JP3641580B2 - 湿式画像形成装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は湿式画像形成装置に係り、筐体内部で発生するキャリア液の蒸気を液化して回収するための液化器を有する湿式画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液体現像剤を用いた電子写真記録装置や静電記録装置などの画像形成装置は、乾式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。
【０００３】
液体現像剤を用いたこれら画像形成装置は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出来るため高画質を実現できること、少量のトナー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画像形成装置の主な利点である。
【０００４】
一方、従来の液体現像剤を用いた画像形成装置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。これらの問題の一つとして、液体現像剤に使用されるキャリア液に関する問題が挙げられる。
【０００５】
通常キャリア液として使用される液体は、石油系材料が使用されており、この石油系材料の特有な臭いを有する。この臭いが筐体外部へ漏出するのを防ぐために、様々な方法でキャリア液を回収除去する工夫がされてきている。
【０００６】
例えば特開平１１−２４９４４５号公報には、円筒状の多孔質ローラを可視像が形成された静電潜像保持体表面に圧接することで、静電潜像保持体表面のキャリア液を吸収し、多孔質ローラ内部を真空ポンプで減圧することで多孔質ローラに吸収したキャリア液を除去・回収する方法が開示されている。
【０００７】
例えば、キャリア液が除去・回収された可視像に熱を供給しながら転写すると、その転写効率が向上するが、前記除去・回収方法では潜像保持体表面のキャリア液を完全に除去することができないために、潜像保持体表面に残存するキャリア液は転写時の熱によって気化される。
【０００８】
また、転写時の加熱以外にも、画像形成装置内には様々な熱源が存在するため、また、通常使用されるキャリア液は揮発性の高い材料を使用するために、画像形成装置の作動中には装置内にキャリア液の蒸気が発生する。
【０００９】
一方、画像形成装置は、潜像保持体表面にキャリア液を接触させて可視像を形成し、この可視像を紙などに転写し、この紙を紙排出口から画像形成装置外に排出する。そのため画像形成装置を完全な密閉系にすることは困難であり、排出口などから画像形成装置外部へキャリア液の蒸気が拡散してしまう。
【００１０】
このような問題に対して、キャリア液の蒸気を画像形成装置外へ拡散させないために、キャリア液蒸気を回収する方法も種々提案されている。
【００１１】
例えば、活性炭などの吸着剤にキャリア液の蒸気を接触・吸着させる方法がある。しかしながら、活性炭がキャリア液の蒸気を吸着できる能力は、活性炭の重量に対して１０〜３０％程度のキャリア液しか吸着できないために、画像形成プロセスが進行する間、略連続的に発生するキャリア液の蒸気を吸着・回収するためには大量の活性炭を画像形成装置に搭載しなければならず、画像形成装置の小型化ができなくなる。
【００１２】
また、例えば特公平６−５８５７４号公報には、キャリア液の蒸気を液化器に吸引するとともに、液化器をペルチェ素子（熱電素子）により冷却することでキャリア液の蒸気を液化した後、この液体状態のキャリア液を回収する方法が開示されている。
【００１３】
この方法では、ペルチェ素子を機能させるための電源を別途設置しなければならなくなる。また、ペルチェ素子などで強制冷却すると、キャリア液の蒸気と共存する水蒸気をも液化し、液化された回収液はキャリア液と水との混合液になってしまう。すなわち、本来回収する必要のない水をも回収してしまうために、回収液を保持するための容器が大型化したり、あるいは回収したキャリア液を現像液に再利用する際には、一度水と分離しなければならなくなるという問題が生じる。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、気化したキャリア液の蒸気を再度液化して回収除去する従来の方法においては、ピエゾ素子などの強制冷却装置を別途設けなければならず、それに伴い種々の問題が存在していた。
【００１５】
本発明は、このような問題に鑑みて為されたものであり、強制冷却装置を使用せずに、キャリア液の蒸気を除去できる湿式画像形成装置を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明の湿式画像形成装置は、表面に静電潜像が形成される回転可能な潜像保持体と、前記静電潜像にトナー粒子およびキャリア液を含む液体現像剤を供給することによって、前記潜像保持体上に可視像を形成する現像器と、前記可視像を転写材に転写する転写装置と、前記潜像保持体、前記現像器および前記転写装置とを収納する筐体と、前記筐体中で気化した前記キャリア液の蒸気を含むガスを吸引する吸引口、および前記蒸気を液化した後に前記ガスを排出する排出口とを有する液化器と具備する湿式画像形成装置において、前記液化器は、前記吸引口から導入された前記ガスの移動方向を変えると共に、前記ガスを前記排出口に導く、表面に前記ガスの移動方向に対して略垂直成分をもつ溝が形成され重力方向に対してほぼ平行に配置される複数の蛇行壁と、底面に形成され前記排出口に向かって下る勾配を持つキャリア液流路溝とを有することを特徴とする。
【００１７】
また、本発明の湿式画像形成装置は、表面に静電潜像が形成される回転可能な潜像保持体と、前記静電潜像にトナー粒子およびキャリア液を含む液体現像剤を供給することによって可視像を形成する現像器と、前記可視像を転写材に転写する転写装置と、前記潜像保持体、前記現像器および前記転写装置とを収納する筐体と、前記筐体中で気化した前記キャリア液の蒸気を含むガスを吸引する吸引口、および前記蒸気を液化した後に前記ガスを排出する排出口とを有する液化器と具備する湿式画像形成装置において、前記液化器は、前記吸引口から導入された前記ガスの移動方向を変えると共に、前記ガスを前記排出口に導く、表面に前記ガスの移動方向に対して略垂直成分をもつ溝が形成され重力方向に向かって傾斜して配置される複数の蛇行壁と、底面に形成され前記排出口に向かって下る勾配を持つキャリア液流路溝とを有することを特徴とする。
【００１８】
【発明の実施の形態】
液体現像剤を使用する画像形成装置の第１の実施形態の一例として、図１に湿式電子写真装置の概略図を示し、以下に図面を参照して本発明の説明をする。
【００１９】
図中、感光体層を表面に有する潜像保持体１は、例えばアルミニウムなどの導電性の剛体基体上に、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使用することができる。さらに、この感光体層の最表面に離型層を設け、トナー粒子が潜像保持体に固着するのを抑制することが好ましい。なお、図１ではローラ状の潜像保持体１を用いて説明するが、例えば弾性体ベルトを環状にし、この弾性体ベルト表面に感光体層を形成し、回転可能にした潜像保持体を採用することもできる。
【００２０】
潜像保持体１は矢印方向に回転し、帯電器２−１により帯電された後、レーザビーム３−１により選択的に露光され、潜像保持体１表面には帯電領域と露光により帯電量が減衰した領域とからなる静電潜像が形成される。
【００２１】
なお、レーザビーム３−１乃至３−４は、それぞれ光源から発せられた光がポリゴンミラー１０によって反射され、ｆθレンズ１２，１３によってビーム化されたものであり、さらに、レーザビーム３−１はミラー２０−２およびミラー２０−１により、レーザビーム３−２はミラー２０−３およびミラー２０−４により、レーザビーム３−３はミラー２−５およびミラー２０−６により、レーザビーム３−４はミラー２０−７およびミラー２０−８により、それぞれ反射され、所定の位置で静電潜像を露光している。また、ポリゴンミラー１０は、ポリゴンモータ１１によって回転することで，それぞれのレーザビームを潜像保持体１の移動方向に対して垂直面の方向に走査している。
【００２２】
静電潜像保持体１表面に形成された静電潜像は、現像器４−１により現像がなされる。現像器４−１は、液体現像剤を収納する容器と、潜像保持体１と非接触で対向するように配置され、現像電圧が印加されたローラ状の現像電極とを有し、ローラ状の現像電極を回転させることで現像電極と潜像保持体１との間に液体現像剤を搬送し現像を行ない可視像化する。
【００２３】
また、現像電極の下流側に、ローラ状のかぶりとり電極を併設し、この電極に非画像部に残存するトナー粒子を吸引する電位を印加することもできる。また、このローラにより、液体現像剤中のキャリア液をかきとり、余剰キャリア液の量を予め減量しておくこともできる。
【００２４】
なお、液体現像剤は、アイソパーＬ（エクソン社製）などの非極性のキャリア液と、このキャリア液中に分散させた粒径０．１μｍ〜２μｍ程度のトナー粒子とを含み、現像電極に現像電圧を印加することによってこのトナー粒子を静電潜像に応じて付着させることで１色目の可視像を形成する。
【００２５】
現像器４−１、４−２、４−３、４−４は、それぞれ異なる色のトナー粒子を含んでいる点で異なるが、それ以外は現像器４−１と同様な構成をしている。また、帯電器２−２，２−３、２−４は帯電器２−１と、露光装置３−２、３−３、３−４は露光装置３−１と基本的に同様な構成をしており、帯電器２−２、露光装置３−２および現像器４−２により、１色目の可視像上に２色目の可視像を形成し、同様に、帯電器２−３、露光装置３−３および現像器４−３により、２色目の可視像上に３色目の可視像を形成し、さらに帯電器２−４、露光装置３−４および現像器４−４により、３色目の可視像上に４色目の可視像が順次積層されていく。
【００２６】
このようにして静電潜像保持体１表面には可視像を形成するトナー粒子と、除去しきれずに残存するキャリア液とが存在する。
【００２７】
潜像保持体１表面のトナー粒子像（可視像）は中間転写ドラムなどの中間転写媒体６へ転写される。ここでの転写方法は、圧力（必要に応じ圧力及び熱）による転写方式と、静電転写方式とが挙げられる。
【００２８】
圧力による転写の場合、中間転写媒体６は潜像保持体１に圧接されており、トナー粒子の粘着力を利用して潜像保持体１表面のトナー粒子を中間転写媒体６へ転写させている。このようなトナー粒子の粘着力を利用して潜像保持体１表面のトナー粒子を中間転写媒体６などの転写剤へ転写する時には特に、潜像保持体表面にほとんどキャリア液が存在しない状態で転写を行うことで転写効率を格段に向上させることが可能になる。そのため、現像器４−４と中間転写媒体６との間にヒータ（図示せず）などを配置し潜像保持体１表面のキャリア液を気化することで、静電潜像保持体表面のキャリア液を除去することが有効である。また、中間転写媒体６を加熱するなどしてトナー粒子の粘弾性を増加させることも転写効率を向上させるためには有効である。
【００２９】
静電転写方式の場合、中間転写媒体６に可視像を構成するトナー粒子をひきつける電位を中間転写媒体６に供給することで、キャリア液中のトナー粒子を中間転写媒体６表面へ電気泳動させる。この場合中間転写媒体６表面にはキャリア液も付着している。このキャリア液６をそのまま残存させると用紙９にキャリア液が浸透してしまうため、中間転写媒体６表面のキャリア液を気化し、用紙と接触する前にキャリア液を除去しておくことが好ましい。
【００３０】
中間転写媒体６へ転写された可視像は、中間転写媒体６と加圧体７に挟まれて搬送されてくる紙９などの被記録媒体へと転写され、紙９は筐体１１０の外部へ排出される。
【００３１】
転写後、潜像保持体１表面には、一部転写残りトナー粒子が残存する。この転写残りトナー粒子は、クリーナ８によって除去されることで一連の画像形成プロセスが終了する。そして、潜像保持体１表面にはトナー粒子が存在しない状態で、次の現像プロセスが行われる。
【００３２】
例えば、図１に示す湿式電子写真装置においては、筐体１１０内でのキャリア液の蒸気の発生は、主に、潜像保持体表面のキャリア液の気化、あるいは中間転写媒体６表面のキャリア液の気化により生じる。
【００３３】
本発明においては、このように筐体１１０内で発生したキャリア液の蒸気を液化して回収する液化器１０１が配置されている。
【００３４】
この液化器１０１を用いた、キャリア液蒸気の回収について以下に説明する。
【００３５】
図１においては、キャリア液の蒸気発生量の多い、現像器４−４から中間転写媒体６にかけて回収用フード１００を設け、高濃度のキャリア液の蒸気が拡散しないように配置されている。
【００３６】
この回収フード１００は配管１０２の一端に接続されている。そして、この配管１０２の他端は液化器１０１と接続されている。さらに液化器１０１はファン１０４に接続されている。
【００３７】
すなわち、回収用フード１００内に存在するキャリア液の蒸気を含むガスは配管１０２に吸引され、配管１０２と液化器１０１との接続部（液化器の吸引口）から液化器１０１へ吸引され、さらに、この液化器１０１中のガスはファン１０４との接続部（液化器の排出口）から筐体１１０の外部へ排出される。
【００３８】
本発明に係る液化器１０１は、配管１０２から液化器１０１へ排出される前記蒸気を含むガスのガス流路断面積Ａ（ガスの進行方向に対する垂直方向の断面積）が、配管１０２の断面積ａの５０倍以上である点で特徴的である。
【００３９】
図２は、液化器１０１周辺の一例を示す拡大斜視図である。
【００４０】
配管１０２から液化器１０１へ排出された溶媒蒸気を含むガスは、断熱膨張によって冷却され、その結果キャリア液蒸気は結露液化する。液化したキャリア液は自重によって液化器内に落下する。液化器１０１底部にキャリア液回収容器１０５を接続することでキャリア液を選択的に回収することができる。その理由を説明する。
【００４１】
液化器１０１内に導入されるガス中に含まれる水蒸気量は、大気中に含まれる水蒸気量、すなわち室温環境下では気相の状態を維持可能な量であるので、液化器１０１内の温度を室温まで冷却しても前記ガス中の水蒸気成分を液化しない。それに対し、キャリア液蒸気は加熱された状態で発生するため、ガス中のキャリア液蒸気は室温環境下での飽和蒸気量を超える。例えばキャリア液蒸気の量が加熱された状態で飽和蒸気量にまで達した場合、前記ガスの温度を低下させると（但し室温より高い温度）水蒸気を液化せずに、キャリア液のみを選択的に液化することができる。但し、実際の画像形成プロセス中に発生するキャリア液蒸気の量は、飽和蒸気量の９０％程度であるため、断面積ａに対して断面積Ａが５０倍よりも小さいと、キャリア液蒸気を液化するに十分な冷却が行われない。
【００４２】
一方、断面積Ａは、キャリア液回収用に用いるファンなどの使用エネルギー効率を考慮すると、配管１０２の断面積ａの１５００倍以下に設定される。この程度の断熱膨張によって通常６０℃程度になる前記ガスを室温以下にまで冷却することはできない。
【００４３】
また、図２においては、配管１０２を液化器１０１の略中心部に接続している。すなわち、円筒状の液化器１０１と配管１０２とが同軸状に配置されている。このように配管１０２を液化器１０１の中心部に接続することで、配管１０２から液化器１０１へ排出されるガスの断熱膨張率を大きくすることが可能になり、ひいてはキャリア液の回収効率を向上させることが可能になる。
【００４４】
なお、キャリア液回収容器１０５に回収されたキャリア液は、再び現像器４−１乃至４−４に戻し、再利用しても良いし、クリーナ８でのふき取り用液として利用しても良い。
【００４５】
また、液化器１０１から筐体外部へ排出されるガス中に、液化しきれなかったキャリア液の蒸気が微量残留している可能性がある。図１に示すように、必要に応じ液化器１０１とファン１０４との間に活性炭などの吸着剤１０３を配置し、筐体外部へ排出されるキャリア液蒸気の量をより低減することもできる。
【００４６】
次に、本発明の第２の実施形態を説明する。
【００４７】
図３は、本発明の第２の実施形態を示す湿式電子写真装置の概略図である。
【００４８】
図３に示される湿式電子写真装置は、液化器１３１の構造が第１の実施形態に示す湿式画像形成装置の液化器１０１の構造と異なる。他の点は第１の実施形態と同様であり、図中、同一符号のものについては説明を省く。
【００４９】
図２に示される液化器１３１は、内部に複数の蛇行壁１３２を具備する点で第１の実施形態に示した液化器１０１と異なる。
【００５０】
液化器１３１には、ファン１０４と連結された排出口と、配管１２と連結される吸引口とが設けられており、ファンによって液化器１３１内部を減圧することで、吸引口からキャリア液の蒸気を吸引している。
【００５１】
配管１０２から液化器１３１に吸引されたキャリア液の蒸気を含むガスは、液化器内に設けられた蛇行壁１３２、液化器１３１の内壁、次に配置された蛇行壁１３２、液化器１３１の内壁・・・と順次衝突し、進行方向を変えられながら、吸引口から排出口まで蛇行して進み、排出口から筐体１１０外部へ排出される。
【００５２】
一方、液化器１３１は、中間転写媒体６などの発熱源から隔てられて配置することで自然冷却されており、キャリア液の蒸気を含むガスは、蛇行壁１３２あるいは液化器１３１の内壁面に接触し、冷却されることで結露液化する。
【００５３】
本発明の第２の実施形態においては、キャリア液の蒸気を含むガスを液化器内で蛇行しながら排出口まで搬送させることを特徴としており、前記ガスが蛇行壁１３２あるいは液化器１３１の内壁面に衝突させる構造にすることで、キャリア液の蒸気を含むガスに微視的に乱流が発生するために冷媒（蛇行壁あるいは液化器内壁）との接触確立を高めている。
【００５４】
その結果、冷媒を極端に低温とすることなくキャリア液の蒸気を効率よく液化することが可能になり、さらに冷媒を極端に低温にする必要がなくなるために、前記ガス中に含まれる水蒸気の液化を低減することが可能になる。
【００５５】
図４は本発明の第２の実施形態に係る液化器の投影図で、図５はその断面図であり、これらの図面を用いてキャリア液の回収方法をより詳細に説明する。
【００５６】
前述したように、キャリア液の蒸気を含むガスは、配管１０２から吸引され、入れ子状に配置された蛇行壁１３２間を縫うように進行する。
【００５７】
蛇行壁１３２は、前記ガスと接触する面が重力方向に対して平行になるように配置されているため、液化したキャリア液は自重により液化器１３１の底面に落下する。液化器１３１の底面にはキャリア液回収容器１０５に向かって下る勾配をもつキャリア液流路溝１１１が形成されており、液化器１３１の底面に落下したキャリア液は、溝１１１をつたってキャリア液回収容器１０５へ回収される。
【００５８】
また、図４に示す蛇行壁１３２表面には、蛇行して進む前記ガスの進行方向（矢印で示す）に対して垂直成分をもつ溝が形成されており、この溝によって前記ガスにより確実に乱流を発生させている。
【００５９】
図６〜８に本発明の第２の実施形態に係る気化器１３１の変形例を示す。
【００６０】
図６に示す気化器１３１の底面部は、キャリア液流路溝１１１に向かって傾斜するように形成されている。底面部にこのような傾斜を設けることで、液化したキャリア液を溝１１１へ、さらにはキャリア液回収容器１０５へ速やかに回収することが可能になる。
【００６１】
例えば、ファン１０４が停止した後、キャリア液が液化器１３１内に残存していると、このキャリア液が再び気化し、筐体外部へ漏出する恐れがあるが、液化器１３１の底面部に傾斜を設け、底面部にキャリア液を残存させないことで、より、キャリア液の蒸気が筐体外部へ漏出するのを抑制することができる。
【００６２】
図７は、通気口１３３を有する複数の蛇行壁を配置している。このような構造にすることで気化器１３１の強度を高めることが可能になる。ただし、この場合隣合う蛇行壁１３１の同じ位置に通気口１３３を設けず、通気口１３３から排出されたガスが、次の蛇行壁１３１に衝突した後次の通気口に移動するように配置される。
【００６３】
図８は、複数の蛇行壁に、それぞれ傾斜を持たせて配置した例である。このように傾斜を持たせれば、蛇行壁を垂直に配置しなくとも液化したキャリア液を効率よく回収することができる。
【００６４】
本発明者らは、これらの蛇行壁１３１を配置することによるキャリア液の回収効果を次のようにして実験確認した。
【００６５】
図９乃至図１１は、この実験で用いた液化器の模式図である。
【００６６】
内寸で、幅（配管１０２間の距離）１５０ｍｍ、断面積（配管が接続される面の面積）１００ｍｍ×１００ｍｍの直方体をした液化器１３１を準備し、この液化器の両端に内寸で断面積１００ｍｍ2の配管１０２を接続し、片方の配管１０２からキャリア液の蒸気を含むガスを２５リットル／分（キャリア液蒸気量０．５ｇ／分）で流し込み、他の配管１０２から排出した。
【００６７】
第１の実験では、図９に示すように蛇行壁１３２を液化器全体（Ｆｕｌｌ）に等間隔に１２枚形成し、液化器内の流路を長く、蛇行する機会を多く設定した。
【００６８】
第２の実験では、図１０に示すように蛇行壁１３２を液化器の半分の領域のみ（Ｈａｌｆ）に５枚形成し、流路の蛇行する回数を減らした。
【００６９】
第３の実験では、図１１に示すように、液化器１３２内には蛇行壁を設けなかった（Ｅｍｐ、本発明の第１の実施形態の構造）。
【００７０】
第４の実験では、図１１に示すように、液化器１０１内には蛇行壁を設けず、また、断面積が１００ｍｍ×５０ｍｍの液化器を用いた。
【００７１】
また、比較のために、配管１０２同士を、断面積の等しい配管で接続した（図示せず）。
【００７２】
これらの液化器を用い、液化器回収したキャリア液の比率を測定した。
【００７３】
第１の実験では７０％、第２の実験では４０％、第３の実験では３０％、第４の実験では１０％、比較の実験では２％であった。
【００７４】
なお、比較の実験においてキャリア液がわずかに液化したのは、配管１０２同士の接続部において乱流が発生しためと考えられる。
【００７５】
また、回収されたキャリア液中に水（ガス中の水蒸気成分）が混入しているか調べたが、水は検出されなかった。
【００７６】
【発明の効果】
上述したように、本発明によれば別途強制冷却装置を使用せずに、キャリア液の蒸気を除去することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１の実施形態の一例を示す画像形成装置の図。
【図２】 本発明の第１の実施形態に係る液化器の一例を示す投影図。
【図３】 本発明の第２の実施形態の一例を示す画像形成装置の図。
【図４】 本発明の第２の実施形態に係る液化器の一例を示す投影図。
【図５】 本発明の第２の実施形態に係る液化器の一例を示す投影図。
【図６】 本発明の第２の実施形態に係る液化器の一例を示す投影図。
【図７】 本発明の第２の実施形態に係る液化器の一例を示す投影図。
【図８】 本発明の第２の実施形態に係る液化器の一例を示す投影図。
【図９】 第１の実験に用いた液化器の断面図。
【図１０】 第２の実験に用いた液化器の断面図。
【図１１】 第３の実験に用いた液化器の断面図。
【符号の説明】
１…潜像保持体
２…帯電器
３…レーザビーム
４…現像器
６…中間転写媒体
７…加圧ローラ
８…クリーナ
９…用紙
１０１、１３１…液化器
１０２…配管
１０３…吸着剤
１０４…ファン
１０５…キャリア液回収容器
１１０…筐体
１３２…蛇行壁
【発明の属する技術分野】
本発明は湿式画像形成装置に係り、筐体内部で発生するキャリア液の蒸気を液化して回収するための液化器を有する湿式画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液体現像剤を用いた電子写真記録装置や静電記録装置などの画像形成装置は、乾式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。
【０００３】
液体現像剤を用いたこれら画像形成装置は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出来るため高画質を実現できること、少量のトナー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画像形成装置の主な利点である。
【０００４】
一方、従来の液体現像剤を用いた画像形成装置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。これらの問題の一つとして、液体現像剤に使用されるキャリア液に関する問題が挙げられる。
【０００５】
通常キャリア液として使用される液体は、石油系材料が使用されており、この石油系材料の特有な臭いを有する。この臭いが筐体外部へ漏出するのを防ぐために、様々な方法でキャリア液を回収除去する工夫がされてきている。
【０００６】
例えば特開平１１−２４９４４５号公報には、円筒状の多孔質ローラを可視像が形成された静電潜像保持体表面に圧接することで、静電潜像保持体表面のキャリア液を吸収し、多孔質ローラ内部を真空ポンプで減圧することで多孔質ローラに吸収したキャリア液を除去・回収する方法が開示されている。
【０００７】
例えば、キャリア液が除去・回収された可視像に熱を供給しながら転写すると、その転写効率が向上するが、前記除去・回収方法では潜像保持体表面のキャリア液を完全に除去することができないために、潜像保持体表面に残存するキャリア液は転写時の熱によって気化される。
【０００８】
また、転写時の加熱以外にも、画像形成装置内には様々な熱源が存在するため、また、通常使用されるキャリア液は揮発性の高い材料を使用するために、画像形成装置の作動中には装置内にキャリア液の蒸気が発生する。
【０００９】
一方、画像形成装置は、潜像保持体表面にキャリア液を接触させて可視像を形成し、この可視像を紙などに転写し、この紙を紙排出口から画像形成装置外に排出する。そのため画像形成装置を完全な密閉系にすることは困難であり、排出口などから画像形成装置外部へキャリア液の蒸気が拡散してしまう。
【００１０】
このような問題に対して、キャリア液の蒸気を画像形成装置外へ拡散させないために、キャリア液蒸気を回収する方法も種々提案されている。
【００１１】
例えば、活性炭などの吸着剤にキャリア液の蒸気を接触・吸着させる方法がある。しかしながら、活性炭がキャリア液の蒸気を吸着できる能力は、活性炭の重量に対して１０〜３０％程度のキャリア液しか吸着できないために、画像形成プロセスが進行する間、略連続的に発生するキャリア液の蒸気を吸着・回収するためには大量の活性炭を画像形成装置に搭載しなければならず、画像形成装置の小型化ができなくなる。
【００１２】
また、例えば特公平６−５８５７４号公報には、キャリア液の蒸気を液化器に吸引するとともに、液化器をペルチェ素子（熱電素子）により冷却することでキャリア液の蒸気を液化した後、この液体状態のキャリア液を回収する方法が開示されている。
【００１３】
この方法では、ペルチェ素子を機能させるための電源を別途設置しなければならなくなる。また、ペルチェ素子などで強制冷却すると、キャリア液の蒸気と共存する水蒸気をも液化し、液化された回収液はキャリア液と水との混合液になってしまう。すなわち、本来回収する必要のない水をも回収してしまうために、回収液を保持するための容器が大型化したり、あるいは回収したキャリア液を現像液に再利用する際には、一度水と分離しなければならなくなるという問題が生じる。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、気化したキャリア液の蒸気を再度液化して回収除去する従来の方法においては、ピエゾ素子などの強制冷却装置を別途設けなければならず、それに伴い種々の問題が存在していた。
【００１５】
本発明は、このような問題に鑑みて為されたものであり、強制冷却装置を使用せずに、キャリア液の蒸気を除去できる湿式画像形成装置を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明の湿式画像形成装置は、表面に静電潜像が形成される回転可能な潜像保持体と、前記静電潜像にトナー粒子およびキャリア液を含む液体現像剤を供給することによって、前記潜像保持体上に可視像を形成する現像器と、前記可視像を転写材に転写する転写装置と、前記潜像保持体、前記現像器および前記転写装置とを収納する筐体と、前記筐体中で気化した前記キャリア液の蒸気を含むガスを吸引する吸引口、および前記蒸気を液化した後に前記ガスを排出する排出口とを有する液化器と具備する湿式画像形成装置において、前記液化器は、前記吸引口から導入された前記ガスの移動方向を変えると共に、前記ガスを前記排出口に導く、表面に前記ガスの移動方向に対して略垂直成分をもつ溝が形成され重力方向に対してほぼ平行に配置される複数の蛇行壁と、底面に形成され前記排出口に向かって下る勾配を持つキャリア液流路溝とを有することを特徴とする。
【００１７】
また、本発明の湿式画像形成装置は、表面に静電潜像が形成される回転可能な潜像保持体と、前記静電潜像にトナー粒子およびキャリア液を含む液体現像剤を供給することによって可視像を形成する現像器と、前記可視像を転写材に転写する転写装置と、前記潜像保持体、前記現像器および前記転写装置とを収納する筐体と、前記筐体中で気化した前記キャリア液の蒸気を含むガスを吸引する吸引口、および前記蒸気を液化した後に前記ガスを排出する排出口とを有する液化器と具備する湿式画像形成装置において、前記液化器は、前記吸引口から導入された前記ガスの移動方向を変えると共に、前記ガスを前記排出口に導く、表面に前記ガスの移動方向に対して略垂直成分をもつ溝が形成され重力方向に向かって傾斜して配置される複数の蛇行壁と、底面に形成され前記排出口に向かって下る勾配を持つキャリア液流路溝とを有することを特徴とする。
【００１８】
【発明の実施の形態】
液体現像剤を使用する画像形成装置の第１の実施形態の一例として、図１に湿式電子写真装置の概略図を示し、以下に図面を参照して本発明の説明をする。
【００１９】
図中、感光体層を表面に有する潜像保持体１は、例えばアルミニウムなどの導電性の剛体基体上に、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使用することができる。さらに、この感光体層の最表面に離型層を設け、トナー粒子が潜像保持体に固着するのを抑制することが好ましい。なお、図１ではローラ状の潜像保持体１を用いて説明するが、例えば弾性体ベルトを環状にし、この弾性体ベルト表面に感光体層を形成し、回転可能にした潜像保持体を採用することもできる。
【００２０】
潜像保持体１は矢印方向に回転し、帯電器２−１により帯電された後、レーザビーム３−１により選択的に露光され、潜像保持体１表面には帯電領域と露光により帯電量が減衰した領域とからなる静電潜像が形成される。
【００２１】
なお、レーザビーム３−１乃至３−４は、それぞれ光源から発せられた光がポリゴンミラー１０によって反射され、ｆθレンズ１２，１３によってビーム化されたものであり、さらに、レーザビーム３−１はミラー２０−２およびミラー２０−１により、レーザビーム３−２はミラー２０−３およびミラー２０−４により、レーザビーム３−３はミラー２−５およびミラー２０−６により、レーザビーム３−４はミラー２０−７およびミラー２０−８により、それぞれ反射され、所定の位置で静電潜像を露光している。また、ポリゴンミラー１０は、ポリゴンモータ１１によって回転することで，それぞれのレーザビームを潜像保持体１の移動方向に対して垂直面の方向に走査している。
【００２２】
静電潜像保持体１表面に形成された静電潜像は、現像器４−１により現像がなされる。現像器４−１は、液体現像剤を収納する容器と、潜像保持体１と非接触で対向するように配置され、現像電圧が印加されたローラ状の現像電極とを有し、ローラ状の現像電極を回転させることで現像電極と潜像保持体１との間に液体現像剤を搬送し現像を行ない可視像化する。
【００２３】
また、現像電極の下流側に、ローラ状のかぶりとり電極を併設し、この電極に非画像部に残存するトナー粒子を吸引する電位を印加することもできる。また、このローラにより、液体現像剤中のキャリア液をかきとり、余剰キャリア液の量を予め減量しておくこともできる。
【００２４】
なお、液体現像剤は、アイソパーＬ（エクソン社製）などの非極性のキャリア液と、このキャリア液中に分散させた粒径０．１μｍ〜２μｍ程度のトナー粒子とを含み、現像電極に現像電圧を印加することによってこのトナー粒子を静電潜像に応じて付着させることで１色目の可視像を形成する。
【００２５】
現像器４−１、４−２、４−３、４−４は、それぞれ異なる色のトナー粒子を含んでいる点で異なるが、それ以外は現像器４−１と同様な構成をしている。また、帯電器２−２，２−３、２−４は帯電器２−１と、露光装置３−２、３−３、３−４は露光装置３−１と基本的に同様な構成をしており、帯電器２−２、露光装置３−２および現像器４−２により、１色目の可視像上に２色目の可視像を形成し、同様に、帯電器２−３、露光装置３−３および現像器４−３により、２色目の可視像上に３色目の可視像を形成し、さらに帯電器２−４、露光装置３−４および現像器４−４により、３色目の可視像上に４色目の可視像が順次積層されていく。
【００２６】
このようにして静電潜像保持体１表面には可視像を形成するトナー粒子と、除去しきれずに残存するキャリア液とが存在する。
【００２７】
潜像保持体１表面のトナー粒子像（可視像）は中間転写ドラムなどの中間転写媒体６へ転写される。ここでの転写方法は、圧力（必要に応じ圧力及び熱）による転写方式と、静電転写方式とが挙げられる。
【００２８】
圧力による転写の場合、中間転写媒体６は潜像保持体１に圧接されており、トナー粒子の粘着力を利用して潜像保持体１表面のトナー粒子を中間転写媒体６へ転写させている。このようなトナー粒子の粘着力を利用して潜像保持体１表面のトナー粒子を中間転写媒体６などの転写剤へ転写する時には特に、潜像保持体表面にほとんどキャリア液が存在しない状態で転写を行うことで転写効率を格段に向上させることが可能になる。そのため、現像器４−４と中間転写媒体６との間にヒータ（図示せず）などを配置し潜像保持体１表面のキャリア液を気化することで、静電潜像保持体表面のキャリア液を除去することが有効である。また、中間転写媒体６を加熱するなどしてトナー粒子の粘弾性を増加させることも転写効率を向上させるためには有効である。
【００２９】
静電転写方式の場合、中間転写媒体６に可視像を構成するトナー粒子をひきつける電位を中間転写媒体６に供給することで、キャリア液中のトナー粒子を中間転写媒体６表面へ電気泳動させる。この場合中間転写媒体６表面にはキャリア液も付着している。このキャリア液６をそのまま残存させると用紙９にキャリア液が浸透してしまうため、中間転写媒体６表面のキャリア液を気化し、用紙と接触する前にキャリア液を除去しておくことが好ましい。
【００３０】
中間転写媒体６へ転写された可視像は、中間転写媒体６と加圧体７に挟まれて搬送されてくる紙９などの被記録媒体へと転写され、紙９は筐体１１０の外部へ排出される。
【００３１】
転写後、潜像保持体１表面には、一部転写残りトナー粒子が残存する。この転写残りトナー粒子は、クリーナ８によって除去されることで一連の画像形成プロセスが終了する。そして、潜像保持体１表面にはトナー粒子が存在しない状態で、次の現像プロセスが行われる。
【００３２】
例えば、図１に示す湿式電子写真装置においては、筐体１１０内でのキャリア液の蒸気の発生は、主に、潜像保持体表面のキャリア液の気化、あるいは中間転写媒体６表面のキャリア液の気化により生じる。
【００３３】
本発明においては、このように筐体１１０内で発生したキャリア液の蒸気を液化して回収する液化器１０１が配置されている。
【００３４】
この液化器１０１を用いた、キャリア液蒸気の回収について以下に説明する。
【００３５】
図１においては、キャリア液の蒸気発生量の多い、現像器４−４から中間転写媒体６にかけて回収用フード１００を設け、高濃度のキャリア液の蒸気が拡散しないように配置されている。
【００３６】
この回収フード１００は配管１０２の一端に接続されている。そして、この配管１０２の他端は液化器１０１と接続されている。さらに液化器１０１はファン１０４に接続されている。
【００３７】
すなわち、回収用フード１００内に存在するキャリア液の蒸気を含むガスは配管１０２に吸引され、配管１０２と液化器１０１との接続部（液化器の吸引口）から液化器１０１へ吸引され、さらに、この液化器１０１中のガスはファン１０４との接続部（液化器の排出口）から筐体１１０の外部へ排出される。
【００３８】
本発明に係る液化器１０１は、配管１０２から液化器１０１へ排出される前記蒸気を含むガスのガス流路断面積Ａ（ガスの進行方向に対する垂直方向の断面積）が、配管１０２の断面積ａの５０倍以上である点で特徴的である。
【００３９】
図２は、液化器１０１周辺の一例を示す拡大斜視図である。
【００４０】
配管１０２から液化器１０１へ排出された溶媒蒸気を含むガスは、断熱膨張によって冷却され、その結果キャリア液蒸気は結露液化する。液化したキャリア液は自重によって液化器内に落下する。液化器１０１底部にキャリア液回収容器１０５を接続することでキャリア液を選択的に回収することができる。その理由を説明する。
【００４１】
液化器１０１内に導入されるガス中に含まれる水蒸気量は、大気中に含まれる水蒸気量、すなわち室温環境下では気相の状態を維持可能な量であるので、液化器１０１内の温度を室温まで冷却しても前記ガス中の水蒸気成分を液化しない。それに対し、キャリア液蒸気は加熱された状態で発生するため、ガス中のキャリア液蒸気は室温環境下での飽和蒸気量を超える。例えばキャリア液蒸気の量が加熱された状態で飽和蒸気量にまで達した場合、前記ガスの温度を低下させると（但し室温より高い温度）水蒸気を液化せずに、キャリア液のみを選択的に液化することができる。但し、実際の画像形成プロセス中に発生するキャリア液蒸気の量は、飽和蒸気量の９０％程度であるため、断面積ａに対して断面積Ａが５０倍よりも小さいと、キャリア液蒸気を液化するに十分な冷却が行われない。
【００４２】
一方、断面積Ａは、キャリア液回収用に用いるファンなどの使用エネルギー効率を考慮すると、配管１０２の断面積ａの１５００倍以下に設定される。この程度の断熱膨張によって通常６０℃程度になる前記ガスを室温以下にまで冷却することはできない。
【００４３】
また、図２においては、配管１０２を液化器１０１の略中心部に接続している。すなわち、円筒状の液化器１０１と配管１０２とが同軸状に配置されている。このように配管１０２を液化器１０１の中心部に接続することで、配管１０２から液化器１０１へ排出されるガスの断熱膨張率を大きくすることが可能になり、ひいてはキャリア液の回収効率を向上させることが可能になる。
【００４４】
なお、キャリア液回収容器１０５に回収されたキャリア液は、再び現像器４−１乃至４−４に戻し、再利用しても良いし、クリーナ８でのふき取り用液として利用しても良い。
【００４５】
また、液化器１０１から筐体外部へ排出されるガス中に、液化しきれなかったキャリア液の蒸気が微量残留している可能性がある。図１に示すように、必要に応じ液化器１０１とファン１０４との間に活性炭などの吸着剤１０３を配置し、筐体外部へ排出されるキャリア液蒸気の量をより低減することもできる。
【００４６】
次に、本発明の第２の実施形態を説明する。
【００４７】
図３は、本発明の第２の実施形態を示す湿式電子写真装置の概略図である。
【００４８】
図３に示される湿式電子写真装置は、液化器１３１の構造が第１の実施形態に示す湿式画像形成装置の液化器１０１の構造と異なる。他の点は第１の実施形態と同様であり、図中、同一符号のものについては説明を省く。
【００４９】
図２に示される液化器１３１は、内部に複数の蛇行壁１３２を具備する点で第１の実施形態に示した液化器１０１と異なる。
【００５０】
液化器１３１には、ファン１０４と連結された排出口と、配管１２と連結される吸引口とが設けられており、ファンによって液化器１３１内部を減圧することで、吸引口からキャリア液の蒸気を吸引している。
【００５１】
配管１０２から液化器１３１に吸引されたキャリア液の蒸気を含むガスは、液化器内に設けられた蛇行壁１３２、液化器１３１の内壁、次に配置された蛇行壁１３２、液化器１３１の内壁・・・と順次衝突し、進行方向を変えられながら、吸引口から排出口まで蛇行して進み、排出口から筐体１１０外部へ排出される。
【００５２】
一方、液化器１３１は、中間転写媒体６などの発熱源から隔てられて配置することで自然冷却されており、キャリア液の蒸気を含むガスは、蛇行壁１３２あるいは液化器１３１の内壁面に接触し、冷却されることで結露液化する。
【００５３】
本発明の第２の実施形態においては、キャリア液の蒸気を含むガスを液化器内で蛇行しながら排出口まで搬送させることを特徴としており、前記ガスが蛇行壁１３２あるいは液化器１３１の内壁面に衝突させる構造にすることで、キャリア液の蒸気を含むガスに微視的に乱流が発生するために冷媒（蛇行壁あるいは液化器内壁）との接触確立を高めている。
【００５４】
その結果、冷媒を極端に低温とすることなくキャリア液の蒸気を効率よく液化することが可能になり、さらに冷媒を極端に低温にする必要がなくなるために、前記ガス中に含まれる水蒸気の液化を低減することが可能になる。
【００５５】
図４は本発明の第２の実施形態に係る液化器の投影図で、図５はその断面図であり、これらの図面を用いてキャリア液の回収方法をより詳細に説明する。
【００５６】
前述したように、キャリア液の蒸気を含むガスは、配管１０２から吸引され、入れ子状に配置された蛇行壁１３２間を縫うように進行する。
【００５７】
蛇行壁１３２は、前記ガスと接触する面が重力方向に対して平行になるように配置されているため、液化したキャリア液は自重により液化器１３１の底面に落下する。液化器１３１の底面にはキャリア液回収容器１０５に向かって下る勾配をもつキャリア液流路溝１１１が形成されており、液化器１３１の底面に落下したキャリア液は、溝１１１をつたってキャリア液回収容器１０５へ回収される。
【００５８】
また、図４に示す蛇行壁１３２表面には、蛇行して進む前記ガスの進行方向（矢印で示す）に対して垂直成分をもつ溝が形成されており、この溝によって前記ガスにより確実に乱流を発生させている。
【００５９】
図６〜８に本発明の第２の実施形態に係る気化器１３１の変形例を示す。
【００６０】
図６に示す気化器１３１の底面部は、キャリア液流路溝１１１に向かって傾斜するように形成されている。底面部にこのような傾斜を設けることで、液化したキャリア液を溝１１１へ、さらにはキャリア液回収容器１０５へ速やかに回収することが可能になる。
【００６１】
例えば、ファン１０４が停止した後、キャリア液が液化器１３１内に残存していると、このキャリア液が再び気化し、筐体外部へ漏出する恐れがあるが、液化器１３１の底面部に傾斜を設け、底面部にキャリア液を残存させないことで、より、キャリア液の蒸気が筐体外部へ漏出するのを抑制することができる。
【００６２】
図７は、通気口１３３を有する複数の蛇行壁を配置している。このような構造にすることで気化器１３１の強度を高めることが可能になる。ただし、この場合隣合う蛇行壁１３１の同じ位置に通気口１３３を設けず、通気口１３３から排出されたガスが、次の蛇行壁１３１に衝突した後次の通気口に移動するように配置される。
【００６３】
図８は、複数の蛇行壁に、それぞれ傾斜を持たせて配置した例である。このように傾斜を持たせれば、蛇行壁を垂直に配置しなくとも液化したキャリア液を効率よく回収することができる。
【００６４】
本発明者らは、これらの蛇行壁１３１を配置することによるキャリア液の回収効果を次のようにして実験確認した。
【００６５】
図９乃至図１１は、この実験で用いた液化器の模式図である。
【００６６】
内寸で、幅（配管１０２間の距離）１５０ｍｍ、断面積（配管が接続される面の面積）１００ｍｍ×１００ｍｍの直方体をした液化器１３１を準備し、この液化器の両端に内寸で断面積１００ｍｍ2の配管１０２を接続し、片方の配管１０２からキャリア液の蒸気を含むガスを２５リットル／分（キャリア液蒸気量０．５ｇ／分）で流し込み、他の配管１０２から排出した。
【００６７】
第１の実験では、図９に示すように蛇行壁１３２を液化器全体（Ｆｕｌｌ）に等間隔に１２枚形成し、液化器内の流路を長く、蛇行する機会を多く設定した。
【００６８】
第２の実験では、図１０に示すように蛇行壁１３２を液化器の半分の領域のみ（Ｈａｌｆ）に５枚形成し、流路の蛇行する回数を減らした。
【００６９】
第３の実験では、図１１に示すように、液化器１３２内には蛇行壁を設けなかった（Ｅｍｐ、本発明の第１の実施形態の構造）。
【００７０】
第４の実験では、図１１に示すように、液化器１０１内には蛇行壁を設けず、また、断面積が１００ｍｍ×５０ｍｍの液化器を用いた。
【００７１】
また、比較のために、配管１０２同士を、断面積の等しい配管で接続した（図示せず）。
【００７２】
これらの液化器を用い、液化器回収したキャリア液の比率を測定した。
【００７３】
第１の実験では７０％、第２の実験では４０％、第３の実験では３０％、第４の実験では１０％、比較の実験では２％であった。
【００７４】
なお、比較の実験においてキャリア液がわずかに液化したのは、配管１０２同士の接続部において乱流が発生しためと考えられる。
【００７５】
また、回収されたキャリア液中に水（ガス中の水蒸気成分）が混入しているか調べたが、水は検出されなかった。
【００７６】
【発明の効果】
上述したように、本発明によれば別途強制冷却装置を使用せずに、キャリア液の蒸気を除去することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１の実施形態の一例を示す画像形成装置の図。
【図２】 本発明の第１の実施形態に係る液化器の一例を示す投影図。
【図３】 本発明の第２の実施形態の一例を示す画像形成装置の図。
【図４】 本発明の第２の実施形態に係る液化器の一例を示す投影図。
【図５】 本発明の第２の実施形態に係る液化器の一例を示す投影図。
【図６】 本発明の第２の実施形態に係る液化器の一例を示す投影図。
【図７】 本発明の第２の実施形態に係る液化器の一例を示す投影図。
【図８】 本発明の第２の実施形態に係る液化器の一例を示す投影図。
【図９】 第１の実験に用いた液化器の断面図。
【図１０】 第２の実験に用いた液化器の断面図。
【図１１】 第３の実験に用いた液化器の断面図。
【符号の説明】
１…潜像保持体
２…帯電器
３…レーザビーム
４…現像器
６…中間転写媒体
７…加圧ローラ
８…クリーナ
９…用紙
１０１、１３１…液化器
１０２…配管
１０３…吸着剤
１０４…ファン
１０５…キャリア液回収容器
１１０…筐体
１３２…蛇行壁
Claims (2)
- 表面に静電潜像が形成される回転可能な潜像保持体と、
前記静電潜像にトナー粒子およびキャリア液を含む液体現像剤を供給することによって、前記潜像保持体上に可視像を形成する現像器と、
前記可視像を転写材に転写する転写装置と、
前記潜像保持体、前記現像器および前記転写装置とを収納する筐体と、
前記筐体中で気化した前記キャリア液の蒸気を含むガスを吸引する吸引口、および前記蒸気を液化した後に前記ガスを排出する排出口とを有する液化器と具備する湿式画像形成装置において、
前記液化器は、前記吸引口から導入された前記ガスの移動方向を変えると共に、前記ガスを前記排出口に導く、表面に前記ガスの移動方向に対して略垂直成分をもつ溝が形成され重力方向に対してほぼ平行に配置される複数の蛇行壁と、底面に形成され前記排出口に向かって下る勾配を持つキャリア液流路溝とを有することを特徴とする湿式画像形成装置。 - 表面に静電潜像が形成される回転可能な潜像保持体と、
前記静電潜像にトナー粒子およびキャリア液を含む液体現像剤を供給することによって、前記潜像保持体上に可視像を形成する現像器と、
前記可視像を転写材に転写する転写装置と、
前記潜像保持体、前記現像器および前記転写装置とを収納する筐体と、
前記筐体中で気化した前記キャリア液の蒸気を含むガスを吸引する吸引口、および前記蒸気を液化した後に前記ガスを排出する排出口とを有する液化器と具備する湿式画像形成装置において、
前記液化器は、前記吸引口から導入された前記ガスの移動方向を変えると共に、前記ガスを前記排出口に導く、表面に前記ガスの移動方向に対して略垂直成分をもつ溝が形成され重力方向に向かって傾斜して配置される複数の蛇行壁と、底面に形成され前記排出口に向かって下る勾配を持つキャリア液流路溝とを有することを特徴とする湿式画像形成装置。
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