JP3373066B2 - 電子写真用液体現像剤の補充方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子写真用液体現像剤
の補充方法に関し、特に現像液のトナー濃度の変動が少
なく、安定した画像再現性を可能にした補充方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】湿式電子写真現像装置は、静電潜像が形
成された電子写真感光材料を現像液（トナー液）で現像
するものである。電子写真感光材料の現像においては、
膨大な情報をスピーディーに且つ正確に伝えること、更
に廃液の低減化による環境保全という点から、処理スピ
ードの迅速化、高画質化及び補充量の低量化が試みられ
ている。

【０００３】これに適した現像方法としては、例えば、
浸漬搬送型やスプレー型の現像装置等を用いた現像方法
がある。場合により、スペースを取らないコンパクトな
現像装置が望まれる場合、容量の小さい現像タンクに対
応できるスプレー型を用いた現像方法が適している。こ
のように、スプレー型の現像装置を用いた現像処理とし
ては、例えば特開平５−２４１４３１号公報に記載の現
像装置を用いた方法が挙げられる。スプレー型の現像装
置を用いた現像方法を添付した図１を用いて説明する
と、現像液は、現像液タンク２からトナーポンプ８によ
り現像部１に搬送され、現像で消費されなかった現像液
は再び現像液タンク２に戻るように、現像装置内を循環
しながら処理が行われるている。

【０００４】電子写真は、帯電、露光、現像、転写等の
工程があり、高画質化等の上記要求を満たすために各工
程での調整が図られている。その中で、現像処理をする
工程においては、帯電、露光により形成された静電潜像
にトナー粒子を付着しトナー像を潜像に忠実に再現する
ことである。このトナー像の形成の善し悪しにより、画
像品質が左右される。

【０００５】この現像処理工程におけるトナー像形成の
善し悪しを左右する条件の１つとして、現像液のトナー
粒子の濃度が考えられる。現像処理をする場合、現像液
中のトナー粒子は処理されるに従って消費されるため補
充をしなければならない。この補充により、トナー濃度
を一定に制御できれば、画質の変動も抑えることが可能
となり液寿命を伸ばすことができる。

【０００６】トナー濃度を一定に制御するためのトナー
濃度検知方式としては光透過率や、抵抗値の変化を検出
して制御するのが一般的である。光透過測定方式はセン
サー部に現像液を送りその透過光量を検知する方式であ
るが、センサー部に現像液が付着したまま乾燥すると、
トナーが固着し正常な検知が不能となる。たとえ乾燥し
ないような工夫をしてもトナー粒子が静電的に付着して
光透過率に誤差を生じて、やはり正常な検知が不能とな
る。

【０００７】抵抗値測定方式は、トナー濃度と現像液抵
抗の相関データを予め掴んでおき、その抵抗値よりトナ
ー濃度を検知する方式である。しかしながら、電極に付
着した粒子が抵抗値に影響して、正常な検知はできな
い。又、処理量が多くなった場合に、液中の溶解成分組
成が変化することにより、たとえトナー濃度が同じであ
っても、抵抗値が変わる場合が多い。

【０００８】いずれの検知方式も測定精度に対する信頼
性が小さく、更に測定のための測定器が必要になるため
コストが高くなること、及び測定器のメンテナンスが必
要なこともあり問題が多い。従って、これらの検知器を
使用しないで、補充するのが一般的である。補充方法と
しては、処理量に対して現像液と同じ濃度の補充液を補
充する定量補充がある。しかしながら、定量補充の場
合、処理量又は濃度データに基づき補充しただけでは現
像液の濃度の変動を抑えることができない。これは、現
像処理を行う季節（環境）や現像処理のインターバルの
違いにより蒸発量が異なり現像液面が変動し、それに伴
いトナー濃度が変化することに起因している。

【０００９】この問題を解決する簡易な補充方法として
プレミックス法がある。消費されるトナーと溶媒量は画
像密度（画像面積率）により異なるが、統計的な画像面
積率から消費されるトナーと溶媒量に相当するトナー濃
度の補充液（プレミックストナー）を用意して、消費し
た現像液と等量の補充液を補充することでトナー濃度を
一定に維持するものである。具体的方法としてはこの補
充液をチキンフィードバルブ付きの容器に入れ現像タン
ク内の液面を一定に保つように補充する。しかしなが
ら、この場合にも前述と同様に、同じ枚数の現像処理を
しても、現像処理を行う季節（環境）や現像処理のイン
ターバルの違いにより蒸発量が異なるために、低下する
液面レベルは各々異なってくる。従って、液面が一定に
なるまでチキンフィードバルブより入ってくる補充液の
液量も、各々異なるためにトナー濃度が変化し、一定に
維持することはできない。

【００１０】いずれの補充方法もトナー濃度を一定に制
御することはできない。このようにトナー濃度が変化す
ると以下のような問題が発生する。例えば、トナー濃度
が低くなると、トナー付着量が低下して必要な画像濃度
を得ることができず、ベタ部の中央にトナーの付着量が
少ないエッジ画像が発生する等の問題が生じる。また、
一方、トナー濃度が高いと、画像が流れやすく解像力が
低下したり、非画像部のカブリが多くなる等の問題点が
生じる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明の目的
は、トナー濃度の変動値が少なく、安定した画像再現性
を得ることのできる電子写真用液体現像剤の補充方法を
提供することである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明の目的は下記構成
（１）〜（３）によって達成される。 （１）現像処理中、処理量又は画像濃度データに基づき
トナー粒子を含有する濃縮液及び処理量に基づき溶媒か
らなる希釈液を加え、ポンプ停止後、液面レベルセンサ
ーの情報に基づいて溶媒からなる希釈液を加えることを
特徴とする電子写真用液体現像剤の補充方法。 （２）前記処理量又は画像濃度データが、平均画像面積
率で求められることを特徴とする前記（１）に記載の電
子写真用液体現像剤の補充方法。 （３）前記処理量又は画像濃度データが、走査露光のス
キャンの量で求められることを特徴とする前記（１）に
記載の電子写真用液体現像剤の補充方法。

【００１３】即ち本発明は、現像剤の補充液をトナー粒
子を含有する濃縮液（単に濃縮液と言う）と溶媒からな
る希釈液（単に希釈液と言う）の２種の補充液に分け、
現像処理中に濃縮液と希釈液を処理量又は画像濃度デー
タに対応して定量補充し、更にポンプ停止後希釈液を液
面レベルセンサーの情報に基づいて液面補充をすること
により、現像液中のトナー濃度の変動の極めて少ない現
像剤の補充方法を提供することができる。つまり、処理
により消費されるトナー粒子及び溶媒を処理量又は濃度
データに応じた補充により補い、蒸発など処理量からは
予測のつなかい溶媒の減少量を液面補充により補充する
ことにより、現像液タンクのトナー粒子の濃度を一定に
維持することができるものである。

【００１４】以下に本発明を更に詳細に説明する。本発
明の濃縮液の補充において、処理量又は画像濃度データ
に基づきとは、処理される電子写真式平版印刷原版の量
により消費されたトナー粒子及び溶媒を検知し、そのデ
ータに基づいて濃縮液及び希釈液を定量補充するもので
ある。処理量及び画像濃度データは種々の方法で求める
ことができるが、本発明において好ましくは、単位現像
枚数当たりで消費されるトナー粒子分を平均画像面積率
（黒化率）又は走査露光のスキャンの量により求められ
る。

【００１５】平均画像面積率（黒化率）に基づく濃縮液
の補充は、その電子写真システムがどんな用途で、どの
ように使用されるかにより決定される。例えば、用途と
しては複写機、プリンター、電子写真式平版印刷版（酸
化亜鉛マスター、アルカリ液にて非画像部を溶出する印
刷原版）用などである。具体的には、各々の統計的な平
均画像面積率を予め調べておき、その面積率の画像でト
ナー現像をして実際に感光材料上に付着して消費される
トナー重量を測定する。このトナー重量分を含む濃縮液
を補充する。

【００１６】また、デジタル露光の場合の濃縮液の補充
は以下のように決定される。例えば、画像出力のために
入力されるデジタル信号のうち画像部に対応する信号の
みをカウント積算し、積算値を画像面積率に変換し、こ
の画像面積率に応じて補充する。補充量は前述と同様
に、予めトナー現像して、デジタル画像面積率と実際に
感光材料上に付着して消費されるトナー重量の関係を測
定し調べておく必要がある。

【００１７】デジタル画像の場合には、このデジタル画
像面積率を逐次補充ポンプへフィードバックして、それ
に対応した濃縮液量を補充する。必要に応じてカブリ
量、裏面付着量などの画像部以外のトナー消耗分の補正
を加えても良い。処理量に基づく希釈液の補充は、特定
の大きさの感光材料を一定量処理して消費される現像液
量（消費量）を予め調べておき、この量に対応した希釈
液を補充するものである。但し、一定量処理して消費さ
れる現像液量から、濃縮液を補充することにより補われ
る溶媒の量を差引いて補充される。つまり希釈液は、下
記の式により求められる量が補充されることになる。

【００１８】ここで、消費量とは、その現像装置の最少
消費量である。つまりその現像装置の使用環境や、現像
のインターバルなどを考慮して蒸発が一番少ない条件で
の消費量に設定することが好ましい。 希釈液補充量（ｍｌ／版）＝消費量−濃縮液補充量（ｍ
ｌ／版）

【００１９】濃縮液及び希釈液を補充する送液ポンプ
は、各種の定量ポンプの使用が可能である。例えばダイ
ヤフラム式ポンプ、ベローズポンプ、シリンダー方式を
用いたポンプ、マグネットポンプ等である。好ましくは
ダイヤフラム式ポンプである。これは電磁石で電磁弁を
駆動させるポンプで、動く回数とストローグを制御する
ことにより任意に流量を変えることができる。

【００２０】また、回数とストロークを一定にして電磁
弁が作動する時間を制御して流量を任意に変えることも
可能である。本発明では、電磁弁を制御することにより
適切な時期、即ち所定版数現像後に適切な液量で間欠的
に現像液タンクに供給する。濃縮液の補充タイミングと
１回当たりの補充量は特に制限はなく、１枚毎に毎回補
充しても良いし５枚毎又は１０枚毎に枚数に応じた量を
補充しても良い。

【００２１】補充量は、出発現像液及び濃縮液の濃度等
に応じて変わるため予め設定しておくのが好ましい。濃
縮液の流量は、ポンプの送液能力や精度、濃縮液の濃
度、製版速度（製版数／時間）、何版ごとに補充するか
により決まるため、予め設定しておくのが好ましい。

【００２２】希釈液の処理量に基づく補充も、濃縮液の
補充と同様に、補充タイミングと１回当たりの補充量は
特に制限はなく一枚毎に毎回補充しても良いし、５枚毎
又は１０枚毎に枚数に応じて量を補充しても良い。補充
量は前式に示した量を補充すれば良い。希釈液の補充の
タイミングは、電磁弁の作動する時間設定によっては、
液面補充のタイミングと重複する場合もあり得るが、そ
の場合はいずれを優先しても良いが、処理量に基づく補
充量が優先されるように制御した方が好ましい。

【００２３】希釈液の流量は、ポンプの送液能力や精
度、製版速度（製版数／時間）、何版ごとに補充するか
によりきまるため、予め設定しておくのが好ましい。

【００２４】液面レベルセンサの情報に基づいて希釈液
を補充する液面補充は、現像部への送液用循環トナーポ
ンプ停止直後、好ましくは２秒以上、更に好ましくは５
秒以上経過してから、液面レベルセンサの情報に基づい
て液面補充を開始する。ここで、現像部への送液用ポン
プとしては遠心ポンプを用いることができる。つまり現
像処理中は、液面補充は行わず、現像液が現像部から現
像液タンクに回収されてしばらくした後の、現像タンク
液面のゆらぎの少ない時に液面補充をすることにより、
精度良く現像タンク内の現像液量を一定に制御するもの
である。

【００２５】この液面レベルセンサーの情報に基づい
て、希釈液を補充することにより、現像装置から蒸発す
る溶媒分を補充することができ、常に一定液面レベルを
精度良く保つことが可能になり、現像液タンク内のトナ
ー粒子濃度を一定の濃度に制御することが可能となる。
本発明の現像液及び濃縮液は、以下のようにして作製す
ることができる。

【００２６】少なくとも電気抵抗１０⁹ Ω・ｃｍ以上の
キャリヤー液体、粒子成分を構成する樹脂又は／及び顔
料、荷電調整剤、分散剤からなる。これらは各々公知の
材料が使用可能で、公知の方法で分散・微粒子化して現
像液及び濃縮液とすることができる。また、分散重合法
などにより均一な樹脂粒子の現像液及び濃縮液を得るこ
ともできる。必要に応じて可溶性ポリマーなどの添加剤
を加えることが可能である。

【００２７】具体的には電子写真 第１６巻第２号 電
子写真現像材料（原崎勇次著）、及び特開平４−３５０
６６９号、同５−１１９５４３号、特願平６−２４５５
４１号の各公報又は明細書に記載されている材料及び製
造法が知られている。このようにして出発用現像液や濃
縮液を調整できる。出発用現像液に対する濃縮現像液の
各成分濃度は以下のごとくであるがこれに限定されるも
のではない。カッコ内は、好ましい値である。

【００２８】 出発用現像液 濃縮現像液 粒子成分 ０．１〜５０重量部 １〜５００重量部 （０．３〜２０） （５〜２００） 分散剤 ０．１〜１００重量部 １〜１０００ （０．５〜５０） （５〜５００） 荷電調整剤 ０．０００１〜３重量部 ０．０００１〜３重量部 （０．００１〜１） （０．００１〜１） 可溶性ポリマー ０．０００１〜３０重量部 ０．０００１〜３０重量部 （０．００１〜１０） （０．００１〜１０） キャリヤー １０００重量部当たり １０００重量部当たり

【００２９】本発明の希釈液は、トナー粒子を良好に分
散できる溶媒ならば限定されないが、好ましくはアイソ
パーＧ又はアイソパーＨが使用できる。添加剤として荷
電調整剤や可溶性ポリマーなどを添加することも可能で
ある。本発明の現像液の補充方法は、複写機、プリンタ
ー、酸化亜鉛を用いたオフセットマスター、アルカリ液
溶出型刷版などの湿式電子写真装置などのいずれにも使
用することができる。

【００３０】

【実施例】本発明の実施例をアルカリ液で非画像部を溶
出する印刷用原版について説明するが、本発明はその趣
旨を越えない限り以下の実施例に限定されるものではな
い。 （実施例１）下記基板上に下記光導電層用分散液を塗布
量が５ｇ／ｍ² となるように電子写真式平板印刷原版を
作製した。この電子写真式平版印刷原版を４００ｍｍ×
５６０ｍｍに切断し専用版台上に１０００版積載した。

【００３１】 基板：ＪＩＳ１０５０アルミニウムシート（表面粗さ０．５μｍ、陽極酸化皮 膜重量３．０ｇ／ｍ² 、厚さ０．３ｍｍ） 光導電層用分散液： ｘ型無金属フタロシアニン１．０重量部 ベンジルメタクリレートとメタクリル酸の共重合体９．０重量部 （メタクリル酸４０モル％） テトラヒドロフラン６０重量部 シクロヘキサノン４０重量部

【００３２】液体現像剤は、アイソパーＧ（一商品名−
エッソスタンダード社）１０００ｍｌ中にメチルメタク
リレートとメタクリレートの共重合体粒子（モル比５
０：５０、粒子サイズ０．２μｍ）９ｇをトナー粒子と
して分散し、荷電調節剤としてナフテン酸ジルコニウム
０．０１ｇを添加して作製した。液体現像剤の補充液と
しての濃縮液は、アイソパーＧ１０００ｍｌ中にメチル
メタクリレートとメタクリレートの共重合体粒子（モル
比５０：５０、粒子サイズ０．２μｍ）９０ｇをトナー
粒子として分散し、荷電調整剤としてナフテン酸ジルコ
ニウムを０．００５ｇを添加して作製した。

【００３３】液体現像剤の補充液としての希釈液は、ア
イソパーＧを用いた。

【００３４】図１の現像装置と、上記の電子写真式平版
印刷原版、液体現像剤、濃縮液及び希釈液を用いて現像
処理を行った。図１は、本発明に好ましく用いることの
できる現像装置の一実施態様である。図１の現像装置
は、現像部１、現像部１内に設けられた現像剤タンクか
ら送液された現像液を製版に放出するスプレー管５、現
像剤タンク２、現像剤タンク２内に設けられた液面セン
サー９、現像剤タンク２内の現像液を現像部に送液する
トナーポンプ８、トナーポンプ８（送液ポンプ８）の流
量を調整する流量調整コック７及び流量センサー６から
構成されている。更に、現像液を補充するための濃縮液
タンク３、濃縮液を現像剤タンク２に送液する濃縮液補
充ポンプ１０、希釈液タンク４及び希釈液を現像剤タン
ク２に送液する希釈液補充ポンプ１１により構成されて
いる。図１の装置は、現像処理中、処理量又は濃度デー
タに基づいて濃縮液が濃縮液補充ポンプ１０から、及び
希釈液が希釈液補充ポンプ１１からそれぞれ現像剤タン
ク２へ補充され、現像部１への送液ポンプ８停止後、現
像剤タンク内の液面センサー９の情報に基づいて希釈液
が補充される。

【００３５】本発明は、図１の現像剤タンク２に液体現
像剤を入れ、濃縮液タンク３に補充の濃縮液及び希釈液
タンク４に補充の希釈液をそれぞれ入れて、電子写真式
平版印刷原版の表面電位を＋３５０Ｖに帯電した後、デ
ータ面積率２５％の画像を７８０ｎｍの半導体レーザを
用いて描画した後、対向電極に＋１５０Ｖのバイアス電
圧を印加し、反転現像することによりトナー画像を形成
した。これを１日当たり１００版づつ、２０日間繰り返
し２０００版を製版した。

【００３６】処理の条件を下記に列挙した。 処理速度 ：５ｍ／分 現像装置内 ：ギャップ；入，２．７ｍｍ、中，２．４
ｍｍ、出，２．１ｍｍ 電極 ：長さ；１５０ｍｍ、幅；４００ｍｍ トナー送量 ：１２リットル／分 タンク容量 ：１６リットル トナー仕込量：９リットル

【００３７】このとき、１版当たり付着して消費される
トナー粒子分を重量法で測定すると約６３ｍｇであっ
た。この粒子分を含む濃縮液は約０．７ｍｌなので濃縮
液の補充量は１版当たり０．７ｍｌ／版に設定した。更
に予め本システムの最少消費量を測定すると約２．３ｍ
ｌ／版であった。従って希釈液の処理量に基づく補充量
は、１．６ｍｌ／版に設定した。

【００３８】又、液面補充は、現像部への送液ポンプ停
止後２秒経過してから液面レベルセンサーの信号により
所定量補充するシーケンスとした。液面レベルセンサー
は現像液初期仕込量と同じ９リットルの位置に設定し実
施した。下記に本発明（濃縮液と希釈液を処理量により
補充、希釈液を液面補充）と比較例１（濃縮液を処理量
により補充、希釈液を定量補充）、比較例２（濃縮液を
処理量により補充、希釈液を液面補充）を行い各々処理
の経過に従って現像剤タンク内のトナー粒子濃度を測定
し、その変化を表に示した。単位はｇ／リットルであ
る。

【００３９】なお、比較例１の希釈液の定量補充は１．
６ｍｌ／版に設定した。又比較例２の液面補充は、現像
部への送液ポンプの作動及び停止によらず、液面レベル
センサーの信号により随時補充できるシーケンスとし
た。

【００４０】

【表１】

【００４１】得られた現像画像を１００℃、１０分間オ
ーブン定着した後、下記溶出液で溶出した。溶出液はモ
ノエタノールアミン１６２部、ベンジルアルコール１８
部、ペレックスＮＢＬ３０部を水７９０部に希釈したも
のを使用した。溶出条件は３５℃、６秒間浸漬して非画
像部を除去した。比較例１は、トナー濃度が増加して、
２０００版後の非画像部は残差が残り、汚れが発生し
た。又、網点のシャドー部にツブレが発生した。これは
非画像部にトナーのカブリが発生して溶出液の浸透を遅
れさせたものと考えられる。比較例２の５００版後と１
０００版後はトナー濃度が低下して、細線部は一部溶出
液に侵されて断線していた。これはトナー濃度の低下に
より、画線部のトナー付着量が低下し溶出液に侵された
ものと考えられる。それに対して本発明である実施例１
は、トナー濃度の変化が少なく、比較例１及び２のよう
な問題は発生せず、初期と同等の画像が得られた。

【００４２】以上の結果、本発明の２０００版処理を行
っても現像液中のトナー粒子の濃度に変動がなく、良好
に濃度を維持できるとともに、現像画像も変化なく安定
に処理できることが判った。

【００４３】（実施例２）次に現像処理毎に種々のデジ
タル画像面積率が入力される場合について検討した。具
体的には、ファックス回線より順次入力される新聞紙面
データで検討した。紙面の内容に応じて入力されるデー
タ面積率が異なるために、面積率に応じた濃縮液の補充
量は、次のように行った。つまり入力される面積率に応
じて、電磁弁の開閉時間を変えられるシーケンスにし
て、濃縮液の補充量を調節できるようにした。

【００４４】また、データ面積率に応じた希釈液の補充
量は、濃縮液の補充量により変わるため、前述の式が成
立するような、シーケンスにして調整できるようにし
た。なお、ことわりのない限り、その他の条件は実施例
１と同じである。下記に本発明（濃縮液と希釈液をデジ
タル画像面積率に応じて補充、希釈液を液面補充）と比
較例３（濃縮液をデジタル画像面積率に応じて補充、希
釈液を定量補充）を行い各々処理の経過に従って現像剤
タンク内のトナー粒子濃度を測定し、その変化を表に示
した。単位はｇ／リットルである。

【００４５】なお、比較例３の希釈液の定量補充は、
１．６ｍｌ／版に設定した。

【００４６】

【表２】

【００４７】実施例１と同様に、現像画像を定着、溶出
して画像を評価した。比較例３はトナー濃度が増加し
て、２０００版後の非画像部は残査が残り、汚れが発生
した。又、網点のシャドー部にツブレが発生した。これ
は非画像部にトナーのカブリが発生して溶出液の浸透を
遅れさせたものと考えられる。それに対して本発明であ
る実施例２はトナー濃度の変化が少なく、比較例３のよ
うな問題は発生せず、初期と同等の画像が得られた。

【００４８】以上の結果、順次入力されるデジタル画像
においても、本発明の補充方法を用いれば２０００版処
理を行っても現像液中のトナー粒子の濃度に変動がな
く、良好濃度を維持できるとともに、現像画像も変化な
く安定に処理できることが判った。

【００４９】

【発明の効果】本発明によれば、トナー濃度の変動巾が
極めて少なく、かつ画質変動も少ない電子写真用液体現
像剤の補充方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を実施するのに好ましい現像装置の概略
断面図である。

【符号の説明】

１ 現像部 ２ 現像剤タンク ３ 濃縮液タンク ４ 希釈液タンク ５ スプレー管 ６ 流量センサー ７ 流量調整コック ８ 遠心ポンプ ９ 液面レベルセンサー １０ 濃縮液補充ポンプ １１ 希釈液補充ポンプ

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭50−120634（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−240882（ＪＰ，Ａ) 実開 昭53−40251（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03G 15/10 - 15/11

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 現像処理中、処理量又は画像濃度データ
   に基づきトナー粒子を含有する濃縮液及び処理量に基づ
   き溶媒からなる希釈液を加え、現像部への送液ポンプ停
   止後、液面レベルセンサーの情報に基づいて溶媒からな
   る希釈液を加えることを特徴とする電子写真用液体現像
   剤の補充方法。
2. 【請求項２】 前記処理量又は画像濃度データが、平均
   画像面積率で求められることを特徴とする請求項１に記
   載の電子写真用液体現像剤の補充方法。
3. 【請求項３】 前記処理量又は画像濃度データが、走査
   露光のスキャンの量で求められることを特徴とする請求
   項１に記載の電子写真用液体現像剤の補充方法。