JP4470439B2

JP4470439B2 - 画像形成装置

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Publication number: JP4470439B2
Application number: JP2003355403A
Authority: JP
Inventors: 徹藤田; 健井熊
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2003-10-15
Filing date: 2003-10-15
Publication date: 2010-06-02
Anticipated expiration: 2023-10-15
Also published as: JP2005121816A

Description

この発明は、プリンタ、複写機やファクシミリ装置などの電子写真方式の画像形成技術に係り、特に現像方式として湿式現像を採用した画像形成技術に関するものである。

従来、電子写真方式の画像形成装置としては、次のようなものがある。帯電している感光体を露光手段により露光して当該感光体に静電潜像を形成し、現像手段によりトナーを感光体に付着させて静電潜像を顕像化してトナー像を形成し、このトナー像を中間転写ベルトや中間転写ドラム等の中間転写媒体上に１次転写する。そして、この中間転写媒体上のトナー像を２次転写位置に搬送して転写紙などの記録媒体に２次転写している。ここで、現像手段の現像方式として、液体キャリアにトナーを分散した現像液を用いる湿式現像方式が知られている。この湿式現像方式は、トナーの平均粒子径が０．１〜２μｍと小さいので高解像度の画像が得られる、液体のため流動性が高いことから均一な画像が得られる、などの利点を有しているため、種々の画像形成装置が提案されている（例えば特許文献１参照）。この装置は、現像された顕像（トナー像）を転写紙などの記録媒体に転写する前に、トナー層電位より高く感光体（非画像部）電位より低いバイアス電圧を印加したローラ等の除去部材を現像位置から転写位置までの間に設けて感光体から余剰なトナーを除去することにより画像のカブリを防いで画質を向上するようにしたものである。

特開２００１−２２８７１７号公報（段落［００３１］、［００３２］、図１）

しかしながら、上記特許文献１の記載にあるような装置構成をとっても、転写位置において転写されなかったトナーについては除去することができず、感光体から中間転写媒体への転写（１次転写）後にも感光体上の非画像部及び画像部に転写残りのトナーが残る場合がある。また同様に、中間転写媒体から転写紙などの記録媒体への転写（２次転写）後にも中間転写媒体上に転写残りのトナーが残る場合がある。そして、このような転写残りのトナーは、１次転写後では感光体上に、２次転写後では中間転写体上に固着する場合が多く、クリーニング部で除去するのは困難であった。その結果、転写残りのトナーが画像に悪影響を及ぼし、画質劣化の原因となっていた。

この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、第１像担持体上のトナー像を第２像担持体に転写した後に第１像担持体上に残る転写残りのトナーをクリーニングにより完全に除去して、良好な画像品質を得ることができる画像形成装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、この発明にかかる画像形成装置は、液体キャリアにトナーを分散した現像液を用いて形成されたトナー像を担持しながら所定の回転方向に回転することで前記トナー像を転写位置に搬送する第１像担持体と、前記転写位置で前記第１像担持体上のトナー像を第２像担持体に転写する転写手段と、前記転写位置より前記第１像担持体の回転方向の下流側に設けられ、前記第１像担持体上の現像液を前記第１像担持体から除去するクリーニング手段と、前記クリーニング手段により前記第１像担持体上の現像液を除去するクリーニング位置と前記転写位置との間に設けられ、前記第１像担持体上の現像液に含まれるトナーの分散状態を調整する分散状態調整手段とを備え、前記分散状態調整手段は、前記第１像担持体上の現像液に接触する接触部材を備え、前記接触部材の表面速度を前記第１像担持体により搬送される現像液の表面速度と異ならせることにより前記分散状態を調整することを特徴としている。

この構成によれば、クリーニングの実行前に転写後の第１像担持体上の現像液に含まれるトナーの分散状態が調整されることにより、転写残りのトナーの分散状態をクリーニングに適した状態にすることができる。これにより、転写残りのトナーをクリーニングにより完全に除去して、良好な画像品質を得ることができる。また、転写後の第１像担持体上の現像液に含まれるトナーを攪拌することにより、トナーの分散状態に乱れを生じさせることができる。これにより、転写後にトナーが第１像担持体の表面に凝集している場合でも、トナーを現像液の表層側に移動させることにより、掻き取り等のクリーニングを容易にすることができる。

上記目的を達成するために、この発明にかかる画像形成装置は、液体キャリアにトナーを分散した現像液を用いて形成されたトナー像を担持しながら所定の回転方向に回転することで前記トナー像を転写位置に搬送する第１像担持体と、前記転写位置で前記第１像担持体上のトナー像を第２像担持体に転写する転写手段と、前記転写位置より前記第１像担持体の回転方向の下流側に設けられ、前記第１像担持体上の現像液を前記第１像担持体から除去するクリーニング手段と、前記クリーニング手段により前記第１像担持体上の現像液を除去するクリーニング位置と前記転写位置との間に設けられ、前記第１像担持体上の現像液に含まれるトナーの分散状態を調整する分散状態調整手段と、前記転写位置より前記第１像担持体の回転方向の下流側に前記第１像担持体上のトナーと液体キャリアの比率を調整するトナー濃度調整手段とを備え、前記分散状態を調整する前に前記トナー濃度調整手段により前記第１像担持体上のトナーと液体キャリアの比率を調整することを特徴としている。

この構成によれば、クリーニングの実行前に転写後の第１像担持体上の現像液に含まれるトナーの分散状態が調整されることにより、転写残りのトナーの分散状態をクリーニングに適した状態にすることができる。これにより、転写残りのトナーをクリーニングにより完全に除去して、良好な画像品質を得ることができる。また、分散状態が調整される前に第１像担持体上のトナーと液体キャリアの比率（トナー濃度）が調整されることにより、第１像担持体上のトナー濃度を分散状態調整手段による調整に適したトナー濃度にすることができる。その結果、クリーニングを容易にすることができ、転写残りのトナーをクリーニングにより完全に除去して良好な画像品質を得ることができる。

また、前記トナー濃度調整手段は、前記第１像担持体上の現像液に接触する接触位置に配置可能に構成され、当該現像液の表層の液体キャリアを剥ぎ取る剥ぎ取り部材を備え、
前記剥ぎ取り部材による液体キャリアの剥ぎ取り量を制御することにより前記第１像担持体上のトナーと液体キャリアの比率を調整してもよい。この構成によれば、転写後の第１像担持体上の現像液に含まれる液体キャリアの剥ぎ取り量を制御することで、第１像担持体上のトナーと液体キャリアの比率（トナー濃度）が調整されることとなる。これにより、第１像担持体上のトナー濃度を分散状態調整手段による調整に適したトナー濃度にすることができる。また、剥ぎ取った液体キャリアを再利用することで、液体キャリアの消費の無駄を防止して、液体キャリアの有効利用を図ることができる。

上記目的を達成するために、この発明にかかる画像形成装置は、液体キャリアにトナーを分散した現像液を用いて形成されたトナー像を担持しながら所定の回転方向に回転することで前記トナー像を転写位置に搬送する第１像担持体と、前記転写位置で前記第１像担持体上のトナー像を第２像担持体に転写する転写手段と、前記転写位置より前記第１像担持体の回転方向の下流側に設けられ、前記第１像担持体上の現像液を前記第１像担持体から除去するクリーニング手段と、前記クリーニング手段により前記第１像担持体上の現像液を除去するクリーニング位置と前記転写位置との間に設けられ、前記第１像担持体上の現像液に含まれるトナーの分散状態を調整する分散状態調整手段とを備え、前記分散状態調整手段は、前記第１像担持体上の現像液に接触する接触部材と、前記第１像担持体と前記接触部材との間にバイアス電圧を印加する電圧印加手段とを備え、前記接触部材は、前記第１像担持体上の現像液に接触して当該現像液の表層の液体キャリアを剥ぎ取る剥ぎ取り部材であって、前記電圧印加手段により印加するバイアス電圧を制御することで、前記剥ぎ取り部材による液体キャリアの剥ぎ取り量を制御することにより前記第１像担持体上のトナーと液体キャリアの比率を調整するとともに、前記分散状態を調整することを特徴としている。

この構成によれば、クリーニングの実行前に転写後の第１像担持体上の現像液に含まれるトナーの分散状態が調整されることにより、転写残りのトナーの分散状態をクリーニングに適した状態にすることができる。これにより、転写残りのトナーをクリーニングにより完全に除去して、良好な画像品質を得ることができる。また、第１像担持体と接触部材との間にバイアス電圧を印加するバイアス電圧を制御することで、現像液に含まれるトナーを接触部材側（現像液の表層側）に移動させたり、第１像担持体側に移動させることができる。これにより、例えばトナーを現像液の表層側に移動させることにより、掻き取り等のクリーニングを容易にすることができる。また、接触部材のみで転写後の第１像担持体上のトナー濃度を調整するとともに、トナーの分散状態を調整することができるため、装置の簡素化および小型化を図ることができる。

＜第１実施形態＞
図１は本発明に係る画像形成装置の第１実施形態であるプリンタの内部構成を示す図、図２は同プリンタの電気的構成を示すブロック図である。このプリンタは、ブラック（Ｋ）のトナーを含む現像液を用いて単色画像を形成する湿式現像方式の画像形成装置であり、ホストコンピュータなどの外部装置から画像信号を含む印字指令信号が主制御部１００に与えられると、この主制御部１００からの制御信号に応じてエンジン制御部１１０がエンジン部１の各部を制御して、装置本体２の下部に配設された給紙カセット３から搬送した転写紙、複写紙および用紙（以下「転写紙」という）４に上記画像信号に対応する画像を印字出力する。

上記エンジン部１は、感光体ユニット１０、露光ユニット２０、現像ユニット３０、転写ユニット４０などを備えている。これらのユニットのうち、感光体ユニット１０は感光体１１、帯電部１２、除電部１３およびクリーニング部１４を備えている。また、現像ユニット３０は現像ローラ３１などを備えている。さらに、転写ユニット４０は中間転写ローラ４１などを備えている。

感光体ユニット１０では、感光体１１が図１の矢印方向１５（図中、時計回り方向）に回転自在に設けられている。そして、この感光体１１の周りには、その回転方向１５に沿って、帯電部１２、現像ローラ３１、中間転写ローラ４１、除電部１３およびクリーニング部１４が配設されている。また、帯電部１２と現像位置１６（後述）との間の表面領域が露光ユニット２０からの光ビーム２１の照射領域となっている。帯電部１２は、本実施形態では帯電ローラからなり、帯電バイアス発生部１１１から帯電バイアスが印加されて、感光体１１の外周面を所定の表面電位Ｖｄ（例えばＶｄ＝ＤＣ＋６００Ｖ）に均一に帯電するもので、帯電手段としての機能を有する。

この帯電部１２によって均一に帯電された感光体１１の外周面に向けて露光ユニット２０から例えばレーザで形成される光ビーム２１が照射される。この露光ユニット２０は、露光制御部１１２から与えられる制御指令に応じて光ビーム２１により感光体１１を露光して、感光体１１上に画像信号に対応する静電潜像を形成するもので、露光手段としての機能を有する。例えば、ホストコンピュータなどの外部装置よりインターフェース１０２を介して主制御部１００のＣＰＵ１０１に画像信号を含む印字指令信号が与えられると、主制御部１００のＣＰＵ１０１からの指令に応じてＣＰＵ１１３が露光制御部１１２に対し所定のタイミングで画像信号に対応した制御信号を出力する。そして、この露光制御部１１２からの制御指令に応じて露光ユニット２０から光ビーム２１が感光体１１に照射されて、画像信号に対応する静電潜像が感光体１１上に形成される。このように、この実施形態では、感光体１１が本発明の「第１像担持体」に相当する。

こうして形成された静電潜像は現像ユニット３０の現像ローラ３１から供給されるトナーによって顕像化される（現像工程）。現像ユニット３０は、現像ローラ３１に加えて、現像液３２を貯留するタンク３３、タンク３３に貯留された現像液３２を汲み上げて現像ローラ３１に塗布する塗布ローラ３４、塗布ローラ３４上の現像液層の厚さを均一に規制する規制ブレード３５、感光体１１へのトナー供給後に現像ローラ３１上に残留した現像液を除去するクリーニングブレード３６および後述するメモリ３７（図２）を備えている。現像ローラ３１は感光体１１に従動する方向（図１中、反時計回り）に感光体１１とほぼ等しい周速で回転する。塗布ローラ３４は現像ローラ３１と同一方向（同図中、反時計回り）に約２倍の周速で回転する。

現像液３２は、本実施形態では、着色顔料、この着色顔料を接着するエポキシ樹脂などの接着剤、トナーに所定の電荷を与える荷電制御剤、着色顔料を均一に分散させる分散剤等からなるトナーが、液体キャリア中に分散されてなる。本実施形態では、液体キャリアとして例えばポリジメチルシロキサンオイルなどのシリコーンオイルを用いており、トナー濃度を５〜４０重量％として、湿式現像方式で多く用いられる低濃度現像液（トナー濃度が１〜２重量％）に比べて高濃度にしている。なお、液体キャリアの種類はシリコーンオイルに限定されるものではなく、また、現像液３２の粘度は、使用する液体キャリアやトナーを構成する各材料、トナー濃度などによって決まるが、本実施形態では、例えば粘度を５０〜６０００ｍＰａ・ｓとしている。

感光体１１と現像ローラ３１との間隔（現像ギャップ＝現像液層の厚さ）は、本実施形態では例えば５〜４０μｍに設定し、現像ニップ距離（現像液層が感光体１１および現像ローラ３１の双方に接触している周方向の距離）は、本実施形態では例えば５ｍｍに設定している。上述した低濃度現像液の場合にはトナー量を稼ぐべく１００〜２００μｍの現像ギャップを必要とするのに比べて、高濃度現像液を用いる本実施形態では現像ギャップを短縮することができる。従って、現像液中を電気泳動によって移動するトナーの移動距離が短縮するとともに、同一の現像バイアスを印加してもより高い電界が発生するので、現像効率を向上することができ、現像を高速に行えることとなる。

このような構成の現像ユニット３０において、タンク３３に貯留された現像液３２が塗布ローラ３４により汲み上げられ、規制ブレード３５により塗布ローラ３４上の現像液層の厚さが均一に規制され、この均一な現像液３２が現像ローラ３１の表面に付着し、現像ローラ３１の回転に伴って感光体１１に対向する現像位置１６に搬送される。現像液中のトナーは、荷電制御剤などの作用によって例えば正に帯電している。

そして、現像位置１６において現像ローラ３１に担持されている現像液３２が現像ローラ３１から供給されて感光体１１に付着し、現像バイアス発生部１１４から現像ローラ３１に印加される現像バイアスＶｂ（例えばＶｂ＝ＤＣ＋４００Ｖ）によってトナーが現像液中を現像ローラ３１から感光体１１に移動して、静電潜像が顕像化される。また、感光体１１に付着せずに現像ローラ３１上に残った現像液は、クリーニングブレード３６により掻き落とされ、自重でタンク３３に戻る。

上記のようにして感光体１１上に形成されたトナー像は、感光体１１の回転に伴って中間転写ローラ４１に対向する１次転写位置４４（本発明の「転写位置」に相当）に搬送される。中間転写ローラ４１は感光体１１に従動する方向（図１中、反時計回り）に感光体１１とほぼ等しい周速で回転しており、転写バイアス発生部１１５から１次転写バイアス（例えばＤＣ−４００Ｖ）が印加されると、感光体１１上のトナー像が中間転写ローラ４１に１次転写される（１次転写工程）。１次転写後における感光体１１上の残留電荷はＬＥＤなどからなる除電部１３により除去され、残留現像液はクリーニング位置１８においてクリーニング部１４により除去される（クリーニング工程）。ここで、クリーニング部１４は、例えばクリーニングブレードなどの掻き取り手段により構成される。このように、この実施形態では、クリーニング部１４が本発明の「クリーニング手段」に、中間転写ローラ４１が本発明の「第２像担持体」に、転写バイアス発生部１１５が本発明の「転写バイアス発生手段」に相当する。

さらに、１次転写位置４４とクリーニング位置１８との間には、分散状態調整ローラ５８が感光体１１に対向配置されている。分散状態調整ローラ５８は、感光体１１に対して接離方向に移動可能に支持されている。すなわち、例えばソレノイドまたはモータなどからなるアクチュエータ７１（図２）が接離駆動部１１８（図２）によって駆動されると、分散状態調整ローラ５８は、接触位置と離間位置との間で往復移動する。接触位置は、感光体１１上に担持されている現像液に分散状態調整ローラ５８が接触する位置であり、離間位置は、上記現像液に分散状態調整ローラ５８が接触しない位置である。そして、分散状態調整ローラ５８が接触位置に配置されると感光体１１に従動する方向に回転する。この分散状態調整ローラ５８は、感光体１１上の現像液３２に含まれるトナーの分散状態を調整するもので、その動作については後に詳述する。

中間転写ローラ４１の適所（図１では中間転写ローラ４１の鉛直下方）に２次転写ローラ４２が対向配置されており、中間転写ローラ４１に１次転写された１次転写トナー像は中間転写ローラ４１の回転に伴って２次転写ローラ４２に対向する２次転写位置４５に搬送される。一方、給紙カセット３に収容されている転写紙４は、１次転写トナー像の搬送に同期して搬送駆動部（図示省略）により２次転写位置４５に搬送される。そして、２次転写ローラ４２は中間転写ローラ４１に従動する方向（図１中、時計回り）に中間転写ローラ４１と等しい周速で回転しており、転写バイアス発生部１１５から２次転写バイアス（例えば定電流制御で−１００μＡ）が印加されると、中間転写ローラ４１上のトナー像が転写紙４に２次転写される（２次転写工程）。２次転写後における中間転写ローラ４１上の残留現像液はクリーニング部４３により除去される。こうしてトナー像が２次転写された転写紙４は、所定の転写紙搬送経路５（図１中、一点鎖線）に沿って搬送され、定着ユニット６によってトナー像が定着され、装置本体２の上部に設けられた排出トレイに排出される。また、装置本体２の上面には、例えば液晶ディスプレイおよびタッチパネルからなる操作表示パネル７が配設されており、使用者による操作指示を受け付けるとともに、所定の情報を表示して使用者に報知する。

図２において、主制御部１００は、インターフェース１０２を介して外部装置から与えられた画像信号を記憶するための画像メモリ１０３を備えており、ＣＰＵ１０１は、外部装置から画像信号を含む印字指令信号をインターフェース１０２を介して受信すると、エンジン部１の動作指示に適した形式のジョブデータに変換し、エンジン制御部１１０に送出する。

エンジン制御部１１０のメモリ１１６は、予め設定された固定データを含むＣＰＵ１１３の制御プログラムを記憶するＲＯＭや、エンジン部１の制御データやＣＰＵ１１３による演算結果などを一時的に記憶するＲＡＭなどからなる。ＣＰＵ１１３はＣＰＵ１０１を介して外部装置から送られた画像信号に関するデータをメモリ１１６に格納する。

現像ユニット３０のメモリ３７は、当該現像ユニット３０の製造ロット、使用履歴、内蔵トナーの特性、現像液３２の残量やトナー濃度などに関するデータを記憶するものである。このメモリ３７は通信部３８と電気的に接続されており、通信部３８は例えばタンク３３に取り付けられている。そして、現像ユニット３０が装置本体２に装着されると、通信部３８がエンジン制御部１１０の通信部１１７と所定距離以内、例えば１０ｍｍ以内に対向配置されるように構成されており、赤外線などの無線通信により互いに非接触状態でデータを送受信可能となっている。これによって、ＣＰＵ１１３により現像ユニット３０に関する消耗品管理等の各種情報の管理が行われる。

なお、この実施形態では無線通信等の電磁的手段を用いて非接触にてデータ送受信を行うようにしているが、例えば装置本体２および現像ユニット３０にそれぞれコネクタを設けておき、装置本体２に現像ユニット３０を装着すると、両コネクタが機械的に嵌合することで相互にデータ送受信を行うようにしてもよい。また、メモリ３７は、電源オフ状態や現像ユニット３０が装置本体２から取り外された状態でもそのデータを保存できる不揮発性メモリであることが望ましく、このような不揮発性メモリとしては、例えばフラッシュメモリなどのＥＥＰＲＯＭや強誘電体メモリなどを用いることができる。

図３は分散状態調整ローラ５８による感光体１１上の現像液３２に含まれるトナーの分散状態の調整動作を説明する図である。図３（Ａ）は、１次転写後であって分散状態調整ローラ５８による調整前における感光体１１上のトナーの状態を表し、図３（Ｂ）は、分散状態調整ローラ５８によるトナーの分散状態の調整動作を表している。なお、説明の便宜上、感光体１１を平板状にしている。

図３（Ａ）では、感光体１１から中間転写ローラ４１に転写（１次転写）しなかったトナー３２２（転写残りトナー）が、液体キャリア３２１とともに感光体１１上に残っている。同図に示すように、このような転写残りのトナー３２２は、感光体１１側に凝集ないしは感光体１１に固着しており、このままではクリーニング部１４における掻き取り等のクリーニングによりトナー３２２を完全に除去することができずに、クリーニング後もトナー３２２が残ってしまう。

そこで、図３（Ｂ）に示すように、分散状態調整ローラ５８を感光体１１上の現像液３２と接触させて、感光体１１と分散状態調整ローラ５８との間に接続された調整バイアス発生部１２１によりバイアスを印加する。ここでバイアス電圧として、転写バイアス発生部１１５から印加される１次転写バイアスと同極性、すなわち正帯電トナーを使用した場合にはトナー３２２が下方（感光体１１）から上方（ここでは分散状態調整ローラ５８）に移動する向きのバイアスを印加する。なお、分散状態調整ローラ５８は感光体１１上の現像液３２と接触することで、感光体１１上の現像液３２の移動方向（図中、右方向）に従動する方向に回転する。これにより、感光体１１側に凝集していたトナー３２２は、感光体１１と分散状態調整ローラ５８との間に形成された電界によって、分散状態調整ローラ５８側（現像液３２の表層側）に移動する。その結果、クリーニング部１４による掻き取り等のクリーニングを容易にすることができる。ここで、調整バイアス発生部１２１から印加されるバイアス電圧は直流バイアスに限らず、交流バイアスでもよいが、交流バイアスの場合には交流サイクルのデューティ比を変更するなどして、トナーをどちらか一方のローラ（ここでは分散状態調整ローラ５８）に引き寄せるように収束させるバイアスであることが必要である。このように、この実施形態では、分散状態調整ローラ５８が本発明の「接触部材」に相当し、調整バイアス発生部１２１が本発明の「電圧印加手段」に相当する。

また、調整バイアス発生部１２１が印加する電圧は、転写バイアス発生部１１５から印加される１次転写バイアス電圧により形成される電界に比べてより大きな電界を感光体１１と分散状態調整ローラ５８との間に生じさせるバイアス電圧であることが望ましい。このようなバイアス電圧を印加することで、感光体１１から中間転写ローラ４１への１次転写時に転写しなかった転写残りのトナー３２２であっても、１次転写時に比べてより大きな引力（ここでは分散状態調整ローラ５８側に移動する力）をトナー３２２に働かせることにより、転写残りのトナー３２２を確実に現像液３２の表層側に移動させることができる。これにより、クリーニング実行前に感光体１１上の転写残りのトナー３２２がすべて現像液３２の表層側に移動するので、クリーニングを容易に行うことができる。

さらに、調整バイアス発生部１２１に新たに交流バイアス電源（図示省略）を追加して構成すると、既存の直流（または交流）バイアスに新たに交流バイアスを重畳することが可能になる。そのため、既存のバイアスによる引力（分散状態調整ローラ５８側に移動する力）に加えて、さらに交流バイアスの周波数に応じた交互の引、斥力をトナー３２２に働かせることにより、現像液３２中のトナー３２２の分散状態に乱れを生じさせることができる。その結果、例えばトナー３２２が感光体１１に固着している場合であっても、トナー３２２の移動を促すことでトナー３２２を感光体１１から剥離し、液体キャリア３２１中に移動させることにより、転写残りのトナー３２２を完全にクリーニングにより除去することができる。

以上説明したように、本実施形態によれば、分散状態調整ローラ５８を感光体１１上の現像液３２に接触させてトナー３２２を現像液３２の表層側に移動させるように調整バイアス発生部１２１を制御しているので、クリーニング部１４で掻き取り等のクリーニングを容易にすることができる。これにより、転写残りのトナー３２２をクリーニングにより完全に除去して、良好な画像品質を得ることができる。

＜第２実施形態＞
上記第１実施形態では、感光体１１上のトナー像を中間転写ローラ４１に転写（１次転写）した後に感光体１１上に残る現像液に含まれるトナーの分散状態を調整するように構成しているが、中間転写ローラ４１上のトナー像を転写紙４などの記録媒体に転写（２次転写）した後に中間転写ローラ４１上に残る現像液に含まれるトナーの分散状態を調整するようにしてもよい。この場合は、２次転写後に中間転写ローラ４１上に残る転写残りのトナーのクリーニングを容易にすることができる。

図４は本発明に係る画像形成装置の第２実施形態であるプリンタの内部構成を示す図である。この第２実施形態が第１実施形態と相違する点は、分散状態調整ローラ５８を感光体１１に対向配置することに代えて、中間転写ローラ４１上の２次転写位置４５（本発明の「転写位置」に相当）とクリーニング部４３におけるクリーニング位置１９との間に対向配置している点であり、その他の構成は基本的に第１実施形態と同様である。したがって、同一構成については同一符号を付して説明を省略し、以下のおいては相違点を中心に本実施形態の特徴について説明する。

第２実施形態において、分散状態調整ローラ５８は２次転写後の中間転写ローラ４１上の現像液３２に接触して、現像液３２に含まれるトナーの分散状態を調整している。その調整動作については基本的に第１実施形態と同一である。すなわち、分散状態調整ローラ５８を中間転写ローラ４１上の現像液３２と接触させて、中間転写ローラ４１と分散状態調整ローラ５８との間に接続された調整バイアス発生部１２１によりバイアスを印加する。ここでバイアス電圧として、転写バイアス発生部１１５から印加される２次転写バイアスと同極性、すなわち正帯電トナーを使用した場合にはトナー３２２が中間転写ローラ４１から分散状態調整ローラ５８に移動する向きのバイアス電圧を印加する。これにより、中間転写ローラ４１の表面側に凝集していたトナー３２２は、中間転写ローラ４１と分散状態調整ローラ５８との間に形成された電界によって、分散状態調整ローラ５８側（現像液３２の表層側）に移動する。その結果、クリーニング部４３による掻き取り等のクリーニングを容易にすることができる。

また、調整バイアス発生部１２１が印加する電圧は、第１実施形態と同様に転写バイアス発生部１１５から印加される２次転写バイアス電圧により形成される電界に比べてより大きな電界を中間転写ローラ４１と分散状態調整ローラ５８との間に生じさせるバイアス電圧であることが望ましい。このようなバイアス電圧を印加することで、中間転写ローラ４１から転写紙４への２次転写時に転写しなかった転写残りのトナー３２２であっても、２次転写時に比べてより大きな引力（ここでは分散状態調整ローラ５８側に移動する力）をトナー３２２に働かせることにより、転写残りのトナー３２２を確実に移動させることができる。これにより、クリーニング実行前に中間転写ローラ４１上の転写残りのトナー３２２がすべて現像液３２の表層側に移動するので、クリーニングを容易に行うことができる。このように、この実施形態では、クリーニング部４３が本発明の「クリーニング手段」に、中間転写ローラ４１が本発明の「第１像担持体」に、転写紙４が本発明の「第２像担持体」に相当する。

さらに、この実施形態においても第１実施形態と同様に調整バイアス発生部１２１に新たに交流バイアス電源を追加して構成してもよい。これにより、例えばトナー３２２が中間転写ローラ４１に固着している場合であっても、トナー３２２の移動を促すことでトナー３２２を中間転写ローラ４１から剥離し、液体キャリア３２１中に移動させることにより、転写残りのトナー３２２を完全にクリーニングにより除去することができる。

なお、本実施形態では中間転写ローラ４１上の現像液３２に含まれるトナーの分散状態を調整しているが、第１実施形態における感光体１１上の現像液３２に含まれるトナーの分散状態の調整も併せて行うように構成してもよい。

＜第３実施形態＞
図５は本発明に係る画像形成装置の第３実施形態であるプリンタの内部構成を示す図、図６は図５の要部拡大図、図７は同プリンタの電気的構成を示すブロック図である。この第３実施形態が第２実施形態と相違する点は、中間転写ローラ４１上の２次転写位置４５とクリーニング部４３におけるクリーニング位置１９との間に、新たにトナー濃度調整ローラ５９が対向配置されている点であり、その他の構成は基本的に第２実施形態と同様である。したがって、同一構成については同一符号を付して説明を省略し、以下においては相違点を中心に本実施形態の特徴について説明する。

トナー濃度調整ローラ５９は、２次転写位置４５より中間転写ローラ４１の回転方向４６の下流側であって、分散状態調整ローラ５８より上流側に対向配置されている。トナー濃度調整ローラ５９は、中間転写ローラ４１に対して接離方向に移動可能に支持されている。すなわち、例えばソレノイドまたはモータなどからなるアクチュエータ７２（図７）が接離駆動部１１８（図７）によって駆動されると、トナー濃度調整ローラ５９は、接触位置と離間位置との間で往復移動する。接触位置は、中間転写ローラ４１上に担持されている現像液にトナー濃度調整ローラ５９が接触する位置であり、離間位置は、上記現像液にトナー濃度調整ローラ５９が接触しない位置である。

また、トナー濃度調整ローラ５９は、接触位置においてローラ駆動モータ７３（図７）がモータ駆動部１１９（図７）によって回転駆動されると、中間転写ローラ４１に従動する方向（図６中、時計回り）に中間転写ローラ４１とほぼ等しい周速で回転する。トナー濃度調整ローラ５９は、接触位置に配置されて中間転写ローラ４１の表面に担持されている現像液３２の表層の液体キャリアに接触することにより中間転写ローラ４１から液体キャリアを剥ぎ取るものである。トナー濃度調整ローラ５９による液体キャリアの剥ぎ取り動作については後に詳述する。

また、図６に示すように、トナー濃度調整ローラ５９にはクリーニングブレード６０が当接しており、トナー濃度調整ローラ５９により中間転写ローラ４１から剥ぎ取られた液体キャリアは、クリーニングブレード６０により掻き取られてトナー濃度調整ローラ５９から除去される。ここで、クリーニングブレード６０のトナー濃度調整ローラ５９への当接位置の下方には、液体キャリア回収用の受け皿６５が設置されており、クリーニングブレード６０によりトナー濃度調整ローラ５９から除去された液体キャリアは、自然落下して受け皿６５に回収される。そして、この受け皿６５を配管（図示省略）を介してタンク３３と連通して、回収された液体キャリアを自然落下あるいはポンプ（図示省略）などのキャリア送給駆動部を駆動させることにより、配管を経由してタンク３３に戻すことも可能である。

図８はトナー濃度調整ローラ５９による中間転写ローラ４１からの液体キャリアの剥ぎ取り動作を説明する図である。より具体的には、トナー濃度調整ローラ５９の接触位置として、中間転写ローラ４１との距離が異なる３箇所の接触位置を設けた場合の各接触位置における液体キャリアの剥ぎ取り量を説明する図である。なお、図８では、説明の便宜上、中間転写ローラ４１を平板状にしている。

この形態は、アクチュエータ７２（図７）を例えばモータで構成し、トナー濃度調整ローラ５９の接触位置として、中間転写ローラ４１からの距離が互いに異なる複数の接触位置にトナー濃度調整ローラ５９を配置可能にしたものである。図８（Ａ）は、図６における領域Ａ、すなわち中間転写ローラ４１の回転方向４６におけるトナー濃度調整ローラ５９の上流側であって、中間転写ローラ４１上のトナー像が転写紙４などの記録媒体に転写（２次転写）された後の転写残りのトナー３２２と液体キャリア３２１を表している。なお、転写残りのトナー３２２の平均的な厚さをｔ１、液体キャリア３２１の厚さをｔ２としている。また、トナー濃度調整ローラ５９の半径をＲとしている。

同図（Ｂ）では、接触位置をトナー濃度調整ローラ５９の表面がかろうじて中間転写ローラ４１上の現像液３２に接触する位置に設定している。すなわち、トナー濃度調整ローラ５９の中心と現像液３２の表面との距離Ｌ１を、Ｌ１≒ＲかつＬ１≦Ｒに設定している。これによって、中間転写ローラ４１上に残る液体キャリア３２１の厚さがｔ３になり、中間転写ローラ４１上の現像液３２の表層の液体キャリア３２１が少量だけ剥ぎ取られることとなる。

同図（Ｃ）では、接触位置を同図（Ｂ）より中間転写ローラ４１に近接した位置に設定している。すなわち、トナー濃度調整ローラ５９の中心と現像液３２の表面との距離Ｌ２を、Ｌ２＜Ｌ１に設定している。これによって、中間転写ローラ４１上に残る液体キャリア３２１の厚さがｔ４（＜ｔ３）になり、中間転写ローラ４１上の現像液３２の表層の液体キャリア３２１が同図（Ｂ）の場合より多く剥ぎ取られる。

同図（Ｄ）では、接触位置を同図（Ｃ）よりさらに中間転写ローラ４１に近接した位置に設定している。すなわち、トナー濃度調整ローラ５９の中心と現像液３２の表面との距離Ｌ３を、Ｌ３＜Ｌ２に設定している。これによって、中間転写ローラ４１上に残る液体キャリア３２１の厚さがｔ５（＜ｔ４）になり、中間転写ローラ４１上の現像液３２の表層の液体キャリア３２１が同図（Ｃ）の場合よりさらに多く剥ぎ取られる。

このように、図８の形態によれば、トナー濃度調整ローラ５９の接触位置として、中間転写ローラ４１からの距離が互いに異なる複数の接触位置にトナー濃度調整ローラ５９を配置可能にしているので、トナー濃度調整ローラ５９の接触位置を変更することにより、中間転写ローラ４１からの液体キャリア３２１の剥ぎ取り量を制御することができる。これによって、中間転写ローラ４１上の現像液３２に含まれる液体キャリア量を調整することができる。すなわち、液体キャリア３２１の剥ぎ取り量を制御することにより、中間転写ローラ４１に付着する現像液のトナー濃度（つまりトナーと液体キャリアの比率）を調整することができる。このように、本実施形態では、トナー濃度調整ローラ５９が、本発明の「トナー濃度調整手段」、「剥ぎ取り部材」に相当する。

なお、本実施形態ではトナー濃度調整ローラ５９の接触位置を変更することにより、中間転写ローラ４１からの剥ぎ取り量を制御しているが、これに限定されない。例えば、ローラ駆動モータ７３によりトナー濃度調整ローラ５９の周速を変更可能にして、中間転写ローラ４１により搬送される現像液に対するトナー濃度調整ローラ５９の接触面の相対速度を変更するようにしてもよい。この形態によれば、中間転写ローラ４１の周速に対してトナー濃度調整ローラ５９の周速を増減することにより、液体キャリア３２１の剥ぎ取り量を増減することができ、これによって、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。

以上のように、本実施形態によれば、中間転写ローラ４１上の現像液３２に含まれるトナー３２２の分散状態が調整される前に中間転写ローラ４１上のトナー３２２と液体キャリア３２１の比率（トナー濃度）が調整されることにより、中間転写ローラ４１上のトナー濃度を分散状態調整ローラ５８によるトナー３２２の分散状態の調整に適したトナー濃度にすることができる。その結果、クリーニング部４３におけるクリーニングをさらに容易にすることができ、転写残りのトナー３２２を完全に除去して良好な画像品質を得ることができる。

また、本実施形態によれば、クリーニングブレード６０によりトナー濃度調整ローラ５９から掻き取られた液体キャリア３２１は、自然落下して受け皿６５に回収され、タンク３３に戻されるため、別途、液体キャリア３２１をトナー濃度調整ローラ５９から受け皿６５に回収する装置を設ける必要がなく、装置構成の簡素化を図ることができる。また、剥ぎ取った液体キャリア３２１をタンク３３に戻すことにより、液体キャリア３２１の消費の無駄を防止して有効利用することができる。これにより、液体キャリア３２１の補給量を必要最小限にすることができる。

なお、本実施形態は、第２実施形態を基礎として新たにトナー濃度調整ローラ５９を中間転写ローラ４１上の２次転写位置４５とクリーニング部４３におけるクリーニング位置１９との間に新たに追加配置しているが、同様に、これに代えてあるいはこれと併せて第１実施形態を基礎として新たにトナー濃度調整ローラ５９を感光体１１上の１次転写位置４４とクリーニング部１４におけるクリーニング位置１８との間に追加配置することも可能である。この場合においても、上記第３実施形態と同様な効果が得られる。すなわち、感光体１１上のトナー濃度を分散状態調整ローラ５８によるトナーの分散状態の調整に適したトナー濃度にすることにより、クリーニング部１４におけるクリーニングをさらに容易にすることができる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したものに対して種々の変更を加えることが可能であり、例えば以下の変形形態（１）〜（９）を採用することができる。

（１）上記第１実施形態では、分散状態調整ローラ５８と感光体１１との間にバイアス電圧を印加することにより、感光体１１上の現像液３２に含まれるトナーの分散状態を調整しているが、これに限定されず、例えば以下の調整形態を採用することも可能である。

図９は分散状態調整ローラ５８による感光体１１上の現像液３２に含まれるトナーの分散状態の別の調整動作を説明する図である。なお、図９では説明の便宜上、感光体１１を平板上にしている。この調整動作においては、分散状態調整ローラ５８は感光体１１との間隔が感光体１１上の現像液３２の厚みよりも小さい位置に配置される。図９に示すように、１次転写後に感光体１１上に残っている現像液３２（分散状態調整ローラ５８の手前部分の現像液）は、感光体１１の回転（回転方向１５）に伴い、感光体１１と分散状態調整ローラ５８との間でニップされる。その結果、例えば画像パターンの違いや感光体１１と中間転写ローラ４１との間の転写部における圧力むらなどにより、現像液の転写残り量が幅方向で不均一となっていても、現像液中で厚みのある部分（転写残り量の多い部分）は周辺部分に流れて幅方向に平滑化されるとともに、感光体１１上の各部の現像液３２に含まれるトナーの分散状態が変化することとなる。これにより、１次転写後にトナーが感光体１１側に凝集している場合でも、トナーを現像液３２の表層側に移動させることで、クリーニングブレード等のクリーニング部１４による転写残りトナーの掻き取りを容易にすることができる。なお、この調整形態においては、「接触部材」として、ローラ形状の分散状態調整ローラ５８に限らず、ブレード形状のものを用いてもよい。

（２）また、さらに別の調整形態として、例えばローラ駆動モータなどのローラ駆動手段を設けて、ローラ駆動モータにより分散状態調整ローラ５８の周速を変更可能にすることにより、分散状態調整ローラ５８の表面速度を感光体１１により搬送される現像液の表面速度と異なるように分散状態調整ローラ５８の周速を制御してもよい。この調整動作によれば、感光体１１の周速に対して分散状態調整ローラ５８の周速を増減することにより、感光体１１上の現像液に含まれるトナーが攪拌され、トナーの分散状態に乱れを生じさせることができる。これにより、１次転写後にトナーが感光体１１側に凝集している場合でも、トナーを現像液３２の表層側に移動させることで、クリーニングを容易にすることができる。

（３）なお、トナーの分散状態の調整形態は、上記第１実施形態に示す調整形態、上記（１）および（２）に示す調整形態のうちいずれか１つの形態に限定されるものではなく、これらを適宜組み合わせて分散状態の調整を行うことも可能である。例えば、すべての調整形態を併せて採用してもよい。すなわち、上記（１）に示す調整形態において、分散状態調整ローラ５８と感光体１１との間にバイアス電圧を印加（上記第１実施形態に示す調整形態）するとともに、感光体１１により搬送される現像液の表面速度と異なるように分散状態調整ローラ５８の周速を制御（上記（２）に示す調整形態）してもよい。この場合は、夫々の調整形態の効果が重畳して得られることになる。

（４）また、上記第２、第３実施形態においても、分散状態調整ローラ５８と中間転写ローラ４１との間にバイアス電圧を印加することにより、中間転写ローラ４１上の現像液３２に含まれるトナーの分散状態を調整しているが、調整形態はこれに限定されず、上記第１実施形態と同様に上記（１）〜（３）に示す調整形態を採用することができる。

（５）上記第３実施形態では、分散状態調整ローラ５８とトナー濃度調整ローラ５９を別個独立に構成しているが、これらを１つのローラで構成してもよい。例えば、分散状態調整ローラ５８を削除して、トナー濃度調整ローラ５９にバイアス電圧を印加したり、トナー濃度調整ローラ５９の周速を中間転写ローラ４１と異ならせるようにしてもよい。このように構成することで、装置の簡素化および小型化を図ることができる。

（６）上記第３実施形態では、１つのトナー濃度調整ローラ５９により液体キャリアの剥ぎ取り量を制御しているが、複数のトナー濃度調整ローラ５９を備えるようにして、複数のトナー濃度調整ローラ５９のうち、中間転写ローラ４１上の現像液に接触する接触位置に配置するトナー濃度調整ローラ５９の組合せを制御することで、剥ぎ取り量を制御するようにしてもよい。

（７）上記第３実施形態では、剥ぎ取り部材として、ローラ状のトナー濃度調整ローラ５９を用いているが、これに限られず、例えばベルト状のものを用いてもよい。

（８）上記実施形態では、中間転写ローラ４１を備え、感光体１１のトナー像を１次転写位置４４において中間転写ローラ４１に１次転写した後、２次転写位置４５において２次転写ローラ４２により転写紙４に２次転写するようにしているが、これに限られず、例えば中間転写ローラ４１を省いて２次転写ローラ４２を１次転写位置４４に配置し、感光体１１のトナー像を直接転写紙４（記録媒体）に転写する構成でもよい。この形態では、感光体１１が本発明の「第１像担持体」に相当し、転写紙４が本発明の「第２像担持体」に相当する。

（９）上記実施形態では、ホストコンピュータなどの外部装置より与えられた画像を転写紙に印刷するプリンタを用いて説明しているが、本発明はこれに限られず、複写機やファクシミリ装置などを含む一般の電子写真方式の画像形成装置に適用することができる。また、上記実施形態は単色印字の画像形成装置に対して本発明を適用しているが、本発明の適用対象はこれに限定されず、カラー画像形成装置にも本発明を適用することができる。要は、液体キャリアにトナーを分散した現像液を用いて現像したトナー像を記録媒体に転写する、あるいは中間転写ローラ、中間転写ベルト、中間転写ドラムなどの中間転写媒体に一時的に担持した後、該トナー像を記録媒体に２次転写する画像形成装置全般に本発明を適用することができる。

本発明の第１実施形態であるプリンタの内部構成を示す図。同プリンタの電気的構成を示すブロック図。トナーの分散状態の調整動作を説明する図。本発明の第２実施形態であるプリンタの内部構成を示す図。本発明の第３実施形態であるプリンタの内部構成を示す図。図５の要部拡大図。同プリンタの電気的構成を示すブロック図。液体キャリアの剥ぎ取り動作を説明する図。トナーの分散状態の別の調整動作を説明する図。

符号の説明

４…転写紙（第２像担持体）、１１…感光体（第１担持体）、１４…クリーニング部（クリーニング手段）、４１…中間転写ローラ（第１または第２担持体）、４３…クリーニング部（クリーニング手段）、５８…分散状態調整ローラ（接触部材、分散状態調整手段）、５９…トナー濃度調整ローラ（剥ぎ取り部材、トナー濃度調整手段）、１１５…転写バイアス発生部（転写バイアス発生手段、転写手段）、１２１…調整バイアス発生部（電圧印加手段、分散状態調整手段）

Claims

液体キャリアにトナーを分散した現像液を用いて形成されたトナー像を担持しながら所定の回転方向に回転することで前記トナー像を転写位置に搬送する第１像担持体と、
前記転写位置で前記第１像担持体上のトナー像を第２像担持体に転写する転写手段と、
前記転写位置より前記第１像担持体の回転方向の下流側に設けられ、前記第１像担持体上の現像液を前記第１像担持体から除去するクリーニング手段と、
前記クリーニング手段により前記第１像担持体上の現像液を除去するクリーニング位置と前記転写位置との間に設けられ、前記第１像担持体上の現像液に含まれるトナーの分散状態を調整する分散状態調整手段と
を備え、
前記分散状態調整手段は、前記第１像担持体上の現像液に接触する接触部材を備え、
前記接触部材の表面速度を前記第１像担持体により搬送される現像液の表面速度と異ならせることにより前記分散状態を調整することを特徴とする画像形成装置。
液体キャリアにトナーを分散した現像液を用いて形成されたトナー像を担持しながら所定の回転方向に回転することで前記トナー像を転写位置に搬送する第１像担持体と、
前記転写位置で前記第１像担持体上のトナー像を第２像担持体に転写する転写手段と、
前記転写位置より前記第１像担持体の回転方向の下流側に設けられ、前記第１像担持体上の現像液を前記第１像担持体から除去するクリーニング手段と、
前記クリーニング手段により前記第１像担持体上の現像液を除去するクリーニング位置と前記転写位置との間に設けられ、前記第１像担持体上の現像液に含まれるトナーの分散状態を調整する分散状態調整手段と、
前記転写位置より前記第１像担持体の回転方向の下流側に前記第１像担持体上のトナーと液体キャリアの比率を調整するトナー濃度調整手段と
を備え、
前記分散状態を調整する前に前記トナー濃度調整手段により前記第１像担持体上のトナーと液体キャリアの比率を調整することを特徴とする画像形成装置。
前記トナー濃度調整手段は、前記第１像担持体上の現像液に接触する接触位置に配置可能に構成され、当該現像液の表層の液体キャリアを剥ぎ取る剥ぎ取り部材を備え、
前記剥ぎ取り部材による液体キャリアの剥ぎ取り量を制御することにより前記第１像担持体上のトナーと液体キャリアの比率を調整する請求項２記載の画像形成装置。
液体キャリアにトナーを分散した現像液を用いて形成されたトナー像を担持しながら所定の回転方向に回転することで前記トナー像を転写位置に搬送する第１像担持体と、
前記転写位置で前記第１像担持体上のトナー像を第２像担持体に転写する転写手段と、
前記転写位置より前記第１像担持体の回転方向の下流側に設けられ、前記第１像担持体上の現像液を前記第１像担持体から除去するクリーニング手段と、
前記クリーニング手段により前記第１像担持体上の現像液を除去するクリーニング位置と前記転写位置との間に設けられ、前記第１像担持体上の現像液に含まれるトナーの分散状態を調整する分散状態調整手段と
を備え、
前記分散状態調整手段は、前記第１像担持体上の現像液に接触する接触部材と、前記第１像担持体と前記接触部材との間にバイアス電圧を印加する電圧印加手段とを備え、
前記接触部材は、前記第１像担持体上の現像液に接触して当該現像液の表層の液体キャリアを剥ぎ取る剥ぎ取り部材であって、
前記電圧印加手段により印加するバイアス電圧を制御することで、前記剥ぎ取り部材による液体キャリアの剥ぎ取り量を制御することにより前記第１像担持体上のトナーと液体キャリアの比率を調整するとともに、前記分散状態を調整することを特徴とする画像形成装置。