JP2006251618A - Toner separation apparatus - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a toner separation apparatus capable of obtaining at least effectively charged toner. <P>SOLUTION: In the toner separation apparatus 1 having a toner leading part 5 to which a charged toner is led and a toner discharge port 6 for discharging the charged toner to an electrostatic latent image holder 200; first electrodes 8 and second electrodes 9 are arranged oppositely to each other in parallel through a space between the toner leading port 5 and the toner discharge port 6, an asymmetrical voltage waveform and a DC voltage waveform are applied to the second electrodes 9, an electric field for discharging charged toner other than the prescribed quantity of charged toner from the space between the electrodes 8, 9 so as not to allow the charged toner to arrive at the toner discharge port 6 is generated between the first electrodes 8 and the second electrodes 9, and an air flow for discharging the excluded charged toner to the outside of the apparatus is formed on the outside of the space between the electrodes 8, 9. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

この発明は、複写機やプリンタなどの電子写真方式の画像形成装置に用いられる現像装置に関わり、より詳しくは、現像装置が静電潜像画像を可視化する現像位置に、所望の帯電量を有したトナー粒子だけを供給できるトナー分離装置に関する。   The present invention relates to a developing device used in an electrophotographic image forming apparatus such as a copying machine or a printer. More specifically, the developing device has a desired charge amount at a developing position where an electrostatic latent image is visualized. The present invention relates to a toner separation device that can supply only toner particles.

一般に、電子写真方式で高品質な画像を得る上で、トナーに一定の帯電特性を常に持たせることが、極めて重要である。しかし、トナーに一定の帯電特性を常に持たせることは、大変に難しい。すなわち、現在、トナーは、「二成分トナー」と「一成分トナー」の二種類に大別され、それぞれ別々の理由から帯電特性上の問題が生じている。   In general, in order to obtain a high-quality image by an electrophotographic method, it is extremely important that the toner always has a certain charging characteristic. However, it is very difficult to always give the toner a constant charging characteristic. That is, at present, there are two types of toners, “two-component toner” and “one-component toner”, and charging characteristics have a problem for different reasons.

前者の「二成分トナー」は、熱可塑性樹脂に着色剤を混合分散して微粉化したものなどでできたトナーと、微粉末状のガラスビーズや鉄粉などでできたキャリアとからなる、混合物である。そして、この混合粉体を、攪拌してトナーとキャリアとの相互を摩擦することにより、トナー粒子が、静電像電荷と逆極性の電荷を受け取るようにしている。
このため、前者では、トナーとキャリアと間の相互摩擦が長期に渡ると、キャリア表面がトナーの組成物により汚染され、充分な電荷を獲得できなくなる、あるいは、長期間の使用中に、トナーとキャリアの混合比が変動し、トナーの帯電特性も変化する、という問題が生じていた。
The former “two-component toner” is a mixture comprising a toner made by mixing and dispersing a colorant in a thermoplastic resin, and a carrier made of fine powdered glass beads or iron powder. It is. Then, the mixed powder is stirred to rub the toner and the carrier so that the toner particles receive a charge having a polarity opposite to that of the electrostatic image charge.
For this reason, in the former, when the mutual friction between the toner and the carrier lasts for a long time, the surface of the carrier is contaminated with the toner composition, and sufficient charge cannot be obtained. There has been a problem that the carrier mixing ratio fluctuates and the charging characteristics of the toner also change.

また、後者の「一成分トナー」は、前者のようにキャリアを含まず、トナーのみからなる粉体である。そして、たとえば図11に示すように、このトナーTを、回転体として回転駆動されるトナー担体91の外周表面に均一に薄く塗布し、固定設置された弾性ブレード92でトナー担体91表面を摩擦することにより、トナー粒子Tが、静電像電荷と逆極性の電荷を受け取るようにしている。そして、このようにして摩擦帯電されたトナー粒子Tは、静電気的な作用によって、静電潜像保持体200上の静電潜像に付着する。
このため、後者では、空気湿度に依存して、トナー粒子の帯電量が変動するという、前者とは別の課題が生じていた。すなわち、空気が乾燥していると帯電量が過剰に、また、逆に湿っていると帯電量が不充分となっていた。
Further, the latter “one-component toner” is a powder that does not contain a carrier as in the former and consists of only toner. For example, as shown in FIG. 11, the toner T is uniformly and thinly applied to the outer peripheral surface of the toner carrier 91 that is rotationally driven as a rotating body, and the surface of the toner carrier 91 is rubbed by an elastic blade 92 that is fixedly installed. Thus, the toner particles T receive a charge having a polarity opposite to that of the electrostatic image charge. The toner particles T thus frictionally charged adhere to the electrostatic latent image on the electrostatic latent image holding member 200 by electrostatic action.
For this reason, in the latter, another problem has arisen that the charge amount of the toner particles varies depending on the air humidity. That is, when the air is dry, the charge amount is excessive, and conversely when it is wet, the charge amount is insufficient.

上記したように、トナー自身の帯電特性が劣化する、あるいは、帯電作用が湿度の変動による影響を受けるので、静電潜像の現像用として、最適に帯電したトナーを、常に安定して得ることは、難しかった。このため、最終的に画像形成装置から出力される画像の画質が低下するという問題があった。   As described above, since the charging characteristics of the toner itself are deteriorated or the charging action is affected by fluctuations in humidity, it is always possible to stably obtain an optimally charged toner for developing an electrostatic latent image. Was difficult. For this reason, there is a problem that the image quality of the image finally output from the image forming apparatus is deteriorated.

そこでこの発明は、前記のような従来のものが有する問題点を解決し、少なくとも、良好に帯電したトナーを得ることができるトナー分離装置を提供することを目的とする。   SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to solve the above-mentioned problems of the conventional apparatus and to provide a toner separation device that can at least obtain a well charged toner.

前記課題を解決するために、請求項1に記載の発明は、帯電したトナーが導入されるトナー導入口と、静電潜像保持体に向けて設置され該静電潜像保持体に前記帯電トナーを放出するトナー放出口とを有したトナー分離装置であって、前記トナー導入口からトナー放出口までの経路に、互いに空間を隔てて平行に対向配置した第1の電極および第2の電極を設け、前記第2の電極に、非対称電圧波形および直流電圧波形を印加して、第1の電極および第2の電極間に、所定帯電量のトナー以外の帯電トナーを、少なくとも、前記トナー放出口に到達させないように、前記電極間から排除する電界を生成するとともに、この電極間の外には、前記排除される帯電トナーを装置外に排出する空気流を形成した。   In order to solve the above-mentioned problem, the invention according to claim 1 is directed to a toner introduction port into which charged toner is introduced and the electrostatic latent image holding member, and the electrostatic latent image holding member is charged with the charging member. A toner separation device having a toner discharge port for discharging toner, wherein a first electrode and a second electrode are arranged in parallel and spaced apart from each other in a path from the toner introduction port to the toner discharge port And applying an asymmetric voltage waveform and a DC voltage waveform to the second electrode, and at least charged toner other than a toner having a predetermined charge amount is provided between the first electrode and the second electrode. An electric field to be excluded from between the electrodes was generated so as not to reach the outlet, and an air flow for discharging the excluded charged toner to the outside of the apparatus was formed between the electrodes.

請求項2に記載の発明は、請求項1において、第1の電極を共通電極とし、この第1の電極の両面に、それぞれ対向配置した第2の電極を設けた。   According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, the first electrode is used as a common electrode, and the second electrodes are provided so as to face each other on both surfaces of the first electrode.

請求項3に記載の発明は、請求項1または2において、第1の電極および第2の電極は、直径の異なる円筒状に形成され、同心状に配置した。   According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect, the first electrode and the second electrode are formed in cylindrical shapes having different diameters and are arranged concentrically.

請求項4に記載の発明は、請求項1ないし3のいずれかにおいて、第2の電極を複数設け、これらの第2の電極に、それぞれ独立した直流電圧発生用電源を設け、前記各第2の電極には、該第2の電極に対した直流電圧発生用電源から供給された直流電圧波形と非対称電圧波形とを重畳した電圧が、印加される。   According to a fourth aspect of the present invention, in any one of the first to third aspects, a plurality of second electrodes are provided, and independent DC voltage generating power sources are respectively provided on the second electrodes, and the second electrodes are provided. A voltage obtained by superimposing a DC voltage waveform and an asymmetric voltage waveform supplied from a DC voltage generating power source for the second electrode is applied to the electrode.

請求項5に記載の発明は、請求項1ないし4のいずれかにおいて、前記第1の電極と第2の電極とのいずれか一方、または両方には、トナーの粒子径よりも大きな開口部、あるいは、溝部を設けた。   According to a fifth aspect of the present invention, in any one of the first to fourth aspects, an opening larger than the particle diameter of the toner is provided in one or both of the first electrode and the second electrode. Or the groove part was provided.

請求項6に記載の発明は、請求項1ないし5のいずれかにおいて、前記空気流を形成するための、空気が導入される空気導入口と、この導入した空気を排出する空気排出口とを設け、前記第1の電極および第2の電極間に生成した電界の作用で、該電極間領域から外に除かれたトナーは、空気排出口から空気と共に排出される。   A sixth aspect of the present invention provides the method according to any one of the first to fifth aspects, further comprising: an air inlet for introducing the air for forming the air flow; and an air outlet for discharging the introduced air. The toner removed outside from the interelectrode region by the action of the electric field generated between the first electrode and the second electrode is discharged together with air from the air discharge port.

請求項7に記載の発明は、請求項1ないし6のいずれかにおいて、空気導入口および空気排出口は、複数個設けられている。   According to a seventh aspect of the present invention, in any one of the first to sixth aspects, a plurality of air inlets and air outlets are provided.

請求項8に記載の発明は、請求項1ないし7のいずれかにおいて、装置内部の表面は、電極部分を除いて、エレクトレットで覆われている。   An eighth aspect of the present invention is the method according to any one of the first to seventh aspects, wherein the surface inside the device is covered with an electret except for an electrode portion.

請求項9に記載の発明は、請求項1ないし8のいずれかにおいて、空気排出口から空気と共に排出されたトナー粒子は、トナー帯電装置に戻され、再び利用される。   According to a ninth aspect of the present invention, in any one of the first to eighth aspects, the toner particles discharged together with air from the air discharge port are returned to the toner charging device and used again.

請求項10に記載の発明は、請求項1ないし9のいずれかにおいて、再利用されるトナー粒子は、トナー帯電装置に入る前に、除電装置により除電される。   According to a tenth aspect of the present invention, in any one of the first to ninth aspects, the toner particles to be reused are discharged by the discharging device before entering the toner charging device.

請求項11に記載の発明は、請求項1ないし10のいずれかにおいて、請求項1記載の構成を1つの基本単位とし、複数の基本単位を設けた構成とされている。   The invention according to an eleventh aspect is the structure according to any one of the first to tenth aspects, wherein the structure according to the first aspect is a basic unit and a plurality of basic units are provided.

この発明は、前記のような構成であるから、少なくとも、良好に帯電したトナーを得ることができ、しかも現像装置に内蔵できる、小型のトナー分離装置を提供することが可能となる。   Since the present invention is configured as described above, it is possible to provide a small toner separation device that can obtain at least a well-charged toner and can be incorporated in the developing device.

まず、この発明構成が解決する課題は、上述したとおりであるが、さらに補足すると以下のとおりである。   First, the problems to be solved by the configuration of the present invention are as described above, but further supplemented are as follows.

すなわち、上述したように、「二成分トナー」と「一成分トナー」とにおいて、それぞれの個別的な理由から、静電潜像の現像用として、常に安定して最適に帯電したトナーを得られないという課題に加えて、一成分および二成分、両種のトナーには、所定種類の添加剤が添加され、この添加剤がトナー粒子表面に付着させられており、この添加剤としては、帯電極性や帯電量を決める電荷制御剤や、トナー同士が固着し凝集するのを防ぐ流動性付与剤などがある。これらのうち、トナー粒子に未付着な添加剤が凝固して、トナー粒子の帯電を不安定化させる不具合も生じていた。   In other words, as described above, for “two-component toner” and “one-component toner”, a toner that is always stably and optimally charged for developing an electrostatic latent image can be obtained for each individual reason. In addition to the problem that there is no toner, both types of toner, one-component and two-component toners, are added with a predetermined type of additive, and this additive is adhered to the toner particle surface. There are charge control agents that determine polarity and charge amount, and fluidity imparting agents that prevent toners from sticking together and aggregating. Among these, the additive that has not adhered to the toner particles coagulates, causing a problem of destabilizing the charging of the toner particles.

これらに対処して、トナー粒子の帯電量を安定化させるために、トナー粒子や添加剤の改良が続けられている。また、静電潜像を現像後、画像濃度をセンサで確認し、トナーの帯電条件を制御して、トナーの帯電量を一定にする方法も提案されている。   In order to cope with these problems, the toner particles and additives have been continuously improved in order to stabilize the charge amount of the toner particles. In addition, a method has been proposed in which after developing an electrostatic latent image, the image density is confirmed by a sensor, the toner charging conditions are controlled, and the toner charge amount is kept constant.

他方、トナーを帯電させる条件を、リアルタイムで適正に制御するためには、まず現状のトナーの帯電量を正確に知ることが必要である。このトナー帯電量を測定する主な測定方法としては、以下の3つの方法が知られている。
・ブローオフ法
・E−SPART法
・微分型静電分級法
On the other hand, in order to properly control the conditions for charging the toner in real time, it is necessary to know the current charge amount of the toner accurately. The following three methods are known as the main measurement methods for measuring the toner charge amount.
・ Blow-off method ・ E-SPART method ・ Differential electrostatic classification

ブローオフ法は、二成分トナーを測定対象とし、この二成分トナーの帯電量を測定するもので、トナーをキャリアから吹き飛ばし分離すことにより、分離前のトナーとキャリアの電気的中性条件からズレた電荷を検出する。
また、E−SPART法は、Electrical Single Particle Aerodynamic Relaxation Timeの略称であり、電界中で音波により振動する帯電粒子をレーザドップラ振動計で観測し、電極への水平方向速度から粒子帯電量を、空気振動による粒子の水平方向速度の遅れから粒径を、それぞれ求めている。すなわち、図8に示すように、このE−SPART法を用いた構成の測定器80は、その上下面に粒子投入口81と粒子排出口82となる互いに対向した開口を形成した観測箱83に、該観測箱83の左右に配置した電極84,84と、音響振動板85からなるスピーカとを設置し、該電極84,84間を通過した測定用レーザ光Lがレーザドップラ振動計86のセンサ面に入力される構成とされ、粒子投入口81から投入されるトナー粒子Tが、前記の電界および音波条件下で、粒子排出口82から排出されるまでの挙動を、レーザ光Lで観測するようにしている。
微分型電気移動度測定器としては、理化学研究所から、4つの提案が行われていた(例えば、特開平10−288600号、特開平10−288601号、特開平11−264790号、特開2000−46720号。)。
DMA(Differential mobility analyzer:微分型電気移動度分級器)は、ステンレス製の二重円筒電極と、ファラデーカップエレクトロメータとを主体に構成されている。直流の高電界を印加された二重円筒の隙間に、外筒に設けられたスリットから、シースガスと共に帯電した微粒子を流すことにより、粒子の持つ電気移動度を測定する。間隙で、帯電粒子とシースガスとの間の相互作用により、外筒電極に到達するまでの距離が決まる。
The blow-off method measures a charge amount of a two-component toner and measures the charge amount of the two-component toner, and the toner is blown off from the carrier to be separated from the electrical neutral condition of the toner before the separation and the carrier. Detect charge.
The E-SPART method is an abbreviation for Electrical Single Particle Aerodynamic Relaxation Time, in which charged particles that vibrate due to sound waves in an electric field are observed with a laser Doppler vibrometer, and the amount of charged particles is determined from the horizontal velocity to the electrode by air The particle size is obtained from the delay in the horizontal speed of the particles due to vibration. That is, as shown in FIG. 8, the measuring device 80 configured using the E-SPART method has an observation box 83 in which openings facing each other as a particle inlet 81 and a particle outlet 82 are formed on the upper and lower surfaces thereof. The electrodes 84 and 84 arranged on the left and right of the observation box 83 and a speaker made of the acoustic vibration plate 85 are installed, and the measurement laser light L passing between the electrodes 84 and 84 is a sensor of the laser Doppler vibrometer 86. The behavior until the toner particles T input from the particle input port 81 are discharged from the particle discharge port 82 under the electric field and sound wave conditions is observed with the laser light L. I am doing so.
As the differential electric mobility measuring instrument, four proposals have been made by RIKEN (for example, JP-A-10-288600, JP-A-10-288601, JP-A-11-264790, JP2000-2000A). -46720.).
A DMA (Differential Mobility Analyzer) is mainly composed of a stainless steel double cylindrical electrode and a Faraday cup electrometer. The electric mobility of the particles is measured by flowing charged fine particles together with the sheath gas from the slits provided in the outer cylinder through the gap between the double cylinders to which a high DC electric field is applied. In the gap, the distance to reach the outer cylinder electrode is determined by the interaction between the charged particles and the sheath gas.

しかしながら、これらの3つの方法では、複写機やプリンタ等のトナーを用いて画像を形成する電子写真方式の画像形成装置において、その画像形成動作中に、該画像形成に用いるトナー粒子の帯電状態を、その内蔵した装置で、リアルタイムかつ正確に知ることは、非常に困難であり、実質的に不可能であった。   However, in these three methods, in an electrophotographic image forming apparatus that forms an image using toner such as a copying machine or a printer, the charged state of toner particles used for the image formation is changed during the image forming operation. It was very difficult and practically impossible to know accurately in real time with the built-in device.

まず、ブローオフ法は、元々、現場での測定のために開発された方式ではない。すなわち、資料を採取した測定現場で即時的に測定値を決定できず、また測定対象は、二成分トナーに限定されてしまう。
E−SPART法は、レーザ光/スピーカ/レーザドップラ振動計が必要なので、測定装置として複雑で大型である。すなわち、普通の大きさの画像形成装置内に、該装置の大きさを変えずに収納することは困難であり、またコスト面からも実用的ではない。
また、微分型静電分級法も、剛性を要する機構部分が多く、小型化には適していない。
上記の従来の測定手法では、トナー粒子を現像装置内から採取し、この採取したトナー粒子を資料として測定装置に運んで、帯電状態の測定が行われていた。結局、実際に現像装置内に存在するトナーの帯電状態を、リアルタイムに測定して、この測定結果を、トナーを帯電させる装置動作に反映させて制御することはできなかった。
First, the blow-off method is not originally developed for on-site measurement. That is, the measurement value cannot be immediately determined at the measurement site where the data is collected, and the measurement target is limited to the two-component toner.
Since the E-SPART method requires a laser beam / speaker / laser Doppler vibrometer, it is complicated and large as a measuring device. That is, it is difficult to store the image forming apparatus in a normal size without changing the size of the apparatus, and it is not practical from the viewpoint of cost.
The differential electrostatic classification method is also not suitable for miniaturization because there are many mechanical parts that require rigidity.
In the conventional measurement method described above, toner particles are collected from the developing device, and the collected toner particles are transported to a measurement device as data to measure the charged state. Eventually, the charged state of the toner actually present in the developing device was measured in real time, and the measurement result could not be reflected and reflected in the operation of the device for charging the toner.

また、「高電界非対称波形イオン移動度分光法」のイオン集束原理に基づいて、大気圧で規定された3次元空間内でイオンを選択的に伝搬し、イオンを捕捉するための装置が知られている(例えば、特開2002−522873号。)。しかし、この装置は、イオンを含んだガスフローの流れをガイドし、かつ非一定の電界を生成するための電極が湾曲した形状とされ、測定対象の特定のイオンを選択的に集束させて、特定イオンの密度を高め、これにより測定感度の範囲内における特定イオンの量的な大きさを相対的に大きくして、測定をしやすくしたものであり、電子写真方式の画像形成装置、つまり現像装置の現像工程に用いられるトナー粒子を選別する構成ではない。   In addition, based on the ion focusing principle of “High Electric Field Asymmetric Waveform Ion Mobility Spectroscopy”, an apparatus for selectively propagating ions and capturing ions in a three-dimensional space defined by atmospheric pressure is known. (For example, JP-A-2002-522873). However, this device has a curved electrode shape for guiding the flow of gas flow including ions and generating a non-constant electric field, and selectively focuses specific ions to be measured, The density of specific ions is increased, and the quantitative size of specific ions within the measurement sensitivity range is relatively increased to facilitate measurement, and an electrophotographic image forming apparatus, that is, development. It is not a configuration for selecting toner particles used in the developing process of the apparatus.

そこでこの発明は、帯電したトナーを選別し、静電潜像の可視像化に最適な帯電トナーを、該静電潜像を保持した静電潜像保持体つまり所定の現像位置に供給して、画質の向上が図れるトナー分離装置を提供するようにしている。   In view of this, the present invention sorts charged toner, and supplies the charged toner optimal for visualization of the electrostatic latent image to the electrostatic latent image holding body that holds the electrostatic latent image, that is, a predetermined development position. Thus, a toner separation device that can improve image quality is provided.

まず、この発明の実施の形態の前提となる、「高電界非対称波形イオン移動度分光法」について説明する。   First, “high electric field asymmetric waveform ion mobility spectroscopy” which is a premise of the embodiment of the present invention will be described.

この測定方法としての方式の基となる現象は、1960年代にE. A. MasonとE. W. McDanielとにより見出され、理論的な裏付を与えられた。要約すると、常圧下、高電界中(数十kV/cm)に置かれたイオンは、低電界中とは異なった物理的挙動を示すということである。すなわち、これは、イオン種と中性ガス分子、両者の共有する性質を表す「イオンの移動度」や「イオンの拡散係数」が、電界方向に対して異方性を示し始めることに拠っている(詳細は、E. A. Mason and E. w. McDaniel, "Transport Properties of Ions in Gases", Wiley, New York 〔1988〕、を参照。)。   The phenomenon that forms the basis of this method of measurement was found by E. A. Mason and E. W. McDaniel in the 1960s and was given theoretical support. In summary, ions placed in a high electric field (several tens of kV / cm) under normal pressure show different physical behavior than in a low electric field. In other words, this is due to the fact that the “ion mobility” and “ion diffusion coefficient” representing the properties shared by ion species and neutral gas molecules begin to show anisotropy with respect to the electric field direction. (See EA Mason and Ew McDaniel, “Transport Properties of Ions in Gases”, Wiley, New York [1988] for details.)

その後、ロシアのI. A. Buryakovらにより、イオン・センサに応用する道が開かれた(詳細は、I. A. Buryakov, E. V. Krylov, E. G. Nazarov, U. Kh. Rasulev, "A new method of separation of multi-atomic ions by mobility at atmospheric pressure using a high-frequency amplitude-asymmetric strong electric field", International Journal of Mass Spectrometry and Ion Processes, Volume 128, Issue 3, 9 October 1993, Pages 143-148、を参照。)。   Later, Russia's IA Buryakov et al. Opened the way to application to ion sensors (for details, see IA Buryakov, EV Krylov, EG Nazarov, U. Kh. Rasulev, "A new method of separation of multi-atomic ions by mobility at atmospheric pressure using a high-frequency amplitude-asymmetric strong electric field ", International Journal of Mass Spectrometry and Ion Processes, Volume 128, Issue 3, 9 October 1993, Pages 143-148).

その原理を、簡単に説明すると、図9(a)に示すように、非対称かつ平均強度がゼロのRF電界を、イオンの移動方向と直角に印加する。このときに、イオン種の電界方向のドリフト速度Vyは、イオン移動度Kと電界Eの積で与えられる。すなわち、強い電界中でのイオン移動度は、弱い電界中とは異なり、電界の関数となるので、電界が強いときと弱いときとでは、イオンの動く速さが異なる。
なお、この非対称かつ平均強度がゼロとなるRF電界の波形は、同図9(a)に示されるように、該波形の1つの周期で、該RF電界を形成するために電極に印加される電圧と該電圧の印加時間との積を合計した総和が、ゼロとなる波形とされている。すなわち、符号βを附し斜線で示したグラフ中の2つの矩形領域は、同一の面積となる。
The principle will be briefly described. As shown in FIG. 9A, an RF electric field having an asymmetrical and zero average intensity is applied at right angles to the ion moving direction. At this time, the drift velocity Vy of the ion species in the electric field direction is given by the product of the ion mobility K and the electric field E. That is, the ion mobility in a strong electric field is a function of the electric field, unlike in a weak electric field, so the speed of ion movement differs between when the electric field is strong and when it is weak.
Note that the waveform of the RF electric field where the asymmetrical and average intensity is zero is applied to the electrode in order to form the RF electric field in one period of the waveform, as shown in FIG. 9A. The total sum of products of the voltage and the application time of the voltage is a waveform that becomes zero. That is, the two rectangular regions in the graph indicated by hatching with the symbol β have the same area.

このため、ドリフト速度Vyは、下記式で与えられる。

Figure 2006251618
ただし、Vy:イオン種の進行方向と直交した電界方向へ向うイオン種のドリフト速度
K(E):イオン種に固有な高電界(RF電界)中におけるイオン移動度K
RF:非対称かつ平均強度がゼロのRF電界
max:RF電界が採る最大電界強度(マイナス値を含む)
min:RF電界が採る最小電界強度(マイナス値を含む)
:Emax時の係数
:Emin時の係数 For this reason, the drift velocity Vy is given by the following equation.
Figure 2006251618
Where Vy: drift velocity of ion species in the electric field direction orthogonal to the traveling direction of the ion species K (E): ion mobility K in a high electric field (RF electric field) specific to the ion species
E RF : RF field with asymmetric and zero average strength E max : Maximum field strength taken by RF field (including negative values)
E min : Minimum electric field strength (including negative value) taken by the RF electric field
K 1 : Coefficient at E max K 2 : Coefficient at E min

上記式中のK(E)は、下記式で示される。

Figure 2006251618
ただし、α:係数 K (E) in the above formula is represented by the following formula.
Figure 2006251618
Where α is the coefficient

一周期の間に、イオンが電界方向に動く距離(変位)ΔyRFは、下記式で表される。
すなわち、Emaxの開始時点からEminの終了時点までを一周期とすれば、

Figure 2006251618
ただし、β:係数 A distance (displacement) ΔyRF in which ions move in the electric field direction during one period is expressed by the following equation.
That is, if one period is from the start time of E max to the end time of E min ,
Figure 2006251618
Where β: coefficient

したがって、この変位を打ち消すような直流電界EC(Compensation field)を印加すれば、特定のイオンは、あたかも電界の作用を全く受けないかの如く振舞う。すなわち、このイオン種は、選択手段として電界を用いたイオン・フィルタを無事に通過することができる。他方、これ以外の他のイオン種は、電極に吸着され、フィルタで除去される。   Therefore, if a DC electric field EC (Compensation field) that cancels this displacement is applied, specific ions behave as if they are not affected by the electric field at all. That is, the ion species can pass through an ion filter using an electric field as a selection means. On the other hand, other ionic species other than this are adsorbed on the electrode and removed by a filter.

図9(b)および図9(c)には、イオンが除去される場合(b)と、イオンが通過する場合(c)との、イオンの変位量を、簡単に示した。そして、図9(d)には、イオン・フィルタの動作概念を示した。すなわち、図9(b)に示すように、特定のイオン種以外の他のイオン種は、直流電界ECから作用による片寄った変位が打ち消されずに、単調増加するように変位量が累積して、作用を受けた開始時点から、t+t時点に到達すると、β(K−K)の変位量となるのに対して、図9(c)に示すように、特定のイオン種は、作用を受ける経過時間の長短に拘わらず、変位量としてはゼロに留まる。このため、図9(d)に示すように、特定のイオン種は、電界を横切って、電極間を通過できる進路を保持するのに対して、この特定のイオン種以外の他のイオン種は、前記の進路から外れて、電界を生成したいずれかの電極の接し、該電極に捕捉されることになる。 FIG. 9B and FIG. 9C simply show the amount of ion displacement when the ions are removed (b) and when the ions pass (c). FIG. 9D shows the concept of operation of the ion filter. That is, as shown in FIG. 9B, other ion species other than the specific ion species accumulate displacement amounts so as to increase monotonously without canceling the offset displacement caused by the action from the DC electric field EC. When reaching the time point t 1 + t 2 from the start point at which the effect is applied, the displacement amount is β (K 1 −K 2 ), whereas as shown in FIG. The amount of displacement remains zero regardless of the length of the elapsed time for receiving the action. For this reason, as shown in FIG. 9D, a specific ion species maintains a path that can pass between electrodes across an electric field, whereas other ion species other than this specific ion species In this case, the electrode deviates from the above-mentioned course and comes into contact with any electrode that generates an electric field, and is captured by the electrode.

携帯型ガス分析器や、質量分析装置のフロントエンド・フィルタとして、実用化されているものもある。前者は、フィルタ(分離部)に真空排気系を必要としない特長を活用し、有害化学物質の検出や、宇宙船内の空気モニタとしての利用を狙っている(Sionex Corporation/米国)。また、後者は、蛋白質の質量分析を、より高感度・高分解能化することを目的として、既に実用化されている(Ionalytics Corporation/カナダ)。   Some have been put to practical use as a front-end filter for portable gas analyzers and mass spectrometers. The former uses a feature that does not require an evacuation system in the filter (separation part), and aims to detect harmful chemical substances and use it as an air monitor in a spacecraft (Sionex Corporation / USA). The latter has already been put into practical use for the purpose of increasing the sensitivity and resolution of protein mass spectrometry (Ionalytics Corporation / Canada).

上記が、「高電界非対称波形イオン移動度分光法」で使用される「イオン・フィルタ」についての、簡単な概念説明である。   The above is a simple conceptual explanation of the “ion filter” used in “high electric field asymmetric waveform ion mobility spectroscopy”.

次に、この発明の実施の形態を説明する。
すなわち、この実施の形態では、電子写真方式の画像形成装置において、上記のイオン種として、トナー粒子を用い、このトナー粒子に対して、上記した「高電界非対称波形イオン移動度分光法」の原理を適用し、画像形成の静電潜像画像を可視像化する現像工程で、所定の帯電状態のトナー粒子を所定に選別して、この選別したトナー粒子を、現像に用いることにより、高画質化を図るようにしている。
Next, an embodiment of the present invention will be described.
That is, in this embodiment, toner particles are used as the ion species in the electrophotographic image forming apparatus, and the principle of the above-mentioned “high electric field asymmetric waveform ion mobility spectroscopy” is applied to the toner particles. In the development step of making the electrostatic latent image of the image formation visible, the toner particles in a predetermined charged state are selected in a predetermined manner, and the selected toner particles are used for the development. I try to improve image quality.

まず、各実施形態の共通の前提として、あらかじめ、図10に示すような、「直流電界EC (Compensation field)に対するトナー粒子の単位質量当たりの帯電量(Q/m)の関係」を求めておく。すなわち、あらかじめ、画像形成装置の現像装置が現像に用いるトナーの帯電特性を把握するため、該トナーにおける、直流電界ECの電界強度と、トナー粒子の単位質量あたりの帯電量(Q/m)との比例関係を、求めておく。
なお、直流電界ECの電界強度に応じて変化するトナー粒子の単位質量あたりの帯電量(以降、電荷質量比と称する)を測定するには、上述したブローオフ法、E−SPART法、微分型静電分級法のいずれかの方法を用いればよく、また適宜、これ以外の方法を用いてもよい。
First, as a common premise of the embodiments, a “relationship between the charge amount (Q / m) per unit mass of toner particles with respect to a DC electric field EC (Compensation field)” as shown in FIG. 10 is obtained in advance. . That is, in order to grasp in advance the charging characteristics of the toner used for development by the developing device of the image forming apparatus, the electric field strength of the DC electric field EC and the charge amount per unit mass (Q / m) of the toner The proportional relationship is obtained.
In order to measure the charge amount per unit mass of toner particles (hereinafter referred to as charge mass ratio) that changes in accordance with the electric field strength of the DC electric field EC, the above-described blow-off method, E-SPART method, differential static Any method of electroclassification may be used, and other methods may be used as appropriate.

次に、この発明の第1の実施形態を説明する。この第1の実施形態として、図1には、現像装置に組み込まれた、トナー分離装置の一例が示されている。すなわち、図1に示すように、現像装置100は、静電潜像保持体200に向けてトナーを移動させる経路の最先端に、トナー分離装置1を設けた構成とされている。すなわち、現像装置100は、この現像装置100外の図示しないトナー補給装置から受領したトナーを、図示しないトナー供給装置が供給して、静電潜像保持体200に向けて直進させる経路上に、順次、トナー帯電装置3と、トナー分離装置1とを、配置した構成とされている。   Next, a first embodiment of the present invention will be described. As the first embodiment, FIG. 1 shows an example of a toner separating device incorporated in a developing device. That is, as shown in FIG. 1, the developing device 100 is configured such that the toner separating device 1 is provided at the forefront of the path for moving the toner toward the electrostatic latent image holding member 200. That is, the developing device 100 has a toner supplied from a toner replenishing device (not shown) outside the developing device 100 supplied by a toner supplying device (not shown) and travels straight toward the electrostatic latent image holding member 200. The toner charging device 3 and the toner separation device 1 are sequentially arranged.

静電潜像保持体200は、たとえば有機光導電層を有する感光体(OPC:organic photo conductor;有機光導電体)に代表されるように、その表面に、静電潜像を形成して保持可能に構成され、この静電潜像に、現像装置100が、微粉末状のインクとしてのトナーを静電作用によって付着させて、可視像化するようにしている。すなわち、たとえば感光体は、所定径の円筒状に形成された感光体ドラムとされ、少なくとも、該ドラム表面に有機光導電層が形成されて所定に回転駆動されるとともに、この回転方向における現像装置100からのトナーによって可視像化される現像位置よりも上流側の所定位置で、該ドラム表面が、図示しない露光装置からのレーザ光によって所定に走査されて、形成する画像に対応した静電潜像を生成するように構成されている。   The electrostatic latent image holding member 200 forms and holds an electrostatic latent image on the surface thereof, for example, as represented by a photoconductor (OPC: organic photoconductor) having an organic photoconductive layer. The developing device 100 attaches toner as fine powder ink to the electrostatic latent image by an electrostatic action to form a visible image. That is, for example, the photoconductor is a photoconductor drum formed in a cylindrical shape with a predetermined diameter, and at least an organic photoconductive layer is formed on the surface of the drum and is driven to rotate in a predetermined manner. The drum surface is scanned predetermined by a laser beam from an exposure device (not shown) at a predetermined position upstream of the developing position visualized by the toner from 100, and an electrostatic image corresponding to the image to be formed. It is configured to generate a latent image.

なお、トナーは、トナー帯電装置3によって帯電されて、トナー分離装置1に導入されている。すなわち、トナー帯電装置3は、少なくとも、帯電したトナーを、途切れることなく、トナー分離装置1に送給し続けることができるように構成されている。また、トナーの成分で区分した種類としては、「一成分トナー」、あるいは「二成分トナー」、のいずれでもよい。すなわち、「二成分トナー」の場合には、たとえばトナー粒子の平均粒径よりも大きく、かつ、キャリア粒子の平均粒径よりも小さな孔を多数形成したメッシュを、トナー帯電装置3からトナー分離装置1に至るまでの経路の適宜箇所に配設し、このメッシュによって、トナー粒子だけをトナー分離装置1に送給する一方、該メッシュに捕捉したキャリア粒子を、トナー補給装置から受領したトナーと同様にして、戻すように構成すればよい。また、トナー帯電装置3は、該トナー帯電装置3内を通過する前記の成分のトナーを所定に帯電させ、少なくとも、該トナーの通過速度を減少させずに、該トナーを途切れることなくトナー分離装置1に送給できる構成であれば、上記の図11に示した従来の構成を含めて、適宜の構成を採用できる。   The toner is charged by the toner charging device 3 and introduced into the toner separating device 1. That is, the toner charging device 3 is configured so that at least the charged toner can be continuously fed to the toner separating device 1 without interruption. In addition, the type classified by the toner component may be either “one-component toner” or “two-component toner”. That is, in the case of “two-component toner”, for example, a mesh in which a large number of holes larger than the average particle diameter of the toner particles and smaller than the average particle diameter of the carrier particles are formed is transferred from the toner charging device 3 to the toner separation device. The toner particles are disposed at appropriate positions on the path leading to 1, and only the toner particles are fed to the toner separating device 1 by this mesh, while the carrier particles captured by the mesh are the same as the toner received from the toner replenishing device. Then, it may be configured to return. In addition, the toner charging device 3 charges the toner of the component passing through the toner charging device 3 to a predetermined level, and at least does not decrease the toner passing speed, and the toner separating device without interrupting the toner. As long as the configuration can be fed to 1, an appropriate configuration can be adopted including the conventional configuration shown in FIG.

トナー分離装置1は、トナー帯電装置3に接続されたトナー導入口5と、静電潜像保持体200の表面における前記現像位置の近接させて配置されたトナー放出口6と、これらの両口5,6の間に上記した所定の電界を形成する図示しない電界形成機構とを有し、さらにこの電界の周りに該電界の作用によって該電界から外に排除され除外されたトナー粒子をその流れに載せて装置外に運び出すトナーの進行方向と概略同じ方向に進む空気流、つまり電界の作用によってトナー導入口5からトナー放出口6に達する略直線状の進路を外れた静電潜像の高画質な可視像化に不適切な帯電量を有したトナー粒子を、少なくとも、該装置内から排出する空気流を、形成するようにしている。なお、図示しないエアーポンプなどの給気用または掃気用のエア発生源が、現像装置100自体にまたは現像装置100の近傍に設けられ、このエア発生源から所定圧のエアが分離装置に供給されて、またはエア発生源側に分離装置内の空気が引き込まれて、前記の空気流をトナー分離装置1内に形成するようにしている。   The toner separation device 1 includes a toner introduction port 5 connected to the toner charging device 3, a toner discharge port 6 disposed close to the development position on the surface of the electrostatic latent image holding member 200, and both of these ports. And an electric field forming mechanism (not shown) for forming the predetermined electric field between 5 and 6, and the toner particles excluded and excluded from the electric field by the action of the electric field around the electric field. The height of the electrostatic latent image deviating from a substantially linear path from the toner introduction port 5 to the toner discharge port 6 by the action of an air flow, ie, an electric field, which travels in substantially the same direction as the traveling direction of the toner carried on the outside of the apparatus. At least an air flow for discharging toner particles having a charge amount inappropriate for visualizing a high-quality image from the inside of the apparatus is formed. Note that an air generation source for supply or scavenging such as an air pump (not shown) is provided in the developing device 100 itself or in the vicinity of the developing device 100, and air of a predetermined pressure is supplied from the air generation source to the separation device. Alternatively, the air in the separation device is drawn into the air generation source side to form the air flow in the toner separation device 1.

このトナー帯電装置3で所定の電荷を与えられたトナー粒子は、トナー分離装置1のトナー導入口5へと導かれる。トナー分離装置1は、該装置内を静電潜像保持体200に向けて通過できるトナーを、電荷質量比(Q/m)によって、前もって設定しておく。具体的には、非対称電圧波形に重畳させる直流バイアス電圧値を、適当に調整する。より詳細には、あらかじめ求めたトナーの特性としての電荷質量比に応じて、静電潜像の高画質な可視像化に最適な帯電状態のトナーを、ほぼ通常の大気圧の状態下で、そのままの通過方向で進ませて、直進させる電界を形成できる直流バイアス電圧値が設定されている。   The toner particles given a predetermined charge by the toner charging device 3 are guided to the toner introduction port 5 of the toner separating device 1. The toner separating apparatus 1 sets in advance toner that can pass through the apparatus toward the electrostatic latent image holding member 200 based on a charge mass ratio (Q / m). Specifically, the DC bias voltage value superimposed on the asymmetric voltage waveform is adjusted appropriately. More specifically, in accordance with the charge-mass ratio as a characteristic of the toner obtained in advance, a charged toner that is optimal for visualizing an electrostatic latent image with high image quality can be obtained under almost normal atmospheric pressure conditions. The DC bias voltage value is set so that the electric field can be formed by proceeding in the passing direction as it is and proceeding straight.

したがって、静電潜像を高画質で可視化するのに最適な帯電量を持ったトナー粒子が、静電潜像保持体200に向けて、トナー放出口6から放出される。すなわち、トナー帯電装置3から帯電されて供給されたトナーのうちから、最適な帯電量を有したトナー粒子が、選別されて、この選別したトナー粒子が、静電潜像保持体200の表面に正対するように射出される。このため、静電潜像保持体200の回転に伴い、移動してくる該表面上の静電潜像に、異種電荷同士間に働く静電気的な吸引作用によって、トナー粒子が正確かつ確実に適切な状態で付着して、該静電潜像は、高品位な画質で可視像化される。   Therefore, toner particles having an optimum charge amount for visualizing the electrostatic latent image with high image quality are discharged from the toner discharge port 6 toward the electrostatic latent image holding member 200. That is, toner particles having an optimum charge amount are selected from the toner charged and supplied from the toner charging device 3, and the selected toner particles are applied to the surface of the electrostatic latent image holding member 200. It is injected so that it may face up. For this reason, the toner particles are accurately and reliably applied to the electrostatic latent image on the surface that moves as the electrostatic latent image holding member 200 rotates by electrostatic attraction acting between different kinds of charges. In this state, the electrostatic latent image is visualized with a high quality image.

以上のように、この第1の実施形態のトナー分離装置によれば、高画質なトナー可視像が得られ、画像品質の向上を図ることができる。すなわち、現像装置において、トナー帯電装置と静電潜像保持体との間に設けたトナー分離装置によって、画質を低下させる不適切な帯電量のトナー粒子を、適切な帯電量のトナー粒子から分離して、静電潜像をトナーで可視像化する現像工程から除外できるので、適切な帯電量のトナー粒子だけを現像工程に用いることができ、少なくとも、このように選別したトナー粒子によって可視像化される静電潜像の画像品質を向上できる。この結果、最終的に出力される画像の品質向上が図れる。   As described above, according to the toner separation device of the first embodiment, a high-quality toner visible image can be obtained, and the image quality can be improved. That is, in the developing device, the toner separation device provided between the toner charging device and the electrostatic latent image holding member separates the toner particles having an inappropriate charge amount that deteriorates the image quality from the toner particles having an appropriate charge amount. Thus, since the electrostatic latent image can be excluded from the developing process for visualizing with toner, only toner particles having an appropriate charge amount can be used in the developing process, and at least the toner particles thus selected can be used. The image quality of the electrostatic latent image to be visualized can be improved. As a result, the quality of the finally output image can be improved.

また、このトナー分離装置は、電界の電気的な作用によって、所定にトナーを分離動作させ、しかも装置外部から供給される空気によって、その内部に所定に空気流を形成しているので、機械的に駆動される可動部材を不要にできる。したがって、これによっても、小型化を充分に追求できることになる。他方、トナー分離装置は、少なくとも、機械的な可動部材を要因にした振動発生源を、内蔵していないことになる。このため、トナー放出口自体を振動させずに済み、当然、分離装置側つまり現像装置側の要因で静電潜像保持体を新たに振動させずに済むことになる。この結果、これによっても、静電潜像を可視像化した高い品質の画像が得られることになる。   In addition, this toner separation device performs a predetermined toner separation operation by the electric action of an electric field, and a predetermined air flow is formed inside the device by air supplied from outside the device. Therefore, the movable member driven by the motor can be eliminated. Therefore, this also makes it possible to sufficiently pursue downsizing. On the other hand, the toner separation device does not include at least a vibration generation source caused by a mechanical movable member. Therefore, it is not necessary to vibrate the toner discharge port itself, and naturally, it is not necessary to newly vibrate the electrostatic latent image holding member due to a factor on the separation device side, that is, the development device side. As a result, a high quality image obtained by visualizing the electrostatic latent image can be obtained.

次に、この発明の第2の実施形態を説明する。この第2の実施形態では、上記の第1の実施形態の電界形成機構の具体的な構成を規定している。なお、上記の第1実施形態と同一の構成部材には、同一の符号を付して、説明を省略または簡略化することにする。すなわち、特に記載しないが、この第2の実施形態で説明しない構成、つまり静電潜像保持体の構成などは、上記の第1実施形態と同一とされている。   Next explained is the second embodiment of the invention. In the second embodiment, a specific configuration of the electric field forming mechanism of the first embodiment is defined. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same component as said 1st Embodiment, and description is abbreviate | omitted or simplified. That is, although not particularly described, the configuration not described in the second embodiment, that is, the configuration of the electrostatic latent image holding member is the same as that of the first embodiment.

この第2の実施形態のトナー分離装置1は、図2(a),(b)に示すように、トナー導入口5からトナー放出口6に至るまでの略直線状の経路をその内部に形成した装置本体7内に、該経路の長手方向に所定長さで連続した上記の電界を生成するために、所定の電極間距離を確保して、略上下方向に互いに空間を隔てて第1の電極8と第2の電極9とを平行に対向配置し、かつ該経路の長手方向に沿って連続的に所定長さを確保して設けた構成としている。   As shown in FIGS. 2A and 2B, the toner separation device 1 according to the second embodiment forms a substantially linear path from the toner introduction port 5 to the toner discharge port 6 therein. In order to generate the above-described electric field continuous in a longitudinal direction in the longitudinal direction of the path in the apparatus main body 7, a predetermined inter-electrode distance is secured, and a first space is separated from each other in a substantially vertical direction. The electrode 8 and the second electrode 9 are arranged opposite to each other in parallel, and a predetermined length is continuously secured along the longitudinal direction of the path.

装置本体7は、その内部に、略直線状の経路として所定の矩形状の密閉空間を形成しており、第1の電極8および第2の電極9を収納するとともに、該装置本体7の内壁面の所定箇所には、トナー導入口5、トナー放出口6、空気導入口10、空気排出口11が所定に開口されて設けられている。すなわち、この装置本体7は、その長手方向の中心線を、少なくとも、トナー帯電装置3と静電潜像保持体200とを直線状に結んだ線に一致させる向きで設置されている。   The apparatus main body 7 has a predetermined rectangular sealed space formed therein as a substantially linear path, and accommodates the first electrode 8 and the second electrode 9, and includes an inside of the apparatus main body 7. A toner inlet 5, a toner outlet 6, an air inlet 10, and an air outlet 11 are opened at predetermined locations on the wall. That is, the apparatus main body 7 is installed in such a direction that the center line in the longitudinal direction coincides with at least a line connecting the toner charging device 3 and the electrostatic latent image holding body 200 linearly.

第1の電極8および第2の電極9は、所定の導電性材料を用いて略平板状に形成され、前記の経路の中心線を挟んで、上下方向に所定間隔離れてかつ互いに平行に、図示しない絶縁性性材料などの固定部材によって、装置本体7内の他の構成部材と絶縁された状態で固定されており、また第1の電極8および第2の電極9の外面と、前記の経路を形成した装置本体7の内壁面との間に、上記の除外されるトナー粒子をトナー分離装置1外に排出する空気流を通流させるための間隙が確保されている。また、前記の経路を形成した装置本体7の長手方向の長さ、つまり第1の電極8および第2の電極9の長さは、該電極8,9間に生成した電界の作用によって、所定のトナー粒子を、電極間から確実に除外できる長さが設定されている。すなわち、前記の電界へ進入するトナー粒子からみた、前記の長さによって規定される該電界の開始端から終了端までの長さとして、該トナー粒子が電界から充分な分離作用を受ける時間を確保した長さが設定されている。   The first electrode 8 and the second electrode 9 are formed in a substantially flat plate shape using a predetermined conductive material, with a predetermined distance in the vertical direction and parallel to each other across the center line of the path. It is fixed in a state of being insulated from other constituent members in the apparatus main body 7 by a fixing member such as an insulating material (not shown), the outer surfaces of the first electrode 8 and the second electrode 9, and the aforementioned Between the inner wall surface of the apparatus main body 7 that forms the path, a gap for allowing the air flow for discharging the excluded toner particles to the outside of the toner separating apparatus 1 is secured. The length in the longitudinal direction of the apparatus body 7 that forms the path, that is, the lengths of the first electrode 8 and the second electrode 9 is determined by the action of the electric field generated between the electrodes 8 and 9. The length of the toner particles can be surely excluded from between the electrodes. That is, as a length from the start end to the end end of the electric field defined by the length as viewed from the toner particles entering the electric field, a time for the toner particles to be sufficiently separated from the electric field is secured. The set length is set.

トナー放出口6は、少なくとも、その縦断面形状において、その先端側に進むに伴って断面が連続的に減少する先細りのノズル形状に形成され、上述した第1の実施形態のトナー放出口6と同様に、該ノズル先端の開口は、静電潜像保持体200の表面に近接しかつ正対しており、該ノズル先端から放出されたトナーが静電潜像保持体200の表面に接する位置としての、静電潜像保持体200の表面における現像位置が所定に設定されている。   The toner discharge port 6 is formed in a tapered nozzle shape whose cross-section continuously decreases as it advances toward the tip side at least in the longitudinal cross-sectional shape thereof, and the toner discharge port 6 of the first embodiment described above. Similarly, the opening at the tip of the nozzle is close to and directly facing the surface of the electrostatic latent image holding member 200, and the toner discharged from the tip of the nozzle is in contact with the surface of the electrostatic latent image holding member 200. The development position on the surface of the electrostatic latent image holding member 200 is set to a predetermined value.

また、図2(b)中の左右方向に示した装置本体7内の経路の横断面における幅方向の長さは、少なくとも、静電潜像保持体200の軸長手方向の長さと同程度に確保され、該経路に連接したトナー放出口6から放出されるトナーが、静電潜像保持体200の表面に生成される静電潜像をカバーできるように構成されている。   In addition, the length in the width direction in the cross section of the path in the apparatus main body 7 shown in the left-right direction in FIG. 2B is at least as long as the length of the electrostatic latent image holding body 200 in the axial longitudinal direction. The toner that is secured and discharged from the toner discharge port 6 connected to the path can cover the electrostatic latent image generated on the surface of the electrostatic latent image holding member 200.

前記の経路を形成した装置本体7におけるトナー導入口5の近傍には、装置本体7外から空気が導入される空気導入口10が形成される一方、同装置本体7におけるトナー放出口6の近傍には、導入した空気を排出する空気排出口11が形成されている。すなわち、トナー導入口5の近傍かつ、トナー導入口5とトナー放出口6とを結んだ線を軸中心にして、少なくとも、1対の空気導入口10が軸対称的な位置に開口されて設けられ、これらの空気導入口10は、同一の開口断面積が設定されている。また、同様にトナー放出口6の近傍かつ、前記の結んだ線を軸中心にして、少なくとも、1対の空気排出口11が軸対称的な位置に開口されて設けられ、これらの空気排出口11は、同一の開口断面積が設定されている。   An air introduction port 10 through which air is introduced from the outside of the apparatus main body 7 is formed in the vicinity of the toner introduction port 5 in the apparatus main body 7 that forms the above-described path, while the vicinity of the toner discharge port 6 in the apparatus main body 7 is formed. Is formed with an air outlet 11 for discharging the introduced air. That is, at least one pair of air introduction ports 10 is provided in an axially symmetric position around the line connecting the toner introduction port 5 and the toner discharge port 6 in the vicinity of the toner introduction port 5. These air inlets 10 have the same opening cross-sectional area. Similarly, at least a pair of air discharge ports 11 are provided in the vicinity of the toner discharge port 6 and centered on the connected line, and are opened at positions that are axially symmetric. 11 has the same opening cross-sectional area.

そして、これらの空気導入口10か、空気排出口11かのいずれかが、上記の第1の実施形態と同様なエア発生源に所定に接続され、これによって前記の空気流を生成するようにしている。すなわち、たとえば、空気導入口10が、エア流路を形成する管体などを介して、給気用エア発生源に接続され、該空気導入口10の所定圧所定流量の空気が供給されるか、空気排出口11が、同管体などを介して、掃気用エア発生源に接続され、該空気排出口11から所定圧所定流量の空気が排出されるかの、いずれかとされている。   Either of the air inlet 10 or the air outlet 11 is connected to a predetermined air generation source similar to that of the first embodiment, thereby generating the air flow. ing. That is, for example, is the air introduction port 10 connected to an air supply source for air supply via a tube or the like forming an air flow path, and is air supplied at a predetermined pressure and a predetermined flow rate at the air introduction port 10 being supplied? The air discharge port 11 is connected to a scavenging air generation source via the same tube or the like, and air having a predetermined pressure and a predetermined flow rate is discharged from the air discharge port 11.

したがって、これらの空気導入口10から均等な流量で、空気が装置本体7内に導入されるとともに、これらの空気排出口11から均等な流量で、導入された空気が、装置本体7外に排出される。このため、このような空気の流れに連行されて形成される、前記の結んだ線上および該線上の近傍の領域における、トナー導入口5からトナー放出口6に向う空気流は、該結んだ線上および該線上の近傍に位置する限り、トナー放出口6に到達して、トナー放出口6から放出される。すなわち、トナー導入口5から導入された帯電されたトナー粒子は、前記の結んだ線上および該線上の近傍に位置する限り、そのままトナー放出口6から放出される。そして、前記の結んだ線上および該線上の近傍を囲んで、第1の電極8および第2の電極9が配置され、該結んだ線上および該線上の近傍に電界を形成するようにしている。   Therefore, air is introduced into the apparatus main body 7 from the air introduction ports 10 at an equal flow rate, and the introduced air is discharged from the air discharge ports 11 to the outside of the apparatus main body 7 at an equal flow rate. Is done. Therefore, the air flow from the toner introduction port 5 to the toner discharge port 6 on the connected line and in the vicinity of the line formed along with the air flow is formed on the connected line. As long as it is located in the vicinity of the line, it reaches the toner discharge port 6 and is discharged from the toner discharge port 6. That is, the charged toner particles introduced from the toner introduction port 5 are discharged as they are from the toner discharge port 6 as long as they are located on the connected line and in the vicinity of the line. Then, the first electrode 8 and the second electrode 9 are disposed so as to surround the connected line and the vicinity of the line, and an electric field is formed on the connected line and the vicinity of the line.

すなわち、第1の電極8は、所定の配線接続によって、アースされている一方、第2の電極9は、所定の配線接続によって、非対称電圧波形を発生する非対称電圧波形発生用電源12と、可変電圧の直流電圧波形を発生する直流電圧発生用電源13とに直列接続されている。   That is, the first electrode 8 is grounded by a predetermined wiring connection, while the second electrode 9 is variable with an asymmetric voltage waveform generating power source 12 that generates an asymmetric voltage waveform by a predetermined wiring connection. A DC voltage generating power source 13 that generates a DC voltage waveform of the voltage is connected in series.

したがって、このように構成されたトナー分離装置1では、トナー導入口5からトナー分離装置1内に入ったトナー粒子は、空気導入口10から強制的に取り込まれた空気の作る気流と共に、第1の電極8および第2の電極9の間隙に送られる。すなわち、帯電されたトナー粒子は、少なくとも、第1の電極8と第2の電極9との間を通過してトナー放出口6に到達できる方向で、該電極8,9間に進入し、なんら外力を受けない限り該方向の進路上を前進する。電極8,9間には、既に図13に示したような非対称波形と、直流波形を重畳した、電圧が印加され、所定の電界が生成されている。   Therefore, in the toner separation device 1 configured as described above, the toner particles that have entered the toner separation device 1 from the toner introduction port 5 together with the air flow created by the air that is forcibly taken in from the air introduction port 10 are first. To the gap between the electrode 8 and the second electrode 9. That is, the charged toner particles enter between the electrodes 8 and 9 in such a direction that they pass at least between the first electrode 8 and the second electrode 9 and can reach the toner discharge port 6. As long as no external force is applied, the vehicle advances in the direction of the direction. Between the electrodes 8 and 9, a voltage is applied by superimposing an asymmetric waveform as shown in FIG. 13 and a DC waveform, and a predetermined electric field is generated.

そして、帯電したトナー粒子が電極に平行に下流のトナー放出口6に向かって電極間を移動する間に、この前進移動中に電界の作用を受けて、変位量が電極間距離に達したトナー粒子は、電極に付着する、あるいは、電極外に飛び出し、除かれる。そして、変位量が電極間距離に達しなかったトナー粒子のみが、トナー放出口6から静電潜像保持体200に向けて放出される。他方、電極外に除外されたトナー粒子は、空気排出口11から、空気の流れと共に排出される。   Then, while the charged toner particles move between the electrodes toward the downstream toner discharge port 6 in parallel with the electrodes, the toner whose displacement amount reaches the distance between the electrodes due to the action of an electric field during the forward movement. The particles adhere to the electrode or jump out of the electrode and are removed. Only toner particles whose displacement amount has not reached the distance between the electrodes are discharged from the toner discharge port 6 toward the electrostatic latent image holding member 200. On the other hand, the toner particles excluded outside the electrode are discharged from the air discharge port 11 together with the air flow.

なお、電極に印加する電圧条件としては、電極間の距離や空気の流量に合わせて、最適な条件が選択されている。例えば、電極間距離を1cmとした場合には、周波数1MHzで非対称印加電圧の最大振幅2kVを発生できる電源、最大200Vまでの直流電源、を用意しておけば、前記の1cmの電極間に所定の電界を生成して、該電界を通過する帯電トナー粒子を、該粒子に固有な電気移動度としての帯電量に基づき、大気圧下で、所定に分離させることができる。つまり、トナー分離装置1を通過させる帯電トナーは、直流バイアス電圧を調整することにより、任意に選択することができる。   As the voltage condition applied to the electrodes, an optimum condition is selected according to the distance between the electrodes and the air flow rate. For example, when the distance between the electrodes is 1 cm, a power source capable of generating a maximum amplitude of 2 kV of the asymmetric applied voltage at a frequency of 1 MHz and a DC power source of up to 200 V are prepared. Thus, the charged toner particles passing through the electric field can be separated in a predetermined manner under atmospheric pressure based on the charge amount as the electric mobility inherent in the particles. That is, the charged toner that passes through the toner separation device 1 can be arbitrarily selected by adjusting the DC bias voltage.

また、第1の電極8と第2の電極9とのいずれか一方、または両方には、その電極の厚さ方向に貫通した貫通孔として、開口部14、あるいは溝部が形成されている。すなわち、該電極において、少なくとも形成した電界に対面した内側表面から空気流に対面した外側表面に至るまでの貫通孔が、電界形成効果を弱めない程度に多数、形成されており、この貫通孔の構成として、トナーの粒子径よりも充分に大きな開口断面積を有した開口部の構成、あるいは溝部の構成、さらには網状電極部材とされている。   Further, an opening 14 or a groove is formed as a through hole penetrating in the thickness direction of the first electrode 8 or the second electrode 9 or both. That is, in the electrode, there are formed a large number of through holes from the inner surface facing the formed electric field to the outer surface facing the air flow so as not to weaken the electric field forming effect. The structure is an opening having an opening cross-sectional area sufficiently larger than the particle diameter of the toner, a groove, or a mesh electrode member.

すなわち、電極へのトナー粒子の吸着は、分離装置の維持管理上、好ましくないので、電極に細かい孔を多数あけておいたり、網状電極を使用することが多い。トナー粒径より孔の大きさを大きくしておけば、電界作用による変位量が電極間距離に達した現像工程上で不適切なトナー粒子は、電極に吸着されず、前記の孔を通過して、すみやかに電極外の気流に乗って、この空気流と共に空気排出口11から、トナー分離装置1の外に排出するようにしている。   That is, the adsorption of toner particles to the electrode is not preferable in terms of maintenance and management of the separation device, and therefore many fine holes are made in the electrode or a mesh electrode is often used. If the hole size is made larger than the toner particle size, the toner particles inappropriate in the development process in which the displacement due to the electric field action has reached the distance between the electrodes will not be adsorbed by the electrodes and will pass through the holes. As a result, the airflow is quickly taken out of the electrode and discharged along with the airflow from the air discharge port 11 to the outside of the toner separation device 1.

以上のように、この第2の実施形態のトナー分離装置によれば、上記した第1の実施形態の効果と同様な効果が得られる。   As described above, according to the toner separation device of the second embodiment, the same effects as those of the first embodiment described above can be obtained.

なお、電極外空気と共に排出されたトナー粒子を、再度、帯電装置に循環してもよい。すなわち、除外したトナー粒子を、再度、帯電させて、現像工程に用いるように構成してもよい。   The toner particles discharged together with the air outside the electrode may be circulated again to the charging device. That is, the excluded toner particles may be charged again and used in the development process.

次に、この発明の第3の実施形態を説明する。すなわち、上記の第2の実施形態では、所定の電界形成するために、所定の電極間距離を設けて、略上下方向に第1の電極と第2の電極とを対向配置した構成としたのに対して、この第3の実施形態では、互いに径の異なる円筒形状の第1の電極と第2の電極とを同心円状に配置した構成としている。なお、上記の第1,第2実施形態と同一の構成部材には、同一の符号を付して、説明を省略または簡略化することにする。すなわち、特に記載しないが、この第3の実施形態で説明しない構成、つまり静電潜像保持体の構成などは、上記の第1実施形態および第2実施形態と同一とされている。   Next explained is the third embodiment of the invention. That is, in the second embodiment, in order to form a predetermined electric field, a predetermined inter-electrode distance is provided, and the first electrode and the second electrode are arranged to face each other in a substantially vertical direction. In contrast, in the third embodiment, a cylindrical first electrode and a second electrode having different diameters are arranged concentrically. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same structural member as said 1st, 2nd embodiment, and description is abbreviate | omitted or simplified. That is, although not particularly described, the configuration that is not described in the third embodiment, that is, the configuration of the electrostatic latent image holding member, and the like are the same as those of the first and second embodiments.

この第3の実施形態のトナー分離装置20は、図3に示すように、第1の電極8Aと、第2の電極9Aとが、導電性材料を用いて、互いに所定に直径の異なる円筒形状に形成され、これらの2つの円筒状電極8A,9Aを、少なくとも、上記の装置本体3内の静電潜像保持体200に向う直線状の経路においてこの経路の中心線を軸にした同心状に配置した構成とされている。   As shown in FIG. 3, in the toner separation device 20 of the third embodiment, the first electrode 8A and the second electrode 9A are made of cylindrical materials having predetermined diameters different from each other using a conductive material. The two cylindrical electrodes 8A and 9A are concentrically centered on the center line of this path at least in a linear path toward the electrostatic latent image holding body 200 in the apparatus main body 3 described above. It is set as the arrangement arranged in.

すなわち、これらの第1の電極8Aおよび第2の電極9Aは、軸長手方向の長さが同程度に確保され、かつ所定径の円筒状に形成された第1の電極8Aの外径よりも、所定に大きな内径を設定して第2の電極9Aが円筒状に形成されて、第1の電極8Aを囲んで第2の電極9Aが同心状に配置されている。したがって、略径方向に互いに等距離の空間を隔てて、第1の電極8Aおよび第2の電極9Aが対向配置され、これらの電極8A,9A間に、上記の電界を生成するようにしている。   That is, the first electrode 8A and the second electrode 9A have the same length in the axial longitudinal direction and are larger than the outer diameter of the first electrode 8A formed in a cylindrical shape with a predetermined diameter. The second electrode 9A is formed in a cylindrical shape with a predetermined large inner diameter, and the second electrode 9A is disposed concentrically around the first electrode 8A. Accordingly, the first electrode 8A and the second electrode 9A are arranged to face each other with a space equidistant from each other in the substantially radial direction, and the electric field is generated between the electrodes 8A and 9A. .

すなわち、第1の電極8Aの外周面と第2の電極9Aの内周面との間に、その全周に渡って均一に、上記の第2の実施形態と同様な、所定の電極間距離を設定した間隙がリング状に形成されており、上記の第2の実施形態と同様に、第1の電極8Aは、該第1の電極8Aを電気的にアースするように配線接続される一方、第2の電極9Aは、非対称電圧波形を発生する電源12と、可変電圧の直流電圧波形を発生する電源13とに直列に配線接続されている。したがって、この第2の電極9Aに、同第2の実施形態と同様に2つの所定波形を重畳した電圧が、印加され、前記のリング状の間隙に、上記の電界が生成される。なお、これらの第1の電極8Aおよび第2の電極9Aは、好ましくは円筒網状電極とされているが、当然、上記の開口部、あるいは溝部を形成した電極としてもよい。また、外径が大きい第2の電極9Aの周囲を囲んだ装置本体7は、少なくとも、その第2の電極9Aに対峙した部分が、同様に第2の電極9Aの外周面と所定間隙を確保した同心円筒状に形成されている。   That is, a predetermined inter-electrode distance similar to that in the second embodiment described above is uniformly between the outer peripheral surface of the first electrode 8A and the inner peripheral surface of the second electrode 9A. In the same manner as in the second embodiment described above, the first electrode 8A is connected by wiring so as to electrically ground the first electrode 8A. The second electrode 9A is connected in series to a power source 12 that generates an asymmetric voltage waveform and a power source 13 that generates a DC voltage waveform of a variable voltage. Accordingly, a voltage in which two predetermined waveforms are superimposed is applied to the second electrode 9A as in the second embodiment, and the electric field is generated in the ring-shaped gap. The first electrode 8A and the second electrode 9A are preferably cylindrical mesh electrodes, but may naturally be electrodes having the above-described openings or grooves. In addition, the device body 7 surrounding the second electrode 9A having a large outer diameter has at least a portion facing the second electrode 9A similarly securing a predetermined gap with the outer peripheral surface of the second electrode 9A. It is formed in the shape of a concentric cylinder.

装置本体7には、前記の電極間の間隙に、トナー帯電装置3からの帯電トナーを供給する図示しないトナー導入口5と、該間隙を所定に通過した帯電トナーを、静電潜像保持体200に放出する図示しないトナー放出口6とが、設けられている。すなわち、装置本体7内における、このように配置された2重円筒の両端に開口された2つのリング状の開口において、帯電装置側の一方の開口に対面して、帯電トナーが供給されるトナー導入口5が設けられるとともに、静電潜像保持体200側の他方の開口に対面して、トナー放出口6が設けられている。なお、トナー導入口5またはトナー放出口6は、リング状の開口に沿って間欠的に複数設けてもよく、リング状に連続的な開口形状にして1つ設けてもよく、いずれにしても、前記の間隙の一方から、帯電トナーを所定に導入し、他方から放出できれば、適宜組み合わせてもよい。   In the apparatus main body 7, a toner introduction port 5 (not shown) that supplies charged toner from the toner charging device 3 to the gap between the electrodes, and charged toner that has passed through the gap in a predetermined manner are transferred to the electrostatic latent image holding member. A toner discharge port 6 (not shown) that discharges to 200 is provided. That is, the toner to which the charged toner is supplied in the two ring-shaped openings opened at both ends of the double cylinder arranged in this manner in the apparatus main body 7 so as to face one of the openings on the charging device side. An introduction port 5 is provided, and a toner discharge port 6 is provided facing the other opening on the electrostatic latent image holding body 200 side. Note that a plurality of toner introduction ports 5 or toner discharge ports 6 may be provided intermittently along the ring-shaped opening, or one may be provided in a ring-shaped continuous opening shape. As long as the charged toner can be introduced from one side of the gap and discharged from the other side, they may be combined as appropriate.

また、図示しない空気の空気導入口と空気排出口とが、二重になった電極円筒の外側と内側とに、それぞれ所定に設けられている。すなわち、空気導入口から空気排出口に送流される空気流によって、電極間からその電界の作用で第1の電極8Aの内側または第2の電極9Aの外側に、除外されたトナー粒子を、装置外に運び去るように構成している。なお、空気導入口および空気排出口のいずれも、トナー導入口5およびトナー放出口6と同様に、間欠的に複数設けたり、リング状に連続的な開口形状にして1つ設けたりしてもよい。   Also, air inlets and air outlets for air (not shown) are respectively provided on the outer side and the inner side of the double electrode cylinder. That is, the toner particles excluded by the air flow sent from the air inlet port to the air outlet port from between the electrodes to the inside of the first electrode 8A or the outside of the second electrode 9A due to the action of the electric field, It is configured to be carried away. As with the toner introduction port 5 and the toner discharge port 6, both the air introduction port and the air discharge port may be provided intermittently or may be provided in a ring-like continuous opening shape. Good.

したがって、このように構成されたトナー分離装置20では、トナー分離装置に帯電されて導入された分離対象のトナー粒子が、この2つの円筒に印加されてこれらの円筒間の隙間に生成された電界を通過する過程で、該電界の作用によって、上記と同様にして所定に分離され、選別される。   Therefore, in the toner separation device 20 configured as described above, the toner particles to be separated, which are charged and introduced into the toner separation device, are applied to the two cylinders and generated in the gap between the two cylinders. In the process of passing through, a predetermined separation and selection are performed in the same manner as described above by the action of the electric field.

以上のように、この第3の実施形態のトナー分離装置によれば、上記した第1の実施形態の効果と同様な効果が得られる。   As described above, according to the toner separation device of the third embodiment, the same effects as those of the first embodiment described above can be obtained.

他方、この第3の実施形態のトナー分離装置において、少なくとも、電極付近の横断面形状は、円形状とできるので、耐圧性能を高めることができる。すなわち、トナー分離装置内を通過する空気流量を増加でき、これに伴いトナーの流量も増加できる。このため、トナー分離装置として、選別処理能力を高めることが可能となる。この結果、トナー分離装置を用いた現像装置の現像処理能力を増強でき、現像性能の高性能化が図れる。   On the other hand, in the toner separation device of the third embodiment, at least the cross-sectional shape in the vicinity of the electrode can be a circular shape, so that the pressure resistance performance can be improved. That is, the flow rate of air passing through the toner separation device can be increased, and the flow rate of toner can be increased accordingly. For this reason, as a toner separation device, it is possible to increase the sorting processing capability. As a result, the development processing capability of the developing device using the toner separation device can be increased, and the development performance can be improved.

次に、この発明の第4の実施形態を説明する。すなわち、上記の第4の実施形態では、所定の電界を形成するために、略上下方向に所定の電極間距離を設けて、1つの経路内に、第1の電極と第2の電極とを対向配置した構成としたのに対して、この第5の実施形態では、隔壁で区分して細分化した複数の経路内に、それぞれの第1の電極と第2の電極とを配置し、かつ、各経路ごとに、それぞれの直流電源によるバイアス電圧印加条件を所定に設定できるようにした構成とされている。なお、上記の第1,第2実施形態と同一の構成部材には、同一の符号を付して、説明を省略または簡略化することにする。すなわち、特に記載しないが、この第4の実施形態で説明しない構成、つまり静電潜像保持体の構成などは、上記の第1実施形態および第2実施形態と同一とされている。   Next explained is the fourth embodiment of the invention. That is, in the above fourth embodiment, in order to form a predetermined electric field, a predetermined inter-electrode distance is provided in a substantially vertical direction, and the first electrode and the second electrode are provided in one path. In contrast to the opposed arrangement, in the fifth embodiment, the first electrode and the second electrode are arranged in a plurality of paths divided and divided by partition walls, and For each path, the bias voltage application condition by each DC power supply can be set to a predetermined value. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same structural member as said 1st, 2nd embodiment, and description is abbreviate | omitted or simplified. That is, although not particularly described, the configuration not described in the fourth embodiment, that is, the configuration of the electrostatic latent image holding member, and the like are the same as those in the first embodiment and the second embodiment.

この第4の実施形態として、それぞれ独立した複数の直流電源と第2の電極とを持つ、トナー分離装置の例が、図4(a),(b)に示されている。すなわち、この第4の実施形態のトナー分離装置30は、その電気的な構成として、第1の電極8aと第2の電極9aとからなる電極対を、それぞれ独立して複数組、設けるとともに、これら各組の第2の電極9aにそれぞれ個別に専用の直流電圧を重畳する複数の直流電圧発生用電源13aを設けた構成とされている。   As a fourth embodiment, an example of a toner separation device having a plurality of independent DC power supplies and second electrodes is shown in FIGS. 4 (a) and 4 (b). That is, the toner separation device 30 of the fourth embodiment is provided with a plurality of electrode pairs each including the first electrode 8a and the second electrode 9a independently as an electrical configuration, A plurality of DC voltage generating power sources 13a for individually superposing dedicated DC voltages are provided on the second electrodes 9a of each set.

このトナー分離装置30は、同図4(a),(b)に示すように、装置本体7は、該装置内部に形成した経路が、該経路の長手方向に平行で、該経路の幅方向に等間隔に離れて設置された3つの隔壁31によって、4つの経路に区分されており、これらの4つの各経路には、それぞれ1対の第1の電極8aと第2の電極9aとが所定に設置され、これらの各電極は所定に配線接続された構成とされ、各経路で、それぞれ独立して個別の直流バイアス電圧条件が設定された電界を生成できるようにしている。   As shown in FIGS. 4A and 4B, the toner separation device 30 has a path formed in the apparatus body 7 parallel to the longitudinal direction of the path, and the width direction of the path. The four partitions are divided into four paths by three partition walls 31 spaced apart at equal intervals, and each of these four paths has a pair of first electrode 8a and second electrode 9a. These electrodes are arranged in a predetermined manner and connected to each other in a predetermined manner so that an electric field in which individual DC bias voltage conditions are set independently can be generated in each path.

各第1の電極8aは、それぞれの第1の電極8aに接続された複数の配線が、1本に集合されて共通にアースするようにしているのに対して、各第1の電極8aは、これらの各第2の電極9aに共通の非対称波形電圧を印加するための1つの非対称電圧発生用電源12が設置され、この非対称電圧発生用電源から分岐して配線が接続されるとともに、これらの各第2の電極9a用に分岐された複数の配線上に直列に接続されて、それぞれの第2の電極9用に独立した直流電圧発生用電源13a,13aが設置され、これらの直流電圧発生用電源13aは、それぞれ互いに独立して個別的な直流電圧の出力条件を設定可能に構成されている。   Each first electrode 8a is configured such that a plurality of wirings connected to each first electrode 8a are gathered together and grounded in common, whereas each first electrode 8a One asymmetric voltage generation power source 12 for applying a common asymmetric waveform voltage to each of the second electrodes 9a is installed, and a branch is connected from the asymmetric voltage generation power source, and wiring is connected. Are connected in series on a plurality of wires branched for each of the second electrodes 9a, and independent DC voltage generating power supplies 13a, 13a are installed for each of the second electrodes 9. The generation power supply 13a is configured to be capable of setting individual DC voltage output conditions independently of each other.

この第4の実施形態のトナー分離装置は、謂わば、上記の第2の実施形態の装置本体7および該装置本体7に設けた各部材を、その横幅を所定に狭め、この横幅を所定に狭めた装置本体7を、複数、静電潜像保持体200の軸長手方向に並列的に配置した構成としている。換言すれば、第2の実施形態の装置本体7を、1つの基本単位にして、複数の基本単位を、静電潜像保持体200の外周面における軸長手方向に相対させた直線状に、それぞれの基本単位が有したトナー放出口6が揃うように、配列した構成としている。   In the toner separation device of the fourth embodiment, the so-called device main body 7 of the second embodiment and each member provided in the device main body 7 are narrowed to a predetermined width, and the horizontal width is set to a predetermined value. A plurality of narrowed apparatus main bodies 7 are arranged in parallel in the longitudinal direction of the axis of the electrostatic latent image holding body 200. In other words, the apparatus main body 7 of the second embodiment is made into one basic unit, and a plurality of basic units are linearly made to be opposed to each other in the axial longitudinal direction on the outer peripheral surface of the electrostatic latent image holding body 200. The arrangement is such that the toner discharge ports 6 of the respective basic units are aligned.

したがって、各第2の電極9aには、異なる直流電源によるバイアス電圧と、共通の非対称波形電圧が重畳されて印加される。そして、異なるバイアス状態にある第1の電極8aおよび第2の電極9aの対は、互いに隔壁で仕切られている。このように、隔壁で仕切られた各経路に設置された1対の第1の電極8aおよび第2の電極9aが生成した電界は、互いに電気的に干渉せずに済む。   Therefore, a bias voltage from a different DC power source and a common asymmetric waveform voltage are superimposed and applied to each second electrode 9a. The pair of the first electrode 8a and the second electrode 9a in different bias states are separated from each other by a partition wall. In this way, the electric fields generated by the pair of first electrodes 8a and second electrodes 9a installed in the paths partitioned by the partition walls do not need to interfere electrically with each other.

こうした構造を採ることにより、直流バイアス電圧を走印させることなく、異なる電気移動度を持ったトナー粒子を同時に得ることができる。   By adopting such a structure, toner particles having different electric mobilities can be simultaneously obtained without imprinting a DC bias voltage.

すなわち、静電潜像保持体200の電位は、主走査方向に不均一な分布を持つ場合が多い。たとえば静電潜像保持体200が感光体ドラムの構成では、この感光体ドラムのドラム表面における該ドラム長手軸方向が、主走査方向となり、この主走査方向における全域において、均一な電位の分布が得られることは少ない。このため、可視化して得られた画像の品質にも、大きな影響を与えてしまう。すなわち、不均一な電位の分布に影響されて、可視像の画質が低下することがある。   That is, the potential of the electrostatic latent image holding member 200 often has a non-uniform distribution in the main scanning direction. For example, when the electrostatic latent image holding member 200 is a photosensitive drum, the drum longitudinal axis direction on the drum surface of the photosensitive drum is the main scanning direction, and a uniform potential distribution is present throughout the main scanning direction. There is little to be obtained. This greatly affects the quality of the image obtained by visualization. In other words, the image quality of the visible image may deteriorate due to the influence of the non-uniform potential distribution.

これに対して、上記の第4の実施形態では、こうした現像時の画質低下を抑制するように、直流バイアス電圧を、各経路を個別的に、それぞれが互いに干渉させることなく、独立して設定することができるので、上記の可視化して得られた画像の品質に影響を与えないように、所定に設定することができる。すなわち、たとえばある静電潜像において、該静電潜像に局所的に、通常よりも高いまたは低い電位分布の領域が生じると、一連の画像形成過程の初期段階または途中段階で検知や予測できる場合には、前記の複数の経路のうち該領域に対面した経路の電界だけを所定に再設定して、帯電装置によって帯電された帯電トナーから、該領域の可視像化にできるだけ最適な帯電状態のトナー粒子を選別して得られるようにすることができる。   On the other hand, in the above fourth embodiment, the DC bias voltage is set individually for each path independently without interfering with each other so as to suppress such image quality deterioration during development. Therefore, it can be set to a predetermined value so as not to affect the quality of the image obtained by the above visualization. That is, for example, in a certain electrostatic latent image, when a region having a potential distribution higher or lower than usual is generated locally in the electrostatic latent image, it can be detected and predicted in an initial stage or a middle stage of a series of image forming processes. In this case, only the electric field of the path facing the area among the plurality of paths is reset to a predetermined value, and the charged toner charged by the charging device is charged as optimal as possible to visualize the area. The toner particles in a state can be selected and obtained.

以上のように、この第4の実施形態のトナー分離装置によれば、静電潜像保持体の主走査方向に不均一な電位分布が生じていても、あらかじめ、これに対応して、所定に細分化された複数の経路ごとに、該不均一な電位分布が可視像化に影響を与えないように、設定することができる。このため、不均一な電位分布の静電潜像を可視像化した画像の画質低下を充分に抑制できる。このように、多様な電位分布状態の静電潜像に対処できるので、現像工程による画像形成能力だけではなく、画像形成装置全体の画像形成能力を高めることが可能となる。   As described above, according to the toner separation device of the fourth embodiment, even if a non-uniform potential distribution is generated in the main scanning direction of the electrostatic latent image holding member, a predetermined amount corresponding to this is previously determined. For each of the plurality of subdivided paths, the non-uniform potential distribution can be set so as not to affect visualization. For this reason, it is possible to sufficiently suppress the deterioration of the image quality of the image obtained by visualizing the electrostatic latent image having a non-uniform potential distribution. As described above, since it is possible to deal with electrostatic latent images having various potential distribution states, not only the image forming ability by the developing process but also the image forming ability of the entire image forming apparatus can be enhanced.

なお、上記のトナー分離装置では、分割した経路つまりトナー放出口6が、静電潜像保持体の軸長手方向に沿って横一列に揃うように配置したが、この横一列に配置した構成を多段に設けてもよい。すなわち、静電潜像保持体の回転方向に沿って2列などの多段に配列した構成としてもよく、この構成の場合には、静電潜像の可視像化に必要な帯電トナーの総量がほぼ一定だとすると、経路つまりトナー放出口の個数を増加できるので、各経路を通過する帯電トナーの流量を少量化できる。このため、電界による選別能力の正確さや精密度の向上が図れるとともに、安定した選別が可能となる。   In the toner separation device, the divided paths, that is, the toner discharge ports 6 are arranged in a horizontal row along the axial longitudinal direction of the electrostatic latent image holding member. It may be provided in multiple stages. That is, a configuration in which the electrostatic latent image holding member is arranged in multiple rows such as two rows along the rotation direction of the electrostatic latent image holding member may be adopted. In this configuration, the total amount of charged toner necessary for making the electrostatic latent image visible Is substantially constant, the number of paths, that is, the number of toner discharge ports can be increased, so that the flow rate of charged toner passing through each path can be reduced. For this reason, the accuracy and precision of the sorting ability by the electric field can be improved, and stable sorting becomes possible.

次に、この発明の第5の実施形態を説明する。すなわち、上記の第4の実施形態では、所定の電界形成するために、略上下方向に所定の電極間距離を設けて、1つの経路内に、1対の第1の電極と第2の電極とを対向配置した構成としたのに対して、この第5の実施形態では、1つの第1の電極に対して、2つの第2の電極を対向配置、つまりこの第1の電極の上下の両面に対して、それぞれ第2の電極を対向配置した構成としている。なお、上記の第1,第2,第4実施形態と同一の構成部材には、同一の符号を付して、説明を省略または簡略化することにする。すなわち、特に記載しないが、この第5の実施形態で説明しない構成、つまり静電潜像保持体の構成などは、上記の第1実施形態、第2実施形態、および第4実施形態と同一とされている。   Next explained is the fifth embodiment of the invention. That is, in the above fourth embodiment, in order to form a predetermined electric field, a predetermined distance between the electrodes is provided in a substantially vertical direction, and a pair of the first electrode and the second electrode are provided in one path. In the fifth embodiment, two second electrodes are arranged opposite to one first electrode, that is, above and below the first electrode. The second electrode is arranged so as to face both surfaces. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same structural member as said 1st, 2nd, 4th embodiment, and description is abbreviate | omitted or simplified. That is, although not particularly described, the configuration that is not described in the fifth embodiment, that is, the configuration of the electrostatic latent image holder is the same as that of the first embodiment, the second embodiment, and the fourth embodiment. Has been.

この第5の実施形態は、図5に示すように、各々独立した複数の、直流電源と第2の電極9aとを持つ、トナー分離装置40であって、特にこの構成の場合に、第2の電極9a,9bは、第1の電極8aの両側に設けている。   As shown in FIG. 5, the fifth embodiment is a toner separation device 40 having a plurality of independent DC power supplies and second electrodes 9a, and in particular in the case of this configuration, The electrodes 9a and 9b are provided on both sides of the first electrode 8a.

すなわち、同図5中の上下方向において、経路の略中央箇所に、長板状電極の第1の電極8aを共通電極として配置し、この第1の電極8aよりも上方に、所定の電極間距離を確保して、長板状電極の第2の電極9aを平行に配置するとともに、同第1の電極8aよりも下方に、所定の電極間距離を確保して、第2の電極9bを平行に配置して、これらの第2の電極9aと経路との間に、所定に排出用空気流を通流させる間隙を形成している。そして、この第1の電極8aを共通にアースするように配線接続する一方、各経路内に配置された2つの第2の電極9a,9bに対して、上記第4の実施形態と同様に、直流電源によるバイアス電圧と、共通の非対称波形電圧が重畳されて印加するように配線接続されている。なお、この第5の実施形態のトナー分離装置40では、一方の第2の電極9aに重畳電圧を配線を介して印加し、この第2の電極9aから配線を介して第2の電極9bに重畳電圧を印加するように構成しているが、逆でもよく、さらには第2の電極9aおよび第2の電極9bにそれぞれ接続される配線を分岐させた構成としてもよい。   That is, in the vertical direction in FIG. 5, the first electrode 8a of the long plate electrode is disposed as a common electrode at a substantially central portion of the path, and a predetermined distance between the electrodes is higher than the first electrode 8a. The second electrode 9a, which is a long plate-like electrode, is disposed in parallel while securing a distance, and a predetermined inter-electrode distance is secured below the first electrode 8a, and the second electrode 9b is Arranged in parallel, a gap is formed between the second electrode 9a and the path to allow a discharge air flow to flow in a predetermined manner. And while connecting the first electrode 8a to be grounded in common, the two second electrodes 9a and 9b arranged in each path are similar to the fourth embodiment, Wiring is connected so that a bias voltage by a DC power supply and a common asymmetric waveform voltage are superimposed and applied. In the toner separation device 40 of the fifth embodiment, a superimposed voltage is applied to one second electrode 9a via a wiring, and the second electrode 9a is applied to the second electrode 9b via the wiring. Although the configuration is such that the superimposed voltage is applied, it may be reversed, and further, the wiring connected to the second electrode 9a and the second electrode 9b may be branched.

したがって、このように構成されたトナー分離装置40によれば、該装置内を通過する帯電トナーの量を増やすことができる。すなわち、1つの第1の電極8aによって、帯電トナーを選別処理するための2つの電界領域を生成でき、トナー分離装置40として単位時間当たりに分離して選別する処理が可能な帯電トナー量を倍増できる。このため、選別して静電潜像保持体200に放出するトナー量が増えるので、現像処理時間を、より短くできる。   Therefore, according to the toner separation device 40 configured as described above, the amount of charged toner passing through the device can be increased. That is, two electric field regions for sorting charged toner can be generated by one first electrode 8a, and the amount of charged toner that can be separated and sorted per unit time as the toner separating device 40 is doubled. it can. For this reason, the amount of toner that is sorted and released to the electrostatic latent image holding member 200 increases, so that the development processing time can be further shortened.

以上のように、この第5の実施形態のトナー分離装置によれば、上記した第4の実施形態の効果と同様な効果が得られるのに加えて、トナー分離装置として、選別処理能力を高めることができるので、該トナー分離装置を用いた現像装置の現像処理能力を増強でき、現像性能の高性能化が図れる。   As described above, according to the toner separation device of the fifth embodiment, in addition to the same effect as the effect of the fourth embodiment described above, the toner separation device can increase the sorting processing capability. Therefore, the development processing capability of the developing device using the toner separation device can be enhanced, and the development performance can be improved.

他方、上記のように、分離装置内において、1つの第1の電極の両面に相対した、2つの電界領域を生成できるので、分離装置内の空間利用効率の向上が図れる。このため、分離装置をコンパクト化できる。この結果、この分離装置を設置する対象の現像装置の選択幅を広げることができ、広い適用範囲が得られる。   On the other hand, as described above, since two electric field regions can be generated in the separation device that are opposed to both surfaces of one first electrode, the space utilization efficiency in the separation device can be improved. For this reason, the separation device can be made compact. As a result, it is possible to widen the selection range of the developing device to be installed with this separation device, and to obtain a wide application range.

なお、この第5の実施形態は、所定距離離間させて平行配置した直線状の電極の構成に、適用したが、これに限られることなく、第3の実施形態と同様な円筒状電極の構成に、適用してもよい。すなわち、第3の実施形態における第1の電極の外側、および内側に、それぞれ第2の電極を、同心状に配置し、所定に配線接続するとともに、適宜、これに応じて帯電トナーや空気用の入口や出口を配置した構成としてもよい。より詳細には、3つの円筒状電極を同心状に配置した構成として、第1の電極の外周面に、所定の間隙距離を確保して、その内周面が対峙した円筒状の第2の電極を設けるとともに、第1の電極の内周面に、所定の間隙距離を確保して、その外周面が対峙した円筒状の第2の電極を設けた3重円筒電極の構成としてよい。   Although the fifth embodiment is applied to the configuration of linear electrodes arranged in parallel at a predetermined distance, the configuration of the cylindrical electrode similar to that of the third embodiment is not limited to this. You may apply to. That is, the second electrodes are arranged concentrically on the outer side and the inner side of the first electrode in the third embodiment, respectively, and are connected to predetermined wirings. It is good also as a structure which has arrange | positioned the entrance and exit of this. More specifically, as a configuration in which three cylindrical electrodes are arranged concentrically, a predetermined second gap distance is secured on the outer peripheral surface of the first electrode, and the second cylindrical shape facing the inner peripheral surface thereof. A configuration of a triple cylindrical electrode in which an electrode is provided, a predetermined gap distance is secured on the inner peripheral surface of the first electrode, and a cylindrical second electrode facing the outer peripheral surface may be provided.

次に、この発明の第6の実施形態を説明する。すなわち、上記の第2の実施形態では、所定の電界形成するために、略上下方向に所定の電極間距離を設けて、1つの経路内に、第1の電極と第2の電極とを対向配置した構成としたのに加えて、この第6の実施形態では、トナー分離装置内を通過するトナーに対面する第1の電極および第2の電極の表面以外の、該装置内の表面を、トナー粒子と反対極性の電荷を有したエレクトレットで、被覆した構成としている。なお、上記の第1,第2実施形態と同一の構成部材には、同一の符号を付して、説明を省略または簡略化することにする。すなわち、特に記載しないが、この第6の実施形態で説明しない構成、つまり静電潜像保持体の構成などは、上記の第1実施形態、および第2実施形態と同一とされている。   Next, a sixth embodiment of the present invention will be described. That is, in the above second embodiment, in order to form a predetermined electric field, a predetermined inter-electrode distance is provided in a substantially vertical direction, and the first electrode and the second electrode are opposed to each other in one path. In addition to the arranged configuration, in the sixth embodiment, the surface inside the device other than the surfaces of the first electrode and the second electrode facing the toner passing through the toner separating device, The electret has a charge opposite to that of the toner particles. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same structural member as said 1st, 2nd embodiment, and description is abbreviate | omitted or simplified. That is, although not particularly described, the configuration that is not described in the sixth embodiment, that is, the configuration of the electrostatic latent image holder is the same as that in the first and second embodiments.

この第6の実施形態のトナー分離装置50は、図6に示すように、トナー分離装置50内部の表面を、電極部分を除いて、エレクトレット51で覆っている。すなわち、このトナー分離装置50の装置本体は、少なくとも、装置本体の電極部分以外に該装置内を通過するトナーに接する可能性が高い構成部材の表面、つまり電極表面以外の装置本体の内部における表面を、トナー粒子と反対極性の電荷を有したエレクトレット51で被覆した構成としている。   As shown in FIG. 6, the toner separation device 50 of the sixth embodiment covers the surface inside the toner separation device 50 with an electret 51 except for the electrode portion. That is, the apparatus main body of the toner separating apparatus 50 has at least the surface of a component member that is likely to contact the toner passing through the apparatus other than the electrode portion of the apparatus main body, that is, the surface inside the apparatus main body other than the electrode surface. Is covered with an electret 51 having a charge opposite to that of the toner particles.

なお、エレクトレット51とは、半永久的な帯電状態にある誘電体材料を意味しており、ふつうの絶縁体は、帯電体が近くにあるときだけ誘電分極を生起し、帯電体が遠ざかるとこの分極が解消してしまうのに対して、このエレクトレット51は、帯電体の有無に拘わりなく、永久的な分極を保持し続ける絶縁体とされている。このエレクトレット51として、適宜のエレクトレット材料を用いてよく、たとえば所定の高分子材料に、電界を印加することによって得られるエレクトレット材料を用いてもよい。   The electret 51 means a dielectric material in a semi-permanent charged state, and an ordinary insulator generates dielectric polarization only when the charged body is near, and this polarization is generated when the charged body is moved away. However, the electret 51 is an insulator that keeps permanent polarization regardless of the presence or absence of a charged body. As the electret 51, an appropriate electret material may be used. For example, an electret material obtained by applying an electric field to a predetermined polymer material may be used.

したがって、このトナー分離装置50内に、不要にトナー粒子が滞留することを、防止することができる。すなわち、分離前のトナー粒子、電極間に印加された電界で除外されたトナー粒子、分離装置を通過し最終的に選択されたトナー粒子、これらの帯電粒子が、トナー分離装置内部に静電気力によって付着すると、トナー導入口5やトナー放出口6の目詰まり、あるいは、除外された粒子の管壁への付着による分離機能の低下、等、様々な問題が生じる。この例で示したように、分離装置内部表面を、トナー粒子と反対極性の電荷を持ったエレクトレット51で被覆することにより、こうした問題を大幅に低減させることができる。すなわち、これらの表面を被覆したエレクトレット51と、トナー粒子との間に静電気的な反発力を生じさせて、エレクトレット51つまり内部表面にトナー粒子が付着することを解消できる。   Therefore, the toner particles can be prevented from staying unnecessarily in the toner separation device 50. That is, the toner particles before separation, the toner particles excluded by the electric field applied between the electrodes, the toner particles finally selected after passing through the separation device, and these charged particles are brought into the toner separation device by electrostatic force. When the toner adheres, various problems such as clogging of the toner introduction port 5 and the toner discharge port 6 or a decrease in separation function due to adhesion of the excluded particles to the tube wall occur. As shown in this example, by covering the inner surface of the separation device with an electret 51 having a charge opposite to that of the toner particles, such a problem can be greatly reduced. That is, it is possible to eliminate the adhesion of the toner particles to the electret 51, that is, the inner surface by generating an electrostatic repulsive force between the electret 51 covering these surfaces and the toner particles.

以上のように、この第6の実施形態のトナー分離装置によれば、少なくとも、トナー分離装置の電極部分以外に該装置内を通過するトナーに接する可能性が高い表面、つまり電極表面以外のトナー分離装置の内部における表面を、トナー粒子と反対極性の電荷を有したエレクトレットで被覆したので、これらの表面にトナー粒子が付着することを防止できる。このため、トナー分離装置において、分離前後のトナー粒子によるトナー導入口5やトナー放出口6の目詰まり、あるいは、分離装置の内壁に除外された粒子が付着したことによる分離機能の低下、等の問題を未然に防止することができる。   As described above, according to the toner separation device of the sixth embodiment, at least a surface other than the electrode portion of the toner separation device that is likely to contact the toner passing through the device, that is, a toner other than the electrode surface. Since the surfaces inside the separation device are covered with electrets having a charge opposite to that of the toner particles, it is possible to prevent the toner particles from adhering to these surfaces. For this reason, in the toner separation device, the toner introduction port 5 and the toner discharge port 6 are clogged by the toner particles before and after the separation, or the separation function is deteriorated due to the excluded particles adhering to the inner wall of the separation device. Problems can be prevented beforehand.

なお、上述した各実施形態においても、当然、その内部表面の適宜箇所を、エレクトレットで被覆した構成としてよい。
また、この第6の実施形態では、所定の表面を別部材のエレクトレットで被覆した構成としたが、これに限られることなく、上記の表面を形成した部材に、イオン分極や電子分極を固定化したエレクトレット材料を均一に分散して埋設したり、エレクトレット材料を局部的に埋設したりして、少なくとも、該部材の表面に上記の反発力を電気的に生じさせることができれば、該部材に一体的に構成したり、該部材の局所的に設けた構成としてよく、被覆した構成として、これらの構成を含むものとする。
In each of the embodiments described above, naturally, an appropriate portion of the inner surface may be covered with an electret.
In the sixth embodiment, the predetermined surface is covered with the electret as another member. However, the present invention is not limited to this, and ion polarization and electronic polarization are fixed to the member formed with the above surface. If the electret material is uniformly dispersed and embedded, or the electret material is embedded locally, and at least the above-mentioned repulsive force can be electrically generated on the surface of the member, it is integrated with the member. These components may be included as a covered structure, or may be a locally provided structure of the member.

次に、この発明の第7の実施形態を説明する。すなわち、上記の各実施形態は、現像工程から除外したトナーを装置外に排出した構成としたのに加えて、この第7の実施形態では、除外したトナーを、除電して再利用した構成としている。なお、上記の第1,第2実施形態と同一の構成部材には、同一の符号を付して、説明を省略または簡略化することにする。すなわち、特に記載しないが、この第7の実施形態で説明しない構成、つまり静電潜像保持体の構成などは、上記の第1実施形態および第2実施形態と同一とされている。   Next, a seventh embodiment of the present invention will be described. That is, in each of the above embodiments, the toner excluded from the development process is discharged to the outside of the apparatus. In the seventh embodiment, the excluded toner is discharged and reused. Yes. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same structural member as said 1st, 2nd embodiment, and description is abbreviate | omitted or simplified. That is, although not specifically described, the configuration that is not described in the seventh embodiment, that is, the configuration of the electrostatic latent image holder is the same as that in the first and second embodiments.

この第7の実施形態は、トナー分離装置60に関連した付随させた構成として、図7に示すように、除外したトナーを回収してトナー帯電装置3に戻して現像工程に再利用するだけに留まらず、さらにこのトナー再利用工程の途中に、帯電したトナーを除電するトナー除電装置61を設けている。なお、トナー分離装置60の構成としては、適宜、上記した第2の実施形態ないし第6の実施形態にいずれかの構成が採られている。   In the seventh embodiment, as shown in FIG. 7, the excluded toner is collected and returned to the toner charging device 3 and reused in the developing process as an associated configuration related to the toner separating device 60. In addition, a toner neutralizing device 61 that neutralizes charged toner is provided in the middle of the toner recycling process. As the configuration of the toner separation device 60, any one of the configurations in the second to sixth embodiments described above is adopted as appropriate.

具体的には、現像装置100は、トナー分離装置60から排出されたトナーをトナー帯電装置に復帰させる経路と、この経路途中の適宜箇所に配設されたトナー除電装置61とを有し、このトナー除電装置61によって、前記トナーをトナー帯電装置3に復帰させる前に、該トナーの帯電状態を解除するようにしている。   Specifically, the developing device 100 includes a path for returning the toner discharged from the toner separating apparatus 60 to the toner charging apparatus, and a toner discharging device 61 disposed at an appropriate position in the middle of the path. Before the toner is returned to the toner charging device 3 by the toner discharging device 61, the charged state of the toner is released.

すなわち、復帰させる経路は、管体状に形成され、その一端が、トナー分離装置61の上記した図示しない空気排出口に接続され、または、該空気排出口が複数ある場合には、それぞれの一端が、各排出口に接続されて、1本に集合される一方、その他端が、トナー除電装置61を介して、トナー帯電装置3に接続されている。   That is, the return path is formed in a tubular shape, and one end thereof is connected to the above-described air discharge port (not shown) of the toner separation device 61, or when there are a plurality of the air discharge ports, one end of each is connected. However, the other end is connected to the toner charging device 3 via the toner discharging device 61.

トナー除電装置61は、トナー分離装置60が除外したトナーをトナー帯電装置3に復帰させる経路の途中に設置され、該トナー除電装置61内を、トナー分離装置60からの排出された空気とともに除外されたトナーが通過するよう構成している。またこのトナー除電装置61は、図示しない3keV〜9.5keVのエネルギーを有した微弱なX線源としてのX線発生装置を有し、このX線発生装置から放射されるX線を、該装置内を通過するトナーに照射できるように構成している。なお、当然、少なくとも、現像装置100、望ましくはトナー除電装置61から外へX線が漏洩しないように、所定の遮蔽板などを適宜設置した遮蔽措置が採られているものとする。   The toner neutralizing device 61 is installed in the middle of a path for returning the toner excluded by the toner separating device 60 to the toner charging device 3, and the toner neutralizing device 61 is excluded together with the air discharged from the toner separating device 60. The toner is configured to pass through. The toner neutralizing device 61 has an X-ray generator as a weak X-ray source having an energy of 3 keV to 9.5 keV (not shown), and the X-ray emitted from the X-ray generator is converted into the device. It is configured so that it can irradiate toner passing through the inside. Of course, it is assumed that at least shielding measures in which a predetermined shielding plate or the like is appropriately installed are taken so that X-rays do not leak out from the developing device 100, preferably the toner charge eliminating device 61.

したがって、このトナー除電装置61による除電は、空気中で、上記のトナー分離装置60の作用によって除外されて空気流に運ばれたトナー粒子に、X線を照射することにより行われる。すなわち、正負の極性を持ってイオン化した空気が、トナー粒子と衝突することにより、トナー粒子の除電が完了する。   Accordingly, the charge removal by the toner charge removal device 61 is performed by irradiating the toner particles which are removed by the action of the toner separation device 60 and carried in the air flow in the air with X-rays. That is, the ionized air having positive and negative polarities collides with the toner particles, whereby the charge removal of the toner particles is completed.

このため、このように循環させてもトナー帯電装置3で帯電されて得られるトナー粒子の帯電量は、比較的に揃ったものになることが充分に期待できる。   For this reason, even if it is circulated in this way, it can be sufficiently expected that the charge amount of the toner particles obtained by being charged by the toner charging device 3 is relatively uniform.

以上のように、この第7の実施形態のトナー分離装置によれば、分離装置によって除外されたトナーをトナー帯電装置に戻して再使用する構成において、復帰させる経路途中にトナー除電装置を設け、このトナー除電装置によって、復帰させるトナーからその不適切な帯電状態を解除するようにしているので、トナー帯電装置で帯電された再使用トナー粒子の帯電量を、比較的に一様に揃えることが可能となり、一旦除外されたトナーを現像に用いる可能性を高めることができ、トナーの現像利用効率を向上できる。   As described above, according to the toner separation device of the seventh embodiment, in the configuration in which the toner excluded by the separation device is returned to the toner charging device and reused, the toner charge removal device is provided in the middle of the return path, The toner charge removal device releases the inappropriate charge state from the toner to be restored, so that the charge amount of the reused toner particles charged by the toner charge device can be made relatively uniform. This makes it possible to increase the possibility of using the toner once excluded for development, and to improve the development utilization efficiency of the toner.

なお、上記の各実施形態では、静電潜像保持体として感光体ドラムを例示したが、これに限られることなく、ベルト状などの現像位置に対して所定に走行移動されて該現像位置に到達する前に静電潜像が形成される静電潜像保持面を有した保持体であれば、適宜の構成でよい。   In each of the above-described embodiments, the photosensitive drum is exemplified as the electrostatic latent image holding member. However, the photosensitive drum is not limited to this, and the electrostatic latent image holding member is moved to a developing position such as a belt shape by a predetermined amount. Any suitable structure may be used as long as it is a holding body having an electrostatic latent image holding surface on which an electrostatic latent image is formed before reaching.

この発明の第1の実施形態を示し、この第1の実施形態のトナー分離装置を有した現像装置と、この現像装置によって可視像化される静電潜像を担持した静電潜像保持体との概要を示す概略図である。1 shows a first embodiment of the present invention, a developing device having the toner separation device of the first embodiment, and holding an electrostatic latent image carrying an electrostatic latent image visualized by the developing device It is the schematic which shows the outline | summary with a body. この発明の第2の実施形態のトナー分離装置を示し、(a)は、トナー分離装置の縦断面図、(b)は、同図(a)中のb−b矢視端面断面図である。FIG. 4 shows a toner separation device according to a second embodiment of the present invention, in which (a) is a longitudinal sectional view of the toner separation device, and (b) is an end surface sectional view taken along the line bb in FIG. . この発明の第3の実施形態のトナー分離装置を示し、トナー分離装置の横断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view of a toner separation device according to a third embodiment of the present invention. この発明の第4の実施形態のトナー分離装置を示し、(a)は、トナー分離装置の同図(b)中のa−a矢視図、(b)は、同図(a)中のb−b矢視平断面図である。4 shows a toner separation device according to a fourth embodiment of the present invention, in which (a) is a view of the toner separation device taken along the line aa in FIG. (B), and (b) is in FIG. It is a bb arrow directional cross-sectional view. この発明の第5の実施形態のトナー分離装置を示し、トナー分離装置の概略図である。FIG. 7 is a schematic diagram of a toner separation device according to a fifth embodiment of the present invention. この発明の第6の実施形態のトナー分離装置を示し、トナー分離装置の縦断面図である。FIG. 10 is a longitudinal sectional view of a toner separation device according to a sixth embodiment of the present invention. この発明の第7の実施形態のトナー分離装置を示し、トナー分離装置に関連して設けられた各装置を示したブロック図である。FIG. 10 is a block diagram illustrating a toner separation device according to a seventh embodiment of the present invention and illustrating each device provided in association with the toner separation device. 一般的な「E−SPART法」の測定原理を示し、この測定法を用いた測定器の概略図である。The measurement principle of a general "E-SPART method" is shown and it is the schematic of the measuring device using this measurement method. この発明の前提となる原理を説明し、電界を生成するための印加電圧波形(高電界非対称波形)を表わしたグラフである。FIG. 2 is a graph illustrating an applied voltage waveform (high electric field asymmetric waveform) for generating an electric field, explaining the principle underlying the present invention. この発明の前提となる原理を説明し、特定イオン以外のイオンの変位量を表わしたグラフである。It is a graph explaining the principle used as the premise of this invention and showing the displacement amount of ions other than a specific ion. この発明の前提となる原理を説明し、特定イオンの変位量を表わしたグラフである。It is a graph explaining the principle used as the premise of this invention and showing the displacement amount of a specific ion. この発明の前提となる原理を説明し、イオン・フィルタの動作概念を示した概略図である。It is the schematic which demonstrated the principle used as the premise of this invention and showed the operation | movement concept of the ion filter. この発明の前提となる原理を説明し、あるトナーにおいて、直流電界ECの電界強度と、トナー粒子の単位質量あたりの帯電量(Q/m)との比例関係を示すグラフである。FIG. 2 is a graph illustrating the principle underlying the present invention and showing the proportional relationship between the electric field strength of a DC electric field EC and the charge amount (Q / m) per unit mass of toner particles in a certain toner. 一般的な「一成分トナー」を帯電させる構成を示し、金属ブレードによる摩擦帯電を示した概略図である。FIG. 5 is a schematic diagram showing a configuration for charging a general “one-component toner” and showing frictional charging by a metal blade.

符号の説明Explanation of symbols

1,20,30,40,50,60 トナー分離装置
2 トナー供給装置 3 トナー帯電装置
5 トナー導入口 6 トナー放出口
7 装置本体 8 第1の電極(平板状)
8A 第1の電極(円筒状) 8a 第1の電極(複数電極)
9 第2の電極(平板状) 9A 第2の電極(円筒状)
9a 第2の電極(複数電極)
9b 第2の電極(両面設置用の2つ目の電極)
10 空気導入口 11 空気排出口
12 非対称電圧波形発生用電源 13 直流電圧発生用電源
13a 直流電圧発生用電源(複数電極の個別用)
14 開口部(あるいは溝部) 31 隔壁
51 エレクレット 61 トナー除電装置
100 現像装置 200 静電潜像保持体
T トナー粒子
1, 20, 30, 40, 50, 60 Toner separation device 2 Toner supply device 3 Toner charging device 5 Toner introduction port 6 Toner discharge port 7 Device body 8 First electrode (flat plate shape)
8A First electrode (cylindrical) 8a First electrode (multiple electrodes)
9 Second electrode (flat plate shape) 9A Second electrode (cylindrical shape)
9a Second electrode (multiple electrodes)
9b Second electrode (second electrode for double-sided installation)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Air inlet 11 Air outlet 12 Power supply for asymmetric voltage waveform generation 13 DC voltage generation power supply 13a DC voltage generation power supply (for plural electrodes individually)
14 Opening (or groove) 31 Partition 51 Electret 61 Toner static eliminating device 100 Developing device 200 Electrostatic latent image holding member T Toner particles

Claims (11)

帯電したトナーが導入されるトナー導入口と、静電潜像保持体に向けて設置され該静電潜像保持体に前記帯電トナーを放出するトナー放出口とを有したトナー分離装置であって、
前記トナー導入口からトナー放出口までの経路に、互いに空間を隔てて平行に対向配置した第1の電極および第2の電極を設け、
前記第2の電極に、非対称電圧波形および直流電圧波形を印加して、第1の電極および第2の電極間に、所定帯電量のトナー以外の帯電トナーを、少なくとも、前記トナー放出口に到達させないように、前記電極間から排除する電界を生成するとともに、
この電極間の外には、前記排除される帯電トナーを装置外に排出する空気流を形成したことを特徴とするトナー分離装置。
A toner separation device having a toner introduction port into which charged toner is introduced and a toner discharge port that is installed toward the electrostatic latent image holding member and discharges the charged toner to the electrostatic latent image holding member. ,
A path from the toner introduction port to the toner discharge port is provided with a first electrode and a second electrode arranged in parallel and facing each other with a space therebetween;
An asymmetric voltage waveform and a DC voltage waveform are applied to the second electrode, and charged toner other than a toner having a predetermined charge amount reaches at least the toner discharge port between the first electrode and the second electrode. And generating an electric field that is excluded from between the electrodes,
A toner separation device characterized in that an air flow for discharging the charged toner to be removed out of the device is formed between the electrodes.
第1の電極を共通電極とし、この第1の電極の両面に、それぞれ対向配置した第2の電極を設けたことを特徴とする請求項1記載のトナー分離装置。   2. The toner separating apparatus according to claim 1, wherein the first electrode is a common electrode, and second electrodes are provided on both sides of the first electrode so as to face each other. 第1の電極および第2の電極は、直径の異なる円筒状に形成され、同心状に配置したことを特徴とする請求項1または2に記載のトナー分離装置。   The toner separation device according to claim 1, wherein the first electrode and the second electrode are formed in a cylindrical shape having different diameters and are arranged concentrically. 第2の電極を複数設け、これらの第2の電極に、それぞれ独立した直流電圧発生用電源を設け、
前記各第2の電極には、該第2の電極に対した直流電圧発生用電源から供給された直流電圧波形と非対称電圧波形とを重畳した電圧が、印加されることを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載のトナー分離装置。
A plurality of second electrodes are provided, and independent DC voltage generating power sources are provided for these second electrodes,
2. A voltage obtained by superimposing a DC voltage waveform supplied from a DC voltage generating power source for the second electrode and an asymmetric voltage waveform is applied to each of the second electrodes. The toner separation device according to any one of 1 to 3.
前記第1の電極と第2の電極とのいずれか一方、または両方には、トナーの粒子径よりも大きな開口部、あるいは、溝部を設けたことを特徴とする請求項1ないし3のいずれかにトナー分離装置。   4. An opening or a groove that is larger than the particle diameter of the toner is provided in one or both of the first electrode and the second electrode. Toner separation device. 前記空気流を形成するための、空気が導入される空気導入口と、この導入した空気を排出する空気排出口とを設け、
前記第1の電極および第2の電極間に生成した電界の作用で、該電極間領域から外に除かれたトナーは、空気排出口から空気と共に排出されることを特徴とする請求項5に記載のトナー分離装置。
Providing an air inlet for introducing air and an air outlet for discharging the introduced air to form the air flow;
6. The toner removed outside from the inter-electrode region by the action of an electric field generated between the first electrode and the second electrode is discharged together with air from an air discharge port. The toner separating apparatus as described.
空気導入口および空気排出口は、複数個設けられていることを特徴とする請求項1ないし6のいずれかに記載のトナー分離装置。   7. The toner separating apparatus according to claim 1, wherein a plurality of air inlets and air outlets are provided. 装置内部の表面は、電極部分を除いて、エレクトレットで覆われていることを特徴とする請求項1ないし7のいずれかに記載のトナー分離装置。   8. The toner separating apparatus according to claim 1, wherein the surface inside the apparatus is covered with an electret except for an electrode portion. 空気排出口から空気と共に排出されたトナー粒子は、トナー帯電装置に戻され、再び利用されることを特徴とする請求項1ないし8のいずれかに記載のトナー分離装置。   9. The toner separation device according to claim 1, wherein the toner particles discharged together with air from the air discharge port are returned to the toner charging device and used again. 再利用されるトナー粒子は、トナー帯電装置に入る前に、除電装置により除電されることを特徴とする請求項1ないし9のいずれかに記載のトナー分離装置。   The toner separation device according to claim 1, wherein the toner particles to be reused are neutralized by a neutralization device before entering the toner charging device. 請求項1記載の構成を1つの基本単位とし、複数の基本単位を設けた構成とされていることを特徴とする請求項1ないし10のいずれかに記載のトナー分離装置。   The toner separation device according to claim 1, wherein the configuration according to claim 1 is a basic unit, and a plurality of basic units are provided.
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