンは、画像形成部材１０上の潜像領
域の帯電状態にしたがってトナー層５８に選択的に捕獲
される。この過程でトナー層５８の画像形態での帯電が
誘起され、トナー層５８中に二次潜像が作成される。こ
の二次潜像は、画像形成部材１０上の元の潜像の帯電と
は反対の極性に帯電した画像領域と背景領域で構成され
る。この場合も、最適条件下では、元の潜像の帯電はト
ナー層中で二次潜像に変換され、かつ（あるいは）ロー
ル材６０に吸収される。この結果画像形態でのトナーの
帯電過程の終了後、元の静電潜像は実質的あるいは完全
にトナー層中に消散する。

【００２９】二次潜像がトナー層中に形成されると、こ
の二次潜像が形成されたトナー層は画像セパレータ２０
に進む。図１を再度参照する。画像セパレータ２０は第
二のバイアス電圧が印加されたロール材からなり、該ロ
ール材の表面は画像形成部材１０表面に隣接し、好適に
は画像形成部材１０上のトナー層５８に接触する。バイ
アス電圧源が画像セパレータ２０に接続されて画像セパ
レータ２０にバイアス電圧を加え、これによりトナー層
５８中に形成された潜像の画像領域と非画像領域のいず
れか一方が引き寄せられて、画像領域と非画像領域への
トナー層５８の分離と現像が同時に行われる。図１の実
施形態では、画像セパレータ２０にトナー層５８中の画
像領域の帯電極性と反対の極性のバイアス電圧を加え
て、トナー層５８から画像領域を引き寄せ、これにより
現像画像が作成される。この現像画像は、画像セパレー
タ２０表面上のトナーケーキ中の分離された画像および
転写された部分で構成される。一方、転写されない背景
画像の部分は画像形成部材１０表面に残留する。あるい
は、画像セパレータ２０に画像形成部材１０から非画像
領域を引き寄せるのに適した極性のバイアス電圧を加え
て、画像領域に対応するトナー部分を画像形成部材表面
に保持することで前記部材上に現像画像を作成し、非画
像すなわち背景領域を選択的に分離して画像セパレータ
２０に転写することもできる。

【００３０】現像画像が、画像形成部材１０表面あるい
は画像セパレータ２０表面上のいずれかに作成される
と、この現像画像は従来公知の各種手段によって複写基
材７０に転写される。前記手段として前述のタイプのコ
ロナ発生装置やバイアス式転写ロールなどの静電転写装
置などがある。この他に、加圧転写システムも使用する
ことができ、このシステムは加熱および（あるいは）薬
品付加装置を含み、これによって複写基材７０への現像
画像の加圧転写および定着が促進される。さらに別の実
施形態では、表面エネルギーの差を利用して画像転写が
行われる。すなわち、転写前の画像と画像支持部材間の
表面エネルギーの差は、画像と基材７０間の表面エネル
ギーの差より小さく、このため画像が基材７０に転写さ
れる。図１に示す好適な実施形態では、画像は熱圧着ロ
ールによって複写基材に転写され、これにより圧力と温
度が同時に画像に付加されて複写基体７０への画像の転
写と融着が同時に行われる。明らかに、転写装置と融着
装置を別々に備えることもでき、この場合、融着すなわ
ち定着装置は（輻射、対流、伝導、誘導他等の任意の手
段による）熱、あるいは定着用薬品の付与などの公知の
各定着方法を用いて機能する。なお、静電写真式印刷方
法は公知であるため、関連の特許文献に開示されている
転写および（あるいは）融着についてのいくつかの概念
を、本発明の画像形態での帯電装置と組み合わせて好便
に使用することができる。

【００３１】工程の最終段階で、画像形成部材１０上あ
るいは画像セパレータ２０上のいずれかの転写されない
背景画像の部分がこれら部材表面から除去され、表面が
清掃されて後続の画像形成サイクルに供される。図１は
単式ブレードクリーニング装置を示しており、この装置
において従来公知の画像形成部材表面のかき落としが行
われる。別の実施形態では、ブラシまたはロール材が備
わり、これを用いてトナーは該トナーが戴置された面か
ら除去される。好適な一実施形態においては、背景画像
に伴って除去されたトナーはトナー溜めあるいは他の回
収容器に移され、使用後のトナーは再生されて、後続の
画像形成工程サイクルにおけるトナーケーキ作製用とし
て再利用される。なおこの場合も、関連の特許文献に開
示されているクリーニングとトナー再利用についてのい
くつかの概念を、本発明の画像形態での帯電システムと
好便に組み合わせて使用することができる。

【００３２】明らかに、前述の装置と製法は本発明を具
現化し得る様々なシステムの中の数例に過ぎない。本発
明の原理に基づく印刷装置の一変形例を図４との関連で
述べる。前記装置においては、負に帯電したトナーケー
キが画像形成部材１０の表面に形成される。

【００３３】画像形成部材１０上に付着した負に帯電し
たトナー層は画像セパレータ２０に向かって進む。セパ
レータ２０は電気的にバイアスされておりバイアスされ
たロール材６０と同じ機能を果たす。したがって、この
実施形態では、画像セパレータロールにプリニップ領域
中で気中放電を誘起するのに十分なバイアス電圧が印加
され、これにより図３に示したプリニップ領域に関して
述べた方法と同様の方法でトナー層５８は画像形態で帯
電される。この後、画像形態に帯電したトナー層中の画
像領域と非画像領域はポストニップ領域で画像セパレー
タ２０に関して先に述べた方法で分離される。明らか
に、この実施形態の方法はセパレータ２０に電気的バイ
アスを印加することによって行うことができ、前記バイ
アス印加は図１に示した単一のバイアス電圧源、あるい
は図３に関して述べた二重バイアス電圧源とセグメント
式バイアスロールとの組み合わせを用いて行われる。

【００３４】図４の実施形態による、本発明の具体例を
示す典型的な発明形態において、感光性部材は最初は−
５００Ｖに帯電され、その後選択的に０Ｖまで除電され
ることにより該部材上に静電潜像が作成される。液体担
持体中に浸責された負に帯電したトナー粒子が感光性部
材表面に付着され、負に帯電した高固形分濃度のトナー
層が該表面上に形成される。この場合パッシェンしきい
電圧は６００Ｖである。画像セパレータは＋５００Ｖに
バイアスされ、この状況で気中放電は−５００Ｖの元の
帯電電位が感光性部材上に残っている領域にのみ発生
し、この気中放電によって正イオンが感光性部材に引き
寄せられる。この正イオンがトナー層に捕獲されて、該
トナー層の部分が正に帯電した潜像領域に変換される。
その後、画像セパレータに＋５００Ｖの電圧が印加さ
れ、この電圧の作用により、ポストニップ領域における
潜像中の負に帯電した部分が引き寄せらて、トナー層の
一部が画像形成部材から選択的に分離されることにより
該トナー層に付随した潜像の現像が行われる。画像形成
部材上の潜像の消散は気中放電過程と相関があるため
に、画像分離が生じるポストニップ領域では気中放電は
生じない。以上述べた製法により、背景の現像画像が実
質的に非現像画像と同様のきわめて高解像度の画像が作
製されることが明らかにされた。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明における、気中放電による画像形態で
のトナー層の帯電および画像現像を行う装置と製法を示
す簡明な模式図である。

【図２】 本発明の第一の形態における、気中放電によ
る画像形態でのトナー層の帯電を示す拡大図であり、あ
らかじめ帯電されたトナー層が該トナー層に隣接した潜
像にしたがって反対の極性で選択的に帯電される状況を
表す。

【図３】 本発明の第二の形態における、気中放電によ
る画像形態でのトナー層の帯電を示す拡大図であり、中
性帯電したトナー層が画像形態となるように選択的に帯
電される状況を示す。

【図４】 本発明の追加形態における、気中放電による
画像形態でのトナー層の帯電、および単一のバイアス式
ロール材を用いた画像分離を示す拡大図である。

【符号の説明】

１０ 画像形成部材、２０ セパレータ材、３０ コロ
ナ発生装置、４０ 画像形成装置、５０ マーキング材
供給装置、５８ トナー層、６０ 帯電源、６３ バイ
アス電圧源、７０ 複写基材。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 画像形成装置が、 表面に静電潜像が形成された画像形成部材であって、ト
   ナー粒子を担持することが可能な表面をもつ画像形成部
   材と、 前記画像形成部材上に静電潜像を生成させる画像形成装
   置であって、該静電潜像が第一の帯電電圧で規定される
   画像領域と第一の帯電電圧と異なる第二の帯電電圧で規
   定される非画像領域を含むものである画像形成装置と、 前記画像形成部材表面にトナー粒子を付着させて、前記
   画像形成部材上の静電潜像に隣接したトナー層を該部材
   上に形成させるトナー供給装置と、 バイアス電圧を印加された部材であって、この部材は、
   前記潜像が形成された画像形成部材上のトナー層近傍に
   気中放電を誘起して放電を行い、該放電により前記画像
   形成部材上の静電潜像に応じて帯電したイオンがトナー
   層に選択的に供給されて、トナー層中に前記画像形成部
   材上の静電潜像に対応した画像領域と非画像領域をもつ
   二次潜像を形成させる部材、 およびセパレータ材であって、前記トナー層中の二次潜
   像にしたがってトナー層の一部を選択的に分離して該セ
   パレータ材に転写し、これにより前記画像形成部材上に
   形成された静電潜像に対応した現像画像を作製するセパ
   レータ材、を含むことを特徴とする画像形成装置。
2. 【請求項２】 画像形成方法が、 トナー粒子を担持することが可能な表面をもつ画像形成
   部材上の静電潜像の生成ステップであって、前記静電潜
   像が第一の帯電電圧で規定される画像領域と第一の帯電
   電圧と異なる第二の帯電電圧で規定される非画像領域を
   含むものであるステップと、 前記画像形成部材表面にトナー粒子を付着させて該部材
   上に前記画像形成部材上の静電潜像に隣接したトナー層
   を形成するステップと、 潜像が形成された画像形成部材上のトナー層の近傍に気
   中放電を誘起して放電を行うステップであって、前記画
   像形成部材上の静電潜像に応じて帯電したイオンをトナ
   ー層に選択的に供給して、トナー層中に前記画像形成部
   材上の静電潜像に対応した画像領域と非画像領域をもつ
   二次潜像を形成するステップ、 および前記トナー層中の二次潜像にしたがってトナー層
   の一部を選択的に分離、転写して、前記画像形成部材上
   に形成された静電潜像に対応した現像画像を作製するス
   テップを含むことを特徴とする画像形成方法。
3. 【請求項３】 画像形成部材上に形成された静電潜像の
   現像を行う画像現像装置が、 画像形成部材上にマーキング粒子の層を付着させる手段
   と、 画像形成部材上のマーキング粒子の層近傍に気中放電を
   誘起して放電を行い、画像形成部材上の静電潜像に応じ
   てマーキング粒子の層を選択的に帯電させることによ
   り、マーキング粒子層中に二次静電潜像を作成する手
   段、 および前記二次潜像にしたがってマーキング粒子層の一
   部を選択的に分離して、画像形成部材上に形成された静
   電潜像に対応した現像画像を作成する手段を含むことを
   特徴とする画像現像装置。
4. 【請求項４】 画像形成部材上に形成された静電潜像の
   現像を行う画像現像方法が、 画像形成部材上にマーキング粒子の層を付着させるステ
   ップと、 気中放電を誘起して前記静電潜像に応じてマーキング粒
   子の層を選択的に帯電させ、画像形成部材上の静電潜像
   に対応した二次静電潜像をマーキング粒子層中に作成す
   るステップ、 および前記二次潜像にしたがってマーキング粒子層の一
   部を選択的に分離して現像画像を作成するステップ、を
   含むことを特徴とする画像現像方法。
5. 【請求項５】 画像現像装置が、 画像形成部材上に一次静電潜像を生成させる手段であっ
   て、前記静電潜像は帯電電位の異なる画像領域と非画像
   領域を含むものである手段、 および前記画像形成部材上の一次静電潜像に隣接したト
   ナー層上に二次静電潜像を生成させる手段であって、前
   記二次静電潜像は帯電電位の異なる画像領域と非画像領
   域を含み、この帯電電位は一次静電潜像中の帯電した画
   像領域と非画像領域の帯電電位と反対の極性をもつもの
   である手段、を含むことを特徴とする画像現像装置。
6. 【請求項６】 画像現像方法が、 画像形成部材上に一次静電潜像を生成させるステップで
   あって、前記静電潜像は帯電電位の異なる画像領域と非
   画像領域を含むものであるステップ、 および前記一次静電潜像に隣接したトナー層の近傍に気
   中放電を誘起して該トナー層中に二次静電潜像を生成さ
   せるステップであって、前記二次静電潜像は帯電電位の
   異なる画像領域と非画像領域を含み、この帯電電位は一
   次静電潜像中の帯電した画像領域と非画像領域の帯電電
   位と反対の極性をもつものであるステップ、を含むこと
   を特徴とする画像現像方法。