JP4798339B2 - 液体トナー濃度調整装置および画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、感光体に形成された静電潜像を、キャリア液中にトナー粒子を分散させた液体トナーにより現像する画像形成装置と液体トナー濃度調整装置に関する。

従来、キャリア液にトナーを分散してなる液体トナーを用いて、静電潜像を現像する画像形成装置が知られている。このような画像形成装置において、液体トナーを回収し、再利用する技術も知られている。

特開平１０−２８２７９６号公報（以下、「公知例」という。）には、液体トナーにより静電潜像を現像する画像形成装置において、現像に用いられなかった液体トナーを回収し、これを高濃度液とキャリア液または低濃度液に分離しそれぞれ別容器に回収後、これらを適宜混合し所定濃度に調整した後再利用を行うことが開示されている。また、この際に回収キャリア液を新品キャリアタンクに回収し、新品キャリア液と回収キャリア液が混合された状態で利用することが開示されている。
ところで、公知例によれば、感光体上にプリウェット液を塗布する装置の場合、現像工程においてプリウェット液と液体トナーが混じりあうため、回収される液体トナーは濃度が低下している。この回収された液を、高濃度液とキャリア液または低濃度液に分離し、高濃度液に対して低濃度液の一部を必要に応じて混合して所定濃度に調整し、再利用することができる。従って、通常動作においては、キャリア液または低濃度液は余剰するため、新品キャリアは必要とされず補助的に用いられる。つまり、上記トナー濃度調整後のトナー濃度・粘度の微調整に用いられたり、現像容器中のトナーにゴミが混入するなどの理由から容器中のトナーを廃棄した場合に、新品高濃度トナーと混合され所定濃度のトナー液を作製する場合である。
特開平１０−２８２７９６号

一方で、プリウェット液を用いない装置の場合、プリウェット液によって回収トナー液の濃度が低下することが無くなるため、回収される液の濃度は必ずしも所定濃度より低くなるとは限らず、例えば、白ベタばかり印刷する場合、トナー粒子は一切消費されずキャリア液のみが消費されていくため、所定濃度よりも高くなる。この場合、回収液を所定濃度にするために、新品のキャリア液を補給する必要がある。このような極端に低い印刷濃度でなく通常の印刷においても、装置設定によって決まる限界印刷濃度より低い印刷濃度の印刷を行う場合、トナー濃度調整のためキャリア液を補給しつづける必要がある。
しかしながら、新品キャリア液には分散剤が含まれないのに対して、回収されたキャリア液には、分散剤が含まれている。これは、現像ニップで印加された電界によりトナー粒子から分離する分散剤や、元から余剰分散剤としてキャリア液中に浮遊している分散剤が存在するためである。このように、分散剤が回収キャリア液に存在する状態で、公知例のように回収キャリア液を単に上部から回収する構成では、使用初期状態では回収キャリア液中に分散剤が存在せず、濃度調整時には、現像装置に純粋なキャリア液が補給されるが、装置の稼働が進むと、回収キャリア液中の分散剤濃度が上昇していく。その結果、現像装置に補給されるキャリア液中の分散剤濃度が変化することにより、濃度制御された液体トナーの特性が変動し、均質な画質が得られなくなるという問題が発生する。

本発明は、前記課題を解決した、簡単な構成でタンク内のキャリア液の分散剤濃度を一定とし現像装置に供給することにより、液体トナーの特性を安定化させ、均質な画質が得られる画像形成装置を提供することを目的とする。

前記課題を解決するために、本発明の液体トナー濃度調整装置は、トナー、分散剤及びキャリア液を含む液体トナーを回収する回収部と、前記回収部で回収された液体トナーが搬送される回収液搬送経路と、補給するキャリア液を貯蔵する貯蔵部と、液体トナーのトナー濃度を調整する液体トナー濃度調整部と、前記貯蔵部に貯蔵されたキャリア液が前記液体トナー濃度調整部に搬送されるキャリア液供給経路と、前記回収液搬送経路と前記キャリア液供給経路とを接続する接続部と、を有することを特徴とする。

また、本発明の液体トナー濃度調整装置は、貯蔵部から前記キャリア液供給路へ流すキャリア液の流量を調整する流量調整弁を設ける。

また、本発明の画像形成装置は、複数の感光体と、複数の感光体のそれぞれに配設されて、トナー、分散剤及びキャリア液を含む液体トナーを用いて現像する複数の現像部と、 複数の前記感光体のそれぞれに配設されて、前記現像部で現像された前記感光体をクリーニングして前記感光体に担持された液体トナーを回収する複数の感光体クリーニング部と、複数の前記感光体クリーニング部と接続されて、前記感光体クリーニング部で回収された液体トナーが搬送される回収液搬送経路と、補給するキャリア液を貯蔵する複数のキャリア液貯蔵部と、液体トナーのトナー濃度を調整し、複数の現像部のそれぞれにトナー濃度が調整された液体トナーを供給する複数の液体トナー濃度調整部と、それぞれの前記液体トナー濃度調整部へ供給する液体トナーを貯留する複数の液体トナー貯蔵部と、それぞれの前記液体トナー貯蔵部で貯蔵された液体トナーをそれぞれの前記液体トナー濃度調整部へ搬送する複数の液体トナー搬送経路と、それぞれの前記キャリア液貯蔵部に貯蔵されたキャリア液をそれぞれの前記液体トナー濃度調整部に搬送するキャリア液供給経路と、前記回収液搬送経路と前記キャリア液供給経路とを接続する接続部と、を有することを特徴とする。

また、本発明の画像形成装置は、前記貯蔵部は、前記キャリア液供給経路に対して着脱可能なカートリッジである。

また、本発明の画像形成装置は、前記カートリッジと前記キャリア液供給経路との間に逆止弁を設ける。

また、本発明の画像形成装置は、前記感光体に当接する絞りローラと、前記絞りローラ上のキャリア液を掻き取る絞りローラクリーナと、前記絞りローラクリーナで回収された液体トナーを前記液体トナー濃度調整部に搬送する搬送経路と、を有する。
以上

本発明のキャリア液にトナーを分散した液体トナーを用いた画像形成装置において、回収位置から回収されたキャリア液を重力落下により搬送する回収キャリア液搬送経路を有し、前記回収キャリア液搬送経路の一部に新品キャリア液補給タンクから重力落下により新品キャリア液を供給する新品キャリア液供給経路を合流させる構成により、定常状態で、回収キャリア液と新品キャリア液が一定の割合で液体トナー濃度調整タンクに供給されるので、液体トナー濃度調整タンクから現像装置に供給されるキャリア液中の分散剤濃度が一定となり、液体トナーの特性が安定化して均質な画質の画像が得られる。
回収キャリア搬送経路の新品キャリア液供給経路との合流部の下流に流量調整弁を設ける構成により、回収キャリア液量に対して補給量が小さい場合（例えば、全ベタ印刷を連続して行う場合等）では、流量調整弁を絞り、新品キャリア液補給容器を回収キャリア液の一時貯留のためのバッファーとして利用可能となる。
カラー画像形成装置の場合、各画像形成ステーション毎に回収キャリア搬送経路及び新品キャリア液補給タンクを備える構成により、各画像形成ステーションの液体トナーの消費量に応じて、回収キャリア液及び新品キャリア液の供給量を制御可能とする。
カラー画像形成装置の場合、各画像形成ステーションに共通な回収キャリア液搬送経路及び新品キャリア液補給タンクを備える構成により、装置全体をコンパクト化することが可能となる。
新品キャリア液補給タンクを取り替え可能なカートリッジとする構成により、ユーザーによる取り付け・取り外しが容易となる。
カートリッジ及びその接合部双方に逆止弁を設ける構成により、ユーザーによる取り外し時に、カートリッジと接合部からの液の逆流を防止できる。

発明の実施の形態を図により説明する。図１は、本発明の画像形成装置の一実施形態の全体構成を示すものである。図１に示されるように、本実施形態の画像形成装置は、駆動ローラ４０１、クリーナバックアップローラ４０２、補助ローラ４０３、４０４に張架された中間転写ベルト４００の下方に、それぞれイエロー、マゼンダ、シアン、ブラック用の各画像形成部Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋをタンデム構成に配置する。

本実施形態の画像形成装置の画像形成の手順を、ブラック用画像形成部Ｋで代表して説明する。イエロー、マゼンダ、シアン、ブラック用の各画像形成部Ｙ、Ｍ、Ｃは、ブラック用の画像形成部と同一構成であり、説明を省略する。

有機感光体またはアモルファスシリコン感光体で構成された感光体１００は、図示しない電源装置から液体トナーの帯電極性と同極性のバイアスを印加されながら、感光体１００の表面が帯電器１１０により均一に帯電される。

次に、均一帯電された感光体１００に対して各色画像形成部の下方に配置したレーザ走査光学系２００でブラック画像用静電潜像が書き込まれる。

現像装置３００は、液体トナーを貯留する容器３２０を有する。容器３２０内には、表面に螺旋溝等の微細な凹凸を設けたトナー供給ローラ３０５を備え、回転するトナー供給ローラ３０５に当接すべく可撓性金属板の先端へウレタンゴムを設けたトナー規制ブレード３０６でトナー供給ローラ３０５表面の凹凸内で液体トナーを擦り切る。トナー供給ローラ３０５表面の凹凸内へ収容された液体トナーは、金属製芯金の表面に導電性ウレタンゴム等の弾性部材を配した現像ローラ３０１を当接させることで現像ローラ３０１の表面へ写し取られ、現像ローラ３０１に当接回転し、図示しない電源装置から現像ローラ３０１よりも高い液体トナーの帯電極性と同極性のバイアスを印加された均しローラ３０８でトナー供給ローラ３０５表面の凹凸模様の消去と液体トナー膜厚の均一化が行われる。均しローラブレード３０９は均しローラ３０８へカウンター方向に当接し、均しローラ３０８へ付着した液体トナーを掻き取る。均しローラブレード３０９で掻き取られた液体トナーは重力によって容器３２０の貯留部へ戻される。現像装置３００内では、現像ローラ３０１上に均一な液体トナー層が形成され、図示しない電源装置から液体トナーと同極性の現像バイアスを印加された現像ローラ３０１が感光体１００上に形成されたブラック画像用静電潜像と当接回転するによりブラック画像用静電潜像が液体トナーで顕像化される。

本実施例に用いる液体トナーは熱可塑性樹脂中へ顔料等の着色剤を分散させた平均粒径１μmの固形子を有機溶媒、シリコンオイル、鉱物油、食用油等の液体溶媒中へ分散剤を添加しながら約２０重量％分散させたものである。

また、現像ローラ３０１は金属製芯金の外周に導電性ウレタンゴム等の弾性部材と樹脂層やゴム層を供えた構造で良い。

現像ニップ部下流側の現像ローラ３０１の表面へは現像ローラブレード３０７を当接させ、現像残りとなった液体トナーを掻き取り、現像ローラ３０１の表面をクリーニングする。現像ローラブレード３０７で掻き取られた液体トナーは重力落下によって、回収経路３４１（図２参照）を経て液体トナー濃度調整タンク３４０（図２参照）に搬送回収される。

現像ローラ３０１で感光体１００上に形成された直後の液体トナー画像はキャリア液の比率が高い状態であり、後述する転写装置によって中間転写ベルト４００上で色重ねを行うと画像流れを起こす可能性があり、トナーの帯電特性と同極性のバイアスを印加しながら感光体１００へ当接して回転する絞りローラ３３０で過剰なキャリア液を写し取り、顕像内の固形粒子比率を上げる処理を行う。絞りローラ３３０へ写し取られたキャリア液は絞りローラクリーナ３３１で掻き取られ、重力落下により回収キャリア液搬送経路３４２（図２参照）を経て、液体トナー濃度調整タンク３４０（図２参照）に搬送回収される。

絞りローラ３３０は金属製芯金の表面に導電性ウレタンゴム等の弾性部材とフッ素樹脂製表層を配した弾性ローラが好適である。

次に、感光体１００上の顕像は中間転写ベルト４００を介して当接回転する一次転写ローラ４０５へ液体トナーの帯電特性とは逆極性のバイアスを、図示しない電源装置から印加することで中間転写ベルト４００へ一次転写され、同様の画像形成手順によって中間転写ベルト４００の回動方向上流側で形成された他色の顕像と重ね合わせられ、フルカラー画像となる。

一次転写後の感光体１００は棒状光源で構成された除電ランプ１２０によって静電潜像が消去され、感光体１００と当接する感光体クリーニングブレード１３０によって一次転写で残留した液体トナーが掻き取られる。

感光体クリーニングブレード１３０で掻き取られた使用済みの液体トナーは重力落下により回収キャリア液搬経路３４２（図２参照）を経て、液体トナー濃度調整タンク３４０（図２参照）へ搬送回収される。

中間転写ベルト４００上へ形成された各色顕像は中間転写ベルト４００と駆動ローラ４０１および二次転写ローラ４３０で構成される二次転写部へ進む。

画像形成の進行タイミングに対応して、給紙カセット５００内に積層された紙等の記録媒体５０１がピックアップローラ５０２と分離バッド５０３で一枚分離され、搬送ローラ対５０４、記録媒体の斜行と給送タイミングを補正するレジストローラ対５０５を経て前記二次転写部へ給送される。

二次転写ローラ４３０は図示しない付勢手段で中間転写ベルト４００を介して駆動ローラ４０１へ付勢されると共に、図示しない電源装置から液体トナーの帯電特性と逆極性のバイアスを印加して中間転写ベルト４００上のフルカラー画像を記録媒体５０１へ二次転写する。

二次転写ローラ４３０は二次転写ローラクリーナ４２０で二次転写ローラ４３０と当接する二次転写ローラクリーニングブレード４２１によって二次転写ローラ４２０の表面に付着した紙粉や記録媒体間で中間転写ベルト４００から付着した液体トナーが掻き取られる。二次転写ローラクリーニングブレード４２１で掻き取られた紙粉や液体トナーは搬送スクリュー４２２で図１の奥行き方向へ搬送され、図示しない廃トナー容器へ回収する。

二次転写後の中間転写ベルト４００は中間転写ベルト４００を介してクリーナバックアップローラ４０２へ当接するベルトクリーナ４１０においてベルトクリーニングブレード４１１によって中間転写ベルト４００の表面に残留する二次転写残留トナーや紙粉が掻き取られる。ベルトクリーニングブレード４１１で掻き取られた二次転写残留トナーや紙粉は搬送スクリュー４１２で図１の奥行き方向へ搬送され、図示しない廃トナー容器へ回収する。

二次転写されたフルカラー画像を担持した記録媒体５０１は内部に加熱手段を備えたヒートローラ６０１と外部にゴム等の弾性部材を備えた加圧ローラ６０２で構成された定着装置６００を通過し、フルカラー画像中の熱可塑性樹脂が溶融しながら記録媒体５０１へ加圧定着され、所望の画像を得る。

定着後の記録媒体５０１は排紙ローラ対５０６で画像形成装置上面は排出される。同一の記録媒体５０１の裏面へも画像形成を行う場合には正逆方向へ回転可能な排紙ローラ対５０６で記録媒体５０１はスイッチバック搬送され、再給送ローラ対５０７、５０８、５０９でレジストローラ対５０５を介して再度、二次転写部で記録媒体５０１の裏面へ画像が転写され、定着装置６００で画像が定着された後に排紙ローラ対５０６で画像形成装置上面は排出される。

図２は、本発明の画像形成装置の液体トナーの再利用状態を示す図であり、図３は、その一部拡大図である。現像装置３００の液体トナーを貯留する容器３２０と液体トナー濃度調整タンク３４０とが、連通路３４３を介して連通する。連通路３４３には、液体トナー濃度調整タンク３４０で所定濃度に調整された液体トナーを容器３２０の液体トナー貯留部に供給するためのポンプ３４４が配置される。

液体トナー濃度調整タンク３４０には、キャリア液とトナーを攪拌する攪拌部材３４５が配置される。また、液体トナー濃度調整タンク３４０には、液体トナーの濃度を検出する濃度検出手段（図示せず）が配置される。液体トナー濃度調整タンク３４０には、トナータンク３４６からトナー供給管３４７を通してトナー（固形分濃度２５％）が供給される。トナー供給管３４７には、トナーを供給するためのポンプ３４８が配置される。トナーは、高粘度で流動性が低いため、ポンプ３４８により強制的に供給される。

液体トナー濃度調整タンク３４０には、現像ローラ３０１の表面から現像ローラブレード３０７により掻き取られた液体トナーが重力落下によって回収経路３４１を経て搬送される。また、感光体１００の表面から感光体クリーニングブレード１３０で掻き取られた使用済みの液体トナーは、重力落下により回収キャリア液搬経路３４２を経て、液体トナー濃度調整タンク３４０へ搬送回収される。

さらに、感光体１００へ当接して回転する絞りローラ３３０で過剰なキャリア液を写し取り、絞りローラ３３０へ写し取られたキャリア液は絞りローラクリーナ３３１で掻き取られ、重力落下により回収キャリア液搬送経路３４２を経て、液体トナー濃度調整タンク３４０に搬送回収される。また、回収キャリア液として、二次転写後の中間転写ベルト４００からベルトクリーニングブレード４１１によって掻き取られたものを利用してもよい。

回収キャリア液搬送経路３４２の途中に、新品キャリア液補給タンク３４９から重力落下により新品キャリア液を供給する新品キャリア液供給経路３５０を合流させる。回収キャリア液と新品キャリア液は、低粘度であるためポンプを用いることなく重力落下により搬送可能である。液体濃度調整タンク３４０には、回収キャリア液と新品キャリア液が一緒に供給されるので、回収キャリア液中の分散剤の濃度変化が分散剤を含まない新品キャリア液により低減化され、液体トナー濃度調整タンク３４０から現像装置３００に供給される液体トナーの特性が安定化して均質な画質の画像が得られる。

回収キャリア液搬送経路３４２と新品キャリア液供給経路３５０との合流部の下流に流量調整弁３５１を配置する。回収キャリア液量に対して補給量が小さい場合（例えば、全ベタ印刷を連続して行う場合等）では、流量調整弁３５１を絞り、新品キャリア液補給容器を回収キャリア液の一時貯留のためのバッファーとして利用可能となる。

図２及び図３に示される本発明の実施形態においては、カラー画像形成装置の各画像形成ステーションＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋのそれぞれに回収キャリア液搬送経路３４２と新品キャリア液補給タンク３４９を備えるようにしているが、図４に示されるように、カラー画像形成の各画像形成ステーションＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋ共通の回収キャリア液搬送経路３４２、新品キャリア液補給タンク３４９を備えようにしてもよい。

回収キャリア液搬送経路３４２等の配管は、タイゴンチューブ等のフレキシブルなものを用いることも可能である。配管をフレキシブルなものとすることにより、装置の配置の自由度が増す。流動性確保のため、各所でパイプ径を変えてもよい。

図５は、新品キャリア液補給タンク３４９を、取り替え自在な新品キャリア液カートリッジ３５２とした実施形態を示す。（図５においてトナータンクの図示を省略）回収キャリア液搬送経路３４２の一部に二股部を形成し、回収キャリア液搬送経路３４２に接合部３５３を形成し、前記接合部３５３に回収キャリア液搬送経路側逆止弁３５４を配置する。また、新品キャリア液カートリッジ３５２の接合部には、新品キャリア液カートリッジ側逆止弁３５５を配置する。新品キャリア液補給タンク３４９をカートリッジとすることにより、ユーザーによるカートリッジの交換が容易となり、さらに、両方に逆止弁を設けることにより、カートリッジ交換時の液の噴出を防止する。

本発明の一実施形態を示す図である。 本発明の一実施形態を示す図である。 本発明の一実施形態を示す図である。 本発明の一実施形態を示す図である。 本発明の一実施形態を示す図である。

符号の説明

１００：感光体、１１０：帯電器、１２０：除電ランプ、１３０：感光体クリーニングブレード、２００：レーザ走査光学系、３００：現像装置、３０１：現像ローラ、３０５：トナー供給ローラ、３０６：トナー規制ブレード、３０７：現像ローラブレード、３０８：均しローラ、３０９：均しローラブレード、３２０：容器、３３０：絞りローラ、３３１：絞りローラクリーナ、３４０：液体トナー濃度調整タンク、３４１：回収経路、３４２：回収キャリア搬送経路、３４３：連通路、３４４：ポンプ、３４５：攪拌部材、３４６：トナータンク、３４７：トナー供給管、３４８：ポンプ、３４９：新品キャリア液補給タンク、３５０：新品キャリア液供給経路、３５１：流量調整弁、３５２：新品キャリア液カートリッジ、３５３：接合部、３５４：：回収キャリア液搬送経路側逆止弁、３５５：新品キャリア液カートリッジ側逆止弁、４００：中間転写ベルト、４０１：駆動ローラ、４０２：クリーナバックアップローラ、４０３，４０４：補助ローラ、４０５：一次転写ローラ、４１０：ベルトクリーナ、４１１：ベルトクリーニングブレード、４１２：搬送スクリュー、４２０：二次転写ローラクリーナ、４２１：二次転写ローラクリーニングブレード、４２２：搬送スクリュー、４３０：二次転写ローラ、５０１：記録媒体、５０２：ピックアップローラ、５０３：分離パッド、５０４：搬送ローラ、５０５：レジストローラ、５０６：排紙ローラ対、５０７，５０８，５０９：再給送ローラ対、６００：定着装置、６０１：ヒートローラ、６０２：加圧ローラ、

Claims (6)

1. トナー、分散剤及びキャリア液を含む液体トナーを回収する回収部と、
   前記回収部で回収された液体トナーが搬送される回収液搬送経路と、
   補給するキャリア液を貯蔵する貯蔵部と、
   液体トナーのトナー濃度を調整する液体トナー濃度調整部と、
   前記貯蔵部に貯蔵されたキャリア液が前記液体トナー濃度調整部に搬送されるキャリア液供給経路と、
   前記回収液搬送経路と前記キャリア液供給経路とを接続する接続部と、
   を有することを特徴とする液体トナー濃度調整装置。
2. 貯蔵部から前記キャリア液供給路へ流すキャリア液の流量を調整する流量調整弁を設ける請求項１記載の液体トナー濃度調整装置。
3. 複数の感光体と、
   複数の感光体のそれぞれに配設されて、トナー、分散剤及びキャリア液を含む液体トナーを用いて現像する複数の現像部と、
   複数の前記感光体のそれぞれに配設されて、前記現像部で現像された前記感光体をクリーニングして前記感光体に担持された液体トナーを回収する複数の感光体クリーニング部と、
   複数の前記感光体クリーニング部と接続されて、前記感光体クリーニング部で回収された液体トナーが搬送される回収液搬送経路と、
   補給するキャリア液を貯蔵する複数のキャリア液貯蔵部と、
   液体トナーのトナー濃度を調整し、複数の現像部のそれぞれにトナー濃度が調整された液体トナーを供給する複数の液体トナー濃度調整部と、
   それぞれの前記液体トナー濃度調整部へ供給する液体トナーを貯留する複数の液体トナー貯蔵部と、
   それぞれの前記液体トナー貯蔵部で貯蔵された液体トナーをそれぞれの前記液体トナー濃度調整部へ搬送する複数の液体トナー搬送経路と、
   それぞれの前記キャリア液貯蔵部に貯蔵されたキャリア液をそれぞれの前記液体トナー濃度調整部に搬送するキャリア液供給経路と、
   前記回収液搬送経路と前記キャリア液供給経路とを接続する接続部と、
   を有することを特徴とする画像形成装置。
4. 前記貯蔵部は、前記キャリア液供給経路に対して着脱可能なカートリッジである請求項３に記載の画像形成装置。
5. 前記カートリッジと前記キャリア液供給経路との間に逆止弁を設ける請求項４に記載の画像形成装置。
6. 前記感光体に当接する絞りローラと、
   前記絞りローラ上のキャリア液を掻き取る絞りローラクリーナと、
   前記絞りローラクリーナで回収された液体トナーを前記液体トナー濃度調整部に搬送する搬送経路と、
   を有する請求項３から５のいずれか１つに記載の画像形成装置。

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