JP2007171604A - Image forming apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、キャリア液中にトナーを分散させた液体トナーを用いた画像形成装置に関する。 The present invention relates to an image forming apparatus using liquid toner in which toner is dispersed in a carrier liquid.
液体トナーを用いた画像形成装置の従来技術として、特開2002−278291号公報には、液体トナーを担持した現像ローラにより感光体上の潜像を現像する画像形成装置において、現像前の現像ローラの液体トナーを圧縮するためのトナー圧縮ローラを、現像ローラに対して当接または近接配置し、前記現像ローラとトナー圧縮ローラとに、それぞれ独立した電圧を印加し、トナー圧縮ローラの印加電圧>現像ローラの印加電圧とすることにより、画像のカブリ、濃度ムラを防止し、高品質の画像を得るようにした画像形成装置が開示されている。
従来技術のトナー圧縮ローラは、画像形成時に現像ローラに対して回転動作するものであり、トナー圧縮ローラの回転振れの影響により、トナーのコンパクション状態が、トナー圧縮ローラの回転周期で変動して、画像上のバンディングに成りやすいという問題を有する。また、現像ローラとトナー圧縮ローラを非接触の近接配置とした場合、トナー圧縮ローラのトナー付着による画像品質の低下は避けることができるが、トナー圧縮ローラの回転振れ精度上、現像ローラとトナー圧縮ローラとのギャップを精確に保持できないため、トナー圧縮条件が変化し、適切なトナー圧縮ができず、高品質の画像が得られないという問題を有していた。 The toner compression roller of the prior art rotates with respect to the developing roller during image formation, and the toner compaction state fluctuates with the rotation period of the toner compression roller due to the influence of the rotational vibration of the toner compression roller. There is a problem that banding on images tends to occur. In addition, when the developing roller and the toner compression roller are arranged close to each other without contact, it is possible to avoid deterioration in image quality due to toner adhesion on the toner compression roller. Since the gap with the roller cannot be accurately maintained, the toner compression conditions are changed, and proper toner compression cannot be performed, so that a high-quality image cannot be obtained.
本発明は、前記課題を解決する、高品質画像が得られる現像ローラとトナー圧縮ローラとを近接配置した液体トナーを用いる画像形成装置を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an image forming apparatus that uses a liquid toner in which a developing roller capable of obtaining a high-quality image and a toner compression roller are arranged close to each other to solve the above problems.
本第1発明は、前記課題を解決するために、キャリア液にトナーを分散させた液体トナーを担持する現像ローラと、前記現像ローラにより現像される潜像が形成される感光体と、前記現像ローラの感光体への現像前の位置で前記現像ローラと近接配置され液体トナーを圧縮するトナー圧縮ローラとを備えた画像形成装置において、画像形成時に前記トナー圧縮ローラを非回転とし、非画像形成時に前記トナー圧縮ローラを回転する回転手段と、キャリア液を前記トナー圧縮ローラのトナー圧縮動作面に塗布する手段と、前記トナー圧縮ローラのトナー圧縮動作面をクリーニングするクリーニング手段とを備えることを特徴とする。 In order to solve the above problems, the first invention provides a developing roller for carrying a liquid toner in which a toner is dispersed in a carrier liquid, a photoreceptor on which a latent image developed by the developing roller is formed, and the developing In an image forming apparatus provided with a toner compression roller that is disposed close to the developing roller and compresses liquid toner at a position before development on the photosensitive member of the roller, the toner compression roller is non-rotated during image formation, and non-image formation is performed Rotation means for rotating the toner compression roller, means for applying a carrier liquid to the toner compression operation surface of the toner compression roller, and cleaning means for cleaning the toner compression operation surface of the toner compression roller. And
本第2発明は、本第1発明の画像形成装置において、非画像形成時の前記トナー圧縮ローラの回転後、画像形成時の現像ローラと近接配置されるトナー圧縮ローラの位置が常に同じ位置になるように位置決めする手段を備えることを特徴とする。 According to the second aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to the first aspect of the invention, after the rotation of the toner compression roller during non-image formation, the position of the toner compression roller disposed close to the developing roller during image formation is always the same position. It has the means to position so that it may become.
本第3発明は、本第1または第2発明の画像形成装置において、前記トナー圧縮ローラの両端部に現像ローラと当接するスペーサを配置し、画像形成時のスペーサ表面にキャリア液を塗布することを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in the image forming apparatus of the first or second aspect of the present invention, spacers that contact the developing roller are disposed at both ends of the toner compression roller, and a carrier liquid is applied to the spacer surface during image formation. It is characterized by.
本第4発明は、本第1〜第3発明のいずれかの画像形成装置において、前記トナー圧縮ローラのスペーサまたはトナー圧縮動作面に塗布されるキャリア液として、前記トナー圧縮ローラから回収されたキャリア液を使用することを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to any one of the first to third aspects, the carrier recovered from the toner compression roller as a carrier liquid applied to a spacer of the toner compression roller or a toner compression operation surface. It is characterized by using a liquid.
本第1発明の構成により、画像形成時にトナー圧縮ローラは現像ローラに対して非接触、非回転であるため、回転に伴う振動や、ギャップのズレが発生することなく、適切な条件でのトナーのトナー圧縮ができ、非画像形成時にトナー圧縮ローラのトナー圧縮動作面にキャリア液を塗布しながら回転させクリーニングするので、画像形成時に適切な条件でトナーのトナー圧縮が可能となる。
本第2発明の構成により、画像形成図の現像ローラに対するトナー圧縮ローラの位置が常に同一位置になるので、ギャップ等のトナー圧縮の条件が変動することがなく、適切なトナーのトナー圧縮が可能となる。
本第3発明の構成により、現像ローラとトナー圧縮ローラとのギャップを精確に維持でき、画像形成時に停止状態のトナー圧縮ローラのスペーサと回転する現像ローラとの摺動面に供給されるキャリア液が潤滑剤として機能し、摺動に伴う振動の発生を防止し、適切なトナーのトナー圧縮が可能となる。
本第4発明の構成により、トナー圧縮ローラのスペーサ又はトナー圧縮動作面に塗布されるキャリア液を一番手近な場所から供給できる。
According to the configuration of the first aspect of the present invention, the toner compression roller is non-contacting and non-rotating with respect to the developing roller at the time of image formation, so that toner under appropriate conditions can be obtained without causing vibrations and gap deviations. In the non-image formation, the toner compression operation surface of the toner compression roller is rotated and cleaned while applying the carrier liquid, so that the toner can be compressed under appropriate conditions during the image formation.
According to the configuration of the second aspect of the invention, the position of the toner compression roller with respect to the developing roller in the image forming diagram is always the same position, so that toner compression conditions such as a gap do not fluctuate and toner compression of appropriate toner is possible. It becomes.
According to the third aspect of the invention, the gap between the developing roller and the toner compression roller can be accurately maintained, and the carrier liquid supplied to the sliding surface between the spacer of the toner compression roller in a stopped state and the rotating developing roller during image formation Functions as a lubricant, prevents vibrations caused by sliding, and enables proper toner compression of toner.
According to the configuration of the fourth aspect of the invention, the carrier liquid applied to the spacer of the toner compression roller or the toner compression operation surface can be supplied from the nearest place.
本発明の実施の形態を図により説明する。図1は、本発明の実施形態の画像形成装置の主要構成を示す図である。 Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram illustrating a main configuration of an image forming apparatus according to an embodiment of the present invention.
中間転写ベルト70は、ベルト駆動ローラ82、従動ローラ85に張架されたエンドレスベルトであり、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。
The
二次転写ユニット80は、二次転写ローラ81、中間転写ベルト駆動ローラ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から構成され、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紙当の記録媒体に転写する。
The
不図示の定着ユニットは、記録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記録媒体上に融着して永久像とするための装置である。 A fixing unit (not shown) is a device for fusing a single color liquid toner image or a full color liquid toner image transferred onto a recording medium onto the recording medium to form a permanent image.
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。
The developing
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露光ユニット40Y、40M、40C、40Kから成る。
The developing
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。
Since the developing
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40K、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、本実施形態においては、時計回りの回転をする。
As shown in FIG. 1, a
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。露光ユニット40K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、変調されたレーザを帯電された感光体20K上に照射し潜像を形成する。
The
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については後述する。
The developing
一次転写ユニット60Kは、感光体20K上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。
The
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。現像トナー容器53Kは、感光体20K上に形成された潜像を現像するための、ブラック液体トナーを収容する。本実施形態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、鉱物油又は食用油等の液体溶媒中に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)で、常温で不揮発性の液体トナーである。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing main components of the developing
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に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。
Liquid toner is supplied from the developing
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、外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除去する。
The toner regulating
現像ローラ54Kは、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。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除去する。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容器である。
The developing
トナー圧縮ローラ55Kは、円筒状の部材であり、金属ローラの表層に導電性の樹脂やゴム層を備えている。トナー圧縮ローラ55Kには、現像ローラ54Kとは別に電圧が印加され、両ローラ間に電位差を設けている。トナー圧縮ローラ55Kは、現像ローラ54Kに対して一定のギャップを保持して近接配置される。現像ローラ54Kとトナー圧縮ローラ55Kとの間のギャップ保持手段として、トナー圧縮ローラ55Kの両端部付近にスペーサ16(図3参照)を取り付ける。トナー圧縮ローラ55Kは、画像形成時は非回転である。非画像形成時、駆動手段17(図3参照)により回転する。また、トナー圧縮ローラ55Kの駆動手段17には、トナー圧縮ローラ55Kと現像ローラ54Kとが、画像形成時に常に同一位置になるように位置決め手段18(図3参照)を備えている。トナー圧縮ローラブレード56Kは、トナー圧縮ローラ55Kの表面に当接するゴム等で構成され、非画像形成時にトナー圧縮ローラ55Kが回転し、トナー圧縮ローラ55Kに残存する液体トナーをクリーニングして除去する。トナー圧縮ローラクリーニング液回収部57Kは、トナー圧縮ローラブレード56Kが掻き落とした液体トナーを貯留する容器である。トナー圧縮ローラクリーニング液回収部57Kには、非画像形成時に回転するトナー圧縮ローラ55Kのトナー圧縮動作面にキャリア液を塗布するキャリア液塗布ローラ15(図3参照)が配置される。また、トナー圧縮ローラクリーニング液回収部57Kには、画像形成時に、スペーサ16にキャリア液を塗布する塗布手段(図示せず)が配置される。
The
感光体20Kは、現像ローラ54Kの幅より広く、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。
The
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る。帯電器30Kは、図示しない電源装置から液体トナーと同極性のバイアスを印加され、感光体20Kを帯電する。帯電された感光体20Kに、露光ユニット40Kからレーザが照射され潜像が形成される。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に一次転写される。
The
次にこのような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。
Next, the operation of such an image forming apparatus will be described. Subsequently, the developing unit will be described by taking the developing
現像トナー容器53K中の液体トナーは、固形分濃度25%で、粘度30〜10000mPa・sで、トナー粒子はプラスの電荷を有する。液体トナーは、トナー供給ローラ51Kが回転することにより、現像トナー容器53Kから汲み上げられる。トナー供給ローラ51Kは、通常現像ローラ54Kと連れ回り方向に、その表面速度が現像ローラ54Kと同じくなるように回転する。現像ローラ54Kの周速は、200mm/sである。
トナー規制ブレード52Kは、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り、現像ローラ54Kに供給する液体トナー量を規制する。この規制によって、現像ローラ54Kに塗布される液体トナーの膜厚は6μmになるよう定量化する。トナー規制ブレード52Kで掻き取った液体トナーは、重力によって現像トナー容器53Kに落下する。
The liquid toner in the developing
The
液体トナーが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トナー圧縮ローラ55Kに近接する。トナー圧縮ローラ55Kは、画像形成時には非回転で、現像ローラ54Kの印加電圧より高い電圧が印加される。このため、現像ローラ54K上のトナーは、トナー圧縮ローラ55Kとのニップを通過する際、現像ローラ54K側に移動し、トナー圧縮ローラ55Kにはほとんどトナー粒子を含まないキャリア液のみが回収される。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になる。その結果、現像部でのトナーの移動が素早くなり、画像濃度が向上する。
The developing
感光体20Kは、アモルファスシリコンを用い、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を印加することにより、表面を約+600Vに帯電する。帯電後、露光ユニット40K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したがい、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上にトナー画像が形成される。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、現像ローラ54Kと感光体20Kとの両方に付着する。
The
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、一次転写が行われる。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の電圧が印加されており、感光体20K上のトナー粒子は、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。
The
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トナー画像は、二次転写ユニット80に向かう。二次転写ユニット80の二次転写ローラ81には、−1000Vの電圧が印加され、中間転写ベルト駆動ローラ82に0Vに保たれており、中間転写ベルト70上のトナー粒子は、紙等の記録媒体に二次転写される。
The toner image primarily transferred onto the
図3及び図4により、本発明の特徴的構成であるトナー圧縮ローラ55Kについて説明する。トナー圧縮ローラ55Kは、その両端部にスペーサ16が巻き付け配置される。スペーサ16は、現像ローラ54Kの両端部の非現像部に当接し、現像ローラ54Kとトナー圧縮ローラ55Kとの間にギャップを形成する。ギャップを精確に保持することで、適切なトナーのトナー圧縮が可能となる。
The
トナー圧縮ローラ55Kは、画像形成時、つまりトナー圧縮動作時は、非回転状態する。トナー圧縮動作時、トナー圧縮ローラ55Kが停止しているため、回転振れに起因するバンディング等の画像不良を抑制できる。また、トナー圧縮ローラ55Kが停止しているため、現像ローラ54Kとの間に必ず周速差が生じるため、トナー供給むらに起因する現像不良を解消することができる。
The
トナー圧縮動作時、現像ローラ54Kは回転し、トナー圧縮ローラ55Kは非回転であるため、トナー圧縮ローラ55Kの両端部に配置されたスペーサ16は、現像ローラ54Kの両端部に当接し摺動する。スペーサ16の表面に、トナー圧縮ローラクリーニング液回収部57Kに配置された塗布手段(図示せず)によりキャリア液が塗布され、キャリア液が潤滑剤の機能を果たす。
During the toner compression operation, the developing
近接配置のトナー圧縮ローラ55Kを画像形成時停止した状態でトナー圧縮動作を継続すると、トナー圧縮ローラ55Kのトナー圧縮動作表面にトナー粒子が付着し画像品質が漸次悪化してくる。そのため、非画像形成時、つまり非トナー圧縮動作時に、トナー圧縮ローラ55Kのクリーニングのためにトナー圧縮ローラ55Kを駆動モータ17により回転させる。その際、トナー圧縮ローラクリーニング液回収部57Kに配置されたキャリア液塗布ローラ15により、トナー圧縮ローラ55Kのトナー圧縮動作面にキャリア液を塗布する。キャリア液を塗布することで、トナー圧縮ローラブレード56Kによるクリーニングが効率よく実施できる。
If the toner compression operation is continued while the adjacent
トナー圧縮ローラ55Kのクリーニング終了後、トナー圧縮ローラ55Kの回転を停止する。画像形成時にトナー圧縮ローラ55Kは、停止状態でトナー圧縮動作を行うので、そのトナー圧縮動作面が現像ローラ54Kに対して常に同じ位置とすることが、トナー圧縮条件を変動させないという観点から重要である。そのため、本発明においては、トナー圧縮ローラ55Kの位置決め手段18を備える。
After the cleaning of the
図4(a)(b)(c)に、位置決め手段18の実施形態を示す。図4(a)(b)(c)の実施形態では、トナー圧縮ローラ55Kの端部の所定の位置に溝等を形成し、この溝に位置決め手段18を係合して、トナー圧縮ローラ55Kのトナー圧縮動作時の現像ローラ54Kに対する位置を常に同じ位置に保持する。図に示される実施形態以外に、位置決め手段として、電磁ブレーキや、ステッピングモータの励磁通電等の手段を用いてもよい。
4A, 4B and 4C show an embodiment of the positioning means 18. FIG. In the embodiment of FIGS. 4A, 4B, and 4C, a groove or the like is formed at a predetermined position at the end of the
15:キャリア液塗布ローラ、16:スペーサ、17:駆動モータ、18:位置決め手
段
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
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:トナー圧縮ローラ、56K:トナー圧縮ローラブレード、57K:トナー圧縮ローラクリーニング回収部、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
15: Carrier liquid application roller, 16: Spacer, 17: Drive motor, 18: Positioning means 20Y, 20M, 20C, 20K:
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