JP2007079578A - トリクル収集システムおよび方法、および、これを使用する電子写真システム - Google Patents

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Abstract

【課題】公知のトリクル収集システムの欠点を克服し、利点を提供する。
【解決手段】トリクル収集システム120は、現像ハウジング152の内部に連通するトリクルポート134と、トリクルポート134を外部の真空収集源154に連通するトリクルポートハウジング150と、を含む。トリクルポートハウジング150の内部を外部空気に連通する空気注入ポート204が設けられる。空気注入の量が内部および/または外部の状態にしたがって変動してもよいように、空気注入ポート204の開口部は可変である。
【選択図】図4

Description

本発明は、一般に、ゼログラフィシステム等の電子写真システムに関し、より詳細には、トリクルポートと現像ハウジングの内部を真空収集源に連通するトリクルポートハウジングとを含む電子写真システム用の改良されたトリクル収集システムおよび方法に関する。
電子写真方法および機器はよく知られている。図1は、電子写真機器を概略的に例示する。その中に示されるように、電子写真機器は、一般に、記録紙または媒体等の画像担持部材に静電潜像を生成するための画像形成部と、トナーを潜像に加えて画像担持部材に画像を現像するための現像部と、現像されたトナー画像を画像担持部材に固定するための定着部と、を含む。
現像剤カートリッジおよび現像剤を含む画像現像システムはよく知られている。公知の現像剤は、スチールビード等の磁化可能な担体粒子と、非磁性トナー粒子と、の組み合わせを含む。担体粒子は、機械的手段、および、現像剤カートリッジハウジング内を動く磁場によって運搬される。現像プロセスにおいて、トナー粒子は、現像剤カートリッジハウジング内の攪拌および運搬中に粒子の間の摩擦のため、摩擦帯電によって担体粒子に付着する。担体粒子は、トナー粒子を現像剤転写領域へ運搬し、記録紙または媒体等の画像担持部材にトナーを加える。トナーは現像プロセスで消費されるため、現像剤カートリッジハウジングには、担体粒子およびトナー粒子を含む新しい現像剤が補充される。時がたつにつれて、担体粒子は、現像剤カートリッジハウジングの過酷な環境のため、影響を受け、変質する。これらの影響を受け/変質したビードは、ハウジングに形成されたトリクルポートを経由して現像剤カートリッジハウジングからトリクルとして排出される。
図2は、電子写真システム用の公知の現像システム100の分解斜視図である。その中に示されるように、現像システム100は一般に、それぞれ、マゼンタ(M)、イエロー(Y)、シアン(C)およびブラック(Bk)現像剤で画像を現像するための4つの現像剤カートリッジ110と、トリクル収集システム120と、を含む4段階現像システムである。トリクル収集システム120は一般に、トリクル収集ツリー122およびトリクル収集ボトルアセンブリ124を含む。トリクル収集ツリー122は一般に、4つの傾斜ブランチ126(M、Y、CおよびBk)、および、ブランチ126をトリクル収集ボトルアセンブリ124へ接続するための複数の垂直ステム128、130および132を含む。各ブランチ126は一般に、トリクルポート134と、トリクル収集漏斗136と、Yコネクタ138と、を含む。各トリクルポート134(M、Y、C、Bk)は、それぞれの現像剤カートリッジ110の現像ハウジング壁に設けられ、現像剤カートリッジハウジング152の内部を外部に連通し、トリクル収集システムのそれぞれのトリクル収集漏斗136へトリクルポート134を経由して現像剤カートリッジ110によって出力されたトリクルを重力給送するのを可能にする。各トリクル収集漏斗136によって収集されたトリクルは、今度は、それぞれのブランチ126およびトリクル収集ツリー122の垂直ステム128、130、132を通して重力給送され、トリクル収集ボトルアセンブリ124に収集される。
公知のトリクル収集システムは多数の欠点を有する。重力供給トリクル収集システムは、収集角度、湿度および材料状態の変化を含む様々な要因のため、トリクルを閉塞または架橋しがちである。現像剤材料の安息角は典型的に、およそ38〜55度である。外部湿度または現像剤に影響を与える内部状態の変化は、この限界をさらに悪化させる。したがって、重力供給トリクル収集システム要素は、重力供給を容易にする、すなわち、現像剤カートリッジハウジングから依存してほぼ垂直である場所におよび配向で配列されなければならない。
重力供給収集システムはまた、収集ボトル内にトリクル収集ツリーによって集められたトリクルを付着するためのオーガーシステムも必要とする。そのようなトリクル収集システムは、一杯になったときに収集ボトルを交換するために、ユーザまたはカスタマサービスエンジニアが、印刷物の生産を停止することを必要とする。そのようなオーガーシステムは、オーガーインタフェースおよび摩耗したシールにおける漏れによる欠点を有する。
公知の電子写真システムはまた、サイズ、形状および配向要件に関連した欠点も有する。たとえば、複数の現像剤カートリッジを使用する電子写真システムは、現像剤カートリッジを積み重ねるかまたは他のやり方で配列しなければならず、実質的なサイズ要件および他の限界(たとえば、高さおよび設置面積の限界)を有する可能性がある。これらのサイズ要件および他の限界は、電子写真機器内の現像剤カートリッジハウジング上のトリクルポートおよびトリクル収集システム要素の場所に制限を課すこともある。個別の内部装着許容値および支持表面等の外的要因のため現像カートリッジの装着配向(水平配向)の変化もまた、トリクルポートおよびトリクル収集システム要素の場所に制限を課すこともある。一般に、機器のサイズおよび形状の制限/限界は、ユーザの必要および要望を満足させるように決定される。
したがって、公知の電子写真システムおよびトリクル収集システムおよび方法のこれらの欠点を克服する改良されたトリクル収集システムおよび方法の必要性が存在する。特に、現像剤カートリッジのサイズおよび配向制限の影響を減少し、小型電子写真システムに対するユーザの必要および要望に適合する改良されたトリクル収集システムの必要性が存在する。
本発明のトリクル収集システムは、公知のトリクル収集システムのこれらの欠点を克服し、公知のトリクル収集システムおよび方法および電子写真システムに対して利点を提供する。
1つの態様において、本発明のトリクル収集システムは、現像ハウジングに形成され現像ハウジングの内部に連通するトリクルポートと、トリクルポートを外部の真空収集源に連通するトリクルポートハウジングと、を含む。1つの実施の形態において、トリクルポートは、ポートを通るトリクルの流れの量を制御するために可変断面を有する開口部を含んでもよい。トリクル収集システムはまた、トリクルポートハウジングの内部を外部空気に連通し且つ適切な運搬速度を維持しトリクルポートから外部の真空収集システムへトリクルが流れるのを容易にするのに十分な一定量の外部空気の注入をトリクルポートハウジング内に提供する空気注入ポートを含んでもよい。空気注入の量が内部および/または外部の状態にしたがって変動してもよいように、空気注入ポートの開口部は可変であってもよい。別の態様において、トリクル収集システムは、現像ハウジングの下に位置するトナー放出マニホールドをさらに含んでもよく、そこで、トナー放出マニホールドは、現像ハウジングの現像剤転写領域に隣接するトナーを収集するトナー収集ポートを含み、トリクルポートハウジングは、現像剤転写領域から離れた場所でトナー放出マニホールドに連通する。別の態様において、トリクル収集システムは、真空収集システムおよび/またはトナー放出マニホールドを含んでもよい。
別の態様において、本発明の電子写真システムは、現像ハウジングと、真空収集源と、トリクルポートおよびトリクルポートハウジングを含むトリクル収集システムを含み、トリクルポートは、現像ハウジングの内部をトリクルポートハウジングに連通し、トリクルポートハウジングは、トリクルポートを真空収集源に連通する。1つの実施の形態において、電子写真システムは、現像ハウジングの現像剤転写領域に隣接して位置するトナー収集ポートを有する放出トナー収集マニホールドと、現像ハウジングの下に位置してトナー収集ポートを真空収集源に連通する下部マニホールドと、を含んでもよく、そこで、トリクルハウジングは、下部マニホールドとの連通を経由してトリクルポートを真空収集源に連通する。さらに、電子写真システムは、複数の現像剤カートリッジハウジングと、各々がそれぞれの現像ハウジングの内部を真空収集源に連通する複数のトリクル収集システムと、を含んでもよい。
次に、本発明のトリクル収集システムおよびそのようなトリクル収集システムを使用する電子写真システムの様々な実施の形態が、図面に関連して説明され、その中で、同一または類似の要素は、図面全体にわたって同一または類似の参照符号を使用して識別される。
図1は、本発明のトリクル収集システムおよび方法が実施されてもよい電子写真機器を概略的に例示する。上述のように、電子写真機器は一般に、記録紙または媒体等の画像担持部材に潜像を生成するための画像形成部と、トナーを潜像に加えて画像担持部材にトナー画像を現像するための現像部と、現像された画像を画像担持部材に固定するための定着部と、を含む。これらの構造物およびその要素は多くの様々な実施の形態で当業者には公知であり、したがって、請求されたトリクル収集システムおよび方法、および、そのようなトリクル収集システムおよび方法を使用する電子写真システムを作り使用するのに十分な程度だけ詳細に下記に説明される。
図3は、真空収集源に連通する本発明のトリクル収集システムの斜視図であり、図4は、本発明にしたがったトリクル収集システムを有する現像剤カートリッジハウジングの断面図である。
図3および4に示されるように、本発明のトリクル収集システム120は、一般に、トリクルポート134と、現像剤カートリッジハウジング152の内部を真空収集源154に連通するトリクルポートハウジング150と、を含む。1つの実施の形態において、真空収集源154は、既存の外部真空収集源、たとえば、電子写真機器の汚れ収集システム等であってもよく、トリクルポート134およびトリクルポートハウジング150は、収集マニホールド156および廃棄ホース158を経由して、現像剤カートリッジハウジング152の内部を汚れ収集システム(真空収集源)154に連通してもよい。この配列は、システムの要素の数を減少し、それによって、コストを削減し、最大の小型化を容易にする。あるいは、真空収集源154は、トリクル収集システム120にサービスを提供するのに専用の別個のシステムであってもよい。この配列は、設計者がトリクル収集システム120の効果的且つ効率的なサービスを最大限にするのを可能にする。当業者は、本発明にしたがったトリクル収集システムに適切な代替の真空収集源を理解するであろう。
次に、本発明のトリクル収集システム120を実施する現像部の現像剤カートリッジ110の説明が、図4を参照して行われる。この点で、本願に示され記載された要素は、例示のみである。当業者は、いずれの特定の用途に適切な様々な代替且つ等価の現像剤カートリッジおよび現像剤カートリッジ要素を容易に理解するであろう。
そこに示されたように、この実施の形態において、現像剤カートリッジ110は一般に、現像剤カートリッジハウジング152、下部右オーガー160、上部オーガー162、転写ロール164、トリムバー166、上部磁気ローラー168、下部磁気ローラー170、および、前部オーガー172を含む。現像剤カートリッジハウジング152は、業界では公知のように、電子写真機器内に現像剤カートリッジ110を位置づけ支持するために、装着フレーム174を含む。
下部右オーガー162は、粒子を混合して粒子中に摩擦帯電を生成するように、現像剤の担体粒子およびトナー粒子を運搬し攪拌する回転攪拌機176を含む。下記により詳細に検討されるように、下部右オーガー162はまた、現像剤カートリッジハウジング152からトリクルを排出するのを容易にするのにも使用される。下部右オーガー160は、摩擦帯電した現像剤を上部オーガー162の領域へ運搬する。
上部オーガー162は、摩擦帯電した現像剤を下部右オーガー160に隣接した領域から転写ロール164へ運搬する回転磁気部材178を含む。上部オーガー162および転写ロール164は、その間に所定のギャップを備えて配列され、摩擦帯電した現像剤の層を転写ロール164に形成するのを容易にする。
転写ロール164は、内側磁気部材180と、転写ロール164に引きつけられた現像剤の層を上部オーガー162から上部磁気ローラー168へ運搬する回転外側部材182と、を含む。トリムバー166は、ナイフエッジとしても知られており、転写ロール164上の現像剤の層を、実質的に均一な厚さを有する層に形成する。
現像剤の均一な層は、現像剤カートリッジ110の現像剤転写領域184へ送出するために、転写ロール164から上部磁気ローラー168へ移される。上部磁気ローラー168は、現像剤転写領域184で担体粒子から潜像担持部材へトナー粒子を転移するのを容易にするのに使用される複数の磁気領域を画成する複数の内部磁気部材186を含む。説明の目的のために、画像転写ベルトが、画像担持部材188として破線で概略的に例示される。当業者は、現像剤転写領域184で潜像を現像するためのトナーを受け取るために、多数の代替構造配列、および、記録紙および媒体を含む画像担持部材188を容易に理解するであろう。
下部磁気ローラー170は、現像剤転写領域184から担体粒子および過剰なトナー粒子を収集/除去し運搬するための磁気領域を画成する内側磁気部材190を含む。下部磁気ローラー170は、回収された担体粒子およびトナー粒子を前部オーガー172の領域へ運搬する。前部オーガー172は、現像剤の担体粒子およびトナー粒子を攪拌し現像剤を下部右オーガー160へ運搬するためのスクリュー192を含み、そこで、現像剤を攪拌し、混合し、摩擦帯電し且つ運搬するためのプロセスが繰り返される。
この現像プロセスは継続するため、担体粒子およびトナー粒子は、何回もリサイクルされる。時がたつにつれて、現像剤のトナー粒子は、現像剤のカートリッジ110の現像剤転写領域184での画像現像プロセスによって消費される。担体粒子は、何回も再使用され、現像剤カートリッジハウジング152の過酷な環境のため、影響を受け、変質する(劣化するかまたは損傷する)。
したがって、現像剤のカートリッジ110に新しい現像剤を再充填する必要がある。具体的には、消費されたトナー粒子を補充する必要がある。また、影響を受け変質した担体粒子をトリクルとして現像剤カートリッジハウジング152から排出し、現像剤のカートリッジ110に新しい担体粒子を再充填する必要がある。トナー粒子および担体粒子の量は、製品のカバー領域および環境パラメータを含む様々な要因に依存して各用途で変動してもよい。典型的に、トナー粒子および担体粒子(たとえば、スチールビード、およそ9:1の割合)を含む新しい現像剤が、現像剤カートリッジハウジング152内に排出される。当業者は、いずれの所望の用途に対する適切な排出率を容易に決定することができる。
トリクルは、現像剤カートリッジハウジング152に形成されたトリクルポート134を通って現像剤カートリッジハウジング152から排出される。下部右オーガー160の作用は、現像剤からトリクルを分離し現像剤カートリッジハウジングからトリクルを排出するのを容易にしてもよい。典型的に、現像剤カートリッジハウジング152から排出されたトリクルは、容量でおよそ6%のトナー粒子および94%の担体粒子(たとえばスチールビード)を備える。しかし、この組成は、担体粒子およびトナー粒子の組成、排出率、湿度、含水率等の様々な内的要因および外的要因に依存して変動することができる。
本発明のトリクル収集システムにおいて、トリクルポート134は、トリクルポートハウジング150に連通し、これは、今度は、放出トナー収集マニホールド156および汚れ収集ボトル(真空収集源)154への廃棄ホース158に連通する。このようにして、トリクルポート134およびトリクルポートハウジング150は、現像剤カートリッジハウジング152の内部を真空収集源154に連通する。当然ながら、トリクルポート134およびトリクルポートハウジング150は、代替的に、真空収集源154に直接連通してもよい。当業者は、現像剤カートリッジハウジング152の内部を真空収集源154に連通するための代替の方法およびシステムを理解するであろう。
本発明のトリクルポート134は、トリクルの除去が真空により助勢されるものであるため、所望のトリクル収集用途に適切な現像剤カートリッジハウジング152のいずれの位置に位置してもよい。本実施の形態において、トリクルポート134は、現像剤転写領域184の反対側の下部右オーガー160に隣接する側で、現像剤カートリッジハウジング152の中心部分に位置する。この場所で、上記のように、下部右オーガー160は、トリクルの分離および排出を容易にすることができる。この場所は、また、たとえば、現像部が図2に示されるような4色現像システム等の複数の現像剤カートリッジ110のスタックを含む電子写真機器内における機械設置およびスタック公差(許容範囲)による、インボード(IB)またはアウトボード(OB)側への傾斜に対するハウジングサンプ質量(sump mass)の感度を低下させる。代替の配列において、それぞれのトリクルポートハウジングを備えた2つまたはそれ以上のトリクルポートが、現像剤カートリッジハウジングの様々な選択された場所に、たとえば、現像剤カートリッジハウジングの対向する端に、設けられてもよく、装着配向における変動のいずれの影響(スタッキング公差)を減少し、トリクル率のより大きな制御を提供する。
図3および4に示されるように、放出トナー収集マニホールド156は、現像剤カートリッジハウジング152の下に位置してもよく、現像剤転写領域184に隣接して/の下に放出トナー収集ポート202を含んでもよい。このようにして、上部磁気ローラー168、下部磁気ローラー170または画像担持部材188から解き放たれるトナーは、重力により給送され、次いで、放出トナー収集ポート202へ真空給送され、真空力によって放出トナー収集マニホールド156および廃棄ホース158を通って汚れ収集ボトル(真空収集源)154へ除去される。さらに、この実施の形態において、本発明のトリクル収集システムは、さらなる専用真空収集源の提供を必要とすることなく、実施されてもよい。これは、コストを削減し、空間を節約する。
トリクルポート134のサイズ、形状および断面は、所望の用途にしたがって選択されてもよい。トリクルポート134の所望のサイズ、形状および断面は、ハウジング上のトリクルポートの場所、排出されるトリクルのサイズおよび率(割合)、トリクルポートハウジング150のサイズ、形状および配向(たとえば、傾斜の角度)、真空収集源154によって生成された真空度等を含む多数の要因に依存して変動してもよい。本実施の形態において、トリクルポート134は、これらおよび他の内部または外部の操作状態および要因にしたがって設定されてもよい可変断面(図3に概略的に例示される)を有するシャッター付の開口部を含んでもよい。当業者は、可変断面開口部を達成するための様々な代替構造物を容易に理解するであろう。
トリクルポートハウジング150のサイズ、形状、長さ、断面、配向および構成は、同様に、所望の用途にしたがって選択されてもよい。サイズ、形状、長さ、断面、配向および構成は、トリクルポート134のサイズ、形状、断面および場所、放出トナー収集マニホールド156または他の真空源接続のサイズ、形状、断面および配向、現像剤の組成、電子写真機器のサイズおよび形状によって課された構造的制約、ビードサイズ、トリクル率、真空度等を含む多数の要因に依存して変動してもよい。本発明の典型的なトリクル収集システムにおいて、トリクルポートハウジングは、およそ0.25平方インチ断面を有してもよい。1つの実施の形態において、トリクルポートハウジング150は、プラスチックチューブから形成されてもよい。あるいは、トリクルポートハウジング150は、たとえば、接合、ねじ、ボルト等によって一緒に固定される係合フランジを有する対向するU字形パイプ部分(断面は、湾曲、矩形または他の幾何学形状)から形成されてもよい。さらに代替的に、トリクルポートハウジング150は、現像剤カートリッジハウジング152および/または放出トナー収集マニホールド156と一体的に形成されてもよい。これらの代替案の各々は、一定の状況で、コスト、メンテナンス、取扱等において利点を提供する。当業者は、所望の用途に適切な多数の代替のサイズ、形状、長さ、断面、配向および組成を容易に理解するであろう。
トリクルポートハウジング150はまた、トリクルポートハウジング150を通る気流の速度を上げるために、トリクルポートハウジング150内に外部空気の注入を提供する(任意の)空気注入ポート204を含んでもよい。これは、今度は、トリクルポートハウジング150を通るトリクルの流れを容易にしてもよく、トリクルの閉塞または架橋のリスクおよび/または発生を減少してもよい。トリクルポートハウジング150を通るトリクルの流れは、トリクルポートハウジング150のサイズ、形状、長さ、断面および配向、真空度、ビードサイズ、トリクル率等を含む多数の要因に依存して変動してもよい。本実施の形態において、空気注入ポート204は、これらおよび他の内部または外部の操作状態および要因にしたがって設定されてもよい可変断面(図3に概略的に例示される)を有するシャッター付の開口部を含んでもよい。当業者は、可変断面開口部を達成するための様々な代替の構造物を容易に理解するであろう。また、代替の実施の形態において、トリクルポートハウジングには、2つまたはそれ以上の空気注入ポートを設けることができる。当業者は、所望の運搬速度およびトリクル流れを達成し/維持するために、空気注入ポート(単/複)の適切な数、サイズ、形状および構造を容易に選択することができる。
本発明のトリクル収集システムは、公知のトリクル収集システムおよび電子写真システムに対して多数の利点を様々に達成する。1つの態様において、本発明のトリクル収集システムは、現像剤カートリッジハウジングの内部に真空(負圧)を提供する。この負圧は、現像剤カートリッジハウジングの現像剤転写領域からの望ましくないトナー放出の量を減少する助けをすることができ、それは、放出トナー収集マニホールドの放出トナー収集ポートによって収集され真空収集源に貯えられなければならないものである。
本発明のトリクル収集システムは、別個のトリクル収集ボトルの必要性、および、メンテナンス中にそのようなボトルを除去/交換することによって生じる汚染のリスクを排除するという点で、公知のシステムに対して利点を提供する。これはまた、トリクルを収集ボトル内に排出するのに使用されるオーガーのメンテナンス要件も排除する。たとえば、トリクルポートハウジングは、実質的に水平配向(0度の角度傾斜)を有することができる。典型的なシステムにおいて、トリクルポートハウジングは、10〜15度の範囲の傾斜角度を有してもよい。この角度は、特にトリクルポートハウジングの入口で閉塞または架橋を生じることなしにトリクルポートハウジングを通って、トリクルが流れるのを容易にする。当業者は、所望の用途に適切なトリクルポートハウジングの傾斜の適切な角度を容易に選択することができる。
本発明のトリクル収集システムは、トリクル収集システム要素を配列する際により大きな自由度を可能にするという点で、公知のシステムに対して利点を提供する。
本発明のトリクル収集システムは、トリクル収集システム、現像部およびこれを含む電子写真システムの設計および小型化においてより大きな自由度を可能にするという点で、公知のシステムに対して利点を提供する。
本願のトリクル収集システムが実施されてもよい電子写真機器を概略的に例示する図である。 公知の4段階現像システムおよび重力供給電子写真トリクル収集システムの分解斜視図である。 本発明のトリクル収集システムの斜視図である。 本発明によるトリクル収集システムを有する現像ハウジングの断面図である。
符号の説明
100 現像システム
110 現像剤カートリッジ
120 トリクル収集システム
122 トリクル収集ツリー
124 トリクル収集ボトルアセンブリ
126 傾斜ブランチ
128、130、132 垂直ステム
134 トリクルポート
136 トリクル収集漏斗
138 Yコネクタ
150 トリクルポートハウジング
152 現像剤カートリッジハウジング
154 真空収集源、汚れ収集システム、汚れ収集ボトル
156 収集マニホールド、放出トナー収集マニホールド
158 廃棄ホース
160 下部右オーガー
162 上部オーガー
164 転写ロール
166 トリムバー
168 上部磁気ローラー
170 下部磁気ローラー
172 前部オーガー
174 装着フレーム
176 回転攪拌機
178 回転磁気部材
180 内側磁気部材
182 回転外側部材
184 現像剤転写領域
186 内部磁気部材
188 画像担持部材
190 内側磁気部材
192 スクリュー
202 放出トナー収集ポート
204 空気注入ポート

Claims (3)

  1. トリクル収集システムであって、
    現像ハウジングに形成され前記現像ハウジングの内部に連通するトリクルポートと、
    前記トリクルポートを外部の真空収集源に連通するトリクルポートハウジングと、
    を具備するトリクル収集システム。
  2. 電子写真システムの現像剤カートリッジ用のトリクル収集方法であって、
    現像剤カートリッジハウジングの内部に連通するトリクルポートを提供するステップと、
    前記トリクルポートを真空収集源に連通し、前記トリクルポートを経由して前記現像剤カートリッジの内部から排出されたトリクルを収集するステップと、
    を含む方法。
  3. 電子写真システムであって、
    現像ハウジングと、
    真空収集源と、
    トリクルポートおよびトリクルポートハウジングを含むトリクル収集システムであって、前記トリクルポートは前記現像ハウジングの内部を前記トリクルポートハウジングに連通し、前記トリクルポートハウジングは前記トリクルポートを前記真空収集源に連通するトリクル収集システムと、
    を具備する電子写真システム。
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