JP2011180433A - 画像形成装置及び画像形成方法 - Google Patents

Abstract

【課題】
回収された液体現像剤の凝集を解消するとともに、液体現像剤の温度上昇を抑え、高品質な画像形成を行う画像形成装置を提供する。
【解決手段】
本発明に係る画像形成装置は、現像剤担持体２０をクリーニングして液体現像剤を回収するクリーニング部材２１と、クリーニング部材２１で回収された液体現像剤が移動する第１搬送経路７２１と、第１搬送経路７２１で搬送される液体現像剤に振動を付与する振動付与部材７９と、第１搬送部で搬送された液体現像剤を貯留する現像剤供給部と、現像剤供給部に貯留された液体現像剤を現像剤貯留部に搬送する第２搬送経路７２３と、バイアス印加部２２で印加されるバイアスを調整するとともに、調整されたバイアスに基づいて振動付与部材７９に付与される振動を制御する制御部１００と、を有する。
【選択図】図４

Description

本発明は、感光体上に形成した潜像をトナー及びキャリア液からなる液体現像剤によって現像し、現像された像を記録紙などの記録材に転写することで画像形成する画像形成装置及び画像形成方法に関するものである。

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を有し高粘度の有機溶剤（キャリア液）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た画像形成装置では、静電潜像の可視化に寄与しなかった液体現像剤を再度利用することで、液体現像剤を効率的に利用する各種試みが実施されている。

特許文献１には、現像剤回収補給部から現像剤容器内の供給部に液体現像剤を供給し、供給部から仕切を介して溢れた液体現像剤を回収部にて回収し、回収された液体現像剤を現像剤回収補給部に戻すことで、液体現像剤を循環させる画像形成装置について開示されている。

特許文献２には、現像タンク、液体トナータンク、液体トナー供給手段、液体トナー回収手段のうち少なくとも１以上の箇所に超音波振動子を備えた液体現像装置が記載されている。超音波振動子で液体現像剤に超音波振動を与えることで、液体現像剤中にトナー凝集物が生成されても、現像工程において再使用可能なトナー粒子にまで分散させ、トナーを無駄なく利用するとともに、トナー凝集物による現像画像の品質低下を防止することが可能となっている。

特開２００９−７５５５２号公報 特開２０００−３３０３８５号公報

特許文献２に開示されるように、液体トナーの循環系に超音波振動子を配置することで、液体トナーの凝集を解消することは可能とはなるものの、この液体現像装置では超音波振動子を一律に駆動することが開示される程度である。液体トナー（液体現像剤）の状態は、画像形成における各種プロセス条件によって変化するものであって、このように一律に超音波振動子を駆動した場合には、液体現像剤の状態に対応することはできない。

また、液体現像剤に超音波振動を与えた場合、液体現像剤に温度上昇が生じ、液体現像剤の粘性が変化する。液体現像剤の凝集が最悪の場合を考慮して、過大な超音波振動を与えた場合には、過度の温度上昇による粘度変化を引き起こし、形成する画像を劣化させてしまう。

本発明は、このような液体現像剤の状態を考慮して、液体現像剤に適当な振動を付与することで、過度の温度上昇を招くことなく、液体現像剤を安定して分散させ、高品質な画像形成を行うことを課題としている。

前述の課題を解決するために、本発明に係る画像形成装置は、トナー及びキャリア液を含む液体現像剤を貯留する液体現像剤貯留部、前記液体現像剤を担持する現像剤担持体、前記現像剤担持体に担持された液体現像剤にバイアスを印加するバイアス印加部、及び前記現像剤担持体をクリーニングして液体現像剤を回収するクリーニング部材を有する現像部と、前記クリーニング部材で回収された液体現像剤が移動する第１搬送経路、及び前記第１搬送経路に配設されて前記第１搬送経路で搬送される液体現像剤に振動を付与する振動付与部材を有する第１搬送部と、前記クリーニング部材で回収されて前記第１搬送部で搬送された液体現像剤を貯留する現像剤供給部と、前記現像剤供給部に貯留された液体現像剤を前記現像剤貯留部に搬送する第２搬送経路を有する第２搬送部と、前記バイアス印加部で印加される前記バイアスを調整するとともに、調整された前記バイアスに基づいて前記振動付与部材に付与される振動を制御する制御部と、を有することを特徴としている。

さらに、本発明に係る画像形成装置において、前記制御部は、前記バイアス印加部に印加される前記バイアスが第１のバイアスの場合、前記振動付与部材を第１のパワーにて振動させ、前記第１のバイアスよりも大きい第２のバイアスの場合、前記振動付与部材を前記第１のパワーよりも大きい第２のパワーにて振動させることとしている。

さらに、本発明に係る画像形成装置において、前記制御部は、前記バイアス印加部で印加される前記バイアスが前記第１のバイアスから前記第２のバイアスに変更された場合、所定時間経過後に、前記振動付与部材のパワーを前記第１のパワーから前記第２のパワーに変更することとしている。

さらに、本発明に係る画像形成装置において、前記制御部は、前記バイアス印加部で印加される前記バイアスに基づいて前記第２搬送部で搬送される液体現像剤の搬送量を制御することとしている。

さらに、本発明に係る画像形成装置において、前記制御部は、前記バイアス印加部で印加される前記バイアスが前記第１のバイアスの場合、前記第２搬送部で搬送される液体現像剤を第１の搬送量で搬送させ、前記第２のバイアスの場合、前記第２搬送部で搬送される液体現像剤を前記第１の搬送量よりも小さい第２の搬送量で搬送させることとしている。

さらに、本発明に係る画像形成装置において、前記制御部は、前記バイアス印加部で印加される前記バイアスが前記第１のバイアスから前記第２のバイアスに変更された場合、所定時間経過後に、前記第２搬送部で搬送される液体現像剤を前記第１の搬送量から前記第２の搬送量に変更することとしている。

さらに、本発明に係る画像形成装置において、前記振動付与部材は、超音波振動子であることとしている。

また、本発明に係る画像形成方法は、トナー及びキャリア液を含む液体現像剤を現像剤担持体に担持させ、前記現像剤担持体に担持された液体現像剤にバイアスを印加し、前記バイアスが印加された液体現像剤で潜像を現像し、前記潜像を現像した前記現像剤担持体
をクリーニング部材でクリーニングし、前記クリーニング部材で回収された液体現像剤を第１搬送経路で現像剤供給部に搬送するとともに、前記第１搬送経路に配設される振動付与部材により前記バイアス印加部で印加されるバイアスに基づいたパワーで振動を付与し、前記現像剤供給部に貯留された液体現像剤を第２搬送経路で前記現像剤貯留部に搬送することを特徴としている。

以上、本発明の画像形成装置および画像形成方法によれば、バイアス印加部で印加されるバイアスに応じて、振動付与部にて付与する振動を制御することで、液体現像剤の温度上昇を抑えつつトナー凝集を効果的に解消し、高品質な画像を提供することが可能となる。また、回収液の状態に応じた振動を付与することで消費電力を抑えることも可能となる。

さらに、バイアス印加部で印加されるバイアスに基づいて第２搬送部における液体現像剤の搬送量を制御することで、第１搬送部における回収液の量を調整し、振動付与部材による回収液に対する振動付与をさらに効果的にすることが可能となる。

さらに、バイアス印加部で印加されるバイアスが変更された場合、所定時間経過後に、前記振動付与部材で付与される振動を変更することで、回収液の搬送時間を考慮し、回収液に適切なタイミングで振動を付与することが可能となる。

さらに、バイアス印加部で印加されるバイアスが変更された場合、所定時間経過後に、第２搬送部における液体現像剤の搬送量を変更することで、適切な量の回収液を第２搬送路に滞在させ、より効果的に分散を行うことが可能となる。

画像形成装置の主要構成を示す図。 画像形成部、現像部、現像剤供給部の主要構成を示す断面図。 画像形成部、現像部の側面図、及び、現像剤供給部の断面図。 本発明の実施形態に係る画像形成装置の制御構成を示す図。 本発明の実施形態に係るバイアスと超音波振動子稼働率の関係を示す図。 本発明の実施形態に係る超音波振動子駆動の様子を示す図。 本発明の実施形態に係る画像形成装置の制御の様子を示す図。 本発明の他の実施形態に係る画像形成装置の制御構成を示す図。 本発明の他の実施形態に係るバイアスと現像剤供給量の関係を示す図。 本発明の他の実施形態に係る各所における現像剤の量を示す図。 本発明の他の実施形態に係る画像形成装置の制御の様子を示す図。

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。本実施形態の画像形成装置は、転写ベルト４０と、感光体１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋを主要構成とする４つの画像形成部と、各感光体１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋ（本発明でいう「潜像担持体」）に対応して配設された４つの現像装置３０Ｙ、３０Ｍ、３０Ｃ、３０Ｋと、図中、転写ベルト４０の右側に配設されている２次転写部と、図中、転写ベルト４０の左側に配設されているクリーニング部などによって構成されている。

以下、画像形成部及び現像装置３０Ｙ、３０Ｍ、３０Ｃ、３０Ｋについては、各色の画像形成部及び現像装置の構成は同様であるため、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。

現像部３０Ｙは、液体現像剤により感光体１０Ｙ上に形成された潜像を現像する装置であって、現像ローラー２０Ｙと、中間ローラー３２Ｙと、アニロックスローラー３３Ｙと、液体現像剤を貯蔵する液体現像剤容器３１Ｙ、現像ローラー２０Ｙ上のトナーを帯電させるトナー帯電器２２Ｙを主な構成要素としている。

現像ローラー２０Ｙの外周には、クリーニングブレード２１Ｙ、中間ローラー３２Ｙ、トナー帯電器２２Ｙが配されている。中間ローラー３２Ｙは、その表面を現像ローラー２０Ｙと供給ローラー３３Ｙに当接させており、その外周には中間ローラークリーニングブレード３４Ｙが配設されている。

アニロックスローラー３３Ｙには、現像剤貯留部３１１Ｙから汲み上げた液体現像剤の量を調整する規制部材３５Ｙが当接している。なお、本実施形態の現像装置のように中間ローラー３２Ｙを用いた３ローラー方式では、中間ローラー３２Ｙが供給ローラー３３Ｙに当接することで液体現像剤の量を調整することが可能であるため、この規制部材３５Ｙを配設しない構成とすることも可能である。

現像剤容器３１Ｙに収容されている液体現像剤は、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％程度）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、常温で不揮発性を有する不揮発性液体現像剤である。すなわち、本発明における液体現像剤は、熱可塑性樹脂中へ顔料等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２５％とした高粘度（ＨＡＡＫＥ ＲｈｅｏＳｔｒｅｓｓ ＲＳ６００を用いて、２５℃の時のせん断速度１０００（１／ｓ）のときの粘弾性が３０〜３００ｍＰａ・ｓ程度）の液体現像剤である。

アニロックスローラー３３Ｙは、中間ローラー３２Ｙに対して液体現像剤を供給し、塗布する塗布ローラーとして機能する。このアニロックスローラー３３Ｙは、円筒状の部材であり、表面に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溝による凹凸面が形成されたローラーである。このアニロックスローラー３３Ｙにより、現像剤容器３１Ｙから現像ローラー２０Ｙへと液体現像剤が供給される。装置動作時においては、図に示すように供給ローラー３３Ｙは時計回りに回転して、中間ローラー３２Ｙに液体現像剤を塗布する。

規制部材３５Ｙは、厚さ２００μｍ程度の金属ブレードであり、アニロックスローラー３３Ｙの表面に当設し、アニロックスローラー３３Ｙによって坦持搬送されてきた液体現像剤の膜厚、量を規制し、現像ローラー２０Ｙに供給する液体現像剤の量を調整する。

中間ローラー３２Ｙは、円筒状の部材であり、回転軸を中心に図に示すように、現像ローラー２０Ｙと同様、反時計回りに回転し、現像ローラー２０Ｙに対しカウンター当接する。中間ローラー３２Ｙは現像ローラー２０Ｙ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。

中間ローラー３２Ｙと現像ローラー２０Ｙとの当接位置下流には、中間ローラークリーニングブレード３４Ｙが当接して配設され、現像ローラー２０Ｙに供給されなかった液体現像剤を掻き取って現像剤容器３１Ｙ内の回収液貯留部３１２Ｙに回収する。

現像ローラー２０Ｙは、円筒状の部材であり、回転軸を中心に図に示すように反時計回りに回転する。現像ローラー２０Ｙ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。

現像ローラークリーニングブレード２１Ｙは、現像ローラー２０Ｙの表面に当接するゴム等で構成され、現像ローラー２０Ｙが感光体１０Ｙと当接する現像ニップ部より現像ローラー２０Ｙの回転方向の下流側に配設され、現像ローラー２０Ｙに残存する液体現像剤を掻き落として除去する。現像残りの現像剤は、現像ローラークリーニングブレード２１Ｙによって掻き落として除去され現像剤容器３１Ｙ内の回収液貯留部３１２Ｙに滴下して再利用される。

トナー帯電器２２Ｙ（バイアス印加部）は、現像ローラー２０Ｙ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、現像ローラー２０Ｙによって搬送される液体現像剤は、このトナー帯電器２２Ｙと近接する位置でコロナ放電による電界が印加され帯電される。

画像形成部は、感光体１０Ｙの外周の回転方向に沿って順に配設された、２基のコロナ帯電器１１Ｙ、１１Ｙ’、露光ユニット１２Ｙ、感光体スクイーズ装置、１次転写部５０Ｙ、感光体クリーニングブレード１８Ｙなどによって構成される。この画像形成部は感光体１０Ｙの外周上、露光ユニット１２Ｙと第１スクイーズローラー１３Ｙとの間において現像部３０Ｙの現像ローラー２０Ｙと当接する。

感光体１０Ｙは、外周面にアモルファスシリコン感光体などの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、時計回りの方向に回転する。

２基のコロナ帯電器１１Ｙ、１１Ｙ’は、感光体１０Ｙと現像ローラー２０Ｙとのニップ部より感光体１０Ｙの回転方向の上流側に配置され、図示しない電源装置から電圧が印加され、感光体１０Ｙをコロナ帯電させる。露光ユニット１２Ｙは、コロナ帯電器１１Ｙより感光体１０Ｙの回転方向の下流側において、コロナ帯電器１１Ｙ、１１Ｙ’によって帯電された感光体１０Ｙ上に光を照射し、感光体１０Ｙ上に潜像を形成する。

１次転写部５０Ｙの上流側に配置される感光体スクイーズ装置は、感光体１０Ｙに対向して現像ローラー２０Ｙの下流側に配置されている。この感光体スクイーズ装置は、感光体１０Ｙに摺接して回転する弾性ローラー部材からなる第１感光体スクイーズローラー１３Ｙ、第２感光体スクイーズローラー１３Ｙ’、感光体スクイーズローラークリーニングブレード１４Ｙ、１４Ｙ’にて構成され、感光体１０Ｙ上に現像されたトナー像から余剰なキャリア液及び本来不要なカブリトナーを回収し、顕像（トナー像）内のトナー粒子比率を上げる機能を有する。なお、感光体スクイーズローラー１３Ｙ、１３Ｙ’には、カブリトナーを感光体スクイーズローラー１３Ｙ、１３Ｙ’側に誘引するためバイアス電圧が印加されている。

感光体スクイーズローラークリーニングブレード１４Ｙ、１４Ｙ’は、各感光体スクイーズローラー１３Ｙ、１３Ｙ’に当接して設けられ、回収されたキャリア液やカブリトナーを含んだ液体現像剤を掻き落として、現像剤容器３１Ｙ内の回収液貯留部３１２Ｙに滴下する。

上記の第１感光体スクイーズローラー１３Ｙ、第２感光体スクイーズローラー１３Ｙ’からなるスクイーズ装置を経た感光体１０Ｙ表面は、１次転写部５０Ｙに進入する。この１次転写部５０Ｙでは、感光体１０Ｙに現像された現像剤像を１次転写バックアップローラー５１Ｙにより転写ベルト４０へ転写する。この１次転写部５０Ｙにおいては、１次転写バックアップローラー５１Ｙに印加される転写バイアスの作用によって、感光体１０Ｙ上のトナー像は転写ベルト４０側に転写される。ここで、感光体１０Ｙと転写ベルト４０は等速度で移動する構成であり、回転及び移動の駆動負荷を軽減するとともに、感光体１
０Ｙの顕像トナー像への外乱作用を抑制している。

１次転写部５０Ｙの下流側において、感光体１０Ｙと当接している感光体クリーニングブレード１８Ｙは、感光体１０Ｙ上のキャリア成分リッチな液体現像剤をクリーニングする。

転写ベルト４０（転写部材）は、ポリイミド基層上にポリウレタンの弾性中間層を設け、さらにその上にＰＦＡ表層が設けられている三層構造となっている。この転写ベルト４０は、ベルト駆動ローラー４１、テンションローラー４２にて張架され、ＰＦＡ表層側においてトナー像が転写されるようにして用いられる。本実施形態の画像形成装置では、転写させるための部材として、転写ベルト４０を用いているが、ベルトに限らず、ローラー、ドラムなど各種の転写部材を採用することも可能である。

感光体１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋと転写ベルト４０を挟んで１次転写バックアップローラー５１Ｙ、５１Ｍ、５１Ｃ、５１Ｋが対向配置することで形成される１次転写部５０Ｙ、５０Ｍ、５０Ｃ、５０Ｋでは、感光体１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋとの当接位置を転写位置として、現像された感光体１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋ上の各色のトナー像を転写ベルト４０上に順次重ねて転写し、転写ベルト４０上にフルカラーのトナー像を形成する。

２次転写ユニット６０は、２次転写ローラー６１が転写ベルト４０を挟んでベルト駆動ローラー４１と対向配置され、両者によって２次転写部（ニップ部）を形成する。この２次転写部では、転写ベルト４０上に形成された単色あるいはフルカラーのトナー像が転写材搬送経路Ｌにて搬送される用紙、フィルム、布等の転写材に転写される。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、転写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に熱や圧力を加えて定着させる。

２次転写ユニットに対する転写材の供給は給紙装置（不図示）によって行われる。給紙装置にセットされた転写材は、所定のタイミングにて一枚ごとに転写材搬送経路Ｌに送り出されるようになっている。転写材搬送経路Ｌでは、ゲートローラー１０１、１０１’によって転写材を２次転写部まで搬送し、転写ベルト４０上に形成された単色あるいはフルカラーのトナー像を転写材に転写する。

テンションローラー４２は、駆動ローラー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ー４２に張架されている箇所にて、転写ベルト４０をクリーニングするクリーニングブレード４６が当接して配設される。

このような画像形成装置において、各色毎の画像形成部、現像部に対し液体現像剤を供給する現像剤供給部について説明する。図２は、本発明の実施形態に係る画像形成部、現像部、現像剤供給部の主要構成を示す断面図であり、図３は、本発明の実施形態に係る画像形成部、現像部の側面図、及び、現像剤供給部の断面図である。

図２に示されるように現像部３０Ｙにおける現像剤容器３１Ｙ内には、現像ローラー２０Ｙに対して供給する液体現像剤を貯留する液体現像剤貯留部３１１Ｙと、回収した液体現像剤を貯留する回収液貯留部３１２Ｙが配設されている。また、これら液体現像剤貯留部３１１Ｙと回収液貯留部３１２Ｙは、仕切板３１３Ｙにて仕切られている。

図３には、回収液貯留部３１２Ｙ側からみた現像部３０Ｙの側面図が示されている。この図に示されるよう、仕切板３１３Ｙは、その両端部が一部切り欠かれた形状となっており、両端部での高さが一段低くなっている。この切り欠き部で、現像剤貯留部３１１から
回収液貯留部側に液体現像剤を溢れさせる（オーバーフロー）ことで、現像剤貯留部３１１内での液位を一定に保ち、アニロックスローラー３３Ｙに安定して液体現像剤を供給することが可能となっている。また、回収した回収液貯留部３１２Ｙ内の現像剤が現像剤貯留部３１１Ｙに混入することがなく、現像剤貯留部３１１Ｙの調整された液体現像剤の濃度が乱されることがない。

このように回収液貯留部３１２Ｙには、現像剤貯留部３１１Ｙから溢れた液体現像剤の他、現像ローラークリーニングブレード２１Ｙなど、各種ブレードで掻き取られた液体現像剤が貯留される。特に、現像ローラー２０Ｙ上から回収される回収液は、トナー帯電器２２Ｙによってバイアスが印加され、現像ローラー２０Ｙと感光体１０Ｙとの間で圧縮されることで、トナー粒子同士が結合した凝集物を多く含んだものとなっている。

回収液貯留部３１２Ｙに貯留された回収液は、現像剤供給部にて濃度調整された後、再び、現像剤貯留部３１１に供給され再利用される。このように液体現像剤の再利用を図る現像剤供給部の構成について説明する。

本実施形態では、現像剤供給部の主な構成として、高濃度現像剤タンク７６Ｙ、キャリア液タンク７５Ｙ、濃度調整タンク７１Ｙ、回収液貯留部３１２Ｙと濃度調整タンク７１Ｙを接続する第１搬送部、濃度調整タンク７１Ｙと現像剤貯留部３１１Ｙを接続する第２搬送部などを有している。

濃度調整タンク７１Ｙは、その内部に液体現像剤を貯留するとともに、その濃度調整を行うための供給現像剤貯留部７１１Ｙが形成されている。この供給現像剤貯留部７１１Ｙには、高濃度現像剤タンク７６Ｙから移送経路７２５Ｙを介して高濃度現像剤を、また、キャリア液タンク７５から移送経路７２４Ｙを介してキャリア液を供給することが可能となっている。本実施形態では、各移送経路７２５Ｙ、７２４Ｙにポンプ７３５Ｙ、７３４Ｙを配設して積極的に供給することとしているが、流動性が高い場合には、ポンプに代えてバルブを採用し、自重により供給することとしてもよい。

供給現像剤貯留部７１１Ｙ内には、液体現像剤の濃度を検知するための濃度センサー７３Ｙ、液量を検知するための液位センサー７４Ｙ、貯留する液体現像剤を攪拌するための攪拌部材７７Ｙが配設される。濃度センサー７３Ｙ、液位センサー７４Ｙの出力に基づいてポンプ７３５Ｙ、７３４Ｙを駆動し、攪拌部材７７Ｙにて攪拌することで、供給現像剤貯留部７１１Ｙに貯留する液体現像剤の濃度（固形分濃度２５％）、液量を一定の値に調整することが可能となっている。

濃度調整された液体現像剤は、第２搬送部を介して現像部３０Ｙの現像剤貯留部３１１Ｙに搬送され画像形成に使用される。本実施形態における第２搬送部は、搬送経路７２３Ｙ、ポンプ７３３Ｙにて構成されている。

一方、本実施形態において、回収液貯留部３１２Ｙから供給現像剤貯留部７１１Ｙに回収液を搬送する第１搬送部は、搬送経路７２１Ｙ、分散容器７８Ｙ、超音波振動子７９Ｙ、移送経路７２２Ｙ、ポンプ７３２Ｙを主な構成要素としている。

回収液貯留部３１２Ｙ内の回収液は、回収オーガ３７Ｙにて積極的に排出され、移送経路７２１Ｙを介して分散容器７８Ｙに一旦貯留される。回収オーガ３７Ｙは、例えば回転軸上にスクリュー部材が形成され、回転することで回収液の搬送を可能とする部材である。本実施形態では、図３に記載されるように回収液貯留部３１２Ｙ内の回収液を左方向へ搬送し、移送経路７２１Ｙに導く。

移送経路７２１Ｙに導かれた回収液は、自重によって分散容器７８Ｙへと落下する。分散容器７８Ｙは、回収液を一時的に貯留することで、回収液の分散、すなわち、トナー粒子の凝集の解消を効率的に行うことを可能としている。

この分散容器７８Ｙには、超音波振動子７９Ｙ（振動付与部材）が配設されており、超音波振動子７９Ｙが振動により発生するキャビテーションにより回収液（液体現像剤）の分散を図ることが可能となっている。

分散容器７８Ｙには、ポンプ７３２Ｙを備えた移送経路７２２Ｙが接続されており、分散容器７８Ｙ内の回収液を供給現像剤貯留部７１１へと搬送する。ポンプ７３２Ｙの搬送量を調整することで、分散容器７８Ｙ内の回収液量を調整することも可能である。その場合、分散容器７８Ｙ内に液量を検出するための液位センサーなどが配設される。

以上、図２、図３を用いて現像剤供給部の構成について説明したが、このような現像剤供給により、液体現像剤を濃度調整して再利用を図ることが可能となる。特に、本実施形態では、回収液貯留部３１２Ｙから供給現像剤貯留部７１１Ｙに回収液を搬送する際、超音波振動子７９Ｙを利用した振動付与を行うことで、凝集物を含んだ回収液を分散させることが可能となっている。なお、本実施形態では、第１経路に分散容器７８Ｙを設けて、回収液を一旦貯留した状態で振動付与する構成としたが、振動付与は、第１経路中で行う形態であれば各種形態を採用することが可能である。

図４は、本発明の実施形態に係る画像形成装置の制御構成を示す図である。画像形成装置では、画像ムラの低減を図るため、トナー帯電器２２Ｙのバイアスを制御することで、現像ローラー２０Ｙ上の液体現像剤の帯電バイアスの調整が行われる。帯電バイアスを大きくすることで画像ムラを低減させることが可能となるが、反面、現像ローラー２０Ｙで回収した回収液の凝集を加速させてしまう。本実施形態は、このような回収液の凝集特性を鑑みたものとなっており、トナー帯電器２２Ｙで印加されるバイアスに基づいて、超音波振動子７９Ｙの振動を制御することとしている。

トナー帯電器２２Ｙにて液体現像剤に印加するバイアスは、制御部１００からのバイアス制御信号に基づいて制御される。このバイアス制御信号は、例えば、感光体１０Ｙ周囲に配設された光学センサー２３Ｙにて、感光体１０Ｙ上に形成されたトナー像の光学濃度を検出することで変更される。トナー像に所定のテスト画像を用いることが好ましく、光学センサー２３Ｙから出力されるセンサー信号に応じてバイアス制御信号が変更される。トナー像の検出は、感光体１０Ｙ上に限ることなく、例えば、転写ベルト４０（転写部材）上で行うこととしてもよい。

また、トナー帯電器２２Ｙで印加するバイアスは、トナー像の光学濃度に限らず、画像形成に寄与する液体現像剤の状態に応じて変更することも考えられる。例えば、現像剤貯留部３１１Ｙに貯留する液体現像剤の濃度や温度を考慮することとしてもよい。

超音波振動子７９Ｙを振動させるパワーは、制御部１００から発せられる振動子制御信号に基づいて制御される。本実施形態では、バイアス制御信号の変更に応じて、この振動子制御信号を変更することで、超音波振動子７９Ｙにて回収液の凝集状態に応じた振動を付与することが可能となる。また、回収液の凝集状態に応じて振動を付与することで、循環する液体現像剤の過度な温度上昇を招くこともなく、液体現像剤の粘度を一定範囲内に制御することも可能となり、良好な画像形成を行うことが可能となる。

図５は、本発明の実施形態に係るバイアスと超音波振動子稼働率の関係を示す図である。本実施形態では、超音波振動子７９Ｙの稼働率を制御することで、回収液に付与する振
動のパワーを制御することとしているが、振動のパワー制御は付与する振動の振幅値、超音波周波数を変更するなど各種形態を採用することができる。本実施形態において、トナー帯電器２２Ｙのバイアスは、基準値を３８０Ｖするとともに、基準値に対し±１０Ｖ（３７０〜３９０Ｖ）の範囲で制御することとしている。

このトナー帯電器２２Ｙのバイアスに応じて、超音波振動子７９Ｙの稼働率を４０〜８０％の範囲で制御している。バイアスと稼働率は、線形の比例関係で制御しているが、液体現像剤の性質などを考慮して、非線形の比例関係を採用することも考えられる。

図６は、本発明の実施形態に係る超音波振動子７９Ｙの稼働率について説明するための図である。図６（ａ）は、超音波振動子７９Ｙの発振周期であって、０．６秒間の発振期間と、０．４秒間の発振停止期間を交互に設けることで６０パーセントの稼働率を実現している。これに対し、図６（ｂ）は、０．８秒間の発振期間と、０．２秒間の発振停止期間を交互に設けることで８０パーセントの稼働率を実現している。その他の稼働率についても発振期間と発振停止期間を適宜調整することで、任意のものに調整することが可能である。

図７は、本発明の実施形態に係る画像制御装置の制御の様子（タイムチャート）を示した図である。初期状態では、バイアスは３８０Ｖに設定され、超音波振動子７９Ｙの稼働率は６０％に設定されている。光学センサー２３Ｙで検出された画像濃度などを条件として、バイアスが３８０Ｖから３９０Ｖに引き上げられた場合には、超音波振動子７９Ｙの稼働率を８０パーセントに引き上げる。

本実施形態では、バイアスが引き上げられることで凝集度の大きくなった回収液が、トナー帯電器２０Ｙから現像ローラークリーニングブレード２１Ｙ、回収液貯留部３１２Ｙ、移送経路７２１Ｙを経て分散容器７８Ｙに貯留されるまでの搬送時間を考慮し、バイアス変更から稼働率変更までの制御に時間差（タイムラグ）τ１を設けることとしている。このように、制御に時間差を持たせることで、凝集度の大きくなった回収液に対して的確に振動を付与することが可能となる。

タイムチャート上、電圧が引き上げられた時刻Ａから時間差τ１経過後の時刻Ｂにて稼働率を８０％に変更する。実際には、制御の都合上、発振期間・発振停止期間には稼働率を変更することが出来ないため、次の発振停止期間である時刻Ｂ’から稼働率が変更される。一方、時刻Ｃにて電圧が３９０Ｖから３８０Ｖに引き下げられると、時刻Ｃから時間差τ１経過後の時刻Ｄにて稼働率を６０％に変更する。この場合も次の発振停止期間である時刻Ｄ’から稼働率が変更される。

以上、本実施形態によれば、トナー帯電器２２Ｙに印加するバイアスによって超音波振動子の稼働率を制御することで、高バイアス時にはトナー凝集を抑えることができ、低バイアス時には超音波振動子の稼働率を下げて消費電力を抑えるとともに現像剤の温度上昇を抑えることが可能となる。

では、次に画像形成装置の制御に関する第２の実施形態について図８〜図１１を用いて説明する。図８は、本発明の第２の実施形態に係る画像形成装置の制御構成を示す図であり、図９は、本発明の第２の実施形態に係るバイアスと現像剤供給量の関係を示す図であり、図１０は、本発明の第２の実施形態に係る各所における現像剤の量を示す図。図１１は、本発明の第２の実施形態に係る画像形成装置の制御の様子を示す図である。

この第２の実施形態では、トナー凝集のさらなる効果的な解消を図るため、超音波振動子７９Ｙの制御に加え、液体現像剤供給部から現像剤貯留部３１１Ｙへの液体現像剤の搬
送量を制御することとしている。

図８の制御構成にみられるように、制御部１００は、図４で説明した制御構成に加え、液体現像剤供給部から現像剤貯留部３１１Ｙへ液体現像剤を搬送するポンプ７３３Ｙの制御を行うこととしている。バイアスが大きくトナー凝集が大きくなった場合には、現像剤貯留部３１１Ｙへの現像剤供給量を小さくすることで、分散容器７８Ｙの貯留量を減らし、超音波振動子７９Ｙによる分散効果を高める。一方、バイアスが小さい場合は、凝集トナーが少ないことから分散容器７８Ｙでの貯留量を大きくして、現像剤の温度上昇を抑えることとしている。

図９は、このバイアスと、現像剤貯留部３１１Ｙへの現像剤搬送量の関係の一例を示した図である。バイアスの制御範囲が３７０Ｖ〜３９０Ｖであるのに対し、現像剤の供給量を１００〜２００ｇ／ｍｉｎとして線形に制御することとしている。なお、この場合も液体現像剤の性質などを考慮して、非線形の関係となる制御を採用することとしてもよい。

図１０には、現像剤搬送量を制御したときの各所における現像剤量の例が記載されている。この例は、現像量が一定とした場合であって、通常時のバイアス３８０Ｖでは、分散容器７８Ｙの貯留量が１４７ｇであるのに対し、バイアス３７０Ｖでは１９７ｇと大きく、バイアス３９０Ｖでは９７ｇと小さい貯留量となっている。このように、バイアスを高くすることで液体現像剤の凝集が起こりやすくなった場合には、分散容器７８Ｙの貯留量を減らし、超音波振動子７９Ｙによる分散効果を高め、バイアスが低い場合は、凝集トナーが少ないことから分散容器７８Ｙでの貯留量を大きくして、現像剤の温度上昇を抑えることとしている。

図１１は、第２の実施形態に係る画像制御装置の制御の様子（タイムチャート）を示した図である。バイアスに応じた超音波振動子７９Ｙの稼働率の制御は、図７の制御と同様であるため、ここでは、バイアスに応じた液体現像剤の搬送量制御について説明する。

初期状態では、バイアスは３８０Ｖに設定され、ポンプ７３３Ｙによる現像剤搬送量は１５０ｇ／ｓに設定されている。光学センサー２３Ｙで検出された画像濃度などを条件として、バイアスが３８０Ｖから３９０Ｖに引き上げられた場合には、搬送量を１００ｇ／ｓに引き下げる。

図１０から分かるように現像剤供給量を変更したことによる分散容器７８への貯留量の変化は、オーバーフロー量、すなわち、図２、図３で説明したように、現像剤貯留部３１１Ｙから仕切板３１３Ｙを介して回収液貯留部３１２Ｙに溢れ出すオーバーフロー量が支配的となっている。そのため、本実施形態では、ポンプ７３３Ｙにより変更された現像剤の搬送量が、分散容器７８Ｙの貯留量に影響を及ぼすまでの時間、即ち、現像剤貯留部３１１Ｙから仕切板３１３Ｙを超え、回収液貯留部３１２Ｙ、移送経路７２１Ｙを経て分散容器７８Ｙに貯留されるまでの時間を考慮した構成となっている。

具体的には、超音波振動子７９Ｙの稼働率変更の時刻Ｂから所定時間前τ２前の時刻Ｅから、現像剤の搬送量を１００ｇ／ｓに減少させる。この時間差τ２が、ちょうどポンプ７３３Ｙにより変更された現像剤の搬送量が、分散容器７８Ｙの貯留量に影響を及ぼすまでの時間となっており、分散容器７８Ｙの貯留量が減ったときに稼働率が変更されることで効果的に分散させることが可能となる。時間差τ１、τ２を一定時間とした場合には、バイアス変更の時刻から一定時間τ１−τ２経過後に、現像剤の搬送量を変更することになっている。

一方、時刻Ｃにて電圧が３９０Ｖから３８０Ｖに引き下げられると、超音波振動子７９
Ｙの稼働率変更の時刻Ｄから時間差τ２前の時刻Ｆにて、現像剤の搬送量を１５０ｇ／ｓに増加させる。この場合、超音波振動子７９Ｙの稼働率が高いまま、減少した分散容器７８Ｙの回収液に振動を付与することを防ぐことが可能となり、循環する液体現像剤の温度上昇を防止することが可能となる。

以上、本実施形態では、バイアスに応じた超音波振動子７９Ｙの稼働率の変更に加え、現像剤貯留部３１１Ｙへの液体現像剤の搬送量を制御することで、適切な量の回収液を分散容器７８Ｙに貯留させ、より効果的に分散を行うことが可能となる。

このように本発明によれば、トナー帯電器２２（バイアス印加部）で印加されるバイアスに応じて、超音波振動子７９（振動付与部材）にて付与する振動を制御することで、トナー凝集を効果的に解消し、高品質な画像を提供することが可能となる。

なお、本明細書においては、種々の実施の形態について説明したが、それぞれの実施の形態の構成を適宜組み合わせて構成された実施形態も本発明の範疇となるものである。

１０Ｙ（以下、符号にＹの付されているものは、Ｍ、Ｃ、Ｋ各色についても同様）…感光体（潜像担持体）、１１Ｙ…第１コロナ帯電器、１１Ｙ’…第２コロナ帯電器、１２Ｙ…露光ユニット、１３Ｙ…第１スクイーズローラー、１３Ｙ’…第２スクイーズローラー、１４Ｙ…第１スクイーズローラークリーニングブレード、１４Ｙ’…第２スクイーズローラークリーニングブレード、１８Ｙ…感光体クリーニングブレード、２０Ｙ…現像ローラー（現像剤担持体）、２１Ｙ…現像ローラークリーニングブレード、２２Ｙ…トナー帯電器（バイアス印加部）、２３Ｙ…光学センサー、３０Ｙ…現像部（現像装置）、３１Ｙ…現像剤容器、３１１Ｙ…現像剤貯留部、３１２Ｙ…回収液貯留部、３１３Ｙ…仕切板、３２Ｙ…中間ローラー、３３Ｙ…アニロクスローラー、３４Ｙ…中間ローラークリーニングブレード、３５Ｙ…規制部材、３６Ｙ…攪拌オーガ、３７Ｙ…回収オーガ、４０…転写ベルト、４１…駆動ローラー、４２…テンションローラー、５０Ｙ…１次転写部、５１Ｙ…１次転写バックアップローラー、６０…２次転写ユニット、６１…２次転写ローラー、６２…２次転写ローラークリーニングブレード、６３…２次転写ユニット回収貯留部、１０１、１０１’…ゲートローラー、１０２…転写材ガイド、７１Ｙ…濃度調整タンク、７１１Ｙ…供給現像剤貯留部、７３Ｙ…濃度センサー、７４Ｙ…液位センサー、７２１Ｙ〜７２５Ｙ…移送経路、７３２Ｙ〜７３５Ｙ…ポンプ、７４Ｙ…液位センサー、７５Ｙ…高濃度現像剤タンク、７６Ｙ…キャリア液タンク、７７Ｙ…攪拌部材、７８Ｙ…分散容器、７９Ｙ…超音波振動子、１００…制御部

Claims (8)

1. トナー及びキャリア液を含む液体現像剤を貯留する液体現像剤貯留部、前記液体現像剤を担持する現像剤担持体、前記現像剤担持体に担持された液体現像剤にバイアスを印加するバイアス印加部、及び前記現像剤担持体をクリーニングして液体現像剤を回収するクリーニング部材を有する現像部と、
   前記クリーニング部材で回収された液体現像剤が移動する第１搬送経路、及び前記第１搬送経路に配設されて前記第１搬送経路で搬送される液体現像剤に振動を付与する振動付与部材を有する第１搬送部と、
   前記クリーニング部材で回収されて前記第１搬送部で搬送された液体現像剤を貯留する現像剤供給部と、
   前記現像剤供給部に貯留された液体現像剤を前記現像剤貯留部に搬送する第２搬送経路を有する第２搬送部と、
   前記バイアス印加部で印加される前記バイアスを調整するとともに、調整された前記バイアスに基づいて前記振動付与部材に付与される振動を制御する制御部と、
   を有することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記制御部は、前記バイアス印加部に印加される前記バイアスが第１のバイアスの場合、前記振動付与部材を第１のパワーにて振動させ、前記第１のバイアスよりも大きい第２のバイアスの場合、前記振動付与部材を前記第１のパワーよりも大きい第２のパワーにて振動させる請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記制御部は、前記バイアス印加部で印加される前記バイアスが前記第１のバイアスから前記第２のバイアスに変更された場合、所定時間経過後に、前記振動付与部材のパワーを前記第１のパワーから前記第２のパワーに変更する請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記制御部は、前記バイアス印加部で印加される前記バイアスに基づいて前記第２搬送部で搬送される液体現像剤の搬送量を制御する請求項３に記載の画像形成装置。
5. 前記制御部は、前記バイアス印加部で印加される前記バイアスが前記第１のバイアスの場合、前記第２搬送部で搬送される液体現像剤を第１の搬送量で搬送させ、前記第２のバイアスの場合、前記第２搬送部で搬送される液体現像剤を前記第１の搬送量よりも小さい第２の搬送量で搬送させる請求項４に記載の画像形成装置。
6. 前記制御部は、前記バイアス印加部で印加される前記バイアスが前記第１のバイアスから前記第２のバイアスに変更された場合、所定時間経過後に、前記第２搬送部で搬送される液体現像剤を前記第１の搬送量から前記第２の搬送量に変更する請求項４または請求項５に記載の画像形成装置。
7. 前記振動付与部材は、超音波振動子である請求項１から請求項６の何れか１項に記載の画像形成装置。
8. トナー及びキャリア液を含む液体現像剤を現像剤担持体に担持させ、
   前記現像剤担持体に担持された液体現像剤にバイアスを印加し、
   前記バイアスが印加された液体現像剤で潜像を現像し、
   前記潜像を現像した前記現像剤担持体をクリーニング部材でクリーニングし、
   前記クリーニング部材で回収された液体現像剤を第１搬送経路で現像剤供給部に搬送するとともに、前記第１搬送経路に配設される振動付与部材により前記バイアス印加部で印加されるバイアスに基づいたパワーで振動を付与し、
   前記現像剤供給部に貯留された液体現像剤を第２搬送経路で前記現像剤貯留部に搬送す
   ることを特徴とする画像形成方法。

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