JPH08227221A

JPH08227221A - カラー印刷システム

Info

Publication number: JPH08227221A
Application number: JP7296531A
Authority: JP
Inventors: Snering Christopher; スネリングクリストファー; F Bergen Richard; エフバーゲンリチャード; Robert W Gundlach; ダブリューグンドラッチロバート; Dale R Mashtare; アールマスターレデイル
Original assignee: Xerox Corp
Current assignee: Xerox Corp
Priority date: 1994-11-23
Filing date: 1995-11-15
Publication date: 1996-09-03
Also published as: EP0714049A3; US5572296A; EP0714049A2

Abstract

(57)【要約】【課題】非相互作用現像を使用した電子式多色複写／
印刷システムを提供することを目的とする。【解決手段】後で追加カラーで重畳現像することによ
り現像されたトナーパターンの質低下を最小とし且つ現
像剤の背景汚染を最小として部分カラー又は全カラーコ
ピーを形成するための伸張式トナー解放現像システムを
用いた多色プリンタが提供される。個別のカラー像信号
に基づいて各々変調された多数の走査ビームは、比較的
広く分離された点においてプリンタの感光体を横切って
走査され、異なるカラー像信号のタイミングを制御して
カラー像を互いに確実に整列するためにバッファ手段が
設けられる。各カラー像は、次に続くビームによって感
光体を走査する前に現像される。最後のカラー像を現像
した後に、複合カラー像がコピーシートに転写される。
現像は、トナー保持部材の表面を伸張することによりト
ナー保持部材の表面に対するトナーの正味付着力を減少
することによって行われる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子複写／印刷シ
ステムに係り、より詳細には、非相互作用現像を用いた
電子式多色複写／印刷システムに係る。

【０００２】

【従来の技術】典型的なゼログラフィック型のカラー複
写機においては、カラー複写の処理が順次に行われる。
例えば、１つの良く知られた市販の複写機では、ブルー
の色分離像が最初に作られ、イエローのトナーで現像さ
れ、そして複写プロセスに同期された回転ドラムに指示
されたコピーシートに転写される。次いで、第２のグリ
ーンの色分離像が作られ、マゼンタのトナーで現像さ
れ、そして第１の色分離像と重畳整列関係でコピーシー
トに転写される。更に、第３のレッドの色分離像が作ら
れ、シアンのトナーで現像され、そして既に転写された
ブルー及びグリーンの色分離像と重畳整列関係でコピー
シートに転写される。その後、それにより得られた色分
離像の組合体が溶着されて、永久カラーコピーが形成さ
れる。

【０００３】上記説明から明らかなように、カラー複写
プロセスは比較的低速であり、１枚のコピーを処理する
のに、白黒コピーの処理に必要な時間のほぼ３倍の時間
を要する。更に、カラー原稿の明確で且つ正確なコピー
を作るべき場合には、入念な注意を払って、多数の色分
離像を互いに正確に整列するよう確保しなければならな
い。

【０００４】又、カラー複写の処理に伴う別の問題は、
現在の現像技術では像又は現像剤の交差色汚染を許すこ
とである。電子写真複写機については多数の現像技術を
利用することができ、乾式現像技術について幾つかの典
型例を挙げると、カスケード技術、磁気ブラシ技術、粉
末雲技術、ジャンピング技術、及び刻印技術が含まれ
る。使用する現像剤は、１成分系であっても２成分系で
あってもよい。

【０００５】種々の現像技術を要約すると、２成分系に
使用されるカスケード技術及び磁気ブラシ技術は、現像
プロセスの安定性を含む多数の効果を発揮し、市販のほ
とんどの複写機に実際に使用されている。しかしなが
ら、これらは、幾つかの欠点がある。例えば、磁気ブラ
シ技術を考えると、この技術に使用される現像剤は、ト
ナー及びキャリアより成り、その混合の割合が変化する
と、得られる像の光学的濃度に悪影響を及ぼす。

【０００６】１成分現像剤を使用する現像技術について
考えると、粉末雲技術及び刻印技術は、現像プロセス中
に、トナーが潜像支持部材に形成された静電潜像の像エ
リアに付着するだけでなく非像エリアにも付着し、像の
質低下を表すいわゆる背景の曇りを生じさせる。この曇
りは、誘起された像電荷、又は静電吸引力以外の物理的
な作用によって非像エリアに保持又は付着されているト
ナーを取り去るための除去力がないために生じる。

【０００７】像保存の目的で荷電像の質低下を防止する
ために、トナー支持部材と、該トナー支持部材からトナ
ーを変位させそして像支持面の非像エリアへのトナー付
着を回避するようにトナーを飛ばすための圧電振動器と
を有する現像装置が米国特許第４，５４６，７２２号に
開示されている。この装置は、複数のコピーを形成する
ための露光当たり多複写のプロセスに使用された場合
に、得られる像に乱れを生じないように静電潜像への悪
影響を回避する。この装置は、静電潜像の保存の観点か
らは非相互作用的であるが、現像されたトナー像の観点
からは非相互作用的であるとは思えない。この装置は、
潜像保存の目的で荷電像の質低下を防止するように構成
されたもので、トナー像パターンの質低下を防止するた
めのものではない。

【０００８】米国特許第４，８３３，５０３号は、音波
トナー解放現像システムを使用し、後で追加カラーでオ
ーバー現像することによって現像されたトナーパターン
の質低下を最小にすると共に、現像剤の背景汚染を最小
にするようにして部分カラーコピー又は全カラーコピー
を形成するための多色プリンタを開示している。現像
は、トナー支持部材の表面を振動することによりトナー
支持部材の表面へのトナーの正味付着力を減少すること
によって行われる。音波トナー解放現像システムは、受
け入れられることが分かっている。しかしながら、音波
トナー解放現像システムは、高価な音響トランスジュー
サ及びそれに関連した駆動電子装置を必要とする。

【０００９】

【発明の実施の形態】図５は、本発明の伸張トナー解放
現像装置を組み込んだ電子写真複写機の種々の要素を概
略的に示している。

【００１０】特に図５を参照すれば、参考としてここに
取り上げる米国特許第４，４０３，８４８号に開示され
た多色プリンタ１０は、本発明の改良された現像装置を
使用している。プリンタ１０は、ゼログラフィック処理
区分１２と、像走査又は書き込み区分１４とを備え、該
区分１４は、電磁放射の少なくとも２本の高輝度像形成
ビーム１５、１６をゼログラフィック区分１２の感光体
２０にわたって走査して、以下で明らかとなる少なくと
も二重のカラー像を形成するように働く。

【００１１】ゼログラフィック処理ステーション１２
は、駆動及びアイドラーのベルト支持ローラ各々２２及
び２３にわたって張られたエンドレスベルトの形態で示
された感光体２０を備えている。ベルト支持ローラ２
２、２３は、適当な手段（図示せず）によって所定の固
定位置に回転可能に取り付けられる。ローラ２３は、適
当な駆動モータ（図示せず）によって駆動され、感光体
２０を実線矢印で示された方向に移動する。感光体２０
は、エンドレスベルトの形態で示されているが、ドラム
のような他の感光体構成も考えられる。

【００１２】感光体２０は、適当な柔軟な導電性基体よ
り成る内側層即ち基板と、セレニウムのような外側の光
導電性層とで構成される。感光体２０は、不透明、即ち
光のような電磁放射を通さなくてもよいし、或いは完全
に又は部分的に透明であってもよい。例示的な感光体２
０は、通常は、アルミニウム基板であり、従って、感光
体は不透明である。しかしながら、ガラスのような他の
基板材料も意図され、これは感光体２０を完全に又は部
分的に透明にし、そしてセレニウム以外の感光体材料、
例えば、有機樹脂も意図される。１つの形式の有機材料
は、例えば、ポリ−Ｎ−ビニルカルバゾルに分散された
セレニウムの層と、ピレンのような電荷移動コンパウン
ドを含む透明ポリマオーバーコート層とを有するアルミ
ニウム処理マイラー基板で構成される。

【００１３】再び特に図５を参照すれば、コロトロンと
して一般に知られているコロナ荷電装置３０は、荷電ス
テーション３１において感光体２０に隣接して作動的に
配置される。適当な負の高電圧源（−Ｈｖ）に接続され
るコロトロン３０は、像形成のための準備において感光
体２０に均一な負の電荷を配置するように働く。

【００１４】像形成ビーム１５、１６は、各々露光点３
３、３４において感光体２０に当たり、即ち接触し、ビ
ーム１６の露光点３４は、像形成ビーム１５の接触点３
３から下流に所定距離（Ｌ）だけ離間されている。現像
装置２００の各々は、適当な現像ハウジング（図示せ
ず）を備え、その中に、カラー現像剤の供給源が、カラ
ー現像剤を現像装置の磁気ブラシロールに装填する手段
と共に設けられている。

【００１５】ゼログラフィック技術の当業者に明らかな
ように、カラー現像剤は通常適当なキャリア材料及びト
ナーを含み、トナーは、像の荷電レベルに比例して像形
成ビーム１５、１６により感光体２０に形成された静電
潜像へ引っ張られ、像を現像する。ここに示す構成で
は、放電現像システムが使用され、コロトロン３０によ
って感光体２０を負に荷電した後に、像エリアが像信号
に基づいてビーム１５、１６により放電される。現像ト
ナーは負に荷電され、それ故、放電された像エリアに吸
引されるが、放電されない非像エリアからは反発され
る。

【００１６】現像剤、特に、トナーは、所望のカラー像
を形成するように選択されることを理解されたい。例え
ば、図５に示す２現像装置構成では、プロセス方向に第
１の現像装置２００ａは、レッドのトナーを使用し、第
２の現像装置２００ｂは、ブラックのトナーを使用す
る。この例では、現像された像は、像形成ビーム１５、
１６により発生された特定のカラー像パターンに基づい
てレッド及びブラックの像エリアで構成される。他のカ
ラーの組合せも、もちろん、考えられる。ここに使用す
るのが特に適当であると分かっている１つの形式のトナ
ーは、電磁放射を透過するトナー材料より成る。明らか
なように、この形式のトナーは、第２又は第３の色分離
像を形成するときのように既に現像されたトナー像を通
して後で像を形成できるようにする。又、後続露光の前
に付加的な荷電ユニット３５を導入することによりプロ
セスを増強し、感光体の電位の均一性を向上し、即ち手
前の像の電位を中性化することができる。

【００１７】トナーの汚染又は交差混合を排除又は減少
するために、現像装置２００は、これと感光体２０との
間に形成された現像挟み部の付近でトナーを攪拌するた
めの手段を備えており、これは、以下に詳細に述べるよ
うに異なるトナーの非相互作用現像を行うものである。

【００１８】カラー現像装置により感光体２０に形成さ
れた静電像を現像するのに続いて、現像された像は、転
写ステーション４０において紙のような適当なコピー基
板材４１に転写される。転写を容易にするために、高電
圧電源（＋ＨＶ）に接続された転写コロトロン４２が設
けられており、感光体２０上の現像された像をコピー基
板材４１へ吸引させる。転写に続いて、現像された像
は、溶着器（図示せず）によって定着される。感光体２
０の残留トナーは、清掃ステーション４５において、消
去ランプ４７及び清掃ブラシ４６により各々除去され
る。

【００１９】像走査区分１４は、レーザ５０によって例
示された適当な高輝度電磁放射源を含む。レーザ５０に
よって発生された光ビーム５１は、ミラー５３のような
適当な手段により像形成ビーム１５、１６に分離され
る。ミラー５３から反射された一対のビームは個々のビ
ーム変調器５５、５６に通され、これら変調器は、信号
ライン５８、５９を経て送られる像信号入力に応答して
像形成ビーム１５、１６の輝度を変調するように働く。
変調器５５、５６は、音響光学型変調器のような適当な
形式の変調器を含む。ライン５８、５９の像信号は、像
入力スキャナ、メモリ、通信チャンネル等の適当なソー
スから導出される。

【００２０】変調器５５、５６から、像形成ビーム１
５、１６は、回転多角形６１としてここに示された適当
な走査要素に当たる。多角形６１は、モータ６２によ
り、感光体２０の動きと同期して且つ著しい歪を生じる
ことなく感光体２０を横切って像形成ビーム１５、１６
を走査するに充分な速度で回転される。適当なレンズ６
５は、多角形６１のミラー小面６３から反射された像形
成ビーム１５、１６を感光体２０に収束するように働
く。上記のように、像形成ビーム１５、１６は、感光体
２０に沿って互いに所定距離Ｌだけ離間された露光点３
３、３４において感光体２０に各々当たり、距離Ｌは、
カラー現像装置を受け入れるよう選択される。露光点３
３、３４の間に所要の間隔Ｌを与えるために、ミラー対
７１、７２及び７３、７４は、像形成ビーム１５、１６
をルート指定し直すように設けられ、ミラー７１、７３
は、感光体２０の移動経路に実質的に平行に外方にビー
ム１５、１６を最初に曲げるように働き、そしてミラー
７２、７４は、露光点３３、３４において感光体２０に
交差する方向にビーム１５、１６を各々回復するように
働く。ミラー７２、７４は、ここに示す構成では、距離
Ｌだけ離間されることが理解されよう。

【００２１】第１の像形成ビームの下流の第２の像形成
ビームの間隔による露光遅延を受け入れて、あるカラー
像を、次のカラーに対する潜像を形成するための露光の
前に現像できるようにすると共に、第２のカラー像を第
１のカラー像と整列するよう確保するために、バッファ
７６のような適当な像信号遅延装置が変調器５６への像
信号入力ライン５９に設けられる。バッファ７６は、第
２のカラー像を第１のカラー像と整列するに充分な間隔
だけ変調器５６への像信号の入力を遅延するように選択
される。

【００２２】像形成ビーム１５及び１６は、感光体２０
の外面に当たるように示されているが、感光体が透明で
あるか又は部分透明である場合には、像形成ビーム１６
及びもし所望ならば像形成ビーム１５は、感光体２０の
内部に当たるように配置されてもよい。

【００２３】図１には、本発明の現像装置２００が拡大
されて示されており、これは、付着した（現像された）
トナーとその後に与えられるトナーとの間に最小の相互
作用しかもたない非相互作用現像プロセスにおいて伸張
式トナー解放を行うものである。現像装置２００は、像
及び／又は現像剤の交差色汚染を伴うことのない（排出
作用）多色単一転写システムを達成する手段である。現
像装置２００は、本発明の現像装置の典型的なもので、
柔軟なベルト２０５をドナー部材として備えており、タ
ッチダウン現像として一般に知られているようにその一
部分は感光体２０に対して至近離間されている。ベルト
２０５は、離間されたローラ２１０及び伸張部材２１５
の周りにのせられる。ローラ２１０は、駆動ローラであ
り、図５に示すように磁気ブラシトナー装填装置２２０
に隣接して配置される。ベルト２０５は、電源２２５に
よりその外面に接地ＤＣバイアスが印加される。ベルト
の外面は。導電性被膜を含む。更に、この導電層の上に
弛緩性オーバーコート層が付着されてもよい。伸張部材
即ち突出素子２１５は、ベルト２０５を伸張させ、ドナ
ー面に対するトナーの正味付着力を充分に減少させて、
静電力でトナーをドナーから選択的に除去しそしてそれ
を感光体の所望の現像エリアへ搬送できるようにする。

【００２４】伸張式トナー解放現像の選択的トナー除去
特性は、空気にのせられたトナーが全感光体へその電位
に係わりなく与えられる粉末雲（及びジャンピング）現
像とは区別される。この区別は、間違った符号及び非荷
電のトナーの付着が禁止されるので、伸張式トナー解放
により重要な複写品質効果を発揮する。加えて、異なる
トナー（カラー）での次々の現像間の相互作用が最小と
なる。単一転写で得られ且つ非相互作用現像で可能とな
る現像システムの効果は、像を容易に整列でき（感光体
上で）、スループットが高く且つシステムの複雑さが低
減されることを含む。

【００２５】伸張トナー解放は、空気の絶縁破壊の確率
を低減しそしてトナーが集群即ち凝集状態ではなく個々
に作用するよう助成することにより低い静電界のもとで
トナーを解放し、ひいては、トナーギャップジャンププ
ロセスにおける像ノイズを減少することができる。「伸
張（ストレッチ）」プロセスの基本的な前提は、表面へ
のトナー粒子の付着が表面との密接な接触又は接触点に
より左右されることである。表面の局部的な伸張又は曲
げは、表面へのトナーの正味付着力を充分に減少して、
外部からの力で容易に除去できるようにする。「伸張」
プロセスは、表面へのトナー粒子の付着を減少するため
の形態学的なドナー表面の変化によって左右される。伸
張効果を生じさせると考えられるドナー表面の歪は、表
面の曲げ半径と、中性（「０歪」）平面２からの表面の
距離の両方によって左右される。或いは又、挟み部にお
ける全ドナー部材の延びは、ドナーの有効表面積を変え
てドナー表面へのトナー付着に対し同様の表面歪作用を
与えるように働くことができる。図１において、中性平
面２はドナーの中心に示されており、これは、単純なド
ナーによる均一なモジュラスを意味する。「伸張」プロ
セスの研究に使用されている感光体ベルトのような複雑
なドナー構造体は、中心から変位した中性平面を有し、
それ故、単純な均一モジュラスのドナーで得られるもの
に対して増加した表面歪を与えることができる。「伸
張」プロセス用にドナーの設計を最適化するには、ドナ
ーの中性軸からのトナー装填面の距離を最大にするよう
にドナー材料（１つ又は複数）のモジュラスを調整する
ことを含む。感光体ドナーは、多数の材料層の解決策で
ある。別の解決策は、光重合を使用し、均質なホトポリ
マ層を通してモジュラスを好都合に変更して表面歪を向
上することである。

【００２６】図１は、所望の非相互作用現像機能を達成
するために受像面からエアギャップで分離されたトナー
装填されたドナー表面を示している。エアギャップは、
説明上、図に含まれているに過ぎない。受像面とドナー
表面との間に電界Ｅを付与すると、力Ｆ＝ＱＥがトナー
粒子に作用する。この例で仮定された正極性のトナー電
荷は、力Ｆを受像面へ向ける。力Ｆの大きさが「減少さ
れた」付着力より大きいときには、トナー粒子がドナー
から取り去られ、受像面へ転送される。付着力を減少す
ると考えられる２つの機構は、１）変形したドナー表面
とのトナー粒子接触点における剪断である。図１におい
て、例えば、均質なドナーは、突出素子上で曲げられて
示されている。正味張力が存在しない場合は、ドナー材
料に誘起される歪が上面の伸張から下面の圧縮へと直線
的に変化する。この場合は、中性平面（無歪）がドナー
膜の幾何学的な中心に生じる。ここで仮定することは、
トナーとドナー面との間に生じる剪断によっ付着力が間
欠的に減少しただけでも、ＱＥ力によってドナー表面か
らトナーを除去できることである。もう１つの機構は、
２）変形したドナー表面におけるトナー粒子の再分布で
ある。トナーの単一層装填より多い状態では、突出素子
上での曲がりにより図１のドナー表面が伸びると、トナ
ー粒子がある程度再分布される。装填面積当たりのトナ
ーの質量は、ドナーの面積が屈曲点において増加された
ときに減少し、そして同時に付与されるＱＥ力によって
トナーが除去されない限り、ドナーがまっすぐになった
場合に元の値に再び復帰しなければならない。このメカ
ニズムは、ドナーの膜面と直接接触していないトナーの
解放に向けられる。

【００２７】ドナー表面の変形は、多数の技術により行
うことができる。特に効果的な設計が図２に示されてい
る。これは、一線となった捕獲された小さなボールベア
リングを備え、その上にドナーが張られる。ボール設計
の有効性は、ボールに正接する領域におけるドナーの二
次元的な伸張に関連している。装置におけるトナー転写
を向上するための設計が図３に示されている。この実施
形態の１つの効果的な特徴は、この解決策では真空によ
る下方保持によりウェブ張力の必要性が排除されること
である。別の真空下方保持設計（図示せず）では、織ら
れたスクリーン片を用いて突出素子を覆い、このスクリ
ーン片は、突出素子上にあるパターンを形成し、その上
でドナーウェブが引っ張られる。真空下方保持設計は、
凸状の曲げ及び凹状の曲げの両方を含むドナーの複雑な
歪を可能にする。

【００２８】本発明の伸張プロセスは、電子写真装置の
感光体清掃ステーション及びトナー転写ステーションに
その構造をほとんど変更せずに等しく適用できることが
疑いなく明らかである。

【００２９】トナー解放のための「伸張」プロセスを、
現像、転写及び清掃プロセス段階に適用する場合を、図
４に示した「伸張」システムにおいて説明する。図示さ
れた「伸張」現像サブシステムは、ドナーベルトにトナ
ーを装填するための手段（即ち磁気ブラシ）を備えてい
る。ドナーは、現像ゾーンＡにおいてトナー解放を容易
にするために伸長部材によって変形（伸張）される。転
写ゾーンＢでは、感光体が変形されて転写が増強され
る。最後に、清掃ゾーンＣでは、清掃ブラシによる残留
トナーの除去を容易にするために感光体の変形が含まれ
る。

【００３０】要約すれば、「伸張」プロセスは、多数の
ゼログラフィックプロセス段階においてドナー表面から
のトナー解放を容易にし且つその均一性及び効率を改善
するための手段として提案される。伸張トナー解放の効
果は、現像／転写されるトナー像ノイズを減少すると共
に追加装置及び経費を最小にすることによりコピーの品
質を向上させることを含む。

【００３１】ドナー部材を伸張することによりドナー部
材から荷電トナーを遊離することを含むプロセス及び装
置が開示されたことが明らかであろう。トナーの遊離に
よりドナー部材に粒子を保持する正味の力が減少され
る。トナーは、これを抽出する像電界がドナー部材の付
近にない限りドナー部材の表面に留まり、これにより、
装置及びプロセスは非排出性及び非相互作用性となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】トナー粒子を遊離するのに使用されるプロセス
を詳細に示す拡大図である。

【図２】本発明に使用できる突出素子の別の実施例を示
す図である。

【図３】本発明に使用できる突出素子の更に別の実施例
を示す図である。

【図４】現像ステーション、清掃ステーション及び転写
ステーションに使用される本発明を示す概略平面図であ
る。

【図５】本発明の特徴を用いた多色プリンタを詳細に示
す概略図である。

【符号の説明】

１０多色プリンタ１２処理区分１４像走査又は書き込み区分１５、１６電磁放射の像形成ビーム２０感光体３０コロトロン３３、３４露光点４０転写ステーション４２転写コロトロン４５清掃ステーション５０レーザ５３ミラー５５、５６ビーム変調器６１多角形６２モータ６５レンズ７１、７２、７３、７４ミラー対７６バッファ２００現像装置２０５柔軟なベルト２１５伸張部材２２０磁気ブラシトナー装填装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｇ０３Ｇ 21/10 Ｇ０３Ｇ 21/00 ３１２ (72)発明者リチャードエフバーゲンアメリカ合衆国ニューヨーク州 14519 オンタリオウィリッツロード 1043 (72)発明者ロバートダブリューグンドラッチアメリカ合衆国ニューヨーク州 14564 ヴィクタータークヒルロード 2434 (72)発明者デイルアールマスターレアメリカ合衆国ニューヨーク州 14502 マセドンマーフィーレーン 2394

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】粒子を有する柔軟な部材と、上記柔軟な部材に作動的に関連され、上記柔軟な部材を
伸張して、そこに付着する粒子を遊離する偏向器とを備
えたことを特徴とする印刷機。
【請求項２】粒子を有する柔軟な部材と、上記柔軟な部材に作動的に関連され、上記柔軟な部材を
伸張して、そこに付着する粒子を遊離する偏向器とを備
えたことを特徴とする現像ユニット。
【請求項３】上記偏向器は、上記柔軟な部材に接触される突出部材と、上記柔軟な部材を伸張して粒子を遊離するように上記突
出部材を駆動する手段とを備えた請求項２に記載の現像
ユニット。