JP3822992B2 - 湿式画像形成装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンター等の画像形成装置に係り、詳しくは、現像剤担持体上に、顕像化粒子を高濃度で含有する液体現像剤を塗布して液体現像剤層を形成し、該液体現像剤層中の上記顕像化粒子を粒子凝集手段による電気的作用によって凝集させ、電子写真や静電記録、イオンフロー方などで潜像担持体上に形成された静電潜像を現像する湿式画像形成装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、この種の湿式画像形成装置としては、例えば、現像剤担持体と現像剤薄層部材との間に、該現像剤担持体と現像剤薄層部材との間隙に供給された液体現像剤中のトナー粒子が現像剤担持体表面に向かって電気泳動するような電界を形成する画像形成装置が特開平10−339990号公報に開示されている。この画像形成装置においては、上記現像剤担持体と上記現像剤薄層部材との間隙に電界を形成することで、液体現像剤層中のトナー粒子を、該液体現像剤中で電気的に平衡に達するまで電気泳動させる。この結果、上記液体現像剤層における現像剤担持体表面近傍では濃度が高い状態となる。そして、この液体現像剤層のうち濃度が低くなった部分を、例えば自重による流下で現像剤薄層部材の最下部から流出させることにより除去する。これにより、上記現像剤担持体上には、高濃度で均一な液体現像剤薄層が形成され、記録媒体上に画像濃度ムラのない良質な画像を形成することができる。
【0003】
また、特開平10−312113号公報には、現像剤担持体上に薄く塗布した高濃度の液体現像剤を押圧し、顕像化粒子層の表面を平滑化する現像剤圧接手段を有する湿式画像形成装置が開示されている。この公報に開示されている湿式画像形成装置においては、現像剤担持体上に形成された液体現像剤層が上記現像剤圧接手段の圧接領域に到達する前に、コロナチャージャ等の電荷付与手段によって、該液体現像剤層中に電荷が注入される。これにより、上記液体現像剤層中のトナー粒子同志及びトナー粒子と現像剤担持体との間に強い凝集力を働かせることで該トナー粒子を凝集させる。このようにトナー粒子を凝集させることにより、上記液体現像剤層は、上記現像剤担持体表面近傍に位置するトナー濃度の高い顕像化粒子層であるトナ−層と、トナー濃度が非常に低い溶剤層とに分離する。そして、このトナー層は、上記現像剤圧接手段としての現像剤圧接ロ−ラの位置を通るときに、該現像剤圧接ロ−ラによって一定の力で押し付けられ、該トナー層の表面が平滑化される。この結果、上記現像剤担持体上には、濃度ムラがなく、トナー粒子が均一に分散した液体現像剤層が形成され、記録媒体上に、画像濃度ムラのない画像を形成することができる。
【0004】
また、特開平10−293469号公報には、顕像化粒子を含有する液体現像剤層を現像剤担持体上に形成して、プリウェット液が塗布された像担持体上の静電潜像を現像した後、該現像剤担持体上に残留した液体現像剤及びこれに付着したプリウェット液の中の顕像化粒子を凝集させる画像形成装置が開示されている。この画像形成装置は、現像後に、粒子凝集手段によって該顕像化粒子を現像剤担持体表面付近に凝集させてトナー凝集層と液層とに分離することで、液除去手段によって液層部分のみを回収することができる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来の画像形成装置においては、上記トナー粒子を凝集させるために、該トナー粒子に電気的作用を働かせて、上記液体現像剤層中に分散したトナー粒子を凝集させる必要がある。例えば、上記特開平10−339990号公報では電極板等により電界を形成し、また、特開平10−312113号公報及び特開平10−293469号公報ではコロナチャージャ等によって電荷を注入して、上記トナー粒子を凝集させている。
ところが、このように電気的作用でトナー粒子を凝集させる場合、上記トナー粒子に働く電気的作用は、該トナー粒子を含有する液体現像剤の粘度や、該トナー粒子の電気的特性など、該液体現像剤のもつ性質、又は該液体現像剤が使用される環境条件などによって変化することがわかった。
【0006】
この点を、液体現像剤の環境条件を変化させたときに、記録媒体上に形成される画像の画像濃度変化について行った実験結果を用いて具体的に説明する。この実験では、後述する実施形態で説明する画像形成装置を用いて、現像剤担持体としての現像ベルト上に形成された液体現像剤薄層に向けて電荷付与手段としてのコロナチャージャによって電荷注入を行い、そのときの環境条件として温度条件を変化させて、該コロナチャージャから該現像ベルトに向かって流れる電流(以下、実効電流という。)に対する画像濃度の変化を測定した。
【0007】
図2は、温度10℃、湿度35%の環境条件下におけるコロナチャージャの実効電流に対する画像濃度の測定結果を示すグラフである。この環境条件下では、上記コロナチャージャから供給される実効電流が0μAのときに、すなわち、該コロナチャージャが配置されていない又は動作していない状態のときに、最も画像濃度が高い結果となった。尚、図2に示すように、上記実効電流が上がるにつれて画像濃度は低くなる傾向にある。
【0008】
図3は、温度25℃、湿度35%の環境条件下におけるコロナチャージャの実効電流に対する画像濃度の測定結果を示すグラフである。この環境条件下では、上記コロナチャージャから供給される実効電流が約7μAに達するまでは画像濃度が増加し、該実効電流が約7μAを超えると画像濃度に大きな変化がなくなる傾向にある。この環境条件下では、上記実効電流が約7μAのときに最も画像濃度が高い結果となった。
【0009】
図4は、温度45℃、湿度35%の環境条件下におけるコロナチャージャの実効電流に対する画像濃度の測定結果を示すグラフである。この環境条件下では、上記コロナチャージャから供給される実効電流が約15μAに達するまでは画像濃度が増加し、該実効電流が約15μAを超えると画像濃度に大きな変化がなくなる傾向にある。この環境条件下では、上記実効電流が約15μAのときに最も画像濃度が高い結果となった。
【0010】
このように、液体現像剤を異なる温度条件下で使用した場合、画像濃度を最大にする最適な実効電流値がその温度条件によって異なる。従って、高濃度の液体現像剤を用いて画像濃度の高い良好な画像を得るためには、該液体現像剤又はトナー粒子がもつ電気的特性や物理的特性などの諸特性、温度や湿度などの環境条件等に応じて、上記コロナチャージャから流れる実効電流のようなトナー粒子を凝集させるために働く電気的作用を変化させなければならない。
【0011】
本発明は、以上の背景に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、液体現像剤層中における顕像化粒子の所望の凝集効果を確実に得ることができる湿式画像形成装置を提供することである。
【0012】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項1の発明は、現像剤担持体上に、顕像化粒子を高濃度で含有する液体現像剤を塗布して液体現像剤層を形成し、該液体現像剤層によって潜像担持体上に形成された静電潜像を現像する湿式画像形成装置において、互いに粘度が異なる2種類以上の液体現像剤を用いて画像形成を行うものであり、現像剤担持体上に形成された現像前の各液体現像剤の液体現像剤層中に含有されている上記顕像化粒子を電気的作用によって凝集させる粒子凝集手段と、各液体現像剤の粘度に基づき、該現像剤担持体上に形成された各液体現像剤層の液体現像剤の種類に応じて、上記粒子凝集手段による電気的作用の強度を制御する制御手段とを設けたことを特徴とするものである。
【0013】
この湿式画像形成装置においては、電極板やコロナチャージャ等の粒子凝集手段による電気的作用によって、現像剤担持体上に形成された液体現像剤層中の顕像化粒子を凝集させるとき、上記制御手段によってその電気的作用の強度を変化させることができる。これにより、この湿式画像形成装置において用いる各液体現像剤の粘度に応じて、顕像化粒子を凝集するための電気的作用の強度を液体現像剤ごとにそれぞれ調節することが可能となる。この結果、複数種の液体現像剤を用いて現像を行う際、各種の液体現像剤の粘度が互いに異なっていても、上記制御手段によって、各液体現像剤の現像時にそれぞれ最も凝集効果が高い状態で、各顕像化粒子を凝集させることができる。
【0017】
また、請求項2の発明は、請求項1の湿式画像形成装置において、上記粒子凝集手段が、非接触式の電荷付与手段であることを特徴をするものである。
ここで、非接触式の電荷付与手段とは、現像剤担持体上に形成された液体現像剤層に接触しないで、該液体現像剤層中の顕像化粒子に電気的作用を与えることができる手段をいい、例えば、コロナチャージャなどの非接触式帯電器を利用することができる。
【0018】
本請求項の湿式画像形成装置においては、現像剤担持体上に形成された液体現像剤層中の顕像化粒子を凝集させるための粒子凝集手段を、該液体現像剤層に接触しないで、該顕像化粒子に電気的作用を与えることができる。従って、例えば、現像前の液体現像剤層中の顕像化粒子を凝集させる場合、その液体現像剤層表面を乱すことがない。これにより、潜像担持体上の静電潜像に均一に顕像化粒子を転移させることができ、画像濃度のムラを抑制することができる。
【0019】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を画像形成装置である電子写真複写機(以下、複写機という。)に適用した一実施形態について説明する。本実施形態に係る複写機は、単色(モノクロ)複写機であって、固形分率が1%以上の高濃度で、100〜10000mPa・sの高粘度である液体現像剤を使用している。尚、この液体現像剤の顕像化粒子であるトナーは、正極に帯電したものを利用している。
【0020】
まず、本実施形態に係る複写機全体の構成及び動作について説明する。
図1は、本実施形態に係る複写機の概略構成を示す正面図である。この複写機は、潜像担持体としての感光体1の周囲に、帯電手段としての帯電ローラ2と、書込手段としての露光装置3と、現像手段としての液体現像装置10と、転写手段としての転写装置4と、除電手段としての除電ランプ5と、クリーニング手段としてのクリーニングブレード6とを有する。また、上記転写装置4によりトナー像が転写される記録媒体としての転写紙7は、図示しない給紙部から給紙搬送路を通って該転写装置を通過し、定着手段としての図示しない定着装置へ搬送される。
【0021】
上記感光体1は、上記帯電ローラ2で正帯電された後、上記露光装置3により画像に応じた光が照射されて静電潜像が形成される。この静電潜像は、上記液体現像装置10によって液体現像剤により現像されて顕像化される。この液体現像剤により上記感光体1上に形成されたトナー像は、上記転写装置4を経て、上記給紙部から搬送されてきた転写紙7に転写される。そして、この転写紙7に転写されたトナーは、上記定着装置に送られ、熱及び圧力の作用を受けて該転写紙に定着する。また、上記感光体1に残留した転写残現像剤は、上記除電ランプ5により該感光体上の残留電位を消去した後、上記クリーニングブレード6によって除去され、画像形成工程を終了する。以後、上述した処理を繰り返す。
【0022】
次に、上記複写機の液体現像装置10の構成及び動作について説明する。
本実施形態における液体現像装置10は、現像剤担持体としての現像ベルト12と、該現像ベルトに液体現像剤を塗布する現像剤塗布手段としての塗布装置13と、上記現像ベルト上に形成された液体現像剤層中のトナーを該現像ベルト表面に凝集させる粒子凝集手段である電荷付与手段としてのコロナチャージャ14と、該現像ベルトと上記感光体1とが対向する現像領域を通過した現像ベルト表面をクリーニングするベルトクリーニングブレード15とから構成されている。
【0023】
上記現像ベルト12は、該現像ベルトを回転駆動させる駆動ローラ11aと、複数の支持ロ−ラ(11b,11c,11d,11e,11f)に張架されている。この現像ベルト12の回転速度は、上記感光体1の表面移動速度と等速となるように設定されている。尚、画像形成工程を高速化するために、上記現像ベルト12の回転速度をスピードアップさせる場合は、正常な画像を安定して形成するために、該現像ベルトを張架するローラのうち少なくとも2つ以上を駆動ローラとして構成するのが好ましい。
【0024】
上記塗布装置13は、上記液体現像剤を収容する現像剤収容手段としての現像剤収容タンク16と、汲み上げローラ17と、薄層化手段としての規制ローラ18と、現像剤塗布部材としての塗布ローラ19とから構成されている。上記現像剤収容タンク16内に貯留している液体現像剤は、上記汲み上げローラ17の回転に伴って汲み上げられ、上記規制ローラ18により規制されることで薄層化し、上記塗布ローラ19に供給される。そして、この塗布ローラ19に供給された液体現像剤は、上記現像ベルト12の表面に塗布され、該現像ベルト上に液体現像剤薄層が形成される。
【0025】
上記コロナチャージャ14は、上記現像領域と、上記塗布装置13の塗布ローラ19が上記現像ベルト12と対向する塗布領域との間で、該現像ベルト表面に対向するように配置されている。このコロナチャージャ14は、上記塗布装置13によって形成された液体現像剤薄層に向けて正電荷を注入する。この電気的作用により、上記液体現像剤薄層中のトナー粒子同志及び該トナー粒子と上記現像ベルト12との間に、強い凝集力を働かせることができる。この結果、この液体現像剤薄層は、上記トナー粒子同士が凝集するとともに、上記現像ベルト12の表面付近に位置するトナー濃度が非常に高いトナ−凝集層と、トナー濃度が非常に低い溶媒層とに分離する。
【0026】
このトナー粒子が凝集した状態にある液体現像剤薄層は、上記現像ベルト12の回転に伴って、上記感光体1と接触する現像領域まで搬送される。この現像領域において、上記現像ベルト12表面は、図示しない現像バイアス印加手段としての現像用電源によって、上記感光体1上に存在する電位の最大値と最小値との間の値をもつ所定電位に設定されている。これにより、上記現像ベルト12上の液体現像剤薄層中のトナー粒子は、上記現像ベルト12の表面電位よりも電位が高い部分に転移し、低い部分には転移せずに該現像ベルト上に残存する。すなわち、上記感光体1上の静電潜像に上記トナー粒子が転移し、上記現像領域を通過した感光体上にはトナー像が形成される。
【0027】
このように上記感光体1上に形成されたトナー像は、上記転写装置4による転写工程を経て上記転写紙7に転写される。そして、この転写紙7上のトナー像を上記定着装置によって定着されることで画像が形成される。また、上記液体現像装置10において、現像領域を通過した現像ベルト12上に残存した液体現像剤は、上記駆動ローラ11aと対向する位置に配置されたベルトクリーニングブレード15によって除去される。
【0028】
次に、本発明の特徴部である制御手段としての制御装置20の構成及び動作について説明する。この制御装置20は、上記液体現像装置10のコロナチャージャ14が上記液体現像剤薄層中のトナー粒子に与える電気的作用の強度、すなわち、該コロナチャージャから上記現像ベルト12に向かって流れる実効電流を制御するものである。この実効電流値は、上記転写紙7上に形成される画像の画像濃度が最も高くなるように最適な値に設定されるのが望ましいが、上記液体現像剤の粘度や該トナー粒子の電気的特性などの種々の条件によって、その最適値は変化する。
【0029】
そこで、本実施形態においては、上記現像ベルト12上に形成された液体現像剤薄層の温度条件の変化に応じて、上記制御装置20により上記実効電流値を制御するように構成されている。この制御装置20は、上記現像ベルト12表面に近接して設けられた環境条件検知手段である温度検知手段としての温度センサ21に接続されている。この温度センサ21は、上記現像ベルト12上に形成された液体現像剤薄層付近の温度を検知し、該温度データを上記制御装置20に送る。この温度データを受け取った制御装置20は、上記実効電流値が予め設定された所定温度に対する最適値を示すように、上記コロナチャージャ14に接続された凝集用電源22を制御する。
【0030】
本実施形態においては、上述した実効電流値の最適値を得るために、上記従来技術において説明した実験を行い、所定温度に対する最適な実効電流値を測定した。具体的には、固形分率が15%である液体現像剤を用いて上記温度条件を10℃、25℃、45℃の3段階で変化させたときの画像濃度を測定した。そして、上記制御装置20は、この測定結果に基づいて上記コロナチャージャ14の凝集用電源22を制御する。
【0031】
図2は、上記実験における温度条件を10℃に設定したときの測定結果を示すグラフである。この図2において画像濃度が最も高いのは、上記実効電流値が0μAの時、すなわち、上記コロナチャージャによって電荷を注入しない時であった。一方、温度条件を25℃に設定したときの測定結果を示す図3では、上記実効電流の最適値が約7μA時であった。また、温度条件を45℃に設定したときの測定結果を示す図4では、上記実効電流の最適値が約15μA時であった。
【0032】
また、本実施形態で用いた液体現像剤のような高粘度の液体は、一般的に、その温度が上昇すれば粘度が低くなり、その温度が下降すれば粘度が高くなる。そこで、上述した3つの温度条件における液体現像剤の粘度についても測定を行った。その結果、温度条件が10℃のときの粘度は700mPa・s、25℃のときの粘度は1000mPa・s、45℃のときの粘度は1250mPa・sという測定結果を得た。
【0033】
図5は、上述した2つの実験結果に基づき、上記液体現像剤の粘度に対する最適な実効電流値を示すグラフである。この図5に示すように、上記液体現像剤の粘度が低くなるにつれて、最適な実効電流値は線形的に増加する傾向にある。この結果、この図5に示す最適値の変化をもとに、図示しない液体現像剤の粘度と温度条件との関係から、温度条件に対する最適な実効電流値を算出することができる。これにより、本実施形態における制御装置20においては、上記コロナチャージャ14から最適な実効電流が流れるように、上記凝集用電源22を制御することが可能となり、上記転写紙7に画像濃度が高い画像を形成することができる。
【0034】
次に、上記実施形態における制御装置20の第1変形例について説明する。
本変形例における制御装置は、上記実施形態における制御装置20のように温度条件に対して上記実効電流値を変化させるのではなく、使用する液体現像剤の粘度によって該実効電流値を制御するものである。尚、この変形例は、上記実施形態のように1種類の液体現像剤を用いるモノクロ複写機ではなく、2種類以上の液体現像剤を用いる例えばフルカラー複写機について適用するのに適している。
【0035】
本変形例は、粘度の異なる4種類の液体現像剤を用いたフルカラー複写機に適用される場合を例に挙げて説明する。本変形例においては、使用する各色の液体現像剤の粘度を、その使用状況下の環境条件で予め測定しておく。そして、上記制御装置は、この各色の粘度データに基づき、上記現像ベルト12上に形成された液体現像剤の種類に応じて、上記コロナチャージャ14の凝集用電源22を制御する。この粘度データに対する最適な実効電流値は、上述した図5に示すグラフから直接導き出すことができる。これにより、本変形例における制御装置においては、液体現像剤の種類に応じて、上記コロナチャージャ14から最適な実効電流が流れるように上記凝集用電源22を制御することが可能となり、上記転写紙7に画像濃度が高い画像を形成することができる。
【0036】
次に、上記実施形態における制御装置20の第2変形例について説明する。
本変形例における制御装置は、上記実施形態及び第1変形例と異なり、使用する液体現像剤の固形分率によって、上記コロナチャージャ14の実効電流値を制御するものである。尚、この変形例も、上記第1変形例と同様に、2種類以上の液体現像剤を用いる例えばフルカラー複写機について適用される。
【0037】
本変形例に制御装置は、固形分率が異なる4種類の液体現像剤を用いたフルカラー複写機に適用される場合を例に挙げて説明する。本変形例においては、使用する各液体現像剤の固形分率を、その使用状況下の環境条件で予め測定しておく。そして、上記制御装置は、この各液体現像剤の固形分率データに基づき、上記現像ベルト12上に形成された液体現像剤の種類に応じて、上記コロナチャージャ14の凝集用電源22を制御する。
【0038】
本変形例においては、上述した実効電流値の最適値を得るために、使用状況下の環境条件で、所定の固形分率に対する最適な実効電流値を測定した。具体的には、固形分率が5%、10%、15%の液体現像剤について、画像濃度が最大となる実効電流値を測定した。
【0039】
図6は、上述した各液体現像剤の固形分率に対する最適な実効電流値を示すグラフである。本変形例の制御装置は、この測定結果に基づいて上記コロナチャージャ14から最適な実効電流が流れるように、上記現像ベルト12上に形成された液体現像剤の種類に応じて、上記凝集用電源22を制御する。これにより、上記転写紙7に画像濃度が高い画像を形成することができる。
【0040】
以上、上述した実施形態においては、粒子凝集手段として、非接触式の電荷付与手段であるコロナチャージャを使用したが、接触式、非接触式を問わず、他の電荷付与手段を適用することも可能である。また、この粒子凝集手段として、電荷付与手段ではなく、現像剤担持体表面との間に顕像化粒子を凝集させることができる電界を形成する電極板等の電界形成手段を適用することも可能である。
【0041】
また、上述した実施形態では、画像濃度を高くするために、塗布領域と現像領域との間に粒子凝集手段を設けて顕像化粒子を凝集させた態様について説明したが、本発明は、液体現像剤中の顕像化粒子を凝集させるものであれば適用可能である。従って、例えば、液体現像剤中の顕像化粒子又は溶媒を回収して再利用するために、現像後に、現像剤担持体上に残留した液体現像剤中の顕像化粒子を該現像剤担持体表面付近に凝集させて、該液体現像剤を顕像化粒子層と溶媒層とに分離し、顕像化粒子と溶媒とを別々に回収するような画像形成装置においては、本発明により凝集効果を高めることで、より確実に顕像化粒子と溶媒とを区分して回収することができる。
【0042】
【発明の効果】
請求項1及び2の発明によれば、使用する2種以上の液体現像剤の粘度が異なっていても、各液体現像剤の現像時にそれぞれ最も凝集効果が高い状態で、各顕像化粒子を凝集させることができる。よって、各液体現像剤の液体現像剤層中における顕像化粒子の所望の凝集効果を確実に得ることができるという優れた効果がある。
【0046】
請求項2の発明によれば、潜像担持体上の静電潜像に均一に顕像化粒子を転移させることができ、画像濃度のムラのない画像を形成することができるという優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施形態に係る電子写真複写機の概略構成を示す正面図。
【図2】温度10℃の環境条件下におけるコロナチャージャの実効電流に対する画像濃度の変化を示すグラフ。
【図3】温度25℃の環境条件下におけるコロナチャージャの実効電流に対する画像濃度の変化を示すグラフ。
【図4】温度45℃の環境条件下におけるコロナチャージャの実効電流に対する画像濃度の変化を示すグラフ。
【図5】液体現像剤の粘度に対するコロナチャージャの最適な実効電流値の変化を示すグラフ。
【図6】液体現像剤の固形分率に対するコロナチャージャの最適な実効電流値の変化を示すグラフ。
【符号の説明】
1 感光体
2 帯電ローラ
3 露光装置
4 転写装置
5 除電ランプ
6 クリーニングブレード
7 転写紙
10 液体現像装置
12 現像ベルト
13 塗布装置
14 コロナチャージャ
20 制御装置
21 温度センサ
22 凝集用電源
Claims (2)
- 現像剤担持体上に、顕像化粒子を高濃度で含有する液体現像剤を塗布して液体現像剤層を形成し、該液体現像剤層によって潜像担持体上に形成された静電潜像を現像する湿式画像形成装置において、
互いに粘度が異なる2種類以上の液体現像剤を用いて画像形成を行うものであり、
現像剤担持体上に形成された現像前の各液体現像剤の液体現像剤層中に含有されている上記顕像化粒子を電気的作用によって凝集させる粒子凝集手段と、
各液体現像剤の粘度に基づき、該現像剤担持体上に形成された各液体現像剤層の液体現像剤の種類に応じて、上記粒子凝集手段による電気的作用の強度を制御する制御手段とを設けたことを特徴とする湿式画像形成装置。 - 請求項1の湿式画像形成装置において、
上記粒子凝集手段が、非接触式の電荷付与手段であることを特徴をする湿式画像形成装置。
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