JP2010107898A - 現像装置、及び、画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
第１塗布部材と、第２塗布部材を用いて現像剤担持体上に液体現像剤膜を形成する現像装置において、均一な液体現像剤膜厚の範囲を拡大を図る。
【解決手段】
トナーとキャリア液を有する液体現像剤を貯留する現像剤貯留部３１１と、前記現像剤貯留部３１１に貯留される前記液体現像剤を回転して塗布する第１塗布部材３４と、前記第１塗布部材３４に当接すると共に、前記第１塗布部材３４と逆方向に回転する第２塗布部材３５と、前記第２塗布部材３５に当接すると共に、前記第２塗布部材３５と同方向に回転する現像剤担持体３６と、前記第１塗布部材３４により前記第２塗布部材３５に塗布された前記液体現像剤に当接する当接部材３５２とを有する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、像担持体上に形成した静電潜像をトナーとキャリア液を有する液体現像剤によって現像する現像装置、及び、現像装置により現像された現像剤像を記録媒体に転写し、定着することで画像形成する画像形成装置に関する。

キャリア液としての液体溶媒中に固形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静電潜像を現像し可視化する種々の画像形成装置が提案されている。この画像形成装置に用いられる現像剤は、シリコンオイルや鉱物油、食用油などからなる電気絶縁性を有した高粘度の有機溶剤（キャリア液）中に固形成分（トナー粒子）を懸濁させたものである。このトナー粒子には、粒子径が１μｍ前後と極めて微細な粒子が使用され、従来の粒子径７μｍを使用する乾式画像形成装置と比べて高画質化を図ることができる。

このような液体現像剤を用いた画像形成装置として、例えば、特許文献１には、アニロクスローラに当接するブレードの接触圧力の調整、あるいは、アニロクスローラの回転速度の調整により、均一な液体現像剤を現像ローラに塗布し、現像効率の向上を図った画像形成装置について開示されている。

また、特許文献２には、塗布ローラと現像ローラの間に中間ローラを設け、当該中間ローラを塗布ローラとを互いに等速で同一方向に回転させる画像形成装置について開示されている。この画像形成装置によれば、現像ローラと塗布ローラが直接接触しないため、塗布ローラ表面上に形成された凹部による摩耗及び損傷されることがなく、現像ローラが受ける機械的なストレスが少なくなり、現像ローラの寿命を延ばすことができる。

このように液体現像剤を利用する画像形成装置においては、液体現像剤を効率よく汲み上げると共に、液体現像剤の正確な計量を目的として、表面に凹部を有する塗布ローラ（アニロクスローラ）が用いられている。
特開２００２−９９１５１号公報 特開２００２−２８７５１３号公報

しかしながら、このように表面に凹部が形成された塗布ローラ（アニロクスローラ）を用いた場合には、凹部による液体現像剤の転写パターンが生じることとなり、液体現像剤の膜厚不均一となって現れる。特に、特許文献２では、その図８に記載する現像ローラと中間ローラのローラ速度比と、現像ローラ上に塗布される液体現像剤の塗布量との関係を示すグラフにみられるように、ローラ速度比が1.0以下の領域は、不均一領域となってしまい画像形成に利用することができない。

画像形成装置においては、現像ローラ上に塗布する塗布量を少なくする（液体現像剤の膜厚を薄くする）ことで形成する画像の解像度向上を図ることができるが、特許文献２に開示される画像形成装置では、塗布量、すなわち、液体現像剤の膜厚の下限が制限されたものとなり、更なる高解像度化を実現することができない。

本発明は、現像ローラ上に形成する液体現像剤の膜厚の下限の拡大を図ることで、形成画像の高解像度化を実現する現像装置及び画像形成装置を提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明の現像装置は、トナーとキャリア液を有する液体現像剤を貯留する現像剤貯留部と、前記現像剤貯留部に貯留される前記液体現像剤を回転して塗布する第１塗布部材と、前記第１塗布部材に当接すると共に、前記第１塗布部材と逆方向に回転する第２塗布部材と、前記第２塗布部材に当接すると共に、前記第２塗布部材と同方向に回転する現像剤担持体と、前記第１塗布部材により前記第２塗布部材に塗布された前記液体現像剤に当接する当接部材と、を有することを特徴とするものである。

さらに、本発明の現像装置において、前記当接部材は、弾性体とするものである。

さらに、本発明の現像装置において、前記当接部材は、板部材であり、前記第２塗布部材に面部で当接するものである。

さらに、本発明の現像装置において、前記第１塗布部材は、凹部の溝を有するものである。

さらに、本発明の現像装置において、前記当接部材の前記第２塗布部材軸方向の長さは、前記第２塗布部材の軸方向長さよりも短く、前記第１塗布部材の前記凹部の形成領域の軸方向長さよりも長いものである。

さらに、本発明の現像装置は、前記第２塗布部材と前記当接部材間に電位差を形成するバイアス印加手段を備えるものである。

また、本発明の画像形成装置は、トナーとキャリア液を有する液体現像剤のトナー濃度を調整する液体現像剤濃度調整部と、前記液体現像剤濃度調整部でトナー濃度が調整された前記液体現像剤を搬送する搬送部と、前記搬送部で搬送された前記液体現像剤を貯留する現像剤貯留部、前記現像剤貯留部に貯留される前記液体現像剤を回転して塗布する第１塗布部材、前記第１塗布部材に当接して前記第１塗布部材と逆方向に回転する第２塗布部材、前記第２塗布部材に当接して前記第２塗布部材と同方向に回転する現像剤担持体、及び前記第１塗布部材により塗布された前記第２塗布部材の前記液体現像剤に当接する当接部材を有する現像部と、前記現像部により現像される潜像担持体と、を有することを特徴とするものである。

さらに、本発明の画像形成装置は、前記第２塗布部材、もしくは前記現像剤担持体の回転速度を変更し、前記第２塗布部材と前記現像剤担持体の周速比を制御する駆動制御部を有するものである。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。図１は本発明の実施形態に係る画像形成装置の主要構成を示した図である。画像形成装置の中央部に配設された画像形成部に対し、４つの現像装置３０Ｙ、３０Ｍ、３０Ｃ、３０Ｋは、画像形成部の下部に配設され、中間転写体４０、２次転写部（２次転写ユニット６０）は画像形成部の上部に配設されている。以下、画像形成部、現像装置３０Ｙ、３０Ｍ、３０Ｃ、３０Ｋについて説明を行うが、各色の構成は同様であるため色を示す添字のアルファベットは省略して説明を行う。なお、本実施形態の画像形成装置は、ＹＭＣＫ４色によるフルカラー画像を形成可能なものとしているが、この実施形態に限らず、例えば、単色など適宜な色数を採用した画像形成装置としてもよい。

画像形成部は、像担持体１０、コロナ帯電器１１、露光ユニット１２などを備えている。露光ユニット１２は、半導体レーザ、ポリゴンミラー、Ｆ−θレンズなどの光学系を有し、入力された画像信号に基づいて変調されたレーザ光を帯電された像担持体１０上に照射して静電潜像を形成する。

現像装置３０は、概略、各色の液体現像剤を貯蔵する現像剤容器３１と、これら現像剤容器３１から液体現像剤を中間ローラ３５に塗布する供給ローラ３４などを備え、各色の液体現像剤により像担持体１０上に形成された静電潜像を現像する。中間転写体４０は、エンドレスのベルトなどによって構成され、駆動ローラ４１とテンションローラ４２に張架され、１次転写部５０で像担持体１０と当接しながら駆動ローラ４１により回転駆動される。１次転写部５０では、中間転写体４０を挟んで像担持体１０と１次転写バックアップローラ５１が対向して配設され、それらの像担持体１０との当接位置を転写位置として、現像された像担持体１０上の各色のトナー像を中間転写体４０上に順次重ねて転写し、フルカラーのトナー像を形成する。

２次転写部６０では、２次転写ローラ６１が中間転写体４０を挟んで駆動ローラ４１と対向して配設される。さらに２次転写ローラクリーニングブレード６２が２次転写ローラ６１に当接して配設される。そして、２次転写ローラ６１における転写位置において、中間転写体４０上に形成された単色のトナー像やフルカラーのトナー像をシート材搬送経路Ｌにて搬送される用紙、フィルム、布などの記録媒体に転写する。

さらに、シート材搬送経路Ｌの下流には、図示しない定着ユニットが配設され、用紙などの記録媒体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などの記録媒体に融着することで定着させる。また、テンションローラ４２は、駆動ローラ４１と共に中間転写体４０を張架しており、中間転写体４０のテンションローラ４２に張架されている箇所にて、中間転写体クリーニングブレード４６が当接して配設される。

次に、本発明の実施の形態に係る画像形成部及び現像装置について説明する。図２は、画像形成部及び現像装置３０の主要構成要素を示した断面図である。各色の画像形成部及び現像装置の構成は同様であるので、イエロー（Ｙ）の画像形成部及び現像装置に基づいて説明すると共に、添字のアルファベットは省略する。

像担持体１０の外周には、その回転方向に沿って、像担持体クリーニングローラ１６、像担持体クリーニングブレード１８、コロナ帯電器１１、露光ユニット１２、現像装置３０の現像ローラ３６、像担持体スクイーズローラ１３が配設されている。また、像担持体クリーニングローラ１６には、像担持体クリーニングローラクリーニングブレード１７が当接して配設されている。そして、像担持体スクイーズローラ１３には、その付属構成として像担持体スクイーズローラクリーニングブレード１４が当接して配設される。

また、中間転写体４０に沿って、像担持体１０と対向する位置に１次転写部５０の１次転写バックアップローラ５１が配設され、その移動方向下流側に中間転写体スクイーズローラ５３、中間転写体スクイーズバックアップローラ５４、中間転写体スクイーズローラクリーニングブレード５５からなる中間転写体スクイーズ装置５２が配設されている。

像担持体１０は、現像ローラ３６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からなる感光体ドラムであり、例えば、図２に示すように時計回りの方向に回転する。像担持体１０の感光層は、有機像担持体またはアモルファスシリコン像担持体等で構成される。コロナ帯電器１１は、像担持体１０と現像ローラ３６とのニップ部より像担持体１０の回転方向の上流側に配設され、図示しない電源装置から電圧が印加され、像担持体１０をコロナ帯電させる。露光ユニット１２は、コロナ帯電器１１より像担持体１０の回転方向の下流側において、コロナ帯電器１１によって帯電された像担持体１０にレーザ光を照射し、像担持体１０に静電潜像を形成する。

現像装置３０は、現像ローラ３６と、中間ローラ３５と、供給ローラ３４と、キャリア内にトナーを概略重量比２０％程度に分散した状態の液体現像剤を貯蔵する現像剤容器３１、現像剤に対しコンパクション作用を施すトナー圧縮コロナ発生器３７を主な構成要素としている。現像ローラ３６の外周には、クリーニングブレード３６１、中間ローラ３５、トナー圧縮コロナ発生器３７が配設されている。中間ローラ３５は、その表面を現像ローラ３６と供給ローラ３４に当接させており、その外周には中間ローラクリーニングブレード３５１、当接部材３５２が配設されている。供給ローラ３４には、現像剤貯留部３１１から汲み上げた液体現像剤の量を調整する規制ブレード３４１が当接している。なお、中間ローラ３５が供給ローラ３４に当接することで液体現像剤の量を調整する機能を有しているため、この規制ブレード３４１は省略することも可能である。

液体現像剤容器３１は、壁部としての仕切り部３１２を隔てて、現像剤貯留部３１１と回収液貯留部３１３が形成されている。現像剤貯留部３１１の中には搬送スクリュー３３が、現像剤回収部３１３の中には回収スクリュー３２が収容されている。また、回収液貯留部３１３には、画像形成に寄与しなかった液体現像剤を回収する回収スクリュー３２も備えられている。

現像剤容器３１には、現像剤貯留部３１１に液体現像剤を供給する搬送部が接続されている。搬送部は、液体現像剤濃度調整部にて濃度調整された液体現像剤をポンプで汲み上げ、現像剤容器３１に設けられる補給口から液体現像剤貯留部３１１へ液体現像剤を搬送する。現像剤貯留部３１１に補給される液体現像剤は、従来一般的に使用されている、Isopar（商標：エクソン）をキャリアとした低濃度（1〜2wt%）かつ低粘度の常温で揮発性を有する揮発性液体現像剤ではなく、高濃度かつ高粘度の、常温で不揮発性樹脂中へ顔料など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へ分散剤とともに添加し、トナー固形分濃度を約20%とした高粘度（30〜10000mPa・s程度）の液体現像剤である。

本発明における第１塗布部材としての供給ローラ３４は、中間ローラ３５に対して液体現像剤を供給する機能を有する。この供給ローラ３４は、円筒状の部材であり、表面に液体現像剤を担持し易いように表面に微細且つ一様に螺旋状に彫刻された螺旋溝など凹部の溝が形成されたローラである。この凹部の溝で汲み上げられた液体現像剤は、当接する規制ブレード３４１にて精密に計量されて中間ローラ３５に供給される。装置動作時においては、図２に示すように搬送スクリュー３３が時計回りに回転し、供給ローラ３４に液体現像剤を供給し、供給ローラ３４は時計回りに回転して、中間ローラ３５に液体現像剤を塗布する。

規制ブレード３４１は、金属製、あるいは、表面に弾性体を被覆して構成した弾性ブレードである。本実施形態では、供給ローラ３４の表面に当接するウレタンゴム等からなるゴム部と、該ゴム部を支持する金属等の板で構成される。そして、供給ローラ３４によって担持搬送されてきた液体現像剤の膜厚、量を規制、調整し、中間ローラ３５に供給する液体現像剤の量を調整する。なお、この規制ブレード３４１に代えて、ローラにて構成された規制ローラを用いてもよい、また、本実施形態では中間ローラ３５が規制ブレード３４１、規制ローラにおける液体現像材量の調整機能を有するため、規制ブレード３４１、あるいは、規制ローラを設けなくても構わない。

本発明における現像剤担持体としての現像ローラ３６は、円筒状の部材であり、回転軸を中心に図２に示すように反時計回りに回転する。現像ローラ３６は鉄等金属製の内芯の外周部に、ポリウレタンゴム、シリコンゴム、ＮＢＲ、ＰＦＡチューブなどの弾性層を設けたものである。現像ローラクリーニングブレード３６１は、現像ローラ３６の表面に当接するゴム等で構成され、現像ローラ３６が像担持体１０と当接する現像ニップ部より現像ローラ３６の回転方向の下流側に配設され、現像ローラ３６に残存する液体現像剤を掻き落として除去するものである。

本発明における第２塗布部材としての中間ローラ３５は、円筒状の部材であり、回転軸を中心に図２に示すように、現像ローラ３６と同様、反時計回りに回転し、現像ローラ３６に対しカウンター当接する。中間ローラ３５は現像ローラ３６と同様に、金属製の内心の外周部に弾性層を設けて構成される。中間ローラ３５の外周には、ＰＥＴフィルム、ウレタン樹脂、ポリイミド樹脂などの弾性体で構成される当接部材３５２が、現像ローラ３６との当接位置上流にて当接している。この当接部材３５２により、凹部の溝としての螺旋溝３４２が形成する転写パターンを解消、または、抑制することが可能となる。

中間ローラ３５と現像ローラ３６との当接位置下流には、中間ローラクリーニングブレード３５１が設けられ、現像ローラ３６に供給されなかった液体現像剤をかき取って回収液貯留部３１３へ回収する。

トナー圧縮コロナ発生器３７は、現像ローラ３６の表面の帯電バイアスを増加させる電界印加手段であり、現像ローラ３６によって搬送される液体現像剤は、このトナー圧縮コロナ発生器３７と近接する位置で電界が印加されトナー圧縮が施される。なお、このトナー圧縮のための電界印加手段は、コロナ放電器のコロナ放電に代えて、コンパクションローラなどを用いてもよい。このようなコンパクションローラは、円筒状の部材とし、金属ローラ基材の表層に導電性の樹脂層やゴム層を備えた構造とし、例えば現像ローラ３６と反対方向の時計回りに回転させるようにするとよい。

一方、現像ローラ３６に担持されてトナー圧縮された液体現像剤は、現像ローラ３６が像担持体１０に当接する現像ニップ部において、所望の電界によって、像担持体１０の静電潜像に対応して現像される。そして、現像に寄与しなかった現像剤は、現像ローラクリーニングブレード３６１によって掻き落とされ、現像剤容器３１内の回収液貯留部３１３に滴下する。滴下した現像剤は液体現像剤濃度調整部にてその濃度が調整され、再び現像剤貯留部３１１に供給されることで再利用される。

１次転写の上流側に配設される像担持体スクイーズ装置は、像担持体１０に対向して現像ローラ３６の下流側に配設され、像担持体１０に現像されたトナー像の余剰現像剤を回収するものであり、表面に弾性体を被覆して像担持体１０に摺接して回転する弾性ローラ部材からなる像担持体スクイーズローラ１３と、該像担持体スクイーズローラ１３に押圧摺接して表面をクリーニングするクリーニングブレード１４とから構成され、像担持体１０に現像された現像剤から余分なキャリアを回収し、顕像内のトナー粒子比率を上げる機能を有する。１次転写前の像担持体スクイーズ装置として、本実施形態では１つの像担持体スクイーズローラ１３を設けているが、複数の像担持体スクイーズローラを設けることとしてもよい。その場合、液体現像剤の状態などに応じて当離接する像担持体スクイーズローラを切り換えるように構成してもよい。

１次転写部５０では、像担持体１０に現像された現像剤像を１次転写バックアップローラ５１により中間転写体４０へ転写する。ここで、像担持体１０と中間転写体４０は等速度で移動させることで、回転及び移動の駆動負荷を軽減するとともに、像担持体１０の顕像トナー像への外乱作用を抑制している。

像担持体クリーニング装置は、像担持体１０に対向し１次転写部５０の下流に配設されることで、像担持体１０上での転写残り液体現像剤や未転写液体現像剤をクリーニングする。像担持体クリーニングローラ１６には、液体現像剤中のトナー粒子を誘引するようなバイアス電圧が印加される。このため、像担持体クリーニングローラ１６で回収されるのは、トナー粒子が多く含まれた固形分リッチな液体現像剤となる。このような像担持体クリーングローラ１６で回収された固形分リッチな液体現像剤は、像担持体クリーニングローラ１６に当接する像担持体クリーニングローラクリーニングブレード１７によって掻き取られ鉛直下方に落下する。

中間転写体スクイーズ装置５２は、表面に弾性体を被覆して中間転写体４０に摺接して回転する弾性ローラ部材からなる中間転写体スクイーズローラ５３、中間転写体４０を挟んで中間転写体スクイーズローラ５３と対向して配設されるバックアップローラ５４、中間転写体スクイーズローラ５３に押圧摺接して表面をクリーニングするクリーニングブレード５５から構成され、中間転写体４０に１次転写された現像剤から余剰なキャリアなどを回収する機能を有する。

以上、本発明の実施形態に係る現像装置、画像形成装置について説明したが、次に、本発明の現像装置、画像形成装置に用いる第１塗布部材としての供給ローラ３４について説明する。図３は本発明に用いられる供給ローラ３４の斜視図、並びに、その一部を拡大した図である。本発明における供給ローラ３４は、図の斜線で示すように、その表面中央部に凹部パターン形成領域が設けられている。この凹部パターン形成領域は、液体現像剤の正確な計量、並びに、供給効率の向上を目的とするものであって、本実施形態では螺旋溝３４２を採用することとしている。この実施形態に限ることなく、例えば、凹部形状をピラミッド型としたり、凹部の配列を格子型とするなど各種の形状、配列を採用することができる。供給ローラ３４が回転することで、凹部形成パターンが液体現像剤を汲み上げて中間ローラ３５に供給することとなる。

では、次に、この供給ローラ３４に形成される凹部パターンによる液体現像剤の転写パターンの様子を図４、図５を用いて説明する。図４（ａ）は、現像装置の断面図であり、図４（ｂ）は、各ローラにおける転写パターンの様子を示した図である。そして図５は、供給ローラ３４による転写パターンを説明する図である。

図４（ａ）は、図４（ｂ）におけるＡ−Ａ’間の断面図であり、供給ローラ３４、中間ローラ３５、現像ローラ３６の表面上に記載する太線は、現像剤貯留部３１１から汲み上げられた液体現像剤が転移する様子を示している。なお、各ローラ周辺の構成は省略して記載している。まず、現像剤貯留部３１１に貯留する液体現像剤は、時計回りに回転する供給ローラ３４にて汲み上げられ、反時計回りに回転し、供給ローラ３４に対し順方向で当接する中間ローラ３５に供給される。中間ローラ３５に供給された液体現像剤は、反時計回りに回転し、中間ローラ３５に対し逆方向で当接する現像ローラ３６に供給される。そして、現像ローラ３６に供給された液体現像剤は、図示しない像担持体１０に供給され画像を形成することとなる。

本実施形態の供給ローラ３４の表面には、図３で説明した螺旋溝３４２が形成されているため、供給ローラ３４で汲み上げられた液体現像剤は、中間ローラ３５、現像ローラ３６の表面に液体現像剤の転写パターンを形成する。そのパターン転写の様子を図４（ｂ）に示す。図４（ｂ）は、図４（ａ）を記号アで示す方向から眺めた図であって、各ローラにおける転写パターンの様子が示されている。図で示すように供給ローラ３４に形成されている螺旋溝３４２が右下がりのパターンの場合には、中間ローラ３５、現像ローラ３６表面での液体現像剤の転写パターンは図のようになる。具体的には、供給ローラ３４と順方向で当接する中間ローラ３５の表面には、右上がりの転写パターンが形成されることとなり、中間ローラ３５と逆方向で当接する現像ローラ３６の表面上においても、右上がりの転写パターンが形成される。

図５は、各ローラにおける転写パターンの様子について、各ローラの相対速度との関係を説明する図である。図５（ａ）は、現像ローラ３６の回転周速Ｖdrと、中間ローラ３５の回転周速Ｖmrと、供給ローラ３４の回転周速Ｖarが等しい場合の各ローラにおける転写パターンを示している。ここで、回転周速とは、回転時における各ローラ表面の接線方向の速度をいうものである。図４で説明したように各ローラ上に形成される転写パターンは、凹部パターンを螺旋溝とする本実施形態では、図の斜線で示す転写パターンが形成されることとなる。

ここで、供給ローラ３４にて螺旋溝３４２が軸方向となす鋭角をθar、中間ローラ３５の転写パターンが軸方向となす鋭角をθmr、現像ローラ３６の転写パターンが軸方向となす鋭角をθdrとすると、各ローラの回転周速が等しい場合には、各ローラの転写パターンがその軸方向となす鋭角は等しく、θar＝θmr＝θdrの関係となる。そして、軸垂直方向における各斜線間の距離（ピッチ間隔Ｐ_*）は、供給ローラ３４でのピッチ間隔Ｐar、中間ローラ３５でのピッチ間隔Ｐmr、現像ローラ３６でのピッチ間隔Ｐdrはいずれも等しくなる。このように、各ローラの回転周速が等しい場合には、転写パターンのピッチ間隔は供給ローラ３４に形成されている螺旋溝３５２のピッチ間隔に等しくなる。通常、螺旋溝３５２のピッチ間隔Parは、現像ローラ３６に形成する液体現像剤の膜厚が不均一とならない程度に考慮された間隔に設定されるため、供給ローラ３４のピッチ間隔Ｐarと現像ローラ３６のピッチ間隔Ｐdrが等しい場合には、現像ローラ３６に液体現像剤の膜厚に何ら支障は生じない。

次に、図５（ｂ）を用いて現像ローラ３６の回転周速Ｖdrを中間ローラ３５の回転周速Ｖmr、供給ローラ３４の回転周速Ｖarに比して早くした場合（Ｖdr＞Ｖmr＝Ｖar）について説明する。現像ローラ３６の表面上に形成する液体現像剤の膜厚を薄くする場合、現像ローラ３６の回転周速Ｖdrに対して現像ローラ３６に当接するローラ（本実施形態の場合、中間ローラ３５）の回転周速を遅くすることが行われる。これは、回転周速差により液体現像剤の引き延ばしを行うことによるものである。図５（ｂ）にこのような場合における各ローラ上の転写パターンを示す。

中間ローラ３５表面上での転写パターンは、図５（ａ）の場合と同様であって、中間ローラ３５上の転写パターンが軸方向となす鋭角θmrは、供給ローラ３４の螺旋溝３４２が軸方向となす鋭角θarに等しい。また、供給ローラ３４におけるピッチ間隔Ｐarは、中間ローラ３５のピッチ間隔Ｐmrと等しい。

一方、中間ローラ３５に対して回転周速が早く設定された現像ローラ３６の表面上に形成される転写パターンは、図に示すように中間ローラ３５上の転写パターンと比べて起き上がったものとなる。具体的には、現像ローラ３６上の転写パターンが軸方向となす鋭角θdrは他の角度よりも大きくなり、ピッチ間隔Ｐdrは他のものと比較して拡大されたものとなる。このピッチ間隔Ｐdrの拡大は、現像ローラ３６上の液体現像剤の膜厚不均一の原因となっている。

以上、各ローラ上の転写パターン形成の様子について、凹部パターンとして螺旋溝３４２が形成された供給ローラ３４の場合について説明を行ってきたが、凹部パターンに他の形状、配列を用いた場合においても、供給ローラ３４と中間ローラ３５の回転周速の差に基づく膜厚不均一の現象が確認されている。本発明は、この転写パターンによる液体現像剤の膜厚不均一を解消するため、中間ローラ３５の表面に塗布された液体現像剤に当接部材３５２を当接させることを特徴とするものである。そして、本発明によれば、図５（ａ）のように各ローラの回転周速度を等しくした場合においても、液体現像剤膜厚の均一化の向上を図ることができる。

では、この当接部材３５２について図６〜図９を用いて更に詳しく説明を行う。図６は、中間ローラ３５と当接部材３５２の当接の様子を示す図であり、図７は、中間ローラ３５と当接部材３５２間に形成されるメニスカスを示す図である。また、図８は、中間ローラ３５表面における液体現像剤の様子を示す図であり、図９は、ローラ回転周速比Ｖmr／Ｖdrと液体現像剤膜厚の関係を示すグラフである。

図１、図２にで説明したように当接部材３５２は、中間ローラ３５に対し、供給ローラ３４にて塗布された液体現像剤を現像ローラ３６へ塗布する間にて当接する部材である。図６は、その当接の様子を示した図であり、図７は、中間ローラ３５と当接部材３５２間に形成される液体現像剤のメニスカスを示した図である。

当接部材３５２は、ＰＥＴ、ウレタン樹脂、ポリイミド樹脂などの材質で構成され、中間ローラ３５に対して順方向に当接している。本実施形態ではＰＥＴを材質とするフィルムにて構成するものとしている。

図７に、中間ローラ３５と当接部材３５２との表面張力による液体現像剤のメニスカス形成の様子を示す。図中、中間ローラ３５の表面は、左から右方向に進むこととしており、中間ローラ３５と当接部材３５２の当接位置よりも右側が液体現像剤の入口、左側が出口となる。この入口と出口の間に液体現像剤が留まるメニスカスが形成される。このメニスカスの量は、中間ローラ３５の回転周速度、液体現像剤の粘性、当接部材３５２の当接圧力、当接角度などの要因により変化する。

当接部材３５２を板部材とし、その先端部にて中間ローラ３５に当接するようにした場合、供給ローラ３４によって形成された転写パターンが擦り切られ、当接部における液体現像剤の通過性能は悪化する。また、当接部材３５２の先端形状が粗くなっていた場合には、当接部材３５２通過後の液体現像剤にスジが形成され画像を悪化させる原因となってしまう。

そのため、本実施形態では、当接部材３５２の先端部を、当接部材３５２と中間ローラ３５との当接部よりも長めに設定、すなわち、当接部材３５２の先端部ではなく面部にて当接することとしている。これによって、当接部の出口付近にもメニスカスが形成され、転写パターンの凹部にも液体現像剤が供給されて液体現像剤の膜厚を均一化することが可能となる。本実施形態では、その先端部の突き出し量を500μm以下に設定することで均一な液体現像剤面を得ることが確認できた。

一方、当接部材３５２の当接圧力を大きくすると、液体現像剤の通過に規制がかかり供給ローラ３４にて正確に計量された値を劣化させることとなる。そのため、当接部材３５２の当接圧力は、液体現像剤の通過を制限するものでないと共に、転写パターンを均一化する程度に十分なものであることが必要とされる。具体的には、中間ローラ３５の回転時において、中間ローラ３５と当接部材３５２との当接部入口における液体現像剤のメニスカスが増加し続けない当接圧力に設定することが好ましい。当接部入口でのメニスカスが増加し続けると、螺旋溝３４２にて正確に計量した液体現像剤を規制してしまうこととなる。また、当接部入口で増加し続けた液体現像剤は、液だれを起こし機内汚染の原因ともなる。

このように、当接部材３５２の当接圧力は、メニスカスを増加し続けるほどに大きくしてはならない一方で、転写パターンによる膜厚のムラを取り除く程度に大きく調整する必要がある。また、メニスカスの量は、液体現像剤の種別、機内温度、中間ローラ３５の回転周速など様々な要因によって変化するため、当接部材３５２に機械的な調整機構を設け、中間ローラ３５への当接圧力を調整できるようにするとよい。当接部材３５２を図６のような板部材とする場合には、当接部材３５２の当接部他端を軸支したり、当接部材３５２自身を中間ローラ３５に近離設する当接調整支持部にて当接圧力、または、当接角度を調整できるようにする。また、画像形成装置において、解像度などの各種設定により中間ローラ３５の回転周速を可変制御する場合には、各種設定に基づいて当接部材３５２の調整機構を自動調整することとしてもよい。あるいは、温度などの環境変化に応じて調整機構を自動調整することも考えられる。さらには、メニスカスの量を検知するセンサーを設け、検知したメニスカスの量にて調整機構を自動調整することも考えられる。

また、当接部材３５２は、図示するようにその先端を撓ませて使用することとなるため、当接角度が大きくなると当接部材３５２への負担も高くなり、撓みにより永久変形を生じることが考えられる。当接部材３５２が変形を起こすと期待する当接圧力を得ることができず、当接部材３５２本来の機能を生じなくなってしまう。そのため、中間ローラ３５と当接部材３５２との当接角度を30°以下に設定することが好ましい。

以上のような当接圧力、当接角度といった当接条件にて中間ローラ３５に対して当接部材３５２を当接させることで、転写パターンを除去し、均一な液体現像剤膜厚を実現することが可能となる。図８に、当接部材３５２の通過前と通過後について、液体現像剤の断面、並びに、表面の様子を示す。当接部材３５２を通過する前の中間ローラ３５表面の液体現像剤は、螺旋溝３４２により顕著な斜線状の転写パターンを形成している。また、その断面は、山型の液体現像剤が所定のピッチ間隔で並んだものとなる。この液体現像剤が塗布されない隙間が大きくなると液体現像剤膜厚の不均一発生の原因となる。

一方、当接部材３５２を通過した後の断面は、山型の液体現像剤の高さが規制され横方向につぶされた状態となり、液体現像剤が塗布されない隙間を埋めることとなる。よって、中間ローラ３５の表面での、液体現像剤の転写パターンは図に示すように通過前と比較して軽減されたものとなる。ここでは、転写パターンを軽減させる実施形態について説明したが、好ましくは、液体現像剤の膜厚がどの部分においても均一となる、すなわち、転写パターンを完全に除去するような当接圧力に設定するとよい。

この当接部材３５２を用いた場合における現像ローラ３６上に形成する液体現像剤の膜厚と、従来、当接部材３５２を用いない場合における同膜厚との比較のため、図９にローラ回転周速比Ｖmr／Ｖdrと液体現像剤膜厚の関係を示すグラフを示す。現像ローラ３６上に形成する液体現像剤の膜厚は、現像ローラ３６と中間ローラ３５の回転周速の差によって制御することができる。現像ローラ３６の回転周速を中間ローラ３５の回転周速に比して早くすることで現像剤の膜厚を薄く形成することができ、現像ローラ３６の回転周速を中間ローラ３５の回転周速に比して遅くすると液体現像剤の膜厚を厚く形成することができる。

膜厚を薄くする場合、従来では、図５（ｂ）で説明したピッチ間隔Ｐdrの拡大による液体現像剤の不均一発生のため、ローラ回転周速比Ｖmr／Ｖdrは、その下限を1.1程度までとしていた。しかしながら、当接部材３５２を用いた本実施形態によれば、その下限を0.7程度にまで引き下げることが可能となる。このように本実施形態では液体現像剤の膜厚制御の範囲を拡大を図ることが可能となる。特に、従来と比べて薄い膜厚を実現できるため、より高解像度の画像を形成することが可能となる。

以上のような、ローラ回転周速比Ｖmr／Ｖdrの変更は、駆動制御部にて、中間ローラ３５、もしくは現像ローラ３６の少なくとも一方の回転速度を制御することで実現される。その際、駆動制御部は、入力される画像濃度情報や解像度情報などの各種情報に基づいて、各ローラの回転速度を決定することとしてもよい。

では、次に、図１０、図１１を用いて各ローラ、並びに、各ローラの周囲に位置する構成の長さ関係について説明する。図１０は各ローラとその周囲構成の正面図を示しており、図１１は各ローラとその周囲構成の断面図を示している。図１０の正面図は、図１１の断面図において矢印の方向から眺めたものであって、図１１の断面図は、図１０の正面図においてＡ−Ａ’間での位置のものとなっている。

図１０において、供給ローラ３４の中央部には、螺旋溝３４２による凹部パターン形成領域が形成されている。この凹部パターン形成領域の軸方向長さａ（幅ａ）は液体現像剤の塗布領域の幅に等しいものとなる。供給ローラ３４に当接する規制ブレード３４１は、凹部パターン形成領域の幅全体にわたって供給ローラ３４に当接して液体現像剤を正確に計量する。また、規制ブレード３４１は、供給ローラ３４よりも長く、供給ローラ３４の端部に付着する余分な液体現像剤を中間ローラ３５に塗布しないようにしている。なお、中間ローラ３５を用いて液体現像剤を現像ローラ３６に間接的に塗布する本実施形態では、中間ローラ３５が規制ブレード３４１としての機能を担うこととなるため、規制ブレード３４１は省略することもできる。

中間ローラ３５２に塗布された液体現像剤は、当接部材３５２にて転写パターンが除去される。この中間ローラ３５の軸方向長さは、供給ローラ３４の軸方向長さよりも短く、凹部パターン形成領域の幅ａよりも長いものとしている。また、当接部材３５２の中間ローラ軸方向に対する長さｂ（幅ｂ）は、凹部パターン形成領域の幅ａよりも長いものとしている。中間ローラ３５と現像ローラ３６の当接部にて、現像ローラ３６に転写されなかった液体現像剤は、中間ローラクリーニングブレード３５１にて回収される。この中間ローラクリーニングブレード３５１の中間ローラ軸方向に対する長さｃ（幅ｃ）は、中間ローラ３５の軸方向長さよりも短く、当接部材３５２の幅ｂよりも長いものとしている。以上の中間ローラ３５の軸方向長さ、当接部材３５２の幅ｂ、中間ローラクリーニングブレード３５１の幅ｃの長さ関係により、当接部材３５２の端部から液体現像剤が流れ出た場合においても、中間ローラクリーニングブレード３５１にて回収することが可能となり、液リングの形成を抑制することができる。

現像ローラ３６の軸方向長さ、並びに、現像ローラクリーニングブレード３６１の幅は、どちらも凹部パターン形成領域の幅ａよりも長いものとしている。この長さ関係にて画像形成を可能とし、画像形成に寄与しなかった液体現像剤を回収することが可能となる。

では、次に、図１２、図１３を用いて当接部材３５２の他の実施形態について説明する。図６では、ＰＥＴフィルムを用いた当接部材３５２について説明を行ったが、図１２、図１３に示すように当接部材３５２には他の形状のものを採用することもできる。図１２に示す当接部材３５２は、エンドレスチューブ状に形成したフィルムを用いた形状を採用したものである。この形状によれば、板状に形成したフィルムよりも安定した当接が得られることが確認できた。

図１３に示す当接部材３５２は、その両端を２つの支持部材３５３で支えた構成を採用している。この構成によれば２つの支持部材３５３の位置を独立して調整することが可能であり、より細かに当接圧力や当接角度を制御することが可能となる。図１２、図１３、どちらの実施形態においても当接部材３５２は、中間ローラ３５に対しその面部にて当接するものである。

次に、トナー粒子をより確実に転移させるための実施形態について図１４、図１５を用いて説明を行う。本実施形態は、静電吸着力を利用することでトナー粒子を転移させるものであって、図１４は、各構成に対してバイアス電圧を印加する様子を示した図であり、図１５は、中間ローラ３５と当接部材３５２間におけるトナー粒子転移の様子を示した図である。

図１４に示すように、中間ローラ３５、当接部材３５２、現像ローラ３６にはバイアス印加手段としての電源が接続され、それぞれ所定電圧、Ｖor、Ｖfilm、Ｖdrが印加される。中間ローラ３５に印加される電圧Ｖorと当接部材３５２に印加される電圧Ｖfilmとは、例えばＶor＞Ｖfilmのような大小関係を有するように設定される。なお、当接部材３５２に対する印加電圧Ｖfilmは電源に接続せずグランドに接続することとしてもよいし、Ｖor＜Ｖfilmの大小関係としてもよい。このように中間ローラ３５と当接部材３５２間に電位差を持たせることで、両者の間に静電吸着力を働かせ、当接部材３５２の接触力を高めて液体現像剤の膜厚の均一化を図ることが可能となる。また、当接部材３５２の電気抵抗値を最適化することで静電吸着力の増大を図ることができる。具体的には、当接部材３５２の電気抵抗値を１０⁶〜１０¹²Ωcmの範囲に設定することにより、静電吸着力を効率的に作用させることが確認できた。また、図１２、図１３にて説明した他の実施形態の当接部材３５２に対しても、同様にバイアス印加手段を設けることで効率的なトナー転写を行うことが可能となる。

また、中間ローラ３５と現像ローラ３６間の電位差により、トナー粒子に対して静電吸着力を働かせることで、中間ローラ３５から現像ローラ３６に転移するトナー粒子の量を制御することもできる。プラスに帯電したトナー粒子の場合、Ｖdr＜Ｖorの関係に電位を設定することで、トナー粒子は現像ローラ３６に転移しやすくなりトナー量を増加させることができる。そして、Ｖdr＞Ｖorの関係に電位を設定すればトナー粒子は転移しにくくなりトナー量を低減させることができる。

なお、図示はしていないが、中間ローラ３５と供給ローラ３４の間においても電位差を持たせてトナー粒子に静電吸着力を働かせる構成としてもよい。なお、本実施形態は、当接部材３５２と中間ローラ３５間に電位差を持たせることに特徴を有するものであり、これら、中間ローラ３５と現像ローラ３６間、並びに、供給ローラ３４と中間ローラ３５間のバイアス印加手段は設けずともよい。

以上、本発明の種々の実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態のみに限られるものではなく、それぞれの実施形態の構成を適宜組み合わせて構成した実施形態も本発明の範疇となるものである。

本発明の実施形態に係る画像形成装置の主要構成要素を示す断面図。 画像形成部、現像装置の主要構成要素を示す断面図。 本発明の実施形態に係る供給ローラの斜視図。 本発明の実施形態に係る現像装置の断面図、転写パターンの様子を示した図。 供給ローラによる転写パターンを説明する図。 中間ローラと当接部材の当接の様子を示すを説明する図。 中間ローラと当接部材間に形成されるメニスカスを示す図。 中間ローラ表面における液体現像剤の様子を示す図。 ローラ回転周速比Ｖmr／Ｖdrと液体現像剤膜厚の関係を示すグラフ。 各ローラとその周囲構成の正面図。 各ローラとその周囲構成の断面図。 本発明の他の実施形態に係る当接部材を示す図。 本発明の他の実施形態に係る当接部材を示す図。 中間ローラ、現像ローラ、当接部材へのバイアス電圧印加の様子を示す模式図。 バイアス電圧印加によるトナー移動を示す模式図。

符号の説明

１０（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ）…像担持体、１１（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ）…コロナ帯電器、１２（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ）…露光ユニット、１３Ｙ…像担持体スクイーズローラ、１４Ｙ…像担持体スクイーズローラクリーニングブレード、１６Ｙ…像担持体クリーニングローラ、１７Ｙ…像担持体クリーニングローラクリーニングブレード、１８Ｙ…像担持体クリーニングブレード、
３０（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ）…現像装置、３１（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ）…現像剤容器、３１１Ｙ…現像剤貯留部、３１２Ｙ…仕切り部（壁部）、３１３Ｙ…回収液貯留部、３２Ｙ…回収スクリュー、３３Ｙ……搬送スクリュー、３４Ｙ…供給ローラ、３４１Ｙ…規制ブレード、３４２Ｙ…螺旋溝、３５Ｙ…中間ローラ、３５１Ｙ…中間ローラクリーニングブレード、３５２Ｙ…当接部材、３６Ｙ…現像ローラ、３６１Ｙ…現像ローラクリーニングブレード、３７Ｙ…トナー圧縮コロナ発生器、
４０…中間転写体、４１…駆動ローラ、４２…テンションローラ、４６…中間転写体クリーニングブレード、
５０（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ）…１次転写部、５１（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ）…１次転写バックアップローラ、５２（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ）…中間転写体スクイーズ装置、５３…中間転写体スクイーズローラ、５４…中間転写体スクイーズバックアップローラ、
６０…２次転写部、６１…２次転写ローラ、６２…２次転写ローラクリーニングブレード

Claims (8)

1. トナーとキャリア液を有する液体現像剤を貯留する現像剤貯留部と、
   前記現像剤貯留部に貯留される前記液体現像剤を回転して塗布する第１塗布部材と、
   前記第１塗布部材に当接すると共に、前記第１塗布部材と逆方向に回転する第２塗布部材と、
   前記第２塗布部材に当接すると共に、前記第２塗布部材と同方向に回転する現像剤担持体と、
   前記第１塗布部材により前記第２塗布部材に塗布された前記液体現像剤に当接する当接部材と、を有することを特徴とする現像装置。
2. 前記当接部材は、弾性体である請求項１に記載の現像装置。
3. 前記当接部材は、板部材であり、前記第２塗布部材に面部で当接する請求項１または請求項２に記載の現像装置。
4. 前記第１塗布部材は、凹部の溝を有する請求項１乃至請求項３のいずれか１つに記載の現像装置。
5. 前記当接部材の前記第２塗布部材軸方向の長さは、前記第２塗布部材の軸方向長さよりも短く、前記第１塗布部材の前記凹部の形成領域の軸方向長さよりも長い請求項４に記載の現像装置。
6. 前記第２塗布部材と前記当接部材間に電位差を形成するバイアス印加手段を備える請求項１乃至請求項５のいずれか１つに記載の現像装置。
7. トナーとキャリア液を有する液体現像剤のトナー濃度を調整する液体現像剤濃度調整部と、
   前記液体現像剤濃度調整部でトナー濃度が調整された前記液体現像剤を搬送する搬送部と、
   前記搬送部で搬送された前記液体現像剤を貯留する現像剤貯留部、前記現像剤貯留部に貯留される前記液体現像剤を回転して塗布する第１塗布部材、前記第１塗布部材に当接して前記第１塗布部材と逆方向に回転する第２塗布部材、前記第２塗布部材に当接して前記第２塗布部材と同方向に回転する現像剤担持体、及び前記第１塗布部材により塗布された前記第２塗布部材の前記液体現像剤に当接する当接部材を有する現像部と、
   前記現像部により現像される潜像担持体と、を有することを特徴とする画像形成装置。
8. 前記第２塗布部材、もしくは前記現像剤担持体の回転速度を変更し、前記第２塗布部材と前記現像剤担持体の周速比を制御する駆動制御部を有する請求項７に記載の画像形成装置。

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