JP3577458B2

JP3577458B2 - 湿式電子写真装置

Info

Publication number: JP3577458B2
Application number: JP2000333923A
Authority: JP
Inventors: 泰宏横田
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2000-10-31
Filing date: 2000-10-31
Publication date: 2004-10-13
Anticipated expiration: 2020-10-31
Also published as: US20030228174A1; US20020051656A1; JP2002139917A; US6615012B2; US6804487B2

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、湿式電子写真装置に係わり、特に揮発したキャリア液を回収・除去するキャリア液除去装置を具備する湿式電子写真装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液体現像剤を用いた電子写真装置は、乾式電子写真装置では実現できない利点を有しており、近年その価値が見直されつつある。例えば、液体現像剤はキャリア液中にトナー粒子を分散させたものであるために、サブミクロンサイズの極めて微細なトナー粒子を用いることができるため高画質を実現できること、少量のトナー粒子で十分な画像濃度が得られるため経済的であるうえに印刷（例えばオフセット印刷）並みの質感を実現できること、比較的低温でトナー粒子を用紙に定着出来るため省エネルギーを実現できること、などが乾式に対する湿式電子写真の主な利点である。
【０００３】
一方、従来の液体現像剤による湿式電子写真技術にはいくつかの本質的な問題点が含まれており、そのために長い間乾式技術の独壇場を許してきた。
【０００４】
例えば、前述したキャリア液として、高抵抗ないしは絶縁性の液体を使用しなければならず、キャリア液として石油系溶剤を用いなければならなかった。この石油系溶剤は揮発性が高く、また臭気を放つために、オフィスなどの居室での用途が実現されなかった。
【０００５】
揮発性の高いキャリア液の処理としては、従来から種々行われており、例えば、特開昭４８−８２８３５号公報では筐体内部のキャリア液蒸気を吸引して液化回収を行い、キャリア液蒸気が筐体外部へ放出するのを抑制している。しかし、冷却によってキャリア液蒸気を液化して回収する手法を採用しており、この場合、キャリア液を冷却するためにはキャリア液蒸気と混合している水蒸気なども同時に冷却しなければならないため、キャリア液蒸気の回収効率が悪い。また、液化する方法以外にも、キャリア液蒸気を活性炭などの捕集剤に吸着させることで回収する方法もあるが、活性炭は初期の極短期間回収特性は良好であるが、その期間を経過した後は、回収特性が急激に低下し、安定してキャリア液蒸気を回収することが困難であったり、また、活性炭を捕集剤として使用した場合キャリア液の回収量が視覚的に分からないために、捕集剤の交換の目安がつきにくいという問題があった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、従来の湿式電子写真装置では、例えば活性炭などの除去剤を用いてキャリア液揮発成分の回収除去を行っていたが、活性炭はキャリア液揮発成分の回収能の低下が視覚的に分からないという問題があった。
【０００７】
本発明はこのような問題に鑑みて為されたものであり、除去剤の交換の目安を容易に判断できるキャリア液除去装置を備えた湿式電子写真装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の湿式電子写真装置は、静電潜像保持体と、前記潜像保持体上に静電潜像を形成し前記静電潜像をキャリア液およびこのキャリア液中に分散したトナー粒子を備えた液体現像剤で現像する画像形成装置と、前記静電潜像保持体及び画像形成装置を収容する筐体と、この筐体内で揮発して発生したキャリア液揮発成分を除去するキャリア液除去装置とを有する湿式電子写真装置において、前記キャリア液除去装置は、前記キャリア液揮発成分を含有する気体中にサイクロデキストリン水溶液を除去剤として散布する霧化器を具備することを特徴とする。
【０００９】
前記キャリア液除去装置は、前記キャリア液揮発成分を含有する気体を導入する導入口および、前記キャリア液揮発成分を除去した残存ガスを排出する排出口を有する除去容器と、前記吸引口および前記排出口に配置された気相分離フィルターと、前記除去容器内にサイクロデキストリン水溶液を散布する前記霧化器とを有する。
【００１０】
前記除去容器の底部に前記サイクロデキストリン水溶液を貯蔵し、超音波振動子からなる前記霧化器を前記サイクロデキストリン水溶液中に配置することができる。
【００１１】
本発明の湿式電子写真装置は、静電潜像保持体上に静電潜像を形成し、前記静電潜像をキャリア液およびこのキャリア液中に分散したトナー粒子を備えた液体現像剤で現像する画像形成装置と、前記静電潜像保持体及び前記画像形成装置を収容する筐体と、前記キャリア液が揮発して発生したキャリア液揮発成分を前記筐体内から除去するキャリア液除去装置とを有する湿式電子写真装置において、前記キャリア液除去装置は、前記混合気体を導入する導入口および、前記キャリア液揮発成分を除去した残存ガスを排出する排出口を有する除去容器と、この除去容器内に、前記キャリア液と接触して固体状の包接化合物を生成するサイクロデキストリンを含有する水溶液を散布する霧化器と、前記液除去容器中で回収した未反応の前記サイクロデキストリン水溶液を固体成分から分離する分離手段と、前記分離手段によって分離された水溶液を前記霧化器に循環して再散布することを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１に本発明の第１の実施形態を示す。図１は、筐体２１の内部に画像形成装置とキャリア液除去装置を収納した湿式電子写真の構成図を示している。
【００１３】
まず、画像形成装置について説明する。
【００１４】
潜像保持体１は、導電性基体の上に有機系もしくはアモルファスシリコン系の感光層を設けた感光体ドラムである。この潜像保持体１は周知のコロナ帯電器もしくはスコロトロン帯電器２−１によって均一に帯電された後、画像変調されたレーザビームによる露光３−１を受け、表面に静電潜像が形成される。しかる後に、液体現像剤を収納する現像装置４−１によって静電潜像の可視像化が行われる。静電潜像に付着した液体現像剤もしくはトナーは、そのまま転写工程に至り、転写装置５によって用紙に転写されても良いが、ここでは引き続き第２帯電器２−２と第２レーザ露光３−２で第２の静電潜像を形成し、第１の現像装置４−１に収納されている液体現像剤とは異なる色の第２の現像剤を収納する第２現像装置４−２によってこれを現像する。従って、第２現像の後には、潜像保持体１上には２色のトナー像が形成されている。同様にして、第３、第４の現像が行われ、潜像保持体１にはフルカラーのトナー像が形成される。このトナー像は、転写装置５によって用紙に転写されるが、その際には直接用紙に転写しても良いし、図１に例示するように中間転写媒体６を介して用紙１０に転写しても良い。潜像保持体１から中間転写媒体６への転写、および中間転写媒体６から用紙１０への転写においては、いずれも電界による転写かもしくは圧力（及び熱）による転写のいずれかを用いることが出来る。液体現像剤は一般に室温で用紙に定着できるものも多いが、加圧ローラ７などを加熱して、熱による定着を行っても良い。
【００１５】
前記液体現像剤は、キャリア液とトナー粒子とを具備している。トナー粒子は平均粒径が１μｍ程度、あるいはそれ以下であり、樹脂成分と着色剤成分とを含有した荷電粒子である。キャリア液はトナー粒子の分散媒であり、絶縁性で有機性の液体が使用される。通常アイソパーＬ、ノルパー１２（いずれも商品名：エクソン化学社製）などの石油系絶縁性溶剤を使用する。
【００１６】
このように液体現像剤を使用した場合、サブミクロンサイズの極めて微細なトナー粒子を用いることができるため高画質を実現できること、少量のトナー粒子で十分な画像濃度が得られるため経済的であるうえに印刷（例えばオフセット印刷）並みの質感を実現できること、比較的低温でトナー粒子を用紙に定着出来るため省エネルギーを実現できることなどの利点がある。
【００１７】
一方、前述したようなキャリヤ液は、一般に、機体内の液体現像剤が存在するあらゆる場所で自然揮発により気化して蒸気が発生する。さらに、図１の潜像保持体１上、あるいは中間転写媒体６上、あるいは加圧ローラ７上、あるいは用紙１０上から液体現像剤のキャリヤ液を熱によって蒸発させ除去しようとすれば、筐体２１内にキャリヤ液揮発成分が相当量発生し、筐体内部に存在する空気と混合して飽和蒸気圧あるいはそれに近い濃度まで達するおそれがあり、例えば紙詰まりなど筐体２１を開放する時などにのキャリア液揮発成分を含む混合ガスが筐体外部へ放出させないために、キャリヤ液揮発成分を回収するキャリア液除去装置を筐体２１内に設置している。
【００１８】
次に、このキャリア液除去装置について説明する。
【００１９】
除去容器１２は、筐体内部の混合ガスを導入する導入口１２ａと、除去容器１２内の混合ガスを排出する排出口１２ｂとを具備している。導入口１２ａは、中間転写媒体６近傍、加圧ローラ７近傍あるいは用紙１０近傍などキャリア液揮発成分濃度が高くなる場所に開口を有することでキャリア液揮発成分の回収効率を高めることができる。また排出口は図１に示すように筐体２１外部に接続するように設けても良いし、筐体内部に排出する構成としてもよい。
【００２０】
また、図１においては排出口１２ｂにファン、ブロアあるいはポンプなどの吸引装置を配置することで、混合ガスを吸引口１２ａから混合ガスを吸引し、排出口１２ｂから排出する構成としてある。また、吸引口１２ａ、排出口１２ｂは必要に応じそれぞれ複数個設けても良い。
【００２１】
さらに、導入口１２ａおよび排出口１２ｂにはそれぞれ気相分離フィルター１５，１６が配置されており、キャリア液揮発成分や空気などの気相は気相分離フィルター１５，１６を通過し、後述する、サイクロデキストリン水溶液や水などの液体、包接化合物などの固体は気相分離フィルター１５，１６によって除去容器１２内に留まる構造になっている。
【００２２】
一方、本第１の実施形態においては、図示するように、除去容器１２の底部にはキャリア液揮発成分を捕集する除去剤としてのサイクロデキストリン水溶液が収納されており、このサイクロデキストリン水溶液中に霧化器である超音波振動子１３が配置されている。
【００２３】
ここで、サイクロデキストリンについて説明する。サイクロデキストリンは環状の分子構造をしており、疎水性材料（石油系溶剤など）と接触するとその材料分子を環状の分子構造内に包接し、包接化合物を形成する。サイクロデキストリン自体は水に対して可溶性であるのに対し、包接化合物となると難溶性を示すため、サイクロデキストリン水溶液中において、包接化合物は白色の沈殿物となり、サイクロデキストリン水溶液と分離する。
【００２４】
このようなサイクロデキストリン水溶液は、超音波振動子１３などの霧化器によって除去容器１２内に散布されると、導入口１２ａから導入されたキャリア液揮発成分との接触面積が大きくなる。サイクロデキストリン水溶液がキャリア液に接触すると反応し、包接化合物（固体）と水との２相になり、その自重で除去容器１２底部に収納されたサイクロデキストリン水溶液中に落下し沈殿するか、気相分離フィルター１５によって捕集される。すなわち除去容器内においてキャリア液揮発成分は捕集される。一方、混合ガス中からキャリア液揮発成分を除去した残留ガス（通常は空気）は、気相分離フィルターを通過し、筐体２１の外部へ排出される。
【００２５】
このようにして、混合ガス中からキャリア液揮発成分を除去することが可能になる。
【００２６】
次に、継続的にキャリア液揮発成分の除去を行った場合について説明する。
【００２７】
散布されたうちの未反応のサイクロデキストリン水溶液、および一部の反応生成された包接化合物（および水）は、導入口１２ａから排出口１２ｂへ向かう混合ガス流によって、排出口１２ｂに配置された気相分離フィルター１５に捕集され、その自重によって下方に向かって流れ落ちる。例えば排出口１２ｂに除去容器１２に向かって勾配を設けるなどして、捕集されたサイクロデキストリン水溶液、包接化合物および水を、除去容器１２に戻す。その結果、超音波振動子によるサイクロデキストリン水溶液の散布を継続すると、除去容器１２の底部には、初期状態に比べ濃度の低下したサイクロデキストリン水溶液と、この水溶液中に沈殿する包接化合物が貯蔵された状態となる。
【００２８】
この状態で超音波振動子を駆動させると、液体であるサイクロデキストリン水溶液のみが霧化して再散布され、キャリア液揮発成分の捕集に使用される。
【００２９】
したがって、継続的にキャリア液揮発成分の除去を行うと活性炭などと同様に、サイクロデキストリン水溶液もキャリア液揮発成分の除去機能が低下し、所定量のキャリア液揮発成分を捕集した時点で交換が必要となる。
【００３０】
活性炭でキャリア液揮発成分を捕集した場合、キャリア液揮発成分の除去前後において視覚的な変化は見られないが、サイクロデキストリン水溶液でキャリア液揮発成分を捕集した場合、前述したように包接化合物が白色であるため、サイクロデキストリン水溶液が白濁する。その白濁度合いによってキャリア液揮発成分の機能低下度合いを判断することが可能であり、所定の白色度合いになったときに、サイクロデキストリン水溶液を新たなものに入れ替えればよい。
【００３１】
図１に示すように、サイクロデキストリン水溶液を超音波振動子で散布する場合、超音波振動子の主面（超音波を発振させる面）とサイクロデキストリン水溶液の液面との距離を１０ｍｍ〜３０ｍｍ程度にすることが好ましい。この範囲を外れると、超音波振動子から発振される超音波の周波数や強度、サイクロデキストリン水溶液の粘度（濃度）によって多少異なるが、サイクロデキストリン水溶液を霧化することができなくなる恐れがある。
【００３２】
また、超音波振動子で散布を行う場合、サイクロデキストリン水溶液の濃度は５〜２０ｗｔ％程度にすることが好ましい。サイクロデキストリン水溶液の濃度が２０ｗｔ％を超えると粘度が高くなり、霧化することができなくなる恐れがあり、５ｗｔ％に満たないとキャリア液揮発成分を十分に捕集することができなくなる。
【００３３】
また、サイクロデキストリン水溶液中には、防腐剤などの他の添加物を添加することも可能であるし、サイクロデキストリン水溶液の水温を挙げることによって粘度も低下させることが可能であると同時に細菌などの発生を防ぐことも可能である。
【００３４】
図２は第１の実施形態の変形例を示す湿式電子写真装置の概略構成図である。
【００３５】
図２の湿式電子写真装置は、気相分離フィルター１５あるいは１６に水を供給するための給水口１８および、供給された水を排出する排水口１７が形成されている点で図１に示したものと異なる。
【００３６】
気相分離フィルター１６を長期間使用すると、包接化合物などが一部付着しフィルターの目詰まりが起こる恐れがあるが、給水口１８から給水することで、水流によって付着した包接化合物を排水口１７から排出し、フィルター１６の水洗を行うことが可能となる。この水洗は、例えばサイクロデキストリン水溶液の交換時に行えばよい。
【００３７】
図３は、第１の実施形態の第２の変形例を示す図であり、除去容器１２の拡大図である。
【００３８】
図３においては除去容器１２底部の両端部に凹部が設けられており、凹部間に傾斜が設けられている（図では右下がりの傾斜）。また、超音波振動子は傾斜の高い側（図では左側）に設けられた凹部に配置されている。
【００３９】
このような構成にすると、包接化合物は傾斜下端部側に配置された凹部に堆積する。すなわち、超音波振動子１３によって攪拌され、分散されたサイクロデキストリン水溶液中の包接化合物が沈殿すると、傾斜を伝って傾斜下端部側に配置された凹部に集まる。傾斜下端では超音波振動子から発振された超音波の音圧が小さいので、一度傾斜下端部に堆積した包接化合物は超音波振動子を駆動しても沈殿した状態でいる。
【００４０】
前述したように超音波振動子による霧化はサイクロデキストリン水溶液の粘度が高まると困難になるが、このようにすることで、包接化合物によるサイクロデキストリン水溶液の粘度上昇を抑制し、安定してサイクロデキストリン水溶液を霧化することが可能になる。
【００４１】
図４は、本発明の第２の実施形態に使用されるサイクロデキストリン除去装置を示す図である。なお、このサイクロデキストリン除去装置も図１に示す画像形成装置と共に筐体内に収納される。
【００４２】
図４に示すキャリア液揮発成分除去装置は、噴射式の噴霧器２０を霧化器として使用している。噴射式の噴霧器においては、サイクロデキストリンを飽和溶解させた水溶液の粘度程度では噴霧可能であるため、キャリア液揮発成分除去容器１２中に高濃度のサイクロデキストリン水溶液を噴霧することが可能になる。
【００４３】
また、サイクロデキストリン水溶液は、貯蔵タンク４１タンク、噴霧器２０、除去容器１２、貯蔵タンク４１の順で循環する機構になっている。
【００４４】
貯蔵タンク４１に収納されたサイクロデキストリン水溶液は、ポンプ４２などにより噴霧器２０に供給される。次に噴霧器２０に供給されたサイクロデキストリン水溶液は霧化した状態で除去容器２０に供給され、導入口１２ａから導入されたキャリア液揮発成分を捕集して包接化合物を生成する。さらに、未反応のサイクロデキストリン水溶液、包接化合物および水は、第１の実施の形態で説明したのと同様にして、自重により除去容器１２の下方に移動し、除去容器１２底部に形成された勾配に沿って貯蔵タンク４１へ戻される。
【００４５】
貯蔵タンク４１は沈殿槽としても働き、貯蔵タンク４１中では、包接化合物がサイクロデキストリン水溶液中で沈殿、分離するため、ポンプ４２から噴霧器４２へ包接化合物を含まずにサイクロデキストリン水溶液を供給することが可能なため、噴霧器の目詰まりを防止することができる。また、貯蔵タンク４１を沈殿槽として機能させなくとも、循環系中に濾紙などを用いた濾過装置を配置することもできる。また、貯蔵タンク４１を沈殿槽として機能させた上で、さらに濾過装置を付加しても良い。
【００４６】
このようにして貯蔵タンク４１中の包接化合物によって白濁した水溶液の白色度合いを基準に、キャリア液揮発成分の捕集程度を視認することが可能になり、ひいてはサイクロデキストリン水溶液のキャリア液揮発成分の除去能を確認することが可能になる。
【００４７】
貯蔵タンク４１内に収納されるサイクロデキストリン水溶液は、前述したように飽和濃度にまで高めたものも使用できるが、さらにサイクロデキストリンを貯蔵タンク４１内に添加し、貯蔵タンク４１内においては飽和量を超えるサイクロデキストリンを含有させておくこともできる。すなわち、貯蔵タンクを沈殿槽として機能させる、あるいは濾過装置を配置することで、飽和量を超えるサイクロデキストリンは貯蔵タンク４１内で沈殿あるいは濾過され、噴霧器２０には水溶液のみが供給されるため、噴霧器を目詰まりさせることなく霧化させることが可能である。
【００４８】
前述したように、キャリア液揮発成分の除去を続けると、サイクロデキストリン水溶液の濃度が低下するが、貯蔵タンク４１中に飽和量以上のサイクロデキストリンを含有させると、噴霧するサイクロデキストリン水溶液の濃度を長期間維持することができ、ひいてはサイクロデキストリン水溶液の交換頻度を少なくすることができる。
【００４９】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、キャリア液除去装置を備えた湿式電子写真装置において、キャリア液除去剤の交換の目安を視認によって判断することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の湿式電子写真装置の第１の実施形態を示す概略構成図。
【図２】第１の実施形態の変形例を示す湿式電子写真装置の概略構成図。
【図３】第２の実施形態を示すキャリア液除去装置の構成図。
【図４】本発明の第２の実施形態に用いるキャリア液除去装置の構成図。
【符号の説明】
１…静電潜像保持体
２…帯電器
３…レーザ露光
４…現像器
５…転写装置
６…中間転写ローラ
７…加圧ローラ
８…クリーナー
９…キャリア液乾燥装置
１０…用紙
１２…除去容器
１２ａ…導入口
１２ｂ…排出口
１３…超音波振動子
１４…ファン
１５、１６…気相分離フィルター
１７…排水口
１８…給水口
２０…霧化器
２１…筐体

Claims

静電潜像保持体と、前記潜像保持体上に静電潜像を形成し前記静電潜像をキャリア液およびこのキャリア液中に分散したトナー粒子を備えた液体現像剤で現像する画像形成装置と、
前記静電潜像保持体及び画像形成装置を収容する筐体と、
この筐体内で揮発して発生したキャリア液揮発成分を除去するキャリア液除去装置とを有する湿式電子写真装置において、
前記キャリア液除去装置は、前記キャリア液揮発成分を含有する気体中にサイクロデキストリン水溶液を除去剤として散布する霧化器を具備することを特徴とする湿式電子写真装置。
前記キャリア液除去装置は、
前記キャリア液揮発成分を含有する気体を導入する導入口および、前記キャリア液揮発成分を除去した残存ガスを排出する排出口を有する除去容器と、
前記吸引口および前記排出口に配置された気相分離フィルターと、
前記除去容器内にサイクロデキストリン水溶液を散布する前記霧化器とを有することを特徴とする請求項１記載の湿式電子写真装置。
前記除去容器の底部に前記サイクロデキストリン水溶液を貯蔵し、超音波振動子からなる前記霧化器を前記サイクロデキストリン水溶液中に配置したことを特徴とする請求項２記載の湿式電子写真装置。
静電潜像保持体上に静電潜像を形成し、前記静電潜像をキャリア液およびこのキャリア液中に分散したトナー粒子を備えた液体現像剤で現像する画像形成装置と、前記静電潜像保持体及び前記画像形成装置を収容する筐体と、前記キャリア液が揮発して発生したキャリア液揮発成分を前記筐体内から除去するキャリア液除去装置とを有する湿式電子写真装置において、
前記キャリア液除去装置は、
前記混合気体を導入する導入口および、前記キャリア液揮発成分を除去した残存ガスを排出する排出口を有する除去容器と、
この除去容器内に、前記キャリア液と接触して固体状の包接化合物を生成するサイクロデキストリンを含有する水溶液を散布する霧化器と、
前記液除去容器中で回収した未反応の前記サイクロデキストリン水溶液を固体成分から分離する分離手段と、
前記分離手段によって分離された水溶液を前記霧化器に循環して再散布することを特徴とする湿式電子写真装置。