JP2009053404A - 画像形成装置及び画像形成方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】簡単な構成で印字開始時の混色の発生を防止する画像形成装置と画像形成方法を提供することを目的とする。
【解決手段】画像形成装置において、複数の像担持体と、前記複数の像担持体上の形成された静電潜像をキャリア中にトナーを分散させた色の異なる液体現像剤を用いて現像する複数の現像装置と、前記複数の像担持体上のトナー像を順次転写バイアスを印加して転写される転写体と、静電潜像の現像後の位置で前記像担持体に当接する像担持体スクイーズ装置と、トナー像の転写後の位置で前記像担持体に当接する像担持体クリーナと、前記像担持体スクイーズ装置及び像担持クリーナで回収されたキャリアを再利用する手段を備え、印字動作開始時に前記像担持体スクイーズ装置に対して第1印加バイアスを印加した後に前記第1印加バイアスよりも低い第2印加バイアスを印加する電圧印加手段を備えることを特徴とする。
【選択図】図2

Description

本発明は、複数の像担持体と、不揮発性溶剤をキャリアとする液体現像剤を用い前記複数の像担持体上のそれぞれに形成された静電潜像を現像する複数の現像装置と、前記複数の像担持体のそれぞれに対応する転写部で前記現像されたトナー像を順次転写して重ね合わせる転写体と、像担持体からクリーナで回収したキャリアを再利用する手段を備えた画像形成装置とそれを用いた画像形成方法に関する。
液体溶媒中に固体成分からなるトナーを分散させた高粘度の液体現像剤を用いて潜像を現像し、静電潜像を可視化する湿式画像形成装置が種々提案されている。この湿式画像形成装置に用いられる液体現像剤は、シリコンオイルや鉱物油、食用油等からなる電気絶縁性の有機溶剤(キャリア)中に固形分(トナー粒子)を懸濁させたものであり、このトナー粒子は、粒子径が1μm前後と極めて微細である。このような微細なトナー粒子を使用することにより、湿式画像形成装置では、粒子径が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。
このような液体現像剤を用いる画像形成装置においては、アニロックスローラ(現像剤供給ローラ)で液体現像剤を汲み上げ、規制ブレードでトナー量を規制し、液体現像剤を現像ローラに転移して現像ローラ上に均一なトナー層(固形分、キャリア)を形成している。このトナー層にコロナ帯電器などを用いて電荷(イオン)を注入することでトナーに電荷を付与し、電圧によって印字部であればトナーは像担持体に移動し、非印字部であればトナーは現像ローラに留まる。像担持体に移動した電荷を与えられたトナーは、その後電圧によって転写体に移動し、転写体上で4色のトナー像が重ねられ、最終的に紙に転写されてカラー画像が形成される。これらの画像形成工程で、像担持体上の転写残りのトナーはブレードなどを用いて回収し、トナーリザーバーに送り再利用する。
特開2006−251670号公報 特開2007−114380号公報
このような画像形成装置において、固形分とキャリアを回収して再利用する際に、違う色の固形分が混ざり合う混色という問題が発生する。この問題は、主に印字動作開始時に発生する。印字動作開始時には、現像ローラ上のトナーが前回の印字から時間が経過し、トナーに与えられた電荷が減衰してしまうことが原因と考えられる。印字開始時に現像ローラ上のトナーでコロナ帯電器の下流側から現像ニップにある電荷が減衰し未帯電となったトナーは、コロナ帯電器で電荷を与えることができず、現像ニップや転写ニップでの電圧によっても制御されない。現像ローラ上のコロナ帯電器の下流側から現像ニップの未帯電トナーは、現像時にある確率で像担持体に転移し、それらのさらに一部は転写時に転写体に転移する。こうして転写体に転移した未帯電トナーの内一部が次の色用の像担持体に転移してしまい、その像担持体上で回収され次の色のトナーリザーバーに送られ前の色が次の色と混ざってしまう混色が発生する。
本発明は、前記課題を解決する、簡単な構成で印字動作開始時の混色の発生を防止する画像形成装置と画像形成方法を提供することを目的とする。
本第1発明は、前記課題を解決するために、画像形成装置において、複数の像担持体と、前記複数の像担持体上の形成された静電潜像をキャリア中にトナーを分散させた色の異なる液体現像剤を用いて現像する複数の現像装置と、前記複数の像担持体上のトナー像を順次転写バイアスを印加して転写する転写体と、静電潜像の現像後の位置で前記像担持体に当接する像担持体スクイーズ装置と、トナー像の転写後の位置で前記像担持体に当接する像担持体クリーナと、前記像担持体スクイーズ装置及び像担持クリーナで回収されたキャリアを再利用する手段と、印字動作開始時に前記像担持体スクイーズ装置に対して第1印加バイアスを印加した後に前記第1印加バイアスよりも低い第2印加バイアスを印加する電圧印加手段を備えることを特徴とする。印字動作開始時、像担持体スクイーズ装置から通常より高い第1の印加バイアスを印加することにより、現像装置上に残っていた未帯電トナーが確実に帯電され現像されて像担持体上にトナー像を形成して転写部で転写体に転写されるので、次の色の像担持体に未帯電トナーが転移することがなく、像担持体から回収し再利用されるキャリアの混色を防止できる。
本第2発明は、本第1発明の画像形成装置において、前記転写バイアスのオンのタイミングを印字動作開始時から前記現像装置上のトナーが転写ニップに来るまでの間に設定する手段を備えることを特徴とする。現像装置上に残っていた未帯電トナーが未帯電の状態で像担持体を介して転写体へ転移するのを防止し、次の色の像担持体に未帯電となったトナーが転写体から転移することがなく、像担持体から回収され再利用されるキャリア中の混色を防止できる。
本第3発明は、本第1発明の画像形成装置において、複数の色に対応する転写バイアスのオンのタイミングを印字動作開始時から各現像装置上のトナーがそれぞれの転写ニップに来るまでの間の同じタイミングに設定する手段を備えることを特徴とする。複数の現像装置上の未帯電トナーが像担持体を介して転写体へ転移するのを防止し、次の像担持体に未帯電トナーが移行することがなく、複数の像担持体から回収され再利用されるキャリア中の混色を防止できる。
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、前記転写体は転写体クリーナを備え、印字動作開始時の複数の現像装置上に残ったトナーの回収を前記転写体クリーナで行うことを特徴とする。印字動作開始時の現像装置上の未帯電トナーが像担持体上で帯電され転写体に転写され転写体クリーナで回収されるので、その後の画像形成において高画質の画像を得ることができる。
本第5発明は、本第1〜第4発明のいずれかの画像形成装置において、前記複数の像担持体から像担持体スクイーズ装置及び像担持体クリーナで回収されたキャリアを色毎に分けて再利用する手段を備えることを特徴とする。
本第6発明は、本第1〜第4発明のいずれかの画像形成装置において、前記複数の像担持体から像担持タイスクイーズ装置及び像担持体クリーナで回収されたキャリアを1つのキャリアタンクに集め、各色の消費状態に応じて配分して再利用する手段を備えることを特徴とする。
第7発明は、画像形成方法において、複数の像担持体上の形成された静電潜像をキャリア中にトナーを分散させた色の異なる液体現像剤を用いて現像装置で現像バイアスを印加して現像した後、前記複数の像担持体に対応する転写部で前記現像されたトナー像に順次転写バイアスを印加して転写体に転写し重ね合わる転写工程を有し、前記複数の像担持体の現像後に像担持体スクイーズ装置により回収されたキャリアと転写後に像担持体クリーナにより回収されたキャリアを再利用手段に送り、印字動作開始時に前記像担持体スクイーズ装置に対して第1印加バイアスを印加した後に前記第1印加バイアスよりも低い第2印加バイアスを印加することを特徴とする。前記第1〜第6発明の画像形成装置と同様に像担持体から回収、再利用されるキャリアによる混色が防止できる。
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す図、図2は画像形成部、現像ユニット及び中間転写体の主要構成要素を示す断面図である。図1において、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)からなる各色に対し、同じ構成要素については、各色を表すY、M、C、Kをそれぞれに付して同一番号を用いている。そのうち、イエロー(Y)の画像形成部、現像ユニット及び中間転写体の構成を示したのが図2である。
画像形成部は、像担持体10Yの外周の回転方向(移動方向)に沿って、コロナ帯電器11Y、露光ユニット12Y、現像ローラ20Y、像担持体スクイーズローラ13Yと像担持体クリーニングブレード15Yが配置されている。像担持体スクイーズローラ13Yは、像担持体10Yに対向して現像ローラ20Yと一次転写部50Yの間に当接配置される。像担持体スクイーズローラ13Yにはその表面に押圧摺接するスクイーズローラクリーニングブレード14Yを備えている。現像ローラ20Yの外周に、現像ローラ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とその現像剤供給量を規制する規制ブレード33Y、トナー帯電用のコロナ帯電器22Yが配置され、液体現像剤が収容された現像剤容器(トナーリザーバ)31Yの中に、現像剤供給ローラ32Yが配置される。中間転写体40を挟み像担持体10Yと対向する位置に一次転写部50Yの一次転写ローラ(図示せず)が配置される。中間転写体40には、中間転写体クリーニングブレード55が配置されている。
画像形成部及び現像ユニットでは、コロナ帯電器11Yにより、像担持体10Yを一様に帯電させ、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する露光ユニット12Y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上に静電潜像を形成する。そして、各色(ここではイエロー)の液体現像剤を貯蔵する現像剤容器31Yから規制ブレード33Yにより供給現像剤量を規制して現像剤供給ローラ32Yから現像ローラ20Yに現像剤を供給して像担持体10Y上に形成された静電潜像を現像している。現像ローラ20Yで静電潜像が現像された像担持体10Yには像担持体スクイーズローラ13Yは、過剰なキャリアを写し取る。像担持体スクイーズローラ13Yには、スクイーズローラクリーニングブレード14Yが当接し、像担持体10Yから写し取ったキャリアを回収し、後述のキャリア再利用手段に搬送する。像担持体スクイーズローラ13Yは、金属製芯金の表面に導電性ウレタンゴム等の弾性部材とフッ素樹脂製表層を配した導電性の弾性ローラである。
中間転写体40は、エンドレスのベルト部材であり、駆動ローラ41と従動ローラ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、一次転写ローラ(図示せず)が中間転写体40を挟んで像担持体10Y、10M、10C、10Kと対向配置され、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に一次転写バイアスを印加し、中間転写体40上に順次重ねて転写し、フルカラーのトナー像を形成している。一次転写後の像担持体10Yには、像担持体クリーニングブレード15Yが当接し一次転写で残留したキャリアを掻き取り回収し、後述のキャリア再利用手段に搬送する。
二次転写ユニット60は、二次転写ローラ61が中間転写体40を挟んでベルト駆動ローラ41と対向配置されている。二次転写ユニット60では、中間転写体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、二次転写バイアスを印加し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。シート材搬送経路の前方には、定着ユニット71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。
像担持体10Yの現像ローラ20Yによる現像位置と一次転写部50Yの間に配置された像担持体スクイーズローラ13Yと、像担持体10Yの一次転写部50Yの下流側に配置された像担持体クリーニングブレード15Yにより回収されたキャリアは図3に示されるように各色毎の搬送管19Y、M、C、Kにより再利用手段に搬送される。
図4は、回収されたキャリアを色毎に再利用する手段の一例をイエローを例として示すものである。この実施形態の再利用手段は、各色毎に例えばイエローの場合、イエロー用キャリアタンク80Y、イエロー用トナータンク81Y、イエロー用濃度調整タンク82Yを備えている。イエロー画像形成用の像担持体10Yから像担持体スクイーズローラ13Y、像担持体クリーニングブレード15Yにより回収されたキャリアは搬送管19Yにより搬送されイエロー用キャリアタンク80Yに回収され、イエロー用キャリアタンク80Yとイエロー用トナータンク81Yは、イエロー用濃度調整タンク82Yと配管により連通ししており、イエロー用の濃度調整タンク82Yでイエロー用トナーとキャリアの濃度を調整したのち現像剤容器31Yに供給されて再利用する。
図5は、各色の像担持体10Y、10M、10C、10Kから回収されたキャリアを共通のキャリアタンクに回収して再利用する手段を示す。各色の像担持体10Y、10M、10C、10Kから回収されたキャリアは共通のキャリアタンク84に送られる。共通のキャリアタンク84と各色毎に配置したトナータンク81Y、M、C、Kは、各色毎に配置された濃度調整タンク82Y、M、C、Kと配管で連通し、各色毎のキャリア消費状態に応じて濃度調整タンク82Y、M、C、Kに送られ、各色のトナーと濃度調整されて各色の現像剤容器31Y、M、C、Kに供給され再利用する。
このようにキャリアを回収し再利用するカラー画像形成装置においては、違う色の固形分が混ざり合う混色という問題が発生する。この問題は、主に印字動作開始時(印字動作開始時)に発生する。印字動作開始時には、各色の現像ローラ20Y、20M、20C、20K上のトナーが前回の印字から時間が経過し、トナーに与えられた電荷が減衰してしまうことが原因と考えられる。イエローを例として説明すると、印字動作開始時に現像ローラ20Y上に残っているトナーでトナー帯電用のコロナ帯電器22Yの下流側から現像ニップの間にある電荷が減衰し未帯電となったトナーは、トナー帯電用のコロナ帯電器22Yで電荷を与えることができず、現像ニップや転写ニップでの電圧によっても制御されない。
現像ローラ20Y上のトナー帯電用のコロナ帯電器22Yの下流側から現像ニップの間の未帯電トナーは、現像バイアスをかけて像担持体の静電潜像を現像する際、ある確率で像担持体10Yに転移し、それらのさらに一部は一次転写時に中間転写体40に転移する。こうして中間転写体40に転移した未帯電トナーの内一部が次の色であるマゼンタ用の像担持体10Mに転移してしまい、その像担持体10Mで回収され次の色のトナーリザーバーに送られ前の色が次の色と混ざってしまう混色が発生する。
このような印字動作開始時に現像ローラ20Y上に残っている未帯電トナーのうち、トナー帯電用コロナ帯電器22Yの上流側に残っている未帯電トナーは、印字動作開始時にトナー帯電用コロナ帯電器22Yにより帯電されるので問題がないが、トナー帯電用コロナ帯電器22Yの下流側から現像ニップの間に残っている未帯電トナーは、未帯電状態のまま、像担持体10Yに転移する。そこで本発明では、未帯電状態のまま像担持体10Yに転移したトナーを帯電させるため、像担持体10Y上の現像ローラ20Yと一次転写部50Y間で当接する像担持体スクイーズローラ13Yを介して電圧を印加し、未帯電トナーを確実に帯電する電圧印加手段(図示せず)を設ける。
図6は、印字動作開始時の現像電源、像担持体スクイーズローラ13Yへの印加バイアス、一次転写バイアスそれぞれのオンのタイミングを示すシーケンス図である。本実施形態では、像担持体10Yとして直径78mmの感光体ローラを用い、像担持体スクイーズローラ13Yを現像ローラ20Yと像担持体10Yの当接位置から距離が22.5mmの位置に当接配置し、像担持体スクイーズローラ13Yと一次転写部50Yまでの距離を64.1mmとし、一次転写距離を200mmとしている。
印字動作開始時と同時に現像ローラに現像バイアスとして+450Vの電圧を印加し、トナー帯電用帯電器22Yには、現像バイアスより高い+600Vの電圧を印加する。像担持体スクイーズローラ13Yからは、印字動作開始時に最初に未帯電トナーを確実に帯電するためにトナーの帯電極性と同極性の第1の印加バイアスを印加し、所定時間経過後に第1の印加バイアスより低い第2印加バイアスを印加する。本実施形態のトナーは正帯電性であるため第1の印加バイアスとして+1000Vの電圧を印加し、第2の印加バイアスは+400Vとする。第1に印加バイアスの印加タイミングは、現像ローラ20Y上のトナー帯電用コロナ帯電器22Yの下流から現像ニップまでの未帯電トナーの先端が像担持体スクイーズローラ13Yに到達する前の時間とする。第1の印加バイアスを第2の印加バイアスに切り替えるタイミングは、未帯電トナーの後端が像担持体スクイーズローラ13Yを通過した後の時間とする。
本実施形態の画像形成装置を用いてその時間を計測した結果、未帯電トナーの先端が像担持体スクイーズローラ13Yに到達する時間が印字動作開始時から0.105sで、像担持体スクイーズローラからの第1の印加バイアスのオンのタイミングを印字動作開始時から0.050sとし、未帯電トナーの後端が像担持体スクイーズローラ13Yに到達する時間が印字動作開始時から0.228sで、像担持体スクイーズローラ13Yからの第2の印加バイアスへの切り替えオンのタイミングを印字動作開始時から0.250sとした。像担持体スクイーズローラ13Yからの第1の印加バイアスの印加は、印字操作開始時に現像ローラ20Yに残っていた未帯電トナーの全てが帯電されるまで継続した後、通常印加バイアスである第2の印加バイアスを印加する。
一次転写部50Yで一次転写ローラ(図示せず)からは一次転写バイアスとして−400Vの電圧が印加され、像担持体10Y上のトナー像が中間転写体に転写される。印字動作開始時の一次転写バイアスのオンのタイミングは、現像ローラ20Y上のトナー帯電用コロナ帯電器22Yの下流から現像ニップまでの未帯電トナーの先端が一次転写部50Yに到達する前の時間とする。本実施形態の画像形成装置を用いてその時間を計測した結果、未帯電トナーの先端が一次転写部50Yに到達する時間が印字動作開始時から0.405sで、一次転写バイアスのオンのタイミングを印字動作開始時から0.350sとした。一次転写バイアスのオンのタイミングは、各色Y、M、C、Kとも同じタイミングに設定した。
印字動作開始時、各色の現像ローラ20Y、M、C、K上に残っていた未帯電トナーは、それぞれ像担持体スクイーズローラ13Y、M、C、Kからの第1の印加バイアスにより確実に帯電し、一次転写バイアスにより中間転写体40に転写され色重ねされるので次の像担持体に移行することが防止され、像担持体スクイーズローラ13Y、M、C、K及び像担持体クリーニングブレード15Y、M、C、Kから回収され再利用されるキャリアに異なる色のトナーが混入することにより発生する混色を防止できる。
印字動作開始時に残っていた未帯電トナーを帯電させて中間転写体40に転写したトナーは、中間転写体40の従動ローラ42付近に配置した中間転写体クリーニングブレード55により掻き取られて除去される。
本発明の実施形態を示す図である。 本発明の実施形態を示す図である。 本発明の実施形態を示す図である。 本発明の実施形態を示す図である。 本発明の実施形態を示す図である。 本発明の実施形態を示す図である。
符号の説明
10Y、M、C、K:像担持体、11Y、コロナ帯電器、12Y:露光ユニット、13Y:像担持体スクイーズローラ、14Y:スクイーズローラクリーニングブレード、14Y:像担持体クリーニングブレード、19Y:搬送管、20Y:現像ローラ、21Y:現像ローラクリーニングブレード、22Y:トナー帯電用コロナ帯電器、31Y:現像剤容器、32Y:現像剤供給ローラ、33Y:規制ブレード、40:中間転写ベルト、41:駆動ローラ、42:従動ローラ、55:中間転写体クリーニングブレード、60:二次転写部、61:二次転写ローラ、71:定着ユニット、80Y:イエロー用キャリアタンク、81Y:イエロー用トナータンク、82Y:濃度調整タンク、84:共通キャリアタンク

Claims (7)

  1. 複数の像担持体と、前記複数の像担持体上の形成された静電潜像をキャリア中にトナーを分散させた色の異なる液体現像剤を用いて現像する複数の現像装置と、前記複数の像担持体上のトナー像を順次転写バイアスを印加して転写される転写体と、静電潜像の現像後で転写前の位置で前記像担持体に当接する像担持体スクイーズ装置と、トナー像の転写後で現像前の位置で前記像担持体に当接する像担持体クリーナと、前記像担持体スクイーズ装置及び像担持クリーナで回収されたキャリアを再利用する手段と、印字動作開始時に前記像担持体スクイーズ装置に対して第1印加バイアスを印加した後に前記第1印加バイアスよりも低い第2印加バイアスを印加する電圧印加手段を備えることを特徴とする画像形成装置。
  2. 前記転写バイアスのオンのタイミングを印字動作開始時から前記現像装置上のトナーが転写ニップに来るまでの間に設定する手段を備えることを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
  3. 複数の色に対応する転写バイアスのオンのタイミングを印字動作開始時から各現像装置上のトナーがそれぞれの転写ニップに来るまでの間の同じタイミングに設定する手段を備えることを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
  4. 前記転写体は転写体クリーナを備え、印字動作開始前の複数の現像装置上に残ったトナーの回収を前記転写体クリーナで行うことを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の画像形成装置。
  5. 前記複数の像担持体から像担持体スクイーズ装置及び像担持体クリーナで回収されたキャリアを色毎に分けて再利用する手段を備えることを特徴とする請求項1〜4に記載の画像形成装置。
  6. 前記複数の像担持体から像担持タイスクイーズ装置及び像担持体クリーナで回収されたキャリアを共通のキャリアタンクに集め、各色の消費状態に応じて配分して再利用する手段を備えることを特徴とする請求項1〜4に記載の画像形成装置。
  7. 複数の像担持体上の形成された静電潜像をキャリア中にトナーを分散させた色の異なる液体現像剤を用いて現像装置で現像バイアスを印加して現像した後、前記複数の像担持体に対応する転写部で前記現像されたトナー像に順次転写バイアスを印加して転写体に転写し重ね合わる転写工程を有し、前記複数の像担持体の現像後に像担持体スクイーズ装置により回収されたキャリアと転写後に像担持体クリーナにより回収されたキャリアを再利用手段に送り、印字動作開始時に前記像担持体スクイーズ装置に対して第1印加バイアスを印加した後に前記第1印加バイアスよりも低い第2印加バイアスを印加することを特徴とする画像形成方法。
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