JP3947235B2 - 静電潜像の液体現像装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、電子写真や静電記録、イオノグラフィ等の方法で形成された静電潜像を、液体現像剤を用いて可視像化する静電潜像の液体現像装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、静電潜像の液体現像装置では、画像支持体上の潜像面に液体現像剤を供給する方法として、現像剤支持体である現像ローラの表面に凹凸を設け、凹部に液体現像剤を保持して画像支持体に供給する方法、現像剤支持体にスポンジローラを用い、スポンジローラを画像支持体に押圧することによりスポンジローラに吸収された液体現像剤を画像支持体に供給する方法、または、画像支持体を液体現像剤が貯蔵された現像剤槽に浸漬することにより現像剤支持体を用いずに直接液体現像剤を画像支持体に供給する方法等が用いられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の大型の静電記録装置等では、一般に有機溶剤であるIsoparG （登録商標：Exxon 社製）にトナーを約１〜２％の割合で混ぜた低粘性の液体現像剤が使用されている。このため、画像支持体への供給量が少量となる高濃度高粘性の液体現像剤（絶縁性液体中にトナーが高濃度に分散された１００〜１００００ｍＰａ・ｓの高粘性の液体現像剤）を用いた場合、画像支持体の潜像面に液体現像剤を供給する方法としていかなる方法が好適であるのか明らかでない。
【０００４】
【目的】
本発明は上記事情に基づいてなされたものであり、少量の高濃度高粘性の液体現像剤を現像剤支持体上に均一の厚みで塗布することにより画像支持体の潜像面に液体現像剤を均一に供給することができる静電潜像の液体現像装置を提供することを目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に記載した本発明の静電潜像の液体現像装置は、画像支持体上に形成された静電潜像を帯電した顕像化粒子であるトナーによって現像する静電潜像の液体現像装置であって、絶縁性液体中にトナーが高濃度に分散された１００〜１００００ｍＰａ・ｓの高粘度を有する液体現像剤を、親油性及び滑り性のよいセラミックスで形成されたハードローラと、親油性がよい硬度が６０°（ＪＩＳ Ａ）以下のソフトローラとを交互に当接させて配列した少なくとも２つのローラを含み、ソフトローラが現像剤支持体に当接して、現像剤支持体上に塗布する塗布手段と、前記液体現像剤が塗布された現像剤支持体を介して前記画像支持体の潜像面に前記液体現像剤を供給する現像手段と、を具備することを特徴とするものである。
【０００６】
請求項２に記載した本発明の静電潜像の液体現像装置は、請求項１記載の発明において、前記ハードローラは、アルミナ及びチタニアを主成分とするセラミックスで形成されたものであることを特徴とするものである。
【０００７】
請求項３に記載した本発明の静電潜像の液体現像装置は、請求項１又は２記載の発明において、前記液体現像剤は、絶縁性液体の粘度が０．５〜１０００ｍＰａ・ｓ、電気抵抗が１０１２Ωｃｍ以上、表面張力が２１ｄｙｎｅ／ｃｍ以下、沸点が１００℃以上であることを特徴とするものである。
【０００８】
請求項４に記載した本発明の静電潜像の液体現像装置は、請求項３記載の発明において、前記液体現像剤は、シリコンオイルを絶縁性液体として利用するものであることを特徴とするものである。
【０００９】
請求項５に記載した本発明の静電潜像の液体現像装置は、請求項１，２，３又は４記載の発明において、前記液体現像剤が平均粒径０．１〜５μｍのトナーを５〜４０％の濃度で含むものであることを特徴とするものである。
【００１０】
【作用】
請求項１記載の静電潜像の液体現像装置は、親油性及び滑り性のよいセラミックスで形成されたローラを介して現像剤支持体上に液体現像剤を塗布することにより、現像剤支持体上の液体現像剤をより薄く均一に規制することができ、これにより、少量の高濃度高粘性の液体現像剤を画像支持体の潜像面に均一に供給することができる。また、トナーが高濃度に分散された液体現像剤を用いているので、従来の低濃度の液体現像剤に比べて、液量を遥かに少なくすることができる。液体現像剤は、粘度が１００００ｍＰａ・ｓ以上になると、絶縁性液体とトナーとの攪拌が難しくなり、液体現像剤をどのようにして作るかが問題となる。したがって、１００００ｍＰａ・ｓ以上の液体現像剤はコスト的に見合わなくなり、現実的でなくなる。一方、１００ｍＰａ・ｓ以下では、トナー濃度が低くなるとともに、トナーの分散性が悪くなるので、現像液を薄層にして現像することができなくなる。
【００１１】
請求項２記載の静電潜像の液体現像装置は、ローラにアルミナ及びチタニアを主成分とするセラミックスを用いたことにより、親油性及び滑り性のよいローラを得ることができる。
【００１２】
請求項３記載の静電潜像の液体現像装置は、絶縁性液体に前記特性のものを用いることにより、高粘度の液体現像剤を得ることができる。現像剤支持体上に形成される液体現像剤は薄層状に形成されるため、液体現像剤層中に含まれる絶縁性液体はきわめて少量であるので、画像支持体の潜像面に供給される液体現像剤中に含まれる絶縁性液体もきわめて少量である。したがって、転写時に紙等に吸収される絶縁性液体はきわめて少量となるので、粘度が１０００ｍＰａ・ｓ以下であれば絶縁性液体の紙等への付着の問題は特に生じない。しかし、粘度が０．５ｍＰａ・ｓ以下であると揮発性が高くなるので、危険物扱いとなり適当でない。絶縁性液体は沸点が１００℃以下であると、蒸発量が多くなるので現像剤の保存方法に問題があり、装置全体を密閉構造にしなければならず、また作業環境を改善することも難しくなる。電気抵抗は１０１２Ωｃｍ以下になると、絶縁性が悪くなり、トナーの導電性の問題が起こり現像剤として使用できなくなる。したがって、電気抵抗はできるだけ高い値が望ましい。表面張力は２１ｄｙｎｅ／ｃｍ以上になると、濡れ性が悪くなる。したがって、表面張力は、できるだけ低い値が望ましい。
【００１３】
請求項４記載の静電潜像の液体現像装置は、絶縁性液体がシリコンオイルを主成分としたものであることにより、請求項３記載の特性を有する絶縁性液体を得ることができる。
【００１４】
請求項５記載の静電潜像の液体現像装置は、液体現像剤が平均粒径０．１〜５μｍのトナーを５〜４０％の濃度で含むものであることにより、絶縁性液体中にトナーが高濃度に分散された液体現像剤を得ることができる。また、トナーの粒径の大きさに略反比例して、解像度が良くなる。通常、トナーは、プリントアウトされた紙上で５〜１０個位の固まりとなって、存在しているので、トナーの平均粒径が５μｍ以上になると、解像度が悪くなる。一方、トナーの平均粒径が０．１μｍ以下になると、物理的な接着力が大きくなり、転写の際にトナーを剥がし難くなる。
【００１５】
【実施例】
以下に本発明の一実施例を図１乃至図６を参照して説明する。図１は本発明の一実施例である静電潜像の液体現像装置の概略構成図、図２は図１に示す静電潜像の液体現像装置に用いられる現像装置の概略正面図、図３は図２に示す現像装置の右側面図、図４は図２に示す現像装置の塗布部の動作を説明するための図、図５は図４に示す塗布部の隣合うローラの当接方法を示す図、図６は図１に示す静電潜像の液体現像装置の動作を説明するための図である。
【００１６】
本発明の一実施例である静電潜像の液体現像装置１は、図１に示すように、画像支持体である感光体１０と、感光体１０上にプリウェット液を塗布するプリウェット装置２０と、感光体１０を帯電させる帯電装置３０と、感光体１０上に像を露光する露光装置４０と、感光体１０の静電潜像が形成された部分にトナーを供給することにより静電潜像を顕像化する現像装置５０と、感光体１０上のトナーを所定の紙Ｐに転写すると共に定着させる転写装置６０と、感光体１０上に残留したトナーを除去するクリーニング装置７０と、図示されていないが帯電された感光体１０を除電する除電装置を備えている。
【００１７】
帯電装置３０、露光装置４０、クリーニング装置７０、および除電装置については従来の電子写真式プリンタに用いられている従来技術をほとんどの場合について流用することができる。したがって、本実施例では、上記の各装置の説明を省略して、本発明の主要部であるプリウェット装置２０、現像装置５０及び転写装置６０について説明する。
【００１８】
本実施例のプリウェット装置２０に要求される機能は、一定の量のプリウェット液を感光体１０上に均一に塗布することである。その目的のためには、スポンジ状のものによりプリウェット液を塗布する方法、感光体１０の幅方向に並んだ複数のノズルから吐出させる方法、スポンジローラ等により塗布する方法等、他の目的でコーティングする方法を用いることができる。本発明者等は種々の方法を試みて、上記の方法が可能であることを確認したが、最も簡便で性能の良い方法として、ベルイータ（登録商標：カネボウ（株））を用いてプリウェット液を塗布する方法がある。ベルイータは、気孔が連続した立体網目構造を有する連続多孔質体スポンジであり、気孔の体積分だけプリウェット液を保持することができ、また気孔の体積を越えるプリウェット液が供給されたときには、プリウェット液を表面から均一に放出することができる。尚、本実施例では感光体１０との当接面が略半円状のものを用いた。
【００１９】
現像装置５０は、図２及び図３に示すように、現像部５１と、塗布部５２とを備えて構成される。現像部５１は、現像剤支持体である現像ベルト５１０と、現像ベルト５１０を回転駆動すると共に現像ベルト５１０の一部を感光体１０に当接させるようにして保持する駆動ローラ５１２ａ，５１２ｂと、現像ベルト５１０に残留する液体現像剤を除去する掻き取りブレード５１４と、後述する搬送ローラ５２２ａが現像ベルト５１０に当接する際に現像ベルト５１０を現像ベルト５１０の裏面から支持する支持ローラ５１６とを有する。塗布部５２は、現像ベルト５１０の表面に液体現像剤を塗布する塗布装置５２ａ，５２ｂ，５２ｃ，５２ｄを備えている。
【００２０】
現像ベルト５１０は、駆動ローラ５１２ａ，５１２ｂによって感光体１０の回転方向と反対方向に回転する。現像ベルト５１０には、シームレスのニッケルベルト、ポリイミドベルトのような樹脂ベルト等の可撓性を有するベルト部材が用いられる。尚、現像ベルト５１０は現像バイアスを印加できるものでなければならない。したがって、樹脂ベルトを用いる場合には、導電性微粒子を添加して電気抵抗値を下げるか、または、ベルトの表面に導電加工を施す必要がある。
【００２１】
塗布装置５２ａ〜５２ｄは、液体現像剤を貯蔵すると共に放出するベローズポンプ５２０と、ベローズポンプ５２０により放出された液体現像剤を現像ベルト５１０に搬送する搬送ローラ５２２ａ，５２２ｂ，５２２ｃと、調整ローラ５２２ｄと、搬送ローラ５２２ａを現像ベルト５１０に離接する離接装置５２４とを備える。塗布装置５２ａのベローズポンプ５２０ａにはイエローのトナーを含む液体現像剤が、塗布装置５２ｂのベローズポンプ５２０ｂにはマゼンダのトナーを含む液体現像剤が、塗布装置５２ｃのベローズポンプ５２０ｃにはシアンのトナーを含む液体現像剤が、そして、塗布装置５２ｄのベローズポンプ５２０ｄにはブラックのトナーを含む液体現像剤がそれぞれ貯蔵されている。
【００２２】
搬送ローラ５２２ａは搬送ローラ５２２ｂと当接するように、搬送ローラ５２２ｂは搬送ローラ５２２ｃと当接するように、そして、搬送ローラ５２２ｃは調整ローラ５２２ｄと当接するようにそれぞれ設けられている。搬送ローラ５２２ａは現像ベルト５１０の回転方向と反対方向に、搬送ローラ５２２ｂは搬送ローラ５２２ａの回転方向と反対方向に、搬送ローラ５２２ｃは搬送ローラ５２２ｂの回転方向と反対方向に、そして、調整ローラ５２２ｄは搬送ローラ５２２ｃの回転方向と反対方向にそれぞれ回転する。
【００２３】
搬送ローラ５２２ｂ及び調整ローラ５２２ｄにはハードローラであるセラミックスローラ（新日本製鐵社製）が、また、搬送ローラ５２２ａ及び搬送ローラ５２２ｃには硬度が６０°(JIS A) 以下のソフトローラがそれぞれ用いられる。セラミックスローラと硬度が６０°(JIS A) 以下のソフトローラとを交互に当接させて配列したのは、図４に示すように、ソフトローラを弾性変形させて、隣接するセラミックスローラとの当接部にニップ幅ｔを形成するためである。このセラミックスローラは、アルミナ及びチタニアを主成分とするセラミックスに特殊表面処理が施されたものであり、他のセラミックスで形成されたローラやクロムメッキが施されたローラに比べて親油性及び滑り性がよい。このため、セラミックスローラの表面に後述する液体現像剤を薄くムラなく塗布することができる。また、セラミックスローラとソフトローラとをニップ幅ｔを形成するために強い押圧力で当接させても両者を低トルクで回転させることができる。尚、搬送ローラ５２２ａ〜５２２ｃ及び調整ローラ５２２ｄを少しでも低いトルクで回転させるには、ソフトローラは弱い押圧力で弾性変形するものが良い。したがってソフトローラの硬度は４０°(JIS A) 以下であることが望ましい。但し、硬度が１５°(JIS A) 以下になると一定の形状を保持することができなくなり、このため、セラミックスローラとの当接部に一定のニップ幅ｔを形成することが困難になる。硬度が１５°〜４０°(JIS A) のローラとしては、合成樹脂で形成されたBEET（宮川ローラ社製）、NBR （アクリロニトリル−ブタジエンゴム）で形成されたローラ等がある。ソフトローラは、セラミックスローラと同様に、表面に後述する液体現像剤を薄くムラなく塗布する必要があるため、親油性のよいものが望ましい。
【００２４】
図５に示すように、搬送ローラ５２２ｂの両側には搬送ローラ５２２ｂの外径と同じ外径の円板車５２６ａが、調整ローラ５２２ｄの両側には調整ローラ５２２ｄの外径と同じ外径の円板車５２６ａが設けられている。また、搬送ローラ５２２ａの両側には搬送ローラ５２２ａの外径より若干小さい外径の円板車５２６ｂが、搬送ローラ５２２ｃの両側には搬送ローラ５２２ｃの外径より若干小さい外径の円板車５２６ｂが設けられている。そして、隣合う円板車５２６ａと円板車５２６ｂとを互いに当接させることにより、隣合う搬送ローラの軸間距離を隣合う搬送ローラの半径の合計より短くし、また、搬送ローラ５２２ｃと調整ローラ５２２ａの軸間距離を搬送ローラ５２２ｃと調整ローラ５２２ａの半径の合計より短くしている。これにより、隣合う搬送ローラ及び搬送ローラ５２２ｃと調整ローラ５２２ａは一定の押圧力で互いに当接する。本実施例では、搬送ローラ５２２ａ〜５２２ｃ及び調整ローラ５２２ｄに外径がφ２０ｍｍのものを、円板車５２６ａに外径がφ２０ｍｍのものを、円板車５２６ｂに外径がφ１９ｍｍのものを用いた。尚、円板車は円筒状のコロであってもよい。
【００２５】
離接装置５２４は、アーム５２４ａ，５２４ａを備える。アーム５２４ａ，５２４ａには、搬送ローラ５２２ａ及び搬送ローラ５２２ｂが固着されている。アーム５２４ａ，５２４ａは、図示されていない駆動装置により搬送ローラ５２２ｂを軸として回動する。これにより、搬送ローラ５２２ａを現像ベルト５１０に離接させる。
【００２６】
転写装置６０は、中間転写体である中間転写ベルト６１０と、中間転写ベルト６１０を回転駆動すると共に中間転写ベルト６１０の一部を感光体１０に当接させるようにして保持する駆動ローラ６１２ａ，６１２ｂ，６１２ｃと、中間転写ベルト６１０に当接するようにして設置された二次転写体である二次転写ローラ６１４と、中間転写ベルト６１０上に残留するトナーを除去する掻き取りブレード６１６とを備える。
【００２７】
中間転写ベルト６１０は、駆動ローラ６１２ａ，６１２ｂ，６１２ｃによって感光体１０の回転方向と反対方向に回転駆動される。二次転写ローラ６１４は、紙Ｐを介して中間転写ベルト６１０に押圧される。駆動ローラ６１２ｃの内部には、紙Ｐを加熱する定着ヒータ６１８が設けられている。
【００２８】
次に、本発明の一実施例に用いた画像形成用資材について説明する。本実施例に用いた液体現像剤は、エポキシ等のバインダーとなるレジン、トナーに所定の電荷を与える荷電制御剤、着色顔料、トナーを均一に分散させる分散剤等からなるトナーと、キャリア液とからなる。トナーの構成は、従来の液体現像剤に用いられてきたものと基本的には同様であるが、帯電特性及び分散性の調整のためそれらの処方はシリコンオイルに適合するよう変更してある。トナーの平均粒径は、小さい程、解像度がよくなるが、粒径が小さいと物理的接着力が大きくなり転写する際に、はがし難くなる。このため、本実施例ではトナーの平均粒径は、転写性の向上を目的として２〜４μｍあたりに中心が来るように調整してある。
【００２９】
液体現像剤の粘性は、用いるキャリア液、レジン、着色顔料、荷電制御剤などおよびそれらの濃度により決まる。本実施例では、粘度を５０〜６０００ｍＰａ・ｓ、トナー濃度を５〜４０％の範囲で変化させて実験した。
【００３０】
キャリア液は、高電気抵抗を示すジメチルポリシロキサンオイル、環状ポリジメチルシロキサンオイル等の低粘度のものを用いる。尚、現像ベルト５１０上に形成される液体現像剤層は薄層状に形成されるため、液体現像剤層中に含まれるキャリア液はきわめて少量である。したがって、感光体１０の潜像面に供給される液体現像剤中に含まれるキャリア液もきわめて少量となるので、転写時に紙等に吸収されるキャリア液はきわめて少量となる。このため、粘度が１０００ｍＰａ・ｓ以下であれば定着後に残留するキャリア液は、ほとんど見られない。
【００３１】
本発明者等の実験によれば、キャリア液に粘度が２．５ｍＰａ・ｓである米国ダウコーニング社のＤＣ３４４を用いて出画実験を行ったときは、定着後に紙上に残留するキャリア液は見られなかった。しかし、揮発性が高いため、現像装置を密閉構造にする必要が生じた。また、キャリア液に粘度が６．５ｍＰａ・ｓである米国ダウコーニング社のＤＣ３４５を用いて出画実験を行ったときは、ＤＣ３４４を用いて出画実験を行ったときと同様に、定着後に紙上に残留するキャリア液は見られなかった。しかし、揮発性が高いため、現像装置を密閉構造にする必要が生じた。さらに、キャリア液に粘度が２０ｍＰａ・ｓである信越シリコン社のＫＦ−９６−２０を用いて出画実験を行ったときは、定着後に紙上に残留するキャリア液は見られなかった。また、揮発性がそれほど高くないので、現像装置を密閉構造にする必要は生じなかった。ＤＣ３４４，ＤＣ３４５及びＫＦ−９６−２０は、一般的に化粧品に用いられるもので毒性等の安全性は高い。キャリア液については、信越シリコン社のＫＦ９９３７等他に多くの種類があり、電気抵抗、蒸発特性、表面張力、安全性等が満たされていればいずれを選択してもよい。
【００３２】
また、本発明者等が行った実験では、表面張力が大きい場合にはかぶりやトナーの塊が感光体１０に付着することがあり、実験的には２１ｄｙｎｅ／ｃｍ以上では画質に問題が起こりやすいことが分かった。
【００３３】
電気抵抗値としては、トナーの帯電安定性の問題があり、１０14Ωｃｍ以上が望ましい。最低限１０12Ωｃｍ以上は必要である。本実施例の説明では、これらの実験結果に鑑み、価格が低く入手の容易なＤＣ３４５を用いた例を示す。
【００３４】
プリウェット液は、感光体１０上に形成された静電潜像を乱すことなく、定着時に容易に蒸発し、かぶりやトナーの塊が感光体１０に付着しないものであることが要求される。例としては、米国ダウコーニング社のＤＣ３４４，ＤＣ２００−０．６５，−１．０，−２．０、信越シリコン社のＫＦ９６Ｌ−１，ＫＦ９９３７等が挙げられる。一般的に、蒸発性の高いシリコンオイルを選択する必要がある。
【００３５】
本発明者等の行った実験では、液粘度が０．５〜３ｍＰａ・ｓの範囲で問題なく現像、転写、定着による液の乾燥が行われたが、５ｍＰａ・ｓから６ｍＰａ・ｓ程度ではやや定着時の液の乾燥に時間と温度が必要になる傾向が見られた。１０ｍＰａ・ｓでは乾燥に要するエネルギーが大きくなり過ぎ一般的ではない。また、０．５ｍＰａ・ｓ以下であると揮発性が高くなるので、危険物扱いとなり適当でない。また、紙への加熱の影響もあり、沸点は、２５０℃以下のものである必要がある。
【００３６】
表面張力は、液体現像剤と感光体１０との付着力をなくし、離型性をよくして画像の汚れ、かぶりを防ぎ、また画質の解像力、かぶりを向上させるため、できるだけ低いものがよい。本発明者等の実験によれば、２０〜２１ｄｙｎｅ／ｃｍ程度が限界でこれより低いものを選択する必要がある。
【００３７】
電気抵抗は、低い場合、絶縁性が悪くなり電荷をリークしてしまう。従って、できるだけ高いものを使用する必要がある。実験的には１０14Ωｃｍ程度以上が望ましい。最低限１０12Ωｃｍは必要である。
【００３８】
次に、本発明の第一実施例である静電潜像の現像装置の動作について説明する。先ず、図６（Ａ）に示すように、帯電装置３０により感光体１０を帯電する。一般に帯電装置３０には、コロナ放電器が用いられる。次に、帯電した感光体１０上に像を露光する。例えば、レーザースキャナーにより像を露光して感光体１０の表面に静電潜像を形成する。図６（Ｂ）に示すようにレーザースキャナーの光が当たった部分は、導電化するので電荷が消失し、光の当たらなかった部分は電荷の像である静電潜像として残る。
【００３９】
次に、図６（Ｃ）に示すように、プリウェット装置２０により感光体１０上に前述したプリウェット液を塗布する。
【００４０】
次に、現像装置５０により静電潜像を顕像化する。図４に示すように、ベローズポンプ５２０により調整ローラ５２２ｄと搬送ローラ５２２ｃの当接開始位置に放出された液体現像剤は、調整ローラ５２２ｄと搬送ローラ５２２ｃの当接部に形成されたニップ（弾性変形した部分）により均一な厚みに規制されて搬送ローラ５２２ｃ上に塗布される。搬送ローラ５２２ｃ上に塗布された液体現像剤は、搬送ローラ５２２ｃと搬送ローラ５２２ｂの当接部に形成されたニップにより更に均一な厚みに規制されて搬送ローラ５２２ｂ上に塗布される。搬送ローラ５２２ｂ上に塗布された液体現像剤は、搬送ローラ５２２ｂと搬送ローラ５２２ａの当接部に形成されたニップにより更に均一な厚みに規制されて搬送ローラ５２２ａ上に塗布される。このように複数のローラを介して搬送ローラ５２２ａ上に均一な厚みで塗布された液体現像剤は、現像ベルト５１０の表面に薄くムラなく塗布され、これにより現像ベルト５１０上に液体現像剤の薄層を形成する。尚、現像ベルト５１０上に形成される薄層の厚みは、ニップ幅ｔを変えることにより調整することができる。現像装置５０は、離接装置５２４により、いずれかの塗布装置５２ａ〜５２ｄを現像ベルト５１０に当接させる。これにより、現像ベルト５１０上にイエロー、マゼンダ、シアン及びブラックのうちのいずれかのトナーを含む液体現像剤を薄くムラなく塗布することができる。
【００４１】
次に、現像ベルト５１０上に形成された液体現像剤層を、図６（Ｄ）に示すように、感光体１０の表面に形成された静電潜像に近接させて、静電気力により、帯電したトナーを感光体１０上に移動させる。これにより、感光体１０上にトナー像が形成される。
【００４２】
次に、図６（Ｅ）に示すように、転写装置６０により感光体１０上に形成されたトナー像を中間転写ベルト６１０上に一次転写する。一方、感光体１０は、クリーニング装置７０により感光体１０上に残留した液体現像剤が除去され、その後、図示されていない除電装置により除電される。そして、離接手段５２４によって現像ベルト５１０に当接する塗布装置５２ａ〜５２ｄを切り換えた後、再び上記の帯電から除電までのサイクルを繰り返すことにより、中間転写ベルト６１０上にイエロー、マゼンダ、シアン及びブラックのトナー像を次々と重ねて転写する。これにより、中間転写ベルト６１０上にカラー化に対応したトナー像が形成される。
【００４３】
次に、図６（Ｆ）に示すように、転写装置６０により中間転写ベルト６１０上に形成されたカラー化に対応したトナー像を記録媒体である紙Ｐに二次転写すると同時に定着させる。中間転写ベルト６１０上に形成されたカラー化に対応したトナー像は、二次転写ローラ６１４の中間転写ベルト６１０への押圧力及び定着ヒータ６１８による熱により、紙Ｐ上に移動し二次転写されると同時に熱的に溶融し定着する。これにより、紙Ｐ上にカラー画像を形成することができる。
【００４４】
図７乃至図１１は本発明の一実施例の現像過程について詳細に説明するための図であり、図７は現像過程の全体を説明するための図、図８は接近過程のようすを示す図、図９はトナー移動過程のようすを示す図、図１０は非画像部の分離過程を示す図、図１１は画像部の分離過程を示す図である。従来の現像過程と異なり、本実施例の現像過程は、図７に示すように、現像ベルト５１０が感光体１０に接近して液体現像剤が感光体１０の表面に接近する接近過程と、液体現像剤層とプリウェット液層とがソフトコンタクトしてトナーが移動するトナー移動過程と、現像ベルト５１０が感光体１０から離れて現像ベルト５１０に付着するトナーと感光体１０に付着するトナーとに分離される分離過程との３つの過程から成り立っていると考えられる。
【００４５】
接近過程では、現像ベルト５１０を可撓性を有するベルト部材で構成したことにより、図８に示すように、現像ベルト５１０上の液体現像剤層と感光体１０上のプリウェット層とが接触する際の接触圧力が分散され、キャリア液とトナーからなる高粘度の液体現像剤とプリウェット液とはソフトコンタクトされる。これにより粘度の低いプリウェット液は前後に若干押し出されてプリウェット液の液溜りが生ずる。
【００４６】
トナー移動過程においては、図９に示すように、画像部では、現像ベルト５１０上のトナーが感光体１０上の電荷と現像ベルト５１０の間に形成される電界によって主にクーロン力によりプリウェット液層を通過して潜像面に移動する。一方、非画像部では、現像ベルト５１０上のトナーは、感光体１０の表面と液体現像剤層とがプリウェット液層により分離されているので、感光体１０の表面に移動しない。
【００４７】
分離過程においては、非画像部では、図１０に示すように、液体現像剤は現像ベルト５１０上に残留する。プリウェット液層と液体現像剤層との界面では２つの層が分離する際に、粘度の低いプリウェット液層の一部が液体現像剤層に転移して分離する。したがって、２つの層の分離点は、プリウェット液層の内部にあると考えられる。一方、画像部では、図１１に示すように、感光体１０の表面に移動したトナーがプリウェット液層を押しのけるため、プリウェット液層はトナー層の上に位置し、両者はプリウェット液層の内部で分離する。現像ベルト５１０上には、トナーが移動した後に残るキャリア液の一部とプリウェット液の一部が層を形成する。
【００４８】
図１２は液体現像剤を薄層化したことの意義を説明するための図である。現像ベルト５１０上に塗布された液体現像剤層が厚すぎると、液体現像剤の粘度が高いので、静電気力で現像ベルト５１０から感光体１０の表面に移動しようとするトナー群が、その周りに位置するトナーに対して粘性を断ち切れずにクラスターを形成して、感光体１０の表面に移動する。このため、トナーが過剰に移動し、感光体１０上に形成されたトナー像に乱れが生じて画像ノイズが発生する。このクラスターの発生を抑えるために、液体現像剤層の層厚を現像が十分にできる最小限の値に抑える必要がある。
【００４９】
図１３は現像支持体である現像ローラと感光体１０とをハードコンタクトさせたようすを示す図であり、図１４は本実施例のソフトコンタクトを説明するための図である。上記で説明したように、本実施例の現像過程では、プリウェット液層の画像形成への機能は重要である。したがって、現像過程における重要な要件はプリウェット液層と液体現像剤層の２層の状態を維持することである。図１３に示すように現像ローラと感光体とをハードコンタクトさせると２層の状態を維持することができないので、本実施例では、図１４に示すように、現像剤支持体として可撓性を有するベルト部材で構成された現像ベルト５１０を用い、感光体１０上のプリウェット液層と現像ベルト５１０上の液体現像剤層とが接触する際の接触圧力を分散させることにより、プリウェット液層と液体現像剤層とが２層の状態を維持するようにしている。
【００５０】
次に、現像ベルト５１０上の液体現像剤層の層厚、感光体１０上のプリウェット液層の層厚について説明する。現像ベルト５１０上の液体現像剤層の層厚は、液体現像剤の粘性が５０〜１００ｍＰａ・ｓ以上のものについては、特に５００ｍＰａ・ｓ以上のものについては、薄くする必要がある。理想的には、現像時に要求されるトナー現像量（すなわち、ベタ黒を出したときの濃度）を満たす層厚より若干厚めが良い。これは、粘度の高い液体現像剤を用いた場合、現像時に、静電気的に選択されたトナーが液の粘性により余計なトナーを引き連れて感光体１０上に移動してしまうため、感光体１０上に形成されたトナー像に乱れが生じるからである。本発明者等の実験では、トナー濃度の高い液体現像剤については約５μｍの層厚で、また、トナー濃度の低いものについては約４０μｍの層厚で良好な画像が得られた。特に、トナー濃度２０〜３０％の液体現像剤を用いた場合、液体現像剤の層厚が約２０μｍで良好な画質が得られた。
【００５１】
感光体１０上のプリウェット液層の層厚は、選択されたプリウェット液の粘度、表面張力により最適値が存在する。薄過ぎる場合には、現像ベルト５１０上のトナーが感光体１０上に不規則に移動して感光体１０上に形成されるトナー像に乱れが生じる。プリウェット液の量を増やしていくに従って、トナー像の乱れは改善されて、最適値が確認される。更に量を増やしていくと、感光体１０上のトナーが流れて、感光体１０上のトナー像がぼける傾向を示す。ＤＣ３４４を用いた実験では、５〜３０μｍの厚みで良好な結果を得られた。これより粘性の低いものについては、この結果より薄めでも、厚めでも良い結果を得られる。しかしながら、高粘度のものに関しては、最適値は範囲が狭くなる傾向にある。
【００５２】
上述の条件下で画出し実験をおこなった結果、本実施例の静電潜像の現像装置に最適な液体現像剤及びプリウェット液の粘性に関する範囲は、液体現像剤が１００ｍＰａ・ｓから６０００ｍＰａ・ｓ、プリウェット液が０．５ｍＰａ・ｓから５ｍＰａ・ｓの間であることが分かった。尚、プリウェット液のシリコンオイルには、ダウコーニング社製のＤＣ２００シリーズを用い、また現像液のキャリア液には、同社製のＤＣ３４５を用いた。
【００５３】
本実施例によれば、搬送ローラ５２２ｂ及び調整ローラ５２２ｄに親油性及び滑り性のよいセラミックスローラ（新日本製鐵社製）を用いたことにより、現像ベルト５１０上の液体現像剤をより薄く均一に規制することができ、これにより、少量の高濃度高粘性の液体現像剤を感光体１０の潜像面に均一に供給することができ、且つセラミックスローラとソフトローラとをニップ幅を形成するために強い押圧力で当接させた場合でも両者を低トルクで回転させることができる。
【００５４】
また、本実施例によれば、ソフトローラである搬送ローラ５２２ａ及び搬送ローラ５２２ｃとセラミックスローラ（新日本製鐵社製）である搬送ローラ５２２ｂ及び調整ローラ５２２ｄとを５２２ａから５２２ｄの順に当接させて配列したことにより、調整ローラ５２２ｄと搬送ローラ５２２ｃの当接開始位置に供給された液体現像剤は、調整ローラ５２２ｄと搬送ローラ５２２ｃの当接部に形成されたニップ、搬送ローラ５２２ｃと搬送ローラ５２２ｂの当接部に形成されたニップ、及び搬送ローラ５２２ｂと搬送ローラ５２２ａの当接部に形成されたニップにより均一な厚みに規制されて搬送ローラ５２２ａ上に塗布される。これにより、高濃度高粘性の液体現像剤を現像ベルト５１０上に薄くムラなく塗布することができ、したがって、更に少量の高濃度高粘性の液体現像剤を感光体１０の潜像面に均一に供給することができる。
【００５５】
尚、液体現像剤を二つ以上のローラを介して現像剤支持体上に塗布するものであれば、液体現像剤を現像剤支持体上に薄くムラなく塗布することが可能である。しかし、ハードローラ同士を隣合わせた場合、液体現像剤層の層厚は、隣合うハードローラ間に形成される微小なギャップにより規制するので、各ローラをセッティングする際に高い精度が要求される。また、液体現像剤層の層厚を均一にするにはローラ表面の面精度を向上させなければならない。
【００５６】
さらに、本実施例によれば、液体現像剤のキャリア液としてシリコンオイルを用いたことにより、従来のものに比べて以下に述べる利点を有する。
【００５７】
従来の液体現像剤は、一般にキャリア液としてIsoparG （登録商標：Exxon 社製）を用いている。このIsoparは、シリコンオイルほど抵抗値が高くないので、トナー濃度を濃くすると、即ち粒子間距離が小さくなると、トナーの帯電性が悪くなる。したがって、Isoparの場合は、トナー濃度に限界がある。これに対して、本実施例で用いたシリコンオイルは、抵抗値が十分に大きいので、トナー濃度を濃くすることができる。また、一般にIsoparの場合、トナーの分散状態が良く、したがって、トナー濃度が１〜２％でも、トナー同士が反発しあうので、均一にトナーが分散している。これに対して、シリコンオイルは、トナー濃度が１〜２％の場合、分散性が良くなく、じきに沈殿してしまう。しかし、トナー濃度を５〜４０％にすると、密に詰まった状態となり、安定して分散する。このため、本実施例では、トナーが高密度に分散された高粘度の液体現像剤を使用している。これにより、従来の低濃度の液体現像剤に比べて、現像液の液量を大幅に低減することができ、装置の小型化を図ることができる。更に、本実施例の液体現像剤は高粘度の液体であるので、保管や取り扱いの点でも、従来の低粘度の液体現像剤や粉体現像剤に比べて容易になる。
【００５８】
従来の液体現像剤で用いていたIsoparは、前述のように、揮発性が高く、しかも悪臭を放つので、作業環境を悪化させるだけでなく、公害を起こすという問題があった。これに対して本実施例で用いているシリコンオイルは、化粧品用として用いられていることからも明らかなように、安全な液体であり、また無臭であるので、本実施例によれば、作業環境を改善することができ、また公害の問題も発生しない。
【００５９】
本発明は本実施例に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で数々の変形が可能である。たとえば、本実施例では、塗布装置として、三つの搬送ローラ５２２ａ〜５２２ｃを介して現像ベルト５１０上に液体現像剤を塗布するものについて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。塗布装置は、親油性及び滑り性のよいセラミックスで形成されたローラを介して現像ベルト上に液体現像剤を塗布するものであればよい。
【００６０】
また、ハードローラである搬送ローラ５２２ｂ及び調整ローラ５２２ｄにアルミナ及びチタニアを主成分とするセラミックスローラ（新日本製鐵社製）を用いたものについて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、ハードローラは親油性及び滑り性のよいセラミックスで形成されたものであればよい。
【００６１】
また、搬送ローラ５２２ｂ及び調整ローラ５２２ｄの両側にローラ外径と同じ外径の円板車５２６ａを、搬送ローラ５２２ａ及び搬送ローラ５２２ｃの両側にローラ外径より若干小さい外径の円板車５２６ｂをそれぞれ設けて、隣合う円板車５２６ａと円板車５２６ｂを互いに当接させたものについて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、隣合う搬送ローラの軸間距離が隣合う搬送ローラの半径の合計より短く、且つ、搬送ローラ５２２ｃと調整ローラ５２２ｄの軸間距離が搬送ローラ５２２ｃと調整ローラ５２２ｄの半径の合計より短くなるようにしたものであればよい。たとえば、図１５に示すように、ソフトローラの両側にローラ外径より若干小さい外径の円板車５２６ｃを設け、円板車５２６ｃを隣接するセラミックスローラに当接させたものでもよい。
【００６２】
さらに、イエローのトナーを含む液体現像剤を現像ベルト５１０に塗布する塗布装置５２ａと、マゼンダのトナーを含む液体現像剤を現像ベルト５１０に塗布する塗布装置５２ｂと、シアンのトナーを含む液体現像剤を現像ベルト５１０に塗布する塗布装置５２ｃと、ブラックのトナーを含む液体現像剤を現像ベルト５１０に塗布する塗布装置５２ｄとを備えるものについて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。所望の色のトナーを含む液体現像剤を少なくとも二つのローラを介して現像ベルト上に塗布する塗布装置を必要に応じて少なくとも一個設けたものであればよい。
【００６３】
また、本実施例では、現像剤支持体として可撓性を有するベルト部材で構成された現像ベルト５１０を用いたものについて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。現像剤支持体は、金属等の導電性部材で形成された現像ローラでもよい。但し、現像ローラ上に形成された液体現像剤層と画像支持体上に形成されたプリウェット液層とを２層状態を維持しつつ接触させ、且つ両者をプリウェット液層の内部で分離させるため、画像支持体に可撓性を有するベルト部材で構成されたものを用いるか、または現像ローラを現像ローラと画像支持体との間に微小なギャップを形成するようにして設置する必要がある。
【００６４】
さらに、本実施例では、画像支持体として、有機感光体１０を用いた場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。画像支持体は、カールソン法で用いる各種感光体、あるいはイオノグラフィ等の静電潜像を直接形成する導体上に絶縁体層を形成したもの、静電プロッタのような静電記録紙でもよい。
【００６５】
また、本実施例では、転写装置として、感光体１０上に形成されたトナー像を中間転写体である中間転写ベルト６１０上に一次転写した後、中間転写ベルト６１０上に一次転写されたトナー像を紙Ｐ上に二次転写することにより、紙Ｐ上に画像を形成するものについて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、転写装置は、画像支持体上に形成されたトナー像を記録媒体に転写することができるものであればよい。たとえば、モノクロ用の液体現像装置では、画像支持体上に形成されたトナー像を中間転写体上に一次転写することなく記録媒体上に直接転写するものであってもよい。
【００６６】
さらに、本実施例では、露光装置４０により帯電した画像支持体上に像を露光し、その後、プリウェット装置２０により画像支持体上にプリウェット液を塗布したものについて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、プリウェット液の塗布は、現像工程に先立って行われるものであればよい。
【００６７】
また、本発明は本実施例に限定されるものではなく、プリウェット液層が形成され、且つ、液体現像剤の層厚が５〜４０μｍであれば、高粘性現像剤の粘度は１００００ｍＰａ・ｓであっても良い。現状では、６０００ｍＰａ・ｓ以上の高粘度の現像剤は、キャリア液とトナーとの攪拌が難しくなるので、コスト的にあわなくなると考えるが、安価に入手できるようになれば、６０００ｍＰａ・ｓ以上でもよい。粘度が１００００ｍＰａ・ｓを越えるものは、現実的でなくなる。また、プリウェット液は、粘度が０．５〜５ｍＰａ・ｓ、電気抵抗が１０12Ωｃｍ以上、沸点が１００〜２５０℃、表面張力が２１ｄｙｎｅ／ｃｍ以下であれば、シリコンオイルを主成分とするものでなくてもよい。さらに、液体現像剤のキャリア液はシリコンオイルに限定されない。
【００６８】
また、本実施例では、静電潜像の液体現像方法としてプリウェット工程を有するものについて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば画像支持体の表面に離型性を有する材料をコーティングしたものであれば、特にプリウェット工程を必要とするものではない。
【００６９】
【発明の効果】
以上説明したように請求項１記載の発明によれば、親油性及び滑り性のよいセラミックスで形成されたローラを介して現像剤支持体上に液体現像剤を塗布したことにより、液体現像剤を現像剤支持体上に薄く均一に塗布することができ、これにより、少量の液体現像剤を画像支持体の潜像面に均一に供給することができ、また、トナーが高濃度に分散された高粘度の液体現像剤を薄層にして現像することにより、高解像度で小型化が容易であり、しかも低公害化が可能な静電潜像の液体現像装置を提供することができる。
【００７０】
請求項２記載の発明によれば、前記の構成としたことにより、請求項１記載の発明の効果と同様の効果を有する静電潜像の液体現像装置を提供することができる。
【００７１】
請求項３記載の発明によれば、前記の構成としたことにより、請求項１又は２記載の発明の効果に加えて、液体現像剤の濡れ性がよい静電潜像の液体現像装置を提供することができる。
【００７２】
請求項４記載の発明によれば、前記の構成としたことにより、請求項３記載の発明の効果に加えて、公害が少なく、作業環境の改善を図ることができる静電潜像の液体現像装置を提供することができる。
【００７３】
請求項５記載の発明によれば、前記の構成としたことにより、請求項１，２，３又は４記載の発明の効果に加えて、転写の際にトナーを剥がしやすくなる静電潜像の液体現像装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例である静電潜像の液体現像装置の概略構成図である。
【図２】図１に示す静電潜像の液体現像装置に用いられる現像装置の概略正面図である。
【図３】図２に示す現像装置の右側面図である。
【図４】図２に示す現像装置の塗布部の動作を説明するための図である。
【図５】図４に示す塗布部の隣合うローラの当接方法を示す図である。
【図６】図１に示す静電潜像の液体現像装置の動作を説明するための図である。
【図７】現像過程の全体を説明するための図である。
【図８】接近過程のようすを示す図である。
【図９】トナー移動過程のようすを示す図である。
【図１０】非画像部の分離過程を示す図である。
【図１１】画像部の分離過程を示す図である。
【図１２】液体現像剤を薄層化したことの意義を説明するための図である。
【図１３】現像ローラと感光体とをハードコンタクトさせたようすを示す図である。
【図１４】本実施例である静電潜像の液体現像装置のソフトコンタクトを説明するための図である。
【図１５】図４に示す塗布部の隣合うローラの当接方法の変形例を示す図である。
【符号の説明】
１０ 感光体
２０ プリウェット装置
３０ 帯電装置
４０ 露光装置
５０ 現像装置
５１ 現像部
５２ 塗布部
５２ａ，５２ｂ，５２ｃ，５２ｄ 塗布装置
６０ 転写装置
７０ クリーニング装置
５１０ 現像ベルト
５１２ａ，５１２ｂ，６１２ａ，６１２ｂ，６１２ｃ 駆動ローラ
５１４，６１６ 掻き取りブレード
５１６ 支持ローラ
５２０ ベローズポンプ
５２２ａ，５２２ｂ，５２２ｃ 搬送ローラ
５２２ｄ 調整ローラ
５２４ 離接装置
５２４ａ アーム
５２６ａ，５２６ｂ，５２６ｃ 円板車
６１４ 二次転写ローラ
６１８ ヒータ
【産業上の利用分野】
本発明は、電子写真や静電記録、イオノグラフィ等の方法で形成された静電潜像を、液体現像剤を用いて可視像化する静電潜像の液体現像装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、静電潜像の液体現像装置では、画像支持体上の潜像面に液体現像剤を供給する方法として、現像剤支持体である現像ローラの表面に凹凸を設け、凹部に液体現像剤を保持して画像支持体に供給する方法、現像剤支持体にスポンジローラを用い、スポンジローラを画像支持体に押圧することによりスポンジローラに吸収された液体現像剤を画像支持体に供給する方法、または、画像支持体を液体現像剤が貯蔵された現像剤槽に浸漬することにより現像剤支持体を用いずに直接液体現像剤を画像支持体に供給する方法等が用いられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の大型の静電記録装置等では、一般に有機溶剤であるIsoparG （登録商標：Exxon 社製）にトナーを約１〜２％の割合で混ぜた低粘性の液体現像剤が使用されている。このため、画像支持体への供給量が少量となる高濃度高粘性の液体現像剤（絶縁性液体中にトナーが高濃度に分散された１００〜１００００ｍＰａ・ｓの高粘性の液体現像剤）を用いた場合、画像支持体の潜像面に液体現像剤を供給する方法としていかなる方法が好適であるのか明らかでない。
【０００４】
【目的】
本発明は上記事情に基づいてなされたものであり、少量の高濃度高粘性の液体現像剤を現像剤支持体上に均一の厚みで塗布することにより画像支持体の潜像面に液体現像剤を均一に供給することができる静電潜像の液体現像装置を提供することを目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に記載した本発明の静電潜像の液体現像装置は、画像支持体上に形成された静電潜像を帯電した顕像化粒子であるトナーによって現像する静電潜像の液体現像装置であって、絶縁性液体中にトナーが高濃度に分散された１００〜１００００ｍＰａ・ｓの高粘度を有する液体現像剤を、親油性及び滑り性のよいセラミックスで形成されたハードローラと、親油性がよい硬度が６０°（ＪＩＳ Ａ）以下のソフトローラとを交互に当接させて配列した少なくとも２つのローラを含み、ソフトローラが現像剤支持体に当接して、現像剤支持体上に塗布する塗布手段と、前記液体現像剤が塗布された現像剤支持体を介して前記画像支持体の潜像面に前記液体現像剤を供給する現像手段と、を具備することを特徴とするものである。
【０００６】
請求項２に記載した本発明の静電潜像の液体現像装置は、請求項１記載の発明において、前記ハードローラは、アルミナ及びチタニアを主成分とするセラミックスで形成されたものであることを特徴とするものである。
【０００７】
請求項３に記載した本発明の静電潜像の液体現像装置は、請求項１又は２記載の発明において、前記液体現像剤は、絶縁性液体の粘度が０．５〜１０００ｍＰａ・ｓ、電気抵抗が１０１２Ωｃｍ以上、表面張力が２１ｄｙｎｅ／ｃｍ以下、沸点が１００℃以上であることを特徴とするものである。
【０００８】
請求項４に記載した本発明の静電潜像の液体現像装置は、請求項３記載の発明において、前記液体現像剤は、シリコンオイルを絶縁性液体として利用するものであることを特徴とするものである。
【０００９】
請求項５に記載した本発明の静電潜像の液体現像装置は、請求項１，２，３又は４記載の発明において、前記液体現像剤が平均粒径０．１〜５μｍのトナーを５〜４０％の濃度で含むものであることを特徴とするものである。
【００１０】
【作用】
請求項１記載の静電潜像の液体現像装置は、親油性及び滑り性のよいセラミックスで形成されたローラを介して現像剤支持体上に液体現像剤を塗布することにより、現像剤支持体上の液体現像剤をより薄く均一に規制することができ、これにより、少量の高濃度高粘性の液体現像剤を画像支持体の潜像面に均一に供給することができる。また、トナーが高濃度に分散された液体現像剤を用いているので、従来の低濃度の液体現像剤に比べて、液量を遥かに少なくすることができる。液体現像剤は、粘度が１００００ｍＰａ・ｓ以上になると、絶縁性液体とトナーとの攪拌が難しくなり、液体現像剤をどのようにして作るかが問題となる。したがって、１００００ｍＰａ・ｓ以上の液体現像剤はコスト的に見合わなくなり、現実的でなくなる。一方、１００ｍＰａ・ｓ以下では、トナー濃度が低くなるとともに、トナーの分散性が悪くなるので、現像液を薄層にして現像することができなくなる。
【００１１】
請求項２記載の静電潜像の液体現像装置は、ローラにアルミナ及びチタニアを主成分とするセラミックスを用いたことにより、親油性及び滑り性のよいローラを得ることができる。
【００１２】
請求項３記載の静電潜像の液体現像装置は、絶縁性液体に前記特性のものを用いることにより、高粘度の液体現像剤を得ることができる。現像剤支持体上に形成される液体現像剤は薄層状に形成されるため、液体現像剤層中に含まれる絶縁性液体はきわめて少量であるので、画像支持体の潜像面に供給される液体現像剤中に含まれる絶縁性液体もきわめて少量である。したがって、転写時に紙等に吸収される絶縁性液体はきわめて少量となるので、粘度が１０００ｍＰａ・ｓ以下であれば絶縁性液体の紙等への付着の問題は特に生じない。しかし、粘度が０．５ｍＰａ・ｓ以下であると揮発性が高くなるので、危険物扱いとなり適当でない。絶縁性液体は沸点が１００℃以下であると、蒸発量が多くなるので現像剤の保存方法に問題があり、装置全体を密閉構造にしなければならず、また作業環境を改善することも難しくなる。電気抵抗は１０１２Ωｃｍ以下になると、絶縁性が悪くなり、トナーの導電性の問題が起こり現像剤として使用できなくなる。したがって、電気抵抗はできるだけ高い値が望ましい。表面張力は２１ｄｙｎｅ／ｃｍ以上になると、濡れ性が悪くなる。したがって、表面張力は、できるだけ低い値が望ましい。
【００１３】
請求項４記載の静電潜像の液体現像装置は、絶縁性液体がシリコンオイルを主成分としたものであることにより、請求項３記載の特性を有する絶縁性液体を得ることができる。
【００１４】
請求項５記載の静電潜像の液体現像装置は、液体現像剤が平均粒径０．１〜５μｍのトナーを５〜４０％の濃度で含むものであることにより、絶縁性液体中にトナーが高濃度に分散された液体現像剤を得ることができる。また、トナーの粒径の大きさに略反比例して、解像度が良くなる。通常、トナーは、プリントアウトされた紙上で５〜１０個位の固まりとなって、存在しているので、トナーの平均粒径が５μｍ以上になると、解像度が悪くなる。一方、トナーの平均粒径が０．１μｍ以下になると、物理的な接着力が大きくなり、転写の際にトナーを剥がし難くなる。
【００１５】
【実施例】
以下に本発明の一実施例を図１乃至図６を参照して説明する。図１は本発明の一実施例である静電潜像の液体現像装置の概略構成図、図２は図１に示す静電潜像の液体現像装置に用いられる現像装置の概略正面図、図３は図２に示す現像装置の右側面図、図４は図２に示す現像装置の塗布部の動作を説明するための図、図５は図４に示す塗布部の隣合うローラの当接方法を示す図、図６は図１に示す静電潜像の液体現像装置の動作を説明するための図である。
【００１６】
本発明の一実施例である静電潜像の液体現像装置１は、図１に示すように、画像支持体である感光体１０と、感光体１０上にプリウェット液を塗布するプリウェット装置２０と、感光体１０を帯電させる帯電装置３０と、感光体１０上に像を露光する露光装置４０と、感光体１０の静電潜像が形成された部分にトナーを供給することにより静電潜像を顕像化する現像装置５０と、感光体１０上のトナーを所定の紙Ｐに転写すると共に定着させる転写装置６０と、感光体１０上に残留したトナーを除去するクリーニング装置７０と、図示されていないが帯電された感光体１０を除電する除電装置を備えている。
【００１７】
帯電装置３０、露光装置４０、クリーニング装置７０、および除電装置については従来の電子写真式プリンタに用いられている従来技術をほとんどの場合について流用することができる。したがって、本実施例では、上記の各装置の説明を省略して、本発明の主要部であるプリウェット装置２０、現像装置５０及び転写装置６０について説明する。
【００１８】
本実施例のプリウェット装置２０に要求される機能は、一定の量のプリウェット液を感光体１０上に均一に塗布することである。その目的のためには、スポンジ状のものによりプリウェット液を塗布する方法、感光体１０の幅方向に並んだ複数のノズルから吐出させる方法、スポンジローラ等により塗布する方法等、他の目的でコーティングする方法を用いることができる。本発明者等は種々の方法を試みて、上記の方法が可能であることを確認したが、最も簡便で性能の良い方法として、ベルイータ（登録商標：カネボウ（株））を用いてプリウェット液を塗布する方法がある。ベルイータは、気孔が連続した立体網目構造を有する連続多孔質体スポンジであり、気孔の体積分だけプリウェット液を保持することができ、また気孔の体積を越えるプリウェット液が供給されたときには、プリウェット液を表面から均一に放出することができる。尚、本実施例では感光体１０との当接面が略半円状のものを用いた。
【００１９】
現像装置５０は、図２及び図３に示すように、現像部５１と、塗布部５２とを備えて構成される。現像部５１は、現像剤支持体である現像ベルト５１０と、現像ベルト５１０を回転駆動すると共に現像ベルト５１０の一部を感光体１０に当接させるようにして保持する駆動ローラ５１２ａ，５１２ｂと、現像ベルト５１０に残留する液体現像剤を除去する掻き取りブレード５１４と、後述する搬送ローラ５２２ａが現像ベルト５１０に当接する際に現像ベルト５１０を現像ベルト５１０の裏面から支持する支持ローラ５１６とを有する。塗布部５２は、現像ベルト５１０の表面に液体現像剤を塗布する塗布装置５２ａ，５２ｂ，５２ｃ，５２ｄを備えている。
【００２０】
現像ベルト５１０は、駆動ローラ５１２ａ，５１２ｂによって感光体１０の回転方向と反対方向に回転する。現像ベルト５１０には、シームレスのニッケルベルト、ポリイミドベルトのような樹脂ベルト等の可撓性を有するベルト部材が用いられる。尚、現像ベルト５１０は現像バイアスを印加できるものでなければならない。したがって、樹脂ベルトを用いる場合には、導電性微粒子を添加して電気抵抗値を下げるか、または、ベルトの表面に導電加工を施す必要がある。
【００２１】
塗布装置５２ａ〜５２ｄは、液体現像剤を貯蔵すると共に放出するベローズポンプ５２０と、ベローズポンプ５２０により放出された液体現像剤を現像ベルト５１０に搬送する搬送ローラ５２２ａ，５２２ｂ，５２２ｃと、調整ローラ５２２ｄと、搬送ローラ５２２ａを現像ベルト５１０に離接する離接装置５２４とを備える。塗布装置５２ａのベローズポンプ５２０ａにはイエローのトナーを含む液体現像剤が、塗布装置５２ｂのベローズポンプ５２０ｂにはマゼンダのトナーを含む液体現像剤が、塗布装置５２ｃのベローズポンプ５２０ｃにはシアンのトナーを含む液体現像剤が、そして、塗布装置５２ｄのベローズポンプ５２０ｄにはブラックのトナーを含む液体現像剤がそれぞれ貯蔵されている。
【００２２】
搬送ローラ５２２ａは搬送ローラ５２２ｂと当接するように、搬送ローラ５２２ｂは搬送ローラ５２２ｃと当接するように、そして、搬送ローラ５２２ｃは調整ローラ５２２ｄと当接するようにそれぞれ設けられている。搬送ローラ５２２ａは現像ベルト５１０の回転方向と反対方向に、搬送ローラ５２２ｂは搬送ローラ５２２ａの回転方向と反対方向に、搬送ローラ５２２ｃは搬送ローラ５２２ｂの回転方向と反対方向に、そして、調整ローラ５２２ｄは搬送ローラ５２２ｃの回転方向と反対方向にそれぞれ回転する。
【００２３】
搬送ローラ５２２ｂ及び調整ローラ５２２ｄにはハードローラであるセラミックスローラ（新日本製鐵社製）が、また、搬送ローラ５２２ａ及び搬送ローラ５２２ｃには硬度が６０°(JIS A) 以下のソフトローラがそれぞれ用いられる。セラミックスローラと硬度が６０°(JIS A) 以下のソフトローラとを交互に当接させて配列したのは、図４に示すように、ソフトローラを弾性変形させて、隣接するセラミックスローラとの当接部にニップ幅ｔを形成するためである。このセラミックスローラは、アルミナ及びチタニアを主成分とするセラミックスに特殊表面処理が施されたものであり、他のセラミックスで形成されたローラやクロムメッキが施されたローラに比べて親油性及び滑り性がよい。このため、セラミックスローラの表面に後述する液体現像剤を薄くムラなく塗布することができる。また、セラミックスローラとソフトローラとをニップ幅ｔを形成するために強い押圧力で当接させても両者を低トルクで回転させることができる。尚、搬送ローラ５２２ａ〜５２２ｃ及び調整ローラ５２２ｄを少しでも低いトルクで回転させるには、ソフトローラは弱い押圧力で弾性変形するものが良い。したがってソフトローラの硬度は４０°(JIS A) 以下であることが望ましい。但し、硬度が１５°(JIS A) 以下になると一定の形状を保持することができなくなり、このため、セラミックスローラとの当接部に一定のニップ幅ｔを形成することが困難になる。硬度が１５°〜４０°(JIS A) のローラとしては、合成樹脂で形成されたBEET（宮川ローラ社製）、NBR （アクリロニトリル−ブタジエンゴム）で形成されたローラ等がある。ソフトローラは、セラミックスローラと同様に、表面に後述する液体現像剤を薄くムラなく塗布する必要があるため、親油性のよいものが望ましい。
【００２４】
図５に示すように、搬送ローラ５２２ｂの両側には搬送ローラ５２２ｂの外径と同じ外径の円板車５２６ａが、調整ローラ５２２ｄの両側には調整ローラ５２２ｄの外径と同じ外径の円板車５２６ａが設けられている。また、搬送ローラ５２２ａの両側には搬送ローラ５２２ａの外径より若干小さい外径の円板車５２６ｂが、搬送ローラ５２２ｃの両側には搬送ローラ５２２ｃの外径より若干小さい外径の円板車５２６ｂが設けられている。そして、隣合う円板車５２６ａと円板車５２６ｂとを互いに当接させることにより、隣合う搬送ローラの軸間距離を隣合う搬送ローラの半径の合計より短くし、また、搬送ローラ５２２ｃと調整ローラ５２２ａの軸間距離を搬送ローラ５２２ｃと調整ローラ５２２ａの半径の合計より短くしている。これにより、隣合う搬送ローラ及び搬送ローラ５２２ｃと調整ローラ５２２ａは一定の押圧力で互いに当接する。本実施例では、搬送ローラ５２２ａ〜５２２ｃ及び調整ローラ５２２ｄに外径がφ２０ｍｍのものを、円板車５２６ａに外径がφ２０ｍｍのものを、円板車５２６ｂに外径がφ１９ｍｍのものを用いた。尚、円板車は円筒状のコロであってもよい。
【００２５】
離接装置５２４は、アーム５２４ａ，５２４ａを備える。アーム５２４ａ，５２４ａには、搬送ローラ５２２ａ及び搬送ローラ５２２ｂが固着されている。アーム５２４ａ，５２４ａは、図示されていない駆動装置により搬送ローラ５２２ｂを軸として回動する。これにより、搬送ローラ５２２ａを現像ベルト５１０に離接させる。
【００２６】
転写装置６０は、中間転写体である中間転写ベルト６１０と、中間転写ベルト６１０を回転駆動すると共に中間転写ベルト６１０の一部を感光体１０に当接させるようにして保持する駆動ローラ６１２ａ，６１２ｂ，６１２ｃと、中間転写ベルト６１０に当接するようにして設置された二次転写体である二次転写ローラ６１４と、中間転写ベルト６１０上に残留するトナーを除去する掻き取りブレード６１６とを備える。
【００２７】
中間転写ベルト６１０は、駆動ローラ６１２ａ，６１２ｂ，６１２ｃによって感光体１０の回転方向と反対方向に回転駆動される。二次転写ローラ６１４は、紙Ｐを介して中間転写ベルト６１０に押圧される。駆動ローラ６１２ｃの内部には、紙Ｐを加熱する定着ヒータ６１８が設けられている。
【００２８】
次に、本発明の一実施例に用いた画像形成用資材について説明する。本実施例に用いた液体現像剤は、エポキシ等のバインダーとなるレジン、トナーに所定の電荷を与える荷電制御剤、着色顔料、トナーを均一に分散させる分散剤等からなるトナーと、キャリア液とからなる。トナーの構成は、従来の液体現像剤に用いられてきたものと基本的には同様であるが、帯電特性及び分散性の調整のためそれらの処方はシリコンオイルに適合するよう変更してある。トナーの平均粒径は、小さい程、解像度がよくなるが、粒径が小さいと物理的接着力が大きくなり転写する際に、はがし難くなる。このため、本実施例ではトナーの平均粒径は、転写性の向上を目的として２〜４μｍあたりに中心が来るように調整してある。
【００２９】
液体現像剤の粘性は、用いるキャリア液、レジン、着色顔料、荷電制御剤などおよびそれらの濃度により決まる。本実施例では、粘度を５０〜６０００ｍＰａ・ｓ、トナー濃度を５〜４０％の範囲で変化させて実験した。
【００３０】
キャリア液は、高電気抵抗を示すジメチルポリシロキサンオイル、環状ポリジメチルシロキサンオイル等の低粘度のものを用いる。尚、現像ベルト５１０上に形成される液体現像剤層は薄層状に形成されるため、液体現像剤層中に含まれるキャリア液はきわめて少量である。したがって、感光体１０の潜像面に供給される液体現像剤中に含まれるキャリア液もきわめて少量となるので、転写時に紙等に吸収されるキャリア液はきわめて少量となる。このため、粘度が１０００ｍＰａ・ｓ以下であれば定着後に残留するキャリア液は、ほとんど見られない。
【００３１】
本発明者等の実験によれば、キャリア液に粘度が２．５ｍＰａ・ｓである米国ダウコーニング社のＤＣ３４４を用いて出画実験を行ったときは、定着後に紙上に残留するキャリア液は見られなかった。しかし、揮発性が高いため、現像装置を密閉構造にする必要が生じた。また、キャリア液に粘度が６．５ｍＰａ・ｓである米国ダウコーニング社のＤＣ３４５を用いて出画実験を行ったときは、ＤＣ３４４を用いて出画実験を行ったときと同様に、定着後に紙上に残留するキャリア液は見られなかった。しかし、揮発性が高いため、現像装置を密閉構造にする必要が生じた。さらに、キャリア液に粘度が２０ｍＰａ・ｓである信越シリコン社のＫＦ−９６−２０を用いて出画実験を行ったときは、定着後に紙上に残留するキャリア液は見られなかった。また、揮発性がそれほど高くないので、現像装置を密閉構造にする必要は生じなかった。ＤＣ３４４，ＤＣ３４５及びＫＦ−９６−２０は、一般的に化粧品に用いられるもので毒性等の安全性は高い。キャリア液については、信越シリコン社のＫＦ９９３７等他に多くの種類があり、電気抵抗、蒸発特性、表面張力、安全性等が満たされていればいずれを選択してもよい。
【００３２】
また、本発明者等が行った実験では、表面張力が大きい場合にはかぶりやトナーの塊が感光体１０に付着することがあり、実験的には２１ｄｙｎｅ／ｃｍ以上では画質に問題が起こりやすいことが分かった。
【００３３】
電気抵抗値としては、トナーの帯電安定性の問題があり、１０14Ωｃｍ以上が望ましい。最低限１０12Ωｃｍ以上は必要である。本実施例の説明では、これらの実験結果に鑑み、価格が低く入手の容易なＤＣ３４５を用いた例を示す。
【００３４】
プリウェット液は、感光体１０上に形成された静電潜像を乱すことなく、定着時に容易に蒸発し、かぶりやトナーの塊が感光体１０に付着しないものであることが要求される。例としては、米国ダウコーニング社のＤＣ３４４，ＤＣ２００−０．６５，−１．０，−２．０、信越シリコン社のＫＦ９６Ｌ−１，ＫＦ９９３７等が挙げられる。一般的に、蒸発性の高いシリコンオイルを選択する必要がある。
【００３５】
本発明者等の行った実験では、液粘度が０．５〜３ｍＰａ・ｓの範囲で問題なく現像、転写、定着による液の乾燥が行われたが、５ｍＰａ・ｓから６ｍＰａ・ｓ程度ではやや定着時の液の乾燥に時間と温度が必要になる傾向が見られた。１０ｍＰａ・ｓでは乾燥に要するエネルギーが大きくなり過ぎ一般的ではない。また、０．５ｍＰａ・ｓ以下であると揮発性が高くなるので、危険物扱いとなり適当でない。また、紙への加熱の影響もあり、沸点は、２５０℃以下のものである必要がある。
【００３６】
表面張力は、液体現像剤と感光体１０との付着力をなくし、離型性をよくして画像の汚れ、かぶりを防ぎ、また画質の解像力、かぶりを向上させるため、できるだけ低いものがよい。本発明者等の実験によれば、２０〜２１ｄｙｎｅ／ｃｍ程度が限界でこれより低いものを選択する必要がある。
【００３７】
電気抵抗は、低い場合、絶縁性が悪くなり電荷をリークしてしまう。従って、できるだけ高いものを使用する必要がある。実験的には１０14Ωｃｍ程度以上が望ましい。最低限１０12Ωｃｍは必要である。
【００３８】
次に、本発明の第一実施例である静電潜像の現像装置の動作について説明する。先ず、図６（Ａ）に示すように、帯電装置３０により感光体１０を帯電する。一般に帯電装置３０には、コロナ放電器が用いられる。次に、帯電した感光体１０上に像を露光する。例えば、レーザースキャナーにより像を露光して感光体１０の表面に静電潜像を形成する。図６（Ｂ）に示すようにレーザースキャナーの光が当たった部分は、導電化するので電荷が消失し、光の当たらなかった部分は電荷の像である静電潜像として残る。
【００３９】
次に、図６（Ｃ）に示すように、プリウェット装置２０により感光体１０上に前述したプリウェット液を塗布する。
【００４０】
次に、現像装置５０により静電潜像を顕像化する。図４に示すように、ベローズポンプ５２０により調整ローラ５２２ｄと搬送ローラ５２２ｃの当接開始位置に放出された液体現像剤は、調整ローラ５２２ｄと搬送ローラ５２２ｃの当接部に形成されたニップ（弾性変形した部分）により均一な厚みに規制されて搬送ローラ５２２ｃ上に塗布される。搬送ローラ５２２ｃ上に塗布された液体現像剤は、搬送ローラ５２２ｃと搬送ローラ５２２ｂの当接部に形成されたニップにより更に均一な厚みに規制されて搬送ローラ５２２ｂ上に塗布される。搬送ローラ５２２ｂ上に塗布された液体現像剤は、搬送ローラ５２２ｂと搬送ローラ５２２ａの当接部に形成されたニップにより更に均一な厚みに規制されて搬送ローラ５２２ａ上に塗布される。このように複数のローラを介して搬送ローラ５２２ａ上に均一な厚みで塗布された液体現像剤は、現像ベルト５１０の表面に薄くムラなく塗布され、これにより現像ベルト５１０上に液体現像剤の薄層を形成する。尚、現像ベルト５１０上に形成される薄層の厚みは、ニップ幅ｔを変えることにより調整することができる。現像装置５０は、離接装置５２４により、いずれかの塗布装置５２ａ〜５２ｄを現像ベルト５１０に当接させる。これにより、現像ベルト５１０上にイエロー、マゼンダ、シアン及びブラックのうちのいずれかのトナーを含む液体現像剤を薄くムラなく塗布することができる。
【００４１】
次に、現像ベルト５１０上に形成された液体現像剤層を、図６（Ｄ）に示すように、感光体１０の表面に形成された静電潜像に近接させて、静電気力により、帯電したトナーを感光体１０上に移動させる。これにより、感光体１０上にトナー像が形成される。
【００４２】
次に、図６（Ｅ）に示すように、転写装置６０により感光体１０上に形成されたトナー像を中間転写ベルト６１０上に一次転写する。一方、感光体１０は、クリーニング装置７０により感光体１０上に残留した液体現像剤が除去され、その後、図示されていない除電装置により除電される。そして、離接手段５２４によって現像ベルト５１０に当接する塗布装置５２ａ〜５２ｄを切り換えた後、再び上記の帯電から除電までのサイクルを繰り返すことにより、中間転写ベルト６１０上にイエロー、マゼンダ、シアン及びブラックのトナー像を次々と重ねて転写する。これにより、中間転写ベルト６１０上にカラー化に対応したトナー像が形成される。
【００４３】
次に、図６（Ｆ）に示すように、転写装置６０により中間転写ベルト６１０上に形成されたカラー化に対応したトナー像を記録媒体である紙Ｐに二次転写すると同時に定着させる。中間転写ベルト６１０上に形成されたカラー化に対応したトナー像は、二次転写ローラ６１４の中間転写ベルト６１０への押圧力及び定着ヒータ６１８による熱により、紙Ｐ上に移動し二次転写されると同時に熱的に溶融し定着する。これにより、紙Ｐ上にカラー画像を形成することができる。
【００４４】
図７乃至図１１は本発明の一実施例の現像過程について詳細に説明するための図であり、図７は現像過程の全体を説明するための図、図８は接近過程のようすを示す図、図９はトナー移動過程のようすを示す図、図１０は非画像部の分離過程を示す図、図１１は画像部の分離過程を示す図である。従来の現像過程と異なり、本実施例の現像過程は、図７に示すように、現像ベルト５１０が感光体１０に接近して液体現像剤が感光体１０の表面に接近する接近過程と、液体現像剤層とプリウェット液層とがソフトコンタクトしてトナーが移動するトナー移動過程と、現像ベルト５１０が感光体１０から離れて現像ベルト５１０に付着するトナーと感光体１０に付着するトナーとに分離される分離過程との３つの過程から成り立っていると考えられる。
【００４５】
接近過程では、現像ベルト５１０を可撓性を有するベルト部材で構成したことにより、図８に示すように、現像ベルト５１０上の液体現像剤層と感光体１０上のプリウェット層とが接触する際の接触圧力が分散され、キャリア液とトナーからなる高粘度の液体現像剤とプリウェット液とはソフトコンタクトされる。これにより粘度の低いプリウェット液は前後に若干押し出されてプリウェット液の液溜りが生ずる。
【００４６】
トナー移動過程においては、図９に示すように、画像部では、現像ベルト５１０上のトナーが感光体１０上の電荷と現像ベルト５１０の間に形成される電界によって主にクーロン力によりプリウェット液層を通過して潜像面に移動する。一方、非画像部では、現像ベルト５１０上のトナーは、感光体１０の表面と液体現像剤層とがプリウェット液層により分離されているので、感光体１０の表面に移動しない。
【００４７】
分離過程においては、非画像部では、図１０に示すように、液体現像剤は現像ベルト５１０上に残留する。プリウェット液層と液体現像剤層との界面では２つの層が分離する際に、粘度の低いプリウェット液層の一部が液体現像剤層に転移して分離する。したがって、２つの層の分離点は、プリウェット液層の内部にあると考えられる。一方、画像部では、図１１に示すように、感光体１０の表面に移動したトナーがプリウェット液層を押しのけるため、プリウェット液層はトナー層の上に位置し、両者はプリウェット液層の内部で分離する。現像ベルト５１０上には、トナーが移動した後に残るキャリア液の一部とプリウェット液の一部が層を形成する。
【００４８】
図１２は液体現像剤を薄層化したことの意義を説明するための図である。現像ベルト５１０上に塗布された液体現像剤層が厚すぎると、液体現像剤の粘度が高いので、静電気力で現像ベルト５１０から感光体１０の表面に移動しようとするトナー群が、その周りに位置するトナーに対して粘性を断ち切れずにクラスターを形成して、感光体１０の表面に移動する。このため、トナーが過剰に移動し、感光体１０上に形成されたトナー像に乱れが生じて画像ノイズが発生する。このクラスターの発生を抑えるために、液体現像剤層の層厚を現像が十分にできる最小限の値に抑える必要がある。
【００４９】
図１３は現像支持体である現像ローラと感光体１０とをハードコンタクトさせたようすを示す図であり、図１４は本実施例のソフトコンタクトを説明するための図である。上記で説明したように、本実施例の現像過程では、プリウェット液層の画像形成への機能は重要である。したがって、現像過程における重要な要件はプリウェット液層と液体現像剤層の２層の状態を維持することである。図１３に示すように現像ローラと感光体とをハードコンタクトさせると２層の状態を維持することができないので、本実施例では、図１４に示すように、現像剤支持体として可撓性を有するベルト部材で構成された現像ベルト５１０を用い、感光体１０上のプリウェット液層と現像ベルト５１０上の液体現像剤層とが接触する際の接触圧力を分散させることにより、プリウェット液層と液体現像剤層とが２層の状態を維持するようにしている。
【００５０】
次に、現像ベルト５１０上の液体現像剤層の層厚、感光体１０上のプリウェット液層の層厚について説明する。現像ベルト５１０上の液体現像剤層の層厚は、液体現像剤の粘性が５０〜１００ｍＰａ・ｓ以上のものについては、特に５００ｍＰａ・ｓ以上のものについては、薄くする必要がある。理想的には、現像時に要求されるトナー現像量（すなわち、ベタ黒を出したときの濃度）を満たす層厚より若干厚めが良い。これは、粘度の高い液体現像剤を用いた場合、現像時に、静電気的に選択されたトナーが液の粘性により余計なトナーを引き連れて感光体１０上に移動してしまうため、感光体１０上に形成されたトナー像に乱れが生じるからである。本発明者等の実験では、トナー濃度の高い液体現像剤については約５μｍの層厚で、また、トナー濃度の低いものについては約４０μｍの層厚で良好な画像が得られた。特に、トナー濃度２０〜３０％の液体現像剤を用いた場合、液体現像剤の層厚が約２０μｍで良好な画質が得られた。
【００５１】
感光体１０上のプリウェット液層の層厚は、選択されたプリウェット液の粘度、表面張力により最適値が存在する。薄過ぎる場合には、現像ベルト５１０上のトナーが感光体１０上に不規則に移動して感光体１０上に形成されるトナー像に乱れが生じる。プリウェット液の量を増やしていくに従って、トナー像の乱れは改善されて、最適値が確認される。更に量を増やしていくと、感光体１０上のトナーが流れて、感光体１０上のトナー像がぼける傾向を示す。ＤＣ３４４を用いた実験では、５〜３０μｍの厚みで良好な結果を得られた。これより粘性の低いものについては、この結果より薄めでも、厚めでも良い結果を得られる。しかしながら、高粘度のものに関しては、最適値は範囲が狭くなる傾向にある。
【００５２】
上述の条件下で画出し実験をおこなった結果、本実施例の静電潜像の現像装置に最適な液体現像剤及びプリウェット液の粘性に関する範囲は、液体現像剤が１００ｍＰａ・ｓから６０００ｍＰａ・ｓ、プリウェット液が０．５ｍＰａ・ｓから５ｍＰａ・ｓの間であることが分かった。尚、プリウェット液のシリコンオイルには、ダウコーニング社製のＤＣ２００シリーズを用い、また現像液のキャリア液には、同社製のＤＣ３４５を用いた。
【００５３】
本実施例によれば、搬送ローラ５２２ｂ及び調整ローラ５２２ｄに親油性及び滑り性のよいセラミックスローラ（新日本製鐵社製）を用いたことにより、現像ベルト５１０上の液体現像剤をより薄く均一に規制することができ、これにより、少量の高濃度高粘性の液体現像剤を感光体１０の潜像面に均一に供給することができ、且つセラミックスローラとソフトローラとをニップ幅を形成するために強い押圧力で当接させた場合でも両者を低トルクで回転させることができる。
【００５４】
また、本実施例によれば、ソフトローラである搬送ローラ５２２ａ及び搬送ローラ５２２ｃとセラミックスローラ（新日本製鐵社製）である搬送ローラ５２２ｂ及び調整ローラ５２２ｄとを５２２ａから５２２ｄの順に当接させて配列したことにより、調整ローラ５２２ｄと搬送ローラ５２２ｃの当接開始位置に供給された液体現像剤は、調整ローラ５２２ｄと搬送ローラ５２２ｃの当接部に形成されたニップ、搬送ローラ５２２ｃと搬送ローラ５２２ｂの当接部に形成されたニップ、及び搬送ローラ５２２ｂと搬送ローラ５２２ａの当接部に形成されたニップにより均一な厚みに規制されて搬送ローラ５２２ａ上に塗布される。これにより、高濃度高粘性の液体現像剤を現像ベルト５１０上に薄くムラなく塗布することができ、したがって、更に少量の高濃度高粘性の液体現像剤を感光体１０の潜像面に均一に供給することができる。
【００５５】
尚、液体現像剤を二つ以上のローラを介して現像剤支持体上に塗布するものであれば、液体現像剤を現像剤支持体上に薄くムラなく塗布することが可能である。しかし、ハードローラ同士を隣合わせた場合、液体現像剤層の層厚は、隣合うハードローラ間に形成される微小なギャップにより規制するので、各ローラをセッティングする際に高い精度が要求される。また、液体現像剤層の層厚を均一にするにはローラ表面の面精度を向上させなければならない。
【００５６】
さらに、本実施例によれば、液体現像剤のキャリア液としてシリコンオイルを用いたことにより、従来のものに比べて以下に述べる利点を有する。
【００５７】
従来の液体現像剤は、一般にキャリア液としてIsoparG （登録商標：Exxon 社製）を用いている。このIsoparは、シリコンオイルほど抵抗値が高くないので、トナー濃度を濃くすると、即ち粒子間距離が小さくなると、トナーの帯電性が悪くなる。したがって、Isoparの場合は、トナー濃度に限界がある。これに対して、本実施例で用いたシリコンオイルは、抵抗値が十分に大きいので、トナー濃度を濃くすることができる。また、一般にIsoparの場合、トナーの分散状態が良く、したがって、トナー濃度が１〜２％でも、トナー同士が反発しあうので、均一にトナーが分散している。これに対して、シリコンオイルは、トナー濃度が１〜２％の場合、分散性が良くなく、じきに沈殿してしまう。しかし、トナー濃度を５〜４０％にすると、密に詰まった状態となり、安定して分散する。このため、本実施例では、トナーが高密度に分散された高粘度の液体現像剤を使用している。これにより、従来の低濃度の液体現像剤に比べて、現像液の液量を大幅に低減することができ、装置の小型化を図ることができる。更に、本実施例の液体現像剤は高粘度の液体であるので、保管や取り扱いの点でも、従来の低粘度の液体現像剤や粉体現像剤に比べて容易になる。
【００５８】
従来の液体現像剤で用いていたIsoparは、前述のように、揮発性が高く、しかも悪臭を放つので、作業環境を悪化させるだけでなく、公害を起こすという問題があった。これに対して本実施例で用いているシリコンオイルは、化粧品用として用いられていることからも明らかなように、安全な液体であり、また無臭であるので、本実施例によれば、作業環境を改善することができ、また公害の問題も発生しない。
【００５９】
本発明は本実施例に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で数々の変形が可能である。たとえば、本実施例では、塗布装置として、三つの搬送ローラ５２２ａ〜５２２ｃを介して現像ベルト５１０上に液体現像剤を塗布するものについて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。塗布装置は、親油性及び滑り性のよいセラミックスで形成されたローラを介して現像ベルト上に液体現像剤を塗布するものであればよい。
【００６０】
また、ハードローラである搬送ローラ５２２ｂ及び調整ローラ５２２ｄにアルミナ及びチタニアを主成分とするセラミックスローラ（新日本製鐵社製）を用いたものについて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、ハードローラは親油性及び滑り性のよいセラミックスで形成されたものであればよい。
【００６１】
また、搬送ローラ５２２ｂ及び調整ローラ５２２ｄの両側にローラ外径と同じ外径の円板車５２６ａを、搬送ローラ５２２ａ及び搬送ローラ５２２ｃの両側にローラ外径より若干小さい外径の円板車５２６ｂをそれぞれ設けて、隣合う円板車５２６ａと円板車５２６ｂを互いに当接させたものについて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、隣合う搬送ローラの軸間距離が隣合う搬送ローラの半径の合計より短く、且つ、搬送ローラ５２２ｃと調整ローラ５２２ｄの軸間距離が搬送ローラ５２２ｃと調整ローラ５２２ｄの半径の合計より短くなるようにしたものであればよい。たとえば、図１５に示すように、ソフトローラの両側にローラ外径より若干小さい外径の円板車５２６ｃを設け、円板車５２６ｃを隣接するセラミックスローラに当接させたものでもよい。
【００６２】
さらに、イエローのトナーを含む液体現像剤を現像ベルト５１０に塗布する塗布装置５２ａと、マゼンダのトナーを含む液体現像剤を現像ベルト５１０に塗布する塗布装置５２ｂと、シアンのトナーを含む液体現像剤を現像ベルト５１０に塗布する塗布装置５２ｃと、ブラックのトナーを含む液体現像剤を現像ベルト５１０に塗布する塗布装置５２ｄとを備えるものについて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。所望の色のトナーを含む液体現像剤を少なくとも二つのローラを介して現像ベルト上に塗布する塗布装置を必要に応じて少なくとも一個設けたものであればよい。
【００６３】
また、本実施例では、現像剤支持体として可撓性を有するベルト部材で構成された現像ベルト５１０を用いたものについて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。現像剤支持体は、金属等の導電性部材で形成された現像ローラでもよい。但し、現像ローラ上に形成された液体現像剤層と画像支持体上に形成されたプリウェット液層とを２層状態を維持しつつ接触させ、且つ両者をプリウェット液層の内部で分離させるため、画像支持体に可撓性を有するベルト部材で構成されたものを用いるか、または現像ローラを現像ローラと画像支持体との間に微小なギャップを形成するようにして設置する必要がある。
【００６４】
さらに、本実施例では、画像支持体として、有機感光体１０を用いた場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。画像支持体は、カールソン法で用いる各種感光体、あるいはイオノグラフィ等の静電潜像を直接形成する導体上に絶縁体層を形成したもの、静電プロッタのような静電記録紙でもよい。
【００６５】
また、本実施例では、転写装置として、感光体１０上に形成されたトナー像を中間転写体である中間転写ベルト６１０上に一次転写した後、中間転写ベルト６１０上に一次転写されたトナー像を紙Ｐ上に二次転写することにより、紙Ｐ上に画像を形成するものについて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、転写装置は、画像支持体上に形成されたトナー像を記録媒体に転写することができるものであればよい。たとえば、モノクロ用の液体現像装置では、画像支持体上に形成されたトナー像を中間転写体上に一次転写することなく記録媒体上に直接転写するものであってもよい。
【００６６】
さらに、本実施例では、露光装置４０により帯電した画像支持体上に像を露光し、その後、プリウェット装置２０により画像支持体上にプリウェット液を塗布したものについて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、プリウェット液の塗布は、現像工程に先立って行われるものであればよい。
【００６７】
また、本発明は本実施例に限定されるものではなく、プリウェット液層が形成され、且つ、液体現像剤の層厚が５〜４０μｍであれば、高粘性現像剤の粘度は１００００ｍＰａ・ｓであっても良い。現状では、６０００ｍＰａ・ｓ以上の高粘度の現像剤は、キャリア液とトナーとの攪拌が難しくなるので、コスト的にあわなくなると考えるが、安価に入手できるようになれば、６０００ｍＰａ・ｓ以上でもよい。粘度が１００００ｍＰａ・ｓを越えるものは、現実的でなくなる。また、プリウェット液は、粘度が０．５〜５ｍＰａ・ｓ、電気抵抗が１０12Ωｃｍ以上、沸点が１００〜２５０℃、表面張力が２１ｄｙｎｅ／ｃｍ以下であれば、シリコンオイルを主成分とするものでなくてもよい。さらに、液体現像剤のキャリア液はシリコンオイルに限定されない。
【００６８】
また、本実施例では、静電潜像の液体現像方法としてプリウェット工程を有するものについて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば画像支持体の表面に離型性を有する材料をコーティングしたものであれば、特にプリウェット工程を必要とするものではない。
【００６９】
【発明の効果】
以上説明したように請求項１記載の発明によれば、親油性及び滑り性のよいセラミックスで形成されたローラを介して現像剤支持体上に液体現像剤を塗布したことにより、液体現像剤を現像剤支持体上に薄く均一に塗布することができ、これにより、少量の液体現像剤を画像支持体の潜像面に均一に供給することができ、また、トナーが高濃度に分散された高粘度の液体現像剤を薄層にして現像することにより、高解像度で小型化が容易であり、しかも低公害化が可能な静電潜像の液体現像装置を提供することができる。
【００７０】
請求項２記載の発明によれば、前記の構成としたことにより、請求項１記載の発明の効果と同様の効果を有する静電潜像の液体現像装置を提供することができる。
【００７１】
請求項３記載の発明によれば、前記の構成としたことにより、請求項１又は２記載の発明の効果に加えて、液体現像剤の濡れ性がよい静電潜像の液体現像装置を提供することができる。
【００７２】
請求項４記載の発明によれば、前記の構成としたことにより、請求項３記載の発明の効果に加えて、公害が少なく、作業環境の改善を図ることができる静電潜像の液体現像装置を提供することができる。
【００７３】
請求項５記載の発明によれば、前記の構成としたことにより、請求項１，２，３又は４記載の発明の効果に加えて、転写の際にトナーを剥がしやすくなる静電潜像の液体現像装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例である静電潜像の液体現像装置の概略構成図である。
【図２】図１に示す静電潜像の液体現像装置に用いられる現像装置の概略正面図である。
【図３】図２に示す現像装置の右側面図である。
【図４】図２に示す現像装置の塗布部の動作を説明するための図である。
【図５】図４に示す塗布部の隣合うローラの当接方法を示す図である。
【図６】図１に示す静電潜像の液体現像装置の動作を説明するための図である。
【図７】現像過程の全体を説明するための図である。
【図８】接近過程のようすを示す図である。
【図９】トナー移動過程のようすを示す図である。
【図１０】非画像部の分離過程を示す図である。
【図１１】画像部の分離過程を示す図である。
【図１２】液体現像剤を薄層化したことの意義を説明するための図である。
【図１３】現像ローラと感光体とをハードコンタクトさせたようすを示す図である。
【図１４】本実施例である静電潜像の液体現像装置のソフトコンタクトを説明するための図である。
【図１５】図４に示す塗布部の隣合うローラの当接方法の変形例を示す図である。
【符号の説明】
１０ 感光体
２０ プリウェット装置
３０ 帯電装置
４０ 露光装置
５０ 現像装置
５１ 現像部
５２ 塗布部
５２ａ，５２ｂ，５２ｃ，５２ｄ 塗布装置
６０ 転写装置
７０ クリーニング装置
５１０ 現像ベルト
５１２ａ，５１２ｂ，６１２ａ，６１２ｂ，６１２ｃ 駆動ローラ
５１４，６１６ 掻き取りブレード
５１６ 支持ローラ
５２０ ベローズポンプ
５２２ａ，５２２ｂ，５２２ｃ 搬送ローラ
５２２ｄ 調整ローラ
５２４ 離接装置
５２４ａ アーム
５２６ａ，５２６ｂ，５２６ｃ 円板車
６１４ 二次転写ローラ
６１８ ヒータ
Claims (5)
- 画像支持体上に形成された静電潜像を帯電した顕像化粒子であるトナーによって現像する静電潜像の液体現像装置であって、
絶縁性液体中にトナーが高濃度に分散された１００〜１００００ｍＰａ・ｓの高粘度を有する液体現像剤を、
親油性及び滑り性のよいセラミックスで形成されたハードローラと、
親油性がよい硬度が６０°（ＪＩＳ Ａ）以下のソフトローラとを交互に当接させて配列した少なくとも２つのローラを含み、
ソフトローラが現像剤支持体に当接して、現像剤支持体上に塗布する塗布手段と、
前記液体現像剤が塗布された現像剤支持体を介して前記画像支持体の潜像面に前記液体現像剤を供給する現像手段と、を具備する
ことを特徴とする静電潜像の液体現像装置。 - 前記ハードローラは、アルミナ及びチタニアを主成分とするセラミックスで形成されたものである
ことを特徴とする請求項１記載の静電潜像の液体現像装置。 - 前記液体現像剤は、絶縁性液体の粘度が０．５〜１０００ｍＰａ・ｓ、電気抵抗が１０１２Ωｃｍ以上、表面張力が２１ｄｙｎｅ／ｃｍ以下、沸点が１００℃以上である
ことを特徴とする請求項１又は２記載の静電潜像の液体現像装置。 - 前記液体現像剤は、シリコンオイルを絶縁性液体として利用するものである
ことを特徴とする請求項３記載の静電潜像の液体現像装置。 - 前記液体現像剤は、平均粒径０．１〜５μｍのトナーを５〜４０％の濃度で含むものである
ことを特徴とする請求項１，２，３又は４記載の静電潜像の液体現像装置。
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| JP14711394A JP3947235B2 (ja) | 1994-06-06 | 1994-06-06 | 静電潜像の液体現像装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP14711394A JP3947235B2 (ja) | 1994-06-06 | 1994-06-06 | 静電潜像の液体現像装置 |
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Family Applications (1)
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-
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- 1994-06-06 JP JP14711394A patent/JP3947235B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| JPH07334001A (ja) | 1995-12-22 |
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