JP2007114241A - Image forming apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は液体現像剤を用いた画像形成装置に関する。 The present invention relates to an image forming apparatus using a liquid developer.
従来、液体現像剤を使用した電子写真方式画像形成装置(湿式画像形成装置)が知られており(特許文献1)、印刷媒体上に付着した液体現像剤の定着に加熱装置と加圧ローラとが用いられている。 2. Description of the Related Art Conventionally, an electrophotographic image forming apparatus (wet image forming apparatus) using a liquid developer is known (Patent Document 1), and a heating device and a pressure roller are used to fix a liquid developer adhered on a print medium. Is used.
湿式画像形成装置に用いられる現像剤は、電気絶縁性の有機溶剤(キャリア溶媒)中に固形分(トナー粒子)を懸濁させたものであり、このトナー粒子の粒子径が2μm以下、通常は1μm程度以下と極めて微細であるため、7μm程度の粉体トナー粒子を使用する乾式画像形成装置に比べて高画質化が可能である。 The developer used in the wet image forming apparatus is obtained by suspending solids (toner particles) in an electrically insulating organic solvent (carrier solvent), and the particle diameter of the toner particles is 2 μm or less, usually Since it is extremely fine, about 1 μm or less, it is possible to achieve higher image quality than a dry image forming apparatus using powder toner particles of about 7 μm.
現像剤を構成するキャリア溶媒は、1μm前後のトナー粒子の飛散防止の他に、トナー粒子を帯電状態にさせ、均一分散状態にする機能を有し、現像や転写工程では、トナー粒子が電界作用で容易に移動するための架け橋のような役割も担っている。 The carrier solvent that constitutes the developer has the function of making the toner particles charged and uniformly dispersed in addition to preventing the scattering of toner particles of about 1 μm. It also serves as a bridge for easy movement.
液体現像プリンタプロセス中のキャリア溶媒は、トナー保存、トナー搬送・層形成、現像、静電転写までには必要な成分であるが、転写材(紙等)への定着工程以後にはキャリア溶媒は画質等から不要である。これらのことから、現在多くの液体現像剤のキャリア溶媒には、揮発性の絶縁性液体が用いられている。ただ、キャリア溶媒の揮発による装置内でのトナー固着や、揮発キャリアの人体への影響、環境問題等から不揮発性のキャリア溶媒を用いる液体現像剤も開発されており、その一つがHVS(High-Viscous-Silicone)トナーである。
特許文献1のような構成以外に、例えば加熱装置と加圧ローラの代わりに、2次転写ローラを設けて紙媒体にトナーとキャリアの混合物を転写した後に、定着ローラで加熱・加圧を行い転写材への定着を行う方式もある。定着工程では、画像の印字密度によってトナー量が変化し、それに伴って必要な定着熱量も変化する。また、キャリアも画像部、非画像部において前記印字密度の変化で転写される量にバラツキが生じ、定着時はいわゆる膜厚(トナーとキャリアの量)がばらばらで、効率的な定着加熱ができず、例えば印字密度が低い場合は過剰な加熱となってしまい、逆に印字密度が高い場合は加熱量が不足することで定着不良となることが考えられる。 In addition to the configuration as in Patent Document 1, for example, instead of a heating device and a pressure roller, a secondary transfer roller is provided to transfer a mixture of toner and carrier onto a paper medium, and then heated and pressurized with a fixing roller. There is also a method for fixing to a transfer material. In the fixing process, the amount of toner changes depending on the print density of the image, and the required amount of fixing heat also changes accordingly. Also, the amount of transfer of the carrier in the image area and the non-image area varies due to the change in the print density, so that the so-called film thickness (amount of toner and carrier) varies, and efficient fixing heating can be performed. For example, when the printing density is low, excessive heating occurs, and conversely, when the printing density is high, fixing may be caused by insufficient heating.
本発明は、上記のように印字密度によって生じるトナーとキャリアの量のバラツキが必要定着熱量に及ぼす影響に対して、効率的かつ安定的な定着加熱を可能にすることを目的とする。
そのために本発明は、液体現像剤を用いた画像形成装置において、印刷画像情報から算出されるキャリア量及び固形分からスクイーズ量を決定して転写材上に付着するキャリア量及び固形分を算出し、算出結果に基づいて定着条件を制御することを特徴とする。
また、本発明は、前記スクイーズ量が、キャリア量の下限値を下回らないように決定することを特徴とする。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to enable efficient and stable fixing heating against the influence of variations in the amount of toner and carrier caused by the print density as described above on the required fixing heat amount.
Therefore, in the image forming apparatus using the liquid developer, the present invention determines the squeeze amount from the carrier amount and the solid content calculated from the print image information, and calculates the carrier amount and the solid content attached on the transfer material. The fixing condition is controlled based on the calculation result.
Further, the present invention is characterized in that the squeeze amount is determined so as not to fall below a lower limit value of the carrier amount.
本発明は、印字密度に応じて2次転写前の液体現像剤に対するスクイーズ量を決定して2次転写効率を安定化させ、さらに印字密度に応じて定着条件を制御することにより、定着に必要な熱量を効率的かつ安定的に供給することができる。 The present invention is necessary for fixing by determining the squeeze amount for the liquid developer before the secondary transfer according to the print density, stabilizing the secondary transfer efficiency, and controlling the fixing conditions according to the print density. A large amount of heat can be supplied efficiently and stably.
以下、本発明の実施の形態について説明する。
図1は本発明の画像形成装置の実施の形態の一例を説明する図である。本画像形成装置はY,M,C,K4色の画像を中間転写体上に形成してこれを転写材上に一括転写する例であり、現像と1次転写工程は各色同じであるので、これらの工程については1色を代表して説明する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described.
FIG. 1 is a diagram illustrating an example of an embodiment of an image forming apparatus according to the present invention. This image forming apparatus is an example in which images of Y, M, C, and K colors are formed on an intermediate transfer member and this is collectively transferred onto a transfer material, and development and primary transfer processes are the same for each color. These steps will be described on behalf of one color.
液体現像剤容器1には、不揮発性のキャリア液中に固形分(トナー粒子)を一様に分散した液体現像剤が収容され、供給ローラ3により液体現像剤が汲み上げられ、供給ローラ3と接触して周面が同方向に回動する現像ローラ4に供給される。現像ローラ4には現像ローラクリーナ5が配置されて現像ローラ上の現像後の液体現像剤をクリーニングしている。 The liquid developer container 1 contains a liquid developer in which solid contents (toner particles) are uniformly dispersed in a non-volatile carrier liquid. The liquid developer is pumped up by the supply roller 3 and comes into contact with the supply roller 3. Then, it is supplied to the developing roller 4 whose peripheral surface rotates in the same direction. A developing roller cleaner 5 is disposed on the developing roller 4 to clean the liquid developer after development on the developing roller.
現像ローラ4と接触して周面が同方向に回動する感光体10は、帯電器11により一様帯電された後、露光装置12による画像露光で静電潜像が形成され、形成された静電潜像は現像ローラ4と対向する位置で液体現像剤で現像され、中間転写ベルト20を挟んで1次転写ローラ14が対向する1次転写位置で中間転写ベルト20上に転写される。転写後に感光体上に残る現像剤は感光体クリーナ15でクリーニングされる。
The
中間転写ベルト20は、駆動ローラ21、従動ローラ22の間に張架されて駆動ローラ21により図の反時計方向に回転駆動され、駆動ローラ21と2次転写ローラ24とが紙等の転写材を挟んで対向する位置が2次転写位置となる。また、従動ローラ22をバックアップローラとしてベルトクリーナ23が配置され、2次転写位置で転写材に一括転写された後に中間転写ベルト20上に残った現像剤がクリーニングされる。また、各色の感光体間、図示右端の感光体と2次転写位置との間には、それぞれスクイーズローラ30が配置され、各色1次転写位置で転写された後の中間転写ベルト20上の過剰なキャリア液を除去している。
The
紙等の転写材はカセット40からローラ41で順次繰り出されてパス42を通して搬送され、2次転写位置で一括転写された後、加熱ローラ50a、加圧ローラ50bからなる定着装置50で定着されて送出される。
A transfer material such as paper is sequentially fed from a cassette 40 by a roller 41, conveyed through a path 42, transferred at a secondary transfer position, and then fixed by a
図2は、中間転写ベルトの各色後段に設けられ、キャリア液を除去するスクイーズローラとスクイーズのメカニズムを説明する図である。
図2(a)において、スクイーズローラ30は、中間転写ベルト上で液体現像剤に含まれるキャリア液を除去するためのものである。スクイーズローラはφ10mmの金属シャフトに肉厚2mm(外径φ14mm)のウレタンゴム(硬度JIS-A30°)の表層にPFA チューブ20μmを巻いて構成し、ローラ幅307mmである。中間転写ベルト20を挟んでスクイーズバックアップローラ31(φ10mmの金属シャフト)が対向配置され、線圧約50gf/cmで中間転写ベルトに当接している。ローラの抵抗値は実抵抗値で約Log4Ωで、スクイーズローラ30とスクイーズバックアップローラ31の間に電源32からバイアス電圧を印加して現像剤中の固形分が除去されないようにする。スクイーズローラ30はウレタンゴム(硬度JIS-A70°)からなるクリーニングブレード33が当接してクリーニングしている。これらの構成により、中間転写ベルト上で液体現像剤のキャリア液が絞り取られて容器内に溜められる。
FIG. 2 is a diagram for explaining a squeeze mechanism and a squeeze roller that is provided in the subsequent stage of each color of the intermediate transfer belt and removes the carrier liquid.
In FIG. 2A, the
図2(b)はスクイーズローラによる中間転写体上の液体現像剤の膜厚(固形分とキャリアの量)が変化する様子を示している。
所定の膜厚を有する中間転写体20上の液体現像剤はスクイーズローラ30と接触すると、スクイーズローラと中間転写体との速度差、液体現像剤の表面張力、スクイーズローラとの濡れ性、粘度により、一部がスクイーズローラ表面に付着して分離し、膜厚が変化する。このとき、スクイーズローラにはバイアス電圧が印加されているため、帯電している固形分は中間転写体側に引き寄せられてスクイーズローラ側に移行しないようにしているが、一部はキャリアとともにスクイーズローラ側に移行するため、固形分量も変化する。このスクイーズバイアス電圧値を変化させることによりスクイーズローラ側に移行する固形分量も変わるためスクイーズ後の膜厚を制御することができる。
FIG. 2B shows how the film thickness (solid content and carrier amount) of the liquid developer on the intermediate transfer member is changed by the squeeze roller.
When the liquid developer on the
図3はスクイーズバイアスと膜厚との関係を示す図である。
図示するように、スクイーズバイアス電圧とスクイーズ後の膜厚は反比例する関係にあり、また、中間転写体とスクイーズローラとの速度差が大きいとスクイーズ量も大きくなるため、スクイーズ後の膜厚が小さくなり、速度差が小さいと膜厚は大きくなる。
FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the squeeze bias and the film thickness.
As shown in the figure, the squeeze bias voltage and the film thickness after squeezing are inversely proportional, and the squeeze amount increases when the speed difference between the intermediate transfer member and the squeeze roller increases. Thus, when the speed difference is small, the film thickness increases.
ところで、液体現像剤では、転写バイアス電圧によりキャリア中の電気泳動で固形分が移動するが、このときキャリア量が少ないと、電気泳動が阻害されて固形分の移動が十分に行われず、結果として転写効率が低下し、印字画像が薄くなってしまう。 By the way, in the liquid developer, the solid content moves by electrophoresis in the carrier due to the transfer bias voltage. However, if the amount of the carrier is small at this time, the electrophoresis is inhibited and the solid content is not sufficiently moved. The transfer efficiency is lowered and the printed image becomes light.
一方、図4に示すように、膜厚と定着装置における必要な定着熱量とは、膜厚に比例して大きくなる。そのため、膜厚が薄いほど定着熱量は少なくてすむが、上記したように、キャリア量が少なすぎると転写効率が低下してしまうため、転写効率を阻害しないキャリア量の下限値を下回らないように膜厚、即ちスクイーズ量を決めることが必要である。 On the other hand, as shown in FIG. 4, the film thickness and the amount of fixing heat required in the fixing device increase in proportion to the film thickness. For this reason, the thinner the film thickness, the smaller the amount of heat required for fixing.However, as described above, if the amount of carrier is too small, the transfer efficiency decreases, so that the lower limit of the amount of carrier that does not hinder the transfer efficiency is not reduced. It is necessary to determine the film thickness, that is, the squeeze amount.
キャリア量の下限値は、スクイーズ後の中間転写体上、及び紙上のキャリア除去前の重量(キャリア+固形分の重量)をテープ転写法で求め(単位はmg/cm2 )、また、中間転写体上、紙上の液体トナーをヘラで回収し、加熱等でキャリアを飛ばして固形分の重量を測定することにより固形分/(キャリア+固形分)(固形分比率)を求める。こうして求めた中間転写体上、紙上の固形分比率から2次転写効率が求まり、キャリア量をいろいろ変化させたときの2次転写効率が急激に低下、例えば、2次転写効率が90%から70%へと急激に低下したときの固形分比率からキャリア量の下限値が求められる。キャリア量の下限値が求められると、下限値より少し大きいキャリア量を与える固形分比率を目標値として、これになるようにスクイーズバイアスを決定する。 For the lower limit of the carrier amount, the weight before removal of the carrier on the intermediate transfer body after squeezing and on the paper (carrier + solid weight) is determined by the tape transfer method (unit: mg / cm 2 ). The liquid toner on the body and paper is collected with a spatula, the carrier is blown off by heating or the like, and the solid content is measured to determine the solid content / (carrier + solid content) (solid content ratio). The secondary transfer efficiency is obtained from the solid content ratio on the intermediate transfer member and paper thus obtained, and the secondary transfer efficiency is drastically lowered when the carrier amount is changed variously. For example, the secondary transfer efficiency is 90% to 70%. The lower limit value of the carrier amount can be obtained from the solid content ratio when it rapidly decreases to%. When the lower limit value of the carrier amount is obtained, the squeeze bias is determined so that the solid content ratio giving a carrier amount slightly larger than the lower limit value is set as the target value.
なお、このスクイーズバイアスは印字密度によっても変化させる必要がある。これは印字密度によりスクイーズ後の固形分比率が変化するためである。
そこで、いろいろなスクイーズバイアスを印加し、各印字密度毎にスクイーズ前とスクイーズ後の固形分比率の変化を測定しておく。例えば、印字密度20%、スクイーズバイアス500Vを印加して、スクイーズ前の固形分比率が15%であったものが、スクイーズ後の固形分比率が25%になったとする。また、印字密度30%、スクイーズバイアス600Vを印加して、スクイーズ前の固形分比率が15%であったものが、スクイーズ後20%になったとする。そして、スクイーズ後の固形分比率25%が2次転写効率を低下させないキャリア量の下限値を若干上回る目標値であるとすると、印字密度30%、スクイーズバイアス700Vとして固形分比率を目標の25%とすることができる。
The squeeze bias needs to be changed depending on the print density. This is because the solid content ratio after squeezing changes depending on the print density.
Therefore, various squeeze biases are applied, and the change in the solid content ratio before and after squeezing is measured for each printing density. For example, when a printing density of 20% and a squeeze bias of 500 V are applied and the solid content ratio before squeezing is 15%, the solid content ratio after squeezing is 25%. Further, it is assumed that a printing density of 30% and a squeeze bias of 600 V are applied, and the solid content ratio before squeezing is 15%, but becomes 20% after squeezing. Assuming that the solid content ratio of 25% after squeezing is a target value that slightly exceeds the lower limit of the carrier amount that does not decrease the secondary transfer efficiency, the solid density ratio is 25% of the target with a printing density of 30% and a squeeze bias of 700V. It can be.
ところで、定着装置における定着条件(必要な熱量の条件)は液体現像剤の膜厚を一定にしたとき、印刷する画像の印字密度により変化するが、この定着条件の制御について図5〜図7により説明する。 By the way, the fixing condition (necessary heat amount condition) in the fixing device varies depending on the print density of the image to be printed when the film thickness of the liquid developer is made constant. explain.
図5は印字密度に応じて定着条件を制御する構成を説明するブロック図、図6は印字密度を説明する図、図7は定着条件の制御フローを説明する図である。
制御装置100、画像メモリ101は画像形成装置に内蔵されており、制御装置100は、画像メモリから用紙サイズを読み取り、図6に示すように主走査方向、副走査方向の画素数を取得して、1頁当たりの全画素数を取得する(ステップS1〜ステップS3)。次いで、画像メモリ101内の画像データから1頁当たりの印刷画像データを取得して(ステップS4)、全画素数に対する印刷画像データの比(1頁内の印字密度)を算出する(ステップS5)。こうして印字密度が求まると、上記したように印字密度に対応するスクイーズバイアスが決定でき(ステップS6)、スクイーズバイアスが決定されると、必要な定着熱量が算出できるのでこれに応じた電力の制御を行う(ステップS7)。
FIG. 5 is a block diagram illustrating a configuration for controlling the fixing conditions in accordance with the print density, FIG. 6 is a diagram illustrating the print density, and FIG. 7 is a diagram illustrating a control flow of the fixing conditions.
The
なお、ステップS7において、キャリアが植物油の場合、酸化重合反応が起こり、温度上昇と共に促進される傾向があり、固形分の回りを酸化重合で固まったキャリアが包み、結果として紙上に固着されるため、制御する温度を補正する必要がある。 In step S7, when the carrier is vegetable oil, an oxidative polymerization reaction occurs and tends to be accelerated as the temperature rises. The solidified carrier is wrapped around by oxidative polymerization, and as a result, is fixed on paper. It is necessary to correct the temperature to be controlled.
本発明によれば、2次転写効率を安定化させ、定着に必要な熱量を効率的かつ安定的に供給することができるので、産業上の利用価値は大きい。 According to the present invention, the secondary transfer efficiency can be stabilized, and the amount of heat necessary for fixing can be supplied efficiently and stably. Therefore, the industrial utility value is great.
1…液体現像剤容器、3…供給ローラ、4…現像ローラ、5…現像ローラクリーナ、10…感光体、15…感光体クリーナ、20…中間転写ベルト、21…駆動ローラ、22…従動ローラ、23…ベルトクリーナ、30…スクイーズローラ。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Liquid developer container, 3 ... Supply roller, 4 ... Developing roller, 5 ... Developing roller cleaner, 10 ... Photoconductor, 15 ... Photoconductor cleaner, 20 ... Intermediate transfer belt, 21 ... Drive roller, 22 ... Driven roller, 23 ... belt cleaner, 30 ... squeeze roller.
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Cited By (2)
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JP2009008726A (en) * | 2007-06-26 | 2009-01-15 | Konica Minolta Business Technologies Inc | Cleaner and image forming apparatus |
JP2013148833A (en) * | 2012-01-23 | 2013-08-01 | Kyocera Document Solutions Inc | Image forming apparatus |
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JP2013148833A (en) * | 2012-01-23 | 2013-08-01 | Kyocera Document Solutions Inc | Image forming apparatus |
US8862041B2 (en) | 2012-01-23 | 2014-10-14 | Kyocera Document Solutions Inc. | Image forming apparatus |
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