JP2018091962A - 画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】液体現像システムを用いた画像形成装置において、現像ローラに担持された液体現像剤のトナー濃度を長期間に亘って高精度に検知可能な画像形成装置を提供する。
【解決手段】トナー濃度を調整可能なトナー濃度調整手段と、現像ローラに液体現像剤を介して接触して配置される導電部材と、現像ローラと導電部材との間に電位差を発生可能な電位差発生手段と、現像ローラと導電部材との間に通電する電流を検知する電流検知手段と、トナー濃度調整手段と電位差発生手段とを制御可能な制御部と、を備え、制御部は、電位差発生手段により現像ローラと導電部材との間に所定の電位差を発生させた際に、電流検知手段による検知結果(ステップS14)の変化に応じて、トナー濃度調整手段により現像ローラの表面上の液体現像剤のトナー濃度を調整する(ステップS17,18)。
【選択図】図8
【解決手段】トナー濃度を調整可能なトナー濃度調整手段と、現像ローラに液体現像剤を介して接触して配置される導電部材と、現像ローラと導電部材との間に電位差を発生可能な電位差発生手段と、現像ローラと導電部材との間に通電する電流を検知する電流検知手段と、トナー濃度調整手段と電位差発生手段とを制御可能な制御部と、を備え、制御部は、電位差発生手段により現像ローラと導電部材との間に所定の電位差を発生させた際に、電流検知手段による検知結果(ステップS14)の変化に応じて、トナー濃度調整手段により現像ローラの表面上の液体現像剤のトナー濃度を調整する(ステップS17,18)。
【選択図】図8
Description
本発明は、媒体液中にトナーが分散された液体現像剤を用いて、潜像担持体上に担持された静電潜像を湿式現像方式により現像する現像装置を利用して画像形成を行う画像形成装置に関する。
感光体などの潜像担持体上に形成された静電潜像を荷電した粒子(トナー)によって現像し、画像を形成する電子写真法が普及している。この種の電子写真法としては、例えば、粉体のトナーを直接用いる乾式現像法と、トナーを液体中に分散させた液体現像剤を用いる湿式現像法(液体現像システム)と、がある。このうち液体現像システムは、トナーを媒体(キャリア)液中に分散させるため、サブミクロンオーダーの粒径の粒子を制御して画像形成を行うことが可能となり、高画質及び高精細化の点で有望な現像法である。
湿式現像法では、液体現像剤に含まれるトナー粒子を電気泳動によりメディア上に移動させて画像形成を行なう。湿式現像法は、具体的には、現像ローラに対向配置された製膜電極の対向部において現像ローラ上に適量のトナーを含む現像剤が製膜され、絞りローラにより現像ローラ上にトナー層が形成される。以降の泳動プロセス、即ち現像、一次転写、二次転写の各プロセスにおいては、基本的に全てのトナーを移動させることを作像原理とする。よって、メディア上に形成される画像の濃度は、現像ローラ上に製膜された液体現像剤中のトナー載り量が反映されることになる。それゆえ、現像ローラ上に担持された液体現像剤中のトナー載り量を安定に制御することは、長期に渡る画質安定につながるため非常に重要である。
現像ローラ上のトナー載り量を一定に制御するようにした画像形成装置としては、例えば、現像ローラの表面上を検知可能な光学センサを備えたものが知られている(特許文献1参照)。この画像形成装置では、現像ローラ上に規定条件により製膜された液体現像剤に対して光を照射し、その反射光を光学センサにより検知して液体現像剤の濃度を計測する。そして、得られた結果を現像液槽内のトナー・キャリア液量や荷電制御剤量等の制御にフィードバックし、現像ローラ上のトナー載り量を制御する。この画像形成装置によれば、現像ローラ上の液体現像剤濃度そのものを計測してフィードバック制御に利用可能であるため、計測される現像剤濃度が正しい限りにおいては現像ローラ上の液体現像剤濃度を安定化させることが可能である。
しかしながら、特許文献1の画像形成装置では、光学センサを利用して現像ローラの表面を計測しているので、以下のような課題を発生する可能性がある。即ち、画像形成装置の長期間の使用により、現像ローラの表面粗さが使用に伴って増加し反射光強度が変化するため、反射光を用いた計測方法では現像ローラ上の液体現像剤のトナー濃度を長期間に亘って高精度に検知することは困難であるという課題がある。このため、上述した画像形成装置では、長期間の使用により現像ローラ上の液体現像剤のトナー濃度の検知精度が低下することにより、画像形成時に現像ローラ上に製膜される液体現像剤のトナー濃度の安定した制御が困難になってしまう。
本発明は、液体現像システムを用いた画像形成装置において、現像ローラに担持された液体現像剤のトナー濃度を長期間に亘って高精度に検知可能な画像形成装置を提供することを目的とする。
本発明の画像形成装置は、トナーとキャリア液とを含む液体現像剤を担持して回転可能であり、導電剤を含む現像ローラと、前記現像ローラの表面上の液体現像剤のトナー濃度を調整可能なトナー濃度調整手段と、前記現像ローラに液体現像剤を介して接触して配置される導電部材と、前記現像ローラと前記導電部材との間に電位差を発生可能な電位差発生手段と、前記現像ローラと前記導電部材との間に通電する電流を検知する電流検知手段と、前記トナー濃度調整手段と前記電位差発生手段とを制御可能な制御部と、を備え、前記制御部は、前記電位差発生手段により前記現像ローラと前記導電部材との間に所定の電位差を発生させた際に、前記電流検知手段による検知結果の変化に応じて、前記トナー濃度調整手段により前記現像ローラの表面上の液体現像剤のトナー濃度を調整することを特徴とする。
本発明によれば、制御部は、電位差発生手段により現像ローラと導電部材との間に所定の電位差を発生させた際に、電流検知手段による検知結果の変化に応じて、トナー濃度調整手段により現像ローラの表面上の液体現像剤のトナー濃度を調整する。このため、画像形成装置の長期間の使用により現像ローラが変化しても、現像ローラの表面を光学センサにより検出する場合に比べて検知精度が大幅に低下することはなく、そのような継時的な変化を反映してトナー濃度を常に高精度に測定することができる。これにより、現像ローラに担持された液体現像剤のトナー濃度を長期間に亘って高精度に検知することができる。
<第1の実施形態>
以下、本発明の第1の実施形態を、図1〜図8を参照しながら詳細に説明する。本実施形態の画像形成装置1は、トナーとキャリア液とを含む液体現像剤を用いて形成されるトナー画像を記録材に形成する電子写真方式のデジタルプリンタである。本実施形態では、画像形成装置1の一例としてタンデム型のフルカラープリンタについて説明している。但し、本発明はタンデム型の画像形成装置1に限られず、他の方式の画像形成装置であってもよく、また、フルカラーであることにも限られず、モノクロやモノカラーであってもよい。あるいは、プリンタ、各種印刷機、複写機、FAX、複合機等、種々の用途で実施することができる。
以下、本発明の第1の実施形態を、図1〜図8を参照しながら詳細に説明する。本実施形態の画像形成装置1は、トナーとキャリア液とを含む液体現像剤を用いて形成されるトナー画像を記録材に形成する電子写真方式のデジタルプリンタである。本実施形態では、画像形成装置1の一例としてタンデム型のフルカラープリンタについて説明している。但し、本発明はタンデム型の画像形成装置1に限られず、他の方式の画像形成装置であってもよく、また、フルカラーであることにも限られず、モノクロやモノカラーであってもよい。あるいは、プリンタ、各種印刷機、複写機、FAX、複合機等、種々の用途で実施することができる。
図1に示すように、画像形成装置1は、画像形成部2と、制御部70の他、不図示のシート給送部と、シート搬送部と、シート排出部とを備えている。また、画像形成装置1の装置本体の前側上面には、例えば、液晶パネルからなる表示装置3が設けられている(図3参照)。画像形成装置1は、不図示の原稿読取装置、パーソナルコンピュータ等のホスト機器、あるいはデジタルカメラやスマートフォン等の外部機器からの画像信号に応じて、4色フルカラー画像を記録材に形成することができる。尚、記録材であるシートSは、トナー像が形成されるものであり、具体例として、普通紙、普通紙の代用品である樹脂製のシート、厚紙、オーバーヘッドプロジェクタ用シート等がある。
画像形成部2は、画像形成ユニット10y,10m,10c,10kと、レーザ露光装置11y,11m,11c,11kと、中間転写ユニット50と、二次転写ユニット60と、不図示の定着部とを備えている。尚、本実施形態の画像形成装置1は、フルカラーに対応するものであり、画像形成ユニット10y,10m,10c,10kは、イエロー(y)、マゼンタ(m)、シアン(c)、ブラック(k)の4色それぞれに同様の構成で別個に設けられている。このため、図1中では4色の各構成について同符号の後に色の識別子を付して示すが、図2及び明細書中では色の識別子を付さずに符号のみで説明する場合もある。
画像形成ユニット10は、トナー像を担持して移動する感光ドラム(像担持体)20y,20m,20c,20kと、帯電器21y,21m,21c,21kと、現像装置30y,30m,30c,30kと、を有している。また、画像形成ユニット10は、現像剤ミキサ39y,39m,39c,39kと、ドラムクリーナ40y,40m,40c,40kと、を有している。これらは、画像形成ユニット10と同様に、いずれもイエロー(y)、マゼンタ(m)、シアン(c)、ブラック(k)の4色それぞれに同様の構成で別個に設けられている。このため、図1中では、4色の各構成について同符号の後に色の識別子を付して示す。画像形成ユニット10は、プロセスカートリッジとして一体にユニット化されて、画像形成装置1の装置本体に対して着脱可能に構成されている。
感光ドラム20は、円筒状の基材とその外周面に形成された有機感光体又はアモルファスシリコン感光体等で構成される感光層を有するドラム状の電子写真感光体であり、不図示のドラムモータによって中心軸を中心に図中のR1方向に回転される。本実施形態では、感光ドラム20の感光層としてアモルファスシリコンが用いられている。感光ドラム20の幅は、後述する現像ローラ31(図2参照)の幅より広くされている。感光ドラム20は、画像形成する際に画像情報に基づいて形成された静電像を担持して周回移動する。感光ドラム20は、液体現像剤を用いて形成されるトナー像を担持して移動可能である。
帯電器21は、感光ドラム20の中心軸に対して略平行に配置され、帯電バイアスにより感光ドラム20の表面を負帯電性のトナーと同極性の負の電位(暗部電位)に一様均一に帯電させる。また、帯電器21としては、コロナ帯電器を使用している。但し、帯電器21としては、コロナ帯電器には限られず、帯電ローラ等を適用してもよい。
レーザ露光装置11は、帯電器21よりもR1方向下流側で暗部電位に帯電された感光ドラム20の表面をレーザ光の照射により露光して、露光部において明部電位にまで電位降下を起こし、感光ドラム20の表面上に静電潜像を形成する。本実施形態では、レーザ露光装置11は原稿の画像信号に応じて変調されたレーザ光を照射し、不図示のポリゴンミラーやf−θレンズ等を介して感光ドラム20の表面上に投射する。
現像装置30は、感光ドラム20上に形成された潜像を、液体トナーを用いて現像するための装置である。現像装置30の詳細については、後述する。現像剤ミキサ39は、現像装置30に液体現像剤を供給するものであり、現像ローラ31に供給する前の液体現像剤のトナー濃度を検知可能な現像剤濃度センサ(トナー濃度検知手段)39a(図2参照)を有している。現像剤濃度センサ39aは、例えば光透過を利用したセンサであり、現像剤ミキサ39から供給する液体現像剤に対するトナーの重量パーセント濃度(T/D)[wt%]を算出するために使用される。尚、本実施形態では、現像剤濃度センサ39aは光透過を利用したセンサである場合について説明しているが、これには限られず、例えば、電気抵抗等を利用したセンサであってもよい。
ドラムクリーナ40は、後述する一次転写部よりもR1方向下流側に配置され、クリーニングブレード41(図2参照)を有している。クリーニングブレード41は、不図示の加圧手段によって所定の角度及び圧力で感光ドラム20に当接しており、感光ドラム20上に残留した液体現像剤はクリーニングブレード41に掻き取られ、次のプロセスに備える。
中間転写ユニット50は、駆動ローラ51や従動ローラ52、一次転写ローラ53y,53m,53c,53k等の複数のローラと、これらのローラに巻き掛けられ、トナー像を担持するエンドレスベルトの中間転写ベルト54とを備えている。一次転写ローラ53y,53m,53c,53kは、感光ドラム20y,20m,20c,20kにそれぞれ対向して配置され、中間転写ベルト54に当接し、感光ドラム20のトナー像を別の像担持体である中間転写ベルト54に一次転写する。
中間転写ベルト54は、感光ドラム20に当接して感光ドラム20との間で一次転写部を形成し、一次転写バイアスが印加されることにより、感光ドラム20に形成されたトナー像を一次転写部で一次転写する。中間転写ベルト54に一次転写ローラ53によって正極性の一次転写バイアスを印加することにより、感光ドラム20上のそれぞれの負極性を持つトナー像が順次、中間転写ベルト54に多重転写される。
二次転写ユニット60は、二次転写内ローラ61と、二次転写外ローラ62と、外ローラブレード63、クリーニング液回収部64とを有している。二次転写外ローラ62に正極性の二次転写バイアスを印加することによって、中間転写ベルト54に形成されたフルカラーのトナー像をシートSに転写する。二次転写外ローラ62は、中間転写ベルト54に当接して中間転写ベルト54との間で二次転写部を形成し、二次転写バイアスが印加されることにより、中間転写ベルト54に一次転写されたトナー像を二次転写ユニット60でシートSに二次転写する。
不図示の定着部は、定着ローラ及び加圧ローラを備え、定着ローラと加圧ローラとの間をシートSが挟持され搬送されることにより、シートSに転写されたトナー像は加熱及び加圧されてシートSに定着される。
次に、本実施形態における現像装置30の構成について、図2を用いて詳細に説明する。現像装置30は、液体現像剤を担持して感光ドラム20へと搬送する現像ローラ31と、現像液槽32と、製膜電極(トナー濃度調整手段)33と、絞りローラ(導電部材)34と、清掃ローラ35と、を有している。
現像ローラ31は、直径45mm円筒状の部材であり、中心軸31aを中心にして回転方向R2に回転する。現像ローラ31は、ステンレス等の金属製の内芯である中心軸31aの外周部に、厚さ5mmの導電性ポリマー等による弾性体の表層31bを備えたものである。現像ローラ31は、感光ドラム20との間でニップ部を形成するように対向して配置され、当該ニップ部では現像ニップ部が形成される。本実施形態では、現像ローラ31の表層31bは導電性ウレタンゴム製であり、初期状態では現像ローラ31の表層31bの内部にはイオン導電剤が均一に分散され、体積抵抗率が調整されている。尚、本実施形態で用いる現像ローラ31の体積抵抗率は、ばらつきも含めて1×102〜1×1012Ω・cmである。即ち、現像ローラ31は、トナーとキャリア液とを含む液体現像剤を担持して回転可能であり、導電剤を含む。尚、現像ローラ31には、電圧を印加可能な現像ローラ電源73(図3参照)が接続されている。
この現像ローラ31の表層31bの材質としては、例えば、以下のような材質が適用される。まず、EPDM、ウレタン、シリコン、ニトリルブタジエンゴム、クロロプレンゴム、スチレンブタジエンゴム、ブタジエンゴム等から、適宜な樹脂を選択する。そして、この選択した樹脂に、電気抵抗調整材料として導電性微粒子、例えばカーボン、酸化チタンのいずれか一つ、もしくは複数を用いて分散混合して得られた分散型抵抗調整樹脂をベースにしたものが適切である。あるいは、上述のように選択した樹脂に、イオン性導電材料、例えば過塩素酸ナトリウム、過塩素酸カルシウム、塩化ナトリウム等の無機イオン性導電剤などのいずれか一つ、もしくは複数を用いて得られた電気的抵抗調整樹脂をベースにしたものが適切である。また、弾性を得るための発泡・混合工程として発泡剤を用いる場合には、シリコン系界面活性剤(例えば、ポリジアルシロキサン、ポリシロキサン・ポリアルキレノキシドブロック共重合体)が適切である。
現像液槽32は、現像ローラ31を中心にして感光ドラム20の略反対側に配置されており、感光ドラム20上に形成された潜像を現像するための液体現像剤を収容する。本実施形態で用いる液体現像剤は、ポリエステル系の樹脂中へ顔料等の着色料を分散させた平均粒径0.8μmの粒子を、イソパラフィン系の有機溶媒等の液体キャリア中に分散剤やトナー帯電制御剤、帯電指向剤とともに添加して生成されている。また、ここでの液体現像剤では、トナー粒子の濃度を約7wt%としている。尚、本実施形態では、トナー粒子の表面が負極性に一定量帯電している。
製膜電極33は、現像液槽32に貯留された液体現像剤に接触すると共に、現像ローラ31に隙間を空けて近接して対向して配置されている。製膜電極33と現像ローラ31との間には液体現像剤が入り込み、現像ローラ31上に液体現像剤を製膜すると共に、現像ローラ31との間で電位差が設定されることにより、現像ローラ31の表面上の液体現像剤のトナー濃度を調整可能である。本実施形態においては、製膜電極33の通過後のトナー濃度が13.0±3.0wt%となるように、製膜電極33及び現像ローラ31の間の電位差を調整する。
絞りローラ34は、製膜電極33の回転方向R2下流側に配置され、現像ローラ31に液体現像剤を介して接触して配置されている。絞りローラ34は、現像ローラ31に製膜された液体現像剤に含まれるトナー粒子を電圧の印加により現像ローラ31側に寄せると共に、余分なキャリア液を絞って回収することで、現像ローラ31に担持された液体現像剤の濃度を調整可能である。絞りローラ34は、金属からなる直径40mmの円筒形の部材であり、本実施形態ではステンレス鋼で作製されたローラを用いる。絞りローラ34は、現像ローラ31と長手略300mmに亘って圧力が一定(本実施形態では略80kPa)となるように当接され、中心軸を中心に矢印方向に回転する。尚、絞りローラ34には、電圧を印加可能な絞りローラ電源74(図3参照)が接続されている。
現像液槽32で汲み上げられ製膜電極33を通過した液体現像剤は、現像剤濃度によらず一定量現像ローラ31に担持される。そのため、絞りローラ34と現像ローラ31との当接部に規定速度で搬送された液体現像剤は、ギャップ略6μm、幅略5mmのニップ部31nを安定的に形成する。液体現像剤は、絞りローラ34及び現像ローラ31のニップ部31nの開放側において、各ローラ34,31に付着して分離する。後述するように、トナーが現像ローラ31側に寄る動作をするように、規定の電位差が両ローラ34,31間に設定されている。このため、ローラ34,31間を通過後の現像ローラ31の表面の液体現像剤中のトナー濃度は、通過前に比べて2倍程度、即ち26.0±6.0wt%となる。
清掃ローラ35は、現像ローラ31と感光ドラム20との現像ニップ部の回転方向R2の下流側で、現像ローラ31に当接して配置されている。清掃ローラ35は、金属等からなるローラであり、現像ローラ31の表面に当接して現像ローラ31の表面上に担持されて残存する液体現像剤を清掃する。
図3に示すように、制御部70はコンピュータにより構成され、例えばCPU71と、メモリ72と、外部と信号を入出力する不図示の入出力回路とを備えている。メモリ72は、各部を制御するプログラムを記憶するROMと、データを一時的に記憶するRAMとを含んでいる。CPU71は、画像形成装置1の制御全体を司るマイクロプロセッサであり、システムコントローラの主体である。CPU71は、入出力回路を介して、画像形成部2等、画像形成装置1の各部に接続され、各部と信号をやり取りすると共に動作を制御する。メモリ72のROMには、シートSに画像を形成するための画像形成制御シーケンス等が記憶される。
現像ローラ31には現像ローラ電源(電位差発生手段)73が接続され、絞りローラ34には絞りローラ電源(電位差発生手段)74が接続され、清掃ローラ35には清掃ローラ電源78が接続されている。これらの電源73,74,78はCPU71に接続されており、CPU71により制御され、現像ローラ31と絞りローラ34又は清掃ローラ35との間に電位差を発生可能である。また、現像ローラ31と絞りローラ34との間には、これら現像ローラ31と絞りローラ34との間に通電する電流を検知する電流検知センサ(電流検知手段)75が設けられている。この電流検知センサ75で検知された信号は、A/Dコンバータ76を介してCPU71に入力される。現像ローラ31と清掃ローラ35との間には、これら現像ローラ31と清掃ローラ35との間に通電する電流を検知する電流検知センサ79が設けられている。この電流検知センサ79で検知された信号は、A/Dコンバータ80を介してCPU71に入力される。また、現像剤ミキサ39の現像剤濃度センサ39aで検知された信号は、A/Dコンバータ77を介してCPU71に入力される。
制御部70は、各電源73,74,78を制御可能である。そして、制御部70は、各電源73,74により現像ローラ31と絞りローラ34との間に所定の電位差を発生させた際に、電流検知センサ75による検知結果の変化に応じて、製膜電極33により現像ローラ31の表面上の液体現像剤のトナー濃度を調整する。また、制御部70は、電流検知センサ75による検知結果の変化に応じて、現像ローラ31と絞りローラ34との間の電位差を調整する。
本実施形態では、制御部70は、第1のモードと第2のモードとを切り換えて実行可能である。第1のモードでは、制御部70は、既知のトナー濃度を有する基準液体現像剤を現像ローラ31に担持して、各電源73,74により電位差を発生させ、電流検知センサ75による検知結果に基づいて現像ローラ31の抵抗値を算出する。第2のモードでは、制御部70は、各電源73,74により電位差を発生させ、電流検知センサ75による検知結果と現像ローラ31の抵抗値とに基づいて現像ローラ31の表面上の液体現像剤のトナー濃度を算出する。そして、制御部70は、画像形成時に第2のモードを実行することにより算出された液体現像剤のトナー濃度に応じて、製膜電極33により現像ローラ31の表面上の液体現像剤のトナー濃度を調整する。本実施形態では、制御部70は、基準液体現像剤のトナー濃度を現像剤濃度センサ39aによって検知することにより、基準液体現像剤の既知のトナー濃度を取得する。
ここで、本明細書中で、画像形成時とは、画像形成装置1に備えられたスキャナやパーソナルコンピュータなどの外部端末から入力された画像情報に基づいて、感光ドラム20にトナー像を形成しているときである。また、非画像形成時とは、画像形成時以外のときであり、例えば、電源投入後の画像形成ジョブの実行前や実行後、画像形成ジョブ中の前回転時、紙間、後回転時等である。尚、画像形成ジョブとは、プリント命令信号(画像形成指令信号)に基づいて行う次のような一連の動作のことである。即ち、画像形成を行うにあたり必要となる予備動作(前回転)を開始してから、画像形成工程を経て、画像形成を終了するにあたり必要となる予備動作(後回転)が完了するまでの一連の動作のことである。紙間とは、連続して画像形成が行われる場合に、シート1枚に対して形成されるトナー像と次のシート1枚に対して形成されるトナー像との間に相当する期間である。
次に、上述した現像装置30を用いた画像形成装置1の動作について、図2及び図3を用いて説明する。現像ローラ31には、現像ローラ電源73により−400Vの電圧が印加されている。現像液槽32中の液体現像剤のトナー濃度は、現像剤ミキサ39において5wt%前後に調整されており、トナー粒子は負の電荷を有している。現像ローラ31の表面には、現像液槽32から製膜電極33を通過する際に液体現像剤が担持される。このとき、製膜電極33には−550〜−600Vの電圧が印加されており、現像ローラ31との電位差によりトナー粒子の大半は現像ローラ31の表面に引き付けられる。液体現像剤は、現像ローラ31と製膜電極33との出口近傍において、現像ローラ31の表面に連れ回るものと製膜電極33の背面に流れ落ちるものとに分離される。このとき、現像ローラ31の表面の液体現像剤のトナー濃度は、10〜15wt%である。
現像ローラ31の表面に付着して連れ回る液体現像剤は、絞りローラ34に到達する。絞りローラ34には、絞りローラ電源74により、現像ローラ31の印加電圧より50〜120V高い電圧が印加される。つまり、例えば、現像ローラ31の印加電圧が−400Vであるなら、絞りローラ34の印加電圧は−450〜−520Vとなる。
ここで、現像ローラ31と絞りローラ34とのニップ部31nでのトナーTの動きについて、図4を用いて説明する。現像ローラ31上に担持された液体現像剤Dに含まれるトナーTは、絞りローラ34とのニップ部31nを通過する際、ローラ31,34間に生じた電位差により現像ローラ31側へと移動する。液体現像剤Dが絞りローラ34及び現像ローラ31の間を通過すると、液体現像剤Dは両ローラ34,31に付着して分離する。このとき、現像ローラ31上に担持された液体現像剤のトナー濃度は、25〜35wt%である。一方、絞りローラ34側にはトナーTは殆ど引き付けられず、トナーTの含有量が著しく少ないキャリア液Cが担持されていく。図2に示すように、絞りローラ34に担持されたキャリア液は、絞りローラ34の表面に当接するゴム等で構成される絞りローラブレード34aにより、絞りローラ34の表面から掻き落とされて除去される。現像ローラ31の表面に連れ回る液体現像剤は、感光ドラム20に到達する。
感光ドラム20は、現像ローラ31との現像ニップ部上流で帯電器21のワイヤに約−4.5kV〜−5.5kVを印加することにより、表面が略−600Vに帯電されている。帯電後、レーザ露光装置11により画像部の電位が略−200Vとなるように、潜像が形成される。
現像ローラ31と感光ドラム20との間に形成される現像ニップ部では、トナー粒子が以下のように移動する。トナー粒子は、現像ローラ31に印加されているバイアス−400Vと感光ドラム20上の潜像(画像部−200V、非画像部−800V)で形成される電界にしたがい、選択的に感光ドラム20上の画像部へと移動する。これにより、感光ドラム20上にトナー画像が形成される。キャリア液は、電界の影響を受けないため、現像ローラ31と感光ドラム20との現像ニップ部の出口で分離し、現像ローラ31と感光ドラム20との両方に付着する。
感光ドラム20上で現像ニップ部を通過したトナー画像は、中間転写ベルト54とのニップ部に到達し、一次転写が行われる。一次転写ローラ53には、トナー粒子の帯電特性と逆極性の約+200Vの電圧が印加されており、感光ドラム20上のトナーは、中間転写ベルト54に一次転写され、感光ドラム20にはキャリア液のみが残る。感光ドラム20上に残ったキャリア液は、一次転写部の下流のクリーニングブレード41により掻き取られ、ドラムクリーナ40により回収される。
一次転写部で中間転写ベルト54上に一次転写されたトナー画像は、図1に示すように、二次転写ユニット60へ向かう。二次転写ユニット60において、二次転写外ローラ62には+1000Vの電圧が印加され、二次転写内ローラ61は0Vに保たれており、中間転写ベルト54上のトナー粒子は、シートSに二次転写される。尚、二次転写後に中間転写ベルト54上に残る液体現像剤は、不図示の中間転写ベルト清掃部材により回収される。
本実施形態の画像形成装置1による画像形成処理では、それぞれのトナーの移動プロセスにおける移動効率は略95%以上と極めて高いことが求められる。そのため、画像形成時には、各現像装置30においては、感光ドラム20の手前における現像ローラ31上の液体現像剤中に含まれるトナー量を精度よく安定させることが、シートSに出力される画像の画質安定化のために重要となる。
そこで、本実施形態の画像形成装置1による画像形成処理では、それぞれの現像装置30において、トナー濃度を高精度に検知するために、以下の手順を実行する。ここでは、各画像形成ユニット10において、絞りローラ34と現像ローラ31との間に一定電圧を印加した際に生じる電流を計測し、その結果に基づいて現像ローラ31に担持された液体現像剤中のトナー濃度を判定する。
但し、上述したように、現像ローラ31の表層31bの体積抵抗率は、イオン導電剤を分散混入することにより最適化してある。しかし、現像ローラ31が使用されるにつれて、当初表層31b中に均一に分散されていたイオン導電剤に偏りが生じて、表層31bの体積抵抗率は上昇していく。従って、一定条件下において測定された現像ローラ31の表層31bの電気抵抗は、例えば図5に示すように、画像形成枚数の増加に伴って上昇していく。尚、図5中、Rg_iniは、使用前の現像ローラ31の表層31bの抵抗値Rgであり、Rg_lastは、現像ローラ31の寿命と判断される表層31bの抵抗値Rgである。上記方法で現像ローラ31に担持された液体現像剤中のトナー濃度を判定するためには、現像ローラ31の表層31bの抵抗値Rgを検知する必要がある。
本実施形態においては、定期的に既知のトナー濃度の液体現像剤を現像ローラ31に担持し、絞りローラ34と現像ローラ31との間に一定電圧を印加した際に生じる電流とトナー濃度の情報と合わせて現像ローラ31の表層31bの電気抵抗を求めておく。そして、その結果を使用して、画像形成時の現像ローラ31上に担持された現像剤のトナー濃度の判定を行う。以下、まず、既知のトナー濃度を有する基準液体現像剤を現像ローラ31に担持して、各電源73,74により電位差を発生させ、電流検知センサ75による検知結果に基づいて現像ローラ31の抵抗値Rgを算出する第1のモードについて説明する。続いて、各電源73,74により電位差を発生させ、電流検知センサ75による検知結果と現像ローラ31の抵抗値Rgとに基づいて現像ローラ31の表面上の液体現像剤のトナー濃度を算出する第2のモードについて説明する。
最初に、第1のモードについて説明する。図4に示すように、現像ローラ31と絞りローラ34とのニップ部31nにおいて、絞りローラ34と現像ローラ31の中心軸31aとは、金属製で抵抗値は極めて小さい。これに対し、現像ローラ31の表層31bは、体積抵抗率を調整された導電性ポリマーからなり、抵抗成分(抵抗値Rg)を有する。また、現像ローラ31と絞りローラ34との間に存在する液体現像剤Dについては、キャリア液Cにおける抵抗成分(抵抗値Rc)と、トナーTにおける抵抗成分(抵抗値Rt)と、を有する。これに基づき、液体現像剤D及び現像ローラ31の表層31bは、それぞれの抵抗成分を有する等価回路として表すことができる。
ここで、絞りローラ34及び現像ローラ31の間に、一定の電圧ΔVを印加する場合を考える。図4に示した等価回路においては、両ローラ34,31間に流れる電流Iは、現像ローラ31の表層31bの抵抗値Rg、キャリア液Cによる抵抗値Rc、トナーTによる抵抗値Rtの合計値によって決まる。液体現像剤Dの抵抗値RdをRd=Rc+Rtとすると、現像ローラ31の表層31bの抵抗値Rgは、次の数式1を用いて算出することができる。
Rg=(ΔV/I)−Rd (数式1)
Rg=(ΔV/I)−Rd (数式1)
数式1より、液体現像剤Dの抵抗値Rdが既知であれば、絞りローラ34及び現像ローラ31の間に所定の電圧ΔVを印加して両ローラ34,31間に流れる電流Iを検知することで、現像ローラ31の表層31bの抵抗値Rgを算出することができる。尚、ここでは抵抗値Rgを液体現像剤の利用により算出しているが、これには限られず、液体現像剤の代わりにキャリア液の利用により算出しても良い。この場合、キャリア液の抵抗値Rcを事前に取得して利用する。液体現像剤において、トナー粒子の電気伝導率(体積抵抗率の逆数)は、キャリア液のそれに対して102倍程度である。液体現像剤の電気伝導率は、全体に占めるトナーの重量パーセント濃度(T/D)[wt%]に略比例して増加するため、本実施形態の方法で測定される現像剤の抵抗値の逆数1/Rdは、図6に示すように現像剤のT/Dに対して線形に増加する。そのため、1/RdのT/Dに対する依存性の傾きがaの時、現像剤の抵抗値Rdは以下の数式で表される。
Rd=1/{(1/Rc)+a・(T/D)} (数式2)
Rd=1/{(1/Rc)+a・(T/D)} (数式2)
本実施形態では、キャリア液の抵抗値Rcと、1/RdのT/Dに対する依存性の傾きaとを事前に把握しておく。また、現像液槽32内の液体現像剤のT/Dを、現像剤濃度センサ39aを用いて濃度が既知の基準液体現像剤として検知する。更に、製膜電極33と現像ローラ31とが等電位となるよう電圧を設定することで、現像液槽32内の液体現像剤の濃度を変化させずに現像ローラ31上へ液体現像剤の製膜を行うことにより達成される。これらにより、数式2を用いて液体現像剤の抵抗値Rdを算出することが可能であり、得られた液体現像剤の抵抗値Rdと、絞りローラ34及び現像ローラ31の間の電流Iとから、数式1を用いて現像ローラ31の表層31bの抵抗値Rgが算出される。尚、本実施形態で使用するキャリア液の体積抵抗率は略1×108〜1×1013Ω・cmであり、本実施形態の系で計測される抵抗値は略1×107Ωである。また、トナー粒子の体積抵抗率は、1×1012〜1×1014Ω・cmである。
次に、現像ローラ31の表層31bの抵抗値を測定する第1のモードの処理手順について、図7に示すフローチャートに沿って説明する。尚、現像ローラ31の表層31bの抵抗値Rgは、現像ローラ31の使用時間や頻度に対して緩やかな変化をする。そのため、第1のモードの実施は、1日の業務開始時や多数の画像形成後などのタイミングに行なうことが好ましい。また、次に第1のモードを実施するまでは、前回の第1のモードで測定され記憶された抵抗値Rgの値を使う。尚、本実施形態においては、毎朝の画像形成装置1の電源オン時に、第1のモードを実行する。
第1のモードのスタート後、制御部70は、現像ローラ31の回転を開始する(ステップS1)。本実施形態では、現像ローラ31の周速を785mm/sとしている。このとき、絞りローラ34は現像ローラ31に液体現像剤を介して当接しており、現像ローラ31と等速で回転する。
制御部70は、現像液槽32内の液体現像剤のT/Dを現像剤濃度センサ39aを用いて検知し、得られたT/D、既知のキャリア液の抵抗値Rc、1/Rd対T/Dの傾きaを利用し、数式3から液体現像剤の抵抗値Rdを算出する(ステップS2)。即ち、制御部70は、液体現像剤(基準液体現像剤)のトナー濃度を現像剤濃度センサ39aによって検知することにより、液体現像剤の既知のトナー濃度を取得する。制御部70は、現像ローラ31に−400Vの電圧を印可し(ステップS3)、製膜電極33に現像ローラ31と等電位となる−400Vの電圧を印可する(ステップS4)。このとき、現像ローラ31に対して製膜電極33は電位差がないため、これらの間を通過する現像剤中に含まれるトナーはどちらかに電気的に寄せられることなく、現像剤T/Dは均一のまま現像ローラ31及び製膜電極33間を通過して分離する。よって、その後に通過する絞りローラ34及び現像ローラ31のニップ部31nに到達する現像剤のT/Dは、現像液槽32内の現像剤T/Dと同等となる。
制御部70は、絞りローラ34に−450Vの電圧を印加し(ステップS5)、電流検知センサ75によって、絞りローラ34及び現像ローラ31の間に生じる電流Iを測定する(ステップS6)。制御部70は、電流Iの測定を、1sに1回、連続して計5回繰り返す。測定した電流Iは、A/Dコンバータ76を介してCPU71にディジタル情報として送信される。CPU71は、ステップS2において算出した抵抗値Rdを参照し、数式1を用いて現像ローラ31の表層31bの抵抗値Rgを算出する(ステップS7)。その後、制御部70は、5回連続して算出された現像ローラ31の表層31bの抵抗値Rgの平均値を算出し、その時点の現像ローラ31の表層31bの抵抗値Rgとしてメモリ91に記憶する(ステップS8)。そして、制御部70は、第1のモードの処理を終了する。
次に、第2のモードについて説明する。ここでは、再度、図4を参照して、現像ローラ31と絞りローラ34のニップ部31nにおいて、液体現像剤及び現像ローラ31の表層31bが構成する電気抵抗の等価回路を考える。絞りローラ34と現像ローラ31との間に一定の電圧ΔVを印加して両ローラ31,34間に流れる電流Iを計測する場合、液体現像剤の抵抗値Rd=Rc+Rtは、数式1を用いて数式3のように表される。
Rd=(ΔV/I)−Rg (数式3)
Rd=(ΔV/I)−Rg (数式3)
よって、現像ローラ31の表層31bの抵抗値Rgが既知であれば、現像ローラ31と絞りローラ34との間の印加電圧ΔVと発生する電流Iとから、現像ローラ31の表層31bに担持された液体現像剤の抵抗値Rdが求められる。本実施形態では、第1のモードにおいて記憶した抵抗値Rgを用いることができる。また、液体現像剤中のトナー濃度T/Dと液体現像剤の抵抗値Rdとの関係は、既知のキャリア液の抵抗値Rc及び既知の係数aとから数式2を用いて数式4のように表される。
T/D=(1/a)((1/Rd)―(1/Rc)) (数式4)
T/D=(1/a)((1/Rd)―(1/Rc)) (数式4)
次に、現像ローラ31の表層31bの抵抗値Rgから現像ローラ31に担持された液体現像剤のトナー濃度を算出する第2のモードの処理手順について、図8に示すフローチャートに沿って説明する。ここでは、第2のモードの実行後、算出したトナー濃度を製膜電極33に印可する電圧へフィードバックすることにより、製膜電極33と現像ローラ31との間で現像ローラ31に担持された液体現像剤のトナー濃度を最適化する処理手順も含めて説明する。即ち、制御部70は、画像形成時に第2のモードを実行することにより算出された液体現像剤のトナー濃度に応じて、製膜電極33により現像ローラ31の表面上の液体現像剤のトナー濃度を調整する。
第2のモードのスタート後、制御部70は、現像ローラ31の回転を開始する(ステップS10)。本実施形態では、現像ローラ31の周速を785mm/sとしている。このとき、絞りローラ34は現像ローラ31に液体現像剤を介して当接しており、現像ローラ31と等速で回転する。続けて、制御部70は、現像ローラ31に−400Vの電圧を印可する(ステップS11)。
そして、制御部70は、製膜電極33に初期では−520V、その他の場合は直前に最適化された電圧を印可する(ステップS12)。このとき、液体現像剤に分散されている負帯電トナーの一部が、現像ローラ31と製膜電極33との間の電位差により現像ローラ31側に引き寄せられる。尚、現像液槽32に供給される液体現像剤のT/Dは、現像剤ミキサ39内に設けられた現像剤濃度センサ39aを用いて、7.5±2.5wt%になるよう制御されている。この場合、初期状態では現像ローラ31に対して製膜電極33の電位差が−120Vで、現像ローラ31上に担持される液体現像剤中のT/Dは15.0±3.0wt%となる。但し、画像形成装置1の使用に伴い、現像液槽32内の液体現像剤のT/Dや現像ローラ31の表層31bの抵抗率の過度な増加などにより、この限りではなくなる。
この状態で、制御部70は、絞りローラ34に−450Vの電圧を印可する(ステップS13)。このとき、現像ローラ31に対して絞りローラ34は−50Vの電位差があり、現像ローラ31から絞りローラ34に対して流れる電流Iを電流検知センサ75で測定する(ステップS14)。この際、両ローラ31,34間の液体現像剤及び現像ローラ31の表層31bは抵抗体(それぞれ電気抵抗はRd、Rg)として作用する。
得られた現像ローラ31と絞りローラ34との間の電流Iは、A/Dコンバータ76を介してCPU71にディジタル情報として送信される。CPU71は、第1のモードにおいてメモリ72に記憶された抵抗値Rgを参照し、数式3を用いて両ローラ31,34間の現像ローラ31上に担持された液体現像剤の抵抗値Rdを算出する(ステップS15)。そして、制御部70は、算出された液体現像剤の抵抗値Rd、既知のキャリア液の抵抗値Rc、係数aを用いて、数式4により液体現像剤のトナー濃度を算出する(ステップS16)。
本実施形態では、現像ローラ31上の液体現像剤のT/Dの目標範囲は、15.0±3.0wt%としている。そこで、制御部70は、実際に現像ローラ31上に担持された液体現像剤のT/Dが目標範囲内であるか否かを判断する(ステップS17)。制御部70が、現像ローラ31上に担持された液体現像剤のT/Dは目標範囲内ではないと判断した場合は、製膜電極33に印加する電圧を最適化して現像ローラ31上の液体現像剤のT/Dを調整する(ステップS18)。制御部70は、製膜電極33に印加する電圧の調整後、再度、現像ローラ31から絞りローラ34に対して流れる電流Iを電流検知センサ75で測定する(ステップS14)。制御部70が、現像ローラ31上に担持された液体現像剤のT/Dは目標範囲内であると判断した場合は、製膜電極33に印加する電圧を変えずに次の画像形成に進む。また、制御部70は、画像形成が終了したか否かを判断し(ステップS19)、終了していないと判断した場合は再度、現像ローラ31から絞りローラ34に対して流れる電流Iを電流検知センサ75で測定する(ステップS14)。一方、制御部70は、画像形成が終了したと判断した場合は、第2のモードの処理を終了する。
上述したように本実施形態の画像形成装置1によれば、制御部70は、各電源73,74により現像ローラ31と絞りローラ34との間に所定の電位差を発生させる。そして、電流検知センサ75による検知結果の変化に応じて、製膜電極33により現像ローラ31の表面上の液体現像剤のトナー濃度を調整する。このため、画像形成装置1の長期間の使用により現像ローラ31が変化しても、現像ローラ31の表面を光学センサにより検出する場合に比べて検知精度が大幅に低下することはなく、継時的な変化を反映してトナー濃度を常に高精度に測定することができる。これにより、現像ローラ31に担持された液体現像剤のトナー濃度を長期間に亘って高精度に検知することができる。
また、本実施形態の画像形成装置1によれば、トナー濃度調整手段として製膜電極33を適用しているので、絞りローラ34の上流側において液体現像剤のトナー濃度を調整することができる。このため、絞りローラ34を使用して液体現像剤の抵抗値Rdを算出し、その上流側で濃度を調整するようフィードバック制御することができるので、高精度な濃度調整を実現することができる。
また、本実施形態の画像形成装置1によれば、現像ローラ31に通電するための導電部材として、絞りローラ34を適用している。絞りローラ34は、液体現像剤が現像ローラ31上に製膜された後の最上流に位置し、形成する画像の影響を受けず、また電極とみなしたときに分担電圧の考慮が不要な金属からなることから、液体現像剤のトナー濃度を長期間に亘って高精度に検知できる。
<第2の実施形態>
次に、本発明の第2の実施形態を、図9を参照しながら詳細に説明する。本実施形態では、導電部材として清掃ローラ35を適用する点で、絞りローラ34を適用した第1の実施形態と構成を異にしている。これに伴い、電位差発生手段としては清掃ローラ電源78、電流検知手段としては電流検知センサ79を適用している点で第1の実施形態と構成を異にしている。即ち、本実施形態では、現像ローラ31と清掃ローラ35との間に一定の電圧を印加した際の電流を計測して、現像ローラ31上に担持された液体現像剤のトナー濃度を算出して制御する。但し、それ以外の構成については、第1の実施形態と同様であるので、符号を同じくして詳細な説明を省略する。
次に、本発明の第2の実施形態を、図9を参照しながら詳細に説明する。本実施形態では、導電部材として清掃ローラ35を適用する点で、絞りローラ34を適用した第1の実施形態と構成を異にしている。これに伴い、電位差発生手段としては清掃ローラ電源78、電流検知手段としては電流検知センサ79を適用している点で第1の実施形態と構成を異にしている。即ち、本実施形態では、現像ローラ31と清掃ローラ35との間に一定の電圧を印加した際の電流を計測して、現像ローラ31上に担持された液体現像剤のトナー濃度を算出して制御する。但し、それ以外の構成については、第1の実施形態と同様であるので、符号を同じくして詳細な説明を省略する。
本実施形態においても、現像ローラ31上の液体現像剤のトナー濃度を算出するにあたり、現像ローラ31の表層31bの抵抗値Rgを取得することが必要条件となる。そこで、本実施形態では、第1の実施形態と同様に第1のモードを実行し、現像ローラ31の表層31bの抵抗値Rgを測定しておく。即ち、本実施形態においても、現像ローラ31の表層31bの抵抗値Rgは、毎朝の画像形成装置1の電源オン時に、第1のモードを実行して取得する。キャリア液の抵抗値Rc、及び係数aは既知である。また、本実施形態では、現像ローラ31に担持された液体現像剤中のトナー濃度検知の原理は、絞りローラ34の替わりに清掃ローラ35を用いること以外は第1の実施形態の第2のモードと同様である。
次に、本実施形態における現像ローラ31の表層31bの抵抗値Rgから現像ローラ31に担持された液体現像剤のトナー濃度を算出する第2のモードの処理手順について、図9に示すフローチャートに沿って説明する。ここでも、第2のモードの実行後、算出したトナー濃度を製膜電極33に印可する電圧へフィードバックすることにより、製膜電極33と現像ローラ31との間で現像ローラ31に担持された液体現像剤のトナー濃度を最適化する処理手順も含めて説明する。尚、本処理手順において、第1の実施形態の処理手順(図8参照)と同様の部分は詳細な説明を省略する。
尚、本実施形態では、画像形成後に現像ローラ31と清掃ローラ35とのニップに送られてくる液体現像剤のトナー濃度は、現像ローラ31と感光ドラム20との間で画像形成のために消費されるトナーの量で変わってくる。そのため、本実施形態では、第2のモードも画像形成と同時には行なわず、画像形成休止時に略30sの専用のモードを設けて行なう。
第2のモードのスタート後、制御部70は、現像ローラ31の回転を開始する(ステップS20)。本実施形態では、現像ローラ31の周速を785mm/sとしている。このとき、清掃ローラ35は現像ローラ31に液体現像剤を介して当接しており、現像ローラ31と等速で回転する。続けて、制御部70は、現像ローラ31に−400Vの電圧を印可する(ステップS21)。制御部70は、製膜電極33に直前に最適化された電圧を印可する(ステップS22)。このとき、液体現像剤に分散されている負帯電トナーの一部が、現像ローラ31と製膜電極33との間の電位差により現像ローラ31側に引き寄せられる。
この状態で、制御部70は、絞りローラ34に−400Vの電圧を印可する(ステップS23)。現像ローラ31と絞りローラ34との間は等電位であるため、両ローラ31,34間を通過する液体現像剤のトナー濃度は、ニップ部31nの前後で変化しない。更に、制御部70は、清掃ローラ35に−350Vの電圧を印可する(ステップS24)。このとき、清掃ローラ35に対して現像ローラ31は−50Vの電位差があり、制御部70は、清掃ローラ35から現像ローラ31に対して流れる電流Iを電流検知センサ79で測定する(ステップS25)。この際、両ローラ31,35間の液体現像剤及び現像ローラ31の表層31bは抵抗体(それぞれ電気抵抗はRd、Rg)として作用する。
得られた清掃ローラ35と現像ローラ31との間の電流Iは、A/Dコンバータ80を介してCPU71にディジタル情報として送信される。CPU71は、第1のモードにおいてメモリ72に記憶された抵抗値Rgを参照し、数式3を用いて両ローラ31,35間の現像ローラ31上に担持された液体現像剤の抵抗値Rdを算出する(ステップS26)。そして、制御部70は、算出された液体現像剤の抵抗値Rd、既知のキャリア液の抵抗値Rc、係数aを用いて、数式4により液体現像剤のトナー濃度を算出する(ステップS27)。
本実施形態でも、現像ローラ31上の液体現像剤のT/Dの目標範囲は、15.0±3.0wt%としている。そこで、制御部70は、実際に現像ローラ31上に担持された液体現像剤のT/Dが目標範囲内であるか否かを判断する(ステップS28)。制御部70が、現像ローラ31上に担持された液体現像剤のT/Dは目標範囲内ではないと判断した場合は、製膜電極33に印加する電圧を最適化して現像ローラ31上の液体現像剤のT/Dを調整する(ステップS29)。制御部70は、製膜電極33に印加する電圧の調整後、再度、現像ローラ31から清掃ローラ35に対して流れる電流Iを電流検知センサ75で測定する(ステップS25)。一方、制御部70が、現像ローラ31上に担持された液体現像剤のT/Dは目標範囲内であると判断した場合は、製膜電極33に印加する電圧を変えずに、製膜電極33に印加する電圧をメモリ91に記憶し(ステップS30)、第2のモードの処理を終了する。
上述したように本実施形態の画像形成装置1によれば、制御部70は、各電源73,74により現像ローラ31と清掃ローラ35との間に所定の電位差を発生させる。そして、電流検知センサ75による検知結果の変化に応じて、製膜電極33により現像ローラ31の表面上の液体現像剤のトナー濃度を調整する。このため、画像形成装置1の長期間の使用により現像ローラ31が変化しても、現像ローラ31の表面を光学センサにより検出する場合に比べて検知精度が大幅に低下することはなく、継時的な変化を反映してトナー濃度を常に高精度に測定することができる。これにより、現像ローラ31に担持された液体現像剤のトナー濃度を長期間に亘って高精度に検知することができる。
上述した第2の実施形態の画像形成装置1では、導電部材として清掃ローラ35を適用した場合について説明したが、これには限られない。即ち、第2の実施形態では、画像形成を休止させて行なう必要がある。そのため、単独で行なわずに第1の実施形態と併用し、補助的な使い方をすることで、現像ローラ31上に担持された液体現像剤のトナー濃度をより精密に制御することが可能となる。この場合、導電部材は複数設けられ、それは絞りローラ34と清掃ローラ35となる。
また、第1及び第2の実施形態では、導電部材として、絞りローラ34及び清掃ローラ35の少なくとも一方を適用しているが、これには限られない。導電部材としては、これら以外にも、現像ローラ31に隣接する他の各部材を電極として利用してもよく、例えば、製膜電極33や感光ドラム20を適用してもよい。
また、第1及び第2の実施形態では、トナー濃度調整手段として製膜電極33を適用した場合について説明したが、これには限られない。例えば、現像剤ミキサ39等、液体現像剤の補給制御における現像液槽32内の液体現像剤のトナー濃度調整等を適用することができる。
<実施例1>
上述した第1の実施形態の画像形成装置1を利用して、画像比率10%のベタ画像を印刷して耐久し、画像形成枚数と画像濃度との関係を求めた。ここでは、画像形成は、感光ドラム20上の画像部/非画像部の表面電位をそれぞれ−200V/−600V、現像ローラ31/絞りローラ34/清掃ローラ35への各印加電圧はそれぞれ−400/−450/−350Vの条件で行なった。また、画像の評価は、5万枚ごとにベタ部の濃度を反射式濃度計(X−Rite社製)にて測定した。その結果を、図10に示す。図10に示すように、実施例1の画像形成装置1によれば、現像ローラ31上に製膜される液体現像剤のトナー濃度を精度よく所望の値に制御でき、長期に亘って画像濃度を適正に保つことが可能であることが確認された。
上述した第1の実施形態の画像形成装置1を利用して、画像比率10%のベタ画像を印刷して耐久し、画像形成枚数と画像濃度との関係を求めた。ここでは、画像形成は、感光ドラム20上の画像部/非画像部の表面電位をそれぞれ−200V/−600V、現像ローラ31/絞りローラ34/清掃ローラ35への各印加電圧はそれぞれ−400/−450/−350Vの条件で行なった。また、画像の評価は、5万枚ごとにベタ部の濃度を反射式濃度計(X−Rite社製)にて測定した。その結果を、図10に示す。図10に示すように、実施例1の画像形成装置1によれば、現像ローラ31上に製膜される液体現像剤のトナー濃度を精度よく所望の値に制御でき、長期に亘って画像濃度を適正に保つことが可能であることが確認された。
<実施例2>
上述した第1の及び第2の実施形態の画像形成装置1を利用して、実施例1と同様に画像比率10%のベタ画像を印刷して耐久し、画像形成枚数と画像濃度との関係を求めた。尚、画像形成条件及び画像濃度の計測手段は、実施例1と同様であった。その結果を、図10に示す。図10に示すように、実施例2の画像形成装置1によれば、第1の及び第2の実施形態を併用することにより、現像ローラ31上に製膜される液体現像剤のトナー濃度をより精度よく所望の値に制御できることが確認された。また、実施例2の画像形成装置1によれば、第1の及び第2の実施形態を併用することにより、長期に亘って画像濃度を適正に保つことが可能であることが確認された。
上述した第1の及び第2の実施形態の画像形成装置1を利用して、実施例1と同様に画像比率10%のベタ画像を印刷して耐久し、画像形成枚数と画像濃度との関係を求めた。尚、画像形成条件及び画像濃度の計測手段は、実施例1と同様であった。その結果を、図10に示す。図10に示すように、実施例2の画像形成装置1によれば、第1の及び第2の実施形態を併用することにより、現像ローラ31上に製膜される液体現像剤のトナー濃度をより精度よく所望の値に制御できることが確認された。また、実施例2の画像形成装置1によれば、第1の及び第2の実施形態を併用することにより、長期に亘って画像濃度を適正に保つことが可能であることが確認された。
<比較例>
現像ローラ31の表面に対向して設けられた光学センサを用いて、現像ローラ31上に製膜される液体現像剤のトナー濃度を検知する画像形成装置を用いた。この画像形成装置を利用して、実施例1と同様に画像比率10%のベタ画像を印刷して耐久し、画像形成枚数と画像濃度との関係を求めた。その結果を、図10に示す。図10に示すように、比較例の画像形成装置1では、画像形成枚数の増加に伴い、画像濃度が低下した。このため、実施例1,2と異なり、現像ローラ31上に製膜される液体現像剤のトナー濃度を精度よく所望の値に制御できず、長期に亘って画像濃度を適正に保つことが困難であることが確認された。
現像ローラ31の表面に対向して設けられた光学センサを用いて、現像ローラ31上に製膜される液体現像剤のトナー濃度を検知する画像形成装置を用いた。この画像形成装置を利用して、実施例1と同様に画像比率10%のベタ画像を印刷して耐久し、画像形成枚数と画像濃度との関係を求めた。その結果を、図10に示す。図10に示すように、比較例の画像形成装置1では、画像形成枚数の増加に伴い、画像濃度が低下した。このため、実施例1,2と異なり、現像ローラ31上に製膜される液体現像剤のトナー濃度を精度よく所望の値に制御できず、長期に亘って画像濃度を適正に保つことが困難であることが確認された。
1…画像形成装置、31…現像ローラ、33…製膜電極(トナー濃度調整手段)、34…絞りローラ(導電部材)、35…清掃ローラ(導電部材)、39a…現像剤濃度センサ(トナー濃度検知手段)、70…制御部、73…現像ローラ電源(電位差発生手段)、74…絞りローラ電源(電位差発生手段)、75…電流検知センサ(電流検知手段)、78…清掃ローラ電源(電位差発生手段)、79…電流検知センサ(電流検知手段)、C…キャリア液、D…液体現像剤、T…トナー。
Claims (6)
- トナーとキャリア液とを含む液体現像剤を担持して回転可能であり、導電剤を含む現像ローラと、
前記現像ローラの表面上の液体現像剤のトナー濃度を調整可能なトナー濃度調整手段と、
前記現像ローラに液体現像剤を介して接触して配置される導電部材と、
前記現像ローラと前記導電部材との間に電位差を発生可能な電位差発生手段と、
前記現像ローラと前記導電部材との間に通電する電流を検知する電流検知手段と、
前記トナー濃度調整手段と前記電位差発生手段とを制御可能な制御部と、を備え、
前記制御部は、前記電位差発生手段により前記現像ローラと前記導電部材との間に所定の電位差を発生させた際に、前記電流検知手段による検知結果の変化に応じて、前記トナー濃度調整手段により前記現像ローラの表面上の液体現像剤のトナー濃度を調整する、
ことを特徴とする画像形成装置。 - 前記トナー濃度調整手段は、前記現像ローラに隙間を空けて対向して配置され、前記現像ローラとの間で電位差が設定されることにより、前記現像ローラの表面上の液体現像剤のトナー濃度を調整可能な製膜電極であり、
前記制御部は、前記電流検知手段による検知結果の変化に応じて、前記現像ローラと前記導電部材との間の電位差を調整する、
ことを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。 - 前記導電部材は、前記現像ローラに担持された液体現像剤の濃度を調整可能な絞りローラである、
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の画像形成装置。 - 前記導電部材は複数設けられ、前記現像ローラに担持された液体現像剤の濃度を調整可能な絞りローラと、前記現像ローラに担持された液体現像剤を清掃する清掃ローラとである、
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の画像形成装置。 - トナーとキャリア液とを含む液体現像剤を担持して回転可能であり、導電剤を含む現像ローラと、
前記現像ローラの表面上の液体現像剤のトナー濃度を調整可能なトナー濃度調整手段と、
前記現像ローラに液体現像剤を介して接触して配置される導電部材と、
前記現像ローラと前記導電部材との間に電位差を発生可能な電位差発生手段と、
前記現像ローラと前記導電部材との間に通電する電流を検知する電流検知手段と、
前記トナー濃度調整手段と前記電位差発生手段とを制御可能な制御部と、を備え、
前記制御部は、既知のトナー濃度を有する基準液体現像剤を前記現像ローラに担持して、前記電位差発生手段により前記電位差を発生させ、前記電流検知手段による検知結果に基づいて前記現像ローラの抵抗値を算出する第1のモードと、前記電位差発生手段により前記電位差を発生させ、前記電流検知手段による検知結果と前記現像ローラの抵抗値とに基づいて前記現像ローラの表面上の液体現像剤のトナー濃度を算出する第2のモードと、を切り換えて実行可能であり、画像形成時に前記第2のモードを実行することにより算出された液体現像剤のトナー濃度に応じて、前記トナー濃度調整手段により前記現像ローラの表面上の液体現像剤のトナー濃度を調整する、
ことを特徴とする画像形成装置。 - 前記現像ローラに供給する前の液体現像剤のトナー濃度を検知するトナー濃度検知手段を備え、
前記制御部は、前記基準液体現像剤のトナー濃度を前記トナー濃度検知手段によって検知することにより、前記基準液体現像剤の既知のトナー濃度を取得する、
ことを特徴とする請求項5に記載の画像形成装置。
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