JPH08503558A

JPH08503558A - 液体トナーの連続浄化

Info

Publication number: JPH08503558A
Application number: JP6512257A
Authority: JP
Inventors: デイ，ジーン・エフ
Original assignee: フェニックス・プリシジョン・グラフィックス・インコーポレイテッド
Priority date: 1992-11-09
Filing date: 1993-11-08
Publication date: 1996-04-16
Also published as: EP0667003A1; US5404210A; EP0667003A4; WO1994011792A1

Abstract

(57)【要約】連続トナー浄化のためのシステムを備えた単一のトナーアプリケータ（１６）を有する静電プリンタまたは複写機。カラーの実施例では、単一のアプリケータ（１６）が各色について順次用いられる。１色の調色が完了すると、使用されたまたは汚染されたトナーの流体のある量がアプリケータ（１６）内に残される。この量は正常な洗浄流体で除去され、洗浄流体タンク（３０）に送られる。汚れた洗浄流体は洗浄流体供給タンクに戻される前、または後のいずれかに連続的に浄化される。後者の場合には、洗浄流体の供給が汚染されたものとなるが、洗浄流体が出される、またはまだタンク（３０）にある際に浄化される。汚れた洗浄流体の連続浄化によって、使用済みトナーを廃棄する必要なく、かさの小さな浄化器（７７）を用いることができる。

Description

【発明の詳細な説明】液体トナーの連続浄化技術分野本発明は静電印刷およびコピーに関し、より特定的にはこのようなプロセスのために液体トナーを供給する方法に関する。背景技術使用済みのトナーの廃棄は、静電プリンタおよびプロッタのユーザにとって長い間大きな問題であった。今日、環境に対する意識が高まり続け、化学物質の廃棄に関する政府の規制が広がっているため、液体トナーすべての使用が危ぶまれ始めている。現在の液体トナーに用いられている材料は比較的害がないにもかかわらず、書類の提出および適切な廃棄に関するコストのために、市場におけるこの技術の競争力の低下の危機に追いやられている。原理的には液体トナーの廃棄の必要がない方法が既に存在する。これは、すべてジィ・エフ・デイ（G．F．Day）に付与された米国特許番号第４，７９９，４５２号、第４，８９５，１０３号および第４，９２３，５８１号に説明されいる。この方法では、トナー自体が、調色（toning）のときに一時的に使用される以外は、排除されている。各色の濃縮「インク」が小さなタンクに蓄積され、透明なキャリア流体の連続する流れに投入され、これと混合される。結果として生じるトナーの流れがトナーアプリケータを通り、直ちに濃縮物と透明な流体に分解される。これは「セパレータ」を用いて電気泳動で行なわれ、上述の特許に説明されている。調色プロセスを停止するためには、単に、選択された濃縮物の投入を止める。このリサイクルの概念は、大量の汚染された、または使用済みトナーが全く存在しないため、廃棄の問題のない液体調色技術を与えるように思えるだろう。しかしながら、基本的な廃棄の原因がなくなったわけではない。最終的に、濃縮物タンクの内容物は、汚染のために捨てられなくてはならない。これは、汚染物が、色の付いたトナー粒子およびキャリア流体と再び混合され、システムから除去されることがないためである。もちろん、廃棄する液体の量は少なくなるが、それでも流体を廃棄する問題は残るであろう。さらに、リサイクルのアーキテクチャは比較的複雑なものである。これは、２つの流体の流れの精密な測定および混合を必要とし、さらには、アプリケータから流出する際にトナーをその成分に高速で分離することを必要とする。全幅のトナーアプリケータの特徴である高速の流れによって、分離装置はかなり大きく、したがってコストのかかるものとなってしまう。トナーの流れをその成分に電気泳動で分離するためには、小さく間隔をあけられた２つの平行電極の間に、その間隙に高電圧を印加した状態で流体を通す。すべての流体がフルの電界にさらされなくてはならず、つまり通常は、分離ゾーンの側縁部に沿ってある種の流体シールで流れをその間隙の領域中に閉込めなくてはならない。電極のうちの１つはまた、蓄積するスラッジがかき出されて適切な濃縮物タンクに戻るように、動いていなくてはならない。間隙内に液体の流れを閉込めるシールによって、数々の技術的問題が生じる。これらはその高電圧をサポートしなくてはならず、この高電圧は２つの電極を接合するシールの露出面にかかる。表面の電気的破壊によって、印加電圧が所望されるよりも低くなり、これによって、固体を透明な流体から完全に分離することを確実とするためにセパレータがさらに大きくなる。さらに、通常、４色のシステムにはこのような大型のセパレータが４つ必要となる。本発明の目的は、先行技術のリサイクル方法よりも効果的な、廃棄の必要のない液体トナーを供給するための方法を考案することであった。発明の概要上述の目的は、リサイクルするよりも完全にトナーの廃棄の必要をなくし、実現がより安価なトナー供給方法およびシステムによって達成された。トナー浄化システムは、単一のはるかに小さなセパレータを特徴として考案された。この新しいアプローチは、トナー廃棄の原因、すなわち汚染に対して直接取組むことに基づく。液体トナーは、透明相の導電性が増すために、使用とともに劣化する。このため、潜像が多くの着色されたトナー粒子を引付けることなく中和され、すなわち像が退色し始めることとなる。誘電性の紙からイオンの汚染物がとりあげられ、これらの無色のイオンはキャリア流体に溶解すると、潜像を中和させる際に着色された粒子と「競う」導電性を損う。像の密度、すなわち色の密度が許容できないレベルに落ちると、トナーは廃棄されなくてはならない。電気泳動セパレータの顕著な特徴は、これらの汚染イオンが帯電したトナー粒子とともに除去されることである。これは、基本的に、透明相の導電性を下げる浄化プロセスとなる。本発明は、汚染するイオン種が印刷／プロットの際にゆっくりと蓄積することに基づく。典型的には、像が退色してユーザがトナーを捨てなくてはならなくなるまでに約２５００の色のパス（pass）を行なうことができる。したがって、調色するごとにわずかな量のトナーがセパレータを介して送られて、結果として生じるスラッジが廃棄されれば、汚染物の蓄積は許容できる範囲内にとどまる。トナーを廃棄する必要は全くない。浄化されたキャリア流体は単にトナータンクに戻されるので、液体がほとんど失われない。調色された像とともに出ていく着色された粒子とスラッジとして廃棄されるものの代わりに、トナーの濃縮が加えられなくてはならない。典型的には、トナー内の汚染物の濃度を無視できるレベルに保つためには、調色するたびに約３ｃｃのトナーを浄化しなくてはならない。このように、１回調色すると、次のような結果となる。すなわち、（１）トナータンクへの少量の汚染物の導入。これは主に紙の表面からのものである。（２）プロット上の残留流体との少量の汚染物の排出。（３）３ｃｃ程度のトナーが浄化される際のいくらかのトナー粒子と少量の汚染物の除去、である。安定した状態では、汚染物のレベルにおける正味の変化はゼロである。すなわち上述の（１）の量が（２）および（３）の和と等しい。このように、調色後に汚染物が調色前よりも多くなることはない。汚染物レベルをそれ以上上げることなく、トナーを用いることができる。本発明に従えば、第１の色のトナーが、支持媒体上への静電潜像の調色のための調色シューまたはアプリケータヘッドに循環する。調色が完了した後、アプリケータヘッド内に少量のトナー流体が残っている。次に、アプリケータヘッドを介して洗浄流体が供給され、残っていたトナーに代わり、これと混合する。この「汚れた」洗浄流体は、浄化器またはセパレータ内で汚染物と着色された粒子とを分離することによって浄化され、浄化された洗浄流体は洗浄流体タンクに戻される。セパレータの容量および寸法は、次の色のパスの間に浄化するための時間を比較的長く利用できるため、小さくすることができる。共通の量（common volume）の洗浄が完了すると、洗浄流体のみからなる少量の流体がアプリケータヘッド内に残る。次に、再びトナーをアプリケータヘッドに循環させ、洗浄流体のみからなる量にとって代わり、これと混合する。この第２の量の洗浄流体はトナーとともにトナータンクに戻り、タンク内の物質をわずかに希釈する。この手順が、調色プロセスの各色について続けられる。トナーおよび洗浄流体の循環はポンプだけで行なってもよいし、ポンプまたは送風器（air blower）の組合せによって行なってもよい。洗浄流体を連続して浄化させるにつれ、浄化された洗浄流体でトナーが希釈されるために、余分に濃縮物を加えなくてはならない。しかしながら、必要とされるこの余分な濃縮物の量は少なく、典型的には、可視像として紙とともに出ていく着色剤の分だけ加えられる通常の濃縮物の数分の１である。その他の場合にはこのシステムは閉じており、トナーを定期的に廃棄する必要がなく、ごく小さな浄化器またはセパレータを用いるにすぎない。モノクロの調色に関する別の実施例では、トナータンクは１つだけ用いられる。この場合には、洗浄流体は必要なく、浄化器はトナータンクからのわずかなサンプルに対してのみ動作するが、これは連続的に行なわれる。現在の効率的な液体調色システムは、重量比で約０．５％の固体を含む比較的薄いトナーを用いることができる。したがって、このようなトナーの３ｃｃ（＝２．２５グラム）を浄化すると、結果として、廃棄されなくてはならない約０．０１グラムの固体粒子を除去することとなる。１オンスのスラッジが蓄積されるまでに、このような調色パスを２０００回行なうことができる。この廃棄物は、重量比で約３０％の液体を含むスラリー状である。このように、１オンスのこのスラリーを廃棄するまでに約２０００の色のパスを行なうことができる。図面の簡単な説明図１は、本発明の単一トナータンクの実施例の平面図である。図２は、本発明の複数トナータンクの実施例の平面図である。図３は、図１および２に示されるタイプのセパレータまたは浄化器の平面図である。図４ａ−４ｅは、すべてこの発明に従う様々な実施例のトナーおよび洗浄流体循環案である。発明を実行するためのベストモード図１を参照すると、給紙ローラ１１がテイクアップローラ１３から間隔をあけられており、紙ターン遊動輪１４ａおよび１４ｂを含む遊動輪を用いて紙のウェブ１２をそのローラ間で緊張した状態に維持する。給紙およびテイクアップローラは、紙を正確に位置決めできる図示されないサーボ制御モータによって駆動される。静電書込ヘッド１５が、紙の位置の注意深いモニタリングに依存して、紙に潜像を与える。調色シュー１６と称するトナーアプリケータが、潜像にトナーを与え、これを現像し、可視像にする。調色シューは好ましくは全幅のアプリケータであり、紙の幅全体にわたる。液体のトナーがアプリケータに供給され、露出されるアプリケータ表面全体に流れ、トナー粒子が紙の帯電した領域に付着することを可能にする。書込ヘッド１５は走査型であり、紙の幅全体に動き、ドットマトリックスプリンタの走査ヘッドに類似している。しかしながら、インクを紙にリボンによって塗布するのではなく、高電圧源に接続される小さく間隔をあけられたワイヤのアレイを有するヘッドが、類似した態様で単に静電荷を堆積し、それによって潜像を書込む。トナーはトナー供給リザーバ１９から管１７によって調色シューに供給される。余分なトナーは調色シューから戻り管１８によってリザーバに戻される。少量の汚染物Ｃ₁がトナータンクに戻される。汚染物は、上述した紙からのイオン種であり、これらは一般には溶液中無色の帯電イオンであるが、トナー粒子と競うものである。他のこのような汚染物の種Ｃ₂は紙とともに残る。ポンプ５３はリザーバ１９からトナーを引出し、調色サイクル中のトナーの連続した流れを保つ。リザーバからの、または戻り線１８から直接の少量のトナーＣ₃は、１回の着色パスごとに約３ｃｃだけ浄化器２３を介して循環される。浄化器２３の機能は、ドラムの移動面にイオンを電気泳動で堆積することである。管２５に沿ってトナーリザーバ１９に戻される、浄化器２３から出るものが浄化された液体トナーキャリアとなるように、トナー粒子も除去される。これによって、少量の付加的なトナー濃縮物をしばしば加えることを必要とする。単一トナータンクの場合には、本発明では、先行技術のように使用済みのトナーの流れ全体を浄化しようとするのではなく、汚染物を除去するためにトナータンクを反復的にサンプリングすることを必要とする。この連続反復サンプリング方法によって、少量の良好なトナー粒子が廃棄されるが、小さな浄化器またはセパレータを用いることが可能となる。図２を参照して、この調色は複数のトナータンクを必要とする。トナーアプリケータ１６を図示しない紙が数回通る間に調色が行なわれる。トナーは、黒のための容器２２、シアンのための容器２４、マゼンタのための容器２６、および黄色のための容器２８を含む複数のトナー供給容器によって供給される。第５の容器３０は、イソパー（isopar）等の洗浄流体を収容するために用いられる。容器２２は、供給ライン３３と戻りライン４３とを含む。容器２４は、供給ライン３５と戻りライン４５とを含む。容器２６は、供給ライン３７と戻りライン４７とを含む。容器２８は、供給ライン３９と戻りライン４９とを含む。洗浄流体を供給する容器３０は、供給ライン４０と戻りライン５０とを有する。これらの供給および戻りラインのすべては、一度にトナーアプリケータ１６と供給容器のうちの１つとを通じさせることを可能にするセレクタバルブ５１に接続される。異なる時間に、他の容器の各々がトナーアプリケータとやり取りをすることができる。セレクタバルブ５１からトナーアプリケータ１６へのトナー供給経路８２は、単一のポンプ５３に通じる、内径が約４分の１インチである直径の小さなホースを用いる共通の通路を伴う。ポンプ５３から同じような直径の小さなホース５５がトナーアプリケータ１６に接続され、供給経路を形成する。トナー戻り経路は、ポンプを通ることなくトナーアプリケータ１６をセレクタバルブ５１に接合するホース５７によって与えられる。送風器６１等の、オプションではあるが好ましい高速給気手段は、ポンプ５３よりも効率的にトナーラインを清浄する手段であるが、これが要求されるわけではない。約８分の５インチと内径が大きな導管６３内のエアジェットが給気手段を液体ポンプ５３に接続する。送風器６１は、好ましくはニューヨーク州、ソージャーティス（Saugerties）のＥＧアンドＧロトロン（EG & G Rotron）が製造するＲＤＣレバフロー・ブローワ、モデルＲＤＣ１２ＨＨ（RDC Revaflow Blowe r Model RDC12HH）である。導管６３に類似した別の導管６５が、給気手段６１から第１および第２の導管分岐６７および６９を介してトナーアプリケータ１６に接続される。第２の分岐６９は、アプリケータ１６のエアジェットでの清浄のために開けられる空気弁７５を含む。別の空気導管６０は、導管６３をアプリケータ１６に空気弁７４を介して接続し、この弁はアプリケータ１６の別の部分のエアジェットでの清浄のために用いられる。空気弁７４および７５はしたがって、アプリケータ１６の別々の内部通路から液体を完全に排除し、追い出すために開けられる。空気弁７４および７５はエアジェットでの清浄のために同時に開けられてもよく、順次開けられてもよい。順次開放すると、アプリケータ１６の選択された内部通路を介して最大の空気の流れを与えることができる。空気戻りライン７０は、給気手段６１の入力を空気弁７１を介して共通の空気集めマニホールド８０に接続する。液体トナー戻りライン４３、４５、４７および４９ならびに洗浄流体戻りライン５０は、液体と空気の混合物をセレクタバルブ５１から選択されたタンク２２、２４、２６、２８または３０に運ぶ。選択されたタンクは、空気がタンクの上部に上がり液体が底部に落ちるようにするセパレータとして機能する。共通の空気マニホールド８０は、共通の空気戻りマニホールド８０に接続される導管７０を介して給気手段６１によって空気が引出されるために５つのタンクすべての液体の上の気圧をわずかに下げる。このようにして、タンクの上部に上ることによって分離された空気が戻され、アプリケータ１６を介して再循環されて、タンク内で圧力が高まるのが防止される。第１の弁７１は空気戻りライン７０に位置され、調色および清浄動作の両方の間は開かれたままである。弁７１は、書込または調色を始める前に紙をドラムまたはテイクアップスプールに搬送するときに一時的に閉じられるのみである。弁７１を閉じることによって、給気手段の吸引で、図示されないドラムまたはテイクアップスプールに図示されない手段によって接続されるポート９０において部分的真空を形成する。第４の空気弁７２は、ホース供給ライン５５をホース戻りライン５７にショートさせるように位置されて、高速の流れを制限する液体ポンプ５３を介さない、排除された流体のための低抵抗戻り経路となる。この短くされた経路によって、流体排出の間も液体ポンプは動作し続けることができ、液体ポンプ５３内の残留液体が排出され、開いた弁７２を介してセレクタバルブ５１に戻されることとなる。同時に、第５の空気弁７３を開けることによって、動作する液体ポンプ５３の弁７２を介した順方向の清浄のための高速の空気を与える。第５の弁７３を開けることによってまた、液体ポンプ５３の入力をセレクタバルブ５１に接続する液体供給ラインの逆方向の清浄のための高速の排出空気をも与える。セレクタバルブ５１は選択されたトナー供給ライン３３、３５、３７、もしくは３９または洗浄流体供給ライン４０と接続する。このように、選択された流体供給ライン、セレクタバルブ、液体ポンプ入力ライン、液体ポンプ、アプリケータ供給ライン５７、およびアプリケータ自体のすべてから、液体が効果的に排除される。空気弁７４および空気弁７５は上述のように開けられて、少量の流体が残る以外は、アプリケータ１６にそれから排除する空気を供給する。本発明に従えば、第１の量、約３ｃｃの使用済みのトナーが、洗浄流体の導入前にアプリケータに残される。洗浄流体がアプリケータヘッドを含む共通の量に導入される際に、使用済みのトナーは洗浄流体と混合され、これは浄化器７７内で浄化され、浄化されたキャリア流体が洗浄流体タンクに送られる。同様の第２の量の洗浄流体、約３ｃｃが、洗浄サイクルが完了した後にアプリケータ内に残される。トナーが導入されると、第２の量の洗浄流体がトナーと混合され、そのわずかな希釈をもたらす。使用済みのトナーと清浄な洗浄流体の入替えは、トナータンクまたは洗浄流体タンクのいずれも過度の流体量を蓄積しないように、量のバランスをとっている。この手順を以下に説明する。空気および洗浄流体の混合物が、バルブブロック５１からホース５２を介して浄化器７７に送られる。図示されないタンクが空気と洗浄流体とを互いから分離する。次に空気はホース６４を介して戻りライン５０に運ばれ、さらに洗浄流体タンク３０に運ばれる。浄化器７７内で、洗浄流体が、着色されたトナー粒子、少量のキャリア流体、および害があるとされる汚染物とを含むスラッジと浄化されたキャリア流体とに分離される。浄化された流体はライン６９を介して戻りライン５０に、さらに洗浄流体タンク３０に運ばれる。スラッジは、スラッジトレイ８６に落とされて、定期的に廃棄される。液体戻りライン６９はフィルタカートリッジ７９を含んでもよく、これはキャリア流体から紙の繊維または他の屑を除去する役割を果たす。カートリッジ７９は、システムのメンテナンスの際に定期的に取替えられ得る。以下は、フルカラーの印刷を行ないシステムを清浄な状態にするために必要な手順の順を追った説明である。まず、液体ポンプ５３をオフにし、弁７２、７３、７４、および７５を閉じ、給気手段６１を動作させ、セレクタバルブがトナー引上げライン３３および戻りライン４３によって黒トナー供給タンク２２に接続された状態で、通常は開いている空気弁７１を閉じ、ポート９０で部分的な真空を形成して紙を図示しないテイクアップスプールまたはドラム上に搬送する。紙が装着された後、空気弁７１を開いて、トナーアプリケータ１６を介した空気の流れを起こす。スプールまたはドラムの上で紙を保持するために必要であれば、空気戻りライン７０は、流れをわずかに制限してポート９０でわずかな真空状態をもたらすために、給気ライン６３よりも直径を小さくしてもよい。たとえば、ライン７０はこの目的のために２分の１インチの内径を有してもよい。紙が搬送され、空気の再循環が開始されると、スプール１３に向かって順方向の紙の搬送を始め、同時に、走査する書込ヘッド１５に書込電圧を印加して書込を始め、液体ポンプ５３を始動させて、潜像を有する紙がアプリケータに達する前にアプリケータ１６に黒のトナーを送る。通常は、１回のヘッドの走査の移動の間は紙のウェブは静止状態にあり、次のヘッド「走査」を始める前に紙が送られる。この最初の「黒」のパスの間、走査型書込ヘッド１５で潜像が形成され、アプリケータ１６での調色によって可視像にされる。給気手段６１および導管６５から導管６７によって供給された空気は、アプリケータ内の「ナイフ」エッジを通って、紙のウェブから余分な液体を除去する。このような「エアナイフ」は、ジィ・エフ・デイに付与された米国特許番号第４，８７０，４６２号に記載される。このエアナイフ液体除去によって、黒のトナーおよび空気の混合物がアプリケータ１６を出て、戻りライン５７を介してセレクタバルブ５１に、次にさらに黒のトナータンク２２に至る。タンク２２内で、空気は液体から分離され、連続する再循環のために共通のマニホールド８０によって戻される。黒の画像形成パスの完了後、液体ポンプ５３を動作させた状態で弁７２、７３、７４および７５を開き、上述のようにシステム全体から黒のトナーを完全に排除する。弁７４および７５は、アプリケータ１６内の内部通路をより完全に清浄するために、上述のように順次操作されてもよい。次の「シアン」の色のパスに備えて紙の巻戻しを始める。紙の巻戻しが完了した後、洗浄流体供給ライン４０および洗浄流体戻りライン５０をセレクタバルブ５１を用いて選択し、空気弁７２、７３、７４および７５を閉じ、共通の量を清浄な洗浄流体で完全に洗浄し、共通のまたは共有の量からすべての黒トナー粒子を除去する。以下に述べるように、汚れた洗浄流体が浄化器７７に集められ、図３に７７として示される電気泳動セパレータによって清浄される。洗浄が完了した後、空気弁７２−７５を再び開き、残りの洗浄流体を共通の量から排除し、これを洗浄流体タンク３０に戻す。書込ヘッド１５を走査させ、書込電圧を印加することによってシアンの書込パスを始め、紙のウェブ１２上にシアンの潜像を形成する。シアンの潜像がアプリケータ１６に達する前に、シアン供給および戻りライン３５および４５を選択バルブブロック５１を用いて選択し、空気弁７２−７５を閉じて、シアンの可視像を形成するためにシアンのトナーをアプリケータ１６に供給する。液体ポンプ５３および給気手段６１は全プロセスにおいて動作し続けることに注目されたい。上述のプロセスをシアン、マゼンタ、および黄色の画像形成のために繰り返す。最後の黄色の画像形成パスに続いて洗浄流体が排除された後、システム全体が清浄であり、まず液体ポンプ５３をオフにし、次に給気手段６１をオフにすることによって、システムが切れる。液体ポンプ５３は、給気手段が動作状態でなければ動作されることはないことに注目されたい。この主な理由は、アプリケータ内のトナーおよび洗浄流体汚染物は、アプリケータの紙と接触する領域において空気のカーテンにより液体を完全に取囲むためである。図２において、全幅トナーアプリケータ１６は、第１の端部８１と第２の端部８３とを有する長手の構造を有することが認められるであろう。新しいトナーが端部８１の入口ポータ８５を介してアプリケータ１６に入り、ポート８５に接続される図示されない内部クロスチャネルを介してアプリケータの幅すべてにわたって移動する。縦方向のスリットが新しいトナーをアプリケータの上面に送り、ここでこれが広がり、潜像を有する紙のウェブと接触する傾向にある。同時に、空気が入口ポータ８７および８９を介してアプリケータに送られ、ここで空気はアプリケータの上方のエッジのあたりで液体トナーが漏れることを防ぎ、かつ図示されないエアナイフによって余分な液体を紙のウェブから取除く役割を果たす。空気ポート８７および８９は常にアプリケータに空気を供給するが、ポート９１および９３は弁７４および７５が液体排除のために開けられるときだけアプリケータに空気を送る。弁７２は、弁７４または７５（またはその両方）が開いていれば開かれる。その結果、ほとんどの液体はエアジェットによって左に送られ、アプリケータから出され、戻りライン５７を介してセレクタバルブ５１に戻り、ここでそれぞれの液体タンクに戻される。この例外は、以下に説明するように、サイクルの終りにアプリケータ内に残る少量の液体である。重力によって液体がタンク２２、２４、２６、２８、または３０内で空気から分離され、そのため空気は共通のマニホールド８０）開いた弁７１および空気戻りライン７０によって給気手段に戻され得る。同時にいくつかの要件に応えるのに十分な量の空気の供給が常に在るが、空気弁７４および７５を別々に開くことによって、アプリケータの内部チャネルの液体排除をいくぶんより完全に行なうことができる。アプリケータ２１の左の端部８１にあるポート９５は、排除バルブ７４および７５が閉じた状態で調色する際の排出手段として機能する。アプリケータの上方エッジに沿って配置されるエアナイフからの空気および使用済みトナーの混合物は、ポート９５に送られ、さらに戻りライン５７、セレクタバルブブロック５１に送られ、さらに対応する液体タンクに送られて、ここで液体が蓄積され、空気が上述のように再循環のために分離される。ポート８７および８９に接続されるアプリケータ内の縦方向のチャネルは、液体ポンプ５３を作動させたままでこれらのポートを介して空気の圧力が与えられる限り、常に乾いており、液体のない状態にある。液体ポンプ５３を始動させる前に給気手段６１が始動され、液体ポンプ５３が停止された後の短い時間まで作動されるとすれば、ポート８７および８９に接続されたチャネルは乾いた状態にあり、液体を排除する必要はない。この理由のため、図２に示されるアプリケータの左端部には、アプリケータの右側の給気ポート８７および８９に対応する排除ポートが示されていない。給気手段６１を給気ポート８７および８９と接続する給気ラインには弁が存在しない。このような弁が存在し閉じられていれば、ポート８７および８９に応じるチャネルに液体が入ることとなり、排除の動作を不必要に広げるであろう。ポート８５に接続されるトナー供給チャネル内のトナーは、排除中、すなわち弁７２および７４が開いているときには、開いたバルブ７２を介して戻りライン５７へと至り、通常の流れと反対の方向に吹き流される。同時に、弁７３が開かれ、十分なジェットエアを接続点８４でトナー供給ライン８２に与える。接続点８４から、空気は左および右の両方に動く、すなわち左への通常のトナーの流れ方向と、通常のトナーの流れとは反対の右方向とに移動する。左へは、ジェットエアがまだ作動している液体ポンプ５３からすべての液体を排除するのを助け、さらに、開いたバルブ７２を介して、空気はこの排除液体を戻りライン５７に戻し、さらに、セレクタバルブブロック５１および適切な供給タンクに戻すのを助ける。ジェットで動かされる空気は、接続点８４から通常のトナー流れ方向とは反対に動き、液体をトナー供給ライン８２を介して逆方向にセレクタバルブブロック５１、および選択された液体供給ライン３３、３５、３７、３９または４０に押出し、適切なタンクへと送る。液体排除の間、空気および液体の混合物は、選択されたトナー供給ラインおよび選択された戻りライン４３、４５、４７、４９または５０を介して選択されたタンクに入る。このように排除された流体すべてが、対応する供給ラインまたは空気／液体戻りラインのいずれを介して戻されても、セレクタバルブブロック５１を介して適切な液体タンクへと至る。弁およびラインのこの配置によって、共通の量が、トナー流体混合を最小にしてかつ全色に対して１つの全幅アプリケータを用いることを可能にするように、エアジェットで排除される。エアジェット清浄時間を制御することによって、共通の量に所望の少量の液体を残すことができる。本発明の目的のために、使用済みトナーおよび汚染物の少量がアプリケータヘッド内に残される。この量は約３ｃｃである。この量は、洗浄流体がアプリケータ内に導入されるとセレクタバルブ５１を介して浄化器７７に送られる。帯電した固体および汚染物が除去される浄化の後、残りの流体が洗浄流体タンクに戻される。洗浄流体が選択されるようにセレクタバルブ５１が駆動され、空気弁７２、７３、７４および７５が閉じられて、ポンプが洗浄流体を洗浄流体タンク３０から洗浄流体供給ライン４０、セレクタバルブブロック５１および液体供給ライン８２を介して液体ポンプ５３に引入れるのを可能にすると、洗浄が行なわれる。ポンプ５３から、洗浄流体は圧力によって、潜像の調色の際に先にトナーがとった経路と同じ経路を介して送られる。洗浄流体は、エアジェット清浄の後にも残っている少量の残留トナーおよび汚染物をとりあげ、これらと混合し、排出ライン５７、セレクタバルブ５１および洗浄流体戻りライン５２を介して浄化器７７に着色粒子および汚染物を戻す。液体ポンプ５３および給気手段６１が動作した状態で、清浄な洗浄流体が、弁７２−７５を開くことによって共通の量全体から排除され、この清浄な流体の一部が洗浄流体タンク５０に戻る前にライン５２および浄化器７７を通ること以外は、着色トナーに関して上述したように、供給ライン４０および戻りライン５０を介して洗浄流体タンク３０に戻される。浄化器７７はこの既に清浄な洗浄流体をさらに浄化する必要はないが、これを浄化器７７に通しても害はない。少量の清浄な洗浄流体が、洗浄流体排除手段を制御することによって、共通の量に残される。典型的には３ｃｃであるこのわずかな量は、トナー排除の後に共通の量に残っているトナーの量と本質的に等しくされる。この少量の清浄な洗浄流体は、次のトナーが共通の量に導入される際に自動的にこれと混合され、ここで通常そのトナーが最後に用いられたときに失われたトナー流体にとって代わるように作用する。各洗浄サイクルによって約３ｃｃの清浄な洗浄流体が洗浄流体タンク３０からトナータンクに移り、各調色パスによってそのトナータンクから洗浄流体タンクに約３ｃｃの流体が移ることとなる。このように、流体の量はバランスがとれた状態に保たれ、どのタンクも充填されすぎることはない。洗浄および洗浄流体浄化の際に失われた、少量の着色固体は、調色された画像とともに出ていく着色された固体とともに新しいものにとって代わられる。典型的にはスラッジの廃棄によって「消費された」トナー固体は、可視像の形成のために用いられた着色固体の数分の１にすぎない。図３を参照して、浄化器７７がより詳細に示される。汚れた洗浄流体および空気の混合物は導管５２を介して液体−空気セパレータタンク６２に入る。セパレータタンク６２は、１洗浄サイクルの間に用いられる洗浄流体の量すベて、典型的には０．１ないし１．０リットルを十分保持できるだけの大きさであり、そのため、電気泳動セパレータまたは浄化器７７を介することなく図２の洗浄流体ボトル３０に戻る洗浄流体はない。セパレータタンク６２内で、重力によって液体がタンクの底部に集まり、空気が上部に上昇する。液体は電気泳動セパレータ７７へと流れ、一方で空気は導管６４を介して図２の洗浄流体タンク３０に戻る。電気泳動セパレータ７７への液体の流れの速度は、図示されない調整可能なバルブ手段によって、または排出菅６６の直径によって制御される。このように、液体浄化の速度は最小にされ、電気泳動セパレータ７７の寸法およびコストも最小にされ得る。洗浄のために必要な時間は、典型的には２ないし８秒にすぎず、色書込パスのための時間は１分のオーダである。電気泳動セパレータ内の洗浄流体の量は、いかなるときにおいても、アプリケータヘッド内に残される少量の使用済みトナーの約５倍にすぎないようにできる。洗浄流体の浄化は次のカラーパスの後でトナーシューの洗浄が再び必要となるまで完了する必要はないのでゆっくりと行うことができる。セパレータタンク６２はこのように洗浄流体バラストとして機能し、汚れた洗浄流体を保持し、これを連続的にかつ比較的ゆっくりと電気泳動セパレータ７７に供給する。このように、電気泳動セパレータ７７の寸法およびコストは、洗浄流体が洗浄サイクル自体の間に浄化されなくてはならない場合と比較して、はるかに下回る。代替的な実施例では、アプリケータシューの液体排除のために空気を用いなくてもよく、シューを清浄するために洗浄流体を直接導入してもよい。この場合には戻り空気ライン６４は必要なく、タンク６２は液体および空気を分離する機能を行わない。この場合には、タンク６２は単に、浄化されるべき洗浄流体のための保持タンクとして機能するにすぎない。電気泳動セパレータ７７は、主に回転アキュムレータドラム６８およびリペル電極８８からなり、これらは狭い間隙９４によって分離されており、その間を液体が浄化中に通る。典型的には、ドラム６８は直径および長さが１ないし３インチであり、間隙９４はドラム６８からリペル電極８８を０．０１０ないし０．０５０インチだけ分離する。ドラム６８のまわりの間隙の長さは、６０ないし１８０度の弧の長さに対応し得る。典型的には６００ないし４０００ボルトの電圧源９２が、電気的に接地されるドラム６８に関してリペル電極８８をバイアスし、すべてのトナー粒子がドラム上に付着し、導電性のイオン種が透明なキャリア流体から除去されることとなる。この不所望のイオン種の正確な性質は知られておらず、また特定されていないが、浄化プロセスによって所望のように透明な流体の導電性を下げ、トナーの導電性が上昇することを防ぎ、色の史実度を保つことが見出された。ドラム６８の回転速度は、スラリーとともに外に出される透明な流体を最少にするがトナー粒子の絶縁性の高い層がドラムに蓄積されることを防ぐことができるくらい高速に調整される。このような絶縁トナー層の蓄積は、電気泳動セパレータの故障、すなわち液体が完全に浄化されないことにつながるか、または破滅的な電気的破壊作用につながり得る。回転速度は、洗浄流体の量および汚染レベル、選択されたトナー化学物質の正確な性質、電気泳動セパレータの寸法およびリペル電圧レベル等の多くのパラメータに依存するが、典型的には毎分０．１ないし１０回転の範囲である。スクレーパブレード９６は滑らかなドラム表面ときっちりと嵌合し、すべての固体および残留液体をドラム表面から効果的に除去して、清浄な表面がリペル電極８８の近傍を通過するようにする。ドラム６８からこすり落とされる物質は、キャッチトレイ８６または廃棄のための他の容器に集められる。浄化された流体は導管６９および図２の洗浄流体戻りライン５０を介して、これも図２に示される洗浄流体タンク３０に渡される。オプションで、フィルタカートリッジ７９を導管６９に挿入して、電気泳動セパレータ７７によって洗浄流体から除去されなかった何らかの紙の繊維または帯電しなかった色素をフィルタで除去してもよい。本発明の精神または範囲から逸脱することなく、回転ディスクまたはべルト等の代替的なアーキテクチャに基づく他の形態の電気泳動セパレータ７７を用いることも同じように可能であることを認められたい。同様に、移動面は負電圧にバイアスされて、固定電極を電気的に接地した状態で正に帯電されたトナー粒子を引付けるようにしてもよい。負に帯電されたトナー粒子を用いるシステムの場合には、電圧が逆にされるであろう。本発明の大きな利点は、低速の浄化速度によって、先行技術と比較して電気泳動セパレータ自体を簡略化することができることである。先行技術のように流体の流速が高ければ、すべての汚染物が除去される前に汚れた流体が側部から漏れることを防ぐために側縁シールを用いることが必要である。これらの側縁シールは信頼性およびメンテナンスの多くの問題につながるおそれがあり、一般的にやっかいなものである。本発明の低減された流速では、側縁シールを単に省くことができる。流体はドラム６８の中央付近、すなわち円筒状ドラム表面に沿って均一に広がるのではなく２つの側縁間の真中あたりに導入される。流体はそれから縁部から漏れるが、流体の速度が遅いために透明流体が電気泳動セパレータから漏れ出るまでにすべての汚染物を完全に除去することが確実となる。この場合には、図示されないバケツまたは漏斗が、流体を集めてそれを導管６９を介して送るために必要である。上述の実施例は図４ａに概略的に示され、小さなリザーバ１０１は、図３のセパレータタンク６２と組合せることができる保持タンクである。影のついた領域１１１は共通の量であり、円１０５は、図２の浄化器７７に対応する浄化器を示す。第１の量のトナーが左のループ１０７においてトナーリザーバ１１３から影のついた共通のボリューム１１１を介して循環される。いくらかの汚染されたトナーは第２の量として共通の量１１１内に残される。洗浄流体は、洗浄流体リザーバ１１７から右のループ１０９を介して循環し、第３の量の洗浄流体は第２の量の汚染トナーを取入れる。第３の量が浄化され、清浄な洗浄流体が洗浄流体タンク１１７に戻される。本発明の他の変形も可能であることが認められるであろう。たとえば、図１を簡略化した図４ｄに示されるように、汚染された洗浄流体は先ず浄化されるのではなく、洗浄流体タンク１１７に直接戻されてもよい。この場合には、洗浄流体は、汚染物を許容可能なレベル内にとどめるために連続的に浄化され得る。図４ｄにおいて、浄化器１０５は洗浄流体ループ１０９内のサブループである。浄化器が主洗浄流体ループ内にないので、これは洗浄流体タンクと並列の関係にあると考えられ、サブループによってタンクに接続される。この代替方法は、カラープリンタにおいてトナーのわずかな色の相互汚染となり、したがって上述の最良の方法には幾分劣るものとなるであろう。しかしながら、トナー廃棄の必要がない利点を有するので、先行技術と比較するとまだ好ましいであろう。本発明の別の可能な実施例では、汚染された洗浄流体を洗浄流体タンクに直接戻すが、アプリケータシューに運ぶ際に洗浄流体を「オンラインで」浄化し、これは図４ｃに示される。このアーキテクチャでは、色の相互の汚染を防ぐが、洗浄中の高い流速に対処するためのより大きなセパレータ（電気泳動セパレータ）を必要とするであろう。これだけが実用的なわけではないが最適な実施例としては、次の色のパスの間の、またはモノクロの印刷では次の印刷サイクルの間の低速の浄化のために、汚染された洗浄流体を保持タンクに集めて蓄積することであると考えられる。洗浄流体タンクに浄化された洗浄流体が溜るのを防ぐために、上述の実施例では、少量の洗浄流体が各洗浄サイクルの最後にアプリケータ内に残される。この清浄な洗浄流体は、調色パスの始めに余分なトナーであるかのようにトナータンクに送られる。トナータンクにおけるトナーの希釈によって、時折トナー濃縮物を加えることが必要である。色の彩度（saturation）の損失を防ぐために、像を調色する前に洗浄流体を追いやるようにトナーを数秒流してもよい。さらに別の実施例では、汚れた洗浄流体は直接洗浄流体タンクに戻されるが、洗浄流体がタンクからゆっくりと流れて連続的に浄化されて、浄化された洗浄流体でより小さなリザーバを満たし、アプリケータの洗浄に備えてもよく、これは図４ｂに示される。より小さなリザーバ１０１内の浄化された液体の量は、洗浄サイクルに必要なすべての清浄な流体を供給することができるくらい多いが、小型の電気泳動セパレータに側縁シールが必要でないようにするぐらいの少量である。この場合には、図２の導管４０として示される洗浄流体供給ラインは、洗浄流体タンクと直接に接続されるのではなく、より小さなリザーバと接続されるであろう。この方法は、上述の好ましい実施例とほぼ完全に均等のものである。小さな違いは、主洗浄流体タンクが浄化されたものではなく汚れた液体を含むことであり、これはタンク内のわずかなスラッジの堆積につながり得る。タンクの底部のこのスラッジは、時折清浄メンテナンスを必要とし得るが、好ましい実施例ではこのようなメンテナンスは必要でない。図３のセパレータタンク６２は、もちろんスラッジの蓄積を受ける可能性があるが、この好ましい実施例には２つの利点がある。第１に、最後の色のパスの終りにタンクが完全に空にされるので、アイドル期間の間はスラッジは蓄積されないであろう。第２に、新しい汚染された洗浄流体を空のセパレータタンクに導入することによって、主洗浄流体タンクでは簡単に利用可能でない洗浄動作が与えられるであろう。単一パスカラー印刷またはモノクロ印刷のためには、図４ｅに示されるように、洗浄流体を用いる必要がない。この場合には、最適な方法はトナーを直接浄化することであるが、過度の濃縮物消費およびスラリー廃棄を避けるために十分に遅い速度で行なわれる。単一パスカラー印刷のためには、すべての色に対して単一の電気泳動セパレータを用いることができる。この発明は、単一アプリケータ自己清浄システムの要件との著しい相乗効果および互換性を有する。アプリケータ内に残される残留トナーの量はわずか数ｃｃであるが、これは、比較的小型の浄化器以外のいかなる付加的な構成要素もなく、連続浄化の要件を自動的に達成するのに十分である。トナー濃縮物は完全リサイクルシステムよりも幾分頻繁に換えなくてはならないが、単一で小型の浄化器またはセパレータを用いることによる利点の方が、システムによって必要とされる新しい化学物質のコストよりも大きい。加えられる化学物質のコストは、４つの浄化器のうちの３つ、すべての側縁シール、および特に大量の使用済みトナーまたは濃縮物を廃棄する必要性がないことを併せた利点と比較するとわずかなものである。

Claims

【特許請求の範囲】１．静電プリンタおよび複写機のための連続液体トナー浄化方法であって、各調色パスについて、第１の量の液体トナーをトナー供給タンクから共通の量を介して循環させるステップを含み、前記共通の量は、前記トナー供給タンクに戻って循環する前に汚染物および使用済みトナーがそこで前記第１の量に導入されるアプリケータを含み、さらにいくらかの汚染物およびトナーを第２の量として前記共通の量に残すステップと、各調色パスの後に洗浄流体を洗浄流体供給タンクから共通の量を介して循環させるステップと、前記第２の量と混合された洗浄流体からなる第３の量内の前記第２の量を除去するステップと、後続の調色パスを完了するまでに前記第３の量を浄化するステップと、前記第３の量を前記洗浄流体供給タンクに戻すステップとを含む、方法。２．前記第３の量を浄化するステップが、前記第３の量が前記洗浄流体供給タンクに至る途中で行なわれる、請求項１に記載の方法。３．前記第３の量を浄化する前に前記洗浄流体供給タンクに戻すステップと、前記洗浄流体内の前記第３の量の希釈を含む前記洗浄流体供給タンクから第４の量を引出し、その一方で前記第３の量を含む前記第４の量を浄化し、浄化された洗浄流体を前記第４の量から循環させるステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。４．前記第４の量を浄化して次の調色パスの後の循環のために必要な量の浄化された洗浄流体を蓄積するステップをさらに含む、請求項３に記載の方法。５．前記洗浄流体供給タンクから前記アプリケータまでの経路において前記第４の量を浄化するステップをさらに含む、請求項３に記載の方法。６．前記洗浄流体供給タンクから同じタンクへの経路において前記第４の量を浄化するステップをさらに含む、請求項３に記載の方法。７．静電プリンタおよび複写機のための液体トナー浄化方法であって、各調色パスについて、トナー供給タンクから共通の量を介して第１の量の液体トナーを循環させるステップを含み、前記共通の量は、前記トナー供給タンクに戻って循環する前に前記第１の量に汚染物および使用済みトナーがそこで導入されるアプリケータを含み、さらにいくらかの汚染物およびトナーを第２の量として共通の量に残すステップと、前記第２の量を前記トナー供給タンクへと除去するステップと、次の調色パスを始める前に、前記第２の量の５倍を越えない第３の量を浄化するステップとを含む、方法。８．静電プリンタおよび複写機のための液体トナーの連続浄化装置であって、トナーアプリケータと、トナータンクと、トナーを前記トナータンクから前記アプリケータに供給して余分なトナーを前記トナータンクに戻すための導管手段とを有するトナーループと、洗浄流体タンクと、洗浄流体を前記洗浄流体タンクから前記アプリケータに供給して前記洗浄流体タンクに洗浄流体を戻すための導管手段とを有する洗浄流体ループとを含み、前記洗浄流体ループおよび前記トナーループは共通の量を有し、さらに前記洗浄流体ループと関連して、帯電した粒子を洗浄流体から分離して前記洗浄流体を浄化する浄化器手段を含み、前記浄化された洗浄流体は前記洗浄流体ループに運ばれ、さらに流体の流れを最初は前記トナーループおよび前記洗浄流体ループの一方において起こし、次に他方を調色が完了するまで連続的に起こすための手段とを含み、前記浄化器手段は前記洗浄流体ループにおいて前記洗浄流体タンクに後続する、装置。９．静電プリンタおよび複写機のための液体トナーの連続浄化のための装置であって、トナーアプリケータと、トナータンクと、トナーを前記トナータンクから前記アプリケータに供給して余分なトナーを前記トナータンクに戻すための導管手段とを有するトナーループと、洗浄流体タンクと、洗浄流体を前記洗浄流体タンクから前記アプリケータに供給して洗浄流体を前記洗浄流体タンクに戻すための導管手段とを有する洗浄流体ループとを含み、前記洗浄流体ループおよび前記トナーループは共通の量を有し、さらに前記洗浄流体ループと関連して、帯電した粒子を前記洗浄流体から分離して前記洗浄流体を浄化するための浄化器手段を含み、前記浄化された洗浄流体は前記洗浄流体ループに運ばれ、さらに流体の流れを最初は前記トナーループおよび前記洗浄流体ループのうちの一方において起こし、次に他方を調色が完了するまで連続して起こすための手段を含み、前記浄化器手段はサブループによって前記洗浄流体タンクに並列した関係で接続される、装置。１０．静電プリンタおよび複写機のための液体トナーの連続浄化のための装置であって、トナーアプリケータと、トナータンクと、トナーを前記トナータンクから前記アプリケータに供給して余分なトナーを前記トナータンクに戻すための導管手段とを有するトナーループと、洗浄流体タンクと、洗浄流体を前記洗浄流体タンクから前記アプリケータに供給して洗浄流体を前記洗浄流体タンクに戻すための導管手段とを有する洗浄流体ループとを含み、前記洗浄流体ループおよび前記トナーループは共通の量を有し、さらに前記洗浄流体ループと関連して、帯電した粒子を洗浄流体から分離して前記洗浄流体を浄化するための浄化器手段を含み、前記浄化された洗浄流体は前記洗浄流体ループに運ばれ、さらに流体の流れをまず前記トナーループおよび前記洗浄流体ループのうちの一方で起こし、次に他方を調色が完了するまで連続して起こすための手段を含み、前記洗浄流体ループにおいて、保持タンクが前記浄化器手段に先行し、前記浄化器手段が前記洗浄流体タンクに先行する、装置。１１．静電プリンタおよび複写機のための液体トナーの連続浄化のための装置であって、トナーアプリケータと、トナータンクと、トナーを前記トナータンクから前記アプリケータに供給して余分なトナーを前記トナータンクに戻すための導管手段とを有するトナーループと、洗浄流体タンクと、洗浄流体を前記洗浄流体タンクから前記アプリケータに供給して洗浄流体を前記洗浄流体タンクに戻すための導管手段とを有する洗浄流体ループを含み、前記洗浄流体ループおよび前記トナーループは共通の量を有し、さらに前記洗浄流体ループと関連して、帯電した粒子を洗浄流体から分離して前記洗浄流体を浄化するための浄化器手段を含み、前記浄化された洗浄流体は前記洗浄流体ループに運ばれ、さらに流体の流れを最初は前記トナーループおよび前記洗浄流体ループのうちの一方で起こし、次に他方を調色が完了するまで連続して起こすための手段を含み、前記洗浄流体ループにおいて、保持タンクが前記浄化器手段の後に続き、前記浄化器手段が前記洗浄流体タンクに先行する、装置。