JP2006189639A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 作像条件が変動しても、高画質なプリント画像を出力することができる画像形成装置を提供する。
【解決手段】 像担持体としての感光体ドラム１上に形成された制御用パターン画像の反射濃度を光学的に検出するための濃度検出手段としてのパターン濃度センサ３５を余剰現像剤除去部材としてのスイープローラ３２と感光体ドラム１との当接部の下流に設け、スイープローラ３２と感光体ドラム１上の画像形成部との間に電界を生じさせる電圧印加手段としてのバイアス電源３６を設け、制御部２００がパターン濃度センサ３５の検出結果に基づいてバイアス電源３６による印加電圧を制御する。
【選択図】 図６

Description

本発明は、プリンタ、ファクシミリなどに用いられる画像形成装置に係り、詳しくは、キャリア液中にトナーを分散した高粘性高濃度の液体現像剤使用する液体画像形成装置に関するものである。

従来、潜像担持体上に形成された潜像を、キャリア液にトナーが分散されてなる現像液を用いる現像手段で現像像とし、この現像像を転写材に直接、あるいは中間転写体を介して間接的に転写材に転写する液体画像形成装置が知られている。
このような液体画像形成装置においては、現像領域を通過した潜像担持体表面には現像液層が形成される。この現像液層が厚すぎる、すなわちキャリア液若しくはトナーが多すぎると、潜像担持体表面に転写材を重ねて転写しても、現像液層と転写材との密着性が悪く、十分なトナー転写率を得られなかったり、画像ながれや文字太りが発生したりする。一方、キャリア液が少なすぎると電気泳動による転写が困難になって画像濃度が低下したり、転写材の例えば表面凹凸の凹部に対応した部分のみの画像濃度低下や白ヌケが発生したりする。
さらに、潜像担持体上の画像部においては、顕像化するために必要となるトナー粒子に加え余剰なトナー粒子が付着してしまい、余剰トナー粒子によって細線の再現性に悪影響を与えてしまうことがある。また、ニップ部を通過する潜像担持体上の非画像部においては、トナー粒子が付着し余剰トナー粒子となって残留してしまうことがある。この場合には、この余剰トナー粒子によって画像のカブリを生じる恐れがある。

そこで、本出願人は特許文献１において、現像手段の後に、潜像担持体上に付着した余剰現像剤を除去する除去部材を設けた構成を提案した。また、特許文献２において、本出願人は潜像担持体上の現像後の余剰現像剤を除去するための除去部材を設け、特に非画像部のカブリトナー粒子を除去することでカブリトナーに起因する画像のカブリを防止するようにした画像形成装置を提案した。さらに、特許文献３において、本出願人は非画像部の画像のカブリを防止するだけではなく、画像部の余剰トナー粒子を除去することで、画像部に付着するトナー粒子の量を制御して、細線の再現性のよい高品質な画像を形成することができる画像形成装置を提案した。

特開２００２−２７８３０３号公報 特開２００１−２２８７１７号公報 特開２００２−３５１２２２号公報

上述の特許文献３の提案によれば、潜像担持体上の余剰現像剤、特に非画像部のカブリトナー粒子を除去しており、さらに画像部の余剰トナー粒子を除去し、画像部のトナー量を規制することで高品質な画像が得られるものの、さらに精密な制御を要する場合には十分ではなかった。すなわち、現像液は周囲の環境に依存してその粘性や電気特性が変動することを避けることは困難であり、また経時変化やトナー濃度の変動幅により、現像手段での現像後の状態（以下、作像条件と呼ぶ）が変化することがある。この場合に、カブリトナー粒子及び余剰トナー粒子を含む余剰現像剤の除去手段による除去力を一定条件に固定していては作像条件の変化に対応できず、所望の機能が果たせなくなるおそれがある。

本発明は、以上の問題に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、作像条件が変動しても、高画質なプリント画像を出力することができる画像形成装置を提供することである。

上記目的を達成するために、請求項１の発明は、潜像担持体と、該潜像担持体に潜像を形成する潜像形成手段と、該潜像担持体上の潜像をキャリア液中にトナー粒子を分散した高粘性高濃度の液体現像剤を用いて顕像化する現像手段と、該潜像担持体上の顕像を転写材に転写する転写手段と、該現像手段の潜像担持体表面移動方向下流側、且つ該転写手段の潜像担持体表面移動方向上流側で該潜像担持体表面に近接または接触して現像後の余剰現像剤を除去する少なくとも一つの余剰現像剤除去部材とを有する画像形成装置において、該除去部材の余剰現像剤除去力を可変にするための除去力可変手段と、潜像担持体上に制御用のパターン画像を形成するパターン形成手段と、該潜像担持体上に形成された制御用パターンの反射濃度を光学的に検出する濃度検出手段と、該濃度検出手段による検出結果に基づいて該除去力可変手段の該余剰現像剤除去力を制御する制御手段とを有することを特徴とするものである。
また、請求項２の発明は、請求項１の画像形成装置において、上記除去力可変手段が少なくとも一つの上記余剰現像剤除去部材と上記潜像担持体上との間に電界を生じさせる電圧印加手段を有し、上記制御手段が上記濃度検出手段の検出結果に基づいて該電圧印加手段の印加電圧を制御する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１または２の画像形成装置において、上記除去力可変手段が少なくとも一つの上記余剰現像剤除去部材の上記潜像担持体に対する部材間の距離を調節する除去部材接離手段を有し、上記制御手段が上記濃度検出手段の検出結果に基づいて該除去部材接離手段を制御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１、２または３の画像形成装置において、上記余剰現像剤除去部材は表面が無端移動する表面移動体からなり、該余剰現像剤除去部材を上記潜像担持体に対して当接させてニップ部を形成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４の画像形成装置において、上記余剰現像剤除去部材の表面移動速度と上記潜像担持体の表面移動速度とが略等しい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４または５の画像形成装置において、上記余剰現像剤除去部材の表面をクリーニングする除去部材クリーニング手段を設けた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１、２、３、４、５または６の画像形成装置において、上記濃度検出手段を上記余剰現像剤除去部材の少なくとも一つの上記潜像担持体表面移動方向下流側に設けた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１、２、３、４、５、６または７の画像形成装置において、上記パターン形成手段が、あらかじめ用意された画像データに基づいて上記潜像担持体にパターン画像の潜像を形成するパターン潜像形成手段と、上記パターン潜像を現像する現像手段とからなることを特徴とするものである。
また、請求項９の発明は、請求項８画像形成装置において、上記パターン形成手段により形成されるパターン画像が中間濃度パターン画像であることを特徴とするものである。

上記請求項１乃至９の画像形成装置においては、作像条件が変化しても、その変化が反映される制御用パターン画像の反射濃度を検出し、その検出結果に基づいて除去力可変手段の余剰現像剤除去力を制御している。

請求項１乃至６の発明によれば、作像条件の変化に合わせて余剰現像剤除去力を制御しているので、作像条件が変動しても、高画質なプリント画像を出力することができるという優れた効果がある。

以下、本発明を液体画像形成装置である電子写真画像形成装置（以下、画像形成装置という）に適用した場合の実施形態の一例について説明する。
図１は、本実施形態に係る画像形成装置としてのプリンタ１００の要部概略構成図である。プリンタ１００は、潜像担持体として感光体ドラム１のまわりに、帯電器２、露光を感光体ドラム１に照射する図示しない露光装置、現像装置４、転写装置５、ドラムクリーニング装置６０等が配設されている。感光体ドラム１はその表面がアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）によって形成される。感光ドラム１の材質としてはＯＰＣ等も使用することできる。また、露光装置としてはＬＥＤやレーザー走査光学系等が使用できる。

プリンタ１００での画像を形成動作について説明する。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複写時には一定速度で矢印方向に回転駆動される。そして帯電器２のコロナ放電により暗中にて一様に６００［Ｖ］程度に帯電される。なお、帯電器としてはこのようなコロナ放電による帯電を実現するものの他、感光体ドラム１に接触させた帯電ローラなどの帯電部材によって所定の帯電バイアスを印加する方式のものを用いてもよい。
帯電器２により一様帯電された感光体ドラム１の表面は、画像情報に基づいて露光装置により画像データ光像Ｌを照射結像されて静電潜像が感光体ドラム１の外周表面上に担持される。その後、静電潜像は現像装置４の部分を通過する間に現像される。

静電潜像に現像されたトナー像は、感光体ドラム１の回転に伴い、転写装置５との対抗する位置に達する。転写装置５は、中間転写ローラ５１によって感光体ドラム１に向けて押圧して転写ニップを形成している。中間転写ローラ５１にトナーの帯電極性とは逆極性の転写バイアスを印加する図示しない電源等を備えており、プリント時には中間転写ローラ５１を図中矢印方向に回転移動させる。転写ニップには、転写バイアスが印加される中間転写ローラ５１と感光体ドラム１の表面との電位差によって転写電界が形成される。感光体ドラム１の回転に伴って転写ニップに進入したトナー像は、この転写電界やニップ圧の作用を受けて中間転写ローラ５１上に１次転写される。
このようにして１次転写されたトナー像は、２次転写ローラで転写紙に２次転写された後、図示しない領域で加熱加圧定着、溶剤定着、ＵＶ定着等の定着方式を用いる定着装置によって定着せしめられる。トナー像が定着した転写紙は、定着装置から排紙経路を経て機外へと排出される。

転写ニップを通過した感光体ドラム１の表面は除電ランプ７０により残留電荷が除電される。除電ランプ７０により除殿された感光体ドラム１の表面は、ドラムクリーニング装置６０のスポンジローラ６１およびクリーニングブレード６２によって残留している液体現像剤が掻き取り除去される。この除去により、感光体ドラム１の表面は初期化せしめられ、次の作像を実現することが可能になる。

次に、現像装置４の構造について説明する。現像装置４は現像部４０とスイープ部３０とから構成される。この現像部４０は、現像剤収容タンク４１、一対の攪拌スクリュー４６、アニロクスローラ４４、現像ローラ４２、中間ローラ４３、ドクターブレード４９、現像クリーニングブレード４８等を備えている。
一方、スイープ部３０は、第１スイープ装置３１ａと第２スイープ装置３１ｂとからなり、それぞれスイープローラ３２ａ及び３２ｂ、スイープクリーニングブレード３３ａ及ぶ３３ｂ、キャリア回収装置３４ａ及び３４ｂ等を備えている。

現像部４０の現像剤収容タンク４１には、トナーと液体キャリアとを含有する液体現像剤４５が貯留されている。この液体現像剤４５は、一般の液体現像装置に広く用いられている低粘性低濃度のものではなく、高粘性高濃度のものが使用されている。高粘性高濃度の液体現像剤とは、例えば、シリコーンオイル、ノルマルパラフィン、ＩｓｏｐａｒＭ（商品名：エクソン社製）、植物油、鉱物油等の絶縁性液体キャリア中に、５〜４０［ｗｔ％］程度の濃度のトナーを含有する５０〜１００００［ｍＰａ・ｓ］程度の粘度の液体現像剤である。現像装置４に使用されるこのような高粘性高濃度の液体現像剤の揮発性あるいは不揮発性については、現像装置４の現像性能やプリンタの作像性能などに合わせて調整されている。

液体現像剤として揮発性のものを用いると、不揮発性の場合に比べて定着には有利であるが、プリンタ１００をしばらく使用しないと装置内にトナーが固着して再起動時に装置にかかる負担が大きくなるおそれがある。一方、液体現像剤が不揮発性の場合には、装置をしばらく使用しなくても装置内にトナーが固着せず、再起動時に装置にかかる負担が大きくなるおそれはない。また、液体現像剤中のトナーの粒径についても、これら現像性能や作像性能などに合わせてサブミクロンから１０［μｍ］程度までの範囲で調整されている。

一対の攪拌スクリュー４６は、現像剤収容タンク４１内の液体現像剤４５中に浸るように互いに平行配設され、図中矢印で示されるように、図示しない駆動手段によって互いに逆方向に回転駆動せしめられる。現像装置４が現像動作に入ると、これら攪拌スクリュー４６がこのように互いに逆回転し、現像剤収容タンク４１内の液体現像剤４５が攪拌せしめられる。この攪拌により、液体現像剤４５は、そのトナー濃度や粘度が均一化する。また、攪拌スクリューが互いに逆回転することで、両者の間で図示のように液体現像剤の液面が盛り上がり、その上方に配設されたアニロクスローラ４４に付着する。

塗布ローラとしてのアニロクスローラ４４は、図示しない駆動手段によって図中矢印方向に回転駆動せしめられながら、上述のようにして付着した液体現像剤４５を汲み上げる。このアニロクスローラ４４の周面には、図示しない複数の凹部が形成されている。アニロクスローラ４４によって汲み上げられた液体現像剤４５の一部は、この凹部内に収容される。
このアニロクスローラ４４の表面にはステンレス等の金属で形成された規制ブレードとしてのドクターブレード４９が当接しており、アニロクスローラ４４上の余分な液体現像剤４５を掻き取る。このこの掻き取りにより、アニロクスローラ４４上の液体現像剤４５の量が複数の凹部の容量に応じた値に正確に計量される。

中間ローラ４３は、ドクターブレード４９との当接部を通過したアニロクスローラ４４表面に接触し、接触部でアニロクスローラと同方向に表面移動するように回転している。中間ローラ４３とアニロクスローラ４４との接触位置である塗布ニップでは、両ローラが互いに同方向に表面移動しながら接触し、且つ、アニロクスローラ４４上の液体現像剤４５がその粘度にかかわらず正確に計量されているため、中間ローラ４３上に均一な厚みの現像剤薄層を形成することができる。

現像ローラ４２は、中間ローラ４３に接触しながら接触部で中間ローラと逆方向に表面移動するように回転する。中間ローラ４３と現像ローラ４２との接触位置であるニップでは、両ローラが互いにカウンター方向に表面移動しながら接触し、中間ローラ４３上に形成された現像剤薄層が現像ローラ４２に転移される。
また、ニップの出口側で現像ローラ４２に対する液体現像剤の供給が開始される一方で、現像ローラ４２上に移った液体現像剤４５が供給方向とは逆方向に移動する。このような塗布により、現像ローラ４２の表面には液体現像剤４５からなる均一な厚みの現像剤薄層が形成される。

現像ローラ４２は、その周面に導電性のウレタンゴム等からなる導電弾性層が設けられており、感光体ドラム１と等速に回転しながらこれに接触して現像ニップを形成している。この現像ニップには、図示しない電源からトナーの帯電極性と同極性の現像バイアスが印加される現像ローラ４２と、感光体ドラム１との電位差によって現像電界が形成される。具体的には、現像ニップでは、現像ローラ４２、感光体ドラム１の地肌部及び静電潜像がそれぞれトナーと同極性の電位を帯び、その値が地肌部、現像ローラ４２、静電潜像の順に低くなっている。このため、地肌部と現像ローラ４２との間では、トナーを電位のより低い現像ローラ４２に向けて静電的に移動させるような電界が形成される。また、現像ローラ４２と静電潜像との間では、トナーを電位のより低い静電潜像に向けて移動させるような電界が形成される。このような現像電界が形成される現像ニップでは、現像剤薄層中のトナーが、現像ローラ４２と地肌部との間で現像ローラ４２の表面に向けて電気泳動して集結するとともに、現像ローラ４２と静電潜像との間で静電潜像に向けて電気泳動して付着する。この付着により、静電潜像が現像されてトナー像となる。

現像ニップ幅は、現像ローラ４２の線速と現像時定数との積以上に設定する。ここで、現像時定数とは、現像量が飽和するまでに要する時間であって、トナーの帯電量、粒径、キャリア粘性などのパラメータによるトナー移動度によってきまる。一例をあげれば、現像開始から現像濃度が飽和するまでの時間が１０ｍｓｅｃのトナーを用いた場合、プロセス速度が３００ｍｍ／ｓｅｃであれば、ニップ幅が３［ｍｍ］以上であれば十分な現像が可能となる。

現像動作時においては、現像ローラ４２にアニロクスローラおよび中間ローラによって現像剤の薄層が形成される。このとき現像ローラ４２上に塗布される現像剤の厚みが、その表面の１ｃｍ^２当たりに担持される現像剤中の顔料含有分が０．１μｇ以上、２μｇ以下となるように設定した。このために、現像剤の薄層を５〜１０μｍの厚みに塗布するようにした。この理由は、現像剤の塗布厚が、現像ローラ表面の１ｃｍ^２当たりに担持されるトナー中の顔料含有分が０．１μｇより小さくなるような厚みでは、十分な量の顔料が感光体ドラム１上に形成された潜像の画像部に移動せず、画像部の画像濃度が薄くなるおそれがあるからである。

次にスイープ部３０についての説明を行う。ここでは第１スイープ装置３１ａと第２スイープ装置３１ｂとはその基本的な構造は共通であるので、以下、部材の名称の第１及び第２の記載と、符号のａ及びｂの記載は省略する。
スイープローラ３２は外周面に導電性を有する弾性体の層が設けられている。この弾性体の層の材質としてはウレタンゴムを用いることができる。この弾性体の層のゴム硬度としては、ＪＩＳ−Ａ硬度で５０度以下であることが望ましい。この材質はウレタンゴムに限られるものではなく、導電性を有するものであって、且つ溶剤で膨潤したり溶解したりしない材質であればよい。
また、弾性体の層をスイープローラ３２に設ける構成ではなく、弾性体の層を感光体側に設ける構成であってもよい。さらに、感光体を無端ベルト状部材で構成してもよい。また、スイープローラは、コーティングもしくはチューブにより、その表面がＲｚ３μｍ以下の平滑性を有するように構成されている。

スイープローラ３２を感光体ドラム１に対して適当な圧力で当接させると、スイープローラ３２の弾性体の層が弾性変形し、除去ニップを形成する。当接圧力を調整することでニップ部における表面移動方向の大きさであるニップ幅を調整することができる。
上述したように、現像ニップの現像ローラ４２上の地肌部との間において、現像剤薄層中のトナーは、現像ローラの表面に向けて電気泳動して集結するため、理論的には地肌部には付着しない。しかし、通常よりも帯電量の少ないトナーが他のトナーよりも遅れて電気泳動するなどして、地肌部に付着していわゆるカブリ（地汚れともいう）という現象を引き起こす場合がある。
スイープ部３０の機能のひとつとして、このようなカブリを引き起こしたカブリトナーを感光体ドラム１から除去する機能がある。具体的には、スイープローラ３２は、感光体ドラム１と略等速に回転しながらこれに接触して除去ニップ部を形成し、この除去ニップ部には、図示しない電源からトナーの帯電極性と同極性の除去バイアスが印加され、感光体ドラム１との電位差によってスイープ電界が形成される。

次に、現像ローラによる現像およびスイープローラによる余剰トナー除去について詳細に述べる。

図２（ａ）、（ｂ）は、現像ニップにおける液体現像剤４５の状態を模式的に示した図であり、図２（ａ）は画像部近傍を、図２（ｂ）は非画像部近傍を示したものである。現像ローラ４２には、感光体表面電位である６００［Ｖ］より低い現像バイアス電圧（４００［Ｖ］）が印加されており、露光装置により露光されて５０［Ｖ］以下になった感光体表面の画像部との間に現像電界を生じる。
図２（ａ）に示す感光体ドラム１の画像部では、液体現像剤４５中のトナー粒子Ｔ１は現像電界によって感光体ドラム１に移動して潜像を顕像化する。このとき、余剰なトナー粒子（以下、「余剰トナー粒子Ｔ２」という）も顕像化に用いられ画像部に付着する。
一方、図２（ｂ）に示す感光体ドラム１の非画像部では、現像バイアス電位と感光体電位とによって形成される電界により、現像ローラ４２表面にトナー粒子Ｔ１を移動させて非画像部にトナー粒子Ｔ１が付着しないようにする。

上述のように感光体ドラム１の画像部では、余剰トナー粒子Ｔ２により顕像化された画像は細線再現性が劣る。更に、非画像部でもトナー粒子の一部が、現像ローラ４２表面まで移動しきれずに感光体ドラム１側に残るとカブリの原因となる。そこで、現像装置４では、この細線再現性を劣化させる余剰トナー粒子Ｔ２とカブリの原因となるトナー粒子（以下、「カブリトナー粒子Ｔ３」という）をスイープするためスイープ部を設けている。スイープ部３０のスイープローラ３２は、現像ローラ４２に対し感光体ドラム１の回転方向下流側であって、現像されたトナー層を挟むように、感光体ドラム１に押圧して設置されている。スイープローラ３２の表面は、感光体ドラム１の表面と略等速で移動する。

図３（ａ）〜（ｃ）、図４（ａ）〜（ｃ）は、感光体ドラム１とスイープローラ３２とにより形成される除去ニップでの現像剤の状態を模式的に示した図である。このうち、図３（ａ）〜（ｃ）は画像部における現像剤の状態を、図４（ａ）〜（ｃ）は非画像部における現像剤の状態を、それぞれスイープローラ３２に印加する電圧を５００［Ｖ］、１５０［Ｖ］、０［Ｖ］の３段階に変化させて示したたものである。

スイープローラ３２の電位を５００［Ｖ］にすると、感光体ドラム１の画像部では、図３（ａ）に示すように画像部(トナー層)表面電位とスイープローラ３２のバイアス電圧による電位差によって生じる電界が強く、画像部の余剰トナー粒子Ｔ２が感光体ドラム１側に付着したままとなる。
一方、感光体ドラム１の非画像部では、図４（ａ）に示すように、感光体ドラム１の非画像部の電位とバイアス電圧による電位との差によって生じる電界が弱く、浮遊しているカブリトナー粒子Ｔ３や非画像部に付着しているカブリトナー粒子Ｔ３はほとんどスイープローラ３２に移動しない。

スイープローラ３２の電位を０［Ｖ］にすると、感光体ドラム１の画像部では、図３（ｃ）に示すようにスイープローラ３２の電位が感光体ドラム１上の画像部（トナー層）表面電位と等しいため、スイープローラ表面には感光体ドラム１との接触によって現像後のトナー層からトナー粒子Ｔ１がスイープローラ３２に機械的に戻ってしまう。
一方、感光体ドラム１の非画像部では、図４（ｃ）に示すようにスイープローラ３２の電位と感光体ドラム１上の非画像表面電位との電位差によって生じる電界によって、非画像部上に浮遊しているカブリトナー粒子Ｔ３や付着しているカブリトナー粒子Ｔ３のほとんどがスイープローラ３２に移動する。

以上のことから、スイープローラ３２の電位を上げ過ぎると、画像部に余剰トナーが残ってしまい、画像部濃度が高くなって細線の再現性が低下してしまう。一方、スイープローラ３２の電位を下げ過ぎると、画像部濃度が低下しすぎる。

そこで、画像部ではカブリトナー粒子を除去してトナー濃度を調整し、非画像部ではカブリトナー粒子を除去できる程度に調整した除去電圧を、スイープローラ３２に印加するようにしている。
プリンタ１００では、スイープローラ３２の電位を１５０［Ｖ］にしている。感光体ドラム１の画像部では、図３（ｂ）に示すようにスイープローラ３２の電位が画像部（トナー層）表面電位（０〜１００［Ｖ］）に近いため、感光体ドラム１の画像部表面電位とスイープローラ３２のバイアス電圧による電位差によって弱い電界が発生し、余剰トナー粒子Ｔ２のみがスイープローラ３２に付着する。
また、感光体ドラム１の非画像部では、図４（ｂ）に示すように、感光体ドラム１の非画像部の電位とバイアス電圧による電位との差によって生じる電界により、浮遊しているカブリトナー粒子Ｔ３をスイープローラ３２に移動させることができる。この段階での非画像部の現像剤層は現像ローラ４２の現像ニップ部分の厚さの約半分で、且つトナーの濃度は現像前の濃度の約２０％程度に低下しており、カブリトナー粒子Ｔ３の除去は容易に行われる。これにより、非画像部のカブリを完全に防止することができる。

また、図５は、感光体ドラム１の帯電電位６００［Ｖ］、露光部電位が０［Ｖ］、現像バイアス４００［Ｖ］で感光体に現像したときの画像部、非画像部の画像濃度を、スイープローラ３２に印加するバイアスとの関係で示したグラフである。
スイープローラ３２に印加する電圧を高くすると画像部の濃度は高くなり、電圧を低くすると画像部の濃度も低下する。従って、スイープローラ３２に印加する電圧により発生する電界によって画像部の画像濃度を制御することができる。
また、非画像部の濃度も、スイープローラ３２に印加する電圧を高くすると濃度が高くなり、電圧を低くすると濃度も低下する。そして、スイープローラ３２のバイアスが２５０［Ｖ］程度で非画像部の画像濃度が０．０２程度まで低下し、バイアスをそれ以下にすることにより、非画像部の画像濃度は常に０．０１〜０．０２に抑えることができる。またこのとき、画像部の画像濃度を１．７から１．２程度まで変化させることができた。図５のグラフより、画像濃度はスイープローラ３２のバイアスによって所望の濃度に制御することができる。

以上のように、スイープローラ３２を設置しそのバイアスを制御することによって、画像部濃度を制御することができ、細線の再現性のよい高品質な画像を形成する事ができると共に、非画像部の画像のカブリも防止することができる。

ここで、現像後に感光体ドラム１上に形成される液体現像剤薄層の厚みは２０μｍ以下、より好ましくは１０μｍ以下が望ましい。スイープローラ３２を感光体ドラム１に当接させて除去ニップを形成する場合には、スイープローラを感光体ドラムに当接する圧力と液体現像剤粘性との関係にもよるが、液体現像剤膜厚が２０μｍよりも厚すぎると、両者の除去ニップに液体現像剤膜の侵入が困難となり、感光体ドラム１上の液体現像剤膜厚は削られ、薄くなってしまう場合があるためである。一方、膜厚が薄い方が低い電位差で高電界となり、画像部のトナーを除去することが少なく、余剰液を除去できる。これにより、画像濃度を低下させることなく、転写不良、文字太り、画像後端流れ等のない良好な画像を形成できる。
また、現像後の感光体ドラム１表面の、液体現像剤中のキャリア液の重量比率についても、膜厚と同様のことが言える。すなわち、現像後の感光体ドラム１表面の、液体現像剤中のキャリア液の重量比率は、８５％以下であることが望ましい。これは、スイープローラ３２を感光体ドラム１に当接する圧力と液体現像剤粘性との関係にもよるが、トナー固形分よりキャリア液の粘性は低く、液体現像剤中のキャリア液比率が８５％よりも高すぎると、現像剤全体の粘性が低くなり、両者の除去ニップに液体現像剤膜の侵入が困難となり、感光体ドラム１上の液体現像剤膜は削られ、感光体ドラム１に現像された現像剤膜が減少してしまう場合があるためである。

尚、スイープローラ３２を設置することによって、現像時に感光体ドラム１上に付着した余分なキャリア液の約半分程度を除去することもできる。これをキャリア回収装置３４で回収して再利用することでキャリアの消費量を低減させることができる。
また、スイープローラ３２の表面と感光体ドラム１の表面とがほぼ等速で移動し、トナーに対して相対的に感光体ドラム１の接線方向の速度ベクトルを持たせないので、画像として、先端がかすれたり、縦線と横線とのバランスが悪かったりする現象が生じることがない。
さらに、プリンタ１００では感光体ドラム１と現像ローラ４２との間の現像ニップで余剰なトナー粒子が画像部に現像されても良く、さらにカブリトナー粒子Ｔ３が少々残留してもよい。よって、カブリ除去電界（現像ローラ４２に印加された現像バイアスと感光体帯電電位との電位差）を低く抑えることでき、感光体ドラム１の帯電電位を低くすることが可能になる。このことにより、感光体ドラム１の耐久性向上、帯電器２の負担軽減、露光パワーの低減等、種々の利点が生じる。

従来技術で説明した画像形成方法においては、現像剤担持体によって現像と非画像部のカブリトナー除去とを同時に行うことが可能である。しかし、比較的長い現像時間（例えば、４０ｍｓｅｃ程度）を確保する必要があり、感光体ドラム１と現像剤担持体との間に形成される現像ニップ幅を大きくする必要がある。この従来の画像形成方法では、弾性層を有する現像剤担持体を線像担持体に当接させてニップ部を形成しているので、現像ニップ幅を大きくするためには当接圧が大きくなりがちである。さらに、画像濃度の制御は現像剤濃度管理だけで行っていた。これに対して、本実施形態に係る画像形成装置の現像装置４では、スイープローラ３２を設けたので、現像ローラ４２において現像と画像部の余剰トナー粒子と非画像部のカブリトナー粒子４０ｃの除去との機能を分離することが可能となり、現像ニップ幅を従来より小さくでき、当接圧を小さく（例えば０．３ｋｇｆ／ｍｍ以下）することが可能となる。これにより、画像濃度の制御あるいは、感光体ドラム１、現像ローラ４２及びスイープローラ３２にかかる荷重の低減を図り、耐久性を向上させることが可能となる。

また、プリンタ１００は感光体ドラム１の表面上に制御用のパターン画像を形成し、そのパターン画像の濃度検出結果に基づいて、余剰現像剤除去手段としてのスイープローラのスイープ力を変化させるものである。
以下、パターン画像に基づいてスイープ力を変化させる構成の具体的な実施例について説明する。

［実施例１］
図６は実施例１として、スイープローラ３２に印加するバイアスを制御することによりスイープ力を可変にする構成の説明図である。
濃度検出手段としてのパターン濃度センサ３５は発光部と受光部を有する光学濃度センサであり、被測定部に発光部から光を照射し、その反射光を受光部で検出することにより，被測定部の光学的な濃度を検出するためのセンサである。
スイープ部３０には少なくとも一つのスイープ装置３１が設けられ、そのスイープ装置３１が備えたスイープローラ３２の感光体表面移動方向の下流側に、パターン濃度センサ３５を設ける。このパターン濃度センサ３５は、感光体ドラム１上に形成された図示しないパターン画像の画像濃度を検出し、その濃度に応じた電気出力信号に変換し、この出力信号を図に示した制御部２００に送る。制御部２００は、このパターン濃度センサ３５の出力信号の値に基づき、図示しない制御用データテーブルを参照して、各スイープローラ３２に印加する電圧を制御する。この制御の詳細については後述する。
なお、パターン画像形成するパターン形成手段は現像部４０であり、感光体ドラム１上の非画像部に所定のパターン画像を形成する。

感光体ドラム１上に形成されるパターン画像としては、たとえば網点パターンや万線パターンなどの中間調濃度を有するデータが用いられる。これは、スイープローラ３２に印加するバイアス電圧を変化させたときに得られるパターン濃度センサ３５の出力変化が、ベタ画像に比べ中間調画像の方がより精密に得られるためである。

図７に感光体上のパターン画像の濃度とパターン濃度センサ３５の出力値との関係を表すグラフを示す。画像濃度が低い場合は反射光量が多く、画像濃度が高い場合には反射光量が少なくなるため、画像濃度と濃度センサの出力値の関係は図のように、ほぼ逆比例の関係となることが分かる。したがって、図７の関係から感光体ドラム１上に形成したパターン画像のあるべき画像濃度に対するパターン濃度センサ３５の出力値を割り出すことができる。たとえば、パターン画像の濃度の目標値が０．８である場合には、図に点線で示したように、パターン濃度センサ３５の出力値が０．４［Ｖ］になるように制御すればよい。

図８にスイープローラ３２のバイアス電圧を変化させて画像パターンを検出したときのパターン濃度センサ３５の出力電圧を示す。スイープローラ３２のバイアス電圧を上昇させていくと、パターンの濃度が増加していきある点で飽和するが、図に示すとおりこの関係は一定ではなく、作像条件の違いによりいくつかの曲線(ａ)〜（ｃ）が得られる。
ここで言う作像条件の違いとは、たとえばトナーや感光体ドラム１の特性の経時的な変化、装置内の温湿度の違いによる各特性の変動などに起因するものである。
パターン濃度センサ３５の出力値の目標値がたとえば０．４〔Ｖ〕である場合は、パターン濃度センサ３５の出力値が０．４〔Ｖ〕になるように制御部２００でバイアス電圧を設定することにより、常に所定の画像濃度が得られることになる。すなわち、曲線(ａ)が得られる条件ではバイアス電圧は図のように３５０〔Ｖ〕に設定され、曲線（ｂ）の条件では３２０〔Ｖ〕、曲線（ｃ）の条件では２９０〔Ｖ〕に設定されることになる。

スイープローラ３２のバイアス電圧を変化させたときのパターン画像の濃度変化について、図９を用いて説明する。なお、ここではパターン画像として網点画像を用いた場合について説明するが、先に述べたようにパターン画像は網点画像に限定されるものではなく、中間調濃度の得られるパターンであればどのようなパターンであってもよい。

図９（ａ）はスイープローラ３２のバイアス電圧が適正な値の場合のスイープローラ３２を通過した後の感光体ドラム１上の網点画像を示している。これに対し、図９（ｂ）はスイープローラ３２のバイアス電圧が比較的高い場合に、スイープローラ３２を通過した後の感光体ドラム１上の網点画像を示している。スイープローラ３２のバイアス電圧が高い場合には、スイープローラ３２によるスイープ効果が低く、画像上に余剰のトナーが付着しているために、図９（ａ）の網点画像に比べドットが大きくなり、したがってパターン濃度センサ３５の出力電圧も目標値よりも大きくなる。

図９（ｃ）はスイープローラ３２のバイアス電圧が比較的低い場合に、スイープローラ３２を通過した後の感光体ドラム１上の網点画像を示している。スイープローラ３２のバイアス電圧が低い場合には、画像上のトナーがスイープローラ３２によって必要以上に剥ぎ取られるために、図９（ａ）の網点画像に比べドットが小さくなり、従って濃度センサの出力電圧は小さくなる。

上述のように、パターン濃度センサ３５の出力値が目標とする値になるようにスイープローラ３２に印加するバイアス電圧を制御することにより、常に適正なスイープ効果が得られるため、地肌部のカブリを抑えるとともに、細線の再現性の良い高精細な出力画像を形成することができる。

［実施例２］
図１０は実施例２として、スイープローラ３２の感光体ドラム１に対する部材間の距離を調節することによりスイープ力を可変にする構成の説明図である。
実施例２は、実施例１の構成にスイープローラ３２の感光体ドラム１に対する部材間の距離を調節することによりスイープ力を可変にする構成を加えた点でのみ実施例１とは異なるので、共通する点についての説明は省略する。

図１０において、スイープ装置３１は偏心カム３７により所定の範囲内で図中左右方向に移動可能に構成されており、図１０の例はスイープ装置３１が右方向に最大限移動した状態で、スイープローラ３２が感光体ドラム１に当接している状態を表している。
スイープ装置３１は引張バネ３８により常に図中左側に引っ張られるように付勢されているので、偏心カム３７を回転することによりスイープ装置３１は左右に移動する。偏心カム３７はウオームギヤ３９１を介してステッピングモータ３９で駆動するようになっている。このステッピングモータ３９には回転位置検出装置としてのレゾルバ３９２が設けられており、パターン画像の濃度検出手段の検出結果に基づいて制御部により回転が制御され、スイープローラ３２の感光体ドラム１に対する部材間の距離を調節することができる。これにより、スイープローラ３２が感光体ドラム１に当接している幅（ニップ幅）を変化させることができる。図１０の例は、上述したようにスイープ装置３１が右方向に最大限移動した状態で、スイープローラ３２が感光体ドラム１に当接している状態を表している。この場合、弾性導電層が大きく弾性変形して大きな除去ニップ幅を形成している（例えば、３［ｍｍ］）。この除去ニップ幅では、感光体ドラム１上に形成された画像上の余剰トナーＴ２の除去量を増加させることができる。実施例１のバイアス電源３６の可変範囲に加えてさらに広い範囲をカバーすることができる。

図１０はスイープ装置３１を２つ設けており、第１スイープ装置３１ａに加えて、同じ構成の第２スイープ装置３１ｂを設け、各々のスイープ装置３１ａ及び３１ｂの下流側にそれぞれパターン濃度センサ３５ａ及び３５ｂを設けている。したがって、パターン濃度センサ３５の出力値からスイープローラ３２の余剰トナーＴ２の除去量が多い塗判断された場合は、偏心カムの回転量を調節してニップ幅を減らすことで、除去量を少なくすることができる。
また、第１スイープ装置３１ａと第２スイープ装置３１ｂとの感光体ドラム１に対する位置をそれぞれで異なる位置として、２つの除去ニップ幅を異ならせても良い。例えば、第１スイープ装置３１ａの第１スイープローラ３２ａと感光体ドラム１との間で形成される除去ニップ幅、及び、第２スイープ装置３１ｂの第２スイープローラ３２ｂと感光体ドラム１との間で形成される除去ニップ幅を、それぞれ、除去ニップ幅小の場合が１．０［ｍｍ］、除去ニップ幅大の場合が２．５［ｍｍ］とする。そして、離間させた除去ニップが０［ｍｍ］の場合も考慮すると、これらのスイープ部を組合せて、除去ニップ幅を、１．０［ｍｍ］、２．５［ｍｍ］、３．５［ｍｍ］、５．０［ｍｍ］の４通りの大きさに設定することができ、より細かいキャリア液の除去量の制御が可能となる。

さらに、ニップ幅の調整では除去量の低減量が間に合わないときには、スイープローラ３２が感光体ドラム１から離間する位置まで移動するように偏心カム３７を回転させることで、スイープローラ３２によるトナー除去機能を完全に停止させることができる。
なお、本実施例では、２つのスイープローラを両方とも感光体ドラムに対して接離可能に構成したが、少なくとも１本のスイープローラが接離可能であれば、パターン画像の濃度検知結果に基づいて感光体ドラム上の液除去量を切替える効果が得られる。
また、本実施例では、バイアス電圧を制御できる構成に加えて、スイープローラ３２の感光体ドラム１に対する部材間の距離を制御できるものについて説明したが、スイープローラ３２の感光体ドラム１に対する部材間の距離を制御する構成のみでスイープ力を制御しても良い。
また、余剰現像剤除去部材として表面が無端移動する表面移動体であるローラを採用しているが、これに限るものではない。表面移動体としては、ベルト状のものを採用することもできる。表面移動体に限らず、ブレード状の余剰現像剤除去部材を採用しても良い。さらに、表面移動体とブレード状のものを組み合わせた構造の余剰現像剤除去部材としてもよい。
以上のように、パターン濃度センサ３５の出力信号に応じて、スイープローラ３２が感光体ドラム１に当接するニップ幅を調整するか、もしくは離間させてスイープローラ３２の余剰トナー除去機能をＯＦＦすることにより、スイープローラ３２によるトナー除去量を調節することができるため、常に適正なスイープ効果が得られ、地肌部のカブリを抑えるとともに、細線の再現性の良い高精細な出力画像を形成することができる。
なお、感光体ドラム１に対するスイープローラ３２の当接時の圧力を変化させず、単に接離動作のみを行なうように構成してもよい。この構成の場合には、スイープローラ３２の表面部に導電弾性層を形成せず、感光体ドラム１とスイープローラ３２との表面部が共に剛体であってもよい。
なお、上述の実施形態では、露光部を画像部として現像する反転現像により画像を形成する場合について説明したが、露光部を非画像部として現像する正規現像により画像を形成することもできる。
さらに、潜像担持体に感光体ドラムを用いて説明したが、この他、例えば潜像担持体にイオンフローヘッドで静電潜像を形成し、現像装置で顕像化する画像形成装置等を用いても良い。実施例に述べたスイープローラのバイアス値についても同様で、これに限定されるものでない。

また、感光体から画像を中間転写体に一次転写し、更に記録紙に二次転写する中間転写方式の画像形成装置で説明したが、これに限定されず、感光体上に形成された画像を直接記録紙に転写する画像形成装置であってもよい。さらに、帯電装置、露光装置、潜像担持体、現像装置、クリーニング装置を一つのユニット化し、そのユニットを各色ごとに配置し、潜像担持体上に形成した画像を順次、中間転写体上に転写し、得られたカラー画像を記録紙に転写するカラー画像形成装置であっても良い。さらに、帯電装置、露光装置、潜像担持体、クリーニング装置を一つ配置し、各色ごとに配置された現像装置で順次現像し、潜像担持体に得られた画像を中間転写体に形成し、同様に次の色を現像転写し、中間転写体に得られたカラー画像を記録紙に転写するカラー画像形成装置であっても良い。

以上、本実施形態によれば、潜像担持体としての感光体ドラム１上に形成された制御用パターン画像の反射濃度を光学的に検出するための濃度検出手段としてのパターン濃度センサ３５を余剰現像剤除去部材としてのスイープローラ３２と感光体ドラム１との当接部の下流に設けている。そして、その出力信号に基づいてスイープローラ３２の除去力可変手段を制御する制御手段である制御部２００を設けている。これにより、作像条件が変化しても、その変化が反映されるパターン画像の反射濃度を検出し、その検出結果に基づいてスイープローラ３２のスイープ力を制御している。作像条件の変化に合わせてスイープを制御できるで、作像条件が変動しても、高画質なプリント画像を出力することができる。また、現像剤感光体ドラム１上の画像部に付着するトナー粒子の量を制御することができるので、細線の再現性のよい高品質な画像を形成することができる。
特に、実施例１では、感光体ドラム１と画像部とスイープローラ３２との間に浮遊している余剰トナー粒子Ｔ２をスイープローラ３２側に引き寄せ、且つ非画像部に付着したカブリトナー粒子Ｔ３を引き剥がす方向となるように、スイープローラ３２と感光体ドラム１上の画像形成部との間に電界を生じさせる電圧印加手段としてのバイアス電源３６を有し、制御部２００がパターン濃度センサ３５の検出結果に基づいてバイアス電源３６による印加電圧を制御している。これにより、作像条件の変化に合わせてスイープを制御できるで、作像条件が変動しても、高画質なプリント画像を出力することができる。
また、特に実施例２では、スイープローラ３２の感光体ドラム１に対する部材間の距離を調節する除去部材接離手段としての偏心カム３７を有し、制御部２００がパターン濃度センサ３５検出結果に基づいて偏心カム３７の移動を制御している。スイープローラ３２の感光体ドラム１に対する部材間の距離を調節するによりスイープローラ３２と感光体ドラム１との接触部である除去ニップ幅を制御することができる。これにより、作像条件の変化に合わせてスイープを制御できるで、作像条件が変動しても、高画質なプリント画像を出力することができる。
また、スイープローラ３２と表面移動速度と感光体ドラム１の表面移動速度とがほぼ等しくなっている。これにより、トナーに対して相対的に感光体ドラム１の接線方向の速度ベクトルを持たせないので、画像の先端がかすれたり、縦線と横線とのバランスが悪かったりする現象を防ぐことができる。
また、スイープローラ３２には除去部材クリーニング手段としてのスイープクリーニングブレード３３を設けている。これにより、スイープローラ３２がクリアな状態で感光体ドラム１と当接することができ、スイープ性能を維持することができる。
また、パターン濃度センサ３５をスイープローラ３２の感光体ドラム１の表面移動方向下流側に設けている。これにより、スイープローラ３２のスイープ力をリアルタイムに制御することができる。
また、パターン形成手段としては、あらかじめ用意された画像データに基づいて感光体ドラム１にパターン画像の潜像を形成するパターン潜像形成手段としての露光装置と、パターン画像の潜像を現像する現像部４０とからなっている。そして、パターン画像として、中間調濃度の網点パターンを用いている。これにより、スイープローラ３２に印加するバイアス電圧を変化させたときに得られるパターン濃度センサ３５の出力変化が、ベタ画像よりも精密に得られる。よって、スイープ部の余剰トナー除去量を非常に精度高く制御することが可能となり、画像のカブリを防止でき、細線の再現性のよい高品質な画像を形成することができる。
また、パターン濃度センサ３５の検出結果に応じて、スイープ装置３１のスイープローラ３２が感光体ドラム１に接触する当接量を任意に可変でき、さらに必要に応じて完全に離間させることもできる用に構成されている。これにより、スイープ部の余剰トナー粒子Ｔ２及びカブリトナー粒子Ｔ３の除去量を非常に精度高く制御することが可能となり、画像のカブリを防止でき、細線の再現性のよい高品質な画像を形成することができる。
また、スイープ部３０を設けない構成に比べて現像ニップ幅をより小さくすることができるので、感光体ドラム１に対する現像ローラ４２の当接圧をより小さくすることができる。これにより、当接する各部材の耐久性を向上させることができる。

本発明の実施の形態に係る画像形成装置の概略構成図。 （ａ）画像部、（ｂ）非画像部の現像ニップにおける現像剤の状態を模式図。 （ａ）〜（ｃ）は、画像部における感光体ドラムとスイープローラとにより形成される除去ニップの模式図。 （ａ）〜（ｃ）は、非画像部における感光体ドラムとスイープローラとにより形成される除去ニップの模式図。 スイープローラバイアスと、画像部、非画像部の画像濃度との関係を示したグラフ。 実施例１に係る画像形成装置の概略構成図。 パターン画像の濃度とパターン濃度センサの出力電圧との関係を示したグラフ。 スイープ部のバイアス電圧とパターン濃度センサの出力電圧との関係を示したグラフ。 網点画像を用いたパターン画像の説明図。 実施例２に係る画像形成装置の概略構成図。

符号の説明

１ 感光体ドラム
２ 帯電器
４ 現像装置
５ 転写装置
３０ スイープ部
３１ スイープ装置
３２ スイープローラ
３３ スイープクリーニングブレード
３４ キャリア回収装置
３５ パターン濃度センサ
３６ バイアス電源
３７ 偏心カム
３８ 引張バネ
３９ ステッピングモータ
４０ 現像部
４１ 現像剤収容タンク
４２ 現像ローラ
４３ 中間ローラ
４４ アニロクスローラ
４５ 液体現像剤
４６ 攪拌スクリュー
４８ 現像クリーニングブレード
４９ ドクターブレード
５１ 中間転写ローラ
６０ ドラムクリーニング装置
７０ 除電ランプ
１００ プリンタ

Claims (9)

1. 潜像担持体と、
   該潜像担持体に潜像を形成する潜像形成手段と、
   該潜像担持体上の潜像をキャリア液中にトナー粒子を分散した高粘性高濃度の液体現像剤を用いて顕像化する現像手段と、
   該潜像担持体上の顕像を転写材に転写する転写手段と、
   該現像手段の潜像担持体表面移動方向下流側、且つ該転写手段の潜像担持体表面移動方向上流側で該潜像担持体表面に近接または接触して現像後の余剰現像剤を除去する少なくとも一つの余剰現像剤除去部材とを有する画像形成装置において、
   該除去部材の余剰現像剤除去力を可変にするための除去力可変手段と、
   潜像担持体上に制御用のパターン画像を形成するパターン形成手段と、
   該潜像担持体上に形成された制御用パターンの反射濃度を光学的に検出する濃度検出手段と、
   該濃度検出手段による検出結果に基づいて該除去力可変手段の該余剰現像剤除去力を制御する制御手段とを有することを特徴とする画像形成装置。
2. 請求項１の画像形成装置において、
   上記除去力可変手段が少なくとも一つの上記余剰現像剤除去部材と上記潜像担持体上との間に電界を生じさせる電圧印加手段を有し、
   上記制御手段が上記濃度検出手段の検出結果に基づいて該電圧印加手段の印加電圧を制御することを特徴とする画像形成装置。
3. 請求項１または２の画像形成装置において、
   上記除去力可変手段が少なくとも一つの上記余剰現像剤除去部材の上記潜像担持体に対する部材間の距離を調節する除去部材接離手段を有し、
   上記制御手段が上記濃度検出手段の検出結果に基づいて該除去部材接離手段を制御することを特徴とする画像形成装置。
4. 請求項１、２または３の画像形成装置において、
   上記余剰現像剤除去部材は表面が無端移動する表面移動体からなり、
   該余剰現像剤除去部材を上記潜像担持体に対して当接させてニップ部を形成することを特徴とする画像形成装置。
5. 請求項４の画像形成装置において、
   上記余剰現像剤除去部材の表面移動速度と上記潜像担持体の表面移動速度とが略等しいことを特徴とする画像形成装置。
6. 請求項４または５の画像形成装置において、
   上記余剰現像剤除去部材の表面をクリーニングする除去部材クリーニング手段を設けたことを特徴とする画像形成装置。
7. 請求項１、２、３、４、５または６の画像形成装置において、
   上記濃度検出手段を少なくとも一つの上記余剰現像剤除去部材の上記潜像担持体表面移動方向下流側に設けたことを特徴とする画像形成装置。
8. 請求項１、２、３、４、５、６または７の画像形成装置において、
   上記パターン形成手段が、あらかじめ用意された画像データに基づいて上記潜像担持体にパターン画像の潜像を形成するパターン潜像形成手段と、上記パターン潜像を現像する現像手段とからなることを特徴とする画像形成装置。
9. 請求項８画像形成装置において、
   上記パターン形成手段により形成されるパターン画像が中間濃度パターン画像であることを特徴とする画像形成装置。

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