JP3810953B2 - 液体トナー現像方式の電子写真装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液体トナー現像方式の電子写真装置に関し、特に、中間転写体上のトナー層を溶融加熱して、キャリア溶媒と固体成分とを分離した上で、キャリア溶媒を除去する液体トナー現像方式の電子写真装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、液体キャリア（オイル）中に顔料などの固体粒子を分散させた、高粘度の液体トナーを、液体現像液として用いる液体トナー現像方式の電子写真装置が知られている（例えば、特開平１１−２５２９０号公報）。粉体トナーは、トナーが飛散するという問題、及びトナー粒子が７〜１０μｍと大きいことから解像度が悪いという問題があるのに対して、このような液体トナーは、トナー粒子が１μｍ程度と小さいとともに、帯電量が大きいことでトナー画像の乱れが起きにくく、高い解像度を実現することができる。
【０００３】
図４に、このような従来の液体トナー現像方式の電子写真装置の全体構成を示す。図において、感光ドラム１０は、帯電装置１１により約７００Ｖに帯電させられた後、露光装置１２によって露光されて、露光部分の電位が約１００Ｖとなる静電潜像が形成される。プリウェット装置１３は、２０ｃＳｔ程度の粘度を持つシリコンオイルを４〜５μｍの厚さで感光ドラム１０の表面に塗布する。
【０００４】
現像装置１４は、イエロー／マゼンタ／シアン／ブラックに対応付けて設けられ、トナー粘度が４００〜４０００ｍＰａ・Ｓで、キャリア粘度が２０ｃＳｔを持つ、不揮発性を示す高粘度で高濃度の液体トナーを液体現像液として用いる。現像ローラは、感光ドラム１０上のプリウェット液の膜との２層構造を維持するように感光ドラム１０上に接触して液体現像液を供給し、かつ感光ドラム１０との間に生成される電界に応じて、該液体現像液のトナー粒子を感光ドラム１０に付着させる。
【０００５】
中間転写体１５は、約−５００Ｖにバイアスされて、感光ドラム１０との間の電界に従って、感光ドラム１０に付着されたトナーを、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの順に転写する。バックアップローラ２０は、加熱装置１８により溶融された中間転写体１５のトナーを印刷用紙に定着させる。加熱装置１８は、バックアップローラ２０に接触する前の位置で、中間転写体１５の表面を部分的に加熱する。
【０００６】
液体現像におけるキャリア溶媒は、１μｍ前後のトナー粒子の飛散防止の他に、粒子を帯電状態にさせ、均一分散状態にするという機能のためにあり、現像や静電転写工程ではトナー粒子が電界作用で容易に移動するための「架け橋」のような役割も持っている。
【０００７】
液体現像電子写真プロセス中のキャリア溶媒は、トナー保存、トナー搬送・層形成、静電転写までには必要な成分である。しかし、紙媒体への定着工程以後にはキャリア溶媒は、良好な画質を得るためには不要なものである。これらのことから、現在多くの液体現像剤（液体トナー）のキャリア溶媒には、揮発性の絶縁性液体が用いられている。ただ、キャリア揮発による装置内でのトナー固着や、揮発キャリアの人体への影響、環境問題から、図４に示したように、不揮発性のキャリア溶媒を用いる液体現像剤、例えばＨＶＳ（High-Viscous Silicone ）トナーを用いる電子写真装置が開発されている。
【０００８】
不揮発性のキャリア溶媒を用いる液体現像トナーの場合、キャリア溶媒は液体トナーを加熱溶融時に揮発させることができず、特にトナー定着時やトナー画像の溶融転写時では、溶融トナーの紙媒体への粘着力の発現を阻害して、紙媒体への画質や定着強度を十分に満足できないことがある。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
また、前述したように、中間転写体１５は、その外部或いは内部の適宜の加熱手段により加熱する必要がある。しかし、このような構成では、中間転写体１５が常時加熱されているため、感光ドラム１０が加熱され、感光特性劣化が生じるという問題、キャリア除去時において、トナー画像は加熱溶融状態になっているため、キャリア除去ローラへの粘着力により、トナー画像が乱れ、画質劣化が生じるという問題、及びトナー画像の重ね合わせ時、既に静電転写されたトナー画像は加熱溶融状態にあり、感光ドラムとの接触の際、画像が乱れ画質劣化が生じるという問題がある。
【００１０】
これら問題を解決するために、本出願人は、中間転写体の加熱が感光ドラムに影響しないように冷却ローラを備えると同時に、中間転写体上のトナー層が加熱溶融される前の位置において、過剰なキャリアを除去する手段を備える液体トナー現像方式の電子写真装置を先に提案した（平成１１年２月４日出願の特願平１１−２６９６０号）。
【００１１】
図３は、上記出願により提案した加熱冷却機構を示す図である。図において、感光体１０から中間転写ベルト２４に転写されたトナー粒子は加熱され、かつ、紙などの印刷媒体に１回で溶融転写される。このとき、バックアップローラ２０は、溶融されたトナー粒子を印刷用紙等の媒体に定着させるように加熱ローラ２５に当接して加圧する。
【００１２】
中間転写ベルト２４は、複数のテンションローラ２６，２７，加熱ローラ２５，及び冷却ローラ２３の上に巻き掛けられている。中間転写ベルト２４が加熱ローラ２５に当接する前の位置において、中間転写ベルト２４の表面に当接するキャリア除去ローラ２１が設けられている。キャリア除去ローラ２１には、バイアス電位を印加すると共に、対抗する導電ローラ１９を接地することで、静電転写、溶融転写といった他のプロセスに対して電気的な影響を与えることなく過剰なキャリアだけでなく、プリウェット液も除去する。しかし、これによって、過剰なキャリア溶媒の全てを取り除くことはできない。
【００１３】
感光体上、又は中間転写体上のトナー画像に含まれるキャリア溶媒をできる限り除去するための様々な提案がなされているが、トナー微粒子間に含まれるオイルを限りなく取り除くことは、不揮発性オイルの場合は不可能に近い。そこで、トナーをいったん加熱溶融させることで、トナー粒子間に内在したオイルが、トナー固体成分の溶融一体化によって分離されることを利用することにより、より効果的なオイル除去ができる。
【００１４】
そこで、本発明は、かかる問題点を解決して、不揮発性のキャリア溶媒が中間転写体上のトナー画像中に残存する液体トナー現像方式の電子写真装置において、トナー粒子の加熱溶融時のトナー粒子（レジン成分）が一体化される現象とキャリア溶媒（液体成分）の分離する現象を利用して、加熱前でのキャリア除去プロセスでは取りきれなかったキャリア溶媒を効率的に除去することを目的としている。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明の液体トナー現像方式の電子写真装置は、感光体１０上から中間転写体上にトナー画像を転写し、該中間転写体に転写されたトナー粒子を加熱し、かつ、印刷媒体に溶融転写する。中間転写体上のトナー層を加熱溶融した後、中間転写体に再度当接する前の位置に、キャリア溶媒を除去する手段として、キャリア除去ローラ２９が設けられる。
【００１６】
また、中間転写体上のトナー層を加熱溶融させながら、この加熱溶融位置において中間転写体上のキャリア溶媒を除去する手段として、キャリア除去ローラ２８が設けられる。
【００１７】
本発明は、このようにトナー層を加熱溶融した後のキャリア溶媒を除去する手段と、トナー層を加熱溶融させながらキャリア溶媒を除去する手段との少なくとも一方を有することを特徴としているが、これらを組み合わせて用いることも、さらには、中間転写体上のトナー層の加熱前の位置において、キャリア溶媒を除去する手段（キャリア除去ローラ２１）と組み合わせて用いることも可能である。
【００１８】
本発明の液体トナー現像方式の電子写真装置は、これによって、中間転写体上のトナー層のトナー微粒子間に不揮発性のオイル成分を含んだトナー層を加熱溶融することで、キャリア溶媒と固体成分とを分離した上で、キャリア溶媒を除去することが可能になる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、実施の形態に従って本発明を詳細に説明する。図１は、本発明を適用する液体トナー現像方式の電子写真装置を例示する図である。図３を参照して前述した構成と同様に、図１に例示の電子写真装置もまた、中間転写ベルト２４は、テンションローラ２７，加熱機構を有する加熱ローラ２５，及び冷却ローラ２３の上に巻き掛けられている。これによって、中間転写ベルト２４は、加熱ローラ２５により中間転写ベルト表面を、例えば１５０℃に加熱する一方、冷却ローラ２３の有する冷却機能により中間転写ベルト２４は、例えば４０℃にまで冷却するようなサイクルが繰り返される。中間転写ベルト２４の駆動は、いずれのローラによっても可能であるが、例えば、加熱ローラ２５に駆動機構を備えることができる。この加熱ローラ２５は、内部に有するハロゲンランプ等の熱源により加熱することのできるアルミローラによって構成することができる。
【００２０】
そして、また、図３の構成と同様に、例示の装置は、中間転写ベルト２４が加熱ローラ２５に当接する前の位置において、中間転写ベルト２４の表面に当接するキャリア除去ローラ２１が設けられている。キャリア除去ローラ２１は、例えば、＋３ＫＶにバイアスされて、過剰なキャリアだけでなく、プリウェット液も除去する。中間転写ベルト２４の内側からキャリア除去ローラ２１に対抗して当接する導電ローラ１９を接地することで、静電転写、溶融転写といった他のプロセスに対して電気的な影響を与えることなくキャリア除去ローラ２１にバイアスを印加することができる。
【００２１】
中間転写ベルト２４は、約−５００Ｖにバイアスされて、感光体１０との間の電界に従って、感光体１０に付着されたトナー粒子を転写する。４つの色のトナー粒子がそれぞれ、感光体１０から、中間転写ベルト２４に、全部で４回の転写をする。例えば、先ず最初に、感光体１０に付着されるイエローのトナー粒子を転写し、続いて、感光体１０に付着されるマゼンタのトナー粒子を転写し、続いて、感光体１０に付着されるシアンのトナー粒子を転写し、続いて、感光体１０に付着されるブラックのトナー粒子を転写することになる。その後、中間転写ベルト２４に転写されたトナー粒子は加熱され、かつ、紙などの印刷媒体に１回で溶融転写される。このとき、バックアップローラ２０は、溶融されたトナー粒子を印刷用紙等の媒体に定着させるように加熱ローラ２５に当接して加圧する。
【００２２】
以上説明した構成は、先に提案した構成（図３）と略同一のものである。次に、本発明の特徴とする加熱後のキャリア除去、及び加熱中のキャリア除去について、図示したように、中間転写体として中間転写ベルト２４を用い、かつ、冷却ローラ２３を備える液体現像方式の電子写真装置を例にして説明するが、本発明は、このようなベルト構成に限らず、例えばドラム構成の中間転写体を有し、或いは冷却ローラを備えていない電子写真装置にも適用可能である。
【００２３】
加熱後のキャリア溶媒を除去する手段（キャリア除去ローラ２９）は、中間転写体上のトナー層を加熱ローラ２５により加熱した後の位置において、かつ、このトナー層が再度感光体１０に当接する前の位置に備えられる。なお、例示したように、冷却ローラ２３を備える場合、キャリア除去ローラ２９が中間転写ベルト２４に当接する位置は、中間転写ベルト２４が加熱ローラ２５を離れた後、冷却ローラに巻き掛けられる前である。この位置では、中間転写体上のトナー層は、少なくともガラス転移点以上の温度に一旦加熱溶融した後、放熱によりトナー温度がガラス転移点以下の温度まで下がった状態であり、トナーは非粘着状態であって、かつ、二色目以降の重ね合わせ転写位置より前である。
【００２４】
このキャリア除去ローラ２９は、中間転写ベルト２４の加熱ローラ巻掛け部においてベルト上のトナーが溶融一体化されるときに、溶融したトナーレジン成分と分離してトナー層表面に浮き出てくるキャリア溶媒を、効率的に除去すると共に、二色目以降の重ね合わせ転写の効率低下及び画像劣化を防止することできる。また、加熱前のキャリア除去ローラ２１及び導電ローラ１９と同様な構成にして、中間転写ベルト２４の内側からキャリア除去ローラ２９に対抗して当接する導電ローラ３０を接地することで、静電転写、溶融転写といった他のプロセスに対して電気的な影響を与えることなくキャリア除去ローラ２９にバイアスを印加することができる。
【００２５】
加熱後に、キャリアを除去する手段としては、図示したようにローラ構成のキャリア除去ローラ２９を備えて、その表面が、当接する中間転写ベルト２４の表面と同方向に同速で移動するよう構成することができる。キャリア除去ローラ２９上に付着する除去されたキャリア溶媒を中間転写ベルト２４に再付着させないために、キャリア除去ローラ２９には、それに接触する図示しないブレード、又はカウンタローラ（当接表面が互いに逆方向に移動するよう回転するローラ）を備えてキャリア溶媒を掻き取ることができる。
【００２６】
中間転写体として、図示したように中間転写ベルト２４を用いる場合、キャリア除去ローラ２９を中間転写ベルト２４のいわゆる”腹”の部分（加熱ローラ２５とか冷却ローラ２３などのローラに巻き掛かっていないローラとローラの中間部分）に接圧させることにより、よりソフトで安定的な接触をさせることができる。この場合、キャリア除去ローラ２９は、中間転写ベルト２４のテンションローラとしての役割も有している。
【００２７】
中間転写ベルト２４と同方向への同速回転ローラによっては、中間転写ベルト表面に表出するキャリア溶媒を、ほぼ半分しか除去することができない。また、一旦加熱溶融させたトナーは中間転写ベルト表面上に（剥離コートであっても）強固ではないが、固着された状態にある。そこで、加熱後にキャリアを除去するキャリア除去ローラ２９を中間転写ベルトに対してソフトな接触を維持させながら逆回転（当接表面が互いに逆方向に移動するようなカウンタ方向の回転）で接触させることにより、キャリア液だけを掻き取ることができる。また、キャリア除去ローラ２９は、発泡材の表面にフッ素系樹脂チューブを被覆したローラを使用することにより、ベルト表面に対して均一でソフトな接圧を得ることができる。
【００２８】
また、本発明の電子写真装置は、中間転写体上のトナー層を加熱ローラ２５により加熱溶融させながらキャリア溶媒を除去する手段（キャリア除去ローラ２８）を備えることができる。図１のＡ部拡大を示す図２に見られるように、キャリア除去ローラ２８は、中間転写ベルト２４の加熱ローラ巻掛け部において、ベルト上のトナーが溶融一体化するときに、溶融したトナーレジン成分と分離してトナー層表面に浮き出てくるキャリア溶媒を効率的に除去すると共に、二色目以降の重ね合わせ転写の効率低下及び画像劣化を防止することできる。さらに、加熱溶融させながらキャリア除去するために、最終トナー（四色目）のトナー層又は単色動作時においても、最短動作で効果的なキャリア除去をすることができる。キャリア除去ローラ２８は、中間転写体上のトナー層を、少なくともガラス転移点以上の温度に加熱溶融させながら、キャリア溶媒を除去する。
【００２９】
ローラ構成のキャリア除去ローラ２８，２９によってキャリア溶媒を効果的に除去するために、微細な連続発泡セルを持つ吸液性ローラにして、キャリア溶媒を吸い取る機能を増進させることができる。例えば、吸液性ローラとして、鐘紡（株）製の特殊ウレタンスポンジ”ウエットロン”を用いることができる。この場合、望ましくは、キャリア除去ローラ２８，２９の表面に高硬度のローラ等を接圧させて、吸液製の除去ローラに吸い取られたキャリア溶媒を回収するために、キャリア液を搾り取ることができる。
【００３０】
加熱中のキャリア除去ローラ２８の表面は剥離性に優れたフッ素系樹脂コーティング、又はフッ素樹脂チューブで被覆したローラを、その表面がベルト表面に対し同方向に同速移動するよう回転接触させることができる。これによって、加熱ローラ２５との巻き掛け部で、溶融トナーが粘着力でキャリア除去ローラ表面に転移する「オフセット現象」を防ぐことができる。また、ローラ上に付着する除去されたキャリア溶媒をベルトに再付着させないために、キャリア除去ローラ２８に接触する図示しないブレード、又はカウンタローラを備えて、キャリア溶媒を掻き取ることができる。
【００３１】
加熱後のキャリア除去ローラ２９、或いは特に加熱中のキャリア除去ローラ２８は、常に加熱ベルトに接触し続けると、次第に昇温し、溶融トナーの粘着力でローラ表面に転移（オフセット現象）してくる。そこで、キャリア除去ローラを冷却することにより、キャリア除去ローラを常温に保ち、ローラへのトナーオフセット現象を防止することができる。
【００３２】
キャリア除去ローラを冷却するために、キャリア除去ローラを中空のパイプローラにして、パイプ内部へ空気を送風したり、あるいは冷却水を流すことにより、放熱を促して効果的にローラ全体を冷却させることができる。パイプ材料は、熱伝導性に優れるアルミニウム又は銅が望ましい。
【００３３】
キャリア除去ローラは、１０⁶ 〜１０¹⁰［Ω］の範囲の半導電性として、除去ローラ側に、例えば１〜３ＫＶのバイアス電位を印加して、ニップ部の電界が溶融トナーをベルト側に移動させるよう構成することができる。これによって、キャリア溶媒中の帯電している溶融トナーを、電界作用でベルト側に寄せて、ローラへの耐オフセット性と、より効果的なキャリアの除去を達成することが可能になる。
【００３４】
【発明の効果】
本発明は、中間転写体上のトナー層を加熱溶融した後、中間転写体に再度当接する前の位置に、キャリア溶媒を除去する手段として、キャリア除去ローラ２９を設け、又は、中間転写体上のトナー層を加熱溶融させながら、この加熱溶融位置において中間転写体上のキャリア溶媒を除去する手段として、キャリア除去ローラ２８が設けたことにより、トナー粒子の加熱溶融時のトナー粒子（レジン成分）が一体化される現象とキャリア溶媒（液体成分）の分離する現象を利用して、加熱前でのキャリア除去プロセスでは取りきれなかったキャリア溶媒を効率的に除去することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用する液体トナー現像方式の電子写真装置を例示する図である。
【図２】図１に示したＡ部を拡大して示す図である。
【図３】本出願人が、先に提案した液体トナー現像方式の電子写真装置を示す図である。
【図４】従来の液体トナー現像方式の電子写真装置の全体構成を示す図である。
【符号の説明】
１０ 感光体（ドラム）
１１ 帯電装置
１２ 露光装置
１３ プリウェット装置
１４ 現像装置
１５ 中間転写体（ローラ）
１６ ブレード
１７ 除電装置
１８ 加熱装置
１９ 導電ローラ
２０ バックアップローラ
２１ キャリア除去ローラ
２３ 冷却ローラ
２４ 中間転写ベルト
２５ 加熱ローラ
２６ テンションローラ
２７ テンションローラ
２８ キャリア除去ローラ
２９ キャリア除去ローラ
３０ 導電ローラ

Claims (11)

1. 感光体上から中間転写体上に不揮発性のキャリア溶媒が残存するトナー画像を転写し、該中間転写体に転写されたトナー粒子を加熱し、かつ、印刷媒体に溶融転写する液体トナー現像方式の電子写真装置において、
   中間転写体上のトナー層を加熱溶融する手段を備えて、該加熱溶融手段により加熱溶融された後、加熱溶融されたトナー層が感光体に再度当接する前の位置において、中間転写体上のトナー画像中に残存する不揮発性のキャリア溶媒を除去する手段を備え、
   該キャリア溶媒を除去する手段は、前記中間転写体表面に接触する回転ローラを備えて、加熱溶融時のトナー粒子が一体化される現象とキャリア溶媒の分離する現象を利用して、前記加熱溶融手段による加熱によって固形分の樹脂を溶融してトナー粒子を一体化すると共にキャリア溶媒を分離して、この分離した不揮発性のキャリア溶媒を前記回転ローラで掻き取って除去することを特徴とする液体トナー現像方式の電子写真装置。
2. 前記回転ローラは、前記中間転写体表面に接触すると共に、該中間転写体表面と同方向に移動する表面を有し、かつ前記回転ローラに接触してキャリア溶媒を掻き取るブレード又はカウンタローラを備える請求項１に記載の液体トナー現像方式の電子写真装置。
3. 前記回転ローラは、微細な連続発泡セルを持つ吸液性のローラである請求項１に記載の液体トナー現像方式の電子写真装置。
4. 感光体上から中間転写体上に不揮発性のキャリア溶媒が残存するトナー画像を転写し、該中間転写体に転写されたトナー粒子を加熱し、かつ、印刷媒体に溶融転写する液体トナー現像方式の電子写真装置において、
   中間転写体上のトナー層を加熱溶融する手段を備えて、該加熱溶融手段により加熱溶融させながら、この加熱溶融位置において中間転写体上のトナー画像中に残存する不揮発性のキャリア溶媒を除去する手段を備え、
   該キャリア溶媒を除去する手段は、前記中間転写体表面に接触する回転ローラを備えて、加熱溶融時のトナー粒子が一体化される現象とキャリア溶媒の分離する現象を利用して、前記加熱溶融手段による加熱によって固形分の樹脂を溶融してトナー粒子を一体化すると共にキャリア溶媒を分離して、この分離した不揮発性のキャリア溶媒を前記回転ローラで掻き取って除去することを特徴とする液体トナー現像方式の電子写真装置。
5. 前記回転ローラは、中間転写体に対してソフトな接触を維持させながら当接表面が互いにカウンタ方向に移動する請求項１又は４に記載の液体トナー現像方式の電子写真装置。
6. 前記回転ローラは発泡材の表面にフッ素系樹脂チューブを被覆したローラから成る請求項５に記載の液体トナー現像方式の電子写真装置。
7. 前記中間転写体がベルト構成を有し、かつ該ベルト構成の腹の部分に前記回転ローラを接圧させたことから成る請求項５に記載の液体トナー現像方式の電子写真装置。
8. 前記回転ローラは、表面に剥離性に優れたフッ素系樹脂コーティング、又はフッ素樹脂チューブで被覆した請求項１又は４に記載の液体トナー現像方式の電子写真装置。
9. 前記回転ローラは、冷却手段により冷却される請求項１又は４に記載の液体トナー現像方式の電子写真装置。
10. 前記回転ローラを中空のパイプローラから構成し、かつ前記冷却手段が、該パイプローラ内部に空気を送風する手段、或いは冷却水を流す手段から成る請求項９に記載の液体トナー現像方式の電子写真装置。
11. 前記回転ローラは、１０⁶ 〜１０¹⁰Ωの範囲の半導電性を有し、かつ、該回転ローラに溶融トナーを中間転写体側に移動させる方向のバイアス電位を印加する請求項１又は４に記載の液体トナー現像方式の電子写真装置。

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