JP4063903B2 - 像形成表面の磁性粒体の除去装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般に、ハイライトカラー像及び単色像を形成する静電記録式プリンタ装置の現像装置の磁性キャリヤ粒体すなわちキャリヤビーズの除去装置に関するものであり、特に、現像ユニットから感光体表面上に供給された強磁性体キャリヤビーズおよび非磁性体粒子を、画像をプリント用紙に転写する前に、感光体表面から除去するための除去装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
米国特許4,２９2,９２４号に、感光体表面をクリーニングするのに用いる磁気ブラシ装置が開示されている。またこの特許には、これを用いて磁気ブラシ現像を行うことが示唆されている。この特許に開示されている装置は、クリーニングハウジング内に配置された回転円筒スリーブの内側に複数の磁石が並べて配置される。クリーニングハウジングには感光体表面に隣接する位置に開口が設けられており、感光体表面がこの開口部を通過するときに表面のクリーニングが行われる。円筒スリーブの両側末端部には、スリーブの方に磁界によって引き付けられる現像剤がスリーブの端部に集積しないように、磁界の形状を補正する部材が具備されている。
【０００３】
米国特許4,４６6,７３０号は、ハウジングの中に配備された、表面にトナーが付着しているビーズを感光体表面に輸送するための回転円筒部材の中に、磁石を配置したことを特徴とする、磁気ブラシ現像ユニットを開示している。この磁気ブラシ現像ユニットでは、ハウジング内の上記回転円筒部材に近接する領域に、真空引きによって負の空気圧を与え、空中に浮遊しているトナーおよび計量ブレードに付着しているトナーがハウジングの底部に引き寄せられる。
【０００４】
また、米国特許5,２２5,８８０号は、静電記録方式プリンタ装置において、感光体上に像が現像された後に感光体上に発生する凝集物を除去する装置を開示している。この装置では、真空源を用いて、現像された像上の凝集物を引き寄せている。
【０００５】
米国特許5,２８3,６１７号は、米国特許5,２８0,３２３号に開示されている装置と類似の装置に、さらに真空源を具備させることによって、感光体表面からビーズ除去装置に向かって空気流を形成するようにした現像装置を開示している。この空気流は、ビーズ除去ローラのクリーニングにも役立つ。
【０００６】
米国特許5,２８0,３２３号は、感光体表面からビーズを除去する装置を具備した現像装置について開示している。このビーズ除去装置は磁石を具備しており、この磁石によってビーズをビーズ除去ローラの方に引き寄せる。さらに磁気シャントを有しており、この磁気シャントによって、ビーズの除去が適切に行われるように発生磁界の形状が整えられる。
【０００７】
米国特許5,３７9,０９４号は、米国特許5,２８3,６１７号に開示された装置と同様の装置に、さらに複数の段差部を有するビーズ除去装置を具備させた現像装置を開示している。このビーズ除去装置は、ハウジング内の偏心した位置に配置され、真空源によって空気流が発生されて、これによって、感光体表面からビーズがビーズ除去装置に引き寄せられる。なお、上記の空気流によって、ビーズ除去ローラのクリーニングも行われる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上記の従来のビーズ除去装置では、ビーズが完全に除去されずに、感光体表面に残存して、転写された画像に汚れを生じる。本発明は、このような問題を解決し、効率的に完全にビーズ除去を行う優れたビーズ除去装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を達成するために、本発明の１態様における磁性粒体除去装置は、現像部と転写部との中間領域に配置されて、磁性粒体を、移動する像形成表面から除去する磁性粒体除去装置であり、上記現像部と転写部との間に配置された除去部材を具備している。この除去部材は、その長手方向軸を中心として回転可能になされている。また、この除去部材の外表面には溝が形成されており、この溝の少なくとも一部は上記長手方向軸に対して斜めの方向に延びている。この磁性粒体除去装置は、上記の除去部材と連携動作するようになされた磁気部材をさらに具備している。この磁気部材は磁界を発生させる。この発生された磁界によって磁性粒体が像形成表面から上記の除去部材に引き寄せられる。上記の磁気部材と上記の除去部材とはその相対位置が移動するようになされている
【００１０】
本発明のビーズ除去装置は、現像ニップすなわち感光体と現像ローラとの間の現像が行われる領域と、転写部との間の任意の場所に配置することができる。例えば、現像ハウジング内の現像ニップの下流位置に設置するか、あるいは、別に独立にビーズ除去装置ハウジングを設けてその中に設置し、このビーズ除去装置ハウジングを現像ハウジングと転写部との間の適当な位置に配置する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
現像ハウジングの中に本発明のビーズ除去装置を設置する場合の実施例について、図３を参照しながら、以下にさらに詳細に説明する。図３において、３４は第２の現像ユニットである。この現像ユニット３４の現像ローラ３７、３８は、実質的に互いに同じものであるので、以下では現像ローラ３７についてのみ説明する。
【００１２】
現像ローラ３７は、例えば、トナーとビーズの両方を含む黒色現像剤４２をベルト１８の表面に供給し、ベルト１８の感光体表面に記録された静電潜像をトナーによって現像する。潜像の帯電領域にトナーが引きつけられるように、現像ローラ３７には適当な電気的バイアスがかけられる。現像ローラ３７は、好適にはアルミニウムで作られた非磁性体管状部材すなわちスリーブ８０を有している。スリーブ８０は、通常は、矢印８２の方向に回転する。磁石アセンブリ８４が、スリーブ８０の内側にスリーブと空隙をおいて固定設置されている。磁石アセンブリ８４は、スリーブ８０の下側の外周面に現像剤を引きつける作用をする。すなわち、スリーブ８０が矢印８２の方向に回転するときに、スリーブの下側において、ビーズが、ピックアップ磁石９０によって引き寄せられて、スリーブの外周面に付着する。ビーズの表面には摩擦電気によってトナーが付着しており、従って、ビーズとトナー（現像剤）とが、スリーブ８０の外周面に磁気力によって付着されて、スリーブ８０の回転とともに現像領域９２まで輸送される。
【００１３】
現像領域を通過したビーズと残存トナーは、ビーズ輸送磁極すなわち磁石１０２によってスリーブ８０の方に向かって強く引き寄せられる。ローラがさらに回転すると、ビーズはやがて領域１０４まで達する。この位置では、ビーズをローラに引き付ける磁気力よりも重力と遠心力の方が強くなり、ビーズはスリーブから離脱する。この領域１０４は、しばしば、ビーズ離脱領域あるいはビーズ離脱点と呼ばれる。また、ビーズ離脱領域に発生する磁界が弱まるように、シャント１０６が配備されており、このシャント１０６によってビーズ離脱領域での離脱作用がいっそう強められる。スリーブ８０内の磁気ユニット８４はいろいろなやり方で形成でき、例えば、米国特許4,５１7,７１９号および同4,６４0,８０８号にもその例が開示されている。
【００１４】
引き続き図３を参照する。図示のように、第２現像ユニット３４には、スリーブ１２０を具備したビーズ除去装置４６が設けられている。スリーブ１２０は、チューブなどの中空円筒構造を有している。このスリーブは、アルミニウムなどの適当な耐久性材料を用いて、例えば押し出し成形などの適当な技術によって作成される。スリーブ１２０の肉厚は十分に薄いことが必要である。もし必要があれば、スリーブ１２０の外周１２８を加工して、肉厚を必要な所定の厚さにするのがよい。スリーブ１２０の外周面には螺旋状の溝１３０が形成されている。
【００１５】
溝１３０をさらに詳細に図４の（Ａ）及び（Ｂ）に示す。溝１３０の底１３２は、好適には平坦である。また、底１３２は、溝の中心線１３４に対して垂直となるように形成される。溝１３０の底１３２及びスリーブ１２０の外周面１２８との間に側面１３６が延びている。この側面も好適には平坦である。側面１３６が中心線１３４とほぼ平行となるようにすると良好な結果が得られて、好適である。また、側面１３６と底１３２とがなす角度βは８０度から１００度の範囲であることが望ましい。直径0.１mmのキャリヤビーズ１５（図１の白丸）を効果的に除去するためには、溝１３０の側面１３６は、その深さＤが、少なくとも、約0.２mm以上であり、溝１３０の底１３２の幅Ｗが、約0.２mm以上となっていることが望ましい。
【００１６】
溝１３０は、軸方向に伸張する部分と、螺旋状に伸張する部分の両方を有するような構成であってもよいが、事実上全長にわたって螺旋状に伸張するようにすすることが望ましい。溝１３０は、スリーブ１２０の長さ方向の中心線１４０に平行な直線１３８に対して角度α（図４の（Ａ）参照）をなす。本発明の発明者らは、この角度αが大き過ぎると、例えば４０度よりも大きいと、ビーズ１５が軸方向に移動しやすくなり、ビーズを効果的に除去できなくなることを見出した。角度αが１５度から４０度の範囲にあるときには、ビーズ１５は、ある程度は軸方向にも移動するが、ほとんどは接線方向に移動し、従ってビーズがスリーブ１２０の外周面の特定の軸方向位置に集まるようなことなしに効率的にビーズを除去することが可能である。
【００１７】
図４に示した例では、ビーズ除去装置のスリーブ１２０の外周面には、溝１３０がたった１本しか形成されていないが、本発明はこれに限定されることなく、複数の螺旋状の溝を有するようにすることも可能である。
【００１８】
再び図３を参照する。通常、ビーズ除去装置４６は矢印１４９によって示された方向（すなわち、現像ローラ３７、３８の回転方向と反対方向）に回転するようにするのが好適である。
【００１９】
図４を再び参照する。本発明の発明者らはスリーブ１２０に螺旋状の溝１３０を設けることによって、汚れを事実上完全に防ぐことができることを見出した。さらに発明者らは、溝の側面１３６の深さＤが本発明の性能に非常に重要であることを見出した。本実施例のビーズ除去装置で、約0.１mmのビーズを捕獲するには、スリーブ１２０の半径すなわちスリーブ１２０の中心からスリーブ１２０の外周面までの距離は１２mm乃至１７mmであることが好適であり、さらに好適な半径は１５mmである。溝の側面１３６の高さは約0.４５mmから0.７０mmの範囲であることが好適であり、より好適な高さは0.５５mmである。また、溝１３０の側面１３６は、側面と側面の間に伸張する底１３２に対して事実上直角となっていることが望ましい。
【００２０】
溝の底１３２とスリーブの外周面１２８とを結ぶ側面１３６が底１３２と接する部位において底１３２に対してなす角度はおよそ１０５度を越えてはならないし、また逆に７５度より小さくしてはならない。その理由は、上記角度が上記以上の鈍角である場合には、前述のようにビーズの逃げ現象が起こり、逆に上記以下の鋭角であるとビーズを捕獲するのが困難になってしまうからである。
【００２１】
多くの場合、ビーズ除去装置４６は、上記のような構成で十分にその機能を発揮するが、空気流形成装置を設けて、ビーズを、ベルト１８からビーズ除去装置４６の方に引き込むようにするのがより好適である。強磁性体であるキャリヤビーズ１５は磁界によって引き付けられるが、非磁性体粒子及び汚染粒子１５４は磁界による力を受けない。空気流形成装置は、このような非磁性体粒子や汚染粒子１５４をベルト１８から除去するのに役立つ。ビーズ除去装置は、現像ローラ３８、３９が感光体ベルト１８の現像を終了した後の下流側に配置される。空気流形成装置をビーズ除去装置４６に備える場合、トナーによって現像された像を乱すことなく、非磁性体粒子１５４を除去することができるように設計することが必要である。空気流の形成は真空ポンプ１６１によって行うことができる。
【００２２】
例えば図３に示されているように、吸引孔１６０を現像ユニット３４のハウジング壁に設け、この吸引孔１６０を真空ポンプ１６１と導管１６２で結び、上記空気流を形成することによって、スリーブ１２０上に残存しているキャリヤ粒体１５の離脱を促進するようにする。離脱した粒体は、ハウジング壁１７０に設けられた開口１６９（破線で示してある）を通過してオーガ４７に落下するか、あるいは溜め１６３に堆積する。もし、壁１７０の開口１６９を通過することができない粒体のために、ハウジングにさらに別の開口１６５を設けて、開口１６９を通って真空ポンプあるいは溜め１６３に至ることができない粒体をこの別に設けた開口１６５から別の導管（図示せず）を通って集めるようにすることも可能である。多くの場合、複数の溜めを設ける代わりに、単一の溜めに、いろいろな吸引孔を経由して集められた離脱粒体を堆積するようにすることができる。また、両方の吸引孔を同一の真空ポンプ１６１に接続することもできる。
【００２３】
また真空ポンプはスリーブ１２０からビーズおよびトナー粒子を離脱するのを助ける目的で用いることも可能である。真空ポンプ１６１に導管１６２で接続された真空孔１６０によってスリーブ１２０から現像剤が溜め１６３に向かって引き込まれる。あるいは、ビーズ１５は、壁１７０の開口１６９を通って現像ハウジング１７２内に落下する。
【００２４】
真空孔１６０を設ける場合は、開口は図３においてスリーブ除去装置４６のスリーブ１２０から0.２５mmから1.５０mm離れた位置に設けることが望ましく、より好適には、0.７５mm離すのがよい。空気流の流速の適切な値は、１５〜９０リットル／秒の範囲であり、さらに好適には３０リットル／秒である。ノズルの適切な幅は0.７５mmから4.００mmの範囲であり、さらに好適には0.４mmとするのがよい。ノズルの長さは３６０mmが好適である。空気流によってベルト１８上の像の現像が乱されることがないようにするため、真空孔はスリーブに近接して設け、また、空気通路がベルト１８とスリーブ周辺との間で事実上開いているようにするのが望ましい。
【００２５】
スリーブ１２０の周辺に適切な空気流を形成するためには、スリーブ１２０を囲む現像ユニット３４のハウジングは、スリーブの形状に沿って接近して配置する必要がある。また、スリーブは、ハウジング内の偏心した位置に配置して空気流に方向性を生じるようにすることが効果的である。
【００２６】
ビーズ除去装置４６の磁界発生器は、ベルト１８に対して一定の固定位置に配置された２つの磁石１５０、１５１から成る。磁石１５０、１５１は複数の段差面を有するスリーブ１２０の内側に配置される。また、磁石１５０、１５１によって発生された磁界が所望の方向を向くように磁界の形状を整えるために、スリーブ１２０の内側にシャント１５５が設けられる。磁石１５０、１５１及びシャント１５５に加えて更にシャント１５７が設けられており、このシャント１５７によって、磁石が発生した磁界のうちベルト１８に向かう磁界を除いたすべてが減衰される。
【００２７】
ビーズ除去装置４６のシャント１５５、１５７は、好適には強磁性体材料（例えば、１mm以上の厚さ、さらに好適には約1.６mmの厚さの、低炭素濃度冷間圧延鋼）によって作成される。このための材料の透磁率は、好適には１８０ガウスから１０００ガウスの範囲であり、より好適には、約１０００ガウスである。磁石１５０、１５１はスリーブ１２０の内側にそれぞれの所定の位置に互いに極性が反対となるように配置される。磁石に用いるのに好適な材料の具体的な例は、Delco-Remy (General Motors Corporation の１division）が市販している ネオジム鉄硼素合金（ＮＩＢ）である。ただし、これに限らず、他の材料を用いて同様の効果を得ることが可能である。磁石およびシャントは発泡材によって固定保持することが可能である。
【００２８】
すでに説明したように、磁石１５０、１５１は極性が逆向きとなるように配置される。すなわち、磁石１５０、１５１のうちの一方の磁石のＮ極が他方の磁石のＮ極とは逆方向を向くように配置し、磁石が互いに反発せずに引き合うようにする。ビーズと感光体表面との間のニップ領域において磁力が最大となるようにするには、２つの磁石のそれぞれの磁界ベクトル成分が互いに１４０度〜１００度でずれている（オフセットしている）のが好適であり、さらに好適には１２０度のずれをもっているのが好適である。（図３において、磁石１５０、１５１のＮ極はそれぞれ５３度および１９３度であり、その結果、ベルト１８の近傍においては、磁極を６０度の角度で分離している。）また、上記構成において、磁石１５０、１５１の側壁１５８、１５９が磁石１５０、１５１の極性軸とほぼ平行となるように形成すると、ベルト１８から離れる方向の磁界が最も小さくなることを本発明の発明者らは見出した。
【００２９】
場合によっては、弓状シャント１５７を、感光体ベルト１８の方に向かってさらに延ばすのがよいこともある。現像ローラ３７、３８がビーズ除去装置４６の近傍に配置されているために、これらの間で磁界が互いに干渉し本来の機能に差し障りが生じることがある。このようなビーズ除去装置と現像ローラとの間の磁気的干渉あるいは、漏れの問題は、弓状シャント１５７および上記のような形状の側壁１５８、１５９によって、事実上解決することが可能である。
【００３０】
また、場合によっては、ＡＣあるいはＤＣ電源１６８からＡＣまたはＤＣ電圧をスリーブ１２０に与えて、ビーズ除去装置１４６のビーズ除去効率をさらに向上させるさせることも可能である。印加電圧は、ＡＣ電圧の場合はピーク・ピーク電圧が１０００から３０００Ｖの範囲が望ましく、ＤＣ電圧の場合は５００から１５００Ｖの範囲が望ましい。さらに好適には、１０００Ｖの低電流ＡＣ電圧あるいは１０００ＶのＤＣを用いるのがよい。
【００３１】
また同様にビーズ除去装置４６に対しても、ＡＣあるいはＤＣ電源１６８からＡＣまたはＤＣ電圧をスリーブ１２０に与えることによってビーズ除去効率をさらに向上させるさせることが可能である。この場合の印加電圧は、ＡＣ電圧の場合はピーク・ピーク電圧が１０００から３０００Ｖの範囲が望ましく、ＤＣ電圧の場合は５００から１５００Ｖの範囲が望ましい。さらに好適には、２０００Ｖの低電流ＡＣ電圧あるいは１０００ＶのＤＣを用いるのがよい。ただし、現像ユニット３４のハウジング１７２から電気的に絶縁されたビーズ除去装置のスリーブ１２０へ印加される電圧の大きさは上記の値に必ずしも限定されるわけではない。ときには、長い間にトナーを含む現像剤がスリーブに次第に蓄積し、スリーブが汚れてしまい、その効果が低減することがある。真空手段を設けることによって、このような問題を防ぐことが望ましい。すなわち、真空ポンプ１６１によって真空孔１６０から真空引きを行って、ビーズを含む現像剤をハウジングから取り除くようにするのが望ましい。
【００３２】
さらに、上記の構成を用いることによって、感光体表面の直近のスリーブの部分あるいはこの近くのスリーブの部分を除いて他の領域のビーズ除去装置のスリーブ１２０の周りの磁界強度が最少化される。最適な構造は、現像剤のと特性および周囲条件にも依存するが、以上に開示した複数の段差面（溝）を有するスリーブを用いることによって、事実上すべてのビーズをビーズ除去領域において除去することが可能である。これは従来の装置では不可能であったことであり、本発明のスリーブは従来の装置の問題を解決するものである。
【００３３】
図３を参照しながら、本発明の構成と作用をさらに詳細に以下に説明する。ビーズ１５はビーズ除去領域に引き寄せられて溝の内部に落下し、スリーブの回転とともにビーズ離脱領域まで輸送される。このとき、溝の深さと形状が上記のように最適化されているので、溝の内部のビーズが上面部へ逃げることなく、ビーズ離脱領域まで輸送される。
【００３４】
回収したビーズは現像ハウジング１７２内の現像剤に戻して再使用するよりも、完全に取り除いて溜め部に排出するようにする方が、ビーズ除去装置の全体としての性能が向上する。ビーズ除去装置によって捕獲されたビーズは容易に現像ハウジング内に戻りやすいので、ビーズ除去装置によって捕獲された現像剤は溜め１６８に蓄積して現像ハウジングに戻らないようにするのが望ましい。上記の点からは捕獲ビーズを溜め１６３に堆積する方がより望ましいものの、現像剤を再使用するような構成でも十分な結果が得ることができる。
【００３５】
図３の構成のビーズ除去装置４６は多くの場合において十分な効率でビーズを除去することが可能であるものの、ベルトが非常に高速で動くような場合においては、ビーズが完全に除去されずにベルト１８が現像ユニット３４を通過した後においてもベルト上にビーズが残存することがある。このような場合には、上記のビーズ除去装置４６にさらにもう１つの別のビーズ除去装置を付加して完全にビーズを除去するようにすることができる。
【００３６】
図８は、このような目的で付加する装置を示したものである。この装置は、その専用のハウジングを有しており、現像ハウジングと転写部との間に配置される。さらに具体的には、図２に示されているように、磁気空気ビーズ除去装置３００を現像ユニット３４と転写部Ｄとの間に配置するようにするものである。かかる装置を用いることによって、静電記録式プリンタ装置の性能を向上することができる。すなわち、転写部まで輸送されるビーズを事実上なくすことができ、従って紙に転写形成された画像に認識可能なビーズが含まれることがなくなる。
【００３７】
ビーズ除去装置は、図２に示されているように、転写前負コロナ発生装置５６と転写部Ｄとの間に配置するのが好適であるが、ビーズ除去装置３００を現像ユニット３４とコロナ発生装置５６との間に配置するようにしてもよい。ビーズ除去装置３００を転写前負コロナ発生装置５６と転写部Ｄとの間に配置した場合には、現像された像の帯電量が非常に重要である。帯電量に関しては、静電像形成過程、クリーニング過程、画像転写および消去過程において、それぞれ相反する条件が要求される。転写部Ｄにおける潜像の転写には、約１３０μＡの高電流帯電が好適である。クリーニング部Ｆにおける、ベルト１８のクリーニングにおいては、１１０μＡの中程度の電流の帯電が望ましい。一方、ビーズ除去装置３００の場合では、７０μＡ以下の低電流の帯電が、汚染ビーズを除去するのに好適である。
【００３８】
現像された像の帯電量を厳密に制御することができるように、コロナ発生装置５６は、ガラスをコートしたワイヤ２８０の３方をシールド２８２で取り囲んだ構造を有するようにするのが好適である。コロナ発生装置５６は、電流制御装置２７８に接続される。電流制御装置２７８は、ワイヤ２８０に電気的に接続された交流電源２８４と、シールド２８２に電気的に接続された直流定電流源２８６とを含んでいる。転写前コロナ発生装置５６の制御にこのような電流制御装置２７８を用いると、従来の電圧制御装置を用いた場合と比較してより高精度に帯電電流を制御することが可能であり、従って、転写前コロナ発生装置５６には、このような電圧制御装置２７８を採用することが望ましい。電流制御装置２７８を用いて電流をおよそ７０μＡに制御することによって、クリーニング部Ｆ、ビーズ除去装置３００、および転写部Ｄにおけるそれぞれ相反する帯電電流条件を満足させることができ、従ってこの電流制御装置２７８を採用することによって、ビーズ除去装置を現像ユニット３４と転写部Ｄの中間に配置することが可能となるものである。
【００３９】
図８を再び参照する。磁気空気ビーズ除去装置３００は、ハウジング３０１を具備しており、その中に回転スリーブ３２０が配置されている。スリーブ３２０は、アルミニウムなどの非磁性体材料によって、好適には図３のスリーブ１２０にやや似た構造の多段段差（溝）構造を有するように形成される。また、スリーブ３２０は、チューブのような中空円筒構造を有する。このスリーブは、アルミニウムなどの適当な耐久性材料を用いて、例えば押し出し成形などの適当な技術によって作成することができる。スリーブ３２０の肉厚は十分に薄いことが必要である。そのためもし必要があれば、スリーブ３２０の外周３２８を加工して肉厚を必要な厚さとなるようにする。さらに、スリーブ３２０の外周３２８に螺旋状の溝３３０を形成する。
【００４０】
溝３３０をより詳細に図６および７に示す。溝３３０の底３３２は、好適には平坦となされ、また、底３８２は、溝の中心線３３４に対して垂直となるように形成される。溝３３０の底３３２とスリーブ３２０の外周面３２８との間には側面３３６が伸張している。この側面３３６も好適には平坦である。本発明の発明者らは、側面３３６が中心線３３４とほぼ平行となるようにすると良好な結果が得られることを見出した。側面３３６と底３３２とがなす角度βは、８０度から１００度の範囲であることが望ましい。直径0.１mmのキャリヤビーズ１５を効果的に除去するためには、溝３３０の側面３３６は、その深さＤが、少なくとも約0.２mm以上であり、溝３３０の底３３２の幅Ｗは約0.２mm以上であることが望ましい。
【００４１】
溝３３０は、軸方向に伸張する部分と、螺旋状に伸張する部分の両方を有するような構成であってもよいが、より好適には、図５に示すように事実上全長にわたって螺旋状に伸張するようにする方がよい。溝３３０は、スリーブ３２０の長さ方向の中心線３４０に平行な直線３３８に対して角度αをなす。本発明の発明者らは、もし、この角度αが大き過ぎると、例えば４０度よりも大きいと、ビーズ１５が軸方向に移動しやすくなり、ビーズを効果的に除去できなくなることを見出した。αが１５度から４０度の範囲にあるときには、ビーズ１５は、ある程度は軸方向にも移動するが、ほとんどは接線方向に移動し、従ってビーズがスリーブ８２０の外周面の１軸方向位置に集まるようなことなしに効率的にビーズを除去することが可能である。図５に示した例では、ビーズ除去装置のスリーブ３２０には、溝３３０がたった１本しか形成されていないが、本発明はこれに限定されることなく、複数の螺旋状の溝を有するようにすることも可能である。
【００４２】
再び図３を参照する。通常、ビーズ除去装置３００は矢印３４９によって示された方向（すなわち、現像ローラ３７、３８の回転方向と反対方向）に回転するようにするのが好適である。
【００４３】
スリーブ３２０に螺旋状溝３３０を設けることによって、汚れを事実上完全に防ぐことができる。図７を再び参照し、側面３３６の深さＤは本発明の性能において非常に重要である。本実施例のビーズ除去装置において、約0.１mmの大きさのビーズを捕集するには、スリーブ３２０の中心から外周３２８までの距離、すなわち、スリーブ３２０の半径Ｒは、およそ３２mmから３７mmの範囲であることが望ましく、より望ましくは３５mmとするのがよい。側面３３６の高さは約0.４５mmから0.７０mmの範囲であることが好適であり、より好適な高さは0.５５mmである。また、側面３３６は、側面の間に伸張する溝３３０の底３３２に対して事実上直角となっていることが望ましい。
【００４４】
溝の底３３２とスリーブの外周面３２８とを結ぶ側面３３６は、底３３２と接する部位における底３３２に対する角度がおよそ８５度を越えてはならない、また逆に７５度より小さくてはならない。その理由は、上記角度が鈍角である場合には、前述のようにビーズの逃げ現象が起こり、逆に鋭角であるとビーズを捕獲するのが困難になってしまうからである。
【００４５】
図８を再び参照する。多くの場合、ビーズ除去装置３００は、上記のような構成で十分にその機能を発揮するが、空気流形成装置を設けて、ビーズをベルト１８からビーズ除去装置３００の方に引き込むようにするのがより望ましい。強磁性体キャリヤビーズ１５は磁界によって引き付けられるが、非磁性体粒子および汚染粒子（１５７）は磁界による力を受けない。空気流形成装置を設けることによって、このような非磁性体粒子や汚染粒子１５７をベルト１８から除去することができる。ビーズ除去装置は、現像ローラ３８、３９が感光体ベルト１８の現像を終了した後の下流側に配置される。空気流形成装置をビーズ除去装置３００に備える場合、トナーによって形成された像を乱すことなく、非磁性体粒子１５７を除去することができるように設計することが必要である。空気流の形成は、真空ポンプ３６１によって行うことができる。
【００４６】
例えば図３に示されているように、吸引孔３６０をビーズ除去装置３００のハウジング３０１の壁に設け、この吸引孔３６０を真空ポンプ３６１と導管３６２で結び、上記空気流を形成することによって、スリーブ３２０上に残存している粒体１５７の離脱を促進するようにする。すなわち粒体は真空に引かれて導管３６７を通って溜め３６３まで送られる。
【００４７】
スリーブ３２０は、任意の適当な手段、例えばベルト３１６とモータ３１８によって駆動することができる。磁石３５０、３５１およびシャント３５３、３５５、３５７がスリーブ３１０内に強固に固定設置され、スリーブ３１０はこれらの周囲を回転するようになされている。磁石３５０、３５１は、スリーブ３２０の内側に、ピックアップ領域３１２がスリーブ３２０の外皮部のベルト１８近傍に形成されるように配置する。シャントと磁石の配置位置は、磁石が発生する磁界の強度がスリーブの周面のある位置すなわち脱離領域３１４においてシャントによって小さな値に弱められるように配置される。
【００４８】
ハウジング３０１の壁には、ベンチュリ薄板ノズル３７０が磁石３５０、３５１と反対側のベルト１８に近接する位置に設けられており、ベルト１８上に付着している粒体あるいはベルトの近く存在する粒体が、真空ポンプによって形成された空気流によってピックアップ領域のノズルに引き込まれるようになされる。また、磁石３２０が形成する磁界によっても粒体はピックアップ領域に引き込まれる。このようにして、ベルトに弱く付着しているビーズや、浮遊しているビーズあるいは凝集物がノズル内に引き込まれる。
【００４９】
図８の本発明によるビーズ除去装置の場合、ノズル３７０はベルト１８から0.２５mm乃至1.７５mm離れた位置に設けることが望ましく、より好適には、0.７５mm離すようにするのがよい。ノズル３７０の幅は0.２５mmから3.００mmの範囲が好適である。またノズルを流れる空気流の流速は１０リットル／秒乃至２０リットル／秒が好適である。本実施例においては、ベルトの回転方向のノズル幅として約１mm、ノズルの長さが３６０mmとし、ノズルを流れる空気流の流速は１４リットル／秒とした。ただし、これらのパラメータの適切な値は、プリンタ装置の構成と、用いられる材料、周囲条件に依存する。図８の実施例のビーズ除去装置は、現像ユニットと転写部との間の感光体表面に沿った適当な位置に配置することができる。
【００５０】
前述した図８のビーズ除去装置４６と同様に、ＡＣあるいはＤＣ電源３８０を用いてＡＣあるいはＤＣバイアスをスリーブ３１０に印加することによって、装置３００の性能を向上させることができる。
【００５１】
図１は、本発明のさらに他の実施例のビーズ除去装置４００を示す図である。図３あるいは図８に示した装置でも効果的なビーズの除去を行うことが可能ではあるが、ベルトの移動速度が速い場合には、図１に示した装置４００を用いることによって、特に効果的にビーズの除去を行うことができる。磁気空気ビーズ除去装置４００は、現像ユニット３４と転写部Ｄとの間に、図２のビーズ除去装置３００と同様にして配置される。ビーズの慣性効果を有効に利用し、また、ベルト１８がハウジング４３４に対して近接した位置で安定しているという点で、ビーズ除去装置４００は、ベルト１８の反転位置の近くに配置するのが望ましい。すなわち、駆動ローラ２１の近傍に配置するのが好適である。
【００５２】
図１のように、ビーズ除去装置４００は、ハウジングアセンブリ４３４を有している。このハウジングアセンブリ４３４は、ベルト１８が駆動ローラ２１に接している部分の輪郭に沿った形状を概して有するように形成されている。ハウジング４３４は、好適には、ベルト１８の上流側に位置する左側ハウジング部４１０とベルトの下流側に位置する右側ハウジング部４１２とを有する。
【００５３】
また、ビーズ除去スリーブ４２０が、ハウジング４３４の内側に配置されている。スリーブ４２０は図８のスリーブ３２０と同様のものである。好適には、スリーブ４２０は、矢印４２３で示されているように、矢印１９で示されたベルト１８の移動方向と同じ方向に回転する。スリーブ４２０の外周面には溝４３０が形成されている。この溝４３０は、図５〜７の溝３３０と同様のものである。
【００５４】
図１のビーズ除去装置４００は、図３と同様の構成の磁界発生装置４１４を有している。この磁界発生装置４１４は、図８の磁石１５０、１５１と同様な左側磁石４５０および右側磁石４５１と、図３のシャント１５５、１５７と同様のシャント４５５、４５７とを具備している。さらに磁界発生装置４１４は、シャント４５５と４５７との間に配置された弓状のシャント４５３を有している。このシャント４５３が設けられていることによって、ビーズ除去装置４００がビーズを離脱させる作用がいっそう高められる。
【００５５】
図８のビーズ除去装置３００の場合とは異なり、スリーブ４２０の位置はハウジング４３４の中心からはずれた位置に配置されている。すなわち、スリーブ４２０は、右側ハウジング部４１０の方に向かってかなりずれた位置に配置されている。後に説明するように、このような偏心配置は、ビーズ除去装置のビーズを除去する機能をいっそう高めるものである。さらにまた、スリーブ４２０と左側ハウジング部４１０との間には左側空気通路４１５が形成されている。この左側空気通路４１５は、スリーブ４２０と右側ハウジング部４１２との間に形成された右側空気通路４１６に比較してかなり狭くなるようになされている。
【００５６】
また、ビーズの除去を助けるために、ベルト１８からビーズを吹き飛ばすための空気流を発生するための空気流発生装置をビーズ除去装置に備えるようにすることが望ましい。すなわち、ビーズ除去装置４００は、溜め４６３に結合された真空ポンプ４６１を具備していることが望ましい。真空ポンプ４６１および溜め４６３は、図８の真空ポンプ３６１と溜め３６３と同様のものである。真空ポンプ４６１は、ダクト４６２を介して右側空気通路４１６に接続されている。左側空気通路４１５と右側空気通路４１６とは、ハウジング４３４の感光性ベルト１８と反対側の位置に設けられた真空引き孔４６０の位置においてダクト４６２を介して結ばれている。
【００５７】
左側空気通路４１５が形成する左側空気通路間隙は、右側空気通路４１６が形成する右側空気通路間隙よりもかなり狭いので、真空ポンプ４６１によって発生された空気流は主に右側空気通路４１６を通る。左側ハウジング部４１０は、感光性ベルト１８の近傍に左ハウジング端４２４を有し、一方、右側ハウジング部４１２は、感光性ベルト１８の近傍に右ハウジング端４２６を有する。左ハウジング端４２４および右ハウジング端４２６とによって、ニップ領域４３６内の感光性ベルト１８とスリーブ４２０との間の開口４２８の大きさが規定される。
【００５８】
左側ハウジング部４１０は、縁４３８を有している。この縁４３８は、左ハウジング端４２４から左下方に向かってニップ領域４３６から離れる方向にまたベルト１８から離れる方向に延びている。縁４３８の外面４４０は感光性ベルト１８に隣接している。面４４０は下側に向かってニップ領域４３６から離れる方向に感光性ベルト１８に対して傾いている。従って、この面４４０によって、感光性ベルト１８と面４４０との間の入射傾斜角が定まる。本発明においては、入射傾斜角は特別な値に限定されるものではないが、好適にはおよそ１５度とするのがよい。面４４０とベルト１８とによってニップ領域４３６に空気流を導く案内通路が形成される。また、端４２４と感光性ベルト１８とによって、出口端間隙が形成される。この出口端間隙の大きさは、ビーズ除去装置４００内に適切な空気流を形成するのに重要である。出口端間隙の好適な大きさは、約0.８mmから1.５mmの範囲である。右ハウジング端４２６とベルト１８との間の空間によって出口端間隙が形成される。出口端間隙の厚さは、ビーズ除去装置４００内に適切な空気流を形成するのにやはり重要であり、出口端間隙の好適な大きさは約0.５mmである。
【００５９】
ビーズ除去装置４００の空気流が装置の他の構成部品に影響を与えるのを防ぐために、乱空気流遮蔽材４７０を設けることが望ましい。遮蔽材４７０を設けることによって、装置内の用紙搬送経路５９（図２）を搬送される用紙が空気流で乱されるのが防止される。乱空気流遮蔽材４７０は適当な任意の場所に配置することができるが、好適には、右側ハウジング部４１２から伸張するようにし、その外面４７２が感光性ベルト１８に適切な間隔を保ちながらこれに沿って伸張しているようにするのがよい。面４７２とベルト１８とによって用紙ガイド間隙が規定されるが、この用紙ガイド間隙は約0.６３mmとするのが好適である。
【００６０】
スリーブ４２０をハウジング４３４の中の偏った位置に配置することによって、ビーズやその他の粒子の除去を著しく助ける空気流が形成される。空気流は、空気ガイドから流れ込んだ後、ニップ４３６の近傍に集中し、磁石４５０、４５１あるいはＡＣ／ＤＣバイアスによって除去できずになお残存しているビーズや粒子のほとんどすべてをベルト１８から吹き飛ばす。その後、空気流はニップ領域をベルト１８の移動方向と同じ方向に進み、そのほとんどは右側空気通路４１６は流れ込む。ビーズ１５および粒子１５７には慣性があるので、これらはベルトの移動方向と同じ方向に空気流とともに移動しながら、ベルト１８から離れていく。ビーズ除去装置４００の配置位置はベルトの下側であるので、さらに重量による効果によってもビーズおよび粒子の離脱が行われる。
【００６１】
ビーズ除去装置４００の性能を最適化するには、感光性ベルト１８をスリーブ４２０に対して可動とするのが望ましい。本発明の発明者らは、ベルトとスリーブとの間隔を適切にすることがビーズ除去装置４００の性能にとって重要であることを見出した。本実施例のビーズ除去装置４００の場合では、ベルトとスリーブとの間隔の最適値は約0.６３mmである。ビーズ除去装置４００の製造公差のために、装置のなかには、ベルト１８とスリーブ４２０との間隔が適切でないものが生じる可能性がある。そのような場合には、ビーズ除去装置４００を組み立てるときに、ベルト１８とスリーブ４２０との間隔を最適値に調節する。さらに、装置４００の保守を行う際に、ベルト１８をスリーブ４２０の方に動かしてみることが、ビーズ除去装置４００の動作を確認するのに有用である。
【００６２】
真空ポンプ４６１によって形成された空気流は、出口端間隙を通ってビーズ除去装置４００に入り込み、空気ガイドに沿って流れる。ベルト１８に付着しているビーズ１５および粒子１５７は、磁石４５０、４５１が生成する磁界とニップ領域４３６を通る空気流との両方によってベルト１８から引き剥がされる。ビーズと粒子は、右側空気通路４１６に引き込まれて真空孔４６０に達し、さらに、真空ポンプ４６１を通って最後に溜め４６３に至る。
【００６３】
図８のビーズ除去装置３００と同様にして、ＡＣあるいはＤＣ電源４６８を用いてＡＣあるいはＤＣバイアスをスリーブ４２０に印加すれば、装置４００の性能をさらに向上させることができる。
【００６４】
以上に図１〜８を参照しながら詳細に説明したように、本発明による螺旋溝を有するビーズ除去装置は、単独で用いることもできるし、あるいは複数のビーズ除去装置を組み合わせて用いることもできる。また、本発明は、単一経路ハイライトカラー静電記録方式プリンタ装置のみならず、２経路あるいは多重経路プリンタ装置一般に広く適用できるものである。本発明のビーズ除去装置は２つを同時に用いるようにする（例えば１つの螺旋溝付き磁気ビーズ除去装置を現像ハウジング自身の内部に設置し、もう１つを現像ハウジングと転写部の間に設置するようにする）ことによって良好な結果が得られるが、多くの場合においては、１つのみを用いても十分な効果が得られる。
【００６５】
本発明のビーズ除去装置は、強磁性体粒子および非磁性体粒子のいずれに対しても、さらには、汚染粒子をも有効に除去することが可能である。本発明のビーズ除去装置は、空気流と磁界との両方によってビーズおよび粒子をベルトから除去するものである。またさらに静電的な手段によってビーズと粒子とがベルトから除去される。また、螺旋状の溝を表面に設けることによって、ビーズ除去装置内をビーズおよび粒子が確実に輸送される。
【００６６】
１本の溝をスリーブ表面に螺旋状に形成するようにすることによって、従来のビーズ除去装置において行われていた複数の溝を軸方向に等間隔に設ける場合と比較して、スリーブの歪みを少なくすることができ、真円により近いスリーブ形状を得ることが可能である。
【００６７】
単一螺旋溝スリーブは、複数の等間隔の軸方向溝を有する従来のビーズ除去装置に比較して機械的強度に優れる。
【００６８】
従来のビーズ除去装置では、ビーズが感光体の一部に集まって軸方向の溝を短時間のうちに塞いでしまうのに反し、本発明のビーズ除去装置においては、螺旋状に溝が形成されているためビーズがスリーブの長さ方向に一様に分布し、ビーズ除去が効率的に行われる。
【００６９】
また、溝を螺旋状に設けることによって、少なくとも溝の一部が、感光体とスリーブとの間のニップ内に常に存在し、従って感光体からのビーズの除去が不連続とはならずに一様に行われる。
【００７０】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明のビーズ除去装置は、感光体表面のビーズを効率的に完全に除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の１実施例のビーズ除去装置を表す一部断面側面図である。
【図２】現像ユニットと、この現像ユニットに具備された本発明のビーズ除去装置とを有する静電記録方式プリンタ装置の側面図である。
【図３】図２の静電記録方式プリンタ装置の現像ユニットの一部断面側面図である。
【図４】（Ａ）は図３の現像ユニットのビーズ除去装置を示す斜視図、（Ｂ）は（Ａ）のビーズ除去装置のスリーブの溝をさらに詳細に示す部分側面図である。
【図５】図１のビーズ除去装置のスリーブを示す側面図である。
【図６】図５のビーズ除去装置の横断面図である。
【図７】図６のビーズ除去装置のスリーブの溝を詳細に示す部分断面図である。
【図８】本発明の他の実施例のビーズ除去装置の部分断面側面図である。
【符号の説明】
３４ 現像ユニット
３７、３８ 現像ローラ
４２ 現像剤
１８ 感光体ベルト
８０、１２０、３２０ スリーブ
９２ 現像領域
９０、９４、９６、９８、１００、１０２ 磁石
１５０、１５１ 磁石
１０６、１５５、１５７、３５３、３５５、３５７、４５５、４５７ シャント
１３０、３３０ 溝

Claims (3)

1. 現像部と転写部との間の領域において、磁性粒体を、移動する像形成表面から除去する装置であって、
   前記現像部と前記転写部の間に、長手方向の軸の周りに回転可能に配置された除去部材と、前記磁性粒体を像形成表面から前記除去部材に引き寄せるための磁界を発生するように、前記除去部材と連携動作するようになされた磁気部材とから成り、
   前記除去部材の外表面に溝が形成されており、該溝が前記長手方向軸に対して斜めの方向に延びており、
   前記溝の寸法と該溝の除去部材周面での傾斜方向とが、磁性粒体を、該除去部材の軸方向に垂直な断面における周面の接線方向に移動させるが該除去部材の外周面上において前記長手方向には集めないように選定されており、
   更に、前記除去部材の軸方向に垂直な断面における周面上であって前記像形成表面から離れた位置において前記磁性粒体が前記周面から離脱可能であるように、前記磁気部材からの前記磁界を減衰する磁界減衰部材が前記除去部材の内側に配置されている、
   ことを特徴とする磁性粒体除去装置。
2. 請求項１に記載の装置において、前記溝は、前記除去部材の長手方向の中心線に平行な線に対して１５度〜４０度の角度で傾斜している、ことを特徴とする装置。
3. 請求項１又は２に記載の装置において、前記溝の両側の側壁は、該溝の底面に接する部位から、該底面に対して７５度以上の角度で且つ１０５度を越えない角度で前記除去部材の外周面に延びていることを特徴とする装置。

Images