JP2005315944A - 液体画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】装置のおかれている環境や、トナー粘度、装置の撹拌性能によって、液体現像剤の濃度が変化しても、実際に現像剤担持体に供給するトナーのトナー濃度の測定が可能である液体画像形成装置を提供する。
【解決手段】
液体画像形成装置１０は、液体現像装置５０を備える。液体現像装置５０は、現像ローラ５２と、現像ローラ５２に液体現像剤を塗布する塗布ローラ５３と、塗布ローラ５３に液体現像剤を供給する汲み上げローラ５４を有する。現像ローラ５２に担持した液体現像剤により現像ローラ５２上の静電潜像を現像する。塗布ローラ５３と汲み上げローラ５４間に電界を印加する電圧発生装置２１０と、電圧発生装置２１０の電界印加時に塗布ローラ５３と汲み上げローラ５４間に流れる電流を検出する電流検出部２２０と、電流検出部２２０が検出した検出信号に基づいて現像ローラ５２上のトナー濃度を測定する制御装置２３０を備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、複写機、プリンタ、印刷機等に採用される液体画像形成装置に係わり、詳しくは、液体現像剤を担持する少なくとも１つの現像剤担持体と、上記液体現像剤に塗布する塗布手段を有し、潜像担持体上に形成された潜像を上記現像剤担持体で現像する液体画像形成装置に関する。

液体現像剤を用いた液体画像形成装置の液体現像装置では、従来から、トナー濃度の検出を行い、検出したトナー濃度に応じて、トナーの補給を行うようにしている。特許文献１では、液体現像剤のトナー濃度を従来の光学センサの代わりに、圧電素子を使用した測定方法で行うことが提案されている。この測定は、圧電振動子から超音波を発生させて受信側で音波の強度を計測することにより行われており、光学センサ方式が抱えていた発光素子と受光素子のギャップが短いことから生ずる問題を回避している。

すなわち、光学センサ方式では素子間のギャップが短いことから、素子間のギャップに異物が混入しやすく、センシングに支障を来す問題や、ギャップ部分にトナーが残留しやすい上、ギャップが短いと素子の表面の清掃が困難であり、信頼性が低くなる問題がある。一方、超音波方式では、このようなことがなく、検出空間を広くとることができるため、信頼性がよい。

又、特許文献２では、現像ローラ表面に形成される液体現像剤の層とグランドを電気的に接続する通電ラインを設け、該現像ローラと、グランドとの間にバイアス電圧を印加して、通電ラインに流れる電流量からトナー濃度を検出する技術が提案されている。
特開２００１−１４２３０６号 特許２９３１６８４号

ところで、超音波方式の測定方法では、圧電振動子を備えたセンサ検出部は、液体現像剤を貯留する液体現像装置の容器内に配置されているが、液体現像剤を貯留する液体現像装置の容器内のトナー濃度によっては、センサ検出部と現像ローラ上のトナー濃度が一致しない場合が発生する。

これは、前記容器内のトナー濃度は、装置の環境(温度、湿度)や、トナー粘度、液体現像装置の容器内に設けられた撹拌スクリュウの撹拌性能等に起因して、容器内の場所によってパラツキを生じ、均一でなくなるためである。このような場合、画像補正や、トナー補給を行うことができないため、この事象を回避するためには、多数の圧電振動子を含むセンサ検出部を多くの箇所に設ける必要があるが、センサ検出部の設置場所が限られる場合がある。

又、従来のセンサ検出部は、容器内の液体現像剤のトナー濃度の検出を行うようにしているため、センサ検出部の表面をときどきクリーニングする機構部品を備える必要があった。

又、特許文献２の技術では、前記通電ラインは、現像ローラに常に当接するプレードを含むようにしている。現像ローラは、このブレードが常に当接されていると、経年変化により、形状が変化する。このため、使用しない場合には、現像ローラを待避して、ブレードと接触しないようにしているものもある。このような場合、特許文献２の技術では、現像ローラを使用できる状態、すなわち、ブレードと接触した状態に戻してから後にしか、トナー濃度の検出が行えない問題がある。

本発明の目的は、装置のおかれている環境や、トナー粘度、装置の撹拌性能によって、液体現像剤の濃度が変化しても、実際に現像剤担持体に供給する液体現像剤のトナー濃度の測定が可能である液体画像形成装置を提供することにある。又、液体現像剤を貯留する容器内にトナー濃度を検出するための装置類を設ける必要がなく、そのため、容器内のトナー濃度を検出する濃度検出のためのセンサ類の表面をクリーニングする機構部品を削減できる液体画像形成装置を提供することにある。

さらに、現像ローラの待避如何にかかわらず、液体現像剤のトナー濃度の測定を行うことができる液体画像形成装置を提供することにある。

上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、トナーと絶縁性溶媒の混合物である液体現像剤を担持する、少なくとも１つの現像剤担持体と前記現像剤担持体に該液体現像剤を塗布する第１塗布手段と、該第１塗布手段に液体現像剤を供給する第２塗布手段を有し、前記像担持体に担持した液体現像剤により現像剤担持体上の静電潜像を現像する液体現像装置を備えた液体画像形成装置において、前記第１及び第２塗布手段間に電界を印加する電界印加手段と、前記電界印加手段の電界印加時に第１及び第２塗布手段間に流れる電流に基づいて該現像剤担持体上のトナー濃度を測定する濃度測定手段を備えたことを特徴とする液体画像形成装置を要旨とするものである。

請求項２の発明は、請求項１において、前記第１及び第２塗布手段を離間して非接触状態となるように配置したことを特徴とする。
請求項３の発明は、請求項１において、前記濃度測定手段の測定結果に基づいて、像担持体上のトナー像を被転写部材に転写させる転写手段のバイアス電圧を決定する転写バイアス電圧決定手段を備えたことを特徴とする。

請求項４の発明は、請求項１において、前記濃度測定手段の測定結果に基づいて、像担持体上の残留トナーをクリーニングするクリーニング手段のバイアス電圧を決定するクリーニングバイアス電圧決定手段を備えたことを特徴とする。

請求項１の発明によれば、装置のおかれている環境や、トナー粘度、装置の撹拌性能によって、液体現像剤の濃度が変化しても、実際に現像剤担持体に供給するトナーのトナー濃度の測定ができる。又、請求項１の発明によれば、液体現像剤を貯留する容器内にトナー濃度を検出するための装置類を設ける必要がなくなり、そのため、容器内のトナー濃度を検出する濃度検出のためのセンサ類の表面をクリーニングする機構部品を削減できる効果がある。又、請求項１の発明によれば、現像ローラの待避如何にかかわらず、液体現像剤のトナー濃度の測定を行うことができる効果がある。

請求項２の発明によれば、第１及び第２塗布手段を離間して非接触状態となるように配置したことにより、第１塗布手段と第２塗布手段の材質に自由度を得ることができる。すなわち、第１塗布手段と第２塗布手段を接触させて使用する場合は、互いに接触するため、硬い材質で一方の塗布手段を形成すると、他方の塗布手段はその硬い材質で形成された塗布手段と接触状態で使用できる材質に限定されることになる。請求項２によれば、第１塗布手段と第２塗布手段とは非接触であるため、接触することを前提とした両塗布手段の材質に関する選択の自由度を上げることができる。

請求項３の発明によれば、トナー濃度の測定結果に応じて、像担持体上のトナー像を被転写部材に転写させる転写手段のバイアス電圧を決定することができ、安定した高品位画像を提供することができる。

請求項４の発明によれば、トナー濃度の測定結果に応じて、像担持体上の残留トナーをクリーニングするクリーニング手段のバイアス電圧を決定することができ、像担持体のクリーニングを好適に行うことができる。

以下、本発明の液体現像装置のクリーニング装置の一実施形態を図１〜３を参照して説明する。まず、液体画像形成装置１０の概要を簡単に説明する。
液体画像形成装置１０は、感光体ドラム２０、主帯電装置３０、露光装置４０、液体現像装置５０、クリーニング装置６０、除電ランプ７０、電界印加回路２００等を備えており、図示しないハウジングに組み付けられている。

感光体ドラム２０はアモルファス・シリコンドラムを用いており、現像位置での暗電位はおよそ６００Ｖになるよう主帯電装置３０により帯電される。感光体ドラム２０は、図示しない駆動手段によって矢印方向に一定速度で回転される。この帯電した感光体ドラム２０の表面に露光装置４０が画像情報に応じた光を照射することにより感光体ドラム２０の表面に静電潜像が形成される。感光体ドラム２０は、像担持体に相当する。

液体現像装置５０は、トナーと液体キャリアからなる液体現像剤Ａを所定の濃度になるように撹拌混合して用い、現像剤担持体としての現像ローラ５２でこの現像剤を感光体ドラム２０の光が照射された部分の静電潜像に適用することにより感光体ドラム２０にトナー像を形成するものである。

感光体ドラム２０上の静電潜像は液体現像装置５０を通過とともに現像され、次に、現像されたトナー像は転写ベルト８０にて搬送された被転写部材としての転写紙上に転写される。すなわち、感光体ドラム２０上のトナー像は、転写手段としての転写ローラ８５により図示しない転写紙に転写され、該転写紙は図示しない定着装置を通過後、機外へ排出される。転写ローラ８５には、転写バイアス印加回路８７により所定のバイアス電圧が印加される。制御装置２３０は、マイクロコンピュータにて構成されている。制御装置２３０は、転写バイアス電圧を決定するテーブルを参照して、後述するトナー濃度に応じた転写のためのバイアス電圧を割出し、転写バイアス印加回路８７を制御して、そのバイアス電圧を転写ローラ８５に印加する。制御装置２３０は、転写バイアス電圧決定手段に相当する。

又、感光体ドラム２０上の転写残りのトナーはクリーニング装置６０で除去される。クリーニング装置６０は、クリーニング手段としてのクリーニングローラ６２と、クリーニングブレード６４とを備えている。クリーニングローラ６２は、例えば、ポリウレタンゴムにカーボンが混合されたものが用いられている。クリーニングローラ６２には、クリーニングバイアス印加回路６６により、トナーの帯電極性と逆極性である所定のクリーニングバイアス電圧が印加される。制御装置２３０は、クリーニングバイアス電圧を決定するテーブルを参照して、後述するトナー濃度に応じたクリーニングバイアス電圧を割出し、クリーニングバイアス印加回路６６を制御して、そのクリーニングバイアス電圧をクリーニングローラ６２に印加する。制御装置２３０は、クリーニングバイアス電圧決定手段に相当する。クリーニングブレード６４は、感光体ドラム２０に常時当接され、感光体ドラム２０上の残留トナーを剥ぎ取る。

又、除電ランプ７０は、感光体ドラム２０の表面の残留電位を下げて均一にすべく除電してその後は次の一連のプロセスに備える。
なお、このように画像形成する場合の電位設定は、感光体ドラム２０の特性、トナーの性能、環境に応じて最適な値は変わるものである。

液体現像装置５０は、液体現像剤Ａを収容する容器としての収容タンク５１を備えている。収容タンク５１の内部には、現像ローラ５２と、第１塗布手段としての塗布ローラ５３と、第２塗布手段としての汲み上げローラ５４と、ドクタブレード５５と、現像ブレード５６とが設けられている。現像ローラ５２、塗布ローラ５３、及び汲み上げローラ５４は、歯車列等からなる駆動伝達機構を介して駆動モータ（ともに図示しない）により回転駆動される。

そして、収容タンク５１内の液体現像剤Ａは、汲み上げローラ５４によって、汲み上げられ、塗布ローラ５３に供給される。塗布ローラ５３と汲み上げローラ５４とは、適宜の間隔（以下、ギャップＧという）をもって非接触状態で配置されている。本実施形態では、ギャップＧは、５０〜１００μｍに設定されている。ギャップＧを有することにより、塗布ローラ５３と汲み上げローラ５４とは互いに接触しないため、それらの材質の選択に自由度を持たせている。

本実施形態では、汲み上げローラ５４は、ステンレスや、アルミニウム製のローラで、表面荒さＲａ(算術平均粗さ)が２μｍ以下の導電性のローラが用いられている。塗布ローラ５３は、ステンレスやアルミニウム製等の導電性のローラが用いられ、その表面は、微小で、均一の凹部を多数有している。汲み上げローラ５４にて汲み上げられた液体現像剤Ａは塗布ローラ５３に移送され、塗布ローラ５３の表面に乗った液体現像剤は、ドクタブレード５５によって余分な現像液を規制された後、現像ローラ５２に供給される。

なお、現像ローラ５２上に形成される液体現像剤Ａの層厚がねらいの層厚（例えば２０μｍ）になるように塗布ローラ５３、汲み上げローラ５４の表面状態（前記凹部の深さ、凹部の形、大きさ）が予め設定されている。現像ローラ５２表面は、導電性を有する弾性体で構成されており、液体キャリア（すなわち、液体現像剤Ａ）で膨張したり、溶解したりしない素材が使用されている。

現像ローラ５２には、感光体ドラム２０の表面電位よりも低い現像バイアス電位（例えば３００Ｖ）が印加されており、露光装置４０によって露光されて５０Ｖ以下になつた感光体ドラム２０の画像部との間で現像電界が生じる。一方、感光体ドラム２０において、露光されない非画像部は感光体電位と現像バイアス電位とで形成される電界で、トナーが付着しないようにされている。

本実施形態の液体現像剤Ａのキャリア液は、シリコンオイル、ノルマルパラフィン、植物油、好物油等の、非極性の絶縁性の高い液体、すなわち、絶縁性溶媒からなる。液体現像剤Ａのトナー粒子は、サブミクロンから６μｍまで目的、用途に併せて選択できる。キャリア液は、オイルの粘度が５０ｃＳｔから５０００ｃＳｔまで使用でき、前記キャリア液に混合されてトナー濃度を１％〜３０％としたものが使用される。トナー粒子の消費により、液体現像剤Ａ中のトナー濃度が減少すると、規定の濃度が得られなくなり、反対にキャリア液が少なくなって、トナー濃度が上昇すると、非画像部でのカブリの問題が発生する。

電界印加回路２００について説明する。図１に示すように、電界印加手段としての電圧発生装置２１０のプラス端子は、スイッチ２４０を介して塗布ローラ５３に接続されている。スイッチ２４０は制御装置２３０により、オンオフ制御が可能である。又、汲み上げローラ５４は、電流検出部２２０を介して接地されている。電流検出部２２０は、スイッチ２４０が制御装置２３０によりオンされて電圧発生装置２１０にて塗布ローラ５３に電圧が印加された際、塗布ローラ５３、汲み上げローラ５４を介して流れる電流を検出する。

ここで電流検出について説明する。
トナーは、顔料で着色した樹脂に帯電付与剤等が含有されているため、電界の印加により、移動することが可能である。すなわち、トナーは、電界が印加されることにより、トナー濃度に比例して電流を流すことができる。従って、電界が印加されたときに塗布ローラ５３，汲み上げローラ５４間のギャップＧに液体現像剤の層が形成されたとき、この層に流れる電流は、トナー濃度に比例することとなる。塗布ローラ５３，汲み上げローラ５４間に液体現像剤Ａの層が形成されていない場合、ギャップＧがあるため、電流は流れず、電流検出部２２０による電流検出は０となる。続いて、塗布ローラ５３，汲み上げローラ５４を作動させて、液体現像剤Ａを供給して、ギャップＧに液体現像剤Ａの層が形成されると、電流Ｉが塗布ローラ５３、ギャップＧの層、汲み上げローラ５４を介して流れる。この電流Ｉを電流検出部２２０にて検出する。そして、電流検出部２２０は、制御装置２３０に電流検出信号を入力する。制御装置２３０は、前記電流検出信号に基づいて、トナー濃度を算出、すなわち測定する。

次に、図３を参照して、トナー濃度の測定手順を説明する。図３はトナー濃度の測定の手順を示すフローチャートである。
同図に示すように、最初に液体画像形成装置１０を作動させて、液体現像剤Ａを汲み上げローラ５４、及び塗布ローラ５３に供給する（Ｓ１０）。次に、制御装置２３０にてスイッチ２４０をオンして電圧発生装置２１０から塗布ローラ５３に一定電圧を印加する（Ｓ２０）。そして、塗布ローラ５３、ギャップＧに形成された液体現像剤の層、汲み上げローラ５４を経過して流れる電流を電流検出部２２０にて検出する。制御装置２３０は、電流検出部２２０から入力した電流検出信号に基づいて、トナー濃度を計算、すなわち測定する（Ｓ４０）。制御装置２３０は、濃度測定手段に相当する。

制御装置２３０は、この測定したトナー濃度に応じて、転写ローラ８５に対して、転写バイアス印加回路８７を制御して、転写バイアス電圧を印加する。
具体的には、トナー濃度が、以前のトナー濃度のときよりも低くなった場合、感光体ドラム２０や、転写ベルト８０上のキャリア液の量が多くなるため、転写に最適必要な電荷が大きい。このため、制御装置２３０は、転写バイアス電圧を決定するテーブルを参照して、測定したトナー濃度に応じた転写のためのバイアス電圧を割出し、転写バイアス印加回路８７を制御して、以前のトナー濃度のときよりも転写バイアス電圧を大きくする。又、同時に、制御装置２３０は、クリーニングバイアス電圧を決定するテーブルを参照して、トナー濃度に応じたクリーニングバイアス電圧を割出し、クリーニングバイアス印加回路６６を制御して、以前のトナー濃度のときよりもクリーニングバイアス電圧を大きくする。

なお、転写バイアス電圧は、過電圧を印加すると、電荷を帯びすぎて、逆チャージ反応がおき、転写効率が低下するため、制御装置２３０は、過転写が発生しない領域で、最大電圧を印加するようにしている。

反対に、トナー濃度が、以前のトナー濃度のときよりも高くなった場合、感光体ドラム２０や、転写ベルト８０上のキャリア液の量が少なくなり、このため、転写に最適必要な電荷が小さい。このため、制御装置２３０は、転写バイアス電圧を決定するテーブルを参照して、測定したトナー濃度に応じた転写のためのバイアス電圧を割出し、転写バイアス印加回路８７を制御して、以前のトナー濃度のときよりも転写バイアス電圧を小さくする。又、同時に、制御装置２３０は、クリーニングバイアス電圧を決定するテーブルを参照して、トナー濃度に応じたクリーニングバイアス電圧を割出し、クリーニングバイアス印加回路６６を制御して、以前のトナー濃度のときよりもクリーニングバイアス電圧を小さくする。

上記のように構成された液体画像形成装置１０は、液体画像形成装置１０の置かれている環境や、トナー粘度、撹拌性能によって、液体現像剤Ａのトナー濃度が変化しても、実際に現像剤担持体である現像ローラに供給する液体現像剤Ａのトナー濃度測定が可能であるため、高い信頼性を得ることができる。又、一連の画像形成のための構成にトナー濃度検知センサがなく、該センサ表面をクリーニングする機構部品を削減できる。

又、本実施形態では、塗布ローラ５３と、汲み上げローラ５４間はギャップＧを介して離間しているため、両ローラの材質の選択の自由度を上げることができる。
なお、本発明の実施形態は前記実施形態に限定するものではない。例えば下記のようにしてもよい。

○前記実施形態は、塗布ローラ５３、汲み上げローラ５４間にはギャップＧを持たせたが、互いに接触させてもよい。この場合、汲み上げローラ５４の材質は、硬度が柔らかいものを選択すればよい。

○前記実施形態では、１つの現像ローラ５２（現像剤担持体）を有する１つの液体現像装置５０に具体化したが、複数の現像ローラを有する液体現像装置を備えた液体画像形成装置に具体化してもよい。

○前記実施形態では、電界印加回路２００の電圧発生装置２１０を塗布ローラ５３に接続したが、汲み上げローラ５４に電圧発生装置２１０を接続し、塗布ローラ５３に電流検出部２２０を接続し、電流検出部２２０の検出信号に基づいて制御装置２３０がトナー濃度の測定を行うようにしてもよい。このように構成しても、現像ローラ５２上のトナー濃度の測定を行うことができる。

○前記実施形態では、第２塗布手段として汲み上げローラ５４としたが、第２塗布手段としては汲み上げローラ５４に限定するものではない。第２塗布手段として、供給ローラとしてもよい。この場合、該供給ローラを塗布ローラ５３に対してギャップを介して離間配置し、この供給ローラに対して、汲み上げローラにて液体現像剤Ａを供給する。こうすると、汲み上げローラにて液体現像剤が汲み上げられて供給ローラに供給され、該供給ローラにより、塗布ローラ５３に液体現像剤が供給される。

本発明を具体化した実施形態の液体画像形成装置１０の概略図。 電界印加回路２００の回路図。 トナー濃度の測定の手順を示すフローチャート。

符号の説明

１０…液体画像形成装置
５０…液体現像装置（液体現像装置）
５２…現像ローラ（現像剤担持体）
５３…塗布ローラ（第１塗布手段）
５４…汲み上げローラ（第２塗布手段）
６２…クリーニングローラ（クリーニング手段）
８５…転写ローラ（転写手段）
２１０…電圧発生装置（電界印加手段）
２３０…制御装置（濃度測定手段、転写バイアス電圧決定手段、クリーニングバイアス電圧決定手段）
Ａ…液体現像剤
Ｉ…電流

Claims (4)

1. トナーと絶縁性溶媒の混合物である液体現像剤を担持する、少なくとも１つの現像剤担持体と前記現像剤担持体に該液体現像剤を塗布する第１塗布手段と、該第１塗布手段に液体現像剤を供給する第２塗布手段を有し、前記現像剤担持体に担持した液体現像剤により像担持体上の静電潜像を現像する液体現像装置を備えた液体画像形成装置において、
   前記第１及び第２塗布手段間に電界を印加する電界印加手段と、前記電界印加手段の電界印加時に第１及び第２塗布手段間に流れる電流に基づいて該現像剤担持体上のトナー濃度を測定する濃度測定手段を備えたことを特徴とする液体画像形成装置。
2. 前記第１及び第２の塗布手段を離間して非接触状態となるように配置したことを特徴とする請求項１に記載の液体画像形成装置。
3. 前記濃度測定手段の測定結果に基づいて、像担持体上のトナー像を被転写部材に転写させる転写手段のバイアス電圧を決定する転写バイアス電圧決定手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載の液体画像形成装置。
4. 前記濃度測定手段の測定結果に基づいて、像担持体上の残留トナーをクリーニングするクリーニング手段のバイアス電圧を決定するクリーニングバイアス電圧決定手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載の液体画像形成装置。

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