JP2001051431A - 湿式電子写真装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】環境の変化に対して常に品質の安定した高解像
度のトナー画像を得ることが出来る湿式電子写真装置を
提供する。 【解決手段】高ガンマ特性を有する感光体表面に１５０
０ｄｐｉ以上の分解能をもつ露光装置で静電潜像を形成
した後、平均粒径が１．６μｍ以下であるトナーと無極
絶縁キャリアー液とで構成された液体トナーを用いて現
像し、トナー画像を得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、画像データに応じた光
を感光体表面に照射する露光装置を備えた湿式電子写真
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】現在、画像データに応じた光を感光体表
面に照射する露光装置を備えた電子写真装置において
は、様々な種類の感光体が用いられている。その中で、
照射光量と光減衰との関係について大別すると、感光体
に照射される光量に比例して光減衰する感光体とある一
定の光量に達するまではほとんど光減衰せず、ある一定
の光量を越えた後は常に一定の光減衰をする感光体とが
ある。後者の感光体は、例えば平成５年特許公告第１９
１４０号に記載されたものがある。

【０００３】これらの感光体とともに用いられる現像方
式は、粉体トナーを使った乾式現像が一般的であるが、
照射される光量に比例して光減衰する感光体に対して
は、液体トナーを使った湿式現像も用いられている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
の電子写真装置で高解像度の画像を印刷しようとすると
使用するトナーの粒径を１μｍ程度に小粒径化しなけれ
ばならない。ところが、粉体トナーを用いた乾式電子写
真装置では、粉体トナーを小粒径化しようとすると粉体
トナーの飛散が著しく増加する問題が起こるため実施が
困難であった。

【０００５】一方、液体トナーを用いた湿式電子写真装
置でも、照射される光量に比例して光減衰する感光体を
用いたものしかなかったため、露光ビームのフレア光に
よる光減衰が問題となっていた。これは、ある露光ビー
ムの照射域内に、近接する露光ビームのフレア光が入り
込んで不必要な光減衰を起こすもので、静電潜像の解像
度を低下させていた。

【０００６】さらに、露光ビームの光強度は、一般的に
ビームの中央部と周辺部で異なるため、光照射部での静
電潜像に電位差を生じさせていた。これは、トナー現像
時の電界強度にも差を生じさせることとなり、結果とし
て均一な濃度のトナー画像を形成することが出来なかっ
た。

【０００７】また、この感光体は、湿度等の環境変化に
よる電界強度の変動が大きいため、小粒径のトナーを有
する液体トナーを用いても常に安定した品質の高解像度
画像を得ることが出来なかった。

【０００８】そこで本発明は、ある一定の光量に達する
まではほとんど光減衰せず、ある一定の光量を越えた後
は常に一定の光減衰をする感光体と小粒径のトナーを有
する液体トナーとを組合わせて使用することにより、環
境変化に対して常に品質の安定した高解像度のトナー画
像を得ることが出来る湿式電子写真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】かかる課題を解決する為
に、請求項１に記載の発明は、光導電性を有する感光体
と液体トナーを用いた湿式電子写真装置であって、臨界
露光量以下の露光量では光減衰せず、臨界露光量以上の
露光量では高い光減衰をおこす高ガンマ特性を有した感
光体と、トナーとキャリア液体とから構成される液体ト
ナーを前記感光体の表面に供給する現像手段とを備えた
ことを特徴とする。

【００１０】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の湿式電子写真装置であって、１５００ｄｐｉ以上の分
解能を有する露光手段を備えたことを特徴とする。

【００１１】請求項３に記載の発明は、請求項１もしく
は請求項２に記載の湿式電子写真装置であって、前記現
像手段で用いられる液体トナーに含まれるトナーの平均
粒径が、１．６μｍ以下であることを特徴とする。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施形態を図面
に基づいて説明する。図1は、この発明を適用する湿式
電子写真装置の概略構成図である。この湿式電子写真装
置は、感光体ドラム１、帯電部２、露光部３、現像部
４、スクイージローラー５、転写部６、クリーニング部
８、除電部９、および定着部２０を備える。

【００１３】感光体ドラム１は、その外周部表面に光導
電層を形成したものである。帯電部２は、コロナ放電器
により暗所において感光体ドラム１の外周表面を均一に
プラス帯電する。

【００１４】露光部３は、１５００ｄｐｉ（dot per
inch）以上の分解能を有する多チャンネルＬＥＤ（Ligh
t Emitting Diode）方式の光照射装置である。なお、
１５００ｄｐｉ以上の分解能を有する光照射装置であれ
ば、ポリゴンミラーやガルバノミラーによるＬＤ（Lase
r Diode）走査方式、液晶シャッター方式等でも良い。

【００１５】この露光部３は、図示しない画像データ供
給部より供給される画像データに応じて、感光体ドラム
１の外周表面の可視像化する領域に光を照射することで
その領域のプラス電荷を消失させる。一方、可視像化さ
れない領域には光が照射されないため、プラス電荷がそ
のまま残る。こうして、感光体ドラム１の外周表面には
帯電電位差による静電潜像が形成される。

【００１６】現像部４は、現像ローラー１０がその下部
をトナーとキャリア液体とから構成される液体トナーに
侵漬しており、現像ローラー１０の回転によりその外周
表面に液体トナーを付着して感光体ドラム１の外周表面
に液体トナーを供給する。なお、液体トナー中において
トナーは、プラス電荷を帯びている。

【００１７】感光体ドラム１の外周表面に供給されたト
ナーは、電気的吸引力により静電潜像の中で相対的にプ
ラス電位の低い可視像化領域へ付着するので、静電潜像
はトナー画像として可視像化される。

【００１８】スクイージローラー５は、現像部４におい
て感光体ドラム１の外周表面に供給された液体トナーの
うち、余剰なキャリア液体を搾り取る。

【００１９】転写部６は、図示しない印刷用紙供給部か
ら転写ドラム７へ搬送されてきた印刷用紙Ｐに、感光体
ドラム１の外周表面に形成されたトナー画像を転写す
る。定着部２０は、印刷用紙Ｐに転写したトナー画像を
加熱する。

【００２０】クリーニング部８は、感光体ドラム１の外
周表面に残留するトナーを回収する。また、除電部９
は、ＡＣコロナ放電器と除電ランプからなり、感光体ド
ラム１の外周表面に残るプラス電荷をコロナイオンによ
り除去するとともに光減衰させる。

【００２１】このような構成において、感光体ドラム１
が矢印Ａ方向に一定速度で回転することで、帯電部２、
露光部３、現像部４、スクイージローラー５、転写部
６、クリーニング部８、および除電部９の工程が連続的
に行われ、印刷用紙Ｐ上に所定のトナー画像を形成す
る。この後、印刷用紙Ｐ上のトナー画像は、定着部２０
で加熱され印刷用紙Ｐ上に永久定着する。

【００２２】次に図２、図３、図４、図５、図６、図７
に基づいて、本発明の実施形態に係る感光体ドラム１の
光導電層における静電潜像の形成過程から現像過程につ
いて詳細に説明する。図２は低ガンマ特性と高ガンマ特
性を有する感光体の光感度曲線図、図３は露光ビームの
光強度分布図、図４は低ガンマ特性と高ガンマ特性を有
する感光体における電界強度分布図、図５は低ガンマ特
性と高ガンマ特性を有する感光体でのトナー画像濃度を
示す図、図６は低ガンマ特性と高ガンマ特性を有する感
光体の静電潜像と現像電圧との関係を示す図、図７はト
ナー粒径の違いによるトナー像の状態を示す図である。

【００２３】感光体ドラム１の外周表面には、光導電層
が形成されているが、この光導電層は、高ガンマ特性を
有している。

【００２４】ガンマ特性とは、図２に示すように感光体
の表面電位と露光量との関係を表わす特性のことで、低
ガンマ特性を有する感光体は、図２（ａ）の実線に示す
ように一定範囲内の露光量では、緩い傾きをもった直線
で表わされる。

【００２５】これに対し、高ガンマ特性を有する感光体
は、図２（ｂ）の実線に示すように臨界露光量以下の露
光量では表面電位が減少せず、臨界露光量以上の露光量
では急激に表面電位が減少するもので、表面電位と露光
量との関係は、垂直な直線で表わされる。なお、本明細
書では、感光体表面に光が照射されて表面電位が減少す
ることを光減衰という。

【００２６】この高ガンマ特性を有した感光体が、帯電
部２でその外周表面に均一にプラス帯電させられた後、
露光部３で、図３の実線に示す光強度分布をもった露光
ビームを照射されると、図４（ｂ）の実線に示す静電潜
像を形成する。

【００２７】すなわち、低ガンマ特性を有した感光体
が、図３に示す露光ビームのフレア光によって光減衰を
起こし、図４（ａ）の実線に示す不明瞭な静電潜像を形
成するのに対し、高ガンマ特性を有した感光体は、図３
に示す露光ビームのフレア光では光減衰を起こさないた
め、矩形に近い静電潜像を形成することができる。

【００２８】この感光体表面に形成された静電潜像は、
現像部４で液体トナーを供給されてトナー画像となる
が、トナーが静電潜像に付着する力は、図４の矢印で示
す現像部４に印加する現像電圧と静電潜像との電位差に
よる電界強度分布によってきまる。

【００２９】ゆえに、高ガンマ特性を有した感光体は、
矩形に近い静電潜像を形成しているので、図５（ｂ）の
実線に示すように露光ビームの照射部全域で均一な濃度
となるようにトナーが付着する。併せて、露光ビームの
非照射部にはトナーがほとんど付着しないのでトナー画
像端部が非常に明瞭となる。

【００３０】一方、低ガンマ特性を有する感光体は、図
４（ａ）のように露光ビームの照射部と非照射部の境界
において弱い電界しかもたないため、露光ビームの照射
部端部に付着するトナー量は照射部の中央部に比べ少な
くなる。これは、図５（ａ）の実線に示すように照射部
端部におけるトナー濃度の低下となり、不明瞭なトナー
画像になる。

【００３１】次に、湿式電子写真装置において、感光体
の光感度が変動した場合や露光ビームの光強度分布が変
化した場合や現像電圧が変動した場合の挙動について説
明する。

【００３２】感光体の光感度が変動する要因としては、
感光体の製造工程における品質変動や温湿度といった使
用環境の変化や感光体の径時変化等があるが、いずれの
場合も、図２の点線に示すように高ガンマ特性を有した
感光体では、臨界露光量が僅かに増減したり、低ガンマ
特性を有する感光体では、その傾きをもった直線が露光
量に対し平行移動する。

【００３３】また、露光ビームの光強度分布が変化する
要因としては、ＬＥＤやＬＤといった発光素子の製造工
程における品質変動や温湿度といった使用環境の変化や
発光素子の径時変化や駆動回路が発光素子に電圧を印加
する際の電圧変動等があるが、図３の点線に示すように
その分布状態が変化する。

【００３４】また、現像電圧が変動する要因としては、
温湿度といった使用環境の変化や現像電圧を印加する電
気回路の電圧変化等があるが、図６の２点鎖線に示すよ
うに現像電圧が増減する。

【００３５】感光体の光感度が変動した場合や露光ビー
ムの光強度分布が変化した場合、静電潜像は図４の点線
に示すように変動するが、高ガンマ特性を有した感光体
の電界強度分布は、低ガンマ特性を有した感光体の電界
強度分布に比べε１＞ε２であり、現像電圧付近での変
動量が少ない。

【００３６】この電界強度分布が変動した静電潜像を現
像すると図５の点線に示すトナー画像濃度となるが、こ
こでもε１＞ε２であるので、高ガンマ特性を有した感
光体ではトナー画像濃度の変化がなく、トナー画像の大
きさも低ガンマ特性を有した感光体に比べ変動が小さ
い。すなわち、常に安定した品質の高解像トナー画像を
得ることができる。

【００３７】現像電圧が変動した場合には、図６の二点
鎖線に示すように現像電圧と静電潜像との電位差に変化
が生じる。低ガンマ特性を有した感光体では、静電潜像
の大きさにも変化を生じるが、高ガンマ特性を有した感
光体では変化を生じないので、現像後のトナー画像の大
きさにもほとんど変化は生じない。

【００３８】次に、高解像度の静電潜像と現像工程で用
いるトナー粒径との関係について説明する。本発明の実
施形態では、０．１μｍから２μｍの粒径をもつトナー
と無極絶縁キャリアー液とで構成された液体トナーを使
用しており、トナーの平均粒径は、約０．８μｍであ
る。一方、現在実用化されている乾式電子写真装置での
粉体トナーの最小粒径は約５μｍである。

【００３９】１５００ｄｐｉの分解能をもつ露光装置に
より形成された静電潜像は、１ｄｏｔ当たり１６μｍ×
１６μｍの大きさを、３０００ｄｐｉの分解能をもつ露
光装置により形成された静電潜像は、１ｄｏｔ当たり８
μｍ×８μｍの大きさをもつが、一般的に１ｄｏｔの静
電潜像をトナー画像として正確に表現しようとすれば、
１ｄｏｔ当たりの縦と横との長さの１０分の１以下のト
ナー粒径が必要とされている。

【００４０】すなわち、１５００ｄｐｉ以上の分解能を
もつ露光装置により形成された静電潜像をトナー画像で
正確に表現する場合、図７に示すように１５００ｄｐｉ
では液体トナー中のトナー平均粒径が約１．６μｍ、３
０００ｄｐｉでは液体トナー中のトナー平均粒径が約
０．８μｍのトナーを用いれば表現可能である。これに
対し、最小粒径が約５μｍである粉体トナーではこのよ
うな高解像度の静電潜像を正確に表現することができな
い。

【００４１】以上から高ガンマ特性を有した感光体表面
に１５００ｄｐｉ以上の分解能をもつ露光装置で静電潜
像を形成した後、平均粒径が約１．６μｍ以下であるト
ナーを用いた液体トナーで現像してトナー画像を得るこ
とにより、環境が変化しても常に品質の安定した高解像
度の画像を得ることが可能となった。

【００４２】

【発明の効果】以上のように請求項１の湿式電子写真装
置によれば、光導電性を有する感光体と液体トナーを用
いた湿式電子写真装置であって、臨界露光量以下の露光
量では光減衰せず、臨界露光量以上の露光量では高い光
減衰をおこす高ガンマ特性を有した感光体と、トナーと
キャリア液体とから構成される液体トナーを感光体の表
面に供給する現像手段とを備えたことから、環境変化に
対して常に品質の安定したトナー画像を得ることが出来
る。

【００４３】また、請求項２の湿式電子写真装置によれ
ば、１５００ｄｐｉ以上の分解能を有する露光手段を備
えたことから、１５００ｄｐｉ以上の高解像度の静電潜
像を感光体表面に形成することが出来る。

【００４４】また、請求項３の湿式電子写真装置によれ
ば、現像手段で用いられる液体トナーに含まれるトナー
の平均粒径が１．６μｍ以下であることから、１５００
ｄｐｉ以上の静電潜像をトナー画像で正確に表現するこ
とが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態である湿式電子写真装置の概
略構成を示す側面図である。

【図２】低ガンマ特性と高ガンマ特性を有する感光体の
光感度曲線図である。

【図３】露光ビームの光強度分布図である。

【図４】低ガンマ特性と高ガンマ特性を有する感光体に
おける電界強度分布図である。

【図５】低ガンマ特性と高ガンマ特性を有する感光体で
のトナー画像濃度を示す図である。

【図６】低ガンマ特性と高ガンマ特性を有する感光体の
静電潜像と現像電圧との関係を示す図である。

【図７】トナー粒径の違いによるトナー画像の状態を示
す図である。

【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 スクイージローラー ６ 転写部 ７ 転写ローラー ８ クリーニング部 ９ 除電部 １０ 現像ローラー ２０ 定着部 Ｐ 印刷用紙

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項1】光導電性を有する感光体と液体トナーを用
   いた湿式電子写真装置であって、 臨界露光量以下の露光量では光減衰せず、臨界露光量以
   上の露光量では高い光減衰をおこす高ガンマ特性を有し
   た感光体と、 トナーとキャリア液体とから構成される液体トナーを前
   記感光体の表面に供給する現像手段とを備えたことを特
   徴とする湿式電子写真装置。
2. 【請求項２】請求項１に記載の湿式電子写真装置であっ
   て、 １５００ｄｐｉ以上の分解能を有する露光手段を備えた
   ことを特徴とする湿式電子写真装置。
3. 【請求項３】請求項１もしくは請求項２に記載の湿式電
   子写真装置であって、 前記現像手段で用いられる液体トナーに含まれるトナー
   の平均粒径が、１．６μｍ以下であることを特徴とする
   湿式電子写真装置。