JP2000029319A - 湿式電子写真装置 - Google Patents

湿式電子写真装置

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JP2000029319A
JP2000029319A JP10198328A JP19832898A JP2000029319A JP 2000029319 A JP2000029319 A JP 2000029319A JP 10198328 A JP10198328 A JP 10198328A JP 19832898 A JP19832898 A JP 19832898A JP 2000029319 A JP2000029319 A JP 2000029319A
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toner
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roller
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JP10198328A
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English (en)
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Yutaka Nakajima
豊 中島
Akihiko Inamoto
彰彦 稲本
Shigenori Uesugi
茂紀 上杉
Satoru Moto
悟 本
Masanao Takahata
昌尚 高畠
Motoharu Ichida
元治 市田
Shigeji Okano
茂治 岡野
Yasukazu Takeda
靖一 竹田
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PFU Ltd
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PFU Ltd
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】 不揮発性を示す高粘度で高濃度の液体トナー
を用いる構成を採るときにあって、感光体に熱影響を与
えずに、中間転写体に転写されたトナー粒子を効率的に
加熱溶融して、印刷媒体に高画質で転写する新たな湿式
電子写真装置を提供する。 【解決手段】 感光体10と、帯電装置と、露光装置
と、プリウエット装置と、現像装置と、中間転写体15
とを備えている。そしてさらに、加熱装置として内部に
熱源を有するヒートローラ20を備えている。これは、
中間転写体15に当接して、中間転写体15表面上のト
ナー粒子を加熱溶融し、かつ、中間転写体15からヒー
トローラ20へのトナー粒子の移動を防ぐために、中間
転写体15に対してトナー粒子の帯電と同極性の電圧を
ヒートローラ20に印加する。加圧ローラ19は、溶融
された中間転写体15のトナー粒子を印刷媒体に定着さ
せる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、不揮発性を示す高
粘度で高濃度の液体トナーを用いる湿式電子写真装置に
関し、特に、中間転写体の表面加熱により効率のよいト
ナー画像の溶融転写をすることのできる湿式電子写真装
置に関する。
【0002】
【従来の技術】感光体(ドラム)に静電潜像を生成し、
それにトナー粒子を付着させて、紙などに転写して定着
する電子写真装置では、粉体トナーを用いる乾式のもの
が広く用いられている。しかし、粉体トナーは、トナー
が飛散するという問題点があるとともに、トナー粒子が
7〜10μmと大きいことから解像度が悪いという問題
点がある。
【0003】そこで、高い解像度が必要となる場合に
は、液体トナーを用いる湿式のものが用いられる。液体
トナーは、トナー粒子が1μm程度と小さいとともに、
帯電量が大きいことでトナー画像の乱れが起きにくく、
高い解像度を実現できるからである。
【0004】従来の湿式の電子写真装置では、現像液と
して、有機溶剤にトナー粒子を1〜2%の割合で混ぜた
低粘度の液体トナーを用いていた。しかしながら、この
ような現像液は、人体に危害を与える有機溶剤を用いる
とともに、トナー粒子濃度が低いことでそれを大量に用
いることから、環境問題を引き起こすという大きな問題
点をかかえていた。
【0005】このようなことを背景にして、国際公開番
号「WO95/08792」で、シリコーンオイルなど
に高濃度のトナー粒子を分散させることで構成される高
粘度で高濃度の現像液を用いる湿式の電子写真装置の発
明が開示された。この液体トナーを用いると、人体に危
害を与えるという問題点が発生しないとともに、トナー
粒子濃度が高いことから、大量の現像液を使用しないで
済むという利点がある。
【0006】一方、感光体の静電潜像に付着されるトナ
ー粒子を印刷媒体に定着させる方法として、中間転写体
を用いずに、感光体に付着されるトナー粒子を直接印刷
媒体に転写させるという方法もあるが、中間転写体を使
って、感光体に付着されるトナー粒子を中間転写体に静
電転写させ、その中間転写体を加熱することでその熱可
塑性樹脂と顔料等から成るトナー粒子を粘着性をもつ溶
融状態にした後に、印刷媒体に圧接させ、粘着転写させ
ることが知られている。この方法は、印刷媒体の抵抗値
等の電気的特性によらず安定的にトナー画像を転写する
ことができ、また印刷媒体を1回だけ中間転写体の所を
通過させればよいという長所があり、カラー画像を扱う
ときに広く用いられている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】前述のような溶融転写
方式は、中間転写体、トナー、媒体、バックアップロー
ラの温度設定が重要となる。トナー粒子が媒体と接触し
転写するとき、トナー粒子、媒体は共にトナー粒子の軟
化温度以上になっていることが望まれ、そのときに媒体
裏面からのバックアップ付圧によりトナー粒子と媒体が
密着し、溶融したトナー粒子又はトナー層の粘着力によ
り転写が行われる。さらに100%の転写効率が望まれ
る。それを得るには、中間転写体上に画像を形成するト
ナー粒子を加熱溶融することにより一体化したフィルム
層とし、中間転写体表面と溶融トナー層の粘着力が溶融
トナー層内の凝集力、溶融トナー層と媒体の粘着力に比
べ十分に小さいことが必要となる。
【0008】また、トナーの加熱方法には、中間転写体
全体を常時加熱する方式と、中間転写体表面から必要時
に接触加熱する方式が考えられる。この場合、消費電
力、即時印刷性、中間転写体上での各色重ね合わせ時の
トナーの状態変化、感光体等の他のプロセス部材への熱
影響、をも考慮しつつ、効率のよいトナー画像の溶融転
写が求められる。
【0009】本発明は、かかる事情に鑑みてなされたも
のであって、不揮発性を示す高粘度で高濃度の液体トナ
ーを用いる構成を採るときにあって、感光体に熱影響を
与えずに、中間転写体に転写されたトナー粒子を効率的
に加熱溶融して、印刷媒体に高画質で転写する新たな湿
式電子写真装置の提供を目的としている。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明の画像支持体、即
ち、感光体10は、帯電装置11により帯電させられた
後、露光装置12によって露光されて、静電潜像が形成
される。プリウエット装置13は、シリコーンオイル等
から成るプリウエットオイルを感光体10の表面に塗布
する。
【0011】現像装置14は、イエロー/マゼンタ/シ
アン/ブラックに対応付けて設けられ、不揮発性を示す
高粘度で高濃度の液体トナーを液体現像液として用い
る。この現像液の供給は、正に帯電しているそのトナー
を感光体10との間の電界に従って、感光体10に供給
することで、帯電されている感光体10の露光又は非露
光部分にトナー粒子を付着させる。
【0012】中間転写体15は、バイアスされて、感光
体10との間の電界に従って、感光体10に付着された
トナーを、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの順
に転写する。
【0013】加熱装置18として、内部に熱源を有する
ヒートローラ20を、中間転写体15上の感光体10に
当接する位置と、加圧ローラ19に当接する位置との間
で、中間転写体15に当接させて、中間転写体15表面
上のトナー粒子を加熱溶融し、かつ、中間転写体15か
らヒートローラ20へのトナー粒子の移動を防ぐため
に、中間転写体15に対してトナー粒子の帯電と同極性
の電圧をヒートローラ20に印加する。
【0014】加圧ローラ19は、溶融された中間転写体
15のトナー粒子を印刷媒体に定着させる。
【0015】
【発明の実施の形態】以下、実施の形態に従って本発明
を詳細に説明する。なお、本発明は、不揮発性を示す高
粘度で高濃度の液体トナーを液体現像液として用いるも
のであるが、液体トナーは、液体キャリア(オイル)中
に顔料などのトナー粒子を分散させたものである。
【0016】図1に、本発明を具備する湿式電子写真装
置の全体構成を図示する。この図に示すように、本発明
の湿式電子写真装置は、感光体10と、帯電装置11
と、露光装置12と、プリウエット装置13と、現像装
置14と、中間転写体15と、ブレード16と、除電装
置17と、加熱装置18と、加圧ローラ19とを備え
る。帯電装置11は、感光体10を約700Vに帯電さ
せる。露光装置12は、780nmの波長を持つレーザ
光を使って感光体10を露光することで、露光部分の電
位が約100Vとなる静電潜像を感光体10に形成す
る。
【0017】プリウエット装置13は、2.5cSt程度
の粘度を持つシリコーンオイルを4〜5μmの厚さで感
光体10の表面に塗布する。ここで、プリウエット装置
13は、露光装置12により実行される露光処理の前で
プリウエット処理を実行することもあるが、露光処理の
後でプリウエット処理を実行することもある。
【0018】現像装置14は、イエロー/マゼンタ/シ
アン/ブラックに対応付けて設けられ、約400Vにバ
イアスされて、トナー粘度が400〜4000mPa・
Sで、キャリア粘度が20cStを持つ液体トナーを、
複数のアプリケータローラを使ってトナー溜まりから薄
く延ばしながら搬送していくことで現像ローラに2〜3
μmの厚さのトナー層を形成する。現像ローラは、感光
体10との間の電界に従って、正に帯電しているそのト
ナー粒子を感光体10に供給することで、約100Vに
帯電される感光体10の露光部分あるいは未露光部分に
トナー粒子を付着させる。その際、プリウエット装置1
3の塗布するプリウエット層に従って、感光体10の非
露光部分に、トナー粒子が付着されることが防止できる
ようになる。
【0019】中間転写体15は、約−800Vにバイア
スされて、感光体10との間の電界に従って、感光体1
0に付着されたトナー粒子を転写する。この中間転写体
15は、先ず最初に、感光体10に付着されるイエロー
のトナー粒子を転写し、続いて、感光体10に付着され
るマゼンタのトナー粒子を転写し、続いて、感光体10
に付着されるシアンのトナー粒子を転写し、続いて、感
光体10に付着されるブラックのトナー粒子を転写する
ことになる。
【0020】ブレード16は、感光体10に残存するト
ナーやプリウエット液を取り除く。除電装置17は、感
光体10を除電する。
【0021】加熱装置18は、詳細は後述するように、
中間転写体15の表面を加熱することで中間転写体15
に付着されるトナーを溶融する。加圧ローラ19は、加
熱装置18により溶融された中間転写体15のトナーを
印刷媒体に定着させる。このように、加熱装置18及び
加圧ローラ19を使い、印刷媒体を直接加熱しないで、
中間転写体15に付着されるトナーを溶融して印刷媒体
に定着させる構成を採ることから、紙以外の印刷媒体も
取り扱えることになる。
【0022】図2は、本発明を適用する中間転写体の加
熱構成を説明する図である。
【0023】4つの色のトナーがそれぞれ、感光体10
から中間転写体15に、全部で4回の転写をした後に、
中間転写体15に転写されたトナーは加熱され、その
後、紙などの印刷媒体に1回で溶融転写される。この中
間転写体15の加熱に際して、中間転写体15の表面、
及びその上に転写されたトナーを加熱するよう構成する
必要がある。
【0024】この中間転写プロセスは、以下のようなプ
ロセスに細分できる。
【0025】第一のプロセスは、感光体10から中間転
写体15に色毎に静電転写する一次転写プロセスであ
る。このプロセスにおいては、画像を崩すことなく、感
光体10上の画像は100%もしくはほぼ100%転写
する必要がある。さらに、いったん中間転写体15上に
転写した画像は、感光体10に戻らないようにしなけれ
ばならない。そして、中間転写体15上に第一の色のト
ナーを転写するときも、先に転写したトナーの上に、別
の色のトナーを転写するときも、同様の転写効率及び画
質で転写できなければならない。
【0026】第二のプロセスは、トナーの加熱、溶融を
する加熱溶融プロセスである。揮発成分は揮発させ、媒
体への転写に十分な溶融状態にする必要がある。また、
ヒートローラ、ヒートベルト等の接触手段を用いると
き、該接触手段にトナーが移らず、かつそれによって画
質が崩れないようにしなければならない。
【0027】第三のプロセスは、媒体への溶融転写をす
る二次転写プロセスである。これによって、溶融状態の
トナーを100%媒体に転写させることができなければ
ならない。
【0028】その他、媒体への溶融転写後に、中間転写
体15を冷却し、クリーニングするプロセスがある。
【0029】図2において、中間転写体15外部の熱源
として、内部に熱源を有するヒートローラ20が、中間
転写体15に従動回転するように、中間転写体15の外
部に設けられている。このヒートローラ20は、中間転
写体15が感光体(画像支持体)10に当接して一次転
写する位置と、バックアップローラ19に当接して二次
転写する位置との間の適宜の位置で、好ましくは、二次
転写位置に可能な範囲で近いところで中間転写体15に
当接するよう配置されている。なお、ここでは、中間転
写体15としてローラ構成のものを例示したが、中間転
写ローラに代えて、複数のローラを内部に備えて駆動さ
れる中間転写用のベルトを用いることができる。このヒ
ートローラ20と中間転写体15の接触伝熱により、中
間転写体15の表面及びその上に転写されたトナーが加
熱される。さらに、このヒートローラ20には、電圧が
印加され、トナー層中に帯電しているトナー粒子を中間
転写体15方向に作用させる電界を形成している。
【0030】前述のようにして、中間転写体15上に静
電転写されたトナー粒子は、印刷媒体への溶融転写直前
にヒートローラ20等の加熱体からの接触伝熱により、
昇温し溶融状態となる。特に、不揮発性のキャリア液体
を用いる液体現像方式においては、中間転写体15上の
トナー粒子はキャリア液体と混在している。この状態で
トナー層(トナー粒子とキャリア液体)がヒートローラ
20に接触すると、粉体トナーで起きることがある一般
的な溶融トナーのオフセット現象の他に、キャリア液体
の濡れによる、分散トナー粒子のヒートローラ20への
付着現象がある。このため、本発明の溶融転写プロセス
においては、中間転写体15表面上のトナー粒子を、中
間転写体15側へ作用させ、ヒートローラ20側への移
動を防ぐ電圧をヒートローラ20に印加し、接触加熱に
よりトナーがヒートローラ20へ付着する「オフセット
現象」や溶融したトナー粒子の部分的凝集による、いわ
ゆる「画像のちぢれ」を無くすものである。
【0031】ヒートローラ20は、内部にハロゲンラン
プ等から成るヒータを設けたものであり、溶融転写時に
ヒートローラ20が適正温度になるように予めオンにさ
れ、加熱されている。そして、接触・退避機構により、
必要時のみ接触加熱されるので、感光体10に不必要な
熱を与えることもなく、また溶融転写以前にトナーが溶
融することもない。さらに、昇温の立ち上がり時間を気
にすることもなく、媒体の先端部から安定した温度が得
られる。このとき、トナー温度をヒートローラ20の設
定温度(100〜200°C)に近づけるために、ヒー
トローラ20の熱容量は中間転写体15の表面樹脂層の
熱容量よりも大きくされる。
【0032】このため、ヒートローラ20を拡大して示
す図4に例示されるように、内部空間にハロゲンランプ
などのヒータを収容したヒートローラ20のドラム23
は、熱伝導性の良いアルミニウムや銅といった金属材料
で構成し、さらにその表面を、半導電性のコート材2
4、例えば、トナー剥離用のフッ素樹脂コート、で被覆
することにより構成する。これによって、ヒートローラ
20の表面電位は印加電圧を保持することができる。ま
た、ヒートローラ表面コート材24は、厚さ10〜10
0μm 、体積抵抗率108 〜1012Ω・cmにすること
により、トナー加熱性を向上させることができる。
【0033】このようなトナー加熱方法と共に用いる液
体トナーとしては、シリコーンオイルをキャリア液体と
し固形分を5〜30%含有させたものが望ましく、かつ
これを用いて感光体へ現像して、中間転写体上へ静電転
写したトナー画像の層厚は、1〜20μm 程度にするこ
とが望ましい。このとき、トナー固形分を溶融温度付近
まで加熱するヒートローラ20と中間転写体15との間
に、数百〜数kVの電位差を設けて、ヒートローラ20
に、中間転写体15に対してトナー粒子の帯電と同極性
の電圧を印加する。
【0034】不揮発性キャリアを用いた液体トナーの場
合、溶融転写前段階でキャリア除去を行っても、画像中
のトナー粒子間にはキャリア液体が残存する。液体トナ
ーは、固形分の溶融温度以上になると、固形分粒子が凝
集し一体化することで、キャリア液体との分離が可能と
なる。そこで、ヒートローラコート材を、分離したキャ
リア液体となじみの良い材料とすることで、加熱中のキ
ャリア除去効果を向上させることができる。例えば、キ
ャリア液体がシリコーンオイルの場合は、親和性のある
シリコーン系の樹脂又はゴムでヒートローラ表面をコー
トする。
【0035】中間転写体15上から除去したキャリア液
体を、ヒートローラ20から回収するために、図4に例
示するように、フッ素系ゴム等の耐熱ブレード22を使
用することができ、この場合、万一ヒートローラ20に
オフセットしたトナーが、ブレード面に付着し融着する
と、ヒートローラ表面を傷つける可能性がある。そこ
で、キャリア回収ブレードの前に、トナー固形分を除去
するフェルト等の不織布部材から成るフェルトローラ2
1を備えることが望ましい。
【0036】図3は、中間転写体15の表層部分を拡大
して例示する図である。前述のように、中間転写体上に
静電転写されたトナーは、印刷媒体への溶融転写直前に
ヒートローラ等の加熱体からの接触伝熱により、昇温し
溶融状態となる。この際、中間転写体に必要な特性とし
て、以下のものがある。
【0037】・中間転写体表面素材には溶融したトナー
粒子に対して剥離性の高い非粘着性を有する。
【0038】・トナーの昇温性のため、中間転写体の基
材は発泡ゴムのような断熱性を有する。
【0039】・中間転写体のトナーを保持する表面層の
熱容量が小さい。
【0040】図3において、ローラ構成として例示した
中間転写体15は、その中央に、アルミニウム等の金属
によって構成される剛体の、例えばφ150程度のドラ
ムが設けられている。このドラムは、感光体のトナー像
を中間転写体15上に静電気の力で転写するために軸等
から電圧を印加できるように導電性を有しており、ま
た、転写されたトナー粒子を紙などの媒体上に溶融転写
するのに必要な圧力を加えるための硬度を有している。
このドラムの上に、第2層があり、さらにその上に第1
層がある。第2層は、表面層である第1層の下にあっ
て、弾性、耐熱性、断熱性を持った素材で構成する必要
がある。これは、例えば、体積抵抗106 Ωcm以下、
硬度アスカーC10〜50度の、厚さ1.5mmの導電
性スポンジ、例えば導電性発泡シリコーンを用いること
ができる。
【0041】第1層は、表面層として、導電性、弾性、
耐熱性、耐シリコーンオイル性、剥離性を兼ね備えた素
材でなければならない。これは、体積抵抗108 〜10
11Ωcm、硬度JISA10〜50度、耐熱性150℃
以上にすることが望ましい。例えば、図示したように4
0μmの導電性ポリイミド下層と、その上にコートした
100μmのフロロシリコーンゴム上層の2層から構成
することができる。
【0042】中間転写体15上のトナー粒子を加熱する
際には、結果として、中間転写体15自体も加熱するこ
とになる。中間転写体15を層構成にすることにより、
保温性を改善することができる。このため、中間転写体
は、弾性体層と表面層の少なくとも2層から構成するこ
とにより、中間転写体の加熱性と共に、表面保温特性を
良好にすることができる。
【0043】このような構成によって、全体的には熱容
量が小さくなり、供給熱量を低減することができる一
方、表面温度を容易に高くすることができる。また、熱
容量が小さいことにより、紙などの媒体に溶融トナー粒
子を転写した後の冷却性が良く、感光体を不必要に加熱
するということはなくなる。この表面層の厚さは、強度
的に許される限り薄く、好ましくは、30〜150μm
にすることにより、瞬間加熱性や省消費電力化がさらに
向上する。
【0044】
【発明の効果】本発明は、不揮発性を示す高粘度で高濃
度の液体トナーを液体現像液として用いる湿式電子写真
装置において、内部に熱源を有するヒートローラを、中
間転写体に当接させて、中間転写体表面上のトナー粒子
を加熱溶融し、かつ、中間転写体に対してトナー粒子の
帯電と同極性の電圧をヒートローラに印加したことによ
り、中間転写体からヒートローラへのトナー粒子の移動
を防ぎ、トナー層中に帯電しているトナー粒子を中間転
写体方向に作用させることができる。
【0045】これによって、中間転写体との接触加熱に
よりトナーがヒートローラへ付着する「オフセット現
象」やトナー粒子の部分的凝集による、いわゆる「画像
のちぢれ」を無くすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の湿式電子写真装置の全体構成図であ
る。
【図2】図1に例示した中間転写体上のトナー粒子の加
熱溶融構成をさらに説明する図である。
【図3】中間転写体の表層部分を拡大して例示する図で
ある。
【図4】図2に示したヒートローラ部を拡大して示す図
である。
【符号の説明】
10 感光体(ドラム) 11 帯電装置 12 露光装置 13 プリウエット装置 14 現像装置 15 中間転写体(ローラ) 16 ブレード 17 除電装置 18 加熱装置 19 加圧ローラ(バックアップローラ) 20 ヒートローラ 21 フェルトローラ 22 耐熱ブレード 23 金属ドラム 24 コート材
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 上杉 茂紀 石川県河北郡宇ノ気町字宇野気ヌ98番地の 2 株式会社ピーエフユー内 (72)発明者 本 悟 石川県河北郡宇ノ気町字宇野気ヌ98番地の 2 株式会社ピーエフユー内 (72)発明者 高畠 昌尚 石川県河北郡宇ノ気町字宇野気ヌ98番地の 2 株式会社ピーエフユー内 (72)発明者 市田 元治 石川県河北郡宇ノ気町字宇野気ヌ98番地の 2 株式会社ピーエフユー内 (72)発明者 岡野 茂治 石川県河北郡宇ノ気町字宇野気ヌ98番地の 2 株式会社ピーエフユー内 (72)発明者 竹田 靖一 石川県河北郡宇ノ気町字宇野気ヌ98番地の 2 株式会社ピーエフユー内 Fターム(参考) 2H033 AA02 AA09 AA10 BB05 BB18 BB28 2H074 AA03 BB61 BB73 EE07 2H078 AA01 BB12 DD03 DD41 DD42 DD53 DD57 DD61 EE32

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】不揮発性を示す高粘度で高濃度の液体トナ
    ーを液体現像液として用い、かつ、 静電潜像の形成される画像支持体と、該画像支持体に接
    触して画像支持体の露光部分あるいは未露光部分にトナ
    ー粒子を付着する現像手段と、前記画像支持体に付着す
    るトナー粒子を、該画像支持体との間に生成される電界
    に応じて転写する中間転写体と、該中間転写体に当接し
    つつ回転して、印刷媒体を該中間転写体に加圧しながら
    搬送する加圧ローラとを備える湿式電子写真装置におい
    て、 内部に熱源を有するヒートローラを、前記中間転写体の
    前記画像支持体に当接する位置と、前記加圧ローラに当
    接する位置との間で、前記中間転写体に当接させて該中
    間転写体表面上のトナー粒子を加熱溶融し、かつ、 前記中間転写体から前記ヒートローラへのトナー粒子の
    移動を防ぐために、前記中間転写体に対してトナー粒子
    の帯電と同極性の電圧を前記ヒートローラに印加した、 ことを特徴とする湿式電子写真装置。
  2. 【請求項2】前記ヒートローラ表面を、半導電性のコー
    ト材によって被覆し、かつ該コート材は、厚さ10〜1
    00μm、体積抵抗率108 〜1012Ω・cmとした請
    求項1に記載の湿式電子写真装置。
  3. 【請求項3】前記液体トナーとして、シリコーンオイル
    をキャリア液体としかつ固形分を5〜30%含有させた
    ものを用い、中間転写体上へ静電転写したトナー画像の
    層厚を1〜20μmとし、そして、前記中間転写体に対
    して前記ヒートローラに印加する電圧を数百〜数kVと
    した請求項1又は2に記載の湿式電子写真装置。
  4. 【請求項4】前記コート材を、キャリア液体となじみの
    良い材料にして、加熱中のキャリア除去効果を向上させ
    た請求項1〜3のいずれかに記載の湿式電子写真装置。
  5. 【請求項5】前記ヒートローラに当接させてキャリア液
    体を回収する耐熱ブレードを備えると共に、該ヒートロ
    ーラの回転方向で前記耐熱ブレードの前の位置において
    当接する不織布部材から成るローラを備えた請求項4に
    記載の湿式電子写真装置。
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