JP2007093735A

JP2007093735A - 画像形成装置

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Publication number: JP2007093735A
Application number: JP2005279944A
Authority: JP
Inventors: Masahide Nakamura; 昌英中村; Takeshi Ikuma; 健井熊
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2005-09-27
Filing date: 2005-09-27
Publication date: 2007-04-12

Abstract

【課題】
二次転写ユニットにおいて二次転写不良を防止することができる画像形成装置を提供する。
【解決手段】
中間転写ベルト７０上には、一次転写ユニット６０Ｙ、６０Ｍ、６０Ｃ、６０Ｋにおいて、各感光体２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｋから順次画像が転写される。一次転写ユニット６０Ｋと二次転写ユニット８０との間のベルトの両面に対向電極１０が設けられている。中間転写ベルト７０上で画像を形成するトナー粒子は、この対向電極１０からの電界を受け中間転写ベルト７０表面から引き剥がされ、さらに、トナー粒子の密度とキャリア液の密度との差により、重力による影響を受け、トナー粒子とキャリア液の位置交換が起きる。これにより、二次転写ユニット８０での二次転写不良の発生を防止することができる。

【選択図】図１

Description

本発明は、シリコンオイル、鉱物油又は食用油等からなるキャリア液にトナーを分散させた液体トナーにより感光体上に形成された静電潜像を現像する画像形成装置に関する。

従来、シリコンオイル、鉱物油又は食用油等からなるキャリア液にトナーを分散させた高粘度の液体トナーを用いた液体現像方式の電子写真装置が知られている。キャリア液中にトナー粒子を分散させた液体トナーを用いる、このような装置では、現像時に感光体の表面にトナーを付着させたり、転写時に中間転写ベルトの表面から用紙にトナー粒子を移動させたりするために、荷電したトナー粒子を液体トナーの溶媒（キャリア液）中を電界の作用で移動（電気泳動）させる現象を利用している。このような現象を利用するために、このような装置においては、感光体上、中間転写ベルト上等の各所でキャリア液とトナー粒子との比率をコントロールすることが重要となってくる。

特許文献１（特開２０００−１２２４２７号公報）には、潜像担持体上に形成されたトナー像を中間転写ベルトに電界の作用により一次転写する一次転写手段と、中間転写ベルト上のトナー像を転写材に電界の作用により二次転写する二次転写手段とを有し、一次転写手段による一次転写を複数回行うことによって、中間転写ベルト上に重ね合わせ画像を形成し、この重ね合わせ画像を一括して二次転写する画像形成装置において、二回目以降に一次転写されるトナー像の現像に使用される液体トナー担持体上の現像液のトナー固形分率を、一回目に一次転写されるトナー像の現像に使用される液体トナー担持体上の現像液のトナー固形分率に応じて制御する、トナー固形分率制御手段が設けられた画像形成装置が開示されている。
特開２０００−１２２４２７号公報

ところで、特許文献１に記載されているようなカラー画像形成装置においては、１色目のトナー粒子が、潜像担持体から中間転写ベルトに一次転写さる際に電界を受け、さらに２色目以降のトナー粒子が、中間転写ベルトに一次転写さる際に電界を受ける、というように複数色のトナー粒子を中間転写ベルトに順次重ね合わせていくうちに、トナー粒子は複数回電界を受けて、トナー粒子同士が凝集し膜状態となる。

このような状態となった段階、すわなち、用紙転写前の段階の中間転写ベルト上のトナー粒子の様子を拡大した図を図８に示す。図８においては、併せて用紙表面の様子も示されている。用紙転写前の中間転写ベルト上では、中間転写ベルト表面１０１に近い側にトナー粒子１０２の層がありその上にキャリア液１０３の層がある状態となっており、また、用紙表面は、用紙繊維１０４が網の目状に入り組んだ状態となっている。

この状態で用紙転写部（二次転写部）に進入すると、特にラフ紙においてキャリア液が先に用紙繊維の網目に吸収されるため、中間転写ベルト上のトナー粒子層が電気泳動しにくくなり、中間転写ベルト上にトナー粒子が残ってしまう二次転写不良となる。図９に、二次転写後、二次転写不良を起こした際の中間転写ベルト、用紙上のトナー粒子及びキャリア液の様子を拡大したものを示す。図に示されるように、一部トナー粒子１０５が用紙側に移動せず、中間転写ベルト表面１０１上に残留してしまっている。このような二次転写不良は、一部のトナー粒子１０５が一次転写の際の電界により中間転写ベルト表面１０１側に強固に凝集・固着してしまうことが原因の一つであり、さらに、前述のように、キャリア液を吸収しやすい用紙の場合、用紙繊維１０４の側に、キャリア液１０８のみが先に移動してしまうことによりトナー粒子１０５が電気泳動し、用紙側に移動するのに十分な溶媒が足りなくなることも原因である。

本発明は上記課題を解決するためのもので、請求項１に係る発明は、比重がトナー粒子よりも小さくかつ不揮発性であるキャリア液とトナー粒子からなる液体トナーにより感光体上に形成された静電潜像を現像する現像手段と、該感光体上に現像された像を中間転写媒体に転写する一次転写手段と、該中間転写媒体に転写された像を記録媒体に転写する二次転写手段と、該記録媒体に転写された像を加熱加圧し該記録媒体上に定着する定着手段と、を有する画像形成装置において、該一次転写手段と該二次転写手段との間に該中間転写媒体を挟むように対向電極を配置し、トナー粒子が該中間転写媒体から離れるような電界を該対向電極により付与することを特徴とする。

また、請求項２に係る発明は、請求項１に記載の画像形成装置において、該中間転写媒体上に像を順次転写する複数の該一次転写手段を有し、複数の該一次転写手段のうち最後に該中間転写媒体上に像を転写する該一次転写手段と、該二次転写手段との間に該中間転写媒体を挟むように該対向電極を配置したことを特徴とする。

また、請求項３に係る発明は、請求項１又は請求項２に記載の画像形成装置において、該対向電極に挟まれた該中間転写媒体において、トナー粒子は重力方向で該中間転写媒体より下側に位置していることを特徴とする。

また、請求項４に係る発明は、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の画像形成装置において、該中間転写媒体上の余剰キャリア液を除去する余剰キャリア液除去手段を有し、該中間転写媒体が移動する方向の上流側から、該一次転写手段、該余剰キャリア液除去手段、該対向電極、該二次転写手段の順番で各手段を配置したことを特徴とする。

また、請求項５に係る発明は、請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の画像形成装置において、キャリア液の密度／トナー粒子の密度が、０．９より小さいことを特徴とする。

本発明によれば、一次転写手段と二次転写手段との間に中間転写媒体を挟むように対向電極が配置されているので、中間転写ベルトの表面に層状に貼り付いているトナー粒子を、対向電極の電界で引き剥がすことができる。また、比重がトナー粒子よりも小さくかつ不揮発性であるキャリア液とトナー粒子からなる液体トナーが用いられているので、引き剥がされたトナー粒子は、トナー粒子の密度とキャリア液の密度との差により、重力による影響を受ける。このため、トナー粒子層とキャリア液層の位置が交換され、中間転写ベルトに近い側にキャリア液層、遠い側にトナー粒子層がくる配置となり、二次転写後、トナー粒子が完全に用紙等の媒体に転写されず、中間転写ベルト７０の表面に残留してしまう二次転写不良を防止することができる。さらに、キャリア液の密度／トナー粒子の密度が、０．９より小さいと、密度差による重力の影響が顕著である。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。図１は、本発明の実施の形態に係る画像形成装置を構成する主要構成要素を示した図である。現像ユニット５０Ｙ、５０Ｍ、５０Ｃ、５０Ｋは、画像形成装置の下部に配置されており、中間転写ベルト７０、二次転写ユニット８０は、画像形成装置の上部に配置されている。

中間転写ベルト７０は、ベルト駆動ローラ８２、８５に張架されたエンドレスのベルトであり、感光体２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｋと当接しながら回転駆動される。中間転写ベルト７０、一次転写バックアップローラ６１Ｙ、６１Ｍ、６１Ｃ、６１Ｋ及び感光体２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｋとで構成された一次転写ユニット６０Ｙ、６０Ｍ、６０Ｃ、６０Ｋにより、中間転写ベルト７０上に４色の液体トナーが順次重ねて転写され、フルカラー液体トナー像が形成される。

二次転写ユニット８０は、二次転写ローラ８１、ベルト駆動ローラ８２、二次転写ローラブレード８３、二次転写ローラクリーニング液回収部８４から成っており、中間転写ベルト７０上に形成された単色液体トナー像やフルカラー液体トナー像を用紙、フィルム、布等の媒体に転写するための装置である。

不図示の定着ユニットは、用紙等の媒体上に転写された単色液体トナー像やフルカラー液体トナー像を用紙等の媒体に融着させて永久像とするための装置である。

本発明においては、一次転写ユニット６０Ｙ、６０Ｍ、６０Ｃ、６０Ｋと二次転写ユニット８０との間の中間転写ベルト７０の両面には、一対の対向電極１０が設けられている。

現像ユニット５０Ｙ、５０Ｍ、５０Ｃ、５０Ｋは、それぞれ、イエロー（Ｙ）液体トナー、マゼンタ（Ｍ）液体トナー、シアン（Ｃ）液体トナー、ブラック（Ｋ）液体トナーで潜像を現像する機能を有している。イエロー（Ｙ）液体トナー、マゼンタ（Ｍ）液体トナー、シアン（Ｃ）液体トナー、ブラック（Ｋ）の各液体トナーは、キャリア液に各色のトナーを分散させたものが用いられる。

現像ユニット５０Ｙ、５０Ｍ、５０Ｃ、５０Ｋは、概略、各液体トナーを貯蔵する現像トナー容器５３Ｙ、５３Ｍ、５３Ｃ、５３Ｋ、これら現像トナー容器から各色液体トナーを現像ローラ５４Ｙ、５４Ｍ、５４Ｃ、５４Ｋに供給するトナー供給ローラ５１Ｙ、５１Ｍ、５１Ｃ、５１Ｋ、感光体２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｋを帯電する帯電器３０Ｙ、３０Ｍ、３０Ｃ、３０Ｋ、帯電された感光体に静電潜像を形成する不図示の露光ユニット（露光ユニットの光路は、４０Ｙ、４０Ｍ、４０Ｃ、４０Ｋ）から成る。

現像ユニット５０Ｙ、５０Ｍ、５０Ｃ、５０Ｋの構成は同様であるので、以下、現像ユニット５０Kについて説明する。

図１に示すように、感光体２０Kの回転方向に沿って、主に帯電ユニット３０K、露光ユニット、一次転写ユニット６０Kが配されている。感光体２０Kは、円筒状の基材とその外周面に形成された感光層を有し、中心軸を中心に回転可能であり、本実施の形態においては、時計回りに回転する。

帯電ユニット３０Kは、感光体２０Kを帯電するための装置である。不図示の露光ユニットからは、光路４０Kでレーザを照射することによって帯電された感光体２０K上に潜像を形成する。露光ユニットは、半導体レーザ、ポリゴンミラー、Ｆ−θレンズ等を有しており、入力された画像信号に基づいて、変調されたレーザを帯電された感光体２０K上に照射する。

現像ユニット５０Kは、感光体２０K上に形成された潜像を、ブラック（K）液体トナーを用いて現像するための装置である。現像ユニット５０Kの詳細については後述する。

一次転写ユニット６０Kは、感光体２０Kに形成されたブラック液体トナー像を中間転写ベルト７０に転写するための装置である。

図２は、現像ユニット５０Ｋの主要構成要素を示した断面図である。図２において、現像トナー容器５３Ｋは、感光体２０Ｋに形成された潜像を現像するための、トナー及びキャリア液からなる液体トナーを収容する。現像トナー容器５３Ｋに収容されている液体トナーは、従来一般的に使用されている、Ｉｓｏｐａｒ（商標：エクソン）をキャリアとした低濃度（１〜２ｗｔ％程度）かつ低粘度の、常温で揮発性を有する揮発性液体トナーではなく、高濃度かつ高粘度の、常温で不揮発性を有する不揮発性液体トナーである。すなわち、本実施の形態に係る液体トナーは、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、鉱物油又は食用油等の液体溶媒中へ分散剤とともに添加し、トナー固形分濃度を約２５％とした高粘度（３０〜１００００ｍＰａ・ｓ程度）の液体トナーである。

ここで、本実施の形態に用いる液体トナーの製法例について説明する。本実施の形態では以下の手順でトナーを作成した。まず、ポリエステル樹脂（ユニチカ製エリーテルＵＥ３２２０）５００ｇ、ピグメントレッド１２２（大日本インキ製ＦａｓｔｏｇｅｎＳｕｐｅｒＭａｇｅｎｔａＲ）２００ｇを二本ロール混練機を使用し９０℃で４０分混練した後に、カッタミルで粒径１ｍｍ程度に粉砕する。この粉砕物１００ｇとステアリン酸アルミニウム粉末３ｇ、シリコーンオイル（東レ・ダウコーニング製ＫＦ−４１３）２３０ｇとをアトライタに入れて３０℃で４時間粉砕・分散して固形分濃度３０％、平均粒子径１．５μｍのトナーを得た。用いた材料の密度は、ＵＥ３２２０が１．１８ｇ／ｃｍ³、ＦａｓｔｏｇｅｎＳｕｐｅｒＭａｇｅｎｔａＲが約１．４ｇ／ｃｍ³、ＫＦ−４１３が０．８９ｇ／ｃｍ³である。前記粉砕物の密度を測定したところ約１．２３ｇ／ｃｍ³で、キャリア液の密度／トナー粒子の密度＝約０．７２であった。ＹＭＫのトナーについても同様の方法で作成した。色材にはそれぞれ、ピグメントイエロー１７（ＳｙｍｕｌｅｒＦａｓｔＹｅｌｌｏｗ４０９０Ｇ）２００ｇ、ピグメントブルー１５：２（ＦａｓｔｏｇｅｎＢｌｕｅＢＲＦ）１８０ｇ、カーボンブラック１６０ｇを用いた。出来上がったトナーのキャリア液の密度／トナー粒子の密度は、ＹおよびＭが０.７１、Ｋが０.６９であった。

現像トナー容器５３Ｋからは、トナー供給ローラ５１Ｋにより、現像ローラ５４Ｋへと液体トナーが供給される。トナー供給ローラ５１Ｋは、円筒状の部材であり、図２の示すように時計回りに回転し、表面に微細且つ一様に螺旋状の溝を形成したアニロックローラである。溝の寸法は、溝ピッチが約１３０μｍ、溝深さが約３０μｍである。

トナー規制ブレード５２Kは、トナー供給ローラ５１Ｋの表面に当接するウレタンゴム等からなるゴム部と、該ゴム部を支持する金属等の板で構成され、トナー供給ローラ５１Ｋに残存する液体トナーを掻き落として除去する。

現像ローラ５４Ｋは、幅約３２０ｍｍの円筒状の部材であり、中心軸を中心に図２に示すように反時計回りに回転する。該現像ローラ５４Ｋは鉄等金属製の内芯の外周部に、導電性ウレタンゴム等の弾性体と樹脂層やゴム層を備えたものである。現像ローラ５４Ｋには、現像ローラブレード５８K、及び現像ローラクリーニング液回収部５９Kが設けられている。この現像ローラブレード５８Kは現像ローラ５４Ｋの表面に当接するゴム等で構成され、現像ローラ５４Ｋに残存する液体トナーを掻き落として除去するためのものである。現像ローラクリーニング液回収部５９Kは現像ローラブレード５８Kが掻き落とした液体トナーを貯留するタンク等の容器である。

均しローラ５５Kは、円筒状の部材であり、中心軸を中心に回転し、金属ローラの表層に導電性の樹脂層やゴム層を備えた構造をしており、その回転方向は、図２に示すように、現像ローラ５４Ｋと反対方向の時計回りである。均しローラは、現像ローラ５４Ｋ表面の帯電バイアスを増加させる手段を有する。均しローラブレード５６Kは均しローラ５５Kの表面に当接するゴム等で構成され、均しローラ５５Kに残存する液体トナーを掻き落として除去するためのものである。均しローラクリーニング液回収部５７Kは均しローラブレード５６Kが掻き落とした液体トナーを貯留するタンク等の容器である。

感光体２０Ｋは、現像ローラ５４Ｋの幅約３２０ｍｍより広く、外周面に感光層が形成された円筒状の部材であり、中心軸を中心に図２に示すように時計回りで回転する。該感光体２０Ｋの感光層は、有機感光体又はアモルファスシリコン感光体等で構成される。

感光体２０Ｋの周囲には、感光体ブレード２１K、感光体クリーニング液回収部２２Kが配されている。感光体ブレード２１Kは、感光体２０Ｋの表面に当接され、ゴム製で、感光体２０Ｋに残存する液体トナーを掻き落として除去する。感光体クリーニング液回収部２２Kは、感光体ブレード２１Kが掻き落とした液体トナーを貯留するタンク等の容器である。

帯電器３０Ｋは、感光体２０Ｋと現像ローラ５４Ｋとのニップ部上流に設けられている。帯電器３０Ｋは、図示しない電源装置から液体トナー帯電極性と同極性のバイアスを印可され、感光体２０Ｋを帯電させる、このように帯電された感光体２０Ｋ上には、不図示の露光ユニットから、レーザ光が照射されることによって、潜像が形成される。形成された潜像は、現像ローラ５４Ｋにより現像され、一次転写ユニット６０Ｋにおいて、中間転写ベルト７０へと転写される。

次に本発明の画像形成装置の動作について説明する。引き続き、現像ユニットに関しては、４つの現像ユニットのうち現像ユニット５０Ｋを例にとり説明する。

現像トナー容器５３Ｋ中の液体トナーは、トナー固形分濃度２５%でトナー粒子はプラスの電荷を有する。この液体トナーは、トナー供給ローラ５１Ｋが回転することによって、現像トナー容器５３Ｋから汲み上げられる。トナー規制ブレード５２Kは、トナー供給ローラ５１Ｋの表面に当接し、トナー供給ローラ５１Ｋの表面に形成された溝内の現像液を残しその他の余分な現像液を掻き取って、現像ローラ５４Ｋに供給する液体トナー量を規制する。このような規制によって、現像ローラ５４Ｋへ塗布される液体トナーの膜厚が約６μｍとなるように定量化される。トナー規制ブレード５２Kに掻き取られた液体トナーは重力によって現像トナー容器５３Ｋに落下し戻される。トナー規制ブレード５２Kに掻き取られなかった液体トナーは、トナー供給ローラ５１Ｋの表面の凹凸の溝内に収容されており、現像ローラ５４Ｋに圧接することで、現像ローラ５４Ｋの表面に塗布される。

トナー供給ローラ５１Ｋによって液体トナーを塗布された現像ローラ５４Ｋは、トナー供給ローラ５１Ｋとのニップ部下流で均しローラ５５Kに当接する。現像ローラ５４Ｋには約＋４００Ｖのバイアスが印可されており、均しローラ５５Kには、現像ローラ８より高く、液体トナーの帯電極性と同極性のバイアスが印可される。本実施形態では、均しローラ５５Kには、約＋６００Ｖのバイアスが印可されている。このため現像ローラ５４Ｋ上の液体トナー中のトナー粒子は均しローラ５５Kとのニップを通過する際に、現像ローラ５４Ｋ側へ移動する。これによりトナー粒子同士が緩やかに結合され膜化された状態となり、感光体での現像の際、トナー粒子は、現像ローラ５４Ｋから感光体２０Ｋへの移動がすばやくなり、画像濃度が向上する。

感光体２０Ｋはアモルファスシリコン製であり、現像ローラ５４Ｋとのニップ部上流でコロナ帯電器３０Ｋのワイヤに約＋５．５ｋＶを印可することにより表面を約＋６００Ｖに帯電させられた後、露光ユニットにより画像部の電位が＋２５Ｖとなるように潜像が形成される。現像ローラ５４Ｋと感光体２０Ｋとの間に形成される現像ニップ部では、現像ローラ５４Ｋに印加されているバイアス＋４００Ｖと感光体２０Ｋ上の潜像（画像部＋２５Ｖ、非画像部＋６００Ｖ）で形成される電界に従い、選択的にトナー粒子が感光体２０Ｋ上の画像部へと移動する。これにより、感光体２０Ｋ上に画像が形成される。キャリア液は電界の影響を受けないため、現像ローラ５４Ｋと感光体２０Ｋとの現像ニップ部出口で分離して、現像ローラ５４Ｋと感光体２０Ｋとの両方に付着する。

現像ニップ部を通過した感光体２０Ｋは、中間転写ベルト７０とのニップ部を通過し、１次転写が行われる。一次転写バックアップローラ６１Ｋには、トナー粒子の帯電特性と逆極性の約−２００Ｖが印可されており、感光体２０Ｋ上のトナーは中間転写ベルト７０に一次転写され、感光体２０Ｋにはキャリア液のみが残る。感光体２０Ｋ上に残ったキャリア液は、一次転写部下流の感光体ブレード２１Kにより掻き取られ、感光体クリーニング液回収部２２Kで回収される。

一次転写ユニット６０Ｋで中間転写ベルト７０上に一次転写された画像は、二次転写ユニット８０へと向かうが、一次転写ユニット６０Ｋと二次転写ユニット８０との間の中間転写ベルト７０両面には、図１に示すように一対の対向電極１０が設けられており、中間転写ベルト７０背面側の電極には+1200Ｖ、中間転写ベルト７０のトナー面側の電極には+0Ｖが印加されている。この電極の中間転写ベルト７０周方向の長さは２０ｍｍであり、トナー面側の電極と中間転写ベルト７０との距離は150μｍ以下になるように保たれている。なお、中間転写ベルト７０の厚みは、７０μｍである。また、中間転写ベルト７０は、体積抵抗８．２×１０９Ω・ｃｍ、比誘電率４．０のものを用いている。

発明が解決しようとする課題の欄にも記載したとおり、中間転写ベルト７０上のトナー粒子は、中間転写ベルト７０に近い側で層状となっており、中間転写ベルト７０から遠い側にキャリア液の層が形成されている（図８参照）。ここで、対向電極１０間で電界を受けることによりトナー粒子層は中間転写ベルト７０から引き剥がされる力を受ける。さらに、トナー粒子の密度がキャリア液の密度よりも大きいために、重力の力を受け、この結果、対向電極１０通過後は、トナー粒子層とキャリア液層の位置が交換され、ベルトに近い側にキャリア層、遠い側に粒子層となる。

図３に、中間転写ベルト７０上のトナー粒子層が対向電極１０により電界を受け移動する様子を示す。中間転写ベルト７０の表面１０１において、対向電極１０を通過するまでは、トナー粒子１０２は中間転写ベルト７０の表面に層状に貼り付いているが、対向電極１０の箇所を通過すると、トナー粒子１０２は、対向電極１０からの電界を受け中間転写ベルト表面１０１から引き剥がされる。さらに、トナー粒子１０２は、トナー粒子の密度とキャリア液の密度との差により、図中矢印に示される重力による影響を受ける。この結果、対向電極１０近傍通過後は、トナー粒子１０２の層とキャリア液１０３の層の位置が交換され、中間転写ベルト７０に近い側にキャリア液１０３の層、遠い側にトナー粒子１０２の層となる。これにより、二次転写後、トナー粒子が全て完全に用紙等の媒体に転写されず、中間転写ベルト７０の表面に残留してしまう二次転写不良を防止することができる。

中間転写ベルト７０の表面１０１がこのような状態となったまま、中間転写ベルト７０は次に二次転写ユニット８０へと進み、中間転写ベルト７０と二次転写ローラ８１のニップ部に進入する。この際のニップ幅は３ｍｍに設定されている。二次転写ユニット８０において、二次転写ローラ８１には−１２００Ｖが、また、ベルト駆動ローラ８２には＋２００Ｖがそれぞれ印加されており、これにより中間転写ベルト７０上のトナー粒子１０２の層は用紙等の媒体に転写される。

なお、ベルト駆動ローラ８２には、＋２００Ｖが印加されているが、これはベルト背面の電極により付与された電荷が、中間転写ベルト７０を通して、このローラに逃げることにより有効な電界が付与されなくなるのを防ぐためである。

本実施の形態の変形例を図4に示す。図に示されるように、変形例として、中間転写ベルト７０上に余剰キャリアを除去するためのスクイーズローラ１５を設置してもよい。スクイーズローラ１５を設ける場合は、スクイーズローラより下流に対向電極１０を配置する。さらに、対向電極１０の代わりに、ベルト駆動ローラ８２の曲面に沿った電極１２を、ベルト駆動ローラ８２に対向するように設けてもかまわない。なお、スクイーズローラ１５を設ける場合のバイアス電圧等の詳細は、以下に説明する実施の形態にて詳述するものと同様である。

次に本発明の他の実施の形態を図５を参照しつつ説明する。先の実施の形態と本実施形態とでは、用いる液体トナーの製法が異なる。また、他の異なる点としては、本実施の形態では、一次転写ユニット６０及び二次転写ユニット８０の間にスクイーズローラを設けた点、及び、対向電極１０に代えて、ベルト背面コロナ発生器１１を設けた点である。

ここで、本実施の形態に用いる液体トナーの製法例について説明する。本実施の形態では以下の手順でトナーを作成した。まず、エチレンメタクリル酸共重合体（三井デュポンケミカル製ニュクレルＮ１５６０）４５０ｇ、ピグメントレッド１２２（大日本インキ製ＦａｓｔｏｇｅｎＳｕｐｅｒＭａｇｅｎｔａＲ）２５０ｇをニーダを使用し５５℃で４０分混練した後に、カッタミルで粒径１ｍｍ程度に粉砕する。次に、この粉砕物１００ｇ、ステアリン酸アルミニウム粉末３ｇ、ホワイトオイル（コスモ石油ルブリカンツ製コスモホワイトＰ２６０）２５０ｇをアトライタに入れ３０℃で４時間粉砕・分散後、さらにＰ２６０を２００ｇ入れて１時間分散して固形分濃度１８％、平均粒子径２．３μｍのトナーを得た。用いた材料の密度は、Ｎ１５６０が０．９４ｇ／ｃｍ３、ＦａｓｔｏｇｅｎＳｕｐｅｒＭａｇｅｎｔａＲが約１．４ｇ／ｃｍ³、コスモホワイトＰ２６０が０．８９ｇ／ｃｍ³である。前記粉砕物の密度を測定したところ、約１．０６ｇ／ｃｍ³で、キャリア液の密度／トナー粒子の密度＝約０．８２であった。ＹＭＫのトナーについても同様の方法で作成した。色材にはそれぞれ、ピグメントイエロー１７（ＳｙｍｕｌｅｒＦａｓｔＹｅｌｌｏｗ４０９０Ｇ）２５０ｇ、ピグメントブルー１５：２（ＦａｓｔｏｇｅｎＢｌｕｅＢＲＦ）２２０ｇ、カーボンブラック１９０ｇを用いた。出来上がったトナーのキャリア液の密度／トナー粒子の密度は、Ｙが０.８０、Ｍが０.８１、Ｋが０.７９であった。

次に本実施の形態の動作について説明する。一次転写ユニット６０までの動作は、左記の実施の形態と同様であるので、以下、一次転写ユニットの動作について説明する。

一次転写ユニット６０Ｋで中間転写ベルト７０上に一次転写された画像は、二次転写ユニット８０へと向かうが、本実施の形態では、一次転写ユニット６０Ｋと二次転写ユニット８０との間に、中間転写ベルト７０上の余剰キャリアをかきとるためのスクイーズローラ１５を設けられている。（図５参照）スクイーズローラ１５周辺には図５に示されるように、スクイーズローラブレード１６及びスクイーズローラクリーニング液回収部１７、バックアップローラ１８が配されている。スクイーズローラ１６には＋４００Ｖ、そのバックアップローラ１８には＋２００Ｖが印加されており、トナー粒子を中間転写ベルト７０側に押し付けるような電界を発生させている。このためスクイーズローラ１６にはトナー粒子は回収されず、電界の影響を受けないキャリア液のみが中間転写ベルト７０とスクイーズローラ１６との間での泣き別れにより回収される。

スクイーズローラ部を通過した後の中間転写ベルト７０上の画像は、次にベルト背面コロナ発生器１１が設置されている箇所を通過する。図６に、ベルト背面コロナ発生器１１と中間転写ベルト７０との配置関係及び寸法を示す。図６において、ａ（ハウス背面からワイヤまでの距離）＝８ｍｍ、ｂ（ワイヤからハウス開放面までの距離）＝３ｍｍ、ｃ（ハウス開放面からベルトまでの距離）＝４ｍｍ、ｄ（ハウスの幅）＝１２ｍｍである。ここで、中間転写ベルト７０の厚みは、７０μｍである。また、中間転写ベルト７０は、体積抵抗８．２×１０９Ω・ｃｍ、比誘電率４．０のものを用いている。

このような中間転写ベルト７０背面に設けられたベルト背面コロナ発生器１１のワイヤには＋６．０ｋＶのバイアスが印加されており、プラスのコロナが中間転写ベルト７０の背面に付与される。

発明が解決しようとする課題の欄にも記載したとおり、中間転写ベルト７０上のトナー粒子は、中間転写ベルト７０に近い側で層状となっており、中間転写ベルト７０から遠い側にキャリア液の層が形成されている（図８参照）。ここで、ベルト背面コロナ発生器１１から電界を受けることによりトナー粒子層は中間転写ベルト７０から引き剥がされる力を受ける。さらに、トナー粒子の密度がキャリア液の密度よりも大きいために、重力の力を受け、この結果、対向電極１０通過後は、トナー粒子層とキャリア液層の位置が交換され、ベルトに近い側にキャリア層、遠い側に粒子層となる。

図３に、中間転写ベルト７０上のトナー粒子層がベルト背面コロナ発生器１１により電界を受け移動する様子を示す。中間転写ベルト７０の表面１０１において、ベルト背面コロナ発生器１１を通過するまでは、トナー粒子１０２は中間転写ベルト７０の表面に層状に貼り付いているが、ベルト背面コロナ発生器１１の箇所を通過すると、トナー粒子１０２は、ベルト背面コロナ発生器１１からの電界を受け中間転写ベルト表面１０１から引き剥がされる。さらに、トナー粒子１０２は、トナー粒子の密度とキャリア液の密度との差により、図中矢印に示される重力による影響を受ける。この結果、ベルト背面コロナ発生器１１近傍通過後は、トナー粒子１０２の層とキャリア液１０３の層の位置が交換され、中間転写ベルト７０に近い側にキャリア液１０３の層、遠い側にトナー粒子１０２の層となる。これにより、二次転写後、トナー粒子が全て完全に用紙等の媒体に転写されず、中間転写ベルト７０の表面に残留してしまう二次転写不良を防止することができる。

なお、ベルト駆動ローラ８２およびスクイーズローラ１５のバックアップローラ１８に、＋２００Ｖが印加されているが、これはベルト背面コロナ発生器１１により付与された電荷が、中間転写ベルト７０を通して、これらのローラに逃げることにより有効な電界が付与されなくなるのを防ぐためである。

次に本の実施の形態の変形例を図７を参照しつつ説明する。この例では、図７に示すように、中間転写ベルト７０のトナー粒子画像が転写される側にベルト背面コロナ発生器１１と対向するように中間転写ベルト７０に近接してコロナ対向電極１３を設ける。この場合、コロナ対向電極１３と中間転写ベルト７０の距離は２００μｍ以下が好ましい。このようなコロナ対向電極１３にベルト背面コロナ発生器１１と反対の極性のバイアス（例えば−５００Ｖ）を印加することで、ベルト背面コロナ発生器１１による電界がより効果的に形成され、トナー粒子１０２は、中間転写ベルト表面１０１から速やかに引き剥がされ、さらに、トナー粒子１０２は、トナー粒子の密度とキャリア液の密度との差により、トナー粒子１０２の層とキャリア液１０３の層の位置が交換され、ベルトに近い側にキャリア液１０３の層、遠い側にトナー粒子１０２の層となる。これにより、二次転写後、中間転写ベルト７０の表面にトナー粒子が残留してしまう二次転写不良を防止することができる。

次に本発明の他の実施の形態を説明する。本実施の形態は、構成上は、図5に示した実施の形態と同様であるが、用いる液体トナーの製法が異なる。

本実施の形態に用いる液体トナーの製法例について説明する。本実施の形態では以下の手順でトナーを作成した。まず、エポキシ樹脂（東都化成製ＹＤ０１１）５００ｇ、ピグメントレッド１２２（大日本インキ製ＦａｓｔｏｇｅｎＳｕｐｅｒＭａｇｅｎｔａＲ）２００ｇをニーダを使用し５５℃で４０分混練した後に、カッタミルおよびジェットミルを用いて平均粒径５０μｍ程度に粉砕する。この粉砕物１００ｇ、ステアリン酸アルミニウム粉末３ｇ、ホワイトオイル（コスモ石油ルブリカンツ製コスモホワイトＰ２６０）２５０ｇをアトライタに入れて３０℃で４時間分散後、さらにＰ２６０を１５０ｇ入れて１時間分散して固形分濃度２０％、平均粒子径１．８μｍのトナーを得た。用いた材料の密度は、ＹＤ０１１の密度は１．１９ｇ／ｃｍ３、ＦａｓｔｏｇｅｎＳｕｐｅｒＭａｇｅｎｔａＲの密度は約１．４ｇ／ｃｍ³、コスモホワイトＰ２６０が０．８９ｇ／ｃｍ³である。前記粉砕物の密度を測定したところ、約１．２４ｇ／ｃｍ³で、キャリア液の密度／トナー粒子の密度＝約０．７０であった。ＹＭＫのトナーについても同様の方法で作成した。色材にはそれぞれ、ピグメントイエロー１７（ＳｙｍｕｌｅｒＦａｓｔＹｅｌｌｏｗ４０９０Ｇ）２００ｇ、ピグメントブルー１５：２（ＦａｓｔｏｇｅｎＢｌｕｅＢＲＦ）１８０ｇ、カーボンブラック１６０ｇを用いた。出来上がったトナーのキャリア液の密度／トナー粒子の密度は、ＹおよびＭが０.６９、Ｋが０.６７であった。

本実施の形態では、構成上は図5に示した実施の形態と異なる点はないが、中間転写ベルト７０背面に設けられたベルト背面コロナ発生器１１のワイヤに印加されるバイアス電圧が異なる。図5に示した実施の形態では＋６．０ｋＶのバイアスが印加されていたが、本実施の形態では、＋５．４ｋＶのバイアスが印加される。図5に示される液体トナーのキャリア液の密度／トナー粒子の密度比が約０．８２であるのに対して、本実施の形態では、液体トナーのキャリア液の密度／トナー粒子の密度比は、約０．７０であり、キャリア液とトナー粒子の密度差がより大きいので、ベルト背面コロナ発生器１１のワイヤに印加されるバイアス電圧を、図5に示した実施の形態の場合よりも低くしても、所定の効果を得ることができる。

すなわち、本実施の形態においては、ベルト背面コロナ発生器１１のワイヤに印加するバイアス電圧を低くしたとしても、図３に示されるように、トナー粒子１０２は、ベルト背面コロナ発生器１１からの電界を受け中間転写ベルト表面１０１から引き剥がされ、さらに、トナー粒子１０２は、トナー粒子の密度とキャリア液の密度との差により、図中矢印に示される重力による影響を受ける。この結果、ベルト背面コロナ発生器１１近傍通過後は、トナー粒子１０２の層とキャリア液１０３の層の位置が交換され、中間転写ベルト７０に近い側にキャリア液１０３の層、遠い側にトナー粒子１０２の層となる。これにより、二次転写後、トナー粒子が全て完全に用紙等の媒体に転写されず、中間転写ベルト７０の表面に残留してしまう二次転写不良を防止することができるのである。

本発明の実施の形態に係る画像形成装置を構成する主要構成要素を示す図である。現像ユニットの主要構成要素を示した断面図である。トナー粒子層が対向電極により電界を受け移動する様子を示す図である。スクイーズローラ、及び、ベルト駆動ローラに対向する電極が設けられた変形例を示す図である。本発明の他の実施の形態に係る構成を示す図である。ベルト背面コロナ発生器と中間転写ベルトとの配置関係・寸法を示す図である。トナー粒子層が対向電極により電界を受け移動する様子を示す図である。用紙転写前の中間転写ベルト上のトナー粒子の様子を拡大した図である。転写後の中間転写ベルト、用紙上のトナー粒子を拡大した様子を示す図である。

符号の説明

１０・・・対向電極、１１・・・ベルト背面コロナ発生器、１２・・・電極、１３・・・コロナ対向電極
１５・・・スクイーズローラ、１６・・・スクイーズローラブレード、１７・・・スクイーズローラクリーニング液回収部、１８・・・（スクイーズ部）バックアップローラ
２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｋ・・・感光体
２１K・・・感光体ブレード、２２K・・・感光体クリーニング液回収部
３０Ｙ、３０Ｍ、３０Ｃ、３０Ｋ・・・コロナ帯電器
４０Ｙ、４０Ｍ、４０Ｃ、４０Ｋ・・・露光ユニット光路
５０Ｙ、５０Ｍ、５０Ｃ、５０Ｋ・・・現像ユニット
５１Ｙ、５１Ｍ、５１Ｃ、５１Ｋ・・・トナー供給ローラ
５３Ｙ、５３Ｍ、５３Ｃ、５３Ｋ・・・現像トナー容器
５４Ｙ、５４Ｍ、５４Ｃ、５４Ｋ・・・現像ローラ
５２K・・・トナー規制ブレード、５５K・・・均しローラ、５６K・・・均しローラブレード、５７K・・・均しローラブレードクリーニング液回収部、５８K・・・現像ローラブレード、５９K・・・現像ローラクリーニング液回収部
６０Ｙ、６０Ｍ、６０Ｃ、６０Ｋ・・・一次転写ユニット
６１Ｙ、６１Ｍ、６１Ｃ、６１Ｋ・・・一次転写バックアップローラ
７０・・・中間転写ベルト
８０・・・二次転写ユニット、８１・・・二次転写ローラ、８２・・・ベルト駆動ローラ、８３・・・二次転写ローラブレード、８４・・・二次転写ローラクリーニング液回収部、８５・・・ベルト駆動ローラ
１０１・・・中間転写ベルト表面、１０２・・・トナー粒子、１０３・・・キャリア液、１０４・・・用紙繊維、１０５・・・中間転写ベルト側残留トナー粒子、１０６・・・中間転写ベルト側残留キャリア液、１０７・・・用紙側トナー粒子、１０８・・・用紙側キャリア液

Claims

比重がトナー粒子よりも小さくかつ不揮発性であるキャリア液とトナー粒子からなる液体トナーにより感光体上に形成された静電潜像を現像する現像手段と、
該感光体上に現像された像を中間転写媒体に転写する一次転写手段と、
該中間転写媒体に転写された像を記録媒体に転写する二次転写手段と、
該記録媒体に転写された像を加熱加圧し該記録媒体上に定着する定着手段と、を有する画像形成装置において、
該一次転写手段と該二次転写手段との間に該中間転写媒体を挟むように対向電極を配置し、
トナー粒子が該中間転写媒体から離れるような電界を該対向電極により付与することを特徴とする画像形成装置。
該中間転写媒体上に像を順次転写する複数の該一次転写手段を有し、
複数の該一次転写手段のうち最後に該中間転写媒体上に像を転写する該一次転写手段と、該二次転写手段との間に該中間転写媒体を挟むように該対向電極を配置したことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
該対向電極に挟まれた該中間転写媒体において、トナー粒子は重力方向で該中間転写媒体より下側に位置していることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の画像形成装置。
該中間転写媒体上の余剰キャリア液を除去する余剰キャリア液除去手段を有し、
該中間転写媒体が移動する方向の上流側から、該一次転写手段、該余剰キャリア液除去手段、該対向電極、該二次転写手段の順番で各手段を配置したことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の画像形成装置。
キャリア液の密度／トナー粒子の密度が、０．９より小さいことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の画像形成装置。