JP2007225893A - 液体現像装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電界の作用により現像ローラの現像液１８をコンパクション、除去する液体現像装置１０において、トナー像の現像に使用されない現像液１８への不要な処理を低減して、現像液１８の浪費を低減し、印刷コストを抑えた液体現像装置１０、あるいは該液体現像装置１０を搭載した画像形成装置を提供することを目的とする。
【解決手段】感光体ドラム５１と、これに現像液１８を供給する現像ローラ１２と、感光体ドラム５１に対して現像ローラ１２の回転方向上流側に設けられ、現像ローラ１２を帯電させる帯電装置１７と、感光体ドラム５１に対して現像ローラ１２の回転方向下流側に設けられ、現像ローラ１２上の残留トナーを除去する電界的除去手段３２及び機械的除去手段３３を備えた液体現像装置１０において、前記帯電装置１７による帯電と同期させて前記電界的除去手段３２のバイアス電位の印加を制御する制御手段を有することとした。
【選択図】図３

Description

本発明は、複写機、ファクシミリ装置、プリンタ等に採用される液体現像装置およびこれを搭載した湿式画像形成装置に関する。

複写機やプリンタ等の電子写真方式の画像形成装置においては、感光体ドラム等の像担持体を用いた画像形成が広く用いられている。感光体ドラムを用いた一般的な画像形成プロセスは以下のようである。感光体ドラムの表面は、帯電装置により所定電位で一様に帯電せしめられ、そこに露光装置のＬＥＤ光等を照射することにより部分的に電位が光減衰して原稿画像の静電潜像が形成される。そして、この静電潜像を現像装置で現像することによってトナー像が現像される。そして、感光体ドラム上に現像されて可視化されたトナー像は、中間転写ベルト等の中間転写体に転写像として一次転写され、さらに、該中間転写体から、記録用紙等の記録媒体に二次転写される。

湿式画像形成装置においては、現像装置として液体現像装置が搭載されており、感光体ドラム上に形成された静電潜像を、この液体現像装置から供給される液体現像剤としての現像液によって現像する。

液体現像装置において、現像液タンクの貯溜された現像液は、汲み上げローラで汲み上げられ、供給ローラにて薄層化された後、現像ローラに薄層として塗布されて、これが感光体ドラムに供給される。

現像液の均一な薄層の形成を目的とする供給ローラとしては、従来からアニロックスローラが用いられている。アニロックスローラは、表面に精密なセルが刻印されたローラであり、汲み上げローラにより供給された現像液は、該セルに溜められて、現像ローラまで搬送される。このとき、アニロックスローラの表面をドクタブレードにより、ドクタリングすることで、各セルについて、正確に規定された液量がセルに残り、現像ローラに塗布され、現像液の薄層を形成するようになっている。

こうして現像ローラに形成された現像液の薄層は、感光体ドラムへの現像性能を向上させるために、感光体ドラムに対して、現像ローラの回転方向上流側に設けられた帯電器等により、バイアス電位を印加されて、現像液の薄層中のトナー成分を現像ローラ側に電界的作用により集合・圧縮（トナーコンパクション処理）せしめられ、現像ローラ側に高濃度のトナー成分を有する現像液層を形成する。この後、現像液の薄層は、感光体ドラムに供給されて、感光体ドラム上の静電潜像が現像され、精細なトナー像が形成されるようになっている。

感光体ドラムのトナー像の現像後、現像ローラから感光体ドラムに転移されなかった現像液は、現像ローラに残留した状態になる。こうした残留現像液が現像ローラ上に堆積し、凝集すると、トナー汚染等を誘発し、形成画像に悪影響を及ぼす虞がある。したがって、継続的に安定した画像形成を行うためには、現像ローラ上に残留した現像液を、都度、除去・清掃して、現像ローラの表面状態を適正に維持する必要がある。

このような現像ローラ等に残留する現像液の除去手段の例としては、一般的には、電界的作用によるものと、機械的作用によるものがある。電界的作用によるものとしては、現像ローラに当接等させて、現像ローラと同期回転し、バイアス電位が印加されるクリーニングローラ等を用いて、バイアス電位による電界的作用により、トナー成分を吸着し、現像液のトナー成分を現像ローラから除去するものや、現像ローラに当接し、摩擦力等の機械的作用により、現像液を除去するもの、あるいは、前記クリーニングローラに摩擦作用等の機能を持たせて、１つの除去手段によって、電界的作用と機械的作用を同時に作用させて、現像液を除去するもの（例えば、特許文献１、２）などがある。
特開平９−２１１９９３号広報 特開２００１−９２２５９号広報

液体現像装置において、現像後に現像ローラに残留するトナーコンパクション処理された現像液を除去する場合、現像液中のトナー成分については、現像ローラに当接、あるいは近接するクリーニングローラの電界的作用によって除去し、残ったキャリア成分は、弾性部材からなり、現像ローラにカウンタ当接するクリーニングブレード等の機械的除去手段によって除去することが好ましい。

つまり、現像ローラの回転方向上流側でコンパクション処理された現像液中のトナー成分が、残留現像液に含まれているとき、コンパクション処理されたトナー成分はローラ面への付着力が極めて強いため、クリーニングブレード等の機械的手段で掻き落とすためには、当接する現像ローラに対する圧接力を高める必要がある。

このように過大な圧接力を付加し続けると、現像ローラ面の損傷等による劣化や、現像ローラ表面にトナー成分が固着するフィルミング、クリーニングブレードのエッジ磨耗、永久変形等が発生し、各部品の寿命や、画像形成に障害を生じる虞がある。このため、コンパクション処理されたトナー成分は、機械的手段によらず、クリーニングローラ等の電界的作用により、除去することが好ましいといえる。

一方、液体であるキャリア成分については、現像ローラへの付着力は小さいので、弾性体のクリーニングブレードを現像ローラに密着するように圧接せしめて、掻き取ることによって、液体を下流に逃がすことなく確実に回収することができる。

そして、こうして電界的作用及び機械的作用によって回収されたトナー成分とこれ以外の現像液成分（キャリア成分が多いもの）を分別して、別々のタンク等に回収することによって、現像液の再生・廃棄を効率的に行うことができるようになる。これは、夫々回収された現像液の再生工程が異なることに起因する。すなわち、クリーニングローラで回収された現像液は、トナー成分が中心で、キャリア成分を殆ど含まないために、回収時には凝集している状態になっているものが多いので、再利用する場合、分散処理を施したうえで、濃度調整する必要があり、通常回収された現像液の再生よりも手間が掛かり、濃度調整のみで再利用できるキャリア成分を多く含む現像液とは再生工程が異なるためである。

よって、回収した現像液を効率的に再利用する場合、現像ローラの残留現像液の除去には、電界的除去手段と共に機械的除去手段を別々に設け、コンパクションされたトナー成分と、これ以外の現像液成分を分けて回収することが好ましいといえる。

一方、従来の液体現像装置においては、現像装置の安定的動作を維持するために、トナー像の現像時のみならず、例えば、画像形成装置の安定化動作中、印刷画像形成後から印刷装置の停止までの時間、連続印刷時の印刷媒体間等のトナー像の非現像時においても、現像ローラに現像液が供給され続けており、供給された現像液は、不要なコンパクション処理がなされ、バイアス電位が印加されたクリーニングローラの電界的作用によって、そのトナー成分が除去・回収されていた。

そして、回収されたトナー成分やその他現像液成分は、廃液タンクまたは再生装置に搬送され、廃棄処理、再生処理されるようになっている。したがって、画像形成の効率化・低コスト化を図るためには、こうした現像液の浪費を低減し、回収した現像液の再生効率を高める必要がある。

本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、電界的作用により現像ローラの現像液をコンパクション、除去する液体現像装置において、トナー像の現像に使用されない現像液が、現像ローラに供給されたときにはトナーコンパクション処理を行わず、また、トナー像の現像に使用されなかった現像液が、クリーニングローラで回収されないようにして、再利用性の高い状態で現像液を回収し、現像液の浪費を低減し、印刷コストを抑えた液体現像装置、あるいは該液体現像装置を搭載した画像形成装置を提供することを目的とする。

上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、像担持体と、前記像担持体に絶縁性液体中にトナーを分散した液体現像剤を供給する現像剤担持体と、前記像担持体に対して前記現像剤担持体の回転方向上流側であって、前記現像剤担持体に対向して設けられた帯電装置と、前記像担持体に対して前記現像剤担持体の回転方向下流側に設けられ、前記現像剤担持体上の残留トナーを除去する電界的除去手段及び機械的除去手段を備えた液体現像装置において、前記帯電装置による帯電と同期させて前記電界的除去手段のバイアス電位の印加を制御する制御手段を有することとした。

また、請求項２に記載の発明は、前記制御手段は、トナー像の非現像時においては、帯電装置の帯電を停止し、かつ前記電界的除去手段のバイアス電位について、印加を停止、もしくは前記現像剤担持体よりも高い電位になるように制御することとした。

また、請求項３に記載の発明は、前記電界的除去手段及び機械的除去手段により除去した前記液体現像剤を回収する回収部を別々に設けることとした。

また、請求項４に記載の発明は、前記機械的除去手段の回収部は、トナー濃度検知手段及びトナー、キャリア液補給手段を有し、回収後、トナー濃度検知手段及びトナー、キャリア液補給手段を用いてトナーの濃度調整を施した液体現像剤を、液体現像装置の液体現像剤貯溜槽に搬送する搬送手段を有することとした。

また、請求項５に記載の発明は、該電界的除去手段に付着した液体現像剤を除去する第２の機械的除去手段を有し、前記第２の機械的除去手段により除去した液体現像剤を前記電界的除去手段の前記回収部に回収し、該回収部の液体現像剤を廃棄手段または再生手段に搬送する搬送手段を備えることとした。

また、請求項６に記載の発明は、画像形成装置は、請求項１〜５のいずれか１項に記載の液体現像装置を搭載したこととした。

本発明の請求項１に係る構成によれば、像担持体と、前記像担持体に絶縁性液体中にトナーを分散した液体現像剤を供給する現像剤担持体と、前記像担持体に対して前記現像剤担持体の回転方向上流側であって、前記現像剤担持体に対向して設けられた帯電装置と、前記像担持体に対して前記現像剤担持体の回転方向下流側に設けられ、前記現像剤担持体上の残留トナーを除去する電界的除去手段及び機械的除去手段を備えた液体現像装置において、前記帯電装置による帯電と同期させて前記電界的除去手段のバイアス電位の印加を制御する制御手段を有することとした。

したがって、例えば、感光体ドラムへのトナー像の現像開始、停止の切替り等のタイミングと同期して、現像剤担持体への帯電装置による帯電を開始または停止し、さらに、帯電装置と同期してクリーニングローラ等の電界的除去手段のバイアス電位を調整して、トナー像の現像に用いる現像液のみをコンパクションし、非現像時にはトナーコンパクション処理を行わないようにし、かつトナーコンパクション処理を施された残留現像液のみを、電界的除去手段によって回収するように制御する制御手段を設けることで、不要な処理工程を取り除いて、回収される現像液の再利用性を高めることができ、現像液の浪費を低減し、経済性を高めて、印刷コストを抑えることができる。また、別途部材等を追加する必要が無いので、追加コストを抑えることができ、かつ余分なスペースを必要としないので、装置の大型化を防ぎ、従来の構造、構成を維持することができる。

また、請求項２に記載の発明によれば、前記制御手段は、トナー像の非現像時においては、帯電装置の帯電を停止し、かつ前記電界的除去手段のバイアス電位について、印加を停止、もしくは前記現像剤担持体よりも高い電位になるように制御することとした。

したがって、画像形成装置の安定化動作中、印刷画像形成後から印刷装置の停止までの時間、連続印刷時の印刷媒体間等のトナー像の非現像時においては、帯電装置による帯電を停止して、トナー像の現像に寄与しない現像液のトナーコンパクション処理を行わないようにし、ここで、トナーコンパクション処理が行われなかった現像液が、クリーニングローラ等の電界的除去手段に達した段階で、電界的除去手段のバイアス電位の印加を停止して、電界的除去手段による回収が行われないように同期制御され、また、トナー像の現像の開始時においては、帯電装置による帯電を開始して、トナーコンパクション処理を行い、トナーコンパクション処理された残留現像液が、クリーニングローラ等の電界的除去手段に達した段階で、電界的除去手段にバイアス電位を印加して、電界的除去手段による回収を開始するように同期制御される。

よって、トナー像の非現像時に現像ローラへ供給される現像に寄与しない現像液に対する無用なトナーコンパクション処理及び電界的除去手段によるコンパクションされたトナー成分の除去を抑えて、現像液の浪費を低減し、かつ回収した現像液の再利用性を高めて、印刷コストを抑えることができる。

また、請求項３に記載の発明によれば、前記電界的除去手段及び機械的除去手段により除去した前記液体現像剤を回収する回収部を別々に設けることとした。

したがって、電界的除去手段で回収されたキャリア成分が殆ど含まれず、凝集したトナー成分が主体の残留現像液と、キャリア成分を多く含み、濃度調整のみで再生可能な残留現像液を分別して回収できるので、再生効率が高まり、回収した現像液の再生コストを低減しつつ、廃棄量を減らして、現像液を有効に利用することができ、印刷コストの低減を図ることができる。

また、請求項４に記載の発明によれば、前記機械的除去手段の回収部は、トナー濃度検知手段及びトナー、キャリア液補給手段を有し、回収後、トナー濃度検知手段及びトナー、キャリア液補給手段を用いてトナーの濃度調整を施した液体現像剤を、液体現像装置の液体現像剤貯溜槽に搬送する搬送手段を有することとした。

したがって、前記機械的除去手段により回収したキャリア成分を多く含む残留液体現像剤を貯溜する回収部において、トナー濃度検知手段により該残留液体現像剤のトナー濃度を検知し、規定濃度になるようにトナー液、キャリア液を補給し、搬送手段により、再生された液体現像剤を、液体現像装置の液体現像剤貯溜槽に戻すことができる。

これにより、機械的除去手段により回収された液体現像剤は、装置の動作中、滞ることなく濃度調整により再生され、液体現像剤貯溜槽に戻されて循環するので、液体現像剤の過不足が生じることなく、効率的に液体現像剤を使用することができる。

また、請求項５に記載の発明によれば、前記電界的除去手段は、該電界的除去手段に付着した液体現像剤を除去する第２の機械的除去手段を有し、前記第２の機械的除去手段により除去した液体現像剤を前記電界的除去手段の前記回収部に回収し、該回収部の液体現像剤を廃棄手段または再生手段に搬送する搬送手段を備えることとした。

したがって、クリーニングローラ等の電界的除去手段の電界的作用により、回収されたトナー成分が主体の液体現像剤は、これにカウンタ当接するクリーニングブレード等の第２の機械的除去手段により掻き取られ、電界的除去手段の回収部に回収され、廃棄手段または再生手段に搬送される。このように、回収された液体現像剤が廃棄手段または再生手段に、適宜、搬送されるので、回収部の保守は不要となり、画像形成を常に滞りなく行うことができる。

なお、ここで回収された液体現像剤は、キャリア成分が殆ど無くトナーが凝集したものが主体であるので、再生には分散工程が必要で、機械的除去手段で回収したキャリア液を多く含む液体現像剤のように、再生が容易ではない。したがって、発生する分量や状態等に応じて、処理工程は異なる。

また、請求項６に記載の発明によると、画像形成装置は、請求項１〜５のいずれか１項に記載の液体現像装置を搭載したこととした。

したがって、前記液体現像装置によって、感光体ドラム上のトナー像の現像に寄与しない液体現像剤を適切に処理し、液体現像剤の廃棄量を低減して、回収した液体現像剤の再生効率を高めて、液体現像剤を有効に利用して、印刷コストを抑えた画像形成装置を提供することが可能となる。

以下、本発明に係る湿式画像形成装置について、図１〜図６を参照して説明する。本発明に係る湿式画像形成装置としてタンデム型カラー画像形成装置を一例に挙げて、最初に、これについて、図１、図２を参照して、その構造の概略を説明しつつ、画像形成工程を説明する。図１は、タンデム型カラー画像形成装置としてのプリンタ１００の概略構造を示す模型的垂直断面図である。図２は、図１中に示した画像形成手段５の模型的垂直断面側面図である。

図１のプリンタ１００は、給紙手段１、垂直搬送路２、レジストローラ対３、ベルト搬送部４、第１の画像形成手段５Ｂ、第２の画像形成手段５Ｍ、第３の画像形成手段５Ｃ、第４の画像形成手段５Ｙ、２次転写部６、定着部７、排出搬送路８、排出トレイ９等から構成されている。

上記構成のプリンタ１００は、次のような画像形成工程を行う。用紙Ｐは、給紙部１の給紙カセット１ａより、ピックアップローラ１ｂにて、垂直搬送路２に搬送され、レジストローラ対３を介して２次転写部６へ搬送される。

画像形成部５０では、中間転写ベルト４３が、駆動ローラ４１により、矢印の方向に送られ、画像形成手段５Ｙ、５Ｃ、５Ｍ、５Ｂにおいて、像担持体としての各々の感光体ドラム５１に形成されたイエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの各色のトナー画像が順次転写され、中間転写ベルト４３上に、カラー画像が形成される。

ここで形成されたカラー画像は、２次転写部６によって、中間転写ベルト４３から、給紙カセット１ａより搬送されてきた用紙Ｐに、２次転写されて、用紙Ｐ上にカラー画像が形成される。

この後、未定着のカラー画像を転写された用紙Ｐは、中間転写ベルト４３から分離され、定着部７に搬送される。そして、定着ローラ７ａと加圧ローラ７ｂの圧接により形成されるニップ部にて、用紙Ｐに定着に必要な熱量が供給され、カラー画像の定着処理がされる。最後に、用紙Ｐは、定着部７で定着処理がなされた後に排出搬送路８を経て排出トレイ９に排出される。なお、定着ローラ７ａには、ヒータ（不図示）が内蔵され、このヒータは定着に必要な所定の温度を発生するように制御されている。

次に、上記プリンタ１００の主要な構成要素である画像形成部５０の構成について、詳細に説明をする。画像形成部５０は、ベルト搬送部４と、液体現像装置を含む第１〜第４の画像形成手段５Ｂ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｙと、中間転写クリーニングユニット４５からなる。

ベルト搬送部４は、駆動ローラ４１と、従動ローラ４２と、この２つのローラに亘って掛け渡された無端状の中間転写ベルト４３とからなる。中間転写ベルト４３は、テンションローラ４４により、適度なテンションに保たれている。この状態で、駆動ローラ４１は、駆動モータ（不図示）からその駆動力を伝達され、各画像形成手段における感光体ドラム５１の外周速度と、ベルト搬送部４の中間転写ベルト４３の外周速度が、等速になるように駆動されるようになっている。

第１〜第４の画像形成手段５Ｂ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｙは、ベルト搬送部４の下方に並んで配置されている。各画像形成手段の配置は、用紙搬送方向上流より順に、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｂ）用となっており、全て略同じ構成のユニット（画像形成装手段５）である。よって、第１〜第４の画像形成手段５Ｂ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｙにおいては、以下の説明の用いる画像形成手段５の構成と同一構成である部分については同一符号を付している。なお、以下の説明において、特に限定する必要がある場合を除き、「Ｂ」「Ｍ」「Ｃ」「Ｙ」の識別記号は省略するものとする。

図２に示すように、画像形成手段５は、感光体ドラム５１、主帯電装置５２、露光装置５３、液体現像装置１０、１次転写手段５４、クリーニング装置５５、除電ランプ５９から構成され、樹脂等からなる筐体に組み付けることにより１つのユニットとなり、装置本体（不図示）に取り付けられている。

像担持体としての感光体ドラム５１は、アモルファス・シリコンドラムを用いており、現像位置での暗電位が所定の電位になるよう前記主帯電装置５２により帯電される。この帯電した感光体ドラム５１の表面に露光装置５３が画像情報に応じた光を照射することにより感光体ドラム５１の表面に静電潜像が形成される。なお、本実施形態では、露光装置５３として、ＬＰＨ（ＬＥＤ ＰＲＩＮＴ ＨＥＡＤ）を用いているが、ＬＳＵ（レーザスキャニングユニット）を用いることもできる。

液体現像装置１０中の液体現像剤貯溜槽としての現像液タンク１１には、トナー粒子と絶縁性液体であるキャリアからなる液体現像剤としての現像液１８が貯溜されている。現像液１８は、シリコンオイル等の非極性、すなわち、電気的に中性の溶媒であるキャリア液中にトナー粒子が高濃度で分散するように調整されている。前記トナー粒子は、着色剤、樹脂（バインダー）や必要に応じて帯電制御剤を含んでいる。前記樹脂（バインダー）は、前記着色剤に吸着し、キャリア液によく分散して、吸着された着色剤に正又は負の電荷を印加する。本実施形態では、トナー粒子は、前記樹脂（バインダー）によりプラス電位（＋）に荷電されている。なお、前記キャリア液としては、イソパラフィン系溶剤（例えば、アイソパーＧ（エクソン社製））、高級脂肪酸エステル、シリコンオイル等を用いることができる。

この現像液１８を、現像剤担持体としての現像ローラ１２から、感光体ドラム５１の光が照射された部分の静電潜像に、供給することにより、感光体ドラム５１にトナー像を現像する。

感光体ドラム５１の暗電位が＋３００Ｖで、現像バイアスは＋２００Ｖ、露光後電位が＋２０Ｖとなるように設定されており、この現像バイアスと露光後電位の差がいわゆるコントラスト電位である。すなわち、暗電位は画像白部に相当し、露光後電位は画像黒部に相当する。上記のように形成された静電潜像が現像されたトナー像は、前記１次転写手段５４とのニップにおいて前記ベルト搬送部４の中間転写ベルト４３に転写される。前記１次転写手段５４は本実施形態では転写ローラを用いており、前記感光体ドラム５１の表面電位とは逆極性の電圧が−１００〜−１０００Ｖの範囲に設定され、印加されるようになっている。

感光体ドラム５１上の転写されなかったトナー粒子は、クリーニング装置５５のゴムブレード５７により掻き落とされて、感光体ドラム５１表面の残留電位を下げて均一にすべく除電ランプ５９により除電されて、次の一連のプロセスに備える。なお画像形成における電位設定は、感光体ドラム５１の特性、トナー粒子の特性、環境等に応じて、最適な値が選択できるものである。プリンタ１００は、上述の画像形成手段５の方法に基づいて、第１〜第４の画像形成手段５Ｂ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｙで、ブラック、マゼンタ、シアン、イエローに対応する画像を、感光体ドラム５１上に現像し、中間転写ベルト４３上に順次繰り返し、ずれなく転写することで、１つのカラー画像の形成を行う。

図１に示すように、中間転写クリーニングユニット４５は、中間転写クリーニングローラ４５ａと、中間転写クリーニングブレード４５ｂとを備えている。中間転写クリーニングローラ４５ａは、中間転写ベルト４３に対して圧接されていて、中間転写ベルト４３の回転方向と同方向に回転されている。中間転写クリーニングブレード４５ｂは、中間転写ベルト４３の移動方向における中間転写クリーニングローラ４５ａの位置から下流側にて、中間転写ベルト４３に対して当接することにより、中間転写ベルト４３上の転写残トナーを掻き落とす。この掻き落とされた転写残トナーは、廃液タンク４６に回収される。

次に、上記構成に係るプリンタ１００に搭載された液体現像装置１０の構成を、図２に加えて、図３、図４を参照して詳しく説明する。図３は、液体現像装置１０の概略構造を示す模型的垂直断面側面図である。図４は、クリーニング手段３０の概略構成及び動作を示す模型的側面図である。

図２に示すように、本実施形態に係る液体現像装置１０は、現像液１８を貯溜する現像液タンク１１を備えている。液体現像装置１０内部には、現像ローラ１２と、アニロックスローラ１３と、汲み上げローラ１４と、ドクタブレード１５と、クリーニングブレード３３と、帯電器１７、クリーニング手段３０、撹拌スクリュー（不図示）等が設けられており、現像ローラ１２、アニロックスローラ１３、汲み上げローラ１４、撹拌スクリューは、歯車列等からなる駆動手段により回転駆動される。

現像液タンク１１には、現像液１８が貯溜されており、撹拌スクリューは、該現像液１８に浸漬するように設けられている。汲み上げローラ１４は、現像液タンク１１内において、該ローラの一部が現像液１８に浸漬するように設けられており、この上方に、アニロックスローラ１３が設けられている。そして、アニロックスローラ１３の上方には、現像ローラ１２が設けられている。

ドクタブレード１５は、アニロックスローラ１３の上部、かつ現像ローラ１２に対して、アニロックスローラ１３の回転方向の上流側に、アニロックスローラ１３の軸線方向について、その一端が当接しており、アニロックスローラ１３のローラ面に供給された現像液１８を薄層化せしめている。感光体ドラム５１は、液体現像装置１０の外側にあって、現像ローラ１２に当接している。

現像ローラ１２は、アニロックスローラ１３より、現像液１８の供給を受け、その表面に現像液の薄層を形成し、該現像液を感光体ドラム５１に供給して、感光体ドラム５１に形成された静電潜像を現像する。

現像ローラ１２の表面は、樹脂コーティングした導電性のゴム層としており、トナーの離型性を高めている。なお、該ゴムローラとしては、３５〜５０度（ＪＩＳ Ａ）の硬度ものを使用するのが望ましい。また、現像ローラ１２表面に形成された現像液１８の薄層中のトナー成分は、後述する帯電器１７により帯電せしめられるようになっている。

帯電器１７は、コロトロン方式の帯電器であるとともに、感光体ドラム５１に対して現像ローラ１２の回転方向上流側であって、現像ローラ１２に対向して設けられており、図３に示すように、制御手段により、出力電位や動作タイミング等の制御がなされている。帯電器１７は、現像ローラ１２に対向して設けられており、現像液１８のトナー成分の帯電極性と同極性のバイアス電位（＋４００Ｖ）を現像ローラ１２に帯電させる。したがって、帯電器１７をＯＮにしたとき、該帯電器１７に対向する現像ローラ１２表面上の現像液１８の薄層では、電界的作用によって、該現像液１８中のトナー成分が、帯電器１７と反発して、現像液１８の薄層内の現像ローラ１２側に集合せしめられる（トナーコンパクション処理）ようになっている。

クリーニング手段３０は、電界的除去手段としてのクリーニングローラ３２と、機械的除去手段としてのクリーニングブレード３３等からなる。

クリーニングローラ３２は、感光体ドラム５１に対して現像ローラ１２の回転方向下流側に設けられており、図４に示すように、クリーニングローラ３２のローラ下面が現像ローラ１２のローラ上面に近接するように設けられている。クリーニングローラ３２は、モータや歯車等を利用した回転駆動手段（不図示）により、回転駆動され、現像ローラ１２に対して、逆方向に等速、もしくは線速差を持って回転するようになっている。

また、クリーニングローラ３２は、金属材料からなる円柱状のローラ部材で構成されており、ローラ面の表面粗さが、十点平均粗さＲｚｊｉｓ（ＪＩＳ Ｂ ０６０１：２００１）１．６〜３．２になるように研磨されている。

また、図３に示すように、クリーニングローラ３２には、バイアス電位印加手段が接続されており、制御手段によって、出力電位や動作タイミング等の制御がなされている。本実施形態においては、現像ローラ１２のバイアス電位＋２００Ｖに対して、クリーニングローラ３２のバイアス電位を＋１００Ｖとしている。現像ローラ１２上のトナー成分を電界的作用によりクリーニングローラに吸着せしめて除去するためには、電位差としては１００Ｖ程度が望ましい。

また、現像ローラ１２に対してクリーニングローラ３２の回転方向下流側（図２中で、クリーニングローラ３２右側）には、第２の機械的除去手段としてのＣＲクリーニングブレード３４が、クリーニングローラ３２にカウンタ当接するように設けられており、クリーニングローラ３２が、電界的作用により吸着した現像ローラ１２上の残留現像液１８のトナー成分を、掻き落として、トナー回収部３１ａに回収する。

なお、本実施形態においては、ＣＲクリーニングブレード３４として、厚み２ｍｍ、ゴム硬度７７度のウレタンゴムの板材を使用し、撓み１ｍｍ、圧接角度２５度にてクリーニングローラ３２に精度良く、当接するようになっている。

クリーニングブレード３３は、厚み１．８ｍｍ、ゴム硬度７７度のウレタンゴムからなる板部材で、クリーニングローラ３２に対して、現像ローラ１２の回転方向下流側に設けられており、現像ローラ１２に対して、その軸線方向について、該ブレードの長手方向の一端が、撓み１ｍｍ、圧接角度１０度にて、精度よくカウンタ当接するようになっている。クリーニングブレード３３によって、クリーニングローラ３２で回収されなかった現像ローラ１２上の現像液１８が除去されて、トナー回収部３１ｂに回収されるようになっている。

次に、液体現像装置１０の動作工程について説明する。図２において、現像液１８は、前述のように、キャリアとしてのシリコンオイル等からなる非極性の絶縁性液体中に、正電荷を有する微細な樹脂からなるトナー粒子（粒径:約１μｍ）を分散混濁させたものである。現像液タンク１１に貯溜された現像液１８は、撹拌スクリューにより攪拌されて、トナー粒子が液中で均一になるように分散せしめられる。

現像液１８は、この現像液１８に一部浸漬している汲み上げローラ１４が回転することにより、その浸漬したローラ表面に順次付着して、汲み上げられる。そして、アニロックスローラ１３と汲み上げローラ１４とのニップ部を通して、同期して回転するアニロックスローラ１３のローラ面に順次塗布されていく。

アニロックスローラ１３に塗布された現像液１８は、ドクタブレード１５にて均一な薄層にされて、アニロックスローラ１３に当接して、同期回転する現像ローラ１２のローラ面に薄膜層として塗布される。次に、現像ローラ１２に形成された現像液１８の薄層は、帯電器１７によって、トナー成分を現像ローラ１２側に集合せしめるトナーコンパクション処理を施されて、その後、静電潜像が形成された感光体ドラム５１に供給されて、感光体ドラム５１上にトナー画像が、現像される。

現像後、現像ローラ１２上に残留した現像液１８は、クリーニング手段３０により現像ローラ１２上から除去され、除去された残留現像液は、クリーニングブレード３３等を介して、回収部としてのトナー回収部３１ａ、３１ｂに回収される。トナー回収部３１ｂに回収された現像液１８は、濃度調整された後、現像液タンク１１に戻される。また、トナー回収部３１ａに回収された現像液１８は、廃液タンク４６に搬送されて廃棄、または再生処理されて、現像液タンク１１に戻される。

次に、トナー液１８ａ、キャリア液１８ｂの補給を行うトナー液補給手段、キャリア液補給手段、および現像液１８の回収・廃棄の流れについて、図５を参照して説明する。図５は、トナー液補給手段、キャリア液補給手段、および現像液の回収・廃棄の流れを示す管路の構成を表す。（図５中の矢印は、現像液等の流れ方向を示す。）

なお、第１〜第４のトナーコンテナ２１Ｂ、２１Ｍ、２１Ｃ、２１Ｙによるトナー液補給の流れは、いずれも同様の工程であるので、トナー液補給手段の説明において、トナーコンテナを用いて説明する場合は、便宜上、これを代表して第１のトナーコンテナ２１Ｂを用いる。また、各トナー液補給手段、キャリア液補給手段を構成する部材は、同一構成である部分については同一符号を付している。

トナー液補給手段、キャリア液補給手段の構成の概略は以下の通りである。図５に示すように、４つのトナーコンテナ２１Ｂ、２１Ｍ、２１Ｃ、２１Ｙおよびキャリアタンク２２には、夫々トナー液１８ａ、キャリア液１８ｂが貯溜されており、トナー液１８ａは管路２３、キャリア液１８ｂは、管路２８、２９を通じて、第１〜第４の画像形成手段５Ｂ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｙに必要に応じて補給される。

各画像形成手段５の感光体ドラムクリーニング装置５５で回収された転写残現像液１８は、還流管路２４を通じて夫々対応する現像液タンク１１に回収される。そして、中間転写クリーニングユニット４５で回収された転写残トナーは、管路２５を通して廃液タンク４６に送られ、廃棄される。

なお、トナー液１８ａとは、濃縮された現像液１８、キャリア液１８ｂとは、シリコンオイル等の電気的中性の非極性の溶媒であり、トナー液１８ａとキャリア液１８ｂを混合して濃度調整することにより、現像に使用する現像液１８となるものである。

第１〜第４のトナーコンテナ２１Ｂ、２１Ｍ、２１Ｃ、２１Ｙ、およびキャリアタンク２２は、ベルト搬送部４の上方に配置されている。第１〜第４のトナーコンテナ２１Ｂ、２１Ｍ、２１Ｃ、２１Ｙは、夫々第１〜第４の画像形成手段５Ｂ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｙに対応したブラック、マゼンタ、シアン、イエローの各色のトナー液１８ａを貯溜しており、第１〜第４の画像形成手段５Ｂ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｙと同様の順序で配列されている。キャリアタンク２２は、図３中で第１のトナーコンテナ２１Ｂの左側に配置されている。

以下、第１〜第４のトナーコンテナ２１Ｂ、２１Ｍ、２１Ｃ、２１Ｙおよびキャリアタンク２２から現像液タンク１８へのトナー液１８ａ、キャリア液１８ｂの補給をおこなうトナー液補給手段、キャリア液補給手段の具体的な補給の流れと、その構成について説明する。

図５に示すように、第１のトナーコンテナ２１Ｂにおけるトナー液補給手段は、第１のトナーコンテナ２１Ｂと、撹拌手段２７と、現像液タンク１１間に接続された管路２３と、管路２３の上流に設けられたトナーポンプ２６から構成されている。

キャリア液補給手段においては、キャリアタンク２２は、第１〜第４の画像形成手段５Ｂ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｙの各現像液タンク１１にキャリア液１８ｂを補給するために、キャリアタンクからの管路２８は、上流で４本に分岐され、分岐後の管路２９は、キャリアポンプ３０を介して、夫々の現像液タンク１１に接続される。

現像液タンク１１及びトナー回収部３１ｂ内のトナー濃度は、トナー濃度検知手段としてのトナー濃度センサ１９により検知されている。例えば、トナー濃度低下を検知したとき、トナーポンプ２６が駆動され、第１のトナーコンテナ２１Ｂから、補充用のトナー液１８ａが、管路２３に圧送され、現像液タンク１１に補給される。また、必要に応じてキャリアポンプ３０を駆動してキャリアタンク２２からキャリア液１８ｂも、管路２８、２９を介して補給されて、現像液タンク１１内現像液１８と混合されて適正な濃度に調整・維持される。

トナーコンテナ２１Ｂに貯溜されたトナー液１８ａは、トナー液１８ａに浸漬した撹拌手段２７よって撹拌され、分散せしめられている。

また、現像液タンク１１中の現像液１８の液位は、液位センサ２０により検知されており、液位の低下を検知すると、トナーポンプ２６およびキャリアポンプ３０が駆動され、管路２３および管路２８、２９を介してトナー液１８ａとキャリア液１８ｂが現像液タンク１１に補給され、現像液タンク１１内の現像液１８と混合・濃度調整されて、現像液１８の補充がなされる。

各画像形成手段５の感光体ドラムクリーニング装置で回収した転写残現像剤は別の再生工程に搬送され、キャリア液のみリサイクルされる。また、各液体現像装置１０の現像ローラ１２上に残留した現像液１８は、クリーニング手段３０により現像ローラ１２上から除去され、除去された残留現像液は、クリーニングブレード３３を介して、トナー回収部３１に回収されて、現像液タンク１１に戻される。

中間転写クリーニングユニット４５は、廃液タンク４６と管路２５で接続されており、中間転写クリーニングブレード４５ｂにより掻き取られた中間転写ベルト４３上の転写残トナーは、該管路２５を通じて廃液タンク４６に送られる。

次に、本発明の特徴部分である、現像ローラ１２の残留現像液１８の除去工程について、図３、図４に加えて図６を参照して、詳しく説明する。図６は、帯電器１７の帯電とクリーニングローラ３２のバイアス電位印加の同期制御タイミングを示す図である。

液体現像装置１０において、汲み上げローラ１４及びアニロックスローラ１３を介して、現像ローラ１２に供給された現像液１８は、現像ローラ１２面に薄層状態となるようになっている。

画像形成工程が始まると、静電潜像が感光体ドラム５１上に形成されて、該感光体ドラム５１の静電潜像の現像に用いる現像液１８が、現像ローラ１２から供給される。このとき、感光体ドラム５１の手前において、現像ローラ１２近傍の帯電器１７をＯＮにして、帯電器１７に対向する現像ローラ１２上の現像液１８のトナーコンパクション処理を始める。トナーコンパクション処理された現像ローラ１２上の現像液１８の薄層は、その現像ローラ１２側にトナー成分が集合するため、現像ローラ１２側には、高濃度の現像液１８層が形成される。

したがって、感光体ドラム５１の静電潜像の現像に用いられる現像液１８は、感光体ドラム５１の現像の開始タイミングと同期して、トナーコンパクション処理されるので、トナー像の現像時、感光体ドラム５１に供給される現像液１８は、常にトナーコンパクション処理されたものとなって、供給された高濃度現像液１８によって、精細な高画質画像を形成することができる。

そして、現像時に、現像ローラ１２から感光体ドラム５１に供給されずに、現像ローラ１２に残留したトナーコンパクション処理後の現像液１８のトナー成分は、現像ローラ１２の回転方向下流側にあるクリーニング手段３０によって、除去・回収される。

図３及び図６に示すように、クリーニング手段３０では、現像ローラ１２の回転方向上流側の帯電器１７によってトナーコンパクション処理された現像液１８が、送られてくるタイミング（Δｔの遅れ）で、制御手段は、バイアス電位印加手段に出力指令を与えて、クリーニングローラ３２にバイアス電位＋１００Ｖを印加し、現像ローラ１２との電位差を１００Ｖ程度に保つ。図４に示すように、この電界的作用によって、現像ローラ１２の表面に付着した現像液１８中のトナー成分は、現像ローラ１２表面とクリーニングローラ３２表面の近接部分において、現像ローラ１２からクリーニングローラ３２の表面に転移せしめられる。

次に、クリーニングローラ３２に転移・付着した現像液１８のトナー成分は、ＣＲクリーニングブレード３４の当接部に至り、カウンタ等当接するＣＲクリーニングブレード３４の当接エッジ部で、クリーニングローラ３２の表面から掻き落とされる。掻き落とされたトナー成分は、トナー回収部３１ａに落とされ、搬送スクリュー等の搬送手段（不図示）によって、廃棄槽としての廃液タンク４６や再生手段（不図示）に搬送される。なお、廃液タンク４６に搬送された現像液１８は、その後、廃棄処分され、再生手段に搬送された現像液１８は、分散工程、濃度調整工程を経て、再び現像液タンク１１に戻される。

一方、クリーニングローラ３２で除去されなかったキャリア成分を多く含む残留現像液１８は、更に現像ローラ１２の回転方向下流側にあるクリーニングブレード３３にて、除去・回収される。

クリーニングブレード３３では、現像ローラ１２にカウンタ当接するクリーニングブレード３３の当接エッジ部で、現像ローラ１２に付着したキャリア成分中心の現像液１８が掻き落とされて、トナー回収部３１ｂに回収される。

トナー回収部３１ｂに回収された現像液１８は、ここで、トナー濃度センサ１９によって、トナー濃度が検知され、検知結果に応じて、ポンプ、管路２３、２９等からなるトナー、キャリア液補給手段により、トナー液１８ａ及びキャリア液１８ｂが補給され、規定のトナー濃度になるように調整された後、再び管路３５、バルブ３６等からなる搬送手段によって、現像液タンク１１に戻されて再利用される。

また、画像形成装置の安定化動作中、待機中等のトナー像の非現像時における現像ローラ１２への現像液１８の供給時や、画像形成工程が終了し、静電潜像を現像するための感光体ドラム５１への現像液１８の供給が不要になったタイミングにおいては、図６に示すように、感光体ドラム５１の手前の現像ローラ１２近傍の帯電器１７をＯＦＦにして、現像ローラ１２上の現像液１８のトナーコンパクション処理を停止する。

図３に示すように、帯電器１７をＯＮからＯＦＦにして、トナーコンパクション処理を停止したとき、現像ローラ１２上には、帯電器１７に対向する面から、クリーニングローラ３２の近接部までの間には、トナーコンパクション処理された現像液１８が残留している。したがって、図６に示すように、トナーコンパクション処理停止後においても、最後にトナーコンパクション処理された現像液１８が、クリーニングローラ３２で処理されるまでの間（Δｔ）は、クリーニングローラ３２には、バイアス電位が印加され続けるように制御手段によって制御されている。

これによって、トナーコンパクション処理された現像液１８は、全てクリーニングローラ３２によって処理されることになる。そして、トナーコンパクション処理された現像液１８の処理が完了すると、制御手段は、クリーニングローラ３２のバイアス電位印加を停止、若しくは現像ローラ１２のバイアス電位＋２００ｖ以上のバイアス電位となるように設定し、クリーニングローラ３２に現像ローラ１２上の現像液１８中のトナー成分が吸着されないようにして、クリーニングローラ３２による現像液１８のトナー成分回収を終了する。

したがって、トナーコンパクション処理されていない現像液１８は、クリーニングローラ３２部を通過して、クリーニングブレード３３によって除去・回収される。なお、トナーコンパクション処理されていない現像液１８の現像ローラ１２への付着力は小さいので、電界的作用を用いなくとも、機械的除去手段であるクリーニングブレード３３のみで、充分に掻き落とすことができる。

これらの一連の工程によって、トナーコンパクション処理された現像液１８のみが、常に、下流側においてクリーニングローラ３２によって処理されて、現像液１８中のコンパクションされたトナー成分が、トナー回収部３１ａに回収され、トナーコンパクション処理されていない現像液１８及びトナーコンパクション処理された現像液１８において、トナー回収部３１ａで回収されなかったキャリア成分を多く含む現像液１８は、クリーニングブレード３３によって、トナー回収部３１ｂに回収される。

トナー回収部３１ａに回収されたコンパクション処理されたトナー成分は、キャリア成分を殆ど含まず、その多くが凝集しているため、再生処理に手間が掛かる。したがってそのまま廃液タンク４６等に搬送されて廃棄処分される場合もある。これらを再生処理する場合は、トナー回収部３１ａの後段に設けた再生手段（不図示）において、撹拌スクリュー等の撹拌手段により、分散処理を施し、更にトナー液１８ａ、キャリア液１８ｂを補充してトナー濃度調整処理を行って、搬送手段を介して現像液タンク１１に戻されて、再利用される。

トナー回収部３１ｂに回収された現像液１８は、キャリア成分を多く含み、凝集等の発生が殆ど無い、したがって、再生処理が容易で、トナー濃度調整処理のみで、再利用できる。再生された現像液１８は、搬送手段を介して現像液タンク１１に戻されて、再利用される。

このように、トナー回収部３１ｂに回収された現像液１８は、装置の動作中、滞ることなく濃度調整により再生され、液体現像剤貯溜槽に戻されて循環するので、液体現像剤の過不足が生じることなく、効率的に液体現像剤を使用することができる。また、トナー回収部３１ａ、３１ｂに回収された現像液１８は、廃棄槽または再生手段に、適宜、搬送されるので、回収部の保守は不要となり、画像形成を常に滞りなく行うことができる。

そして、このようにして、液体現像装置１０の現像液供給工程において、感光体ドラム５１上のトナー像の現像に寄与しない現像液１８についての不要なトナーコンパクション処理や電界的除去手段によるクリーニングの処理工程を取り除くことにより、現像液１８の廃棄量を低減し、回収される現像液の再利用性を高めることができ、現像液１８の浪費を低減し、経済性を高めて、印刷コストを抑えることができる。また、別途部材等を追加する必要が無いので、追加コストを抑えることができ、かつ余分なスペースを必要としないので、装置の大型化を防ぎ、従来の構造、構成を維持することができる。

以上、本発明の実施形態につき説明したが、本発明の範囲はこれに限定されるものではなく、発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えて実施することができる。

本発明に係る液体現像装置を搭載したタンデム型カラー画像形成装置。 画像形成手段の模型的垂直断面側面図。 液体現像装置の概略構造を示す模型的垂直断面側面図。 クリーニング手段の概略構成及び動作を示す模型的側面図。 トナー液補給手段、キャリア液補給手段、および現像液の回収・廃棄の流れを示す管路の構成。 帯電器の帯電とクリーニングローラのバイアス電位印加の同期制御タイミングを示す図。

符号の説明

５ 画像形成手段（５Ｙ、５Ｃ、５Ｍ、５Ｂ）
１０ 液体現像装置
１１ 現像液タンク（液体現像剤貯溜槽）
１２ 現像ローラ（現像剤担持体）
１７ 帯電装置
１８ 現像液（液体現像剤）
１９ トナー濃度センサ（トナー濃度検知手段）
２１ トナーコンテナ（２１Ｂ、２１Ｍ、２１Ｃ、２１Ｙ）（貯溜槽）
３１ａ クリーニングローラ用トナー回収部（回収部）
３１ｂ クリーニングブレード用トナー回収部（回収部）
３２ クリーニングローラ（電界的除去手段）
３３ クリーニングブレード（機械的除去手段）
３４ ＣＲクリーニングブレード（第２の機械的除去手段）
４６ 廃液タンク(廃棄槽)
５１ 感光体ドラム（像担持体）
１００ プリンタ（画像形成装置）

Claims (6)

1. 像担持体と、前記像担持体に絶縁性液体中にトナーを分散した液体現像剤を供給する現像剤担持体と、前記像担持体に対して前記現像剤担持体の回転方向上流側であって、前記現像剤担持体に対向して設けられた帯電装置と、前記像担持体に対して前記現像剤担持体の回転方向下流側に設けられ、前記現像剤担持体上の残留する前記液体現像剤を除去する電界的除去手段及び機械的除去手段を備えた液体現像装置において、前記帯電装置による帯電と同期させて前記電界的除去手段のバイアス電位の印加を制御する制御手段を有することを特徴とする液体現像装置。
2. 前記制御手段は、トナー像の非現像時においては、前記帯電装置の帯電を停止し、かつ前記電界的除去手段のバイアス電位について、印加を停止、もしくは前記現像剤担持体よりも高い電位になるように制御することを特徴とする請求項１に記載の液体現像装置。
3. 前記電界的除去手段及び機械的除去手段により除去した前記液体現像剤を回収する回収部を別々に設けたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の液体現像装置。
4. 前記機械的除去手段の回収部は、トナー濃度検知手段及びトナー、キャリア液補給手段を有し、回収後、前記トナー濃度検知手段及びトナー、キャリア液補給手段を用いてトナーの濃度調整を施した液体現像剤を、前記液体現像装置の液体現像剤貯溜槽に搬送する搬送手段を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の液体現像装置。
5. 前記電界的除去手段は、該電界的除去手段に付着した液体現像剤を除去する第２の機械的除去手段を有し、前記第２の機械的除去手段により除去した液体現像剤を前記電界的除去手段の前記回収部に回収し、該回収部の液体現像剤を廃棄槽または再生手段に搬送する搬送手段を備えたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の液体現像装置。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の液体現像装置を搭載したことを特徴とする画像形成装置。

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