JP2002066376A - 磁性粉体中異物の分離除去装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 異物を含む磁性粉体から、非磁性体である埃
や紙粉、抵抗が低下した現像剤等を排出し、現像装置内
の目詰まり、現像剤流動性の低下、像担持体への異物の
飛翔等が原因の画像不良を防止することができる磁性粉
体中異物の分離除去装置の提供。 【解決手段】 回転可能な非磁性管体２、及び該非磁性
管体２の内側に設置された磁力発生機４を有し、該磁力
発生機４の磁力により前記非磁性管体２上に異物を含む
磁性粉体６を吸引搬送し、かつ前記非磁性管体２の回転
による遠心力により前記磁性粉体６中の異物を分離する
遠心分離手段と、この遠心分離手段により分離された異
物を回収する回収手段１２と、を備えていることを特徴
とする磁性粉体中異物の分離除去装置である。非磁性管
体２に対向して設置された１以上の電極１４、１６を有
し、該電極の静電気力により前記磁性粉体６中の導電性
異物を分離する静電分離手段を備える態様が好ましい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、異物を含む磁性粉
体から異物を分離除去する分離除去装置に関し、特に、
静電複写機や同プリンター等に用いるに適した磁性粉体
である現像剤中の異物を分離除去する分離除去装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】電子写真プロセスを利用した複写機等で
用いられている現像剤中への埃、紙粉、低帯電トナー、
非磁性金属粉等の異物混入は、現像装置内の目詰まり、
現像剤流動性の低下、像担持体への傷等の悪影響を及ぼ
し、画質の劣化を引き起こす。特に、接触帯電方式を採
用している電子写真プロセスにおいて、現像剤中の導電
性異物の混入は、画像劣化に大きな影響を及ぼす。これ
まで、高画質の画像を得るために、現像剤中の異物を除
去する装置が考えられている。

【０００３】転写後の像担持体からクリーニング装置に
よって回収されたトナーには、紙粉、埃等の異物が含ま
れているため、そのまま利用すると上述の不都合が生じ
る。回収されたトナーに含まれる異物を除去するリサイ
クル装置として、特開平７−１０４５７８号公報、特開
平７−６１５９３号公報に記載の除去分離装置が考えら
れている。また、現像剤製造過程において異物が混入し
た現像剤を使用すると、異物が原因の上記の不都合が発
生する。製造工程中に混入した異物を除去する装置とし
て、特開昭６２−１７４７７４号公報に記載の除去分離
装置が考えられている。

【０００４】上記特開平７−１０４５７８号公報に記載
の装置においては、異物収容部は現像機内に設置されて
おり、かつ遠心力及び／又は重力で分離飛翔した異物の
吸引回収が行われていないので、小粒径かつ質量の軽い
異物は飛散し現像機装置内に戻る不具合があり、またス
リーブが像担持体に対向している場所においても異物の
飛翔が行われており、異物が像担持体に付着する不都合
がある。また、上記特開平７−６１５９３号公報に記載
の装置においては、異物除去を施す粉体の搬送方法が超
音波振動によるものであるため、搬送量はスリーブを用
いたものに比べ少なく、処理能力が上記特開平７−１０
４５７８号公報に記載の装置より劣る。また、上記特開
平７−６１５９３号公報に記載の装置において、磁力発
生手段により引き寄せ保持した磁性粉体から、重力を分
離手段として非磁性異物を除去するため、適切質量より
小さく磁力が弱い、粉砕したキャリア等を分離すること
ができない不都合がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、前記従来に
おける問題を解決し、以下の目的を達成することを課題
とする。即ち、本発明は、異物を含む磁性粉体から、例
えば、磁力の弱い粉体、非磁性体である埃や紙粉、粒径
が大きい粉体、抵抗が低下した現像剤等を排出し、現像
装置内の目詰まり、現像剤流動性の低下、像担持体への
異物の飛翔等が原因の画像不良を防止することができる
信頼性の高い磁性粉体中異物の分離除去装置を提供する
ことを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
の手段は、以下の通りである。即ち、 ＜１＞ 回転可能な非磁性管体、及び該非磁性管体の内
側に設置された磁力発生機を有し、該磁力発生機の磁力
により前記非磁性管体上に異物を含む磁性粉体を吸引搬
送し、かつ前記非磁性管体の回転による遠心力により前
記磁性粉体中の異物を分離する遠心分離手段と、この遠
心分離手段により分離された異物を回収する回収手段
と、を備えていることを特徴とする磁性粉体中異物の分
離除去装置である。 ＜２＞ 前記非磁性管体に対向して設置された１以上の
電極を有し、該電極の静電気力により前記磁性粉体中の
導電性異物を分離する静電分離手段を備え、前記回収手
段が、遠心分離手段及び静電分離手段により分離された
異物を回収する前記＜１＞に記載の磁性粉体中異物の分
離除去装置である。 ＜３＞ 前記回収手段が、粘着力、静電気力、及び気流
の少なくとも一つを用いた手段である前記＜１＞又は＜
２＞に記載の磁性粉体中異物の分離除去装置である。 ＜４＞ 前記遠心分離手段が、異物を分離した磁性粉体
を再度、非磁性管体に供給し、異物の分離を繰り返し行
う手段である前記＜１＞から＜３＞のいずれかに記載の
磁性粉体中異物の分離除去装置である。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、本発明について詳細に説明
する。本発明の磁性粉体中異物の分離除去装置（以下、
単に「分離除去装置」と称する。）は、遠心分離手段と
回収手段とを備え、更に必要に応じて、静電分離手段等
のその他の手段を備えてなる。本発明に用いられる遠心
分離手段は、少なくとも、回転可能な非磁性管体、及び
該非磁性管体の内側に設置された磁力発生機を有し、更
に必要に応じて、その他の部材を有してなる。この遠心
分離手段は、前記磁力発生機の磁力により前記非磁性管
体上に異物を含む磁性粉体を吸引搬送し、かつ前記非磁
性管体の回転による遠心力により前記磁性粉体中の異物
を分離することができるものであれば、特に制限される
ものではなく、電子写真プロセスで用いられる現像機
を、本発明における遠心分離手段として用いることもで
きる。

【０００８】本発明の分離除去装置は、例えば磁性粉体
である現像剤を製造する工程において使用することがで
きるが、電子写真プロセスに組み込むことにより、現像
剤中の異物を分離除去すると共に、現像機として機能さ
せることもできる。本発明の分離除去装置を、電子写真
プロセスに組み込む場合には、図４に示すように、非磁
性管体２と感光体ドラム２０とが対向する面と反対側の
面に開口部を設け、そこに回収手段１２を設けることに
より、現像剤中の異物の分離除去と現像ロールとしての
機能を兼用させることができる。この場合、像形成以外
の時に、非磁性管体（現像ロール）の回転数を変え、現
像剤中の異物の分離除去を行う。

【０００９】次に、図面を参照して本発明について詳細
に説明する。図１は、本発明の分離除去装置の第１の実
施形態を示す概略断面図である。図１の分離除去装置
は、遠心分離手段として、回転可能な非磁性管体２、そ
の内側に磁力発生機４、及び収納された異物を含む磁性
粉体６を攪拌する攪拌体１０が、カバー８内に設けられ
ている。非磁性管体２の形状は、円筒状であることが好
ましいが、磁性粉体を搬送することができ、非磁性管体
の回転により遠心力が働くものであれば、特に制限され
るものではない。尚、第１〜第４の実施形態では、円筒
状の非磁性管体を示す。また、非磁性管体２の材質とし
ては、例えば、アルミニウム、ＳＵＳ等が挙げられる。
磁力発生機４は、その磁力により、非磁性管体２の表面
に異物を含む磁性粉体６を引き寄せ付着させることがで
きるものであれば、特に制限されるものではないが、例
えば、永久磁石、電磁石等が好ましく用いられる。異物
を含む磁性粉体６のうち、磁性粉体としては、例えば、
トナーとキャリアとが混合した粉体が挙げられるが、目
的に応じて、適宜選択することができる。尚、第１〜第
４の実施形態では、磁性粉体として、トナーとキャリア
とが混合した粉体を示す。また、異物としては、非磁性
体である埃や紙粉、粒径が大きい粉体、磁力の弱い粉
体、抵抗が低下した現像剤等が挙げられるが、これらに
限定されるものではない。

【００１０】また、図１の分離除去装置は、静電分離手
段として、非磁性円筒状管２に対向して静電電極１４が
配置されている。図１の分離除去装置では、静電電極は
１つであるが、２以上の静電電極を配置してもよい。こ
の静電電極１４の静電気力により磁性粉体中の導電性異
物を分離することができる。本発明において、非磁性円
筒状管２と静電電極１４との距離は、装置の大きさにも
よるが、２〜５０ｍｍが好ましく、５〜１５ｍｍがより
好ましい。前記距離が２ｍｍ未満であると、磁性粉体と
静電電極１４とが接触することがあり、一方、前記距離
が５０ｍｍを超えると、静電電極１４と磁性粉体との距
離が大きく、静電気力の効果がなくなってしまうことが
ある。

【００１１】また、図１の分離除去装置は、回収手段と
して、非磁性円筒状管２が静電電極１４に対向した位置
で露出している箇所を覆うように吸引回収路１２が配置
されている。この吸引回収路１２は、気流を利用し、遠
心分離手段や静電分離手段により分離された異物を回収
している。市販の掃除機や吸引装置等を用いて異物を回
収することもでき、その場合、遠心分離手段の全体を覆
って吸引することができる。本発明において、前記回収
手段は、粘着力、静電気力、及び気流の少なくとも一つ
を用いた手段であることが好ましいが、異物を回収する
ことができるものであれば、これらに限定されるもので
はない。また、粘着力、静電気力、及び気流を組み合わ
せて使用することもできる。

【００１２】この様な構成において、攪拌体１０や非磁
性円筒状管２が、それぞれ図中記載の矢印方向に回転駆
動する。そして、攪拌体１０がキャリアとトナーを攪拌
させ、摩擦帯電を起こさせ、キャリアの周りにトナーを
静電気力で付着させる。また、攪拌体１０の回転駆動に
より、トナーとキャリアの混合粉体等の磁性粉体６を非
磁性円筒状管２に供給し、非磁性円筒状管２の外周上に
乗った磁性粉体は搬送される。非磁性円筒状管２の外周
に付着した磁性粉体と異物には、非磁性円筒状管２の回
転に伴う遠心力が作用する。キャリアは磁性粉体である
ため非磁性円筒状管２の表面に磁力により付着し、トナ
ーは攪拌体１０の攪拌によるキャリアとの摩擦帯電によ
り静電気力でキャリアに付着しているが、埃、紙粉等の
非磁性異物や磁力の弱い粉体異物、及び低帯電トナー等
の異物は、非磁性円筒状管２への付着力が弱いか又は存
在せず、またキャリアとの静電気力による付着も弱いか
又は存在しないため、前述の遠心力により、静電電極１
４と対向している位置において、非磁性円筒状管２の表
面より引き離され飛翔し、磁性粉体から異物の分離除去
が行われる。

【００１３】更に、非磁性円筒状管２と静電電極１４と
の間に電圧を印加することにより、導電体である金属粉
や抵抗が低下したキャリア等の導電性物質は静電誘導
し、静電電極１４側へ引っ張る静電気力により非磁性円
筒状管２の表面から離れ飛翔し、導電性異物の分離除去
は促進される。このとき、トナー帯電と同電極とするこ
とにより、キャリアに静電気力で付着しているトナーを
分離させずに済む。この静電分離手段においては、電源
より静電電極１４に電圧を印加し、非磁性円筒状管２表
面の電位を０とした時に、非磁性円筒状管２と静電電極
１４との間に、絶対値で１００Ｖ／ｍｍ〜３ｋＶ／ｍｍ
の電位勾配を与えることが好ましく、絶対値で３００〜
８００Ｖ／ｍｍの電位勾配を与えることがより好まし
い。該電位勾配の絶対値が１００Ｖ／ｍｍ未満となる
と、静電誘導により分極させることができず、導電体を
静電電極に引き寄せることができなくなることがあり、
一方、該電位勾配の絶対値が３ｋＶ／ｍｍを超えると、
放電火花が発生する恐れがある。

【００１４】上記の遠心力及び／又は静電気力により飛
翔した異物は、気流により吸引回収路１２を通り回収す
ることにより、飛翔した異物が飛散し非磁性円筒状管２
表面に戻ることを防ぐことができ、異物の分離除去を確
実なものとする。上記の遠心力及び／又は静電気力によ
り異物が分離除去された磁性粉体は、非磁性円筒状管２
の駆動回転により、再びカバー８内へ収納される。収納
された磁性粉体は攪拌体１０により攪拌され、非磁性円
筒状管２へと供給され、繰り返し遠心力及び／又は静電
気力による異物の除去が施され、異物の分離除去が促進
される。

【００１５】本発明においては、磁性粉体の磁力、キャ
リアやトナー等の粉体の帯電能等に応じて、非磁性円筒
状管２の回転数、後述する電荷注入電極１６に印加する
電圧及び静電電極１４に印加する電圧等を変え、充分な
分離除去機能を持たせることが可能である。

【００１６】非磁性円筒状管の表面速度と該非磁性円筒
状管の回転数との積は、１５０〜１６０００ｍｍ／ｓ²
が好ましく、３００〜１３０００ｍｍ／ｓ²がより好ま
しい。該表面速度と回転数との積が１５０ｍｍ／ｓ²未
満であると、遠心力の作用により効率的に異物を除去す
ることが困難となり、一方、該表面速度と回転数との積
が１６０００ｍｍ／ｓ²を超えると、一度分離された異
物が再び非磁性円筒状管の表面に巻き込まれてしまうこ
とがある。

【００１７】図２は、本発明の分離除去装置の第２の実
施形態を示す概略断面図である。図１に示す第１の実施
形態と対応する部分には同一の符号を付し、それらの説
明は省略する。図２の分離除去装置は、静電分離手段と
して、非磁性円筒状管２に対向する位置の、上部には電
荷注入電極１６が、下部には静電電極１４が配置されて
いる。本発明において、非磁性円筒状管２と電荷注入電
極１６との距離は、装置の大きさにもよるが、２〜５０
ｍｍが好ましく、５〜１５ｍｍがより好ましい。前記距
離が２ｍｍ未満であると、磁性粉体と電荷注入電極１６
とが接触することがあり、一方、前記距離が５０ｍｍを
超えると、電荷注入電極１６と磁性粉体との距離が大き
く、電荷注入が行われなくなることがある。この静電分
離手段において、電源より静電電極１４及び電荷注入電
極１６にそれぞれ電圧を印加する。前述と同様に、非磁
性円筒状管２表面の電位を０とした時、非磁性円筒状管
２と静電電極１４との間に、絶対値で１００Ｖ／ｍｍ〜
３ｋＶ／ｍｍの電位勾配を与えることが好ましく、絶対
値で３００〜８００Ｖ／ｍｍの電位勾配を与えることが
より好ましい。

【００１８】また、非磁性円筒状管２と電荷注入電極１
６との間には、絶対値で１００Ｖ／ｍｍ〜２ｋＶ／ｍｍ
の電位勾配を与えることが好ましく、絶対値で２００〜
８００Ｖ／ｍｍの電位勾配を与えることがより好まし
い。該電位勾配の絶対値が１００Ｖ／ｍｍ未満となる
と、絶縁体を帯電させることができず、静電電極１４で
絶縁体も飛翔することがあり、一方、該電位勾配の絶対
値が２ｋＶ／ｍｍを超えると、放電火花が発生する恐れ
がある。

【００１９】非磁性円筒状管２の回転駆動により搬送さ
れた磁性粉体中の導電性異物は、電荷注入電極１６と非
磁性円筒状管２との間に生じる電圧により、静電誘導を
起こす。静電誘導を起こした導電性異物は、非磁性円筒
状管２の回転駆動により下流に搬送され、静電電極１４
部分で電極側に引き寄せられ、非磁性円筒状管２の表面
から飛翔し、磁性粉体から分離除去される。

【００２０】図２の分離除去装置の場合、電荷注入電極
１６により導電性異物に静電誘導を起こさせるため、次
行程の静電電極１４で導電性異物の分離除去が促進され
る。磁力により非磁性円筒状管２の表面に引き寄せられ
ている磁性体異物であっても、導電性であれば磁力とは
反対に作用する静電気力が作用し、除去分離が効果的に
行われ、抵抗が低下したキャリア等の分離除去に効果的
である。前記第１の実施形態で示したように、この分離
除去装置においても遠心力は作用しているため、非磁性
異物、絶縁体の異物の分離除去は行われている。

【００２１】図３は、本発明の分離除去装置の第３の実
施形態を示す概略断面図である。図１に示す第１の実施
形態と対応する部分には同一の符号を付し、それらの説
明は省略する。図３の分離除去装置は、非磁性円筒状管
２に対向する位置に静電電極１４が配置され、電源より
電圧が印加されている。静電電極１４の表面には、回収
手段として両面粘着テープ１８が貼ってある。この両面
粘着テープ１８は、異物を回収することができるもので
あれば特に制限されるものではなく、市販の両面粘着テ
ープを使用することができる。この様な構成の装置にお
いて、前述した遠心力及び／又は静電気力により非磁性
円筒状管２の表面から飛翔した異物は、両面粘着テープ
１８に捕獲回収され、飛散による非磁性円筒状管２表面
への異物の戻りをなくすことができる。この分離除去装
置において、静電電極１４は、静電分離手段と回収手段
を兼用している。

【００２２】

【実施例】以下、本発明の実施例を説明するが、本発明
はこれらの実施例に何ら限定されるものではない。 （実施例１）図２に示す構成の分離除去装置を製造し
た。この分離除去装置は、非磁性円筒状管２の直径３０
ｍｍ、非磁性円筒状管２の回転数１５０ｒｐｍ、非磁性
円筒状管２の表面速度４７１ｍｍ／ｓ、表面速度と回転
数との積７４０２ｍｍ／ｓ²、カバー８内に収納された
異物を含む現像剤（磁性粉体）の量を６５０ｇとし、静
電電極１４と非磁性円筒状管２との距離を５ｍｍ、電荷
注入電極１６と非磁性円筒状管２との間隔を５ｍｍとし
た。非磁性円筒状管２は接地し、静電電極１４には−
３．０ｋＶの電圧を印加し、非磁性円筒状管２と静電電
極１４との間には電位勾配６００Ｖ／ｍｍを与え、電荷
注入電極１６には−１．５ｋＶの電圧を印加し、非磁性
円筒状管２と電荷注入電極１６との間には電位勾配３０
０Ｖ／ｍｍを与えた。

【００２３】＜評価＞この条件下で、分離除去により排
出された異物の数の時間推移を図５に示す。排出される
異物は処理開始５分間に集中しており、６５０ｇの現像
剤に含まれる異物を５分間で分離除去する処理能力があ
ることがわかる。

【００２４】（実施例２）図２に示す構成の分離除去装
置を製造した。この分離除去装置は、非磁性円筒状管２
の直径２０ｍｍ、非磁性円筒状管２の回転数２３０ｒｐ
ｍ、非磁性円筒状管２の表面速度４８２ｍｍ／ｓ、表面
速度と回転数との積１１６０２ｍｍ／ｓ²、カバー８内
に収納された異物を含む現像剤（磁性粉体）の量を２５
０ｇとし、静電電極１４と非磁性円筒状管２との距離を
５ｍｍ、電荷注入電極１６と非磁性円筒状管２との間隔
を５ｍｍとした。非磁性円筒状管２は接地し、静電電極
１４には−３．０ｋＶの電圧を印加し、非磁性円筒状管
２と静電電極１４との間には電位勾配６００Ｖ／ｍｍを
与え、電荷注入電極１６には−１．５ｋＶの電圧を印加
し、非磁性円筒状管２と電荷注入電極１６との間には電
位勾配３００Ｖ／ｍｍを与えた。

【００２５】（実施例３）図３に示す構成の分離除去装
置を製造した。この分離除去装置は、非磁性円筒状管２
の直径２０ｍｍ、非磁性円筒状管２の回転数２３０ｒｐ
ｍ、非磁性円筒状管２の表面速度４８２ｍｍ／ｓ、表面
速度と回転数との積１１６０２ｍｍ／ｓ²、カバー８内
に収納された異物を含む現像剤（磁性粉体）の量を２５
０ｇとし、静電電極１４と非磁性円筒状管２との距離を
５ｍｍとした。非磁性円筒状管２は接地し、静電電極１
４には−３．０ｋＶの電圧を印加し、非磁性円筒状管２
と静電電極１４との間には電位勾配６００Ｖ／ｍｍを与
えた。異物の回収には、両面粘着テープ１８を用い、こ
れを静電電極１４の表面に貼り付けた。両面粘着テープ
１８の厚みは、１ｍｍであった。

【００２６】＜評価＞上記実施例２及び実施例３の分離
除去装置により異物の分離除去を施した現像剤と、異物
の分離除去を施していない現像剤とをそれぞれ用い、カ
ラープリンター（富士ゼロックス製ＤｏｃｕＰｒｉｎｔ
Ｃ６２０）で画像記録を行い、発生する画像ディフェ
クトの発生個数を、コピー枚数１０枚、１００枚、１０
００枚の各々について調べた。結果を下記表１に示す。

【００２７】

【表１】

【００２８】表１の結果から、本発明の分離除去装置で
処理した現像剤を使用したカラープリンターでは画像デ
ィフェクトが未発生であり、本発明の分離除去装置を用
いることにより、画像欠陥の無い高品質な画像を提供で
きることがわかる。

【００２９】

【発明の効果】本発明によれば、異物を含む磁性粉体か
ら、例えば、磁力の弱い粉体、非磁性体である埃や紙
粉、粒径が大きい粉体、抵抗が低下した現像剤等を排出
し、現像装置内の目詰まり、現像剤流動性の低下、像担
持体への異物の飛翔等が原因の画像不良を防止すること
ができる信頼性の高い磁性粉体中異物の分離除去装置を
提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の分離除去装置の第１の実施形態を示
す概略断面図である。

【図２】 本発明の分離除去装置の第２の実施形態を示
す概略断面図である。

【図３】 本発明の分離除去装置の第３の実施形態を示
す概略断面図である。

【図４】 本発明の分離除去装置の第４の実施形態を示
す概略断面図である。

【図５】 実施例１の評価結果を示すグラフである。

【符号の説明】

２ 非磁性円筒状管（非磁性管体） ４ 磁石（磁力発生機） ６ 異物を含む磁性粉体 ８ カバー １０ 攪拌体 １２ 吸引回収路（回収手段） １４ 静電電極（静電分離手段） １６ 電荷注入電極（静電分離手段） １８ 両面粘着テープ（回収手段） ２０ 感光体ドラム

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｂ０３Ｃ 7/06 Ｂ０３Ｃ 7/06 Ｇ０３Ｇ 15/08 ５０７ Ｇ０３Ｇ 15/08 ５０７Ｚ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転可能な非磁性管体、及び該非磁性管
   体の内側に設置された磁力発生機を有し、該磁力発生機
   の磁力により前記非磁性管体上に異物を含む磁性粉体を
   吸引搬送し、かつ前記非磁性管体の回転による遠心力に
   より前記磁性粉体中の異物を分離する遠心分離手段と、
   この遠心分離手段により分離された異物を回収する回収
   手段と、を備えていることを特徴とする磁性粉体中異物
   の分離除去装置。
2. 【請求項２】 前記非磁性管体に対向して設置された１
   以上の電極を有し、該電極の静電気力により前記磁性粉
   体中の導電性異物を分離する静電分離手段を備え、前記
   回収手段が、遠心分離手段及び静電分離手段により分離
   された異物を回収する請求項１に記載の磁性粉体中異物
   の分離除去装置。
3. 【請求項３】 前記回収手段が、粘着力、静電気力、及
   び気流の少なくとも一つを用いた手段である請求項１又
   は２に記載の磁性粉体中異物の分離除去装置。
4. 【請求項４】 前記遠心分離手段が、異物を分離した磁
   性粉体を再度、非磁性管体に供給し、異物の分離を繰り
   返し行う手段である請求項１から３のいずれかに記載の
   磁性粉体中異物の分離除去装置。