JPH08220841A - 印刷機及び帯電装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 コピー品質を向上させると共に、光導電性部
材の寿命を高める。 【解決手段】 誘電層２１と、誘電層の第１表面に形成
されたコロナ生成要素２６と、コロナ生成要素による帯
電を制御するために誘電層の第２表面に配置されたリフ
ァレンス電極２４と、リファレンス電極２４へ接続され
たＤＣ電源と、コロナ生成要素を励起してイオンを放出
させるためにコロナ生成要素２６へ接続されたＡＣ電源
を備えた帯電装置。画像形成部材５０の表面上の複数の
所定の画像領域のうちの１つを帯電できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は一般的に静電複写印
刷機に関し、更に詳細には、コロナ発生装置に関する。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】静電複
写印刷機で使用される基本的なリプログラフィプロセス
は、一般的に、光導電性部材を実質的に均一な電位へ帯
電させる初期ステップを含む。光導電性部材の帯電表面
は、その後、原稿の光画像によって露光され、この光画
像で照射された選択領域の電荷を選択的に消失させる。
この手順は、複写中の原稿に含まれる情報領域に対応し
て、静電潜像を光導電性部材に記録する。次に、キャリ
ヤ粒子へ摩擦帯電的に付着したトナー粒子を含む現像剤
材料を潜像と接触させることによって、潜像は現像され
る。トナー粒子はキャリヤ粒子から離れて潜像へ引きつ
けられ、光導電性部材にトナー画像を形成する。トナー
画像は次にコピーシートへ転写される。次に、トナー画
像を有するコピーシートは、トナー画像をコピーシート
へ画像形態で永久的に固定するために、定着ステーショ
ンへ前進させられる。

【０００３】ドラム型又は無端ベルト型の光導電性部材
を用いる静電複写機では、その感光性表面は、種々の処
理ステーションを通って移動する際に、一度に１つより
多い画像を含むことができる。感光性表面の投影画像を
含む部分、いわゆる「画像領域」又は「ピッチ」は、通
常、原稿間スペースと呼ばれる感光性表面のセグメント
によって分離される。画像領域は選択されるコピーシー
トのサイズ（即ち、８．５×１１インチ、８．５×１４
インチ）に応じて異なるサイズを有する。例えば、８．
５×１１インチのコピーシートが複写されると選択され
た場合、最大シートに対応する感光性表面上の画像領域
が帯電されるが、８．５×１１インチの画像領域のみが
選択的に露光され、最大シートに対応する画像領域の残
りの部分は完全に帯電されたままである。完全に帯電さ
れたままの最大シートの画像領域の残りの部分は、
（１）トナー粒子が光導電性表面へ引きつけられ、コピ
ー品質の欠陥をもたらしたり、（２）感光性表面の不必
要な応力が光導電性部材の寿命を低下させる等の、幾つ
かの望ましくない問題を引き起こすことがわかってい
る。

【０００４】このような印刷システムにおいて上述した
問題を除去するための簡単、比較的安価、且つ正確なア
プローチは、電子写真プリンタの設計、製造及び使用に
おいて目標となっている。高品質で比較的安価な電子写
真プリンタに対する要求が高まっているので、正確且つ
安価な帯電システムを提供する必要性はより重要となっ
ている。

【０００５】本発明のある態様に関連するであろう以下
の開示によって説明されるように、種々の帯電技法がこ
れまでに考案されている。

【０００６】ゼログラフィ受光体のコロナ帯電は、米国
特許第２、５８８、６９９号のように早くに開示され
た。実際的な帯電のための電流レベルは数千ボルトのコ
ロノード（coronode）電位を必要とするが、受光体は一
般的には絶縁破壊無しに１０００ボルトより高い表面電
位を支持できないということは、これまでいつも問題と
なっていた。

【０００７】コロナ帯電の均一性及び大きさを制御する
１つの試みは米国特許第２、７７７、９５７である。こ
れは、受容体表面がスクリーン電圧に到達したら、電場
がもはや受容体へイオンを駆動せず、スクリーンヘ駆動
するように、コントロール電極として開放スクリーンを
使用してリファレンス電位を確立する。残念ながら、空
隙率の低いスクリーンはイオンの大部分を遮断し、非常
に低い割合のイオンを所期の受容体へ到達させる。一
方、より開放的なスクリーンは、より効率的に受容体へ
電荷を受渡すが、装置の制御機能を悪くする。

【０００８】ガラス被覆ワイヤ及び大型特殊ＡＣ電源を
含む米国特許第４、０８６、６５０に示されるダイコロ
トロン（dicorotron）帯電装置のように、負の帯電シス
テムから均一な帯電を得ようとするための他の方法が存
在する。イオンを変調するための装置には、米国特許第
４、４２５、０３５号及び同第４、５６２、４４７号が
含まれる。これらは、静電記録装置のためのイオン変調
電極を開示する。イオン変調電極は、絶縁層により互い
に分離された連続導電材料層及びセグメント化導電材料
層を含む。絶縁層はレーザビームにより孔開けされる複
数の開孔を含み、これらを通ってイオンが流れる。米国
特許第２、９３２、７４２号は、ゼログラフィ板を帯電
させるための装置を開示し、開放スペースを間に有する
交互導電性領域から成るスクリーン電極を有する。米国
特許第４、８４１、１４６号は、絶縁ハウジングと、ハ
ウジング内に配置され、イオンを受容体表面へ通過させ
るハウジング底部のスリットを形成するバイアス導電板
から０．５〜６ｍｍ離れて配置された電流制限低容量コ
ロナワイヤと、を含む自己クリーニング帯電ユニットに
関するものである。これらの装置の幾つかは高価であ
り、他は製造が困難であり、また多くは効率的でないの
で、これらの装置は完全に満足できるものではなかっ
た。

【０００９】上記欠点の幾つかを解決するスコロトロン
帯電装置は米国特許第４、９６３、７３８号であり、こ
れは、支持誘電基板上にシルクスクリーンされた（silk
screened ）櫛状ルテニウムガラス電極を含むコロノー
ドを有する帯電装置に関する。櫛状電極の歯は誘電基板
の縁部へ延出し、スコロトロンを形成するためにスクリ
ーン又はスリットに関して配置することができる。しか
しながら、このユニットに関する問題は、３つの構造体
（コロトロン発生器、絶縁体及び対向電極）が支持フレ
ームに注意深く位置合わせされる必要があることであ
る。

【００１０】現在のスリット型スコロトロンは、少なく
とも３つの部品を支持フレームに正確に位置合わせする
ことを必要とする。例えば、米国特許第４、９６３、７
３８号の帯電ユニットは、帯電要素、絶縁体要素及びリ
ファレンス電極の正確な位置合わせを必要とする。電極
は、イオンが放出されるスリットを形成するために、リ
ファレンス電極と共働し、リファレンス電極に隣接して
配置される。装置は接地された導電体上に支持された電
荷保持表面上方の水平面に配置された平坦なスコロトロ
ンを含み、高圧電源は母線（bus bar ）へ接続され、母
線は次にコロノード線を有する櫛状部材へ接続される。
電極及びリファレンス電極は電位のレベリングのために
使用される。

【００１１】米国特許第５、１５３、４３５号は部品の
正確な位置合わせの必要性が除去される帯電装置を開示
する。一片の剛性溝付きスコロトロンは、一方の側にル
テニウム櫛状パターンを持つ薄い平面アルミナ片の基板
と、他方の側に固体導電体と、を備える。アルミナ基板
は、例えばレーザの使用により形成される機械加工され
た互い違いの溝を有し、これはイオンを流れさせる一連
のスリットを形成する。各溝は、米国特許第４、９６
３、７３８号のスリットの機能を果たす、即ち、フィン
ガの末端ルテニウム先端部はコロナ源であり、固体金属
電極はポンピングフリンジ電場（pumping fringe field
s ）及びリファレンス電位を提供する。上述の参照文献
は全てここに参照することによって組み込まれている。

【００１２】

【課題を解決するための手段】従って、複数の異なる所
定のサイズのシートに画像を印刷するのに用いられる印
刷機が提供される。これには、複数の異なる所定のサイ
ズのシートのうちの１つに対応して、複数の異なる所定
の画像領域のそれぞれを有する画像形成部材の表面上の
複数の所定の画像領域のうちの１つに画像を記録するの
に用いられる画像手形成部材が含まれる。複数の異なる
所定のサイズのシートのうちの印刷されるべき１つを選
択するための手段が提供される。複数の異なる所定のサ
イズのシートのうちの選択された１つに対応して、複数
の異なる所定の画像領域のうちのただ１つを帯電させる
ためのコロナ発生装置が提供される。

【００１３】また、誘電層の第１表面に形成されたコロ
ナ生成要素と、コロナ生成要素が形成された第１表面と
は反対の誘電層の第２表面に配置されたリファレンス電
極と、を有する誘電層を含む、画像形成部材の表面上の
複数の所定の画像領域のうちの１つを帯電させるのに用
いられる帯電装置が提供される。ＤＣ電源はリファレン
ス電極へ接続される。ＡＣ電源は、リファレンス電極要
素を励起してイオンを放出させるためにコロナ生成要素
へ接続される。

【００１４】

【発明の実施の形態】図８は、米国特許第５、２５８、
８１７号（その内容はここに参照によって組み込まれ
る）に開示されるような電子写真印刷機の例を概略的に
示す。特定の印刷機が図示され説明されるが、本発明は
他のタイプの印刷システムと共に使用されてもよい。特
に、図８の印刷機１は、印刷機１の処理ステーションへ
及び処理ステーションから、紙やマイラー等の材料のシ
ートを移送するためのコピーシート移送システム３を有
する。印刷機１は関連する従来の画像形成処理ステーシ
ョンを有し、それには、帯電ステーションＡ、画像形成
／露光ステーションＢ、現像ステーションＣ、転写ステ
ーションＤ、定着ステーションＥ、クリーニングステー
ションＦ及び仕上げステーションＧが含まれる。印刷機
１は光導電性層５０の付いた光導電性ベルト１０を有す
る。ベルト１０は駆動ローラ１４及び引張ローラ１５の
回りに巻掛けられる。駆動ローラ１４は、矢印１８で示
される方向にベルトを駆動する作用をする。駆動ローラ
１４は、ベルト駆動等の適切な手段でモータ（図示せ
ず）により自らが駆動される。

【００１５】印刷機１の作用は以下のように簡単に説明
することができる。

【００１６】原稿はアレイを有するコンパクトスキャナ
３７によりアレイで走査される。配列は走査された画像
を示す画像信号又はピクセルを提供し、これは、プロセ
ッサ２５による適切な処理の後で、光源２２へ出力され
る。プロセッサ２５はアレイにより出力されたアナログ
画像信号をディジタルへ変換し、プログラムされたジョ
ブを実行するのに必要とされる形式で印刷機１が画像デ
ータを記憶及び処理できるようにするために要求される
ように画像信号を処理する。また、プロセッサ２５は、
フィルタリング、しきい値処理、スクリーニング、クロ
ッピング（cropping）、縮小／拡大、編集等の、強調及
び変化を画像信号へ提供する。

【００１７】光導電性ベルト１０は、本発明のコロナ発
生装置２０によって帯電ステーションＡで帯電される。
ベルトの帯電された部分は次に駆動ローラ１４の作用に
より画像形成／露光ステーションＢへ移送され、光源２
２により潜像がベルト１０上に形成される。この場合、
光源は、プロセッサ２５からの信号に応答して駆動され
るラスタ出力走査装置（ＲＯＳ）であるのが好ましい。

【００１８】ベルト１０の潜像を有する部分は次に現像
ステーションＣへ移送され、現像ステーションＣの磁性
現像剤ローラ３０から電気的に帯電されたトナー材料に
よって潜像が現像される。ベルト上の現像された画像は
次に転写ステーションＤへ移送され、コピーシート移送
システム３で移送されたコピーシート基板へトナー画像
が転写される。この場合、コロナ発生装置３２は、トナ
ー画像を光導電性ベルト１０からコピーシート基板へ引
きつけるために提供される。画像を有するコピーシート
基板は次に定着ステーションＥへ向けられる。ステーシ
ョンＥの定着器には、加熱溶融ロール３４及びバックア
ップ加圧ロール３６が含まれる。加熱溶融ロール及び加
圧ロールは共働して、画像を基板へ固定する。次にコピ
ーシートは、よく知られているように、仕上げ装置３８
を通って、又はバッファ式両面印刷（buffered duplexi
ng）及び即時両面印刷（immediate duplexing ）のため
の装置を含む選択可能な複式通路（即ち、図８の例示的
印刷機の場合にはトレイ４０及び通路４２）に沿って、
出力トレイ（図示せず）へ選択的に移送される。ベルト
１０の現像画像を有していた部分は次にクリーニングス
テーションＦへ移送され、ベルト上の残余トナー及び電
荷がブレードエッジ４４及び放電ランプ（図示せず）に
よって従来の方法で除去される。次にサイクルは繰り返
される。

【００１９】上記の説明は電子写真印刷機の一般的な作
用を説明するのに十分なはずである。

【００２０】図１乃至図４を参照すると、コロナ発生装
置２０は、上部電極２４へ電気的に接続される２９にお
いて低ＤＣ電圧、例えば１０００Ｖを有する。高ＡＣ電
圧、例えば１５ｋＨｚで４ｋＶ_p-p は下部電極２６へ電
気的に接続される。電極２４及び２６はいずれも、セラ
ミック又はガラスバインダ中に銅又はパラジウム銀等の
適切な導電性材料を含み、その全てはアルミナ支持体２
１の頂部及び底部表面に支持される。アルミナ支持体２
１はその好ましい厚さ、約０．５ｍｍ（０．０２０イン
チ）で上部電極２４及び下部電極２６を分離するが、厚
さは約０．００１乃至約０．１００インチの範囲をとる
ことができる。好ましくは、下部電極２６は、同一の長
さ、形状、幅で上部電極と位置合わせされた導電性の固
体領域を有する。下部電極２６は約０．５ｍｍ（０．０
２５インチ）の厚さを有するが、厚さは０．００１イン
チ乃至約０．０１０インチの範囲をとることができる。
上部電極２４は約０．００１インチの厚さを有するが、
厚さは０．０００１インチ乃至約０．００５インチの範
囲をとることができる。上部電極２４は絶縁支持体２１
の頂部表面にパターンを有する。パターンはセグメント
化され、各セグメントは、イオンを画像形成部材へ注入
するために低ＤＣ電圧が印加されるように、あるいはイ
オンが画像形成部材へ移動するのを防止するために低Ｄ
Ｃ電圧が印加されないように、個々にアドレス可能（ a
ddressable )である。セグメントの長さは種々のコピー
用紙サイズに対応する。セグメントは選択されたコピー
シートのサイズに従ってコントローラ１００により作動
され（即ち、電圧が印加され）、これにより、選択され
たコピーシートに対応する光導電体上の画像領域のみが
帯電される。パターンはスリット状のパターン（図２に
示されるように）でもよいし、あるいはグリッド状のパ
ターン（図１に示されるように）でもよい。例えば、
８．５×１１インチのシートが選択されれば、上部電極
セグメント２４ａが作動され、８．５×１４インチのシ
ートが選択されれば、上部電極セグメント２４ａ及び２
４ｂが作動されるであろう。

【００２１】本発明の作用では、基板の一方の側のＡＣ
低電極が上部電極上のスクリーン開孔内でコロナを発生
する。スクリーン等の上部電極へ印加されたＤＣ電位
は、電荷駆動及びレベリング力を提供する。図４（Ｃ）
を参照すると、コロナはパターンの縁部で生成される。
例えば、スクリーンパターンはスクリーン開孔内の縁部
でコロナを生成し、スクリーン上の電圧により電場はイ
オンを画像形成受容体へ駆動する。

【００２２】所望されるなら、コントローラ１００は感
光性表面の速度に応答して多数の所望のセグメントを選
択的に作動できるので、画像領域は長さ及び幅方向のい
ずれにおいても画定されることができ、これによって、
感光性表面の原稿間スペースセグメントは帯電されな
い。

【００２３】本発明が選択されたコピーシートの裏側部
分を帯電するためだけに転写ステーションでも使用でき
ることは明らかにである。セグメントは選択的に作動さ
れ得るので、画像形成受容体上の異なる領域が異なる電
位レベルへ帯電されることが可能なことは明らかであ
る。例えば、セグメントは、画像領域の縁部がより高い
電位へ帯電されるように配置することができる。

【００２４】本発明の第２実施例では、図５に示される
ように、下部電極は、誘電材料、好ましくはアルミナか
ら成る絶縁層２１を有すると共に頂部表面に、リファレ
ンス電極２４が被覆された金属等の導電性基板２６を含
む。上部電極２４は、絶縁層２１上へ被覆された導電性
インク又はパラジウム／銀セラミック材料等の導電層を
含む。絶縁層２１は約０．５ｍｍ（０．０２０インチ）
の厚さを有するが、厚さは約０．００５インチ乃至約
０．１００インチの範囲をとることができる。好ましく
は、導電性基板２６は約２ｍｍ（０．０８インチ）の厚
さを有するが、厚さは約０．０１０乃至約０．５インチ
の範囲をとることができる。上部電極２４は約０．００
２インチの厚さを有するが、厚さは約０．００１インチ
乃至約０．０１０インチの範囲をとることができる。

【００２５】第２実施例の利点は、図６に示されるよう
に受容体の湾曲と一致するように基板を容易に形造れる
ことである。これにより、帯電装置の配置におけるより
高い柔軟性が可能になると共に、先行技術のセラミック
基板装置と比較して破壊する傾向の少ない基板が提供さ
れる。また、受容体の湾曲と一致するスクリーンの湾曲
は、湾曲表面に沿ったその回りの一様な帯電を効率的に
可能にする。

【００２６】本発明の第３実施例では、図４（Ｂ）に示
されるように、下部電極はアルミナの絶縁基板２１を有
する導電性電極２６を含む。上部電極２４は導電性基板
２６から隔てられている。上部電極２４は剛性の導電性
スクリーンを含む。好ましくは、上部電極２４は絶縁層
２１から約１２ミル（約０．３０５ｍｍ）隔間され、電
荷受容体からは約２０ミル（約０．５０８ｍｍ）隔間さ
れるが、絶縁層との間隔は約０．１ｍｍ乃至約２ｍｍの
範囲をとることができ、電荷受容体との間隔は約０．１
ｍｍ乃至約２ｍｍの範囲をとることができる。

【００２７】本発明のもう１つの有利な特徴は、上部及
び下部電極の適切な幅を選択することによって、帯電及
び／又は転写要求を満たすために帯電及び／又は転写特
性を選択できることである。例えば、帯電のために発生
され利用可能なコロナは、帯電ゾーンＡのプロセス方向
に測定される幅に直線的に関係する。１ｍｍ幅のスクリ
ーンは、６ｍｍ幅のスクリーンよりも６倍少ない電荷を
発生する。

【００２８】最適性能のための作用では、本発明は電荷
受容体から約０．００５インチ乃至約０．２５インチの
間で、電荷受容体に関して近接して配置される。本発明
は、先行技術の装置と比較して、改良された表面電荷の
均一性を提供する。本発明に従う帯電装置は、帯電装置
と画像形成部材の間の間隔が２０ミル（約０．５０８ｍ
ｍ）で、１ミル（０．０２５４ｍｍ）厚のマイラー画像
形成部材を帯電させるために試験された。装置は、セラ
ミックバインダ中に１ミル厚の銅から構成される２５％
開放されたスクリーンパターンの上部電極を有した。下
部電極はセラミックバインダ中に１ミル厚の銅から構成
された。支持基板は１０ミル（０．２５４ｍｍ）厚のア
ルミナであった。１０００ボルトＤＣが上部電極へ印加
され、５０ｋＨｚで３．９ｋＶ_ppが下部電極へ印加され
た。図７を参照すると、１０インチ／秒（ips ）では、
マイラーは非常に均一に１０００ボルトまで帯電し、ま
た帯電装置は２０インチ／秒及び４０インチ／秒におい
て有用な帯電特性を有することがわかった。

【００２９】また、本発明のセグメントスクリーン又は
スリットは、米国特許第４、９６３、７３８号のような
スコロトロン帯電装置において使用できることも考慮さ
れている。これは、支持誘電基板上へシルクスクリーン
された（ silk screened）櫛状ルテニウムガラス電極を
含むコロノードを有する帯電装置に関する。櫛状電極の
歯は誘電基板の縁部へ延出し、スコロトロンを形成する
ためにスクリーン又はスリットに関して配置可能であ
る。また、ワイヤコロノードも本発明のセグメントスク
リーン又はスリットと共に使用することができる。

【００３０】更に、米国特許第５、２５７、０４５号の
ようなＦＩＳＴ帯電装置は、種々のコピー用紙サイズに
対応する孔のセグメントをアドレス（ address ）する
ことによって、本発明の目的の幾つかを満たすように修
正できることが考慮されている。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のコロナ発生装置の実施例の平面図であ
る。

【図２】本発明のコロナ発生装置の実施例の平面図であ
る。

【図３】図１のコロナ発生装置の平面図である。

【図４】Ａは、図１又は図２のコロナ発生装置の正面図
である。Ｂは、上部電極が支持基板から隔てられている
コロナ発生装置の正面図である。Ｃは、図１のコロナ発
生装置の拡大断面立面図である。

【図５】本発明のコロナ発生装置の第２実施例の正面図
である。

【図６】本発明のコロナ発生装置の第３実施例の正面図
である。

【図７】本発明に従う帯電装置の実験データを示すグラ
フである。

【図８】本発明のコロナ発生装置を組み込んだ電子写真
印刷機の例を示す略正面図である。

【符号の説明】

１ 印刷機 １０ 光導電性ベルト ２０ コロナ発生装置 ２１ 絶縁支持体 ２２ 光源 ２４ 上部電極 ２５ プロセッサ ２６ 下部電極 ５０ 光導電性層 １００ コントローラ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の異なる所定のサイズのシートに画
   像を印刷するのに用いられる印刷機であって、 複数の異なる所定のサイズのシートのうちの１つに対応
   して、複数の異なる所定の画像領域のそれぞれを有する
   表面上の複数の所定の画像領域のうちの１つに画像を記
   録するのに用いられる画像形成部材と、 複数の異なる所定のサイズのシートのうちの印刷される
   べき１つを選択するための手段と、 複数の異なる所定のサイズのシートのうちの選択された
   １つに対応して、前記複数の異なる所定の画像領域のう
   ちの１つを帯電させるための帯電装置と、 を備えた印刷機。
2. 【請求項２】 画像形成部材の表面上の複数の所定の画
   像領域のうちの１つを帯電させるのに用いられる帯電装
   置であって、 誘電層と、 前記誘電層の第１表面に形成されたコロナ生成要素と、 前記コロナ生成要素による帯電を制御するために前記コ
   ロナ生成要素が形成された第１表面とは反対の前記誘電
   層の第２表面に配置されたリファレンス電極と、 前記リファレンス電極へ接続されたＤＣ電源と、 前記コロナ生成要素を励起してそこからイオンを放出さ
   せるために前記コロナ生成要素へ接続されたＡＣ電源
   と、 を備えた帯電装置。