JP2018105985A - 画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】絞りローラ52Kと現像ローラ54Kとの間を通過した現像ローラ54K上のトナー層の圧縮状態に応じて、適切に現像ローラ54Kに残ったトナーを回収できる構成を提供する。
【解決手段】絞りローラ52Kは、製膜電極51Kにより現像ローラ54K上に製膜された液体現像剤中のトナー層を圧縮する。現像クリーニングローラ58Kは、現像ローラ54Kの間に現像クリーニングコントラストが印加されることで、現像位置を通過した現像ローラ54K上に残ったトナーを回収する。回収用電源14Kは、回収電位差を可変に印加可能である。制御部は、絞りローラ52Kと現像ローラ54Kとの間を通過した現像ローラ54K上のトナー層の圧縮状態に関する情報に応じて、回収用電源14Kを制御して現像クリーニングコントラストを変更可能である。
【選択図】図3
【解決手段】絞りローラ52Kは、製膜電極51Kにより現像ローラ54K上に製膜された液体現像剤中のトナー層を圧縮する。現像クリーニングローラ58Kは、現像ローラ54Kの間に現像クリーニングコントラストが印加されることで、現像位置を通過した現像ローラ54K上に残ったトナーを回収する。回収用電源14Kは、回収電位差を可変に印加可能である。制御部は、絞りローラ52Kと現像ローラ54Kとの間を通過した現像ローラ54K上のトナー層の圧縮状態に関する情報に応じて、回収用電源14Kを制御して現像クリーニングコントラストを変更可能である。
【選択図】図3
Description
本発明は、トナーとキャリア液を含む液体現像剤を用いて画像形成を行う画像形成装置に関する。
画像形成装置として、トナーをキャリア液中に分散させた液体現像剤を用いて画像形成を行う構成が知られている。例えば、現像剤収容槽に収容された液体現像剤を電極により現像ローラに吸着させ、現像ローラに吸着された液体現像剤中のトナーにより感光体に形成された静電像を現像する構成が知られている(特許文献1)。
また、現像ローラと対向配置される圧縮部材を有し、圧縮部材と現像ローラとの間に電界を付与することで、液体現像剤中のトナーを現像ローラ側に圧縮する構成も知られている(特許文献2)。
特許文献2に記載のように、圧縮部材によりトナーを現像剤担持体としての現像ローラに圧縮する構成の場合、圧縮部材を通過した後の現像ローラ上のトナー層の圧縮状態によって、次のような問題が生じる可能性がある。まず、トナーがあまり圧縮されていないと、現像ローラが圧縮部材を通過する際に生じる乱流により現像ローラ上のトナーが乱れ、現像ローラ上のトナー層が不均一となって、画像不良が生じる虞がある。
一方、このような画像不良の発生を抑制すべくトナーを圧縮し過ぎると、感光体に形成された静電潜像を現像した後に、現像ローラに残ったトナーを十分に回収できない虞がある。
本発明は、圧縮部材と現像剤担持体との間を通過した現像剤担持体上のトナー層の圧縮状態に応じて、適切に現像剤担持体に残ったトナーを回収できる構成を提供することを目的とする。
本発明は、静電潜像を担持可能な像担持体と、トナーとキャリア液を含む液体現像剤を担持して回転し、現像位置で前記像担持体に担持された静電潜像をトナーにより現像する現像剤担持体と、液体現像剤を貯蔵する現像剤槽と、前記現像剤槽の液体現像剤を前記現像剤担持体に製膜する製膜電極と、前記現像剤担持体の回転方向に関して、前記製膜電極の下流で前記現像位置の上流に配置され、前記現像剤担持体上に製膜された液体現像剤中のトナー層を圧縮する圧縮部材と、前記現像剤担持体との間に回収電位差が印加されることで、前記現像位置を通過した前記現像剤担持体上に残ったトナーを回収する回収部材と、前記回収電位差を可変に印加可能な電位差印加手段と、前記圧縮部材と前記現像剤担持体との間を通過した前記現像剤担持体上のトナー層の圧縮状態に関する情報を取得可能な取得手段と、前記取得手段により取得した情報に応じて、前記電位差印加手段を制御して前記回収電位差を変更可能な制御手段と、を備えたことを特徴とする画像形成装置にある。
本発明によれば、圧縮部材と現像剤担持体との間を通過した現像剤担持体上のトナー層の圧縮状態に関わらず、適切に現像剤担持体に残ったトナーを回収できる。
<第1の実施形態>
第1の実施形態について、図1ないし図12を用いて説明する。まず、本実施形態の画像形成装置の概略構成について、図1及び図2を用いて説明する。
第1の実施形態について、図1ないし図12を用いて説明する。まず、本実施形態の画像形成装置の概略構成について、図1及び図2を用いて説明する。
[画像形成装置]
図1に示すように、画像形成装置100は、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)の4色に対応して設けられ4つの画像形成部1Y、1M、1C、1Kを有する電子写真方式のフルカラープリンタである。本実施形態では、画像形成部1Y、1M、1C、1Bkを後述する中間転写ベルト70の回転方向に沿って配置したタンデム型としている。画像形成装置100は、例えば、画像形成装置本体に対し通信可能に接続された外部機器からの画像信号に応じてトナー像を記録材Pに形成する。記録材としては、用紙、プラスチックフィルム、布などのシート材が挙げられる。
図1に示すように、画像形成装置100は、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)の4色に対応して設けられ4つの画像形成部1Y、1M、1C、1Kを有する電子写真方式のフルカラープリンタである。本実施形態では、画像形成部1Y、1M、1C、1Bkを後述する中間転写ベルト70の回転方向に沿って配置したタンデム型としている。画像形成装置100は、例えば、画像形成装置本体に対し通信可能に接続された外部機器からの画像信号に応じてトナー像を記録材Pに形成する。記録材としては、用紙、プラスチックフィルム、布などのシート材が挙げられる。
各画像形成部1Y、1M、1C、1Kは、それぞれ、像担持体としての感光体20Y、20M、20C、20K上に、トナーとキャリア液を含む液体現像剤を用いて各色のトナー像を形成する。画像形成部の詳しい構成については後述する。
中間転写体としての中間転写ベルト70は、駆動ローラ82、従動ローラ85、および二次転写内ローラ86に張架されたエンドレスベルトであり、感光体20Y、20M、20C、20K、二次転写外ローラ81と当接しながら回転駆動される。中間転写ベルト70を挟んで感光体20Y、20M、20C、20Kと対向する位置には、それぞれ一次転写ローラ61Y、61M、61C、61Kが配置され、一次転写部T1Y、T1M、T1C、T1Kを形成している。そして、各一次転写部T1Y、T1M、T1C、T1Kで、各感光体20Y、20M、20C、20Kから中間転写ベルト70上に4色のトナー像が順次重ねて転写され、中間転写ベルト70上にフルカラーのトナー像が形成される。なお、例えば、ブラックなどの単色のトナー像のみを中間転写ベルト70上に形成することも可能である。
中間転写ベルト70を挟んで二次転写内ローラ86と対向する位置には、二次転写外ローラ81が配置され、二次転写部T2を形成している。中間転写ベルト70上に形成された単色トナー像やフルカラートナー像は、二次転写部T2で記録材に転写される。なお、記録材に転写されなかった液体現像剤は、中間転写ベルト70に当接したクリーニング装置(不図示)によってクリーニングされる。二次転写外ローラ81には、ブレード83が当接しており、二次転写外ローラ81に付着した液体現像剤はブレード83により掻き取られ、回収部84に回収される。記録材上に転写されたトナー像は、不図示の定着装置により記録材上に定着される。
[画像形成部]
画像形成部1Y、1M、1C、1Kについて、図1及び図2を用いて説明する。画像形成部1Y、1M、1C、1Kは、それぞれ、現像装置50Y、50M、50C、50Kを有する。現像装置50Y、50M、50C、50Kは、それぞれ、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、およびブラック(K)に発色するトナー粒子を含む液体現像剤を収容している。そして、現像装置50Y、50M、50C、50Kは、各液体現像剤により、感光体20Y、20M、20C、20K上に形成された静電潜像を現像する機能を有している。
画像形成部1Y、1M、1C、1Kについて、図1及び図2を用いて説明する。画像形成部1Y、1M、1C、1Kは、それぞれ、現像装置50Y、50M、50C、50Kを有する。現像装置50Y、50M、50C、50Kは、それぞれ、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、およびブラック(K)に発色するトナー粒子を含む液体現像剤を収容している。そして、現像装置50Y、50M、50C、50Kは、各液体現像剤により、感光体20Y、20M、20C、20K上に形成された静電潜像を現像する機能を有している。
なお、4つの画像形成部1Y、1M、1C、1Kは、現像色が異なることを除いて実質的に同一の構成を有する。したがって、以下、代表して画像形成部1Kについて図2を用いて説明し、他の画像形成部については説明を省略する。なお、図1の各部の符号については、各色に対応した添え字(Y、M、C、K)を付して示している。
感光体20Kの周囲には、その回転方向に沿って、感光体20Kを帯電する帯電装置30K、帯電された感光体20Kに静電潜像を形成する露光装置40K、現像装置50K、クリーニング装置21Kなどが配置される。
感光体20Kは、円筒状に形成された感光ドラムであり、円筒状の基材とその外周面に形成された感光層を有し、中心軸を中心に回転可能である。感光層は、有機感光体又はアモルファスシリコン感光体などで構成される。感光体20Kは、次述する静電潜像を担持可能である。本実施形態では、感光体20Kは、図2に矢印で示すように反時計回りに回転する。
帯電装置30Kは、感光体20Kを帯電するための装置である。本実施形態では、コロナ帯電器を用いている。露光装置40Kは、半導体レーザ、ポリゴンミラー、F−θレンズなどを有しており、画像信号に応じて変調されたレーザを帯電された感光体20K上に照射し、感光体20K上に静電潜像を形成する。即ち、感光体20K上に静電潜像が担持される。
現像装置50Kは、感光体20K上に形成された静電潜像を、ブラック(K)のトナーを用いて現像するための装置である。現像装置50Kの詳細につては後述する。感光体20K上に形成されたトナー像は、一次転写ローラ61Kと感光体20Kとの間に転写電圧が印加されることで、中間転写ベルト70に一次転写される。クリーニング装置21Kは、クリーニングブレード21Ka、回収部21Kbを有し、一次転写後に感光体20K上の液体現像剤を回収可能である。
[現像装置]
次に、本実施形態における現像装置50Kの構成について、図3を用いて説明する。現像装置50Kは、液体現像剤を担持して感光体20Kへと搬送する現像剤担持体としての現像ローラ54Kを有する。現像ローラ54Kの周囲には、現像剤槽53K、製膜電極51K、圧縮部材及び圧縮回転体としての絞りローラ52K、回収部材及び回収回転体としての現像クリーニングローラ58Kが配置されている。
次に、本実施形態における現像装置50Kの構成について、図3を用いて説明する。現像装置50Kは、液体現像剤を担持して感光体20Kへと搬送する現像剤担持体としての現像ローラ54Kを有する。現像ローラ54Kの周囲には、現像剤槽53K、製膜電極51K、圧縮部材及び圧縮回転体としての絞りローラ52K、回収部材及び回収回転体としての現像クリーニングローラ58Kが配置されている。
現像ローラ54Kは、液体現像剤を担持して回転し、感光体20Kと対向する現像位置で感光体20Kに担持された静電潜像をトナーにより現像する。現像ローラ54Kは、円筒状の部材であり、中心軸を中心に図3に矢印で示すように時計回りに回転する。現像ローラ54Kは、ステンレスなどの金属製の内芯の外周部に導電性ウレタンゴムなどの弾性体と樹脂層やゴム層を備えたものである。
現像剤槽53Kは、ブラックのトナー粒子をキャリア液に分散させた液体現像剤を貯蔵する。本実施形態で用いる液体現像剤は、樹脂中へ顔料などの着色料を分散させた例えば平均粒径0.8μmのトナー粒子を、有機溶媒などのキャリア液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たものである。本実施形態では、液体現像剤中トナー粒子の濃度を例えば7重量%とした。また、本実施形態では、トナー粒子表面が負極性に一定量帯電している。
現像剤槽53Kに貯蔵される液体現像剤は、ミキサー200Kから供給される。ミキサー200Kは、例えば、補給用のキャリア液が貯蔵されたキャリアタンクと、補給用のトナーが貯蔵されたトナータンクから適宜、キャリア液とトナーが補給される。ミキサー200Kは、不図示のモータにより駆動される攪拌羽根が収容されており、供給されたキャリア液とトナーを攪拌することで混合し、キャリア液中にトナーを分散させている。
このようなミキサー200K内には、液体現像剤の導電率を検知可能な導電率検知手段としての導電率センサ201Kが収容されている。そして、導電率センサ201Kの検知結果に基づいて、ミキサー200K内の液体現像剤の導電率が所定の範囲となるように、キャリア液やトナーの補給などを行うようにしている。例えば、ミキサー200K内の液体現像剤の導電率の所定の範囲は、10−11[S/cm]以上10−9[S/cm]以下としている。現像剤槽53Kにはミキサー200K内の液体現像剤が供給されるため、現像剤槽53Kに貯蔵された液体現像剤の導電率は、ミキサー200K内の液体現像剤の導電率とほぼ同じである。このため、導電率センサ201Kにより、現像剤槽53Kに貯蔵された液体現像剤の導電率が検知可能となる。なお、導電率センサは、現像剤槽53K内に直接設けても良い。
製膜電極51Kは、現像ローラ54Kと所定のギャップを介して配置され、製膜用電源12Kから所定の製膜電圧が印加されることで、所望のトナー濃度となるように液体現像剤を現像剤槽53Kから現像ローラ54Kに製膜させる。
絞りローラ52Kは、現像ローラ54Kの回転方向に関して、製膜電極51Kの下流で現像位置の上流に配置され、現像ローラ54K上(現像剤担持体上)に製膜された液体現像剤中のトナー層を圧縮する。即ち、絞りローラ52Kは、絞り用電源13Kから所定の絞り電圧を印加されることで、現像ローラ54Kに製膜された液体現像剤に含まれるトナー粒子を現像ローラ54K側に寄せると同時に、余分なキャリア液を絞って回収する。
このような絞りローラ52Kは、金属からなる円筒状の部材であり、本実施形態ではステンレス鋼で作成されたローラを用いる。絞りローラ52Kは、現像ローラ54Kに当接され、中心軸を中心に図3に矢印で示すように反時計回りに回転する。現像剤槽53Kで汲み上げられ製膜電極51Kを通過した液体現像剤は、一定量、現像ローラ54Kに担持される。そのため、絞りローラ52Kと現像ローラ54Kとの当接部に所定速度で搬送された液体現像剤により、絞りローラ52Kと現像ローラ54Kとの間には、ギャップ略6μm、回転方向の幅略5mmのニップが安定的に形成される。
液体現像剤は、絞りローラ52Kと現像ローラ54Kとの間の出口付近で分離して、それぞれのローラに担持される。この際、詳しくは後述するように、液体現像剤が絞りローラ52Kと現像ローラ54Kとの間を通過する際に、液体現像剤中のトナーが現像ローラ54K側に寄るように、所定の電位差を両ローラ間に発生させている。このため、ローラ間を通過後の現像ローラ54K表面の液体現像剤中のトナー濃度は大幅に上昇し、例えば35重量%程度となる。なお、絞りローラ52Kに担持された液体現像剤は、ブレード56Kにより掻き取られる。
現像クリーニングローラ58Kは、現像位置よりも現像ローラ54Kの回転方向下流側に配置され、電位差印加手段としての回収用電源14Kから回収電圧が印加されることで、現像位置を通過した現像ローラ54K上に残ったトナーを回収する。即ち、現像クリーニングローラ58Kは、現像ローラ54Kとの間に回収電位差が印加されることで、現像ローラ54K上のトナーを回収する。現像クリーニングローラ58Kは、現像ローラ54Kの表面に当接して、図3の矢印で示す反時計方向に回転するもので、例えばステンレス鋼製或いはアルミニウム製のローラである。
回収用電源14Kは、現像ローラ54Kと現像クリーニングローラ58Kとの間に回収電圧を可変に印加可能である。言い換えれば、回収用電源14Kは、現像クリーニングローラ58Kと現像ローラ54Kとの間の回収電位差を可変に印加可能である。これにより、詳しくは後述するように、現像ローラ54K上のトナーが現像クリーニングローラ58Kに寄るような電位差(即ち、回収電位差)を両ローラ間に発生させている。そして、現像ローラ54K表面上に残存するトナーを現像クリーニングローラ58Kで回収することで除去する。
現像クリーニングローラ58Kで回収されたトナーは、クリーニング手段としてのクリーニングブレード59Kにより除去される。クリーニングブレード59Kは、現像クリーニングローラ58Kの回転方向に関し、現像ローラ54Kと対向する位置よりも下流に現像クリーニングローラ58Kと当接するように配置されている。そして、トナーが除去された現像クリーニングローラ58Kは、再度、現像ローラ54Kからのトナーの除去を行う。クリーニングブレード59Kは、厚み0.2mmのアルミニウム製であり、現像クリーニングローラ58Kにカウンター方向に当設している。
[現像装置および画像形成装置の動作]
次にこのような現像装置とそれを用いた画像形成装置の動作について説明する。引き続き、現像装置は、現像装置50Kを例にとり図3を用いて説明する。現像ローラ54Kには、現像用電源11Kにより、例えば−400Vの現像電圧が印加されている。ミキサー200Kより現像剤槽53Kに供給された液体現像剤の大半は、製膜電極51Kと現像ローラ54Kのギャップへと供給される。なお、ミキサー200K内の液体現像剤の導電率は、上述のように導電率センサ201Kにより検知されている。
次にこのような現像装置とそれを用いた画像形成装置の動作について説明する。引き続き、現像装置は、現像装置50Kを例にとり図3を用いて説明する。現像ローラ54Kには、現像用電源11Kにより、例えば−400Vの現像電圧が印加されている。ミキサー200Kより現像剤槽53Kに供給された液体現像剤の大半は、製膜電極51Kと現像ローラ54Kのギャップへと供給される。なお、ミキサー200K内の液体現像剤の導電率は、上述のように導電率センサ201Kにより検知されている。
現像ローラ54K表面には、製膜電極51Kを通過する際に液体現像剤が担持される。製膜電極51Kには、製膜用電源12Kにより、例えば−600Vの製膜電圧が印加されており、製膜電極51Kと現像ローラ54Kとの電位差により、ネガに帯電したトナーは、現像ローラ54K側に圧縮されて担持される。
製膜電極51K出口近傍において、液体現像剤は現像ローラ54K表面に連れまわるものと、製膜電極51K背面に流れ落ちるものとに別れる。液体現像剤を担持した現像ローラ54Kは、次に絞りローラ52Kに当接し、絞りローラ52Kが現像ローラ54K表面に対して等速で連れまわり方向に回転する。
絞りローラ52Kには、絞り用電源13Kにより現像ローラ54Kに印加される現像電圧より絶対値で50〜120V高い絞り電圧が印加される。つまり、現像ローラ54Kに印加される現像電圧が−400Vなら、絞りローラ52Kに印加する絞り電圧は−450〜−520Vとなる。この絞りローラ52Kの作用により、現像ローラ54K上には、トナー濃度35重量%前後の液体現像剤の薄層コートが形成される。その後、現像ローラ54Kの回転によって、薄層コートは感光体20Kとの間の現像位置に移動する。
なお、図示は省略するが、製膜電極51K背面に流れ落ちる液体現像剤は現像桶に落下し、その後、ミキサー200Kなどでトナー濃度が調整され、再度、現像剤槽53Kに供給される。
現像位置通過後の現像ローラ54Kは、次に、現像クリーニングローラ58Kと当設する。現像クリーニングローラ58Kには、回収用電源14Kにより、例えば−250Vの回収電圧が印加されている。現像クリーニングローラ58Kと現像ローラ54Kとの電位差により、現像位置で現像しなかったトナーは現像クリーニングローラ58Kに電気泳動する。そして、そのトナーは、クリーニングブレード59Kにより掻き取られる。本実施形態では、回収用電源14Kにより印加する回収電圧は、後述する制御で変更可能である。
次に、画像形成装置全体の動作について、図1及び図2を用いて説明する。感光体20Kは、本実施形態ではアモルファスシリコンを用いている。感光体20Kの表面は、コロナ帯電器である帯電装置30Kのワイヤに約−4.5kV〜−5.5kVを印加することにより、略−800Vに帯電する。帯電後、露光装置40Kにより画像部の電位が略50Vとなるように静電潜像が形成される。
現像位置における現像ローラ54Kと感光体20Kとの間には、現像ローラ54Kに印加されている現像電圧−400Vと感光体20K上の静電潜像の電位(画像部-50V、非画像部−800V)との電位差で電界が形成される。そして、形成された電界にしたがい、選択的にトナー粒子が感光体20K上の画像部へと移動する。これにより、感光体20K上にトナー像が形成される。キャリア液は、電界の影響を受けないため、現像位置における現像ローラ54Kと感光体20Kとの間の出口で分離し、現像ローラ54Kと感光体20Kとの両方に付着する。
現像位置を通過した感光体20Kは、中間転写ベルト70とのニップ部である一次転写部に到達し、感光体20K上に形成されたトナー像が中間転写ベルト70に一次転写される。この際、一次転写ローラ61Kには、トナー粒子の帯電特性と逆極性の約+200Vの一次転写電圧が印加されており、感光体20K上のトナー粒子は、中間転写ベルト70に一次転写され、感光体20Kにはキャリア液のみが残る。感光体20K上に残ったキャリア液は、一次転写部T1K下流のクリーニング装置21Kのクリーニングブレード21Kaにより掻き取られ、回収部21Kbで回収される。
中間転写ベルト70上に一次転写されたトナー像は、二次転写部T2へ向かう。二次転写部T2において、二次転写外ローラ81には+1000Vの二次転写電圧が印加され、二次転写内ローラ86は0Vに保たれており、中間転写ベルト70上のトナー粒子は、二次転写部T2に搬送された記録材の表面に二次転写される。
このような画像形成装置による画像形成動作では、現像ローラ54Kから感光体20Kへの移動を含む、これ以降のそれぞれのトナー粒子移動プロセスにおけるトナーの移動効率は略95%以上と極めて高くなるよう調整してある。そのため、各現像装置50Y、50M、50C、50Kにおいては、感光体20Y、20M、20C、20Kに現像される前の現像ローラ54Y、54M、54C、54K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望まれる。これにより、記録材上に出力される画像の画質安定化を図れる。
[製膜]
次に、製膜電極51kによる現像ローラ54Kへの液体現像剤の製膜について、図4及び図5(a)〜(c)を用いて詳しく説明する。上述のように、それぞれの現像装置50Y、50M、50C、50Kにおいて、現像ローラ54Y、54M、54C、54K上に液体現像剤の製膜を行うために、製膜電極51Y、51M、51C、51Kに製膜電圧が印加される。製膜電極51Y、51M、51C、51Kと現像ローラ54Y、54M、54C、54Kのギャップは、それぞれ400μmになるように設定されている。引き続き、現像装置50Kを例にとり説明する。
次に、製膜電極51kによる現像ローラ54Kへの液体現像剤の製膜について、図4及び図5(a)〜(c)を用いて詳しく説明する。上述のように、それぞれの現像装置50Y、50M、50C、50Kにおいて、現像ローラ54Y、54M、54C、54K上に液体現像剤の製膜を行うために、製膜電極51Y、51M、51C、51Kに製膜電圧が印加される。製膜電極51Y、51M、51C、51Kと現像ローラ54Y、54M、54C、54Kのギャップは、それぞれ400μmになるように設定されている。引き続き、現像装置50Kを例にとり説明する。
まず、図4を用いて、製膜電極51Kでの製膜の概念を説明する。なお、図4では、説明のために、製膜電極51Kと現像ローラ54Kとのギャップを大きく示している。製膜電極51Kと現像ローラ54Kとの間の製膜エリアの入り口部(図中では下部)では、トナー(黒丸で表示)は略均一に分散している。製膜エリアの下流(図中では上部)に行くに従い、前述したように、製膜電圧の印加によりトナーが徐々に現像ローラ54Kへと移動していく。トナーを含んだ液体現像剤が図中で上に行くのは、現像ローラ54Kの回転に伴い持ち上げられるためである。製膜エリアでは、トナーが現像ローラ54Kの回転に沿って移動する方向と、トナーが電界により現像ローラ54Kに移動していく方向の二つの方向の流れが存在する。
このように、製膜エリアでは、トナーが現像ローラ54Kに寄っていくが、寄ったトナーのうちで現像ローラ54Kと絞りローラ52Kのギャップよりも現像ローラ54Kに寄ったトナーが絞りローラ52Kとの間を抜けて、薄膜が製膜される。この薄膜の模式図を図5に示す。なお、図5では、トナーを白丸で示す。図5(a)は、現像ローラ54K上に適切に製膜された場合を示す。図5(b)は、絞りローラ52Kでの電界が強すぎてトナーが現像ローラ54K上で圧縮され過ぎた状態、即ち、圧縮過多で製膜された場合を示す。図5(c)は、逆に絞りローラ52Kでの電界が弱すぎてトナーが現像ローラ54K上で圧縮不足で製膜された場合を示す。
図5(c)のように、圧縮が弱い場合は、トナーが絞りローラ52Kを抜ける際に生じる乱流などの影響によりトナー層が均一に形成されず、不均一な画像が形成されてしまう。一方、図5(b)のように、圧縮過多の場合は、図で見ても分かるように、製膜では特に問題はなく、良好な均一な製膜が達成される。ここで、図5(a)のように、非常に良好な状態の製膜を常に維持することは難しい。このため、本実施形態では、図5(a)、(b)のように、圧縮が正常な状態、或いは、圧縮過多の状態になるように絞りローラ52Kと現像ローラ54Kとの間に電界を形成し、良好な均一な製膜を得るようにしている。しかしながら、図5(b)のように圧縮過多の場合には、現像クリーニングローラ58Kにおけるトナーの回収工程(クリーニング工程)で次のような問題が生じる虞がある。この点について説明する。
[現像CLN残効率と現像CLNブレード残効率]
まず、現像ローラ54K上に形成された薄膜のトナー層は、画像信号に応じて、感光体20K上の静電潜像への現像に寄与したり、寄与しなかったりする。現像に寄与しなかったトナーは現像クリーニングローラ58Kにて現像ローラ54Kから除去される。ここでは、現像に寄与しなかったトナーが現像クリーニングローラ58Kにて現像ローラ54Kから除去される工程を説明する。
まず、現像ローラ54K上に形成された薄膜のトナー層は、画像信号に応じて、感光体20K上の静電潜像への現像に寄与したり、寄与しなかったりする。現像に寄与しなかったトナーは現像クリーニングローラ58Kにて現像ローラ54Kから除去される。ここでは、現像に寄与しなかったトナーが現像クリーニングローラ58Kにて現像ローラ54Kから除去される工程を説明する。
感光体20Kの現像されないエリアでは、トナーに対して、現像ローラ54Kに向かう方向の電界がかかっている。そのことにより、現像ローラ54K上のトナー層は、より圧縮される。その後、現像クリーニングローラ58Kと現像ローラ54Kの間の電位差で電気泳動し、トナーは現像クリーニングローラ58Kへ移動する。次に、現像クリーニングローラ58K上のトナーはクリーニングブレード59Kに掻き取られる。
ここで、現像クリーニングローラ58Kを通過する際の現像ローラ54K上のトナーのうち、現像クリーニングローラ58Kに移動せずに現像ローラ54K上に残ってしまったトナーの割合(%)を現像CLN残効率と呼ぶこととする。現像CLN残効率は0%が望ましく、0%の場合、現像ローラ54K上の全てのトナーが現像クリーニングローラ58Kにより除去されたことになる。
また、現像クリーニングローラ58K上のトナーのうち、クリーニングブレード59Kに掻き取られずに、現像クリーニングローラ58K上に残ってしまったトナーの割合(%)を、現像CLNブレード残効率と呼ぶこととする。
図6に、現像クリーニングローラ58Kと現像ローラ54Kとの間の電位差(回収電位差、以下、現像クリーニングコントラスト)を変えた時の、現像CLN残効率と、現像CLNブレード残効率の関係を示す。Y1軸に現像CLN残効率を実線で、Y2軸に現像CLNブレード残効率を点線で示す。図に示すように、現像クリーニングコントラストが小さい時には、現像CLN残効率が高く、多くのトナーが現像ローラ54K上に残ってしまう。
このため、現像CLN残効率としては、現像クリーニングコントラストを上げていくほど望ましいが、上げすぎると、現像CLNブレード残効率が高くなってしまう。即ち、現像クリーニングコントラストを高くし過ぎると、現像クリーニングローラ58K側にトナーがより寄せられることで、現像クリーニングローラ58K上のトナー層の圧縮が過多になる。この結果、現像クリーニングローラ58Kにより現像クリーニングローラ58K上のトナーを掻き取りにくくなり、現像クリーニングローラ58K上に多くのトナーが残り易くなる。したがって、本実施形態では、この二つの残効率が略0になる範囲内に現像クリーニングコントラストを設定する。それを図中では適正範囲として示している。
より詳しく説明する。前述のように、現像クリーニングローラ58Kと現像ローラ54Kの間の電位差で現像ローラ54K上のトナーは電気泳動するため、この間には所定の電位差が必要である。また、現像クリーニングコントラストを上げていった場合には、現像クリーニングローラ58K上のトナー層の圧縮状態が、図5(a)〜(c)で示した場合と同様に変化する。そして、過度に現像クリーニングコントラストを上げた場合には、図5(b)で示した場合と同様に、トナー層が高い圧縮状態となる。この結果、現像クリーニングローラ58K上のトナー層は、クリーニングブレード59Kをすり抜けてしまう。
その模式図を図7(a)、(b)に示す。図7(a)は、現像クリーニングローラ58K上のトナー層の圧縮状態が適正な場合を、図7(b)は、圧縮過多な場合を示している。なお、図7では、トナーを白丸で示す。図からも分かるように、圧縮が適正な状態では、現像クリーニングローラ58K上のトナー層は、クリーニングブレード59Kにより良好に掻き取られる。これに対して、圧縮が過多の場合には、現像クリーニングローラ58K上のトナー層がクリーニングブレード59Kを押しのけて、トナーのすり抜けが発生してしまう。
[トナー層の圧縮状態と現像クリーニングコントラストの関係]
一方で、現像ローラ54K上に形成されたトナー層の圧縮状態によって、図6で示した現像クリーニングコントラストに対するクリーニング特性が異なる。例えば、圧縮が過多のトナー層を現像クリーニングローラ58Kに電気泳動させるためには、圧縮に打ち勝つだけの電界が必要となる。ここで、図5(a)、(b)で示したような圧縮良好時と過多時の、現像クリーニングコントラストに対するクリーニング特性を図8に示す。
一方で、現像ローラ54K上に形成されたトナー層の圧縮状態によって、図6で示した現像クリーニングコントラストに対するクリーニング特性が異なる。例えば、圧縮が過多のトナー層を現像クリーニングローラ58Kに電気泳動させるためには、圧縮に打ち勝つだけの電界が必要となる。ここで、図5(a)、(b)で示したような圧縮良好時と過多時の、現像クリーニングコントラストに対するクリーニング特性を図8に示す。
図8は、現像クリーニングコントラストを変えた時の、現像CLN残効率と、現像CLNブレード残効率の関係を示す。Y1軸に現像CLN残効率を太線で、Y2軸に現像CLNブレード残効率を細線で示す。図中の実線は、現像ローラ54K上のトナー層の圧縮が良好な場合を、点線は、現像ローラ54K上のトナー層の圧縮が過多な場合をそれぞれ示す。図からも分かるように、現像ローラ54K上のトナーの圧縮状態によって、現像クリーニングコントラストの適正範囲が異なる。
本実施形態では、現像ローラ54K上のトナー層の圧縮状態に応じて、現像クリーニングコントラストを変化させることで、良好な現像ローラ54からのクリーニング、及び、現像クリーニングローラ58Kからのクリーニングを行うようにしている。特にトナー層の圧縮が過多になるほど、現像クリーニングコントラストを上げるようにしている。
[トナー層の圧縮状態の予測]
本実施形態では、上述のようにトナー層の圧縮状態に応じて現像クリーニングコントラストを制御するが、現像ローラ54K上のトナー層の圧縮状態を直接に検知することは困難である。しかし、トナー層の圧縮は、前述のように、現像ローラ54Kと絞りローラ52Kとの間でのトナーの移動で決まる。そのため、その移動を検知ないしは予測することでトナーの圧縮状態を予測することが可能である。
本実施形態では、上述のようにトナー層の圧縮状態に応じて現像クリーニングコントラストを制御するが、現像ローラ54K上のトナー層の圧縮状態を直接に検知することは困難である。しかし、トナー層の圧縮は、前述のように、現像ローラ54Kと絞りローラ52Kとの間でのトナーの移動で決まる。そのため、その移動を検知ないしは予測することでトナーの圧縮状態を予測することが可能である。
この点について、図9を用いて説明する。トナーが有する電荷量をQ、トナーにかかる電界による力をFとし、現像ローラ54Kと絞りローラ52Kとのギャップをd、現像ローラ54Kと絞りローラ52Kとの間の電位差をΔV、電界をEとすると、式1が成り立つ。
F=Q×E=Q×ΔV/d ・・・(式1)
F=Q×E=Q×ΔV/d ・・・(式1)
トナーにより大きな力がかかるとトナーは現像ローラ54Kに寄ることから、現像ローラ54K上のトナー層の圧縮状態は高くなる。つまり、トナーの電荷量Q、現像ローラ54Kと絞りローラ52Kの電位差ΔVでトナー層の圧縮状態が決まる。本実施形態では、トナーの電荷量Qを検知することで、トナーの圧縮状態を予測する。
トナーの電荷量Qは、ミキサー200K内の導電率センサ201Kで検知している。ミキサー200Kは、上述のように、液体現像剤を貯蔵し、現像剤槽53Kを経由し、製膜電極51Kに液体現像剤を供給するものである。トナーの電荷量は、液体現像剤の導電性に影響を与えるため、液体現像剤の導電率は、トナーの電荷量と相関がある。ミキサー200K内の液体現像剤のトナー濃度及び液体現像剤量はほぼ一定となるように制御されている。そのため、ミキサー200K内の液体現像剤の導電率の測定結果は、トナー粒子の電荷と相関があるものとなる。
ここで、ミキサー200K内のトナー濃度が変わると、液体現像剤中のトナーの量が変化しているため、ミキサー200K内の導電率の変化が、トナーの量の違いによる電荷量の違いなのか、トナー粒子の電荷量の違いかが分からなくなる。しかしながら、ミキサー200K内のトナー濃度及び液体現像剤の量は、ほぼ一定であるため、ミキサー200K内の導電率の変化は、トナーの電荷量の変化とみなすことができる。このため、本実施形態では、導電率センサ201Kの検知結果から現像ローラ54K上のトナー層の圧縮状態を予測することとしている。したがって、導電率センサ201Kが、絞りローラ52Kと現像ローラ54Kとの間を通過した現像ローラ54K上のトナー層の圧縮状態に関する情報を取得可能な取得手段に相当する。
なお、トナー濃度が変わっても、その量を鑑みて、トナー粒子の電荷量を計算することは可能である。したがって、ミキサー200K内のトナー濃度を検知するトナー濃度センサ202K(後述する図11参照)の検知結果と、液体現像剤の導電率の検知結果とから、トナーの電荷量を計算して、トナーの圧縮状態を予測しても良い。
[液体現像剤の導電率と現像クリーニングコントラストの関係]
次に、導電率センサ201Kにより検知する液体現像剤の導電率と現像クリーニングコントラストの関係について、図10を用いて説明する。図10は、導電率センサ201Kの測定結果である液体現像剤の導電率(S/cm)と現像クリーニングコントラストの関係を示す。導電率が上がるにつれ、トナー粒子の電荷量が増え、トナーが現像ローラ54Kと絞りローラ52Kとの間の電界による力を受けるため、トナーがより現像ローラ54K側に移動し、トナー層の圧縮状態が高くなる。
次に、導電率センサ201Kにより検知する液体現像剤の導電率と現像クリーニングコントラストの関係について、図10を用いて説明する。図10は、導電率センサ201Kの測定結果である液体現像剤の導電率(S/cm)と現像クリーニングコントラストの関係を示す。導電率が上がるにつれ、トナー粒子の電荷量が増え、トナーが現像ローラ54Kと絞りローラ52Kとの間の電界による力を受けるため、トナーがより現像ローラ54K側に移動し、トナー層の圧縮状態が高くなる。
この場合、前述のように圧縮状態からの電気泳動となるため、より高い現像クリーニングコントラストを印加しないと、現像CLN残効率が高くなってしまう(現像CLN残効率NG)。即ち、図10の線αよりも下方の範囲は、現像CLN残効率NGとなる。一方、高い現像クリーニングコントラストを印加した場合には、現像クリーニングローラ58K上のトナー層がより圧縮されるため、クリーニングブレード59Kでのクリーニングが困難となる(現像CLNブレード残効率NG)。即ち、図10の線βよりも上方の範囲は、現像CLNブレード残効率NGとなる。
このため、現像クリーニングコントラストは、図に示す線αと線βの間の範囲が適正となる。本実施形態では、上述のように、ミキサー200K内の液体現像剤の導電率が、10−11〜10−9[S/cm](1e−11〜1e−9[S/cm])に調整されている。このため、現像クリーニングコントラストは、液体現像剤の導電率に応じて、70V以上280V以下の範囲内(所定の範囲内)で、現像クリーニングローラ58Kに印加する回収電圧を変更するようにしている。ここで、本実施形態では、現像ローラ54Kに印加する現像電圧を−400Vとしているので、現像クリーニングローラ58Kに印加する回収電圧は、−330V(−400+70)以上−120V(−400+280)以下の範囲内で変更するようにしている。
[液体現像剤の導電率の変化の要因]
液体現像剤の導電率は様々な要因で変化する可能性がある。例えば、画像形成装置が置かれている温度や湿度などの環境が変化することにより、液体現像剤の温度、湿度が変化してトナーの電荷量も変化し、液体現像剤の電荷量も変化する。また、液体現像剤に添加しているトナー電荷付与剤やトナーなどが、画像形成時に使用されている際に各部材のニップ部などで圧縮されることなどにより劣化して、トナーの電荷量が変化し、液体現像剤の電荷量も変化する。本実施形態では、このような液体現像剤の導電率の変化を検知し、その値に応じて、図10に示したような範囲に、現像クリーニングコントラストを制御する。
液体現像剤の導電率は様々な要因で変化する可能性がある。例えば、画像形成装置が置かれている温度や湿度などの環境が変化することにより、液体現像剤の温度、湿度が変化してトナーの電荷量も変化し、液体現像剤の電荷量も変化する。また、液体現像剤に添加しているトナー電荷付与剤やトナーなどが、画像形成時に使用されている際に各部材のニップ部などで圧縮されることなどにより劣化して、トナーの電荷量が変化し、液体現像剤の電荷量も変化する。本実施形態では、このような液体現像剤の導電率の変化を検知し、その値に応じて、図10に示したような範囲に、現像クリーニングコントラストを制御する。
[現像クリーニングコントラストの制御]
現像クリーニングコントラストの制御のブロック図およびフローチャートを図11および図12に示す。図11に示すように、制御手段としての制御部110には、高圧制御を行うCPU(Central Processing Unit:中央演算装置)111が設けられている。更に、メモリ112内にはROM(Read Only Memory)112aを有している。ROM112aには、制御手順に対応するプログラムなどが格納されている。CPU111は、ROM112aに予め書き込んでおいたデータやプログラムを読み出しながら各部の制御を行うようになっている。また、メモリ112内には、各センサなどから読みだされた作業用データや入力データが格納されたRAM(Randon Access Memory)112bも有している。CPU111は、前述のプログラム等に基づいてRAM112bに収納されたデータを参照して制御を行うようになっている。
現像クリーニングコントラストの制御のブロック図およびフローチャートを図11および図12に示す。図11に示すように、制御手段としての制御部110には、高圧制御を行うCPU(Central Processing Unit:中央演算装置)111が設けられている。更に、メモリ112内にはROM(Read Only Memory)112aを有している。ROM112aには、制御手順に対応するプログラムなどが格納されている。CPU111は、ROM112aに予め書き込んでおいたデータやプログラムを読み出しながら各部の制御を行うようになっている。また、メモリ112内には、各センサなどから読みだされた作業用データや入力データが格納されたRAM(Randon Access Memory)112bも有している。CPU111は、前述のプログラム等に基づいてRAM112bに収納されたデータを参照して制御を行うようになっている。
また、CPU111は、現像剤槽53Kとの間で液体現像剤を循環しているミキサー200K中の液体現像剤の導電率を検知する導電率センサ201Kとも接続しており、その結果を逐次制御に使用可能である。さらに、CPU111は、制御先として、回収用電源14Kにも接続している。そして、CPU111は、取得手段としての導電率センサ201Kにより取得した情報(即ち、導電率)に応じて、電位差印加手段としての回収用電源14Kを制御して、回収電位差としての現像クリーニングコントラストを変更可能である。なお、図11では、ブラックの画像形成部1Kについてのみ示しているが、他の画像形成部についても、同様に、導電率センサや回収用電源がCPU111に接続され、以下と同様に制御される。
次に、現像クリーニングコントラストの制御フローについて、図12を用いて説明する。現像クリーニングコントラストの制御は、画像形成中であっても、それ以外のタイミングであっても行うことができる。例えば、画像形成ジョブが開始されてから随時行っても良いし、所定枚数毎に行っても良いし、画像形成ジョブの開始時の前回転など記録材に画像を形成していないタイミングで行っても良い。
なお、画像形成ジョブとは、記録材に画像形成するプリント信号に基づいて、画像形成開始してから画像形成動作が完了するまでの期間である。具体的には、プリント信号を受けた(画像形成ジョブの入力)後の前回転時から、後回転までのことを指し、画像形成期間、紙間(非画像形成時)を含む期間である。また、前回転とは、画像形成前の準備動作として、感光体及び中間転写ベルトの回転を開始し、各種電圧の順次立ち上げや、各種電圧の調整などを行う期間である。後回転とは、画像形成後の動作として、感光体及び中間転写ベルトの回転を継続しつつ各種電圧を順次立ち下げ、最終的に感光体及び中間転写ベルトの回転を停止する期間である。紙間とは、二次転写部T2を連続して通過する記録材と記録材との間に対応する期間である。
図12に示すように、制御が開始されると(S1)、CPU111は、導電率センサ201Kによりミキサー200K内の液体現像剤の導電率を検知する(S2)。次に、その導電率の検知結果を元に、CPU111が、図10に示したテーブルを用いて最適な現像クリーニングコントラストを算出する(S3)。次に、算出した現像クリーニングコントラストになる回収電圧を決定し、回収用電源14Kに印加する(S4)。
具体的には、CPU111は、導電率センサ201Kにより検知した導電率が第1導電率の場合には現像クリーニングコントラストが第1回収電位差となるように回収用電源14Kを制御する。また、CPU111は、導電率センサ201Kにより検知した導電率が第1導電率よりも高い第2導電率の場合には現像クリーニングコントラストが第1回収電位差よりも大きい高い第2回収電位差となるように回収用電源14Kを制御する。言い換えれば、CPU111は、導電率センサ201Kにより検知した導電率が高いほど、現像クリーニングコントラストが大きくなるように回収用電源14Kを制御する。その後、本制御は終了する(S5)。本実施形態では、本制御を記録材1枚毎に1回行った。
なお、回収用電圧の制御には、本制御の結果が所望の値以上となったらリミットをかけるようなリミット制御や、一回の電圧の変化量を一定量に抑える制御等を加えても良い。
本実施形態の場合、上述のような制御を行うことで、絞りローラ52Kと現像ローラ54Kとの間を通過した現像ローラ54K上のトナー層の圧縮状態に関わらず、適切に現像ローラ54Kに残ったトナーを回収できる。即ち、トナー粒子の電荷量が様々な要因で変化し、現像ローラ54K上のトナー層の圧縮状態が変化した場合にも、現像クリーニングコントラストを適切に制御している。このため、上述した現像CLN残効率がNGになったり、現像CLNブレード残効率がNGになったりすることを抑制できる。
なお、現像クリーニングコントラストの制御は、現像電圧を変更することで行っても良いし、現像電圧と回収電圧の両方を変更することで行っても良い。但し、現像電圧を変更した場合、絞り電圧など他の部分にも影響を与えるため、本実施形態のように、回収電圧を変更することで現像クリーニングコントラストの制御を行うことが好ましい。但し、現像電圧は、現像性の観点から変更する場合があり、この場合には、現像電圧の変化に合わせて、図10に示した現像クリーニングコントラストのテーブルを満たすように回収電圧を変更する。
<第2の実施形態>
第2の実施形態について、図1ないし図3を参照しつつ、図13を用いて説明する。上述の第1の実施形態では、導電率センサ201Kにより検知した液体現像剤の導電率に応じて現像クリーニングコントラストを制御した。これに対して本実施形態では、現像ローラ54Kと絞りローラ52Kとの間の電位差(圧縮電位差)ΔVに応じて、現像クリーニングコントラストを制御する。その他の構成及び作用は、上述の第1の実施形態と同様であるため、以下、第1の実施形態と異なる部分を中心に説明する。なお、本実施形態でも、第1の実施形態と同様に、ブラックの画像形成部1Kを例に説明するが、その他の画像形成部においても同様である。
第2の実施形態について、図1ないし図3を参照しつつ、図13を用いて説明する。上述の第1の実施形態では、導電率センサ201Kにより検知した液体現像剤の導電率に応じて現像クリーニングコントラストを制御した。これに対して本実施形態では、現像ローラ54Kと絞りローラ52Kとの間の電位差(圧縮電位差)ΔVに応じて、現像クリーニングコントラストを制御する。その他の構成及び作用は、上述の第1の実施形態と同様であるため、以下、第1の実施形態と異なる部分を中心に説明する。なお、本実施形態でも、第1の実施形態と同様に、ブラックの画像形成部1Kを例に説明するが、その他の画像形成部においても同様である。
前述の式1で示したように、現像ローラ54Kと絞りローラ52Kとのギャップ中で、トナーにかかる電界による力Fは、圧縮電位差ΔVにも依存する。圧縮電位差ΔVは、温度や湿度などの環境や、形成されたトナー像の濃度の検知結果に応じて変化させる場合がある。このため、圧縮電位差ΔVの変化によりトナーにかかる電界による力Fも変化し、絞りローラ52Kと現像ローラ54Kとの間を通過した現像ローラ54K上のトナー層の圧縮状態に影響を及ぼす。したがって、本実施形態では、圧縮電位差ΔVに応じて、現像クリーニングコントラストを制御するようにしている。
このために本実施形態の圧縮用電源としての絞り用電源13Kは、現像ローラ54Kと絞りローラ52Kとの間に圧縮電位差を可変に印加可能である。即ち、絞り用電源13Kは、絞り電圧を可変に印加可能である。また、画像形成装置100は、装置本体内に、温度及び湿度を検知可能な環境センサ120を備えている。更に、画像形成装置100は、中間転写ベルト70上に形成されたトナー像の濃度を検知可能な濃度センサ121を備えている。
濃度センサ121は、中間転写ベルト70の回転方向に関して、最下流の画像形成部1Kよりも更に下流で、二次転写部T2の上流に配置されている。濃度センサ121は、発光部と受光部とを有し、発光部から中間転写ベルト70の表面に向けて発光され、その反射光を受光部で受光して、その反射光量を検出するものである。反射光量は、トナー像のトナー載り量に応じて変化するため、濃度センサ121によりトナー像の反射光量を検出することで、そのトナー像のトナー載り量、即ち、濃度を検出することができる。
トナー像の濃度を検知する制御は、例えば、画像形成ジョブ中の紙間で行われる。例えば、所定枚数毎に制御用のトナー像(パッチ)を中間転写ベルト70上に形成し、濃度センサ121により制御用のトナー像の濃度を検知する。そして、CPU111は、この検知結果に応じて、例えば、現像電圧を変更するように現像用電源11Kなどを制御する。この結果、圧縮電位差も変わってしまう。また、CPU111は、環境センサ120の検知結果から、現像電圧を変更する場合もある。
上述のように、環境センサ120の検知結果や濃度センサ121の検知結果などに応じて圧縮電位差を変更した場合、トナー層の圧縮状態に影響を及ぼす。そして、現像CLN残効率がNGになったり、現像CLNブレード残効率がNGになったりする可能性がある。したがって、本実施形態では、取得手段でもある制御部110が、圧縮電位差を取得可能である。即ち、CPU111は、絞り用電源13Kにより印加する絞り電圧と、環境センサ120などの検知結果により設定した現像用電源11Kにより印加する現像電圧とから、絞り電圧と現像電圧との電位差である圧縮電位差を取得する。そして、CPU111は、取得した圧縮電位差に応じて、現像クリーニングコントラストを制御する。具体的には、回収電圧を変更するように回収用電源14Kを制御する。
具体的には、CPU111は、取得した圧縮電位差が第1圧縮電位差の場合には現像クリーニングコントラストが第1回収電位差となるように回収用電源14Kを制御する。また、CPU111は、取得した圧縮電位差が第1圧縮電位差よりも大きい第2圧縮電位差の場合には現像クリーニングコントラストが第1回収電位差よりも大きい第2回収電位差となるように回収用電源14Kを制御する。言い換えれば、CPU111は、圧縮電位差が大きいほど、現像クリーニングコントラストが大きくなるように回収用電源14Kを制御する。
本実施形態の場合も、上述のような制御を行うことで、絞りローラ52Kと現像ローラ54Kとの間を通過した現像ローラ54K上のトナー層の圧縮状態に関わらず、適切に現像ローラ54Kに残ったトナーを回収できる。即ち、上述した現像CLN残効率がNGになったり、現像CLNブレード残効率がNGになったりすることを抑制できる。なお、上述の式1から、トナーの電荷量(即ち、導電率センサ201Kにより検知した導電率)および圧縮電位差の両方を考慮して、現像クリーニングコントラストを決定するようにしても良い。
<第3の実施形態>
第3の実施形態について、図1ないし図3を参照しつつ、図14を用いて説明する。上述の第1の実施形態では、導電率センサ201Kにより検知した液体現像剤の導電率に応じて現像クリーニングコントラストを制御した。これに対して本実施形態では、現像ローラ54Kと絞りローラ52Kとの間に流れる電流に応じて、現像クリーニングコントラストを制御する。その他の構成及び作用は、上述の第1の実施形態又は第2の実施形態と同様であるため、以下、第1の実施形態又は第2の実施形態と異なる部分を中心に説明する。なお、本実施形態でも、第1の実施形態と同様に、ブラックの画像形成部1Kを例に説明するが、その他の画像形成部においても同様である。
第3の実施形態について、図1ないし図3を参照しつつ、図14を用いて説明する。上述の第1の実施形態では、導電率センサ201Kにより検知した液体現像剤の導電率に応じて現像クリーニングコントラストを制御した。これに対して本実施形態では、現像ローラ54Kと絞りローラ52Kとの間に流れる電流に応じて、現像クリーニングコントラストを制御する。その他の構成及び作用は、上述の第1の実施形態又は第2の実施形態と同様であるため、以下、第1の実施形態又は第2の実施形態と異なる部分を中心に説明する。なお、本実施形態でも、第1の実施形態と同様に、ブラックの画像形成部1Kを例に説明するが、その他の画像形成部においても同様である。
現像ローラ54Kと絞りローラ52Kとのギャップ中の主なイオンはトナーであり、それらイオンの単位時間当たりの移動量である電流でも、トナーの移動の目安となる。そして、電流が大きいほど、よりトナーが現像ローラ54Kに寄っており、現像ローラ54K上のトナー層の圧縮状態が高くなっていることを意味する。
このために本実施形態の場合、現像ローラ54Kと絞りローラ52Kとの間に流れる電流を検知可能な電流検知手段としての絞り電流検知部130を備えている。本実施形態では、絞り電流検知部130が取得手段に相当する。CPU111は、絞り電流検知部130により検知した電流に応じて、現像クリーニングコントラストを制御する。具体的には、回収電圧を変更するように回収用電源14Kを制御する。
具体的には、CPU111は、絞り電流検知部130により検知した電流が第1電流の場合には現像クリーニングコントラストが第1回収電位差となるように回収用電源14Kを制御する。また、CPU111は、絞り電流検知部130により検知した電流が第1電流よりも大きい第2電流の場合には現像クリーニングコントラストが第1回収電位差よりも大きい第2回収電位差となるように回収用電源14Kを制御する。言い換えれば、CPU111は、絞り電流検知部130で検知した電流が大きいほど、現像クリーニングコントラストが大きくなるように回収用電源14Kを制御する。
本実施形態の場合も、上述のような制御を行うことで、絞りローラ52Kと現像ローラ54Kとの間を通過した現像ローラ54K上のトナー層の圧縮状態に関わらず、適切に現像ローラ54Kに残ったトナーを回収できる。即ち、上述した現像CLN残効率がNGになったり、現像CLNブレード残効率がNGになったりすることを抑制できる。
<第4の実施形態>
第4の実施形態について、図1ないし図3を参照しつつ、図15を用いて説明する。上述の第1の実施形態では、導電率センサ201Kにより検知した液体現像剤の導電率に応じて現像クリーニングコントラストを制御した。これに対して本実施形態では、現像ローラ54Kと各部との間に流れる電流の1ないし複数の電流に応じて、現像クリーニングコントラストを制御する。その他の構成及び作用は、上述の第1の実施形態ないし第3の実施形態の何れか1つと同様であるため、以下、第1の実施形態ないし第3の実施形態と異なる部分を中心に説明する。なお、本実施形態でも、第1の実施形態と同様に、ブラックの画像形成部1Kを例に説明するが、その他の画像形成部においても同様である。
第4の実施形態について、図1ないし図3を参照しつつ、図15を用いて説明する。上述の第1の実施形態では、導電率センサ201Kにより検知した液体現像剤の導電率に応じて現像クリーニングコントラストを制御した。これに対して本実施形態では、現像ローラ54Kと各部との間に流れる電流の1ないし複数の電流に応じて、現像クリーニングコントラストを制御する。その他の構成及び作用は、上述の第1の実施形態ないし第3の実施形態の何れか1つと同様であるため、以下、第1の実施形態ないし第3の実施形態と異なる部分を中心に説明する。なお、本実施形態でも、第1の実施形態と同様に、ブラックの画像形成部1Kを例に説明するが、その他の画像形成部においても同様である。
製膜電極51Kと現像ローラ54Kとの間、現像ローラ54Kと絞りローラ52Kとの間、感光体20Kと現像ローラ54Kとの間、現像クリーニングローラ58Kと現像ローラ54Kとの間は、それぞれ電位差がある。そして、それぞれの間で、電気泳動によりトナーが移動している。これらの間のトナーの移動量は、前述のように電流と相関が高く、また、トナーの電荷量とも相関が高い。つまり、各間での電流は、トナーの電荷量と相関が高く、絞りローラ52Kによりトナーが現像ローラ54Kに寄って圧縮状態になっていることを知ることができる。
本実施形態の場合も、製膜用電源12K、絞り用電源13K、現像用電源11K、回収用電源14Kを備える。第1電源としての製膜用電源12Kは、現像ローラ54Kと製膜電極51Kとの間に電圧を印加可能である。第2電源としての絞り用電源13Kは、現像ローラ54Kと絞りローラ52Kとの間に電圧を印加可能である。第3電源としての現像用電源11Kは、現像ローラ54Kと感光体20Kとの間に電圧を印加可能である。
また、本実施形態の場合、製膜電流検知部131、絞り電流検知部130、クリーニング電流検知部132を備える。製膜電流検知部131は、現像ローラ54Kと製膜電極51Kとの間に流れる電流を検知する。絞り電流検知部130は、現像ローラ54Kと絞りローラ52Kとの間に流れる電流を検知する。クリーニング電流検知部132は、現像ローラ54Kと現像クリーニングローラ58Kとの間に流れる電流を検知する。現像ローラ54Kと感光体20Kとの間に流れている電流の検知は直接には難しい。但し、現像ローラ54Kに流れている総電流は0となるため、感光体20K以外から流れ込んでいる電流の総和を求めれば、現像ローラ54Kと感光体20Kとの間に流れている電流を算出できる。
取得手段でもある制御部110は、製膜電流検知部131、絞り電流検知部130、クリーニング電流検知部132で検知した電流、及び、算出した現像ローラ54Kと感光体20Kとの間の電流のうち、1ないし複数の電流を取得可能である。CPU111は、このように取得した1ないし複数の電流に応じて、現像クリーニングコントラストを制御する。具体的には、回収電圧を変更するように回収用電源14Kを制御する。
ここで、現像ローラ54Kと製膜電極51K及び絞りローラ52Kとの間は、トナーが現像ローラ54Kに向かう方向の電界が付与されているため、電流が大きいほど、現像ローラ54K上のトナー層が圧縮され易くなる。また、現像ローラ54Kと感光体20Kとの間は、上述した様に、感光体20Kの現像されないエリアでは、トナーに対して、現像ローラ54Kに向かう方向の電界がかかっている。したがって、この間の電流が大きいほど、現像ローラ54K上のトナー層は、より圧縮される。
したがって、これら3つの電流のうち、1ないし複数を取得して現像クリーニングコントラストの制御を行う場合、検知或いは算出した電流が大きいほど、トナー層が圧縮されるため、現像クリーニングコントラストが大きくなるようにする。これら3つの電流のうち、複数の電流を用いて制御する場合には、それぞれ足し合わせた電流の値、或いは、一部の電流に対して重みづけをして足し合わせた電流の値、或いは、平均値を用いることができる。
一方、現像ローラ54Kと現像クリーニングローラ58Kとの間は、トナーが現像クリーニングローラ58Kに向かう方向の電界が付与されている。したがって、この間の電流を現像クリーニングコントラストの制御に用いる場合、上述の3つの電流の1ないし複数を用いて求めた現像クリーニングコントラストを補正するようにする。
例えば、上述の3つの電流の1ないし複数を用いて求めた現像クリーニングコントラストを印加した場合に、現像ローラ54Kと現像クリーニングローラ58Kとの間に流れる電流をクリーニング電流検知部132により検知する。この場合に、例えば、3つの電流の1ないし複数を用いて求めた現像クリーニングコントラストから予想される電流よりも多くの電流が流れていた場合、求めた現像クリーニングコントラストを下げるように制御する。一方、3つの電流の1ないし複数を用いて求めた現像クリーニングコントラストから予想される電流よりも少ない電流が流れていた場合、求めた現像クリーニングコントラストを上げるように制御する。
本実施形態の場合も、上述のような制御を行うことで、絞りローラ52Kと現像ローラ54Kとの間を通過した現像ローラ54K上のトナー層の圧縮状態に関わらず、適切に現像ローラ54Kに残ったトナーを回収できる。即ち、上述した現像CLN残効率がNGになったり、現像CLNブレード残効率がNGになったりすることを抑制できる。
<他の実施形態>
上述の各実施形態は、適宜組み合わせて実施可能である。例えば、第1の実施形態の構成を、第2ないし第3の何れか1つの実施形態の構成と組み合わせる場合、何れか一方の構成で求めた現像クリーニングコントラストを他方の構成により補正するようにする。
上述の各実施形態は、適宜組み合わせて実施可能である。例えば、第1の実施形態の構成を、第2ないし第3の何れか1つの実施形態の構成と組み合わせる場合、何れか一方の構成で求めた現像クリーニングコントラストを他方の構成により補正するようにする。
上述の各実施形態では、圧縮部材として絞りローラを用いた構成について説明したが、圧縮部材は、例えば、ブレードなどの回転しないものであっても良い。但し、現像ローラの寿命を考慮した場合、圧縮部材は、現像ローラと同じ周速で回転する回転体とすることが好ましい。
上述の各実施形態では、回収部材として現像クリーニングローラを用いた構成について説明したが、電位差により現像ローラ上のトナーを回収できれば、ローラ以外の例えばブレードなどの回転しないものであっても良い。但し、現像ローラの寿命を考慮した場合、回収部材は、現像ローラと同じ周速で回転する回転体とすることが好ましい。また、中間転写体は、中間転写ベルト以外に、例えば、中間転写ドラムであっても良い。
11K・・・現像用電源(第3電源)/12K・・・製膜用電源(第1電源)/13K・・・絞り用電源(第2電源、圧縮用電源)/14K・・・回収用電源(電位差印加手段)/20Y、20M、20C、20K・・・感光体(像担持体)/51Y、51M、51C、51K・・・製膜電極/52Y、52M、52C、52K・・・絞りローラ(圧縮部材、圧縮回転体)/53Y、53M、53C、53K・・・現像剤槽/54Y、54M、54C、54K・・・現像ローラ(現像剤担持体)/58Y、58M、58C、58K・・・現像クリーニングローラ(回収部材、回収回転体)/59Y、59M、59C、59K・・・クリーニングブレード(クリーニング手段)/100・・・画像形成装置/110・・・制御部(制御手段、取得手段)/130・・・絞り電流検知部(電流検知手段)/201K・・・導電率センサ(取得手段、導電率検知手段)
Claims (11)
- 静電潜像を担持可能な像担持体と、
トナーとキャリア液を含む液体現像剤を担持して回転し、現像位置で前記像担持体に担持された静電潜像をトナーにより現像する現像剤担持体と、
液体現像剤を貯蔵する現像剤槽と、
前記現像剤槽の液体現像剤を前記現像剤担持体に製膜する製膜電極と、
前記現像剤担持体の回転方向に関して、前記製膜電極の下流で前記現像位置の上流に配置され、前記現像剤担持体上に製膜された液体現像剤中のトナー層を圧縮する圧縮部材と、
前記現像剤担持体との間に回収電位差が印加されることで、前記現像位置を通過した前記現像剤担持体上に残ったトナーを回収する回収部材と、
前記回収電位差を可変に印加可能な電位差印加手段と、
前記圧縮部材と前記現像剤担持体との間を通過した前記現像剤担持体上のトナー層の圧縮状態に関する情報を取得可能な取得手段と、
前記取得手段により取得した情報に応じて、前記電位差印加手段を制御して前記回収電位差を変更可能な制御手段と、を備えた、
ことを特徴とする画像形成装置。 - 前記電位差印加手段は、前記回収部材に電圧を可変に印加可能な回収用電源である、
ことを特徴とする、請求項1に記載の画像形成装置。 - 前記回収部材は、前記現像剤担持体と当接して回転する回収回転体であり、
前記回収回転体に回収されたトナーを除去するクリーニング手段を備えた、
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。 - 前記クリーニング手段は、前記回収回転体と当接するクリーニングブレードである、
ことを特徴とする、請求項3に記載の画像形成装置。 - 前記制御手段は、所定の範囲内で前記回収電位差を変更する、
ことを特徴とする、請求項1ないし4のうちの何れか1項に記載の画像形成装置。 - 前記圧縮部材は、前記現像剤担持体と当接して回転する圧縮回転体である、
ことを特徴とする、請求項1ないし5のうちの何れか1項に記載の画像形成装置。 - 前記取得手段は、前記現像剤槽に貯蔵された液体現像剤の導電率を検知可能な導電率検知手段であり、
前記制御手段は、前記導電率検知手段により検知した導電率が第1導電率の場合には前記回収電位差が第1回収電位差となるように、前記導電率検知手段により検知した導電率が前記第1導電率よりも高い第2導電率の場合には前記回収電位差が前記第1回収電位差よりも大きい高い第2回収電位差となるように前記電位差印加手段を制御する、
ことを特徴とする、請求項1ないし6のうちの何れか1項に記載の画像形成装置。 - 前記現像剤担持体と前記圧縮部材との間に圧縮電位差を可変に印加可能な圧縮用電源を備え、
前記取得手段は、前記圧縮電位差を取得可能であり、
前記制御手段は、前記取得手段により取得した圧縮電位差が第1圧縮電位差の場合には前記回収電位差が第1回収電位差となるように、前記取得手段により取得した圧縮電位差が前記第1圧縮電位差よりも大きい第2圧縮電位差の場合には前記回収電位差が前記第1回収電位差よりも大きい第2回収電位差となるように前記電位差印加手段を制御する、
ことを特徴とする、請求項1ないし6のうちの何れか1項に記載の画像形成装置。 - 前記現像剤担持体と前記圧縮部材との間に圧縮電位差を印加可能な圧縮用電源を備え、
前記取得手段は、前記現像剤担持体と前記圧縮部材との間に流れる電流を検知可能な電流検知手段であり、
前記制御手段は、前記電流検知手段により検知した電流が第1電流の場合には前記回収電位差が第1回収電位差となるように、前記電流検知手段により検知した電流が前記第1電流よりも大きい第2電流の場合には前記回収電位差が前記第1回収電位差よりも大きい第2回収電位差となるように前記電位差印加手段を制御する、
ことを特徴とする、請求項1ないし6のうちの何れか1項に記載の画像形成装置。 - 前記現像剤担持体と前記製膜電極との間に電圧を印加可能な第1電源と、
前記現像剤担持体と前記圧縮部材との間に電圧を印加可能な第2電源と、
前記現像剤担持体と前記像担持体との間に電圧を印加可能な第3電源と、を備え、
前記取得手段は、前記現像剤担持体と前記製膜電極との間、前記現像剤担持体と前記圧縮部材との間、前記現像剤担持体と前記像担持体との間、前記現像剤担持体と前記回収部材との間のうち、1ないし複数の間に流れる電流を取得可能であり、
前記制御手段は、前記取得手段により取得した電流に応じて、前記電位差印加手段を制御して前記回収電位差を変更可能である、
ことを特徴とする、請求項1ないし5のうちの何れか1項に記載の画像形成装置。 - 静電潜像を担持可能な像担持体と、
トナーとキャリア液を含む液体現像剤を担持して回転し、現像位置で前記像担持体に担持された静電潜像をトナーにより現像する現像剤担持体と、
液体現像剤を貯蔵する現像剤槽と、
前記現像剤槽の液体現像剤を前記現像剤担持体に製膜する製膜電極と、
前記現像剤担持体の回転方向に関して、前記製膜電極の下流で前記現像位置の上流に配置され、前記現像剤担持体上に製膜された液体現像剤中のトナー層を圧縮する圧縮部材と、
前記現像剤担持体との間に回収電位差が印加されることで、前記現像位置を通過した前記現像剤担持体上に残ったトナーを回収する回収部材と、
前記回収電位差を可変に印加可能な電位差印加手段と、
前記現像剤槽に貯蔵された液体現像剤の導電率を検知可能な導電率検知手段と、
前記導電率検知手段により検知した導電率が第1導電率の場合には前記回収電位差が第1回収電位差となるように、前記導電率検知手段により検知した導電率が前記第1導電率よりも高い第2導電率の場合には前記回収電位差が前記第1回収電位差よりも大きい高い第2回収電位差となるように前記電位差印加手段を制御する制御手段と、を備えた、
ことを特徴とする画像形成装置。
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