JP2003050511A

JP2003050511A - 液体現像装置及び画像形成装置

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Publication number: JP2003050511A
Application number: JP2002111104A
Authority: JP
Inventors: Tsutomu Teraoka; 努寺岡; Tsutomu Sasaki; 努佐々木
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2001-05-30
Filing date: 2002-04-12
Publication date: 2003-02-21
Anticipated expiration: 2022-04-12
Also published as: US6819888B2; US20030016962A1; JP3877298B2

Abstract

(57)【要約】【課題】電荷制御剤補給機構の付設による装置構成の
複雑化を解消しつつ、液体現像剤中のトナー帯電量をよ
り確実に安定させることができる画像形成装置を提供す
る。【解決手段】液体現像剤に対して化学的な非平行状態
を生起せしめる程度に強い応力を付与するアトライター
２３を現像ユニット１０に並列接続し、これによって貯
蔵タンク２０から現像タンク１４へ搬送される液体現像
剤の一部に応力を付与させるようにした。但し、過剰な
応力の付与によるトナーの粉砕を抑えるべく、アトライ
ター２３の動作を次のように制御させるようにした。即
ち、現像タンク１４内の液体現像剤のトナー帯電量を検
知する帯電量検知手段を設け、これの検知結果に基づい
てアトライター２３を制御させるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液体中にトナーを
含有する液体現像剤を用いる液体現像装置及びこれを用
いる画像形成装置に係り、特に、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現像す
る液体現像装置等に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、電子写真方式などを用いて画像を
形成する画像形成装置においては、潜像担持体に形成さ
れた静電潜像を、絶縁性液体中にトナーを分散させた液
体現像剤により現像するものがある。この種の画像形成
装置では、電界下でのトナー粒子の帯電電荷量が、初期
と経時で変化を起こしやすく、画質変化の少ない安定な
画像を得るためには、トナーの帯電量の変化を抑えるこ
とが必要である。

【０００３】このため、従来から液体現像剤や液体現像
プロセスに帯電量制御のための様々な工夫を行ってい
る。例えば、トナーの帯電安定性、再分散性、さらには
再分散時の帯電安定性に優れ、長期保存及び再使用が可
能な液体現像剤を例示するものとして、特開２０００−
１８１１４８号公報や特開２０００−１８１１４９号公
報のものがある。これらの液体現像剤は、所望の帯電安
定性等を発揮させるべく、その組成を限定したものであ
る。しかしながら、液体現像装置の種類によってはこれ
らとは異なる組成からなる液体現像剤の使用に迫られる
場合もある。また、トナーの絶縁性液体中の帯電を安定
化させる方法として、帯電量を監視しながら、その状態
に応じて電荷制御剤を添加して帯電量を制御する方法も
知られている。しかしながら、この方法では、電荷制御
剤補給機構を設置するため機構が大きくかつ複雑にな
る。さらには、液体現像剤中の電荷制御剤の重量比を含
めた経時的な変化も考慮に入れなければならず、帯電量
制御のための構成がより複雑になるという問題がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、本発明者ら
は、トナー電荷量が経時的に変化する原因について鋭意
研究を行ったところ、次のようなことを見出した。即
ち、電荷量の経時的な変化には増加する場合と減少する
場合とがあるが、絶縁性液体中のトナーは電荷量を減少
させる場合が殆どである。絶縁性液体中にトナーを分散
した液体現像剤は、図1に示すように、時間の経過とと
もに電荷量が減少するのである。図中のＡ，Ｂは、互い
に色材や樹脂材料に処方差のあるトナーを示している。
電荷の減少量は処方によって程度の差（トナーＡ、Ｂ）
はあるが、それぞれ時間経過とともに減少していくこと
がわかる。図１では２０日後までの時間経過しか示して
いないが、およそ１か月後には電荷量の減少が飽和す
る。液体現像剤中のトナーに凝集が起こるとトナー電荷
量の減少が認められることもあるが、図中のトナーＡ，
Ｂには凝集が起こっていない。図２に示すように、初期
と経時とでトナーの粒径分布に差が認められないからで
ある。トナーに凝集が起こっていないにもかかわらずト
ナー電荷量が減少する理由には、液体現像剤の化学的な
状態が関係している。具体的には、液体現像剤の化学的
な非平衡状態の度合いが増すと、極性に偏りが発生して
トナー電荷量が増加するのに対し、化学的な平衡状態に
近づくとトナー電荷量が減少するのである。平衡状態に
近づくことに起因してトナー電荷量を減少させた液体現
像剤については、適切な応力をかけて化学的な非平衡状
態を生起させることで、トナー電荷量を初期状態まで戻
してやることが理論上は可能である。但し、応力の値を
かなり高くする必要がある。具体的には、従来の液体現
像装置においては、液体現像剤を攪拌する攪拌部材を設
けていた。そして、攪拌によって液体現像剤に応力を付
与していた。ところが、この攪拌については、液体現像
剤中におけるトナー濃度の均一化を図る目的で行ってお
り、トナー濃度の均一化を図り得る程度の弱い攪拌力に
設定していた。この程度の攪拌では、化学的な非平衡状
態を十分に生起せしめることができなかったのである。
なお、図1に示したトナー電荷量の変化特性は代表例を
示したものでこれに限るものではない。また、図２のグ
ラフにおいては、図中点線よりも左側の縦座標を頻度
［％］で示し、図中点線よりも右側の縦座標を累計
［％］で示している。

【０００５】この研究結果を鑑みると、トナー（液体現
像剤）に付与する応力の値を従来よりも高くすればトナ
ー電荷量の経時的な減少を解消し得ると早合点しがちで
ある。しかしながら、応力の値を高めれば、それだけト
ナーを粉砕し易くなる。そして、この粉砕によってトナ
ー電荷量を却って減少させてしまうおそれがある。更
に、トナーの粉砕には、応力の値（強さ）だけでなく、
応力付与時間も関与してくる。応力が高くなるほど、よ
り短い応力付与時間でトナーが粉砕されるのである。よ
って、化学的な非平衡状態を生起せしめ得る程度に応力
を高める場合には、液体現像剤に付与する応力をどの程
度まで高めるかに加えて、応力付与時間を適切にコント
ロールする必要がある。

【０００６】ところが、装置内の液体現像剤に対する応
力付与時間を適切にコントロールするのは非常に困難で
ある。これは次に説明する理由による。即ち、図１で
は、トナーの入れ替わりのない液体現像剤におけるトナ
ー電荷量の変化特性を示しているが、実際の装置内では
液体現像剤に対してトナーが頻繁に出入りする。具体的
には、液体現像装置は、現像ローラ等の現像部材上に担
持した液体現像剤を潜像担持体体との対向位置まで搬送
して潜像の現像を行う。そして、対向位置を通過した現
像部材に残っている液体現像剤を回収して再利用するよ
うになっている。回収された液体現像剤は現像に伴って
トナーや絶縁性液体を消費しているため、トナー濃度を
初期状態から変化させている。このため、装置内の液体
現像剤に戻されるとそのトナー濃度を変化させてしま
う。そこで、装置内の液体現像剤のトナー濃度がセンサ
によって監視され、その結果に応じて高濃度の液体現像
剤や絶縁性液体が装置内に補給されることで、装置内に
おける液体現像剤のトナー濃度の安定化が図られてい
る。このように、実際の装置内では、現像に伴うトナー
消費によってトナーが液体現像剤から出ていったり、高
濃度の液体現像剤の補給によって新たなトナーが液体現
像剤に入ったりする。そして、トナーの出入りにより、
液体現像剤中のトナー全体としての電荷量が経時とは無
関係に変化してしまうため、時間経過に基づいてトナー
電荷量を把握することができない。このため、応力付与
時間を適切にコントロールすることが困難なのである。

【０００７】上記特開平２０００−１８１１４８号公報
には、液体現像剤に応力負荷を付与する応力付与手段と
してのアトライターを設けた画像形成装置が記載されて
いる。本発明者らの実験によれば、このアトライターは
液体現像剤に対して化学的な非平衡状態を生起せしめて
トナー電荷量を回復させることができた。しかしなが
ら、同公報では、アトライターによる応力付与時間につ
いては何ら考慮されていない。従って、アトライターに
よってトナーを粉砕してその電荷量を却って減少させて
しまうおそれがある。

【０００８】本発明は、以上の背景に鑑みてなされたも
のであり、その目的とするところは、次に説明するよう
な液体現像装置及び画像形成装置を提供することであ
る。即ち、電荷制御剤補給機構の付設による装置構成の
複雑化を解消しつつ、液体現像剤中のトナー帯電量をよ
り確実に安定させることができる液体現像装置及び画像
形成装置である。

【０００９】

【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の発明は、液体中にトナーを含有する液体
現像剤を収容する現像剤収容部と、該現像剤収容部内の
液体現像剤に応力負荷を付与する応力付与手段とを有
し、画像形成装置の潜像担持体上に形成された潜像を液
体現像剤によって現像する液体現像装置において、上記
現像剤収容部内の液体現像剤のトナー帯電量を検知する
帯電量検知手段を設けたことを特徴とするものである。
また、請求項２の発明は、液体中にトナーを含有する液
体現像剤を収容する現像剤収容部と、該現像剤収容部内
の液体現像剤に応力負荷を付与する応力付与手段とを有
する液体現像装置と、少なくともこれを制御する制御手
段とを備え、該液体現像装置によって潜像担持体上の潜
像を現像する画像形成装置において、上記現像剤収容部
内の液体現像剤中におけるトナー帯電量の変化を示す帯
電量変化情報に基づいて、上記応力付与手段の動作を制
御させるように、上記制御手段を構成したことを特徴と
するものである。また、請求項３の発明は、請求項２の
画像形成装置であって、上記液体現像装置が上記現像剤
収容部内の液体現像剤中におけるトナーの帯電量を検知
する帯電量検知手段を備え、これによる検知結果に基づ
いて上記制御手段が上記帯電量変化情報を取得すること
を特徴とするものである。また、請求項４の発明は、請
求項２の画像形成装置であって、上記現像剤収容部に新
たな液体現像剤又はトナーを補充する補充手段と、該補
充手段による補充時間、上記液体現像装置の動作時間、
及び上記応力付与手段の停止時間を計時する計時手段
と、形成した画像の累積画像面積率を演算する画像面積
率演算手段とを備え、上記制御手段が、該計時手段によ
る計時結果と、該画像面積率演算手段による演算結果と
に基づいて上記帯電量変化情報を取得することを特徴と
するものである。また、請求項５の発明は、請求項２、
３又は４の画像形成装置において、上記液体現像剤は、
上記液体の粘度が０．５〜１０００［ｍＰａ・ｓ］、電
気抵抗が１×１０^１２［Ωｃｍ］以上、表面張力が３０
［ｄｙｎｅ／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。また、請求項６の発明
は、請求項２、３、４又は５の画像形成装置であって、
上記応力付与手段が、液体現像剤に対して応力付与部材
を１．０［ｍ／ｓｅｃ］以上の速度で衝突させて応力を
付与することを特徴とするものである。また、請求項７
の発明は、請求項２、３、４、５又は６の画像形成装置
において、上記液体現像剤は、シリコーンオイルを上記
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。また、請求項８の発明は、請求項２、３、４、
５、６又は７の画像形成装置において、上記液体現像剤
として、電荷制御剤を含有するものを用いることを特徴
とするものである。請求項１の液体現像装置では、液体
現像剤中のトナー帯電量を検知する帯電量検知手段によ
る検知結果を、画像形成装置の制御手段に伝えることが
可能である。そして、制御手段に対して、トナー帯電量
の増減に応じて応力付与手段の動作を制御させること
で、応力付与手段による液体現像剤への応力付与時間を
適切にコントロールさせることができる。かかる構成で
は、過剰な応力付与によるトナーの粉砕を抑えながら、
液体現像剤に化学的な非平衡状態を生起せしめて、トナ
ー帯電量をより確実に安定させることができる。更に、
従来のように電荷制御剤補給機構を付設しなくても、ト
ナー帯電量を安定させることができるので、その付設に
よる装置構成の複雑化を解消することもできる。また、
請求項２乃至８の画像形成装置では、制御手段が液体現
像装置内の液体現像剤中におけるトナー帯電量の変化を
示す帯電量変化情報に基づいて、該液体現像装置の応力
付与手段の動作を制御する。この帯電量変化情報につい
ては、例えば、請求項１の液体現像装置に設けような帯
電量検知手段による検知結果に基づいて取得させること
が可能である。また例えば、演算処理だけに基づいて取
得させることも可能である。具体的には、液体現像装置
の液体現像剤にトナーの入れ替わりがなければ、応力付
与手段の連続停止時間と、トナー帯電量とには相関関係
が成立する。このため、トナーの入れ替わりのない状態
での基本的な帯電量変化情報については、応力付与手段
の連続停止時間と関係式とに基づいて取得させることが
可能である。しかし、実際にはトナーの入れ替わりが起
こる。この入れ替わりによるトナー帯電量の変化は、液
体現像装置内に新たな液体現像剤を補充する補充手段に
よる補充時間、該液体現像装置の動作時間、及び形成し
た画像の累積画像面積率などに関係する。よって、補充
時間、動作時間及び累積画像面積率と、トナー帯電量の
変化との関係式を予めの試験によって求めておく。そし
て、この関係式に、各時間の計時結果及び累積画像面積
の演算結果を代入させることで入れ替わりによるトナー
帯電量の変化を取得させ、取得結果を上述の基本的なト
ナー帯電量の変化に反映させればよい。請求項２乃至８
の画像形成装置では、トナー帯電量の検知結果や、演算
処理などに基づいて取得した帯電量変化情報に応じて液
体現像装置の応力付与手段の動作を制御することで、液
体現像剤への応力付与時間を適切にコントロールするこ
とができる。かかる構成においても、過剰な応力付与に
よるトナーの粉砕を抑えながら、液体現像剤に化学的な
非平衡状態を生起せしめて、トナー帯電量をより確実に
安定させることができる。更に、従来のように電荷制御
剤補給機構を付設しなくても、トナー帯電量を安定させ
ることができるので、その付設による装置構成の複雑化
を解消することもできる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明を適用した画像形成
装置であるプリンタの実施形態について、詳細に説明す
る。まず、本実施形態に係るプリンタの基本的な構成に
ついて説明する。図３は本実施形態に係るプリンタの主
要概略構成図である。潜像担持体としての感光体ドラム
１の回りに、帯電ユニット２、現像ユニット１０、中間
転写ローラ５、ドラムクリーニングユニット４などが配
設されている。中間転写ローラ５に対向配設された転写
バイアスローラ６により、中間転写ローラ１４上に形成
された画像が転写紙Ｐに２次転写される。

【００１１】上記感光体ドラム１は、図示しないモータ
等の駆動手段によってプリント時には一定速度で矢印の
方向に回転駆動される。そして帯電ユニット２により一
様に帯電された後に、図示しない光書込みユニットによ
り、画像情報に基づいて書込み光ＬＢが照射結像されて
静電潜像が感光体ドラム１上に形成される。そして、上
記静電潜像は、現像ユニット１０によって現像され、感
光体ドラム１上に画像が形成される。感光体ドラム１上
に形成された画像は、感光体ドラム１と等速駆動されて
いる中間転写ローラ５上に中間転写される。この中間転
写ローラ５には転写バイアスローラ６が当接しており、
図示しない給紙カセットから両ローラ間に向けて転写紙
Ｐが送られる。中間転写ローラ１４上の画像は、両ロー
ラ間に搬送された転写紙Ｐに２次される。

【００１２】２次転写終了後、転写紙Ｐは図示しない定
着ユニットに送られて画像が定着されてから、機外に排
紙される。尚、中間転写ローラ５上に中間転写されなか
った感光体ドラム１上の液体現像剤は、ドラムクリーニ
ングユニット４により感光体ドラム１から除去される。
また、中間転写ローラ５上の転写残現像剤は図示しない
中間転写ローラクリーニングユニットにより除去され
る。その後、感光体ドラム１の表面は除電ランプ３によ
り残留電位が除去されて、次のプリントに備えられる。

【００１３】本実施形態のプリンタにおける現像ユニッ
ト１０は、現像部、現像剤回収部、現像剤調整部などか
ら主に構成されている。そして、本実施形態で使用する
液体現像剤は、粘度が１００〜１００００ｍ［Ｐａ・
ｓ］の範囲で、トナー濃度が５〜４０［％］の範囲のも
のが用いられている。より具体的には、例えば粘度が３
００ｍ［Ｐａ・ｓ］でトナー濃度が１５［％］のものが
用いられている。

【００１４】上記現像部は、現像部材としての現像ロー
ラ１１、塗布ローラ１２、規制ブレード１３、現像タン
ク１４、一対のスクリュー１５ａ，１５ｂ、電気特性評
価機構１６などを有している。現像タンク１４は、現像
に使用される前の液体現像剤を一時的に収容する。現像
タンク１４内には、後述の現像剤調整部から液体現像剤
が搬送されてくる。現像剤調整部から搬送されてきた液
体現像剤の余剰分は、後述の現像剤回収部に向けて図示
しない管からオーバーフローする。そして、現像剤回収
部から現像剤調整部に回収される。

【００１５】現像タンク１４内では、一対のスクリュー
１５ａ，１５ｂが回転駆動することで、内部の液体現像
剤の液面が盛り上り、盛り上り部分が塗布ローラ１４に
接触する。この接触により、液体現像剤が塗布ローラ１
４に供給される。塗布ローラ１４に供給された液体現像
剤は規制ブレード１３によって液体現像剤量が規制され
た後、現像ローラ１１に塗布される。現像ローラ１１に
は、毎分約３０ｃｃの液体現像剤が塗布される。なお、
電気特性評価機構１６の役割については後述する。

【００１６】上記現像剤回収部は、拭き取りローラ１７
と、クリーニングブレード１８と、回収スクリュー１９
とを有している。拭き取りローラ１７は、現像後の現像
ローラ１１表面に残った液体現像剤を拭き取る。拭き取
られた液体現像剤は、クリーニングブレード１８によっ
て拭き取りローラ１７から除去された後、回収スクリュ
ー１９を経て現像剤調整部に回収される。

【００１７】上記現像剤調整部は、１００〜１５０［ｍ
ｌ］の液体現像剤を貯蔵する貯蔵タンク２０、攪拌プロ
ペラ２１、搬送ポンプ２２、これに接続される搬送管、
これに並列接続される再分散機構たるアトライター２３
などを有している。また、図示しないトナー濃度検知手
段なども有している。攪拌部材たる攪拌プロペラ２１
は、貯蔵タンク２０内に貯蔵される液体現像剤を攪拌し
てトナーを絶縁性溶液中に分散せしめることで、液体現
像剤中のトナー濃度を均一化させる。貯蔵タンク２０内
の液体現像剤のトナー濃度は、図示しないトナー濃度検
知手段によって検知される。一方、本プリンタは、図示
しないトナーボトル、キャリアボトル、トナー補給ポン
プ、キャリア補給ポンプ、及び制御機構を備えている。
このトナーボトルには貯蔵タンク２０に補給されるため
の液体現像剤が収容されており、トナー補給ポンプの駆
動によって貯蔵タンク２０に補給される。また、キャリ
アボトルには貯蔵タンク２０内に補給されるための絶縁
性液体が収容されており、キャリア補給ポンプの駆動に
よって貯蔵タンク２０内に補給される。プリンタの制御
機構は、上記トナー濃度検知手段の検知結果に基づいて
トナー補給ポンプやキャリア補給ポンプの駆動を制御す
ることで、貯蔵タンク２０内の液体現像剤のトナー濃度
を所定の範囲内に調整する。現像剤調整部の搬送ポンプ
２２は、その吸引側が貯蔵タンク２０の底面に設けられ
たドレンパイプに接続される一方で、吐出側が搬送管に
接続されている。そして、貯蔵タンク２０内の液体現像
剤を現像部の現像タンク１４に搬送する。この搬送の経
路となっている上記搬送管に並列接続されたアトライタ
ー２３は、搬送中の液体現像剤の一部を取り込んでその
トナーの再分散を図った後、再び搬送管に戻す。

【００１８】次に、本プリンタの特徴的な構成について
説明する。先に示した図３において、現像ユニット２０
は２つの現像剤収容部を有している。１つは現像剤調整
部に設けられた貯蔵タンク２０である。また、もう１つ
は現像部に設けられた現像タンク１４である。上述のよ
うに、貯蔵タンク２０内の液体現像剤は、攪拌プロペラ
２１によって攪拌されることで応力負荷が付与される。
よって、攪拌プロペラ２１は、液体現像剤に応力負荷を
付与する応力付与手段としての機能を備えている。ま
た、現像タンク１４内の液体現像剤は、一対のスクリュ
ー１５ａ，１５ｂに攪拌されることで応力負荷が付与さ
れる。よって、一対のスクリュー１５ａ，１５ｂもま
た、応力付与手段としての機能を備えている。本プリン
タの液体現像装置たる現像ユニット１０に収容される液
体現像剤は、これらの応力付与手段によって応力が付与
されるにもかかわらず、トナー帯電量が経時的に減少し
ていく。よって、これらの応力付与手段では、液体現像
剤に化学的な非平衡状態を生起せしめることができな
い。そこで、本プリンタでは、液体現像剤に対してこれ
ら応力付与手段よりも強い応力を付与することで化学的
な非平行状態を生起せしめる第３の応力付与手段を現像
ユニット１０に設けている。これは、現像ユニット１０
の現像剤調整部に設けられたアトライター２３である。

【００１９】このアトライター２３は、図４に示すよう
な構造を有している。即ち、冷却水を還流することがで
きるジャケット２３ａにタンク２３ｂを格納し、タンク
２３ｂ内には液体現像剤を攪拌するアジテータ２３ｃを
設置している。また、タンク２３ｂの底部に接続された
管には排出弁２３ｄを設置し、排出弁２３ｄの出口側は
排出液を上記現像タンク１４へ送ることが可能なポンプ
２３ｇに連結している。現像剤調整部の貯蔵タンク２０
（厳密には上記搬送管）からはバルブ２３ｅを通して液
体現像剤をタンク２３ｂに送る。タンク２３ｂ内には複
数のビーズ２３ｆが投入されている。貯蔵タンク２０か
ら送られてきた液体現像剤はアジテータの回転によって
ビーズ２３ｆとともに攪拌される。この攪拌により、タ
ンク２３ｂ内の液体現像剤が発熱するが、ジャケット２
３ａ内に冷却水が還流することで過剰な昇温が抑えられ
る。本プリンタではビーズ２３ｆとして粒径１ｍｍのジ
ルコニアセラミックを使用し、その充填率を７０％とし
た。そして、バルブ２３ｅを設けた流入管と、ポンプ２
３ｇを設けた排出管とを、それぞれ現像剤調整部の上記
搬送管に接続した。

【００２０】本プリンタでは、トナー帯電量を回復させ
る応力付与手段（再分散機構）として、図４に示したア
トライター２３を使用したが、これに限るものではな
い。液体現像剤に化学的な非平衡状態を生起せしめ得る
応力負荷を付与し得るが機構があればよく、デイスパー
サーを用いることもできる。このほかにも、例えば、ボ
ールミル、ビーズミル、サンドミル等を使用することが
できる。

【００２１】本発明者らは、図４に示したアトライター
２３によるトナー帯電量の回復性試験を実施した。この
回復性試験には、図５に示す電気特性試験装置を用い
た。図において、この電気特性試験装置は、マイクロメ
ータ部１００と、高電圧発生装置１１０（ＫＥＩＴＨＬ
ＥＹ社製２３７型）と、パーソナルコンピュータ１２０
とを備えている。マイクロメータ部１００は、直径１．
７［ｃｍ］の第１金（Ａｕ）電極１０１，第２金電極１
０２、それぞれを覆うダイフロン等からなる絶縁材１０
３，１０４、マイクロメータ１０５等を有している。第
１金電極１０１、第２金電極１０２は、互いに２００
［μｍ］のギャップを介して対向している。このギャッ
プには、液体現像剤１０６が満たされている。２つの金
電極（１０１、１０２）間には、高電圧発生装置１１０
によって高電圧が印加される。この印加によって液体現
像剤１０５中に生ずる電流は、マイクロメータ部１００
のマイクロメータ１０５によって検知され、検知結果が
デジタル方式の電流値データとしてパーソナルコンピュ
ータ１２０に送られる。パーソナルコンピュータ１２０
は、マイクロメータ１０５から送られてくる電流値デー
タに基づいて様々な演算処理を行う。

【００２２】以上の構成の電気特性試験装置を用いて、
液体現像剤１０６中のトナーの帯電量を次のようにして
測定した。即ち、２つの金電極（１０１、１０２）間に
１０００［Ｖ］の電圧を印加し、図６に示すように、通
電開始時（ｔ＝０）から８秒経過（ｔ＝８）するまでの
電流値を所定のタイミング毎に測定した。そして、通電
開始時の初期電流量Ｉ_０から８秒経過後の８秒後電流値
Ｉ_８までをパーソナルコンピュータ１２０で積分して、
通電開始から８秒経過するまでに費やされた総電荷量Ｑ
_０を算出した。次に、８秒後電流値Ｉ_８に基づいて、定
常状態の８秒間に費やされるべき定常電荷量Ｑ_８を算出
した。そして、次の数１で示される関係式に基づいて全
トナー粒子の総電荷量Ｑｔを求めた。

【数１】Ｑｔ＝Ｑ_０−Ｑ_８＝Ｑ_０−Ｉ_８×８秒

【００２３】図５に示した電気特性試験装置を用いて、
作製直後の液体現像剤の電流波形と、１ケ月後の液体現
像剤の電流波形とを得た。これらを図７に示す。１ケ月
後の液体現像剤は初期よりも電流値を低下させることが
わかる。電流値を低下させることは、その積分値である
トナー帯電量を低下させることを意味する。トナー帯電
性が低下するのである。このようにトナー帯電性が低下
した液体現像剤を図４に示したアトライター２３にかけ
た後の電流波形を、図７に示した各電流波形に重ねてみ
た。その結果を図８に示す。アトライター２３通過後の
液体現像剤の電流波形が初期状態に近づいていることが
わかる。電流波形ではわかりにくいが、総電荷量Ｑｔは
ほぼ初期状態まで回復する。よって、トナーの帯電量を
ほぼ初期値に戻すことが可能である。しかし、アトライ
ター２３を作動させない場合、攪拌プロペラ２１やスク
リュー１５ａ，１５ｂ程度の攪拌では、図９に示すよう
に電流の低下がある。よって、攪拌プロペラ２１やスク
リュー１５ａ，１５ｂだけでは、トナー帯電量が徐々に
減少してしまうことがわかる。

【００２４】なお、液体現像剤の電気特性の評価につい
ては、図５に示した電気特性試験装置に限らず、移動す
る液体現像剤のピーク電流特性が測定できるもの電極条
件であればよい。電圧印加に使用する電極についても、
より電極が小さいもの、あるいは大きものでもよい。ま
た、電極間のギャップが、より狭いもの、あるいは広い
ものでも問題ない。更には、より小型の高電圧発生装置
１０を用いても良いし、パーソナルコンピュータの代わ
りにＣＰＵ等で構成される小型の制御機構を用いてもよ
い。図３に示した電気特性評価機構１６は、図５に示し
た電気特性試験装置の金電極（１０１、１０２）と同寸
法の２つの電極を、支持用のセル内に配設したものであ
る。そして、プリンタ本体側には、小型の高電圧発生装
置、制御機構及び電流測定器（何れも図示せず）を配設
した。

【００２５】上述の回復性試験は、図４に示したアトラ
イター２３を１度だけ通過した液体現像剤について行っ
たが、アトライター２３を常時動作させる構成をとると
過剰な応力の付与によってトナーを粉砕してしまうおそ
れがある。ここで言う「常時動作」とは、アジテータ２
３ｃ（図４のアトライターの場合には加えてポンプ２３
ｇ）等の応力付与部材を現像動作中に常に動作させるこ
とである。よって、トナーの粒経等の物理特性を変化さ
せないな適切な応力付与量になるよう、アジテータ２３
ｃやポンプ２３ｇの動作を制御する必要がある。

【００２６】そこで、本発明者らは、せん断応力負荷に
よるトナー粒径への影響について試験してみた。アトラ
イターの動作条件は次の通りである。即ち、１ｍｍのジ
ルコニアを７０％充填し、アジテータ２３ｃを周速１．
０［ｍ／ｓｅｃ］にて回転させた。トナー粒子径につい
ては、マイクロトラック２ＨＲＡ型（日機装（株）
製）を用いて測定した。製造直後の液体現像剤と、アト
ライター２３に６時間かけた液体現像剤のトナー粒径分
布を調べたところ、両者に差異は認められなかった。し
かしながら、６時間を超えてアトライター２３にかけた
り、アジテータ２３ｃの周速をより速めたりすれば、ト
ナーを粉砕してしまうおそれがある。基本的には、作製
時よりも、大きなせん断力をトナーにかけると、トナー
の粒経等、物理的特性が変化し、そのため電気特性も大
きく変化してしまうので、作製時の応力を超えてはなら
ない。アトライター２３等の再分散機構でのトナー粒径
分布への影響は、再分散機構の動作条件にかかってお
り、それを適切に設定する必要があると思われる。

【００２７】本発明者らは、適切な動作条件の設定を検
討すべく、最も一般的な粒子粉砕機であるボーミルを用
いて、せん断応力とトナー粉砕性との関係を調べてみ
た。使用した。図１０（ａ）に示すように、このボール
ミル１３０は、円筒形のミル１３１の中に複数のボール
１３２を収容している。ミル１３１の中には、分散対象
となる図示しない粒子が投入される。投入後にミル１３
１が回転すると、複数のボールの転がりによるせん断力
が各粒子に付与されて粒子が次第に粉砕されていく。ミ
ル１３１の回転速度が早過ぎると、図１０（ｂ）に示す
ように、ボール１３２がミル１３１の内周面に圧接して
ミル１３１とともに公転したり、図１０（ｃ）に示すよ
うに半周ほど公転した後に滝状に落下したりする。この
ような公転や落下ではボール１３２が上手く転がらない
ので、粒子の粉砕性が悪い。図１０（ｄ）に示すよう
に、水平線よりも少し持ち上げられたボール１３２が所
定の傾斜角で転がり落ちるような回転速度がよい。ミル
１３１の適切な回転速度は、主にミル１３１の径によっ
て決まる。例えば、直径１．６ｍ（全容量２０００Ｌ）
では２１ｒｐｍ程度がよい。また例えば、直径１．８ｍ
（全容量３０００Ｌ）では１８ｒｐｍ程度がよい。ボー
ル群の表層近くで転がるボール１３２に対して最も有効
にせん断応力を付与し得ることから、本試験ではボール
１３２をミル１３１の３０％容量まで投入した。そし
て、図１０（ａ）に示したように、表層近くのボール１
３２を傾斜角度θ４５°で転がらせるように回転速度を
調整した。この状態では、ボール群の表層での空間は２
０％程度となる。粒子はミルベースと呼ばれる液体中に
分散されている（液体現像剤では絶縁性液体がミルベー
スとなる）。ミルベースを２０％程度にすると、最も効
率が良くなることがわかっている。ミル１３１の大き
さ、回転数、ボール１３２の容量や大きさ、ミルベース
の組成や粘度などが、粉砕性に大きな影響を与える。ミ
ル１３１として透明なガラス製のものを用いて、上記傾
斜角度θが４５°になるように回転速度を調整した。ボ
ール１３２には直径１０ｍｍのジルコニアボールを用い
た。

【００２８】直径０．２０ｍのミル１３１を用意し、そ
れぞれで液体現像剤を作成してみた。そして、作成直後
の初期状態でトナー帯電量をチェックした後、1ヶ月後
にトナー帯電量を再び測定すると、図１に示したものと
同様の経時変化が認められた。次に、直径０．０５ｍ、
０．１０ｍ、０．２０ｍ、１．００ｍの４つのミル１３
１を用意し、１ケ月後の液体現像剤を最適条件で２４時
間かけてみた。すると、直径１．００ｍミル１３１で
は、トナーの粒径が初期状態よりも極端に小さくなり、
もとのトナーとは物理的に異なる特性となってしまっ
た。これに対し、直径０．０５ｍ、０．１０ｍ、０．２
０ｍのミル１３１では、粒径に大きな変化は認められな
かった。この結果から、アジテータ等の応力付与部材に
よって付与するせん断力が過剰であると、トナーを粉砕
してしまうことが裏付けられる。なお、直径０．０５ｍ
のミル１３１では、トナー帯電量を回復させることがで
きなかった。

【００２９】ボールミル１３０における転がり時のせん
断力を数値化したいが、絶縁性液体中でのトナーの分散
条件や粘度条件が変化するため、数値化するのは困難で
ある。そこで、ミル１３１内のボール１３２の衝突速度
ｖを、次に示す一般的な物理エネルギー公式によって求
め、適切なせん断力を知る指標とした。

【数２】ｍｇｈ＝ｍｖ^２／２但し、ｍ＝質量、ｇ＝重力加速度、ｈ＝高さ

【００３０】各ミルにおけるボール落下速度ｖと、トナ
ー粒径変化と、トナー帯電量の回復性との関係を次の表
１に示す。

【表１】表１より、トナー帯電量を回復させるためには、アジテ
ータ２３ｃ等の応力付与部材を１［ｍ／ｓｅｃ］以上の
速度で液体現像剤に衝突させる必要があると思われる。
本プリンタでは、上述のようにアジテータ２３ｃを１．
０［ｍ／ｓｅｃ］の周速で回転させており、この条件で
トナー帯電量が回復したことからも、応力付与部材の衝
突速度が１．０［ｍ／ｓｅｃ］以上は必要であると言え
る。

【００３１】なお、液体現像剤をボールミル１３０に数
日かければ、直径１．００ｍ未満のミルでも、トナーの
粉砕が起こるおそれがある。よって、アトライター２３
等の再分散機構については、応力付与部材の動作速度に
加えて、その動作時間も適切に管理する必要がある。

【００３２】そこで、本プリンタにおいては、図３に示
した電気特性評価機構１６、図示しない高電圧発生装
置、制御機構、電流測定器等で構成される帯電量検知手
段を設けている。この帯電量検知手段は、図５に示した
電気特性測定装置と同様の機能を有しており、図３に示
した現像タンク１４内の液体現像剤中のトナー帯電量を
検知することができる。帯電量検知手段の制御機構は、
プリンタ本体の制御機構の役割を兼ねている。そして、
トナー帯電量の検知結果に応じて、アトライター２３の
動作を制御する。具体的には、制御手段たる制御機構
は、上記総電荷量Ｑｔが所定の基準値を下回るとアトラ
イター２３を動作させてトナー帯電量の回復を図る。ま
た、総電荷量Ｑｔが基準値まで回復するとアトライター
２３を停止させて、トナーの粉砕を抑える。このような
帯電量検知手段とアトライター２３との組み合わせによ
り、トナーの帯電量を安定して制御することが可能とな
った。

【００３３】図３に示した現像ローラ１１や感光体ドラ
ム１から回収された液体現像剤には、電界が印加されて
おり若干だが凝集が見られる。しかし、上記現像剤調整
部の貯蔵タンク２０に戻され、十分量の絶縁性液体が補
給されて攪拌されると、この程度の凝集はすぐに解消さ
れる。

【００３４】本発明者らは、本プリンタにおいて、電界
印加後の液体現像剤でもアトライター２３によってトナ
ーの帯電量を回復させることを確認した。そして、本プ
リンタにおいて、上述のようなトナー帯電量に基づくア
トライター２３の動作制御によるトナー粉砕抑制効果に
ついて調査すべく、次に説明するような液体現像剤のサ
イクル試験を行った。即ち、貯蔵タンク２０内から現像
タンク１４へ貯蔵タンク容量分（１００〜１５０ｍｌ）
の液体現像剤が搬送されるのを１サイクルとする。１０
サイクルの現像剤搬送が行われるまでプリント動作を行
った後、貯蔵タンク２０内の液体現像剤を１０サイクル
現像剤として採取した。また、これに先立ち、サイクル
前の初期状態の液体現像剤を貯蔵タンク２０から採取し
ておき、初期現像剤とした。これらの液体現像剤中のト
ナーにおける粒径分布を、マイクロトラック２ＨＲＡ
（日機装社製）を用いて測定した。この結果を図１１に
示す。液体現像剤を１０サイクルさせるプリントアウト
を行っても、貯蔵タンク２０内の液体現像剤におけるト
ナーの粒径を変化させないことがわかる。

【００３５】図１２は、液体現像剤のサイクル回数と、
トナー帯電量との関係を示すグラフである。図示のよう
に、本プリンタでは、初期状態から１０サイクルまで、
トナーの帯電量がおよそ２５［μＣ／ｇ］に維持され
る。このことから、本プリンタでは、上記アトライター
２３での過剰な応力負荷によるトナー粉砕を抑えなが
ら、トナー帯電量を良好に回復させ得ることがわかる。
なお、上記アトライター２３の駆動を停止させると、図
1に示したような経時的なトナー帯電量の減少が起こ
り、２週間後には約半分までになる。ボールミルの検討
結果と実機における結果から，適切な応力が存在する。

【００３６】本プリンタでは、アトライター２３を上記
搬送管に並列配設して並列な流路を構成しているが、搬
送管内に内臓して、必要なときだけアジテータ２３ｃを
適宜駆動させてもよい。また、現像ユニット（１０）の
現像タンク（１４）に内蔵してもよい。これらの方が、
簡便な構成にし得る場合もある。また、ビーズ２３ｆの
代わりにボールを用いても良い。加えて、水冷ジャケッ
２３ａの代わりに、ペルチェ素子、空冷フィン等を使用
してもかまない。また、貯蔵タンク２０や現像タンク１
４ではなく、上記搬送管にアトライター等の再分散機構
を設ければ、上記現像部にある液体現像剤のトナー帯電
量を常に安定化させたものにすることができる。その
上、現像ローラ１１など各種部品が密集している現像タ
ンク１４に設置するよりも、装置の構造を簡素化するこ
とができる。そして、次のプリント開始時に新しい液体
現像剤を注ぎ足して使用したとしても、現像タンク１４
に至る前でトナーの帯電量が制御されるために、画像濃
度や色相などの画質を安定させることができる。但し、
上記帯電量検知手段の検知結果に基づく再分散機構の制
御は必要である。例えば、アトライター２３を上記搬送
管に内蔵した場合には、必要以上にアジテータ２３ｃを
動作させてトナー粉砕を助長しないように、アジテータ
２３を停止させた状態で液体現像剤を搬送するのであ
る。

【００３７】図１３に、上記搬送管にアトライター機能
を付加したものの例を示す。この搬送管は、外管２３ｊ
内に内管２３ｉを内包する二重構造になっている。現像
剤調整部の貯蔵タンク２０から搬送ポンプ２２によって
送られる液体現像剤は、内管２３ｉ内に進入し、アジテ
ータ２３ｃによってビーズ２３ｆとともに攪拌されなが
ら搬送される。内管２３ｉの先端付近はメッシュ状のス
クリーン２３ｈとなっており、ここで液体現像剤はビー
ズ２３ｆと分離され、内管２３ｉと外管２３ｊとの間に
送られる。そして、外管２３ｊに設けられた排出路を通
って現像部の現像タンク１４に送られる。

【００３８】本プリンタにおいて、トナーの経時的な凝
集、現像等に伴う電界印加による凝集が、攪拌プロペラ
２１やスクリュー１５ａ，１５ｂによる攪拌では解消さ
れない程度まで強く生じたとする。かかる凝集が生じて
も、それをアトライター２３によって使用前の粒子径と
同じ程度にまで微細化させることができ、微細化後も使
用前とほぼ同じ帯電量を維持できる。さらに、現像で使
用された液体現像剤の過剰分を回収し、アトライター２
３によって再分散させてから貯蔵タンク２０へ戻して未
使用の液体現像剤と統合することもできる。更には、使
用済みの液体現像剤を回収し、貯蔵タンク２０に戻して
未使用の液体現像剤と統合させてから再分散することも
できる。そして、このような循環使用を行っても、安定
した画質が得られる。

【００３９】本プリンタに用いられる絶縁性液体として
は、熱的に高引火点を発揮し、且つ電気的に高抵抗値を
発揮するものが望ましい。更に、０．５〜１０００［ｍ
Ｐａ・ｓ］の粘度を発揮するものが望ましい。これは次
の理由による。即ち、現像ローラ１１上には液体現像剤
が薄層状に形成され、これが感光体ドラム１、中間転写
ローラ５を経由して転写紙Ｐに付着する。この過程で、
感光体ドラム１や中間転写ローラ５に絶縁性液体の一部
が残留するため、転写紙Ｐに至る絶縁性液体の量はごく
僅かである。しかしながら、僅かとは言っても、転写紙
Ｐの表面に残ると、塵等の付着によって転写紙Ｐの汚れ
や画像の乱れを生ずるおそれがある。粘性の比較的低い
絶縁性液体であれば、紙繊維の内部に吸収されるため、
これら汚れや画像の乱れを抑えることができる。本発明
者らの研究によれば、絶縁性液体として粘度１０００
［ｍＰａ・ｓ］以下のものを用いれば、紙繊維の内部に
吸収させて、絶縁性液体の表面残留に起因する汚れ等を
定着後の転写紙Ｐに生ずることはなかった。但し、粘度
が０．５［ｍＰａ・ｓ］未満のものを用いると、その揮
発性の高さから危険物扱いとなり、一般ユーザによる使
用が困難になることから適当でない。よって、絶縁性液
体としては、粘度０．５〜１０００［ｍＰａ・ｓ］のも
のを用いることが望ましい。

【００４０】また、絶縁性液体としては、沸点が１００
［℃］以上のものを用いることが望ましい。１００
［℃］未満のものでは、一般に揮発性が高く、液体現像
剤の保存方法に問題が生ずるからである。更には、プリ
ンタ本体を密封構造にすることに加えて、プリンタ設置
環境を特別なものにする必要も生じ得るからである。

【００４１】また、絶縁性液体としては、電気抵抗が１
×１０^１２［Ωｃｍ］以下のものを用いることが望まし
い。電気抵抗がこれを超えると、絶縁不良によってトナ
ー間に電流をリークさせるため、静電潜像を現像する液
体現像剤の構成が極めて困難になるからである。電気抵
抗が１×１０^１２［Ωｃｍ］以下の絶縁性液体として
は、シリコーンオイル、ノルマルパラフィン、アイソパ
ー、植物油、鉱物油等が挙げられる。中でも、シリコー
ンオイルが良好である。シリコーンオイルは、不揮発性
であり、アトライター２３の中で固着することもないた
め、作業環境に悪影響を与えず、再分散機構の保守機構
も必要がないからである。

【００４２】また、絶縁性液体としては、表面張力が３
０［ｄｙｎｅ／ｃｍ］以下のものを用いることが望まし
い。表面張力がこれを超えると、トナーの濡れ性が急激
に悪くなり、トナー塊を感光体ドラムに付着させて地汚
れ等の画質劣化を引き起こすからである。

【００４３】絶縁性液体を含む液体現像剤については、
その粘度に合わせて現像ローラ１１上の塗布厚（薄層
厚）を調整することが望ましい。特に、粘度が５００
［ｍＰａ・ｓ］以上のものについては、極めて薄くする
必要がある。理想的には、現像時に要求されるトナー量
（ベタ部を飽和濃度に現像し得る量）を含む厚みより
も、若干薄くするのがよい。これは、粘度の高い液体現
像剤を用いた場合、現像時にトナーが静電潜像に向けて
静電的に移動する際に、粘性によって余計なトナーを引
き連れて感光体ドラム１に付着してしまうからである。
本発明者らの研究によれば、５〜４０［μｍ］厚みで良
好な画像が得られた。

【００４４】また、トナーとしては、平均粒径０．１〜
５［μｍ］のものを用いることが望ましい。トナーは、
プリントアウトされた紙上で５〜１０個くらいの固まり
となって存在し、平均粒径が５［μｍ］を超えると、高
解像度の現像が困難になるからである。また、平均粒径
が０．１［μｍ］未満になると、物理的な付着力が強く
なり、転写の際にトナーを転移させ難くなり、転写効率
を急激に悪化させるからである。

【００４５】また、液体現像剤としては、トナーを５〜
４０％の濃度で含むものを用いることが望ましい。５
［％］を下回ると、静置によってトナーが絶縁性液体中
で速やかに沈殿して分散性が急激に悪くなるからであ
る。また、４０［％］を上回ると、流動性の悪さによっ
て「液」としての性質を発揮させることができなくなる
からである。

【００４６】液体現像剤には、電荷制御剤を含有させ
て、トナー粒子である共重合樹脂粒子の帯電量及び／又
は帯電の極性をコントロールすることが望ましい。これ
は次に説明する理由による。即ち、前述のように絶縁液
体中では、化学的な非平衡状態であると、極性に偏りが
発生しトナーの帯電が増加する。よって、絶縁性液体
中での帯電を補助するものとして、電荷制御剤を添加し
ておくと、攪拌や再分散による応力により、トナーへの
電荷制御剤の吸着の状態を変化させる。そして、このこ
とにより、より確実に化学的な非平衡状態を生起させる
ことができる。従って、このような帯電制御を行うべ
く、組成に電荷制御剤を添加した液体現像剤が好ましい
のである。

【００４７】電荷制御剤としては、分散されたトナー粒
子に静電荷を生じせしめ、且つ増強する帯電誘導剤（ｃ
ｈａｒｇｅｄｉｒｅｃｔｏｒ）などの公知の物質を用
いることができる。かかる物質としては、金属石けん、
脂肪酸、レクチン、有機リン化合物、スクシンイミド、
スルホスクシネートなどが挙げられる。例えば、ジアル
キルスルホコハク酸コバルト、ジアルキルスルホコハク
酸マンガン、ジアルキルスルホコハク酸ジルコニウム、
ジアルキルスルホコハク酸イットリウム、ジアルキルス
ルホコハク酸ニッケル等のジアルキルスルホコハク酸金
属塩でよい。また、ナフテン酸マンガン、ナフテン酸カ
ルシウム、ナフテン酸ジルコニウム、ナフテン酸コバル
ト、ナフテン酸鉄、ナフテン酸鉛、ナフテン酸ニッケ
ル、ナフテン酸クロム、ナフテン酸亜鉛、ナフテン酸マ
グネシウム、オクチル酸マンガン、オクチル酸カルシウ
ム、オクチル酸ジルコニウム、オクチル酸鉄、オクチル
酸鉛、オクチル酸コバルト、オクチル酸クロム、オクチ
ル酸亜鉛、オクチル酸マグネシウム、ドデシル酸マンガ
ン、ドデシル酸カルシウム、ドデシル酸ジルコニウム、
ドデシル酸鉄、ドデシル酸鉛、ドデシル酸コバルト、ド
デシル酸クロム、ドデシル酸亜鉛、ドデシル酸マグネシ
ウム等の金属石鹸でもよい。また、ドデシルベンゼンス
ルホン酸カルシウム、ドデシルベンゼンスルホン酸ナト
リウム、ドデシルベンゼンスルホン酸バリウム等のアル
キルベンゼンスルホン酸金属塩でもよい。また、レシチ
ン、セハリン等の燐脂質；ｎ−デシルアミン等の有機ア
ミン類などでもよい。但し、電荷制御剤はここに示した
ものに限ったものではない。

【００４８】電荷制御剤の添加量は、電荷制御効果を示
す最低限の量でよく、通常は、液体現像剤中に電荷制御
剤を０．０１〜５０重量％の割合で添加する。電荷制御
剤は、後述する製造過程、或いは溶媒を除去した後のい
ずれの段階で添加しても電荷制御効果を示すが、好まし
くは電荷制御剤の共存下で造粒を行う。例えば、トナー
の造粒工程において、造粒工程以前の段階で他の原科、
溶媒又は中間製造物中に添加しておき、共重合樹脂の溶
液又はワニスと電気絶縁性分散媒とを、着色剤と電荷制
御剤の共存下で混合する。

【００４９】これら好適な液体現像剤の性状に鑑み、本
プリンタでは、次に列記する条件を満たす液体現像剤を
用いるようにしている。（１）粘度が０．５〜１０００［ｍＰａ・ｓ］、電気抵
抗が１×１０^１２［Ωｃｍ］以上、表面張力が３０［ｄ
ｙｎｅ／ｃｍ］以下、沸点が１００［℃］以上のシリコ
ーンオイルを絶縁性液体として含む。（２）平均粒径０．１〜５［μｍ］のトナーを５〜４０
％の濃度で含む。（３）電荷制御剤としてオクチル酸ジルコニウムを０．
５重量％含有する。

【００５０】本プリンタを用いるユーザーに対しては、
液体現像剤としてかかる条件を満たすものを用いるよう
に指定している。この指定については、プリンタをかか
る液体現像剤とともに梱包して発送したり、上記条件を
満たすものを用いるべき旨の文章をプリンタ本体や取り
扱い説明書に付したりすることにより行えばよい。ま
た、ユーザーに対して書面や電子データ等をもって通知
してもよい。

【００５１】また、本発明を適用する画像形成装置とし
ては、図３に示した電子写真方式のプリンタのみなら
ず、イオノグラフィ方式のものでもよい。図１４は、イ
オノグラフィ方式を採用した変形例装置の主要概略構成
図である。図において、潜像担持ドラム１の回りに、イ
オンフローヘッド７、現像ユニット１０、中間転写ロー
ラ５、ドラムクリーニングユニット４などが配設されて
いる。中間転写ローラ５に対向配設された転写ローラ６
により、中間転写ローラ５上に形成された画像が転写紙
Ｐ２次転写される。潜像担持ドラム１は、図示しないモ
ータ等の駆動手段によってプリント時には一定速度で矢
印の方向に回転駆動される。そして、潜像担持ドラム１
にはイオンフローヘッド７で画像情報に基づいてイオン
が照射され、静電潜像が潜像担持ドラム１上に形成され
る。この静電潜像は、現像ユニット１０によって現像さ
れ、潜像担持ドラム１上に画像が形成される。潜像担持
ドラム１に形成された画像は、ドラムと等速駆動されて
いる中間転写ローラ５上に中間転写される。中間転写ロ
ーラ５上の画像は、図示しない給紙カセットから転写部
に搬送された転写紙Ｐに２次転写される。２次転写終了
後、転写紙Ｐは図示しない定着ユニットにより定着さ
れ、排紙される。中間転写ローラ５上に中間転写されな
かった潜像担持ドラム１上の液体現像剤は、ドラムクリ
ーニングユニット４によりドラムから除去される。ま
た、中間転写ローラ５上の転写残現像剤は図示しない中
間転写ローラクリーニングユニットにより除去される。
その後、潜像担持ドラム１の表面は図示しない除電器に
より残留電位が除去されて、次のプリントに備えられ
る。

【００５２】本変形例装置における現像ユニット１０
は、図３に示したものと同様の現像部と、現像剤回収
と、現像剤調整部とを備えている。そして、液体現像剤
として、上述の条件を満たすものを用いる。

【００５３】上記現像部には液体現像剤が収容された現
像タンク１４と、現像ローラ１１に液体現像剤を塗布す
る塗布ローラ１２と、これに液体現像剤を供給する一対
のスクリュー１５ａ，１５ｂとが設けられている。ま
た、塗布ローラ１２表面の液体現像剤の量を規制する規
制ブレード１３が配設されている。貯蔵タンク２４は１
００〜１５０［ｃｃｍｌ］の液体現像剤を貯蔵すること
ができる。現像ユニット１０の動作は、図３に示したも
の同様である。

【００５４】本発明を適用する画像形成装置としては、
図３や図１４に示した単色画像を形成するものの他、多
色画像を形成するものでもよい。図１５は本発明を適用
したフルカラー方式の変形例装置を示す概略構成図であ
る。この変形例装置は、４つのプロセスユニット３０
Ｙ，Ｍ，Ｃ，ＢＫと、これらにレーザー光ＬＢを照射す
る光書込ユニット３１と、中間転写ユニット５０とを備
えている。

【００５５】上記プロセスユニット３０Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｂ
Ｋは、それぞれＹ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ
（シアン）、ＢＫ（ブラック）画像を形成するためのも
ので、使用する液体現像剤中のトナーの色が異なる以外
はほぼ同様の構成となっている。ＢＫ用のプロセスユニ
ット３０ＢＫを例にして説明すると、感光体ドラム１Ｂ
Ｋ、ドラムクリーニングユニット４ＢＫ、除電ランプ３
ＢＫ、帯電ユニット２ＢＫ、現像ユニット１０ＢＫ等を
備えている。現像ユニット１０ＢＫの構成は、図３に示
した現像ユニット１０と同様である。帯電ユニット２Ｂ
Ｋは、図示しない駆動手段によって図中時計回りに回転
せしめられる感光体ドラム１ＢＫの表面を一様帯電せし
める。このように一様帯電せしめられた感光体ドラム１
ＢＫの表面は、露光ユニット２ＢＫによって露光され
て、ＢＫ用の静電潜像を担持する。このＢＫ用の静電潜
像は、ＢＫ液体現像剤を用いる現像ユニット１０ＢＫに
よってＢＫ画像に現像される。そして、中間転写ユニッ
ト５０の中間転写ベルト５１上に中間転写される。一
方、ドラムクリーニングユニット４ＢＫは、ＢＫ画像転
写後の感光体ドラム１ＢＫに残留したＢＫ液体現像剤を
除去する。また、除電ランプ３ＢＫは、クリーニング後
の感光体ドラム１ＢＫの残留電荷を除電する。この除電
により、感光体ドラム１ＢＫの表面が初期化されて次の
画像形成に備えられる。他のプロセスユニット３０Ｍ、
Ｃ、ＢＫにおいても、同様にして感光体ドラム上にＭ，
Ｃ，Ｋ画像が形成され、中間転写ベル５１上に順次重ね
合わせて中間転写される。

【００５６】中間転写ユニット５０は、中間転写ベルト
５１を張架ローラ５２，５３，５４，５５，５６，５７
によってテンション張架している。そして、図示しない
駆動手段によって回転駆動される張架ローラ５６，５７
により、中間転写ベルト５１を図中反時計回りに無端移
動させる。中間転写ユニット５０は、４つの中間転写ロ
ーラ５８Ｙ，Ｍ，Ｃ，ＢＫや、ベルトクリーニングユニ
ット５９も備えている。４つの中間転写ローラ５８Ｙ，
Ｍ，Ｃ，ＢＫは、それぞれＹ，Ｍ，Ｃ，ＢＫ用の感光体
ドラムから中間転写ベルト５１に画像を中間転写せしめ
るためのもので、感光体ドラムとの間にＹ，Ｍ，Ｃ，Ｂ
Ｋ用転写ニップを形成している。各転写ニップでは、図
示しない電源から例えば、−３００〜−５００［Ｖ］の
中間転写バイアスが付与される中間転写ローラがベルト
裏面に当接して転写電界が形成されている。各転写ニッ
プでは、正極性に帯電したトナーから主に構成される
Ｙ，Ｍ，Ｃ，ＢＫ画像が順次重ね合わせて中間転写せし
められる。この重ね合わせの中間転写により、中間転写
ベルト５１上には４色重ね合わせによる４色画像が形成
される。

【００５７】張架ローラ５６と張架ローラ５７との間の
ベルト張架部分には、２次転写バイアスローラ９が例え
ば５０［Ｎ／ｃｍ^２］の圧力で当接して２次転写ニップ
を形成している。２次転写バイアスローラ９には、図示
しない電源によって例えば−８００〜ー２０００［Ｖ］
の２次転写バイアスが印加されている。これにより、２
次転写ニップには２次転写電界が形成される。中間転写
ベルト５１上に形成された上述の４色画像は、ベルトの
無端移動に伴って２次転写ニップに進入する。一方、図
示しない給紙カセットに収容された転写紙Ｐは、所定の
タイミングでレジストローラ対８に送られる。レジスト
ローラ対８は、転写紙Ｐを中間転写ベルト５１上の４色
画像に重ね合わせ得るタイミングで２次転写ニップに向
けて送り出す。よって、２次転写ニップでは、中間転写
ベルト５１上の４色画像と転写紙Ｐとが密着せしめられ
る。そして、上記２次転写電界の影響によって正極性の
トナーが転写紙Ｐに向けて引き寄せられて、４色画像が
転写紙Ｐ上に２次転写される。４色画像は、白色の転写
紙Ｐに転写されることでフルカラー画像となる。２次転
写後の中間転写ベルト５１上に残留する転写残トナー
は、ベルトクリーニングユニット５９によってクリーニ
ングされる。

【００５８】２次転写ニップを通過した転写紙Ｐは、分
離爪２７によって中間転写ベルト５１から分離された
後、紙搬送ベルトユニット２５によって定着ユニット２
６内に送られる。そして、定着ユニット２６の加熱ロー
ラ２６ａと加圧ローラ２６ｂとで形成される定着ニップ
を通過してフルカラー画像が定着せしめられた後、機外
へと排出される。

【００５９】本体内部には、Ｙ，Ｍ，Ｃ，ＢＫ液体現像
剤を収容する４つのトナーボトルや、絶縁性液体を収容
するキャリアボトルが配設されている。これらから現像
ユニット１０Ｙ，Ｍ，Ｃ，ＢＫ内に液体現像剤や絶縁性
液体が適宜補給される。なお、Ｙ，Ｍ，Ｃ，ＢＫ液体現
像剤は、それぞれ特開平３−１９８０８４号公報、特開
平３−２００２６４号公報、特開平３−２２５３５６号
公報、特開平３−２９１６７１号公報などで開示されて
いるボールミルや３本ロールなどで製造されたものであ
る。本変形例装置では、１５〜２０［％］濃度のトナー
を、１００〜１０００［ｍＰａ・ｓ］の絶縁性液体中に
含有させた液体現像剤を用いるようにした。

【００６０】本発明者らは、次に列記する６種類の試験
機を試作した。（１）図３のプリンタに図４のアトライターを適用した
もの。（２）図３のプリンタに図１３のアトライターを適用し
たもの。（３）図１４のプリンタに図４のアトライターを適用し
たもの。（４）図１４のプリンタに図１３のアトライターを適用
したもの。（５）図１５のプリンタに図４のアトライターを適用し
たもの。（６）図１５のプリンタに図１３のアトライターを適用
したもの。

【００６１】何れの試験機においても、トナーを粉砕す
ることなく、経時的なトナー帯電量の減少を抑えること
ができた。但し、アトライターを使用しないと、経時的
なトナー帯電量の減少が認められた。

【００６２】本発明を適用した画像形成装置としては、
帯電量演算方式の変形例装置でもよい。この帯電量演算
方式の変形例装置とは、帯電量変化情報たるトナー帯電
量を、上述した帯電量検知手段の検知結果に基づいて取
得するのではなく、演算によって取得するものである。
具体的には、トナーの入れ替わりのない液体現像剤にお
けるトナー帯電量の経時的変化の特性式を予めの試験に
よって調べておき、演算式１として記憶させておく。ま
た、補充手段たるトナー補給ポンプによる現像剤補充時
間、現像ユニットの動作時間、及び累積画像面積と、ト
ナー入れ替わりによるトナー帯電量の変化との関係式を
予めの試験によって調べておく。そして、演算式２とし
て制御機構に記憶させておく。また、アトライター等の
再分散機構を動作させていない間の時間である分散停止
時間、現像剤補充時間、現像ユニットの動作時間を連続
停止時間として計時手段たる制御機構に計時させる。更
に、累積画像面積も制御機構に演算させる。そして、ト
ナーの入れ替わりがないと仮定した場合のトナー帯電量
の経時的変化を、連続停止時間と演算式１とに基づいて
演算させる。この経時的変化については、計時させた現
像剤補充時間、現像ユニットの動作時間、累積画像面積
の演算結果、及び演算式２に基づいて演算させたトナー
入れ替わりによるトナー帯電変化量に基づいて補正させ
る。そうすれば、トナー帯電量を取得させることができ
る。

【００６３】本発明は画像形成装置ではなく、液体現像
装置たる現像ユニットにも適用が可能である。この場
合、電気特性評価機構１６だけでなく、高電圧発生装
置、及び電流測定器も現像ユニットに設けて、電流値の
測定結果を画像形成装置の制御機構に送信させるように
すればよい。制御機構を除く電気特性評価機構１６、高
電圧発生装置及び電流測定器で帯電量検知手段を構成す
るのである。このようにすれば、画像形成装置の制御機
構に対し、トナー帯電量に基づいたアトライター等の再
分散機構の制御を実施させることができる。

【００６４】以上、実施形態のプリンタにおいては、帯
電量検知手段を設けており、これによる検知結果に基づ
いて制御機構にトナー帯電量を取得させるようにしてい
る。かかる構成によれば、帯電量演算方式の変形例装置
よりも正確なトナー帯電量を取得させることができるの
で、アトライター内での過剰な応力負荷によるトナー粉
砕をより確実に抑えることができる。また、帯電量演算
方式の変形例装置においては、演算によってトナー帯電
量を取得させることができるので、帯電量検知手段の付
設による装置構成の複雑化やコストアップを解消するこ
とができる。また、実施形態のプリンタや各変形例装置
においては、絶縁性液体として粘度が０．５〜１０００
［ｍＰａ・ｓ］、沸点が１００［℃］以上、電気抵抗が
１×１０^１２［Ωｃｍ］以下、且つ表面張力が３０［ｄ
ｙｎｅ／ｃｍ］以下のものを用いている。これにより、
絶縁性液体の紙面残留に起因する汚れや画像の乱れを抑
えることができる。加えて、絶縁性液体を危険物扱いに
することによる取り扱いの困難性を解消することもでき
る。更に、絶縁性液体の良好な揮発性に起因する液体現
像剤の保存方法の困難化、プリンタ本体を密封構造にす
ることによる装置構成の複雑化やコストアップ、プリン
タ設置環境の制限などを解消することもできる。更に、
トナー間での電流リークによる現像不能化を解消するこ
ともできる。更に、トナーの濡れ性不良に伴うトナー塊
付着による画質劣化を抑えることもできる。また、実施
形態のプリンタや各変形例装置においては、応力付与部
材たるアジテータ２３ｃの周速が１．０［ｍ／ｓｅｃ］
であるので、応力付与部材を１．０［ｍ／ｓｅｃ］以上
の速度で液体現像剤に衝突させるという条件を具備す
る。かかる構成では、液体現像剤に確実に化学的な非平
衡状態を生起せしめて、トナー帯電量の経時的な変化を
より確実に抑えることができる。また、実施形態のプリ
ンタでは、液体現像剤に含有させる絶縁性液体としてシ
リコーンオイルを用いている。このことにより、絶縁性
液体の揮発による公害や、アトライター内部での固着を
防止することができ、液体現像装置の製造や利用におけ
る作業環境の改善を図ることができる。しかも、固着を
防止することで、アトライター内部の構成を簡素化し
て、メンテナンスの頻度も下げることが可能となる。

【００６５】

【発明の効果】以上の説明から、請求項１、２、３、
４、５、６、７又は８の発明によれば、電荷制御剤補給
機構の付設による装置構成の複雑化を解消しつつ、液体
現像剤中のトナー帯電量をより安定させることができる
という優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】トナーの電荷量の経時的な変化を示すグラフ。

【図２】初期と経時とにおける液体現像剤のトナーの粒
径分布を示すグラフ。

【図３】実施形態に係るプリンタの主要概略構成図。

【図４】アトライターの構造を示す図。

【図５】トナー帯電量の回復性試験に用いた電気特性試
験装置を示す模式図。

【図６】同電気特性試験装置における印加電圧の経時変
化を示すグラフと、測定電流値の経時変化を示すグラフ
とを示す図。

【図７】同電気特性試験装置で得られた電流波形（初期
現像剤による波形及び再分散動作なしの経時現像剤の波
形）。

【図８】図７に、再分散現像剤の波形を重ねたグラフ。

【図９】同アトライターを動作させない条件下の液体現
像剤における電流波形と、初期現像剤の電流波形とを示
すグラフ。

【図１０】（ａ）はボールミルを示す模式図。（ｂ）は
高速回転によってミル内壁にボールを圧接させた状態の
ボールミルを示す模式図。（ｃ）は高速回転によってミ
ル内でボールを滝状に落下させるボールミルを示す模式
図。（ｄ）は適度な回転によってミル内でボールを転が
すボールミルを示す模式図。

【図１１】初期現像剤中のトナー粒径分布と、１０サイ
クル現像剤中のトナー粒径分布とを示すグラフ。

【図１２】サイクル回数とトナー帯電量との関係を示す
グラフ。

【図１３】搬送管にアトライター機能を付加した例を示
す構成図。

【図１４】イオノグラフィ方式を採用した変形例装置の
主要概略構成図。

【図１５】フルカラー方式の変形例装置を示す概略構成
図。

【符号の説明】

１感光体ドラム又は潜像担持ドラム（潜像担持
体）２帯電ユニット３除電ランプ４ドラムクリーニングユニット５中間転写ローラ６転写バイアスローラ１０現像ユニット（液体現像装置）１１現像ローラ１４現像タンク（現像剤収容部）２０貯蔵タンク（現像剤収容部）２３アトライター（応力付与手段）２３ａジャケット２３ｂタンク２３ｃアジテータ（応力付与部材）２３ｄ排出弁２３ｅバルブ２３ｆビーズ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 2H027 DA38 DD07 EA01 EA18 EB04 EC06 EC20 ED08 2H074 AA03 BB11 CC01 CC13 CC21 EE07

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】液体中にトナーを含有する液体現像剤を収
容する現像剤収容部と、該現像剤収容部内の液体現像剤
に応力負荷を付与する応力付与手段とを有し、画像形成
装置の潜像担持体上に形成された潜像を液体現像剤によ
って現像する液体現像装置において、上記現像剤収容部
内の液体現像剤のトナー帯電量を検知する帯電量検知手
段を設けたことを特徴とする液体現像装置。
【請求項２】液体中にトナーを含有する液体現像剤を収
容する現像剤収容部と、該現像剤収容部内の液体現像剤
に応力負荷を付与する応力付与手段とを有する液体現像
装置と、少なくともこれを制御する制御手段とを備え、
該液体現像装置によって潜像担持体上の潜像を現像する
画像形成装置において、上記現像剤収容部内の液体現像
剤中におけるトナー帯電量の変化を示す帯電量変化情報
に基づいて、上記応力付与手段の動作を制御させるよう
に、上記制御手段を構成したことを特徴とする画像形成
装置。
【請求項３】請求項２の画像形成装置であって、上記液
体現像装置が上記現像剤収容部内の液体現像剤中におけ
るトナーの帯電量を検知する帯電量検知手段を備え、こ
れによる検知結果に基づいて上記制御手段が上記帯電量
変化情報を取得することを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】請求項２の画像形成装置であって、上記現
像剤収容部に新たな液体現像剤又はトナーを補充する補
充手段と、該補充手段による補充時間、上記液体現像装
置の動作時間、及び上記応力付与手段の停止時間を計時
する計時手段と、形成した画像の累積画像面積率を演算
する画像面積率演算手段とを備え、上記制御手段が、該
計時手段による計時結果と、該画像面積率演算手段によ
る演算結果とに基づいて上記帯電量変化情報を取得する
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】請求項２、３又は４の画像形成装置におい
て、上記液体現像剤は、上記液体の粘度が０．５〜１０
００［ｍＰａ・ｓ］、電気抵抗が１×１０^１２［Ωｃ
ｍ］以上、表面張力が３０［ｄｙｎｅ／ｃｍ］以下、沸
点が１００［℃］以上であることを特徴とする画像形成
装置。
【請求項６】請求項２、３、４又は５の画像形成装置で
あって、上記応力付与手段が、液体現像剤に対して応力
付与部材を１．０［ｍ／ｓｅｃ］以上の速度で衝突させ
て応力を付与することを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】請求項２、３、４、５又は６の画像形成装
置において、上記液体現像剤は、シリコーンオイルを上
記液体として利用するものであることを特徴とする画像
形成装置。
【請求項８】請求項２、３、４、５、６又は７の画像形
成装置において、上記液体現像剤として、電荷制御剤を
含有するものを用いることを特徴とする画像形成装置。