(57)【要約】【課題】印刷機等で、磁性粒子を含む現像剤粒子を搬送する装置において、磁場強度の絶対値が一定である定常磁場を作り、現像剤粒子の好適な搬送を可能にする。【解決手段】搬送胴１０と支持胴２０の間に、記録媒体１が通過する隙間が設けられている。搬送胴１０の内部には偏心している第１の磁気ローラ１１が、支持胴２０の内部には偏心している第２の磁気ローラ２２が配置され、磁気ローラ１１，２２は、磁極交番頻度が同じになるように同期して、同じ方向に回転する。磁性担体粒子と非磁性マーキング粒子からなる現像剤粒子３０は、混ぜ合わされながら、搬送胴１０上を記録部材１に向かって搬送される。【選択図】図１
2004038171.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の磁気ローラ（１１）と第２の磁気ローラ（２２）とを備え、前記第１の磁気ローラ（１１）と前記第２の磁気ローラ（２２）は隙間を形成しており、さらに、前記隙間を通って移動する粒子（３０）に対する記録部材（１）を備えている、粒子（３０）、特に現像剤粒子（３０）を搬送する装置において、
　前記両磁気ローラ（１１，２２）は同じ方向に回転することを特徴とする、粒子を搬送する装置。
【請求項２】
前記磁気ローラ（１１，２２）は、正弦曲線状の磁気分布を備えている多重極の磁気ローラ（１１，２２）である、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記磁気ローラ（１１，２２）の各々は、両方とも同じ磁極交番頻度を有するようにその軸を中心として回転することによって、前記両磁気ローラ（１１，２２）の回転が同期しており、それにより、前記両磁気ローラ（１１，２２）の共通の磁場の強さの絶対値が時間的に一定である、請求項１または２に記載の装置。
【請求項４】
前記第２の磁気ローラ（２２）は２つの磁極を有する構成である、請求項１から３までのいずれか１項に記載の装置。
【請求項５】
前記第１の磁気ローラ（１１）の周りに、非磁性金属からなる搬送胴（１０）が偏心して配置されている、請求項１から４のいずれか１項に記載の装置。
【請求項６】
前記第１の磁気ローラ（１１）の周りに配置された前記搬送胴（１０）は、前記第１の磁気ローラ（１１）よりも遅い速度で回転する、請求項５に記載の装置。
【請求項７】
前記両磁気ローラ（１１，２２）の磁気誘導全体の大きさが時間的に一定である磁場が、前記第１の磁気ローラ（１１）の周りに配置された前記搬送胴（１０）の内部でその外套面のすぐ下に、一直線に並んでいる磁気双極子に対して反発するように作用する領域を有している、請求項１から６のいずれか１項に記載の装置。
【請求項８】
前記両磁気ローラ（１１，２２）の磁気誘導全体の大きさが時間的に一定である磁場が、前記記録部材（１）を越えた先に、一直線に並んでいる磁気双極子に対して反発するように作用する領域を有している、請求項１から６のいずれか１項に記載の装置。
【請求項９】
前記両磁気ローラ（１１，２２）の磁気誘導全体の大きさが時間的に一定である磁場が、前記搬送胴（１０）と前記記録部材（１）の間に、一直線に並んでいる磁気双極子に対して反発するように作用する領域を有している、請求項１から６のいずれか１項に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
　本発明は、概して、電子複写方式、静電複写方式、または電子写真方式の印刷機または複写機に関し、特に、請求項１の前提項に記載されている通り、第１の磁気ローラと第２の磁気ローラとを備え、第１の磁気ローラと第２の磁気ローラは隙間を形成しており、さらに、隙間を通って移動する粒子に対する記録部材を備えている、印刷機または複写機で粒子を搬送する装置、特に記録部材にマーキング粒子を搬送する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
　前述した種類の装置は、通常、現像剤を貯蔵容器から記録部材へ搬送するために用いられる。この記録部材は、多くの場合、たとえば１つまたは複数のローラに張り渡された、潜像の電荷パターンがすでに表面上に存在する無端ベルトなどの画像担体である。この場合、現像剤は、少なくとも磁性担体粒子と非磁性マーキング粒子からなる混合物であり、それによると、マーキング粒子は摩擦帯電によって磁性担体粒子に付着する。非磁性マーキング粒子が、記録部材上にある潜像の電荷パターンに付着すると、磁性担体粒子がただちに再び除去される。次いで、マーキング粒子からなる画像が、シート状または無端の被印刷体に転写され、非磁性マーキング粒子は定着ステーションで圧力と熱によって定着される。
【０００３】
　このような混合物の現像剤を転写するためには、通常、従来技術から公知である、いわゆる磁気ブラシが用いられる。例えば米国特許明細書第４，３５７，１２０３号には、このような種類の磁気ブラシ式現像装置が記載されている。この明細書に示されている磁気ブラシ式現像装置は、記録部材の近くに配置され低速回転する非磁性スリーブを有している。現像剤はこのスリーブ上で搬送される。スリーブの内部に、磁性担体粒子を吸着してスリーブの表面に押しつける多重極の磁気ローラがあるので、現像剤はスリーブの上に付着する。この明細書では、現像剤と記録部材の接触領域における多重極の磁気ローラの磁場を弱くして現像剤の移動を容易にする別の磁石が、記録部材と向かい合って配置されている。
【０００４】
　欧州特許出願公開明細書第９２９００６Ａ２号には、スリーブと、その中に配置されている多重極の磁気ローラとが示されており、この場合、スリーブと多重極の磁気ローラは逆方向に回転する。さらに、記録部材と対向する側には、スリーブと記録部材の間の接触領域に所望の磁場が形成されるように制御される電磁石が取り付けられている。これに匹敵する装置が、特開昭５７−１１８２６９号にも記載されている。
【０００５】
　特開昭５７−７８５７５号では、磁気現像剤を記録部材へ運ぶために、記録部材の両側に配置された２つの多重極の磁気ローラが用いられている。この場合、多重極の磁気ローラはそれぞれ反対方向に回転する。
【０００６】
　この種の現像剤ステーション、または、磁性粒子もしくは磁性粒子と非磁性粒子の混合物を制御しながら搬送するその他の装置において、磁力の空間分布により大きな影響を与えるため、例えば、現像剤を滞留させたり、表面に押し当てたり、表面から取り除いたりするためには、定常磁場、つまり大きさが一定の磁場が好ましいはずである。
【特許文献１】米国特許明細書第４，３５７，１２０３号
【特許文献２】欧州特許出願公開明細書第９２９００６Ａ２号
【特許文献３】特開昭５７−１１８２６９号
【特許文献４】特開昭５７−７８５７５号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
　磁気ローラから離れるような力が局所的に欲しい場合には、追加の磁石を付け加えなければならない。その場合、力の場は、磁気誘導のベクトルの和の絶対値から算出される。定常磁場と、回転する多重極の磁場とが重なり合うと、交互に強めあったり弱めあったりするので、絶対値は一定にならない。第２の磁石が反対方向に回転するローラである場合にも、似たような状態になる。この方法では、定常的な力の場を作り出すのは不可能である。
【０００８】
　この開示内容や、この従来技術に匹敵する開示内容から明らかなように、デジタル印刷機やデジタル複写機の現像ステーション内で粒子を搬送する装置が必要とされている。したがって、本発明の目的は、電子複写方式、静電複写方式、または電子写真方式の印刷機、またはそのような種類の複写機の現像ステーションにおける、改良された粒子搬送装置、特に、磁性現像剤を搬送する装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
　この目的は、請求項１に記載の特徴を備える本発明の粒子搬送装置、すなわち、第１の磁気ローラと第２の磁気ローラとを備え、第１の磁気ローラと第２の磁気ローラは隙間を形成しており、さらに、隙間を通って移動する粒子に対する記録部材を備えている、粒子、特に現像剤粒子を搬送する装置において、両磁気ローラは同じ方向に回転することを特徴とする、粒子を搬送する装置によって達成される。その他の特徴は、図面や従属請求項から明らかである。
【００１０】
　多重極の磁気ローラを同じ方向へ回転させることには、以下に説明する物理的背景がある。外部の磁場方向に従ってすでに一直線に並んでいる磁気双極子のポテンシャルエネルギーＥは、その双極子モーメントｍの絶対値と、磁気誘導Ｂの絶対値との積を負の値にしたものに等しい。すなわち、
【００１１】
【数１】
2004038171.tif 000003
【００１２】
である。したがって、移動しようとする力Ｆは、
【００１３】
【数２】
2004038171.tif 000004
【００１４】
であり、磁気誘導の絶対値
【００１５】
【数３】
2004038171.tif 000005
【００１６】
の勾配によって決まる。絶対値
【００１７】
【数４】
2004038171.tif 000006
【００１８】
が、任意のどの地点でも時間的に一定であれば（つまり磁場ベクトルが回転しても、その長さが変化しなければ）、それによって、一直線に並んでいる磁気双極子に対し時間的に一定である力の場が得られる。例えば、電子複写方式や電子写真方式の複写機または印刷機の２成分現像剤や、トナーなどの磁気マーキング粒子に含まれているような永久磁化された粒子または磁化可能な粒子は、このような磁気双極子である。以下においては、磁気双極子を含むこのような粉末のことを現像剤と呼ぶ。磁場の中では、磁気粒子は磁場の方向に揃っており、磁力線に沿う列状の構造に並んでいる。
【００１９】
　したがって、本発明の装置の有利な実施態様では、磁気ローラは、正弦曲線状の磁気分布を有する多重極の磁気ローラである。特にイーストマン・コダック（Eastman Kodak）社のＳＰＤ（small particle dry）方式では、高速回転する磁気ローラが用いられている。この磁気ローラは二次元の多重極であり、円周上で均衡をとって交互になるように半径方向に磁化されるように胴の表面に固定されている、横方向に磁化された複数の棒磁石でできている。すなわち、磁気ローラが回転すると、磁気誘導の半径方向成分または接線方向成分を測定する固定の音響探査機が、正弦曲線状または余弦曲線状の推移を指し示す。この場合、磁場の強さの絶対値は回転角には左右されないが（なぜならばsin（φ）2＋cos（φ）2＝１であるため）、軸との間隔に伴って著しく減少する。一直線に並んでいる磁気双極子に対する力は、常に半径方向で軸へ向かう方向に作用する。
【００２０】
　本発明の装置の格別に有利な実施態様では、磁気ローラの各々が、両方とも同じ磁極交番頻度を有するようにその軸を中心として回転することによって、各磁気ローラの回転が同期しており、それにより、両方の磁気ローラの共通の磁場の強さの絶対値は時間的に一定である。磁気ローラが１つしかない場合、一直線に並んでいる磁気粒子が受ける力は、空間的にはただ１つの座標にしか左右されず、すなわち、軸との間隔にしか左右されない。この力は、常に、磁気ローラの軸の方を向いている。回転する磁気ローラの磁場が、同期しない他の磁石と重ね合わされると、特定の地点における磁気誘導全体の絶対値はもはや一定ではなくなる。そのために、磁気粒子が並んでいる列状の構造が、もはやそれほど安定ではなくなる。
【００２１】
　それに対して、磁気ローラを同期させることによって、複数の磁気ローラの磁場を重ね合わせることにより定常的な力の場を作る可能性が生じる。この力の場は、ただ１つの磁気ローラによって可能であるものよりも、はるかに複雑な空間分布を有することができる。
【００２２】
　このような定常的な力の場によって、現像剤の活動を有利な方法で制御できる。磁気ローラの初期状態によって、すなわち、使用される磁気ローラの極数と、磁気ローラの半径と、個々の磁気ローラの最大の磁場強度と、相互の相対的な間隔および回転角によって、力の場の空間分布に影響を与えることができる。たとえば、２つの磁気ローラがあるだけでも、これらの磁気ローラの間の空間に、吸引作用のある区域と反発作用のある区域とを生じさせることができる。さらに、同期する別の磁気ローラを追加することによって、磁気粒子の活動を制御する力の場を形成する可能性をいっそう広げることができる。したがって、２つより多い磁気ローラを互いに同期させることも、本発明の範囲内に含まれる。
【００２３】
　互いに重なり合う磁場では、ベクトルが積算される。磁場は、磁場ベクトルが同じ方向を向いていれば強くなり、反対方向を向いていれば弱められ、極端な場合には消滅する。ベクトル和の絶対値を時間的に一定にするためには、個々の磁場ベクトルが一定の角度関係を有していなくてはならない。このことは、各磁気ローラが同期している場合、すなわち、同じ回転方向に同じ磁極交番頻度で回転する場合にのみ実現可能である。たとえば、２つの磁気ローラＡおよびＢが互いに同期し、この磁気ローラＡは１０極（交互に並んだ５つのＮ極と５つのＳ極）を有しており、磁気ローラＢは４極を有しているとする。この両方の磁気ローラＡ，Ｂがどちらも時計回りに回転し、磁気ローラＡが１分間に１０００回転で回転するときには、磁気ローラＡには１分間につき１００００回の頻度で磁極交番が生じる。したがって、磁気ローラＢは２５００回転／分で時計回りに回転しなければならない。
【００２４】
　本発明の装置の別の有利な実施態様では、第２の磁気ローラが２極を有する構成である。磁気ローラの一方が磁極を２つだけ有する構成は、作用範囲が限られているのでできるだけ現像領域の近くに位置させるために選択される。磁場強度が距離に伴ってどれくらい急激に低下するかは、極数に依存して決まる。磁気ローラに配置されている極数が多いほど、結果として生じる磁場の作用範囲は狭くなる。第１および第２の磁気ローラから組み合わされた磁場の最大の作用範囲は、磁気ローラの一方を、磁極を２つだけ有する構成にすることによって得られる。
【００２５】
　本発明の装置の別の有利な実施態様では、第１の磁気ローラが、非磁性金属からなる搬送胴の内部に偏心して配置されている。それにより、磁気ローラの軸との間隔に伴って吸着力が小さくなるので、磁気ローラが１つしかないときに、現像剤が、磁力の強い領域と弱い領域を通過することができる。
【００２６】
　本発明の装置の別の有利な実施態様では、第１の磁気ローラの周りに配置された搬送胴が、第１の磁気ローラよりも遅い速度で回転する。磁気ローラの高速の回転速度は、基本的に、現像剤をよりよく混ぜ合わせるために役立ち、これに対して、搬送胴の回転速度は、基本的に、現像剤の、記録部材に向かう方向への搬送速度を調整する役目を果たす。現像剤は、搬送胴に対する相対速度を有しており、それによって、回転する磁場ベクトルは、磁気粒子、または磁気粒子のグループを、それ自体を中心として強制的に回転させる。磁極交番頻度は、現像剤が記録部材との接触領域を通って移動している時間内に複数回の磁極交代が行われるように選択される。
【００２７】
　本発明の装置の別の有利な実施態様では、両磁気ローラの磁気誘導全体の大きさが時間的に一定である磁場が、第１の磁気ローラの周りに配置された搬送胴の内部でその外套面のすぐ下に、一直線に並んでいる磁気双極子に対して反発するように作用する領域を有している。この場合、現像剤は、搬送胴の表面から現像剤を持ち上げようとする力を受ける。このことは、一方では、現像剤を記録部材と早く接触させて、接触面を広くするために利用でき、また他方では、現像剤を、現像領域の通過後に、機械的な接触なしに、反発によって搬送胴から取り除くために利用できる。
【００２８】
　本発明の装置の別の有利な実施態様では、両磁気ローラの磁気誘導全体の大きさが時間的に一定である磁場が、記録部材を越えた先に、一直線に並んでいる磁気双極子に対して反発するように作用する領域を有している。この場合、磁気粒子を記録部材から反発させる追加の力が作用する。このことは、若干の磁気粒子がフィルムに付着したまま残る、いわゆる現像剤ピックアップ（ＤＰＵ）という好ましくない現象を軽減する。
【００２９】
　本発明の装置の別の有利な実施態様では、両磁気ローラの磁気誘導全体の大きさが時間的に一定である磁場が、搬送胴と記録部材の間に、一直線に並んでいる磁気双極子に対して反発するように作用する領域を有している。これは、現像剤にとって磁気的な障壁となり、逆流が起こり得る。このようにしてフィルムとの接触面を広くすることができ、記録部材への転写を向上させる。そのうえ、磁力は、磁気的な最小値付近まで弱くなるので、現像剤をいっそう容易に混合することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
　次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００３１】
　図示するように、本発明による装置１００の有利な実施形態は、特に、支持胴２０に対して回転可能、かつ駆動されるように支持されている搬送胴１０から構成されている。一般に周知である、装置１００を作動させるのに必要な駆動手段および／または案内手段と、カムディスクと、制御手段は、本発明による装置１００の作動方法を明示するようには図示されてはおらず、すなわち大まかな形態でのみ説明する。
【００３２】
　搬送胴１０と支持胴２０は互いに軸平行に配置されており、お互いの間に狭い転写隙間を有している。たとえば、デジタル式の印刷機や複写機における従来技術から公知である画像転写ベルトなどの、平坦な無端の記録部材１が、この転写隙間を通って、参照符号２が付されている矢印の方向に移動する。
【００３３】
　磁極である複数のＮ極４０とＳ極５０、本実施形態では５つのＮ極４０と５つのＳ極５０を有する第１の磁気ローラ１１が、搬送胴１０の内部に、偏心して、しかし軸平行に配置されている。この場合、第１の磁気ローラ１１は、正弦曲線状の磁気分布を有している。第１の磁気ローラ１１は、参照符号１３が付されている矢印の方向へある速度で回転し、その際、回転速度は数値的に搬送胴１０の速度を上回っている。さらに、図面中の矢印からわかるように、磁気ローラ１２の回転方向１３と、搬送胴１０の回転方向１２とは互いに反対方向である。第１の磁気ローラ１１の回転方向１３は搬送胴１０の回転方向１２に対して必ずしも反対である必要はなく、両方の運動が結果として相対的な運動になっていれば十分である。搬送胴１０の回転方向１２は、転写領域では、無端の記録部材１の運動方向２と同じ方向であるのが有利である。
【００３４】
　磁極である複数のＮ極４０とＳ極５０を有していてもよいが、本実施形態では２極としてのみ作られた、すなわちちょうど１つのＮ極４０と１つのＳ極５０とを有する第２の磁気ローラ２２が支持胴２０の内部に、偏心して、しかし軸平行に配置されている。第２の磁気ローラ２２はこの場合、同じく正弦曲線状の磁気分布を有している。第２の磁気ローラ２２は、参照符号２３が付されている矢印の方向へ、ある速度で回転する。第２の磁気ローラ２２の回転速度はこの場合、第１の磁気ローラ１１の回転速度と同期し、かつ第１および第２の磁気ローラ１１，１２が同じ磁極通過頻度を示すように調節されている。このことは、図示した例では、第２の磁気ローラ２２が、第１の磁気ローラ１１の回転運動の５倍の速度で回転することを意味している。さらに、図面中の矢印から判るように、第２の磁気ローラ２２の回転方向２３と、第１の磁気ローラ１１の回転方向１３とは同じである。
【００３５】
　搬送胴１０と支持胴２０の隙間は現像剤粒子３０が記録部材１０に当るので、この領域は現像領域と呼ばれる。この領域では、第１および第２の磁気ローラ１１，２２の磁場が重なり合っている。したがって、第２の磁気ローラ２２は、磁場の作用範囲が限られているのでできるだけ現像領域の近くに位置するために、記録部材１の裏面上に位置している。磁場の強さが距離とともにどれくらい急激に弱まるかは、各磁気ローラ１１，２２の磁極４０，５０の数によって決まる。すなわち、磁極４０，５０が多いほど、作用範囲は狭くなる。したがって、第２の磁気ローラ２２は２つの磁極４０，５０しか持たない構成になっている。
【００３６】
　少なくとも磁性担体粒子と非磁性マーキング粒子とからなる現像剤粒子３０は、搬送胴１０上を、当業者には従来技術から公知である図示しない貯蔵容器から、記録部材１に向かって、参照符号１２を付した運動方向に移動する。
【００３７】
　回転する磁場ベクトルによって回転させられる、高密度の現像剤粒子３０からなる列が、磁極通過のたびに、第１および第２の磁気ローラ１１，２２の重なり合った磁場により形成される。これによって、現像剤粒子３０は混ぜ合わされる。それにより、参照符号１２が付された矢印の方向へ低速で回転する搬送胴１０の表面上にある現像剤粒子３０は、回転する磁場に基づき、第１の磁気ローラ１１の回転方向１３と反対向きに追加の相対運動をする。
【００３８】
　磁性担体粒子に摩擦電気で予め付着しているマーキング粒子は、記録部材１によって静電吸着され、記録部材１の前進運動によって現像領域から運び出される。それに対して磁性担体粒子は、搬送胴１０の表面上で再び貯蔵容器に戻される。
【００３９】
　個々の磁気ローラ１１，２２の設計パラメータ（磁極数、半径、最大の磁場強さ）と、互いの相対的な間隔および回転角と、現像領域に対する相対位置は、現像剤の搬送にとって好都合な力の場が生じるように調節される。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の装置を示す概略図である。
【符号の説明】
【００４１】
１　　記録部材
２　　矢印
１０　搬送胴
１１　第１の磁気ローラ
１２　矢印
２０　支持胴
２１　矢印
２２　第２の磁気ローラ
２３　矢印
３０　現像剤粒子
３１　矢印
４０　Ｎ極
５０　Ｓ極
１００　粒子搬送装置
【図１】
2004038171.tif 000007