JPH04304484A - 粉末トナの供給装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、磁性電導性粉末トナの
代りに使用し得る非磁性非電導性粉末トナの供給装置及
び供給方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】数多い現在の静電結像技術、たとえば、
イオン付着印刷（ＭＩＤＡＸ）技術は、磁性で電導性ト
ナを使用している。したがって、色と印刷品位に限度が
あり、かつ、トナが相対的に高価である。これに対して
非磁性非電導性粉末トナ（以下、粉末トナという）は、
広範な種類の色が利用できることや、小粒度のもの（こ
れは印刷品位を向上させる）が利用できることや、一般
に、現在の磁性電導性トナに比較して安価であること、
又、印刷され文書になされた粉末トナによる結像は、有
価証券印刷に有利であって、同一面にある磁場走査し得
る文字類と干渉しないといった利点もある。

【０００３】このような利点を有する粉末トナ使用に関
する提案は、たとえば、米国特許第４，７７７，１０６
号を含め数多くなされている。これらのうち粉末トナを
有効に利用するものと認められた１つの方法は、粉末ト
ナを流動状態に保持しておき、流動状態にある粉末トナ
に静電荷を付与することである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、粉末ト
ナの流動層を保持する先行技術は、完全に成功したもの
とはいえないものであり、その上、流動化された粉末ト
ナの結像回転シリンダ、又は、他の同種のものへ供給す
る先行装置は種々の制約をうけるという問題がある。た
とえば、このような提案のいくつかは、結像回転シリン
ダに、ほぼ６時の針の位置で行なう供給に限り実際に有
用であり、又、誤って異なる極性（以下、誤り極性とい
う）が付与されたり、もしくは、付与された電荷が低い
（以下、低電荷という）ような粉末トナを制御していな
いという問題がある。しかして、実用的装置の開発には
、粉末トナを９時の針の位置角度以上での結像回転シリ
ンダに対する供給、高供給効率の付与、及び、明瞭な背
景画像の維持のために、誤り極性及び低電荷粉末トナを
制御することが望まれている。

【０００５】本発明は、前記要望に応じ得る粉末トナの
供給装置と供給方法を提案することを目的とするもので
ある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者等は、前記問題
を解決し、前記目的を達成するために研究を重ねた結果
、流動化され電荷を付与された粉末トナ（以下、帯電粉
末トナという）をいれてある容器上に複数のシリンダか
らなる搬送手段を設けることによって、ほぼ９時の針の
位置において帯電粉末トナを供給し得て目的を達し得る
ことを見出して本発明を完成するに至った。すなわち、
本発明の第１の実施態様は、非磁性非電導性粉末トナを
静電模様を有する部材に供給する装置において、前記粉
末トナをいれるための上面が開口している容器と、該容
器内において前記粉末トナを流動化する機構と、前記容
器内においてかきまぜと電荷付与とを同時に行なう機構
と、前記粉末トナを容器から静電模様を有する部材に供
給するための機構とからなる非磁性非電導性粉末トナの
供給装置であり、第２の実施態様は、非磁性非電導性粉
末トナを静電模様を有する部材に供給する方法において
、前記粉末トナを上面が開口している容器に供給する工
程と、前記粉末トナを容器内においてかきまぜと電荷付
与とを同時に行なう工程と、前記粉末トナを容器内にお
いて流動化状態に保持する工程と、電荷を付与された粉
末トナを容器から静電模様を有する部材に供給する工程
とからなる非磁性非電導性粉末トナの供給方法である。

【０００７】本発明における同時かきまぜ電荷付与機構
は、容器内に取付けられ、高電圧たとえば最低約７ＫＶ
に電荷供給された半径方向外側方向に拡がる鋭利なたと
えばブレードが備わっている複数の回転素子からなるこ
とが好ましい。

【０００８】又、流動化機構は、容器の底部に有孔底を
設け、底板と有孔底との間に流体たとえば空気を導入し
て容器中を上方向に流すように構成すること、さらに、
容器の少なくとも１側壁に振動機構たとえば電気振動機
を付けることによって構成することが好ましい。

【０００９】容器への粉末トナの供給は、容器中の粉末
トナが所定量以下に低下すると、粉末トナの量を容器上
面に取付けてあるたとえば光学検知機によって検知して
ホッパの底に取付けられている溝付きローラを制御する
ことによって行なうようにすることが好ましい。

【００１０】さらに、帯電粉末トナを容器から結像回転
シリンダに供給する搬送機構は、概ね水平、平行軸の周
りを回転するように取付けられた複数の導電金属シリン
ダと、電荷付与機構とからなることが好ましい。さらに
好ましくは、３基の回転シリンダからなることである。 すなわち、第１の回転シリンダが、帯電粉末トナのすぐ
上面に容器の開口部に取付けられ、第２の回転シリンダ
は、第１の回転シリンダの回転軸よりも上に回転軸が位
置するように取付けられ、誤り極性、低電荷の帯電粉末
トナを第３の回転シリンダから除去し得るようにされ、
第３の回転シリンダは、その回転軸が第１の回転シリン
ダの回転軸の下になるようにされ、第１の回転シリンダ
と結像回転シリンダの両方に隣接するように取付けられ
、第１の回転シリンダ上に移行した帯電粉末トナを結像
回転シリンダに供給するものである。又、各シリンダに
掻き板を取付け未使用の帯電粉末トナを掻取って容器へ
開口部を通して戻すようにすることが好ましい。

【００１１】このような本発明装置を使用することによ
って、容器内の粉末トナを電源に連結された回転素子と
有孔底から吹込まれた空気及び側壁に取付けた電気振動
機によって流動化し、電荷を付与して帯電粉末トナとし
、これをそれぞれが電源に接続されている３基の回転シ
リンダによって、先ず、第１の回転シリンダ面上に移行
させ、ついで、第３の回転シリンダに移行させ、これを
結像回転シリンダへ移行させる。この間、第２の回転シ
リンダによって第３の回転シリンダ上の誤り極性、低電
荷粉末トナを除去する。又、各回転シリンダ上の未使用
の帯電粉末トナは、それぞれに取付けられている掻き板
によって掻取られて容器へ戻される。さらに、容器中の
粉末トナ量を光学検知機で検知して、ホッパーの溝付ロ
ーラを作動させてホッパーから容器へ補給することがき
わめて円滑に行ない得るものである。

【００１２】

【作用】回転素子による粉末トナのかきまぜと電荷付与
は、流動気体のコロナル又は常圧破壊をもたらし、又、
流動層における粉末トナ粒子の表面に電荷付与すること
である。この機構は、正の極性モード（たとえば＋８Ｋ
Ｖ）での作業と、粉末トナに正の極性電荷を付与するこ
とを示しているが、正のモードだけには限られていない
。回転素子の極性を転極することで同等の仕事で負の駆
動電位で達成できることが判明した。回転素子の回転運
動が、粉末トナの均一かきまぜと散布を助け、さらに電
荷の均一性と流動層内の電荷付与速度を向上させる。 回転コロナルポイントがこれらの指示された点で単一静
止コロナルワイヤもしくは静止コロナルポイントの配列
に比較すると遥かに勝っていることが実験によってわか
った。電荷付与の仕組は、前記コロナルポイントにおけ
る電界のため、コロナルアクションもしくは気体破壊及
びイオン化に関係する。この推進機構が電荷を粉末トナ
粒子の表面に付与させる。実験では、流動層の表面に固
有の潜圧電圧が回転素子の印加電位のそれと一致してい
ることが測定された。粉末トナの電荷の極性も回転素子
に印加された電位の極性のそれと一致する。粉末トナ極
性の独立は有意の利点である。大抵の粉末トナは、換言
すれば、特定極性の電荷と材料組成の達成には敏感な材
料であるので、粉末トナが他の粉末トナ、かきまぜ素子
、現像剤材料などとの摩擦的衝突中それ自体に摩擦電荷
を付与するときに、必要とされる特定の極性が達成され
るように表面電荷剤を添加する。実験によって、流動静
電層内でその粉末トナ極性が独立の材料となっているこ
と、換言すれば、電荷付与機構が必要とされる極性電荷
を粉末トナ粒子に付与することがわかった。

【００１３】搬送手段においては、帯電粉末トナの流動
層面上部で発生した電位が第１回転シリンダで電界をお
こさせる。第１回転シリンダを電源により約＋４５０Ｖ
にバイアスをかける。前記流動層表面における粉末トナ
は正の電荷が供給されても、正の帯電粉末トナが塊とな
って移行し、流動層の前面で回転するにしたがって蔽う
ようになる。前記流動層と第１回転シリンダの間にでき
た電界は、１ｍ当り約２５０万（２．５×１０６）Ｖで
あって、それによって電荷を付与された粉末トナの接行
が極端に速まる。第１回転シリンダに残留した帯電粉末
トナは、掻き板によって流動層へ間断なく掻き戻される
。これは、帯電粉末トナ層の均一性は、清浄なシリンダ
表面を静電流動層の上に存在する電界に表出することで
もっとも具合よく達成されるからであり、この故に全残
留帯電粉末トナをすべて掻き板で除去する。第１回転シ
リンダと第３の回転シリンダであるトナ移行回転シリン
ダとの間の間隙でそれぞれの電源（トナ移行回転シリン
ダでは約−２０Ｖ）によりおこされた電界で帯電粉末ト
ナを移行させる。この電位を調節して必要な電界をトナ
移行回転シリンダと結像回転シリンダの静電画像との間
に発生させ、高品位ハイコントラスト（像の背影に対す
る比）の画像の結像に必要な臨界レベル達成のためにも
これらの機構が配設されているものである。第１回転シ
リンダとトナ移行回転シリンダとの間に、又、トナ移行
回転シリンダと結像回転シリンダとの間の帯電粉末トナ
は、現存のＤ．Ｃ．電源に加えて低周波（１０００ｈｚ
）Ａ．Ｃ．バイヤスをかけると帯電粉末トナがシリンダ
に付着する静電付着力の克服に役立ち、移送を促進させ
ることができる。第１回転シリンダとトナ移行回転シリ
ンダとの間の電界は、１ｍ当り約２×１０６Ｖで、帯電
粉末トナは、約８５％以上の移行効率でトナ移行回転シ
リンダに跳ね上るように移行する。

【００１４】トナ移行回転シリンダと結像回転シリンダ
との間の間隙において、帯電粉末トナは、結像域（結像
回転シリンダ上には、静電模様が形成されている）に移
行され、そこの表面電位は、ほぼ−３００Ｖである。こ
こでもトナ移行回転シリンダと結像回転シリンダとの間
の電位は、１ｍ当り約２．０×１０６Ｖである。移送さ
れず、残留している帯電粉末トナを掻き板によって開口
面から容器へ戻している。このようなトナ移行回転シリ
ンダを結像回転シリンダに軽く接触させて保持すると、
帯電粉末トナは、両回転シリンダ間の電界によってなお
移行を続ける。

【００１５】帯電粉末トナの移行と密度は、回転シリン
ダ間にみられる電界を、流動層上の電位を高圧電源（１
５）によって調整するか、第１回転シリンダの電位をそ
の電源を調整するか、あるいは、トナ移行回転シリンダ
の電位をその電源を調整するかして変動させて制御でき
る。

【００１６】第２回転シリンダ上は、誤り極性、低電荷
粉末トナをトナ移行回転シリンダから除去する機能を備
えている。第２回転シリンダと第１回転シリンダとの間
の間隙で非常に高い電界（１ｍ当り４．５×１０６Ｖ）
が約＋１５００Ｖの電源によっておこされる。これは、
現存する負の電荷を付与された粉末トナ粒子ならすべて
を誘引し、又、低電荷粒子上の負の電荷を第２回転シリ
ンダ上に誘導する。これらの帯電粉末トナ粒子を掻き板
で第２回転シリンダから除去するか、又は、真空掃除機
（図示せず）によって除去する。

【００１７】このようにして、本発明装置は、非磁性非
電導性粉末トナを結像回転シリンダに供給移行する方法
に使用し得るものである。

【００１８】

【実施例】次に、本発明の実施例を添付の図面に基づい
て説明する。

【００１９】図１は、本発明装置の一実施例を一部断面
で示す説明図である。

【００２０】本発明装置の主要部分は、容器１０とその
関連部品、ホッパー２０、粉末トナ搬送機構３０及び結
像回転シリンダ４１とその関連部分とからなっている。

【００２１】容器１０とその関連部分は次のように構成
されている。すなわち、１０は、容器であって、底板１
ａと側壁１ｂ及び有孔底１３が備なわり、上面は開口し
ており、側壁１ｂの一部に底板１ａと有孔底１３の間で
開口部１１を形成し、有孔底１３と底板１０ａとの間の
チャンバ１２中に開口部１１から流動化流体たとえば空
気を吹き込んで有孔底１３の下方から上方向へ空気を通
して容器１０中の粉末トナ２２中に流入させて、粉末ト
ナ２２を流動化するようになっている。なお、有孔底１
３は、適当な気体透過性材料であれば、たとえば、５ミ
クロン通路ポレックスポリエチレン多孔質材もしくは少
なくとも単一層の多孔質ステンレス鋼製のミクロン以下
の拡散体など適当な何でもよい。１４は、回転素子であ
って、容器１０内に複数個設けられるものであって、半
径方向に放射状に鋭利な尖頭をもった付加物（たとえば
ブレード）が備えられていて、回転し得るようにされ、
外部の高圧電源１５に連結されており、たとえば約７Ｋ
Ｖ以上、好ましくは、＋８ＫＶが供給され、容器内の粉
末トナ２２をかきまぜると同時に電荷を供給付与して電
荷を付与された粉末トナ（以下、容器１０中及びこれ以
後の粉末トナは、電荷が付与されたものとして帯電粉末
トナ１６という）とするようになっている。粉末トナ２
２の流動化は、振動機構によっても促進でき、振動機構
が容器１０の片側の側壁１０ｂにたとえば開口部１１の
すぐ上に取付けられた普通の電気振動機１８からなるこ
とが好ましい。１９は、検知機構であって、光学検知機
を容器１０の開口面上に設置することが好ましく、この
検知機構１９は、帯電粉末トナ１６が所定量以下に低下
すると直ちに自動的に容器１０に補給し、移送手段３０
に適当に移行させることが重要であるので、次に述べる
ホッパー２０と連係して所定量の維持を容易にするもの
である。

【００２２】次に、２０は、ホッパーであって、検知機
構１９と連動して粉末トナ２２を供給し得るようにあら
かじめ粉末トナ２２を貯蔵しておくものであって、次の
ように構成されている。すなわち、２１は、直立側壁で
あり、２４は、傾斜側壁であって、直立側壁２２の下部
内に形成されている。２３は、溝付きローラであって、
ローラ表面に、回転ごとあるいは部分回転ごとに計量さ
れた粉末トナ２２を容器１０に供給し得るように、所定
の幅と深さをもった複数本の溝がつけられている。これ
によって検知機構１９と連動して粉末トナ２２の所定量
を容器１０へ供給することができるものである。

【００２３】次に、移送機構３０は、次のように構成さ
れている。すなわち、３１は、第１回転シリンダであっ
て、その表面が容器１０内にある帯電粉末トナ１６の上
面ぎりぎり上に水平に回転し得るように取付けられ、掻
き板３２が、掻取った未利用の帯電粉末トナ１６を容器
１０へ戻し得る位置に取付けてあり、外部に設けられた
電源３７に連結され電荷が供給されるようになっている
。３３は、トナ移行回転シリンダであって、表面に導電
塗膜を施した弾性被覆材で形成され、その回転軸位置が
第１回転シリンダ３１の回転軸位置よりも下方に配設さ
れ、外部に設けてある電源３９に連結され、第１回転シ
リンダ３１上の帯電粉末トナ１６を移し得るようにされ
ており、この回転シリンダ３３の３時の針の位置で結像
回転シリンダ４１へさらに移行し得るようにされ、掻き
板３４が未使用の帯電粉末トナ１６を全量掻取って容器
１０へ戻すように設けられていて、第１回転シリンダ３
１と結像回転シリンダ４１との両方に接するように取付
けられている。３５は、第２回転シリンダであって、第
１回転シリンダ３１の回転軸位置よりわずか上で、トナ
移行回転シリンダ３３の回転軸位置のほぼ真上になるよ
うな位置に配設され、外部に設けてある電源３８に連結
されており、トナ移行回転シリンダ３３面上の帯電粉末
トナ１６のうちの誤り極性、低電荷の帯電粉末トナを除
去し得るようにされ、掻き板３６が設けられていてこれ
らを全量掻取るようになっている。このような各部から
なる移送機構３０において、トナ移行回転シリンダ３３
の回転方向が他の第１及び第２回転シリンダ３１、３５
、結像回転シリンダ４１の回転方向とは反対方向に回転
し、これら各回転シリンダ３１、３３、３５はすべて表
面速度が一致するようにし、結像回転シリンダ４１の速
度よりわずかに早く駆動されるようにする。

【００２４】さらに、結像回転シリンダ４１は、トナ移
行回転シリンダ３３とほぼ９時の針の位置で接し反対方
向に回転するようにされ、結像模様に応じた模様に帯電
粉末トナ１６をトナ移行回転シリンダ３３から移行させ
、これを、結像回転シリンダ４１に接して反対方向に回
転している移行回転シリンダ４２に沿って送られてくる
紙ウエブ４３上に移行され印刷が行なわれるようになっ
ている。

【００２５】なお、４４は、金属導電シールドであって
、トナ移行回転シリンダ３３の下方に容器１０の側壁１
０ｂに取付けられ、外部に設けてある電源４５に連結さ
れ、トナ移行回転シリンダ３３から凝集した帯電粉末ト
ナ１６が紙ウエブ４３上に落下するのを防ぎ得るように
なっている。

【００２６】次に図１で示した本発明装置を使用して、
まず、ホッパー２０に粉末トナ２２を満しておき、ホッ
パー２０から粉末トナ２２を容器１０中を供給して満し
、回転素子１４を回転しながら電源１５から＋８ＫＶの
電荷を供給して、粉末トナ２２をかきまぜると同時に電
荷を付与し帯電粉末トナ１６とする。この間容器１０の
底部から開口部１１を通してチャンネル１２に空気を供
給して有孔底１３を通して粉末トナ２２の中に空気を吹
き込んで流動化させる。さらに、同時に、容器１０の側
壁１０ｂに設けた振動機構１８（電気振動機）によって
振動を与え粉末トナ２２、帯電粉末トナ１６の流動化を
促進する。第１回転シリンダ３１には、電源３７から約
＋４５０Ｖにバイアスをかけてあるので、容器１０内で
正の電荷を付与された帯電粉末トナ１６は、第１回転シ
リンダ３１が回転するにしたがって激しくその表面を蔽
うようになる。この帯電粉末トナ１６は、第１回転シリ
ンダ３１に対して逆回転し、電源３９から約−２０Ｖの
電荷が供給されているトナ移行回転シリンダ３３へ移行
される。この電位を調節して必要な電界をトナ移行回転
シリンダ３３と結像回転シリンダ４１の静電模様との間
に発生させ高品位、高コントラストの模様を発像し、移
行回転シリンダ４２面に沿って供給される紙ウエブ４３
に転像させる。

【００２７】この間、第１回転シリンダ３１からトナ移
行回転シリンダ３３に移行された帯電粉末トナ１６中の
誤り極性、低電荷の帯電粉末トナは、第２回転シリンダ
３５によって除去され、掻き板３６によって掻取られ、
又、第１回転シリンダ３１とトナ移行回転シリンダ３３
に残った未利用の帯電粉末トナ１６は、それぞれに設け
られている掻き板３２、３４によって全量が掻取られて
容器１０へ戻され、各回転シリンダの表面は、各回転ご
とに完全に清浄にされる。さらに、トナ移行回転シリン
ダ３３から紙ウエブ４３上への帯電粉末トナ１６への落
下は、約＋１５０Ｖにバイアスをかけた金属導電シール
ド４４によって防止する。

【００２８】

【発明の効果】本発明は、電荷が付与され、流動化して
いる非磁性非電導性粉末トナをいれてある容器上に複数
の回転シリンダからなる搬送手段を設けたので、結像回
転シリンダの９時の針の位置において帯電粉末トナの移
行を行ない得、安価で広範な種種な色を利用し得、多彩
な結像が容易に得られ、非磁性結像であるためにたとえ
ば有価証券印刷用として好適であり、付与する電荷も正
・負のいずれでも選択して適用し得るなど顕著な効果が
認められる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明装置の一実施例を一部断面で示す説明図
である。

【符号の説明】

１０　　容器 １１　　開口部 １３　　有孔底 １４　　回転素子 １５　　電源 １６　　帯電粉末トナ １８　　電気振動機 １９　　検知機構 ２０　　ホッパー ２２　　粉末トナ ２３　　溝付きローラ ３０　　搬送機構 ３１　　第１回転シリンダ ３２　　掻き板 ３３　　トナ移行回転シリンダ ３４　　掻き板 ３５　　第２回転シリンダ ３６　　掻き板 ３７　　電源 ３８　　電源 ３９　　電源 ４１　　結像回転シリンダ ４２　　移行回転シリンダ ４４　　金属導電シリンダ ４５　　電源

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　非磁性非電導性粉末トナを静電模様を
   有する部材に供給する装置において、前記粉末トナをい
   れるための上面が開口している容器と、該容器内におい
   て、前記粉末トナを流動化する機構と、前記容器内にお
   いてかきまぜと電荷付与とを同時に行なう機構と、前記
   粉末トナを容器から静電模様を有する部材に供給するた
   めの機構とからなることを特徴とする非磁性非電導性粉
   末トナの供給装置。
2. 【請求項２】　　非磁性非電導性粉末トナを静電模様を
   有する部材に供給する方法において、前記粉末トナを上
   面が開口している容器に供給する工程と、前記粉末トナ
   を容器内においてかきまぜと電荷付与とを同時に行なう
   工程と、前記粉末トナを容器内において流動化状態に保
   持する工程と、電荷を付与された粉末トナを容器から静
   電模様を有する部材に供給する工程とからなることを特
   徴とする非磁性非電導性粉末トナの供給方法。