JP2810447B2 - 湿式現像の画像形成装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、湿式現像の画像形成装置に関し、特に、静
電潜像を現像液で現像する、湿式現像方式の画像形成装
置に関する。

〔従来の技術〕

この種の画像形成装置の現像液は、例えば特開昭52−
17419号公報，特開昭61−180248号公報，特開昭63−424
9号公報が従来より知られている。

また一般に、湿式複写機においては、良好な画像定着
性を得るために、従来より、現像液として、石油系脂肪
族炭素水素溶媒でなる担体液中に、着色剤と樹脂とを主
成分とするトナーを分散させたものが利用されている。
即ち、石油系脂肪族炭化水素溶媒として市販されている
代表的なものとしては、エッソスタンダード社製のアイ
ソパー（Isopar）の名称でアイソパーC,E,G,H,K,L,Mが
知られている。

そして、その一般特性としては、高電気抵抗を有する
こと（×10¹⁴Ωcm以上），低誘電率であること（ε＝３
以下），溶解力が小さいこと，臭いがほとんどなく透明
であること，皮膚の刺激性がなく無害であること，引火
性が低く（50℃以上）熱的に安定であること，乾燥が速
いこと等が挙げられる。

また、それぞれのアイソパーについて、沸点と平均分
子量の関係を第１表に示す。

液体の現像剤は、着色剤と分散樹脂とその他少量の添
加剤を上記担体液と共にボールケミル，ケディミル等の
手段で混練して濃縮トナーとし、これを適量の担体液中
に分散することで作ることができる。

しかしながら、今日、湿式複写機もPPC（Plain Paper
Copy）化が進み、更に高画像濃度が要求され、転写紙
上にトナーを多量に付着させることにより、高画像濃度
の要求に対応してきた。ところが、トナーの付着量が増
加すると、乾燥工程において発生する溶剤ガスの発生が
増加し異臭が強くなる。よって換気のない部屋では有機
溶剤であるためコピー速度などの制限を受けるため湿式
現像方式の高速複写機への採用は極めて少なかった。し
かし、複写機においては高画像濃度化と共に高速化の要
求も極めて高まっており、それに対し、臭気のない溶剤
として、湿式現像における担持液としてシロキサン構造
を有するシリコーンオイルを採用する方法が提案されて
いる。

［発明が解決しようとする課題］ しかし、シロキサン構造を有するシリコーンオイルに
おいては、粘度が高く蒸発性の悪いものが一般的であ
り、従来使用している石油系脂肪族炭化水素溶媒に対し
粘度が高く蒸発性の悪いものを使用すると、定着性能が
低下するために定義性能を維持するためにはヒーターの
温度をアップする必要があった。そのために複写機の消
費電力がアップするので、ユーザーの使用可能な電力容
量の観点から多種多様の周辺機の装着を制限する不具合
が生じてしまった。更に、一般にシロキサン構造を有す
るシリコーンオイルのみ使用することは非常にコストア
ップとなってしまうという問題があった。

本発明は、異臭の発生が少なく、かつ、低コスト，低
定着エネルギーの画像形成装置を提供することを目的と
する。

〔課題を解決するための手段〕

（１）電荷担持体（21）、これに記録画像対応の静電潜
像を形成する潜像形成手段（22,10）、および、静電潜
像を現像液で現像する湿式現像手段（60）、を備える湿
式現像の画像形成装置において、 前記現像液は、環状シロキサン構造を有するシリコー
ンオイルの５量体以下のものでなる第１成分を50容量％
以上と石油脂肪族炭化水素でなる第２成分とを含む担体
液に着色剤を含むトナーを分散したものであることを特
徴とする、湿式現像の画像形成装置。

（２）電荷担持体（21）、これに記録画像対応の静電潜
像を形成する潜像形成手段（22,10）、および、静電潜
像を現像液で現像する湿式現像手段（60）、を備える湿
式現像の画像形成装置において、 前記現像液は、環状シロキサン構造を有するシリコー
ンオイルの粘度が4.0cs以下のものでなる第１成分を50
容量％以上と石油系脂肪族炭化水素でなる第２成分とを
含む担体液に着色剤を含むトナーを分散したものである
ことを特徴とする、湿式現像の画像形成装置。

（３）電荷担持体（21）、これに記録画像対応の静電潜
像を形成する潜像形成手段（22,10）、および、静電潜
像を現像液で現像する湿式現像手段（60）、を備える湿
式現像の画像形成装置において、 前記現像液は、環状シロキサン構造を有するシリコー
ンオイルの沸点210℃以下のものでなる第１成分を50容
量％以上と石油系脂肪族炭化水素でなる第２成分とを含
む担体液に着色剤を含むトナーを分散したものであるこ
とを特徴とする、湿式現像の画像形成装置。

なお、カッコ内の記号は、図面に示し後述する実施例
の対応要素を示すものである。

〔作用〕 （１）５量体以下の環状シロキサン構造を有するシリコ
ーンオオイルは実質上無臭であり、担体液にこれを50容
量％以上含むので、これにより石油系脂肪族炭化水素が
発生する臭気が大幅に低減する。

シロキサン構造を有するシリコーンオイルは、一般に
石油系炭化水素よりも沸点が高く蒸発しにくいものが多
いが、粘度2cs以下のものについては、沸点が石油系炭
化水素とほぼ同等で、蒸発し易いため定着での消費電力
を増加させなくても良好な定着性を維持することができ
る。

又、シロキサン構造を有するシリコーンオイルはコス
トが石油系炭化水素に比べて高いが、低コストの石油系
炭化水素と混合し使用することにより、コストアップを
押えることが出来る。

（２）粘度4.0以下の環状シロキサン構造を有するシリ
コーンオイルは実質上無臭であり、担体液にこれを50容
量％以上含むので、これにより石油系脂肪族炭化水素が
発生する臭気が大幅に低減する。

また、粘度4.0以下の環状シロキサン構造を有するシ
リコーンオイルは、石油系脂肪族炭化水素よりも沸点が
高いので蒸発しにくく、担体液の蒸発による現像ユニッ
トやクリーニングユニットでのトナーの凝集が少く、白
スジや黒班点等の異常画像を生じにくくなって記録画像
品質の劣化が少なくなる。沸点が高いと、定着において
担体液が蒸発しにくくこれは定着特性を下げるが、定着
特性の良い第２成分を担体液に含むので、これが良好な
定着特性を維持し、定着特性も許容レベル以内に収ま
る。

（３）沸点210℃以下の環状シロキサン構造を有するシ
リコーンオイルは実質上無臭であり、担体液にこれを50
容量％以上含むので、これにより石油系脂肪族炭化水素
が発生する臭気が大幅に低減する。また、沸点210℃以
下の環状シロキサン構造を有するシリコーンオイルは、
石油系脂肪族炭化水素よりも沸点が高いので蒸発しにく
く、担体液の蒸発による現像ユニットやクリーニングユ
ニットでのトナー凝集が少く、白スジや黒班詞等の異常
画像を生じにくくなって記録画像品質の劣化が少くな
る。沸点が高いと定着において担体液が蒸発しにくくこ
れは定着特性を下げるが、定着特性の良い第２成分を担
体液に含むので、これが良好な定着特性を維持し、定着
特性も許容レベル以内に収まる。

〔実施例〕

第１図に本発明の一実施例である湿式現像の複写機を
示す。原稿は、圧板11を開してコンタクトガラス板12上
に載置される。コンタクトガラス板12の直下には、光学
走査系10が設けられており、その下方に画像形成ユニッ
ト20が設けられている。コンタクトガラス板12上の原稿
の下面すなわち複写しようとする画像が、光学走査系10
の露光ランプ13によって照明される。原稿からの反射光
は、第１ミラー14,第２ミラー15,第３ミラー16,レンズ
ユニット17および第４ミラー18を通り、画像形成ユニッ
ト20に備わった感光体ドラム21の表面に結像される。

光学走査系10においては、露光ランプ13及び第１ミラ
ー14が図示しない第１キャリッジに搭載されており、第
２ミラー15および第３ミラー16が第２キャリッジに搭載
されている。第１キャリッジ及び第２キャリッジは、図
中の矢印Ａの方向にそれぞれ一定速度で走査駆動され
る。第２キャリッジの速度は第１キャリッジの速度の1/
2になっている。従って、第１キャリッジ及び第２キャ
リッジの移動に伴なって、コンタクトガラス板12上の原
稿画像が順次に走査され、読取られた画像が感光体ドラ
ム21上に結像される。

一方、画像形成ユニット20においては、感光体ドラム
21が図中の矢印の方向に一定速度で回転駆動される。感
光体ドラム21の表面は、メインチャージャ22によって一
様な電位に荷電された後、前記光学走査系10によって画
像光の露を受けるので、その面に読取画像に対応する電
位分布、すなわち静電潜像、が形成される。この静電潜
像は、それに対して感光体ドラムの進行方向に位置する
現像ユニット60を通る時に、現像液で可視化される。す
なわち、電位分布に応じて、感光体ドラム21の表面に現
像液のトナーが吸着され、電位の高／低に応じたトナー
像が形成される。

給紙機構30は、トナー像の形成に同期した所定のタイ
ミングで、一枚の転写紙’記録紙）を感光体ドラム21の
表面に送り込む。この転写紙は、感光体ドラム21上のト
ナー像に重なって感光体ドラム21の回転に伴なって移動
し、それが転写チャージャ25を通る時に、感光体ドラム
21のトナー像が転写紙に移る（転写）。転写済の紙は、
分離ユニット26によって感光体ドラム21から剥離され、
所定の経路を搬送されて定着ユニット50に至る。定着ユ
ニット50では、加圧と加熱によって転写紙上の画像を転
写紙に定着させる。定着が終了した転写紙は、排紙ロー
ラを通して排紙トレイに排出させる。

なお、画像形成ユニット20においては、転写紙の分離
が終了した感光体ドラム21の表面は、クリーニングユニ
ット70でクリーニングされる。すなわち感光体ドラム21
の表面に残留したトナー及び紙粉等が除去される。

現像ユニット60及びクリーニングユニット70には、そ
れぞれ現像剤供給機構40から、現像液が供給される。機
構40には、内部に現像液が満されたタンク41が備わって
おり、この中の現像液が、ポンプ45によって汲み上げら
れ、供給パイプ47を介して、現像ユニット60及びクリー
ニングユニット70に供給される。タンク41には、濃縮現
像液が入った現像液容器42と希釈液が入った容器43が装
着されている。現像液の消費に伴ってタンク41内の液面
が所定よりも低下すると、自動的に希釈液容器43の希釈
液が容器43からタンク41に流れる。また、タンク41内の
現像液中のトナー濃度が薄くなると、ソレノイド装置44
が付勢される。ソレノイド装置44が付勢された時には、
現像液容器42の口が開かれて、濃縮現像液がタンク41に
供給される。

画像形成ユニット20及び現像液供給機構40の詳細を第
２図に示す。現像ユニット60内には、第１現像ローラ6
2,第２現像ローラ63及びスクイズローラ65が回転自在に
支持されている。これらのローラは、導電体であり、感
光体ドラム21の表面から極くわずか離れている。第1,第
２現像ローラ62及び63は反時計方向に、スクイズローラ
65は時計方向にそれぞれ回転駆動される。これらのロー
ラは、感光体ドラム21が回転している時には回転し、感
光体ドラム21が停止する時には停止する。

現像液供給機構40のタンク内の現像液は、ポンプ45及
び供給パイプ47aを通り、現像ユニット60の上方に設け
られた供給口61から現像ユニット内に注入される。第1,
第２現像ローラ62,63及びスクイズローラ65には、それ
ぞれスクレーパ64a,64b及び64cの自由端が接触してい
る。スクレーパ64a,64b及び64cは、各ローラの表面に付
着している現像液を掻き落すと共に、上方から流下する
現像液をその上に留める。各スクレーパ上に留まった現
像液がローラの表面を濡らす。第1,第２現像ローラ62,6
3表面の現像液は、感光体ドラム21の表面の電荷に吸引
されて感光体ドラム21に移る。スクイズローラ65は、感
光体ドラム21表面の過剰な液を除去する。現像ユニット
60内の下方に留まった現像液は、自重によって排出口66
から回収パイプ48aを通って、現像液供給機構40のタン
ク41に回収される。

クリーニングユニット70においては、スポンジ状の発
泡ローラ73の表面とブレード76の一端が感光体ドラム21
の表面に当接しており、これらが感光体ドラム21表面の
残留する現像液を掻き落とす。また、発泡ローラ73を押
圧する形で配置された絞りローラ74は、発泡ローラ73に
泌み込んだ現像液を絞り取る。

また、クリーニングユニット70には、現像液供給機構
40から、供給パイプ47bを介して、クリーニング用の現
像液が供給される。この現像液は、クリーニングユニッ
ト上方の供給口71から供給され、下方の排出口75から排
出され、回収パイプ48bを通ってタンク41に戻る。

つまり、実際に使用されずにユニット70内に残留した
現像液は、タンク41と現像ユニット60との間、及びタン
ク41とクリーニングユニット70との間を循環し、再利用
される。

なお、第２図において、24はイレーサ、27は除電ラン
プである。

ところで、現像液供給機構40において循環される現像
液の一部分は、トナー濃度検出ユニット46の内部を通
る。トナー濃度検出ユニット46は、第4a図および第4b図
に示すように僅かな間隙（0.5〜1.0mm程度）をあけて対
向させた発光素子46aと受光素子46bを備えており、その
間隙の部分を現像液FLDが通るように構成されている。
つまり、トナー検出ユニット46は、透過型の光学センサ
を構成しており、現像液の光透過量つまりトナー濃度に
応じたレベルの信号を発生する。

濃度検出ユニット46のトナー濃度検出信号は、濃度制
御ユニット80に与えられる。濃度制御ユニット80は、所
定の時間間隔で、トナー濃度信号を参照し、それが所定
濃度よりも薄い濃度を示すものであるときには、所定時
間、ソレノイド装置44を付勢し、現像液容器42の口を開
いて内部の濃縮現像液をタンク41に定量補給する。この
制御によって、現像液容器42に濃縮現像液がある間、タ
ンク41内の現像液のトナー濃度が所定の範囲に維持され
る。

第３図に、第１図の定着ユニット50の具体的な構成を
示す。第３図を参照すると、転写紙39の通過経路に沿っ
て、定着ローラ51および加圧ローラ53が設けられてい
る。定着ローラ51の中心部には、ヒータ52が内蔵されて
いる。加圧ローラ53は、加圧ばね55の力と受ける加圧カ
ム54によって上向きの力を受け、転写紙39およびその上
面に付着したトナー像39aを定着ローラ51に押圧する。

ところで、この種の湿式複写機で使用される現像液
は、担体液中に着色剤と樹脂等を分散することにより構
成され、担体液としては、例えば、エッソスタンダード
社製のアイソパー（Isopar）Ｈ等の石油系脂肪族炭化水
素の溶媒が利用されている。この種の担体液は、優れた
定着性と、低コストにより、高品質の画像を低コストで
提供することが出来た。

しかしながら、担体液を定着部にて加熱蒸発し、乾燥
させているため、担体液の蒸発ガスが発生し、臭気が感
ぜられ使用者に不快感を感じせしめる一因となってい
た。

更に、定着工程でオフセットが発生しやすい。即ち、
転写紙上に転写されたトナー像の一部分が、定着ローラ
51もしくは加圧ローラ53に逆転写され、記録画像に濃度
低下や抜けを生じたり、ローラに付着したトナーが転写
紙に再び転写される場合がある。この種のオフセットを
防止するために、一般的には、定着器のローラ表面の材
質として、オフセットが生じにくいシリコーンゴムを用
い、更にローラ表面に、常時シリコーンオイルを塗布す
るように構成している。しかしながら、シリコーンゴム
は耐熱性及び耐久性が比較的に低いため、劣化の程度に
応じて定期的に部品の交換をしなければならない。また
シリコーンオイルを塗付する必要があるために、定着器
の構造が複雑化するのは避けられない。

上述の不都合を回避するために、この実施例において
は、現像液の担体液として、シロキサン構造を有するシ
リコーンオイルとアイソパーＨ（石油脂肪族炭化水素）
との混合液を使用している。即ち、シロキサン構造を有
するシリコーンオイルは無臭であるため定着部にて発生
した蒸発ガスの臭気が著しく低減し使用者に不快感を感
じせしめるのを防ぐことができる。又、2cs以下のシリ
コーンオイルは従来の石油系炭化水素と同等の蒸発特性
を有するため、特に定着部にて多大の熱量を供給せずと
も、定着性の優れた高画質の画像が得られる。更に、シ
ロキサン構造を有するシリコーンオイルは、それ自体が
定着工程でのオフセットの発生を防止するので、定着ロ
ーラ51や加圧ローラ53にシリコーンゴム以外の材質を用
いることができ、シリコーンオイルの塗布も省略でき
る。この実施例では、定着ローラ51,加圧ローラ53およ
び加圧カム54（内部はアルミニウム）の表面を、耐熱性
および耐久性の高いテフロン（デュポン社の登録商標：
商品名）で覆ってあり、また、シンコーンオイルを塗布
する機構は定着ユニット50では省略されている。

本発明においては、以下に示す実験の結果からシロキ
サン構造を有するシリコーンオイルの中でも特に、環状
シロキサン構造を有するシリコーンオイルでその沸点が
210℃以下，粘度が4.0cs以下または、分子量が５量体以
下であり、しかも担体液に占める割合を50容量％以上と
した担体液を使用した。

この実験においては、沸点，粘度，分子量の異なる数
種類の環状シロキサン構造を有するシリコーンオイルを
石油系脂肪族炭化水素（アイソパーH:エッソスタンダー
ド社製）に100対0,50対50,20対80の割合で混合させた担
体液の画像濃度，臭気および定着性について調べたもの
であり、その結果を第２表に示す。

なお、この第２表に示すデータを得た湿式複写機には
リコー製TYPE CT−5085を使用し、定着装置の条件とし
ては通紙線速を270mm/sec,ヒータを700w,定着ローラ表
面温度180±10℃とした。転写紙は、リコー製TYPE 6200
を使用し７％チャート面積でＡ−４サイズで連続通紙し
た。また、現像液は、熱架性のトナー（特開昭63−3033
82号公報により開示）を各々の担体液に１あたり100g
の割合で分散して構成した。

を有するシリコーンオイルであり信越シリコーン社製品
（商品名）である。IsoparE,IsoparG,IsoparH,IsoparK,
IsoparL,IsoparMは、エッソスタンダード社製品（商品
名）である。

数種類のシリコーンオイルは、特に蒸発特性の良い低
沸点，低粘度，低分子量のものに着目して、画像濃度，
臭気，定着エネルギーについて検討し選択したものであ
る。なお、定着ローラ51の温度を180℃以上にする等、
供給熱量を増やすことにより高沸点のものでも定着可能
になる様にみえるが、定着ローラの耐久性の低下，消費
電力の増大，安全性の低下等の問題がある。

画像濃度は、マクベス濃度計（反射濃度計）で測定し
た値である。

臭気欄における１〜５の数字は、連続通紙15分後の臭
気を30m³の無換気部屋において官能テストした臭気の程
度（ランク）を示し、無臭と感じる程度を5,わずかに認
識できる程度を4,明らかに感じる程度を3,やや強いと感
じる程度を2,強いと感じる程度を１でそれぞれ表してい
る。

また、定着性欄における記号は、排紙直後の画像をこ
すった時のスミアの程度（ランク）を示し、像流れ（ス
ミア）がない時を記号○、わずかに像流れがあるが許容
レベルの時を記号△，像流れが顕著な時を×でそれぞれ
表している。

第２表から臭気に関しては、実験番号1,2,3の比較
（実験番号4,5,6の比較、実験番号7,8,9の比較において
もそれぞれ同様）から、環状シロキサン構造を有するシ
リコーンオイルを50容量％以上混合することにより、ほ
とんど無臭になることがわかる。

また、定着性に関しては、実験番号1,4,7の比較（実
験番号2,5,8の比較、実験番号3,6,9の比較においても同
様）から沸点が210℃以下，粘度が4.0cs以下または、分
子量が５量体以下であれば、アイソパーとほぼ同等とな
り許容レベルに達することがわかる。また、画像品質に
ついては、特に問題なく従来並の品質が得られることが
わかる。

以上の様に、環状シロキサン構造を有するシリコーン
オイルにおいて、沸点210℃以下，粘度4.0cs以下，また
は、分子量５量体以下のものを担体液に少なくとも50容
量％以上混合させることにより臭気がなく、しかも優れ
た定着性を得ることができる。

〔発明の効果〕

以上のとおり本発明によれば、蒸発特性が低い第１成
分が存在するので、臭気の発生が少くまた、定着部にお
いて転写紙を加える熱量をアップすることなく、優れた
定着性を有する高画質の画像を低コストで提供すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例の機構部断面を示すブロッ
ク図である。 第２図は、第１図に示す現像ユニット60の構成を示す拡
大断面図である。 第３図は、第１図に示す定着ユニット50の構成を示す拡
大断面図である。 第4a図は、第２図に示すトナー濃度検出ユニット46の拡
大斜視図である。 第4b図は、第4a図に示すトナー濃度検出ユニットの一部
分の拡大正面図である。 10:光学走査系、20:画像形成ユニット 21:感光体ドラム（電荷担持体） 22:メインチャージャ（22,10:潜像形成手段） 25:転写チャージャ、30:給紙機構 40:現像液供給機構、41:タンク 42:現像液容器、43:希釈液容器 44:ソレノイド装置、45:ポンプ 46:トナー濃度検出ユニット、50:定着ユニット 60:現像ユニット（湿式現像手段） 61:供給口、62:第１現像ローラ、63:第２現像ローラ 65:スクイズローラ、66:排出口 70:クリーニングユニット、71:供給口 73:発泡ローラ、75:排出口、76:ブレード

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 望月 学 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株 式会社リコー内 (72)発明者 有山 賢三 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株 式会社リコー内 (72)発明者 小島 賢次 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株 式会社リコー内 (72)発明者 池田 五男 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株 式会社リコー内 (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G03G 9/125

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電荷担持体、これに記録画像対応の静電潜
   像を形成する潜像形成手段、および、静電潜像を現像液
   で現像する湿式現像手段、を備える湿式現像の画像形成
   装置において、 前記現像液は、環状シロキサン構造を有するシリコーン
   オイルの５量体以下のものでなる第１成分を50容量％以
   上と石油系脂肪族炭化水素でなる第２成分とを含む担体
   液に着色剤を含むトナーを分散したものであることを特
   徴とする、湿式現像の画像形成装置。
2. 【請求項２】電荷担持体、これに記録画像対応の静電潜
   像を形成する潜像形成手段、および、静電潜像を現像液
   で現像する湿式現像手段、を備える湿式現像の画像形成
   装置において、 前記現像液は、環状シロキサン構造を有するシリコーン
   オイルの粘度が4.0cs以下のものでなる第１成分を50容
   量％以上と石油系脂肪族炭化水素でなる第２成分とを含
   む担体液に着色剤を含むトナーを分散したものであるこ
   とを特徴とする、湿式現像の画像形成装置。
3. 【請求項３】電荷担持体、これに記録画像対応の静電潜
   像を形成する潜像形成手段、および、静電潜像を現像液
   で現像する湿式現像手段、を備える湿式現像の画像形成
   装置において、 前記現像液は、環状シロキサン構造を有するシリコーン
   オイルの沸点210℃以下のものでなる第１成分を50容量
   ％以上と石油系脂肪族炭化水素でなる第２成分とを含む
   担体液に着色剤を含むトナーを分散したものであること
   を特徴とする、湿式現像の画像形成装置。