現像装置及び方法
フォトコンダクタ上にトナー粒子を吸着させる現像装置であって、非磁性トナー粒子及び硬質な磁性キャリア粒子を含む現像剤が入った容器と、それぞれ対応する回転軸回りで回転させうる非磁性ジャケットチューブ及び磁性コアを有しその一部又は全体が容器内にある第１現像ローラと、その近傍にあり対応する回転軸回りで回転させうる第２現像ローラ（群）と、ジャケットチューブ、コア及び第２現像ローラを対応する回転軸回りで回転させる駆動ユニット（群）と、フォトコンダクタ・第２現像ローラ間空間に交番電界を発生させる手段と、を備え、第１現像ローラの回転につれ運ばれてくるキャリア粒子を第２現像ローラに接触させ、そのキャリア粒子に付着しているトナー粒子を第２現像ローラへと接触吸着させる。現像装置を用い且つその上の静電潜像に従いトナー粒子を付着させることでトナー像をフォトコンダクタ上に発現させる方法であって、硬質な磁性キャリア粒子と共に現像剤に含まれている非磁性トナー粒子を摩擦帯電させ、第１現像ローラに備わる非磁性ジャケットチューブ及びその内部の磁性コアを回転させることでトナー粒子をキャリア粒子に接触、付着させて運び、第１現像ローラ近傍で回転中の第２現像ローラにキャリア粒子を接触させることでそのキャリア粒子上のトナー粒子を第２現像ローラに吸着させ、その第２現像ローラから所定距離離れた位置を通るようフォトコンダクタを駆動し、フォトコンダクタ・第２現像ローラ間空間に交番電界を発生させることでトナー雲をそこに発生させ、そのトナー粒子を潜像に従いフォトコンダクタに吸着させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フォトコンダクタ上にトナー粒子を吸着させる現像装置、並びにフォトコンダクタ上にトナー像を発現させる方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
印刷業界では、フォトコンダクタ上にトナー粒子を吸着させる現像装置、並びにフォトコンダクタ上にトナー像を発現させる方法として、様々なものが知られている。従来型現像装置のなかには、非磁性トナー粒子及び磁性キャリア粒子を含む現像剤が入った容器を備えるものがある。
【０００３】
磁気ブラシ装置と呼ばれるタイプの従来型現像装置では、軟質素材製の磁性キャリア粒子を使用する一方、磁石群付の現像ローラ及びそれを囲うジャケットチューブが容器内に配置される。個々の磁極が外方を向き且つ隣り合う磁極同士が逆極性になるよう、磁石が周方向に沿い固定配列されるのに対し、ジャケットチューブは可回転配置される。磁石群及びジャケットチューブがこうした関係であるため、ジャケットチューブを回転させると、軟質な磁性キャリア粒子に非磁性トナー粒子が付着して鎖状になり、ジャケットチューブから略放射状に延びる剛毛へと成長する。磁気ブラシなる装置名の由来である。この剛毛はストリッパ等による長さ制限を受けるが、ジャケットチューブと共に回っている最中に、逆極性配列磁石の作用で絶えず生成、成長していく。こうして現像剤中のキャリア粒子及びトナー粒子により形成された剛毛は、いずれフォトコンダクタに接触する。すると、その剛毛内のトナー粒子がフォトコンダクタに吸着する。従って、この種の装置では、磁石を対称配置する必要がない。フォトコンダクタ及びストリッパ（更には現像剤を輸送するためのローラ）の真向かいに１個、固定配置するだけでよい。反面、この種の装置で使用されるキャリア粒子は、軟質であるため大きめになってしまう。フォトコンダクタへのキャリア粒子吸着については、その本来質量や磁石磁界が作用する負荷の大きさを利用し防げるものの、トナー粒子の粒径との関係上、トナー粒子吸着可能量が少なめになることは否めない。更に、その装置構成上、キャリア粒子との接触によるフォトコンダクタの摩耗が甚だしくなる可能性がある。
【０００４】
トナー粒子をフォトコンダクタに直に吸着させるのではなく、磁気ブラシ内の現像ローラ（第１現像ローラ）から別の現像ローラ（第２現像ローラ）へとひとまず吸着させるタイプの装置も知られている。第２現像ローラは、表面上の対向部位同士が同方向に動くこととなるよう、第１現像ローラに対し逆方向に回転させる。第２現像ローラは、トナー粒子がその表面に吸着するよう帯電等させておく。吸着したトナー粒子は第２現像ローラの回転につれて運ばれ、第２現像ローラ近傍に存する交番電界に曝される。この交番電界は、隣り合わせに並べた複数本のワイヤに適宜通電すること等で発生させることができる。その交番電界が作用する空間では、トナー粒子が第２現像ローラからの離隔と第２現像ローラへの接近を繰り返す結果、ある種のトナー雲が形成される。その空間にフォトコンダクタを通すと、そのフォトコンダクタ上の静電潜像へとトナー粒子が部位選択的に吸着する。このように、フォトコンダクタに対するトナー粒子の吸着が非接触形態で行われるため、この構成ではフォトコンダクタが摩耗しにくい。但し、磁気ブラシを介し第２現像ローラ、ひいてはフォトコンダクタに引き渡せるトナー粒子の量が少ない、という問題が残存する。
【０００５】
非磁性トナー粒子及び硬質な磁性キャリア粒子を含む現像剤を使用するタイプの現像装置もある。硬質な磁性キャリア粒子は、磁気ブラシ型現像装置等で使用される軟質な磁性キャリア粒子より小径にすることができるため、それを使用する現像装置は、小粒現像剤(Small Particle Developer)の頭文字をとりＳＰＤ型と呼ばれている。
【０００６】
この種の現像装置では、非磁性ジャケットチューブ及び磁性コアを対応する回転軸回りで相対回転させる。コアを組成する磁石は、回転対称になるよう且つ隣り合うもの同士が逆極性になるよう、周方向に沿い一列に配列しておく。ジャケットチューブ及びコアをそれぞれ回転させると、先の例と同様、磁性キャリア粒子に非磁性トナー粒子が付着して鎖状に延び、それらが生成、成長を繰り返す。ただ、上述した磁気ブラシ型現像装置に比べキャリア粒子の動きがかなり激しく、それらキャリア粒子による渦が発生する。しかも、残留磁気の影響がありキャリア粒子がジャケットチューブから剥がれにくい分、形成される鎖が、磁気ブラシ使用時のそれに比べ不均一なものになる。そして、その鎖がフォトコンダクタに接触すると、付着先のキャリア粒子と共にその鎖を形成しているトナー粒子がフォトコンダクタ上に部位選択的に吸着する。この装置ではキャリア粒子が渦を巻いているため、それに付着しているトナー粒子が大量にフォトコンダクタに接触してそこに大量に吸着する。しかも、上述の通り、硬質な磁性キャリア粒子は軟質なそれに比べ小径化できるため、フォトコンダクタへのトナー吸着可能量が更に増すこととになる。ただ、キャリア粒子の渦にフォトコンダクタを接触させるので、フォトコンダクタに多大な摩耗が生じることとなりかねない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
こうした従来技術に鑑み、本発明は、フォトコンダクタ上にトナー粒子を吸着させる現像装置、並びにフォトコンダクタ上にトナー像を発現させる方法に関し、従来技術で生じる上掲の諸問題を解決することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本願では、この目的を達成するため、請求項１記載の現像装置、並びに請求項９記載の方法に従い、フォトコンダクタ上にトナー像を発現させることを提案する。従属形式請求項には本発明の諸実施形態を記載してある。
【０００９】
まず、本発明に係る現像装置は、フォトコンダクタ上にトナー粒子を吸着させる現像装置であって、非磁性トナー粒子及び硬質な磁性キャリア粒子を含む現像剤が入った容器と、それぞれ対応する回転軸回りで回転させうる非磁性ジャケットチューブ及び磁性コアを有しその一部又は全体が容器内にある第１現像ローラと、第１現像ローラ近傍にあり対応する回転軸回りで回転させうる１個又は複数個の第２現像ローラと、非磁性ジャケットチューブ、磁性コア及び第２現像ローラを対応する回転軸回りで回転させる１個又は複数個の駆動ユニットと、フォトコンダクタ・第２現像ローラ間空間に交番電界を発生させる交番電界発生手段と、を備え、第１現像ローラの回転につれ運ばれてくる磁性キャリア粒子を第２現像ローラに接触させ、その磁性キャリア粒子に付着している非磁性トナー粒子を（非磁性トナー粒子吸着を促進する電荷を帯びた）第２現像ローラへと接触吸着させるものである。本装置によれば、硬質な磁性キャリア粒子を用いているので、第１現像ローラから第２現像ローラへと非磁性トナー粒子を均等且つ大量に吸着させることができる。更に、その非磁性トナー粒子を、第２現像ローラからそのそばにあるフォトコンダクタへと交番電界の作用下で非接触形態にて吸着させ、そのフォトコンダクタ上の像を非接触現像することができる。従って、本装置によれば、従来技術で発生していた諸問題のうち少なくとも幾つかを回避することができる。特に、大量の非磁性トナー粒子を第２現像ローラ上に均一に付着させるので、エッジ効果を抑えつつフォトコンダクタ上の像を均一に現像することができる。また、フォトコンダクタに非磁性トナー粒子を非接触吸着させるので、複数個のトナー層を重畳形成することができる。従って、フォトコンダクタ上に色別トナー像等を複数個重ねて形成し、それらを印刷媒体上に一度に転写することができる。
【００１０】
非磁性ジャケットチューブ回転軸と磁性コア回転軸はその位置をずらし、非対称な位置関係にするのが望ましい。とりわけ、磁性コア回転軸を非磁性ジャケットチューブ回転軸・第２現像ローラ回転軸間に配置することで、硬質な磁性キャリア粒子及びそれに付着している非磁性トナー粒子を強力に撹拌、混合し、トナー粒子吸着量を増やすことができる。
【００１１】
磁性キャリア粒子及び非磁性トナー粒子による渦が第１・第２現像ローラ間空間に好適に発生するよう、駆動ユニットを用い、非磁性ジャケットチューブ及び磁性コアを互いに逆方向に回転させるのが望ましい。
【００１２】
本発明を実施するに当たっては、第２現像ローラを金属製、例えばアルミニウム製にしてその耐久性を高めるのが望ましい。耐久性を更に高めるには、第２現像ローラに被覆、例えばセラミクス被覆を設ければよい。
【００１３】
次に、本発明に係る印刷機は、１個又は複数個のフォトコンダクタと、フォトコンダクタ上に静電潜像を発生させる静電潜像発生手段と、本発明に係る現像装置１個又は複数個と、を備え、交番電界が作用する空間におけるフォトコンダクタ・第２現像ローラ間距離を、第２現像ローラ上に発生させるべきトナー層の厚みより大きくしたものである。この印刷機でも上掲の効果を得ることができる。
【００１４】
本発明を実施するに当たっては、フォトコンダクタを、単色トナー像転写に多用されるローラ状のものにしてもよいし、複数個の現像装置及び現像装置間の静電潜像発生手段を通るベルト状のものにしてもよい。後者の構成では、複数個のトナー層をフォトコンダクタ上に重畳形成して印刷媒体に転写させることができる。従って、単一のフォトコンダクタからのトナー像転写１回のみで、多色像等を印刷媒体上に発現させることができる。
【００１５】
本発明の目的は次の方法でも達成することができる。即ち、現像装置を用い且つその上の静電潜像に従いトナー粒子を付着させることで、トナー像をフォトコンダクタ上に発現させる方法であって、硬質な磁性キャリア粒子と共に現像剤に含まれている非磁性トナー粒子を摩擦帯電させ、第１現像ローラに備わる非磁性ジャケットチューブ及びその内部にある磁性コアを回転させることで非磁性トナー粒子を磁性キャリア粒子に接触、付着させて運び、第１現像ローラ近傍で回転中の第２現像ローラに磁性キャリア粒子を接触させることでそれに付着している非磁性トナー粒子を第２現像ローラに吸着させ（且つ第１現像ローラ・第２現像ローラ間電位差で非磁性トナー粒子吸着を促進し）、回転中の第２現像ローラから所定距離離れた位置を通るようフォトコンダクタを駆動し、フォトコンダクタ・第２現像ローラ間空間に交番電界を発生させることで非磁性トナー粒子からなるトナー雲をその空間に発生させ、その非磁性トナー粒子を静電潜像に従いフォトコンダクタに吸着させる方法である。本方法によれば、フォトコンダクタに非磁性トナー粒子を大量に非接触吸着させることができる。
【００１６】
非磁性ジャケットチューブ及び磁性コアは互いに逆方向に回転させるのが望ましい。
【００１７】
本発明を実施するに当たっては、トナー像発現後のフォトコンダクタ上に更なる静電潜像を１個又は複数個発生させた後、別の現像装置を１個又は複数個用い且つ当該更なる静電潜像に従いそのフォトコンダクタ上にトナー粒子を付着させるようにしてもよい。この構成では、所望の如く且つ静電潜像に従い、複数個のトナー層をフォトコンダクタ上に重畳形成することができる。フォトコンダクタ上にトナー粒子が非接触吸着するので、複数個のトナー層を重畳形成するに当たり、下側にあるトナー層にさほど悪影響を及ぼすことがない。
【００１８】
本発明を実施するに当たっては、現像装置間でフォトコンダクタ上に形成された静電潜像に従いフォトコンダクタ上にトナー粒子が吸着することとなるよう、フォトコンダクタたるフォトコンダクタベルトをトナー像転写用の現像装置複数個に通すようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】電子写真式印刷機を示す模式的側面図である。
【図２】図１に示す印刷機内の印刷ユニットを示す模式的側面図である。
【図３】別の電子写真式印刷機内の印刷区画を示す模式的側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図面を参照しつつ本発明に関しより詳細に説明する。
【００２１】
以下の説明中、位置や方向に関する記載は専ら図面上の表記に基づくものであり、要旨限定的に解釈されるべきではない。本発明の好適な実施形態に関するものと解されたい。
【００２２】
図１に多色印刷機１の側面を模式的に示す。これは、フィーダ３、整列ユニット４、複数個の印刷ユニット５、輸送ユニット７、熔着ユニット９、帰還路１２、それに付随する反転ユニット１３、並びに出口トレイ１５を備えている。この種の印刷機１については様々な変形例が知られており、ここではそのあらましを示すに留めてある。
【００２３】
フィーダ３は、シート状の印刷媒体を山積状態で保持し、それを１枚ずつ整列ユニット４へと送り出す。図示例では多色印刷機１の一端に配置されているが、フィーダ３をそれ以外の場所に配置することや、他の部材を経て整列ユニット４へとシートを送るように構成することもできる。
【００２４】
整列ユニット４は、送られてきたシートを然るべく整列させて輸送ユニット７へと引き渡す。輸送ユニット７はそのシートを印刷ユニット５へと輸送する。その構成としては、巡回輸送ベルト１７を輸送／案内ローラ１９に架け案内する図示の構成が知られている。
【００２５】
印刷ユニット５は図２に詳示される構成であり、それぞれ、輸送ユニット７によって運ばれてきたシートに対し色別像印刷を施す。図示例では多色印刷機１内に印刷ユニット５が５個あり、例えばブラック、シアン、マゼンタ、イエロー及びカスタム（例えば透明）の各色ドライインクがそこで使用されている。個々の印刷ユニット５内では、成像ドラム２０、加圧ローラ２２、清掃ユニット２４、帯電ユニット２６、露出ユニット２８及び現像ユニット３０が、通例通りドラム２０の回りに配置されている。
【００２６】
成像ドラム２０上には本件技術分野で既知の光導電面があり、輸送ユニット７内の輸送ベルト１７と接触している。また、このドラム２０は回転させうるように支持されており、専用の駆動ユニットで、或いはベルト１７との摩擦等を通じ、矢印Ａの方向に回転駆動することができる。図示しないが、本件技術分野で既知の中間ドラムをドラム２０・ベルト１７間に設けることもできる。
【００２７】
加圧ローラ２２は、成像ドラム２０との間に加圧間隙が生じるようそのドラム２０に対向配置されている。輸送ユニット７内の輸送ベルト１７や印刷媒体のシートは、その間隙内を通過する。ローラ２２に張力を作用させ、ドラム２０から個別のシートへのトナー像転写の好適化を図ることもできる。
【００２８】
清掃ユニット２４は、成像ドラム進行方向Ａに沿い加圧ローラ２２・帯電ユニット２６間に配置されている。これは、既知の通り成像ドラム表面の清掃に使用されている。
【００２９】
帯電ユニット２６は、成像ドラム進行方向Ａに沿い清掃ユニット２４・露出ユニット２８間に位置するよう印刷ユニット５内に配置されており、例えばコロナ帯電装置として構成されている。このユニット２６は成像ドラム２０の表面を均一に帯電させる。露出ユニット２８は、ドラム２０の進行方向Ａに沿い帯電ユニット２６・現像ユニット３０間に配置されている。このユニット２８は、本件技術分野で既知の通りドラム２０の表面を局所的に放電させる。これら、帯電ユニット２６及び露出ユニット２８の協働でドラム２０の表面に静電潜像が発生する。
【００３０】
現像ユニット３０は、成像ドラム２０の進行方向Ａに沿い露出ユニット２８・加圧ローラ２２間に配置されている。このユニット３０は、本件技術分野で既知の通り、その上の静電潜像に従いドラム２０上にトナー粒子を吸着させる。このユニット３０のハウジング３３内には通例通り現像剤収容空間があり、硬質な磁性キャリア粒子及び非磁性トナー粒子を含む現像剤をそこに収容することができる。ハウジング３３内には複数個の撹拌ローラ３５、輸送ローラ３７、第１現像ローラ３９、ストリッパ４０及び第２現像ローラ４１が配置されている。後に詳示する通り、第２現像ローラ４１はハウジング３３から部分的に張り出しドラム２０に対向している。第２現像ローラ４１・ドラム２０間空間には交番電界発生手段４２例えば複数本のワイヤがあり、それらは図示しない制御ユニットの許で作動させることができる。
【００３１】
撹拌ローラ３５は、矢印方向に回転させうるよう現像剤収容空間内に配置されている。このローラ３５は、既知の要領に従い非磁性トナー粒子をしっかりと混ぜ合わせて摩擦により帯電させる。この種のローラ３５は本件技術分野で既知であるので、本願では詳示を省くことにする。
【００３２】
輸送ローラ３７も同じ現像剤収容空間内に配置されている。このローラ３７は、既知の要領に従い、矢印方向への回転で第１現像ローラ３９の近傍まで現像剤を輸送する。それを可能にするため、このローラ３７の外周部には、現像剤の受取や輸送に役立つ凹凸等が設けられている。
【００３３】
第１現像ローラ３９は非磁性ジャケットチューブ４４を有している。このチューブ４４は、回転軸４５回りで回転させうるように支持されている。その回転駆動には図示しない駆動ユニットが使用される。回転方向は矢印Ｂの方向である。そのチューブ４４の内側にはローラ状の磁性コア４７があり、その上には磁石４９が複数個配列されている。この磁石４９は、隣り合うもの同士が逆極性になるよう周方向に沿い並んでいる。コア４７は回転軸５０回りで回転させうるように支持されている。その回転駆動には図示しない駆動ユニットが使用される。回転方向は矢印Ｃの方向である。図２中で矢印Ｂ，Ｃが互いに逆向きであることから明らかな通り、コア４７及びチューブ４４は互いに逆の方向に回転する。更に、コア４７の回転軸５０は、図２の如くチューブ４４の回転軸４５とは別の位置を占めている。具体的には、回転軸５０の位置が第２現像ローラ４１寄りにずれている。
【００３４】
ストリッパ４０は第１現像ローラの近傍にあり、ジャケットチューブと共に移動する現像剤層の厚みを既知の要領に従い制限している。ストリッパ４０の位置は、ジャケットチューブから削がれた現像剤が輸送ローラ又は撹拌ローラの方向に落ちるような位置である。ストリッパ４０には、現像剤収容空間を第２現像ローラ側から隔てる分離壁の機能もある。
【００３５】
第２現像ローラ４１は、第１現像ローラ３９との間に小間隙が生じるよう第１現像ローラ３９に面し配置されている。
【００３６】
第２現像ローラ４１は回転軸５２回りで回転させうるように支持されている。その回転駆動には図示しない駆動ユニットが使用される。回転方向は矢印Ｄの方向である。矢印Ｂ，Ｄが互いに逆向きであるので、第２現像ローラ４１及び非磁性ジャケットチューブ４４は互いに逆の方向に回転する。第２現像ローラ４１は金属製、例えばアルミニウム製であり、その上にセラミクス被覆を設けることもできる。図示しないが、現像ローラ３９・４１間に電位差を発生させる手段を設けることで、摩擦帯電しているトナー粒子の吸着を促進することができる。
【００３７】
第２現像ローラ４１は、上述の通り、現像ユニット３０のハウジング３３から部分的に張り出すように配置されている。より具体的には、成像ドラム２０の表面に面するように配置されている。そのドラム２０とこのローラ４１の間にある空間には、上述の通り交番電界発生手段４２が設けられている。交番電界発生手段４２としては、図示の如くワイヤを複数本並べればよい。それらを図示しない制御ユニットで制御することで、交番電界を発生させることができる。
【００３８】
印刷ユニット５はいずれも同じ仕組みであるが、装填されるトナー粒子は互いに異なる色であることが多い。それらのユニット５が印刷媒体上に発現させた色別像は、続いて熔着ユニット９にて熔着されることになる。
【００３９】
熔着ユニット９はそのトナー像を印刷媒体に熔着させる。その手段としては、例えば、高温の加圧ローラを使用する。或いは、光、マイクロ波等の電磁輻射を発する非接触加熱装置等を使用してもよい。
【００４０】
熔着ユニット９に後続する帰還路１２は、通例通り、整列ユニット４に戻るシート輸送路となっている。その上には反転ユニット１３がある。このユニット１３は、通例通り、帰還路１２を辿り運ばれるシートを表裏反転させる。シートを熔着ユニット９から後続の帰還路１２へと送るのではなく、何らかの転向器を用い出口トレイ１５へと案内することも可能である。
【００４１】
以下、図１及び図２を参照し、印刷媒体例えば紙シートに印刷を施すプロセスについてより詳細に説明する。
【００４２】
紙シートは、まず、フィーダ３から整列ユニット４へと送られ、射突等を通じ然るべく整列される。次に、そのシートは、輸送ユニット７内の輸送ベルト１７によって輸送される。ベルト１７は、静電吸着等の手段で紙シートを保持しつつ、一群の印刷ユニット５を巡るようにそのシートを輸送する。その印刷ユニット５内では、既知の要領に従い成像ドラム２０が回転し、帯電ユニット２６による均一帯電が施される。露出ユニット２８は、ドラム２０の表面に局所放電を引き起こして静電潜像を発生させる。現像ユニット３０は、ドラム２０の回転で運ばれてきた静電潜像に従いドラム２０上にトナー粒子を吸着させる。これについては後により詳細に説明する。
【００４３】
こうして生成されたトナー像は、成像ドラム２０の回転で更に運ばれ、ドラム２０・加圧ローラ２２間空間にて紙シートへと転写される。印刷ユニットが複数個あるので、紙シート上に対する色別像複数個の転写で多色像を発現させることもできる。その紙シートは、付着しているトナー層と共に熔着ユニット９内に送られ、そこでトナー像が熔着される。そして、その紙シートは出口トレイ１５に送られる。紙シートの両面に印刷を施したい場合は、そのシートを帰還路１２経由で整列ユニット４に輸送すればよい。その輸送の途上で反転ユニット１３によりその表裏が反転されるので、紙シートの裏面に印刷を施すことができる。
【００４４】
以下、現像ユニット３０近傍での対成像ドラムトナー像転写についてより詳細に説明する。まず、その現像ユニット３０内では、硬質な磁性キャリア粒子及び非磁性トナー粒子を含む現像剤を撹拌ローラ３５により混ぜ合わせて摩擦帯電させる。摩擦帯電を経た現像剤は、輸送ローラ３７により第１現像ローラ３９の近傍まで輸送される。キャリア粒子及びそれに付着しているトナー粒子は、磁性コア４７の働きで非磁性ジャケットチューブ４４に吸着する。チューブ４４が矢印Ｂの方向に回転するにつれ、キャリア粒子はチューブ４４・第２現像ローラ４１間間隙に移動していく。
【００４５】
磁性コア４７と非磁性ジャケットチューブ４４が互いに逆方向に回転しているので、硬質な磁性キャリア粒子及びそれに付着している非磁性トナー粒子は、チューブ４４の表面上で再三に亘り渦を巻き、鎖の形成及びその縮壊を繰り返す。キャリア粒子は残留磁気を帯びているので、基本的に脱落・降下することはない。現像ローラ３９・４１間間隙では、磁性キャリア粒子及びそれに付着しているトナー粒子の渦が第２現像ローラ４１に接触するに至る。その過程で、トナー粒子は、現像ローラ・４１間電位差による個別付勢を受け第２現像ローラ４１に吸着する。他方のキャリア粒子は、コア４７の働きでチューブ４４に吸着したままとなる。その結果、第２現像ローラ４１上に均一なトナー層が形成される。磁気ブラシ装置で使用される軟質な磁性キャリア粒子に比べ粒径が小さい硬質な磁性キャリア粒子が使用されているので、その層には比較的大量のトナー粒子が含まれる。更に、キャリア粒子が渦を巻いていることも、第２現像ローラ４１へのトナー像転写を良好化するのに役立っている。
【００４６】
この均一なトナー層は、第２現像ローラ４１の回転につれ第２現像ローラ４１・成像ドラム２０間空間に運ばれていく。この空間では、交番電界発生手段４２によって生成される交番電界の作用で、トナー粒子がローラ４１からの離隔とドラム２０への接近を繰り返す。これにより、トナー粒子からなる一種のトナー雲がローラ４１・ドラム２０間空間に発生する。ドラム２０のうち電荷を帯びている部位、例えば静電潜像形成部位は、静電潜像近傍を漂う雲内のトナー粒子を電荷の作用で吸い寄せる。その結果、ドラム２０上に相応のトナー像が発現することとなる。
【００４７】
図３に、別の電子写真式印刷機内の印刷区画についてその側面を模式的に示す。この印刷機のうち、フィーダ、整列ユニット、輸送ユニット、熔着ユニット、帰還路、反転ユニット及び出口トレイ１５に関しては図１に示したものと大差がないので、ここでは詳示を省略する。ただ、印刷ユニット５の構成は異なっている。印刷ユニット５が１個しか使用されていないので、図１に示した構成に比べ、この例では輸送ユニットがかなりコンパクトになっている。
【００４８】
印刷ユニット５は、フォトコンダクタユニット６０、加圧ローラ６２、清掃ユニット６４、複数個の帯電ユニット６６、複数個の露出ユニット６８及び複数個の現像ユニット７０を備えている。
【００４９】
フォトコンダクタユニット６０は、フォトコンダクタベルト７２並びにそれを案内する輸送／案内ローラ７４、７６及び７８を備えている。ベルト７２の回転方向は矢印Ｅの方向である。図示しない駆動ユニットを用い、ローラ７４、７６及び７８のうちいずれかを駆動することで、ベルト７２を巡回させることができる。無論、ベルト７２を摩擦接触で駆動する相応の輸送素子を輸送ユニット内に設け、それによって印刷媒体を巡回的に輸送する構成にすることもできる。
【００５０】
加圧ローラ６２は、そのフォトコンダクタベルト７２を輸送乃至案内するローラ７８の近傍にあり、そのローラ７８との間に印刷間隙が生じるようローラ７８方向に押圧されている。紙シート等の印刷媒体８０は、図３に模式的に示すように、ベルト７２と共に矢印Ｆの方向に移動し、ローラ６２・７８間印刷間隙へと運び込まれていく。
【００５１】
清掃ユニット６４は、輸送／案内ローラ７８・７４間でフォトコンダクタベルト７２に接触しそれを清掃する。そのベルト７２は、輸送／案内ローラ７４・７６間で一種のトナー像転写帯を形成する。そのため、図３に示す例では、帯電ユニット６６、露出ユニット６８及び現像ユニット７０を隣り合わせに並べたユニットが、都合５個隣り合わせに設けられている。
【００５２】
帯電ユニット６６例えばコロナ帯電装置は、フォトコンダクタベルト７２を均一に帯電させる。露出ユニット６８は、この例でも、ベルト７２に局所放電を引き起こすことで静電潜像を発生させる。現像ユニット７０は、いずれも、先の例で示した現像ユニット３０と同種のものであり、やはり、静電潜像に従いベルト７２上にトナー像を転写させうるよう構成されている。
【００５３】
この現像ユニット７０では、フォトコンダクタベルト７２に対するトナー像転写が非接触形態で行われる。従って、トナー像が転写されたベルト７２に対し、更に均一帯電、局所放電及びトナー転写を施し、また別のトナー像を発現させることができる。即ち、図３に示す構成では、帯電ユニット６６、露出ユニット６８及び現像ユニット７０からなるユニットの個数を限度として、幾つかのトナー像を発現させることができる。従って、幾つかのトナー層、例えばその色が互いに異なる幾つかのトナー層をベルト７２上に形成し、それによって多色トナー像を発現させることができる。そのトナー像を、加圧ローラ６２・輸送／案内ローラ７８間印刷間隙にて印刷媒体８０上に転写することで、印刷媒体８０に対するトナー像転写の回数を１回に抑えることができる。
【００５４】
以上、本発明に関しその好適な実施形態を２個参照して詳細に説明したが、本発明はその他の形態で実施することもできる。例えば、本発明の現像装置を上述のものとは別の形態で実現することや、他の種類のフォトコンダクタを使用することもできる。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フォトコンダクタ上にトナー粒子を吸着させる現像装置、並びにフォトコンダクタ上にトナー像を発現させる方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
印刷業界では、フォトコンダクタ上にトナー粒子を吸着させる現像装置、並びにフォトコンダクタ上にトナー像を発現させる方法として、様々なものが知られている。従来型現像装置のなかには、非磁性トナー粒子及び磁性キャリア粒子を含む現像剤が入った容器を備えるものがある。
【０００３】
磁気ブラシ装置と呼ばれるタイプの従来型現像装置では、軟質素材製の磁性キャリア粒子を使用する一方、磁石群付の現像ローラ及びそれを囲うジャケットチューブが容器内に配置される。個々の磁極が外方を向き且つ隣り合う磁極同士が逆極性になるよう、磁石が周方向に沿い固定配列されるのに対し、ジャケットチューブは可回転配置される。磁石群及びジャケットチューブがこうした関係であるため、ジャケットチューブを回転させると、軟質な磁性キャリア粒子に非磁性トナー粒子が付着して鎖状になり、ジャケットチューブから略放射状に延びる剛毛へと成長する。磁気ブラシなる装置名の由来である。この剛毛はストリッパ等による長さ制限を受けるが、ジャケットチューブと共に回っている最中に、逆極性配列磁石の作用で絶えず生成、成長していく。こうして現像剤中のキャリア粒子及びトナー粒子により形成された剛毛は、いずれフォトコンダクタに接触する。すると、その剛毛内のトナー粒子がフォトコンダクタに吸着する。従って、この種の装置では、磁石を対称配置する必要がない。フォトコンダクタ及びストリッパ（更には現像剤を輸送するためのローラ）の真向かいに１個、固定配置するだけでよい。反面、この種の装置で使用されるキャリア粒子は、軟質であるため大きめになってしまう。フォトコンダクタへのキャリア粒子吸着については、その本来質量や磁石磁界が作用する負荷の大きさを利用し防げるものの、トナー粒子の粒径との関係上、トナー粒子吸着可能量が少なめになることは否めない。更に、その装置構成上、キャリア粒子との接触によるフォトコンダクタの摩耗が甚だしくなる可能性がある。
【０００４】
トナー粒子をフォトコンダクタに直に吸着させるのではなく、磁気ブラシ内の現像ローラ（第１現像ローラ）から別の現像ローラ（第２現像ローラ）へとひとまず吸着させるタイプの装置も知られている。第２現像ローラは、表面上の対向部位同士が同方向に動くこととなるよう、第１現像ローラに対し逆方向に回転させる。第２現像ローラは、トナー粒子がその表面に吸着するよう帯電等させておく。吸着したトナー粒子は第２現像ローラの回転につれて運ばれ、第２現像ローラ近傍に存する交番電界に曝される。この交番電界は、隣り合わせに並べた複数本のワイヤに適宜通電すること等で発生させることができる。その交番電界が作用する空間では、トナー粒子が第２現像ローラからの離隔と第２現像ローラへの接近を繰り返す結果、ある種のトナー雲が形成される。その空間にフォトコンダクタを通すと、そのフォトコンダクタ上の静電潜像へとトナー粒子が部位選択的に吸着する。このように、フォトコンダクタに対するトナー粒子の吸着が非接触形態で行われるため、この構成ではフォトコンダクタが摩耗しにくい。但し、磁気ブラシを介し第２現像ローラ、ひいてはフォトコンダクタに引き渡せるトナー粒子の量が少ない、という問題が残存する。
【０００５】
非磁性トナー粒子及び硬質な磁性キャリア粒子を含む現像剤を使用するタイプの現像装置もある。硬質な磁性キャリア粒子は、磁気ブラシ型現像装置等で使用される軟質な磁性キャリア粒子より小径にすることができるため、それを使用する現像装置は、小粒現像剤(Small Particle Developer)の頭文字をとりＳＰＤ型と呼ばれている。
【０００６】
この種の現像装置では、非磁性ジャケットチューブ及び磁性コアを対応する回転軸回りで相対回転させる。コアを組成する磁石は、回転対称になるよう且つ隣り合うもの同士が逆極性になるよう、周方向に沿い一列に配列しておく。ジャケットチューブ及びコアをそれぞれ回転させると、先の例と同様、磁性キャリア粒子に非磁性トナー粒子が付着して鎖状に延び、それらが生成、成長を繰り返す。ただ、上述した磁気ブラシ型現像装置に比べキャリア粒子の動きがかなり激しく、それらキャリア粒子による渦が発生する。しかも、残留磁気の影響がありキャリア粒子がジャケットチューブから剥がれにくい分、形成される鎖が、磁気ブラシ使用時のそれに比べ不均一なものになる。そして、その鎖がフォトコンダクタに接触すると、付着先のキャリア粒子と共にその鎖を形成しているトナー粒子がフォトコンダクタ上に部位選択的に吸着する。この装置ではキャリア粒子が渦を巻いているため、それに付着しているトナー粒子が大量にフォトコンダクタに接触してそこに大量に吸着する。しかも、上述の通り、硬質な磁性キャリア粒子は軟質なそれに比べ小径化できるため、フォトコンダクタへのトナー吸着可能量が更に増すこととになる。ただ、キャリア粒子の渦にフォトコンダクタを接触させるので、フォトコンダクタに多大な摩耗が生じることとなりかねない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
こうした従来技術に鑑み、本発明は、フォトコンダクタ上にトナー粒子を吸着させる現像装置、並びにフォトコンダクタ上にトナー像を発現させる方法に関し、従来技術で生じる上掲の諸問題を解決することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本願では、この目的を達成するため、請求項１記載の現像装置、並びに請求項９記載の方法に従い、フォトコンダクタ上にトナー像を発現させることを提案する。従属形式請求項には本発明の諸実施形態を記載してある。
【０００９】
まず、本発明に係る現像装置は、フォトコンダクタ上にトナー粒子を吸着させる現像装置であって、非磁性トナー粒子及び硬質な磁性キャリア粒子を含む現像剤が入った容器と、それぞれ対応する回転軸回りで回転させうる非磁性ジャケットチューブ及び磁性コアを有しその一部又は全体が容器内にある第１現像ローラと、第１現像ローラ近傍にあり対応する回転軸回りで回転させうる１個又は複数個の第２現像ローラと、非磁性ジャケットチューブ、磁性コア及び第２現像ローラを対応する回転軸回りで回転させる１個又は複数個の駆動ユニットと、フォトコンダクタ・第２現像ローラ間空間に交番電界を発生させる交番電界発生手段と、を備え、第１現像ローラの回転につれ運ばれてくる磁性キャリア粒子を第２現像ローラに接触させ、その磁性キャリア粒子に付着している非磁性トナー粒子を（非磁性トナー粒子吸着を促進する電荷を帯びた）第２現像ローラへと接触吸着させるものである。本装置によれば、硬質な磁性キャリア粒子を用いているので、第１現像ローラから第２現像ローラへと非磁性トナー粒子を均等且つ大量に吸着させることができる。更に、その非磁性トナー粒子を、第２現像ローラからそのそばにあるフォトコンダクタへと交番電界の作用下で非接触形態にて吸着させ、そのフォトコンダクタ上の像を非接触現像することができる。従って、本装置によれば、従来技術で発生していた諸問題のうち少なくとも幾つかを回避することができる。特に、大量の非磁性トナー粒子を第２現像ローラ上に均一に付着させるので、エッジ効果を抑えつつフォトコンダクタ上の像を均一に現像することができる。また、フォトコンダクタに非磁性トナー粒子を非接触吸着させるので、複数個のトナー層を重畳形成することができる。従って、フォトコンダクタ上に色別トナー像等を複数個重ねて形成し、それらを印刷媒体上に一度に転写することができる。
【００１０】
非磁性ジャケットチューブ回転軸と磁性コア回転軸はその位置をずらし、非対称な位置関係にするのが望ましい。とりわけ、磁性コア回転軸を非磁性ジャケットチューブ回転軸・第２現像ローラ回転軸間に配置することで、硬質な磁性キャリア粒子及びそれに付着している非磁性トナー粒子を強力に撹拌、混合し、トナー粒子吸着量を増やすことができる。
【００１１】
磁性キャリア粒子及び非磁性トナー粒子による渦が第１・第２現像ローラ間空間に好適に発生するよう、駆動ユニットを用い、非磁性ジャケットチューブ及び磁性コアを互いに逆方向に回転させるのが望ましい。
【００１２】
本発明を実施するに当たっては、第２現像ローラを金属製、例えばアルミニウム製にしてその耐久性を高めるのが望ましい。耐久性を更に高めるには、第２現像ローラに被覆、例えばセラミクス被覆を設ければよい。
【００１３】
次に、本発明に係る印刷機は、１個又は複数個のフォトコンダクタと、フォトコンダクタ上に静電潜像を発生させる静電潜像発生手段と、本発明に係る現像装置１個又は複数個と、を備え、交番電界が作用する空間におけるフォトコンダクタ・第２現像ローラ間距離を、第２現像ローラ上に発生させるべきトナー層の厚みより大きくしたものである。この印刷機でも上掲の効果を得ることができる。
【００１４】
本発明を実施するに当たっては、フォトコンダクタを、単色トナー像転写に多用されるローラ状のものにしてもよいし、複数個の現像装置及び現像装置間の静電潜像発生手段を通るベルト状のものにしてもよい。後者の構成では、複数個のトナー層をフォトコンダクタ上に重畳形成して印刷媒体に転写させることができる。従って、単一のフォトコンダクタからのトナー像転写１回のみで、多色像等を印刷媒体上に発現させることができる。
【００１５】
本発明の目的は次の方法でも達成することができる。即ち、現像装置を用い且つその上の静電潜像に従いトナー粒子を付着させることで、トナー像をフォトコンダクタ上に発現させる方法であって、硬質な磁性キャリア粒子と共に現像剤に含まれている非磁性トナー粒子を摩擦帯電させ、第１現像ローラに備わる非磁性ジャケットチューブ及びその内部にある磁性コアを回転させることで非磁性トナー粒子を磁性キャリア粒子に接触、付着させて運び、第１現像ローラ近傍で回転中の第２現像ローラに磁性キャリア粒子を接触させることでそれに付着している非磁性トナー粒子を第２現像ローラに吸着させ（且つ第１現像ローラ・第２現像ローラ間電位差で非磁性トナー粒子吸着を促進し）、回転中の第２現像ローラから所定距離離れた位置を通るようフォトコンダクタを駆動し、フォトコンダクタ・第２現像ローラ間空間に交番電界を発生させることで非磁性トナー粒子からなるトナー雲をその空間に発生させ、その非磁性トナー粒子を静電潜像に従いフォトコンダクタに吸着させる方法である。本方法によれば、フォトコンダクタに非磁性トナー粒子を大量に非接触吸着させることができる。
【００１６】
非磁性ジャケットチューブ及び磁性コアは互いに逆方向に回転させるのが望ましい。
【００１７】
本発明を実施するに当たっては、トナー像発現後のフォトコンダクタ上に更なる静電潜像を１個又は複数個発生させた後、別の現像装置を１個又は複数個用い且つ当該更なる静電潜像に従いそのフォトコンダクタ上にトナー粒子を付着させるようにしてもよい。この構成では、所望の如く且つ静電潜像に従い、複数個のトナー層をフォトコンダクタ上に重畳形成することができる。フォトコンダクタ上にトナー粒子が非接触吸着するので、複数個のトナー層を重畳形成するに当たり、下側にあるトナー層にさほど悪影響を及ぼすことがない。
【００１８】
本発明を実施するに当たっては、現像装置間でフォトコンダクタ上に形成された静電潜像に従いフォトコンダクタ上にトナー粒子が吸着することとなるよう、フォトコンダクタたるフォトコンダクタベルトをトナー像転写用の現像装置複数個に通すようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】電子写真式印刷機を示す模式的側面図である。
【図２】図１に示す印刷機内の印刷ユニットを示す模式的側面図である。
【図３】別の電子写真式印刷機内の印刷区画を示す模式的側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図面を参照しつつ本発明に関しより詳細に説明する。
【００２１】
以下の説明中、位置や方向に関する記載は専ら図面上の表記に基づくものであり、要旨限定的に解釈されるべきではない。本発明の好適な実施形態に関するものと解されたい。
【００２２】
図１に多色印刷機１の側面を模式的に示す。これは、フィーダ３、整列ユニット４、複数個の印刷ユニット５、輸送ユニット７、熔着ユニット９、帰還路１２、それに付随する反転ユニット１３、並びに出口トレイ１５を備えている。この種の印刷機１については様々な変形例が知られており、ここではそのあらましを示すに留めてある。
【００２３】
フィーダ３は、シート状の印刷媒体を山積状態で保持し、それを１枚ずつ整列ユニット４へと送り出す。図示例では多色印刷機１の一端に配置されているが、フィーダ３をそれ以外の場所に配置することや、他の部材を経て整列ユニット４へとシートを送るように構成することもできる。
【００２４】
整列ユニット４は、送られてきたシートを然るべく整列させて輸送ユニット７へと引き渡す。輸送ユニット７はそのシートを印刷ユニット５へと輸送する。その構成としては、巡回輸送ベルト１７を輸送／案内ローラ１９に架け案内する図示の構成が知られている。
【００２５】
印刷ユニット５は図２に詳示される構成であり、それぞれ、輸送ユニット７によって運ばれてきたシートに対し色別像印刷を施す。図示例では多色印刷機１内に印刷ユニット５が５個あり、例えばブラック、シアン、マゼンタ、イエロー及びカスタム（例えば透明）の各色ドライインクがそこで使用されている。個々の印刷ユニット５内では、成像ドラム２０、加圧ローラ２２、清掃ユニット２４、帯電ユニット２６、露出ユニット２８及び現像ユニット３０が、通例通りドラム２０の回りに配置されている。
【００２６】
成像ドラム２０上には本件技術分野で既知の光導電面があり、輸送ユニット７内の輸送ベルト１７と接触している。また、このドラム２０は回転させうるように支持されており、専用の駆動ユニットで、或いはベルト１７との摩擦等を通じ、矢印Ａの方向に回転駆動することができる。図示しないが、本件技術分野で既知の中間ドラムをドラム２０・ベルト１７間に設けることもできる。
【００２７】
加圧ローラ２２は、成像ドラム２０との間に加圧間隙が生じるようそのドラム２０に対向配置されている。輸送ユニット７内の輸送ベルト１７や印刷媒体のシートは、その間隙内を通過する。ローラ２２に張力を作用させ、ドラム２０から個別のシートへのトナー像転写の好適化を図ることもできる。
【００２８】
清掃ユニット２４は、成像ドラム進行方向Ａに沿い加圧ローラ２２・帯電ユニット２６間に配置されている。これは、既知の通り成像ドラム表面の清掃に使用されている。
【００２９】
帯電ユニット２６は、成像ドラム進行方向Ａに沿い清掃ユニット２４・露出ユニット２８間に位置するよう印刷ユニット５内に配置されており、例えばコロナ帯電装置として構成されている。このユニット２６は成像ドラム２０の表面を均一に帯電させる。露出ユニット２８は、ドラム２０の進行方向Ａに沿い帯電ユニット２６・現像ユニット３０間に配置されている。このユニット２８は、本件技術分野で既知の通りドラム２０の表面を局所的に放電させる。これら、帯電ユニット２６及び露出ユニット２８の協働でドラム２０の表面に静電潜像が発生する。
【００３０】
現像ユニット３０は、成像ドラム２０の進行方向Ａに沿い露出ユニット２８・加圧ローラ２２間に配置されている。このユニット３０は、本件技術分野で既知の通り、その上の静電潜像に従いドラム２０上にトナー粒子を吸着させる。このユニット３０のハウジング３３内には通例通り現像剤収容空間があり、硬質な磁性キャリア粒子及び非磁性トナー粒子を含む現像剤をそこに収容することができる。ハウジング３３内には複数個の撹拌ローラ３５、輸送ローラ３７、第１現像ローラ３９、ストリッパ４０及び第２現像ローラ４１が配置されている。後に詳示する通り、第２現像ローラ４１はハウジング３３から部分的に張り出しドラム２０に対向している。第２現像ローラ４１・ドラム２０間空間には交番電界発生手段４２例えば複数本のワイヤがあり、それらは図示しない制御ユニットの許で作動させることができる。
【００３１】
撹拌ローラ３５は、矢印方向に回転させうるよう現像剤収容空間内に配置されている。このローラ３５は、既知の要領に従い非磁性トナー粒子をしっかりと混ぜ合わせて摩擦により帯電させる。この種のローラ３５は本件技術分野で既知であるので、本願では詳示を省くことにする。
【００３２】
輸送ローラ３７も同じ現像剤収容空間内に配置されている。このローラ３７は、既知の要領に従い、矢印方向への回転で第１現像ローラ３９の近傍まで現像剤を輸送する。それを可能にするため、このローラ３７の外周部には、現像剤の受取や輸送に役立つ凹凸等が設けられている。
【００３３】
第１現像ローラ３９は非磁性ジャケットチューブ４４を有している。このチューブ４４は、回転軸４５回りで回転させうるように支持されている。その回転駆動には図示しない駆動ユニットが使用される。回転方向は矢印Ｂの方向である。そのチューブ４４の内側にはローラ状の磁性コア４７があり、その上には磁石４９が複数個配列されている。この磁石４９は、隣り合うもの同士が逆極性になるよう周方向に沿い並んでいる。コア４７は回転軸５０回りで回転させうるように支持されている。その回転駆動には図示しない駆動ユニットが使用される。回転方向は矢印Ｃの方向である。図２中で矢印Ｂ，Ｃが互いに逆向きであることから明らかな通り、コア４７及びチューブ４４は互いに逆の方向に回転する。更に、コア４７の回転軸５０は、図２の如くチューブ４４の回転軸４５とは別の位置を占めている。具体的には、回転軸５０の位置が第２現像ローラ４１寄りにずれている。
【００３４】
ストリッパ４０は第１現像ローラの近傍にあり、ジャケットチューブと共に移動する現像剤層の厚みを既知の要領に従い制限している。ストリッパ４０の位置は、ジャケットチューブから削がれた現像剤が輸送ローラ又は撹拌ローラの方向に落ちるような位置である。ストリッパ４０には、現像剤収容空間を第２現像ローラ側から隔てる分離壁の機能もある。
【００３５】
第２現像ローラ４１は、第１現像ローラ３９との間に小間隙が生じるよう第１現像ローラ３９に面し配置されている。
【００３６】
第２現像ローラ４１は回転軸５２回りで回転させうるように支持されている。その回転駆動には図示しない駆動ユニットが使用される。回転方向は矢印Ｄの方向である。矢印Ｂ，Ｄが互いに逆向きであるので、第２現像ローラ４１及び非磁性ジャケットチューブ４４は互いに逆の方向に回転する。第２現像ローラ４１は金属製、例えばアルミニウム製であり、その上にセラミクス被覆を設けることもできる。図示しないが、現像ローラ３９・４１間に電位差を発生させる手段を設けることで、摩擦帯電しているトナー粒子の吸着を促進することができる。
【００３７】
第２現像ローラ４１は、上述の通り、現像ユニット３０のハウジング３３から部分的に張り出すように配置されている。より具体的には、成像ドラム２０の表面に面するように配置されている。そのドラム２０とこのローラ４１の間にある空間には、上述の通り交番電界発生手段４２が設けられている。交番電界発生手段４２としては、図示の如くワイヤを複数本並べればよい。それらを図示しない制御ユニットで制御することで、交番電界を発生させることができる。
【００３８】
印刷ユニット５はいずれも同じ仕組みであるが、装填されるトナー粒子は互いに異なる色であることが多い。それらのユニット５が印刷媒体上に発現させた色別像は、続いて熔着ユニット９にて熔着されることになる。
【００３９】
熔着ユニット９はそのトナー像を印刷媒体に熔着させる。その手段としては、例えば、高温の加圧ローラを使用する。或いは、光、マイクロ波等の電磁輻射を発する非接触加熱装置等を使用してもよい。
【００４０】
熔着ユニット９に後続する帰還路１２は、通例通り、整列ユニット４に戻るシート輸送路となっている。その上には反転ユニット１３がある。このユニット１３は、通例通り、帰還路１２を辿り運ばれるシートを表裏反転させる。シートを熔着ユニット９から後続の帰還路１２へと送るのではなく、何らかの転向器を用い出口トレイ１５へと案内することも可能である。
【００４１】
以下、図１及び図２を参照し、印刷媒体例えば紙シートに印刷を施すプロセスについてより詳細に説明する。
【００４２】
紙シートは、まず、フィーダ３から整列ユニット４へと送られ、射突等を通じ然るべく整列される。次に、そのシートは、輸送ユニット７内の輸送ベルト１７によって輸送される。ベルト１７は、静電吸着等の手段で紙シートを保持しつつ、一群の印刷ユニット５を巡るようにそのシートを輸送する。その印刷ユニット５内では、既知の要領に従い成像ドラム２０が回転し、帯電ユニット２６による均一帯電が施される。露出ユニット２８は、ドラム２０の表面に局所放電を引き起こして静電潜像を発生させる。現像ユニット３０は、ドラム２０の回転で運ばれてきた静電潜像に従いドラム２０上にトナー粒子を吸着させる。これについては後により詳細に説明する。
【００４３】
こうして生成されたトナー像は、成像ドラム２０の回転で更に運ばれ、ドラム２０・加圧ローラ２２間空間にて紙シートへと転写される。印刷ユニットが複数個あるので、紙シート上に対する色別像複数個の転写で多色像を発現させることもできる。その紙シートは、付着しているトナー層と共に熔着ユニット９内に送られ、そこでトナー像が熔着される。そして、その紙シートは出口トレイ１５に送られる。紙シートの両面に印刷を施したい場合は、そのシートを帰還路１２経由で整列ユニット４に輸送すればよい。その輸送の途上で反転ユニット１３によりその表裏が反転されるので、紙シートの裏面に印刷を施すことができる。
【００４４】
以下、現像ユニット３０近傍での対成像ドラムトナー像転写についてより詳細に説明する。まず、その現像ユニット３０内では、硬質な磁性キャリア粒子及び非磁性トナー粒子を含む現像剤を撹拌ローラ３５により混ぜ合わせて摩擦帯電させる。摩擦帯電を経た現像剤は、輸送ローラ３７により第１現像ローラ３９の近傍まで輸送される。キャリア粒子及びそれに付着しているトナー粒子は、磁性コア４７の働きで非磁性ジャケットチューブ４４に吸着する。チューブ４４が矢印Ｂの方向に回転するにつれ、キャリア粒子はチューブ４４・第２現像ローラ４１間間隙に移動していく。
【００４５】
磁性コア４７と非磁性ジャケットチューブ４４が互いに逆方向に回転しているので、硬質な磁性キャリア粒子及びそれに付着している非磁性トナー粒子は、チューブ４４の表面上で再三に亘り渦を巻き、鎖の形成及びその縮壊を繰り返す。キャリア粒子は残留磁気を帯びているので、基本的に脱落・降下することはない。現像ローラ３９・４１間間隙では、磁性キャリア粒子及びそれに付着しているトナー粒子の渦が第２現像ローラ４１に接触するに至る。その過程で、トナー粒子は、現像ローラ・４１間電位差による個別付勢を受け第２現像ローラ４１に吸着する。他方のキャリア粒子は、コア４７の働きでチューブ４４に吸着したままとなる。その結果、第２現像ローラ４１上に均一なトナー層が形成される。磁気ブラシ装置で使用される軟質な磁性キャリア粒子に比べ粒径が小さい硬質な磁性キャリア粒子が使用されているので、その層には比較的大量のトナー粒子が含まれる。更に、キャリア粒子が渦を巻いていることも、第２現像ローラ４１へのトナー像転写を良好化するのに役立っている。
【００４６】
この均一なトナー層は、第２現像ローラ４１の回転につれ第２現像ローラ４１・成像ドラム２０間空間に運ばれていく。この空間では、交番電界発生手段４２によって生成される交番電界の作用で、トナー粒子がローラ４１からの離隔とドラム２０への接近を繰り返す。これにより、トナー粒子からなる一種のトナー雲がローラ４１・ドラム２０間空間に発生する。ドラム２０のうち電荷を帯びている部位、例えば静電潜像形成部位は、静電潜像近傍を漂う雲内のトナー粒子を電荷の作用で吸い寄せる。その結果、ドラム２０上に相応のトナー像が発現することとなる。
【００４７】
図３に、別の電子写真式印刷機内の印刷区画についてその側面を模式的に示す。この印刷機のうち、フィーダ、整列ユニット、輸送ユニット、熔着ユニット、帰還路、反転ユニット及び出口トレイ１５に関しては図１に示したものと大差がないので、ここでは詳示を省略する。ただ、印刷ユニット５の構成は異なっている。印刷ユニット５が１個しか使用されていないので、図１に示した構成に比べ、この例では輸送ユニットがかなりコンパクトになっている。
【００４８】
印刷ユニット５は、フォトコンダクタユニット６０、加圧ローラ６２、清掃ユニット６４、複数個の帯電ユニット６６、複数個の露出ユニット６８及び複数個の現像ユニット７０を備えている。
【００４９】
フォトコンダクタユニット６０は、フォトコンダクタベルト７２並びにそれを案内する輸送／案内ローラ７４、７６及び７８を備えている。ベルト７２の回転方向は矢印Ｅの方向である。図示しない駆動ユニットを用い、ローラ７４、７６及び７８のうちいずれかを駆動することで、ベルト７２を巡回させることができる。無論、ベルト７２を摩擦接触で駆動する相応の輸送素子を輸送ユニット内に設け、それによって印刷媒体を巡回的に輸送する構成にすることもできる。
【００５０】
加圧ローラ６２は、そのフォトコンダクタベルト７２を輸送乃至案内するローラ７８の近傍にあり、そのローラ７８との間に印刷間隙が生じるようローラ７８方向に押圧されている。紙シート等の印刷媒体８０は、図３に模式的に示すように、ベルト７２と共に矢印Ｆの方向に移動し、ローラ６２・７８間印刷間隙へと運び込まれていく。
【００５１】
清掃ユニット６４は、輸送／案内ローラ７８・７４間でフォトコンダクタベルト７２に接触しそれを清掃する。そのベルト７２は、輸送／案内ローラ７４・７６間で一種のトナー像転写帯を形成する。そのため、図３に示す例では、帯電ユニット６６、露出ユニット６８及び現像ユニット７０を隣り合わせに並べたユニットが、都合５個隣り合わせに設けられている。
【００５２】
帯電ユニット６６例えばコロナ帯電装置は、フォトコンダクタベルト７２を均一に帯電させる。露出ユニット６８は、この例でも、ベルト７２に局所放電を引き起こすことで静電潜像を発生させる。現像ユニット７０は、いずれも、先の例で示した現像ユニット３０と同種のものであり、やはり、静電潜像に従いベルト７２上にトナー像を転写させうるよう構成されている。
【００５３】
この現像ユニット７０では、フォトコンダクタベルト７２に対するトナー像転写が非接触形態で行われる。従って、トナー像が転写されたベルト７２に対し、更に均一帯電、局所放電及びトナー転写を施し、また別のトナー像を発現させることができる。即ち、図３に示す構成では、帯電ユニット６６、露出ユニット６８及び現像ユニット７０からなるユニットの個数を限度として、幾つかのトナー像を発現させることができる。従って、幾つかのトナー層、例えばその色が互いに異なる幾つかのトナー層をベルト７２上に形成し、それによって多色トナー像を発現させることができる。そのトナー像を、加圧ローラ６２・輸送／案内ローラ７８間印刷間隙にて印刷媒体８０上に転写することで、印刷媒体８０に対するトナー像転写の回数を１回に抑えることができる。
【００５４】
以上、本発明に関しその好適な実施形態を２個参照して詳細に説明したが、本発明はその他の形態で実施することもできる。例えば、本発明の現像装置を上述のものとは別の形態で実現することや、他の種類のフォトコンダクタを使用することもできる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フォトコンダクタ上にトナー粒子を吸着させる現像装置であって、
非磁性トナー粒子及び硬質な磁性キャリア粒子を含む現像剤が入った容器と、
それぞれ対応する回転軸回りで回転させうる非磁性ジャケットチューブ及び磁性コアを有しその一部又は全体が容器内にある第１現像ローラと、
第１現像ローラ近傍にあり対応する回転軸回りで回転させうる１個又は複数個の第２現像ローラと、
非磁性ジャケットチューブ、磁性コア及び第２現像ローラを対応する回転軸回りで回転させる１個又は複数個の駆動ユニットと、
フォトコンダクタ・第２現像ローラ間空間に交番電界を発生させる交番電界発生手段と、
を備え、第１現像ローラの回転につれ運ばれてくる磁性キャリア粒子を第２現像ローラに接触させ、その磁性キャリア粒子に付着している非磁性トナー粒子を第２現像ローラへと接触吸着させる現像装置。
【請求項２】
請求項１記載の現像装置であって、非磁性ジャケットチューブ回転軸と磁性コア回転軸が別々の位置にあることを特徴とする現像装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載の現像装置であって、磁性コア回転軸が非磁性ジャケットチューブ回転軸・第２現像ローラ回転軸間にあることを特徴とする現像装置。
【請求項４】
請求項１、２又は３記載の現像装置であって、駆動ユニットが、非磁性ジャケットチューブ及び磁性コアを互いに逆方向に回転させることを特徴とする現像装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか一項記載の現像装置であって、第２現像ローラが金属製、例えばアルミニウム製であることを特徴とする現像装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか一項記載の現像装置であって、第２現像ローラが被覆、例えばセラミクス被覆を有することを特徴とする現像装置。
【請求項７】
１個又は複数個のフォトコンダクタと、フォトコンダクタ上に静電潜像を発生させる静電潜像発生手段と、請求項１乃至６のいずれか一項記載の現像装置１個又は複数個と、を備え、交番電界が作用する空間におけるフォトコンダクタ・第２現像ローラ間距離が、第２現像ローラ上に発生させるべきトナー層の厚みより大きい印刷機。
【請求項８】
請求項７記載の印刷機であって、フォトコンダクタがローラ状であることを特徴とする印刷機。
【請求項９】
請求項７記載の印刷機であって、フォトコンダクタが、複数個の現像装置及び現像装置間の静電潜像発生手段を通るフォトコンダクタベルトであることを特徴とする印刷機。
【請求項１０】
現像装置を用い且つその上の静電潜像に従いトナー粒子を付着させることで、トナー像をフォトコンダクタ上に発現させる方法であって、
硬質な磁性キャリア粒子と共に現像剤に含まれている非磁性トナー粒子を摩擦帯電させるステップと、
第１現像ローラに備わる非磁性ジャケットチューブ及びその内部にある磁性コアを回転させることで非磁性トナー粒子を磁性キャリア粒子に接触、付着させて運ぶステップと、
第１現像ローラ近傍で回転中の第２現像ローラに磁性キャリア粒子を接触させることで、その磁性キャリア粒子に付着している非磁性トナー粒子を第２現像ローラに吸着させるステップと、
回転中の第２現像ローラから所定距離離れた位置を通るようフォトコンダクタを駆動するステップと、
フォトコンダクタ・第２現像ローラ間空間に交番電界を発生させることで非磁性トナー粒子からなるトナー雲をその空間に発生させるステップと、
その非磁性トナー粒子を静電潜像に従いフォトコンダクタに吸着させるステップと、
を有する方法。
【請求項１１】
請求項１０記載の方法であって、非磁性ジャケットチューブ及び磁性コアを互いに逆方向に回転させることを特徴とする方法。
【請求項１２】
請求項１０又は１１記載の方法であって、トナー像発現後のフォトコンダクタ上に更なる静電潜像を１個又は複数個発生させた後、別の現像装置を１個又は複数個用い且つ当該更なる静電潜像に従いそのフォトコンダクタ上にトナー粒子を付着させることを特徴とする方法。
【請求項１３】
請求項１０、１１又は１２記載の方法であって、現像装置間でフォトコンダクタ上に形成された静電潜像に従いフォトコンダクタ上にトナー粒子が吸着することとなるよう、フォトコンダクタたるフォトコンダクタベルトをトナー転写用の現像装置複数個に通すことを特徴とする方法。
【請求項１】
フォトコンダクタ上にトナー粒子を吸着させる現像装置であって、
非磁性トナー粒子及び硬質な磁性キャリア粒子を含む現像剤が入った容器と、
それぞれ対応する回転軸回りで回転させうる非磁性ジャケットチューブ及び磁性コアを有しその一部又は全体が容器内にある第１現像ローラと、
第１現像ローラ近傍にあり対応する回転軸回りで回転させうる１個又は複数個の第２現像ローラと、
非磁性ジャケットチューブ、磁性コア及び第２現像ローラを対応する回転軸回りで回転させる１個又は複数個の駆動ユニットと、
フォトコンダクタ・第２現像ローラ間空間に交番電界を発生させる交番電界発生手段と、
を備え、第１現像ローラの回転につれ運ばれてくる磁性キャリア粒子を第２現像ローラに接触させ、その磁性キャリア粒子に付着している非磁性トナー粒子を第２現像ローラへと接触吸着させる現像装置。
【請求項２】
請求項１記載の現像装置であって、非磁性ジャケットチューブ回転軸と磁性コア回転軸が別々の位置にあることを特徴とする現像装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載の現像装置であって、磁性コア回転軸が非磁性ジャケットチューブ回転軸・第２現像ローラ回転軸間にあることを特徴とする現像装置。
【請求項４】
請求項１、２又は３記載の現像装置であって、駆動ユニットが、非磁性ジャケットチューブ及び磁性コアを互いに逆方向に回転させることを特徴とする現像装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか一項記載の現像装置であって、第２現像ローラが金属製、例えばアルミニウム製であることを特徴とする現像装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか一項記載の現像装置であって、第２現像ローラが被覆、例えばセラミクス被覆を有することを特徴とする現像装置。
【請求項７】
１個又は複数個のフォトコンダクタと、フォトコンダクタ上に静電潜像を発生させる静電潜像発生手段と、請求項１乃至６のいずれか一項記載の現像装置１個又は複数個と、を備え、交番電界が作用する空間におけるフォトコンダクタ・第２現像ローラ間距離が、第２現像ローラ上に発生させるべきトナー層の厚みより大きい印刷機。
【請求項８】
請求項７記載の印刷機であって、フォトコンダクタがローラ状であることを特徴とする印刷機。
【請求項９】
請求項７記載の印刷機であって、フォトコンダクタが、複数個の現像装置及び現像装置間の静電潜像発生手段を通るフォトコンダクタベルトであることを特徴とする印刷機。
【請求項１０】
現像装置を用い且つその上の静電潜像に従いトナー粒子を付着させることで、トナー像をフォトコンダクタ上に発現させる方法であって、
硬質な磁性キャリア粒子と共に現像剤に含まれている非磁性トナー粒子を摩擦帯電させるステップと、
第１現像ローラに備わる非磁性ジャケットチューブ及びその内部にある磁性コアを回転させることで非磁性トナー粒子を磁性キャリア粒子に接触、付着させて運ぶステップと、
第１現像ローラ近傍で回転中の第２現像ローラに磁性キャリア粒子を接触させることで、その磁性キャリア粒子に付着している非磁性トナー粒子を第２現像ローラに吸着させるステップと、
回転中の第２現像ローラから所定距離離れた位置を通るようフォトコンダクタを駆動するステップと、
フォトコンダクタ・第２現像ローラ間空間に交番電界を発生させることで非磁性トナー粒子からなるトナー雲をその空間に発生させるステップと、
その非磁性トナー粒子を静電潜像に従いフォトコンダクタに吸着させるステップと、
を有する方法。
【請求項１１】
請求項１０記載の方法であって、非磁性ジャケットチューブ及び磁性コアを互いに逆方向に回転させることを特徴とする方法。
【請求項１２】
請求項１０又は１１記載の方法であって、トナー像発現後のフォトコンダクタ上に更なる静電潜像を１個又は複数個発生させた後、別の現像装置を１個又は複数個用い且つ当該更なる静電潜像に従いそのフォトコンダクタ上にトナー粒子を付着させることを特徴とする方法。
【請求項１３】
請求項１０、１１又は１２記載の方法であって、現像装置間でフォトコンダクタ上に形成された静電潜像に従いフォトコンダクタ上にトナー粒子が吸着することとなるよう、フォトコンダクタたるフォトコンダクタベルトをトナー転写用の現像装置複数個に通すことを特徴とする方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公表番号】特表２０１２−５３３７７３（Ｐ２０１２−５３３７７３Ａ）
【公表日】平成２４年１２月２７日（２０１２．１２．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−５２０９９２（Ｐ２０１２−５２０９９２）
【出願日】平成２２年７月８日（２０１０．７．８）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＥＰ２０１０／０５９７８３
【国際公開番号】ＷＯ２０１１／００９７３２
【国際公開日】平成２３年１月２７日（２０１１．１．２７）
【出願人】（５９００００８４６）イーストマン コダック カンパニー (1,594)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２４年１２月２７日（２０１２．１２．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年７月８日（２０１０．７．８）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＥＰ２０１０／０５９７８３
【国際公開番号】ＷＯ２０１１／００９７３２
【国際公開日】平成２３年１月２７日（２０１１．１．２７）
【出願人】（５９００００８４６）イーストマン コダック カンパニー (1,594)
【Ｆターム（参考）】
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