JPH03109588A - 静電潜像現像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野］ 本発明は、電子写真プロセス等において静電潜像を現像
するために好適な静電潜像現像装置に関し、特に高品位
な画像を安定に現像でき、かつトナーの取り扱いが簡便
な静電潜像現像装置に関する。

〔発明の概要］ 本発明は、常温で固体の固形化トナーを用い、該固形化トナーを現像電極に設けたヒータにより加熱して液化し、現像電極の隙間から静電潜像担体に供給するような構成とすることにより、装置の簡略化を図り、簡単な機構で高品位な画像を安定に現像することができ、しかもトナーの取り扱いが容易な静電潜像現像装置を提供するものであ〔従来の技術〕

電子写真現像プロセス等の静電プロセスにおける静電潜
像は、例えば光導電体などからなる感光体上に一様に帯
電させた後、画像信号に応じて選択的に光照射を行い、
該光照射された個所の電荷を消滅させて作られる。ある
いは誘電体、例えば紙、プラスチックフィルムなどにマ
ルチスタイラスヘッドと呼ばれる静電電極によって電気
信号に応じて帯電させることにより作られる。そして、
この静電潜像を現像するために、前記静電潜像を有する
静電潜像担体（感光体ドラム、誘電体フィルムなど）と
逆極性に帯電させたトナーを前記感光体上の帯電個所に
静電的に付着させて現像する方法が知られている。

前記現像方法にはトナーとして乾式トナーを用いる乾式
現像方式と液体トナーを用いる湿式現像方式とが知られ
ている。乾式トナーは、通常は微粒粉末から成る。その
ため、乾式トナーが飛散すると環境汚染の問題があり、
乾式トナーを収容するカートリッジを密閉構造としなけ
ればならず、現在では静電潜像担体及び現像部ごと交換
してしまう構造をとる現像装置が多い。このため、コス
ト高となっているが、乾式トナーは保存性に優れ、前記
カートリッジ方式をとれば取り扱い簡単という長所があ
る。

一方、液体トナーは例えば顔料等の着色剤粒子を絶縁性
液体に分散させたもので、液体トナーをトナー容器内か
ら遠心ポンプなどにより、静電潜像担体と逆極性に帯電
させるための現像電極のスリットから噴出させて、静電
潜像担体に静電的に着色剤粒子を付着させる構造の現像
装置が知られている。しかしながら、この現像装置にお
いては、静電潜像担体に付着しない余剰液体は再びトナ
ー容器内に戻り、トナー中の着色剤粒子濃度が薄くなっ
ていく。そのため、現像液（液体トナー）の濃度管理が
問題となっていた。また、現像中または現像装置保持時
、液体トナー交換時などの液漏れによる汚染や、液体ト
ナーの着色剤粒子の凝集沈殿等による液体トナー保存性
等の諸問題などが生じていた。一方、液体トナーを用い
る静電プロセスは画像の解像度や階調を銀塩写真に匹敵
するレベルに高め得る可能性を有しており、電子スチル
カメラ等に用いるビデオプリンタなど光画質の印画装置
に適した静電潜像現像方式として期待されている。

かかる背景のもとに、本出願人は、先に特願昭６３−１
５６８４７号において、液体トナーを用いた静電プロセ
スの持つ長所を生かしつつ、液体トナーの取扱いにくさ
、特に汚れやすさ、メンテナンスのしに（さ及び保存性
の悪さ等の諸問題を解決した静電潜像の現像方法を提案
した。すなわち、常温で固体の静電絶縁性有機物に着色
剤が分散されてなる現像剤（トナー）を加熱して液化し
、該液化した前記現像剤によって静電潜像を湿式現像す
ることを特徴とする静電潜像方法である。

〔発明が解決しようとする課題］ しかしながら、特願昭６３−１５６８４７号において提
案した技術においても、実施例中に示した現像装置は固
体化トナーを現像タンクに入れるまでは固体であるが、
現像時には従来の液体トナーと同様にトナー濃度が少し
ずつ薄くなっていく問題については未解決であった。

本発明は、かかる実情に鑑みて提案されたものであって
、解像度や階調などの高品位な画像の現像に適した湿式
現像方式を採用しつつ、従来の液体または液化したトナ
ーを用いた静電潜像現像装置のもつ諸問題を解決し、特
にトナー濃度（現像剤中の着色濃度）を一定に保つこと
ができる静電潜像現像装置を得ることを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、上述の目的を達成するために、常温で固体で
加熱により液化する電気絶縁性有機物に着色剤が分散さ
れてなる固形化トナーを現像剤とする静電潜像現像装置
において、静電潜像が形成される静電潜像担体と、固形
化トナーを収容するトナー収容部とを備えてなり、前記
トナー収容部の底部にヒータ及び隙間を有する現像電極
が設けられ、前記ヒータによって固形化トナーを加熱し
て液化するとともに、液化された固形化トナーを前記現
像電極の隙間から前記静電潜像担体に供給して現像する
ことを特徴とするものである。

〔作用〕

本発明において、前記固形化トナーを用いることにより
、例えば静電潜像担体の上方にトナー収容部を設けるこ
とができる。従来の液体トナーではたれ流しになるため
不可能であったことである。

そして、静電潜像担体に付着しなかった余分の液体（ト
ナー廃液）を収容するトナー廃液収容部を静電潜像担体
の下方に設けることにより、前記トナー廃液をトナー収
容部に戻さずに済むようになる。そのため、現像に供さ
れる液化トナーは常に前記固形化トナー中に所定のＰＩ
合で分散された着色剤等の前記所定の濃度に保たれるこ
とになり、現像中にトナー濃度が薄くなる問題は解決さ
れる。

そして、静電潜像担体に供給するトナーの量は、前記ヒ
ータによる加熱の調節により現像に必要な量のトナーの
み液化することによって制御される。

〔実施例］ 以下、本発明を適用した具体的な実施例について図面を
参照しながら説明する。

第１図は本発明を適用した第１の実施例の斜視断面図で
、第１図の上から順に、後に詳細に述べる固形化トナー
を収容するトナー収容部（１）　、トナーに感光体（静
電潜像担体の一例）と逆極性の帯電をさせるための現像
電極（２）、固形化トナーを加熱して液化（溶融）する
ためのヒータ（５）、感光体を円筒状の円周面上に設け
た感光体ドラム（６）、感光体に付着しなかった余分の
トナー液を収容するトナー廃液収容部（廃液タンク）（
８）とを備え、さらに、感光体全面に一様に例えば負の
電荷を帯電させるための帯電器（９）、画像信号に応じ
て選択的に光照射を行って該光照射された個所の電荷を
消滅させて静電潜像を形成するための半導体レーザ（露
光系）　（１０）を備えている。

次に、第１の実施例の要部の構成を第１図から第４図に
従って詳細に述べる。

第１図のトナー収容部（１）は、蓋（１ａ）と容器（１
ｂ）とから構成され、容器（ｂ）の底部はトナー（３）
に接する側にヒータ（５）を設けた現像電極（２）（第
３図）とされている。そして、蓋（ｌａ）を開いて、固
形化トナー（３）を容器（１ｂ）に供給できるようにし
ている（第２図）。なお、固形化トナー（３）はトナー
パンケージ（７）に収容して持ち運び及び取扱いがされ
るので、粉末トナーやン夜体トナーのような取扱い上の
煩わしさ、特に汚れ防止の煩わしさは回避される。容器
（１ｂ）に収容された固形化トナー（３）はバネ（例え
ば圧縮コイルバ２）（４）　と押さえ板（４ａ）とによ
って加圧され、ヒータ（５）に押し当てられる。

そして、ヒータ（５）で加熱することによって前記静電
潜像の現像に必要な量のトナーが液化され、現像電極（
２）によって感光体とは逆極性に帯電され、現像電極（
２）のスリット（隙間の一例）　（２ａ）から感光体ド
ラム（６）へトナーが流れ出して静電潜像面へ供給され
る。該供給される液化トナーの量を一定に制御するため
、液化量と液化トナーの粘度はヒータ（５）の温度とバ
ネ（４）の圧力とによって管理される。かかる状態にお
いて滑らかに必要量のみの液化トナーをスリット（２ａ
）から感光体ドラム（６）へ流出させるため、現像電極
（２）には例えば第４図に示すようなテーパーＡ及びＢ
を設けると効果がある。また、前記液化を滑らかにする
ためにトナー収容部（１）の一部に図示してない予熱ヒ
ータを設けてもよい。

上述の現像装置においては、感光体ドラム（６）上の静
電潜像の電荷とトナーの帯びた電荷とが逆極性のため、
静電潜像の電荷がある個所にはトナーが付着し、静電潜
像のない個所にはトナーが付着しない（付着してはなら
ない個所に付着したトナーは図示していない工程にて、
静電力が弱いことを利用して除去される）ことにより、
現像される。該現像された画像は図示していない機構に
より紙などに転写されることは一般の静電潜像現像装置
と同様である。

また、感光体ドラム（６）に付着しなかった余分なトナ
ーは、廃液タンク（８）に収容されることにより、新規
の現像に供するトナーを薄めることなく、温度の低下と
共に再び固体化する。したがって、廃液タンク（８）の
内側に例えばプラスチックフィルムなどの使い捨て容器
を配しておけば、使用済みのトナーを手を汚すことなく
廃棄することができる。

以上、第１の実施例において、常温で固体で加熱すると
液化する電気絶縁性有機物に着色剤粒子が分散されてな
る固形化トナーを用いることを前提にして説明した。以
下に、前記固形化トナーについて、特願昭６３−１５６
８４７号に提案した技術に基づいて詳細に述べる。

まず、前記電気絶縁性有機物の融点は、通常の使用環境
や取り扱い性を考慮して３０“Ｃ以上とし、より好まし
くは４０’Ｃ以上である。融点の上限は特に規定される
ものではないが、実用的にはおよそ１００°Ｃ１より好
ましくは８０″Ｃ以下である。この理由は、融点があま
り高過ぎても加熱に余分なエネルギーを消費すること、
基体上に保持して使用する場合に基体として一般に使用
される材料の耐熱温度を超えてはならないこと等を考慮
したことによる。

これらの要求を満たす材料としては、パラフィン類、ロ
ウ類、およびこれらの混合物が挙げられる。まず、パラ
フィン類としては、ノナデカンからヘキサコンクンに至
る炭素数１９−６０の各種の正パラフィンがある。また
ロウ類としては、カルナウバロウ、綿ロウ等の植物ロウ
、ミツロウ等の動物ロウ、オシケライト、およびパラフ
ィンロウ、微晶ロウ、ペトロラタム等の石油ロウ等が挙
げられる。これらの材料は、誘電率εが１．９〜２．３
程度の誘電体である。

さらには、ポリエチレン、ポリアクリルアミドや、ポリ
ｎ−ステアリルアクリレート、ポリｎ−ステアリルメタ
クリレート等のポリアクリレートのホモポリマーあるい
はコポリマー（例えばコポリｎ−ステアリルアクリレー
トエチルメタクリレート等）等の側鎖に長いアルキル基
を有する結晶性高分子も使用可能であるが、加熱時の粘
度等を考慮すると先のパラフィン類、ロウ類が好適であ
る。

また、前記電気絶縁性有機物に分散される着色剤粒子と
しては、従来公知の無機顔料、有ａ顔料、染料およびこ
れらの混合物が使用できる。

例えば無機顔料としては、クロム系顔料、カドミウム系
顔料、鉄系顔料、コバルト系顔料、群青、紺青等が挙げ
られる。また、有機顔料や染料としては、ハンザイエロ
ー（Ｃ，１，１１６８０）、ベンジジンイエローＧ　（
Ｃ，１，２１０９０）、ベンジジンオレンジ（Ｃ，１，
２１１１０）、ファーストレッド（Ｃ，１，３７０８５
）、ブリリアンドカーミン３　Ｂ　（Ｃ，１，１６０１
５−Ｌａｋｅ）、フタロシアニンブルー（Ｃ，１，７４
１６０）、ビクトリアブルー（Ｃ，１，４２５９５−Ｌ
ａｋｅ）　、スピリットブラック（Ｃ，１，５０４１５
）、オイルブルー（Ｃ，１，７４３５０）、アルカリブ
ルー（Ｃ，１，４２７７ＯＡ）　、ファーストスカーレ
ット（Ｃ，Ｔ、１２３１５）、ローダミン６　Ｂ　（Ｃ
，１４５１６０）、ローダミンレーキ（Ｃ，１，４５１
６０−Ｌａｋｅ）　、ファーストスカイブルー（Ｃ，１
，７４２００−Ｌａｋｅ）　、ニグロシン（Ｃ，１，５
０４１５）、カーボンブラック等が挙げられる。

これらは単独でも２種以上の混合物としても用いること
ができ、所望の発色を有するものを選択して使用すれば
よい。

トナーには、これらの電気絶縁性有機物や着色剤粒子の
ほか、分散性や着色剤の定着性を向上させる目的で樹脂
を併用しても良い。かかる樹脂としては公知の材料を適
宜選択して使用することができ、例示すればブタジェン
ゴム、スチレン−ブタジェンゴム、環化ゴム、天然ゴム
等のゴム類、スチレン系樹脂、ビニルトルエン系樹脂、
アクリル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリ酢酸ビ
ニル系樹脂等の合成樹脂類、ロジン系樹脂、水素添加ロ
ジン系樹脂、アマニ油変成アルキド樹脂等の変成アルキ
ドを含むアルキド樹脂類、ポリテルペン類等の天然樹脂
類等が挙げられる。その他、フェノール樹脂類、フェノ
ールホルマリン樹脂等の変成フェノール樹脂類、フタル
酸ペンタエリトリット、クマロン−インデン樹脂類、エ
ステルガム樹脂類、植物油ポリアミド樹脂類等も有用で
あるし、ポリ塩化ビニル、塩素化ポリプロピレン等のよ
うなハロゲン化炭化水素重合体類、ビニルトルエン−ブ
タジェン、ブタジェン−イソプレン等の合成ゴム類、２
−エチルへキシルメタクリレート、ラウリルメタクリレ
ート、ステアリルメタクリレート、ラウリルアクリレー
ト、アクチルアクリレート等の長鎖アルキル基を持つア
クリル系モノマーの重合体もしくはそれらと他の重合性
モノマーとの共重合体類（例えば、スチレン−ラウリル
メタクリレート共重合体、アクリル酸−ラウリルメタク
リレート共重合体等）、ポリエチレン等のポリオレフィ
ン類、ポリテルペン類等も使用できる。

さらに、前記現像剤（固形化トナー）には通常は電荷供
与剤を添加する。使用可能な電荷供与剤は、例えばナフ
テン酸、オクテン酸、オレイン酸、ステアリン酸、イソ
ステアリン酸あるいはラウリン酸等の脂肪酸の金属塩、
スルホコハク酸エステル類の金属塩、油溶性スルホン酸
金属塩、リン酸エステル金属塩、アビエチン酸等の金属
塩、芳香族カルボン酸金属塩、芳香族スルホン酸金属塩
等である。

また、着色剤粒子の帯電電荷を向上させるために、５１
０．、Ａｆｔ（ｈ　、Ｔｉ０ｚ、ＺｎＯ、Ｇａｚｅｓ　
、Ｉｎ２Ｏ２、Ｇｅ０ｚ、５ｎ０２、ＰｂＯ２、ＭｇＯ
等の金属酸化物粒子やこれらの混合物を電荷増強剤とし
て添加しても良い。

前述の各成分の配合比であるが、先ず着色剤粒子は電気
絶縁性有機物の液化溶融状態１ｊ２に対して０．０１〜
１００ｇであることが好ましく、より好ましくは０．１
〜１０ｇである。特に効率的な現像を行い廃トナーの量
を抑制するためには、電気絶縁性有機物に対する濃度〔
電気絶縁性有機物と着色剤との比率（希釈率）〕で２〜
１０重間％とすることが好ましい。

なお、前記着色剤の濃度範囲は、あくまでも現像工程に
おける濃度であって、例えば保存時等にはより高い濃度
に？ａ縮されていても良い。

また電荷供与剤は同じ＜ＩＮに対して通常０．００１〜
ｌＯｇ　、好ましくは０．０１〜Ｉｇの範囲である。さ
らに電荷増強剤は、着色剤粒子に対し重量比で２倍以下
、好ましくは同量以下の範囲で添加する。

以上に述べた固形化トナーは、ヒータ（５）により加熱
され液化（溶融）するが、その加熱温度は融点等に応じ
て適宜設定すればよく、通常は３０〜１３０°Ｃ１より
好ましくは４０〜１１０°Ｃとされる。

なお、現像に際しては、感光体と現像剤とが接触後直ち
に固化すると画像品位を低下する虞れがあるため、感光
体ドラム（６）等にも加熱手段を設は加熱することが好
ましい。

現像は、単色であっても良いし、例えばイエロ、マゼン
タ、シアンの各色の現像剤を用いて各色をそれぞれ現像
することによりフルカラー画像を形成するものであって
もよい。

ところで、上述の現像装置においては、円筒形の感光体
ドラム（６）に対して固形化トナー（３）を供給するも
のであるため、現像電極（２）に設けられるスリット（
２ａ）を単一の細長い隙間としているが、例えば平板状
の感光体に対して固形化トナーを供給し現像を行うよう
な現像装置では、前記現像電極（２）を網目状電極とし
、平板状の感光体に液化した固形化トナーが均一に接触
されるようにすることが好ましい。

第５図は、本発明を適用した第２の実施例であり、加熱
用ヒータ（２１）が設けられた支持体く２２）に保持さ
れた板状感光体（２３）に対して固形化トナー（２４）
を接触させて現像を行う現像装置である。

前記固形化トナー（２４）はトナーケース（２５）内に
バ２　（２６）によって付勢された状態で収容されてお
り、トナーケース（２５）の底部〔ここでは固形トナー
　（２４）を下方から供給するようにしているのでトナ
ーケース（２５）の底部が図中上方位置に配置されてい
る。］にはバイアス電ａ　（２７）に接続された網目状
電極（２８）が設けられている。

前記網目状電極（２８）は、第６図に示すように、例え
ば金属等の導電体からなる網目電極板（２８ａ）とヒー
タ用抵抗体（２８ｂ）とが絶縁体＜２８ｃ）を介して一
体的に積層されてなるものであって、バイアス電圧を印
加する電極と固形化トナー（２４）を加熱するヒータと
しての役割を果たすものである。

したがって、トナーケース（２５）内の固形化トナ−（
２４）をバネ（２６）によって前記網目状電極（２日）
に押し当てるだけで感光体（２３）に対してトナーを供
給することができ、均一で現像ムラのない現像が行える
。また、装置構成も極めて単純なもので済む。

なお、上述の実施例では、網目状電極（２８）にヒータ
用抵抗体（２８ｂ）も組み込み、これらを一体化してい
るが、例えば第７図に示すように、網目状電極（２８）
にはバイアス電極としての役割を担わすにとどめ、ヒー
タ（２９）をトナーケース（２５）の前記網目状電極（
２８）側の周囲に別途設けるようにしてもよい。

また、前記網目状電極（２８）では、現像電極の隙間と
して円形の孔が多数設けられていることになるが、細い
スリットが複数本設けられていてもよく、あるいはメツ
シュ状電極であってもよい。

次に、本発明の第３の実施例について図面に従って述べ
る。第８図は本発明の第３の実施例の要部断面図で、第
１図と共通の部分には同じ番号を付し、第１図に比べて
変更を加えた部分にはアルファベット大文字Ａを付し、
第１図に比べて新たな機構には新規の番号を付した。第
３の実施例は第１の実施例と比べて固形化トナーが例え
ば第９図のように円筒状としてあり、例えば第１０図の
ような回転機構によって円筒状トナー（３Ａ）が回転さ
せられる点が基本的な相違である。

円筒状トナー（３Ａ）は円の中心を同軸とするリール（
１１）に固定してあり、リール（１１）の端部には歯車
（ｌｌａ）を配置しである。リール（１１）と歯車（ｌ
ｌａ）とは例えば一体成形で形成してもよい。リール（
１１）はバネ（例えば圧縮コイルバネ）　（４Ａ）で押
さえ、られ、円筒状トナー（３Ａ）は第１０回に示すよ
うなモータ（１３）やギア列（１２）によってヒータ（
５Ａ）に押し当てられながら回転する。

これによって円筒状トナー（３Ａ）はヒータ（５Ａ）と
の接触部で回転しながら外周から徐々に液化され、該液
化されたトナーは現像電極（２）で帯電されながらスリ
ット（２ａ）から流出して感光体ドラム（６）上の静電
潜像面に供給されて現像に供される。

第３の実施例においては、円筒状トナーの外径が少さく
なっても加圧と回転ができる構成としており、ヒータ（
５Ａ）で加熱される固形化トナーの加熱面積・時間（回
転速度）とヒータ（５Ａ）との接触圧とを管理できるの
で、スリット（２ａ）から流出する液化トナーの量を精
度よく管理することができ、さらにトナーの液化に要す
る時間を短縮できるので、−印画速度を上げることがで
きる。また、印画速度を上げる目的でヒータの表面に細
かい凹凸を設けて液化時間をさらに短縮する等の構造を
とることも可能である。

以上の実施例において、静電潜像担体として感光体ドラ
ムを用いる例を示したが、誘電体にマルチスタイラスヘ
ッド、場合によっては針状電極で記録する例であっても
何ら変わりないことは言うまでもない。

〔発明の効果〕

本発明の静電潜像現像装置では、現像のために静電潜像
面に供給されるトナー濃度を一定に保つことができ、ま
た高品位な画像形成が可能な湿式現像方式によるもので
あるため、小型、安価で高画質な画像を形成し得るビデ
オプリンタ等の電子写真装置を構築することが可能とな
る。

さらに、本発明の静電潜像現像装置では、常温で固体状
態の固形化トナーを用いているため、トナーの取扱いが
容易で、粉末の飛散や液体の漏れによる汚れが発生しに
くく、メンテナンスもしやすい装置とすることができる
。

また、特に現像電極を網目状電極とすることで平板状の
感光体に対しても均一に固形化トナーを接触させことが
可能となり、簡単な機構で階調性の良い現像を行うこと
ができる。さらに固形化トナーを円筒形とすることで液
化するトナーの量を精度良く管理することができ、現像
時間を短縮することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を適用した第１の実施例を一部破断して
示す概略斜視図であり、第２図は固形化トナー供給部の
側面図、第３図は現像電極の概略斜視図、第４図は現像
電極の断面を示す模式図である。 第５図は本発明を適用した第２の実施例を示す要部（既
略断面図であり、第６１は網目状電極を一部破断して示
す斜視図、第７図はヒータを別途設けたトナーケースの
一例を示す概略断面図である。 第８閏は本発明を適用した第３の実施例を示す要部断面
図であり、第９図は円筒状トナーの斜視図、第１０図は
円筒状トナー回転機構を示す要部概略斜視図である。 １−−−−　）ナー収容部 ２−−−一−現像電極 ３−一−固形化トナー ３　Ａ−−−−−円筒状トナー ２７−−−網目状電極

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）常温で固体で加熱により液化する電気絶縁性有機
   物に着色剤が分散されてなる固形化トナーを現像剤とす
   る静電潜像現像装置において、 静電潜像が形成される静電潜像担体と、固形化トナーを
   収容するトナー収容部とを備えてなり、前記トナー収容
   部の底部にヒータ及び隙間を有する現像電極が設けられ
   、 前記ヒータによって固形化トナーを加熱して液化すると
   ともに、液化された固形化トナーを前記現像電極の隙間
   から前記静電潜像担体に供給して現像することを特徴と
   する静電潜像現像装置。
2. （２）現像電極が網目状電極であることを特徴とする請
   求項（１）記載の静電潜像現像装置。
3. （３）固形化トナーが円筒状であり、該円筒状の固形化
   トナーが回転され外周から徐々に液化されることを特徴
   とする請求項（Ｉ）記載の静電潜像現像装置。