JP2000221789A - 湿式電子写真装置における液体現像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】トナー粒子と分散液からなる液体トナーを用い
た湿式電子写真装置では、露光形成された静電潜像に無
関係に現像部にて液体トナーを一様に塗布していた。こ
の場合静電潜像のない部分では分散剤のみが残留し、こ
れが印刷媒体に付着して悪影響を及ぼす。 【解決手段】そこで本発明では、現像部を現像タンクお
よびインクジェットヘッドにより構成し、感光体ドラム
側面上に露光部により形成された静電潜像が存在する領
域のみ液体トナーを射出・塗布する。これにより静電潜
像が存在しない領域への分散剤の塗布をなくし、無用な
分散剤が印刷媒体に付着しないようにした。この場合露
光画像は感光体ドラム側面上に高速・高解像度で形成さ
れるが、液体トナーの射出は低解像度で低速に行う様に
して、製造コストを低減させている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、液体トナーを用いた電
子写真複写機、電子写真プリンタ等の湿式電子写真装置
に用いられる液体現像装置であって、感光体上の潜像を
液体トナーを用いてトナー像に変換する液体現像装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】湿式電子写真方式の印刷機においては、
その現像工程において印刷インク（液体トナー）の分散
剤として有機溶剤が用いられている。

【０００３】この分散剤は、微細なトナー粒子をその溶
液内に均一に分散し、トナー粒子が現像装置内で現像電
界によって感光体表面に形成されている静電潜像上に電
気泳動によって移動できるよう、また、現像工程が終了
した時点で適切な量のトナー粒子が感光体表面の静電潜
像上に堆積されるよう溶液内のトナー濃度を調整する役
目を果たす。

【０００４】また分散剤は、転写工程においても、感光
体の静電潜像上に蓄積されたトナー粒子を印刷媒体に転
写させる場合に、トナー粒子が転写電界中を感光体表面
から印刷媒体表面（あるいは他の中間転写媒体表面）に
向かって電気泳動するためにも必要とされる。他方この
分散剤はトナー粒子の転写と共に印刷媒体へ付着し、ト
ナー粒子と共に転写工程以降の電子写真印刷工程へと運
ばれる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この分
散剤は、印刷媒体へのトナー粒子の転写が終了した時点
以降は電子写真による印刷工程に全く寄与しない物質で
あり、また、最終的な印刷物に対しても不必要な物質で
あるがために、可能な限り印刷の最終工程までに印刷媒
体から除去しなければならない。このため、一般的な湿
式電子写真方式の印刷機においては、その印刷工程が終
了するまでの間に、この分散剤を除去する工程を付加し
ているが、印刷機の印刷量が増えるに従って印刷媒体に
付着する分散剤の量が増えるため、大型の印刷機に対し
ては非常に大型の分散剤除去装置が必要になっていた。

【０００６】また、多くの場合分散剤として有機溶剤が
用いられているため、分散剤の除去方法としては、印刷
媒体を加熱することによって分散剤を気化蒸発させるこ
とが一般的である。しかしながら、印刷媒体を加熱する
こと自体多大なエネルギーが必要とされるのみならず、
蒸発した有機溶剤蒸気は可燃性であるため、印刷媒体か
ら分散剤を安全に除去するための装置は、印刷機が大型
化あるいは高速化されるに従って、大型でコストが高く
かつ多量のエネルギーを消費する装置となっていた。

【０００７】加えて従来より湿式電子写真方式の印刷機
の現像工程では、トナー粒子を分散剤に混合させた液体
（現像液または液体トナー）を、静電潜像が形成された
感光体表面へ均一に塗布したり噴霧し、あるいは液体ト
ナー体中に感光体面を浸すことにより、感光体表面上に
均一な液体トナー層を形成していた。これに適当な電界
を印可すると、トナー粒子は感光体表面の静電潜像に向
かって電気泳動し、感光体表面の静電潜像部にのみ選択
的に付着するが、分散剤は現像電界の影響を受けないた
めに、感光体の全面に渡って付着することになる。従っ
てトナー粒子は感光体表面の静電潜像がある部分にのみ
に付着するが、分散剤は静電潜像の有無に係わり無く常
に一定量（現像後にスクイージローラ等で余剰の分散剤
を感光体表面から除去しているが転写に必要な量の分散
剤は残しておく必要がある）が感光体表面の全域に渡っ
て付着している。

【０００８】このように従来の現像方法では、感光体表
面上にほとんど静電潜像がない場合においても、無用な
分散剤を感光体表面に塗布していることになり、これが
印刷媒体への分散剤の付着の大きな原因になっている。
実際に、文字を主体とした印刷物の平均印字率（印刷物
上でインクが乗っている面積の割合）は５％程度と言わ
れており、また、カラー画像を主体とした印刷物でも印
字率は２０〜３０％程度と考えられる。このことから、
印刷媒体上の画像の無い部分への分散剤の付着を削減す
れば、印刷媒体へ付着する分散剤の量を大幅に削減でき
ることが期待できる。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、前述の課題に
対して、現像装置における分散剤の感光体表面への塗布
方法を改善することによって、感光体表面への分散剤の
付着量を減少させ、結果的に印刷媒体への分散剤の付着
量を削減しようとするものである。

【００１０】具体的には請求項１に係る発明は、湿式電
子写真装置において、感光体ドラム側面上に形成された
静電潜像に対して液体トナーを用いてトナー像を生成す
る液体現像装置が、液体トナーを前記静電潜像に対応し
て前記感光体ドラム側面上に射出する液体トナー射出部
と、前記液体トナー射出部に液体トナーを供給する液体
トナー供給部と、前記液体トナー射出後の感光体ドラム
側面に電界を与える現像電極と、現像後の余分な液体ト
ナーを除去するための吸い取りローラとにより構成され
る。

【００１１】また請求項２に係る発明は、請求項１記載
の液体現像装置であって、前記液体トナー射出ヘッドに
より液体トナーが射出される画像領域が、画像露光ヘッ
ドにより露光される画像領域の外側方向に所定幅分広い
領域であることを要旨としている。

【００１２】更に請求項３に係る発明は、請求項１記載
の液体現像装置であって、前記液体トナー射出ヘッドに
より形成される画像の分解能が、前記露光ヘッドにより
形成される画像の分解能より低いことを要旨としてい
る。

【００１３】また請求項４に係る発明は、請求項１記載
の液体現像装置であって、前記液体トナー射出ヘッドに
より形成される液体トナーによる画像は、前記露光ヘッ
ドにより形成される画像の濃度に依存せず一定であるこ
とを要旨としている。

【００１４】

【発明の実施の形態】＜本発明の概要＞本発明では、湿
式電子写真方式の現像装置部に、インクジェット方式の
印刷機で用いられているインクジェット印字ヘッドを付
加することによって、感光体表面への液体トナーの塗布
を選択的に行い、静電潜像の無い部分へは液体トナーを
塗布しない様にした。現像後の静電潜像部付近の余剰な
分散剤については、吸い取りローラで吸収除去すること
によって、静電潜像部外への広がりを抑制しつつ、感光
体表面から除去している。感光体表面への液体トナーの
選択的な塗布については、インクジェット印字ヘッドの
駆動装置に、露光装置において感光体表面を露光した画
像データに基づいたインクの射出（印字）信号を与える
ことによって実現している。

【００１５】なおこの方式では、感光体表面全体に均一
な静電電界を与えておけば、露光部で静電潜像を描画し
なくても、インクジェット印字ヘッドのみで画像の描画
が可能である（現にその様な装置も存在している）が、
インジェット印字ヘッドの描画では描画できる画像の密
度は一般的に粗く、湿式電子写真方式による描画のよう
な繊細な文字や画像の描画は現状不可能である。具体的
に言えば、現在の技術では、インクジェット方式で描画
できる画像は２００〜４００ｄｐｉ程度に留まっている
のに対し、湿式電子写真方式では６００〜１０００ｄｐ
ｉあるいはそれ以上の画像密度での描画が可能となって
いる。

【００１６】＜一般的な電子写真装置の動作概要＞図２
に一般的な湿式電子写真装置の内部構成を示す。まずこ
れに基づいて液体トナーを用いた湿式電子写真装置の動
作概要を説明する。

【００１７】光導電性表面を側面に有する円筒形感光体
ドラム１が、円筒軸１１を中心に矢印の方向に回転す
る。この感光体ドラム１の周辺には、まず感光体ドラム
１の円筒側面表面を帯電させるためのコロトロン、スコ
ロトロン等で構成された帯電部２が、感光体ドラム1の
側面とわずかな隙間を有して設置されている。感光体ド
ラム1の円筒側面上への作像は、露光部３により画像に
対応して変調された集束光３１が帯電した感光体ドラム
1側面上に照射されることにより形成され、照射領域内
の帯電電荷は照射光量に対応して部分的に放電され、画
像に対応した静電潜像が形成される。

【００１８】この感光体ドラム1の側面に形成された静
電潜像は、現像部４（現像タンクに貯溜された液体トナ
ー４３およびこれを静電潜像の形成された感光ドラム側
面に供給する現像ローラ４２により構成される）におい
て前記静電潜像に対応した液体トナー像に変換され、ス
クイージローラ４１で余剰な分散剤を搾り取った後、転
写ドラム７上に配置された印刷媒体である紙６上に転写
される。感光体上にわずかに残された液体トナーはスポ
ンジローラ、及びワイパーから構成されるクリーニング
部８によって取り除かれ、最後に感光体表面は光源とＡ
Ｃコロトロンによって構成されている除電部９によって
除電される。

【００１９】＜本発明の実施の形態＞本発明の最も好適
な実施の形態を図１に示す。本実施の形態は、図２に示
す通常の湿式電子写真装置の現像部に代えて、図１に示
す如く、現像部に液体トナー射出用のインクジェット印
字ヘッドにより構成されるトナー液射出部４００と、こ
のトナー射出部４００に液体トナーを供給する液体トナ
ー供給部（現像タンク４０３とそこに貯溜されている液
体トナー４０２、および液体トナーをトナー射出部４０
０に供給する供給経路４０４と、図示しないポンプ等で
構成されている）と、感光体表面上に射出によって塗布
した液体トナーに現像電界を与える現像電極４１０と、
そのバイアス電源４１１を付加したものである。なお静
電潜像の現像後は、感光体表面の余剰の液体トナーが吸
い取りローラ４１によって、転写に必要な量の分散剤と
静電潜像に電気泳動したトナー粒子を残して、感光体表
面上から除去されるようにしている。

【００２０】図１において、感光体ドラム１、帯電部
２、露光部３、転写部（転写紙６および転写ドラム７に
より構成される）、クリーニング部８および除電部９
は、図２で説明した一般的な電子写真装置の動作と同様
である。ここでは本発明を実施するために新たに付加さ
れた部分の説明を中心に行う。

【００２１】出力画像５０は、本電子写真装置の外部に
ある画像処理装置や画像データ記憶装置（ともに図示せ
ず）からネットワーク等の外部通信経路を経て、本装置
の画像処理部５１に転送される。画像処理部５１は、転
送画像に基づき露光制御部５２と液体トナー射出部４０
０を制御する射出制御部５３に対し、露光部３および液
体トナー射出部４００の出力解像度に合わせた画像デー
タを出力する。

【００２２】即ち画像処理部５１は、露光制御部５２に
対しては、画像データを描画するに十分な高解像度でデ
ータを出力する一方、射出制御部５３に対してはインク
ジェット印字ヘッドの出力速度および出力可能解像度に
合わせた低解像度データを出力する。

【００２３】一般的に露光部３ではレーザダイオード
（ＬＤ）または発光ダイオード（ＬＥＤ）等の露光素子
を画像信号で変調して高速に露光制御することができる
が、インクジェットヘッドにより構成される射出部４０
０の液体トナー射出速度は、前記露光速度より著しく遅
い。従って露光部３の画像形成速度を最大限に生かすた
めには、液体トナー射出部４００の画像形成分解能を低
くし、射出部が追随できる液体トナー射出速度になるよ
うに調整することが必要となる。

【００２４】図３に露光部３と射出部４００との出力速
度およびその分解能に関する関係を図示する。露光画素
寸法をａ，感光ドラムの主走査方向Ｘ（ドラム回転方
向）の画素数をＮとし、液体トナー射出画素寸法を露光
画素寸法のｒ倍（ｂ＝ｒ×ａ）とすると（図３の場合は
理解容易のため、ｒ＝４、Ｎ＝２０としている）、露光
周期Ｔｅと液体トナー射出周期Ｔｔとは次式の関係があ
る。 Ｔｔ ＝ ｒ×ｒ×Ｔｅ （式１） 即ち、液体トナー射出周期は露光周期の「ｒの二乗倍」
であり、従って液体トナー射出速度は露光速度の「ｒの
二乗分の１」の低速度となる。なお上式の計算では便宜
的に主走査方向の最後の画素の次は、次ラインの最初の
画素を露光することとしている。このため図３に示す如
く、液体トナー射出画素は主走査Ｘ方向に対して斜めに
傾斜した形状で射出されることになる。

【００２５】露光部３と液体トナー射出部４００とは、
図１に示す通りその取り付け位置にズレがあるため、露
光制御部と射出制御部は、感光ドラム１の軸１１に取り
付けられたロータリーエンコーダ１２のエンコーダ信号
に基づいてこれらのズレを調整する。またトナー液射出
部４００には、液体トナーの供給装置４０３（母液タン
ク＋ポンプ）が接続されており、射出制御装部から出力
される信号に従って、トナー液４０２を貯溜した現像タ
ンク４０３から、感光ドラム１の側面に射出するための
液体トナーが供給される。

【００２６】射出された液体トナー４０１は、感光ドラ
ム側面の露光画像（静電潜像）部分を覆うように形成さ
れる。この様子を図４に示す。図４では、太線で示す液
体トナー射出画素（１辺がｂの正方形領域）内に１画素
でも露光画素（露光濃度がゼロ以上の画素、即ちトナー
が少しでも乗る必要がある画素）が存在する場合は、そ
の領域に液体トナーを射出する。なお図４における液体
トナー射出画素形状は、１辺がｂの正方形より広い円形
としているが、これは露光画素存在領域で液体トナーを
感光ドラム側面に空白が生じることなく射出するためで
ある。この液体トナー射出画素形状を、例えば１辺がｂ
の正方形に内接する円領域に合わせるようにすると、図
上太線部の交点部分で液体トナーが射出されない微小領
域が生じてしまい、これを避ける必要がある。

【００２７】この様に露光画像上に形成された液体トナ
ー層内のトナー粒子（通常静電潜像と逆の電位に帯電さ
れている。これはトナー粒子が分散剤中に分散された時
点で帯電する性質を有していることによる。）は、バイ
アス電源４１１を印加された現像電極４１０により、静
電潜像上への電気泳動が加速される。即ち現像電極に
は、バイアス電源によって現像バイアス電圧が与えら
れ、感光体表面に塗布された液体トナー中に分散されて
いるトナー粒子に対して静電潜像に向かって電気泳動す
るよう電界を発生させる。

【００２８】更に吸い取りローラ４１には、余剰の液体
トナーを感光体表面から回収、除去するための吸引装置
（真空ポンプ等）が接続されており、多孔質の吸い取り
ローラを通して感光体表面から余剰の液体トナーを除去
する。また多孔質の吸い取りローラの少なくともその表
面は導電性の性質を持っており、適切なバイアス電圧を
与えることで、吸い取りローラが感光体表面の静電潜像
に蓄積したトナー画像に接触しても、トナー画像が乱れ
ることを防いでいる。

【００２９】図５は、露光画像をその画像領域の外側方
向に所定幅分太らせ処理し（図５では１画素分太らせて
いる）、この太らせた画像領域を基準として、液体トナ
ー射出領域を決定する方法を図示している。即ちこの方
法では、図５の太線で示す液体トナー射出画素（１辺が
ｂの正方形領域）内に１画素でも太らせ処理後画素値
（濃度がゼロ以上の画素、即ちトナーが少しでも乗る必
要がある画素）が存在する場合は、その領域に液体トナ
ーを射出するようにしている。これによって露光画像の
エッジ部分で射出される液体トナー量が不足することが
ないようにしている。

【００３０】

【発明の効果】以上詳細に説明した如く、請求項１乃至
４に係る発明は、湿式静電写真方式の印刷機の現像部に
この様な改良を加えることで、出力する画像に応じて感
光体表面に最低限必要な量の液体トナーだけを塗布する
ことができるようになり、結果的に印刷媒体に付着する
分散剤の量を大幅に削減することができる。これにより
分散剤の消費量を押さえることができる上に、印刷媒体
に付着した分散剤を後工程で加熱等して除去する大掛か
りな装置も不要となり、資源及び装置製造コスト上非常
に有利となる効果がある。

【００３１】また請求項２に係る発明は、液体トナーが
射出される領域を露光画像よりも僅かに広くすることに
より、画像の液体トナーによる現像をより確実に行うこ
とができる。

【００３２】更に請求項３に係る発明は、液体トナー射
出ヘッドの射出分解能を、画像露光分解能より下げるこ
とにより、より低速で低解像度の安価なインクジェット
ヘッドを採用して、前記の大きな効果を得ることができ
る。

【００３３】また請求項４に係る発明は、液体トナーの
射出量を露光画像の濃度に無関係に一定とすることで、
より一層安価なインクジェットヘッドを使用することが
できる上に、低濃度の露光画像でも確実に現像できる効
果が期待できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の最も好適な実施の形態である湿式電子
写真装置の構成を示す図である。

【図２】従来の湿式電子写真装置の構成を示す図であ
る。

【図３】露光部３と射出部４００との出力分解能の関係
を示す図である。

【図４】露光画像と液体トナー射出形状との関係を例示
した図である。

【図５】露光画像を所定幅分太らせた画像とと液体トナ
ー射出形状との関係を例示した図である。

【符号の説明】

１ 感光体ドラム ２ 帯電部 ３ 露光部 ４ 現像部 ５ 画像部 ６ 印刷媒体（紙） ７ 転写ドラム ８ クリーニング部 ９ 除電部 １１ 感光体ドラムの円筒軸 １２ ロータリーエンコーダー ３１ 露光のための集束光 ４１ 吸い取りローラ ４２ 現像ローラ ４３ 液体トナー（現像液） ４４ 現像タンク ５０ 出力画像 ５１ 画像処理部 ５２ 露光制御部 ５３ 射出制御部 ４００ トナー液射出部 ４０１ 射出された液体トナー ４０２ 液体トナー ４０３ 現像タンク ４０４ 液体トナー供給経路 ４１０ 現像電極 ４１１ バイアス電源

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項1】湿式電子写真装置において、感光体ドラム
   側面上に形成された静電潜像に対して液体トナーを用い
   てトナー像を生成する液体現像装置が、液体トナーを前
   記静電潜像に対応して前記感光体ドラム側面上に射出す
   る液体トナー射出部と、前記液体トナー射出部に液体ト
   ナーを供給する液体トナー供給部と、前記液体トナー射
   出後の感光体ドラム側面に電界を与える現像電極と、現
   像後の余分な液体トナーを除去するための吸い取りロー
   ラと、からなることを特徴とする液体現像装置。
2. 【請求項２】前記液体トナー射出ヘッドにより液体トナ
   ーが射出される画像領域が、画像露光ヘッドにより露光
   される画像領域の外側方向に所定幅分広い領域であるこ
   とを特徴とする請求項１記載の液体現像装置。
3. 【請求項３】前記液体トナー射出ヘッドにより形成され
   る画像の分解能が、前記露光ヘッドにより形成される画
   像の分解能より低いことを特徴とする請求項１記載の液
   体現像装置。
4. 【請求項４】前記液体トナー射出ヘッドにより形成され
   る液体トナーによる画像は、前記露光ヘッドにより形成
   される画像の濃度に依存せず一定であることを特徴とす
   る請求項１記載の液体現像装置。