JP2009025605A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】残存トナーのクリーニングに際して、クリーニング液を付与してクリーニング性能の向上を図りながら、クリーニング液の使用をできるだけ少なくすることで、コスト低減するとともに廃液処理の負担も軽減することができる画像形成装置を提供する。
【解決手段】被クリーニング部材上のトナーをクリーニング液を付与してクリーニングするに当たり、予め被クリーニング部材上に形成されるトナー像のトナー量を算出しておき、そのトナー量に応じて、クリーニング液の付与量を制御する。
【選択図】図２

Description

本発明は、被クリーニング部材表面に残存するトナーにクリーニング液を付与してクリーニングする画像形成装置に関するものである。

感光体（感光ドラム）に静電潜像を形成し、それにトナーを付着させて、紙などに転写して定着する電子写真方式の画像形成装置が、広く使用されている。特に、大量プリント用のオフィスプリンタやオンデマンド印刷装置などの、より高画質及び高解像度が要求される画像形成装置では、トナー粒子径が小さく、トナー画像の乱れもおきにくい液体現像剤を用いる液体現像方式が用いられるようになってきている。

近年では、シリコンオイルなどの絶縁性液体「キャリヤ液」中に樹脂及び顔料からなる固形分としてのトナーを高濃度に分散させることで構成される、高粘度で高濃度の液体現像剤を用いる画像形成装置が提案されるようになってきた。

この液体現像剤を用いて現像する際には、現像ローラ等の現像剤担持体上に現像剤のミクロン単位の薄層を形成し、この薄層化された現像剤を感光体に接触させて現像することが望ましい。このことは特に、上記のような高粘度の液体現像剤を用いる場合により顕著である。

また、現像により感光体上に形成されたトナー像は記録材に直接転写される、もしくは中間転写体に一次転写の後、記録材に二次転写される。

しかしながら一般に、感光体上のトナー像を転写した後も、感光体上にはトナーが残留する（あるいは、中間転写体から二次転写した場合にも中間転写体上にはトナーが残留する）。これがそのままの状態で再度現像領域（中間転写体の場合は一次転写領域）に到達すると、次の現像（または一次転写）に悪影響を及ぼす。

上記のような問題に対応するため、現像後残留した感光体上の残存トナー（二次転写後残留した中間転写体上の残存トナー）をクリーニングする技術が開発されてきた。感光体（中間転写体）の上の残存トナーのクリーニングは、一般に当接させたブレードによる掻き取りが行われる。

しかしながら、そういった一般的なブレードなどのクリーニング部材を用いるクリーニングにおいても、様々な条件により十分なクリーニング効果を得られないことが多い。そこで残存トナーのクリーニング時に、クリーニング液（通常、液体現像剤、特にそのキャリヤ液が用いられる）をクリーニング部材に付与することでクリーニング性を向上するような技術が提案されてきた（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１には、中間転写体のクリーニング部材に直接、キャリヤ液を付与することで中間転写体上の残存トナーのクリーニング性を向上する技術が提案されている。一方、被クリーニング部材である感光体や中間転写体の方にクリーニング液として液体現像剤（あるいはキャリヤ液そのもの）を付与してクリーニング性を上げるという技術もある（例えば、特許文献２参照）。

特許文献２には、被クリーニング部材である感光体にクリーニング液を供給して、トナーの固形分比を落とし、クリーニングを容易にする技術が提案されている。また、クリーニング液に、使用済みのクリーニング回収液を補給して使う再利用も提案している。

何れにせよ、クリーニングされた残存トナーは、付与されたクリーニング液とともにクリーニング部材により除去される。すなわち除去された状態としては、トナーを含むクリーニング液（キャリヤ液を用いた場合は、液体現像剤）である。

しかしクリーニング部材により掻き取られたクリーニング液（液体現像剤）は溜まっていくため、回収して廃棄するにしても保管容器を必要とする。また頻繁に溜まった容器の廃棄や交換なども必要となってくる。そこで、そのような容器を用意するのであれば、むしろ溜まったクリーニング液を有効利用できるようにして、回収クリーニング液を再利用する技術が研究されてきた（例えば、上述の特許文献２参照）。

ところが、回収したクリーニング液はトナーを含んでおり、そのクリーニング液を用いて再度クリーニングすると、残存トナーを新たに掻き取ることで、クリーニング液のトナー濃度は徐々に上昇していくことになり、再利用を続けていく上で問題となる。すなわち、ある程度再利用したら廃棄するか、あるいは再利用を続けるためにはトナー濃度を調整するような手段が必要となる。

トナー濃度が上昇したままのクリーニング液を用いると、被クリーニング部材上のトナーの固形分比を落とすために、より大量のクリーニング液を供給しなければならなくなり、被クリーニング部材上から飛散、滴下したりして様々な悪影響をもたらす恐れもある。
特開２００１−３３７５７２号公報 特開２００２−２０２６６９号公報

上述したように、被クリーニング部材上のトナーをクリーニングするに際して、キャリヤ液あるいは液体現像剤等のクリーニング液を付与することでクリーニング性を向上することができる。しかしながら、使用したクリーニング液を廃棄する廃液タンクを設けたり、廃液処理に手間をかけたりしなければならない。また、廃棄せず再利用しようとすると、増えていくトナー濃度を調整しなければならず、装置的に負担を強いるものになっていた。

本発明の目的は、上記の課題を解決し、クリーニング液を付与してクリーニング性能の向上を図りながら、クリーニング液の使用をできるだけ少なくすることで、コスト低減するとともに廃液処理の負担も軽減することができ、また、クリーニングにより回収した使用済みクリーニング液をクリーニングに再利用する場合にも、トナー濃度を検知するなどの濃度調整の手間を大きく削減して、簡便に再利用することができる、そのような画像形成装置を提供することである。

上記課題を解決するために、本発明は以下の特徴を有するものである。

１． 像担持体上に形成した潜像を、現像剤担持体上に担持する液体現像剤で現像し、形成したトナー像を記録材に転写する画像形成装置において、前記トナー像を転写後の前記像担持体にクリーニング液を付与するクリーニング液付与手段と、前記クリーニング液付与手段によるクリーニング液の付与量を制御するクリーニング液付与制御手段と、前記クリーニング液付与手段により付与されたクリーニング液とともに前記像担持体上の残存トナーを取り除くクリーニング手段と、前記像担持体上に形成される前記トナー像のトナー量を算出するトナー量算出手段と、を有し、前記クリーニング液付与制御手段は、前記トナー量算出手段により算出された前記トナー量に応じて、前記クリーニング液の付与量を制御することを特徴とする画像形成装置。

２． 前記クリーニング液は、少なくとも前記液体現像剤のキャリヤ液を含み、前記クリーニング手段は、前記像担持体に当接するクリーニングブレードを有することを特徴とする１に記載の画像形成装置。

３． 前記トナー量算出手段は、画像の印字率を求めるためのドットカウンタを有し、前記画像の印字率から前記トナー量を算出することを特徴とする１または２に記載の画像形成装置。

４． 前記クリーニング液付与制御手段は、前記トナー量算出手段により算出された前記トナー量に応じて、転写残トナーのトナー濃度が所定の値を越えないように前記クリーニング液の付与量を制御することを特徴とする１乃至３の何れか１項に記載の画像形成装置。

５． 前記クリーニング液付与手段は、前記像担持体に当接して回転し、表面に担持するクリーニング液を前記像担持体に付与するクリーニング液付与ローラと、前記クリーニング液付与ローラの表面に前記クリーニング液を供給するクリーニング液供給手段と、を有することを特徴とする１乃至４の何れか１項に記載の画像形成装置。

６． 前記クリーニングブレードにより除去されたトナーを含むクリーニング液を回収するクリーニング液回収手段を有することを特徴とする１乃至５の何れか１項に記載の画像形成装置。

７． 前記クリーニング液回収手段により回収されたトナーを含むクリーニング液を、クリーニング液として前記クリーニング液付与手段に再供給することを特徴とする６に記載の画像形成装置。

８． 前記クリーニング液回収手段により回収されたトナーを含むクリーニング液を、前記像担持体上の潜像を現像するための液体現像剤として再使用することを特徴とする６に記載の画像形成装置。

９． 像担持体上に形成した潜像を、現像剤担持体上に担持する液体現像剤で現像し、形成したトナー像を中間転写体に一次転写した後、記録材に二次転写する画像形成装置において、前記トナー像を二次転写後の前記中間転写体にクリーニング液を付与するクリーニング液付与手段と、前記クリーニング液付与手段によるクリーニング液の付与量を制御するクリーニング液付与制御手段と、前記クリーニング液付与手段により付与されたクリーニング液とともに前記中間転写体上の残存トナーを取り除くクリーニング手段と、前記像担持体上に形成される前記トナー像のトナー量を算出するトナー量算出手段と、を有し、前記クリーニング液付与制御手段は、前記トナー量算出手段により算出された前記トナー量に応じて、前記クリーニング液の付与量を制御することを特徴とする画像形成装置。

１０． 前記クリーニング液は、少なくとも前記液体現像剤のキャリヤ液を含み、前記クリーニング手段は、前記中間転写体に当接するクリーニングブレードを有することを特徴とする９に記載の画像形成装置。

１１． 前記トナー量算出手段は、画像の印字率を求めるためのドットカウンタを有し、前記画像の印字率から前記トナー量を算出することを特徴とする９または１０に記載の画像形成装置。

１２． 前記クリーニング液付与制御手段は、前記トナー量算出手段により算出された前記トナー量に応じて、二次転写残トナーのトナー濃度が所定の値を越えないように前記クリーニング液の付与量を制御することを特徴とする９乃至１１の何れか１項に記載の画像形成装置。

１３． 前記クリーニング液付与手段は、前記中間転写体に当接して回転し、表面に担持するクリーニング液を前記中間転写体に付与するクリーニング液付与ローラと、前記クリーニング液付与ローラの表面に前記クリーニング液を供給するクリーニング液供給手段と、を有することを特徴とする９乃至１２の何れか１項に記載の画像形成装置。

１４． 前記クリーニングブレードにより除去されたトナーを含むクリーニング液を回収するクリーニング液回収手段を有することを特徴とする９乃至１３の何れか１項に記載の画像形成装置。

１５． 前記クリーニング液回収手段により回収されたトナーを含むクリーニング液を、クリーニング液として前記クリーニング液付与手段に再供給することを特徴とする１４に記載の画像形成装置。

本発明に係る画像形成装置では、被クリーニング部材上のトナーをクリーニング液を付与してクリーニングするに当たり、予め被クリーニング部材上に形成されるトナー像のトナー量を算出しておき、そのトナー量に応じて、クリーニング液の付与量を制御する。従って、トナー像に応じて最小限のクリーニング液を被クリーニング部材に付与することができ、クリーニング液の使用をできるだけ少なくしてコスト低減するとともに、廃液処理の負担も軽減することができる。

また本発明に係る画像形成装置では、回収したクリーニング液のトナー濃度が一定となるようにクリーニング液の付与量を制御することも容易であり、回収したトナーを含むクリーニング液をクリーニングに再利用する場合にも、トナー濃度を検知するなどの濃度調整の手間を大きく削減して、簡便に再利用することができる。

本発明に係る実施形態を、図を参照して説明する。

液体現像剤の薄層を用いて現像する湿式の画像形成装置は、複写機、簡易印刷機、プリンタなどに利用されている。これらには、一般的に電子写真方式の画像形成プロセスが、共通して用いられている。その電子写真方式による湿式の画像形成部を例にして、そこで用いられるクリーニング装置について、その構成と機能動作を説明する。

以下、本発明に係る湿式画像形成装置の一実施形態（特に、そのクリーニング装置部分）を、図面を参照しながら説明する。

（湿式画像形成装置の全体構成と動作の例）
本実施の形態に係る湿式画像形成装置の全体構成例を図１に示す。図１を用いて湿式画像形成装置の全体構成を説明する。但し、画像形成プロセスに関わる構成要素のみを図示した。記録媒体の給紙、搬送、排紙に関わる構成要素は簡略的に示した。

図１の画像形成装置１０において、作像部は、像担持体としての感光体ドラム１、帯電器２、露光器３、液体現像装置４、クリーニング装置６を備える。

図１においては、液体現像装置４が一台のみ配置されているが、カラー画像形成のために複数台配置されていてもよい。カラー現像の方式、中間転写の有無などは任意に設定すればよく、それに合わせた任意の構成配置をとることができる。

感光体ドラム１は、表面に感光体層（不図示）が形成された円筒形状であって、図１における矢印Ａ方向に回転駆動する。感光体ドラム１の外周には、クリーニング装置６、帯電器２、露光器３、液体の現像装置４、及び中間転写ローラ５が、前記感光体ドラム１の回転方向に沿って順次配置されている。

帯電器２は、感光体ドラム１の表面を所定電位に帯電させる。

露光器３は、感光体ドラム１の表面に光を照射し照射領域内の帯電レベルを低下させて静電潜像を形成する。

液体現像装置４は、感光体ドラム１上に形成された潜像を現像する。すなわち、感光体ドラム１の現像領域へ液体現像剤を搬送し、その液体現像剤に含まれるトナーを感光体ドラム１の表面の静電潜像に供給してトナー像を形成する。

現像のプロセスにおいては、液体現像装置４の現像ローラ４１に電源（不図示）から現像バイアス電圧が印加される。感光体ドラム１上の潜像の電位とのバランスで生じた電界に従って現像剤中のトナーが感光体ドラム１の潜像部分に静電吸着され、感光体ドラム１上の潜像が現像される。

中間転写部は、中間転写体としての中間転写ローラ５、二次転写ローラ７を備える。

中間転写ローラ５は、感光体ドラム１と対向するように配置されており、前記感光体ドラム１と接触しながら矢印Ｂ方向に回転する。これら中間転写ローラ５と感光体ドラム１とのニップ部で、感光体ドラム１から中間転写ローラ５への一次転写が行われる。

一次転写プロセスにおいては、中間転写ローラ５に、電源（不図示）から転写バイアス電圧が印加される。これにより、一次転写位置における前記中間転写ローラ５と感光体ドラム１との間に電界が形成され、感光体ドラム１上のトナー像が、中間転写ローラ５に静電吸着され、前記中間転写ローラ５上に転写される。

トナー像が中間転写ローラ５に転写されると、クリーニング装置６が感光体１上の残存トナーを除去し、次の画像形成が行われる。

中間転写ローラ５と二次転写ローラ７とは、記録材としての記録媒体９を挟んで対向するように配置されており、記録媒体９を介して接触回転する。これら中間転写ローラ５と二次転写ローラ７とのニップ部で、中間転写ローラ５から記録媒体９への二次転写が行われる。記録媒体９は、二次転写のタイミングに合わせて二次転写位置へ矢印Ｃ方向に搬送される。

二次転写プロセスにおいては、二次転写ローラ７に、電源（不図示）から転写バイアス電圧が印加される。これにより、中間転写ローラ５と二次転写ローラ７との間に電界が形成され、前記中間転写ローラ５と二次転写ローラ７との間を通過させた記録媒体９上へ前記中間転写ローラ５上のトナー像が静電吸着され、前記記録媒体９上に転写される。

定着部は、対向配置され接触回転する一対の定着ローラ８ａ、８ｂを備える。定着ローラ８ａ、８ｂには、それぞれ熱源が設けられており、前記定着ローラ８ａ、８ｂ間を記録媒体９が通過すると、その記録媒体９が高温下で加圧される。これにより、記録媒体９上でトナー像を形成するトナーが前記記録媒体９に融着し定着する。

（現像剤の構成）
現像に用いる液体現像剤について説明する。液体現像剤は、溶媒であるキャリヤ液体中に着色されたトナー粒子を高濃度で分散している。また液体現像剤には、分散剤、荷電制御剤などの添加剤を適宜、選んで添加してもよい。

キャリヤ液としては、絶縁性の、常温で不揮発性の溶媒が用いられる。トナー粒子は、主として樹脂と着色のための顔料や染料からなる。樹脂には、顔料や染料をその樹脂中に均一に分散させる機能と、記録材に定着される際のバインダとしての機能がある。

トナーの体積平均粒子径は、０．１μｍ以上、５μｍ以下の範囲が適当である。トナーの平均粒子径が０．１μｍを下回ると現像性が大きく低下する。一方、平均粒子径が５μｍを超えると画像の品質が低下する。

液体現像剤に対するトナー粒子の割合は、１０〜４０質量％程度が適当である。１０質量％未満の場合、トナー粒子の沈降が生じやすく、長期保管時の経時的な安定性に問題がある。また必要な画像濃度を得るため、多量の現像剤を供給する必要があり、紙上に付着するキャリヤ液が増加し、定着時に乾燥せねばならず、蒸気が発生し環境上の問題が生じる。４０質量％を超える場合には、液体現像剤の粘度が高くなりすぎ、製造上も、また取り扱いも困難になる。

（液体現像装置４の構成と動作）
図１にはまた、液体現像装置４の概略構成を示す。図１を用いて、液体現像装置４の構成と動作について説明する。

現像剤槽４４には、上述の液体現像剤が収容されている。

供給ローラ４３は、現像剤槽４４内の液体現像剤に浸漬するよう配置され、矢印Ｆ方向に回転し、現像剤槽４４から液体現像剤をくみ上げる。高粘度の液体現像剤はその粘着力で供給ローラ４３の表面に付着した状態で搬送される。

規制部材４５は、供給ローラ４３の材質に応じて金属やゴムのブレードが用いられ、図のように供給ローラ４３に対向して、その回転に対してカウンタ方向に当接して配置され、供給ローラ４３の表面に付着して搬送される現像剤の量を規制するものである。

搬送ローラ４２としては、一般にゴムローラが用いられる。搬送ローラ４２は供給ローラ４３に対向して配置され、当接しながら矢印Ｅ方向に回転する。このニップ部で、供給ローラ４３表面に形成された現像剤薄層は搬送ローラ４２の表面に写し取られ、現像剤担持体としての現像ローラ４１へ向かって搬送されていく。

現像ローラ４１としては低硬度のゴムローラが用いられる。現像ローラ４１は搬送ローラ４２に対向して配置され、当接しながら矢印Ｄ方向に回転する。このニップ部で、搬送ローラ４２表面に搬送された現像剤薄層は、現像ローラ４１に掻き取られ、現像ローラ４１表面に現像剤薄層が担持、搬送されることになる。

現像ローラ４１は、像担持体である感光体ドラム１とも当接して回転しており、感光体ドラム１とのニップ部、すなわち現像領域に搬送された現像剤薄層は、感光体１上の潜像を現像することになる。

しかしながら、感光体ドラム１の潜像を現像した後も、現像ローラ４１表面には現像剤の薄層が残存する。除去部材４６はクリーニングのためのブレードであり、この残存した現像剤を除去するものである。

上記説明において、液体現像装置４の構成としては、搬送ローラ４２を省略し、現像ローラ４１がその機能を合わせ持ってもよい。すなわち、供給ローラ４３から直接現像ローラ４１に現像剤を転移させる方法を採ることも可能である。

（クリーニング装置６の構成と動作）
図１にはまた、クリーニング装置６の構成も合わせて示している。図２は、そのクリーニング装置６の部分の概略構成を示す拡大図である。図２を用いて、クリーニング装置６の構成と動作について説明する。

図２には、像担持体としての感光体ドラム１表面の転写残トナーをクリーニングする場合を示している。同様のクリーニング装置を中間転写体表面の二次転写残トナーのクリーニングに利用することもできる。その場合は、クリーニング装置６を中間転写ローラ５に対向するように配設すればよい（後述の図９参照）。また像担持体と中間転写体の両方に対してそれぞれクリーニング装置を配設することもできる。いずれにせよ、クリーニング装置の構成と動作は同様であり、以下には図２の場合の説明を行う。

図２において、６１はクリーニング手段としてのクリーニングブレードであり、感光体ドラム１上のトナー像が中間転写ローラ５に転写された後の残存トナーを除去する。実際には、後述するように感光体ドラム１上の転写残トナーにはクリーニング液が付与され、そのクリーニング液とともに感光体ドラム１から掻き取られることになる。

クリーニング液としては、通常、現像に用いる液体現像剤そのもの、あるいは液体現像剤のキャリヤ液をクリーニングにも兼用して用いるのが便利である。トナーを含まないキャリヤ液が好ましいが、本実施形態のようにクリーニング液としての再利用を考えた場合、トナーの混入は避けられず、最初から低濃度のトナーを含んだキャリヤ液、すなわち液体現像剤そのものを用いても特に差し支えない。

以下、本実施形態では、回収したクリーニング液（トナーを含むキャリヤ液、すなわち液体現像剤そのもの）をクリーニング液として再使用するものとして説明する。

６２ａは回収クリーニング液槽であり、クリーニングブレード６１で掻き取った転写残トナーを含むクリーニング液（液体現像剤）を回収する。６２ｂは搬送経路であり、回収クリーニング液槽６２ａに回収されたクリーニング液を搬送し、クリーニング液槽６３に送り込む。クリーニング液槽６３は後述するクリーニング液付与手段に供給するためにクリーニング液を貯留する。

従って回収クリーニング液槽６２ａ、及び搬送経路６２ｂは、クリーニング液回収手段として機能する。

なお本実施形態は回収クリーニング液を再使用する構成としているが、再使用せず廃棄する構成では、搬送経路６２ｂは必要ない。クリーニング液槽６３には未使用のクリーニング液が貯留され、後述するようにクリーニング液付与手段に供給される。

６４はクリーニング液供給部であり、クリーニング液槽６３に貯留されたクリーニング液を汲み上げ、６５のクリーニング液付与ローラ表面にクリーニング液を噴出し、クリーニング液の薄層を形成する。

クリーニング液付与ローラ６５は、矢印Ｇ方向に回転駆動して、その表面の薄層状のクリーニング液を、同じく矢印Ａ方向に回転して当接する感光体ドラム１表面に付与する。

図１に示すように、クリーニング液付与ローラ６５は、感光体ドラム１上のトナー像が中間転写ローラ５に転写される位置の下流側に配設されており、従ってクリーニング液付与ローラ６５表面のクリーニング液は、感光体ドラム１表面の転写残トナーに付与されることになる。

転写残トナーにクリーニング液が付与されることで、液体現像剤としての固形分（トナー）比がおちてクリーニングが容易になる。クリーニング液付与ローラ６５には、電源６６により転写後の感光体ドラム１の電位に近い電圧を印加して、トナーを引きつけたり、感光体側に押し付けたりさせないことが望ましい。

このように、クリーニング液供給部６４及びクリーニング液付与ローラ６５は、クリーニング液付与手段として機能する。またクリーニング液供給部６４は、クリーニング液供給手段として機能する。

クリーニング液付与ローラ６５により感光体ドラム１表面に付与されたクリーニング液は、感光体ドラム１の回転により下流側のクリーニングブレード６１が当接する位置まで移動すると、既述したように転写残トナーとともにクリーニングブレード６１により掻き取られ、再び回収クリーニング液として、上述のような経過を循環することになる。

（クリーニング液の付与と付与量制御）
図３乃至図５を用いて、クリーニング液付与手段における動作と、クリーニング液付与制御手段によるその制御について、詳細を述べる。

図３は、感光体ドラム１に対するクリーニング液付与手段（クリーニング液付与ローラ及びクリーニング液供給部）の配置状態を示す斜視図である。

クリーニング液供給部６４は、クリーニング液付与ローラ６５の長手方向に、数カ所、あるいはそれ以上のクリーニング液供給ノズル６４ａを有し、クリーニング液槽６３から汲み上げてきたクリーニング液を各クリーニング液供給ノズル６４ａから噴出することで、クリーニング液付与ローラ６５の表面にクリーニング液の薄層を形成する。

クリーニング液付与ローラ６５は感光体ドラム１の回転方向（矢印Ａ方向）と同じ方向（矢印Ｇ方向）に回転し、表面のクリーニング液を感光体ドラム１表面に付与することで、感光体ドラム１表面のトナーの付着力を弱める。

クリーニング液供給手段としてのクリーニング液供給部６４は、クリーニング液槽６３からクリーニング液を汲み上げ、クリーニング液供給ノズル６４ａから噴出させるための給液モータ駆動部（図３には示さず。図５参照）を有している。またその噴出量、すなわち感光体ドラム１表面へのクリーニング液付与量は可変制御できる構成となっている。

また、長手方向に配列した各クリーニング液供給ノズル６４ａからの噴出も独立に制御することが可能である。すなわち、クリーニング液の全体的な付与量を制御するとともに、長手方向に均等に、あるいは意図的に変化させて付与するよう制御することも可能である（詳細は実施例２で述べる）。

クリーニング液の付与量を制御することは以下のような意味を持っている。

図４には、当接して回転するクリーニング液付与ローラ６５と感光体ドラム１とのニップ部の断面図を示す。

クリーニング液付与ローラ６５によりクリーニング液７０を付与される前の感光体ドラム１表面には、転写残トナー７１が付着している。またキャリヤ液も多少は残存しているが十分ではなく、トナー濃度が高い（固形分比が高い）状態である。従ってクリーニング液の付与を必要とする。

クリーニング液付与ローラ６５と感光体ドラム１とのニップ部では、回転するクリーニング液付与ローラ６５によって、その表面のクリーニング液７０が感光体ドラム１の表面、すなわち残存トナー７１に付与される。クリーニング液７０を付与された残存トナー７１は、トナー濃度が下がり、クリーニングが容易となった液体現像剤７２として下流に運ばれ、ブレード６１で掻き取られる。

このようにクリーニング液を付与し、ある程度以下の固形分比まで下げることにより、トナーを湿潤させ、付着力を弱め、クリーニング性をクリーニング不良が起こらないレベルに向上することができる。

しかしながら、その際に必要なクリーニング液の付与量は、残存しているトナー量に依存することになる。すなわち、残存するトナー量が多いと、効果的にクリーニング性を上げるために必要なクリーニング液の付与量も多くなるし、トナー量が少ないと、必要なクリーニング液の付与量も少なくなる。

この転写残トナーの量は、転写効率がほぼ一定であるとすれば、現像によりトナー像が形成された時のトナー量に依存する。トナー像のトナー量は、ほとんど現像により形成される画像の印字率（黒く印刷される面積比）で決まってくる。すなわち、画像の印字率が０％であれば、残存トナーも極めて少ないが、印字率が１００％であれば、残存するトナー量も最大となる。

画像の印字率は画像によって様々に変動するので、従来は最もトナー量の多くなる最悪のケース（印字率１００％）を想定して、クリーニング液の付与量を設定していた。これにより印字率の大きい場合にも、クリーニング液の不足によりクリーニング不良が発生することは防止できるが、通常の印字率では必要以上のクリーニング液を供給することになる。

クリーニング液の付与量を制御することは、こういった問題を解消する。残存トナー量に応じたクリーニング液の付与量を設定することにより、クリーニング液の使用量を減らし、コスト削減に寄与すると同時に、クリーニング液の廃棄に関わる処理、すなわち、容器の交換や廃棄などの手間も低減することができる。また、クリーニング液を回収して再使用する際にも、濃度調整などの手間を削減可能であるが、その点については後述する。

図５を用いて、画像の印字率に応じたクリーニング液の付与量の制御方法について説明する。図５は、画像の印字率に応じたクリーニング液の付与量の制御機能に関するブロック図である。

画像形成装置１０の取得した画像データ１００は、画像形成情報として画像形成装置１０本体の画像メモリ部１０２に展開される。画像メモリ部１０２に展開された画像形成情報は、制御部１０７により、本体による画像形成のタイミングに合わせて、レーザ駆動部１０３に順次送られ、感光体ドラム１上に静電潜像が形成される。

これと同時に、画像メモリ部１０２に展開された画像形成情報から、ドットカウンタ１０４において、トナーが現像される潜像ドットをカウントし、画像形成情報演算部１０５にて一定期間（例えば画像１枚）のカウントされたドット数を積算し、その総ドット数を画像形成情報記憶部１０６に記憶する。

このドット数の情報（印字率）から、現像量や転写効率を考慮に入れて、転写残トナー量を算出することができる。上記ドットカウンタ１０４、画像形成情報演算部１０５、及び画像形成情報記憶部１０６はトナー量算出部１０１を構成している。トナー量算出部１０１はトナー量算出手段として機能する。

制御部１０７は、上記トナー量算出部１０１を制御して、転写残トナー量を求め、それに対応する適切なクリーニング液量を供給することができるように、クリーニング液供給部６４の給液モータ駆動部１０８に必要な電流を出力させる信号を送り、制御する。従って、制御部１０７はクリーニング液付与制御手段として機能する。

実際のクリーニング液の付与量の制御においては、ドットカウンタ１０４から得られるドット数から印字率を求め、それらの転写残トナーに対する適切なクリーニング液量を求め、その対応をデータとして保持しておけば、逐一トナー量を求めるまでもなく容易に給液を制御できる。この対応関係については、実施例の説明で述べる。

（回収クリーニング液の再使用とトナー濃度）
以上、本実施形態では、回収したクリーニング液（トナーを含むキャリヤ液、すなわち液体現像剤そのもの）をクリーニング液として再使用する構成で説明してきた。回収クリーニング液を再使用する構成では、従来の方法では回収クリーニング液に含まれるトナーの濃度が問題となった。その点を以下に説明する。

上述してきたクリーニング液（液体現像剤）の再使用においては、回収され、再使用されるクリーニング液のトナー濃度、すなわちキャリヤ液中に分散されたトナーの濃度が徐々に変化していく。

感光体ドラム１上の転写残トナーはトナー濃度（固形分比）が高く、キャリヤ液はほとんどないと見なせる。それに対してクリーニング液付与手段により付与されるクリーニング液（液体現像剤）は、ほとんどキャリヤ液である。このクリーニング液付与によりキャリヤ液の多い状態にすることでクリーニングを容易にすることができる。

但し、付与されるクリーニング液として一度クリーニングで掻き取った回収クリーニング液を用いると、そこには転写残のトナーが含まれるため、そのままではクリーニング液付与手段により付与されるクリーニング液（液体現像剤）は、キャリヤ液に含まれるトナーが次第に増えていくように変化することになる。

転写残トナーに付与するクリーニング液自体にトナーが含まれると、その分クリーニング液の供給量を増やさないと、クリーニング液付与後のトナー濃度を十分なクリーニング効果が得られる程度まで下げることができなくなる。

クリーニング液の供給量がどんどん増えていくと、付与したクリーニング液が端部から漏れ出したり、飛散、滴下したりして様々な悪影響をもたらす恐れもある。

従来、回収クリーニング液のトナー濃度は不明であり、常に最悪を想定してクリーニング液の供給量を定めるため、クリーニング液の供給量の増大は避けられず、再利用を継続していくためには、頻繁な廃棄やトナー濃度調整の手間が必要となる。

本実施形態では、クリーニング液回収手段を用いて回収したクリーニング液（液体現像剤）の再使用を前提とし、転写残トナー量に応じたクリーニング液量を供給する構成としている。これは、常に回収されるクリーニング液のトナー濃度を一定以下に抑えるように付与することであり、なおかつ、その一定濃度以下の回収クリーニング液を再度クリーニング液として付与するので、回収クリーニング液の付与量を必要以上に増やすこともなく、回収クリーニング液のトナー濃度が使用に耐えなくなるまで継続して再利用することができる。

すなわち、クリーニング性への効果を考えて、一定のトナー濃度以下になるように、クリーニング液の付与量を常に制御すること自体が、改めて濃度調整を行わずとも、回収したクリーニング液のトナー濃度の制御に繋がっているのである。

このように、回収したクリーニング液のトナー濃度が一定となるようにクリーニング液の付与量を制御することが容易であり、回収したトナーを含むクリーニング液をクリーニングに再利用する場合にも、トナー濃度を検知するなどの濃度調整の手間を大きく削減して、簡便に再利用することができる。

なお、クリーニング液として再使用するのでなく、濃度調整の上で現像剤槽４４へ供給し、液体現像剤として再利用することも可能である。トナー濃度がクリーニング液としての再使用に耐えられなくなってきた場合も同様にすることができる。但しこの場合は、現像に用いている液体現像剤、あるいはキャリヤ液そのものを、クリーニング液として用いていることが必要である。

図１に示したような画像形成装置を用いて実施した例を説明する。但し、中間転写体５は用いず、直接記録媒体９に転写している。

実施の条件を述べる。感光体ドラム１は、直径２１０ｍｍのアルミドラムに有機感光体膜（膜厚３５μｍ）を形成したものであり、回転周速を３５０ｍｍ／ｓに設定した。帯電器２はスコロトロン帯電器を用い、感光体ドラム１の表面が−４５０Ｖになるようにした。露光器３は半導体レーザで、画像部分を露光したときに感光体ドラム１の表面が−１００Ｖになるように設定した。

液体現像剤としては、キャリヤ液（シリコンオイル（信越シリコーン（株）製））にコニカミノルタビジネステクノロジー（株）のカラー複写機Ｃ３５０内のブラックトナーを粉砕し、平均粒径３μｍとしたものを添加した。分散剤（アビシア社製ソルスパース１３９４０）をトナー量に対して２５質量％添加した。なお、得られた液体現像剤のトナーの帯電量は−１００μＣ／ｇであった。

現像ローラ４１にはバイアス電圧として−３００Ｖを印加した。

クリーニングブレード６１としては、シリコンゴム３ｍｍのものを用い、クリーニング動作時、感光体ドラム１の接線から２０度の角度でカウンタに接している。圧接力は０．３４１Ｎ／ｃｍである。

クリーニング液供給部６４として、クリーニング液付与ローラ６５長手方向に４つのノズル６４ａを有する図３のような液供給装置を用いた。クリーニング液としては、キャリヤ液と同じ液体を用い、再使用は行っていない。

クリーニング液付与ローラ６５は、直径２６ｍｍのウレタンスポンジローラを用いた。密度は７０ｋｇ／ｍ³である。回転周速は４５０ｍｍ／ｓで、感光体ドラム１に対してカウンタ方向回転である。スポンジローラの抵抗は１．０×１０⁶Ωであり、−１００Ｖのバイアス電圧を印加した。

まず画像の印字率と転写残トナーのトナー濃度（転写残トナー量に依存する）との関係を調査した。

通紙は、コニカミノルタビジネステクノロジー（株）のＣＦペーパ（Ａ４）を用い、横通紙で紙間０．０８３ｍｍの条件とした。均質な画像で印字率を変化させ、クリーニング液の供給を止めた状態で、ブレードエッジ部でのトナー濃度（固形分比）とクリーニング性を２００枚通紙で調査した。

結果を図６のグラフに示す。

図６の横軸は印字率であり、縦軸は転写残トナーのトナー濃度（固形分比）を示す。印字率が大きいほど、転写残トナーのトナー濃度も大きくなり、図では印字率４０％以上でトナー濃度が３０％を越えている。またトナー濃度３０％を越えるとクリーニング不良が発生した。

このことからトナー濃度が３０％を越えるとクリーニング液の付与が必要であり、それは印字率が４０％以上の場合に相当する、と考えられる。逆に言えば、印字率が３０％程度以下であれば、トナー濃度が３０％を越えることもなく、クリーニング液の付与は不要であるとも言える。

（実施例１）
次にクリーニング液を供給して、実施した例を示す。画像の印字率の変動を考慮して、印字率４０％と１００％の場合について、各々１Ｋ枚の耐久を行い、クリーニング性と消費したクリーニング液の量を評価した。クリーニング性は、感光体ドラム上のクリーニング後残留しているトナーを反射濃度計で計測し、カブリの発生状況により、良（○）、否（×）の評価をしたものである。クリーニング液の消費量は少ないほどよい。

実施例１は、図６の結果に従い、それぞれの印字率に対してトナー濃度が３０％以下になるよう必要な最低限度のクリーニング液量を付与したものである。実施例１が画像の印字率に対してクリーニング液の付与量を変える制御を行っているのに対し、比較例１と２は、クリーニング液の付与量は一定の設定である。

比較例１は、印字率にかかわらず、印字率１００％でもクリーニング不良が発生しないようなクリーニング液量を付与したものである。比較例２は印字率８０％程度で必要な最低限度のクリーニング液量を付与したものである。

表１に結果を示す。

実施例１では、印字率４０％、１００％何れの場合も、それに応じて設定したクリーニング液量を付与することで、転写残トナーのトナー濃度は３０％を少し下回る程度が予測される。実際、何れの場合もクリーニング性は良好であり、合計したクリーニング液消費量も少ない。

比較例１では、何れもクリーニング性は良好であるが、クリーニング液の消費量は多すぎる。比較例２ではクリーニング液の消費量は抑制しているものの、印字率が大きくなるとクリーニング不良が発生している。

各印字率に対して、トナー濃度を３０％程度に抑制するために必要なクリーニング液の付与量を実験的に求めた関係を図７のグラフに示す。

図７のプロットを結ぶ線は、トナー濃度を３０％程度に抑制するために必要なクリーニング液の付与量であり、それ以上のクリーニング液量（プロットを結ぶ線より上の領域）であれば、クリーニング不良は発生せず、それを下回るクリーニング液量ではクリーニング不良が発生するのを確認した。

（実施例２）
次に、もし画像の印字率がクリーニング液付与ローラ６５長手方向に大きく変化しているような場合を考えてみた。こういった場合は、印字率の大きな部分に合わせたクリーニング液の付与量設定を行うことになる。しかしながら、本実施形態のようにクリーニング液供給部６４長手方向に複数のノズルを有し、独立して供給量を変化させられる様な構成とし、画像の印字率の変化に応じてクリーニング液の供給量を制御することが望ましい。

実施例２ではクリーニング液供給部６４の長手方向の４つのノズルに対して、それぞれクリーニング液の噴出のＯＮ／ＯＦＦ制御が可能な構成として、実施してみた。

用いた画像は、図８に示すように感光体ドラム１の長手方向に半分が印字率１００％（Ｂｋ）、残りが０％（Ｗ）の画像データ１００ａである。

この画像の印字率１００％の部分に対応するクリーニング液供給部６４の２つのノズル（奥側、図８では右側の２箇所６４ａ３、６４ａ４）のみ給液を行い、残りのノズル（６４ａ１、６４ａ２）は給液を停止するよう制御し、その状態で実施例１と同様に１Ｋ枚の耐久を行った。

表２にその結果を示す。

実施例２では、印字率１００％に対応する部分も、０％に対応する部分も、クリーニング不良は発生せず、またクリーニング液の消費量も、全面印字率１００％と想定した場合の半分程度ですませることができた。

以上のようにして、本実施形態に係る画像形成装置では、被クリーニング部材上のトナーをクリーニング液を付与してクリーニングするに当たり、予め被クリーニング部材上に形成されるトナー像のトナー量を算出しておき、そのトナー量に応じて、クリーニング液の付与量を制御する。従って、トナー像に応じて最小限のクリーニング液を被クリーニング部材に付与することができ、クリーニング液の使用をできるだけ少なくしてコスト低減するとともに、廃液処理の負担も軽減することができた。

なお、上述の実施形態では、被クリーニング部材として、像担持体としての感光体をクリーニングするものとしたが、既に述べたように被クリーニング部材が中間転写体であっても同様のクリーニング装置が同じように適用できる（図９の画像形成装置２０参照、図１の場合と同様であり、図２のクリーニング装置が同じく適用できる。但し、図９ではクリーニング装置の左右が反転している）。また像担持体と中間転写体と両方に適用してもかまわない。

クリーニングのために付与されるクリーニング液においては、液体現像剤に用いられるキャリヤ液と同じキャリヤ液を使用することが便利であるが、必ずしも同じキャリヤ液である必要はない。異なるキャリヤ液あるいはそれを含む液体現像剤を用いても、クリーニング性への効果に問題は生じない。また、クリーニング位置ですべて回収されるので、現像部へ流れることもなく、現像への影響も問題ない。

また、クリーニング液を回収して使用する場合には、回収したクリーニング液のトナー濃度が一定となるようにクリーニング液の付与量を制御することも容易であり、クリーニング液の濃度調整の手間を大きく削減して、簡便に再利用ができることは、既に述べたとおりである。

クリーニング液付与手段、及び回収手段は、本実施形態に限定されるものでなく、自由に形態を変更することができる。また別途クリーニング液を付与する部材を追加してもよい。回収クリーニング液槽６２ａやクリーニング液槽６３の形態も変更可能であるし、感光体ドラム１への新たなクリーニング液を補給する機構を設けてもよい。

本発明の範囲は、上記実施形態に限定されるものではない。本発明の趣旨を逸脱しない限り、それらの変更された形態もその範囲に含むものである。

本実施形態に係る湿式画像形成装置１０の全体構成例を示す断面図である。 図１におけるクリーニング装置６の構成例を示す拡大図である。 感光体ドラムに対するクリーニング液付与ローラとクリーニング液供給部の配置を示す斜視図である。 クリーニング液付与ローラと感光体ドラムのニップ部の断面拡大図である。 画像の印字率に応じたクリーニング液の付与量の制御機能を説明するためのブロック図である。 画像の印字率と転写残トナーのトナー濃度との関係を示すグラフである。 画像の印字率と転写残トナーのトナー濃度を３０％程度に抑制するために必要なクリーニング液の付与量との関係を示すグラフである。 感光体ドラムの長手方向に印字率が変化する画像に対するクリーニング液供給部の給液制御を示す図である。 クリーニング装置が中間転写体をクリーニングする湿式画像形成装置２０の全体構成例を示す断面図である。

符号の説明

１０、２０画像形成装置
１ 感光体ドラム（像担持体）
２ 帯電器
３ 露光器
４ 液体現像装置
５ 中間転写ローラ（中間転写体）
６ クリーニング装置
７ 二次転写ローラ
８ａ、８ｂ 定着ローラ
９ 記録媒体
４１ 現像ローラ
４２ 搬送ローラ
４３ 供給ローラ
４４ 現像剤槽
４５ 規制部材
４６ 除去部材
６１ クリーニングブレード
６２ａ 回収クリーニング液槽
６２ｂ 搬送経路
６３ クリーニング液槽
６４ クリーニング液供給部
６４ａ クリーニング液供給ノズル
６５ クリーニング液付与ローラ
７０ クリーニング液
７１ 転写残トナー
７２ 液体現像剤（クリーニング液を付与した転写残トナー）
１００ 画像データ
１０１ トナー量算出部
１０２ 画像メモリ部
１０３ レーザ駆動部
１０４ ドットカウンタ
１０５ 画像形成情報演算部
１０６ 画像形成情報記憶部
１０７ 制御部
１０８ 給液モータ駆動部

Claims (15)

1. 像担持体上に形成した潜像を、現像剤担持体上に担持する液体現像剤で現像し、形成したトナー像を記録材に転写する画像形成装置において、
   前記トナー像を転写後の前記像担持体にクリーニング液を付与するクリーニング液付与手段と、
   前記クリーニング液付与手段によるクリーニング液の付与量を制御するクリーニング液付与制御手段と、
   前記クリーニング液付与手段により付与されたクリーニング液とともに前記像担持体上の残存トナーを取り除くクリーニング手段と、
   前記像担持体上に形成される前記トナー像のトナー量を算出するトナー量算出手段と、を有し、
   前記クリーニング液付与制御手段は、
   前記トナー量算出手段により算出された前記トナー量に応じて、前記クリーニング液の付与量を制御する
   ことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記クリーニング液は、少なくとも前記液体現像剤のキャリヤ液を含み、
   前記クリーニング手段は、前記像担持体に当接するクリーニングブレードを有する
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記トナー量算出手段は、
   画像の印字率を求めるためのドットカウンタを有し、
   前記画像の印字率から前記トナー量を算出する
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の画像形成装置。
4. 前記クリーニング液付与制御手段は、
   前記トナー量算出手段により算出された前記トナー量に応じて、転写残トナーのトナー濃度が所定の値を越えないように前記クリーニング液の付与量を制御する
   ことを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の画像形成装置。
5. 前記クリーニング液付与手段は、
   前記像担持体に当接して回転し、表面に担持するクリーニング液を前記像担持体に付与するクリーニング液付与ローラと、
   前記クリーニング液付与ローラの表面に前記クリーニング液を供給するクリーニング液供給手段と、を有する
   ことを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の画像形成装置。
6. 前記クリーニングブレードにより除去されたトナーを含むクリーニング液を回収するクリーニング液回収手段を有する
   ことを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の画像形成装置。
7. 前記クリーニング液回収手段により回収されたトナーを含むクリーニング液を、クリーニング液として前記クリーニング液付与手段に再供給する
   ことを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置。
8. 前記クリーニング液回収手段により回収されたトナーを含むクリーニング液を、前記像担持体上の潜像を現像するための液体現像剤として再使用する
   ことを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置。
9. 像担持体上に形成した潜像を、現像剤担持体上に担持する液体現像剤で現像し、形成したトナー像を中間転写体に一次転写した後、記録材に二次転写する画像形成装置において、
   前記トナー像を二次転写後の前記中間転写体にクリーニング液を付与するクリーニング液付与手段と、
   前記クリーニング液付与手段によるクリーニング液の付与量を制御するクリーニング液付与制御手段と、
   前記クリーニング液付与手段により付与されたクリーニング液とともに前記中間転写体上の残存トナーを取り除くクリーニング手段と、
   前記像担持体上に形成される前記トナー像のトナー量を算出するトナー量算出手段と、を有し、
   前記クリーニング液付与制御手段は、
   前記トナー量算出手段により算出された前記トナー量に応じて、前記クリーニング液の付与量を制御する
   ことを特徴とする画像形成装置。
10. 前記クリーニング液は、少なくとも前記液体現像剤のキャリヤ液を含み、
    前記クリーニング手段は、前記中間転写体に当接するクリーニングブレードを有する
    ことを特徴とする請求項９に記載の画像形成装置。
11. 前記トナー量算出手段は、
    画像の印字率を求めるためのドットカウンタを有し、
    前記画像の印字率から前記トナー量を算出する
    ことを特徴とする請求項９または１０に記載の画像形成装置。
12. 前記クリーニング液付与制御手段は、
    前記トナー量算出手段により算出された前記トナー量に応じて、二次転写残トナーのトナー濃度が所定の値を越えないように前記クリーニング液の付与量を制御する
    ことを特徴とする請求項９乃至１１の何れか１項に記載の画像形成装置。
13. 前記クリーニング液付与手段は、
    前記中間転写体に当接して回転し、表面に担持するクリーニング液を前記中間転写体に付与するクリーニング液付与ローラと、
    前記クリーニング液付与ローラの表面に前記クリーニング液を供給するクリーニング液供給手段と、を有する
    ことを特徴とする請求項９乃至１２の何れか１項に記載の画像形成装置。
14. 前記クリーニングブレードにより除去されたトナーを含むクリーニング液を回収するクリーニング液回収手段を有する
    ことを特徴とする請求項９乃至１３の何れか１項に記載の画像形成装置。
15. 前記クリーニング液回収手段により回収されたトナーを含むクリーニング液を、クリーニング液として前記クリーニング液付与手段に再供給する
    ことを特徴とする請求項１４に記載の画像形成装置。

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