JPH07160119A

JPH07160119A - 現像剤分配集成体

Info

Publication number: JPH07160119A
Application number: JP6246403A
Authority: JP
Inventors: Jr Richard W Corrigan; ダブリュ．コリガンジュニアリチャード
Original assignee: Xerox Corp
Current assignee: Xerox Corp
Priority date: 1993-10-20
Filing date: 1994-10-12
Publication date: 1995-06-23
Also published as: PE6196A1; US5345298A; CN1119292A; CA2129319A1; CN1045341C; CA2129319C; BR9404155A

Abstract

(57)【要約】【目的】２成分現像装置と共に使用するための自動ト
ナー分配装置を提供する。【構成】現像剤を静電複写現像装置に分配する現像剤
分配集成体は、現像剤分配管と、前記管の第１の端部の
トナー供給手段と、前記トナー供給手段に隣接する現像
剤供給手段と、前記管の前記第１の端部から前記管の反
対側の端部にトナーおよび現像剤を移送する移送手段と
を備え、前記現像剤分配管が現像剤分配開口部の配列を
有し、該開口部は、前記分配管への現像剤およびトナー
の種々の送り速度にて前記現像剤およびトナーが前記管
の前記第１の端部から前記管の前記反対側の端部へと移
送される際にトナーに富む現像剤を前記開口部を介して
前記現像装置へと実質的に均一な分配分布形態で分配す
るよう空間的関係を有する幾何学的パターンで配置され
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、静電複写印刷装置に関
し、更に詳しくは２成分現像装置と共に使用するための
自動トナー分配装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】静電複写印刷法においては、光伝導性の
表面が実質的に均一な電位に帯電される。光伝導性の表
面を画像により露光し、再生すべき原稿の情報領域に対
応する静電潜像を記録する。これにより、原稿中に含ま
れる情報領域に対応する光伝導性の表面上の静電潜像が
記録される。その後、現像剤材料を移送して静電潜像と
接触させる。現像剤材料のキャリヤ細粒から潜像上へと
トナー粒子が誘引される。その後、この結果得られるト
ナー粉体画像を、光伝導性の表面から紙のような支持材
料のシートに転写し、かつこれに対して永久的に固定す
る。

【０００３】この方法は周知であり、かつ原稿からコピ
ーを行う光レンズのために、および電子的に発生させた
かまたは記憶させた原稿からの印刷用途において有用で
ある。

【０００４】図１は電子複写印刷装置における一般構成
を示すものであり、この場合、矢印により示す方向に固
定磁石１１の回りを回転し、磁場を生成して２成分現像
剤を現像ロールの表面に誘引する回転可能な現像ロール
１０を備える２成分磁気ブラシ現像装置は、トリムバー
１２により縁取りされ、現像ロール１０上に均一な厚さ
の現像剤を与え、この現像剤の層をその表面上に静電潜
像を有する光受容体１３の表面に与え、現像ロール表面
から画像構成の光受容体の表面へとトナー材料を誘引
し、次にこれを普通紙のような基体１５に転写コロトロ
ン（corotron）１４により静電的に転写し、その後これ
を光受容体の表面から分離（detack）コロトロン１８に
より分離し、かつ融着装置（図示せず）に移送して基体
への固定を図る。光受容体の表面上に残留するトナーは
いずれもクリーナーブレード１９によってこれから清掃
し、かつオーガー２０によってクリーナー溜め（図示せ
ず）に移送する。スチールショットのようなキャリヤ粒
子と非常に小さい熱可塑性樹脂トナー粒子とを含む現像
剤は、現像剤溜め２１に収納されており、これはパドル
ホイール２２を備え、現像剤を混合しかつこれを現像ロ
ールに与え、磁気ブラシ現像ロール１０に対する現像剤
の連続的な供給を行う。この方法の更なる詳細について
は、米国特許第２，８７４，０６３号に注目することが
でき、かつこの方法についての更なる情報については、
一般にＲ．Ｍ．Ｓｃｈａｆｆｅｒｔによる成書「電子写
真（Electrophotography）」、増補および改訂版、１９
７５年（ハルステッド・プレス、ジョン・ウイレン・ア
ンド・ソンズの一部門、ニューヨークにより米国で出
版）に注目することができるが、これらの両者を援用し
て本文の記載の一部とする。この方法では、個々のトナ
ー粒子が帯電され、かつ光受容体上の画像に誘引される
が、これによりトナー粒子の現像剤溜めにおける全トナ
ー供給が枯渇する。よって、現像剤中のトナーを補充し
てトナーの十分に高い濃度を維持し、最終印刷物におけ
る満足し得る画像濃度を確実にすることが必要である。
これを行うための１つの先行する試みを図１および図４
にも示すが、この場合、新たに供給するトナーは、トナ
ーホッパー２３からトナー分配管２４の一端部に供給さ
れる。先に論じたように、現像ロール上の現像剤のレベ
ルはトリムバー１２により調節されるが、これは過剰の
現像剤を現像剤溜めに向けて戻すものである。図１およ
び図４に示すように、トリムバーにより縁取りされた現
像剤の大半はじゃま板２５へと流動し、そして大半がパ
ドルホイールの溜め２１へと落下して戻るが、じゃま板
２５は、新たに供給されるトナーがトナーホッパーから
導入される分配管の端部の穴部２７を介して少量の現像
剤を分配管２４に送るのを可能とする橋部２８のような
特徴部を有する。分配管は管内にオーガー２９を有し、
これにより新しいトナーと橋部２８からの管内のフィー
ドバック現像剤とが混合される。現像剤はトナーより遥
かに容易に流動するため、これによりトナーの取扱いが
促進される。物理的には、現像剤中のキャリヤはトナー
粒子の約１０倍の大きさであり、質量および濃度がかな
り大きく、過剰の現像剤の一部分がフィードバックされ
るためにトナー単独の場合より遥かに大きい容積の送り
を可能とする付加的な異なる材料特性を有する。この特
定の機械構成では、トナーを補充するための必要条件が
小さいため、管の長さに沿うトナーのみの流速は非常に
低くなり、かつオーガーと管との間の公差およびクリア
ランスのために、少量のトナーを取扱うのは非常に困難
となろう。よって、分配管への現像剤のフィードバック
の流れは、キャリヤ対トナーの比率が質量で５０〜１０
０対１であるため、新たに供給されたトナーおよび現像
剤の管に沿ったより効率的な移送を可能とするものであ
る。トナーに富む現像剤は、分配管から揺動板ミキサー
３２を有する混合隔室３１へと供給され、かつ分配管の
一端部から分配管の他端部の方へとオーガーにより送ら
れる。トナーに富む現像剤は管の底部のスロット３３
（図２参照）を介して混合隔室へと供給されるが、これ
はトナーおよび現像剤の投入端部から分配管の反対側の
端部へとスロットの長さに沿って徐々に広くなってい
る。揺動板交雑混合装置３２は周知であり、軸線のずれ
た長円形の板を有する回転装置を備え、混合隔室３１内
の混合物からトナーを分配する際にトナーと現像剤とを
混合するものである。分割板３５を設け、混合した現像
剤が現像隔室３６へと流動し得る領域を限定する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ある条件下では満足し
得るように稼働し得るが、現像ロールトリムバーから分
配管への現像剤のフィードバック流速は、磁気ロールの
強度および現像ロールの表面からの現像剤の採取（製造
公差の差異により機械間で変動する）に依存して変動し
得ることが突き止められた。分配管へのフィードバック
流速の変動により、４つの異なるフィードバック流速に
おける分配管の幅に渡る現像剤およびトナーのこの分布
を示す図３を参照して認められ得るように、スロットを
備える管の構成を用いた場合、管から混合隔室へと至る
分配均一性の変動が生じる。高い流速については、最初
に非常に高い分配強度があり、かつ低い流速では、本質
的に分配されない。この不均一な分布の結果、混合隔室
および現像ハウジング内で現像剤の均一性が貧弱とな
り、この結果不均質な現像の均一性および貧弱な印刷品
質に帰着する。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の第１の態様によ
れば、現像剤分配集成体およびこの現像剤分配集成体を
有する２成分現像装置は、分配管への現像剤およびトナ
ーの種々の送り速度にてトナーに富む現像剤が分配管の
第１の端部から分配管の反対側の端部へ移送される際
に、新たにトナーに富む現像剤材料を開口部を介して現
像装置へと実質的に均一な分配分布形態（プロフィー
ル）で分配するよう互いに対して空間的関係を有する幾
何学的パターンで配置された現像剤分配開口部の配列を
有する新規な現像剤分配管を備えるものである。

【０００７】本発明の更なる態様では、分配管は実質的
に円形の断面であり、かつ管の第１の端部から反対側の
端部へと現像剤およびトナーを移送するオーガーを有す
る。

【０００８】本発明の更なる態様では、開口部の幾何学
的パターンは、分配管の第１の端部において分配管の反
対側の端部におけるより小さい、隣接する開口部の間の
空間的頻度（周期）を有する主たる群の整列した開口部
を含む。

【０００９】本発明の更なる態様では、主たる群の整列
した開口部が少なくとも２つの開口部の複数の組合せで
配置され、実質的に同一の空間的頻度を有するそれぞれ
の組合せの開口部と、直前の隣接する組合せに対して増
加した空間的頻度である前記第１の端部から前記反対側
の端部に連続する組合せの開口部とを備える。

【００１０】

【実施例】好適な具体例を参照してこの発明をここに説
明する。

【００１１】構成および説明を容易とするため、現像剤
分配管以外は、図１および図４に示しかつ先に説明した
装置を参照してこの発明を説明する。

【００１２】本発明による現像剤分配集成体は、幾何学
的パターン（図５および図７参照）で配置した現像剤分
配開口部４１の配列４０を備える分配管を有して、以下
の考慮に従う現像剤およびトナーの変動する送り速度
で、管の長さに沿う実質的に均一な分配分布形態により
現像装置に対してトナーに富む現像剤を分配する。トナ
ーおよび現像剤材料の両者は、分配管２４の第１の端部
に導入する。その後トナーに富む現像材料をオーガー２
９により管に沿って移送する。現像剤材料は、管への流
速、管およびオーガーの幾何学配置、オーガー速度およ
び現像剤材料の流動特性に依存して、それぞれのオーガ
ーピッチの駆動側で、ある一定の大きさおよび質量の積
み重なりを管内に形成する。これらの積み重なりが動か
され、かつ管を介して管の反対側の端部に向かって伝播
される。管は等しい大きさの整列した一連の開口部また
は孔部をその中に有し、かつ現像剤材料の積み重なりが
孔部を通過する際に、積み重なりの元の質量のある割合
が開口部または孔部から分配されて出て、これにより次
に遭遇する孔部についての積み重なりの大きさおよび質
量が低減する。積み重なりの大きさが減少すると共に、
連続する孔部に渡る積み重なりの滞留時間が減少し、こ
れにより上流の孔部と比較して下流の孔部から分配され
る質量が低減する。このように孔部当りの分配率が連続
的に次第に低減する結果、全体的な空間的頻度を連続的
に増加させて、集合的に均一な分配分布形態を得るもの
とする。孔部の大きさ、孔部の数および変動する空間的
頻度は、装置の幾何学的配置、オーガーの速度、および
分配管に入る材料の最小の流速について選択する。孔部
の大きさが非常に大きくかつ最初の空間的頻度が非常に
窮屈であると、材料の殆ど大半は管の上流側端部に向け
て分配され、上流側が歪んだ分配分布形態を生成する。

【００１３】管へのトナーおよび現像剤材料の質量流速
は、分配管と無関係の因子により変動し得るが、これは
分配管がある範囲の流速を許容しさらに管の長さに沿っ
て実質的に均一な分配分布形態で尚も配送する必要があ
ることを意味する。投入流速が増加するにつれて、それ
ぞれのオーガーピッチの積み重なりの大きさおよび積み
重なりの滞留時間は増加を続け、これが通過する孔部の
分配デューティサイクルは、最終的に隣接するオーガー
ピッチの積み重なりと重なるようになり、この時点でし
きい値または最大１００％のデューティサイクルの孔部
分配速度に達する。孔部分配速度のこの飽和は、最も遠
い上流の孔部で最初に生起する。流速が増加を続けるに
つれて、上流から下流へとかけて更に一層多くの孔部が
飽和する。この流速の増加に際し、増加する質量の材料
を管の下流端部へ向けてオーガーにより送り、管の端部
に存在する残留するトナーに富む現像剤はいずれも、大
きな汲出しゲート穴４３（図７参照）から分配するもの
とする。全ての孔部が一旦飽和に達すると、汲出しゲー
ト穴における流速は増加を続け、管の下流端部で分配分
布形態にスパイク形状を与える。

【００１４】このような高い流速の条件を受容するため
には、少なくとも１つの二次的な群の整列した等しい大
きさの孔部を、主たる整列した群の上に何らかの位置で
配置することができる。これらの孔部は、さもなければ
汲出しゲート穴から送り出されてしまうであろう材料を
均一に分布させるように働く。孔部の数および空間的頻
度は、この方法について主たる群の孔部に対する効果と
のそれらの相互作用を考慮して選択する。二次的な群の
これらの孔部は、積み重なりの大きさの高さが大きい
か、または分配管の壁上のその地点に到達するのに十分
に高い場合に、高い流速条件下で活動するものとなる。
特に図５、図９のＡおよびＢを参照して認められ得るよ
うに、この開口部の主たる役割は、管の底部にあって一
方側に対して僅かに片寄り、したがって管の側部で僅か
に上方にあって、トナーに富む現像剤が交雑ミキサーに
向けられるのを可能とすることと、現像剤と新たに加え
たトナーとが幾分混合されるのを確実にすることとの両
者にある。この開口部の二次的な役割は、管の側部を尚
も更に上り、かつ積み重なりの高さが低くトナーに富む
現像剤が分配されない幾つかの領域では、管の長さに沿
うことにある。

【００１５】前記した考察に基き、配置した分配管２４
における現像剤分配開口部の配列４０は、分配管への現
像剤およびトナーの種々のフィードバック速度につい
て、実質的に均一な分配分布形態で開口部を介して現像
装置へとトナーに富む現像剤を分配するよう互いに対し
て空間的関係を有する幾何学的パターンをなしている。
分配開口部４１の配列４０は円形でかつほぼ同一の断面
積であり、かつ同様に円形であってかつ回転可能なオー
ガーを内蔵する分配管の軸線に平衡な線上に配置されて
いる。開口部は管の底部に配置され、これにより現像剤
およびトナーは、現像装置へと開口部を介して重力によ
り落下する。開口部の幾何学的パターンは、分配管の反
対側の端部におけるより分配管２４の第１の端部４６に
おいて小さい、隣接する開口部の間の空間的頻度を有す
る主たる群４５の整列した開口部を含み、かつ好ましく
は少なくとも２つの開口部の複数の組合せで配置された
開口部を有し、実質的に同一の空間的頻度を有するそれ
ぞれの組合せの開口部と、直前の隣接する組合せに対し
てより大きい空間的頻度であって分配管の第１の端部か
ら前記反対側の端部へと連続する組合せの開口部とを備
える（図５および図７参照）。高い流速条件を受容する
ために先に示したように、分配管の軸線に平衡な線上の
主たる群４５の整列した開口部の上方に離間した少なく
とも１つの二次的な群４８の整列した開口部があるもの
とする。図５および図７では二次的な群の整列した開口
部は１つのみしか示していないが、更に高い現像剤の流
速については、追加的な線または２つの開口部を設ける
ことができることが理解されよう。しかしながら、図７
に示すように、二次的な群の整列した開口部は、管４６
の第１の端部から管の略中点に延在するものであり、か
つ主たる群４５の整列した開口部の端部で少なくとも１
つの開口部４８を含む。

【００１６】この累進的に離間する２つの水準の孔部構
成の現像剤分配分布形態を、先に論じた汲出しゲートと
同様に図７に示す。図６は、等しく離間した１つの水準
の孔部構成を有する分配管について開口部孔部の離間お
よび分配分布形態を示す比較の目的のために示すもので
ある。図８は、図５および図７の分配管の長さに沿った
現像剤およびトナーの実質的に均一な分配速度を示す。
図９は、分配孔部に渡る変動する積み重なり高さの全滞
留時間を説明するものである。図９のＡの左側部分で模
擬したような積み重なり高さについて、トナーに富む現
像剤は、積み重なりによって覆われる全ての主たる群の
整列した孔部、および同様にこの部分の全ての二次的な
群の整列した孔部から分配される。しかしながら、トナ
ーに富む現像剤の枯渇のために積み重なり高さが減少
し、かつその高さについてのその自然な幅が減少するに
つれて、Ｂの部分に示すように、下流の孔部の分配デュ
ーティサイクルは、最初は二次的な群の整列した孔部か
ら、積み重なりの頂点が下回るためにトナーに富む現像
剤が最早分配されない地点まで徐々に低減する。分配速
度のこの低減は、主たる群の整列した孔部の空間的頻度
を増加させることにより補償し、変動する現像剤フィー
ドバック流速について所望の実質的に均一な分配分布形
態を与えるものとする。積み重なりの基部からの各孔部
の縦方向位置は、その孔部に対する積み重なりの滞留時
間に影響を与え得るが、これは積み重なりの働きが、積
み重なりの基部における最大のものから積み重なりの頂
点またはその直ぐ上における０まで減少するためであ
る。一方、孔部分配デューティサイクル、後続する下流
の孔部に対する積み重なり相互作用当りの全孔部流速、
および最終的な分配分布形態に効果が与えられる。

【００１７】

【発明の効果】本発明によれば、現像剤およびトナーの
種々の送り速度について、実質的に均一な分配分布形態
で現像装置に至るトナーに富む現像剤として、現像剤お
よびトナーを分配するような空間的関係を有する幾何学
的なパターンで配置された現像剤分配開口部の配列を有
する現像剤分配管を有する現像剤分配集成体が提供され
た。これにより、磁場強度の考慮に依存し得る分配管へ
の現像剤のより広い範囲の流速が可能となるのみなら
ず、プロセスパラメーターの変動に対してより寛容なも
のとなる。

【００１８】よって、本発明によれば、付託された詰ま
りクリアランスを有する印刷装置が提供される。更に、
静電複写印刷装置に関してこの発明を説明したが、これ
は他の形式の印刷およびシート取扱い装置に対して同等
の適用性を有することが理解されよう。更に、コピー機
を参照してこの発明を説明したが、これは画像を電子的
に生成するプリンタのような他の機械に対して同等の適
用性を有する。よって、このような代替物および改変物
の全てを、記載した特許請求の範囲の精神および範囲内
に該当し得るものとして包含することを意図する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による現像剤分配集成体を用いることが
できる典型的な静電複写印刷装置を示す概略断面図であ
る。

【図２】従来技術の実施によるスロットを付した管の構
成を示す底面図である。

【図３】分配管への種々のフィードバック流速に対して
図２のスロットを付した構成についての混合隔室への分
配分布形態のグラフである。

【図４】現像ロール、現像剤トリムバー、じゃま板、現
像剤のための分配管への橋部、および分配集成体の第１
の端部のトナーホッパーの等方図である。

【図５】幾何学的パターンで配置した開口部を備える本
発明による分配管の等方図である。

【図６】開口部が均一に離間した１つの水準の孔部構成
を有する分配管の分配分布形態を示す図である。

【図７】図５に示すような２つの水準の開口部構成で累
進的に離間した開口部を有する分配分布形態を示す図で
ある。図６および図７の分配分布形態は、２．５グラム
／秒のフィードバック流速についてのものである。

【図８】分配管への種々のフィードバック流速につい
て、混合隔室へのトナーに富む現像剤の分配分布形態を
示す図である。

【図９】変動する流速および積み重なり高さを補償する
２列設計を示す図であり、Ａは分配管の長手方向断面図
であり、ＢはＢ−Ｂ切断断面図である。

【符号の説明】

１０現像ロール１１固定磁石１２トリムバー１３光受容体１４転写コロトロン１５基体１８分離コロトロン１９クリーナーブレード２０オーガー２１現像剤溜め２２パドルホイール２３トナーホッパー２４トナー分配管２５じゃま板２７穴部２８橋部２９オーガー３１混合隔室３２揺動板ミキサー３３スロット３５分割板３６現像隔室４０配列４１開口部４３汲出しゲート穴４５主たる群４６第１の端部４８二次的な群

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】現像剤を静電複写現像装置に分配する現
像剤分配集成体であって、現像剤分配管と、前記管の第１端部にあるトナー供給手
段と、前記トナー供給手段に隣接する現像剤供給手段
と、前記管の第１端部から前記管の反対側の端部にトナ
ーおよび現像剤を移送する移送手段とを備え、前記現像剤分配管が現像剤分配開口部の配列を有し、該
開口部が、互いに、前記分配管への現像剤およびトナー
の種々の送り速度にて前記現像剤およびトナーが前記管
の前記第１端部から前記管の前記反対側の端部へ移送さ
れる際にトナーに富む現像剤を前記開口部を介して前記
現像装置へと実質的に均一な分配分布形態で分配するよ
うな空間的関係を有する幾何学的パターンで配置された
ことを特徴とする現像剤分配集成体。
【請求項２】前記開口部の前記幾何学的パターンが、
前記管の第１端部において前記管の反対側の端部におけ
るより小さい、隣接する開口部の間の空間的頻度を有す
る主たる群の整列した開口部を含む請求項１記載の現像
剤分配集成体。
【請求項３】前記主たる群の整列した開口部が少なく
とも２つの開口部の複数の組合せで配置され、実質的に
同一の空間的頻度を有するそれぞれの組合せの開口部
と、直前の隣接する組合せに対してより大きい空間的頻
度で前記第１端部から前記反対側の端部へと連続する組
合せの開口部とを備える請求項２記載の現像剤分配集成
体。