JP2951343B2

JP2951343B2 - トライレベル像の調整方法及びトライレベル像の状態調整装置

Info

Publication number: JP2951343B2
Application number: JP1320427A
Authority: JP
Inventors: デルマー・ジー・パーカー; ウィリアム・エム・アレン・ジュニア; シェラルド・エム・フレッチャー; ジェイムズ・イー・ウィリアムズ
Original assignee: Xerox Corp
Current assignee: Xerox Corp
Priority date: 1988-12-15
Filing date: 1989-12-09
Publication date: 1999-09-20
Anticipated expiration: 2014-09-20
Also published as: JPH02196266A; US5038177A

Description

【発明の詳細な説明】この発明は、一般的にトライレベル（try−level）画
像生成に関し、より具体的には電荷保持面から一般紙な
どの基板へトライレベル像をより有効に転写する方法及
び装置に関する。

従来のゼログラフィにおいては、一般的方法として、
最初に感光体などの電荷保持面に均等に帯電させること
によって、ゼログラフ面上に静電潜像を生成する。感光
体の画面生成部だけが均等に帯電する。画像部は感光体
の幅全体に渡っていない。したがって、感光体の縁部分
は帯電しない。原像に対応する照射パターンに従って帯
電部を選択的に放電させる。電荷の選択的放電によっ
て、非照射部に対応する潜像電荷パターンが画像生成面
に残る。

感光体を単一現像ハウジングに通すことにより、トナ
ーでこの電荷パターンを現像して可視像とする。トナー
としては、静電引力によって電荷パターンに付着する着
色粉末トナーが一般紙に使用されている。続いて、現像
した画像を画像生成面に定着させるか、または一般的な
どの受像基材へ転写し、適切な定着法によって定着させ
る。

トライレベル・ハイライトカラー画像生成の場合は、
従来のゼログラフィと異なり、２つの画像部と１つの背
景電圧部に対応する３つの電圧レベルが画像部に含まれ
ている。一方の画像部は、感光体の非放電（すなわち帯
電）部に対応しており、他方の画像部は感光体の放電部
に対応している。

トライレベル・ハイライトカラーゼログラフィの基本
概念は、グンドラッハ（Gundlach）の米国特許明細書第
4,078,929号に記述されている。同グンドラッハの米国
特許明細書は、単光路ハイライトカラー画像生成を実行
する手段としてのトライレベル・ゼログラフィの使用を
開示している。それによれば、第１色と第２色のトナー
粒子で電荷パターンを現像する。一方の色のトナー粒子
を正帯電させ、他方の色のトナー粒子を負帯電させる。
１つの実施態様においては、摩擦電気的に相対的に正の
キャリアビートと相対的に負のキャリアビートの混合体
から成る現像剤でトナー粒子を供給する。キャリアビー
トは、各々相対的に負のトナー粒子と相対的に正のトナ
ー粒子を担持している。この現象剤を一般に帯電パター
ンを担持している画像生成面上に滝状に落下させて帯電
パターンに供給する。別の実施態様においては、一対の
磁気ブラシでトナー粒子を帯電パターンにもたらす。各
ブラシが各々１つの色、１つの電荷のトナーを供給す
る。また別の実施態様においては、現像系に背景電圧前
後の電圧を印加する。この電圧印加によって現像される
画像の色鮮明度が向上する。

グンドラッハのハイライトカラーゼログラフィにおい
ては、電荷保持面すなわち感光体のゼログラフィックコ
ンテストが、従来のゼログラフィの場合のように２通り
ではなく、３通りに分けられている。典型的には、感光
体を900Vに帯電させる。帯電画像部（帯電部現像すなわ
ちCADによって現像する）に対応する一方の画像を、全
感光体電位（第1a図に示すVcadまたはVddp）に維持する
ように画像幅で露光される。他方の画像を露光し、感光
体を放電部現像（DAD）によって現像する放電部画像に
対応するその残留電位、すなわちVdadあるいはVc（典型
的には100V）まで放電し、感光体電位をVcad電位をVdad
電位との中間の電位（典型的には500V。Vwhiteあるいは
Vwと言う）に下げるように、露光背景部を露光する。CA
D現像部には一般にVwhiteよりもVcadに約100V寄った電
圧（Vbb:約600V、第1b図参照）を印加し、DAD現象系に
はVwhiteよりもVdadに約100V寄った電圧（Vcb:約400
V）、第1b図参照）を印加する。

現像した当初のトライレベル画像は、正トナーと負ト
ナーとで構成されている。従来のコロナ転写を行うため
にはまず画像全体を同じ極性に変換しなければならな
い。これを、すでに転写するための正しい極性を有して
いるトナーに過帯電させないように言わなければならな
い。トナーを過帯電させると正常な転写が行われず、ク
ーロン力によって、現像する画像のトナーの乱れを生じ
る。逆に、極性が切り替わるトナーを十分に帯電させな
ければ有効な転写が行われず、満足のいく転写像が得ら
れない。

コロナ装置によって現像したトナーに帯電させる追加
電荷量は、トナーの粒径、初期電荷量、極性、及びトナ
ーの近傍部分に供給するac及びdc電流の量によって決ま
る。トナーの過帯電を防止するためには、一般的にdc装
置よりもバイアスされたacコロナ装置を使用する方がよ
い。acコロナ放電中に正イオンと負イオンが共に存在し
ていることにより、トナー粒子周囲の局部静電界の効果
によってトナー粒子間の電荷量が等しくなる。一般的に
は、トナー層内に流入する一定量のdc電流に対するトナ
ーの電荷量の変化は、ac電流の量によっても左右され
る。トナー層の電荷量が大きく、トナー層に流入するコ
ロナ電流のdc成分の極性がトナーの極性と同じであれ
ば、一定量のdc電流に対するトナーの電荷量の変化は、
dcコロトロンを使用する場合よりもacコロトロンを使用
する場合の方が小さい。

acコロナ電流効果はあるにしても、特定部分において
トナーが受ける正味電荷量を決定する最大の要因は、コ
ロナ電流のdc成分である。dc電流は（acコロナ装置の）
ac電流設定値、dc電流設定値、コロナ帯電前のトナー層
表面の電位、及びトナー層と光導電体の誘電体厚みによ
って決まる。コロナ装置の諸元が分かれば、既知の速度
で帯電装置を通過する部分に流入する動dc電流をモデル
化できる。

コロナ装置の挙動は、導電板体の印加電圧の関数とし
ての導電板体に流入する電流の量を測定することによっ
て判定することができる（裸板体特性）。一般的には、
acコロトロンの裸板体特性（第３図）としては、板体電
位の関数としての電流のdc成分の勾配は負である。第３
図から分かるように、裸板体電圧が負方向に向かって大
きくなれば板体に流入する負dc電流が減少する（すなわ
ち正電流が増大する）。この応答は、単にコロナ線と裸
板体との間のdc電界の変化が囚るものである。表面に現
像されたトナーが被着している移動中の光導電体に帯電
しているという動的ケースでは、状況は定性的には裸板
体のケースに似ている。

acコロトロンを用いてトライレベル画像の放電現像部
の負トナーの極性を切り替える場合は、合成画像の帯電
部現像部においてすでに正に帯電しているトナーに過剰
正電荷が供給される。これはまさに望むこととは正反対
であり、正帯電画像部を過帯電させることなく負帯電画
像部を極性を切り替えるだけの電荷を追加することが困
難である。

周知のように、いろいろな理由により、画像転写に先
立って電荷保持面上の現像した像をコロナ放電させる。
一例として、米国特許明細書第3,444,369号（1969年５
月13日発行）は、転写したゼログラフコピーの背景を低
減する方法及び装置を開示している。光導電面上の現像
したトナー画像を、画像部に被着しているトナー粒子の
電荷と逆の極性で低レベルコロナ放電させる。画像部の
近辺のコロナ放電は、光導電面の、符号が同じである高
帯電部によって押しやられるので、画像部のトナーは乱
れない。光導電面の非画像部の近辺のコロナ放電は押し
やられず、このコロナ放電によって非画像部に被着して
いるトナーが画像部のトナー粒子の極性と逆の極性に切
り替えられる。これによって画像部トナーは静電転写さ
れるが、非画像部トナーの転写は抑止される。

米国特許明細書第4,506,971号に開示されているよう
に、画像転写に先立って露光とコロナ放電を行うことも
公知である。同米国特許に開示されている装置において
は、コロナ放電に先立って露光を行う。そこに述べられ
ているように、転写を行う前のゼログラフ再生工程にお
いて、まず画像の露光を行って画像周囲の背景を少なく
とも実質的に放電させ、画像を保持している感光体の電
荷量を低減することにより、画像のカブリがほとんど、
あるいは完全になくなる。続いて、帯電している感光体
の極性と逆の極性を電荷を、画像と感光体に被着する。
先に述べたように、これにより画像が転写部へ入る時に
画像を所定の箇所に保持するための極めて強力な保持力
が生じるので、転写のための極めて安定度の高い画像が
得られる。

米国特許明細書第3,784,300号（1974年１月８日発
行）は、転写前コロトロンと、転写前コロナ帯電と同時
ではなく、その後で光導電体の露光を行うランプとから
成る転写前処理を備えている複写機を開示している。

米国特許明細書第4,205,322号（1980年５月27日発
行）は、極性が相異なる少なくとも２種類のトナー粒子
で構成されているトナー画像を有効かつ確実に普通紙な
どの記録媒体に転写する静電記録装置を開示している。
極性が異なっているすべてのトナー粒子を、１つの極性
のものに切り替え、続いてトナー画像（２種類のトナー
粒子による）を一度に記録媒体に静電転写する。

本発明の概要を述べれば、現像したトライレベル画像
の帯電部画像と放電部画像を共にバランスさせつつ有効
にコロナ転写する。そのための手段として、選択的転写
前帯電コロナ装置と、転写前放電ランプを使用する。そ
の目的は、転写するために極性を切り替えなければなら
ない複合トライレベル画像部分に、他の画像部分よりも
多くの電荷を加えるように、転写前電流の大きさと分布
を調節することである。

第２図に示すように、本発明を含んだ印刷機において
は、光導電面と、導電透光基板とで構成されており、帯
電部Ａ、露光部Ｂ、現像部Ｃ、転写部Ｄ及びクリーニン
グ部Ｆを順次通過する光導電ベルト10の形態の電荷保持
体を使用する。ベルト10は、矢印16の方向に向かって進
み、その移動路に沿って設けられている各処理部を順次
通過する。ベルト10は複数のローラ18、20、22を周回す
る。ローラ18は駆動ローラであり、ローラ20、22は感光
体ベルト10の張力を適当に調節するために使う。モータ
23によってローラ18が駆動されて回転し、それに伴って
ベルト10が矢印16の方向に向かって進む。ローラ18はベ
ルトドライブなどの適切な手段によってモータ23に連結
されている。

第２図を参照して、まずベルト10の逐次部分が帯電部
Ａを通過する。スコロトロン、コロトロン、ダイコロト
ロンなどのコロナ放電装置24がベルト10全体を選択的に
高圧の均等な正電位または負電位Voに帯電させる。周知
の任意の制御装置でコロナ放電装置24を制御することが
できる。

続いて感光体面の帯電部分を露光部Ｂに通す。露光部
Ｂにおいて、均等に帯電している感光体面すなわち電荷
保持面10にレーザーベース出力走査装置25からレーザ光
線が照射され、走査装置の出力に従って電荷保持面が放
電する。好ましくは、走査装置は、３レベルレーザラス
ター出力スキャナー（ROS）とする。この状態で感光体
には、帯電部画像、放電部画像及び画像部外の感光体部
分に対応する帯電縁が含まれている。

最初に電圧Voに帯電した感光体が、暗放電によってVd
dp（約900V）になる。感光体は、露光部Ｂにおいて露光
されると放電し、画像のハイライトカラー（すなわち黒
色以外の色）部分がVc（約100V）になる。第1a図参照。
また感光体の背景（白色）画像部は、放電して画像幅で
Vw（Vwhite）（500V）になる。露光部を通過した後の感
光体は、２つの画像と画像部以外の帯電縁とに対応して
いる帯電部と放電部とで構成されている。

現像部Ｃにおいて、現像システム30が現像剤を送り、
静電潜像に接触させる。現像システム30は、第１現像器
32と第２現像器34とで構成されている。現像器32のハウ
ジング内に一対の磁気ブラシローラ35、36がある。ロー
ラが現像剤40を送り、感光体に接触させ、放電部の画像
を現像する。現像剤40は、一例として負帯電赤色トナー
である。現像器32は電気的に接触されている電源41によ
って電気バイアスをかけられている。電源41からローラ
35、36には約400VのDCバイアス電圧が印加されている。

現像器34のハウジング内に一対の磁気ブラシローラ3
7、38がある。ローラが現像剤42を送り、感光体に接触
させ、帯電部画像を現像する。現像剤42は、一例として
帯電部画像を現像する正帯電黒色トナーである。現像器
34は電気的に接続されている電源43によって適当な電気
バイアスをかけられている。バイアス電源43からローラ
37、38には約600VのDCバイアス電圧が印加されている。

感光体上の現像された複合画像は、正トナーと負トナ
ーとで構成されているので、ランプ／反射体集合体48と
転写前正コロナ放電体56が用意され、負コロナ放電を使
用して効率的に基板に転写されるようにトナーの状態調
節を行う。好ましくは、転写前コロナ放電体は、dc電圧
でバイアスされたacコロナ装置とし、電界感応モードで
動作させ、極性を切り替えなければならない複合トライ
レベル画像部分に、他の画像部分よりも多くの（または
少なくとも同じ）電荷を選択的に加えるようにトライレ
ベルゼログラフィ転写前帯電を実行させる。転写前帯電
の開始に先立って、複合現像潜像を担持している感光体
を露光して放電することによって、この電荷差を大きく
する。さらに、転写前帯電と同時に感光体に光線を照射
することにより、すでに正しい極性になっている画像部
分の過帯電を防止する。

集合体48の一部になっている反射体は、好ましくは、
コロナ放電体56の前方と部分とコロナ放電体56の真向か
いの部分において感光体10の透光基板を通して光を反射
するように設計されている。

担持シート58が移動し、転写部Ｄにおいてトナー画像
に接触する。従来のシート送り装置（図示せず）で担持
シートを転写部Ｄへ送る。好ましくは、シート送り装置
は、積層されたコピーシートの一番上のシートに接触す
る送りロールを含む。送りロールの回転に伴って一定の
時限に従って、積層されたコピーシートの一番上のシー
トがシュートの中へ進み、担持シートが移動してベルト
10の光導電面に接触し、光導電面10上の現像された粉末
トナー画像が転写部Ｄにおいて担持シートに接触する。

転写部Ｄは、適切な極性のイオンをシート58の裏面に
吹き付けるコロナ発生装置60を含む。それによって帯電
粉末トナー画像がベルト10からシート58へ引き付けられ
る。転写後、シートが矢印62の方向に向かって移動し続
け、コンベヤ（図示せず）上に載り、定着部Ｅへ送られ
る。

定着部Ｅは、転写された粉末画像をシート58に永久的
に定着する定着装置64を含む。好ましくは、定着器64
は、加熱定着ローラ66とバックアップローラ68とで構成
する。シート58が定着ローラ66とバックアップローラ68
との間を通過し、粉末トナー画像が定着ローラ66に接触
する。かくして粉末トナー画像が永久的にシート58に定
着される。定着が完了すれば、シート58がシュート（図
示せず）によって捕捉トレイ（図示せず）へ送られ、オ
ペレータによって印刷機から取り出される。

担持シートがベルト10の光導電面から剥離された後、
光導電面の非画像部が担持している残留粉末トナーが除
去される。これらの粒子は、クリーニング部Ｆで除去さ
れる。クリーナー部Ｆに磁気ブラシクリーナハウジング
がある。クリーナー装置は、従来の磁気ブラシロール構
造であり、クリーナー装置のハウジング内において、キ
ャリア粒子をロール構造と電荷保持面との関係において
ブラシ状に配向する。クリーナー部Ｆにはさらに、ブラ
シから残留トナーを除去する一対のトナー除去ロールが
ある。

クリーニングが完了すれば、放電灯（図示せず）が光
導電面に光を照射し、帯電前に残存している。残留静電
荷を完全に放散させ、後続の画像生成サイクルに備え
る。

本発明をより良く理解するために、第4a図〜第5b図を
参照しつつ負帯電光導電体のトライレベルケースについ
て説明する。光処理を行う前の電圧状態としては、電荷
保持面10の正トナー画像70の下に高負電荷がある（第4a
図、第5b図参照）。転写前帯電に先立って転写前露光を
行わない場合、正トナー層の上の電圧は負トナー画像層
72の上の電圧よりも負であり、したがって転写前コロト
ロンは負帯電部よりも正帯電トナー部により正のdc電流
を供給する。

転写前帯電に先立って画像を露光することにより、転
写前コロナ帯電前の電圧状態としては、前記高負電荷が
実質的に低下する（第5a図、第5b図参照）。コロトロン
放電に先立って高強度転写露光を行えば、正帯電トナー
部は、負帯電トナー部よりも少ない（また少なくとも同
じ）量の正電流を転写前コロトロンから受ける。これは
望ましい結果である。

転写前帯電と同時に感光体に光を照射することによっ
て別の利点が提供される。米国特許明細書第4,265,990
号に開示されているような負帯電感光体の場合は、転写
前帯電装置が複合トライレベル画像の負トナー部分に正
電荷を供給し、その極性を切り替えている。感光体は、
光を照射されると導電状態になるので、感光体表面に到
達した電荷はすべて感光体を通過して接地面に達する。
導電表面に付着しているトナーに溜まる電荷の量は、絶
縁表面に付着しているトナーに溜まる電荷の量に比べて
少ない。それはトナー電荷自体が発生する局部電界によ
る「電荷散乱（charge scattering）」によるものであ
ると考えられる。トナー電荷が多くなれば、電荷散乱効
果により電荷がトナー層の空隙部を通過して感光体表面
に到達する。もし感光体表面が導電面でなければ、電荷
は感光体表面に溜まり、電荷をトナー層の空隙部を通過
させて感光体表面に到達させる局部電界が中和され、こ
れによりファンネル効果がなくなりトナー電荷が増大す
る。

電界感応コロナ装置56がトライレベルゼログラフ転写
前帯電を行うことによって、極性を切り替えなければな
らない複合トライレベル画像部分に他の画像部分よりも
多くの電荷が加えられる。これによって、複合トライレ
ベル画像部分と他の画像部分の両部分が同じ効率で用紙
にコロナ転写される。dcバイアスされたacコロトロンを
適切に設計し、正しく使用すれば、過帯電に囚る如何な
る部分を画像欠陥を生じることなく80％以上の転写率を
確保することができる。場合によっては、電界感応装置
56と転写前消去ランプを組み合わせて使用することによ
り、ある状況では作動ウィンドウ広くすることができ
る。また、dcまたはacスロトロンによって、複合トライ
レベル画像に供給する電荷の量を差動的に調節すること
もできる。

トライレベルゼログラフィにおいては、転写前帯電と
同時に感光体を放電することによって画像の過帯電を最
小限度に抑えることができる。

【図面の簡単な説明】

第1a図は、トライレベル静電潜像特性を示す感光体電位
と露光量の関係を示すグラフである。第1b図は、単光路
ハイライトカラー潜像特性を示す感光体電位グラフであ
る。第２図は、本発明の特徴を含む印刷機の概略図であ
る。第３図は、バイアスされたACコロトロンの導電裸板
体特性を示すdc電流と板体電圧の関係を示すグラフであ
る。第4a図は、転写前露光を行っていない状態の感光体
電位と感光***置との関係を示すグラフである。第4b図
は、第4a図のグラフに従って電荷が分布している感光体
の部分図である。第5a図は、転写前露光を行った後の状
態の感光体電位と感光***置との関係を示すグラフであ
る。第5b図は、第4b図のグラフに従って電荷が分布して
いる感光体の部分図である。 10:光導電ベルト、16:矢印 18,20,22:ローラ、23:モータ 24:コロナ放電装置、25:走査装置 30:現像システム、32:第１現像器 34:第２現像器 35〜38:磁気ブラシローラ 40,42:現像剤、41,43:電源 48:ランプ／反射体集合体 56:転写前正コロナ放電体 58:担持シート、60:コロナ発生装置 62:矢印、64:定着装置 66:加熱定着ローラ、68:バックアップローラ 70:正トナー画像、72:負トナー画像層 A:帯電部、B:露光部 C:現像部、D:転写部 E:定着部、F:クリーニング部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者シェラルド・エム・フレッチャーアメリカ合衆国ニューヨーク州 14534 ピッツフォードキャリッジコート 19 (72)発明者ジェイムズ・イー・ウィリアムズアメリカ合衆国ニューヨーク州 14609 ロチェスターヘイゼルウッドテラス 481 (56)参考文献実開昭58−91752（ＪＰ，Ｕ) 実開昭57−205158（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G03G 15/16 G03G 15/01 G03G 15/22

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】光導電面と導電透光基板からなる可動感光
体から担持シートへのトライレベル像の調整方法であっ
て、感光体の透光基板に近接して位置する光源から透光基板
を通した直接光により可動感光体の光導電面のトライレ
ベル像を曝すステップ、トライレベル像が曝された位置から次の位置へ感光体を
移動するステップ、及び透光基板を通した光及び感光体の光導電面に向かい合っ
て位置するコロナ放電体によるコロナ放電にトライレベ
ル像を同時に曝すステップからなることを特徴とするトライレベル像の調整方法。
【請求項２】光とコロナ放電にトライレベル像を同時に
曝すステップにおいて、ランプと反射体集合体からなる
透光基板に近接して位置する単一の光源を用い、反射体
は、コロナ放電の前方の領域及びコロナ放電体の真向か
いの領域の２つの領域において、感光体の光導電面に光
を反射するように設けられていることを特徴とする請求
項１に記載されたトライレベル像の調整方法。
【請求項３】前記トライレベル像を光源に曝すステップ
は、同じ光源を使用して作用するものである請求項２記
載の方法。
【請求項４】前記トライレベル像をコロナ放電に曝すス
テップはdcバイアスされたacコロナ装置を使用して達成
されるものである請求項３記載の方法。
【請求項５】電荷保持部材から基板へ転写するトライレ
ベル像の状態調整装置であって、電荷保持部材の一方の表面上のトライレベル像を同時に
光源に曝す手段と、前記電荷保持表面を、前記曝す表面と前記同時に曝す手
段を順次通過するように移動させる手段と、からなる装置。
【請求項６】前記トライレベル像を光源に曝す前記手段
は、前記電荷保持部材の非画像表面に隣接して配置され
ているものである請求項５記載の装置。
【請求項７】前記トライレベル像を光源に曝す前記手段
は、一つの光源からなっている請求項６記載の装置。
【請求項８】前記光源からの光を、前記トライレベル像
をコロナ放電に曝す前記手段とは反対側に配置された前
記電荷保持部材の領域と、前記トライレベル像をコロナ
放電に曝す前記手段とは反対側に配置された前記電荷保
持部材の前記領域に先行する位置に導く前記光源用の反
射器を含んでいる請求項７記載の装置。
【請求項９】前記トナー像を前記コロナ放電に曝す前記
手段は、dcバイアスされたacコロトロンである請求項７
記載のコロナ装置。