JP2004038134A - 非接触直接転写画像形成システムの方法および装置 - Google Patents

Abstract

【課題】典型的なカラー電子写真法画像形成システムのコストと複雑さを効果的に縮小し、同時に、現像されたアキュムレーターを使用せずに基板（例えば用紙ＯＨＰフィルムなど）に直接転写出来るようにする電子写真法機のための非接触現像システムを提供する。
【解決手段】上面に静電潜像７７を記録することの出来る感光体ベルト９０と、感光体にカラー画像を現像することの出来る複数の現像ステーション１０，２０，３０，４０と、感光体を望ましい状態に準備するため、例えば複数の現像ステーション１０，２０，３０，４０のうちの一つと関連するトナー支持部材１２，２２，３２，４２からトナーを除去するためにクリーニング・パッチ７５を作成するなどための少なくとも一つの帯電手段と少なくとも一つの露光手段を含む画像形成システム。
【選択図】　図６

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は一般に電子写真法に関し、特に画像を媒体に直接転写する画像受取部分を一つだけ使用する非接触現像システムに関する。
【０００２】
【背景技術および発明が解決しようとする課題】
発明の背景
電子写真法画像形成プロセス（ゼログラフィー）は、文書を複写したり印刷したりする方法として良く知られている。一般に、電子写真法画像形成は、初期に均一帯電を施される帯電を保持する感光表面（感光体と呼ばれる）を使用する。感光体は続いて望ましい画像の光像表現で露光されるが、これによって感光体表面の所定の領域が放電され、静電潜像が形成される。トナー粉は、トナー容器からトナーを静電潜像へ搬送する現像システムを用いて塗布され、現像された画像が形成される。この現像された画像は続いて感光体から基板（例えば用紙、ＯＨＰフィルムなど）に転写される。
【０００３】
カラー電子写真法画像形成プロセスは、典型的には、使用される各色トナーで上記のプロセスを繰り返し、望ましい色が全て達成されるまで現像された各色トナー画像をアキュミュレーターに貯蔵し、それから基板（例えば用紙、ＯＨＰフィルムなど）に転写される。
【０００４】
アキュミュレーターを使用しない画像形成システムを製作するこれまでの試みでは、後続の現像プロセスによってかき乱されること無く、現像されたトナーがイエロー・マゼンタ・シアン・黒の各色ステーションを通過するように準備するため、余分な帯電および露光システムを使用していた。さらに具体的に言うと、次の現像ステーションに入る前に現像プロセスを実行するために、各現像ステーションが、一つの露光手段と一つの帯電手段を必要としていた。このプロセスを用いて適切な画像形成を行うことは出来るが、追加の露光および帯電手段を搭載する必要性から、この装置は大幅にコストがかかり、非常に複雑な構造であった。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
発明の概要
本発明は、典型的なカラー電子写真法画像形成システムのコストと複雑さを効果的に縮小し、同時に、現像された画像をアキュミュレーターを使用せずに基板（例えば用紙、ＯＨＰフィルムなど）に直接転写出来るようにする電子写真法機のための非接触現像システムに向けられている。
【０００６】
特に革新的な局面として、本発明の現像システムは、感光体によって搬送される第一の現像トナーが通る前に、後続の現像ステーションを望ましい状態あるいは応答に準備することによって、余分な帯電および露光手段の必要性を減少させる。さらに具体的には、後続の現像が必要でない場合、色の汚濁あるいは部分的な現像が発生しないことを確実にするため、第一現像トナーあるいは静電潜像が通る前に、現像ステーションのトナー支持部材から残留トナーを完全にクリーニング（清掃）することによって、後続の現像ステーションは望ましい状態に準備される。後続の各現像ステーションを望ましい状態に準備するこの方法は、第一現像画像が後続の現像ステーションを通過し、感光体によって次の帯電および露光手段へ搬送されることを可能にする。次の帯電および露光手段から、追加の現像トナーを受け入れるために第一現像トナーと感光体が一旦準備されると、追加のカラーが現像される望ましいカラーステーションに戻される。各色の現像が完成するまでこのプロセスは繰り返され、それから基板（例えば用紙、ＯＨＰフィルムなど）に転写される。
【０００７】
【発明の実施の形態】
望ましい実施形態の説明
図中の類似符号は、各図を通じて対応する部分を表す。本発明は物理的形状を持つことがあり、その特定の部分は、本明細書に詳述され、図面によって示される。
【０００８】
図１に示される本発明の代表的な実施例では、電子写真法画像形成システム１００は、四つの現像ユニット１０、２０、３０、４０、二つの帯電ユニット８０、８１、そして二つの露光ユニット７０、７１を含む。このシステムには、クリーニングステーション５０もまた使用されている。電子写真法画像形成システム１００は、また、外面９２と内面９４を持ち柔軟かつ透明な感光体ベルト９０を含む。感光体ベルト９０は、複数のローラー９６ａ、９６ｂおよび９６ｃによって、速度νで矢印Ａの示す方向に継ぎ目の無い軌道に沿って駆動されている。
【０００９】
各現像ユニット１０、２０、３０および４０は、例えばＹ、Ｍ、ＣおよびＫなどの異なる色の現像材を収容し、現像領域を規定する隙間を挟んで感光体９０ベルトと対向して配置されている。各現像ユニット１０、２０、３０、４０は、それぞれに対応して図２に示される現像ローラー１２、２２、３２、４２のようなトナー支持部材を持つ。各トナー支持部材はその上のトナーを現像領域に搬送するように形成されており、それにより、重ね合わせられた関係にある異なる色の画像が生成される。これは、機械的な装置が現像材を塗布することなく行われる。なぜなら、機械的な装置による現像材の塗布は、接触によって、以前に生成された他の色の画像に影響を与えてしまうからである。
【００１０】
本発明による電子写真法画像形成システムは多色複数回通過のシステムであるため、四つの現像ユニット１０、２０、３０、４０全部の現像機能が、特定の異なるカラーの画像を形成するために必要なそれぞれの通過の間、「オン」となって、作動しているわけではない。残りの現像ステーションはクリーニングされ、よってそれらの現像機能は「オフ」にされている。
【００１１】
図２に示す通り、各現像ステーション１０、２０、３０、４０は対応する現像ローラー１２、２２、３２、４２を持つ。各現像ローラー１２、２２、３２、４２は、予め決められた間隔をもって感光体ベルト９０に対して非接触の状態とされている。各現像ステーション１０、２０、３０、４０による各色現像プロセスの時には、非接触現像プロセスが実施されるように、−７００ボルトから−９００ボルトの範囲の直流あるいは交流の現像バイアス電圧が、それぞれの現像ローラー１２、２２、３２、４２に加圧される。「オフ」とされると、現像ローラーは回転されない。したがって、限られた量のトナー１４、２４、３４、４４しか感光体ベルト９０への転写用に存在しないことになる。後に説明する通り、「オフ」の現像ステーションからのトナーは、その現像ステーションからトナーを引き付けるために感光体ベルト９０を適切なレベルおよび時期まで帯電することによって作られる「クリーニング・パッチ」７５を用いて除去することが出来る。つまり、クリーニングの必要な現像ステーションの軌道を横断するようにクリーニング・パッチ７５を通過させることにより、その現像ステーションからのトナーが感光体ベルト９０上のクリーニング・パッチ７５に引き付けられて、その現像ステーションはクリーニングされる。そして、クリーニングステーション５０が通過の最後においてクリーニング・パッチ７５をクリーニングする。
【００１２】
この実施例は、二つの帯電ユニット８０および８１もまた感光体ベルト９０の外面に配置されている。帯電ユニット８０および８１は、感光体ベルト９０上に−７００ボルト程度の規模の均一電界を形成することの出来る装置であれば、ＡＣあるいはＤＣの、コロトロン（ｃｏｒｏｔｒｏｎ）、スコロトロン（ｓｃｏｒｏｔｒｏｎ）、ダイコロトロン（ｄｉｃｏｒｏｔｒｏｎ）、ディスコロトロン（ｄｉｓｃｏｒｏｔｒｏｎ）、ピン・スコロトロン（ｐｉｎ　ｓｃｏｒｏｔｒｏｎ）など何でも良い。第一トナー（および後述の他のトナー層）のために感光体ベルト９０上に施される実際の帯電は、例えばトナー量や後続の現像ステーションの設定（後述）など多くの不確定要素に左右される。帯電ユニット８０は現像ステーション１０および２０の上流に位置し、帯電ユニット８１は現像ステーション３０および４０の上流に位置する。
【００１３】
光源７０、７１例えば発光ダイオード（ＬＥＤ）プリンタヘッド（ＬＰＨ）は、各帯電ユニット８０および８１の下流に位置する。それら各光源は、感光体ベルト９０の内面９４の上あるいは近くに配置されている。光源７０、７１はＬＥＤなどの露光ユニットを含み、これら露光ユニットは感光体ベルト９０上に単色画像に対応して光を投射するよう選択的に作動させられる。この結果、図３に示す通り、静電潜像７７を生成するために、外面９２の適切な位置で帯電ユニット８０および８１の施した均一帯電を放電する。例えば、静電潜像域の照射された部分は、光線により−５０ボルト程度まで放電される。
【００１４】
感光体ベルト９０上に”クリーニング・パッチ”７５を形成するために、光源７０および７１は、適切な位置、レベルおよび時期において独立的に感光体ベルトを放電することが出来る。静電潜像域同様、クリーニング・パッチ７５は、帯電ユニット８０および８１を用いて感光体に均一帯電を施し、続いて光源７０および７１を用いて感光体を放電することによって形成されている。
【００１５】
クリーニング・パッチ７５および静電潜像７７の作動および移動の間、二つの相対的な方向すなわち上流および下流が定められる。例えば、ある通過において画像形成領域が第二の現像ステーションを通過する前にある現像ステーションを通過した場合、当該ある現像ステーションは他の現像ステーションの上流に位置する。反対に、ある通過において画像形成領域が第二の現像ステーションを通過した後である現像ステーションを通過した場合、当該ある現像ステーションは第２の現像ステーションの下流に位置する。
【００１６】
図２から図５を参照して本発明による典型的な画像形成システムの操作を説明する。一般に、本発明は、（四つではなく）、二つの感光帯電ユニット８０、８１と、二つの露光ユニット７０、７１を使用するため、四色トナーの減色法カラー画像は感光体の二回の通過で作成できる。最初の通過の間、感光体（例えば感光体ベルト９０の一部）は二色のパターンで露光され、それらは現像される。二度目の通過の間、それら二つの露光ユニットが残りの二色のパターンで感光体を露光する。それから、基板（用紙など）が感光体に対して使用できる関係に持って来られ、四色画像が転写され、後に定着される。
【００１７】
各通過において使用されない現像ユニット１０、２０、３０、４０を接地する代わりに、本発明においては各通過で使用されない現像ステーションを、クリーニング・パッチを用いてクリーニングする。クリーニング・パッチに蓄積されたトナーは、クリーニング・パッチがクリーニングステーション５０を通過する時に除去される。クリーニングステーション５０は、この技術に通じている人に知られるいかなる従来のシステムであっても良い。クリーニングステーションは、紙の繊維をかき乱し除去するために光伝道ベルト９０と接触して回転可能に装着された繊維ブラシと、そして転写されなかったトナー粒子を除去するクリーニングブレードとを含んでも良い。そのブレードは、使用方法により、ワイパーあるいはドクターの位置に構成されていても良い。
【００１８】
ある実施例における一回目の通過の間では、現像ステーション１０および３０は特定の時期に「オン」になる。現像ステーション２０および４０は「オフ」の状態で維持されるが、これらの特定の時期は適切なアルゴリズムによって定められ、マイクロプロセッサ（図示せず）によって制御される。具体的には、最初の通過の間、時間ｔ_０において、帯電ユニット８０は感光体ベルト９０に−７００ボルトから−９００ボルトの間の均一帯電を施す。図２に示す通り、時間ｔ_１において、光源７０は、感光体ベルト９０を−５０ボルトまで放電することにより、感光体ベルト９０上にクリーニング・パッチ７５を形成する。感光体ベルト９０が移動するにつれて、時間ｔ_２において、光源７０は、次に、感光体ベルトを放電することにより、感光体ベルト９０上に静電潜像７７（図３参照）を形成する。静電潜像７７はクリーニング・パッチ７５から距離Ｌの位置に形成され、その距離Ｌが現像ステーション１０と現像ステーション２０の間の距離と等しくなるようにすることが望ましい。
【００１９】
感光体ベルト９０が移動するにつれて、時間ｔ_３において、（図４参照）クリーニング・パッチ７５は「オフ」（すなわち回転していない）の現像ステーション１０に接近する。したがって、クリーニング・パッチは、現像ステーション１０からいくらかトナー１４を付随的に除去することになる。クリーニング・パッチ７５が時間ｔ_４において（図５参照）現像ステーションを通過すると、現像ステーション１０は「オン」にされる。すると、時間ｔ５において（図６参照）、静電潜像７７は現像ユニット１０に接近し、一方クリーニング・パッチは「オフ」である（回転していない）現像ステーション２０に接近する。
【００２０】
図６は、静電潜像領域７７が現像ステーション１０を通過するにつれて、帯電されたトナー粒子１４が画像領域に堆積されることを示している。帯電されたトナー粒子１４は画像領域の照射された領域に付着し、そのため、画像領域の照射された部分の電圧が約−２５０ボルトになる。画像領域の照射されてない部分は−７００ボルトのままである。クリーニング・パッチ７５が現像ステーション２０を通過するにつれて、約−２００ボルトの電圧のトナー２４はクリーニング・パッチに引き寄せられ、それにより現像ステーション２０のトナー２４は除去される。
【００２１】
図６は、静電潜像７７が現像ステーション２０に接近するにつれて、現像ステーション２０には静電潜像７７を汚染するトナー２４が殆どあるいは全く残っていないことを示している。また、現像ステーション２０接地されていないため、静電潜像上のトナー１４は現像ステーション２０を汚染しない。
【００２２】
同様のプロセスが、現像ステーション３０および４０についても、繰り返される。第二の帯電ユニット８１はクリーニング・パッチ７５および静電潜像の領域を、次のカラー画像の露光と現像を実行するのに望ましい帯電レベルまで再帯電する。再帯電されたクリーニング・パッチ７５と、第一のトナー層が乗った画像領域７７は、続いて光源７１へ進む。露光ステーションを通過後、露光されたクリーニング・パッチ７５は、別の現像ステーション３０を付随的にクリーニングしつつ通過し、現像ステーション４０からトナーを除去するために（「オフ」の状態の）現像ステーション４０に接近する。光源７１によって形成された静電潜像は、現像ステーション３０からトナーを引き寄せる。画像領域７７は現像ステーション１０で形成された第一のトナー層を既に保持しているため、現像ステーション３０はスカベンジレス現像材を使用するべきである。現像ステーション４０はクリーニング・パッチによってクリーニングされているので、その現像ステーションの付近を静電潜像が通過しても汚染されることは無い。そして、クリーニング・パッチ７５上のトナーは、クリーニングステーション５０によってクリーニングされる。
【００２３】
続いて第二のサイクルが開始する。第二のサイクルのこの実施例では、現像ステーション１０および３０は「オフ」であり、現像ステーション２０および４０が特定の時期に「オン」になる。前述の通り、これら特定の時期は適切なアルゴリズムによって定められ、マイクロプロセッサによって制御される。さらに、帯電ユニット８０および８１は、感光体ベルト９０上に「クリーニング・パッチ」を形成するために適切な位置、レベルおよび時期に感光体ベルトを独立的に帯電することが出来るように構成されていても良い。より具体的には、感光体ベルト９０上に約−７００ボルト規模の均一帯電を施すため、あるいは感光体ベルト９０上に約−５０ボルト規模の均一帯電を施しクリーニング・パッチを形成するために、帯電ユニット８０および８１は電圧レベルおよび時間を変えて、感光体ベルト９０を異なる電圧規模で帯電させることが出来る。
【００２４】
以上、様々な実施例を説明したが、本発明の範囲から逸脱することなく多くの他の実施例が可能であることは、本技術分野において通常の知識を有する者には明白であろう。したがって、本発明は添付の特許請求の範囲およびそれらの均等物の見地による以外において制限されない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による画像形成システムを表す模式図である。
【図２】本発明による図１に表される画像形成システムの典型的な作動を示す模式図である。
【図３】本発明による図１に表される画像形成システムの典型的な作動を示す模式図である。
【図４】本発明による図１に表される画像形成システムの典型的な作動を示す模式図である。
【図５】本発明による図１に表される画像形成システムの典型的な作動を示す模式図である。
【図６】本発明による図１に表される画像形成システムの典型的な作動を示す模式図である。
【符号の説明】
１０，２０，３０，４０　現像ステーション
１２，２２，３２，４２　現像ローラー（トナー支持部材）
１４，２４，３４，４４　トナー
５０　クリーニングステーション
７０，７１　露光ユニット
７７　静電潜像
７５　クリーニング・パッチ
８０，８１　帯電ユニット
９０　感光体ベルト

Claims (9)

1. 上面に静電潜像を記録可能な感光体と、
   前記感光体にカラー画像を現像可能な複数の現像ステーションと、
   前記感光体を望ましい状態に準備するための、少なくとも一つの帯電手段と少なくとも一つの露光手段と、
   を有する画像形成システム。
2. 請求項１の画像形成システムであって、
   前記複数の現像ステーションの少なくとも一つは、−７００ボルトから−９００ボルトの範囲の電圧を保持して動作可能に構成されている、画像形成システム。
3. 請求項１または２の画像形成システムであって、
   前記少なくとも一つの帯電手段が、前記少なくとも一つの現像ステーションに保持されている電圧よりプラスの電圧の帯電を、前記感光体に移転するように動作可能に構成されている、画像形成システム。
4. 請求項１、２または３の画像形成システムであって、
   前記少なくとも一つの帯電手段が、−７００ボルト以上の帯電を前記感光体に移転するように動作可能に構成されている、画像形成システム。
5. 請求項１、２、３または４の画像形成システムであって、前記感光体が感光体ベルトである、画像形成システム。
6. 請求項１、２、３、４または５の画像形成システムであって、
   二つの帯電手段と二つの露光手段が、感光体を望ましい状態に準備するために使用される、画像形成システム。
7. 請求項１、２、３、４、５または６の画像形成システムであって、
   前記感光体はベルト上の複数の感光体の一つであり、前記望ましい状態とは、前記一つの現像ステーションからベルト上の前記複数の感光体の他の感光体へトナーが転写するのを実質的に防止するために、前記複数の現像ステーションの一つから前記トナーを除去するように前記一つの感光体を準備することである、画像形成システム。
8. 感光体上にクリーニング・パッチを形成するステップと、
   前記クリーニング・パッチ上にトナーを現像することによってトナー支持部材からトナーを除去するステップと、
   を有する、非接触複数回通過の電子写真法画像形成方法。
9. 少なくとも一つの帯電ユニットを用いてカラー画像を作成するために画像形成システムを準備する方法であって、
   前記画像形成システムの感光体を所定のレベルまで帯電することによって、クリーニング・パッチを作成するステップと、
   前記クリーニング・パッチ上にトナーを現像することによって、前記画像形成システムのトナー支持部材をクリーニングするステップと、
   前記クリーニング・パッチから前記画像形成システムに付設の廃トナーステーションへトナーを取り去るステップと、
   を有する画像形成システムの準備方法。

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