(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
現像剤を供給するカートリッジと，
前記カートリッジから所定の供給ラインを通じて供給される現像剤を収容する現像容器と，
前記現像容器内の現像剤に一部が浸った状態で感光体と対向して回転するように設置された現像ローラと，
前記現像ローラの外周表面に付着した現像剤を所定範囲内の厚さになるように掻き取るメータリング手段と，
を含み，
前記現像剤は，前記感光体に現像された画像の過剰溶媒の流れがほとんどないようにするために，トナー固形分が３〜４０％の濃度であり，
前記現像剤により前記感光体に現像された前記画像は，前記感光体に対してスキージング工程を行うことなく，転写可能であり，
前記カートリッジは，現像剤が収容された現像剤収容部と，前記現像剤収容部の容積を選択的に増減させて前記現像剤を前記現像容器に供給または前記現像剤収容部に吸入させながら前記現像液の供給を直接制御するピストン機構とを含むことを特徴とする湿式画像現像システム。
【請求項２】
前記感光体に現像された前記画像の前記現像剤濃度は，トナー固形分が２５％以上であることを特徴とする，請求項１に記載の湿式画像現像システム。
【請求項３】
前記現像剤は，前記トナー固形分が３〜１２％の濃度であることを特徴とする，請求項１または２に記載の湿式画像現像システム。
【請求項４】
前記現像ローラの外周表面に現像剤が良好に付着するように電位を印加するデポジット手段をさらに備えることを特徴とする，請求項１〜３のいずれか１項に記載の湿式画像現像システム。
【請求項５】
前記デポジット手段は，前記現像ローラと接触する，あるいは，所定のギャップを置いて設置されるデポジットローラと，前記デポジットローラに電圧を印加する電源部とを含むことを特徴とする，請求項４に記載の湿式画像現像システム。
【請求項６】
前記現像ローラの外周表面をクリーニングするためのクリーニング手段をさらに備えることを特徴とする，請求項１〜５のいずれか１項に記載の湿式画像現像システム。
【請求項７】
前記クリーニング手段は，
前記現像ローラと接触し，前記現像ローラと同方向に回転するクリーニングローラと，
一端が前記現像ローラの外周表面に接触するように固設されたクリーニングブレードと，を含むことを特徴とする，請求項６に記載の湿式画像現像システム。
【請求項８】
前記メータリング手段が，メータリングブレード，または，メータリングローラのうちの少なくとも一つと，それに電圧を印加させる電源部とを含むことを特徴とする，請求項１〜７のいずれか１項に記載の湿式画像現像システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は湿式画像現像システムに係り，より詳細には，高濃度の現像剤を用いて構造を簡素化できるように構成された湿式画像現像システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般的に湿式画像現像システムは，感光体に光を走査して所望のイメージに対応する静電潜像を形成し，これを粉末状のトナーと液状の溶媒とが混合された現像剤で現像した後，印刷媒体に印刷するシステムである。印刷媒体には紙をはじめとして，樹脂シート，金属箔，電子ペーパーなどがある。
【０００３】
図４はこのような湿式画像現像システムの一例であり，米国特許第５，２５５，０５８号公報に開示された従来の湿式画像現像システムの構造を示したものである。
【０００４】
図４に示されたように，従来の湿式画像現像システムは，帯電器１４により所定電圧に帯電される感光体１０と，帯電された感光体１０に光を走査して相対的な電位差を形成することにより所望のイメージの静電潜像を形成する光走査装置１６と，感光体１０に現像剤を供給して静電潜像を現像するための現像剤供給ユニットと，感光体１０に現像されたイメージが転写されて印刷媒体７２に印刷する転写体３０とを含む。
【０００５】
上記現像剤供給ユニットは，一般的にトナー固形分３％未満の濃度の現像剤を準備して感光体１０と現像ローラ３８との間に供給する。このため現像剤供給ユニットには，トナー固形分２５％ほどの濃度の濃縮現像剤が入れられた濃縮カートリッジ８２，８４と，純粋溶媒が収容された溶媒カートリッジ８６と，それらを混合してトナー固形分２％以上３％未満の均一な濃度の現像剤を準備する混合タンク５５，５７，５９，６１と，これら混合タンク５５，５７，５９，６１に準備された現像剤をポンプ９０，９２，９４，９６でポンピングして現像ローラ３８に供給する供給部２０と，静電潜像を現像して残った剰余現像剤を回収するための回収部とが備えられる。また，この回収部は，現像ローラ３８及び感光体１０に供給された後で流れる現像剤を収集して混合タンク５５，５７，５９，６１に送り返す収集コンテナ５０と，イメージが現像された感光体１０を圧搾してその現像イメージ中に含まれていた溶媒を絞り出すスキーズローラ２６と，絞り出された現像剤を収集コンテナ５０を通じて回収し，トナーは分離して溶媒を溶媒タンク６５に送るセパレータ６６などを含む。
【０００６】
上記構成において現像作業を行う場合，まずイエロー（Ｙ），マゼンタ（Ｍ），シアン（Ｃ），ブラック（Ｋ）の４つの色相に相当する現像剤を，それぞれの混合タンク５５，５７，５９，６１にトナー固形分２％以上３％未満の所定の濃度に合わせて準備しておく。もちろん，白黒のように単一色相だけで現像を行うシステムならば，一つの現像剤だけ準備すればよいが，ここではカラー画像を具現できるように４つの色相の現像剤を全て準備したシステムを開示している。このような各色相別の現像剤を準備するなら，現像液供給ユニットでは濃縮カートリッジ８２，８４と溶媒カートリッジ８６とから濃縮現像剤と純粋溶媒とを混合タンク５５，５７，５９，６１にそれぞれ供給して適当な濃度の現像剤を準備する。このために各混合タンク５５，５７，５９，６１には一般的に濃度センサ（図示せず）が備えられ，混合される現像剤の濃度を測定する。このように現像剤が準備されれば現像作業が開始される。
【０００７】
まず，帯電器１４が感光体１０を所定電位に帯電させる。この状態で光走査装置１６が帯電された感光体１０に光を走査して相対的に電位を下げることにより，所望のイメージに対応する静電潜像を形成する。次に，ポンプ９０，９２，９４，９６を稼動して，混合タンク５５，５７，５９，６１に準備された現像剤を供給部２０を通じて現像ローラ３８と感光体１０間に供給しつつ，静電潜像を現像する。このように現像されたイメージは，いったん転写ローラ３０に転写される。もしその色相だけでなるイメージならばこの状態で印刷媒体７２に直ちに写される。しかし，複数色相の現像剤を重複してカラーイメージを具現する場合ならば，上記の如く，帯電，露光，現像の段階をイエロー（Ｙ），マゼンタ（Ｍ），シアン（Ｃ），ブラック（Ｋ）の４つの色相に対して反復して実施し，各色相別に現像されたイメージを転写ローラ３０上に重複させる。そして，このように重複されて形成されたカラー画像を，圧搾ローラ７１との間に通過する印刷媒体７２に印刷する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで，かかる湿式画像現像システムは，上記の如く現像剤の準備から供給と回収に至るまでにシステムが要求する構造が，かなり複雑である。これは，現像作業に濃縮された状態の高濃度現像液を直接使用できずに，トナー固形分３％未満の低濃度現像剤にして使用するために生じる問題である。もちろん，現像剤をこのように低濃度にして使用すれば，流動性が良くなって，現像されたイメージのうち部位別にトナーの密度偏差が小さくなるメリットはある。しかし，上記の通りに濃縮現像剤と溶媒とをそれぞれのカートリッジ８２，８４，８６に入れて準備し，混合タンク５５，５７，５９，６１に送って現像のためのトナー固形分３％未満の低濃度現像剤に混合し，これによって静電潜像を現像した後，再び印刷に適合した高濃度状態になるべくその現像されたイメージ中に含まれている溶媒を絞り出して回収するなど，かなり複雑な構造を構成しなければならない。このような複雑なシステムを実用化するには，全体装置の大きさや費用などの面で多くの負担が伴う。
【０００９】
従って，そのような問題を解決できる新しい方式の画像現像システムが要求されている。
【００１０】
そこで本発明は，上記の必要性を勘案して創出されたものであり，絞り出しの必要ない水準の高濃度現像液も現像作業に円滑に使用できるように改善された湿式画像現像システムを提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明の湿式画像現像システムは，現像剤を供給するカートリッジと，カートリッジから所定の供給経路を通じて供給される現像剤を収容する現像容器と，現像容器内の現像剤に一部が浸った状態で感光体と対向して回転するように設置された現像ローラと，現像ローラの外周表面に付着した現像剤を所定範囲内の厚さになるように掻き取るメータリング手段とを含み，上記現像剤は，上記感光体に現像された画像の過剰溶媒の流れがほとんどないようにするために，トナー固形分が３〜４０％の濃度であり，現像剤により感光体に現像された画像は，感光体に対してスキージング工程を行うことなく，転写可能であり，カートリッジは，現像剤が収容された現像剤収容部と，現像剤収容部の容積を選択的に増減させて現像剤を現像容器に供給または現像剤収容部に吸入させながら現像液の供給を直接制御するピストン機構とを含むことを特徴とする。上記感光体に現像された画像の現像剤濃度は，トナー固形分が２５％以上であってもよい。また，上記現像剤は，トナー固形分が３〜１２％の濃度であってもよい。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下，添付図面を参照して本発明の望ましい一実施形態について詳細に説明する。
【００１３】
図１は本発明による湿式画像現像システムを示す。
【００１４】
図１に示されたように，本実施形態のシステムはまず，現像剤が入れられこれを供給するカートリッジ１５０と，カートリッジ１５０から現像剤を供給されてこれを収容する現像容器１４０とが備えられる。カートリッジ１５０から現像容器１４０に供給される現像剤としては，例えば，トナー固形分３〜４０％の高濃度現像剤が使われる。そして，カートリッジ１５０は，ケース１５１と，このケース１５１に内蔵されてその中に現像剤を収容するチューブ１５２と，一側１５３ａがチューブ１５２と結合されてケース１５１に往復動自在に設置され，チューブ１５２を選択的に圧縮または膨脹させるピストン機構１５３とを含む。従って，ピストン機構１５３がチューブ１５２を圧縮すれば，そのチューブ１５２内の現像剤が所定供給経路１５４を通じて現像容器１４０に供給される。反対に，チューブ１５２を膨脹すれば，現像容器１４０に収容された現像剤がチューブ１５２内に吸い込まれる。
【００１５】
現像剤は，チューブ１５２に入れるかわりに，ケース１５１自体をシリンダ構造として構成してもよい。即ち，カートリッジ１５０は，現像剤が収容された現像剤収容部の容積を選択的に増減させることが可能なピストン機構を含んでいればよい。
【００１６】
そして，現像容器１４０内には，現像剤に一部が浸った状態で感光体１７０と対向して回転する現像ローラ１１０と，現像ローラ１１０の外周面に付着した現像剤を所定範囲内の厚さになるように掻き取るメータリング手段の構成要素としてのブレード１６０と，現像ローラ１１０の表面に現像剤が良好に付着するように電位を印加するデポジット手段と，現像ローラ１１０の外周表面をクリーニングするためのクリーニング手段とが備わっている。
【００１７】
デポジット手段は，現像ローラ１１０と接触するデポジットローラ１２０と，デポジットローラ１２０に電圧を印加する電源部１２１とを含む。また，クリーニング手段は，現像ローラ１１０と接触してこれと同方向に回転するクリーニングローラ１３０と，一端が現像ローラ１１０の表面に接触するように固設されたクリーニングブレード１３０とを含む。デポジットローラ１２０は，現像ローラと１１０と接触していてもよいが，所定のギャップを置いて設置されてもよい。
【００１８】
デポジットローラ１２０は，ステンレス材質で構成されることが望ましく，現像剤に浸った状態で，電源部１２１から印加された電圧の電気力により現像ローラ１１０に現像剤を付着させる。このとき，デポジットローラ１２０は，現像ローラ１１０と接触した状態の場合もあり，５０〜２００μｍほどのギャップ（望ましくは５０〜１００μｍ）がある状態の場合もある。そして，固定ローラ，回転ローラのどちらでも問題なく，または，現像ローラ１１０の円周と類似の曲率を有するプレート状に構成してもよい。
【００１９】
クリーニングローラ１３０は，スポンジタイプであって現像ローラ１１０と接触して同方向に回転しつつ，未現像の状態で付着している現像剤のトナー粒子をクリーニングする。そして，現像ローラ１１０は，例えば導電性エラストマであって，ポリウレタンラバやＮＢＲで構成され，抵抗１０５〜１０８ｏｈｍ，硬度ｓｈｏｒｅＡとして２５〜６５度，表面粗さ（Ｒａ）１〜４μｍほどの特性を有することが望ましい。
【００２０】
参照符号１１１は現像ローラ１１０に現像電圧を印加する現像電源部を示す。，参照符号２００は感光体１７０に現像された画像を転写して印刷媒体Ｓに印刷する転写ベルトを示す。そして，参照符号１８０は感光体１７０を帯電させる帯電ローラを，参照符号１９０は感光体１７０に光を走査して静電潜像を形成する光走査装置を，参照符号１８１は除電器を，参照符号１４１はレベルセンサをそれぞれ示す。
【００２１】
このような画像現像システムは，単一色相を使用する印刷機では一つだけ備えらればよいが，もし複数の色相を重複して印刷するカラー印刷機の場合は，図２のように，各色相別に上記のシステムを一つずつ備えればよい。
【００２２】
上記構成において現像作業を行う場合，まず各色相別に現像剤を対応するカートリッジ１５０から現像容器１４０に供給し，所定レベルまで充電する。このように充電された現像剤は，上記のようにトナー固形分３〜４０％（より望ましくは，トナー固形分３〜１２％）の高濃度現像剤である。このように現像剤が準備されれば現像作業が開始されるが，いったん現像ローラ１１０とデポジットローラ１２０とに，それぞれ３００〜５５０Ｖと５００〜１５５０Ｖとのバイアス電圧をかける。現像ローラ１１０のバイアス電圧は，帯電ローラ１８０により感光体１７０に印加される電圧約９００Ｖと，そのうち光走査装置１９０により静電潜像が形成された部位の電圧約１００Ｖの中間に該当する電圧になる。
【００２３】
このようにバイアス電圧が印加されれば，現像剤中のトナー粒子は正電荷を帯びているために，二つのローラ１１０，１２０間の電圧差により現像ローラ１１０の外周表面にトナー粒子が付着する。このときには電気的に強く付着しているトナー粒子もあり，弱く付着しているトナー粒子もある。実験によれば，トナー固形分３〜１２％の濃度の現像剤を用いたとき，ブレード１６０を過ぎる前に上記のように電気的引力で現像ローラ１１０上に付着した現像剤は，トナー固形分６〜１４％の濃度，Ｍ／Ａ（ｍａｓｓ／ａｒｅａ）４００〜１１００μｇ／ｃｍ２ほどになると示された。相対的に低濃度であるトナー固形分３％の濃度を用いたときには，現像ローラ１１０上のトナー固形分６％の濃度と比較して２倍ほどの濃度増加を示す。また，トナー固形分１２％の濃度を用いたときには，若干増のトナー固形分１２〜１４％の濃度を示す。ところで，この状態は，上記の通りにまだ現像剤の濃度偏差が大きいために，このまま感光体１７０に形成された静電潜像を現像すれば，均一な濃度の画像を現像し難い。
【００２４】
そこで，ブレード１６０で現像ローラ１１０に付着した現像剤を，所定範囲の均一な厚さになるように掻き取る。本実施形態では，０．０５〜２ｍｍ厚さの金属プレートを断面Ｌ字状に成形し，その折り曲げられた部位が現像剤水面上で現像ローラ１１０に接触するようにブレード１６０を構成した。現像ローラ１１０に密着してその外周表面に付着した現像剤を掻き取れるなら，それ以外にも多様な変形が可能である。例えば，ブレード１６０に電圧印加もできる。また，現像ローラ１１０に対する加圧力と接触位置及び接触される部位の形状などを多様に変形できる。また，ブレードの材質は金属に限定されるものではない。
【００２５】
もちろん，このような条件により現像直前に現像ローラ１１０の外周表面に残る現像剤の濃度とＭ／Ａとは，少しずつ変わる。トナー固形分３〜４０％の濃度の現像剤を用いてこのような条件を少しずつ変えていって実験してみた結果，現像直前に現像ローラ１１０上の現像剤濃度はトナー固形分１８〜３５％，Ｍ／Ａは１５０〜５００μｇ／ｃｍ２ほどと，比較的均一な濃度分布が得られた。特に，トナー固形分３〜１２％の濃度の現像剤を用いた場合には，デポジットローラ１２０を通過した後で現像ローラ１１０に付着した現像剤は，トナー固形分５．７〜１４％の濃度，Ｍ／Ａ４１３〜１１２６μｇ／ｃｍ２を示し，ブレード１６０を通過した後，現像直前には，トナー固形分１９．６〜３１％の濃度，Ｍ／Ａ２２０〜２７０μｇ／ｃｍ２のかなり均一な分布状態を示した。このとき，デポジットローラ１２０と現像ローラ１１０との間のギャップは，７０〜１００μｍであり，二つのローラ１１０，１２０間の電圧差は５００Ｖであった。これは，本発明のシステムを使用する場合には，従来のように単一濃度の現像剤ではなく，例えば，トナー固形分３〜１２％の広い濃度範囲の現像剤を自由に用いても，現像直前の濃度をほとんど均一な状態にして現像に使用できることを意味する。
【００２６】
次に，かかる濃度の現像剤が付着した現像ローラ１１０をもって，感光体１７０に接触現像を実施した。このとき，帯電された感光体１７０の電位は上記のように９００Ｖであり，その中，静電潜像が形成された部位は１００Ｖであり，転写ベルト２００の移動速度は３．２ｉｎｃｈ／ｓｅｃであった。その結果，図３のような結果を得た。結果値は，テープを用いて測定した光学濃度（Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｄｅｎｓｉｔｙ：ＯＤ）であり，現像直前に現像ローラ１１０上のＯＤは，１．２（＝Ｍ／Ａ２２０μｇ／ｃｍ２），トナー固形分は１８％以上の濃度であった。この条件で現像バイアスを変化させてみた結果，５５０Ｖで印加したときに感光体１７０上の静電潜像が形成された画像領域での画像濃度が，１．１１（＝Ｍ／Ａ２００μｇ／ｃｍ２）程度と，良好な現像効率を得た。そして，このとき感光体１７０上の非画像領域では，０．０６以下のＯＤが測定され，非画像領域に対する汚染が非常に少ないことが分かった。また，感光体１７０に現像された画像の現像剤濃度は，過剰溶媒の流れがほとんどないトナー固形分２５％以上の高濃度状態となった。従って，スキージング作業を別途に行わなくともすでに転写に適した状態になっているために，別途のスキージング工程を行わなくともよい。そして，現像された後で残っているトナー粒子は，現像容器１４０内に浸っているクリーニングローラ１３０とクリーニングブレード１３１とにより除去される。
【００２７】
一方，このように現像された画像は転写ベルト２００に転写され，その色相だけでなる単色画像ならば，この状態で印刷媒体Ｓに直ちに印刷される。しかし，複数カラーで画像を具現する場合は，イエロー（Ｙ），シアン（Ｃ），マゼンタ（Ｍ），ブラック（Ｋ）の４つの色相別にそれぞれの画像現像システムを通じて現像された画像を転写ベルト２００に重複させた後，それを印刷媒体Ｓに印刷する。そして，画像が印刷された印刷媒体は，定着ユニット３００を経て加熱圧搾された後に出てくる。
【００２８】
以上，添付図面を参照しながら本発明の湿式画像現像システムの好適な実施形態について説明したが，本発明はこの例に限定されない。いわゆる当業者であれば，特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり，それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００２９】
【発明の効果】
本発明による湿式画像現像システムによれば，次のような効果が得られる。
【００３０】
第一に，高濃度の現像剤をカートリッジに入れて別途の希釈過程を経ずに現像容器に直接供給して現像作業を行うために，現像剤供給構造を簡素化でき，従って印刷機を小型化するのに非常に有利である。第二に，ブレードを利用して現像ローラ上の現像剤濃度を均一に維持できるので，従来のように混合タンク内で現像剤を希釈して濃度を合わせるための制御装置が不要になる。
【００３１】
第三に，現像剤の濃度が高まるにつれて画像ムラが少なくなり，従って，非画像部の汚染が抑制された，高画質の画像が得られる。第四に，高濃度現像剤による現像により，スキージング工程が省略できる。第五に，高濃度接触現像により現像時間が短縮でき，印刷作業をさらに一層高速化できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態による湿式画像現像システムの概要を示した構成図である。
【図２】図１に示した湿式画像現像システムが採用された印刷機の内部構造を示した概略図である。
【図３】図１に示した湿式画像現像システムにより得られる画像濃度を測定したグラフである。
【図４】従来の湿式画像現像システムの概要を示した構成図である。
【符号の説明】
１１０      現像ローラ
１１１      現像電源部
１２０      デポジットローラ
１２１      電源部
１３０      クリーニングローラ
１３１      クリーニングブレード
１４０      現像容器
１４１      レベルセンサ
１５０      カートリッジ
１５１      ケース
１５２      チューブ
１５３      ピストン基部
１５４      供給経路
１６０      ブレード
１７０      感光体
１８０      帯電ローラ
１８１      除電器
１９０      光走査装置
２００      転写ベルト
【図１】
0004195259.tif 000002
【図２】
0004195259.tif 000003
【図３】
0004195259.tif 000004
【図４】
0004195259.tif 000005