JP2006251670A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 簡単な構成で配管及び弁内でのトナー粒子の凝集を防止し、流動性を向上させ、目詰まりを防止することができる液体トナーを用いた画像形成装置を提供することを目的とする。
【解決手段】 キャリア液にトナーを分散させた液体トナーを用いる画像形成装置において、回収部から回収されたキャリア液を重力落下により搬送する回収キャリア液搬送経路を有し、前記回収位置と前記回収キャリア液搬送経路との接続管路に超音波印加手段を配置し、前記回収キャリア液搬送経路の一部にキャリア液補給用カートリッジをに接続することを特徴とする。
【選択図】 図５

Description

本発明は、感光体に形成された静電潜像を、キャリア液中にトナー粒子を分散させた液体トナーにより現像する画像形成装置に関する。

従来、キャリア液にトナーを分散してなる液体トナーを用いて、静電潜像を現像する画像形成装置が知られている。このような画像形成装置において、液体トナーを回収し、再利用する技術も知られている。

特開平１０−２８２７９６号公報（以下、「公知例」という。）には、液体トナーにより静電潜像を現像する画像形成装置において、現像に用いられなかった液体トナーを回収し、これを高濃度液とキャリア液または低濃度液に分離しそれぞれ別容器に回収後、これらを適宜混合し所定濃度に調整した後再利用を行うことが開示されている。また、この際に重力を利用することで、ポンプ等を用いずに回収・補給を行い、バルブで補給量の制御を行うことも開示されている。
特開平１０−２８２７９６号

しかし、小型装置においては、搬送管の径・取り回し等に制約があるため、チキソトロピー特性を有し、流動性の悪い高粘度の液体トナーを用いる場合は、ポンプ・スクリュー等で強制的に搬送するほうが実質的に小スペース化となる場合がある。一方で、キャリア液自体はニュートンニアンで十分な流動性を持つため、トナー粒子含有量が少ない低濃度液においては、細い管径（内径５〜１０ｍｍ程度）でも十分な流動性が得られる。このため、ポンプ・スクリュー等を用いないで重力を利用することで装置の小型化・簡素化が可能である。このような低粘度液は、例えば、感光体のクリーナや、感光体上や中間転写体上に設けられた余剰キャリア液除去部材から回収される。ところが、このような低粘度液においても、装置の稼働を続けるうちに次のような問題が発生することが判明した。つまり、低粘度液中に含まれるトナー粒子が、配管の屈折部や補給量調整のためのバルブに蓄積していき、やがて目詰まりを起こしてしまう。これは、キャリア液に比べてトナー粒子の比重が大きく沈降する傾向があり、トナー粒子がキャリア液の流れに乗れず除々に蓄積するためである。特に、オフィス用途の小型装置（プリンタ）の場合は、配管・バルブ等の寸法に制約があることから、このような目詰まりが発生しやすい。さらに、印刷機等と異なり定期的なメンテナンスが実施されないため、このような目詰まりは故障の原因となる。

本発明は、前記課題を解決した、簡単な構成で配管、バルブのトナー粒子による目詰まりを防止することができる液体トナーを用いた画像形成装置を提供することを目的とする。

前記課題を解決するために、本第１発明は、キャリア液にトナーを分散させた液体トナーを用いる画像形成装置において、回収部から回収されたキャリア液を重力落下により搬送する回収キャリア液搬送経路を有し、前記回収位置と前記回収キャリア液搬送経路との接続管路に超音波印加手段を配置し、前記回収キャリア液搬送経路の一部にキャリア液補給用カートリッジを接続することを特徴とする。

本第２発明は、本第１発明の液体トナーを用いる画像形成装置において、前記回収部が、感光体上の余剰キャリア液を回収する感光体スクイーズローラ、中間転写体の余剰キャリア液を回収する中間転写体スクイーズローラ及び感光体クリーナブレードの何れか１つか、その一部又は全部の組合せであることを特徴とする。

本第３発明は、本第１又は第２発明の液体トナーを用いる画像形成装置において、前記回収キャリア液搬送経路に接続されるキャリア補給用カートリッジのキャリア液流出口の下流に流量調整弁を配置することを特徴とする。

本第４発明は、本第３発明の液体トナーを用いる画像形成装置において、前記キャリア液補給用カートリッジのキャリア液流出口とその下流に配置される流量調整弁との間に超音波印加手段を配置することを特徴とする。

本第５発明は、本第１〜第４発明のいずれかの液体トナーを用いる画像形成装置において、カラー画像形成装置の場合、各画像形成ステーション毎に回収キャリア液搬送経路及びキャリア液補給用カートリッジを備えることを特徴とする

本第６発明は、本第１〜第４発明のいずれかの液体トナーを用いる画像形成装置において、カラー画像形成装置の場合、各画像形成ステーションに共通な回収キャリア液搬送経路及びキャリア液補給用カートリッジを備えることを特徴とする。

本発明のキャリア液にトナーを分散させた液体トナーを用いる画像形成装置において、回収部から回収されたキャリア液を重力落下により搬送する回収キャリア液搬送経路を有し、前記回収部と前記回収キャリア液搬送経路との接続管路に超音波印加手段を配置し、前記回収キャリア液搬送経路の一部にキャリア液補給用カートリッジを着脱可能に接続する構成により、超音波印加手段により印加される超音波振動により回収液体トナー中のトナー粒子の凝集を防止し、流動性を向上させ、キャリア液搬送経路にトナー粒子が蓄積することがなく、目詰まりが防止される。
前記回収部が、感光体上の余剰キャリア液を回収する感光体スクイーズローラ、中間転写体の余剰キャリア液を回収する中間転写体スクイーズローラ及び感光体クリーナブレードの何れか１つか、その一部又は全部の組合せとする構成により、トナー粒子濃度の異なる回収液体トナーも再利用可能となる。
前記回収キャリア液搬送経路に接続されるキャリア補給用カートリッジのキャリア液流出口の下流に流量調整弁を配置する構成により、キャリア液補給用カートリッジを回収キャリア液の一時貯留のための機能を持たせることができる。
前記キャリア液補給用カートリッジのキャリア液流出口とその下流に配置される流量調整弁との間に超音波印加手段を配置する構成により、超音波印加手段により印加される超音波振動により回収液体トナー中のトナー粒子の流動性が向上し、流量調整弁への目詰まりを防止する。
カラー画像形成装置の場合、各画像形成ステーション毎に回収キャリア液搬送経路及びキャリア液補給用カートリッジを備える構成により、各色のトナー粒子がそれぞれ別々に回収されるので混色を防止できる。
カラー画像形成装置の場合、各画像形成ステーションに共通な回収キャリア液搬送経路及びキャリア液補給用カートリッジを備える構成により、配管等を共通化でき、装置の小型化が可能となる。

発明の実施の形態を図により説明する。図１は、本発明の画像形成装置の一実施形態の全体構成を示すものである。図１に示されるように、本実施形態の画像形成装置は、駆動ローラ４０１、クリーナバックアップローラ４０２、補助ローラ４０３、４０４に張架された中間転写ベルト４００の下方に、それぞれイエロー、マゼンダ、シアン、ブラック用の各画像形成部Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋをタンデム構成に配置する。

本実施形態の画像形成装置の画像形成の手順を、ブラック用画像形成部Ｋで代表して説明する。イエロー、マゼンダ、シアン、ブラック用の各画像形成部Ｙ、Ｍ、Ｃは、ブラック用の画像形成部と同一構成であり、説明を省略する。

有機感光体またはアモルファスシリコン感光体で構成された感光体１００は、図示しない電源装置から液体トナーの帯電極性と同極性のバイアスを印加されながら、感光体１００の表面が帯電器１１０により均一に帯電される。

次に、均一帯電された感光体１００に対して各色画像形成部の下方に配置したレーザ走査光学系２００でブラック画像用静電潜像が書き込まれる。

現像装置３００は、液体トナーを貯留する容器３２０を有する。容器３２０内には、表面に螺旋溝等の微細な凹凸を設けたアニロックスローラ３０５を備え、回転するアニロックスローラ３０５に当接すべく可撓性金属板の先端へウレタンゴムを設けたトナー規制ブレード３０６でアニロックスローラ３０５表面の凹凸内で液体トナーを擦り切る。アニロックスローラ３０５表面の凹凸内へ収容された液体トナーは、金属製芯金の表面に導電性ウレタンゴム等の弾性部材を配した現像ローラ３０１を当接させることで現像ローラ３０１の表面へ写し取られ、現像ローラ３０１に当接回転し、図示しない電源装置から現像ローラ３０１よりも高い液体トナーの帯電極性と同極性のバイアスを印加された均しローラ３０８でアニロックスローラ３０５表面の凹凸模様の消去と液体トナー膜厚の均一化が行われる。均しローラブレード３０９は均しローラ３０８へカウンター方向に当接し、均しローラ３０８へ付着した液体トナーを掻き取る。均しローラブレード３０９で掻き取られた液体トナーは重力によって容器３２０の貯留部へ戻される。現像装置３００内では、現像ローラ３０１上に均一な液体トナー層が形成され、図示しない電源装置から液体トナーと同極性の現像バイアスを印加された現像ローラ３０１が感光体１００上に形成されたブラック画像用静電潜像と当接回転するによりブラック画像用静電潜像が液体トナーで顕像化される。

本実施例に用いる液体トナーは熱可塑性樹脂中へ顔料等の着色剤を分散させた平均粒径１μmの固形子を有機溶媒、シリコンオイル、鉱物油、食用油等の液体溶媒中へ分散剤を添加しながら約２０重量％分散させたものである。

また、現像ローラ３０１は金属製芯金の外周に導電性ウレタンゴム等の弾性部材と樹脂層やゴム層を供えた構造で良い。

現像ニップ部下流側の現像ローラ３０１の表面へは現像ローラブレード３０７を当接させ、現像残りとなった液体トナーを掻き取り、現像ローラ３０１の表面をクリーニングする。現像ローラブレード３０７で掻き取られた液体トナーは重力落下によって、回収経路３４１（図２参照）を経て液体トナー濃度調整タンク３４０（図２参照）に搬送回収される。

現像ローラ３０１で感光体１００上に形成された直後の液体トナー画像はキャリア液の比率が高い状態であり、後述する転写装置によって中間転写ベルト４００上で色重ねを行うと画像流れを起こす可能性があり、トナーの帯電特性と同極性のバイアスを印加しながら感光体１００へ当接して回転する感光体スクイーズローラ３３０で過剰なキャリア液を写し取り、顕像内の固形粒子比率を上げる処理を行う。感光体スクイーズローラ３３０へ写し取られたキャリア液は感光体スクイーズローラクリーナ３３１で掻き取られ、重力落下により回収キャリア液搬送経路３４２（図２参照）を経て、液体トナー濃度調整タンク３４０（図２参照）に搬送回収される。

感光体スクイーズローラ３３０は金属製芯金の表面に導電性ウレタンゴム等の弾性部材とフッ素樹脂製表層を配した弾性ローラが好適である。

次に、感光体１００上の顕像は中間転写ベルト４００を介して当接回転する一次転写ローラ４０５へ液体トナーの帯電特性とは逆極性のバイアスを、図示しない電源装置から印加することで中間転写ベルト４００へ一次転写され、同様の画像形成手順によって中間転写ベルト４００の回動方向上流側で形成された他色の顕像と重ね合わせられ、フルカラー画像となる。

一次転写後の感光体１００は棒状光源で構成された除電ランプ１２０によって静電潜像が消去され、感光体１００と当接する感光体クリーニングブレード１３０によって一次転写で残留した液体トナーが掻き取られる。

感光体クリーニングブレード１３０で掻き取られた使用済みの液体トナーは重力落下により回収キャリア液搬経路３４２（図２参照）を経て、液体トナー濃度調整タンク３４０（図２参照）へ搬送回収される。

中間転写ベルト４００上へ形成された各色顕像は中間転写ベルト４００と駆動ローラ４０１および二次転写ローラ４３０で構成される二次転写部へ進む。

画像形成の進行タイミングに対応して、給紙カセット５００内に積層された紙等の記録媒体５０１がピックアップローラ５０２と分離バッド５０３で一枚分離され、搬送ローラ対５０４、記録媒体の斜行と給送タイミングを補正するレジストローラ対５０５を経て前記二次転写部へ給送される。

二次転写ローラ４３０は図示しない付勢手段で中間転写ベルト４００を介して駆動ローラ４０１へ付勢されると共に、図示しない電源装置から液体トナーの帯電特性と逆極性のバイアスを印加して中間転写ベルト４００上のフルカラー画像を記録媒体５０１へ二次転写する。

二次転写ローラ４３０は二次転写ローラクリーナ４２０で二次転写ローラ４３０と当接する二次転写ローラクリーニングブレード４２１によって二次転写ローラ４２０の表面に付着した紙粉や記録媒体間で中間転写ベルト４００から付着した液体トナーが掻き取られる。二次転写ローラクリーニングブレード４２１で掻き取られた紙粉や液体トナーは搬送スクリュー４２２で図１の奥行き方向へ搬送され、図示しない廃トナー容器へ回収する。

二次転写後の中間転写ベルト４００は中間転写ベルト４００を介してクリーナバックアップローラ４０２へ当接するベルトクリーナ４１０においてベルトクリーニングブレード４１１によって中間転写ベルト４００の表面に残留する二次転写残留トナーや紙粉が掻き取られる。ベルトクリーニングブレード４１１で掻き取られた二次転写残留トナーや紙粉は搬送スクリュー４１２で図１の奥行き方向へ搬送され、図示しない廃トナー容器へ回収する。

二次転写されたフルカラー画像を担持した記録媒体５０１は内部に加熱手段を備えたヒートローラ６０１と外部にゴム等の弾性部材を備えた加圧ローラ６０２で構成された定着装置６００を通過し、フルカラー画像中の熱可塑性樹脂が溶融しながら記録媒体５０１へ加圧定着され、所望の画像を得る。

定着後の記録媒体５０１は排紙ローラ対５０６で画像形成装置上面は排出される。同一の記録媒体５０１の裏面へも画像形成を行う場合には正逆方向へ回転可能な排紙ローラ対５０６で記録媒体５０１はスイッチバック搬送され、再給送ローラ対５０７、５０８、５０９でレジストローラ対５０５を介して再度、二次転写部で記録媒体５０１の裏面へ画像が転写され、定着装置６００で画像が定着された後に排紙ローラ対５０６で画像形成装置上面は排出される。

図２は、本発明の画像形成装置の液体トナーの再利用状態を示す図であり、図３は、その一部拡大図である。現像装置３００の液体トナーを貯留する容器３２０と液体トナー濃度調整タンク３４０とが、連通路３４３を介して連通する。連通路３４３には、液体トナー濃度調整タンク３４０で所定濃度に調整された液体トナーを容器３２０の液体トナー貯留部に供給するためのポンプ３４４が配置される。

液体トナー濃度調整タンク３４０には、キャリア液とトナーを攪拌する攪拌部材３４５が配置される。また、液体トナー濃度調整タンク３４０には、液体トナーの濃度を検出する濃度検出手段（図示せず）が配置される。液体トナー濃度調整タンク３４０には、トナータンク３４６からトナー供給管３４７を通してトナー（固形分濃度２５％）が供給される。トナー供給管３４７には、トナーを供給するためのポンプ３４８が配置される。トナーは、高粘度で流動性が低いため、ポンプ３４８により強制的に供給される。

液体トナー濃度調整タンク３４０には、現像ローラ３０１の表面から現像ローラブレード３０７により掻き取られた液体トナーが重力落下によって回収経路３４１を経て搬送される。また、感光体クリーニングブレード１３０で掻き取られた使用済みの液体トナーは重力落下により回収キャリア液搬経路３４２を経て、液体トナー濃度調整タンク３４０へ搬送回収される。図４に示されるように、回収部である感光体クリーニングブレード１３０と回収キャリア液搬送経路３４２との接続部に超音波印加手段３５２を配置する。超音波印加手段３５２により印加される超音波振動により回収液体トナー中のトナー粒子の凝集を防止し、流動性を向上させ、配管への目詰まりを防止する。

さらに、感光体１００へ当接して回転する感光体スクイーズローラ３３０で過剰なキャリア液を写し取り、感光体スクイーズローラ３３０へ写し取られたキャリア液は感光体スクイーズローラクリーナ３３１で掻き取られ、重力落下により回収キャリア液搬送経路３４２を経て、液体トナー濃度調整タンク３４０に搬送回収される。回収部である感光体スクイーズローラクリーナ３３１と回収キャリア液搬送経路３４２との接続部に超音波印加手段３５２を配置する。超音波印加手段３５２により印加される超音波振動により回収液体トナー中のトナー粒子の凝集を防止し、流動性を向上させ、配管への目詰まりを防止する。

回収キャリア液搬送経路３４２の途中に、キャリア液補給用カートリッジ３４９を着脱自在に接続する。回収キャリア液と新品キャリア液は、低粘度であるためポンプを用いることなく重力落下により搬送可能である。

回収キャリア液搬送経路３４２のキャリア液補給用カートリッジ３４９の接続部の下流に流量調整弁３５１を配置する。回収キャリア液量に対して補給量が小さい場合（例えば、全ベタ印刷を連続して行う場合等）では、流量調整弁３５１を絞り、キャリア液補給用カートリッジ３４９を回収キャリア液の一時貯留のためのバッファーとして利用可能となる。なお、図２、図３では、均しローラ３０８、均しローラブレード３０９の図示を省略する。

図２及び図３に示される本発明の実施形態においては、カラー画像形成装置の各画像形成ステーションＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋのそれぞれに回収キャリア液搬送経路３４２とキャリア液補給用カートリッジ３４９を備えるようにしているが、図５に示されるように、カラー画
像形成の各画像形成ステーションＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋ共通の回収キャリア液搬送経路３４２、キャリア液補給用カートリッジ３４９を備えようにしてもよい。なお、図５では、均しローラ３０８，均しローラブレード３０９，トナータンク３４６の図示を省略している。

回収キャリア液搬送経路３４２等の配管は、タイゴンチューブ等のフレキシブルなものを用いることも可能である。配管をフレキシブルなものとすることにより、装置の配置の自由度が増す。流動性確保のため、各所でパイプ径を変えてもよい。

図６は、図４に示されるキャリア液の回収に加えて、中間転写体４００から余剰液体トナーを回収する実施形態を示すものである。図５に示されるように、中間転写体４００に中間転写体スクイーズローラ４３１を当接させ、余剰の液体トナーを移し取り、写し取られた余剰の液体トナーを中間転写体スクイーズローラクリーナ４３２で掻き取り、掻き取られた余剰液体トナーは、重力落下により回収キャリア液搬送経路３４２を経て、液体トナー濃度調整タンク３４０に搬送回収される。回収部である中間転写体スクイーズローラクリーナ４３２と回収キャリア液搬送経路３４２との接続部に超音波印加手段３５２を配置する。超音波印加手段３５２により印加される超音波振動により回収液体トナー中のトナー粒子の凝集を防止し、流動性を向上させ、配管への目詰まりを防止する。

図６に示される実施形態においては、キャリア液補給用カートリッジ３４９のキャリア液流出口とその下流に配置される流量調整弁３５１との間に超音波印加手段３５２を配置する。超音波印加手段３５２により印加される超音波振動により回収液体トナー中のトナー粒子の凝集を防止し、流動性を向上させ、配管及び流量調整弁３５１への目詰まりを防止する。

本発明の一実施形態を示す図である。 本発明の一実施形態を示す図である。 本発明の一実施形態を示す図である。 本発明の一実施形態を示す図である。 本発明の一実施形態を示す図である。 本発明の一実施形態を示す図である。

符号の説明

１００：感光体、１１０：帯電器、１２０：除電ランプ、１３０：感光体クリーニングブレード、２００：レーザ走査光学系、３００：現像装置、３０１：現像ローラ、３０５：トナー供給ローラ、３０６：トナー規制ブレード、３０７：現像ローラブレード、３０８：均しローラ、３０９：均しローラブレード、３２０：容器、３３０：絞りローラ、３３１：絞りローラクリーナ、３４０：液体トナー濃度調整タンク、３４１：回収経路、３４２：回収キャリア液搬送経路、３４３：連通路、３４４：ポンプ、３４５：攪拌部材、３４６：トナータンク、３４７：トナー供給管、３４８：ポンプ、３４９：キャリア液補給用カートリッジ、３５１：流量調整弁、３５２：超音波印加手段、４００：中間転写ベルト、４０１：駆動ローラ、４０２：クリーナバックアップローラ、４０３，４０４：補助ローラ、４０５：一次転写ローラ、４１０：ベルトクリーナ、４１１：ベルトクリーニングブレード、４１２：搬送スクリュー、４２０：二次転写ローラクリーナ、４２１：二次転写ローラクリーニングブレード、４２２：搬送スクリュー、４３０：二次転写ローラ、４３１：中間転写体スクイーズローラ、４３２：中間転写体スクイーズローラクリーナ、５０１：記録媒体、５０２：ピックアップローラ、５０３：分離パッド、５０４：搬送ローラ、５０５：レジストローラ、５０６：排紙ローラ対、５０７，５０８，５０９：再給送ローラ対、６００：定着装置、６０１：ヒートローラ、６０２：加圧ローラ

Claims (6)

1. キャリア液にトナーを分散させた液体トナーを用いる画像形成装置において、回収部から回収されたキャリア液を重力落下により搬送する回収キャリア液搬送経路を有し、前記回収位置と前記回収キャリア液搬送経路との接続管路に超音波印加手段を配置し、前記回収キャリア液搬送経路の一部にキャリア液補給用カートリッジを接続することを特徴とする液体トナーを用いる画像形成装置。
2. 前記回収部が、感光体上の余剰キャリア液を回収する感光体スクイーズローラ、中間転写体の余剰キャリア液を回収する中間転写体スクイーズローラ及び感光体クリーナブレードの何れか１つか、その一部又は全部の組合せであることを特徴とする請求項１に記載の液体トナーを用いる画像形成装置。
3. 前記回収キャリア液搬送経路に接続されるキャリア補給用カートリッジのキャリア液流出口の下流に流量調整弁を配置することを特徴とする請求項１又は２に記載の液体トナーを用いる画像形成装置。
4. 前記キャリア液補給用カートリッジのキャリア液流出口とその下流に配置される流量調整弁との間に超音波印加手段を配置することを特徴とする請求項３に記載の液体トナーを用いる画像形成装置。
5. カラー画像形成装置の場合、各画像形成ステーション毎に回収キャリア液搬送経路及びキャリア液補給用カートリッジを備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の液体トナーを用いる画像形成装置。
6. カラー画像形成装置の場合、各画像形成ステーションに共通な回収キャリア液搬送経路及びキャリア液補給用カートリッジを備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の液体トナーを用いる画像形成装置。
   

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