JP3147195B2

JP3147195B2 - 現像剤供給装置

Info

Publication number: JP3147195B2
Application number: JP20514792A
Authority: JP
Inventors: シェリアンアブラハム
Original assignee: ゼロックスコーポレーション
Priority date: 1991-08-09
Filing date: 1992-07-31
Publication date: 2001-03-19
Anticipated expiration: 2016-03-19
Also published as: US5187524A; JPH05197284A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、現像剤貯留供給装置に
関する。特に本発明は、自動電子写真印刷機の現像ステ
ーション用の現像剤供給装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、電子写真印刷の処理において
は、光導電性絶縁体がほぼ一様な電位に帯電されて、そ
の表面に感光性が与えられる。その後、光導電性絶縁層
の帯電部分は、複写する原稿文書の光学像で露光され
る。これによって、光導電体の上に原稿文書内の情報領
域に対応する静電潜像が記録される。また、印刷の場合
には、電子制御レーザービームによって帯電した光導電
体層を照射することによって、静電潜像を電子的に作り
出すこともできる。光導電体上に静電潜像を記録した後
に、反対の極性に帯電した現像剤を接触させることによ
って該潜像は現像される。このような現像処理におい
て、現像剤はキャリヤ粒子とトナー粒子の混合物を有す
ることもあり、またトナー粒子のみを有することもあ
る。トナー粒子は、静電潜像に引き寄せられてトナー粒
子像を形成し、次いでこのトナー粒子像は、コピー用紙
に転写された後に融解されてコピー用紙に永久定着され
る。

【０００３】このような自動印刷装置においては、トナ
ー剤は現像処理において消費され、機械の連続的作動を
維持するためには、現像装置の内部でトナー剤を定期的
に交換する必要がある。トナーを補充するために過去に
様々な技術が用いられれきた。最初は、新しいトナー剤
を、供給ボトル即ち容器から自動複写装置の本体に固定
された供給装置に流入させることによって、トナー剤が
直接加えられていた。このようにトナー剤だけを加える
ことは、現像装置内のトナーとキャリヤの間の摩擦電気
関係を変えてしまい、その結果個々のトナー粒子の帯電
効率が低減し、これにより像形成面で静電潜像を形成す
る際の現像効率も低下した。さらに、この注入方法は、
トナー粒子の一部が空中に浮遊して、周辺領域や機械の
他の部分に飛散するため、無駄が多く汚れ易い方法であ
る。このため、トナー供給装置を有する独立したトナー
ホッパが提供されており、このトナー供給装置は、該ホ
ッパから自動印刷機内の現像装置へとトナーを規則的に
又は必要に応じて供給する。また、自動印刷機の中に配
置されたときには、自動的に開いてトナーを供給するこ
とができる密封した容器によって、トナーを補給するこ
とも、通常行われている。このような装置の場合には、
容器から比較的一様にトナーを供給する必要があること
もある。さらに、現像剤を一様に供給することについて
問題が生じる。すなわち、トナー粒子が大量にある場
合、トナー粒子は幾分粘着性があるために、塊になって
密集してトナー容器中で架橋する。さらに、移動可能又
は取り外し可能な現像剤カートリッジを使用する場合に
は、カートリッジに含まれる現像剤のコストが比較的高
いために、現像剤の供給中にカートリッジから供給され
る現像剤の量をできるだけ多くして、現像剤の供給中に
消費されずに残り、像の形成に利用されない現像剤の量
を最小限にすることが望ましい。現像剤カートリッジの
中で消費されることなく残留する現像剤の量が過度に多
いと、消費者に対するコピー１枚当たりのコストが増加
する。

【０００４】前述の問題を克服するために様々な装置が
使用されてきた。例えば、米国特許第4,739,907 号明細
書には、印刷機内で交換可能な現像装置に設けられたバ
ネ状オーガーが記載されている。この装置においては、
オーガーはその一端の回りに回転駆動されて、トナーを
移動させる。しかし、非直線経路に沿ってトナーを搬送
するのにバネ状オーガーを使用する場合には、問題が生
じる。例えば、電子写真印刷装置の内部の曲がりくねっ
た経路に沿ってトナーを搬送することが必要な場合もあ
る。トナー供給技術で使用されるようにバネ状オーガー
が１本の金属ワイヤからなる場合には、大きな曲げ角で
使用すると早期に破損する。

【０００５】

【発明の概要】本発明の第一の目的は、非直線経路に沿
ってトナーを一様に供給する現像剤貯留供給装置を提供
することにある。また、本発明の第二の目的は、強固で
耐久性に富み且つトナーを搬送するために鋭角に曲げる
ことが可能なバネ状オーガーを提供することにある。

【０００６】さらに、本発明の第三の目的は、より合わ
せた３本のワイヤから形成されプラスチックカバーで保
護されたバネ状オーガーを提供することにある。さらに
また、本発明の第四の目的は、ワイヤをより合わせて加
熱し、プラスチック粒子を液化させたベッドを通過させ
ることによって、表面をコートしたバネ状オーガーの製
造方法を提供することにある。

【０００７】そして、本発明の第五の目的は、バネの長
さ方向に沿ってコーティングの厚さが異なる表面をコー
トしたバネ状オーガーを提供することにある。本発明の
これらの目的は、バネの長さ方向に沿っての厚さが異な
るプラスチックコーティングを有する複数のより合わせ
たワイヤから形成されるバネ状オーガーを有する現像剤
貯留供給装置を提供することによって達成される。プラ
スチックコーティングを設けることによって、個々のワ
イヤを一体に取り付けるのに役立つばかりでなく、バネ
の剛性を増加し、トナー搬送経路内でのバネの摩擦を減
少するのに役立つ。

【０００８】

【実施例】図１には、本発明による取り外し可能な現像
剤貯留供給カートリッジ１２０を有する現像装置を有す
る自動ゼログラフィ印刷機１１０が示されている。ここ
では、「現像剤」という言葉は、トナー又はキャリヤ自
体のみならずトナーとキャリヤから成る全ての混合物を
意味するものとして用いる。この印刷機は、矢印で示す
方向に回転して一連のゼログラフィー処理ステーション
（帯電ステーションＡ，露光ステーションＢ，現像ステ
ーションＣ，転写ステーションＤ，クリーニングステー
ションＦ）を通過する感光ドラム１１２を有する。

【０００９】複写される文書は、プラテン１１６の上に
配置されて、ランプ１１１、ミラー１１３，１１５及び
固定レンズ１１８を有する移動式光学装置によって走査
され、帯電ステーションＡにおいて帯電されたドラム表
面に光学像を形成する。そして、この像は、現像ステー
ションＣにおいて現像されて、可視トナー像を形成す
る。現像ステーションＣは、例えばドラム１１２に現像
剤磁気ブラシを提供する現像ロール１１９を有してお
り、ドラム１１２には、オーガー１２１により本発明に
よって、着脱自在な現像剤貯留供給カートリッジ１２０
から現像剤が供給される。シート供給体の上部のシート
１２３は、給送ロール１２２によって、転写ステーショ
ンＤのドラム表面の像と同期して、整合ロール１２５に
給送される。トナー像のコピーシートへの転写に続い
て、コピーシートはドラム表面から剥離されて、定着ス
テーションＥに給送され、コピーシートにトナー像が融
着される。その後、ドラム表面自体は、クリーニングス
テーションＦに進み、帯電ステーションＡで再び帯電さ
れるのに先立って、ドラム表面上の残留トナーは除去さ
れる。定着装置を離れた後、トナー像を定着されたコピ
ーシートは、シート回収トレイ１２６に給送される。

【００１０】現像剤貯留供給装置１２０は、底部に供給
開口を有するほぼ円筒形をした細長い容器１２８を有し
ている。現像剤は重力によって落下することによって、
供給開口からオーガー組立体１３６に供給され、オーガ
ー組立体は現像剤ローラー１１９と連結した現像剤サン
プに現像剤を給送する。オーガー組立体が供給開口の直
下に存在しない場合には、現像剤を搬送する手段が必要
であり、本発明によれば、この搬送手段は特別なバネ状
部材である。また、このような搬送手段は、現像剤をク
リーニングステーションＦから導管１５４に沿ってトナ
ー回収ボトル１５２に搬送するのにも有効である。

【００１１】本発明によるバネの使用は、ドラム型では
なくベルト型の光導電体を使用した電子写真印刷にも応
用可能である。図２に示すように、このような電子写真
印刷機は、導電性基板１４の上に付着された光導電性表
面１２を有するベルト１０を使用している。好ましく
は、光導電性表面１２は、セレン合金から成り、電気的
に接地されたアルミ合金から成る導電性基板１４を有す
る。これ以外にも、適当な光導電性表面と導電性基板を
使用してもよい。ベルト１０は、矢印１６の方向に移動
し、光導電性表面１２を前進させてベルトの移動経路の
周囲に配置された様々な処理ステーションを通過させ
る。図示するように、ベルト１０は、ローラー１８，２
０，２２，２４と係合している。ローラー２４はモータ
ー２６と結合しており、モーター２６はローラー２４を
駆動してベルト１０を矢印１６の方向に前進させる。ロ
ーラー１８，２０，２２はアイドラーローラーであり、
ベルト１０が矢印１６の方向に移動する際に自由に回転
する。

【００１２】最初にベルト１０の一部は、帯電ステーシ
ョンＡを通過する。帯電ステーションＡでは、コロナ発
生装置２８が、ベルト１０の光導電性表面１２の一部を
実質的に一様な比較的高い電位に帯電する。次に、光導
電性表面１２の帯電部分は、露光ステーションＢを通過
する。露光ステーションＢでは、原稿文書３０がその表
を透明プラテン３２に接して配置されている。ランプ３
４が文書３０に光線を照射する。原稿文書３０から反射
した光線は、レンズ３６を通じて伝達されて、原稿文書
３０の光学像を形成する。レンズ３６は、光導電性表面
１２の帯電部分に光学像を結像させて、帯電部分上の電
荷を選択的に消散する。これによって、透明プラテン３
２上に配置された原稿文書３０内の情報領域に対応した
静電潜像が光導電性表面１２上に記録される。その後、
ベルト１０は、光導電性表面１２上に記録された静電潜
像を現像ステーションＣに前進させる。

【００１３】現像ステーションＣでは、現像装置３８
は、トナー粒子から成る単一成分現像剤を搬送して光導
電性表面１２上に記録された静電潜像と接触させる。ト
ナー粒子は、静電潜像を現像するために静電潜像に引き
寄せられて、ベルト１０の光導電性表面１２上にトナー
粒子像を形成する。現像の後、ベルト１０はトナー粒子
像を転写ステーションＤまで前進させる。転写ステーシ
ョンＤにおいて、コピーシート４６はトナー粒子像と接
触する。コピーシート４６は、シート給送装置４８によ
って転写ステーションＤまで給送される。好ましくは、
シート給送装置４８はシートスタック５２の一番上のシ
ートと接触する給送ロール５０を有する。給送ロール５
０は、回転によって一番上のシートをスタック５２から
シュート５４に給送する。シュート５４は、給送される
コピーシート４６をベルト１０の光導電性表面１２に調
時した関係で接触するように案内し、次いで転写ステー
ションＤにおいて、光導電性表面１２上のトナー粒子像
を給送されるコピーシートと接触させる。

【００１４】転写ステーションＤは、シート４６の裏面
にイオンを吹きつけるコロナ発生装置５６を有する。こ
れにより、トナー粒子像が光導電性表面１２からシート
４６に引き寄せられる。転写の後、シートは、定着ステ
ーションＥまでシートを移動させるコンベヤ６０上を矢
印５８の方向に移動し続ける。定着ステーションＥは、
トナー粒子像をシート４６に永久定着させる定着装置６
２を有する。好ましくは、定着装置６２は、加熱融着ロ
ーラー６４とバックアップローラー６６を有しており、
トナー粒子像は融着ローラー６４と接触するようになっ
ている。このようにして、トナー粒子像はシート４６に
永久定着される。定着の後、シートは、シュート６８に
よって回収トレイ７０まで送られ、オペレーターによっ
て印刷機から取り除かれる。

【００１５】コピーシートがベルト１０の光導電性表面
１２から分離した後は常に、残余のトナー粒子が該表面
に付着したまま残る。このような残余のトナー粒子は、
クリーニングステーションＦにおいて光導電性表面１２
から除去される。クリーニングステーションＦは、前ク
リーニングコロナ発生装置（図示せず）と、回転自在に
取り付けられて光導電性表面１２と接触する繊維ブラシ
７２とを有する。前クリーニングコロナ発生装置は、粒
子を光導電性表面に引き寄せる電荷を中和する。そし
て、これらの粒子は、光導電性表面と接触するブラシ７
２の回転によって、光導電性表面から除去される。クリ
ーニングに続いて、放電ランプ（図示せず）が光導電性
表面１２に光線を照射して、次の連続した複写サイクル
のための帯電に先立って、残余の電荷を消散させる。

【００１６】以上の記述は、本出願の目的のために、本
発明の特徴を有する電子写真印刷機の一般的作動を説明
するのに十分であると考えられる。図３には、現像装置
３８の構造を詳細に示す。現像装置は、ドナーローラー
７４を有する。ドナーローラー７４は、アルミニウムな
どの被覆しない金属であってもよい。あるいは、ドナー
ローラー７４は、何らかの材料で被覆した金属ローラー
であってもよい。例えば、テフロン（Teflon；商標）な
どのポリテトラフルオロエチレン系樹脂や、カイナール
（Kynar ；商標）などのポリフッ化ビニリデン系樹脂な
どを用いて金属ローラーを被覆してもよい。この被覆
は、該被覆の表面に付着する粒子に帯電するのを促進す
る作用をする。また、ドナーローラーは、触媒的なニッ
ケルを発生させる方法によってメッキされ且つテフロン
を含浸されたステンレススチールから成るものでもよ
い。ドナーローラーの表面には、ピーク間隔が１ミクロ
ンから数ミクロンの小突起によって、凹凸が形成されて
いる。ドナーローラーには、電気バイアスがかけられ
る。ドナーローラーにかけられる電気バイアスは、光導
電性表面のバックグランド電位、ドナーローラーの特
性、ドナーローラーと光導電性表面の間隔で決まる。従
って、ドナーローラーにかけられる電気バイアスは、幅
広く変わり得るものである。ドナーローラー７４は、ド
ナーローラー７４を矢印７６の方向に回転させるモータ
ーに結合されている。ドナーローラー７４は、少なくと
も部分的には、ハウジング８０のチャンバ７８内に配置
されている。

【００１７】トナーミキサー４４は、トナー粒子を混合
して流動化する。流動化したトナー粒子は、重力の影響
によって、適当な水準に到達する。新たなトナー粒子
が、容器８６からハウジング８０のチャンバ７８の一端
に放出されるため、該一端に加えられる新たなトナー粒
子によって流動化したトナー粒子に作用する力は、流動
化したトナー粒子をハウジング８０の該一端から他端へ
移動させる。トナーミキサー４４は、ハウジング８０の
弓状部８４に隣接しチャンバ７８内に位置する細長い部
材である。弓状部８４は、トナーミキサー４４に隣接し
て、その一部を取り囲んでいる。弓状部８４とトナーミ
キサー４４の間には比較的小さなギャップ即ち間隔があ
る。新たなトナー粒子は、容器８６からチャンバ７８の
一端に放出される。トナーミキサー４４が矢印４０の方
向に回転すると、トナー粒子は撹拌されて流動化する。
チャンバ７８に放出される新たなトナー粒子によって流
動化したトナー粒子に作用する力は、新たなトナー粒子
が放出される一端から他端へと、流動化したトナー粒子
を前進させる。移動する流動トナー粒子は、ドナーロー
ラー７４に引き寄せられる。

【００１８】電圧源４２は、制御回路８８によってトナ
ーミキサー４４に電気接続されている。電圧源４０は、
電圧源４２とドナーローラー７４に接続されている。電
圧源４０，４２は、直流電圧源である。これによって、
ドナーローラー７４とトナーミキサー４４の間に約250
ボルトから約1000ボルトの範囲の電気バイアスを形成す
る。ドナーローラー７４とトナーミキサー４４の間にか
けられる電気バイアスは、約600 ボルトであることが好
ましい。トナーミキサーをバイアスする電流は、トナー
使用の基準となる。制御回路８８は、トナーミキサー４
４をバイアスする電流を検出し、これに応答して制御信
号を発生する。制御回路８８からの制御信号は、モータ
ー８２の付勢を調節する。

【００１９】モーター８２は、容器８６の開口端に位置
するらせんコイル２１０に接続されている。コイル２１
０は、回転する際に、容器８６からハウジング８０のチ
ャンバ７８の中にトナーを放出する。トナーミキサー４
４は、ドナーローラー７４との間に間隔をおいて配置さ
れている。この間隔は、約0.05cmから約0.15cmの範囲で
ある。ドナーローラー７４は矢印７６の方向に回転し
て、このドナーローラー７４に引き寄せられるトナー粒
子を移動させて、ベルト１０の光導電性表面１２上に記
録された静電潜像に接触させる。ドナーローラー７４が
矢印７６の方向に回転すると、帯電ブレード９２はその
自由端領域を弾性付勢して、ドナーローラー７４に接触
させる。帯電ブレード９２は、金属、シリコンゴム又は
プラスティック材料のいずれから成るものであってもよ
い。例えば、帯電ブレード９２は、スチール燐青銅から
成り、約0.025mm から約0.25mmの厚さで、最大幅は25mm
である。帯電ブレードの自由端は、ドナーローラー７４
との接触点を超えて、約４mm以下の長さだけ延びてい
る。帯電ブレード９２は、約10g/cmから約250g/cm の圧
力でドナーローラー７４と接触するように維持されてい
る。ドナーローラー７４に付着するトナー粒子層は、最
大６０マイクロクーロン／グラムに帯電されており、そ
の表面に付着するトナーの量は約0.1mg/cm²から約２mg
/cm²の範囲である。

【００２０】図４に示すように、現像剤は、例えば容器
８６からドナーローラー７４へと、印刷装置の異なる領
域の間で移送される必要がある。さらに、現像剤が現像
ステーションＣにおいて感光体に付着されて、現像剤の
一部が転写ステーションＤにおいてコピーシートに転写
された後は、感光体上の残余の現像剤はすべてクリーニ
ングステーションＦにおいて除去する必要がある。クリ
ーニングステーションＦで除去されたこの現像剤は、感
光体から分離して移送しなければならない。除去された
余分な現像剤は、本発明によるらせん状コイルによっ
て、トナー回収ボトルへと搬送することができる。

【００２１】上記の現像剤の搬送の効果的な手段は、そ
の内部にらせんバネ２１０を有する経路２２０を介して
搬送することである。このバネは可撓性であるため、現
像剤の搬送経路は直線でなくともよい。本発明の好まし
い実施例においては、搬送経路内のらせんバネは、２本
又は３本（好ましくは３本）のより合わせたワイヤを有
しており、このワイヤが搬送経路内でらせんバネを形成
する。図５に示すように、個々のワイヤ２００は、コイ
ルを構成するのに使用され、ワイヤはガラス繊維又はス
チールなどの金属から成る。図６に示すように、個々の
ワイヤはより合わせられているのが好ましい。また、ワ
イヤは平行ストランド即ちねじり合わせられていてもよ
い。より合わせ又はねじり合わせの後、ワイヤはコーテ
ィング２０２によって被覆される。コーティング２０２
は、ワイヤを一体に維持し、らせんコイルの剛性を増加
する。また、コーティングによって、現像剤がより合わ
せた又はねじり合わせたワイヤ中に溜まるのを防止で
き、さらに、モーター８２によって搬送経路内でコイル
が回転する際のコイルと経路との摩擦を減少でき、コイ
ルの寿命を有意義に延長することができる。また、第２
保護コーティングを被覆することも可能である。コーテ
ィングは、ナイロンやカイナールのような十分な潤滑
性，強度，耐久性を有する適当な材料であれば何でもよ
い。

【００２２】ワイヤストランド上のコーティングは、そ
の厚さを変化させることができ、これによって異なる剛
性の要求に応えることができる。例えば、搬送経路の屈
曲が鋭い場合には、薄いコーティング（約0.05mm）を使
用すればよく、経路の直線部分には、厚いコーティング
（約0.13mm）を使用すればよい。粒子を液状化したベッ
ドの中に加熱したワイヤを通過させることによって、よ
り合わせたワイヤにコーティングを行うことができる。

【００２３】本発明による現像剤搬送装置を、好ましい
実施例に関して記述してきた。当業者であれば、特許請
求の範囲により画定される本発明の範囲と精神から離れ
ることなく、特に記述しなかった追加、改変、置換、削
除を行うことも可能であろう。例えば、本発明で使用さ
れるワイヤの数は、３本でなくともよい。また、個々の
ワイヤは好ましくはスチールなどの金属であるが、ポリ
マー系繊維などの他の材料を使用することも可能であ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による搬送バネ機構を利用した自動印刷
機の概略図である。

【図２】本発明による搬送バネ機構を利用したベルト式
電子写真印刷機の概略立面図である。

【図３】図２の現像装置の概略立面図である。

【図４】バネ状オーガーの回転によってトナーを搬送す
るための非直線経路の断面を示す概略図である。

【図５】図４のバネ状オーガーの一部の拡大図である。

【図６】図４、５のらせん状オーガーコイルを形成する
のに使用される複数のワイヤを示す図である。

【符号の説明】

１０ベルト１２光導電性表面１４導電性基板１８，２０，２２，２４ローラー２６モーター２８，５６コロナ発生装置３０原稿文書３２透明プラテン３４ランプ３６レンズ３８現像装置４０，４２電圧源４４トナーミキサー４８シート給送装置５４，６８シュート６２定着装置６４加熱融着ローラー６６バックアップローラー７０シート回収トレイ７２繊維ブラシ７４ドナーローラー７８チャンバ８０ハウジング８４弓状部８６容器８８制御回路９２帯電ブレード１１０自動電子写真印刷機１１１ランプ１１３，１１５ミラー１１６プラテン１１８固定レンズ１１９現像ロール１２０供給カートリッジ１２２給送ロール１２５整合ロール１２６シート回収トレイ１２８容器１３６オーガー組立体１５２トナー回収ボトル１５４導管２００ワイヤ２０２コーティング２０４第２コーティング２１０バネ状オーガー（らせんバネ）２２０搬送経路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭54−116932（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−214784（ＪＰ，Ａ) 特開昭47−37548（ＪＰ，Ａ) 特開昭50−43352（ＪＰ，Ａ) 特開平１−254334（ＪＰ，Ａ) 実開昭64−15833（ＪＰ，Ｕ) 実開昭63−193134（ＪＰ，Ｕ) 特表平３−503088（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03G 15/08 - 15/095 G03G 21/10

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】現像剤搬送装置において、現像剤を搬送する通路を有し、該通路内には回転可能に
らせんコイルが配置されており、前記らせんコイルは、
相互に結束されて且つ少なくとも１つの保護コーティン
グによって被覆されている複数のワイヤから成ることを
特徴とする装置。
【請求項２】感光体と、該感光体上に潜像を形成する
帯電手段と、新たな現像剤を保持する手段と、前記保持
手段から前記感光体に新たな現像剤を搬送する搬送手段
と、前記感光体に現像剤を塗布する現像剤塗布手段と、
塗布された前記現像剤のほぼ全部をコピーシートに転写
し、前記コピーシートに転写されなかった現像剤が残留
現像剤となる転写手段と、前記感光体から前記残留現像
剤を除去する除去手段と、を有する電子写真印刷機にお
いて、前記搬送手段及び前記除去手段の少なくとも一方が、現
像剤搬送通路と、該通路内に回転自在に配置されたらせ
ん状コイルとを有しており、前記コイルは、相互に結束されて且つ少なくとも１つの
保護コーティングによって被覆されている複数のワイヤ
から成ることを特徴とする電子写真印刷機。