JP2007147978A - 現像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 弾性現像ローラ上に付着した液体現像剤のクリニーングを確実に行うＱ
【解決手段】 像担持体（１０）に形成された潜像を現像する弾性現像ローラ（２０）に対して圧縮部材（２２）を配置した液体現像用の現像装置において、現像ニップ部に対して現像ローラの回転方向下流側にクリーニングブレード（２１）を配置するとともに、現像ニップ部とクリーニングブレード間に現像ローラにオイルを塗布するオイル塗布部材（２７）を設けたものである。
【選択図】 図５

Description

本発明は中間転写ベルトを有する液体現像剤を用いた画像形成装置に使用する現像装置に関する。

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）が知られている。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（キャリア液）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。

現像剤を構成するキャリア液は、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、さらに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できるようにするための役割も担っている。このように、キャリア液はトナー保存、トナー搬送、現像、転写工程で必要な成分であるが、非画像領域にも付着し、現像後の過剰なキャリア液は転写乱れ等を引き起こす原因となる。

また、湿式画像形成装置において、弾性現像ローラを使用し、現像供給ローラから現像剤を供給して現像ニップ部で現像した後にローラ表面に付着した液体現像剤（キャリア液と固形分）をクリーニングブレードにより除去することが行われ（特許文献１）、また、現像ニップ部より手前で圧縮ローラで現像剤を圧縮（膜化）することも行われている。
特開２００５−７０１８４号公報

ところで、現像後に残る付着物（液体現像剤）のうち非画像部の付着物は、現像剤供給ローラや圧縮ローラから膜化作用を受けた後、感光体からも電気的付着力を与えられるため、クリーニングブレードをすり抜けてしまい、確実にクリーニングするのが困難である。

本発明は上記課題を解決しようとするもので、弾性現像ローラを用いた装置において、現像ローラ上に付着した液体現像剤のクリニーングを確実に行うことができるようにすることを目的とする。
そのために本発明は、像担持体に形成された潜像を現像する弾性現像ローラに対して圧縮部材を配置した液体現像用の現像装置において、現像ニップ部に対して現像ローラの回転方向下流側にクリーニングブレードを配置するとともに、現像ニップ部とクリーニングブレード間に軸方向端部の方が軸方向中心部よりも塗布量の多いオイル塗布部材を設けたことを特徴とする。
また、本発明は、前記圧縮部材がローラからなり、その回収液を前記オイル塗布部材に供給するようにしたことを特徴とする。
また、本発明は、前記像担持体にスクイーズ部材を配置し、スクイーズ部材の回収液を前記オイル塗布部材に供給するようにしたことを特徴とする。

本発明は、ブレードクリーニングではすり抜けてしまう弾性現像ローラ上の付着物に対して、表面粗さレベルでの空隙をキャリアオイルで充填させて液体現像剤（固形分）を除去することができ、特に端部でのクリーニング不良が問題になっていたが、端部でのクリーニングも確実に行うことができる。さらに、クリーニングした付着物は同色のものを使用することでリサイクルすることができる。

以下に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、中間転写ベルト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。

中間転写ベルト４０は、エンドレスの弾性ベルト部材であり、駆動ローラ４１とテンションローラ４２との間に巻き掛けて張架され、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と中間転写ベルト４０を挟んで一次転写ローラ５１Ｙ、５１Ｍ、５１Ｃ、５１Ｋが対向配置され、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ベルト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。

このように複数の像担持体（感光体）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ベルト４０には、二次転写行程においてシート材にトナー像を転写するに当たって、シート材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、軟らかな弾性ベルト部材を採用している。

中間転写ベルトの構成を図２により説明する。
中間転写ベルト４０は、屈曲耐久性に優れるとともにベルトテンションによる伸びが少なくて弾性層を被覆する被覆工程で加熱工程があっても耐熱特性に優れるポリイミド材等からなる基材層４０ａ（例、厚さ１００μｍ）、ウレタンゴム（硬度ＪIS-A30°）等からなり、基材層４０ａの表面を被覆する弾性層４０ｂ（例、厚さ２００μｍ）、フッ素樹脂からなるコート層４０Ｃ（例、厚さ１０μｍ）の３層構成からなっていて、１次転写によりコート層４０Ｃ上に像形成される。なお、ベルトの幅は３２４ｍｍ、ベルトの体積抵抗値は約log10 Ωcm（全層の抵抗値）である。

図１の二次転写ユニット６０は、二次転写ローラ６１が中間転写ベルト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。二次転写ユニット６０では、中間転写ベルト４０上に色重ねして形成されたフルカラーのトナー画像や単色のトナー画像が二次転写ユニット６０の転写位置に到達するタイミングに合せてシート材搬送経路Ｌにて用紙、フィルム、布等のシート材を搬送、供給し、そのシート材に単色のトナー画像やフルカラーのトナー画像を二次転写する。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、シート材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（シート材）に融着させ定着させ、最終的なシート材上の画像形成を終了する。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、表面に弾性体を被覆した弾性ローラで構成している。これは、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中間転写ベルト４０に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ベルト４０に採用した弾性ベルト部材と同様の目的である。二次転写後に中間転写ベルト上に残った現像剤（キャリアオイルと固形分）はテンションローラ４２に対向配置されたクリーニングブレード４２Ｙで除去され、回収容器４３Ｙに溜められる。

次に、画像形成部及び現像ユニットについて説明する。図３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。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とそのクリーニングブレード３３Ｙ、圧縮ローラ２２Ｙとそのクリニーングブレード２３、オイル塗布ローラ２７Ｙ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、中間転写ベルト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ベルトスクイーズローラ５３Ｙ、バックアップローラ５４Ｙ、中間転写ベルト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からなる中間転写ベルトスクイーズ装置５２Ｙが配置されている。

図４はスクイーズ装置５２Ｙを説明する図である。
スクイーズ装置５２Ｙは中間転写ベルトの各色間に設けられ、スクイーズローラ５３Ｙは、中間転写ベルト４０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り、中間転写ベルトと等速で回転している。スクイーズローラ５３Ｙ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４０を挟んでスクイーズバックアップローラ５４Ｙ（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５３Ｙとスクイーズバックアップローラ５４Ｙの間に＋１５０Ｖの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５４Ｙ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５５Ｙ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４０上で液体現像剤のキャリア液が絞り取られて現像剤回収部５６Ｙ内に溜められる。

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３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現像トナー粒子の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、圧縮ローラ２２Ｙ、キャリア液内にトナーを概略重量比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圧縮（膜化）状態にする圧縮ローラ２２Ｙ、現像ローラ２０Ｙのクリーニングを行うクリーニングブレード２１Ｙ、現像ローラにクリーニング用のオイルを塗布するオイル塗布ローラ２７Ｙ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）をキャリア液とした低濃度（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、円筒状の部材であり、例えば図３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微細且つ一様に螺旋状の溝による凹凸面を表面に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、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３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、直径２４ｍｍ、芯金直径１５ｍｍ、幅約３２０ｍｍの円筒状の部材で構成され、回転軸を中心に図３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、JIS-A30 °のウレタン、表層にJIS-A85 °の高硬度ウレタン、またはフッ素樹脂、またはアクリル系樹脂を設けて構成される。

図１に戻って、現像剤容器３１Ｙ、３１Ｍ、３１Ｃ、３１Ｋに対して、キャリアカートリッジ１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋからキャリアオイルが、現像剤カートリッジ２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋから現像剤がそれぞれ供給される。一方、各色像担持体のスクイーズローラ１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋで絞り取られた現像剤（主としてキャリア液）、中間転写ベルトスクイーズ装置５２Ｙ、５２Ｍ、５２Ｃ、５２Ｋで絞り取られた現像剤（主としてキャリア液）、中間転写ベルトクリーニングブレード４２Ｙで掻き落とされた現像剤は、ポンプ作用により現像剤搬送路３を通してフィルタ５へ搬送され、また、二次転写ローラクリーニングブレード６２で回収されて現像剤回収部６３に溜められた現像剤（主としてキャリア液）や紙粉もポンプ作用により現像剤搬送路を通してフィルタ５へ搬送される。フィルタ５で固形分や紙粉を除去し、混色現象を発生させないようにしたキャリア液をキャリアバッファタンク６にプールし、キャリア搬送路４を通して現像剤容器３１Ｙ、３１Ｍ、３１Ｃ、３１Ｋに供給している。もちろん、各キャリアカートリッジに供給するようにしてよい。

本発明は、現像ローラ２０の現像ニップ部より回転方向下流側にクリーニングブレード２１を配置するとともに、現像ニップト部とクリーニングブレード２１との間にオイル塗布部材としてのスポンジローラを配置してクリーニング用としてのオイルを塗布して、現像ニップ通過後に現像ローラ表面に付着した現像剤（キャリア液と固形分）を除去し易くしており、この実施形態について以下に説明する。

図５はオイル塗布部材としてはスポンジローラを使用した第１実施形態を説明する図である。
現像ニップ通過後に現像ローラ２０上に残る付着物（液体現像剤）のうち非画像部の付着物は、特に圧縮ローラ２２から膜化作用を受けた後、感光体からも電気的付着力を与えられるため、従来のようなクリーニングブレードを用いたのではそこをすり抜けてしまう。そこで、現像ニップ通過後に、スポンジローラ２７でクリーニング用のオイルを現像ローラ表面に塗布する。本実施形態は、クリーニングブレード２３で圧縮ローラ２２から回収し、回収容器２４に溜められた現像剤（主としてキャリアーオイル）を搬送路２８を通してポンプでスポンジローラ２７に供給し、現像ローラ２０に塗布する。圧縮ローラ２２から回収した液体の主成分はキャリアオイルであり、低粘度であるため現像ローラ上の付着物の除去が容易になる。圧縮ローラ２２の回収液は同色の現像ローラに再利用するので混色を起こすことなく有効利用することができる。

図６はオイル塗布によるクリーニングのメカニズムを説明する図である。
スポンジローラ２６でクリーニング用のオイルを現像ローラ表面に塗布した状態が図６（ａ）であり、現像ローラ表面粗さレベルでの空隙がオイルで充填され、現像残りの固形分がオイルに浸かった状態を示している。図６（ｂ）は塗布したオイルにより固形分率が低下した状態を示しており、このような状態になると、現像剤の濃度勾配が発生するため、図６（ｃ）に示すように、固形分の分散（緩和）が生じて現像ローラから分離する固形分が増え、付着物のクリーニングが容易になり、この状態でクリーニングブレード２１が当接することによりクリーニングを行うことができる。なお、図示は省略するが、クリーニングブレードと現像ローラ間に適当なバイアス電圧を印加して現像ローラ表面から固形分を引き剥がすことにより、一層確実にクリーニングすることが可能となる。

オイル塗布部材としてのスポンジローラ２７は、金属シャフトφ10mmに肉厚5mm（外径φ20m）のウレタン製スポンジ（アスカーＡ硬度40°）のスポンジを巻いて構成する。スポンジローラは現像ローラ２０の回転周速度と同じで、回転方向は連れまわりである。ただしこれに限定されるものではない。スポンジローラと現像ローラを総荷重１kgf （線圧にして333gf/cm）にて当接させる。

クリーニングブレード２１は、硬度JIS-A90°のブレード（厚み２ｍｍ、自由長6.5 ｍｍ）をローラ回転方向に対してカウンタ方向に当接させて行う。カウンタの硬度が硬いため、クリーニングローラのブレードクリーニングを行うことができる。当接の角度は特に限定するものではないが、30°で総荷重１kgf で当接させたとき、良好なクリーニングが得られる。

図７は感光体からの回収液をスポンジローラに供給してオイル塗布する第２実施形態を示す図である。
本実施形態は、スクイーズローラ１３で絞りとり、クリーニングブレード１４で回収容器１５に溜めた現像剤（主としてキャリアーオイル）をスポンジローラ２７に供給するものであり、オイルの供給はポンプを用いるか、重力を利用して行うかいずれでもよい。本実施形態においてもスクイーズローラ１３での回収液は同色の現像ローラに再利用するので混色を起こすことなく有効利用することができる。

図８はオイル塗布部材としてのオイル塗布ローラの構成を説明する図である。
オイル塗布ローラ２７は、その中心部の径Ｄｃが端部の径Ｄｓより小さく、逆クラウン形状をしており、ローラの幅はベルトの幅より小さくしている（例、ローラ幅３１０ｍｍ、ベルトの幅３２４ｍｍ）。かかる構成とすることにより、ローラやベルトがたわみやすく、接触しにくい端部でも接触することができ、特に端部での塗布を良好にしてクリーニングを確実に行うことができる。

本発明によれば、弾性現像ローラ上に付着した液体現像剤のクリニーングを確実に行うことができるので、産業上の利用価値は大きい。

本発明の画像形成装置の全体構成を説明する図である。 中間転写ベルトの構成を説明する図である。 画像形成部及び現像ユニットの主要構成要素を示す図である。 中間転写ベルトのスクイーズ装置を説明する図である。 第１実施形態を説明する図である。 クリーニングメカニズムを説明する図である。 第２実施形態を説明する図である。 オイル塗布ローラを説明する図である。

符号の説明

１０…感光体、２０…現像ローラ、２２…圧縮ローラ、２５…クリーニングブレード、２７…スポンジローラ。

Claims (3)

1. 像担持体に形成された潜像を現像する弾性現像ローラに対して圧縮部材を配置した液体現像用の現像装置において、現像ニップ部に対して現像ローラの回転方向下流側にクリーニングブレードを配置するとともに、現像ニップ部とクリーニングブレード間に軸方向端部の方が軸方向中心部よりも塗布量の多いオイル塗布部材を設けたことを特徴とする現像装置。
2. 前記圧縮部材はローラからなり、その回収液を前記オイル塗布部材に供給するようにしたことを特徴とする請求項１記載の現像装置。
3. 前記像担持体にスクイーズ部材を配置し、スクイーズ部材の回収液を前記オイル塗布部材に供給するようにしたことを特徴とする請求項１記載の現像装置。

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