JP4098696B2 - カラー画像形成装置及びカラー画像形成方法 - Google Patents

Description

本発明は、トナー粒子及びキャリア液を含む液体現像剤を用いたカラー画像形成装置及びカラー画像形成方法に係り、特に最終段の現像器にキャリア液を吸収する吸液性キャリア溶媒除去装置を備えた湿式のカラー画像形成装置及びカラー画像形成方法に関する。

従来、液体現像剤を用いて可視像を得る湿式のカラー画像形成装置（電子写真装置）においては、乾式のカラー画像形成装置では実現できない利点を有しており、近年その価値が見直されつつある。湿式のカラー画像形成装置では、サブミクロンサイズの極めて微細なトナーを用いることが出来るために高画質を実現できること、及び少量のトナー（固形分）で十分な画像濃度が得られるために経済的であるうえに、印刷（例えばオフセット印刷）並みの質感を実現できること、更に比較的低温でトナーを用紙に定着出来るために省エネルギーを実現できること等の点が、乾式のカラー画像形成装置に対する湿式のカラー画像形成装置の主な利点である。

このような湿式のカラー画像形成装置としては、図６に示すような感光体ドラムからなる潜像保持体６１の周囲に、帯電器６２、レーザ露光装置６３、現像器６４とからなる画像形成ユニット６５Ｙ，６５Ｍ，６５Ｃ，６５Ｋを複数配置し、各ユニット６５Ｙ，６５Ｍ，６５Ｃ，６５Ｋ毎に、夫々イエロー（Ｙ）、マゼンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の異なる色の現像剤によって現像を行って、潜像保持体６１上にカラー画像を形成している。このカラー画像に吸液絞り装置６６と乾燥装置６７を作用させてトナー像を完全に近い状態にまで乾燥し、中間転写体６８を介して用紙６９に転写する構成としている（例えば、特許文献１参照。）。なお、図中７０は加圧ローラを、７１はクリーナを示している。

このカラー画像形成装置では、各現像器６４内に、図７に示すように、現像ローラ７２とリバースローラ７３が設置されている。この現像ローラ７２によって潜像保持体６１上に付着したキャリア液７４´とトナー像７６のうち、キャリア液７４´はリバースローラ７３によって絞り取っている。このリバースローラ７３は周知の絞りローラとして構成され、例えばステンレス製ローラのような表面が平滑な金属ローラが使用され、潜像保持体６１の移動とはその対向位置において逆向きとなるように駆動することで、潜像保持体６１に付着しようとする現像剤７４のキャリア液７４´の一部を絞り取っている。このリバースローラ７３による絞りでは、キャリア液７４´の除去が不十分であるため、最終段の画像形成ユニット６５Ｋの後に吸液性絞り装置６６を設置し、例えばウレタンフォームのような発泡体ローラ７５を潜像保持体６１上のキャリア液７４´に接触させて吸液させている。

この吸液ローラ７５によって吸収されたキャリア液７４´は、発泡体ローラ７５の内側に設置された中空ローラ７７に接続されたポンプ７８によって廃液容器７９に導かれる。これによって、現像剤７４の液体成分であるキャリア液７４´が十分に除去されるために、次段の乾燥装置６７による乾燥を高速で実現することが可能となっている。

しかしながら、このような吸液絞り装置６６の設置は、装置の大型化・複雑化を招くばかりでなく、廃液容器７９内に蓄積する廃トナーの処理の手間が必要になる等の課題が残存している。

また、これとは別に、現像操作によって潜像保持体表面に形成された液体可視像に吸液性部材を作用させて液体のキャリア液成分を除去する工程を、夫々異なる色について複数回繰り返し、潜像保持体上にカラー画像を形成した後に転写を行う液体トナー電子写真技術が提案されている（例えば、特許文献２参照。）。

このようなカラー画像形成装置では、各現像装置内に設置された吸液性部材によって
のキャリア液成分が除去されるため、各色の現像装置を通過した後には十分にキャリア液成分が除去されており、キャリア液中に浮遊する他色のトナーによって現像剤の混色が生じることを抑止できる。

一方、吸液性部材でキャリア液を吸引すると、不可避的に少量の固形トナー成分も吸液性部材に吸引されてしまい、先行する現像工程で形成されたトナー像の一部が剥ぎ取られて劣化するという問題が生じている。更に、これとは別に、剥ぎ取られたトナー成分が後段の現像器に混入して、やはり混色をもたらすという問題があった。特に、１色目のイエロートナー像は、後続のマゼンダ、シアン、ブラックの各現像工程で３度も吸液性部材で剥ぎ取られることになり、その画質の劣化は深刻な問題となっていた。
特開２００２−２６８３９２号公報（第４−５頁、図１） 米国特許第５５７０１７３明細書（第３−４頁、第１図）

本発明は上記のような従来の問題点に鑑みてなされたもので、装置の小型化や保守の簡素化を図りつつ簡便な装置で確実に現像剤の液体成分であるキャリア液成分を吸収し、且つ画質の劣化を抑制することで、小型で高画質のカラー画像形成装置を得ることを目的とし、解決しようとする問題点は、装置の大型化や保守の複雑化及び画質の改善等の点である。

本発明は、上記課題を解決するための第１の手段として、表面に静電潜像を保持する潜像保持体と、この潜像保持体の静電潜像にキャリア液とトナー粒子を含む液体現像剤を現像ローラを介して付与することにより潜像保持体上に可視像を順次形成する複数の現像器と、この潜像保持体上に順次形成された複数の可視像からなるカラー画像を転写材に転写する転写装置を有するカラー画像形成装置において、複数の現像器の最終段を黒色の液体現像剤を収納する黒色現像器で構成するとともにこの黒色現像器においてのみ潜像保持体に当接し潜像保持体上のキャリア液を吸収する接触吸液ローラを配置したことを特徴とする。

本発明は、上記課題を解決するための第２の手段として、最終段の黒色現像器以外の現像器に、潜像保持体と同一方向に非接触で回転して潜像保持体表面のキャリア液を除去するリバースローラを配置したことを特徴とする。

本発明は、上記課題を解決するための第３の手段として、少なくとも複数の現像器をカラー画像形成装置本体から一体的に着脱自在になされたカートリッジに収納されていることを特徴とする。

本発明は、上記課題を解決するための第４の手段として、潜像保持体表面上に静電潜像を形成するとともにこれを可視像化する複数の画像形成ユニット、並びにこの可視像化されたカラー画像を像担持体に転写する転写装置とを潜像保持体の周囲に配置し、これらをカラー画像形成装置本体から着脱自在になされたカートリッジに収納されていることを特徴とする。

本発明は、上記課題を解決するための第５の手段として、潜像保持体の表面上に静電潜像を形成しこの静電潜像にキャリア液とトナー粒子を含む液体現像剤を付与することにより潜像保持体上に可視像を形成する第１の現像工程及び、第１の現像工程後に潜像保持体の表面上に静電潜像を形成しこの静電潜像にキャリア液とトナー粒子を含む液体現像剤を付与することにより潜像保持体上に可視像を形成する黒色を現像する第２の現像工程によって、潜像保持体表面にカラー可視像を形成するカラー画像現像工程と、この潜像保持体上のカラー可視像を転写材に転写する転写工程とを有するカラー画像形成方法において、第２の現像工程においてのみ、潜像保持体に当接された接触吸液ローラによって潜像保持体上のキャリア液を吸収することを特徴とする。

本発明は、上記課題を解決するための第６の手段として、第１の現像工程後であって、第２の現像工程前に、潜像保持体と非接触で配置されたリバースローラを潜像保持体と同一方向に回転して潜像保持体表面のキャリア液を吸収する工程を有することを特徴とする。

本発明は、上記課題を解決するための第７の手段として、潜像保持体表面上に静電潜像を形成するとともにこれを可視像化する複数の画像形成ユニット、並びにこの可視像化されたカラー画像を像担持体に転写する転写装置とを潜像保持体の周囲に配置収納されているカートリッジをカラー画像形成装置本体から着脱することを特徴とする。

本発明によれば、簡便な装置の構成で確実に現像剤の液体成分であるキャリア液を吸収し、且つ画質の劣化を抑制することで、装置の小型化や保守の簡素化を実現し、もって小型で高画質のカラー画像形成装置及びカラー画像形成方法を実現することができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。

即ち、図１は本発明に係るカラー画像形成装置の構成を示すもので、導電性基体の上に有機系もしくはアモルファスシリコン系等の感光層を設けた感光体ドラムからなる潜像保持体１１を設け、この潜像保持体１１は、コロナ帯電器あるいはスコロトロン帯電器、ブラシ帯電器またはローラ帯電器等で構成される帯電器１２によって均一に帯電される。この帯電された潜像保持体１１は、レーザ露光装置１３によって画像変調された光ビーム１４による露光を受け、潜像保持体１１表面上に静電潜像が形成され、次いで現像器１５によって静電潜像の可視像化が行われる。

これら帯電器１２及びレーザ露光器１３、現像器１５は、潜像保持体１１の外周囲に潜像保持体１１の図中矢印で示す回転方向上に、順次イエロー（Ｙ）、マゼンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色のトナー粒子及びキャリア液を含む液体現像剤を用いて画像形成を行う第１乃至第４の画像形成ユニット１６Ｙ，１６Ｍ、１６Ｃ，１６Ｋとして配列されている。従って、イエローが現像された後は、イエローと同様に、各色毎に静電潜像が形成され、夫々異なる色の現像剤による現像を繰り返すことで、潜像保持体１１上にカラー画像が形成される。

ここで、画像形成ユニット１６Ｙ，１６Ｍ，１６Ｃにおいては、その現像器１５に潜像保持体１１上にトナー像を形成するための現像ローラ１７と、ステンレス製ローラのように表面が平滑な金属製のリバースローラ１８が使用されており、このリバースローラ１８を潜像保持体１１の対向位置で潜像保持体１１の回転方向と反対方向に回転駆動することで、現像剤のキャリア液を絞り取っている。

これに対して最終段の画像形成ユニット１６Ｋを構成する現像器１５Ｋには、現像ローラ１７と吸液ローラ１９が設置されている。この現像器１５Ｋは、図２に示すように、筺体２０を潜像保持体１１の外周面と対向配置させ、この筺体２０の潜像保持体１１との対向面から回転自在に駆動され、筺体２０に保持された現像ローラ１７と吸液ローラ１９とを潜像保持体１１の回転方向に並設している。この現像ローラ１７は、筺体２０中に内蔵された液体成分のキャリア液と固形成分であるトナー粒子を含む現像剤２１と接触するように配置され、図中矢印の様に回転駆動することで、現像剤２１を潜像保持体１１の表面に定着されたトナー像２２に供給するようになされている。

これに対して吸液ローラ１９は、この現像剤２１に接することなく離間して配置されている。この吸液ローラ１９は、芯ローラ２３の外周に導電性発泡体にて形成された吸着性ローラ２４を被覆した構成を採り、更にこの吸着性ローラ２４に押圧するように筺体２０内に配置された一対の液体除去ローラ２５を有している。この吸着性ローラ２４には、トナー像２２が吸液ローラ１９に付着することを抑制するために、所定の電圧を印加しておくことが望ましく、更に吸着性ローラ２４には弾力性を保有する材料にて形成すれば、一層現像剤２１のキャリア液の除去効果を向上させることが可能となる。

このように吸液ローラ１９を構成することによって、現像ローラ１７Ｋを潜像保持体１１に軽く押圧もしくは近接させて、潜像保持体１１の移動に伴って潜像保持体１１外周面上に現像剤２１を供給する。この現像ローラ１７Ｋによって潜像保持体１１上に付着した黒色用のキャリア液２１´とトナー像２２は吸液ローラ１９に接触して、その液体成分であるキャリア液２１´が吸収される。吸液ローラ１９によって吸収されたキャリア液２１´は、この吸着性ローラ２４に押圧されている液体除去ローラ２５によって絞られ、筺体２０の下部に収納されている黒色トナー現像剤２１上に滴下して回収される。

このように構成すると、前段の現像ユニット１５Ｙ，１５Ｍ，１５Ｃで潜像保持体１１上に付着したトナー像２２が何度も吸液ローラ１９で剥ぎ取られることが防止できるため、画質の劣化を抑制できる。

また、最終段の現像器１５Ｋ内の吸液ローラ１９によって、例えばイエロートナー像２２の一部が剥ぎ取られたとしても、剥ぎ取られたイエロートナーは黒色トナー内に混入することになるため、両者を比較した場合、黒色トナーの方が濃い色のために混色の影響はきわめて軽微となる。更に、一般に黒色トナーは他色のイエロー、マゼンダ、シアンの各色トナーに比べて消費量が多く、頻繁にトナー補給が行われる場合が多いため、この補給によって一層他色のトナー混入の影響が軽減される効果を有する。

また、独立した吸液装置の設置が不要になるため、装置の構成が簡素化され小型化が可能となり、あるいは乾燥装置２６をより広い範囲にわたって作用させることが可能となるために、乾燥速度をより高速に設定することができるので、高速プリントを実現することが可能となる。

なお、図中２７は中間転写媒体、２８は加圧ローラで、この両者間に用紙２９を通すことにより、用紙２９上にカラー画像を形成している。また３０はクリーナである。

次に本発明に係るカラー画像形成装置の第２の実施形態について、図３を参照して説明する。

この第２の実施の形態は、上述した第１の実施の形態において、芯ローラ２３を中空ローラとして形成し、この中空ローラにポンプを連結して現像剤２１を強制的に吸引するように構成することで、液体除去ローラ２５の設置を省略したものであり、その他の構成は上述の第１の実施の形態と同様であることから、第１の実施の形態で説明した構成と同一部分については同一符号を付して、その詳細な説明は省略する。

この第２の実施の形態において、吸着性ローラ２４は中空状の芯ローラ２３の外周囲に形成されており、この芯ローラ２３に第１のポンプ３１が連結され、この第１のポンプ３１は筺体２０とは別体に形成された黒色トナーを含む現像剤を収容した現像剤タンク３３に連結されている。この現像剤タンク３３は、筺体２０の底部に設置された配管３４で筺体２０と連結されるとともに、第２のポンプ３５をこの現像剤タンク３３と筺体２０間に設置し、現像剤タンク３３内の黒色トナー現像剤３２を筺体２０内に供給するように構成されている。

このように構成することによって、第１のポンプ３１を駆動することによって吸液ローラ１９から吸引した現像剤３２のキャリア溶媒２１を現像剤タンク３３に回収する。現像剤タンク３３には黒色トナーを含む現像剤３２が収納されており、第２のポンプ３５の駆動によって黒色トナーを含む現像剤３２を筺体２０に送ることで、現像ローラ１７Ｋによってこの現像剤３２が潜像保持体１１外周面上に搬送されて潜像の現像が行われる。この筺体２０内の現像剤２１は、筺体２０下部の配管３４を通して現像剤タンク３３に流入し、また吸液ローラ１９からのキャリア液も第１のポンプ３１を介して現像剤タンク３３に回収される。このようにして吸収されたキャリア液を確実に現像剤タンク３３に戻すことで、循環して使用することが出来る。

次に、本発明に係るカラー画像形成装置に使用されるカートリッジを含む第３の実施の形態について、図４を参照して説明する。

この第３の実施の形態は、上述した第１の実施の形態において、潜像保持体１１及び各画像形成ユニット１６Ｙ，１６Ｍ，１６Ｃ，１６Ｋ等を一つのカートリッジ内に収納し、このカートリッジをカラー画像形成装置本体に対して着脱自在に構成したもので、その他の構成については、上述の第１の実施の形態と同様であることから、第１の実施の形態で説明した構成と同一部分については同一符号を付して、その詳細な説明は省略する。

この第３の実施の形態においては、中空箱状のカートリッジ本体３６の内部に、ベルト状の潜像保持体１１、これを駆動する一対のベルト駆動ローラ３７，３８、共通の帯電器１２、レーザ露光装置１３からのレーザ光線１４導入路、イエロー、マゼンダ、シアン、ブラックの４色の各現像器１５、乾燥装置２６、中間転写媒体２７、及びクリーナ３０を収納してカートリッジ３９を構成している。

即ち、このカートリッジ３９は、カラー画像形成装置本体に対して着脱自在に構成されており、中空箱状のカートリッジ本体３６内に一対の対向するベルト駆動ローラ３７，３８を配置し、このローラ３７，３８間に無端ベルト状の潜像保持体１１が懸架され、図中矢印方向に回転駆動される。このベルト駆動ローラ３７，３８の一方側には、共通の帯電器１２とレーザ露光装置１３からのレーザ光線導入路とが潜像保持体１１を介して対向配置されている。このベルト駆動ローラ３７，３８間の潜像保持体１１の一側には、各色現像器１５Ｙ，１５Ｍ，１５Ｃ，１５Ｋが潜像保持体１１の進行方向に順次配置され、最終段には吸液ローラ１９を備えた黒色用現像器１５Ｋが配置される。このベルト駆動ローラ３７，３８間の潜像保持体１１の他方側には乾燥装置２６を配置し、この乾燥装置２６の出力方向に位置するベルト駆動ローラ３８には、潜像保持体１１を介して中間転写媒体２７が圧接され、この中間転写媒体２７の一部がカートリッジ本体３６から外部に露呈するように構成されている。このカートリッジ本体３６から露呈された中間転写媒体２７は加圧ローラ２８と対峙しており、この加圧ローラ２８と中間転写媒体２７との間に転写用の用紙２９を通過させるように構成されている。

このようにカートリッジ３９を構成し、このカートリッジ３９をカラー画像形成装置本体に着脱自在となるように構成することによって、独立した吸液装置が不要になるので、カートリッジ３９の小型化が可能になり、且つ乾燥装置２６を広い領域に設置できるために高速乾燥が可能となり、より高速プリントが可能になる。しかも、所定枚数の印刷を終える度に、このカートリッジ３９自体を交換することにより、作業の効率化が図られるとともに、保守点検作業も容易に行うことが可能となる。

なお、上記説明では、潜像保持体１１やベルト駆動ローラ３７，３８、乾燥装置２６を全て包含したカートリッジ３９について説明したが、乾燥装置２６をカートリッジ本体３６から除外してカラー画像形成装置本体内に配設するように構成することも可能であり、この場合には熱の発生源となる乾燥装置２６がカートリッジ３９内に存在しなくなるため、放熱対策等のカートリッジ３９の設計が容易で構成も簡単となる効果がある。

更に、各現像器１５Ｙ，１５Ｍ，１５Ｃ，１５Ｋのみをカートリッジ本体３６内に収容したカートリッジ３９構成とすることも可能で、この場合には交換を要する頻度が高い現像器１５Ｙ，１５Ｍ，１５Ｃ，１５Ｋのみが収容されているので、より簡単な構成とすることができるもので、その他にも他の構成要素を併せて組み込むように構成することが可能である。

次に、本発明に係るカラー画像形成装置に使用されるカートリッジを含む第４の実施の形態について、図５を参照して説明する。

この第４の実施の形態は、上述した第3の実施の形態において、無端ベルト状に形成されていた潜像保持体１１を円筒状に形成し、この円筒状の潜像保持体１１の周囲に各色画像形成ユニット１６Ｙ，１６Ｍ，１６Ｃ，１６Ｋ等を配置するように構成したもので、その他の構成については、上述の第３の実施の形態と同様であることから、この第３の実施の形態及び第１の実施の形態で説明した構成と同一部分については同一符号を付して、その詳細な説明は省略する。

この第４の実施の形態においては、黒色現像器１５Ｋの前段側に配置されるイエロー、マゼンタ、シアンの各現像器１５Ｙ，１５Ｍ，１５Ｃには、現像ローラ１７のみを設置した構成とし、リバースローラ１８を省略したものを使用する構成としている。これは現像ローラ１７と潜像保持体１１との間隙を、例えば５０μｍといった微小間隙に設定することで、リバースローラ１８を不要にし、黒色現像器１５Ｋにのみ現像ローラ１７と吸液ローラ１９の両方を設置することにより、この黒色現像器１５Ｋ部分で吸液動作を行うようにしている。なお、図中４０はカラー画像形成装置本体を示している。

このように構成することで、現像器１５の小型化が可能となり、カートリッジ３９の更なる小型化が推進されるが、勿論、上述のように現像ローラ１７とリバースローラ１８を組み込んだ各現像器１５を採用してカートリッジ３９化対応とさせることも可能である。

本発明に係るカラー画像形成装置の構成を簡略化して示す説明図。 本発明に係るカラー画像形成装置の第１の実施の形態を示す説明図。 本発明に係るカラー画像形成装置の第２の実施の形態を示す説明図。 本発明に係るカラー画像形成装置の第３の実施の形態を示す説明図。 本発明に係るカラー画像形成装置の第４の実施の形態を示す説明図。 従来のカラー画像形成装置の構成を簡略化して示す説明図。 従来のカラー画像形成装置を構成する吸液装置を説明するための説明図。

符号の説明

１１：潜像保持体
１５：現像器
１５Ｙ：イエロー用現像器
１５Ｍ：マゼンダ用現像器
１５Ｃ：シアン用現像器
１５Ｋ：ブラック（黒色）用現像器
１６Ｙ：イエロー用画像形成ユニット
１６Ｍ：マゼンダ用画像形成ユニット
１６Ｃ：シアン用画像形成ユニット
１６Ｋ：ブラック用画像形成ユニット
１７：現像ローラ
１８：リバースローラ
１９：吸液ローラ
２１：現像剤
２１´：キャリア液
２７：中間転写媒体（転写装置）
２９：用紙（転写材）
３９：カートリッジ
４０：カラー画像形成装置本体

Claims (7)

1. 表面に静電潜像を保持する潜像保持体と、
   この潜像保持体の静電潜像にキャリア液とトナー粒子を含む液体現像剤を現像ローラを介して付与することにより前記潜像保持体上に可視像を順次形成する複数の現像器と、
   この潜像保持体上に順次形成された複数の前記可視像からなるカラー画像を転写材に転写する転写装置を有するカラー画像形成装置において、
   前記複数の現像器の最終段を黒色の液体現像剤を収納する黒色現像器で構成するとともにこの黒色現像器においてのみ前記潜像保持体に当接し前記潜像保持体上のキャリア液を吸収する接触吸液ローラを配置したことを特徴とするカラー画像形成装置。
2. 前記最終段の黒色現像器以外の現像器に、前記潜像保持体と同一方向に非接触で回転して前記潜像保持体表面のキャリア液を除去するリバースローラを配置したことを特徴とする請求項１記載のカラー画像形成装置。
3. 少なくとも前記複数の現像器をカラー画像形成装置本体から一体的に着脱自在になされたカートリッジに収納されていることを特徴とする請求項１または２記載のカラー画像形成装置。
4. 前記潜像保持体表面上に静電潜像を形成するとともにこれを可視像化する複数の画像形成ユニット、並びにこの可視像化されたカラー画像を像担持体に転写する転写装置とを、前記潜像保持体の周囲に配置し、これらをカラー画像形成装置本体から着脱自在になされたカートリッジに収納されていることを特徴とする請求項１または２記載のカラー画像形成装置。
5. 潜像保持体の表面上に静電潜像を形成しこの静電潜像にキャリア液とトナー粒子を含む液体現像剤を付与することにより前記潜像保持体上に可視像を形成する第１の現像工程及び、前記第１の現像工程後に前記潜像保持体の表面上に静電潜像を形成しこの静電潜像にキャリア液とトナー粒子を含む液体現像剤を付与することにより前記潜像保持体上に可視像を形成する黒色を現像する第２の現像工程によって、前記潜像保持体表面にカラー可視像を形成するカラー画像現像工程と、
   この潜像保持体上の前記カラー可視像を転写材に転写する転写工程とを有するカラー画像形成方法において、
   前記第２の現像工程においてのみ、前記潜像保持体に当接された接触吸液ローラによって前記潜像保持体上のキャリア液を吸収することを特徴とするカラー画像形成方法。
6. 前記第１の現像工程後であって、前記第２の現像工程前に、前記潜像保持体と非接触で配置されたリバースローラを、前記潜像保持体と同一方向に回転して前記潜像保持体表面のキャリア液を吸収する工程を有することを特徴とする請求項５記載のカラー画像形成方法。
7. 前記潜像保持体表面上に静電潜像を形成するとともにこれを可視像化する複数の画像形成ユニット、並びにこの可視像化されたカラー画像を像担持体に転写する転写装置とを前記潜像保持体の周囲に配置収納されているカートリッジをカラー画像形成装置本体から着脱することを特徴とする請求項５または６記載のカラー画像形成方法。

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