JP4041638B2 - 現像装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置に用いられる現像装置及び画像形成装置に係り、詳しくは、潜像担持体上に形成される潜像を高粘度の液体現像剤を用いて顕像化する現像装置及画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、高粘度の液体現像剤を使って潜像担持体上の潜像を可視化する液体現像装置を備えた画像形成装置が知られている。この種の画像形成装置では、例えば潜像担持体の表面を帯電手段で均一に帯電し、該潜像担持体の表面を画像データにしたがって書込手段により露光して潜像を形成する。そして、この静電潜像は液体現像装置により顕像化される。
【０００３】
上記液体現像装置では、絶縁性液体中に帯電したトナーを分散した液体現像剤が用いられ、該液体現像剤を担持する現像剤担持体と潜像担持体とが対向する現像領域において、該帯電したトナーが静電気力によって該絶縁性液体中を移動して該潜像担持体上の静電潜像が顕像化される。このため、上記絶縁性液体中の移動距離が短いほどトナーが潜像担持体上の静電潜像に速く移動し、該静電潜像をより速く顕像化できる。上記移動距離が短い場合には、該移動距離が長い場合に比べ顕像化に要する時間を短縮でき、現像効率が向上する。したがって、上記現像剤担持体においては液体現像剤を薄層化し、この薄層化された液体現像剤を潜像担持体に接触させて現像することが望ましい。この薄層化によって現像効率が向上するという効果は、特に１００〜１００００ｍＰａ・ｓに調製された高粘度の液体現像剤を用いる場合により顕著である。
【０００４】
しかしながら、上記現像領域を通過した現像剤担持体の表面には液体現像剤が残留する。特に、上記潜像担持体上の潜像が形成されていない非画像部にはトナーが移動しないため、該非画像部に対応した現像剤担持体表面には液体現像剤が残留する。この残留した液体現像剤（以下「残留現像剤」という。）を担持した現像剤担持体に、本出願人が特開平１１−２６５１２２号公報で開示したような表面に彫刻を施したグラビアローラ等の塗布部材によって新たに液体現像剤を塗布すると、該残留現像剤が塗布ムラの原因となって、ゴースト画像が生じるおそれがある。このような液体現像剤の塗布ムラを防止するためには、上記現像剤担持体の表面にクリーニング部材を接触させて該表面から残留現像剤を除去してから、新たに液体現像剤を塗布する必要がある。上記クリーニング部材としては、例えばラバーや金属などのブレードが用いられている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記非画像部では、現像剤担持体上の液体現像剤のうち絶縁性液体（キャリヤ液）のみが潜像担持体に付着して消費され、該液体現像剤中の固形分の比率が上昇してさらに高粘度な状態になり、流動性が低下する。また、前記高粘度の液体現像剤は、該液体現像剤に作用するせん断力によってその粘性が変化する性質と、粘性が時間に依存して変化する性質とを有している。これらの性質はチキソ性と呼ばれるものである。図６（ａ）は、せん断速度と粘性との関係を示すグラフである。このグラフから判るように、高粘度の液体現像剤は、高いせん断力が働くと粘性が低下し、せん断力が作用しない状態では高粘性になる。また、図６（ｂ）は、時間と粘性との関係を示すグラフである。せん断力を受けて低下した粘性は時間の経過とともに上昇して行くことが判る。
【０００６】
上記高粘度液体現像剤を現像に用いた場合、上記クリーニング部材によって現像剤担持体から除去された残留現像剤は、高粘性になってクリーニング部材表面に付着してしまう。これを放置した場合、クリーニング部材表面に付着してしまった残留現像剤はその付着力で耐えられなくなるまで堆積し、一挙に塊となって落下する。上記残留現像剤は上述したようにキャリア液が消費されて固形分の比率が上昇し濃度が高くなっているため、上記残留現像剤の塊が液体現像装置内の液体現像剤に落下すると、該液体現像剤の濃度が急激に変化してしまう。上記残留現像剤を再利用するためには濃度を調整する必要があるが、濃度調整のためには液体現像剤濃度の急激な変化は望ましくない。従って、このようにクリーニング部材に残留現像剤が堆積することは好ましくない。
【０００７】
また、現像剤担持体が表面移動可能な状態で液体現像装置のケース内に配設され、該現像剤担持体の端部と該ケース内壁面との隙間が狭い構造の場合には、上記クリーニング部材に堆積した残留現像剤が飛散して該ケース内壁面に付着すると、付着した残留現像剤にさらに残留現像剤が付着して堆積し、該現像剤担持体の端面へ該残留現像剤が回り込んでしまうおそれがある。このように現像剤担持体の端面に残留現像剤が回り込むと、該現像剤担持体の端面と上記ケース内壁面との間に該残留現像剤が徐々に上方に堆積していき、上記潜像担持体に対向したケース開口部から漏れて、画像形成装置内部を汚すおそれがある。上記液漏れを防ぐためには、上記ケースを大きくして現像剤担持体の端部とケース内壁面との隙間を広めにとればよいが、液体現像装置が大きくなってしまうという問題がある。
【０００８】
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、現像剤担持体からクリーニング部材によってクリーニングされた液体現像剤が該クリーニング部材へ堆積することを防止できる現像装置及び画像形成装置を提供することである。
【０００９】
【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、絶縁性液体中にトナーを分散した高粘度の液体現像剤を担持する現像剤担持体と、該現像剤担持体に該液体現像剤を塗布する塗布手段と、該現像剤担持体の表面に残留した該液体現像剤をクリーニングするクリーニング手段とを備え、該現像剤担持体に担持した該液体現像剤により潜像担持体上に形成された潜像を現像する現像装置において、該クリーニング部材に付着した上記液体現像剤を除去する除去手段を有し、該除去手段が、回転軸と、一対のフランジと、あらかじめ撥油処理された複数本のワイヤー部材とを有し、該複数本のワイヤー部材が、該一対のフランジの間において該回転軸と平行に、かつ同一円周上に張架されるように構成されていることを特徴とするものである。
【００１０】
この請求項１の現像装置では、上記除去手段によって上記クリーニング手段のクリーニング部材に付着した上記液体現像剤を除去し、該液体現像剤がクリーニング部材に堆積することを防ぐことができる。これにより、上記クリーニング部材に堆積した上記液体現像剤の塊が落下して液体現像剤濃度を急激に変化させたり、該堆積した液体現像剤が上記現像剤担持体の端面に付着することに起因して該液体現像剤が漏れたりすることを防止できる。
【００１４】
また、上記ワイヤーが、上記クリーニング部材の上記液体現像剤が流れる面近傍を上記回転軸の回転で移動することにより、該クリーニング部材表面を流れる上記液体現像剤を除去するとともに、該液体現像剤にせん断力を与えることができる。特に、高粘度の液体現像剤を用いる場合には、せん断力を与えることによってその粘性が低下し流動性が向上するため、該液体現像剤の除去が促進される。また、上記ワイヤーは表面積が小さいためその表面に上記液体現像剤が付着し難く、除去性能の維持を図ることができるとともに、該ワイヤーの移動による該液体現像剤の飛散を防ぐことができる。
【００１６】
また更に、上記ワイヤー部材の表面が撥油処理されているため、その表面に上記液体現像剤が付着し難く、除去性能の維持を図ることができるとともに、該ワイヤー部材からの該液体現像剤の飛散を防ぐことができる。
【００１７】
請求項２の発明は、請求項１の現像装置において、現像動作を開始するとき若しくは終了するときのうち少なくとも一方のタイミングで上記除去手段を動作させる制御手段を有することを特徴とするものである。
【００１８】
この請求項２の現像装置では、上記現像動作を開始するときに上記除去手段を動作させることによって、動作停止中に上記クリーニング部材に付着堆積した上記液体現像剤を除去することができる。これにより、現像動作中に上記現像剤担持体からクリーニングして除去した液体現像剤が該クリーニング部材表面をスムーズに流れ、該液体現像剤が付着堆積することを防止できる。また、上記現像動作を終了するときに上記除去手段を動作させることによって、上記クリーニング部材に付着した上記液体現像剤を除去することができ、動作停止中に該液体現像剤がクリーニング部材に付着堆積することがない。
【００１９】
上記目的を達成するために、請求項３の発明は、潜像担持体と、該潜像担持体に潜像を形成する潜像形成手段と、該潜像担持体上の潜像を顕像化する現像手段と、該潜像担持体上の顕像を転写材に転写する転写手段とを備えた画像形成装置において、上記現像手段として、請求項１乃至５の現像装置を用いたことを特徴とするものである。
【００２０】
この請求項３の画像形成装置では、上記潜像担持体上の潜像を顕像化する現像装置に設けられた上記クリーニング部材に上記液体現像剤が付着堆積することを防ぐことができる。これにより、上記クリーニング部材に堆積した上記液体現像剤の塊が落下して液体現像剤濃度を急激に変化させたり、該堆積した液体現像剤が上記現像剤担持体の端面に付着することに起因して該液体現像剤が漏れたりすることを防止して、高品質な画像を形成することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
〔実施形態１〕
以下、本発明を画像形成装置である電子写真複写機（以下、単に「複写機」という。）に適用した一実施形態について説明する。
まず、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、実施形態に係る複写機全体の構成を示す概略図である。本複写機は、像担持体としての感光体１０の周囲に、帯電手段としての帯電ローラ１１と、書込手段としての露光装置１２と、液体現像剤１３を内部に収容する現像手段としての液体現像装置２０と、転写手段としての転写装置１４と、感光体クリーニング装置１５とを有する。感光体１０上に潜像を形成する潜像形成手段は、上記帯電ローラ１１、露光装置１２などにより構成されている。また、複写機には転写材としての転写紙１６を収容する給紙部１７と、定着手段としての定着装置１８とが配設されている。
【００２２】
上記感光体１０は、上記帯電ローラ１１で帯電された後、上記露光装置１２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２０によって液体現像剤１３により現像されて可視化される。本実施形態に係る複写機で使用する液体現像剤１３は、絶縁性液体からなるキャリア液の中にトナーを高濃度で分散し、１００〜１００００ｍＰａ・ｓの高粘度を有するように調製されている。この液体現像剤１３により感光体１０上に形成されたトナー像は、上記転写装置１４によって上記給紙部１７から搬送されてきた転写紙１６に転写される。そして、転写紙１６に転写されたトナーは、上記定着装置１８に送られ、熱及び圧力の作用を受けて該転写紙１６に定着する。また、上記感光体１０に残留した転写残現像剤は、上記クリーニング装置１５によって除去され、画像形成工程を終了し、以後、上述した処理を繰り返す。
【００２３】
次に、上記複写機の液体現像装置２０の構成について説明する。
図２は、液体現像装置２０の構成を示す説明図である。この液体現像装置２０は、液体現像剤１３を収容する現像剤収容タンク２１を有する。この現像剤収容タンク２１の内部には、現像剤担持体としての現像ローラ２２と、塗布部材としての塗布ローラ２３と、上記液体現像剤１３の塗布量を計量するメータリング手段としてのメータリングブレード２４と、上記現像ローラ２２上に残留した残留現像剤を回収するクリーニング部材としてのクリーニングブレード２５と、該クリーニングブレード２５に付着した残留現像剤を除去する除去手段としての後述する偏心ローラ２６と、上記液体現像剤１３を循環・攪拌させる現像剤循環・攪拌手段としての一対の撹拌スクリュー２７ａ、２７ｂとが設けられている。また、キャリア液貯蔵タンク２８と液体現像剤貯蔵タンク２９とが、それぞれキャリア液供給ポンプ３０、液体現像剤供給ポンプ３１を介して上記現像剤収容タンク２１に接続されている。
【００２４】
上記塗布ローラ２３は、現像剤収容タンク２１内の液体現像剤１３にその一部が浸かっており、塗布ローラ２３上に付着した液体現像剤１３をメータリングブレード２４で計量し、これを現像ローラ２２上に塗布することで液体現像剤１３の薄層を形成している。現像ローラ２２上に薄層塗布された液体現像剤１３によって感光体１０上の潜像を現像し、現像後の液体現像剤１３はクリーニングブレード２５によって現像ローラ２２上から除去される。なお、一対のスクリュー２７ａ、２７ｂによって、現像剤収容タンク２１内の液体現像剤１３を循環・攪拌して、液体現像剤１３の状態、粘性および分散状態を常に同一に保つことができる。また、液体現像剤１３の濃度を検知し、この検知結果に基づいて濃度調整を行っている。現像剤収容タンク２１内へは液体現像剤貯蔵タンク２９より液体現像剤１３が、キャリヤ液貯蔵タンク２８よりキャリヤ液が必要に応じて供給され、常に現像剤収容タンク２１内を同一濃度の液体現像剤１３で満たすようになっている。
【００２５】
上記構成の液体現像装置２０において、感光体１０上の潜像を現像した後に現像ローラ２２上に残留した未現像の残留現像剤を除去するクリーニング部材として、現像ローラ２２に当接するクリーニングブレード２５を用いているので、現像ローラ２２の表面から安定して残留現像剤を除去できる。
【００２６】
ここで、上記クリーニングブレード２５によって上記現像ローラ２２から除去した残留現像剤が、クリーニングブレード２５表面上に付着堆積することがある。そこで、本実施形態に係る複写機では、上記偏心ローラ２６と、この偏心ローラ２６を回転駆動する図示しない駆動源とを設け、クリーニングブレード２５上に付着した残留現像剤が付着堆積するのを防止している。
【００２７】
図３（ａ）、（ｂ）は偏心ローラ２６の動作を説明するための図である。
図３（ａ）に示すように、上記クリーニングブレード２５表面の残留現像剤１３ａは重力と、後からクリーニングされた残留現像剤１３ａの押出し力（せん断力）とによってクリーニングブレード２５表面を図中下方に流れて行く。しかし、残留現像剤１３ａは、前記チキソ性により時間の経過と共に粘性が上昇し、流れが止まってクリーニングブレード２５表面に付着してしまう傾向がある。この状態で印写動作が停止するとクリーニングブレード２５表面上の残留現像剤１３に対して上記押出し力（せん断力）が作用しない状態になるためこの傾向が助長される。このようなことを繰り返すうちに、残留現像剤１３ａがクリーニングブレード２５上に堆積してくるが、図３（ｂ）に示すように、上記偏心ローラ２６を回転させることによって、付着、堆積してきた残留現像剤１３ａを除去することができる。
【００２８】
また、残留現像剤１３ａに偏心ローラ２６の回転移動方向のせん断力を与えることができる。さらに、偏心ローラ２６が回転し、回転軸心からより離れた外周面部位がクリーニングブレード２５表面に近づいていくときに、クリーニングブレード２５表面との間隙が徐々に狭くなっていき、残留現像剤１３ａをクリーニングブレード２５表面側に押し付けるようなせん断力が生じる。このように、残留現像剤１３ａにせん断力を与えることにより、その粘性が低下して流動性を持つようになり、クリーニングブレード２５表面を流れて行き、堆積することを防止できる。そして、残留現像剤１３ａは現像剤収容タンク２１内の液体現像剤１３へ落下する。
【００２９】
ここで、上記偏心ローラ２６の表面を撥油処理しておくことによって偏心ローラ２６への残留現像剤１３ａの付着を防止することができる。これにより、偏心ローラ２６の除去性能が維持されるとともに、偏心ローラ２６から残留現像剤１３ａが飛散することを防止できる。なお、撥油処理するための撥油剤としては、フッ素系のコーティング剤等を使用することができる。
【００３０】
このように現像ローラ２２上に残った未現像の残留現像剤１３ａを除去するクリーニングブレード２５に対して、偏心ローラ２６のような除去手段を設置することでその表面に残留現像剤１３ａが付着堆積することを防止できる。
【００３１】
なお、上記除去手段として偏心ローラ２６を用いた例について説明したが、このローラは偏心していなくても残留現像剤１３ａにせん断力を与えることができる。但し、偏心していないローラでは、残留現像剤１３ａをクリーニングブレード２５側に押し付けるようなせん断力が小さいため、せん断力が偏心ローラ２６に比べ若干劣ることになる。
また、上記除去手段としてブレード状部材を回転させたり、ローレット加工されたローラなどでも同様の効果を得ることができる。但し、これらの複雑な形状の除去手段を使用した場合、逆に除去手段側へ残留現像剤１３ａが付着してしまう。一旦残留現像剤１３ａが付着してしまうと、取り除くことは厄介である。これに対して、上記偏心ローラ２６は形状がシンプルなので残留現像剤１３ａが付着しにくい。
【００３２】
〔変形例１〕
上記実施形態１では除去手段として偏心ローラ２６を用いた構成について説明したが、除去手段としてワイヤーを用いた構成とすることもできる。上記偏心ローラ２６は形状がシンプルなので残留現像剤１３ａが付着し難いが、表面積が大きいため完全に付着を防ぐことは困難である。偏心ローラ２６に残留現像剤１３ａが付着すると徐々に堆積していき、除去性能が低下したり、堆積した残留現像剤１３ａが飛散したりする。そこで、本変形例に係る除去手段では表面積が小さいワイヤーを用いた構成とした。
【００３３】
図４は本変形例１に係るワイヤーを用いたワイヤー除去部材３２の斜視図である。ワイヤー除去部材３２は回転軸３３と、一対のフランジ３４と、４本のワイヤー３５とから成り、該一対のフランジ３４の間に回転軸３３と平行であって同一円周上に４本のワイヤー３５が張架されるように構成されている。なお、ワイヤー３５の本数は上記４本に限られるものではなく、１本もしくは複数本あればよい。また、上記ワイヤー除去部材３２は図示しない駆動源により回転駆動される。
【００３４】
図５は本変形例に係るワイヤー除去部材３２近傍の拡大図である。このワイヤー除去部材３２が図中矢印方向に回転することによってクリーニングブレード２５の残留現像剤１３ａが流れる面近傍をワイヤー３５が通過し、クリーニングブレード２５に付着した残留現像剤１３ａを落下させる。また、残留現像剤１３ａにせん断力を与えることができ、その粘性を低下させて流動性を向上させることができる。ここで、ワイヤー３５は表面積が小さいため、ワイヤー３５側に残留現像剤１３ａが付着することはほとんどない。これにより、ワイヤー３５に残留現像剤１３ａが堆積したり、ワイヤー除去部材３２の回転動作によってワイヤー３５から残留現像剤１３ａが飛散したりすることを防止できる。さらに、上記ワイヤー３５の表面を上記撥油処理しておくことによって、より一層ワイヤー３５への残留現像剤１３ａの付着を防止することができる。
【００３５】
〔変形例２〕
上記実施形態１及び変形例１の複写機において、上記偏心ローラ２６やワイヤー除去部材３２の除去手段を印写動作中に常時動作させるのではなく、印写動作を開始するとき、あるいは終了したときの少なくとも一方のタイミングで除去動作を行う構成とすることができる。
【００３６】
本変形例に係る複写機では、上記除去手段を印写動作中に常時動作させるのではなく、印写動作を開始するとき、あるいは終了したときの少なくとも一方のタイミングで除去動作を行う。このようにすることで無駄なエネルギーの消費を防ぐことができるばかりでなく、除去手段の機械寿命を長くすることができる。
【００３７】
図３（ａ）において、複写機が印写動作中は、クリーニングブレード２５によって現像ローラ２２上から連続して除去される残留現像剤１３ａが、クリーニングブレード２５上の残留現像剤１３ａに対して押出し力（せん断力）を与える。これにより、残留現像剤１３ａの粘性が低下し、流動性が向上するのでクリーニングブレード２５表面を流れ、クリーニングブレード２５の取付角度を鉛直方向に近く設置すれば堆積することはほとんどない。しかし、複写機の印写後、停止状態にあるときにクリーニングブレード２５上の残留現像剤１３ａに対して上記押出し力が作用せず、その粘性が高くなり、付着したままとなる。そして、次の印写動作を行うときに、この上を残留現像剤１３ａが流れる。このような動作を繰り返すことで徐々に堆積し、一旦、堆積するとこれが残留現像剤１３ａの流れを遮るようになって堆積が加速されてしまう。このように、クリーニングブレード２５に残留現像剤１３ａが付着堆積すると、次の印写動作を行うときに付着堆積した残留現像剤１３ａを飛散させてしまったり、偏心ローラ２６側に残留現像剤１３ａを堆積させてしまう。従って、上記偏心ローラ２６を複写機の印写動作終了後、所定時間動作させてクリーニングブレード２５上の残留現像剤１３ａを除去しておけば、停止状態にあるときにクリーニングブレード２５に残留現像剤１３ａが付着堆積することはない。
【００３８】
【発明の効果】
請求項１乃至３の発明においては、上記現像剤担持体からクリーニング部材によってクリーニングされた液体現像剤が該クリーニング部材へ堆積することを防ぐことができるという優れた効果がある。上記堆積を防止することによって、現像装置内での該液体現像剤の循環をスムーズに行うことができ、該液体現像剤の濃度管理が容易になるという優れた効果もある。また、現像装置内での上記液体現像剤の堆積による上記液漏れ等の問題を防ぐことができるため装置の小型化が可能になるという優れた効果もある。
【００４０】
また、上記除去手段のワイヤーには上記液体現像剤が付着し難くいため、該除去手段の能力を維持できるととともに、該ワイヤーからの該液体現像剤の飛散を防ぐことができるという優れた効果がある。
【００４１】
また更に、上記ワイヤー部材が撥油処理されているため、該ワイヤー部材に上記液体現像剤が付着することを防ぎ、該除去手段の能力を維持できるととともに、該ワイヤー部材からの該液体現像剤の飛散を防ぐことができるという優れた効果がある。
【００４２】
特に、請求項２の発明においては、上記除去手段の動作を必要なタイミングで行うことにより、無駄なエネルギーの消費を防ぐことができるばかりでなく、該除去手段の機械寿命を長く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】実施形態に係る複写機の概略構成図。
【図２】同複写機の液体現像装置の概略構成図。
【図３】（ａ）、（ｂ）は偏心ローラ２６の動作を説明するための図。
【図４】変形例に係るワイヤー除去部材の斜視図。
【図５】変形例に係る複写機のワイヤー除去部材近傍の拡大図。
【図６】（ａ）、（ｂ）は高粘度液体現像剤の性質（チキソ性）を説明するためのグラフ。
【符号の説明】
１０ 感光体
１１ 帯電ローラ
１２ 露光装置
１３ 液体現像剤
１３ａ 残留現像剤
１４ 転写装置
１６ 転写紙
２０ 液体現像装置
２１ 現像剤収容タンク
２２ 現像ローラ
２３ 塗布ローラ
２４ メータリングブレード
２５ クリーニングブレード
２６ 偏心ローラ
２７ａ、２７ｂ 攪拌スクリュー
２８ キャリア液貯蔵タンク
２９ 現像剤貯蔵タンク
３２ ワイヤー除去部材
３５ ワイヤー

Claims (3)

1. 絶縁性液体中にトナーを分散した高粘度の液体現像剤を担持する現像剤担持体と、該現像剤担持体に該液体現像剤を塗布する塗布手段と、該現像剤担持体の表面に残留した該液体現像剤をクリーニングするクリーニング手段とを備え、該現像剤担持体に担持した該液体現像剤により潜像担持体上に形成された潜像を現像する現像装置において、
   上記クリーニング手段としてクリーニング部材を用い、
   該クリーニング部材に付着した上記液体現像剤を除去する除去手段を有し、
   該除去手段が、回転軸と、一対のフランジと、あらかじめ撥油処理された複数本のワイヤー部材とを有し、該複数本のワイヤー部材が、該一対のフランジの間において該回転軸と平行に、かつ同一円周上に張架されるように構成されていることを特徴とする現像装置。
2. 請求項１の現像装置において、
   現像動作を開始するとき若しくは終了するときのうち少なくとも一方のタイミングで上記除去手段を動作させる制御手段を有することを特徴とする現像装置。
3. 潜像担持体と、該潜像担持体に潜像を形成する潜像形成手段と、該潜像担持体上の潜像を顕像化する現像手段と、該潜像担持体上の顕像を転写材に転写する転写手段とを備えた画像形成装置において、
   上記現像手段として、請求項１又は２の現像装置を用いたことを特徴とする画像形成装置。

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