JP2003149946A - 湿式画像現像システム - Google Patents
湿式画像現像システムInfo
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Abstract
像作業に円滑に使用できる湿式画像現像システムを提供
する。 【解決手段】 現像剤を供給するカートリッジ150
と,カートリッジ150から所定の供給経路を通じて供
給される現像剤を収容する現像容器140と,現像容器
140内の現像剤に一部が浸かった状態で感光体170
と対向して回転するように設置された現像ローラ110
と,現像ローラ110の外周表面に付着した現像剤を所
定範囲内の厚さになるように掻き取るメータリング手
段,例えば,ブレード160とを含むことを特徴とする
湿式画像現像システム。
Description
ムに係り,より詳細には,高濃度の現像剤を用いて構造
を簡素化できるように構成された湿式画像現像システム
に関する。
体に光を走査して所望のイメージに対応する静電潜像を
形成し,これを粉末状のトナーと液状の溶媒とが混合さ
れた現像剤で現像した後,印刷媒体に印刷するシステム
である。印刷媒体には紙をはじめとして,樹脂シート,
金属箔,電子ペーパーなどがある。
一例であり,米国特許第5,255,058号公報に開
示された従来の湿式画像現像システムの構造を示したも
のである。
像システムは,帯電器14により所定電圧に帯電される
感光体10と,帯電された感光体10に光を走査して相
対的な電位差を形成することにより所望のイメージの静
電潜像を形成する光走査装置16と,感光体10に現像
剤を供給して静電潜像を現像するための現像剤供給ユニ
ットと,感光体10に現像されたイメージが転写されて
印刷媒体72に印刷する転写体30とを含む。
ー固形分3%未満の濃度の現像剤を準備して感光体10
と現像ローラ38との間に供給する。このため現像剤供
給ユニットには,トナー固形分25%ほどの濃度の濃縮
現像剤が入れられた濃縮カートリッジ82,84と,純
粋溶媒が収容された溶媒カートリッジ86と,それらを
混合してトナー固形分2%以上3%未満の均一な濃度の
現像剤を準備する混合タンク55,57,59,61
と,これら混合タンク55,57,59,61に準備さ
れた現像剤をポンプ90,92,94,96でポンピン
グして現像ローラ38に供給する供給部20と,静電潜
像を現像して残った剰余現像剤を回収するための回収部
とが備えられる。また,この回収部は,現像ローラ38
及び感光体10に供給された後で流れる現像剤を収集し
て混合タンク55,57,59,61に送り返す収集コ
ンテナ50と,イメージが現像された感光体10を圧搾
してその現像イメージ中に含まれていた溶媒を絞り出す
スキーズローラ26と,絞り出された現像剤を収集コン
テナ50を通じて回収し,トナーは分離して溶媒を溶媒
タンク65に送るセパレータ66などを含む。
ずイエロー(Y),マゼンタ(M),シアン(C),ブ
ラック(K)の4つの色相に相当する現像剤を,それぞ
れの混合タンク55,57,59,61にトナー固形分
2%以上3%未満の所定の濃度に合わせて準備してお
く。もちろん,白黒のように単一色相だけで現像を行う
システムならば,一つの現像剤だけ準備すればよいが,
ここではカラー画像を具現できるように4つの色相の現
像剤を全て準備したシステムを開示している。このよう
な各色相別の現像剤を準備するなら,現像液供給ユニッ
トでは濃縮カートリッジ82,84と溶媒カートリッジ
86とから濃縮現像剤と純粋溶媒とを混合タンク55,
57,59,61にそれぞれ供給して適当な濃度の現像
剤を準備する。このために各混合タンク55,57,5
9,61には一般的に濃度センサ(図示せず)が備えら
れ,混合される現像剤の濃度を測定する。このように現
像剤が準備されれば現像作業が開始される。
に帯電させる。この状態で光走査装置16が帯電された
感光体10に光を走査して相対的に電位を下げることに
より,所望のイメージに対応する静電潜像を形成する。
次に,ポンプ90,92,94,96を稼動して,混合
タンク55,57,59,61に準備された現像剤を供
給部20を通じて現像ローラ38と感光体10間に供給
しつつ,静電潜像を現像する。このように現像されたイ
メージは,いったん転写ローラ30に転写される。もし
その色相だけでなるイメージならばこの状態で印刷媒体
72に直ちに写される。しかし,複数色相の現像剤を重
複してカラーイメージを具現する場合ならば,上記の如
く,帯電,露光,現像の段階をイエロー(Y),マゼン
タ(M),シアン(C),ブラック(K)の4つの色相
に対して反復して実施し,各色相別に現像されたイメー
ジを転写ローラ30上に重複させる。そして,このよう
に重複されて形成されたカラー画像を,圧搾ローラ71
との間に通過する印刷媒体72に印刷する。
画像現像システムは,上記の如く現像剤の準備から供給
と回収に至るまでにシステムが要求する構造が,かなり
複雑である。これは,現像作業に濃縮された状態の高濃
度現像液を直接使用できずに,トナー固形分3%未満の
低濃度現像剤にして使用するために生じる問題である。
もちろん,現像剤をこのように低濃度にして使用すれ
ば,流動性が良くなって,現像されたイメージのうち部
位別にトナーの密度偏差が小さくなるメリットはある。
しかし,上記の通りに濃縮現像剤と溶媒とをそれぞれの
カートリッジ82,84,86に入れて準備し,混合タ
ンク55,57,59,61に送って現像のためのトナ
ー固形分3%未満の低濃度現像剤に混合し,これによっ
て静電潜像を現像した後,再び印刷に適合した高濃度状
態になるべくその現像されたイメージ中に含まれている
溶媒を絞り出して回収するなど,かなり複雑な構造を構
成しなければならない。このような複雑なシステムを実
用化するには,全体装置の大きさや費用などの面で多く
の負担が伴う。
い方式の画像現像システムが要求されている。
創出されたものであり,絞り出しの必要ない水準の高濃
度現像液も現像作業に円滑に使用できるように改善され
た湿式画像現像システムを提供することを目的とする。
の本発明の湿式画像現像システムは,現像剤を供給する
カートリッジと,カートリッジから所定の供給経路を通
じて供給される現像剤を収容する現像容器と,現像容器
内の現像剤に一部が浸った状態で感光体と対向して回転
するように設置された現像ローラと,現像ローラの外周
表面に付着した現像剤を所定範囲内の厚さになるように
掻き取るメータリング手段とを含むことを特徴とする。
の望ましい一実施形態について詳細に説明する。
を示す。
テムはまず,現像剤が入れられこれを供給するカートリ
ッジ150と,カートリッジ150から現像剤を供給さ
れてこれを収容する現像容器140とが備えられる。カ
ートリッジ150から現像容器140に供給される現像
剤としては,例えば,トナー固形分3〜40%の高濃度
現像剤が使われる。そして,カートリッジ150は,ケ
ース151と,このケース151に内蔵されてその中に
現像剤を収容するチューブ152と,一側153aがチ
ューブ152と結合されてケース151に往復動自在に
設置され,チューブ152を選択的に圧縮または膨脹さ
せるピストン機構153とを含む。従って,ピストン機
構153がチューブ152を圧縮すれば,そのチューブ
152内の現像剤が所定供給経路154を通じて現像容
器140に供給される。反対に,チューブ152を膨脹
すれば,現像容器140に収容された現像剤がチューブ
152内に吸い込まれる。
に,ケース151自体をシリンダ構造として構成しても
よい。即ち,カートリッジ150は,現像剤が収容され
た現像剤収容部の容積を選択的に増減させることが可能
なピストン機構を含んでいればよい。
一部が浸った状態で感光体170と対向して回転する現
像ローラ110と,現像ローラ110の外周面に付着し
た現像剤を所定範囲内の厚さになるように掻き取るメー
タリング手段の構成要素としてのブレード160と,現
像ローラ110の表面に現像剤が良好に付着するように
電位を印加するデポジット手段と,現像ローラ110の
外周表面をクリーニングするためのクリーニング手段と
が備わっている。
触するデポジットローラ120と,デポジットローラ1
20に電圧を印加する電源部121とを含む。また,ク
リーニング手段は,現像ローラ110と接触してこれと
同方向に回転するクリーニングローラ130と,一端が
現像ローラ110の表面に接触するように固設されたク
リーニングブレード130とを含む。デポジットローラ
120は,現像ローラと110と接触していてもよい
が,所定のギャップを置いて設置されてもよい。
質で構成されることが望ましく,現像剤に浸った状態
で,電源部121から印加された電圧の電気力により現
像ローラ110に現像剤を付着させる。このとき,デポ
ジットローラ120は,現像ローラ110と接触した状
態の場合もあり,50〜200μmほどのギャップ(望
ましくは50〜100μm)がある状態の場合もある。
そして,固定ローラ,回転ローラのどちらでも問題な
く,または,現像ローラ110の円周と類似の曲率を有
するプレート状に構成してもよい。
イプであって現像ローラ110と接触して同方向に回転
しつつ,未現像の状態で付着している現像剤のトナー粒
子をクリーニングする。そして,現像ローラ110は,
例えば導電性エラストマであって,ポリウレタンラバや
NBRで構成され,抵抗105〜108ohm,硬度s
horeAとして25〜65度,表面粗さ(Ra)1〜
4μmほどの特性を有することが望ましい。
電圧を印加する現像電源部を示す。,参照符号200は
感光体170に現像された画像を転写して印刷媒体Sに
印刷する転写ベルトを示す。そして,参照符号180は
感光体170を帯電させる帯電ローラを,参照符号19
0は感光体170に光を走査して静電潜像を形成する光
走査装置を,参照符号181は除電器を,参照符号14
1はレベルセンサをそれぞれ示す。
を使用する印刷機では一つだけ備えらればよいが,もし
複数の色相を重複して印刷するカラー印刷機の場合は,
図2のように,各色相別に上記のシステムを一つずつ備
えればよい。
ず各色相別に現像剤を対応するカートリッジ150から
現像容器140に供給し,所定レベルまで充電する。こ
のように充電された現像剤は,上記のようにトナー固形
分3〜40%(より望ましくは,トナー固形分3〜12
%)の高濃度現像剤である。このように現像剤が準備さ
れれば現像作業が開始されるが,いったん現像ローラ1
10とデポジットローラ120とに,それぞれ300〜
550Vと500〜1550Vとのバイアス電圧をかけ
る。現像ローラ110のバイアス電圧は,帯電ローラ1
80により感光体170に印加される電圧約900V
と,そのうち光走査装置190により静電潜像が形成さ
れた部位の電圧約100Vの中間に該当する電圧にな
る。
現像剤中のトナー粒子は正電荷を帯びているために,二
つのローラ110,120間の電圧差により現像ローラ
110の外周表面にトナー粒子が付着する。このときに
は電気的に強く付着しているトナー粒子もあり,弱く付
着しているトナー粒子もある。実験によれば,トナー固
形分3〜12%の濃度の現像剤を用いたとき,ブレード
160を過ぎる前に上記のように電気的引力で現像ロー
ラ110上に付着した現像剤は,トナー固形分6〜14
%の濃度,M/A(mass/area)400〜11
00μg/cm 2ほどになると示された。相対的に低濃
度であるトナー固形分3%の濃度を用いたときには,現
像ローラ110上のトナー固形分6%の濃度と比較して
2倍ほどの濃度増加を示す。また,トナー固形分12%
の濃度を用いたときには,若干増のトナー固形分12〜
14%の濃度を示す。ところで,この状態は,上記の通
りにまだ現像剤の濃度偏差が大きいために,このまま感
光体170に形成された静電潜像を現像すれば,均一な
濃度の画像を現像し難い。
0に付着した現像剤を,所定範囲の均一な厚さになるよ
うに掻き取る。本実施形態では,0.05〜2mm厚さ
の金属プレートを断面L字状に成形し,その折り曲げら
れた部位が現像剤水面上で現像ローラ110に接触する
ようにブレード160を構成した。現像ローラ110に
密着してその外周表面に付着した現像剤を掻き取れるな
ら,それ以外にも多様な変形が可能である。例えば,ブ
レード160に電圧印加もできる。また,現像ローラ1
10に対する加圧力と接触位置及び接触される部位の形
状などを多様に変形できる。また,ブレードの材質は金
属に限定されるものではない。
に現像ローラ110の外周表面に残る現像剤の濃度とM
/Aとは,少しずつ変わる。トナー固形分3〜40%の
濃度の現像剤を用いてこのような条件を少しずつ変えて
いって実験してみた結果,現像直前に現像ローラ110
上の現像剤濃度はトナー固形分18〜35%,M/Aは
150〜500μg/cm2ほどと,比較的均一な濃度
分布が得られた。特に,トナー固形分3〜12%の濃度
の現像剤を用いた場合には,デポジットローラ120を
通過した後で現像ローラ110に付着した現像剤は,ト
ナー固形分5.7〜14%の濃度,M/A413〜11
26μg/cm2を示し,ブレード160を通過した
後,現像直前には,トナー固形分19.6〜31%の濃
度,M/A220〜270μg/cm2のかなり均一な
分布状態を示した。このとき,デポジットローラ120
と現像ローラ110との間のギャップは,70〜100
μmであり,二つのローラ110,120間の電圧差は
500Vであった。これは,本発明のシステムを使用す
る場合には,従来のように単一濃度の現像剤ではなく,
例えば,トナー固形分3〜12%の広い濃度範囲の現像
剤を自由に用いても,現像直前の濃度をほとんど均一な
状態にして現像に使用できることを意味する。
ローラ110をもって,感光体170に接触現像を実施
した。このとき,帯電された感光体170の電位は上記
のように900Vであり,その中,静電潜像が形成され
た部位は100Vであり,転写ベルト200の移動速度
は3.2inch/secであった。その結果,図3の
ような結果を得た。結果値は,テープを用いて測定した
光学濃度(Optical Density:OD)で
あり,現像直前に現像ローラ110上のODは,1.2
(=M/A220μg/cm2),トナー固形分は18
%以上の濃度であった。この条件で現像バイアスを変化
させてみた結果,550Vで印加したときに感光体17
0上の静電潜像が形成された画像領域での画像濃度が,
1.11(=M/A200μg/cm2)程度と,良好
な現像効率を得た。そして,このとき感光体170上の
非画像領域では,0.06以下のODが測定され,非画
像領域に対する汚染が非常に少ないことが分かった。ま
た,感光体170に現像された画像の現像剤濃度は,過
剰溶媒の流れがほとんどないトナー固形分25%以上の
高濃度状態となった。従って,スキージング作業を別途
に行わなくともすでに転写に適した状態になっているた
めに,別途のスキージング工程を行わなくともよい。そ
して,現像された後で残っているトナー粒子は,現像容
器140内に浸っているクリーニングローラ130とク
リーニングブレード131とにより除去される。
ルト200に転写され,その色相だけでなる単色画像な
らば,この状態で印刷媒体Sに直ちに印刷される。しか
し,複数カラーで画像を具現する場合は,イエロー
(Y),シアン(C),マゼンタ(M),ブラック
(K)の4つの色相別にそれぞれの画像現像システムを
通じて現像された画像を転写ベルト200に重複させた
後,それを印刷媒体Sに印刷する。そして,画像が印刷
された印刷媒体は,定着ユニット300を経て加熱圧搾
された後に出てくる。
式画像現像システムの好適な実施形態について説明した
が,本発明はこの例に限定されない。いわゆる当業者で
あれば,特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇
内において各種の変更例または修正例に想到し得ること
は明らかであり,それらについても当然に本発明の技術
的範囲に属するものと了解される。
れば,次のような効果が得られる。
入れて別途の希釈過程を経ずに現像容器に直接供給して
現像作業を行うために,現像剤供給構造を簡素化でき,
従って印刷機を小型化するのに非常に有利である。第二
に,ブレードを利用して現像ローラ上の現像剤濃度を均
一に維持できるので,従来のように混合タンク内で現像
剤を希釈して濃度を合わせるための制御装置が不要にな
る。
像ムラが少なくなり,従って,非画像部の汚染が抑制さ
れた,高画質の画像が得られる。第四に,高濃度現像剤
による現像により,スキージング工程が省略できる。第
五に,高濃度接触現像により現像時間が短縮でき,印刷
作業をさらに一層高速化できる。
を示した構成図である。
た印刷機の内部構造を示した概略図である。
れる画像濃度を測定したグラフである。
成図である。
Claims (8)
- 【請求項1】 現像剤を供給するカートリッジと,前記
カートリッジから所定の供給ラインを通じて供給される
現像剤を収容する現像容器と,前記現像容器内の現像剤
に一部が浸った状態で感光体と対向して回転するように
設置された現像ローラと,前記現像ローラの外周表面に
付着した現像剤を所定範囲内の厚さになるように掻き取
るメータリング手段とを含むことを特徴とする湿式画像
現像システム。 - 【請求項2】 前記カートリッジは,現像剤が収容され
た現像剤収容部と,前記現像剤収容部の容積を選択的に
増減させることが可能なピストン機構を含むことを特徴
とする,請求項1に記載の湿式画像現像システム。 - 【請求項3】 前記現像ローラの外周表面に現像剤が良
好に付着するように電位を印加するデポジット手段をさ
らに備えることを特徴とする,請求項1,または,2の
いずれか1項に記載の湿式画像現像システム。 - 【請求項4】 前記デポジット手段は,前記現像ローラ
と接触する,あるいは,所定のギャップを置いて設置さ
れるデポジットローラと,前記デポジットローラに電圧
を印加する電源部とを含むことを特徴とする,請求項3
に記載の湿式画像現像システム。 - 【請求項5】 前記現像ローラの外周表面をクリーニン
グするためのクリーニング手段をさらに備えることを特
徴とする,請求項1,2,3,または,4のうちのいず
れか1項に記載の湿式画像現像システム。 - 【請求項6】 前記クリーニング手段は,前記現像ロー
ラと接触し,前記現像ローラと同方向に回転するクリー
ニングローラと,一端が前記現像ローラの外周表面に接
触するように固設されたクリーニングブレードとを含む
ことを特徴とする,請求項5に記載の湿式画像現像シス
テム。 - 【請求項7】 前記現像剤は,トナー固形分3〜40%
の濃度であることを特徴とする,請求項1,2,3,
4,5,または,6のうちのいずれか1項に記載の湿式
画像現像システム。 - 【請求項8】 前記メータリング手段が,メータリング
ブレード,または,メータリングローラのうちの少なく
とも一つと,それに電圧を印加させる電源部とを含むこ
とを特徴とする,請求項1,2,3,4,5,6,また
は,7のうちのいずれか1項に記載の湿式画像現像シス
テム。
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