JP2022063845A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】画像比率を考慮して荷電制御剤濃度を予測し、荷電制御剤を補給することにより、画像濃度を安定化させる。【解決手段】画像形成装置は、現像容器に補給するための液体現像剤を収容する第１容器と、第１容器に補給するための荷電制御剤を収容する第２容器と、第２容器に収容された荷電制御剤を第１容器に補給するために駆動される駆動部と、第１容器に収容された液体現像剤の荷電制御剤濃度が所定値となるように、出力画像の画像比率に基づいて前記駆動部を制御する制御部と、を備える。【選択図】図２

Description

本発明は、潜像担持体上に担持された静電潜像を、媒体液中にトナーが分散された液体現像剤を用いた湿式現像方式により現像する現像装置、ならびに湿式現像方式による現像装置を用いて画像形成を行う画像形成装置に関する。

感光体などの像担持体上に形成された静電潜像を帯電した粒子（トナー）によって現像し、画像を形成する電子写真方式には、大きく分けて２つの方式がある。粉体のトナーを直接用いる乾式現像方式と、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方式である。このうち湿式現像方式は、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、高精細化の点で有望な現像方式である。

湿式現像方式では、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。具体的には、まず成膜電極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成膜され、絞りローラにより現像ローラ上に適切な膜厚の現像剤層が形成される。その後、現像プロセスにおいては、感光ドラム上に形成された静電潜像に応じて、現像ローラと感光ドラムが当接した現像ニップ部において、トナーを電界によって感光ドラム上へ電気泳動させて現像する。現像以降の、一次転写、二次転写の各プロセスにおいては、基本的にすべてのトナーを電界により移動させることを作像原理とする。

現像部においてトナーが泳動するために必要なトナー帯電量を確保するには、液体現像剤の荷電制御剤濃度を適正水準に維持する必要がある。しかし、荷電制御剤はトナーと逆極性に帯電しているものが多いと考えられ、画像形成動作を続けていると、非画像部の描画が多い場合には、荷電制御剤は感光体ドラム側へ移動し感光体クリーニング部材に回収される。その結果、荷電制御剤濃度が低下しトナー帯電量が不足して、現像部において画像部で十分な量のトナーを感光ドラムへ泳動させられなくなり、出力される画像の濃度が下がるという課題が生じる。また、非画像部においては、現像ローラ側へトナーを十分に押さえつけられなくなり、カブリが発生するという課題も生じる。

この課題に対して、特許文献１では、感光体又は記録紙に形成されるトナー像の光学的反射濃度に基づいて、荷電制御剤タンクから荷電制御剤を補給することで、現像剤の荷電制御剤濃度の調整を行っている。また、特許文献２では、検出装置内ローラ電極におけるトナー付着面の表面電位を測定し、その測定値から荷電制御剤濃度を決定している。

特開平１１-６５２９５号公報 特開２０００－１９８５２号公報

上記提案の方法は、定期的に荷電制御剤濃度検出用トナー像を形成して荷電制御剤濃度を予測し、荷電制御剤タンクから荷電制御剤を補給して濃度調整を行うことで荷電制御剤濃度の低下による画質劣化を補うものである。しかし、荷電制御剤濃度は画像形成毎に変化しており、定期的な濃度制御間における荷電制御剤濃度の低下には対応できない。また検出用トナー像の形成や測定には時間がかかるため、頻繁な荷電制御剤濃度制御は生産性の低下を招きかねない。

本発明の目的は、画像比率を考慮して荷電制御剤濃度を予測し、荷電制御剤を補給することにより、画像濃度を安定化させることにある。

本発明の一態様は、静電像が形成される像担持体と、前記像担持体に静電像を形成するために前記像担持体を露光する露光装置と、トナーとキャリア液を含む液体現像剤を収容する現像容器と、前記像担持体に形成された静電像を現像するために前記液体現像剤を担持搬送する現像剤担持体と、を有する現像装置と、前記現像容器に補給するための液体現像剤を収容する第１容器と、前記第１容器に補給するための荷電制御剤を収容する第２容器と、前記第２容器に収容された荷電制御剤を前記第１容器に補給するために駆動される駆動部と、前記第１容器に収容された液体現像剤の荷電制御剤濃度が所定値となるように、出力画像の画像比率に基づいて前記駆動部を制御する制御部と、を備えたことを特徴とする画像形成装置である。

本発明の一態様は、静電像が形成される像担持体と、前記像担持体に静電像を形成するために前記像担持体を露光する露光装置と、トナーとキャリア液を含む液体現像剤を収容する現像容器と、前記像担持体に形成された静電像を現像するために前記液体現像剤を担持搬送する現像剤担持体と、を有する現像装置と、前記現像容器に補給するための液体現像剤を収容する第１容器と、前記第１容器に補給するための荷電制御剤を収容する第２容器と、前記第２容器に収容された荷電制御剤を前記第１容器に補給するために駆動される駆動部と、出力画像の画像比率が第１の比率である場合の、前記第２容器に収容された荷電制御剤が前記第１容器に補給される補給量よりも、出力画像の画像比率が前記第１の比率よりも低い第２の比率である場合の、前記補給量の方が多くなるように、前記駆動部を制御する制御部と、を備えたことを特徴とする画像形成装置である。

本発明によれば、画像比率を考慮して荷電制御剤濃度を予測し、荷電制御剤を補給することにより、画像濃度を安定化させることができる。

本発明の実施形態の画像形成装置の構成を示す図である。 本発明の実施例１の現像装置の構成を示す図である。 本発明の実施例１にかかる制御系統を示したブロック図である。 本発明の実施例２の現像装置の構成を示す図である。 本発明の実施例２にかかる制御系統を示したブロック図である。 本発明の実施形態の制御フローチャートを示した図である。 本発明の実施形態の制御フローチャートを示した図である。 本発明の実施形態の制御タイムチャートの模式図である。 本発明の実施形態の制御タイムチャートの模式図である。 ニップ部で電界を印加した際の荷電制御剤はがれ率を示す図である。 荷電制御剤減少割合の画像比率に対する依存性を示す図である。 （ａ）本発明の実施例１における荷電制御剤濃度の変化を示した図である。（ｂ）本発明の実施例１における現像効率の変化を示した図である。 （ａ）本発明の実施例２における荷電制御剤濃度の変化を示した図である。（ｂ）本発明の実施例２における現像効率の変化を示した図である。 液体現像剤耐久状況に対する荷電制御剤補給間隔の推移を示す図である。 本発明の実施例３における荷電制御剤濃度の変化を示す図である。 本発明の実施例４における荷電制御剤濃度予測値と荷電制御剤補給量割合の関係を示した図である。 本発明の実施例４における荷電制御剤濃度の変化を示した図である。

以下、本発明の画像形成装置の例について説明する。

［画像形成装置］
まず、本実施例における画像形成装置１００の構成を、図１を元に説明する。

中間転写ベルト７０は、感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｋ、二次転写ユニット８０と当接しながら回転駆動される。中間転写ベルト７０，一次転写バックアップローラ６１Ｙ、６１Ｍ、６１Ｃ、６１Ｋ及び感光体２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｋとで構成された一次転写ユニット６０Ｙ、６０Ｍ、６０Ｃ、６０Ｋにより、中間転写ベルト７０上に４色のトナーが順次重ねて転写される。

二次転写ユニット８０は、中間転写ベルト７０上に形成されたトナー像を紙等の記録媒体に転写する。不図示の定着ユニットにおいて、記録媒体上に転写されたトナー像は、記録媒体上に定着される。

現像ユニット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で潜像を現像する機能を有している。

なお、各色の現像ユニット５０Ｙ、５０Ｍ、５０Ｃ、５０Ｋおよびその周辺構成は同様であるので、以下一つの現像ユニット５０Ｋとその周辺について詳細に説明し、他の現像ユニット５０Ｙ、５０Ｍ、５０Ｃについては、その説明を省略する。

図１に示すように、感光体２０Ｋの周囲には、その回転方向に沿って、感光体を帯電する帯電ユニット３０Ｋ、帯電された感光体２０Ｋに静電潜像を形成する露光ユニット４０Ｋ、一次転写ユニット６０Ｋが配置される。感光体２０Ｋは、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り、本実施例においては図２に矢印で示されているように反時計回りに回転する。

帯電ユニット３０Ｋは、感光体２０Ｋを帯電するための装置である。露光ユニット４０Ｋは、半導体レーザ、ポリゴンミラー、Ｆ－θレンズ等を有しており、変調されたレーザを帯電された感光体２０Ｋ上に照射し潜像を形成する。

現像ユニット５０Ｋは、感光体２０Ｋ上に形成された潜像を、ブラック（Ｋ）液体トナーを用いて現像するための装置である。現像ユニット５０Ｋの詳細につては後述する。

一次転写ユニット６０Ｋは、感光体２０Ｋ上に形成されたトナー像を中間転写ベルト７０に転写するための装置である。

［現像装置］
次に、本実施例における現像装置の構成について、図２を基に説明する。

現像ユニット５０Ｋには、液体現像剤を担持して感光体２０Ｋへ搬送（担持搬送）する現像剤担持体としての現像ローラ５１を中心として、感光体２０Ｋより上流側には、現像剤供給槽５５、成膜電極５２、絞りローラ５３が配置され、感光体２０Ｋより下流側には、現像クリーニングローラ５４が配置される。ここで、成膜電極５２は、現像剤供給槽から供給された液体現像剤中のトナーを現像ローラ５１へ電界によって寄せる役割を、絞りローラ５３は、トナー粒子を電界によりパッキングさせると同時に余分なキャリア液を絞って現像ローラ５１上に数μｍの現像剤層を作成する役割を、現像クリーニングローラ５４は、非画像部の残トナーを電界によって現像ローラ５１上から回収する役割を、それぞれ担っている。

現像剤供給槽５５は、感光体２０Ｋ上に形成された潜像を現像するための液体現像剤を、現像ローラ５１に供給するために一時的に収容する箇所である。現像剤供給槽５５には、現像剤撹拌槽５７から、トナー粒子の質量濃度が約３ｗｔ％、荷電制御剤の質量濃度が約０．１ｗｔ％に調整された液体現像剤が供給される。液体現像剤中のトナー平均粒径は、一般的に０．５～２．０μｍであるが、本実施例に用いる液体現像剤は、ポリエステル系の樹脂中に顔料等の着色料を分散させた平均粒径０．８μｍのトナー粒子を、有機溶媒等の液体キャリア中に、トナー分散剤や荷電制御剤とともに添加したもので、トナー粒子表面が負極性に帯電している。トナー粒子の移動量や押し付け量は、各部材間に設ける電位差を調整することで制御する。なお、トナー粒子とキャリア液の比重は本実施例ではそれぞれ、１．３ｇ／ｃｍ^３、０．９ｇ／ｃｍ^３とした。また荷電制御剤としてＬｉｐｉｄｕｒｅ－Ｓを用いた。

現像剤タンク５８１は、トナーを含む現像剤を収容する箇所であり、現像剤撹拌槽５７に現像剤を補給する役割を担っている。現像剤タンク５８１内の現像剤のトナー質量濃度は、一般的には１５ｗｔ％以上２５ｗｔ％以下であるが、本実施例では約２０ｗｔ％とした。現像剤タンク５８１はＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋの各色の現像ユニット５０Ｙ～５０Ｋに対して１つずつ配置され、各色の現像剤撹拌槽５７に対して各色の現像剤タンク５８１から補給される。尚、本実施例では、現像剤タンク５８１に収容されている現像剤中の荷電制御剤の質量濃度はゼロ（０ｗｔ％）である。

キャリアタンク５８２は、キャリア液を収容する箇所であり、現像剤撹拌槽５７にキャリア液を補給する役割を担っている。尚、本実施例では、キャリアタンク５８２に収容されているキャリア液中の荷電制御剤の質量濃度はゼロである。

荷電制御剤タンク５８３は、荷電制御剤をある規定量以上含むキャリア液を収容する箇所である。荷電制御剤タンク５８３は、画像形成装置１００の制御部が現像剤撹拌槽５７の内部の液体現像剤中の荷電制御剤濃度の低下を予測した場合に、現像剤撹拌槽５７に荷電制御剤を補給する役割を担っている。荷電制御剤タンク５８３に収容されているキャリア液中の荷電制御剤濃度は、一般的に１０ｗｔ％以上２０ｗｔ％以下であるが、本実施例では１５ｗｔ％とした。現像剤撹拌槽５７には、現像剤タンク（第４容器）５８１から補給された現像剤（トナー）、キャリアタンク（第３容器）５８２から補給されたキャリア液、荷電制御剤タンク５８３から補給されたキャリア液（荷電制御剤）を撹拌するための撹拌部材が設けられている。

尚、キャリアタンク５８２は、１つであり、各色の現像ユニット５０Ｙ～５０Ｋに対して同一のキャリアタンク５８２からキャリア液が補給される。また、荷電制御剤タンク５８３は、１つであり、各色の現像ユニット５０Ｙ～５０Ｋに対して同一の荷電制御剤タンク５８３から荷電制御剤をある規定量以上含むキャリア液（キャリア液中の荷電制御剤濃度が１０ｗｔ％以上２０ｗｔ％以下）が補給される。

一般に画像形成プロセススピードは５００ｍｍ／ｓ～２０００ｍｍ／ｓだが、本実施例においては、画像形成プロセススピードは８００ｍｍ／ｓとし、画像形成に寄与する上記ローラ形状の部材は、表面周速が８００ｍｍ／ｓになるように回転駆動させる。

成膜電極５２は、現像ローラ５１と対向した面の周方向長さが２４ｍｍであり、現像ローラ５１と４００±３０μｍのギャップを形成する。現像剤撹拌槽５７から現像剤供給槽５５に供給された液体現像剤は、現像ローラ５１の回転によって成膜電極５２と現像ローラ５１とのギャップとに引き込まれる。液体現像剤中のトナーは、現像ローラ５１と成膜電極５２で形成されるギャップを通過する間に、現像ローラ５１と成膜電極５２の電位差によって生じる電界によって、現像ローラ５１側へと寄せられる。

絞りローラ５３は、金属からなるローラであり、本実施例では、直径１６ｍｍのステンレスで作成されたローラを用いる。絞りローラ５３は現像ローラ５１と長手（本実施例では３５４ｍｍ）にわたって圧力が一定になるように当接され、図２に示すように反時計回りに回転する。成膜電極５２を通過した液体現像剤は、現像ローラ５１と絞りローラ５３から形成された、ギャップ厚み約６μｍ、幅約３ｍｍのニップを通過する。ニップ中では、現像ローラ５１と絞りローラ５３の電位差から生じる電界によって、トナーは現像ローラ側へ押しつけられ、トナー層とキャリア層が形成される。ニップ出口においてはキャリア層が現像ローラ５１と絞りローラ５３に泣き別れる。この結果、本実施例においては、現像ローラ５１上に成膜された液体現像剤のトナー質量濃度は５０±５ｗｔ％となる。

一方、現像ローラ５１と成膜電極５２のギャップを通過したのちに、現像ローラ５１と絞りローラ５３のニップ部に流入できなかった液体現像剤は、絞りローラ５３に跳ね返される形で成膜電極５２の背面を通じて、現像剤回収槽５６へ流れる。

現像クリーニングローラ５４には、図２に示すように現像クリーニングブレード５４１が当接している。現像クリーニングブレード５４１はステンレスからなる厚み０．２ｍｍ、自由長２０ｍｍのブレードであり、その先端が現像クリーニングローラ５４の回転方向に対してカウンター方向で、垂直方向から３０±３°傾くように突き当てられている。現像ローラ５１から現像クリーニングローラ５４表面に回収されたトナー粒子は、現像クリーニングブレード５４１によって掻き取られ、現像クリーニングブレード５４１の傾斜を伝って現像剤回収槽５６へと流れる。

現像剤回収槽５６へと流れてきた液体現像剤は、現像剤排出口５６１から排出され、現像剤撹拌槽５７へ戻る。図２に示すように、現像ユニット５０Ｋと現像剤撹拌槽５７との間で液体現像剤が循環している。そのため、現像ユニット５０Ｋ内の液体現像剤中の荷電制御剤濃度と、現像剤撹拌槽５７内の液体現像剤中の荷電制御剤濃度は、実質的に同じ濃度に保たれる。また、現像ユニット５０Ｋ内の液体現像剤中のトナー濃度と、現像剤撹拌槽５７内の液体現像剤中のトナー濃度は、実質的に同じ濃度に保たれる。

現像ローラ５１上の液体現像剤層中のトナー粒子は、現像ローラ５１と感光体ドラム２０Ｋの対向部、すなわち現像部において、感光ドラム２０Ｋ上に描かれた潜像に倣って以下に詳述するように可視画像を形成する。

感光体ドラム２０Ｋは、現像ローラ５１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であり、図２に示したように反時計回りに回転する。感光体ドラム２０Ｋの感光層は通常、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。本実施例では、アモルファスシリコンおよびアモルファスカーボンの混合体により感光層が形成された、直径８４ｍｍの感光体ドラムを用いる。

感光体ドラム２０Ｋの周囲には、その回転方向に沿って感光体ドラム２０Ｋを帯電する帯電ユニット３０Ｋ、帯電された感光ドラム２０Ｋに静電潜像（静電像）を形成する露光ユニット４０Ｋが、現像部上流側に配置される。

帯電ユニット３０Ｋは、感光体ドラム２０Ｋを帯電するための装置である。本実施例では、帯電ユニット３０Ｋはコロナ帯電器により構成され、帯電ワイヤに約－４．５ｋＶ～－５・５ｋＶの電圧を印加することにより、感光体ドラム表面が約－５００Ｖに帯電される。露光ユニット４０Ｋは、半導体レーザ、ポリゴンミラー、Ｆ－θレンズ等を有し、変調されたレーザを帯電された感光体ドラム２０Ｋ表面に照射することで静電潜像を形成する。本実施例では、露光ユニット４０Ｋにより画像部の電位が約－１００Ｖとなるように潜像が形成される。

本実施例では、現像ローラ５１に約－３００Ｖのバイアスが印加され、感光体ドラム２０Ｋ上の静電潜像（画像部：－１００Ｖ、非画像部：－５００Ｖ）で形成される電界にしたがって、画像部ではトナー粒子が感光体ドラム２０Ｋ上へと電気泳動により移動し、非画像部では現像ローラ５１上にトナー粒子が押し付けられる方向に電界が作用し現像ローラ５１上に残留する。これにより、感光ドラム２０Ｋ上にトナー粒子による可視画像が形成される。現像部において画像部で十分な量のトナーを感光ドラムへ泳動させるためには、現像ユニット５０Ｋおよび現像剤撹拌槽５７の内部の液体現像剤中の荷電制御剤濃度が常に適切な荷電制御剤濃度に保たれることが望ましい。

［荷電制御剤濃度予測手段］
次に、液体現像剤の荷電制御剤濃度予測手段について詳述する。

トナーの帯電量を制御する目的で付与している荷電制御剤は、トナーに電荷を付与するという機能から考えられるように、液体現像剤中ではトナーと逆の極性に帯電していると考えられる。そのため、トナーに電界が印加される現像ニップ部においてトナーと逆の方向へ移動し、その結果ニップ出口の泣別れ部でトナーが存在しているローラと逆のローラに多く存在すると考えられる。

上記の状況を実際に実験で確認した結果が図１０である。横軸は現像ニップ部において印加した電圧であり、縦軸はトナーが移動するローラと逆側のローラへ移動した荷電制御剤の割合すなわち荷電制御剤のはがれ率である。以下に実験の方法を詳述する。

実験装置の構成は、表層にゴム層を持ったゴムローラと金属ローラを当接させ、周速差をつけずに回転させるものである。その他の構成は先述の構成と同じである。この状態で両ローラ間に、トナーをゴムローラ側に寄せる側へ電圧を印加し、荷電制御剤の濃度が予め分かっている液体現像剤をゴムローラ上に滴下する。滴下した液体現像剤はローラの回転によりゴムローラと金属ローラのニップ部に突入し、電界の作用を受ける。トナーはニップ内部でゴムローラ側に寄せられるため、金属ローラ側には泣別れキャリア液のみが残る。この残ったキャリア液には電界の作用ではがれた荷電制御剤が存在しているため、金属ローラにゴムブレードを当接させてキャリア液を回収し、荷電制御剤の濃度を測定することで、電界が作用した際の荷電制御剤のはがれ率を算出できる。

上記の実験結果を示した図１０から、ニップ部において電圧を印加すると、トナーと逆側に、流入量のおよそ６割の荷電制御剤が移動していることが分かる。非画像部を連続的に出力した場合には、現像ニップに突入した荷電制御剤のうちの約６割が感光体クリーニング液回収部２２内に回収されることになり、出力すればするほど、現像ユニット５０Ｋおよび現像剤撹拌槽５７の内部の荷電制御剤の濃度が低下することになる。

荷電制御剤濃度は、画像部でトナーとともに移動する荷電制御剤量と非画像部でトナーからはがれて移動する荷電制御剤量から求まる。図１１は荷電制御剤濃度０．１ｗｔ％、現像部における荷電制御剤はがれ率７０％の条件で計算した、画像比率に対する現像剤撹拌槽５７内の荷電制御剤減少割合を示したグラフである。画像比率が０の場合における荷電制御剤減少量を１として、相対的な減少割合を示している。図１１に示すように、出力画像の画像比率から荷電制御剤濃度の予測が可能である。

［荷電制御剤濃度の制御手段］
次に、荷電制御剤濃度予測手段で荷電制御剤濃度低下を予測した際に実施する、荷電制御剤濃度の制御手段について詳述する。

図３には、実施例１における本発明を具現化するのに必要な部分を抜粋して表してある。図３中のコントローラ１１０は、上述したトナー像を形成する作像デバイス１２０を制御する制御部であり、荷電制御剤濃度予測手段を構成している。具体的には、コントローラ１１０は、ＣＰＵ２、予測機構３、記憶装置４、及び入力データ８を備えている。

上記ＣＰＵ２は、作像エンジン５に画像形成を命令するように構成されていると共に、累計画像形成枚数を保持するカウンターとしても機能する。また、記憶装置４には予め画像比率と消費荷電制御剤量の対応を記録したデータが保持されている。予測機構３は、出力画像の画像比率に基づいて荷電制御剤濃度予測値を求める。更に、ＣＰＵ２はデバイスコントローラ６を介してモーター（駆動部）７を起動し、予測機構３が予測した荷電制御剤濃度予測値をもとに荷電制御剤タンク５８３から現像剤撹拌槽５７に荷電制御剤を補給するように構成されている。

即ち、本実施の形態において、上記現像剤撹拌槽５７は、現像容器としての現像剤供給槽５５に補給するための液体現像剤を収容する第１容器であり、荷電制御剤タンク５８３は、第１容器に補給するための荷電制御剤を収容する第２容器であり、モーター７は、第２容器に収容された荷電制御剤を第１容器に補給するために駆動される駆動部である。そして、コントローラ１１０は、第１容器に収容された液体現像剤の荷電制御剤濃度が所定値となるように、出力画像の画像比率に基づいて前記駆動部を制御する制御部として機能するように構成されている。

より具体的には、画像形成装置１００の電源がＯＮされ（図６のステップＳ１）、シートへの画像形成が開始される場合（ステップＳ２）、まず、操作部１より画像形成開始がＣＰＵ２を介して本発明の予測機構３に伝えられる。また、ＣＰＵ２は作像エンジン５に画像形成を命令する。

画像形成開始が伝えられると、予測機構３は入力データ８から出力画像の画像比率を取得し、記憶装置４からの対応データを参照し、画像形成時の荷電制御剤減少量を予測する（ステップＳ３）。

より詳しくは、上記予測機構３は、まず画像形成開始時の画像比率α（％）を取得する。そして、予め保持してある、画像比率が１％変化したときの荷電制御剤濃度変化率βから画像形成に対する荷電制御剤濃度減少率Ｘ＝β×（５０－α）を予測する。さらに画像形成開始前の荷電制御剤濃度予測値Ｙ０と荷電制御剤濃度減少率Ｘから更新された荷電制御剤濃度予測値Ｙ＝Ｙ０×（１－Ｘ／１００）を算出し、画像形成開始前の荷電制御剤濃度予測値Ｙ０を算出した荷電制御剤濃度予測値Ｙによって更新する。

ＣＰＵ２は、上記新たに求められた荷電制御剤濃度予測値Ｙが、規定値Ｚ（たとえば、十分な画像濃度を達成できる荷電制御剤濃度予測値である０．０８ｗｔ％）を下回るか否かを判断する（ステップＳ４、判断１）。そして、荷電制御剤濃度予測値Ｙが規定値Ｚを下回る毎に、すなわちＹ≦Ｚの場合に（ステップＳ４のＹＥＳ）、上述したモーター７の駆動を開始し（図８の時点ｔ１）、荷電制御剤タンク５８３から荷電制御剤を補給することで現像剤撹拌槽５７内の荷電制御剤濃度を上げ、低下した荷電制御剤濃度を回復させることができる（ステップＳ５）。

このとき、荷電制御剤の補給は、予め設定した液体現像剤の荷電制御剤濃度の回復判断水準（たとえば、使用前の荷電制御剤濃度）まで行われた時点で終了とする（ステップＳ６、図８の時点ｔ２）。そして、荷電制御剤の補給が完了すると、次の画像の画像形成を開始する。なお、ステップＳ４にて荷電制御剤濃度予測値Ｙが規定値Ｚを下回らなかった場合は（ステップＳ４のＮＯ）、ＣＰＵ２は、荷電制御剤の補給は行わずに次の画像の画像形成を開始する。

上記荷電制御剤濃度制御手段と比較例（画像形成１０００枚毎に荷電制御剤濃度を検出して荷電制御剤を補給する制御手段）で、現像剤撹拌槽５７内の液体現像剤の荷電制御剤濃度がそれぞれどのように推移するかを図１２（ａ）のグラフに示す。この時、荷電制御剤はがれ率を７０％、通常印刷モードにおける画像比率を１０％、使用前の荷電制御剤濃度を０．１ｗｔ％とし、上記予測手段による荷電制御剤濃度の制御は荷電制御剤濃度予測値Ｙが規定値Ｚ＝０．０８を下回った場合に行った。また回復判断基準は使用前の荷電制御剤濃度とする。図１２（ａ）で示すように、比較例（破線）は、画像形成５０００枚時点で荷電制御剤濃度が初期濃度に対して最大６２．０％低下するのに対し、上記荷電制御剤濃度制御手段を用いる場合（実線）は、画像形成５０００枚時点で荷電制御剤濃度が初期濃度に対して最大２３．９％の低下に抑えることが可能となる。さらに、現像効率（現像ニップ部でのトナー移動割合）の推移を示したものが図１２（ｂ）である。比較例（破線）は、画像形成５０００枚時点で現像効率の低下は最大７．２％であるのに対し、上記荷電制御剤濃度制御手段を用いる場合（実線）は、画像形成５０００枚時点で現像効率の低下は最大２．８％である。本発明により現像効率の低下を抑制することができ、ひいては画像濃度の低下を抑制することができる。なお、上述した説明では、現像ユニット５０Ｙを例に取って、荷電制御剤の濃度制御について説明をしたが、現像ユニット５０Ｍ、５０Ｃ、５０Ｋについても同様の制御が行われる。

本発明では出力画像の画像比率から消費した荷電制御剤量を予測するため、新たに荷電制御剤濃度検出用のトナー像を形成する必要がなく、これにより検出用トナー像を形成する場合に比べて短い時間間隔で荷電制御剤濃度の制御を行うことが容易であり、比較例に比べて画像濃度を安定化させることができる。

次に、本発明の異なる実施例について説明する。なお、本実施例の画像形成装置の構成及び動作は実施例１と重複する部分が多いため、実施例１と異なる部分についてのみ記述する。

［画像形成装置］
画像形成装置については、実施例１と同一のため、記述を省略する。

［現像装置］
本実施例における現像装置の構成について、実施例１との差分を、図４を元に説明する。

感光体ドラム２０Ｋでは実施例１でも記述したように、トナー像が形成される。

この感光体ドラム２０Ｋの下流側に光学的反射濃度測定器７２を配置する。光学的反射濃度測定器７２は、形成されたトナー像に光を照射し、反射光から現像剤の光学的反射濃度を検出することができる。さらに、予め計測して求めた光学的反射濃度と荷電制御剤濃度の対応テーブルを参照することで、現像剤の荷電制御剤濃度を予測することができる。

［荷電制御剤濃度予測手段］
液体現像剤の荷電制御剤濃度予測手段については、実施例１と同一のため、記述を省略する。

［荷電制御剤濃度の制御手段］
次に、荷電制御剤濃度予測手段で荷電制御剤濃度低下を予測した際に実施する、荷電制御剤濃度の制御手段について詳述する。

図５には、実施例２における本発明の方法を具現化するのに必要な部分を抜粋して表してある。実施例１のブロック図３との差分について図５を元に説明する。予測機構３はＣＰＵ２より伝えられる累積画像形成枚数をもとに検出機構１０を実行し、荷電制御剤濃度データを受け取る。受け取った荷電制御剤濃度データに応じて、荷電制御剤濃度予測値を変更する。

上記荷電制御剤濃度検出手段において、画像形成枚数Ａがある規定枚数Ｂ（たとえば、比較例において荷電制御剤濃度の検出を実施する画像形成枚数の２倍である２０００枚）を超える毎に、すなわちＡ≧Ｂの場合（判断２、図７のステップＳ１０のＮＯ）に検出用トナー像を形成し、光学的反射濃度測定器７２で検出した光学的反射濃度から荷電制御剤濃度を予測する（ステップＳ１１）。上記荷電制御剤濃度検出手段によって得た荷電制御剤濃度に応じて荷電制御剤濃度予測値Ｙを変更し、荷電制御剤タンク５８から荷電制御剤を補給することで現像剤撹拌槽５７内の荷電制御剤濃度を上げ、低下した荷電制御剤濃度を回復させることができる。

上記荷電制御剤濃度制御手段と比較例（画像形成１０００枚毎に荷電制御剤濃度を検出して荷電制御剤を補給する制御手段）で、現像剤撹拌槽５７内の液体現像剤の荷電制御剤濃度がそれぞれどのように推移するかを図１３（ａ）のグラフに示す。この時、荷電制御剤はがれ率を７０％、通常印刷モードにおける画像比率を１０％、使用前の荷電制御剤濃度を０．１ｗｔ％とした。上記予測手段による荷電制御剤濃度の制御は、荷電制御剤濃度予測値Ｙが規定値Ｚ＝０．０８を下回った場合に行うとともに荷電制御剤濃度の検出を規定枚数Ｂ＝２０００枚毎に行った。また回復判断基準は使用前の荷電制御剤濃度とする。図１３（ａ）で示すように、比較例（破線）は、画像形成５０００枚時点で荷電制御剤濃度が初期濃度に対して最大６２．０％低下するのに対し、上記荷電制御剤濃度制御手段を用いる場合（実線）は、画像形成５０００枚時点で荷電制御剤濃度が初期濃度に対して最大２１．６％の低下に抑えることが可能となる。現像効率の推移を示したものが図１３（ｂ）である。上記荷電制御剤濃度制御手段を用いる場合（実線）は、画像形成５０００枚時点で現像効率の低下は最大２．５％である。本発明により実施例１よりもさらに現像効率の低下を抑制することができ、ひいては画像濃度の低下をより抑制することができる。

従来のように定期的に検出用トナー像を形成する必要はあるが、本発明によって画像濃度の安定性を保ちながら従来よりも検出間隔を長くすることができる。

実施例２の制御フローチャートを図７に、判断２後のタイムチャートの模式図を図９に示す。

［画像形成装置］
画像形成装置については、実施例２と同一のため、記述を省略する。

［現像装置］
本実施例における現像装置の構成については、実施例２と同一のため、記述を省略する。

［荷電制御剤濃度予測手段］
液体現像剤の荷電制御剤濃度予測手段については、実施例２と同一のため、記述を省略する。

［荷電制御剤濃度の制御手段］
次に、荷電制御剤濃度予測手段で荷電制御剤濃度低下を予測した際に実施する、荷電制御剤濃度の制御手段について、実施例２との差分を詳述する。

液体現像剤は耐久状況により劣化し、荷電制御剤のはがれ率も変化する。そのため実施例３においては、図５の予測機構３にて液体現像剤の耐久状況に応じてＹを変更し、それに伴い荷電制御剤の補給間隔を変更している。液体現像剤耐久状況に対する荷電制御剤補給間隔の推移を図１４に示す。初期の荷電制御剤はがれ率を７０％、通常印刷モードにおける画像比率を１０％、使用前の荷電制御剤濃度を０．１ｗｔ％の場合で、荷電制御剤濃度予測値Ｙが規定値Ｚ＝０．０８を下回る時点で荷電制御剤を補給するとして、画像形成枚数３００００枚までの荷電制御剤補給間隔の推移を表している（上記荷電制御剤濃度検出手段による補給量の変更は行わない）。耐久状況により荷電制御剤はがれ率が増加するため、荷電制御剤補給間隔を短くして荷電制御剤補給量を制御する必要がある。

上記荷電制御剤濃度制御手段と実施例２の荷電制御剤濃度制御手段で、現像剤撹拌槽５７内の液体現像剤の荷電制御剤濃度がどのように推移するかを図１５のグラフに示す。この時、荷電制御剤はがれ率を７０％、通常印刷モードにおける画像比率を１０％、使用前の荷電制御剤濃度を０．１ｗｔ％とし、上記予測手段による荷電制御剤濃度の制御は、荷電制御剤濃度予測値Ｙが規定値Ｚ＝０．０８を下回った場合に行うとともに荷電制御剤濃度の検出を規定枚数Ｂ＝２０００枚毎に行った。図１５で示すように、実施例２の荷電制御剤濃度制御手段を用いる場合（破線）は、画像形成３００００枚時点で荷電制御剤濃度が初期濃度に対して最大３１．２％低下するのに対し、上記荷電制御剤濃度制御手段を用いる場合（実線）は、画像形成３００００枚時点で荷電制御剤濃度を初期濃度に対して最大２０．９％の低下に抑えることが可能となる。すなわち実施例２に比べ、荷電制御剤濃度低下を抑えることができ、画像濃度を安定化させることができる。

［画像形成装置］
画像形成装置については、実施例１と同一のため、記述を省略する。

［現像装置］
本実施例における現像装置の構成については、実施例１と同一のため、記述を省略する。

［荷電制御剤濃度予測手段］
液体現像剤の荷電制御剤濃度予測手段については、実施例１と同一のため、記述を省略する。

［荷電制御剤濃度の制御手段］
次に、荷電制御剤濃度予測手段で荷電制御剤濃度低下を予測した際に実施する、荷電制御剤濃度の制御手段について、実施例１との差分を詳述する。実施例１では、荷電制御剤濃度予測値Ｙがある規定値Ｚを下回った場合に、予め設定した液体現像剤の荷電制御剤濃度の回復判断水準（たとえば、使用前の荷電制御剤濃度）まで荷電制御剤を補給したが、画像比率に応じて一回当たりの補給量を変えることで荷電制御剤濃度を維持しても良い。そこで実施例４においては、規定補給間隔γ（たとえば２００枚）毎に画像比率データから算出される荷電制御剤濃度予測値Ｙに応じて荷電制御剤の補給量を変更している。図１６は、荷電制御剤はがれ率を７０％、使用前の荷電制御剤濃度を０．１ｗｔ％の条件で、荷電制御剤濃度予測値が０の場合における荷電制御剤補給量を１としたときの、荷電制御剤濃度予測値に対する荷電制御剤補給量の割合を示している。即ち、荷電制御剤濃度制御手段は、出力画像の画像比率が第１の比率である場合の、荷電制御剤タンク５８３からの荷電制御剤の補給量よりも、出力画像の画像比率が第１の比率よりも低い第２の比率である場合の、荷電制御剤タンク５８３からの荷電制御剤の補給量の方が多くなるように、モーター７を制御して荷電制御剤補給量を変える。

上記荷電制御剤濃度制御手段と比較例（画像形成１０００枚毎に荷電制御剤濃度を検出して荷電制御剤を補給する制御手段）で、現像剤撹拌槽５７内の液体現像剤の荷電制御剤濃度がそれぞれどのように推移するかを図１７に示す。この時、荷電制御剤剥がれ率を７０％、画像比率は０～２０％で１枚毎にランダムな値とし、使用前の荷電制御剤濃度を０．１ｗｔ％とした。比較例（破線）は、画像形成５０００枚時点で荷電制御剤濃度が初期濃度に対して最大６２．０％低下するのに対し、上記荷電制御剤濃度制御手段を用いる場合（実線）は、画像形成５０００枚時点で荷電制御剤濃度が初期濃度に対して最大２３．０％の低下に抑えることが可能となる。すなわち、本発明により比較例に比べて画像濃度を安定化させることができる。

以上、本発明の実施例について記述したが、本発明は上記に限定されない。

１００：画像形成装置／２０：像担持体（感光体ドラム）／４０：露光装置（露光ユニット）／５０：現像装置／５１：現像剤担持体（現像ローラ）／５５：現像容器（現像剤供給槽）／５７：第１容器（現像剤撹拌槽）／５８：第２容器（荷電制御剤タンク）／７：駆動部（モーター）／１１０：制御部（コントローラ）／５８２：第３容器（キャリアタンク）／５８１：第４容器（現像剤タンク）

Claims (6)

1. 静電像が形成される像担持体と、
   前記像担持体に静電像を形成するために前記像担持体を露光する露光装置と、
   トナーとキャリア液を含む液体現像剤を収容する現像容器と、前記像担持体に形成された静電像を現像するために前記液体現像剤を担持搬送する現像剤担持体と、を有する現像装置と、
   前記現像容器に補給するための液体現像剤を収容する第１容器と、
   前記第１容器に補給するための荷電制御剤を収容する第２容器と、
   前記第２容器に収容された荷電制御剤を前記第１容器に補給するために駆動される駆動部と、
   前記第１容器に収容された液体現像剤の荷電制御剤濃度が所定値となるように、出力画像の画像比率に基づいて前記駆動部を制御する制御部と、を備えた、
   ことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記第２容器は、荷電制御剤を含むキャリア液を収容し、
   前記第２容器に収容されたキャリア液の荷電制御剤濃度は、１０ｗｔ％以上２０ｗｔ％以下である、
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記第１容器に補給するためのキャリア液を収容する第３容器と、
   前記第１容器に補給するためのトナーを収容する第４容器と、
   前記第１容器に設けられ、前記第２容器から補給された荷電制御剤と、前記第３容器から補給されたキャリア液と、前記第４容器から補給されたトナーと、を撹拌するための撹拌部材と、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。
4. 静電像が形成される像担持体と、
   前記像担持体に静電像を形成するために前記像担持体を露光する露光装置と、
   トナーとキャリア液を含む液体現像剤を収容する現像容器と、前記像担持体に形成された静電像を現像するために前記液体現像剤を担持搬送する現像剤担持体と、を有する現像装置と、
   前記現像容器に補給するための液体現像剤を収容する第１容器と、
   前記第１容器に補給するための荷電制御剤を収容する第２容器と、
   前記第２容器に収容された荷電制御剤を前記第１容器に補給するために駆動される駆動部と、
   出力画像の画像比率が第１の比率である場合の、前記第２容器に収容された荷電制御剤が前記第１容器に補給される補給量よりも、出力画像の画像比率が前記第１の比率よりも低い第２の比率である場合の、前記補給量の方が多くなるように、前記駆動部を制御する制御部と、を備えた、
   ことを特徴とする画像形成装置。
5. 前記第２容器は、荷電制御剤を含むキャリア液を収容し、
   前記第２容器に収容されたキャリア液の荷電制御剤濃度は、１０ｗｔ％以上２０ｗｔ％以下である、
   ことを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
6. 前記第１容器に補給するためのキャリア液を収容する第３容器と、
   前記第１容器に補給するためのトナーを収容する第４容器と、
   前記第１容器に設けられ、前記第２容器から補給された荷電制御剤と、前記第３容器から補給されたキャリア液と、前記第４容器から補給されたトナーと、を撹拌するための撹拌部材と、を備えた、
   ことを特徴とする請求項４又は５に記載の画像形成装置。

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