JPH07325460A - 部材帯電装置及び静電写真印刷装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 帯電プロセスにおいて、流体による受光体へ
の均一な電荷の付与を可能にする。 【構成】 流体媒体２４は磁性流体物質を含み、磁性流
体物質はアパーチュア２３を有する貯蔵容器内に収容さ
れ、アパーチュア２３は画像形成部材１０に対向して配
置される。スイッチ２５を介してバイアス源２７に結合
される電磁石２９が貯蔵容器２２の外部にアパーチュア
２３に対向して配置され、画像形成部材１０により貯蔵
容器２２から分離されている。スイッチ２５が閉じられ
ると、電磁石２９は磁性流体が貯蔵容器２２の最上部へ
向けて引き寄せられるように作動され、流体は貯蔵容器
２２のアパーチュア２３を介して外へ出て、イオンが画
像形成表面１２へ移動する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は一般に、隣接する表面上
にほぼ均一の電荷を付与する装置に関し、より詳細に
は、主に静電写真アプリケーションの使用に関して、流
体媒体を介するイオン伝導によりイオンの移動を可能に
し、例えば受光体（例えば、感光体）又は誘電電荷受容
体等の画像形成部材を帯電する装置に関する。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】これま
でに、コロナ発生デバイスに関連していくつかの問題が
あった。最も顕著な問題は、そのようなコロナデバイス
がコロナ発生電極の全長に沿って均一な電荷密度を付与
することができず、帯電すべき隣接の表面の関連する部
分に付与された電荷の大きさが、対応して変化してしま
うことである。他の問題としては、特別な絶縁体の使用
を必要とする非常に高い電圧（６０００−８０００Ｖ）
の使用、コロトロンワイヤの保守（メンテナンス）、低
い帯電効率、消去ランプやランプのシールド及びその種
のものの必要性、コロノードと帯電されている表面との
間の非均一性により生じるアーク発生、コロナ発生ワイ
ヤの振動及び垂下、コロナワイヤの汚れ、そして一般に
湿度及び空中の化学的汚染物質のコロナデバイスへの影
響に起因する不均一な帯電性能が含まれる。より重要な
ことは、コロナデバイスはオゾンを発生し、文献でよく
知られている健康及び環境の害を生じる。コロナ帯電デ
バイスはまた窒素酸化物を生成し、該窒素酸化物は時と
してコロトロンから脱着して種々の機器の構成要素を酸
化させてしまい、最終出力プリントの品質に悪影響を与
える。

【０００３】張架されたワイヤのコロナ発生帯電デバイ
スの使用に固有の問題に対して種々の取り組み及び解決
法が提案されてきた。例えば、サリッド他（Sarid et a
l.)に与えられた米国特許第４，０５７，７２３号には
導電性シールド又は絶縁基体上にその長さに沿って均一
に支持される誘電被覆コロノードが示されている。該特
許には、比較的厚い誘電物質、好ましくはガラス又は無
機の誘電体で被覆された導電性ワイヤを含む、導電性シ
ールド電極と接触して又はその近くに離間されたコロナ
放電電極が示されている。米国特許第４，３５３，９７
０号は、ガラスで被覆された２次電極の外側に直接取付
けられた裸のワイヤコロノードを開示している。米国特
許第４，５６２，４４７号はイオン変調電極を開示して
おり、該電極は複数のアパーチュアを有し、該アパーチ
ュアを介してイオン流の通路を増やす又は遮ることが可
能である。さらに、コロナ発生帯電システムに代わるも
のが開発されてきている。例えば、ガンドラック（Gund
lach) に与えられた米国特許第２，９１２，５８６号、
メイヤー（Mayer)に与えられた米国特許第３，０４３，
６８４号及びマーテル他（Martel et al.)に与えられた
米国特許第３，３９８，３３６号に示されるようなロー
ラ帯電システムが開示され、数々の技術文献の論説にお
いて議論されている。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は流体媒体を介す
るイオン伝導により光導電画像形成部材を帯電する装置
に関し、該装置においてはコロナ発生デバイス及び該デ
バイスに付随する公知の不利な点が避けられることが可
能である。

【０００５】本発明によれば、部材を帯電する装置が開
示され、該装置は流体媒体と、該流体媒体を貯蔵する手
段と、該流体媒体を帯電される部材に接触させる手段
と、電気バイアスを該流体媒体に印加する手段を含む。
該装置において、電気バイアスは前記流体媒体を介して
イオンを帯電される部材へ移送し、該部材へイオンを移
動させる。

【０００６】本発明の別の態様によれば、静電写真印刷
機が提供され、該印刷機は電荷を画像形成部材に付与さ
せる帯電デバイスを含み、該デバイスは流体媒体と、該
流体媒体を貯蔵する手段と、該流体媒体を帯電される部
材に接触させる手段と、電気バイアスを該流体媒体に印
加する手段を含む。該デバイスにおいて、電気バイアス
は前記流体媒体を介してイオンを画像形成部材へ移送
し、該部材へイオンを移動させる。

【０００７】本発明の請求項１の態様は、部材を帯電す
る装置であって、磁性流体物質を含む流体媒体を有し、
前記流体媒体を貯蔵する手段を有し、前記流体媒体を帯
電すべき部材に選択的に接触させる、電磁石を含む手段
を有し、電気バイアスを前記流体媒体に印加する手段を
有し、前記電気バイアスがイオンを移動させるために前
記流体媒体を介して帯電すべき部材へイオンを移送す
る。

【０００８】本発明の請求項２の態様は、電荷を画像形
成部材に付着させる帯電デバイスを含む静電写真印刷装
置であって、磁性流体物質を含む流体媒体を有し、前記
流体媒体を貯蔵する手段を有し、前記流体媒体を帯電す
べき部材に選択的に接触させる、電磁石を含む手段を有
し、電気バイアスを前記流体媒体に印加する手段を有
し、前記電気バイアスがイオンを移動させるために前記
流体媒体を介して画像形成部材へイオンを移送する。

【０００９】

【実施例】ここでより詳細に図１と２及び本発明の特定
な内容を参照し、例示的な流体媒体帯電デバイス２０を
示し、後により詳細に述べる。流体媒体帯電構造２０の
主要構成要素は、ドラム１０の光導電面１２に接触させ
るように流体媒体２４を配置する流体貯蔵容器２２と、
流体媒体２４にＤＣ電圧バイアスを印加するため流体貯
蔵容器２２に結合されたＤＣ電圧電源２６である。

【００１０】図１の実施例では、流体貯蔵容器２２はイ
オン伝導性流体媒体２４を収容するための単一のビーカ
ー又は他の容器から成る。銅線等の導線２８がＤＣ電圧
電源に結合され、イオン生成バイアス電圧を流体媒体２
４に印加するため流体媒体２４に接触される。流体媒体
２４と導線２８との間の接触は導電性ニップル２１によ
り容易にされることが可能で、該ニップル２１は貯蔵容
器２２の中へ延び、導線２８と結合されることが可能に
なっている。あるいは、流体貯蔵容器２２は真鍮、ステ
ンレススチール又はあらゆる他の導電性物質又は炭素を
含有するポリマー又はプラスチック等の導電性組成物を
加工して作られた容器を含んでもよく、該容器におい
て、流体媒体に電圧バイアスを印加するために導線は単
に流体貯蔵容器（図２に示されるような）に接触して配
置される。この導電性流体貯蔵容器の導電率は約２ｎａ
ｎｏ−ｍｈｏ／ｃｍ位の低さが可能である。従って、流
体貯蔵容器２２が電気絶縁物質（図１に示されるよう
な）から成る場合はワイヤ又は他の電気的接触構成要素
を流体に浸すことにより、又は流体貯蔵容器２２が導電
性物質（図２に示されるような）から成る場合は流体貯
蔵容器にバイアス電圧を直接印加することにより、イオ
ン伝導性流体への電気接触がなされることが可能であ
る。

【００１１】流体媒体２４として供されうるイオン伝導
性液体の例は、イオンの伝導が可能であるあらゆる液体
ベースの物質を含み、全くの水道水や蒸留されイオンを
除去された水でさえも（その導電率は、公知である二酸
化炭素の水への溶解により生じられると考えられる）含
む。水をよりイオン伝導性にするために加えられること
が可能な成分は、空気中の二酸化炭素（ＣＯ₂)、炭酸リ
チウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、重炭酸ナトリ
ウム及びその種のものを含む。濃度範囲は、微少なレベ
ルから飽和まで様々であることが可能である。イオン伝
導性媒体の別の例は、９６重量パーセントの水を含むＮ
ａＯＨで中和される４重量パーセントのアクリル酸から
成るゲルである。本発明の装置の使用に望ましいような
数々の他の流体組成及び物質は、１９９４年５月２７日
出願の米国特許出願番号０８／２５０，７４９で "光導
電性帯電プロセス (Photoconductive Charging Process
es)"というタイトルの、本願出願人に譲渡された特許出
願に記載されている。

【００１２】上記に述べたように、電圧バイアスがＤＣ
電源２６を介して流体貯蔵容器２２内の流体媒体に印加
される。流体媒体に印加される一般的な電圧は約−４０
００Ｖから約＋４０００Ｖにわたり、約±４００から約
±７００の間が好ましく、約−６００から約−６７５ボ
ルトの範囲がより好ましい。画像形成部材に印加される
電圧は、流体媒体に印加される電圧と本質的に等しく、
例えばイオン伝導性媒体に印加される７５０ボルトの電
圧は、画像形成部材上では約７５０ボルト又はわずかに
少ない電圧となる。電源２６により流体媒体２４に印加
される電圧は、正極性又は負極性であることが可能で、
付着される電荷の極性は印加される電圧の極性によって
のみに制御される。イオン伝導性流体媒体２４に正のバ
イアスを印加すると正のイオンが生じて画像形成部材へ
移動し、負のバイアスをイオン伝導性流体媒体２４に印
加すると負のイオンが生じて画像形成部材へ移動する。

【００１３】本発明の特定の実施例は帯電すべき表面に
接触させてイオン伝導性流体媒体を選択的に配置する装
置に関し、流体媒体を介してのイオン移動のプロセスに
より、例えば光導電性画像形成部材を帯電することが可
能である。該プロセスにおいて、画像形成部材が移動し
通過する際にイオンはイオン伝導性流体媒体を介して画
像形成部材の表面へ移送され、これにより画像形成部材
へのイオンの移動が可能になる。

【００１４】イオン伝導性流体は種々の方法で画像形成
部材に接触されることができる。流体そのものは、メニ
スカスが貯蔵容器２２の上部周囲のちょうど上に形成さ
れ、流体媒体２４が貯蔵容器の容器のアパーチュアを介
して受光体の表面に突き当たることが可能になるように
単に流体貯蔵容器２２をその最大収容量まで満たすこと
により、受光体表面に直接接触させることができる。こ
の実施例では、貯蔵容器を受光体付近に近接して及び離
間して選択的に配置することにより、流体媒体と受光体
表面との間の選択的接触が達成され得る。

【００１５】流体媒体を受光体に接触させるための数々
の代替手段が考えられる。そのような代替例の一つが図
２に関連してより詳細に述べられる。図２において、流
体媒体２４は内部磁気モーメントを示すタイプの磁性流
体（ferrofluid：磁性流体、強磁性流体) を含み、磁気
モーメントは磁界の影響下で共通の方向に自然に配列さ
れることができるため、イオン伝導性流体媒体の位置は
磁界を介して制御されることが可能である。この代替実
施例において流体媒体２４は磁性流体物質を含み、磁性
流体物質は小さな開口即ちアパーチュア２３を有する貯
蔵容器内に位置され、アパーチュア２３は画像形成部材
１０に対向して配置される。アパーチュア２３は小さな
スリットの形状で設けられることが好ましく、流体媒体
と受光体との間の接触領域を限定する役割をし、また貯
蔵容器からの流体の蒸発を最小にする役割もする。磁石
２９が、磁性流体の位置を制御するため貯蔵容器の近傍
に設けられている。図示されている実施例において、ス
イッチ２５を介してバイアス源２７に結合される電磁石
が貯蔵容器２２の外部にアパーチュア２３に対向して配
置され、画像形成部材１０により貯蔵容器２２から分離
されている。スイッチ２５が閉じられると、電磁石２９
は磁性流体が貯蔵容器２２の最上部へ向けて引き寄せら
れるように作動され、流体は貯蔵容器２２のアパーチュ
ア２３を介して外へ出る。先の記述から理解されるよう
に、磁性流体に電圧を印加すると、イオンが画像形成表
面へ移動される。種々の代替実施例も考えられるが、そ
れらは以下を含む：貯蔵容器２２の下に配置され、作動
されると磁性流体を画像形成部材１０に向けて反撥する
ように動作する電磁石；磁性流体の位置を制御するため
ある機械メカニズムにより流体貯蔵容器に隣接したり流
体貯蔵容器から離れたり選択的に並置される永久磁石；
又は貯蔵容器内に配置され、磁性流体を画像形成部材に
接触又は非接触とするために回転される永久磁石。さら
に、アパーチュア２３は、磁性流体に固有の公知のスパ
イク現象を利用することによって必要がなくなる。スパ
イク現象において、磁界は磁性流体の表面の不安定性と
結びついていわゆる針状体を作り出し、該針状体は磁性
流体を所定の領域で増大させる。この現象は、貯蔵容器
２２の周辺部の上に持ち上がり、画像形成部材１０と接
触する針状体を作り出すのに利用することができる。

【００１６】先に述べられた磁性流体ベースの実施例は
図３に示されるような磁気クリーナーにも利用すること
が可能であることがさらに注目される。磁気クリーナー
は、画像形成部材１０の表面に付着した磁性流体滴を取
り除くために画像形成部材１０の表面に隣接して配置さ
れる回転可能な磁石２９を含む。

【００１７】作用としては、本発明のデバイスは、イオ
ンが流体媒体／画像形成部材の境界面を横切って画像形
成部材へ移動するように流体媒体要素を光導電性画像形
成部材の表面に接触させるよう配置し且つ流体媒体要素
に電圧を印加することにより、光導電性画像形成部材又
はそれと接触するように配置された誘電性部材のイオン
伝導帯電を可能にする。画像形成部材は従って、コロト
ロン又はコロナ発生デバイスにおいて生じるような気体
媒体を介する受光体へのイオンの噴射ではなく、流体媒
体要素を介するイオンの流れにより帯電される。簡潔に
言うと、イオン性の液体のような流体媒体が受光体上に
必要な表面電位とほぼ等しい電圧によりバイアスされ、
それにより横切る電界が完全になくなるまでイオン性の
液体と受光体との間の接触点にイオンが付着される。

【００１８】本発明において開示されたプロセスによ
り、画像形成部材は過帯電されることは不可能であるこ
とが注目される。画像形成部材が帯電されうる最大電圧
は、流体媒体に印加される電圧である。画像形成部材の
電圧が流体に印加される電圧に達すると、イオンを流体
／絶縁体境界面へ移動させる大半の流体媒体中の電界が
ゼロに落ちるため、画像形成部材の帯電はこの値に制限
される。反対に、画像形成部材とイオン伝導性媒体との
間に接触のための時間が十分に与えられない場合、画像
形成部材は十分に帯電されない可能性がある。帯電不足
の程度は通常重大ではない（２５−５０Ｖ）ので、イオ
ン伝導性媒体により高い電圧を印加することにより補償
することが可能である。さらに、この電圧の落下にもか
かわらず、受光体上の電荷は均一であることが注目され
る。受光体の円周の回転速度は、ゼロ速度よりも大きな
あらゆるものといった非常に低い値から、例えば一秒当
たり約１００インチといった高速度まで及ぶことが可能
であるが、一秒当たりゼロから約２０インチが好まし
い。

【００１９】本発明はまた、従来の静電写真印刷機に一
般に用いられる消去ランプの使用を取り除くためにも使
用されうることが理解されるであろう。一般に、消去ラ
ンプは画像形成サイクル後に受光体に光を当て、受光体
上のあらゆる残留電荷を除去するために使用される。し
かし、本発明のデバイスは、イオン伝導性流体媒体がゼ
ロ（０）ボルトを含むあらゆる電圧に画像形成部材を帯
電することができるため、同じ結果を達成するのに使用
されることが可能である。従って、イオン伝導性液体を
接地し、画像形成部材上に残っている像様の残留電荷を
イオン媒体に引き戻すことができる。従って、残留電荷
を光放電するために消去ランプは必要とされない。さら
に、本発明による電荷は非蓄積的であり、新しい電荷が
画像形成部材上の先在する残留電荷とは独立して印加さ
れることが可能なため、静電写真プロセスに一般に関連
する消去機能は完全に取り除かれうる。このことは、画
像形成部材が電荷を内部に閉じ込めない限り作用するで
あろう。

【００２０】要約して、本発明の装置は新規な帯電デバ
イスを提供するものであることが、前述のことからすで
に明白である。該帯電デバイスにおいて、流体媒体が電
圧電位を有しており、受光体上に比較的均一な電荷を付
与するため該流体媒体が受光体と接触して配置される。
コロトロンと比較して流体媒体を介するイオン移動の利
点の一つは、オゾンの生成がはるかに減少されることで
ある。本発明のプロセスでは、−８００Ｖと８００Ｖの
間の電圧では完全な暗室でコロナは視覚的に観察が不可
能であり、本発明のプロセスではオゾンのにおいは全く
検出されない。有機の受光体は通常−８００Ｖ未満に帯
電されるため、イオン移動帯電は、全ての実際上の目的
に関してオゾンは存在しない。従って、オゾン処理及び
ろ過の必要性が軽減されるため、本発明のイオン帯電デ
バイスは従来のコロトロン発生帯電デバイスよりも健康
に対する害が低減される。

【００２１】本発明のプロセスのもう一つの利点は、電
源が複雑になることが避けられることである。コロナ放
電を制御する必要がないため、ＤＣ電圧バイアスが流体
媒体に印加されるだけである。従って、電源はＤＣ信号
に重ねられたＡＣ信号を使用する従来の帯電システムよ
りも簡素である。さらに、本発明実施に必要な電圧はあ
らゆる他の実用的な帯電デバイスよりも低い。

【００２２】さらにもう一つの利点は、本発明により提
供される高度の電荷均一性である。帯電される誘電体上
の電位分布は、十分帯電されていない領域が付加のイオ
ンで"満たされる" 傾向にある様態で帯電プロセスの間
に自己調節されるため、誘電層上にイオンが均一に付着
すると考えられる。表面電圧の変化はマイラー（Mylar)
表面にわたりプラスマイナス１−２ボルトであることが
示される。本発明のデバイスはまた、一秒当たり２０イ
ンチまで受光体表面を均一に帯電することが可能である
ことも示されている。

【００２３】

【発明の効果】本発明の帯電デバイスにより、電荷が均
一に付与されることが可能となり、また従来のコロナ発
生デバイスに付随する上記の問題が解決される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の流体媒体帯電デバイスの略側面図であ
る。

【図２】本発明の流体媒体帯電デバイスの代替実施例の
図である。

【図３】図２の流体媒体帯電デバイスの代替実施例との
組み合わせで有用なクリーニングデバイスの略側面図で
ある。

【符号の説明】

１０ ドラム １２ 光導電面 １４ 基体 １６ ドラムが回転する方向 ２２ 流体貯蔵容器 ２３ アパーチュア ２４ イオン伝導性流体媒体 ２５ スイッチ ２６ 電源 ２７ バイアス源 ２９ 電磁石

フロントページの続き (72)発明者 ロナルド エフ．ズィオロ アメリカ合衆国 ニューヨーク州 14580 ウェブスター インペリアル ドライヴ 1206 (72)発明者 マーティン エイ．アブコウィッツ アメリカ合衆国 ニューヨーク州 14580 ウェブスター ゲートストーン サーク ル 1198 (72)発明者 ミラン ストルカ アメリカ合衆国 ニューヨーク州 14450 フェアポート パーク サークル ドラ イヴ 14 (72)発明者 リチャード ビー．ルイス アメリカ合衆国 ニューヨーク州 14589 ウィリアムソン サモン クリーク ロ ード 7086 (72)発明者 マイケル ジェイ．レヴィー アメリカ合衆国 ニューヨーク州 14580 ウェブスター ジョイレーン ドライヴ 913

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 部材を帯電する装置であって、 磁性流体物質を含む流体媒体を有し、 前記流体媒体を貯蔵する手段を有し、 前記流体媒体を帯電すべき部材に選択的に接触させる、
   電磁石を含む手段を有し、 電気バイアスを前記流体媒体に印加する手段を有し、前
   記電気バイアスがイオンを移動させるために前記流体媒
   体を介して帯電すべき部材へイオンを移送する、 部材帯電装置。
2. 【請求項２】 電荷を画像形成部材に付着させる帯電デ
   バイスを含む静電写真印刷装置であって、 磁性流体物質を含む流体媒体を有し、 前記流体媒体を貯蔵する手段を有し、 前記流体媒体を帯電すべき部材に選択的に接触させる、
   電磁石を含む手段を有し、 電気バイアスを前記流体媒体に印加する手段を有し、前
   記電気バイアスがイオンを移動させるために前記流体媒
   体を介して画像形成部材へイオンを移送する、 静電写真印刷装置。