JP2008544325A - 静電印刷における液体含有量を減らす方法及び装置 - Google Patents

Abstract

静電印刷装置（９０）のイメージング面（１６）に形成される像の液体含有量を減らす方法が開示される。当該方法は、（ａ）ヒーター（８０）により現像液を３０℃よりも高く５０℃よりも低い所定の温度に加熱すること、（ｂ）イメージング面（１６）に像を形成するように現像液を出口（１０６）を介してイメージング面（１６）に塗布すること、及び（ｃ）スクイージ（３０）を介して現像液をスクイーズすることを含む。所定の温度は、像の液体含有量を減らすように選択される。

Description

本発明は、デジタル印刷に関し、より詳細には、現像液を用いた静電印刷の方法及び装置に関する。

静電印刷は、非常に効果的な像転写方法である。通常、静電印刷では、イメージング面（例えば、感光ドラム）を均一に静電帯電させて、印刷すべき像で変調された光線に露出することにより、静電潜像がイメージング面に形成される。この露光手順によりイメージング面に帯電部分及び放電部分ができることにより、帯電部分は印刷像を形成し、放電部分はその背景を形成するようになる。続いて、静電潜像は、例えばその面の帯電部分に付着するトナーを塗布して現像される。その後、トナーは、１枚の紙等の転写基板に転写され定着される。

トナーを転写する１つの方法は、ローラとイメージング面との間に転写基板を通すことにより行われる。トナー転写中、ローラとトナーとの間の静電力がトナーを感光ドラムの表面から転写基板に引き付ける。

しかしながら、全てのトナーを転写基板に転写することは実際の用途では不可能であり、或る程度の残留量がイメージング面に残り、その後の静電印刷作業前にこれを除去しなければならない。経済的観点から、このような除去の後に残留トナーを廃棄するのではなく再利用することが望ましい。

静電印刷では、乾燥トナー又は液体トナー（例えば、液体インク）のいずれかを用いることができる。像の品質は、トナー粒子のサイズに関係する。非常に細かい粒子が細かい像を生成すると考えられるが、使用可能なトナー粒子のサイズには実際的制限がある。乾燥トナー粒子は、機械の汚れや場合によっては環境問題につながると考えられる空中浮遊を生じることなく、印刷面に堆積するのに十分な重量及びサイズでなければならない。さらに、再使用のための残留乾燥トナー粒子の除去及び回収は、例えば乾燥摩擦の力により妨げられるため、乾燥トナーは再利用し難い。

液体トナーは、溶剤中に分散するため、粒子が空中に浮遊する心配なく、非常に細かい染料粒子を用いることを容易にするという利点を有する。さらに、残留液体トナーを重力により下方に流すことができるため、液体トナーの再利用は静電印刷の技術分野で一般に実施されている。液体トナーは、効率的なトナー転写を促すために、高抵抗又は絶縁液体（例えば、石油系溶剤）になるように通常は選択されるキャリア液中に一定量のトナーを混合することにより得られる。さらに、シリコーン油等のオフセット防止及び離型促進油が、イメージング面からのトナー転写の効率を高めるために用いられる場合が多い。

液体トナーを用いる場合、トナーがイメージング面に塗布された後で、キャリア液をイメージング面から除去する必要がある。これにより、キャリア液がイメージング面から転写基板に転写されるのが防止される。キャリア液の除去は、再利用、環境問題、及び画質（例えば、機械的強度）を含む種々の理由で必要である。したがって、従来の静電印刷装置は、トナー転写プロセス前に過剰な液体をイメージング面から除去して液体像を部分的に乾燥させるスキージローラ又は別のデバイスを用いる。

キャリア液は、揮発性であり悪臭を放つことで、液体トナーをオフィス用又は家庭用に不向きにすることが知られている。キャリア液の蒸発の改善の仕方に関する問題に対して知られている解決手段の１つは、トナーの定着中に、そこを通ってキャリア液の蒸気を蒸発させる専用の通気導管を用いることである。別の方法では、大型のキャリア回収装置を用いて、キャリア液の蒸気の吸引、液化、及び回収を行う。さらなる方法では、キャリア液の蒸気は、活性炭又はシクロデキストリン等の捕集剤により吸収及び回収される。

また、関連する従来技術は米国特許第５，５７４，５４７号であり、その内容は参照により本明細書に援用され、多孔質ブロッタローラ及び真空デバイスを含む現像ステーションを有する液体電子写真複写機を開示している。ローラは、現像される像に接触してその流体量を減らす。ローラは、液体の除去を容易にする真空デバイスに連結される。さらに、複写機は、液体トナーを保持するチャンバと、その中に配置される発熱体とを含む。発熱体は、液体トナーを５０℃〜６０℃の範囲内の高温に加熱することによりその粘度を低下させる。

しかしながら、過剰な液体の問題を克服するための上記従来技術の解決手段は満足には程遠い。従来技術の技法は、消費電力が多く、全処理時間が長く、静電印刷システムを大型にすると共に機械の故障を生じやすくする。

したがって、上記の制限のない静電印刷の方法及び装置の必要性が広く認識されており、このような方法及び装置を得ることが非常に有利であろう。

本発明の一態様によれば、静電印刷装置のイメージング面に形成される像の液体含有量を減らす方法であって、（ａ）現像液を３０℃よりも高く５０℃よりも低い所定の温度に加熱すること、（ｂ）イメージング面に像を形成するように現像液をイメージング面に塗布すること、及び（ｃ）現像液をスクイーズすることを含み、所定の温度は、像の液体含有量を減らすように選択される方法が提供される。

本発明の一態様によれば、静電印刷装置のイメージング面に像を形成する方法であって、イメージング面に像を形成するように加熱された現像液をイメージング面に塗布すること、及び加熱された現像液をスクイーズすることを含み、加熱された現像液の温度は、像の液体含有量が約７５％未満であるように選択される方法が提供される。

後述する本発明の実施の形態のさらなる特徴によれば、現像液は、イメージング面により加熱される。

記載される実施の形態のさらに他の特徴によれば、現像液は、現像液に伝達される熱放射により加熱される。

記載される実施の形態のさらに他の特徴によれば、現像液は、現像液への熱気流により加熱される。

記載される実施の形態のさらに他の特徴によれば、加熱された現像液の温度は、像の液体含有量が少なくとも１０％、少なくとも２０％、又は少なくとも３０％減るように選択される。

記載される実施の形態のさらに他の特徴によれば、加熱された現像液の温度は、像の液体含有量が約７５％、約７２％、又は約７０％未満であるように選択される。

記載される実施の形態のさらに他の特徴によれば、加熱される現像液の温度は、約３２℃〜約４８℃、又は約３４℃〜約４６℃、又は約３８℃〜約４２℃である。

本発明のさらに別の態様によれば、キャリア液中に分散している固体粒子を有する現像液から静電印刷装置のイメージング面に像を形成する方法であって、（ａ）現像液を所定の温度に加熱すること、（ｂ）イメージング面に像を形成するように現像液をイメージング面に塗布すること、及び（ｃ）現像液をスクイーズすることを含み、所定の温度は、現像液がスクイーズされると固体粒子間に形成された空隙容積が大幅に減るように選択される方法が提供される。

後述する本発明の実施の形態のさらなる特徴によれば、ステップ（ａ）及びステップ（ｂ）は、ほぼ同時に実行される。

記載される実施の形態のさらに他の特徴によれば、ステップ（ａ）は、現像液がイメージング面上にある間に実行される。

記載される実施の形態のさらに他の特徴によれば、加熱することは、イメージング面を加熱することを含む。記載される実施の形態のさらに他の特徴によれば、加熱することは、現像液に熱放射を伝達することを含む。記載される実施の形態のさらに他の特徴によれば、加熱することは、現像液に対して熱気流を発生させることを含む。

本発明のさらに別の態様によれば、静電印刷装置であって、潜像をその上に担持することができる可動イメージング面と、イメージング面に潜像を形成するようにイメージング面に対して光を発することができる露光ユニットと、現像液をイメージング面に塗布することにより現像された像を提供する現像ユニットと、現像液を３０℃よりも高く５０℃よりも低い所定の温度に加熱する加熱ユニットとを備え、所定の温度は、イメージング面上の像の液体含有量を減らすように選択される静電印刷装置が提供される。

後述する本発明の実施の形態のさらなる特徴によれば、加熱ユニットは、オーム素子、ブロワ、及び放射デバイスから成る群より選択される少なくとも１つのデバイスを備える。

記載される実施の形態のさらに他の特徴によれば、加熱ユニットは、可動イメージング面と動作的に関連する。

記載される実施の形態のさらに他の特徴によれば、加熱ユニットは、イメージング面上にある間に現像液に作用する加熱ローラを備える。

記載される実施の形態のさらに他の特徴によれば、加熱ユニットは、現像ユニットと動作的に関連する。

記載される実施の形態のさらに他の特徴によれば、現像ユニットは、現像液を保持する容器を備え、さらに、加熱ユニットは、容器内に配置される。

記載される実施の形態のさらに他の特徴によれば、イメージング面は、回転ドラム上で具現される。

記載される実施の形態のさらに他の特徴によれば、加熱ユニットは、回転ドラム内に配置される。

記載される実施の形態のさらに他の特徴によれば、本装置は、イメージング面を均一に帯電させる帯電ユニットをさらに備える。

記載される実施の形態のさらに他の特徴によれば、現像ユニットは、現像液をイメージングに塗布するように動作可能な少なくとも１つの電極を備える。

記載される実施の形態のさらに他の特徴によれば、イメージング面と接触して、イメージング面上の現像液をスクイーズするスクイージをさらに備える。

記載される実施の形態のさらに他の特徴によれば、加熱ユニットは、スクイージに現像液を加熱させるようにスクイージと動作的に関連する。

記載される実施の形態のさらに他の特徴によれば、本装置は、イメージング面に対して逆に移動し、イメージング面から現像された像を受け取ると共に現像された像を基板に転写するように構成される中間転写部材をさらに備える。

記載される実施の形態のさらに他の特徴によれば、現像ユニットは、異なる色の現像液をイメージング面に塗布するように設計及び構成される。

記載される実施の形態のさらに他の特徴によれば、現像ユニットは、イメージング面から離間していることによりイメージング面と現像ローラとの間に隙間を形成する現像ローラを備える。

記載される実施の形態のさらに他の特徴によれば、現像ユニットは、現像液を現像ローラの一部、イメージング面の一部、及び／又はイメージング面と現像ローラとの間に形成される現像領域に噴霧するように設計及び構成される多色現像液噴霧器をさらに備える。

記載される実施の形態のさらに他の特徴によれば、加熱ユニットは、現像液が多色現像液噴霧器を通過している間に現像液を加熱するように動作可能である。

記載される実施の形態のさらに他の特徴によれば、加熱ユニットは現像ローラに動作的に関連し、このことによって、現像ローラが現像液を加熱できる。

記載される実施の形態のさらに他の特徴によれば、現像ユニットは、現像ローラ、主電極、及び背後電極を備え、主電極及び背後電極は、互いの間に隙間を有し、現像液が隙間に押し通されて現像ローラを少なくとも部分的に被覆するように構成される。

記載される実施の形態のさらに他の特徴によれば、加熱ユニットは、像の液体含有量が少なくとも１０％、少なくとも２０％、又は少なくとも３０％減るように、現像液を加熱するように構成される。

記載される実施の形態のさらに他の特徴によれば、加熱ユニットは、所定の温度に現像液を加熱するように構成され、当該所定の温度は、像の液体含有量が約７５％未満、又は約７２％未満、又は約７０％未満であるように選択される。

本発明は、従来技術よりもはるかに優れた特性を有する静電印刷の方法及び装置を提供することにより、現在知られている構成の欠点に対処することに成功している。

別段の定義がない限り、本明細書で用いられる全ての技術用語及び科学用語は、この発明が属する当業者が一般的に理解するのと同じ意味を有する。本明細書に記載されるものと同様又は同等の方法及び材料を本発明の実施又は試験に用いてもよいが、適した方法及び材料は後述の通りである。不一致がある場合、定義を含め本特許明細書が優先される。さらに、材料、方法、及び例は例示にすぎず、限定の意図はない。

添付図面を参照して、ごく一例として本明細書で本発明を説明する。ここで特に図面を詳細に参照するが、示される詳細は、一例として本発明の実施形態の例示的説明を目的としたものにすぎず、本発明の原理及び概念的態様の最も有用で理解しやすい説明であると考えられるものを提供するために示されていることを強調しておく。この点で、本発明の構造細部は本発明の基本的理解に必要である以上に詳細には示そうとはされておらず、図面と共に説明を読めば、本発明のいくつかの形態が実際に具現され得る方法が当業者には明らかとなる。

本実施形態は、現像液を用いた静電印刷であり得るデジタル印刷の方法及び装置の実施形態である。具体的には、本実施形態を用いて、現像液の液体含有量を減らすことで、エネルギー、装置、及び／又は時間に関して、デジタル印刷プロセスの効率を高めることができる。

本発明をよりよく理解するために、図面の図２〜図７に示すように、図１に示すような従来の（すなわち、従来技術の）静電印刷装置の構成及び動作を最初に参照する。

本発明の少なくとも１つの実施形態を詳細に説明する前に、本発明の用途が以下の説明で述べられるか又は図面に示される構成要素の構成及び配置の詳細に限定されないことを理解されたい。本発明は、他の実施形態が可能であるか、又は種々の方法での実施又は実行が可能である。また、本明細書で用いられる表現及び専門用語は説明のためのものであり、限定的なものとみなすべきではないことを理解されたい。

次に図面を参照すると、図１は、従来技術の教示による静電印刷装置１の断面図を概略的に示す。装置１は、軸１２を中心に矢印１４で概ね示される方向に回転するように配置されるドラム１０を備える。ドラム１０には、イメージング面１６、例えば光導電面が形成される。面１６は、通常は円筒形である。

コロトロン、スコロトロン、ローラ帯電器、又は当該技術分野で既知の任意の他の適当な帯電ユニットであり得る帯電ユニット１８が、面１６に例えば正電荷を均一に帯電させる。

ドラム１０が回転し続けると、面１６は、面１６に所望の像を集める露光ユニット２０と受像関係になる。ユニット２０は、面１６の光が当たった領域を選択的に放電させることにより、静電潜像を形成する。通常、所望の像は光により放電され、背景領域は静電帯電したままである。したがって、潜像は、第１の電位の像領域と別の電位の背景領域とを普通は含む。ユニット２０は、変調レーザビーム走査デバイス、光結像デバイス、又は当該技術分野で既知の任意の他の撮像装置であり得る。

ドラム１０が回転し続けると、すでに静電潜像が形成されているイメージング面１６が現像ユニット２２に到着し、現像ユニット２２は通常、静電潜像を現像するために面１６に現像液３２を塗布するように動作する電極２４を備える。

現像液３２は、キャリア液中に分散している帯電した固体粒子を含み得る。固体粒子は通常、光導電体と同じ極性に帯電される。したがって、現像電極とインク粒子との間の静電斥力により、インク粒子は、背景領域に実質的に付着する（背景領域を現像する）ことなく光導電体上の像領域に対応する領域に付着する。このようにして、現像された像が面１６に形成される。

静電潜像を現像するのに適した任意の現像液を用いることができる。このような現像液の１つとしては、ＨＰ Ｉｎｄｉｇｏから市販されている商品名ＥｌｅｃｔｒｏＩｎｋ（登録商標）が知られている。この現像液は、キャリア液中に分散しているトナー粒子を含むことを特徴とし、ここでトナー粒子は、繊維状延長部がコアから延びているポリマーのコアから成る。トナー粒子がキャリア液中に低濃度で分散している場合、粒子は分離したままである。トナーが静電像を現像すると、トナー粒子の濃度が高くなり繊維状延長部が噛み合う。このタイプのトナー及びそれに含まれる電荷調整剤を対象としている特許及び特許出願は多数ある。これらとしては、米国特許第４，７９４，６５１号、同第４，８４２，９７４号、同第５，０４７，３０６号、同第５，４０７，３０７号、同第５，１９２，６３８号、同第５，２０８，１３０号、同第５，２２５，３０６号、同第５，２６４，３１２号、同第５，２６６，４３５号、同第５，２８６，５９３号、同第５，３００，３９０号、同第５，３４６，７９６号、同第５，４０７，７７１号、同第５，５５４，４７６号、同第５，６５５，１９４号、同第５，７９２，５８４号、及び同第５，５９２３，９２９号が挙げられ、これらの全ての開示が参照により本明細書に援用される。

現像液の塗布の適用に続いて、面１６はローラ２６を通過し、ローラ２６は通常、トナー粒子と同じ極性に帯電されて矢印２８で示される方向に回転する。ローラ２６は、現像液３２の厚みを減らす役割を果たす。面１６がローラ２６を通過すると、潜像の領域が実質的に現像液３２のみによって覆われる。

ローラ２６と面１６との間の通常の空間間隔は、約５０ミクロンである。ローラ２６の電位は通常、面１６の潜像領域及び背景領域の上述の第１の電位と第２の電位との中間である。電圧構成の代表例としては、ローラ２６で約＋３００ボルトから約＋５００ボルト、背景領域で約＋５０ボルト、潜像領域で最大約＋１０００ボルトが挙げられるがこれに限定はされない。

本明細書で用いる場合、「約」という用語は±１０％を指す。

装置１は、ローラ２６の下流に配置されて面１６と接触関係又は加圧関係で維持されるスキージ３０をさらに備え得る。スキージ３０は、コロナ放電が起きて電流がスキージ３０から流れるように、例えば約１０００ボルトから約２０００ボルトの負電位で保持され得る。スキージ３０は、負に帯電した粒子を反発してこれらを面１６の像領域のより近くに接近させることで、面１６上の液体像をスクイーズして固める。

スクイーズが行われると、通常は静電引力によって、ドラム１０の方向１４とは反対の方向４１に回転する中間転写部材４０に液体像が転写される。その後、通常は熱及び圧力を用いて、転写部材４０からローラ４３により支持されている基板４２に像の第２の転写が行われる。

転写部材４０への液体像の転写に続いて、面１６は、通常は２つの逆方向に回転するローラ５２及びノズル５４を備えるクリーニングローラアセンブリ５０によって係合される。アセンブリ５０は、例えばノズル５４により供給される洗剤を用いて面１６を擦ってきれいにする。面１６に残っている残留電荷は、例えばランプ５８からの光で面１６を照らすことにより除去することができる。

装置１等の従来の静電印刷装置における主な制限は、第１の転写時の液体像における過剰な液体（７８％以上）である。上記の背景技術のセクションで述べたように、過剰な液体（例えば、油）は従来、スクイーズ、通気導管を通した蒸発、及び／又は大型のキャリア回収装置の使用により排出される。現像液の過剰な液体含有量の排出は、電力を消費し、現像液中にある環境的に危険な物質により環境汚染を引き起こす。

上記の制限は、図２ａ〜図２ｄを参照して以下でさらに詳述されるように、固体粒子の非球形の幾何学的形状に主に起因する。

図２ａ及び図２ｂは、スクイーズプロセスの適用前（図２ａ）及び適用後（図２ｂ）のキャリア液６４中に分散している球形固体粒子６２を示す。図２ａでは、粒子６２の濃度は低く、隣接粒子間の平均距離は大きい。電気的、機械的、又は磁気的なプロセスであり得るスクイーズプロセスを適用すると、球形粒子６２が互いに接近することで平均粒子間距離が最小になる。球形粒子の場合、平均粒子間距離は隣接粒子の中心間で２Ｒ程度であり、ここで、Ｒは粒子の平均半径である。幾何学的には、図２ｂに示す理想的な構成は、大まかに言って液体が４０％で固体が６０％の液体−固体分布に相当し、液体は（最小）粒子間空間に形成された空隙容積６８に閉じ込められる。当業者には理解されるように、これは、球形固体粒子でのみ達成可能な分散性媒質の最低液体量（及び最高固体量）である。

図２ｃ及び図２ｄは、スクイーズプロセスの適用前（図２ｃ）及び適用後（図２ｄ）のキャリア液６４中に分散している非球形固体粒子６６を示す。上述のように、現像液（例えば、ＥｌｅｃｔｒｏＩｎｋ（登録商標））は通常、例えば繊維状延長部がコアから延びているコアポリマーを備える非球形粒子を含む。図２ｃでは、粒子６６の濃度は低く、隣接粒子間の平均距離は大きい。スクイーズプロセスを適用すると、粒子６６が互いに接近して平均粒子間距離を縮める。しかしながら、球形粒子６２とは異なり、平均粒子間距離は可能な最小限の距離には依然として程遠く、比較的大きな空隙容積７０（空隙容積６８よりもかなり大きい）が形成される。空隙容積が大きいことにより、現在知られている現像液の液体−固体分布は、スクイーズプロセス後でも固体が約２２％で液体が約７８％である。

本発明を構想する際に仮定され、本発明を実行に移す際に判明したところによると、現像液の液体含有量は、イメージング面への現像液の塗布前、塗布中、又は塗布後に現像液を加熱することにより減らすことができる。

したがって、本発明の一態様によれば、像の液体含有量を減らす方法が提供される。本発明の本態様の方法は、従来の静電印刷装置（例えば、装置１）を変更することによるか、又は以下でさらに詳述されるような特別に設計された静電印刷装置により実行することができる。したがって、本発明の一実施形態によれば、液体像は、静電印刷装置１のイメージング面１６等のイメージング面に形成されるが、これに限定はされない。

したがって、本方法は、図３のフローチャートに示されている以下の方法ステップを含む。別段の定義がない限り、後述する方法ステップは、実行の任意の組み合わせ又は順序で同時に実行してもよく順次実行してもよいことが理解される。具体的には、図３のフローチャートの順序付けは、限定的なものとみなすべきではない。例えば、図３の説明又はフローチャートにおいて特定の順序で示されている２つ以上の方法ステップは、異なる順序（例えば逆の順序）で実行してもよく、又はほぼ同時に実行してもよい。

次に図３を参照すると、本方法の第１のステップにおいて、現像液が所定の温度に加熱され、第２のステップにおいて、イメージング面に現像液を塗布することによりイメージング面に液体像が形成される。現像液は、ＥｌｅｃｔｒｏＩｎｋ（登録商標）等、静電潜像を現像するのに適した当該技術分野で既知の任意の現像液であり得るが、これに限定はされない。さらに、上記でさらに詳述されているように、イメージング面への現像液の塗布は、当該技術分野で既知の任意の方法で、例えば、静電印刷装置１の現像ユニット２２等の現像ユニットを用いて実行することができるが、これに限定はされない。

本方法の第３のステップにおいて、例えば液体像に機械的、電気的、及び／又は磁気的な力を加えることにより、液体像がイメージング面にスクイーズされる。これは２つ以上の方法で行うことができる。例えば、一実施形態では、スクイージを用いて液体像に機械的圧力を加え、別の実施形態では電場を発生させ、これにより現像液の固体粒子の運動がイメージング面に対してほぼ垂直な方向に生じ、さらなる実施形態では、磁場力が固体粒子を互いに接近させる、等である。代表例としては、液体像に機械力及び静電力の両方を加えることができるスクイージ（例えば、装置１のスクイージ３０）の使用が挙げられるがこれに限定はされない。

本発明の一実施形態によれば、現像液が加熱される所定の温度は、３０℃よりも高く５０℃よりも低く、例えば、約３２℃から約４８℃、又は約３４℃から約４６℃、又は約３６℃から約４４℃、又は約３８℃から約４２℃である。さらに、温度はトナー粒子の特徴的な転移温度よりも低い。

本明細書で用いる場合、「特徴的な転移温度」（「ガラス転移温度」としても知られる）は、トナー粒子が或る状態から別の状態に転移し、軟化して不可逆的に凝固する温度を指す。このような転移は、当該技術分野で既知であり、一次相転移及び二次相転移、例えば、低粘度状態から高粘度状態への転移、緩やかな粘度温度応答から急峻な粘度温度応答等への移転などを含む。

本発明の一実施形態によれば、温度は、その後に形成される液体像の液体含有量が大幅に減るように選択される。具体的には、温度は、液体像の液体含有量が少なくとも１０％、又は少なくとも２０％、又は少なくとも３０％減るような、例えば４０％以上の液体含有量低減が得られるような温度である。例えば、所定の温度は、スクイーズ後に得られる液体像が、が７５％液体含有量未満、又は７２％液体含有量未満、又は７０％液体含有量未満、例えば約６８％液体含有量以下であるような温度であり得る。

現像液の温度が高すぎると、静電印刷装置内で蒸気が形成されるおそれがあることを理解されたい。このような蒸気は有毒な可能性があり悪臭を放つおそれがあるため、蒸気の形成は望ましくない。したがって、現像液の温度は、現像液の蒸発を実質的に増やさないように選択され得る。所定の温度の代表値としては、３２℃、３４℃、３６℃、３８℃、４０℃、４２℃、４４℃、及び４６℃が挙げられるがこれに限定はされない。

以下の実施例のセクションで例示するように、種々の実施形態において、本発明の発明者らは、像の液体含有量の大幅な低減に成功し、液体が約６２重量％で固体が３８重量％の液体−固体分布を有する液体像を得た。この成功を、約７８％以上の液体含有量が必至である従来技術の教示と比較すると、本発明の本実施形態が現像プロセスを大きく改善することが理解されるであろう。したがって、例えば、１００ミリグラムの固体粒子を特定の像で用いるものと仮定する。従来技術の技法によれば、１００ミリグラムの固体粒子を有する液体像は、約４００ミリグラムの液体（上述の２２％対７８％の比による）も含有しており、これを種々の排出技法により排出させる必要がある。他方、液体含有量が例えば６７％に減るように現像液を本発明の実施形態に従って加熱する場合、得られる液体像は半分の液体（約２００ミリグラム）しか含有しなくなる。これは、液体を排出する手段（エネルギー、装置、時間）の大幅な削減に相当する。それぞれが特定の色専用である複数の現像プロセスを各像につき用いる多色デジタルイメージング装置で本実施形態を用いる場合、さらに大きな改善が見られる。概して、Ｎ個の色では改善はＮ倍に向上する。したがって、上記の数値例に戻ると、加熱ステップは、固体粒子１ミリグラムごとに約２Ｎミリグラムの液体の節約を促す。

液体像の液体含有量の低減（及び結果として固体含有量の増加）は、固体粒子間に形成された空隙容積の収縮により説明することができる（図２ｄを参照）。当業者には理解されるように、現像液を加熱するとキャリア液の粘度が低下することで、固体粒子がより自由に流れるようになると共に互いにより接近するようになる。さらに、加熱は、キャリア液中の固体粒子の運動エネルギーを増加させ、固体粒子を互いに接近しやすくする。本発明の一実施形態によれば、現像液が加熱される所定の温度は、固体粒子間の空隙容積を減らすか又は最小にするように選択される。上述のように、加熱は、現像液の特徴的な転移温度の１つ又は複数を超えない。

現像液の加熱は、２つ以上の方法で行うことができる。例えば、一実施形態では、例えばイメージング面への塗布前に現像液を保持している容器を加熱することにより、イメージング面への現像液の塗布前に現像液が加熱される。別の実施形態では、例えば、熱ローラ、又は塗布された現像液のみをイメージング面への塗布中に加熱する任意の他の適当な現像ユニットを用いて、イメージング面への塗布とほぼ同時に現像液が加熱される。さらなる実施形態では、現像的は、例えばイメージング面を加熱することにより塗布後に加熱される。

オーム素子の使用、熱気流、及び／又は現像液への熱放射の伝達を含む多くの加熱法が考えられるがこれに限定はされない。

本実施形態の方法は、装置１を含む任意の静電イメージング装置で用いることができるがこれに限定はされない。

次に、本発明の一実施形態に従って用いられるように構成されている装置１の一部の概略図である図４を参照する。図４には、ドラム１０、イメージング面１６、及び現像液３２を保持している現像ユニット２２が示されている。装置１の他の構成要素は、簡潔にするために図示されていない。したがって、本発明の一実施形態によれば、装置１には、上記でさらに詳述されているように、液体像の液体含有量レベルを減らすように現像液を加熱するための加熱ユニット８０が追加される。

加熱ユニット８０は、現像液３２を加熱することができる任意のデバイス又は素子を備え得る。したがって、例えば、加熱ユニットは、オーム素子（例えば、電気抵抗性のワイヤ）、熱気流を発生させるブロワ、熱エネルギーを放射する放射デバイス等であり得る。加熱ユニット８０は、面１６上又は（面１６への塗布前の）現像ユニット２２内の現像液３２を加熱することができる。現像ユニット２２内の現像液３２の加熱は、現像ユニット２２内に加熱ユニット８０又はその一部（例えばその加熱部材）を配置することにより行うことができる。面１６上の現像液３２の加熱は、例えば、面１６に熱気流を供給することによるか、又は熱ローラを面１６と係合させることにより行うことができる。さらに、加熱ユニット８０は面１６を加熱することができ、これにより、現像液が面１６に塗布されると面１６から現像液３２に熱が伝達される。

次に、本発明の別の実施形態による静電印刷装置９０の概略図である図５を参照する。装置９０は、多色印刷に用いられる。装置９０は、ドラム１０、イメージング面１６、帯電ユニット１８、露光ユニット２０、スクイージ３０、及び転写部材４０を含むがこれに限定はされない、装置１の要素のいずれを備えていてもよく、これらは全て、上記でさらに詳述されているように、又は当該技術分野で既知の任意の他の方法で動作するように構成することができる。

装置９０は、イメージング面１６に現像液３２を塗布する現像ユニット９２をさらに備える。現像ユニット９２は、イメージング面１６に異なる色（例えば、４色、５色、６色、７色又はそれ以上）の現像液３２を同期させて塗布するように設計及び構成することができる。例えば、現像ユニット９２は、ドラム１０の回転周期ごとに異なる色を周期的に塗布することができる。

図５に示す実施形態では、現像ユニット９２は、面１６から離間していることにより面１６と現像ローラ９８との間に隙間を形成することができる現像ローラ９８を備える。通常、この間隔は約４０μｍから約１５０μｍである。現像ローラ９８は、像の電位とその背景の電位との中間の電位に帯電され得る。したがって、現像ローラ９８は、適切な電圧で維持されると、静電潜像の現像を助けるために電場を印加するように動作する。

現像ローラ９８は通常、ドラム１０と同じ向きに回転する。この回転により、面１６及びローラ９８の近接領域同士が逆の速度を有するようになる。

本発明の一実施形態によれば、現像ユニット９２は多色現像液噴霧器９４をさらに備え、多色現像液噴霧器９４は、現像液３２のスプレーが現像ローラ９８の一部の上に、面１６の一部の上に、又は面１６とローラ９８との間の現像領域９５内に直接送られることができるように、枢動させられるように軸９６に取り付けられることができる。噴霧器９４は、異なる槽９９から別個の色付き現像液の供給を受けることができる。所望の色の数に応じて、任意の数の槽を用いることができる。本発明の一実施形態によれば、噴霧器９４は、例えば特定の導管（図示せず）を介して異なる槽とそれぞれが連通するスプレー出口１０６の直線配列を備える。スプレー出口１０６は、Ｎ個の色を用いる場合に、Ｎ番目の出口ごとに同じ色が噴霧され、Ｎ個の隣接出口の群ごとにＮ個の異なる色を噴霧する出口が含まれるように、交互に配置され得る。各出口への現像液３２の流れは、コントローラ１１４により制御することができる。出口１０６は、出口間の間隔を最小にすることができるように２つ以上のレベル（１０８及び１１０で示す）に配置される。

現像液３２は、出口１０６のそれぞれから、現像領域９５、現像ローラ９８の一部、及び／又はイメージング面１６の一部に圧力下で噴霧される。本発明の一実施形態によれば、スプレー出口１０６の間隔及びそれらの周期性は、個々の所与の色のトナーが領域９５をほぼ均一に満たすことができるように選択される。これは、ほぼ均一な配列により行ってもよく、又は一色につき１つの出口をそれぞれが含む集団に色を分類してもよい。通常、これらの集団は、約４０ｍｍから約６０ｍｍの中心間の間隔を有する。

装置は、上記でさらに詳述されているように液体像の液体含有量レベルを減らすために現像液３２を加熱する加熱ユニット８０をさらに備える。加熱ユニット８０は、上述のタイプの加熱ユニットのいずれであってもよく、装置９０の２つ以上の要素と関連付けることができる。

したがって、一実施形態では、加熱ユニット８０は、槽９９内又は槽９９の近くに配置されることにより、イメージング面１６への現像液３２の塗布前に加熱を行うことを可能にする。

別の実施形態では、加熱ユニット８０は、噴霧器９４内又は噴霧器９４の近くに配置されることにより、イメージング面１６への現像液３２の塗布の直前に現像液３２の一部のみを加熱することを可能にする。

さらなる実施形態では、加熱ユニット８０は、現像ローラ９８内又は現像ローラ９８の近くに配置されることにより、イメージング面１６への塗布中に現像液３２の一部のみを加熱することを可能にする。

さらに別の実施形態では、加熱ユニット８０は、ドラム１０内又はドラム１０の近くに配置されることにより、イメージング面１６への現像液３２の塗布後に現像液３２を加熱することを可能にする。

さらに別の実施形態では、加熱ユニット８０は加熱ローラ８２を備え、加熱ローラ８２は、ローラ９８又はドラム１０と共に回転している間に現像液３２に直接熱を加えるようにローラ９８又は面１６と接触することができる。加熱ローラが面１６と接触する場合、加熱ローラ８２はスクイージ３０の前に配置される。代替的に、スクイージ３０による現像液の加熱を可能にするように、スクイージ３０に加熱部材を追加してもよい。

次に、本発明の別の例示的な実施形態に従って構成された現像ユニット９２の概略図である図６を参照する。このように、この実施形態では、現像ユニット９２はハウジング１５に入れられる。電極１２６が、主電極１２８及び背後電極１３０という２つの部分に分けて形成される。主電極１２８及び背後電極１３０の両方が、現像ローラ９８と動作的に関連する。電極１２６には、現像液注入口１３６を介して現像液が導入されるキャビティ１３４が形成される。

現像液は、通路１３８を介して圧力によって電極１２８及び電極１３０とローラ９８との間の狭い空間に押し入れられる。現像液の帯電した固体粒子がローラ９８を被覆して現像液の薄い濃厚層を提供するように、一方では主電極１２８及び背後電極１３０が、他方ではローラ９８が、異なる電圧に帯電される。

スクイージ３０は、上記でさらに詳述されているように、負に帯電した粒子を反発してローラ９８上により濃厚な層を形成する。層は、潜像のうち、それをひきつけるように帯電されている部分に転写され、ローラ９８は、潜像の像領域への層の転写を助けると共に潜像の背景領域への転写を防止するように帯電される。

現像ユニット９２はクリーニングユニット１４２をさらに備え、これは、クリーニングローラ１４４、スクレーパ１４６、スポンジローラ１４８、及び付加的なスクイージングローラ１５０を有し得る。ユニット１４２を用いて、ローラ９８に残っている層（又は層の一部）が除去される。この物質は、電極１２６とハウジング１５との間の空間に蓄積されてもよく、又は再使用のためにハウジングから除去されてもよい。

上述されているように、加熱ユニット８０は、装置９０の２つ以上の要素と関連付けることができる。図６に示す例示的な実施形態に関して、上記でさらに詳述されているように、加熱ユニット８０は、例えば、キャビティ１３４、スクイージ３０、又はローラ９８と関連付けることができる。

本特許の期間中に多くの関連の現像ユニットが開発されることが予想され、現像ユニットという用語の範囲は、全てのこのような新規技術を先験的に含むことが意図される。

本発明のさらなる目的、利点、及び新規特徴は、限定の意図がない以下の実施例を見れば当業者には明らかとなるであろう。さらに、上記で示し添付の特許請求の範囲で請求されている本発明の種々の実施形態及び態様はそれぞれ、以下の実施例で実験的に裏付けられる。
［実施例］
次に、上記の説明と共に本発明を非限定的に説明する以下の実施例を参照する。

本発明の譲受人により供給される二種類の従来型の静電印刷装置、ＵＬＴＲＡＳＴＲＥＡＭ（登録商標）及びＴＵＲＢＯＳＴＲＥＡＭ（登録商標）を、イメージング面に液体像が形成されてからの現像液の液体含有量及び固体含有量に対する熱の影響について試験した。両方の実験で、ＥｌｅｃｔｒｏＩｎｋ（登録商標）を現像液として用いた。イメージング面の回転速度は、ＵＬＴＲＳＴＲＥＡＭ（登録商標）装置では１２０ｃｍ／秒、ＴＵＲＢＯＳＴＲＥＡＭ（登録商標）装置では６０ｃｍ／秒であった。

図７は、イメージング面への塗布前のＥｌｅｃｔｒｏＩｎｋ（登録商標）の温度に応じた、ＵＬＴＲＡＳＴＲＥＡＭ（登録商標）装置のイメージング面上の固体含有量を示す。図７には、２６℃、２９℃、３４℃、及び３８℃でのＥｌｅｃｔｒｏＩｎｋ（登録商標）の固体含有量の重量パーセント値及び標準偏差が示されている。図７に示すように、固体含有量を約７５％（２６℃での約２１．５％から３８℃での約３８％に）増加させることができる。

図８は、イメージング面への塗布前のＥｌｅｃｔｒｏＩｎｋ（登録商標）の温度に応じた、ＴＵＲＢＯＳＴＲＥＡＭ（登録商標）装置のイメージング面上の液体含有量を示す。図８には、２８℃、３２℃、及び４１℃でのＥｌｅｃｔｒｏＩｎｋ（登録商標）の液体含有量のミリグラムでの重量値及び標準偏差が示されている。図８に示すように、液体含有量を約５０％（２８℃での約１１０ミリグラムから４１℃での約５５ミリグラムに）減らすことができる。

明確にするために別個の実施形態に関連して説明されている本発明のいくつかの特徴は、１つの実施形態で組み合わせて提供することもできることを理解されたい。反対に、簡潔にするために１つの実施形態に関連して説明されている本発明の種々の特徴は、別個に又は任意の適当な下位組み合わせで提供することもできる。

本発明をその具体的な実施形態と共に説明してきたが、当業者には多くの代替形態、変更形態、及び変形形態が明らかであろうことは明白である。したがって、添付の特許請求の範囲の精神及び広い範囲内にある全てのこのような代替形態、変更形態、及び変形形態を包含することが意図される。本明細書で言及された全ての公報、特許、及び特許出願は、個々の公報、特許、及び特許出願のそれぞれが参照により本明細書に援用されることが具体的且つ個別に示されているのと同等に、それらの全体が参照により本明細書に援用される。さらに、本願でのいかなる引用文献の引用又は特定も、そのような引用文献が本発明に対する先行技術として利用可能であることを認めているものと解釈されないものとする。

従来技術の教示による静電印刷装置の断面の概略図である。 スクイーズプロセスの適用前のキャリア液中に分散している球形固体粒子の概略図である。 スクイーズプロセスの適用後のキャリア液中に分散している球形固体粒子の概略図である。 スクイーズプロセスの適用前のキャリア液中に分散している非球形固体粒子の概略図である。 スクイーズプロセスの適用後のキャリア液中に分散している非球形固体粒子の概略図である。 本発明の一実施形態による像の液体含有量を減らす方法のフローチャートである。 本発明の一実施形態に従って用いられるようになっている図１の装置の一部の概略図である。 本発明の別の実施形態による静電印刷装置の概略図である。 本発明の例示的な実施形態に従って構成された現像ユニットの概略図である。 本発明の一実施形態による温度に応じたイメージング面上の現像液の固体含有量を示す図である。 本発明の一実施形態による温度に応じたイメージング面上の現像液の液体含有量を示す図である。

Claims (36)

1. 静電印刷装置のイメージング面に形成される像の液体含有量を減らす方法であって、
   （ａ）現像液を３０℃よりも高く５０℃よりも低い所定の温度に加熱することと、
   （ｂ）前記イメージング面に前記像を形成するように前記現像液を前記イメージング面に塗布することと、
   （ｃ）前記現像液をスクイーズすることとを含み、
   前記所定の温度は、前記像の液体含有量を減らすように選択されることを特徴とする方法。
2. 前記ステップ（ａ）及び前記ステップ（ｂ）は、ほぼ同時に実行されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記ステップ（ａ）は、前記現像液が前記イメージング面上にある間に実行されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
4. 静電印刷装置のイメージング面に像を形成する方法であって、
   前記イメージング面に前記像を形成するように現像液を前記イメージング面に塗布することと、
   前記現像液を所定の温度に加熱することと、
   前記像の液体含有量が約７５％未満であるように、前記所定の温度にある間に前記現像液をスクイーズすることとを含むことを特徴とする方法。
5. 前記現像液は、前記イメージング面により加熱されることを特徴とする請求項１に記載の方法又は請求項４に記載の方法。
6. 前記現像液は、前記現像液に伝達される熱放射により加熱されることを特徴とする請求項１に記載の方法又は請求項４に記載の方法。
7. 前記現像液は、前記現像液への熱気流により加熱されることを特徴とする請求項１に記載の方法又は請求項４に記載の方法。
8. 潜像をその上に担持することができるイメージング面と、
   前記イメージング面に前記潜像を形成するように、前記イメージング面上に光を発することができる露光ユニットと、
   現像液を前記イメージング面に塗布することにより現像された像を提供する現像ユニットと、
   前記現像液を３０℃よりも高く５０℃よりも低い所定の温度に加熱する加熱ユニットとを備えることを特徴とする静電印刷装置。
9. 前記加熱ユニットは、オーム素子、ブロワ、及び放射デバイスから成る群より選択される少なくとも１つのデバイスを備えることを特徴とする請求項８に記載の静電印刷装置。
10. 前記加熱ユニットは、前記可動イメージング面と動作的に関連することを特徴とする請求項８に記載の静電印刷装置。
11. 前記加熱ユニットは、前記イメージング面上にある間に前記現像液に作用する加熱ローラを備えることを特徴とする請求項１０に記載の静電印刷装置。
12. 前記加熱ユニットは、前記現像ユニットと動作的に関連することを特徴とする請求項８に記載の静電印刷装置。
13. 前記現像ユニットは、前記現像液を保持する容器を備え、さらに、前記加熱ユニットは、前記容器内に配置されることを特徴とする請求項８に記載の静電印刷装置。
14. 前記イメージング面は、回転ドラムで具現されることを特徴とする請求項８に記載の静電印刷装置。
15. 前記加熱ユニットは、前記回転ドラム内に配置されることを特徴とする請求項１４に記載の静電印刷装置。
16. 前記イメージング面を均一に帯電させる帯電ユニットをさらに備えることを特徴とする請求項８に記載の静電印刷装置。
17. 前記現像ユニットは、前記現像液を前記イメージングに塗布するように動作可能な少なくとも１つの電極を備えることを特徴とする請求項８に記載の静電印刷装置。
18. 前記イメージング面と接触して、前記イメージング面上の前記現像液をスクイーズすることにより前記イメージング面上の前記像の液体含有量を減らすスクイージをさらに備えることを特徴とする請求項８に記載の静電印刷装置。
19. 前記加熱ユニットは、前記スクイージに前記現像液を加熱させるように、前記スクイージと動作的に関連することを特徴とする請求項１８に記載の静電印刷装置。
20. 前記イメージング面に対して逆に移動し、前記イメージング面から前記現像された像を受け取ると共に前記現像された像を基板に転写するように構成される中間転写部材をさらに備えることを特徴とする請求項８に記載の静電印刷装置。
21. 前記現像ユニットは、異なる色の前記現像液を前記イメージング面に塗布するように設計及び構成されることを特徴とする請求項８に記載の静電印刷装置。
22. 前記現像ユニットは、前記イメージング面から離間していることにより前記イメージング面と現像ローラとの間に隙間を形成する前記現像ローラを備えることを特徴とする請求項２１に記載の静電印刷装置。
23. 前記現像ユニットは、前記現像液を前記現像ローラの一部、前記イメージング面の一部、及び／又は前記イメージング面と前記現像ローラとの間に形成される現像領域に噴霧するように設計及び構成される多色現像液噴霧器をさらに備えることを特徴とする請求項２１に記載の静電印刷装置。
24. 前記加熱ユニットは、前記現像液が前記多色現像液噴霧器を通過している間に、前記現像液を加熱するように動作可能であることを特徴とする請求項２３に記載の静電印刷装置。
25. 前記加熱ユニットは、前記現像ローラに前記現像液を加熱させるように、前記現像ローラと動作的に関連することを特徴とする請求項２３に記載の静電印刷装置。
26. 前記現像ユニットは、現像ローラ、主電極、及び背後電極を備え、前記主電極及び前記背後電極は、互いの間に隙間を有すると共に前記現像液が前記隙間に押し通されて前記現像ローラを少なくとも部分的に被覆するように構成されることを特徴とする請求項８に記載の静電印刷装置。
27. 前記所定の温度は、前記像の前記液体含有量が少なくとも１０％減るように選択されることを特徴とする請求項１に記載の方法又は請求項４に記載の方法、又は請求項１８に記載の静電印刷装置。
28. 前記所定の温度は、前記像の前記液体含有量が少なくとも２０％減るように選択されることを特徴とする、請求項１に記載の方法又は請求項４に記載の方法、又は請求項１８に記載の静電印刷装置。
29. 前記所定の温度は、前記像の前記液体含有量が少なくとも３０％減るように選択されることを特徴とする請求項１に記載の方法又は請求項４に記載の方法、又は請求項１８に記載の静電印刷装置。
30. 前記所定の温度は、前記像の前記液体含有量が約７５％未満であるように選択されることを特徴とする請求項１に記載の方法又は請求項１８に記載の静電印刷装置。
31. 前記所定の温度は、前記像の前記液体含有量が約７２％未満であるように選択されることを特徴とする請求項１に記載の方法又は請求項４に記載の方法、又は請求項１８に記載の静電印刷装置。
32. 前記所定の温度は、前記像の前記液体含有量が少なくとも７０％未満であるように選択されることを特徴とする、請求項１に記載の方法又は請求項４に記載の方法、又は請求項１８に記載の静電印刷装置。
33. 前記所定の温度は、約３０℃から約５０℃であることを特徴とする請求項４に記載の方法又は請求項１８に記載の静電印刷装置。
34. 前記所定の温度は、約３２℃から約４８℃であることを特徴とする請求項１に記載の方法又は請求項４に記載の方法、又は請求項１８に記載の静電印刷装置。
35. 前記所定の温度は、約３４℃から約４６℃であることを特徴とする請求項１に記載の方法又は請求項４に記載の方法、又は請求項１８に記載の静電印刷装置。
36. 前記所定の温度は、約３８℃から約４２℃であることを特徴とする請求項１に記載の方法又は請求項４に記載の方法、又は請求項１８に記載の静電印刷装置。

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