JP2009042396A - 現像装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】温度変化等に依らず、画質を良好に保つことのできる現像装置等を提供する。
【解決手段】現像装置９内に温度計９８を設けると共に、温度計９８による測定温度が高くなるほど現像剤に印加する電圧を小さく、測定温度が低くなるほど印加する電圧を大きくするように、現像剤帯電装置９７を制御する電圧制御部６０を設ける。
【選択図】図２

Description

本発明は、複写機、ファクシミリ装置、プリンタ、又は複合機等の画像形成装置及び上記画像形成装置にて使用され得る現像装置に関するものであり、特に液体現像剤を用いて画像形成を行う現像装置及び湿式画像形成装置に関する。

近年、液体のキャリアとトナーとを含む液体現像剤を用いて画像形成を行う湿式の現像装置及び画像形成装置（以下、「現像装置等」とする）が提案されている。湿式の現像装置等では、現像ローラから感光体ドラム上に描かれた静電潜像へトナーを付着させることで、静電潜像を現像している。良好な画像を得るために、湿式の現像装置等には、現像ローラの表面に付着した現像液に電圧を印加する機構が設けられる。特許文献１には、この機構の一例として電圧印加ローラが設けられている。
特開平９‐１８５２６６号公報（１９９７年７月１５日公開）

しかし、上述した従来の技術では、温度等の変化によっては画質を一定に保つことができない場合があった。

本発明はこの従来の問題点に鑑みてなされたものであって、温度等の条件の変化によっても画質を保つことのできる現像装置及び画像形成装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、請求項１の現像装置は、静電潜像を担持可能な像担持体に対して、トナーと液体のキャリアとを含む現像剤を供給することで、上記静電潜像を現像する現像装置であって、上記現像剤を担持して上記像担持体に対向する現像部材と、上記現像部材上の現像剤に電界を印加する電界印加部と、上記現像剤の粘度が大きくなるほど、上記電界印加部が現像剤に印加する電界を強くする電界制御部と、を備える。

現像剤の粘度が大きくなるほど、現像部材上に付着する現像剤の量は多くなる。よって、帯電制御部が、現像剤の粘度が大きくなるほど現像剤に印加される電界が大きくなるように帯電器を制御することで、トナーの帯電不足による画像濃度の低下が起こりにくくなる。

一方、現像剤の粘度が小さくなると、現像部材上に付着する現像剤の量は少なくなる。よって、現像剤の粘度が小さいときに、現像剤の粘度が大きいときに適切であった電界と強度が同じ電界を印加すると、電界の強度が必要以上に大きいために現像部材と電界印加部との間でリークが生じることがある。すると、現像部材及び他の部材に不具合が生じることがある。これに対して上記現像装置は、現像剤の粘度に合わせて電界の強度が制御されるので、このような不具合が起こりにくい。

また、請求項２に記載の現像装置は、静電潜像を担持可能な像担持体に対して、トナーと液体のキャリアとを含む現像剤を供給することで、上記静電潜像を現像する現像装置であって、上記現像剤が表面に付着した状態で上記像担持体に対向する現像部材と、上記現像部材上の現像剤に電界を印加する電界印加部と、上記現像剤の温度を測定する温度計と、上記温度計による測定結果から、上記現像剤の温度が低くなるほど、上記帯電器が現像剤に印加する電界を強くする電界制御部と、を備える。

現像剤の粘度に影響を与える要素の１つが温度である。よって、請求項２のような構成によれば、請求項１の現像装置と同様に、温度の変化によって生じる現像剤の粘度の変化にかかわらず、画像を良好に保つことができる。

また、請求項３に記載するように、静電潜像を担持可能な像担持体と、トナーと液体のキャリアとを含む現像剤が表面に付着した状態で上記像担持体に対向する現像部材と、上記現像部材上の現像剤に電界を印加する電界印加部と、上記現像剤の粘度が大きくなるほど、上記電界印加部が現像剤に印加する電界を強くする電界制御部を備える現像装置と、を備える画像形成装置も、本発明の技術的範囲に含まれる。

本発明によると、温度等の条件の変化に依らず、画質を一定に保つことができると共に、装置の不具合等の問題も起こりにくい。

本発明の現像装置の実施の一形態である現像装置９、及び画像形成装置の実施の一形態であるプリンタ１について、以下、図面を参照して説明する。なお、説明の便宜上、図面では部材の位置及び大きさ等は適宜強調して描かれている。また、以下の実施形態は、本発明の画像処理装置の一例として、カラープリンタを挙げて説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、本発明の画像処理装置は画像形成部を備えていればよく、コピー機、ファクシミリ機としての機能を有する所謂複合機（ＭＦＰ、Multi Function Peripheral）やコピー機能のみを備えたものでもよい。以下に説明するこれらの部材の具体的な構成や、その他の部材等については、適宜変更可能である。

＜１．プリンタ１＞
まず、図１を参照してプリンタ１全体の構成について説明する。図１はプリンタ１の要部構成を示す正面図である。

プリンタ１は、画像を形成するための用紙Ｐを収容するための用紙収容部３カラー画像を形成成する画像形成部２、用紙Ｐを収容する用紙収容部３、用紙Ｐ上に画像形成装置２が形成した画像を転写する転写部４、用紙Ｐ上に画像を定着させる定着部５、画像が定着した後の用紙Ｐを受け取る用紙排出トレイ６、用紙収容部３から用紙排出トレイ６まで用紙Ｐを搬送する用紙搬送部７、トナータンク２１７、及びキャリアタンク２１８等を備える。

画像形成部２は、無端状、すなわち環状であって一方向に回転可能な中間転写ベルト２１を備え、さらに、中間転写ベルト２の回転方向に沿って、それぞれイエロー（Ｙ）、マゼンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｂ）の４色の現像剤によって画像を形成し、上記中間転写ベルト２１に一次転写する画像形成ユニットＦＹ，ＦＭ，ＦＣ，及びＦＢ、中間転写ベルト２１上の一次転写された画像から余剰のキャリアを除去するキャリア除去部２２、並びに、上述の転写部４による転写後に中間転写ベルト２１から現像剤を除去するベルトクリーニング部２３等を備える。

より具体的には、画像形成部２は、中間転写ベルト２１の裏側（中間転写ベルト２１の環形状の内側）に、中間転写ベルト２１に接するよう、ベルト駆動ローラ２１１、第一従動ローラ２１２、第二従動ローラ２１３を、中間転写ベルト２１の回転方向に沿ってこの順に備える。ベルト駆動ローラ２１１は回転することで主転写ベルト２１を時計回りに回転移動させ、第一及び第二従動ローラ２１２及び２１３はベルト駆動ローラ２１１の回転に従動して回転する。ベルト駆動ローラ２１１は、中間転写ベルト２１を挟んで上述の転写部４の転写ローラ４１と対向するように設けられており、転写ローラ４１と共に転写部４を構成している。

画像形成ユニットＦＹ，ＦＭ，ＦＣ，及びＦＢは、第二従動ローラ２１３からベルト駆動ローラ２１１に向かってこの順に配される。画像形成ユニットの配置順序はこれに限定されるものではないが、各色の混色による完成画像への影響を配慮すると、この配置が好ましい。画像形成ユニットの詳細については後述する。

キャリア除去部２２は、中間転写ベルト２１の移動方向において最下流の画像形成ユニットＦＢのさらに下流、かつベルト駆動ローラ２１１の上流に設けられる。キャリア除去部２２は、中間転写ベルト２１の表面に接触してキャリア液を除去するキャリア除去ローラ２２ａ、キャリア除去ローラ２２ａに付着したキャリア液を回収するための回収装置２２ｂ、及び、中間転写ベルト２１を挟んでキャリア除去ローラ２２ａに対向するように配された対向ローラ２２ｃを備える。キャリア除去ローラ２２ａの表面は、中間転写ベルト２１の表面よりも濡れ性が高いことが好ましい。

ベルトクリーニング部２３は、中間転写ベルト２１の移動方向において転写部４の下流、かつ画像形成ユニットのうちで最上流の画像形成ユニットＦＹの上流に配される。より具体的には、ベルトクリーニング部２３は、第二従動ローラ２１３の近傍で中間転写ベルト２１に接触するブレード２３ａと、ブレード２３ａによって掻き取られた現像剤を収納する収納ケース２３ｂとを備える。

用紙収納部３は、図１に示すように、トナー像を定着させる用紙を収納する部分であって、プリンタ１の下部に配置されている。用紙収納部３は、用紙を収納している給紙カセット３１、及び給紙カセット３１内の一番上の用紙Ｐを用紙搬送部７へ供給する給紙部２２２等を備える。

転写部４は、上述のベルト駆動ローラ２１１、及び中間転写ベルト２１を挟んでベルト駆動ローラ２１１と対向する転写ローラ４１等を備える。転写部４は、転写ローラ４１にバイアスを印加するバイアス印加部（図示せず）を備えており、このバイアスによって中間転写ベルト２１から用紙Ｐに画像が転写される。

定着部５は、用紙Ｐにトナー像を定着させる部分であって、用紙搬送方向において転写部４の下流に配置されている。定着部５は、用紙に転写されたトナー像に接する加熱ローラ５１、及び加熱ローラ５２に対向して配置された加圧ローラ５２等を備える。

用紙搬送部７は、複数のローラ対等を備えている。

現像剤タンク２１７及びキャリア液タンク２１８は、トナーを高濃度に含む高濃度現像剤及びキャリア液をそれぞれ収納する。また、プリンタ１は、現像剤タンク２１７及びキャリア液タンク２１８から画像形成ユニット（ＦＹ、ＦＭ、ＦＣ、ＦＢ）に高濃度現像剤及びキャリア液を供給する供給機構（図示せず）を備える。

＜２．画像形成ユニット＞
画像形成ユニットＦＹ、ＦＭ、ＦＣ、及びＦＢは略同様の構成となっているので、以下では図２を参照してイエロー用の画像形成ユニットＦＹについて説明し、他の画像形成ユニットについては説明を省略する。図２は、画像形成ユニットＦＹの要部構成を示す正面図である。

図２に示すように、画像形成ユニットＦＹは、回転可能な感光体ドラム１０を備え、その回転方向に沿って、感光体ドラム１０を一様に帯電させる帯電部１１、帯電した感光体ドラム１０表面に光を照射することによって静電潜像を描く露光部１２、静電潜像を現像剤で現像する現像装置９、現像された画像を中間転写ベルト２１に転写する一次転写ローラ１３、転写後の感光体ドラム１０上に残存する現像剤を除去するドラムクリーニング部１４、光源を備え、クリーニング後の感光体ドラム１０の表面を光源からの光によって除電して次の画像形成に備える除電部１５等を備える。

現像装置９は、現像部材としての現像ローラ９１と、供給ローラ９２と、支持ローラ９３と、現像剤供給部９４と、現像剤除去装置９６と、電界印加部としての現像剤帯電装置９７と、温度計９８と、以上の各部材を収容する現像容器９９と、を備える。

現像ローラ９１は、感光体ドラム１０に接触するように配置され、回転することで現像剤を感光体ドラム１０に供給する。

供給ローラ９２は、現像ローラ９１に現像剤を供給するためのものであって、現像ローラ９１の下部に接触するよう配される。この供給ローラ９２には、ドクターブレード９２１が接触させられている。このドクターブレード９２１によって現像ローラ９１に供給するために供給ローラ９２上に担持されている現像剤の層厚が所定値に規制される。

現像剤供給部９４は、供給ローラ９２と支持ローラ９３との接触部分付近の支持ローラ９３に現像剤を供給するための部材である。

支持ローラ９３は、現像剤を供給ローラ９２とともに支持するための部材であって、供給ローラ９２に接触するように配される。

現像剤除去装置９６は、感光体ドラム１０に供給されずに現像ローラ９１上に残留した現像剤を除去するための装置であって、現像剤除去ブレード９６１を有している。この現像剤除去ブレード９６１によって現像ローラ９１上の現像剤を掻き取る。

現像剤帯電装置９７は、現像ローラ９１に担持された現像剤中のトナーを帯電させるための装置であって、現像ローラ９１の近傍に配される。

温度計９８は、現像容器９９の内壁上で、現像ローラ９１の近傍に配される。この場合には、物体から放射される熱を関知する放射熱温度計を用いる。ただし、温度計９８は、温度計９８の測定結果が、現像剤の温度、さらに具体的には現像ローラ９１上の現像剤の粘度を反映するようになっていれば、その形態、プリンタ１００内での設置位置等は本形態に限定されるものではない。例えば、温度計９８は現像容器９９の外壁上に設けられてもよいし、現像装置９外でプリンタ１００内の気温を測定することができるようになっていてもよい。その他、温度計として、現像剤供給部９４内の現像剤に直接接する位置に、温度計９８に代えて温度センサを設けてもよい。

温度計９８及び現像剤帯電装置９７は、電圧制御部６０に接続されている。電圧制御部６０は、温度計９８の測定した温度が上昇するに従って現像剤帯電装置９７が現像剤に印加する電圧を小さくするように、現像剤帯電装置９７を制御する。このように温度に応じて電圧の大きさが変えられることによって、現像ローラ９１上の現像剤に印加される電圧量が適切に保たれ、現像剤中のトナーの帯電量の不足、及び過剰な電圧の印加によるリークの発生等を防ぐことができる。トナーの帯電量の不足は画像の濃度低下を招き、リークの発生は感光体ドラム１０表面に穴を開けることがあり、どちらも画像不良を引き起こす。また、リークは感光体ドラム１０以外の部材の故障を招くこともある。より具体的に述べると、以下の通りである。

温度が高くなるほど現像剤の粘度は小さくなる。それゆえ、温度が高くなるほど現像ローラ９１上に形成される現像剤の層の厚みは小さくなる。逆に温度が低くなるほど現像剤の粘度は高くなるので、現像ローラ９１上の現像剤の層の厚みは大きくなる。

確かに、現像ローラ９１上の現像剤の層の厚みのばらつきを小さく抑えるために、上述したように供給ローラ９２上の現像剤の層の厚みを均一とするためのドクターブレード９２１が設けられている。しかし、ドクターブレード９２１は弾性を有するので、現像剤の粘度が高まると、ドクターブレード９２１に供給ローラ９２上の現像剤が当たることで変形し、ドクターブレード９２１を通過する現像剤の量が多くなる。その結果、上述したように現像ローラ９１上の現像剤の層の厚みが大きくなる。このように厚みが増すと、トナーを帯電させるためにはより大きい電圧が必要となる。

一方、温度が低いときに良好な画像が得られるように電圧を固定すると、温度が高くなってトナー粘度が低下したときには、過剰の電圧が印加されることになり、これがリークを引き起こすことがある。

以上の説明からも明らかなように、電圧制御部６０は、現像ローラ９１上の現像剤の層の厚みに応じて、現像剤帯電装置９７を制御するようになっていればよい。つまり、電圧制御部６０は、現像剤の層の厚みに影響を与える要素に基づいて現像剤帯電装置９７を制御することができればよい。この要素の一例が、現像剤の粘度であり、さらに具体的には温度である。よって、温度計９８に代えて、現像剤の粘度自体を測定する粘度計等、現像ローラ９１上の現像剤の層の厚みが反映される要素を検出する手段を、適宜用いることができる。

また、粘度を測定する手段として、例えば、現像剤に接するように配される撹拌羽根と、モータと、モータの電流値変化を検出する電流検出部とを備える粘度測定部を用いることができる。撹拌羽根は、例えば現像剤供給部９４内に設けられてもよい。この粘度測定部は、上記モータにより上記撹拌羽根を回転させ、上記電流検出部の検出結果から間接的に現像剤の粘度の変化を検出することができる。

電圧制御部６０はハードウェア資源によって実現されてもよいし、ソフトウェア資源によって実現されてもよい。本形態では、電圧制御部６０はＣＰＵ（Central Processing Unit）等を用いてソフトウェア資源によって実現されるものとする。図３に、プリンタ１のハードウェア構成を示すブロック図を示す。

図３に示すように、プリンタ１は上述の部材に加えて、ＣＰＵ２０１、ＲＡＭ（Random Access Memory）２０２、ＲＯＭ（Read Only Memory）２０３、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）２０４、上記印刷における各駆動部に対応するドライバ２０５等を備える。これらの部材及び図１を参照して説明した画像形成部２等の部材は、内部バス２０６を介して互いに接続されている。

ＣＰＵ２０１は、例えばＲＡＭ２０２を作業領域として利用し、ＲＯＭ２０３やＨＤＤ２０４等に記憶されているプログラムを実行したり、当該実行結果に基づいて上記ドライバ２０５とデータや命令を授受したりすることにより図１に示した各駆動部の動作を制御する。

本形態では、電圧制御部６０は、ＣＰＵ２０１がプログラムを実行することによって実現される。ＨＤＤ２０４等の記憶装置内に温度と電圧との関係を表すテーブルが格納されており、電圧制御部６０は、このテーブルを参照することで温度計９８の測定温度に対応する電圧を印加するように、現像剤帯電装置９７を制御することができる。

電圧制御部６０は、表１に示すような制御を行うものであってもよい。表１中、「搬送量」とは、現像ローラ９１上の現像剤の量であり、２５℃で基準の５μｍとなるように設定されている。

表１に示すように、温度が低いほど搬送量は大きくなるが、現像剤帯電装置９７が現像剤により大きい電圧を印加することで、良好な画像が得られた。また、温度が高くなると、現像剤帯電装置９７からの印加電圧がより小さくされるので、リーク等の問題も起きなかった。

なお、プリンタ１は、さらに現像剤循環装置を備えていてもよい。現像剤循環装置は、クリーニングユニット２６及び現像剤除去装置９６によって回収されたり、ドクターブレード９２１によって掻き取られたりした現像剤を回収し、高濃度現像剤及びキャリア液を加えることで濃度を調整して、現像剤供給部９４に供給する装置である。このように現像剤循環装置を備えることで、プリンタ１は現像剤の消費量を低減することができるという効果を奏する。

なお、以上の実施形態では、定電流制御されるコロナ放電方式の現像剤帯電装置９７を用いたが、本発明はこれに限定されるものではない。現像剤帯電装置９７に代えて、現像ローラ９１上の現像剤に電界を印加することができる他の装置を適用することができる。例えばこの装置は、定電圧制御される帯電装置であってもよい。この場合、現像剤の粘度が増加するほど帯電装置に供給される電流値が増加されるようになっていればよい。また、コロナ放電方式だけではなく、バイアスを印加可能なローラ形状部材やシート状部材を用いる装置を適宜利用することができる。

プリンタ１の要部構成を示す正面図。 画像形成ユニットＦＹの要部構成を示す正面図。 プリンタ１のハードウェア構成を示すブロック図。

符号の説明

１ プリンタ（画像形成装置）
１０ 感光体ドラム
９ 現像装置
９７ 現像剤帯電装置（電界印加部）
９１ 現像ローラ（現像部材）
６０ 電圧制御部

Claims (3)

1. 静電潜像を担持可能な像担持体に対して、トナーと液体のキャリアとを含む現像剤を供給することで、上記静電潜像を現像する現像装置であって、
   上記現像剤を担持して上記像担持体に対向する現像部材と、
   上記現像部材上の現像剤に電界を印加する電界印加部と、
   上記現像剤の粘度が大きくなるほど、上記電界印加部が現像剤に印加する電界を強くする電界制御部と、を備える現像装置。
2. 静電潜像を担持可能な像担持体に対して、トナーと液体のキャリアとを含む現像剤を供給することで、上記静電潜像を現像する現像装置であって、
   上記現像剤が表面に付着した状態で上記像担持体に対向する現像部材と、
   上記現像部材上の現像剤に電界を印加する電界印加部と、
   上記現像剤の温度を測定する温度計と、
   上記温度計による測定結果から、上記現像剤の温度が低くなるほど、上記帯電器が現像剤に印加する電界を強くする電界制御部と、を備える現像装置。
3. 静電潜像を担持可能な像担持体と、
   トナーと液体のキャリアとを含む現像剤が表面に付着した状態で上記像担持体に対向する現像部材と、
   上記現像部材上の現像剤に電界を印加する電界印加部と、
   上記現像剤の粘度が大きくなるほど、上記電界印加部が現像剤に印加する電界を強くする電界制御部を備える現像装置と、
   を備える画像形成装置。

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