JPH11161109A - コンディショナロール上の水膜の厚さ検知装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 メータリングロール上の液層の厚さを測定す
る装置を提供する。 【解決手段】 バックアップロール８３と転送ロール８
１は、対をなしてニップを形成するこのニップの間をシ
ートが通過し、シートの片面が湿らされる。調節可能な
メータリングロール８４は、転送ロールとかみ合う。メ
ータリングロールの一部分が、液体を含む液だめ８５の
中に配置され、それによりメータリングロールの外部表
面に液体が付加される。メータリングロールの外部表面
上の液体からの反射光を検出するために、光学的センサ
８７が配置される。光学的センサは、メータリングロー
ルと転送ロールが接触しているかどうかを示すゴー（続
行）またはノーゴー（続行不可）信号を発する。メータ
リングロールの表面にて適切な液層の厚さは、メータリ
ングロールを調節することにより得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真機におけ
る担持体コンディショニング装置に関し、特に、裁断済
みシートまたはウェブ状態にて供給される材料に、水分
を添加する装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】典型的な多色刷り電子写真には、複数の
イメージ形成位置を含む装置構成を用いることが望まし
い。複数のイメージ形成位置を含む構成の一例として
は、受光メンバにおいて各色ごとの像形成のために再荷
電、再イメージ形成、および現像が実施される、イメー
ジオンイメージ（ＩＯＩ）システムが挙げられる。この
荷電、イメージ形成、および現像のステップと、再荷
電、再イメージ形成、および現像のステップには各々、
紙への転写のステップが後に続く。シングルパス（sing
le pass）装置においては、それら全てのステップが受
光体の一回転にて実施される。それに対してマルチパス
（multipass）構成においては、一度の荷電、イメージ
形成、および現像にて一つの色についての分解像が形成
され、別個の転写動作にて各カラーが処理される。シン
グルパス構成は、高い歩留まりを達成する可能性があ
る。

【０００３】荷電性（electroscopic）トナー材料を熱
と圧力によって担持メンバに定着または融合させるため
には、トナーに圧力を印加し、トナー材料の構成成分が
粘着性および癒着性を帯びるまでトナー温度を上昇させ
る必要がある。この作業によりトナーはある程度、担持
媒体（典型的には紙）の繊維または細孔へ流れ込む。そ
の後トナー材料は冷却するにしたがい凝固し、担持メン
バへ堅く接着する。電子写真式記録技術と同様、ゼログ
ラフィ式においても、トナーイメージを担持メンバに定
着させるために熱エネルギーおよび圧力を利用すること
は、古く周知の技術である。

【０００４】荷電性トナーイメージの担持体への加熱お
よび加圧による定着は、一つの方法では、トナーイメー
ジを携えた担持体を一対の向かい合ったローラメンバの
間を通過させることにより実施される。この時、一対の
ローラメンバのうち、少なくとも一つのローラメンバは
内部から加熱されている。このタイプの定着システムの
動作段階において、担持メンバにはトナーイメージが静
電気によって付着しており、その担持メンバはロール間
に形成されるニップを通過し、それにより加圧下で加熱
される。トナーおよびトナーイメージを携えたコピーシ
ートには、大量の熱が加えられる。この熱は、シートに
含まれた水分の大部分を蒸発させるが、その際にシート
の前面と裏面とに加えられる熱量は、同じでないことが
多い。その結果、シートの両面からの水分蒸発量が異な
り、それはシートがカールする一因となる。

【０００５】紙のカールは、平面状態からのずれと定義
される。電子写真の工程において、融合によって紙の水
分は追い出される。水分を回復する際に、紙とトナーと
の間で湿性膨張度および熱性膨張度が異なるため、紙は
カールする。紙は水分の再吸収によって膨張するが、ト
ナーは膨張しないので、カールが発生する。紙のカール
は、コピー機における用紙扱い上、最も問題になる点の
一つである。コピーシートのカールによって、シートの
突っ掛かり、イメージ欠除、およびスタッキング時の不
具合などの問題が発生する。これらの問題は、トナー集
中領域、担持体、および融合機特性の差異により、白黒
印刷よりもカラーコピーにおいてより深刻である。

【０００６】以下の特許は、本発明のさまざまな態様に
関係すると考えられる： １）米国特許第５，２６４，８９９号、特許権者：マン
デル、１９９３年１１月２３日発行 ２）米国特許第５，４３４，０２９号、発明者：モーザ
ー、１９９５年７月１８日発行 上記の開示は、以下のように要約される。

【０００７】米国特許第５，２６４，８９９号には、コ
ピーシートに水分を添加するシステムが記載されてい
る。静電写真式複写におけるトナー定着工程は、紙を乾
燥させ、それによりシートの縁を波形にするおそれがあ
る。この発明では、一対の多孔質ロールを用いてニップ
を形成し、コピーシートがニップを通過する際に、シー
トに添加水分を供給する。添加された水分によって、波
形の形成は避けられる。

【０００８】米国特許第５，４３４，０２９号には、ト
ナーイメージが静電気によって付着する支持体におい
て、そのトナーイメージを定着させるために加熱された
支持体のカールを防止する装置および方法が記載されて
いる。二つの加圧ローラによって形成されたニップに支
持体を通すことにより、コピー支持体への加圧および水
分の添加は同時に実施される。この時ローラの一つは、
支持体がニップを通過する際に支持体の裏面に水分を供
給するために用いられる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】電子写真式複写または
印刷において、定着ステップの間にコピーシートから水
分が損失することによって発生するカールを防止するシ
ステムが更に必要となっている。そのシステムは静電写
真式装置において実用的に利用でき、メータリングロー
ル上に適切な厚さの水膜が得られたかの判定は主観的な
判断によらないことが必要である。通常、転送ロールに
おける膜の厚さは、ゴム製メータリングロールと転送ロ
ールとの間の干渉度合いを調節し、メータリングロール
の光沢を観察することにより調整される。当業界で一般
的に認められている調整工程では、メータリングロール
は転送ロールに接触させられる。それらがちょうど接触
した時に、黒いゴム製メータリングロールの表面が、光
沢のある状態からつや消し状態へ変化する。ゴム製メー
タリングロールを転送ロールへ更に押し付けることによ
り、適切な水膜の厚さが得られる。現在、この調整の唯
一の実施方法は、目視、即ちメータリングローラの外観
観察によってである。この方法は、顧客の装置の調整ま
たは製造段階において許容されるものではない。したが
って、より使い勝手の良い方法が必要である。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、水分を、制御
された量にて転送ロールに添加する装置を提供する。こ
の装置は、バックアップロールと対をなしニップを形成
する転送ロールを有する。このニップの間をシートが通
過し、シートの片面が湿らされる。メータリングロール
は、転送ロールとかみ合う。メータリングロールの一部
分が、液体を含む液だめの中に配置され、それによりメ
ータリングロールの外部表面に液体が付加される。メー
タリングロールの外部表面上の液体からの反射光を検出
するために、光学的センサが配置される。光学的センサ
は、メータリングロールと転送ロールが接触している
間、ゴー（Ｇｏ；続行）またはノーゴー（Ｎｏ Ｇｏ；
続行不可）信号を発する。メータリングロールの表面に
て適切な液層の厚さは、メータリングロールに接続され
たネジに回転を加えることにより得られる。

【００１１】本発明の他の態様に従えば、本発明は電子
写真式システムにて、トナーイメージをコピーシートに
定着させコピーシートのカール形成を防止するシステム
を提供する。本システムは、双方の間にニップを形成す
る第一および第二の融合ローラを含む。少なくとも一方
の融合ローラは加熱され、第一および第二の融合ローラ
は、熱と圧力をコピーシートに加えることによりトナー
イメージをコピーシートへ定着させる。さらに本システ
ムは、コピーシートを融合ローラから受け取るコンディ
ショニングシステムを含む。コンディショニングシステ
ムは、シートが双方の間を通過する際にニップを形成す
るよう配置された転送ロールおよびバックアップロール
を有する。また、コンディショニングシステムは、転送
ロールとかみ合うメータリングロールを有する。メータ
リングロールの一部分は、液体を含む液だめの中に配置
され、それによりメータリングロールの外部表面に液体
が付加される。さらにコンディショニングシステムは、
メータリングロールの外部表面上の液体からの反射光の
種類を検出し、転送ロールとメータリングロールとの接
触を示すゴー（続行）またはノーゴー（続行不可）信号
を発する、光学的センサを備える。メータリングロール
表面にて適切な液層の厚さは、メータリングロールを転
送ロールに対して移動させることにより得られる。

【００１２】本発明の更に他の態様に従えば、本発明は
コンディショニング剤メータリングロール上の液膜の厚
さ検知方法を提供する。本方法は、液だめを備えるステ
ップと、回転することによって液だめからの液が長手方
向の外部表面に沿って付加されるような位置に、液だめ
に対して黒のゴム製メータリングロールを配置するステ
ップと、長手方向の外部表面を有する転送ロールをメー
タリングロールに対して配置し、それらロールの間にニ
ップを形成するステップと、少なくとも一つの光学的セ
ンサをメータリングロールの長手方向の外部表面に隣接
して配置するステップと、メータリングロールの長手方
向の外部表面にて、光学的センサを用いて液層の厚さを
検知するステップと、を含む。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下の説明および添付の図面によ
り、本発明の更なる特徴が明確にされる。

【００１４】図１を参照して説明すると、本発明の印刷
機は、アクティブマトリックス（ＡＭＡＴ）受光体ベル
ト１０の形態をとる電荷保持表面を用いる。受光体ベル
ト１０は、矢印１２が示す方向に動作し、さまざまな電
子写真処理位置を順次通過する。ベルトは、駆動ローラ
１４、テンションローラ１６、および固定ローラ１８の
周りに掛け渡されている。ローラ１４は駆動モータ２０
によって駆動可能に連結しており、ベルトが電子写真処
理位置を通過するよう作動させる。

【００１５】さらに、図１を参照して説明すると、ベル
ト１０の一部分は荷電位置Ａを通過する。そこで符号２
２が付されたコロナ発生装置が、ベルト１０の光伝導表
面を、比較的高く実質的に均一に、好ましくはマイナス
電位に荷電する。

【００１６】光伝導表面の帯電した部分は次に、イメー
ジ形成／露光位置Ｂへ進む。符号９０が付されたコント
ローラは、所望の出力イメージを表すイメージ信号を受
信し、それを数種の色ごとの像へと分解するように変換
処理する。コントローラ９０はさらに、それら分解され
た色の像をレーザによる出力スキャニング装置２４に送
信する。上記のイメージ形成／露光位置Ｂにおいて電荷
保持表面は、スキャニング装置２４からの出力に従って
放電される。スキャニング装置は、レーザラスタ出力ス
キャナ（ＲＯＳ）であることが好ましい。またＲＯＳの
代わりに、ＬＥＤ（発光ダイオード）アレイなどの他の
電子写真式露光装置を使用することもできる。

【００１７】最初に電圧Ｖ₀に荷電された受光体は、−
５００ボルト程度のレベルＶ_ddpまで暗放電（dark deca
y）する。露光位置Ｂにて露光されると、受光体は−５
０ボルト程度のＶ_exposeまで放電させられる。したがっ
て、露光後には、受光体は単一極性の電圧の、高電圧領
域および低電圧領域を含む。高電圧領域は帯電した領域
に相当し、低電圧領域は背景になる放電した領域に相当
する。

【００１８】第一現像位置Ｃには、黒トナー３５と、ハ
イブリッドジャンピング現像（hybrid jumping develop
ment）（ＨＪＤ）システムを用いる、符号４２が付され
た現像機構造が備えられる。現像機構造４２において、
ドナーロールとして知られている現像ロールは、二つの
現像電界（エアギャップにかかる電位）がかけられる。
第一の電界は、ＡＣ（交流）ジャンピング電界であっ
て、トナー雲（toner cloud）の発生に使用される。第
二の電界は、ＤＣ（直流）現像電界であって、受光体上
で現像に利用されるトナーの集まる量を制御するために
使用される。トナー雲の発生によって、帯電したトナー
粒子は静電潜像へ誘引される。現像電界のバイアス印加
は、電源を通じて適切に実施される。このタイプのシス
テムは非接触型であり、トナー粒子３５（例えば黒）の
みが潜像へ誘引される。受光体とトナー供給装置との間
で機械的な接触は無く、そのためそれ以前に現像された
がまだ定着されていないイメージは崩されない。

【００１９】次に、制御表面電圧に対して高い出力電流
を供給する。すなわち高いＩ／Ｖ特性スロープを示すコ
ロナ再荷電装置３６を用いて、受光体のトナー付着およ
び非付着領域両方の電圧レベルを、実質的に均一なレベ
ルまで上昇させる。再荷電装置３６は、受光体を所定の
レベルまで再荷電する。

【００２０】続いて、レーザによる出力構造を含む第二
の露光／イメージ形成装置３８を用いて、第二のカラー
トナーによって現像されるイメージに従って、受光体の
トナー付着領域および／または非付着領域は選択的に放
電される。この時点で受光体は、比較的高い電圧レベル
のトナー付着および非付着領域と、比較的低い電圧のト
ナー付着および非付着領域とを含む。低電圧の領域は、
放電領域現像（discharged area development）（ＤＡ
Ｄ）によって現像されるイメージ領域である。その現像
には、マイナス荷電された、カラートナーを含む現像材
料４０が用いられる。例えば黄であるそのトナーは、第
二の現像位置Ｄに設置された現像機ハウジング構造４２
の中に備えられ、第二のＨＪＤ現像システムによって受
光体上の潜像にさらされる。放電イメージ領域がマイナ
ス荷電された黄トナー粒子４０によって現像されるに効
果的なレベルにまで、現像機構造は電源（図示せず）に
よって電気的にバイアスされる。

【００２１】上述の手順が、マジェンタなどの適切な第
三のカラートナー５５を用いる第三のイメージ形成装
置、およびシアンなどの適切な第四のカラートナー６５
を用いる第四のイメージ形成装置において繰り返され
る。続くそれらのイメージ形成ステップにおいて、以下
に説明する露光制御手法を用いても良い。このようにし
て、フルカラー複合トナーイメージが受光体ベルト上に
現像される。

【００２２】一部のトナー電荷が完全に中性化し若しく
は逆極性になり、それにより受光体上に現像された複合
トナーイメージがプラス電荷とマイナス電荷との両方を
含む場合に対応するため、転写前に作用するマイナス電
荷ジコロトロン（dicorotron）メンバ５０が設けられ
る。これによってトナーは調節され、プラス電荷コロナ
放電を用いた担持体への転写動作が効果的に実施され
る。

【００２３】イメージ現像後、転写位置Ｇにて担持素材
シート５２は、トナーイメージに接触する位置に移送さ
れる。担持素材シートは、従来のシート供給装置（図示
せず）によって転写位置Ｇへと進められる。シート供給
装置は、トレー５１，５３内のコピーシートのスタック
の最上シートに接触するフィードロールを含むことが好
ましい。フィードロールが回転することにより、最上シ
ートがスタックからシュート内へ移送される。シュート
は、移送される担持素材シートを、タイミングを合わせ
て連続的にベルトの光伝導表面に接触するよう仕向け
る。それにより光伝導表面上に現像されたトナーパウダ
ーイメージは、移送される担持素材シートに、転写位置
Ｇにて接触する。

【００２４】転写位置Ｇは、プラスイオンをシート５２
の裏面に吹き付ける転写ジコロトロン５４を含む。これ
によりマイナス荷電されたトナーパウダーイメージは、
ベルト１０からシート５２へと誘引される。ベルト１０
からシート５２を容易に引き離すために、分離ジコロト
ロン５６が設けられる。

【００２５】転写後、シートは更に矢印５８の方向に進
められ、融合位置Ｈへ進めるコンベア（図示せず）上へ
移送される。融合位置Ｈは、符号６０が付された融合機
アセンブリを含む。融合機アセンブリ６０は、転写され
たパウダーイメージをシート５２へ定着させる。融合機
アセンブリ６０には、加熱式融合ローラ６２とバックア
ップまたは押圧ローラ６４とが設けられることが好まし
い。シート５２は、融合ローラ６２およびバックアップ
ローラ６４の間を通過し、その際にトナーパウダーイメ
ージは融合ローラ６２に接触する。このようにして、ト
ナーパウダーイメージはシート５２へ定着される。融合
後、移送されるシート５２は、シュート（図示せず）を
通じてシート水分補充システム１００へ進められる。続
いてキャッチトレー（図示せず）へと移送され、その後
操作者によって印刷機から取り出される。

【００２６】ベルト１０の光伝導表面から担持素材シー
トが分離された後、光伝導表面の非イメージ領域に残存
したトナー粒子は除去される。これらの粒子は、洗浄位
置Ｉにて、ハウジング６６内の洗浄ブラシ構造体によっ
て除去される。

【００２７】以上にて、カラー印刷機の動作概要が、本
願に必要な範囲で十分に説明される。

【００２８】図２に示すとおり、符号８０が付されたシ
ートコンディショニング装置は、反時計回りに回転する
転送ロール８１と、時計回りに回転するバックアップロ
ール８３とを有する。それらロールは、シートに接触さ
れるよう配置され、シートが双方の間に存在する際にニ
ップを形成する。転送ロール８１は、親水性でありクロ
ムめっきされていることが好ましい。他方、メータリン
グロール８４は黒いゴムでコートされていることが好ま
しい。転送ロール８１およびバックアップロール８３は
固定されている。その反面、転送ロール８１との間にニ
ップを形成するメータリングロール８４の位置は、従来
の方法によって調節することができる。例えば、転送ロ
ールの軸受けがフレームメンバに固定され、同じフレー
ムメンバの溝切り部分にメータリングロールの軸受けを
配置した、調節ネジ機構を用いることができる。メータ
リングロールの軸受けは、自由に転送ロール側へ移動
し、押し付けの度合いが増大される。調節ネジは、メー
タリングロールの軸受けを直接に押し、メータリングロ
ール軸を転送ロール側へ移動させる。ネジをある角度回
転させると、軸受けは所定の距離移動する。その移動距
離はネジ筋すなわちネジピッチによって定まる。メータ
リングロール８４は時計回りに回転し、その一部分は開
放された液だめ８５の中に配置される。従来型のモータ
（図示せず）が、転送ロール、バックアップロール、お
よびメータリングロールに結合される。それらのモータ
は、転送ローラおよびバックアップローラを、用紙路８
９上でのシート進行と反対の方向に回転させ、液体をシ
ートに添加する。本実施形態においては水である湿潤剤
は、液だめ８５からメータリングロール８４へ供給され
る。

【００２９】本発明に従えば、コントローラ９０に接続
された装置８７は、メータリングロール上の適切または
所望の水膜厚さを示す。装置８７は、発光部８７’およ
び受光部８７”を含む光学的センサであることが好まし
い。図３に示すように、二つの光学的センサ８７を用い
てメータリングロール８４の水膜厚さを示すことが好ま
しい。センサからの光線がメータリングロール表面に反
射され受光部８７”へ入射するよう、センサはメータリ
ングロール８４の外部表面に対して配置される。センサ
８７は従来からあるものであり、パルス赤外線発光ダイ
オード８７’およびフォトトランジスタ８７”から成
る。

【００３０】動作時には、発光部８７’からの光線は、
回転するメータリングロール８４の表面の測定する側８
８に向けられる。メータリングロール８４の測定されな
い側は、符号８６で示される。水膜が厚い場合、すなわ
ちメータリングロールが転送ロールに接触していない場
合、メータリングロール８４の表面には光沢があり、光
線は反射され受光部８７”へ入射する。転送ロールとメ
ータリングロールが接触し水膜が薄い場合は、メータリ
ングロールの表面はつや消し状態であり、光線はロール
表面を離れると散乱する。したがって、受光部８７”に
は、微少量の光しか到達しない。図３に示すとおり、二
つの同一の光学的センサ８７を、メータリングロール８
４の片側に一つずつ用いることが好ましい。操作者（サ
ービス員、顧客、または製造時調整員）は、転送ロール
とメータリングロールの間の接触を調節し、センサから
電気信号を得る。例えば最初に、転送ロールとメータリ
ングロールとは離れており、光沢表面を表す「低」セン
サ信号が出力される。転送ロールとメータリングロール
は従来型の調節ネジを用いて、薄膜を表す「高」信号が
得られるまで近づけられる。その後、調節ネジの追加の
回転数により、最適な水膜厚さを設定できる。ネジの追
加の回転数は、ネジ筋すなわちネジピッチによって定ま
る。

【００３１】要点を繰り返すと以下のようになる。コン
ディショナは、少量の水分をシートに添加することによ
りシートのカールを制御する。コンディショナは、メー
タリングロール上に適切な水膜厚さが得られたことを示
す装置を含む。その装置は、メータリングロール上の水
膜表面からの反射光を検知する光学的センサを備える。
このセンサにより機器の操作者は、主観的判断による調
整方法を実施せずに、代わりにセンサからのゴー（Ｇ
ｏ；続行）／ノーゴー（Ｎｏ Ｇｏ；続行不可）信号に
よってメータリングロールの外部表面上に所望の水膜厚
さが得られたかを確認することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明によるシートコンディショニング装置
を用いた、シングルパス構成のフルカラーイメージオン
イメージ電子写真印刷機を示す略立面図である。

【図２】 メータリングロール上の液膜の厚さ検知装置
を含むシートコンディショニング装置を示す側面図であ
る。

【図３】 図２の装置を示す端面図である。

【符号の説明】

Ｈ 融合位置、６０ 融合機アセンブリ、８０ シート
コンディショニング装置、８１ 転送ロール、８３ バ
ックアップロール、８４ メータリングロール、８５
液だめ、８７ 光学的センサ、８７’ 発光部、８７”
受光部、８９用紙路。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 メータリングロール上の液の厚さを測定
   する装置において、 バックアップロールと対をなし、シートが間を通過する
   際にニップを形成し、シートのイメージ形成面の裏面を
   湿らす転送ロールと、 前記転送ロールとによりニップを形成するメータリング
   ロールと、 前記メータリングロールの一部分が内部に配置され、前
   記メータリングロールの外部表面に液体を付加する、液
   体を含む液だめと、 前記メータリングロールの外部表面上の液体からの反射
   光の種類を検出し、前記メータリングロールの前記外部
   表面上に適切な液層の厚さが得られたかどうかを表す続
   行または続行不可信号を発する光学的センサと、を有す
   る装置。
2. 【請求項２】 電子写真式システムにて、トナーイメー
   ジをコピーシートに定着させコピーシートのカール形成
   を防止するシステムにおいて、 双方の間にニップを形成する第一および第二の融合ロー
   ラであって、少なくとも一方は加熱され、熱と圧力をコ
   ピーシートに加えることによりトナーイメージをコピー
   シートへ定着させる第一および第二の融合ローラと、 シートが双方の間を通過する際にニップを形成するよう
   配置された転送ロールおよびバックアップロールと、前
   記転送ロールとかみ合い、一部分が液体を含む液だめの
   中に配置され外部表面に液体が付加されるメータリング
   ロールと、前記メータリングロールの外部表面上の液体
   からの反射光の種類を検出し、前記メータリングロール
   の前記外部表面上に適切な液層の厚さが得られたかどう
   かを表す続行または続行不可信号を発する光学的センサ
   とを有し、コピーシートを前記融合ローラから受け取る
   コンディショニングシステムと、を有することを特徴と
   するシステム。