(57)【要約】【課題】ドラムと、帯電粒子を搬送する手段との間の電界が大きくても、ドラムとこの手段との間のニップ内に、コロナ放電が発生し得ないように形成されているドラム、特に電子写真式の印刷装置のドラムを提供する。【解決手段】帯電粒子の、粒子を案内する手段からドラムへと向かう移動を、手段及びドラムに印加される電圧により制御するドラムにおいて、電圧が印加される導電性の基体２２が内部に配置されており、基体２２上に障壁層配置構造ＨＳが配置されており、障壁層配置構造ＨＳ上に被覆層２５が配置されており、障壁層配置構造ＨＳは、電圧の印加時、障壁層配置構造ＨＳが障壁層として機能し、障壁層配置構造ＨＳの材料により決定される逆電流だけが基体２２と被覆層２５との間を流れるように形成されているようにした。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
帯電粒子の、該粒子を案内する手段からドラムへと向かう移動を、前記手段及び前記ドラムに印加される電圧により制御するドラムであって、
電圧が印加される導電性の基体（２２）が内部に配置されており、
前記基体（２２）上に障壁層配置構造（ＨＳ）が配置されており、
該障壁層配置構造（ＨＳ）上に被覆層（２５）が配置されており、
前記障壁層配置構造（ＨＳ）は、電圧の印加時、該障壁層配置構造（ＨＳ）が障壁層として機能し、該障壁層配置構造（ＨＳ）の材料により決定される逆電流だけが前記基体（２２）と前記被覆層（２５）との間を流れるように形成されている、
ことを特徴とする、帯電粒子の移動を制御するドラム。
【請求項２】
前記障壁層配置構造（ＨＳ）は、前記基体（２２）に１ｋＶ〜１０ｋＶの電圧がかかっているとき、１ｍＡ未満の逆電流が前記被覆層（２５）に向かって流れるように形成されている、請求項１記載のドラム。
【請求項３】
前記障壁層配置構造（ＨＳ）は、第１の材料（２３）と、該第１の材料（２３）に隣接する第２の材料（２４）とを有し、前記第１の材料（２３）は、電子に関する大きな仕事関数を有し、前記第２の材料（２４）は、前記第１の材料（２３）の仕事関数と比較して小さな、電子に関する仕事関数を有する、請求項１又は２記載のドラム。
【請求項４】
前記障壁層配置構造（ＨＳ）は、前記第１の材料（２３）として第１の半導体層を有し、該第１の半導体層に隣接して前記第２の材料（２４）として第２の半導体層を有する、請求項３記載のドラム。
【請求項５】
前記第１の材料（２３）は、４．５ｅＶより大きい、電子に関する仕事関数を有し、前記第２の材料（２４）は、３ｅＶ未満の、電子に関する仕事関数を有する、請求項３記載のドラム。
【請求項６】
前記粒子が正に帯電され、前記ドラム（１９）の基体（２２）に正の電圧がかかっている場合、前記障壁層配置構造（ＨＳ）は、前記基体（２２）から見て、
前記第１の材料（２３）、
前記第２の材料（２４）、
の順序を有する、請求項３から５までのいずれか１項記載のドラム。
【請求項７】
前記粒子が負に帯電され、前記ドラム（１９）の基体（２２）に負の電圧がかかっている場合、前記障壁層配置構造（ＨＳ）は、前記基体（２２）から見て、
前記第２の材料（２４）、
前記第１の材料（２３）、
の順序を有する、請求項３から５までのいずれか１項記載のドラム。
【請求項８】
電子写真式の印刷装置において記録媒体にトナー粒子像を転写する転写ユニットであって、
転写ドラム（１８）と、
対向加圧ドラム（１９）と、
を備え、前記転写ドラム（１８）と前記対向加圧ドラム（１９）との間を記録媒体（５）が通されており、
前記対向加圧ドラム（１９）は、請求項１から６までのいずれか１項記載のドラムとして形成されている、
ことを特徴とする、電子写真式の印刷装置において記録媒体にトナー粒子像を転写する転写ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、帯電粒子の、粒子を案内する手段からドラムへと向かう移動を、手段及びドラムに印加される電圧により制御するドラムに関する。
【０００２】
さらに本発明は、電子写真式の印刷装置において記録媒体にトナー粒子像を転写する転写ユニットに関する。
【背景技術】
【０００３】
様々な材料、例えば紙、薄いプラスチックフィルム又は金属箔からなる被印刷体、例えばシート又は帯状の記録媒体に印刷するために、電荷像担持体、例えば感光体上に、画像に応じた電荷像を形成することは、公知である。電荷像は、印刷すべき像に相当し、着色すべき領域と、着色すべきでない領域とからなっている。電荷像の着色すべき領域は、電荷像担持体上で現像ステーションにより、帯電トナー粒子を用いてトナー像として可視化可能である。次に、これにより形成されたトナー像は、転写ユニットにおいて記録媒体に転写され、記録媒体に定着される。
【０００４】
その際、電荷像を着色するために、乾燥トナーを含む現像剤混合物又は少なくとも帯電トナー粒子とキャリア液とを含む液体現像剤が使用可能である。可能なキャリア液は、例えば炭化水素であるか、又はシリコーンオイルをベースとする液体現像剤である。以下、現像剤混合物として液体現像剤を引き合いに出して説明するが、本発明は、液体現像剤に限定されるものではない。
【０００５】
デジタル印刷システムにおけるこの種の電気泳動印刷方法は、例えば下記特許文献１（特許文献２，３）において公知である。印刷すべき像の電荷像を電荷像担持体上に形成した後、電荷像は、現像ステーションによってトナー粒子により着色されてトナー像を形成する。その際、公知の印刷方法では、液体現像剤として、シリコーンオイルを含むキャリア液であって、色材粒子（トナー粒子）が分散されたキャリア液が使用される。電荷像担持体への液体現像剤の供給は、現像ドラムにより実施可能である。現像ドラムには、着色ドラムにより液体現像剤が供給される。現像時に電荷像担持体に形成され、キャリア液中に埋め込まれたトナー像からなる像膜（Ｂｉｌｄｆｉｌｍ）は、次に、転写ユニットにより電荷像担持体から受け取られ、転写ゾーンにおいて記録媒体に転写される。
【０００６】
これにより、液体現像剤を用いたこの印刷法の場合、キャリア液中のトナー粒子を、転写ユニットに配置された転写要素、例えば転写ドラム又は転写ベルトを介して、記録媒体に転写するために、電子泳動プロセスが使用される。その際、固体の帯電トナー粒子は、搬送手段としてのキャリア液により記録媒体へと移動する。ここで搬送は、転写要素と記録媒体との間の電界により制御可能である。その際、電界は、記録媒体を通すニップを相俟って形成する対向加圧ドラムと、対向極としての、粒子を搬送する手段、例えば転写ドラムとの間に形成される。このために、転写ドラム及び対向加圧ドラムには、電圧が印加され、電圧の極は、トナー像が確実に記録媒体に転移するように選択される。必要な電界の高さは、とりわけトナー量、ドラムのコーティング、印刷機の周辺環境等に依存している。その際、転写ドラムと対向加圧ドラムとの間のニップ内の電界が大きいと、過大電流がニップへ流れ、コロナ放電が発生してしまう恐れがある。このコロナ放電は、例えばトナー特性又はドラム特性を不都合な形で変化させてしまう場合がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】国際公開第２００５／０１３０１３号パンフレット
【特許文献２】米国特許出願公開第２００６／０１５０８３６号明細書
【特許文献３】独国特許第１０２００５０５５１５６号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明が解決しようとする課題は、ドラムと、帯電粒子を搬送する手段との間の電界が大きくても、ドラムとこの手段との間のニップ内に、コロナ放電が発生し得ないように形成されているドラム、特に電子写真式の印刷装置のドラムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明に係る帯電粒子の移動を制御するドラムでは、電圧が印加される導電性の基体が内部に配置されており、基体上に障壁層配置構造（Ｓｐｅｒｒｓｃｈｉｃｈｔａｎｏｒｄｎｕｎｇ）が配置されており、障壁層配置構造上に被覆層が配置されており、障壁層配置構造は、電圧の印加時、障壁層配置構造が障壁層（Ｓｐｅｒｒｓｃｈｉｃｈｔ）として機能し、障壁層配置構造の材料により決定される逆電流（Ｓｐｅｒｒｓｔｒｏｍ）だけが基体と被覆層との間を流れるように形成されているようにした。
【００１０】
本発明に係るドラムの好ましい態様は、従属請求項に係る発明である。
【００１１】
好ましい態様において、障壁層配置構造は、基体に１ｋＶ〜１０ｋＶの電圧がかかっているとき、１ｍＡ未満の逆電流が被覆層に向かって流れるように形成されている。
【００１２】
好ましい態様において、障壁層配置構造は、第１の材料と、第１の材料に隣接する第２の材料とを有し、第１の材料は、電子に関する大きな仕事関数（Ａｕｓｔｒｉｔｔｓａｒｂｅｉｔ）を有し、第２の材料は、第１の材料の仕事関数と比較して小さな、電子に関する仕事関数を有する。
【００１３】
好ましい態様において、障壁層配置構造は、第１の材料として第１の半導体層を有し、第１の半導体層に隣接して第２の材料として第２の半導体層を有する。
【００１４】
好ましい態様において、第１の材料は、４．５ｅＶより大きい、電子に関する仕事関数を有し、第２の材料は、３ｅＶ未満の、電子に関する仕事関数を有する。
【００１５】
好ましい態様において、粒子が正に帯電され、ドラムの基体に正の電圧がかかっている場合、障壁層配置構造は、基体から見て、第１の材料、第２の材料、の順序を有する。
【００１６】
好ましい態様において、粒子が負に帯電され、ドラムの基体に負の電圧がかかっている場合、障壁層配置構造は、基体から見て、第２の材料、第１の材料、の順序を有する。
【００１７】
また、上記課題を解決するために、本発明に係る電子写真式の印刷装置において記録媒体にトナー粒子像を転写する転写ユニットでは、転写ドラムと、対向加圧ドラムと、を備え、転写ドラムと対向加圧ドラムとの間を記録媒体が通されており、対向加圧ドラムは、上述のドラムとして形成されているようにした。
【発明の効果】
【００１８】
本発明に係るドラムにより、帯電粒子の、粒子を案内する手段からドラムへと向かう移動は、手段及びドラムに印加される電圧により制御可能である。ドラムは、内側から外側に見て、導電性の基体を備え、ドラムには、電圧が印加されている。基体上には、半導体障壁層配置構造が設けられ、半導体障壁層配置構造上には、被覆層が設けられる。半導体障壁層配置構造は、電圧の印加時、半導体障壁層配置構造が障壁層として機能し、半導体障壁層配置構造の材料により決定される逆電流だけが基体と被覆層との間を流れることができるように形成され、配置されている。
【００１９】
半導体障壁層配置構造は、第１の半導体層を有し、第１の半導体層に隣接して第２の半導体層を有していてもよい。この場合、第１の半導体層は、電子に関する仕事関数が大きい第１の材料を有し、第２の半導体層は、電子に関する仕事関数が第１の材料と比較して小さい第２の材料を有していてもよい。
【００２０】
本発明の変化態様は、従属請求項に看取可能である。
【００２１】
本発明に係るドラムは、特に電子写真式の印刷装置において、例えば現像ステーションにおける一方のドラムから他方のドラムへの帯電トナー粒子の搬送を制御するためにか、又は転写ユニットにおける記録媒体へのトナー像の転写を制御するために使用可能である。両使用例において、トナー粒子は、ニップを介して例えば次のドラム又は記録媒体に電界により移動させられる。その際、電界は、粒子を搬送する手段及びドラムに印加される電圧により形成される。このとき電流は、ドラムを介してニップへと流れる。電流が過大であると、ニップ内にコロナ放電を引き起こす場合がある。本発明に係るドラムによって、このようなコロナ放電は抑制可能である。このためにドラムは、ドラムに印加される電圧に関して障壁層として機能する半導体障壁層配置構造を有しているため、小さな逆電流しかニップへと流れることができない。例えば電圧が１ｋＶ〜１０ｋＶであるとき、逆電流は、１ｍＡ未満に制限可能である。その際、電界に影響はない。
【００２２】
これにより、本発明による印刷装置は、
ニップへの電流が、ドラム内の半導体障壁層配置構造によって、ニップ内にコロナ放電が発生し得ない値に制限される、
という利点を有している。
【００２３】
以下に、概略図に示した一実施の形態を参照しながら、本発明について説明する。説明にあたり、ドラムの一例として、転写ユニット内の転写ドラムと協働する対向加圧ドラムを挙げているが、本発明は、この適用例に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】電子写真式の印刷部の原理図である。
【図２】ドラムの一部を長手方向で断面して示す原理図である。
【図３】図２に示したドラムを断面して示す原理図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
図１は、印刷部１の原理構造を示している。このような印刷部１は、光電形の像担持体６上の潜像を、例えば液体現像剤を用いて、帯電トナー粒子により着色し、こうして生じた像を記録媒体５に転写する電子写真の原理に基づく。
【００２６】
印刷部１は、主として電子写真ステーション２、現像ステーション３及び転写ステーション４を有している。
【００２７】
電子写真ステーション２の核心部は、表面に光電層を有する光電形の像担持体６である（以下、感光体６という。）。この感光体６は、本実施の形態では、例えばドラムとして形成されている。感光体６は、回転し、印刷像を形成するために様々な要素を通過する（矢印方向の回転）。まず、感光体６からすべての汚れをクリーニングする。このために消去用光照射装置７が設けられており、消去用光照射装置７は、感光体６の表面になおも残留している残留電荷を消去する。消去用光照射装置７の後、クリーニング装置８が、感光体６を機械的にクリーニングする。クリーニング装置８は、場合によっては感光体６の表面になおも残留しているトナー粒子、場合によっては汚れ粒子及び残留しているキャリア液を除去する。クリーニングにより除去されたキャリア液は、集合容器９に送られる。クリーニング装置８は、好ましくはブレード１０を有しており、ブレード１０は、感光体６の周面に対して鋭角の角度で当て付けられ、表面を機械的にクリーニングする。
【００２８】
次に感光体６に、帯電装置１１、本実施の形態ではコロトロン装置１１により、静電的な帯電電位を帯電させる。このために好ましくは複数のコロトロン１２が設けられている。コロトロン１２は、例えば少なくとも１つの細線１３を有している。細線１３に高電圧を印加し、この電圧により細線１３の周囲の空気をイオン化する。対向電極としてシールド１４が設けられてもよく、シールド１４を介して流れる電流は、調節可能である。その結果、感光体６の帯電は、制御可能である。
【００２９】
帯電装置１１の後、除電装置、本実施の形態ではキャラクタジェネレータ１５が、感光体６に沿って配置されている。除電装置は、光の照射を介して感光体６の帯電電荷を所望の印刷像に応じて例えば画素毎に除去する。これにより、追ってトナー粒子で着色される電荷潜像が発生する（なお、この着色された像は、印刷像に相当する。）。このために例えばＬＥＤキャラクタジェネレータ１５が使用可能である。ＬＥＤキャラクタジェネレータ１５の場合、多数の個別のＬＥＤを有するＬＥＤアレイが、感光体６の軸方向の全長にわたって固定的に配置されている。それぞれのＬＥＤは、個別に、時間的にかつそれぞれの照射出力に関して制御可能である。
【００３０】
キャラクタジェネレータ１５により感光体６上に形成された潜像を現像ステーション３により帯電トナー粒子で着色する。このために現像ステーション３は、回転する現像ドラム１６を有している。現像ドラム１６は、液体現像剤の層を感光体６に近付ける。感光体６の表面と、現像ドラム１６の表面との間には、現像ニップ２０が存在する。現像ニップ２０を介して、帯電トナー粒子は、感光体６上の画像部において現像ドラム１６から現像箇所１７に向かって、電界に基づいて移動する。非画像部では、トナー粒子は、感光体６に向かって移動しない。
【００３１】
上述の着色された像は、感光体６とともに回転して、転写ユニット４まで移動する。転写ユニット４は、トナー像を記録媒体５に転写する。現像された電荷像を有する像膜を記録媒体５に転写する転写ユニット４は、転写要素１８、例えば弾性的な転写ドラム又は転写ベルトと、対向加圧要素１９、例えば対向加圧ドラムとを有している。転写要素１８と対向加圧要素１９とは、記録媒体５を通す１つのニップ２１を形成している。転写ユニット４は、転写箇所において電荷像担持体６から像膜を受け取り、記録媒体５へと搬送する。ニップ２１における転写ゾーンにおいて、像膜は、公知の形式で電界の使用下及び記録媒体５に対する圧力下で転写される。転写ドラム１８と対向加圧ドラム１９との間の電界は、転写ドラム１８及び対向加圧ドラム１９に印加される電圧により制御される。さらに対向加圧ドラム１９は、比較的軟性の転写ドラム１８を高い機械的な力で押圧する。これによりトナー粒子は、粘着力も働いて、記録媒体５に拘束された状態となる。
【００３２】
これにより、電子写真プロセスの場合、電界は、ドラム間の様々な場所、例えば現像ドラム１６と感光体ドラム６との間や、転写ドラム１８と対向加圧ドラム１９との間で発生可能である。以下、転写ドラム１８と対向加圧ドラム１９との間のニップ２１における状況を例として取り扱うが、本発明は、本例に限定されるものではない。
【００３３】
これにより、電界は、トナー像を記録媒体５に転写するために使用される。この電界の強さは、転写ドラム１８と対向加圧ドラム１９との間の電圧の他、例えば印刷像上のトナー量、対向加圧ドラム１９のコーティング、印刷装置のための環境的な周辺条件等の別の要因に依存している。その際、大きな電界が使用されると、転写ドラム１８と対向加圧ドラム１９との間のニップ２１内にコロナ放電が発生し、結果としてこのコロナ放電により転写ドラム１８及び対向加圧ドラム１９の特性又はトナーの特性を不都合な形で変化させてしまう恐れがある。それゆえこの種のコロナ放電は、回避すべきである。
【００３４】
ニップ２１内のコロナ放電は、本発明により、ドラム１８又は１９の一方、以下では例として対向加圧ドラム１９を、ニップ２１を介した電子の流れ又は電流が制限され、例えばニップ２１を介した電圧が１ｋＶ〜１０ｋＶであるとき、１ｍＡ未満の電流しか流れることができないように形成することにより回避可能である。
【００３５】
この要求を満たすドラムの構造を図２及び図３に示した。このドラムは、本実施の形態では対向加圧ドラム１９である。図２及び図３に示したように、対向加圧ドラム１９は、層状に形成されている。導電性の材料からなる基体２２上に、半導体障壁層配置構造ＨＳが配置され、この半導体障壁層配置構造ＨＳ上に、機能性の被覆層２５、例えば硬さ、導電性又は緩和に関する機能性の被覆層２５が配置されている。半導体障壁層配置構造ＨＳは、互いに隣接する２つの半導体層２３，２４を有している。両半導体層２３，２４は、電子に関する仕事関数がそれぞれ異なって選択されている材料からなっている。こうして半導体障壁層配置構造ＨＳは、ドラム１８，１９に印加される電圧を考慮した上で、半導体層２３，２４の材料により規定される最小の電流（逆電流）しか流れることができないように、基体２２と被覆層２５との間に配置される。半導体障壁層配置構造ＨＳの半導体層２３，２４が占めるべき基体２２に関する順序、ひいてはその遮断方向は、ドラム１８，１９における電圧の極性、ひいてはトナー粒子が正に帯電されているか、又は負に帯電されているかに依存している。
【００３６】
これにより半導体層配置構造ＨＳは、
第１の材料を有する第１の半導体層２３であって、電子に関する仕事関数が高く、例えば４．５ｅＶより大きく選択されており、例えば４．５ｅＶ〜６．３ｅＶの範囲にあり、この要求を満たす材料の例は、ニッケル、白金、酸化物である、第１の材料を有する第１の半導体層２３と、
第２の材料を有する第２の半導体層２４であって、電子に関する仕事関数が第１の半導体層２３と比較して小さく選択されており、例えば３ｅＶ未満に選択されており、例えば３ｅＶ〜１ｅＶの範囲にあり、この要求を満たす材料の例は、ルビジウム、セシウム、カリウム、バリウム、リチウムである、第２の材料を有する第２の半導体層２４と、
を含む。
【００３７】
そして、最も外側の層としては、被覆層２５として、例えばａ‐Ｃ：Ｈ（非晶質炭素：水素含有）からなる層、酸化物セラミックス、例えばチタン酸アルミニウム、酸化アルミニウム、酸化クロム、酸化チタン、チタン酸バリウムからなる層又はエラストマー層が設けられてもよい。
【００３８】
これにより、基体２２から見た半導体障壁層配置構造ＨＳ内の半導体層２３，２４の順序は、対向加圧ドラム１９における電圧の極性に依存している。
【００３９】
ａ）態様１：
対向加圧ドラム１９が転写ドラム１８と比較して負の電位を有し、例えばトナーが正に帯電されている場合、内側から外側に向かって、対向加圧ドラム１９の以下の層構造が設けられている：
１．基体２２
２．電子に関する大きな仕事関数を有する層（第１の半導体層２３）
３．電子に関する小さな仕事関数を有する層（第２の半導体層２４）
４．被覆層２５。
【００４０】
この態様１のために、半導体障壁層配置構造ＨＳは、基体２２から被覆層２５及びニップ２１に向かう電子の流れのための障壁層を形成している。半導体層２３，２４の材料の選択により高さが制限された、ニップ２１内にコロナ放電が発生し得ない逆電流が流れるにすぎない。
【００４１】
ｂ）態様２：
対向加圧ドラム１９が転写ドラム１８と比較して正の電位を有し、例えばトナーが負に帯電されている場合、内側から外側に向かって、対向加圧ドラム１９の以下の層構造が設けられている：
１．基体２２
２．電子に関する小さな仕事関数を有する層（第２の半導体層２４）
３．電子に関する大きな仕事関数を有する層（第１の半導体層２３）
４．被覆層２５。
【００４２】
この態様２のために、半導体障壁層配置構造ＨＳは、被覆層２５から基体２２に向かう電子の流れのための障壁層を形成している。半導体層２３，２４の材料の選択により高さが制限された、ニップ２１内にコロナ放電が発生し得ない逆電流が流れるにすぎない。
【００４３】
本発明について、転写ユニットの対向加圧ドラム１９に基づいて説明したが、本発明は、帯電粒子が電界により第１の手段から第２の手段へと、例えばドラム同士間、ドラムと記録媒体との間又はドラムとベルトとの間において伝達されるべきあらゆる用途において使用可能である。
【符号の説明】
【００４４】
１  印刷部
２  電子写真ステーション
３  現像ステーション
４  転写ステーション
５  記録媒体
６  感光体ドラム
７  消去光
８  クリーニングステーション
９  捕集槽
１０  ブレード
１１  帯電装置
１２  コロトロン
１３  コロトロン細線
１４  コロトロンシールド
１５  キャラクタジェネレータ
１６  現像ドラム
１７  現像箇所
１８  転写ドラム
１９  対向加圧ドラム
２０  現像ニップ
２１  転写ゾーンのニップ
２２  ドラムの基体
２３  第１の半導体層
２４  第２の半導体層
２５  被覆層
ＨＳ  半導体障壁層配置構造
【図１】
2015018249.tif 000003
【図２】
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【図３】
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