JPH0553444A - 電子写真式印刷システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 像を光導電性の表面上に現像するための装置
を提供する。 【構成】 負に帯電させたトナーを現像用ローラ３６の
表面に供給し、トナーは均一な層又は可変の層のいづれ
かをなして静電的に貼付く。貼付いた負に帯電させたト
ナーは、次いで光導電性の層４４の表面に移送される。
この装置は、トナーをドナーローラ３８から現像用ロー
ラ３６に静電的に移送するため、現像用ローラ３６と比
べて正の電荷に保持されたドナーローラ３８を有するの
がよい。変形例では、ドナーローラ３８に加わった現像
用ローラに比べて正の電荷を、現像用ローラ３６に負の
電荷を作用させることにより、又はドナーローラ３８に
負の電荷を作用させ、且つ更に大きな負の電荷を現像用
ローラ３６に作用させることによりつくるのが良い。負
の電荷をドナーローラ３８に作用させることによってト
ナーもまた、現像用ローラ３６に移送される前に負に帯
電される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電子写真式印刷システム
に関し、更に詳細には電子写真式印刷システム用の静電
的に作動するトナー移送システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】プリンターは、永久的な記録を人間が読
むことのできる形態で出力するための手段を提供する。
多くのプリンターはインパクト印刷技術(impact printi
ng technique) 又は非インパクト印刷技術(non-impact
printing technique) のいずれかを使用するものとして
特徴付けられる。インパクト印刷技術では、紙シートの
表面の近くに配置されたインクリボンを打つことによっ
て像が形成される。インパクト印刷技術は、付形文字印
刷(formed-character printing) とドットマトリックス
印刷のいずれかを使用するものにその範疇が分かれる。
付形文字印刷では、リボンを打って像をつくる部材は、
所望の文字の盛り上がった鏡像から成る。ドットマトリ
ックス印刷では、文字は、与えられたワイヤをリボンに
打ちつけることによってつくった非常に近接した一連の
ドットとして形成される。与えられたワイヤを選択的に
打ちつけることによって、ドットのマトリックスで表す
ことのできる任意の文字をつくることができる。

【０００３】非インパクト印刷技術は、グラフィック像
やハーフトーン像を印刷するのに更に適するばかりでな
く大きな印刷速度を与える傾向があるという点で大抵の
場合インパクト印刷技術よりも好ましい。更に、非イン
パクト印刷技術は比較的ノイズが少ない。非インパクト
印刷技術の一つの形態はインクジェット印刷として分類
される。この技術では、細いノズルを通してインクが多
くの場合圧力で圧送されて液滴を形成する。この液滴は
静電的に帯電され、紙シートの裏側に配置された反対の
電荷のプラテンに引付けられる。ＣＲＴに設けられてい
るのと同様の電気制御式偏向プレートを使用して、液滴
の軌跡を紙上の所望の点に当たるように制御することが
できる。使用されない液滴は、インクをリサイクルする
ため、紙からリザーバ内へ逸らされる。液滴が小さいた
め、及び正確な軌跡制御のため、インクジェット印刷の
品質は付形文字印刷で形成したのに近い。

【０００４】他の非インパクト印刷技術は、電子写真式
印刷と呼ばれる。この技術では、制御装置、例えばコン
ピュータシステムと関連したマイクロプロセッサ、が小
さなレーザー光源又は他の光源を非常に高速で断続す
る。この速度は一秒間に数百万回を優に越える。反射手
段、例えば多角形多面鏡が光帯(light stream)をその面
から反射し、この光帯を負に帯電させた印刷ドラムを横
切って走査する。反射光は負に帯電させた印刷ドラムの
表面の部分を放電させ、これによってドラム上に潜像を
つくる。印刷ドラムの回転時に微粒子の形態の負に帯電
させたトナーが供給される。このトナー粒子は放電領域
のみに貼付く。負に帯電させた紙がドラムと接触すると
トナー粒子が放電した像領域に引きつけられ、これによ
って所望の像を形成する。次いで、この像を熱及び圧力
の組み合わせによって紙上に融着させる。印刷を終えた
紙葉がつくられたとき、ドラムから電荷が払拭され、清
掃され、次のサイクルのため再帯電される。

【０００５】感光面、例えば潜像が形成された印刷ドラ
ムの表面にトナーを供給するのに種々の技術が使用され
てきた。カスケード型の現像装置では、キャリヤ材料及
びトナー粒子から成る現像剤を感光面の上方の位置から
感光面上にカスケード法で送出し、これによって、感光
面上に前に形成した潜像を目で見えるトナー粉の像に現
像する。カスケード型の現像装置を使用することは大抵
の場合、望ましいことではない。これは、速度が遅いた
めと、このような装置は像の品質が幾分落ちるためであ
る。このような品質の劣化は、ハーフトーンを再度つく
る場合及びべた塗りの領域が望ましい場合に著しい。

【０００６】多くの他の技術は印刷ドラムの感光面にト
ナーを供給するのに磁気吸引を使用する。例えば、タナ
カ等に付与された米国特許第3,985,436 号は、電子写真
式複写システムを開示し、この装置は、鉄粒子のような
磁化可能なキャリヤ材料及び検電トナー粒子(electrosc
opic toner particles) から成る現像剤を定置の棒磁石
がシリンダの表面上に吸引して磁気ブラシ繊維を形成す
る。ブラシ繊維は、シリンダの回転の際に、回転ドラム
の表面上に形成された潜像を軽く撫でて潜像を目で見え
るトナー粉の像にする。

【０００７】磁気現像装置を使用する電子写真式印刷技
術は、高品質の像を比較的高速の処理速度でつくるけれ
ども、このようなシステムには幾つかの欠点がある。特
に、トナー及びキャリヤの両方を含む現像剤を支持する
現像用ローラが印刷ドラムに及ぼすブラシ作用は、それ
自体を摩耗させる傾向並びに印刷ドラムを摩耗させる傾
向がある。この問題点に対し、多くの解決策が講じられ
てきた。例えば、タジマ等に付与された米国特許第4,53
8,896 号は、ホッパが一成分磁気トナーを磁気ローラに
供給する電子写真式複写システムを記載している。この
場合、磁気ローラがトナーを感光ドラムに移送する。

【０００８】他の解決策では、磁気現像剤の使用が完全
に回避されている。例えば、モチズキ等に付与された米
国特許第4,100,884 号は、感光部材上に静電的な像を現
像するための装置を開示し、この装置では一成分非磁気
トナーを現像用ローラに供給する。現像用ローラの表面
が、微粉に対して良好な接着性を持ち且つ良好な保持特
性を持つ弾性のゴムで形成されているため、トナーは現
像用ローラの表面にトナー層として容易に貼付けられ
る。付着したトナーが平らでない場合には、トナー層を
均一な厚さにするため、平準化部材が設けられる。モチ
ズキ等が開示した装置は、摩擦電気系列表による帯電部
材が更に含まれる。この帯電部材は保持されたトナーに
所定の極性の電荷を与える。静電吸引力が現像用ローラ
のトナー保持力よりも大きいと、帯電させたトナーは像
を支持する部材上に付着される。

【０００９】本発明の目的は、静電的に作動するトナー
移送システムを有する電子写真式印刷システムを提供す
ることである。

【００１０】本発明の別の目的は、静電的に作動するト
ナー移送システムを提供することであり、このシステム
では、電荷の相対的な相違を使用して、トナー移送シス
テムを通したトナーの移送を促進させる。

【００１１】本発明の更に別の目的は、トナーを配向す
るのに静電吸引を使用し、かくして磁気ブラシ状形態を
静電的に再現した電子写真式印刷システムを提供するこ
とである。

【００１２】一実施例では、本発明は感光面上に像を現
像するための装置であり、光導電性の表面に隣接して第
１ローラが配置されている。

【００１３】負に帯電させたトナーを第１ローラの表面
に供給し、ここでトナーを第１ローラの表面に静電的に
貼付ける。次いで、負に帯電させたトナーを第１ローラ
から光導電性の表面に移送する。本発明の実施例の一つ
の特徴では、負に帯電させたトナーを第２ローラで第１
ローラの表面に供給する。第２ローラは、第１ローラを
構成する材料よりも摩擦電気系列表で下位に位置する弾
性で多孔質の材料で構成されている。トナーを第１ロー
ラに供給するため、トナーを第２ローラの表面上に付着
させ、この表面に一時的に保持する。トナーの帯電性を
高めるため、第２ローラは、好ましくはトナーがその負
電荷を保持するように僅かにバイアス電圧が加えられて
いる。ブレードが第２ローラを圧縮して第２ローラに一
時的に保持された負に帯電させたトナーを取り出す。こ
の取り出しの際、負に帯電させたトナーは第１ローラに
静電的に吸引される。本発明のこの実施例の別の特徴で
は、均一の、又は可変のトナー層が第１ローラの表面に
静電的に吸引される。

【００１４】別の実施例では、本発明は光導電性の表面
上に像を現像するための装置であり、この装置は、トナ
ーリザーバ、弾性で多孔質の材料で構成されたドナーロ
ーラ、及び半導体で構成された現像用ローラを含む。ト
ナーリザーバ内に収容されたトナーはドナーローラの表
面上に付着され、この表面に一時的に保持される。トナ
ーは、次いで、現像用ローラに移送され、ここで現像用
ローラの表面に静電的に貼付く。最後に、トナーは現像
用ローラの表面から光導電性の表面に移送される。本発
明のこの実施例の一つの特徴では、この装置は現像用ロ
ーラをドナーローラに対して負にバイアスするための手
段を更に有する。この負にバイアスするための手段は、
負の電荷を現像用ローラに作用させる直流電源又は交流
電源のような単一のバイアス手段から成る。変形例で
は、負にバイアスするための手段は第１の負の電圧をド
ナーローラに作用させるための直流電源のような第１バ
イアス手段と、第１の負の電圧よりも大きな第２の負の
電圧を現像用ローラに作用させるための直流電源又は交
流電源のいずれかのような第２バイアス手段から成るの
がよい。本発明のこの実施例の一つの特徴では、ドナー
ローラに作用する負の電荷は約−５０ボルト乃至約−５
００ボルトの範囲の直流であり、現像用ローラに加えら
れる負の電荷は約−１０００ボルトの直流である。本発
明のこの実施例の別の特定の特徴では、第２ローラに加
えられる負の電荷は最大周波数２．５KHz の約２０００
ボルトの交流である。

【００１５】本発明の更に別の実施例では、本発明は像
を光導電性の表面上に像を現像するための装置であり、
この装置は、表面上にブラシ状をなして付着したトナー
を僅かに間隔を隔てられた光導電性の表面に静電的に移
送するように配置された第１ローラと、トナーを磁気ブ
ラシ状形態を為して光導電性の表面に静電的に吸引する
ための手段とを有する。本発明のこの実施例の一つの特
徴では、静電的に吸引するための手段は交流電圧及び周
波数を第１ローラに加える。本発明のこの実施例の別の
特定の特徴では、静電的には第１ローラと比べて正に帯
電されるように負に帯電させた第２ローラが設けられ
る。第２ローラに供給されるトナー粒子に負の電荷が誘
導され、次いで、負に帯電させたトナー粒子がローラに
静電的に移送される。

【００１６】添付図面を参照することによって、本発明
を更によく理解することができ、本発明の多くの目的、
特徴、及び利点が当業者に明らかになる。

【００１７】

【実施例】次に図１を参照すると、データ処理手段及び
データ貯蔵手段の両方を備え、複数の周辺装置に電気的
に接続されたコンピュータ１２を含むコンピュータシス
テムが図示してある。周辺装置には、代表的には、デー
タ及びオペレータからの命令を入力するためのキーボー
ド１４と、上方を表示するためのモニター１６が含まれ
る。コンピュータ１２には、データを人間が読める形態
で永久的に記録するための本発明の教示に従って作られ
た電子写真式プリンター１８も接続されている。電子写
真式プリンター１８は、電子写真式プリンター１８及び
コンピュータ１２の夫々に設けられたポート（図示せ
ず）に取り付けられたケーブル２０でコンピュータ１２
に電気的に接続されている。

【００１８】印刷作業中、紙のブランクシートを紙トレ
ー等の給紙手段２２から供給手段（図示せず）で電子写
真式プリンター１８の内部に引き込む。紙のシートは、
電子写真式プリンター１８内の案内手段（図示せず）に
沿って移動し、以下に更に詳細に説明してあるように、
写真式プリンター１８内で像が紙シート上に形成され
る。次いで、インプリントされたシートは出力トレー２
４に出され、ここで取り出される。出し入れパネル２６
は、電子写真式プリンター１８の主本体内へ近づくこと
ができるようにする。図１で明瞭にわかるように、電子
写真式プリンターの主本体は、案内手段に沿って移動す
る紙シート上に上述の像を形成するのに使用される電子
写真式プリンターカートリッジ３０を受け入れるための
開口２８を有する。電子写真式プリンターカートリッジ
３０は、修理、交換、又はトナーの補充を行うため、電
子写真式プリンター１８から容易に外すことができ、作
業後、容易に再設置できる。図１に示すように、電子写
真式プリンターカートリッジ３０は、電子写真式プリン
ター１８の一方の側から設置される。しかしながら、電
子写真式プリンター１８を、プリンターの上側に沿って
設けられた出し入れパネルを通して電子写真式プリンタ
ーカートリッジ３０を設置できるように形成してもよい
ということも同様に考えられる。更に、電子写真式プリ
ンターカートリッジ３０を、コンピュータシステムから
データを永久的な形態で出力するのに使用するプリンタ
ーの一部として開示したが、本発明の概念は、永久的な
形態を既にもっている像の複製を作る電子写真式コピア
に容易に使用することができるということが十分に考え
られている。

【００１９】次に図２を参照すると、電子写真式プリン
ター１８内に挿入した電子写真式プリンターカートリッ
ジ３０の概略断面図が図示してある。概略に図示したあ
るように、電子写真式プリンターカートリッジ３０は、
好ましくは硬質プラスチック材料でできたハウジング３
２を有し、このハウジング内には、電子写真式プラスチ
ックカートリッジの構成要素が収容されている。感光ド
ラム３４がカートリッジハウジング３２の内部にハウジ
ングの左端に隣接して配置されている。感光ドラム３４
の右には回転自在の現像用ローラ３６、回転自在のドナ
ーローラ３８、供給ローラ４０、及びトナーリザーバ４
２が並んでおり、これらは全てカートリッジハウジング
３２内に設けられている。トナーリザーバ４２は、カー
トリッジハウジング３２と一体に形成されているか、或
いは、一実施例では、カートリッジハウジング３２に取
り外し自在に固定されている。更に、本発明の変形例で
は、トナーリザーバ４２は、内部に収容したトナーの消
耗の後、廃棄する必要のある密閉された室として形成し
てもよいし、追加のトナーで再充填できる出し入れの可
能な室として形成してもよい。例えば、図２に示すトナ
ーリザーバ４２は、トナーリザーバを再充填できるよう
にする取り外し自在の蓋４３を有する。変形態様では、
蓋４３はトナーリザーバ４２に固定されているが、取り
外し自在のキャップ又はトナーリザーバ４２の内部に近
づけるようにするための他の手段が更に設けられてい
る。感光ドラム３４は、導電性のドラムベース４６上に
設けられた光導電性の層４４を有する。好ましくは、光
導電性の層４４は光導電性有機材料でなければならな
い。導電性ドラムベース４６は、感光ドラム３４が
“ａ”の方向に回転自在であるように回転自在のシャフ
ト４８上に取り付けられている。感光ドラム３４を回転
させるため、制御装置５０が駆動手段（図示せず）でシ
ャフト４８を回転させる。電子写真式プリンターカート
リッジ３０の作動中、光導電性ドラム３４は、光導電性
の層４４の表面がコロナ放電子５２を通過するように
“ａ”の方向に回転駆動され、光導電性の層４４の表面
は、コロナ放電子５２のところで感光ドラム３４の光導
電性の層４４の帯電特性に適した所定の極性で均等に帯
電される。例えば、本発明では、コロナ放電子は、感光
ドラム３４の表面を約−７００ボルト乃至−８００ボル
トの範囲の電圧に帯電させなければならないということ
を考えている。

【００２０】感光ドラム３４が回転を続けると、光手段
５４の発する光が光導電性の層４４に当たる。本明細書
中に開示した実施例では、光手段５４は制御装置５０に
より制御されるレーザー光源を含む。制御装置５０は、
形成すべき特定の像に応じて、レーザー光源を所望の像
に関連したパターンで素早く断続する。結果としての光
線は、光手段５４の一部として含まれる一連の反射鏡に
よって反射され、ハウジング３２に形成された露光スロ
ット５６を通して差し向けられ、光線が光導電性の層４
４に当たる。光導電性の層４４は光線が当たると放電
し、即ち同じ極性のかなり低い電位まで電圧が下がる。
代表的には、光線は感光ドラム３４の表面で電位を約−
５０ボルト乃至−１００ボルトの範囲の電圧にまで下げ
る。指示した領域を放電することによって光導電性の層
４４上に像領域を形成する。光手段５４によって放電さ
れていない領域は光導電性の層４４上に背景領域を形成
する。かくして、光導電性の層４４は紙上の白い領域に
対応する。

【００２１】次に、回転感光ドラム３４は、感光ドラム
３４の回転方向と逆方向の“ｂ”方向に回転する現像用
ローラ３６と接触する。以下に更に詳細に説明してある
ように、現像用ローラ３６の側面に静電的に貼付いた負
に帯電させたトナー粒子の層が光導電性の層４４の放電
された像領域に静電的に引付けられる。光導電性の層４
４上の放電された像領域は、トナー粒子を現像用ローラ
３６の表面よりも強く静電的に引き付けるため、トナー
粒子は、放電された像領域へ転写される。次いで、感光
ドラム３４を転写コロトロン５８の上方の位置へ回転さ
せる。転写コロトロン５８は、感光ドラム３４の近傍を
通って左方へ移動する紙ストック６０の裏側に陽イオン
を放射することによって、トナー粒子を紙ストック６０
へ転写して紙ストック６０上に黒い像領域をつくるのに
十分な静電吸引力を提供する。移動する紙ストックは、
次いで、転写されたトナーを紙ストック上に熱で融着す
る従来の熱融着装置（図示せず）上を通過し、電子写真
式プリンター１８から出る。

【００２２】カートリッジのハウジング３２の一部とし
て含まれるトナー収集ハウジング６１内には掻き取りブ
レード６２が取付けられている。掻き取りブレード６２
は、感光ドラム４２が回転し続けているとき、紙ストッ
ク上に付着しなかった余分のトナー粒子を掻き取る。掻
き取りブレードが掻き取ったトナー粒子は、掻き取りブ
レード６２から回転しているオーガー６３上に落下し、
このオーガー６３はトナーをカートリッジ３２の前端又
は後端へ移送し、ここでトナーを小さな収集壜（図示せ
ず）内に入れる。最後に、感光ドラム３４は、光導電性
の層４４をコロナ放電子５２で負の電荷で再帯電させる
前に光導電性の層４４上の残留負電荷を除去する消去Ｌ
ＥＤのアレイ６４を通って回転する。

【００２３】感光ドラム３４の作動を説明したが、次に
トナーリザーバ４２から感光ドラム３４へのトナー粒子
の移送を詳細に説明する。本明細書中に開示した本発明
の実施例では、トナーリザーバ４２は、第１及び第２の
ウェル６６及び６８を有し、これらのウェルの各々が図
２に示すようにトナー粒子で満たされた複ウェルリザー
バであるのがよく、又はその代わりに単ウェルリザーバ
であってもよい。各ウェル６６、６８は軸線方向に延び
るリフタ７０を有し、このリフタはシャフト７２に取付
けられている。軸線方向に延びるリフタ７０の各々の端
には可撓性ブレード手段７４が取付けられている。シャ
フト７２を駆動手段（図示せず）で回転させるとリフタ
７０が回転し、これによって、トナーリザーバ４２の各
ウェル６６、６８に収容されたトナー粒子中で可撓性ブ
レード手段７４を回転させる。従って、トナーの粒子
は、リフタ７０の回転時に可撓性ブレード手段７４によ
ってトナーリザーバ４２から開口７６を通して押し出さ
れる。

【００２４】次に、トナーリザーバ４２を出るトナー粒
子の行路を図３を参照して詳細に説明する。開口７６の
近傍には供給ローラ４０が配置されている。この供給ロ
ーラ４０は、駆動手段（図示せず）で駆動されるシャフ
ト８０上に取付けられている。シャフト８０が供給ロー
ラ４０を“ｂ”方向に回転させると、供給ローラ４０の
表面に沿って形成された半径方向に延びる溝４０ａがト
ナー粒子で満たされる。本明細書中に開示した実施例で
は供給ローラ４０にはほぼＶ字形の第１及び第２の溝が
形成してある。しかしながら、供給ローラ４０によるト
ナーのドナーローラ３８への供給速度を大きくするた
め、供給ローラ４０に追加の溝を形成してもよい。本発
明の一つの特徴によれば、供給ローラ４０は、ドナーロ
ーラ３８の材料よりも摩擦電気系列表で上位の材料でつ
くるのがよい。そのようにすることによって、供給ロー
ラ４０がドナーローラ３８に電子を付与し、これによっ
てドナーローラ３８を負に帯電させる。例えば、供給ロ
ーラ４０はポリアミド材料からつくるのがよい。

【００２５】供給ローラ４０が回転し続けると、開口７
６に押し込まれて溝４０ａを満たしたトナー粒子がドナ
ーローラ３８に移送される。トナーの残りの粒子は、開
口７６を構成する側壁によって、トナーリザーバ４２内
に強制的に残される。図３に示す本発明の実施例では、
供給ローラ４０の表面とドナーローラ３８の表面とは間
隔が隔てられている。この実施例では、ほぼＶ字形の溝
４０ａ内に収容されたトナー粒子は、供給ローラ４０の
回転時にドナーローラ３８上に一度に送出される。図３
に図示してない変形例では、供給ローラ４０の表面とド
ナーローラ３８の表面とが互いに摩擦係合している。供
給ローラ４０の表面とドナーローラ３８の表面とが互い
に摩擦係合するとき、これによって発生した摩擦電気が
供給ローラ４０の溝４０ａ内に搬送され且つドナーロー
ラ３８の表面上に付着されるトナー粒子を負に帯電させ
る。

【００２６】ドナーローラ３８は、駆動手段（図示せ
ず）で駆動される導電性の駆動シャフト８２上に回転自
在に取付けられている。ドナーローラ３８は、上文で論
じた摩擦電気系列表の要件に合った弾性の多孔質材料で
形成されている。例えば、ドナーローラ３８は、ポリウ
レタンフォームから形成するのがよい。ドナーローラ３
８が多孔質であるため、ドナーローラ３８の表面に付着
したトナーの粒子はドナーローラ３８の表面上に一時的
に保持される。好ましくは、弾性の多孔質材料は、孔の
数が２．５４cm（１インチ）あたり２０個乃至３０個の
多孔度を持つように選択しなければならない。本発明の
一実施例では、ドナーローラ３８の導電性のシャフト８
２は、直流電源のような第１バイアス手段８４に連結す
るのがよい。例えば、最大−５００ボルトの負のバイア
ス電圧をドナーローラ３８に加えるのがよいと考えられ
ている。ドナーローラ３８に負のバイアス電圧を加える
ことによって、ドナーローラによって搬送されるトナー
粒子が負の電荷を保持する。

【００２７】次に図４を参照すると、一時的に保持され
たトナー粒子は、次いで、以下に詳細に説明する方法で
現像用ローラ３６に搬送されるまで、回転するドナーロ
ーラ３８によって“ｂ”の方向に搬送される。ドナーロ
ーラ３８から現像用ローラ３６へのトナー粒子の移送を
促進するため、ドナーローラ３８を摩擦電気系列表にお
いて現像用ローラ３６をつくる材料よりも下位を占める
材料でつくるのが好ましい。好ましくは、現像用ローラ
３６は、５０乃至７０のジュロメータ硬度の相対硬度を
持ち、１cm当たり１０4 Ω乃至１０8 Ωの抵抗率を持た
なければならない。例えば、現像用ローラは、ネオプレ
ン又はウレタンから形成するのがよい。一実施例では、
現像用ローラ３６は電気伝導性のベース区分と半導体で
形成されたスリーブとを含むように形成するのがよい。

【００２８】カートリッジのハウジング３２にはブレー
ド８６が取付けられ、このブレードは、その先端がドナ
ーローラ３８と現像用ローラ３６との間に位置するよう
に配向されている。好ましくは、ブレード８６は、セル
ロースアセテート又はその代替物のような比較的剛性の
大きな材料で形成しなければならない。ブレード８６
は、ドナーローラ３８の回転時に弾性で多孔質のドナー
ローラ３８を圧縮し、これによって、ドナーローラ３８
に一時的に保持された負に帯電したトナー粒子をドナー
ローラ３８の表面に押付ける。供給ローラ４０の表面と
ドナーローラ３８の表面とが互いに摩擦係合するとき、
ドナーローラ３８と現像用ローラ３６との摩擦電気系列
表における相対的な位置のため、現像用ローラ３６にド
ナーローラ３８に関して負の電荷が生じる。その結果、
ドナーローラ３８の表面上の低い電荷で負に帯電された
トナー粒子は、大きく負に帯電された現像用ローラ３６
の表面へ引き付けられる。

【００２９】図２を振り返ると、本発明の一実施例で
は、現像用ローラ３６は導電性のシャフト８９上に回転
自在に取付けられている。第２バイアス手段９１は、導
電シャフト８９に電気的に接続されている。第２バイア
ス手段９１は、ドナーローラ３８に加えた負のバイアス
電圧よりも更に低い負のバイアス電圧を現像用ローラ３
６に加えることができるように選択されている。大きな
負電荷を現像用ローラに加えることによって、負に帯電
させたトナー粒子の現像用ローラ３６への静電吸引が強
められる。更に、負の電荷は、湿度の上昇の際に起こる
ことのある、現像用ローラ３６へのトナー粒子の静電吸
引の劣化を回避する。

【００３０】一般に、湿度の増大は摩擦電気系列表を効
果的に収縮させてしまう。その結果、摩擦電気系列表の
下端にある材料がこの材料よりも摩擦電気系列表で上位
にある材料に対して少ない負電荷を獲得する。かくし
て、湿度の増大は負に帯電させたトナー粒子の現像用ロ
ーラ３６への静電吸引を弱くしてしまう。現像用ローラ
３６をドナーローラ３８よりも大きく負に帯電させるこ
とによって、大きな負の電荷が、湿度の増大により潜在
的にもたらされる静電吸引の損失を補償することができ
る。

【００３１】図４を再び参照して、本発明のこの実施例
の別の特徴を以下に詳細に説明する。この実施例では、
現像用ローラ３６を感光ドラム３４から僅かに間隔を隔
てるのが好ましい。この実施例では、第２バイアス手段
９１は交流電源であり、この電源は交流電圧及び周波数
を現像用ローラ３６に加えるのに使用される。例えば、
第２バイアス手段９１が最大２０００ボルトの交流電圧
及び最大２５００Hzの周波数を現像用ローラ３６に加え
ることが考えられている。現像用ローラ３６に交流電圧
を加えることによって、現像用ローラ３６の表面に貼付
いたトナー粒子は軸線方向に延びる一連のブラシ繊維８
８をなして配向され、これらのブラシ繊維は脈動するブ
ラシ形状と非常に似ている。このブラシ形状は、更に代
表的には、帯磁させた現像用ローラにトナー粒子を貼付
けるのにキャリヤを使用する磁気ブラシ現像システムに
よってつくられる。更に、現像用ローラ３６上のブラシ
繊維８８の形体は第２バイアス手段で容易に制御でき
る。特定的には、加えた交流電圧の大きさを変化させる
ことによってブラシ繊維８８の高さを変化させることが
でき、加えた交流電圧の周波数を変化させることによっ
て連続したブラシ繊維８８間の分離、即ち脈動速度を変
化させることができる。ドナーローラ３８によって搬送
されたトナー粒子の全てが、決定された極性を移送工程
中に受け取るわけではないため、現像用ローラ３６に貼
付いたトナーを変化させることができる。決定された極
性を受け取らなかったトナー粒子は、代表的には少なく
とも追加の一回転中、ドナーローラ３８に貼付いたまま
である。かくして、電圧を増大させることによって、決
定された極性を受け取ったトナー粒子の数、及びこれに
よって現像用ローラ３６に移送されるトナー粒子の数を
増大させる。

【００３２】図５に示す更に別の実施例では、第２バイ
アス手段９１が現像用ローラ３６に直流電圧を加える。
直流電圧の作用で、トナー粒子の均一の層が現像用ロー
ラ３６の表面に貼付く。本発明のいずれの特徴において
も、現像用ローラ３６に貼付いたトナー粒子は、現像用
ローラ３６の回転時に、静電計量ブレード９０の近傍を
通過する。好ましくは、静電計量ブレード９０は導電材
料でつくらなければならず、また、絶縁材でできたカー
トリッジのハウジング３２に取付けなければならない。
必要であれば、０ボルト乃至−５００ボルトの追加の負
の電圧を静電計量ブレード９０に加えて、均一な形態又
はブラシ状の形態のいずれかの形態で現像用ローラ３６
に貼付いたままのトナー粒子９２の層をトナー粒子一個
又は二個分の厚さ（約１５ミクロン乃至３０ミクロン）
に減少できるように、現像用ローラ３６の表面に貼付い
た余分のトナー粒子を効果的に削り取るのがよい。削り
取ったトナー粒子は、現像用ローラ３６へ移送するた
め、ドナーローラ３８によって再び吸収される。現像用
ローラ３６に貼付いたままのトナー粒子９２は、次い
で、上述の方法に従って感光ドラム３４上に付着する。
感光ドラム３４上に付着しなかったトナー粒子は現像用
ローラ３６に戻される。更に特定的には、現像用ローラ
３６が落としたトナーを収容するため、カートリッジの
ハウジング３２に取付けられ且つ感光ドラム３４と現像
用ローラ３６との間に配置された可撓性シール９６が設
けられている。

【００３３】トナー粒子のブラシ繊維８８間の分離を減
少させることによって、現像工程を作動させる速度を大
きくできるということがわかった。更に、現像用ローラ
３６に静電的に貼付いたトナーのブラシ状形体をつくる
ことによって、高品質の像を感光ドラム３４上に現像さ
れるということがわかった。従来の現像工程では、トナ
ー粒子の大部分を光導電性の層４４上に形成された負に
小さく帯電させた像領域上に付着させたが、負に大きく
帯電させた背景領域上に二三のトナー粒子が付着した。
ブラシ状形体をなして現像用ローラ３６に貼付いた、負
に帯電させたトナー粒子が感光ドラム３４の近傍を通過
するとき、大きく負に帯電させた背景領域に貼付いたト
ナー粒子はブラシ繊維８８を正の電荷として見る。ブラ
シ繊維８８は、背景領域に貼付いたトナー粒子を静電吸
引する即ち「補集(scavenge)」し、これによって、背景
領域に不正に付着した漂遊トナー粒子を除去する。次い
で、小さく負に帯電させた像領域の近傍をブラシ繊維８
８が通過するとき、補集したトナー粒子を像領域上に付
着させる。かくして、像領域と背景領域との間のコント
ラストを改善する。

【００３４】かくして、本願では電子写真式プリンター
で使用するための静電気で作動するトナー転写シールを
説明し且つ図示した。この電子写真式プリンターでは、
システムの構成要素に加えられる電荷の相対的な相違の
活用及びシステムの構成要素間でもたらされる摩擦電気
系列による電荷がトナーを静電吸引で転写する電子写真
式プリンターに使用され、これによって、トナーを磁気
で転写するのにキャリヤを使用することによる感光ドラ
ムの摩耗をなくし、湿度の影響を受けにくくする。更
に、現像用ローラに交流バイアス電圧を加えることによ
って、静電吸引されたトナー粒子を磁気ブラシ状の形体
で配向することができ、これによって作動速度を上昇
し、像の品質を改善する。しかしながら、当業者は、特
定的に言及した実施例の他に多くの変形及び変更を本発
明の概念から実質的に逸脱することなく本明細中に記載
した技術に行うことができるということを理解するであ
ろう。従って、本明細書中に記載した本発明の態様は単
なる例であって発明の範囲を限定するのではないという
ことを明瞭に理解すべきである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の教示に従って作った電子写真式プリン
ターを含むコンピュータシステムの斜視図。

【図２】図１の電子写真式プリンターの概略断面図。

【図３】図２に示す供給ローラ及びドナーローラの拡大
断面図。

【図４】図２に示すドナーローラ及び現像用ローラの第
１の拡大断面図。

【図５】図２に示すドナーローラ及び現像用ローラの第
２の拡大断面図。

【符号の説明】

１８ 電子写真式プリンター ３０ カートリッジ ３２ ハウジング ３４ 感光ドラム ３６ 現像用ローラ ３８ ドナーローラ ４０ 供給ローラ ４２ トナーリザーバ ４４ 光導電性の層 ４６ 導電性ドラムベース ５０ 制御装置 ５２ コロナ放電子 ５４ 光手段 ５６ 露光スロット ５８ 転写コロトロン ６０ 紙ストック ６２ 掻き取りブレード ６３ オーガー ６４ 消去ＬＥＤのアレイ

【手続補正書】

【提出日】平成４年１０月７日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正内容】

【特許請求の範囲】

Claims (33)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】光導電性の表面上に像を現像するための装
   置において、 前記光導電性の表面に隣接して配置された、第１の材料
   でつくられた第１ローラと、 負に帯電させたトナーを前記第１ローラの表面に供給す
   るための手段と、 前記供給された負に帯電させたトナーを前記第１ローラ
   の表面に静電的に貼付けるための手段と、 前記第１ローラの表面に静電的に貼付けられた前記負に
   帯電させたトナーを前記光導電性の表面に移送するため
   の手段と、を有する装置。
2. 【請求項２】負に帯電させたトナーを前記第１ローラの
   表面に供給するための前記手段が、 前記第１の材料よりも摩擦電気系列表で上位の第２の材
   料でつくられた第２ローラと、前記第１ローラ及び前記
   第２ローラがその表面が互いに摩擦係合するように配置
   され、 トナーを前記第２ローラの表面上に付着させるための手
   段と、前記第２ローラは弾性で多孔質の材料でつくられ
   ており、この材料はその表面上に付着した前記トナーを
   一時的に保持し、 前記第２ローラ上に付着させた前記トナーを負に帯電さ
   せるための手段と、 前記負に帯電させたトナーを前記第２ローラから前記第
   １ローラへ移送するための手段と、を更に有する請求項
   １に記載の装置。
3. 【請求項３】前記第２ローラを圧縮して、前記第２ロー
   ラに一時的に保持された負に帯電させたトナーを取り出
   すためのブレード手段を更に有し、前記負に帯電させた
   トナーはこの取り出しの際に前記第１ローラに静電的に
   吸引される、請求項２に記載の装置。
4. 【請求項４】前記第２ローラは第１導電性シャフト上に
   取り付けられ、前記第２ローラ上に付着した前記トナー
   を負に帯電させるための前記手段は、前記第１導電性シ
   ャフトに電気的に接続された第１電源を更に有し、前記
   電源は、前記トナーがその負電荷を保持するように負の
   バイアス電圧を前記第２ローラに作用させる、請求項２
   に記載の装置。
5. 【請求項５】前記第１ローラは第２導電性シャフト上に
   取り付けられ、前記供給された負に帯電させたトナーを
   前記第１ローラの表面に静電的に貼付けるための前記手
   段は、前記第２導電性シャフトに電気的に接続された第
   ２電源を更に有し、前記電源は、第２ローラに作用させ
   た負のバイアス電圧よりも大きな負のバイアス電圧を前
   記第１ローラに作用させる、請求項４に記載の装置。
6. 【請求項６】前記供給された負に帯電させたトナーを前
   記第１ローラの表面に静電的に貼付ける前記手段は、前
   記供給された負に帯電させたトナーを前記第１ローラの
   表面に均一な層をなして静電的に貼付けるための手段を
   更に有する、請求項４に記載の装置。
7. 【請求項７】前記第１ローラは第２導電性シャフトに取
   り付けられ、前記供給された負に帯電させたトナーを前
   記第１ローラの表面に均一な層をなして静電的に貼付け
   るための前記手段は前記第２導電性シャフトに電気的に
   接続された直流電源を更に有し、前記直流電源は、第２
   ローラに作用させた負のバイアス電圧よりも大きな負の
   バイアス電圧を前記第１ローラに作用させる、請求項６
   に記載の装置。
8. 【請求項８】前記供給された負に帯電させたトナーを前
   記第１ローラの表面に静電的に貼付けるための前記手段
   は、前記負に帯電させたトナーの可変の層を前記第１ロ
   ーラの表面に静電的に貼付けるための手段を更に有す
   る、請求項４に記載の装置。
9. 【請求項９】前記第１ローラは第２導電性シャフトに取
   り付けられ、前記供給された負に帯電させたトナーの可
   変の層を前記第１ローラの表面に静電的に貼付けるため
   の前記手段は、前記第２導電性シャフトに電気的に接続
   された交流電源を更に有し、前記交流電源は、第２ロー
   ラに作用させた負のバイアス電圧よりも大きな負のバイ
   アス電圧を前記第１ローラに作用させる、請求項８に記
   載の装置。
10. 【請求項１０】前記供給された負に帯電させたトナーの
    可変の層が磁気ブラシ状形体をなして形成され、前記装
    置が前記ブラシ状トナー形体の数及び大きさを調節する
    ための手段を更に有する、請求項９に記載の装置。
11. 【請求項１１】前記第１ローラの表面に静電的に貼付け
    られた負に帯電させたトナーの前記層の厚さを減少させ
    るための静電計量手段を更に有する、請求項２に記載の
    装置。
12. 【請求項１２】第３ローラを更に有し、前記第１ローラ
    及び第２ローラはその表面が互いに間隔を隔てられるよ
    うに配置され、前記第３ローラは半径方向に延びる複数
    の孔がその表面上に形成され、 更に、トナーを前記第３ローラの表面に供給するための
    手段を有し、前記トナーは、前記孔を満たし、前記第２
    ローラの表面上に一度に送出されるまで前記第３ローラ
    によって搬送される、請求項２に記載の装置。
13. 【請求項１３】前記半径方向に延びる孔が全体にＶ字形
    である、請求項１２に記載の装置。
14. 【請求項１４】前記第２の材料よりも摩擦電気系列表で
    上位の第３の材料でつくられた第３ローラを更に有し、
    前記第２ローラ及び前記第３ローラはその表面が互いに
    摩擦係合するように配置され、前記第３ローラは半径方
    向に延びる複数の孔がその表面上に形成され、 更に、トナーを前記第３ローラの表面に供給するための
    手段を有し、前記トナーは、前記孔を満たし、前記第２
    ローラの表面に静電的に吸引されるまで前記第３ローラ
    によって搬送される、請求項２に記載の装置。
15. 【請求項１５】前記半径方向に延びる孔が全体にＶ字形
    である、請求項１２に記載の装置。
16. 【請求項１６】光導電性の表面上に像を現像するための
    装置において、 トナーリザーバと、 弾性で多孔質の材料でつくられたドナーローラと、 前記トナーリザーバ内に収容されたトナーを、前記ドナ
    ーローラで一時的に保持するために前記ドナーローラの
    表面に移送するための手段と、 半導体でつくられた現像用ローラと、前記第１ローラ及
    び前記第２ローラはその表面が互いに摩擦係合するよう
    に配置され、前記ドナーローラによて搬送されたトナー
    は前記現像用ローラに移送され、この現像用ローラに静
    電的に貼付き、 前記現像用ローラの表面に静電的に貼付けられた前記負
    に帯電させたトナーを前記光導電性の表面に移送するた
    めの手段と、を有する装置。
17. 【請求項１７】前記現像用ローラを前記ドナーローラに
    関して負に帯電させるための手段を更に有する、請求項
    １６に記載の装置。
18. 【請求項１８】前記現像用ローラを前記ドナーローラに
    関して負に帯電させるための前記手段が、 第１の負のバイアス電圧を前記ドナーローラに作用させ
    るための手段と、 前記第１の負のバイアス電圧よりも更に負の第２の負の
    バイアス電圧を前記現像用ローラに作用させるための手
    段と、を更に有する、請求項１７に記載の装置。
19. 【請求項１９】前記第１及び第２の負のバイアス電圧
    が、第１及び第２の直流電源によって発生され、これら
    の第１及び第２の直流電源は、前記ドナーローラ及び前
    記現像用ローラに夫々電気的に接続されている、請求項
    １８に記載の装置。
20. 【請求項２０】約−５０ボルト乃至約−５００ボルトの
    範囲内の負の電荷を前記第１直流電源で前記ドナーロー
    ラに作用させ、約−１０００ボルトの負の電荷を前記第
    ２直流電源で前記現像用ローラに作用させる、請求項１
    ８に記載の装置。
21. 【請求項２１】前記第１の負のバイアス電圧は前記ドナ
    ーローラに電気的に接続された直流電源によって発生さ
    れ、前記第２の負のバイアス電圧は前記現像用ローラに
    電気的に接続された交流電源によって発生される、請求
    項２０に記載の装置。
22. 【請求項２２】約−５０ボルト乃至約−５００ボルトの
    範囲内の負の電荷を前記直流電源で前記ドナーローラに
    作用させ、約２０００ボルトの電荷を前記交流電源で前
    記現像用ローラに作用させる、請求項２１に記載の装
    置。
23. 【請求項２３】前記交流電源が前記現像用ローラに作用
    させる前記負のバイアス電圧の周波数を変化させるため
    の手段を更に有する、請求項２１に記載の装置。
24. 【請求項２４】約−５０ボルト乃至約−５００ボルトの
    範囲内の負の電荷を前記直流電源で前記ドナーローラに
    作用させ、約２０００ボルトの電荷を最大２５００Hzの
    周波数で前記交流電源で前記第２ローラに作用させる、
    請求項２３に記載の装置。
25. 【請求項２５】前記第ドナーローラの表面に静電的に貼
    付けられた負に帯電させたトナーの前記層の厚さを減少
    させるための静電計量手段を更に有する、請求項１８に
    記載の装置。
26. 【請求項２６】前記静電計量手段を０ボルト乃至約−５
    ００ボルトの範囲内にバイアスするための手段を更に有
    する、請求項２５に記載の装置。
27. 【請求項２７】半径方向に延びる複数の孔が表面上に形
    成された供給ローラと、 トナーを前記トナー受けから前記供給ローラの表面に供
    給するための手段と、を更に有し、前記トナーは、前記
    孔を満たし、前記ドナーローラの表面上に一度に送出さ
    れるまで前記供給ローラによって搬送される、請求項１
    ８に記載の装置。
28. 【請求項２８】光導電性の表面上に像を現像するための
    装置において、 付着されたトナーを前記光導電性の表面に静電的に移送
    するように配置されたローラと、 トナーを前記ローラの表面に磁気ブラシ状の形体で静電
    的に吸引するための手段と、を有する、装置。
29. 【請求項２９】トナーを前記ローラの表面にブラシ状の
    形体で静電的に吸引するための前記手段が、前記ローラ
    に電気的に接続された交流電源を更に有し、前記交流電
    源は前記ローラに負のバイアス電圧を作用させる、請求
    項２８に記載の装置。
30. 【請求項３０】前記ローラと摩擦係合するように配置さ
    れた第２ローラを更に有し、前記第２ローラは前記ロー
    ラに対して正に帯電され、 前記第２ローラに供給されたトナーは前記ローラに磁気
    ブラシ状の形体で移送される、請求項２８に記載の装
    置。
31. 【請求項３１】前記負に帯電させたトナーを前記ローラ
    に前記磁気ブラシ状の形体で静電的に移送する前に、前
    記第２ローラに供給されたトナーに負の電荷を誘導する
    ための手段を更に有する、請求項３０に記載の装置。
32. 【請求項３２】前記第２ローラに供給されたトナーに負
    の電荷を誘導するための前記手段が、前記ローラに作用
    させた負のバイアス電圧よりも更に大きな負のバイアス
    電圧を前記第２ローラに作用させるための直流電源を更
    に有する、請求項３１に記載の装置。
33. 【請求項３３】前記ローラの表面に前記磁気ブラシ状の
    形体で静電的に貼付けられた負に帯電させたトナーの前
    記層の厚さを減少させるための静電計量手段を更に有す
    る、請求項２８に記載の装置。