JP2007114380A - 液体現像用現像システム及び液体現像用現像方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 像担持体と現像ローラとの現像ニップの時点で現像剤濃度を一定にできる現像システムを提供する。
【解決手段】 現像ローラ２０Ｙ上の液体現像剤中の固形分濃度を調整するバイアス印可ローラ２２Ｙと、バイアス印可ローラ２２Ｙの回転数及びバイアス値を制御する制御手段Ｃとを有することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、像担持体上に形成した潜像を現像材により現像する液体現像用現像システム及び液体現像用現像方法に関する。

従来、液体現像剤を使用した電子写真方式現像システムにおいて、キャリア液の量を調整する技術が知られている。具体的には、転写紙の性質に基づいて偏心カム等でスイープローラの液除去力を切り替え、除去すべき量だけ余剰の液体現像剤を除去して液膜を規制する。これにより、感光体ドラムにスイープローラを当接させているので、除去が困難な高粘性高濃度の液体現像剤を容易に除去でき、スイープローラと感光体ドラムとの機械精度の維持が容易となる（特許文献１）。

また、少なくとも着色剤と樹脂とからなる荷電トナー粒子を電気絶縁性液体中に分散させた液体現像剤が収容された現像剤収容部と、この現像剤収容部から液体現像剤を現像ローラの表面に一様に付着させる供給ローラと、現像ローラの表面に付着した液体現像剤に電界を印加することによって荷電トナー粒子が集合された状態の液体トナー層を形成する電界印加ローラとを備えている現像装置がある（特許文献２）。
特開２００３−９１１６１号公報 特開平９−１８５２６５号公報

しかしながら、現像剤容器内の現像剤濃度は常に一定の濃度と限らず、何らかの理由により通常より高い又は低い場合があり、また積極的に濃度を調整する場合もある。上記従来技術では、現像剤容器内の現像剤濃度が一定でない場合を考慮していないので、像担持体と現像ローラとのニップ部での現像が安定せず、二次転写位置の画像形成時に影響を及ぼしてしまう。

本発明は上記課題を解決し、現像剤容器内で現像剤濃度が設定値より高い又は低い場合に関わらず、像担持体と現像ローラとの現像ニップの時点で現像剤濃度を均一にできる液体現像用現像システム及び液体現像用現像方法を提供することを目的とする。

本発明は上記課題を解決するものであって、現像剤を担持する現像ローラと、前記現像ローラに現像剤を供給する現像剤供給ローラとを有し、像担持体上に形成した潜像を前記現像ローラにより現像する液体現像用現像システムにおいて、前記現像ローラ上の液体現像剤中の固形分濃度分布を調整するバイアス印可ローラと、前記バイアス印可ローラの回転数及びバイアス値を制御する制御手段とを有し、前記制御手段は前記像担持体と前記現像ローラとの現像ニップ間の現像剤の固形分濃度の調整を実行することを特徴とする。

また、前記制御手段は、現像剤の固形分濃度の調整を、膜厚を一定にしつつ実行することを特徴とする。

また、前記現像システムは、現像剤容器内の現像剤濃度を検出する検出手段を有し、前記制御手段は、前記検出手段の出力に応じて前記バイアス印可ローラの回転数及びバイアス値を制御することを特徴とする。

さらに、本発明の方法は、バイアス印可ローラの回転数及びバイアス値を変更し、現像ローラ上の液体現像剤中の固形分濃度分布を調整することを特徴とする。

また、現像剤の固形分濃度の調整を、膜厚を一定にしつつ実行することを特徴とする。

また、現像剤容器内の現像剤濃度を検出し、その出力に応じて前記バイアス印可ローラの回転数及びバイアス値を制御することを特徴とする。

本発明によれば、現像剤容器内で現像剤濃度が設定値より高い又は低い場合であっても像担持体と現像ローラとの現像ニップの時点で現像剤濃度を均一にでき、安定した現像ができるので、均一な現像剤濃度でむらのないきれいな画像を形成することができる。また、膜厚も一定に調整できるので、現像バイアスが一定になり、より安定した現像ができる。

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。画像形成装置の中央部に配置された各色の画像形成部に対し、現像ユニット３０Ｙ、３０Ｍ、３０Ｃ、３０Ｋは、画像形成装置の下部に配置され、中間転写体４０、二次転写部６０は、画像形成装置の上部に配置されている。

画像形成部は、像担持体１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋ、帯電ローラ１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋ、不図示の露光ユニット１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋ等を備えている。露光ユニット１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋは、半導体レーザ、ポリゴンミラー、Ｆ−θレンズ等の光学系を有し、帯電ローラ１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋにより、像担持体１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋを一様に帯電させ、露光ユニット１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋにより、入力された画像信号に基づいて、変調されたレーザ光を照射して、帯電された像担持体１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋ上に静電潜像を形成する。

現像ユニット３０Ｙ、３０Ｍ、３０Ｃ、３０Ｋは、概略、現像ローラ２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｋ、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）からなる各色の液体現像剤を貯蔵する現像剤容器（リザーバ）３１Ｙ、３１Ｍ、３１Ｃ、３１Ｋ、これら各色の液体現像剤を現像剤容器３１Ｙ、３１Ｍ、３１Ｃ、３１Ｋから現像ローラ２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｋに供給する現像剤供給ローラ３２Ｙ、３２Ｍ、３２Ｃ、３２Ｋ等を備え、各色の液体現像剤により像担持体１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋ上に形成された静電潜像を現像する。

中間転写体４０は、エンドレスのベルトであり、駆動ローラ４１とテンションローラ４２との間に張架され、一次転写部５０Ｙ、５０Ｍ、５０Ｃ、５０Ｋで像担持体１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋと当接しながら駆動ローラ４１により回転駆動される。一次転写部５０Ｙ、５０Ｍ、５０Ｃ、５０Ｋは、像担持体１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋと一次転写ローラ５１Ｙ、５１Ｍ、５１Ｃ、５１Ｋとが中間転写体４０を挟んで対向配置され、像担持体１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋとの当接位置を転写位置として、現像された像担持体１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋ上の各色のトナー像を中間転写体４０上に順次重ねて転写し、フルカラーのトナー像を形成する。

二次転写ユニット６０は、二次転写ローラ６１が中間転写体４０を挟んでベルト駆動ローラ４１と対向配置され、さらに二次転写ローラクリーニングブレード６２、現像剤回収部６３からなるクリーニング装置が配置される。そして、二次転写ローラ６１を配置した転写位置において、中間転写体４０上に形成された単色のトナー像やフルカラーのトナー像をシート材搬送経路Ｌにて搬送される用紙、フィルム、布等の転写材としての記録媒体に転写する。

さらに、経路シート材搬送経路Ｌの前方には、不図示の定着ユニットが配置され、用紙等の記録媒体上に転写された単色のトナー像やフルカラーのトナー像を用紙等の記録媒体に融着させ定着させる。

また、ベルト駆動ローラ４１と共に二次転写ユニット６０を張架するテンションローラ４２側には、その外周に沿って、中間転写体４０に当接するように中間転写体クリーニングブレード４６、現像剤回収部４７からなるクリーニング装置が配置されている。

次に、画像形成部及び現像ユニットについて説明する。図２は画像形成部及び現像ユニットの主要構成要素を示した断面図である。図３はコンパクションローラ２２Ｙによるコンパクションを説明する図、図４は現像ローラ２０Ｙによる現像を説明する図、図５は像担持体スクイーズローラ１３Ｙによるスクイーズ作用を説明する図、図６は中間転写体スクイーズ装置５２Ｙによるスクイーズ作用を説明する図である。各色の画像形成部及び現像ユニットの構成は同様であるので、以下、イエロー（Ｙ）の画像形成部及び現像ユニットに基づいて説明する。

画像形成部は、像担持体１０Ｙの外周の回転方向に沿って、潜像イレーサ１６Ｙ、像担持体クリーニングブレード１７Ｙ及び現像剤回収部１８Ｙからなるクリーニング装置、帯電ローラ１１Ｙ、露光ユニット１２Ｙ、現像ユニット３０Ｙの現像ローラ２０Ｙ、像担持体スクイーズローラ１３Ｙとその付属構成である像担持体スクイーズローラクリーニングブレード１４Ｙ、現像剤回収部１５Ｙからなるクリーニング装置が配置されている。そして、現像ユニット３０Ｙは、現像ローラ２０Ｙの外周に、クリーニングブレード２１Ｙ、アニロックスローラを用いた現像剤供給ローラ３２Ｙ、コンパクションローラ２２Ｙが配置され、液体現像剤容器３１Ｙの中に液体現像剤、攪拌ローラ３４Ｙ、現像剤供給ローラ３２Ｙが収容されている。また、中間転写体４０に沿って、像担持体１０Ｙと対向する位置に一次転写部の一次転写ローラ５１Ｙが配置され、その移動方向下流側に中間転写体スクイーズローラ５３Ｙ、バックアップローラ５４Ｙ、中間転写体スクイーズローラクリーニングブレード５５Ｙ、現像剤回収部５６Ｙからなる中間転写体スクイーズ装置５２Ｙが配置されている。

像担持体１０Ｙは、現像ローラ２０Ｙ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からなる感光体ドラムであり、例えば図２に示すように時計回りの方向に回転する。該像担持体１０Ｙの感光層は、有機像担持体又はアモルファスシリコン像担持体等で構成される。帯電ローラ１１Ｙは、像担持体１０Ｙと現像ローラ２０Ｙとのニップ部より像担持体１０Ｙの回転方向の上流側に配置され、図示しない電源装置からトナー帯電極性と同極性のバイアスが印加され、像担持体１０Ｙを帯電させる。露光ユニット１２Ｙは、帯電ローラ１１Ｙより像担持体１０Ｙの回転方向の下流側において、帯電ローラ１１Ｙによって帯電された像担持体１０Ｙ上にレーザ光を照射し、像担持体１０Ｙ上に潜像を形成する。

現像ユニット３０Ｙは、キャリア内にトナーを概略重量比２０〜２５％程度に分散した状態の液体現像剤を貯蔵する現像剤容器３１Ｙ、該液体現像剤を担持する現像ローラ２０Ｙ、液体現像剤を攪拌して一様の分散状態に維持し現像ローラ２０Ｙに供給するための現像剤供給ローラ３２Ｙと規制ブレード３３Ｙと攪拌ローラ３４Ｙ、現像ローラ２０Ｙに担持された液体現像剤をコンパクション状態にするコンパクションローラ２２Ｙ、現像ローラ２０Ｙのクリーニングを行う現像ローラクリーニングブレード２１Ｙを有する。

現像剤容器３１Ｙに収容されている液体現像剤は、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現像剤ではなく、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現像剤である。すなわち、本発明における液体現像剤は、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２０〜２５％とした高粘度（３０〜１００００ｍＰａ・ｓ程度）の液体現像剤である。

現像剤供給ローラ３２Ｙは、直径約２０ｍｍの円筒状の部材であり、例えば図２に示すように時計回りの方向に回転し、表面に現像剤を担持し易いように表面に微細且つ一様に螺旋状の溝による凹凸面を形成したアニロックスローラである。溝の寸法は、溝ピッチが約１３０μｍ、溝深さが約３０μｍである。この現像剤供給ローラ３２Ｙにより、現像剤容器３１Ｙから現像ローラ２０Ｙへと液体現像剤が供給される。攪拌ローラ３４Ｙと現像剤供給ローラ３２Ｙは摺接していても良いが離れた配置関係であっても良い。

規制ブレード３３Ｙは、表面に弾性体を被覆して構成した弾性ブレードであり、現像剤供給ローラ３２Ｙ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る。そして、アニロックスローラからなる現像剤供給ローラ３２Ｙに担持搬送されてきた液体現像剤の膜厚、量を規制、調整し、現像ローラ２０Ｙに供給する液体現像剤の量を調整する。なお、現像剤供給ローラ３２Ｙの回転方向は図２に示す矢印方向ではなくその逆の方向であっても良く、その際の規制ブレード３３Ｙは、回転方向に対応した配置を要する。

現像ローラ２０Ｙは、外径約２４ｍｍ、幅約３２０ｍｍの円筒状の部材であり、回転軸を中心に図２に示すように反時計回りに回転する。該現像ローラ２０Ｙは鉄等金属製の内芯の外周部に、ポリウレタンゴム、シリコンゴム、ＮＢＲ等の弾性層を設けたものである。本実施形態では、肉厚約４ｍｍ、硬度ＪＩＳ−Ａ３０°のウレタンゴムローラに、厚さ約１００μｍのウレタン樹脂をコートしたものを使用する。現像ローラクリーニングブレード２１Ｙは、現像ローラ２０Ｙの表面に当接するゴム等で構成され、現像ローラ２０Ｙが像担持体１０Ｙと当接する現像ニップ部より現像ローラ２０Ｙの回転方向の下流側に配置されて、現像ローラ２０Ｙに残存する液体現像剤を掻き落として除去するものである。

コンパクションローラ２２Ｙは、外径約２０ｍｍの円筒状の部材で、図３に示すように現像ローラ２０Ｙと同様に弾性体２２−１を被覆して構成した弾性ローラの形態であり、金属ローラ基材の表層に導電性の樹脂層やゴム層を備えた構造をしている。本実施形態では、肉厚約４ｍｍ、硬度ＪＩＳ−Ａ３０°のウレタンゴムローラに、厚さ約１００μｍのウレタン樹脂をコートしたものを使用する。また、図２に示すように現像ローラ２０Ｙと反対方向の時計回りに回転する。コンパクションローラ２２Ｙは、現像ローラ２０Ｙ表面の帯電バイアスを増加させる手段を有し、現像ローラ２０Ｙによって搬送された現像剤は、図２及び図３に示すようにコンパクションローラ２２Ｙが摺接してニップを形成するコンパクション部位でコンパクションローラ１３Ｙ側から現像ローラ２０Ｙに向かって電界を印加する。このコンパクションの電界印加手段は、図２に示すローラに代えコロナ放電器からのコロナ放電であっても良い。

このコンパクションローラ２２Ｙにより、図３に示すようにキャリアＣに一様分散したトナーＴを現像ローラ２０Ｙ側に移動させて凝集させ、所謂コンパクション状態Ｔ′を形成し、また、キャリアＣの一部とコンパクションされなかった若干のトナーＴ″を担持して図中矢印方向に回転してコンパクションローラクリーニングブレード２３Ｙによって掻き落として除去されリザーバ３１Ｙ内の現像剤と合流して再利用される。一方、現像ローラ２０Ｙに担持されてコンパクションされた現像剤Ｄは、図４に示すように現像ローラ２０Ｙが像担持体１０Ｙに当接する現像ニップ部において、所望の電界印加によって、像担持体１０Ｙの潜像に対応して現像される。そして、現像残りの現像剤Ｄは、現像ローラクリーニングブレード２１Ｙによって掻き落として除去され現像剤容器３１Ｙ内の現像剤に合流して再利用される。尚、これら合流するキャリア及びトナーは混色状態ではない。

像担持体スクイーズ装置は、像担持体１０Ｙに対向して現像ローラ２０Ｙとのニップ部の下流側に配置して像担持体１０Ｙに現像されたトナー像の余剰現像剤を回収するものであり、図２及び図５に示すように表面に弾性体１３−１を被覆して像担持体１０Ｙに摺接して回転する弾性ローラ部材から成る像担持体スクイーズローラ１３Ｙと、該像担持体スクイーズローラ１３Ｙに押圧摺接して表面をクリーニングするクリーニングブレード１４Ｙとから構成され、図５に示すように像担持体１０Ｙに現像された現像剤Ｄから余剰なキャリアＣ及び本来不要なカブリトナーＴ″を回収し、顕像内のトナー粒子比率を上げる機能を有する。余剰キャリアＣの回収能力は、像担持体スクイーズローラ１３Ｙの回転方向及び像担持体１０Ｙ表面の周速度に対する像担持体スクイーズローラ１３Ｙ表面の相対的な周速度差によって所望の回収能力に設定することが可能であり、像担持体１０Ｙに対してカウンタ方向に回転させると回収能力は高まり、また、周速度差を大きく設定しても回収能力が高まり、更に、この相乗作用も可能である。本実施形態のスクイーズローラとしては、外径約１４ｍｍ、肉厚約２ｍｍ、硬度ＪＩＳ−Ａ３０°のウレタンゴムローラに、厚さ約２０μｍのＰＦＡチュービング、ローラの抵抗値が実抵抗値で約Ｌｏｇ４Ωのものを使用する。

本実施形態では、一例として図５に示すように像担持体スクイーズローラ１３Ｙを像担持体１０Ｙに対して略同一周速度でウィズ回転させ、像担持体１０Ｙに現像された現像剤Ｄから重量比５〜１０％程度の余剰キャリアＣを回収していて双方の回転駆動負荷を軽減するとともに、像担持体１０Ｙの顕像トナー像への外乱作用を抑制している。像担持体スクイーズローラ１３Ｙによって回収された余剰なキャリアＣ及び不要なカブリトナーＴ″はクリーニングブレード１４Ｙの作用によって像担持体スクイーズローラ１３Ｙから現像剤回収部１５Ｙに回収してプールされる。尚、この回収した余剰なキャリアＣ及びカブリトナーＴ″は専用の孤立した像担持体１０Ｙから回収しているので全個所にわたって混色現象は発生しない。

一次転写部５０Ｙでは、像担持体１０Ｙに現像された現像剤像を一次転写ローラ５１Ｙにより中間転写体４０へ転写する。ここで、像担持体１０Ｙと中間転写体４０は等速度で移動する構成であり、回転及び移動の駆動負荷を軽減するとともに、像担持体１０Ｙの顕像トナー像への外乱作用を抑制している。なお、１色目の一次転写部５０Ｙでは初回一次転写なので混色現象は発生しないが、２色目以降は既に一次転写されたトナー像部位に更に異なるトナー像を転写して色重ねするので中間転写体４０から像担持体１０（Ｍ、Ｃ、Ｋ）へトナーが移行する所謂逆転写現象によって逆転写トナーと転写残りトナーは混色して余剰キャリアとともに像担持体１０（Ｍ、Ｃ、Ｋ）に担持されて移動し、クリーニングブレード１７（Ｍ、Ｃ、Ｋ）の作用によって像担持体から回収してプールされる。

中間転写体スクイーズ装置５２Ｙは、一次転写部５０Ｙの下流側に配置され、中間転写体４０上から余剰なキャリア液を除去し、顕像内のトナー粒子比率を上げる処理を行うものであり、一次転写部５０Ｙで中間転写体４０に転写された現像剤（キャリア内に分散したトナー）のキャリア量が前述した終段階のシート材に二次転写して図示省略した定着行程に進行する段階で、好ましい二次転写機能及び定着機能を発揮させるために当該液体現像剤の望ましい分散状態の概略トナー重量比で４０％〜６０％程度に至っていない場合に、中間転写体４０から更に余剰キャリアを除去する手段として設けられている。中間転写体スクイーズ装置５２Ｙは、像担持体スクイーズ装置と同様、表面に弾性体を被覆して像担持体４０に摺接して回転する弾性ローラ部材から成る中間転写体スクイーズローラ５３Ｙ、像担持体４０を挟んで中間転写体スクイーズローラ５３Ｙと対向配置されるバックアップローラ５４Ｙ、中間転写体スクイーズローラ５３Ｙに押圧摺接して表面をクリーニングするクリーニングブレード５５Ｙ及び現像剤回収部５６Ｙから構成され、図６に示すように中間転写体４０に一次転写された現像剤Ｄから余剰なキャリアＣ及び本来不要なカブリトナーＴ″を回収する機能を有する。現像剤回収部５６Ｙは、その下流側に配置されたマゼンタの像担持体スクイーズローラクリーニングブレード１４Ｍで回収されるキャリア液の回収機構も兼ねている。

余剰キャリアの回収能力は、中間転写体スクイーズローラ５３Ｙの回転方向及び中間転写体４０の移動速度に対する中間転写体スクイーズローラ５３Ｙ表面の相対的な周速度差によって所望の回収能力に設定することが可能であり、中間転写体４０に対してカウンタ方向に回転させると回収能力は高まり、また、周速度差を大きく設定しても回収能力が高まり、更に、この相乗作用も可能である。本実施形態では、一例として中間転写体スクイーズローラ５３Ｙを中間転写体４０に対して略同一周速度でウィズ回転させ、中間転写体４０に一次転写された現像剤から重量比５〜１０％程度の余剰キャリア及びカブリトナーを回収していて双方の回転駆動負荷を軽減するとともに、中間転写体４０のトナー像への外乱作用を抑制している。

なお、１色目の中間転写体スクイーズ部位では初回中間転写体スクイーズなので混色現象は発生しないが、２色目以降は既に一次転写されたトナー像部位に更に異なるトナー像が転写されて色重ねされているので中間転写体４０から中間転写体スクイーズローラ５３Ｙへトナーが移行した場合のトナーは混色して余剰キャリアとともに中間転写体スクイーズローラ５３Ｙに担持されて移動し、クリーニングブレードの作用によって中間転写体スクイーズローラ５３Ｙから回収してプールされる。また、上述した中間転写体スクイーズ行程上流側の一次転写部位の像担持体４０によるスクイーズ能力及び像担持体スクイーズローラ５３Ｙのスクイーズ能力が充分な能力をもって行われる場合には、必ずしも全ての一次転写行程の下流側に中間転写体スクイーズ装置を設ける必要はない。

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、画像形成部及び現像ユニットに関しては、４つの画像形成部及び現像ユニットのうちイエローの画像形成部及び現像ユニット３０Ｙを例にとり説明する。

現像剤容器３１Ｙにおいて、液体現像剤の中のトナー粒子はプラスの電荷を有し、この液体現像剤は、撹拌ローラ３４Ｙにより撹拌され、現像剤供給ローラ３２Ｙが回転することによって、現像剤容器３１Ｙから汲み上げられる。本実施形態のキャリア内にトナーを分散させた現像剤を用いる液体現像画像形成装置では、概略重量比でキャリア７５〜８０％の中にトナー２０〜２５％を分散させた現像剤を用いていて、種々のプロセス行程を経て画像形成して終段階のシート材に二次転写して図示省略した定着行程に進行する段階では、好ましい二次転写機能及び定着機能を発揮させるために当該液体現像剤は概略トナー重量比で４０％〜６０％程度の分散状態になっていることが望ましい。初期的に現像剤容器３１Ｙ内に貯蔵した現像剤はキャリア内に概略トナー重量比２０〜２５％程度に分散した状態であるが、像担持体１０Ｙへの現像において画像デューティーが高い現像の場合にはトナー分の消費比率が多く、逆に画像デューティーが低い現像の場合にはトナー分の消費比率が少なくなる。即ち、現像剤容器３１Ｙ内に貯蔵された現像剤のトナー重量比率は像担持体１０Ｙへの現像にともなって刻々と変化していて、常時この変化を監視して概略トナー重量比２０〜２５％程度に分散した状態に維持コントロールしていく必要がある。

そこで、本実施形態では図示省略したトナーの分散重量比率を検知する透過型のフォトセンサあるいは現像剤を攪拌する攪拌トルクを検知するトルク検知手段等及び現像剤容器３１Ｙ内の現像剤液面を検知する反射型のフォトセンサ等の検出手段Ｓを現像剤容器３１Ｙに設け、所定の現像剤量においてトナーの分散重量比率が少なくなった場合にはトナー重量比３５〜５５％程度の高濃度に分散した現像剤を現像剤カートリッジから所定量補充し、逆にトナーの分散重量比率が高くなった場合にはキャリアカートリッジからキャリアを所定量補充して概略トナー重量比２０〜２５％程度にコントロールするとともに現像剤容器３１Ｙの内部で攪拌して一様分散状態にしている。

規制ブレード３３Ｙは、現像剤供給ローラ３２Ｙの表面に当接し、現像剤供給ローラ３２Ｙの表面に形成されたアニロックスパターンの凹凸の溝内に液体現像剤を残しその他の余分な液体現像剤を掻き取って、現像ローラ２０Ｙに供給する液体現像剤量を規制する。このような規制によって、現像ローラ２０Ｙへ塗布される液体現像剤の膜厚が約６μｍとなるように定量化される。規制ブレード３３Ｙにより掻き取られた液体現像剤は、重力によって現像剤容器３１Ｙに落下し戻され、規制ブレード３３Ｙにより掻き取られなかった液体現像剤は、現像剤供給ローラ３２Ｙの表面の凹凸の溝内に収容され、現像ローラ２０Ｙに圧接することで、現像ローラ２０Ｙの表面に塗布される。

現像剤供給ローラ３２Ｙによって液体現像剤を塗布された現像ローラ２０Ｙは、通常約２１０ｍｍ／ｓの速さで回転し、現像剤供給ローラ３２Ｙとのニップ部下流でコンパクションローラ２２Ｙに当接する。現像ローラ２０Ｙには約＋４００Ｖのバイアスが印加されており、コンパクションローラ２２Ｙには、現像ローラ２０Ｙより高く、トナーの帯電極性と同極性のバイアスが印加される。例えば、コンパクションローラ２２Ｙには、約＋６００Ｖ＋８００Ｖのバイアスが印加される。このため現像ローラ２０Ｙ上の液体現像剤中のトナー粒子は、図３に示すようにコンパクションローラ２２Ｙとのニップを通過する際に、現像ローラ２０Ｙ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、像担持体１０Ｙでの現像の際、トナー粒子は、現像ローラ２０Ｙから像担持体１０Ｙへの移動がすばやくなり、画像濃度が向上する。

像担持体１０Ｙはアモルファスシリコン製であり、通常約２１０ｍｍ／ｓの速さで回転し、現像ローラ２０Ｙとのニップ部上流で帯電ローラ１１Ｙにより表面を約＋６５０Ｖに帯電させられた後、露光ユニット１２Ｙ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２０Ｙと像担持体１０Ｙとの間に形成される現像ニップ部では、現像ローラ２０Ｙに印加されているバイアス＋４００Ｖと像担持体１０Ｙ上の潜像（画像部＋２５Ｖ、非画像部＋６５０Ｖ）で形成される電界に従い、図４に示すように選択的にトナー粒子Ｔが像担持体１０Ｙ上の画像部へと移動し、これにより、像担持体１０Ｙ上にトナー画像が形成される。また、キャリア液Ｃは電界の影響を受けないため、図４に示すように現像ローラ２０Ｙと像担持体１０Ｙとの現像ニップ部出口で分離して、現像ローラ２０Ｙと像担持体１０Ｙとの両方に付着する。現像ニップ部を通過した像担持体１０Ｙは、像担持体スクイーズローラ１３Ｙ部を通過し、図５に示すように余剰なキャリア液Ｃが除去され、顕像内のトナー粒子比率を上げる処理がなされる。

次に像担持体１０Ｙは、一次転写部５０Ｙにおいて中間転写体４０とのニップ部を通過し顕像トナー像の中間転写体４０への一次転写が行われる。一次転写ローラ５１Ｙには、トナー粒子の帯電特性と逆極性の約−２００Ｖが印加されることにより、像担持体１０Ｙ上からトナーは中間転写体４０に一次転写され、像担持体１０Ｙにキャリア液のみが残る。一次転写部５０Ｙより像担持体１０Ｙの回転方向の下流側において、一次転写後の、像担持体１０Ｙはランプ等から成る潜像イレーサ１６Ｙによって静電潜像が消去され、像担持体１０Ｙ上に残ったキャリア液は、像担持体クリーニングブレード１７Ｙにより掻き取られ、現像剤回収部１８Ｙで回収される。

一次転写部５０Ｙで中間転写体４０上に一次転写されたトナー画像は、中間転写体４０上で余剰キャリアをかきとるために中間転写体スクイーズ装置５２Ｙを通過する。中間転写体スクイーズ装置５２Ｙの中間転写体スクイーズローラ５３Ｙには＋４００Ｖ、中間転写体スクイーズバックアップローラ５４Ｙには＋２５０Ｖが印加されており、トナー粒子を中間転写体４０側に押し付けるような電界を発生させている。このため中間転写体スクイーズローラ５３Ｙには、図６に示すように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体４０と中間転写体スクイーズローラ５３Ｙとの間での泣き別れにより回収される。

中間転写体４０上のトナー画像は次に二次転写ユニット６０へと進み、中間転写体４０と二次転写ローラ６１と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６０において、二次転写ローラ６１には−１２００Ｖが、また、ベルト駆動ローラ４１には＋２００Ｖがそれぞれ印加されており、これにより中間転写体４０上のトナー画像は用紙等の記録媒体に転写される。

二次転写ユニット６０を通過後、中間転写体４０は、テンションローラ４２の巻きかけ部へと進み、中間転写体クリーニングブレード４６により中間転写体４０上のクリーニングが行われ、再び、一次転写部５０Ｙへと向かう。

次に、二次転写ローラ６１のスクイーズ機能について説明する。中間転写体４０上に色重ねしたトナー像が二次転写部位に到達するタイミングに合せてシート材を供給し、該トナー画像をシート材に二次転写して図示省略した定着行程へと進めて最終的なシート材上の画像形成を終了するが、ジャムなどのシート材供給トラブルが発生した場合には、シート材が介在しない状態でトナー画像が二次転写ローラ６１に接して転写されシート材裏面汚れを引き起こす。本実施形態二次転写ローラ６１は、表面が繊維質などによって平滑でないシート材であっても、この非平滑なシート材表面に倣って二次転写特性を向上させる手段として、複数の像担持体１０に形成したトナー像を順次一次転写して重ね合わせて担持し、一括してシート材に二次転写する中間転写体４０に採用した弾性ベルトと同様の目的で表面に弾性体を被覆した弾性ローラで構成している。二次転写ローラクリーニングブレード６２は、二次転写ローラ６１に転写された現像剤（キャリア内に分散したトナー）を除去する手段として備え、二次転写ローラ６１から現像剤を回収してプールされる。尚、このプールした現像剤は混色状態のものであり、紙粉等の異物も含んでいる場合がある。

次に、中間転写体４０のクリーニング装置について説明する。ジャムなどのシート材供給トラブルが発生した場合には、全てのトナー画像が二次転写ローラ６１に転写されて回収されるものではなく、一部は中間転写体４０上に残る。また、通常の二次転写行程においても中間転写体上４０のトナー像は１００％二次転写されてシート材に移行するものではなく、数パーセントの二次転写残りが発生する。この二種の不要トナー像は次の画像形成のために中間転写体４０に当接するように配置された中間転写体クリーニングブレード４６、現像剤回収部４７によって回収してプールされる。

次に、図７乃至図９により本実施形態の画像形成装置における現像システムを説明する。まず、コンパクションローラ２２Ｙの回転数と現像ローラ２０Ｙ上の現像剤濃度との関係と、コンパクションローラ２２Ｙのバイアスと現像ローラ２０Ｙ上の現像剤濃度との関係を説明する。

図７は、コンパクションローラ２２Ｙの回転数とコンパクションローラ２０Ｙへ回収されるキャリアＣとの関係を示す図である。コンパクションローラ２２Ｙの印可電圧は＋８００Ｖであり、図７の横軸はコンパクションローラ２２Ｙの線速で、縦軸は回収キャリアＣの膜厚を示す。ここで、縦軸の回収キャリアＣの膜厚は、コンパクションローラ２２Ｙ上の膜厚に、コンパクションローラ２２Ｙ線速／現像ローラ２０Ｙ線速を掛けることで、現像ローラ２０Ｙと同じ２１０ｍｍ／ｓへ換算している。図で明らかなように、コンパクションローラ２２Ｙの線速が約２００ｍｍ／ｓの時に、回収キャリアＣの膜厚は約３μｍ、コンパクションローラ２２Ｙの線速が約４００ｍｍ／ｓの時に、回収キャリアＣの膜厚は約４．５μｍとなり、線速が早くなるとキャリアＣの回収量がほぼ一定の割合で増える。すなわち、現像ローラ２０Ｙ上の現像剤中の固形分濃度を高めるためには、回収キャリアＣの膜厚を増加すればよいので、コンパクションローラ２２Ｙの回転数を早くすれば達成することができる。逆に、現像ローラ２０Ｙ上の現像剤中の固形分濃度を低くするためには、回収キャリアＣの膜厚を減少させればよいので、コンパクションローラ２２Ｙの回転数を遅くすれば達成することができる
図８は、コンパクションローラ２２Ｙのバイアスとコンパクションローラ２２Ｙへ回収されるキャリアＣの固形分濃度との関係を示す図である。図８の横軸はコンパクションローラ２２Ｙのバイアスで、縦軸はコンパクションローラ２２Ｙ上の固形分比率を示す。図８で明らかなように、コンパクションローラ２２Ｙのバイアスが０Ｖの時にコンパクションローラ２２Ｙ上のキャリアＣの固形分濃度は約４５％であるのに対し、コンパクションローラ２２Ｙのバイアスが＋４００Ｖの時にコンパクションローラ２２Ｙ上のキャリアＣの固形分濃度は約２５％、コンパクションローラ２２Ｙのバイアスが＋８００Ｖの時にコンパクションローラ２２Ｙ上のキャリアＣの固形分濃度は約５％となり、コンパクションローラ２２Ｙのバイアスが大きくなると、コンパクションローラ２２Ｙ上のキャリアＣの固形分濃度がほぼ一定の割合で少なくなる。コンパクションローラ２２Ｙ上のキャリアＣの固形分濃度が少なくなるということは、現像ローラ２０Ｙ上の現像剤中の固形分濃度が高くなるということなので、すなわち、コンパクションローラ２２Ｙのバイアスが大きくなると、現像ローラ２０Ｙ上の現像剤中の固形分濃度が高くなる。

なお、本実施形態における現像剤中の固形分濃度の測定は、窒素雰囲気のＴＡインスツルメント熱重量分析（ＴＧＡ）でキャリアオイルが全て気化したときの残重量から求めた。昇温速度は２０Ｋ／ｍｉｎとし、昇温範囲は５０〜４００℃とした。

このようなコンパクションローラ２２Ｙの回転数と現像ローラ２０Ｙ上の現像剤濃度との関係と、コンパクションローラ２２Ｙのバイアスと現像ローラ２０Ｙ上の現像剤濃度との関係とを適用して、本実施形態では、コンパクションローラ２２Ｙの回転数及びバイアスを共に調整することにより、現像ローラ２０Ｙ上の膜厚を保ったまま現像ローラ２０Ｙ上の現像剤濃度を調整する。

図９は、本発明の現像システムのブロック図である。Ｉは入力手段、Ｓは検出手段、Ｃは制御手段、２２Ｙはコンパクションローラである。まず、入力手段Ｉにより現像剤濃度の目標値を直接入力、又は転写材の種類等を入力する。入力はＰＣによる印刷設定、紙を入れるカートリッジ、又は画像形成装置内蔵プリンタのコントロールパネルの設定画面等で実行する。例えば、入力手段Ｉとしてコート紙、普通紙、ラフ紙等の選択ができるボタン、表示等を作成し、操作者がコート紙を選択した場合約６０％、普通紙を選択した場合約５５％、ラフ紙（ボンド紙）や再生紙を選択した場合約４５％となるようにする。ただし、これらの数値は二次転写位置での数値である。次に、検出手段Ｓにより現像剤容器３１Ｙ内の現像剤濃度を検出する。本実施形態では、現像剤容器３１Ｙ内の撹拌ローラ３４Ｙの回転トルクを検出し、回転トルクと現像剤濃度を対照するデータから現像剤濃度を求める。次に、制御手段Ｃにより、入力手段Ｉで入力された目標値及び検出手段Ｓで求めた現像剤容器３１Ｙ内の現像剤濃度に応じて、コンパクションローラ２２Ｙの回転数及びバイアスを調整する。これにより、現像ニップ部での現像剤濃度及び二次転写位置での現像剤濃度を調整する。

図１０は、現像剤容器３１内の現像剤濃度の値に関わらず、現像ニップ部での膜厚がほぼ一定で、現像剤濃度を一定値に制御する場合のコンパクションローラ２２Ｙの線速とコンパクションローラ２２Ｙのバイアスとの関係を示す。本実施例では、目標値として現像ニップ部での膜厚を３．５μｍ、現像ニップ部での濃度を２５．０％に設定した。例えば、現像剤容器３１Ｙ内の現像剤濃度が２０％の場合、コンパクションローラ２２Ｙの線速を３９０ｍｍ／ｓ、コンパクションローラ２２Ｙのバイアスを＋８００Ｖにすると、現像ニップ部での膜厚は３．４９μｍ、現像ニップ部での現像剤濃度は２５．１％、現像剤容器３１Ｙ内の現像剤濃度が２３％の場合、コンパクションローラ２２Ｙの線速を２７４ｍｍ／ｓ、コンパクションローラ２２Ｙのバイアスを＋７３５Ｖにすると、現像ニップ部での膜厚は３．５１μｍ、現像ニップ部での現像剤濃度は２５．１％、現像剤容器３１Ｙ内の現像剤濃度が２５％の場合、コンパクションローラ２２Ｙの線速を２１０ｍｍ／ｓ、コンパクションローラ２２Ｙのバイアスを＋７００Ｖにすると、現像ニップ部での膜厚は３．５０μｍ、現像ニップ部での現像剤濃度は２５．０％となり、現像ニップ部での膜厚及び現像ニップ部での現像剤濃度はほぼ一定の値となる。

このように、本実施形態の現像システムを適用することにより、目標値や転写剤の種類が入力された場合に、コンパクションローラ２２Ｙの回転数及びバイアスを調整し、現像ニップ部での現像剤濃度及び膜厚を的確に調整することができ、均一な現像剤濃度でむらのないきれいな画像を形成することができる。

本発明の実施の形態に係る画像形成装置を構成する主要構成要素を示した図 画像形成部及び現像ユニットの主要構成要素を示した断面図 コンパクションローラ２２Ｙによるコンパクションを説明する図 現像ローラ２０Ｙによる現像を説明する図 像担持体スクイーズローラ１３Ｙによるスクイーズ作用を説明する図 中間転写体スクイーズ装置５２Ｙによるスクイーズ作用を説明する図 コンパクションローラ２２Ｙの回転数とコンパクションローラ２２Ｙへ回収されるキャリアＣとの関係を示す図 コンパクションローラ２２Ｙのバイアスとコンパクションローラ２２Ｙへ回収されるキャリアＣの固形分濃度との関係を示す図 本発明の現像剤濃度調整システムのブロック図 コンパクションローラ２２Ｙの線速とコンパクションローラ２２Ｙのバイアスとの関係を示す図

符号の説明

１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋ・・・像担持体、１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋ・・・帯電ローラ、１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋ・・・露光ユニット、１３Ｙ・・・像担持体スクイーズローラ、１４Ｙ・・・像担持体スクイーズローラクリーニングブレード、１５Ｙ・・・現像剤回収部、１６Ｙ・・・潜像イレーサ、１７Ｙ・・・像担持体クリーニングブレード、１８Ｙ・・・現像剤回収部、２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｋ・・・現像ローラ、２１Ｙ・・・現像ローラクリーニングブレード、２２Ｙ・・・コンパクションローラ（バイアス印可ローラ）、２３Ｙ・・・コンパクションローラクリーニングブレード、３０Ｙ、３０Ｍ、３０Ｃ、３０Ｋ・・・現像ユニット、３１Ｙ、３１Ｍ、３１Ｃ、３１Ｋ・・・現像剤容器、３２Ｙ、３２Ｍ、３２Ｃ、３２Ｋ・・・現像剤供給ローラ、３３Ｙ・・・規制ブレード、２１Ｙ、３４Ｙ・・・撹拌ローラ、４０・・・中間転写体、４１・・・ベルト駆動ローラ、４２・・・テンションローラ、４６・・・中間転写体クリーニングブレード、４７・・・現像剤回収部、５０Ｙ、５０Ｍ、５０Ｃ、５０Ｋ・・・一次転写部、５１Ｙ、５１Ｍ、５１Ｃ、５１Ｋ・・・一次転写バックアップローラ、５２Ｙ、５２Ｍ、５２Ｃ、５２Ｋ・・・中間転写体スクイーズユニット、５３Ｙ・・・中間転写体スクイーズローラ、５４Ｙ・・・中間転写体スクイーズバックアップローラ、５５Ｙ・・・中間転写体スクイーズローラクリーニングブレード、５６Ｙ・・・現像剤回収部、６０・・・二次転写ユニット、６１・・・二次転写ローラ、６２・・・二次転写ローラクリーニングブレード、６３・・・現像剤回収部

Claims (6)

1. 現像剤を担持する現像ローラと、前記現像ローラに現像剤を供給する現像剤供給ローラとを有し、像担持体上に形成した潜像を前記現像ローラにより現像する液体現像用現像システムにおいて、前記現像ローラ上の液体現像剤中の固形分濃度を調整するバイアス印可ローラと、前記バイアス印可ローラの回転数及びバイアス値を制御する制御手段とを有することを特徴とする液体現像用現像システム。
2. 前記制御手段は、現像剤の固形分濃度の調整を、膜厚を一定にしつつ実行することを特徴とする請求項１に記載の液体現像用現像システム。
3. 前記現像システムは、現像剤容器内の現像剤濃度を検出する検出手段を有し、前記制御手段は、前記検出手段の出力に応じて前記バイアス印可ローラの回転数及びバイアス値を制御することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の液体現像用現像システム。
4. バイアス印可ローラの回転数及びバイアス値を変更し、現像ローラ上の液体現像剤中の固形分濃度分布を調整することを特徴とする液体現像用現像方法。
5. 現像剤の固形分濃度の調整を、膜厚を一定にしつつ実行することを特徴とする請求項４に記載の液体現像用現像方法。
6. 現像剤容器内の現像剤濃度を検出し、その出力に応じて前記バイアス印可ローラの回転数及びバイアス値を制御することを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の液体現像用現像方法。
   
   

Images