JP3238531B2

JP3238531B2 - 画像形成装置及び方法

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Publication number: JP3238531B2
Application number: JP14205093A
Authority: JP
Inventors: エイ．ヘイズダン
Original assignee: ゼロックス・コーポレーション
Priority date: 1992-07-30
Filing date: 1993-06-14
Publication date: 2001-12-17
Anticipated expiration: 2016-12-17
Also published as: JPH0675470A; EP0581562B1; DE69311015T2; US5339142A; DE69311015D1; EP0581562A1

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、一般的に、静電潜像の
可視化に関する。更に詳細には、本発明は、非相互作用
的（non-interactive ）又はスカベンジレス（scavenge
less）システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】本発明は、ゼログラフィ技術又は印刷技
術において利用することができる。従来のゼログラフィ
の実施では、受光体（例えば、感光体）をまず均一に帯
電させることによりゼログラフィック表面に静電潜像を
形成するのが一般的な手順である。受光体は電荷保持表
面を含む。電荷は、原（稿）画像に対応する活性放射線
パターンに従って選択的に消散される。電荷の選択的消
散によって、放射線により露光されなかった領域に対応
して画像形成（イメージング）表面に潜像電荷パターン
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、一般的には、静電引
力により電荷パターンへ付着する着色粉体である。

【０００４】現像された画像は、次に、画像形成表面へ
定着されるか、あるいは普通紙等の受像基体へ転写さ
れ、適切な溶着技法により定着される。

【０００５】本発明は、特に、ハイライトカラー印刷シ
ステムで使用するのに適する。ハイライトカラー画像形
成の１つの形態である３レベル画像形成は、米国特許第
４、０７８、９２９号に説明された。この特許は、単一
パス（single-pass ）ハイライトカラー画像形成を達成
するための手段として、３レベルゼログラフィの使用を
教示する。そこに開示されているように、電荷パターン
は第１及び第２の色のトナー粒子で現像される。一方の
色のトナー粒子は正に帯電され、他方の色のトナー粒子
は負に帯電される。１つの実施例では、トナー粒子は、
摩擦帯電的に比較的正及び比較的負のキャリヤビーズ混
合物を含む現像剤によって供給される。キャリヤビーズ
はそれぞれ、比較的負及び比較的正のトナー粒子を支持
する。このような現像剤は、一般的に、電荷パターンを
支持する画像形成表面を横切って落下（cascade ）され
ることによって電荷パターンへ供給される。もう１つの
実施例では、トナー粒子は、一対の磁気ブラシにより電
荷パターンへ与えられる。各ブラシは一つの色及び一つ
の電荷のトナーを供給する。更にもう１つの実施例で
は、現像システムは、バックグラウンド電圧付近へバイ
アスされる。このようにバイアスをかけることにより、
色の鮮明度が改良された現像画像が得られる。

【０００６】上記米国特許第４、０７８、９２９号に教
示されているハイライトカラーゼログラフィでは、電荷
保持表面又は受光体上のゼログラフィックコントラスト
は、従来のゼログラフィの場合のように２つのレベルで
はなく、３つのレベルへ分割される。受光体は−９００
ボルトへ帯電されるのが一般的である。受光体は、帯電
画像領域（次に帯電領域現像、即ちＣＡＤにより現像さ
れる）に対応する１つの画像が全受光体電位（Ｖｃａｄ
又はＶｄｄｐ）に留まるように画像露光される。他の画
像は、受光体を残留電位、即ちＶｄａｄ又はＶｃ（典型
的には−１００ボルト）へ放電させるように露光され、
放電領域画像（次に放電領域現像、即ちＤＡＤにより現
像される）に対応する。バックグラウンド領域は、Ｖｃ
ａｄとＶｄａｄとの間のＶｗｈｉｔｅ又はＶｗと称され
る電位（典型的には−５００ボルト）へ受光体電位を低
減させるように露光される。ＣＡＤ現像剤は、典型的に
は、ＶｗｈｉｔｅよりＶｃａｄに約１００ボルト近い電
位（約−６００ボルト）へバイアスされる。ＤＡＤ現像
剤システムは、ＶｗｈｉｔｅよりＶｄａｄへ約１００ボ
ルト近い電位（約−４００ボルト）へバイアスされる。

【０００７】３レベルハイライトカラーゼログラフィ等
の印刷システム概念の実行性は、前に着色（調色）され
た画像を取り除く（scavenge）又はそれと相互作用を起
こすことのない現像システムを必要とする。従来の磁気
ブラシ現像及びジャンピング単一成分現像等の市販の現
像システムは受像体と相互作用を起こすので、前に着色
された画像は、次の現像により取り除かれる。現在の市
販の現像システムは画像支持部材と強い相互作用を示す
ので、スカベンジレス又は非相互作用的現像システムが
必要とされる。

【０００８】上記の問題を除去するために、当該技術で
は、第２ハウジングの磁気ブラシの磁気特性を変更する
ことが知られている。例えば、米国特許第４、３０８、
８２１号には、２色画像を現像するために２つの磁気ブ
ラシを使用し、第２現像プロセスの間に第１現像画像を
妨害又は破壊しないという電子写真式現像方法及び装置
が開示されている。これは、内側に磁石が配設された第
２非磁性スリーブ上の磁束密度を第１磁性スリーブ上の
磁束密度より小さく設定することによって、又は第２非
磁性スリーブと静電潜像支持部材表面との間の距離を調
節することによって、第２磁気ブラシが第１磁気ブラシ
よりも静電潜像支持部材の表面と軽く接触し、第２磁気
ブラシのトナーを削り取る力が第１磁気ブラシの力と比
較して低減されるからである。更に、異なる電荷量を有
するトナーを使用することにより、高品質の２色画像が
得られる。

【０００９】米国特許第３、４５７、９００号は、ブラ
シと静電画像支持表面とで形成されるキャビティ内へ現
像剤を放出されるより速く供給することにより画像の着
色に有効な現像剤のロールバックを形成するための単一
磁気ブラシの使用を開示する。磁気ブラシは、ブラシの
供給部に強力な磁石を配置し、ブラシの放出部に弱い磁
石を配置することによって、放出より速く供給されるよ
うになっている。

【００１０】米国特許第３、９００、００１号は、従来
のゼログラフィック画像の現像とともに利用される電子
写真式現像装置を開示する。現像剤材料は、静電荷パタ
ーンに従って現像剤受取表面へ付与される。ここで、現
像剤は、磁気ブラシ装置に保持されながら現像剤供給源
から現像ゾーンへ移送され、その後、磁気的に束縛され
ずに、ただし現像剤受取表面と接触して、現像ゾーンを
通って移送される。

【００１１】米国特許第４、４８６、０８９号に開示さ
れるように、ゼログラフィック複写機又は静電記録機の
ための磁気ブラシ現像装置は、複数の磁性片が極性を交
互にして配列されるスリーブを有する。各磁性片は、２
つ又はそれ以上の磁性ピークを生成する形状を有する。
スリーブ及び磁石は反対方向に回転される。上記の結
果、柔軟な現像剤本体が得られ、濃度不均一又は画像の
剥がれが回避されると主張される。

【００１２】米国特許第４、８３３、５０４号は、関連
する複数の磁気ロールをそれぞれが含む複数の現像剤ハ
ウジングを備える磁気ブラシ現像剤装置を開示する。第
２現像剤ハウジングに配設された磁気ロールは、磁力場
の放射方向成分が電荷保持表面と磁気ロールとの中間に
磁気的にフリーな現像ゾーンを生成するように構成され
る。現像剤は磁気的に束縛されずにゾーンを通って移動
され、従って、第１現像剤ハウジングにより現像された
画像の妨害を最小限にする。また、現像剤は１つの磁気
ロールから次の磁気ロールへ移送される。この装置は、
３レベル潜像の残りの半分を現像するための効率的手段
を提供すると同時に、既に現像された第１の半分が画像
妨害を最小限にして第２ハウジングを通過できるように
する。

【００１３】米国特許第４、８１０、６０４号は、第１
現像画像が除去（scavenging）及び再現像されることな
くハイライトカラー画像が形成される印刷装置を開示す
る。第１画像は従来の（即ち、全電圧範囲使用可能な）
静電画像形成技法に従って形成される。連続する画像
は、直接静電印刷を利用して、第１画像の転写に続いて
定着の前又は後に、第１画像を含む複写基体上に形成さ
れる。従って、この米国特許第４、８１０、６０４号
は、第１画像が形成された電荷保持表面の代わりに複写
基体に第２画像を形成することによって、前に記録され
た画像と現像剤との相互作用の問題を解決する。

【００１４】米国特許第４、４７８、５０５号は、飛翔
トナーの帯電を改良するための現像装置に関する。ここ
に開示される装置は、現像剤供給手段から間隙をその間
に画定するよう配置された光導電性本体へ現像剤粒子を
搬送するためのコンベヤを備える。現像剤粒子を搬送す
るための現像剤供給通路は、現像剤供給手段と間隙との
間に提供される。現像剤供給通路は、コンベヤと、コン
ベヤに関して所定間隔で設けられた電極プレートとによ
って画定される。コンベヤ及び電極プレート間で現像剤
粒子を往復移動させ、摩擦により現像剤粒子を十分且つ
均一に帯電させるために、ＡＣ電源によって交流電場が
現像剤供給通路にかけられる。この米国特許第、４、４
７８、５０５号の図６に開示されている実施例では、感
光層とドナー（供与体）部材との間の空間にグリッドが
配設される。

【００１５】米国特許第４、５６８、９５５号は、画像
情報に基づく可視画像が現像剤により普通シートに形成
される記録装置を開示する。記録装置は、所定距離だけ
隔てられて普通シートに対向し、現像剤を搬送する現像
ローラと、画像情報に従って普通シート及び現像ローラ
間に電場を発生させることにより現像ローラ上の現像剤
を普通シートへ推進させるための記録電極及びそれに接
続された信号源と、現像ローラ上に設けられ、そこから
一方向に延出する複数の相互絶縁電極と、電極のうちの
隣接するもの同士の間に交流電場を発生させ、隣接電極
間の電気力線に沿って隣接電極間に現像剤の振動が観察
されるようにすることにより現像ローラから現像剤を解
放するために電極へ接続されたＡＣ及びＤＣ電源と、を
備える。

【００１６】米国特許第４、６５６、４２７号は、絶縁
磁性粒子及び絶縁トナー粒子の混合物である現像剤の層
が、磁気ブラシの一部を形成する現像剤スリーブの表面
に搬送される方法及び装置を開示する。現像すべき画像
を保持する潜像支持部材は、磁気ブラシに対して移動さ
れる。ブラシは画像支持部材から離間され、その空間を
横切ってＡＣ電場が形成され、画像及び非画像領域への
トナー移送及び過剰トナーの後方移送を行う。

【００１７】特開昭６２−７０８８１は、磁気ブラシ現
像剤ロールと画像形成表面の中間に配設され電気的にバ
イアスされた複数のグリッドワイヤを用いるトナー分離
手段を開示する。２成分現像剤は摩擦帯電され、磁気ブ
ラシの磁極のＮ極及びＳ極の作用により、磁性キャリヤ
はスリーブの外周から除去される。

【００１８】米国特許第４、８６８、６００号は、現像
ニップ内に配置された自己離間電極構造体により供給さ
れるＡＣ電場によって、ドナーからのトナーの分離及び
それに伴う制御された粉体雲の発生が得られるスカベン
ジレス現像システムを開示する。電極構造体は着色ドナ
ーと受像体との間の間隙内で着色ドナーに近接して配置
され、自己離間（self-spacing）は、ドナー上のトナー
によって行われる。このような離間により、比較的大き
い静電場を空気破壊の可能性なしに形成することができ
る。

【００１９】米国特許第５、０３１、５７０号は、ハイ
ライトカラー画像形成で使用するためのスカベンジレス
現像システムを開示する。２成分現像剤を搬送する磁気
ブラシ構造に近接して配置されたＡＣバイアス電極は、
静電画像を非相互作用的に現像する制御されたトナー雲
を発生させる。２成分現像剤は、キャリヤビーズ及びト
ナー粒子の混合物を含む。２成分現像剤を磁気的に扱い
やすくすることによって、磁気ブラシ構造の現像ロール
又はシェルがシェル内部に配置された固定磁石のまわり
を回転する従来の磁気ブラシ現像と同様に、現像剤が現
像ゾーンへ移送される。

【００２０】米国特許第５、０１０、３６７号は、ハイ
ライトカラー画像形成で使用するためのスカベンジレレ
ス／非相互作用的現像システムを開示する。ラインの現
像性並びにトナー及び受像体間の相互作用の度合いを制
御するために、現像剤ドナーロール上のＡＣ電圧とワイ
ヤを形成するトナー雲及びドナーロール間のＡＣ電圧と
の組み合わせによってドナーからのトナーの効率的な分
離を可能にし、前に着色された画像を除去することなく
ライン及びベタ領域の最適現像のためにトナー雲を形成
して雲の一端を受像体に近接して配置させる。

【００２１】米国特許出願第０７／７２４、２４２号
は、ハイライトカラー画像形成等の画像形成で使用する
ためのスカベンジレス又は非相互作用的現像システムを
開示する。絶縁支持構造体により物理的に支持された２
セットの互いにかみあった電極を有する着色ドナーロー
ル構造が提供される。両電極セットにはＤＣバイアスが
かけられ、他方の電極セットにはＡＣバイアスがかけら
れる。ＡＣ及びＤＣバイアスは、例えば、隣接電極間に
縁部（fringe）ＤＣ電場を形成すること無くバックグラ
ウンド現像を排除するためである。

【００２２】米国特許出願第０７／８５１、４１１号
は、光導電性部材に記録された静電潜像へドナーロール
がトナーを前進させる装置に関する。ドナーロールの溝
には複数の電気伝導体が配置される。電気伝導体は互い
に離間されており、現像ゾーンにトナー雲を形成するよ
うドナーロールからトナーを分離させるために現像ゾー
ンにおいて電気的にバイアスされるようになっている。
現像ゾーンでは、トナーはトナー雲から潜像へ引きつけ
られる。このようにして、潜像がトナーで現像される。

【００２３】米国特許第３、９９６、８９２号は、画像
形成表面の幅方向にほぼ均一な強度を有し、画像形成表
面の長手方向に予め選択された不均一強度を有する実質
的に固定的な局部発生静電場がかけられる現像ゾーンを
通って画像形成表面が移動するときに、静電プロセッサ
の画像形成表面により搬送される静電潜像を現像するた
めに空間プログラマブル電極型アプリケータ（塗布）ロ
ールを含む磁気ブラシ現像システムに関連する。

【００２４】

【発明が解決しようとする課題】スカベンジレスゼログ
ラフィック現像の立証された方法は、ドナー（供与体）
ロール上のトナー層と接触するＡＣバイアスワイヤを利
用する。しかしながら、ワイヤは、一貫した再生可能な
方法で取付けるのが困難であり、かたまりや破片から汚
染され易いという点で問題となる。このような汚染は、
結果的に、出力コピーに帯や縞をもたらす。更に、ある
トナー材料については、着色ロールと自己離間的に接触
する引張ＡＣバイアスワイヤは振動する傾向があり、不
均一なベタ領域現像を引き起こす。他のトナー材料は、
雪かき動作によりドナーロール端部で除去されるトナー
を増大させる。これらの問題は、ドナーロール及びワイ
ヤ間の相対移動により形成される。

【００２５】

【課題を解決するための手段】上記の問題を解決するた
めに、本発明の第１の態様は受像表面に現像剤で画像を
形成するための装置であって、単一成分未帯電トナー供
給源と、前記供給源から前記受像表面に隣接する現像ゾ
ーンへ現像剤を移送するために、その表面に緊密に隣接
する複数の互いに絶縁されて離間された電極を有する移
動ドナー部材と、ローディングゾーンにおいて前記複数
の電極に選択的に電圧を印加する手段を備え、トナー粒
子を前記ドナー部材にローディングするローディング手
段と、前記トナーを前記ドナー部材上にローディングし
た後に前記トナーを帯電する手段と、前記現像ゾーンに
おいて、移送されたトナーをマーキング粒子雲に形成す
るために前記複数の電極と選択的に関連して動作する粒
子雲形成手段と、前記受像表面上の画像を乱すことな
く、前記受像表面に対する前記マーキング粒子雲の間隔
を制御するための手段と、前記ドナー部材から逆符号の
トナーを除去するための電気的なバイアスを印加する逆
符号トナー除去手段と、を備え、前記ローディング手
段、前記粒子雲形成手段及び前記逆符号トナー除去手段
が、前記複数の電極のうち各手段に一時的に近接する電
極にのみ選択的に作用する。

【００２６】また、本発明の第２の態様は受像表面に現
像剤で画像を形成するための方法であって、単一成分未
帯電トナー供給源を提供するステップと、表面に緊密に
隣接する複数の互いに絶縁されて離間された電極を有す
るドナー部材に、ローディングゾーンにおいて前記複数
の電極に選択的に電圧を印加することによって、トナー
粒子をローディングするステップと、前記ドナー部材を
用い、前記供給源から前記受像表面に隣接する現像ゾー
ンへ現像剤を移送するステップと、前記トナーを前記ド
ナー部材にローディングした後に前記トナーを帯電する
ステップと、前記現像ゾーンにおいて、移送された現像
剤をマーキング粒子雲に形成するステップと、前記受像
表面上の画像を乱すことなく、前記受像表面に対する前
記マーキング粒子雲の間隔を制御するステップと、前記
ドナー部材から逆符号のトナーを除去するステップと、
を含み、前記トナーをローディングするステップ、前記
粒子雲形成ステップ及び前記逆符号トナー除去ステップ
において、前記複数の電極がその位置に応じて選択的に
使用される。

【００２７】

【作用】本発明によると、ドナーロールに組込まれた又
は埋め込まれた電極構造体により、静電潜像の現像を行
うための縁部静電場が提供される。

【００２８】表面付近でドナーロールに埋め込まれた電
極へ印加された１つのＡＣ電圧が電極とドナーロールの
コアとの間に縁部ＡＣ静電場を確立する多重ＡＣ電圧現
像システムが提供される。この縁部ＡＣ静電場は、ドナ
ーロールからトナーを分離させ、着色ドナーと受像体と
の間の間隙にトナー雲をもたらす。もう１つのＡＣ電圧
は、電極付ドナーロールと受像体との間の間隙を横切る
縁部ＡＣ静電場を提供し、受像体へのトナー雲の近接度
を制御する。更にもう１つのＡＣ電源は、磁気ブラシ等
の２成分現像剤部材からドナーロール表面上へトナー粒
子のローディングを行うために提供される。単一成分現
像剤（ＳＣＤ）を利用する本発明の実施例では、更にも
う１つのＡＣ電圧を使用して、ドナーロール上に付着さ
れたトナー粒子を帯電させると共に計量する。

【００２９】ワイヤ電極構造体と着色ドナーロールとの
間の相対移動により起こる問題は除去される。更に、現
像ニップの電極構造体を排除することにより、現像ニッ
プ内でワイヤ電極に張力を掛けて配置するための構造が
必要なくなる。明らかなように、上記の他の問題もまた
除去される。

【００３０】

【実施例】図３に示されるように、本発明が利用される
ハイライトカラー印刷機は、光導電性表面１２及び電気
伝導性基板１４（図１）から成る光導電性ベルト１０形
状の電荷保持部材を備える。光導電性ベルト１０は、帯
電ステーションＡ、露光ステーションＢ、現像剤ステー
ションＣ、転写ステーションＤ及びクリーニングステー
ションＦを通過する移動のために取付けられる。ベルト
１０は矢印１６の方向に移動して、その移動通路のまわ
りに配設された種々の処理ステーションを通ってその連
続部分を順次前進させる。ベルト１０は、複数のローラ
１８、２０及び２２のまわりに搭載され、その前者は駆
動ローラとして使用され、後者は受光体ベルト１０に適
切な張力を付与するために使用される。モータ２３はロ
ーラ２０を回転させ、ベルト１０を矢印１６の方向に前
進させる。ローラ２０は、ベルト駆動等の適切な手段に
よりモータ２３へ結合される。

【００３１】図３を更に参照することによりわかるよう
に、まずベルト１０の連続部分は帯電ステーションＡを
通過する。帯電ステーションＡにおいて、参照番号２４
で概略的に示されるスコロトロン、コロトロン又はデコ
ロトロン等のコロナ放電装置は、ベルト１０を選択的に
高く均一な正又は負の電位Ｖ₀へ帯電させる。当該技術
で周知の適切な制御を使用して、コロナ放電装置２４を
制御することができる。

【００３２】次に、受光体表面の均一帯電部分は露光ス
テーションＢを前進される。露光ステーションＢでは、
均一に帯電された受光体又は電荷保持表面１０は、電荷
保持表面を走査装置からの出力に従って放電させるレー
ザベースの入力及び／又は出力走査装置２６へ露出され
る。好ましくは、走査装置は３レベルレーザラスタ出力
スキャナ（ＲＯＳ）である。あるいは、ＲＯＳの代わり
に、従来のゼログラフィック露光装置を使用することも
できる。電子サブシステム（ＥＳＳ）２８は、ＲＯＳ、
及び機械の他のサブアセンブリの制御を提供する。

【００３３】始めに電圧Ｖ₀へ帯電された受光体は、約
−９００ボルトに等しいレベルＶ_dd _pへ暗減衰される。
露光ステーションＢで露光されると、受光体は、画像の
ハイライト（即ち、黒以外の色）カラー部分においてゼ
ロ付近又はアース電位である約−１００ボルトに等しい
Ｖ_cへ放電される。また、受光体は、バックグラウンド
（白色）画像領域において画像に関して約−５００ボル
トに等しいＶ_wへ放電される。

【００３４】現像剤ステーションＣでは、参照番号３０
で概略的に示される現像システムは、現像剤物質を静電
潜像と接触するように前進させる。現像システム３０
は、第１及び第２の現像剤装置３２及び３４を含む。現
像剤装置３２は、一対の磁気ブラシローラ３６及び３８
を含むハウジングを備える。ローラは現像剤物質４０を
電圧レベルＶ₀にある電荷保持表面上の潜像と接触する
ように前進させる。現像剤物質４０は、一例としてカラ
ートナー及び磁性キャリヤビーズを含む。現像剤ハウジ
ングの適切な電気バイアスは、現像剤装置３２へ電気的
に接続された電源４１によって達成される。約−４００
ボルトのＤＣバイアスは、電源４１によってローラ３６
及び３７へかけられる。上記のバイアス電圧が印加さ
れ、カラートナーが適切に帯電されて、着色トナーによ
る放電領域現像（ＤＡＤ）が行われる。

【００３５】好ましくは、現像剤ユニット３４は、複数
の電極又は電気伝導体４２が埋め込まれたドナーローラ
４０を含む非相互作用的又はスカベンジレス現像剤構造
を有する。電気伝導体は実質的に等間隔に離間され、ド
ナーロール４０の円周面に緊密に隣接して配置される。
電気伝導体４２は、ドナーロール４０からトナーを分離
するために現像ゾーンにおいて電気的にバイアスされ
る。このようにして、トナー粉体雲は、ドナーロール４
０と光導電性ベルト１０との間の間隙に形成される。光
導電性ベルト１０に記録された潜像はトナー粉体雲から
トナー粒子を引きつけ、トナー粉体画像を形成する。ド
ナーローラ４０は、現像剤ハウジング４４のチャンバ４
３内に、少なくとも部分的に取付けられる。現像剤ハウ
ジング４４のチャンバは、現像剤物質の供給を貯蔵す
る。現像剤物質は、少なくとも摩擦帯電的に付着するト
ナー粒子を有するキャリヤ粒子の２成分現像剤物質であ
る。ハウジング４４のチャンバ内部に配設された磁気ロ
ーラ４６は、現像剤物質をドナーローラへ搬送する。磁
気ローラは、トナー粒子がローディングゾーンで磁気ロ
ーラからドナーローラへ引きつけられるように、ドナー
ローラに関して電気的にバイアスされる。現像剤ユニッ
ト３４は、図１を参照して以下により詳細に議論され
る。

【００３６】図３を続けて参照すると、静電潜像が現像
された後、ベルト１０はトナー粉体画像を転写ステーシ
ョンＤへ前進させる。コピーシート５７は、シート供給
装置（図示せず）により転写ステーションＤへ前進され
る。好ましくは、シート供給装置は、シートスタックの
一番上のシートと接触するフィードロールを含む。フィ
ードロールは回転して、一番上のシートをスタックから
シュート５８内へ前進させる。シュート５８は前進する
支持材料シートをタイミングが取られたシーケンスでベ
ルト１０の光導電性表面と接触するように方向付け、光
導電性表面に現像されたトナー粉体画像は、転写ステー
ションＤで前進するシートと接触する。転写ステーショ
ンＤは、シート５７の裏面にイオンを噴射するコロナ発
生装置６０を含む。これにより、トナー粉体画像は光導
電性表面１０からシート５７へ引きつけられる。転写
後、シート５７は、シート５７を定着ステーションＥへ
前進させるコンベヤ（図示せず）上へ、矢印６２の方向
に移動し続ける。

【００３７】定着ステーションＥは、参照番号６４で概
略的に示され、転写された粉体画像をシート５７へ永久
的に固定させる定着装置アセンブリを含む。定着装置ア
センブリ６４は、加熱された定着ローラ６６とバックア
ップローラ６８とを含む。シート５７は定着ローラ６６
とバックアップローラ６８との間を通過し、トナー粉体
画像は定着ローラ６６と接触する。このようにして、ト
ナー粉体画像はシート５７へ永久形に固定される。定着
後、シート５７は、シュート（図示せず）を通ってキャ
ッチトレイ（図示せず）へ前進し、次にオペレータによ
り印刷機から取り出される。

【００３８】コピーシートがベルト１０の光導電性表面
から分離された後、ベルト１０の光導電性表面に付着す
る残余トナー粒子は、クリーニングステーションＦで除
去される。クリーニングステーションＦは、光導電性表
面１２と接触して回転可能に取付けられた繊維状ブラシ
（図示せず）を含む。粒子は、光導電性表面１２と接触
するブラシの回転により、光導電性表面１２からクリー
ニングされる。クリーニングに続いて、放電ランプ（図
示せず）は光導電性表面１２を光で照らし、次の連続画
像形成サイクルで帯電させる前に光導電性表面１２上に
残っている残留静電荷を消散させる。

【００３９】上記の説明は、本出願の目的上、本発明の
現像剤ユニットを組み込む電子写真式印刷機の一般的動
作を説明するのに十分であると信ずる。

【００４０】図１を参照すると、現像剤ユニット３４が
より詳細に示されている。図示されるように、現像剤ユ
ニット３４は、現像剤物質の供給を貯蔵するためのチャ
ンバ４３を画定するハウジング４４を含む。ドナーロー
ル４０はその縁部円周面のまわりに配置された電気伝導
体４２を有する。電気伝導体は互いに実質的に等間隔に
隔てられ、電気伝導性のドナーロール４０の本体１１５
から絶縁されるとともに、互いに絶縁されている。ドナ
ーロール４０は矢印４７の方向に回転する。また、磁気
ローラ４６は現像剤ハウジング４４のチャンバ４３内に
取付けられる。磁気ローラ４６は矢印４９の方向に回転
するよう示されている。

【００４１】交流電源１００及び定圧電源１０２は、ド
ナーロール４０及び磁気ローラ４６間のトナーローディ
ング及び再ローディングゾーン１０３において、磁気ブ
ラシロール４６を電気的にバイアスする。この電気バイ
アス構成は、ドナーロール４０上のトナーの効率的なト
ナーローディング及び再ローディングを提供する。これ
らの電圧に関連する強い縁部電場（fringe electric fi
elds）は、トナー再ロードゾーンに付加的静電力を提供
する。磁気ローラ４６は、ＡＣ電源１０４及びＤＣ電源
１０６によって電気的にバイアスされる。ドナーロール
４０と磁気ローラ４６との間の相対電圧は、磁気ローラ
４６に付着するキャリヤ粒子からドナーロール４０上の
トナーの効率的ローディングを提供するように選択され
る。

【００４２】現像ゾーン１０７において、ＤＣ電源１０
８及びＡＣ電源１１０は、ドナーロール本体から、また
互いに絶縁された電気伝導体４２を電気的にバイアスす
る。ドナーロール４０が矢印４７の方向に回転するにつ
れて、連続電極４２は現像ゾーン１０７内へ前進する。
図１に示されるように、ブラシ１１７形状のワイピング
整流子は現像ゾーン１０７の電極４２と同時に接触し、
電源１０８及び１１０へ電気的に接続される。このよう
にして、絶縁された電気伝導体とドナーロールとの間
に、ドナーロールからトナーを分離させてトナー粉体雲
をもたらすためにＡＣ電圧が印加される。一般には、Ｄ
Ｃ電圧１０８はトナー電荷に依存する最適バイアスに設
定することができるが、通常はこの電圧はゼロに設定さ
れる。

【００４３】電極付ドナーロールアセンブリは、電極４
２が支持される金属コア又は支持体１１５を有する。コ
ア１１５は電源１１４、１１６及び１１８によりバイア
スされる。ＤＣ電源１１６は、トナー粒子のバックグラ
ウンド付着を抑制するために、電極付ドナーロールアセ
ンブリと光導電性ベルト１０との間のＤＣ電場を制御す
る。コア１１５へ印加されるＡＣ電源１１４は、電極付
ドナーロールと受像体又は光導電性ベルト１０との間の
ＡＣ静電場を確立する働きをする。特定のトナー並びに
ドナー及び受像体間の間隙に対して、振幅及び周波数
は、細線及びドットから成る静電画像の現像を可能にす
るためトナー雲を受像体に近接して配置させるように選
択されることができる。更に、これらの条件の下、単一
パス（single-pass ）カラーシステム概念のためのスカ
ベンジレス又は非相互作用的現像を得ることができる。

【００４４】また、ＡＣ電源１１８は、ドナーロールコ
アと導電体４２との間、及びドナーロールと光導電性ベ
ルト１０との間にＡＣ静電場をかけるために、ＡＣ電圧
をドナーロール４０のコアへ印加する。ＡＣ電圧１１８
及び１１０の何方かはゼロでもよいが、トナー雲が現像
ゾーンに形成されるように、一方の電圧はゼロであって
はならない。特定のトナー並びに現像ゾーンのドナーロ
ール及び光導電性ベルト間の間隙に対して、ＡＣ電源１
１０、１１４及び１１８によりドナーロール４０に印加
されているＡＣ電圧の振幅及び周波数は、トナー粉体雲
をベルト１０の光導電性表面に近接させて配置するよう
に選択されることができる。これにより、細線及びドッ
トから成る静電潜像の現像が可能になる。

【００４５】ワイピングブラシ１０５は、ローディング
ゾーン１０３でドナーロール４０と係合する。これによ
り、磁気ローラ４６表面のキャリヤ粒子からトナー粒子
を引きつけるように、ローディングゾーン１０３で磁気
ローラ４６に印加される電気バイアスに関してドナーロ
ールが適切に電気バイアスされることが保証される。

【００４６】磁気ローラ４６は、実質的に一定の電荷を
有する一定量のトナーをドナーロール４０上へ前進させ
る。これにより、ドナーローラ４０は実質的に一定の電
荷を有する一定量のトナーを現像ゾーンに提供すること
が保証される。計量ブレード８８は磁気ローラ４６に緊
密に隣接して配置され、磁気ローラ４６上の現像剤材料
を所望のレベルに保持する。磁気ローラ４６は、好まし
くはアルミニウムから製造され、粗い外周面を有する非
磁性管状部材１２４を含む。長尺状磁石は、管状部材か
ら離間されてその内部に配置される。磁石は固定的に取
付けられる。管状部材は矢印４９の方向に回転し、そこ
に付着する現像剤物質をローディングゾーン１０３内へ
前進させる。ローディングゾーン１０３において、トナ
ー粒子は、磁気ローラ上のキャリヤ粒子からドナーロー
ラへ引きつけられる。オーガ（auger ）１２８及び１３
０はチャンバ４１内に回転可能に取付けられ、現像剤物
質を混合し移送する。オーガは、シャフトから外側に螺
旋状に延出するブレードを有する。ブレードは、シャフ
トの長手軸と実質的に平行な方向に現像剤物質を前進さ
せるように設計される。

【００４７】連続静電潜像が現像されるにつれて、現像
剤物質の中のトナー粒子は使い尽くされる。トナーディ
スペンサ（図示せず）はトナー粒子の供給を貯蔵する。
トナーディスペンサはハウジング４４のチャンバ４３と
連通する。現像剤物質のトナー粒子濃度が減少すると、
トナーディスペンサからチャンバ内の現像剤物質へ新し
いトナー粒子が供給される。オーガ及びハウジングのチ
ャンバは、新しいトナー粒子を残存する現像剤物質と混
合するので、得られた現像剤物質は実質的に均一であ
り、トナー粒子濃度は最適化されている。このようにし
て、実質的に一定量のトナー粒子が現像剤ハウジングの
チャンバ内にあり、トナー粒子は一定の電荷を有する。
現像剤ハウジングのチャンバ内の現像剤物質は磁性を有
し、電気伝導性である。一例として、キャリヤ粒子は、
非連続樹脂材料層で被覆された磁鉄鉱薄層を有する強磁
性コアを含む。トナー粒子は、クロモゲンブラック等の
着色材料と混合されたビニルポリマ等の樹脂材料から製
造される。現像剤物質は、約９５重量％乃至約９９重量
％のキャリヤと、約５重量％乃至約１重量％のトナー
と、を含む。しかしながら、当業者には認識されるよう
に、他の任意の適切な現像剤物質も使用することができ
る。

【００４８】図２に示される本発明の修正形態は、単一
成分現像剤（ＳＣＤ）システム１３０を利用する。同一
の参照番号は、図２の実施例の部材のうち図１と同一の
ものを識別するために使用される。

【００４９】ドナーロールシステムでは、所望のトナー
電荷と同じ極性のバイアス１０２がドナーロールに関し
てトナー移動装置１３２へかけられ、所望極性のトナー
がドナーにロードされるのを助ける。反対極性のトナー
はトナー移動装置に付着され、通常はブレードで除去さ
れる。電極付ドナー４０を用いて、再ロードゾーンにお
いて１０４／１０６バイアスをトナー移動装置へかけ
る、及び１００／１０２バイアスを整流子ブラシ１３４
へかける幾つかの組み合わせを使用して、ドナー上のト
ナーのローディング及び再ローディングを助けることが
できる。１つの組み合わせは、電圧１００のみを印加し
て、１０２、１０４及び１０６はゼロに設定する。ＡＣ
縁部電場は、正及び負に帯電されたトナーを同時にロー
ドする。サンプ内の両方の極性のトナー電荷を除去する
と、トナーローディング及び流動特性が改良される。

【００５０】両方の極性のトナー電荷がドナーに付着さ
れるので、トナーは、ドナー４０及び計量／帯電装置１
３８でこすられる際、所望の量へ摩擦帯電されなければ
ならない。バイアス１４０は逆符号のトナーを静電的に
除去するのを助ける。トナーがブレードエッジで集まる
と空気破壊が起こるので、回転する計量／帯電ロッド１
４２と接触するスクレーパブレードによる逆符号トナー
の除去は、平均電荷がゼロのトナーをつくる。整流子ブ
ラシ１４６へ動作的に接続されるバイアスＤＣ１４４
は、多くの場合ゼロに設定される。図２は回転する計量
／帯電部材を示しているが、ワイパ又は突出ドクターブ
レードモードのいずれかの計量／帯電ブレードを使用し
てトナー計量／帯電機能を提供することもできることが
理解される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に従う現像装置の略正面図である。

【図２】本発明に従う現像装置のもう１つの実施例の略
正面図である。

【図３】本発明の発明的特徴を組み込んだ印刷装置の略
図である。

【符号の説明】

１０光導電性ベルト１２光導電性表面１４電気伝導性基板１８、２０、２２ローラ２３モータ２４コロナ放電装置３０現像システム３４現像剤ユニット４０ドナーロール４１電源４２電極又は電気伝導体４３チャンバ４４現像剤ハウジング４６磁気ローラ５７コピーシート６０コロナ発生装置６４定着装置アセンブリ１０３トナーローディングゾーン１０７現像ゾーン１３０単一成分現像剤（ＳＣＤ）システム１３２トナー移動装置１３４整流子ブラシ１３８計量／帯電装置１４２計量／帯電ロッド１４６整流子ブラシ１４６

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03G 15/08

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】受像表面に現像剤で画像を形成するため
の装置であって、単一成分未帯電トナー供給源と、前記供給源から前記受像表面に隣接する現像ゾーンへ現
像剤を移送するために、その表面に緊密に隣接する複数
の互いに絶縁されて離間された電極を有する移動ドナー
部材と、ローディングゾーンにおいて前記複数の電極に選択的に
電圧を印加する手段を備え、トナー粒子を前記ドナー部
材にローディングするローディング手段と、前記トナーを前記ドナー部材上にローディングした後に
前記トナーを帯電する手段と、前記現像ゾーンにおいて、移送されたトナーをマーキン
グ粒子雲に形成するために前記複数の電極と選択的に関
連して動作する粒子雲形成手段と、前記受像表面上の画像を乱すことなく、前記受像表面に
対する前記マーキング粒子雲の間隔を制御するための手
段と、前記ドナー部材から逆符号のトナーを除去するための電
気的なバイアスを印加する逆符号トナー除去手段と、を備え、前記ローディング手段、前記粒子雲形成手段及び前記逆
符号トナー除去手段が、前記複数の電極のうち各手段に
一時的に近接する電極にのみ選択的に作用する。
【請求項２】前記粒子雲形成手段が、ＡＣ／ＤＣ電源
と、前記複数の電極のうち前記現像ゾーン内の電極に前
記電圧を印加する手段と、を備えた、請求項１に記載の
画像形成装置。
【請求項３】前記マーキング粒子雲の間隔を制御する
手段が、前記ドナー部材と前記受像表面との間に印加さ
れたＡＣバイアス電圧を含む、請求項２に記載の画像形
成装置。
【請求項４】前記粒子雲形成手段が電気バイアス手段
を備える、請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項５】受像表面に現像剤で画像を形成するため
の方法であって、単一成分未帯電トナー供給源を提供す
るステップと、表面に緊密に隣接する複数の互いに絶縁されて離間され
た電極を有するドナー部材に、ローディングゾーンにお
いて前記複数の電極に選択的に電圧を印加することによ
って、トナー粒子をローディングするステップと、前記ドナー部材を用い、前記供給源から前記受像表面に
隣接する現像ゾーンへ現像剤を移送するステップと、前記トナーを前記ドナー部材にローディングした後に前
記トナーを帯電するステップと、前記現像ゾーンにおいて、移送された現像剤をマーキン
グ粒子雲に形成するステップと、前記受像表面上の画像を乱すことなく、前記受像表面に
対する前記マーキング粒子雲の間隔を制御するステップ
と、前記ドナー部材から逆符号のトナーを除去するステップ
と、を含み、前記トナーをローディングするステップ、前記
粒子雲形成ステップ及び前記逆符号トナー除去ステップ
において、前記複数の電極がその位置に応じて選択的に
使用される。
【請求項６】前記粒子雲形成ステップが、ＡＣ／ＤＣ
電源と、前記電極のうち前記現像ゾーン内の電極に前記
電圧を印加する手段の使用を含む、請求項５に記載の画
像形成方法。
【請求項７】前記マーキング粒子雲の間隔を制御する
ステップが、前記ドナー部材と前記受像表面との間に印
加されたＡＣバイアス電圧の使用を含む、請求項６に記
載の画像形成方法。
【請求項８】前記逆符号トナー除去ステップが前記複
数の電極への選択的な電気的バイアスの印加によって行
われる、請求項５に記載の画像形成方法。