JP2609361B2 - セログラフイマ−キング装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、静電潜像を受像表面上に形成してから、着
色マーキング粒子で可視化するゼログラフィの分野に関
するものである。本発明は特に、無色の接着性粒子に着
色マーキング粒子を付着させる現像剤の使用に関する。

〔従来の技術〕

ここで使用する「ゼログラフィ」とは、受像体上に静
電荷のパターンを形成する画像形成処理を表している。
「電子写真技術」では、均一の静電荷を感光体として知
られている光導電絶縁層上に与えてから、感光体を光及
び影の投射画像で露光することにより、光に当てられた
領域の表面電荷が消散するようになっている。「レーザ
ゼログラフィ」では、均一に帯電した感光体が、それに
レーザ光源が選択的に投射されることによって放電する
ことにより、感光体上に電荷パターンが残るようにする
ものである。「イノグラフィ（inography）」では、帯
電粒子（エアイオン air ions）が帯電体として知られ
る導電性の裏引き層を設けた誘電表面上に直接的に画像
形パターン状に付着する。これらのゼログラフィ処理の
いずれにおいても、粉末または液体状のトナーとして知
られている微細粒子状着色剤を付着させることによって
静電潜像が現像、すなわち可視化される。このようにし
て現像された画像は次に紙等の基材に転写されてから、
熱や圧力によって、または熱及び圧力を組み合わせた
り、溶剤または上塗り処理等のその他の適当な定着手段
によってそれに永久的に定着される。

画像形成処理の現像段階では、微細顔料粒子が搬送機
構によって静電潜像付近へ送られて、それらが帯電表面
の画像領域の電荷の反対の静電荷を帯びている場合、画
像に引き付けられる。画像を効果的に完全に現像できる
ようにするため、ゼログラフィに用いられるトナー粒子
は、現像処理の前または処理中に何等かの方法で帯電さ
せる必要がある。トナーが乾燥粉末の場合、摩擦電気帯
電（すなわち接触または摩擦によって絶縁材上に静電荷
を出現させる）機構が用いられる。液体のトナーの場
合、誘電液体中に懸濁させた微細粒子を周囲の液体との
界面動電的関係によって帯電させる。これらの粒子帯電
現像は共に表面効果であって、その表面の性質に影響す
るわずかな汚損やその他の要素によって大きく左右され
る。

静電画像は様々な技法によって乾燥粉末で現像でき
る。例えば、帯電表面付近に粉末雲を発生させたり、ま
たは単純に粉末を現像しようとする表面上に振りかけて
もよい。これらの機械的作動を実施する際に、摩擦電気
が発生して、粒子の一部が画像の電荷とは極性が逆の帯
電を帯びるため、画像上に保持される。現像工程をうま
く制御するため、トナー粉末をはるかに粗い粒状のキャ
リア材と混合し、この混合材を帯電表面上に落とす、す
なわち流すようにする。ブラシ現像の場合、機械的また
は磁気的なキャリアブラシが画像領域を横切るようにト
ナーを搬送すると同時に、トナーに適当な電荷を与え
る。あるトナー粉末材と一緒に使用するように選択され
たキャリア材は、現像しようとする画像の電荷とは極性
が逆の摩擦電気的電荷をトナー粉末粒子の表面上に発生
しなければならない。液体現像は、トナー粒子を懸濁さ
せた絶縁液体に帯電表面を浸漬することによって実施さ
れるのが一般的である。

ゼログラフィ画像の現像には様々な素材を使用するこ
とができるが、選択された現像、転写及び定着の使用技
術に必要とされる特定の物理的特性を与え、最終的な印
刷画像を形成するための必要条件を満たすためには、そ
のような素材を厳しい基準に合わせて組成しなければな
らない。一般的に、満足できる粉末状の現像材は、多く
の属性を備えている必要があり、その一部として以下の
ものがある。すなわち化学的組成が均一でなければなら
ない。微粉状に粉砕またはその他の方法で分散でき、最
適粒子径分布を狭くする必要がある。適当な色、色強さ
及び色密度と、適当な透明度または不透明度を備えてい
なければならない。正しい極性の電荷を帯びて維持でき
なければならない。環境に悪影響を与えたり、帯電表面
に悪影響を与えてはならない。コピー用紙に定着できる
適当な特性、例えば加熱定着できるように適当な範囲内
の融点または溶剤蒸気定着できる十分な溶解度を備えて
いなければならない。スティッキングやストリーキング
を生じずに受像体から簡単に除去できなければならな
い。貯蔵時に凝集してはならない。十分な保管寿命を備
えていなければならない。おそらく最も重要の属性とし
て、再現性を備えていなければならない。適当な摩擦電
気的電荷を与えるためにキャリア粒子をそれと一緒に使
用する場合、キャリアも厳しい仕様を満足できるように
設計しなければならない。

理想的な液体状現像剤は、色、表面電荷の大きさ及び
極性、保管寿命及び再現性などのトナー粉末と同じ属性
の多くを備えているものである。付け加えて、それは良
好な分散性を備え、溶液中で安定性を維持でき、また液
体キャリアの蒸発時に定着できることが必要である。液
体媒体は、静電潜像の破壊率を最低限に抑えることがで
きるようにするための高い体積抵抗と、高い誘電率と、
速く乾くようにするための高い蒸気圧とを備えている必
要がある。また、無毒性、無臭性で、引火点及び沸点が
高く（すなわち不燃性で）、トナーに対して溶剤作用が
なく、分散トナーと同じかそれ以上の比重を持ち、帯電
表面と反応せず、添加制御剤（例えば定着及び電荷制
御）と融和性があることが必要である。

以上に列挙した設計パラメータから、顔料マーキング
粒子及びそれの固体または液体キャリヤ材を含む、満足
できる特性を備えたトナー体を組成することが簡単な仕
事でないことは容易に理解されるであろう。全色ゼログ
ラフィを考えた時、４色（すなわち黒、シアン、マゼン
タ及びイエロー）の粒子を組成し、その各々に対して融
和性のあるキャリアを用意しなければならないため、順
列が膨大になる。新しいゼログラフィシステムを設計す
る毎に、現像剤と共に帯電表面を含めた全ての作動素材
を再考する必要があり、再設計しなければならない場合
もある。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明の目的は、現像機能（すなわち適当な帯電材を
静電潜像に引き付けること）を着色機能から分離するこ
とによって、ゼログラフィ装置及びそれに付随した素材
の設計を大幅に簡略化できるシステムを提供することで
ある。このようにすることによって、あるシステムに対
しては１つの現像剤を設計するだけでよい。もちろん、
１つの現像剤を組成するためには複雑な設計実務を実施
する必要があるが、これは各ゼログラフィシステムに対
して１度必要なだけであり、熟練したトナー設計者であ
れば日常的に達成できるものであることを理解する必要
がある。

〔課題を解決するための手段〕

この目的は、一例では、帯電部材と、帯電部材上に静
電潜像を形成する手段と、静電潜像を現像してそれを可
視化する手段と、可視画像を転写シート上に転写して定
着させる手段とを備えたゼログラフィマーキング装置を
提供することによって実施することができる。現像手段
は、静電潜像上に無色の接着性現像剤を静電的に付着さ
せる第１手段と、無色の接着性現像剤を着色する第２手
段とを有している。着色する第２手段は、溶液中の染料
を無色の接着性現像剤に接触するように送ってこの接着
性現像剤のマトリックス内に進入させて吸収させること
により接着性現像剤を染色するものであって、現像剤に
対して異なった色の染料を付与するための複数の染料付
与部からなり、染料付与部において更なる染料の吸収に
対する障壁層を提供するように着色防止アプリケータが
着色防止材を前記染色された現像剤上に被覆するもので
ある。

〔実施例〕

本発明のその他の目的及びさらなる特徴は、添付の図
面を参照した以下の説明から明らかになるであろう。

第１図は、粒子線写真式ゼログラフィマーキング装置
を示している。テフロン（登録商標）等の低表面エネル
ギ誘電材の層を外表面に形成して矢印Ａの方向へ回転す
る金属ドラム形の帯電部材10が設けられている。もちろ
ん、帯電体は無端ベルト形であってもよい。ドラム10の
軸方向に延出している粒子線写真式帯電ヘッド12が、イ
オン流変調電極を内部に収容している出口オリフィス14
からドラム表面上に線状に適当な極性の電荷を選択的に
投射する。処理制御されながら投射された電荷が、印刷
すべき情報の静電潜像をドラムの誘電表面上に形成す
る。あるいは、静電潜像を電子写真式またはレーザゼロ
グラフィ式に形成することもできる。帯電体を回転させ
ると、潜像が帯電部から本発明の主題である２段階現像
工程で潜像を可視化できる現像域へ移動する。第１段階
では、無色の接着性現像剤が静電的に潜像に引き付けら
れ、第２段階では、無色剤が接着性の画像形パターンに
接触してそれに引き付けられる。図示のように、タンク
18及びアプリケータローラ20を含む液体現像剤部16が無
色の接着性現像剤粒子をドラム表面へ送る。これによ
り、上記の現像剤の全ての必要特性を備えているのに加
えて、ここで使用される現像剤粒子は無色であって、接
着性すなわち粘着性を示す。

液体現像剤部16を出た直後に余分な溶剤がエアナイフ
22で取り除かれ、また液体バスから非粘着状態で出た現
像剤はヒータ24でそれを加熱することによって粘着化さ
せることができる。帯電表面をさらに回転させると、現
像画像は４つのブラシアプリケータ26a,26b,26C及び26d
として示されている着色部を通過して、ここで粒子状の
着色顔料が現像画像の接着表面に付着する。着色部は帯
電体10に対して作動位置と不作動位置との間を選択的に
移動して、各アプリケータが作動時に１色の色料粒子を
無色接着性画像または部分画像に接触する位置へ送るこ
とができるようになっている。ブラシアプリケータ26a
が着色剤送り出しモードにあるのに対して、ブラシアプ
リケータ26b,26c及び26dは非送り出しモードになってい
る。矢印Ｂは帯電体に接離する方向の物理的移動を表し
ているが、固定ハウジングを選択的に作動または不作動
状態にするアプリケータ構造内のゲート機構も表してい
ることを理解されたい。着色段階に続いて、帯電表面の
非画像形成領域すなわち背景領域に付着した余分な微細
粒状着色剤がエアナイフ28または現像画像領域に悪影響
を与えることがないその他のクリーニング機構によって
積極的に取り除かれる。

図面には複数の着色部26が示されているが、この画像
形成装置は単色画像の形成に使用したり、原色をハイラ
イトカラーにした２色画像を形成したり、幾つかの重ね
合わせた部分カラー画像からなる多色画像の形成に使用
することができる。２色以上の画像を形成する場合、各
部分画像がドラム10の１回転で形成される。

必要な数の着色部で着色が完了した後、最終画像は圧
力ローラ32によって用紙30等の適当な基材に容易に転写
して定着させることができる。着色粒子を引き付けて保
持するために役立つ現像剤の接着性は、画像形成中は維
持させる必要があり、またこれを利用して最終画像を用
紙に付着させることができる。用紙への転写は、ローラ
32によって加えられる圧力及び必要に応じてさらに加熱
によって容易に実施できるようにしなければならない。
接着性現像剤は、ドラム表面上の低表面エネルギ材に対
してよりも用紙に対して、また多色画像の場合には画像
重合体の他の部分画像に対して融和性を高くする。従っ
て、重合画像全体がドラム10よりも用紙30の方へ付着す
るようにする。転写段階での画像の用紙への付着性を高
めるため、最終画像の上に完全な画像の形状に無色接着
性現像剤からなる最終転写層を付着させることが望まし
い。

単色画像を形成する場合、静電潜像を無色接着性現像
剤で現像したものを所望の着色粒子で着色する。２色以
上の画像を形成したい場合、付着させたい各部分画像に
対して１度ずつ帯電ヘッド12を通過するように帯電体を
10を移動させ、各通過移動時に適切な着色部26が作動し
て、その他は不作動となるようにする。着色段階が完了
すると、すなわち接着性現像剤の表面に着色粒子が完全
に装荷されると、接着性現像剤の層の表面が露出してお
らず、着色粒子を受け取ることができなくなるので、先
に着色された部分画像が後続のものによって汚損される
ことはない。圧力ローラ28は帯電ドラム10に対して接離
する方向（矢印Ｃの方向）に移動可能であって、画像の
完成後だけドラム表面の方へ移動して、用紙30への転写
を実施できるようになっていることに留意する必要があ
る。

図２の態様においては、受像体上に無色の接着性現像
剤を付着させるために粉末現像剤アプリケータ34を用い
た同様な装置が示されている。ブラシアプリケータは概
略的に示されているが、帯電体の表面上へ乾燥粉末現像
剤を搬送するために適当な機構を使用することができ
る。カプセル化接着剤、遅発粘着性接着剤または溶融接
着剤等の乾燥粉末現像剤は、接着性を示していない状態
の方が静電画像への付着が容易である。着色粒子を受け
取ることができるようにそれらを粘着化するため、活性
化部材36を現像部にすぐ隣接して設けることができる。
この部材は様々な形式にすることができる。例えば、現
像剤粒子が破裂型シェル内に封入された接着剤を有して
いる場合、活性化部材36はシェルを破壊して開放する圧
力ローラにすることができる。現像剤粒子が熱または光
学的エネルギを加えることによって粘着化する場合、部
材36は加熱ランプまたは適当な光周波数のランプにする
ことができる。あるいは、活性化部材は現像剤粒子を粘
着化する溶剤または触媒を塗布するアプリケータローラ
の場合もある。その他の点では第１図の装置に関連して
説明した通りにすることができる。このように、接着性
現像剤が必要であっても、液体または粉末のいずれの現
像剤でも付着時にこの性質を示している必要がなく、ま
た最終画像が用紙に載って所定時間経過した後にもその
性質は必要ない。実際に、着色剤を付着させてそれを画
像の形状で用紙に転写するために必要な間だけ現像剤の
粘着性が持続することが好ましい。用紙に載ってしまえ
ば、それは粘着性を示さないことが必要である。

第１及び第２図に示されている装置では、静電潜像が
形成されている同表面上で着色が実施される。これらの
構造では接着性現像剤及び（多色画像の場合）着色剤の
積層が極端に薄くなるようにしているが、これらの部分
画像層が積み重ねられていくのに伴ってドラムの誘電キ
ャパシタンスが変化するため、この変化を処理制御で考
慮に入れなければ、画像の劣化が生じる。第３図に示さ
れている装置形態で提案されている解決法は、直接的に
帯電表面上に電荷を常に与えるものである。各部分画像
に対する無色の接着性現像剤は帯電表面上の電荷に付着
されてから、中間または保持部材38へ移されて、その部
材38上において適当な着色部26a〜26dで着色が実施され
る。可動処理表面のいずれか一方または両方は図示のよ
うにドラム形でも、無端ベルト形でもよい。帯電体及び
中間部材の表面層の素材を適正に選択することにより、
現像された無色の接着性画像がこれらの２つの部材のニ
ップ40で中間部材の方に付着してそれに転写される。最
後の部分画像が着色された後、最終的な画像積層が圧力
ローラ30によって加えられた圧力によって用紙32に転写
される。

第４図に示されている構造では高品質の画像を形成す
ることができる。帯電ベルト42上に帯電ヘッド12によっ
て静電潜像が形成され、この画像はそれに無色接着性現
像剤を付着させる液体現像剤塗布部44で現像される。液
体現像剤部44から出た直後に余分な溶剤がエアナイフ46
で取り除かれる。液体現像剤部が図示されているが、粉
末現像剤部を用いることもできる。着色部48a,48b,48c
及び48dが選択的に作動して（着色部48aが送り出し位置
に図示されている）、溶液内に懸濁した染料を送り出
す。各着色部は、送り出しローラ52をバス54内に浸漬し
た液体アプリケータ50を有している。あるいは、端部を
染料溶液バスに浸漬してそれに着色材を浸透させたフェ
ルト先のペン等の多孔質ディスペンサ材から染料溶液を
帯電表面に塗り付けることもできる（第５図参照）。そ
のような構造は非常に簡単かつ安い費用で準備できる。

液体または粉末現像剤に使用されている粉末着色剤と
は異なり、染料は溶液中に独立した分子として存在して
いる。染料着色剤は、特定の接着性現像剤に選択的に吸
収されるが帯電表面には吸収されないように容易に設計
することができる。染料を支持している溶液を接着性現
像剤に対して親和力を有するように選択することによ
り、接触時に現像剤を膨潤させて、溶液及び染料分子が
それのマトリックス内へ進入できるようになる。帯電部
材42を低表面エネルギ被膜を施した薄い金属ベルトとし
て形成することにより、被膜は着色中に染料の影響を受
けない。余分な染料が非画像領域の被膜に付着した場
合、エアナイフ56等の適当なクリーニング装置によって
容易に取り除くことができる。前述の構造と同様に、各
部分カラー画像は、最初に無色接着性現像剤で現像し、
次に現像剤を着色することによって形成される。部分画
像が順次積み重ねられる。先に付着している部分現像画
像は次に塗布される染料によって着色されてしまう可能
性があるので、着色部48a〜48cには着色防止剤の非常に
薄い膜を付着させる着色防止アプリケータ58が設けられ
ており、これによって先に着色された部分画像上に障壁
が形成されて、現像剤が後続の染料を受け入れないよう
にしている。最後の着色部48dでは、それ以降に染料が
画像に塗布されるわけではないので、そのようなアプリ
ケータは必要ない。

染色された部分画像接着性層は非常に薄く形成される
ので、用紙上に得られる最終的な多色積層画像は、粉末
着色剤の多色ゼログラフィ画像よりも見た目が美しい。
また、接着現像剤層に染料が吸収されることがそれの表
面接着性に影響を与えないようにしなければならないの
で、それの積層は画像受容表面に対してよりも互いに対
して、また用紙表面に対しての方に親和力が強いように
し、圧力を加えることによって積層画像全体を容易に転
写できるようにしなければならない。必要に応じて、転
写段階で役立つように、接着性の最終的完成画像を現像
することもできる。選択した現像剤が現像時に粘着性を
備えていないが、転写を実施するために粘着化する必要
がある場合、転写部の前にヒータ60を設けることができ
る。

この実施例は連続色調の単色または全色画像を形成で
きる点で独特である。現像段階において、無色の接着性
素材の画像形厚さは静電潜像の画像形帯電率に比例す
る、すなわち暗い領域の方が電荷密度が高く、濃く現像
される。染料は実際に現像剤層の固体容積部内へ移行す
るので、着色段階が完了した場合に画像（または部分的
画像）の光学的濃度が現像剤層の厚さに比例する。

第５図でも、静電潜像が帯電ヘッド12によって帯電ド
ラム62上に形成される。次に、潜像が多孔質ディスペン
サ部材64などによってその上に現像された後、加熱部材
66によって熱を加えることによって、余分な溶剤が取り
除かれると共に現像画像が粘着化される。粘着化した現
像接着性画像は中間または保持部材68に転写され、その
上において着色部48a〜48dで着色が実施される。第３図
の装置と同様に、帯電体は静電潜像の現像のためだけに
設けられている。

第４及び第５図に提案されている装置では、部分画像
が順次積み重ねられるため、染色防止膜を各染色部分画
像上に塗布する必要がある。これは画像積層体の厚さを
増加させることから望ましくない。第６図には、染色防
止膜を塗布する必要をなくした変更装置が示されてい
る、本発明の別の形態のものと同様に、静電潜像が帯電
ヘッド12によって帯電ベルト70上に形成され、その画像
は無色の接着性現像剤（液体現像剤塗布部44が示されて
いる）で現像されてから、エアナイフ46で余分な溶剤が
取り除かれ、染料着色部48a,48b,48c及び48dで現像画像
が可視化される。各部分画像は染色後にヒータ72等で粘
着化されてから、中間または保持部材74にその上の他の
部分画像と位置合わせをして転写される。このように、
先の接着性画像が帯電体の上に残っていないので、後続
の染料着色部で不都合な染色を受けることがない。部分
画像の全ての形成、現像、着色及び保持部材への転写が
完了した後、最終画像積層体が用紙30に転写される。

以上の説明は単に例であって、本発明の範囲内におい
て構造及び組合せの詳細及び部品の配置に対して様々な
変更を加えることができる。

〔発明の効果〕

本発明の独特な現像方法では１つの現像剤だけに対し
て総合的材料設計が必要であるので、着色剤は従来科せ
られていた膨大な数の適合性の拘束から解放される。カ
ラー画像は、着色剤が不透明か無色かによって加法また
は減法で得ることができる。いずれの着色剤も使用で
き、塩基性色を組み合わせたよく用いられる独特な色を
形成するのとは異なり、（各種のロゴと組み合わせたも
の等の）独特な色を正確に再現することができる。使用
の着色剤が実際の印刷インクに使用されているものと同
じにすることができる。使用の着色剤が実際の印刷イン
クに使用されているものと同じにすることができる色検
査装置を製造することもできる。特殊な機能の、例えば
絶縁的、導電的、磁性的、生物学的及び鉱物的機能に必
要とされるようなほぼどのような着色剤からも画像を簡
単に形成することができる。さらに、本発明の処理によ
って、公知の静電転写及び加熱溶融段階をなくして、こ
の装置のコストを大幅に削減できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の処理に適したゼログラフィ装置構造の
概略図である。 第２図は変更現像部を備えた第１図のゼログラフィ装置
の概略図である。 第３図は中間転写部材を備えた別のゼログラフィ装置の
概略図である。 第４図は染料で着色するベルト構造のさらに別のゼログ
ラフィ装置の概略図である。 第５図は中間転写部材を導入する変更を加えた第４図の
実施例の概略図である。 第６図は中間転写部材を備えた第４図の実施例の別の変
更例の概略図である。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】帯電部材と、前記帯電部材上に静電潜像を
   形成する手段と、前記静電潜像を現像してそれを可視化
   する手段と、前記可視画像を転写部材上に転写して定着
   させる手段とを備えたゼログラフィマーキング装置であ
   って、前記現像手段が、 前記静電潜像上に無色の接着性現像剤を静電的に付着さ
   せる第１手段と、 前記無色の接着性現像剤を着色する第２手段と有してお
   り、 前記着色する第２手段は、溶液中の染料を前記無色の接
   着性現像剤に接触するように送って前記接着性現像剤の
   マトリックス内に進入させて吸収させることにより該接
   着性現像剤を染色するものであって、前記現像剤に対し
   て異なった色の染料を付与するための複数の染料付与部
   からなり、前記染料付与部において更なる染料の吸収に
   対する障壁層を提供するように着色防止アプリケータが
   着色防止材を前記染色された現像剤上に被覆するもので
   あることを特徴とする装置。