JP5000211B2 - 液体現像装置及びそれを備えた画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、複写機、ファクシミリ装置、プリンタ等に用いられる液体現像装置及びそれを備えた画像形成装置に関する。

複写機やプリンタ等の電子写真方式の画像形成装置においては、像担持体として感光体ドラムが広く用いられている。感光体ドラムを用いた一般的な画像形成プロセスは以下のとおりである。感光体ドラムの表面は、帯電装置により所定電位で一様に帯電せしめられ、そこに露光装置のＬＥＤ光等を照射することにより部分的に電位が光減衰して原稿画像に対応する静電潜像が形成される。そして、この静電潜像を現像装置で現像することによってトナー像が感光体ドラム上に現像される。

また、現像装置として液体現像装置が搭載された湿式画像形成装置においては、静電潜像が表面上に形成された感光体ドラム上に、この液体現像装置がその現像剤担持体である現像ローラから液体現像剤としての現像液を供給することによって現像が行われる。

ところで、液体現像装置において、現像ローラ上に現像液が残留しやすいため、感光体ドラム上に形成された静電潜像の現像後に、現像ローラ上に残留する現像液（残留現像液）をクリーニングすることは、最終的に、用紙上に形成される画像の安定性の面からも必須事項である。そこで、そのクリーニング性を安定させるために様々な手法が考えられている。例えば、現像ローラをクリーニングするクリーニングブレードの現像ローラ回転方向上流側に円柱状のクリーニングローラを設けて、該クリーニングローラで残留現像液を掻き落とす方法（例えば、特許文献１を参照）や、現像ローラと当接するクリーニングブレードの端面に堆積する残留現像液に、キャリア液を吹き付け等により供給し、残留現像液を除去する方法が、一般的には多く提案されている。
特開２００１−２９６７８０号広報

しかしながら、クリーニングローラにより残留現像液を掻き落とす方法では、クリーニングローラを現像ローラに常に押し付けて回転させ、現像ローラの残留現像液を移動せしめて掻き落とすため、この過程において残留現像液の堆積部分に圧力がかかって、却って残留現像液中のトナーを現像ローラ上に凝集、固化させてしまうことになる。また、現像ローラとクリーニングローラが常に当接しているので、該当接部分の上流側に残留現像液が堆積したり、クリーニングブレード部分に堆積した残留現像液がクリーニングローラに付着して、その回転によって、現像ローラの上流側に戻されてしまったりして、トナー漏れやトナー汚染の原因となってしまう虞がある。

さらに、クリーニングローラの代わりにスポンジローラやスクリュー等を用いた場合には、スポンジの目に現像液中のトナーがつまり目詰まりを起こし、クリーニング不良が発生する虞や、スクリューの羽根面や羽根の付け根等に現像液のトナーが固着してしまい、クリーニング不良が発生する虞がある。

また、一方、キャリア液の吹き付け等により、残留現像液を除去する方法では、現像ローラに残留現像液のトナーが凝集するなどして強固に付着している場合には、機械的手段を併せて用いなければ、吹き付け圧のみで、これを除去することは困難であると考えられる。したがって、現像ローラにこうしたトナーが付着したままになり、感光体ドラム上へのトナー像の画像不良やトナー汚染等の原因となる虞がある。

さらに、また、一般的に液体現像装置においては、現像後に現像ローラに残留する現像液の量が非常に多く、これをそのまま廃棄することは印字コストの面から非常に不経済である。したがって、上記の現像ローラに残留する現像液がクリーニングによって回収された残留現像液を再利用することが、前述の現像ローラのクリーニングと共に重要な課題となっている。

よって、液体現像装置においては、現像ローラに残留する現像液のクリーニング過程において、クリーニング性能を安定的に発揮しつつ、現像液を再利用可能な状態で高効率に回収できる必要がある。

本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、クリーニングブレードによって除去された現像ローラ上に残留する現像液を高効率に移動・回収することが可能な液体現像装置及びそれを備えた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、本発明に係る液体現像装置は、像担持体にキャリア液とトナーとから成る液体現像剤（すなわち、現像液）をその側面に担持して供給する現像ローラと、現像ローラの側面に残留した液体現像剤を該側面から除去する除去面を有するクリーニングブレードと、を有して成り、前記クリーニングブレードに対して前記現像ローラの回転方向上流側に設けられ、前記現像ローラの回転軸と平行な回転軸を有し、その回転に際して、前記除去面により除去された前記液体現像剤を前記クリーニングブレードに向かって移動させる楕円柱のスイープローラを備え、前記スイープローラは、その回転時に該スイープローラの側面が前記現像ローラの側面に最も近接する最近接距離が、前記現像ローラの側面に残留した前記液体現像剤の厚さ以上、前記除去面の高さの１０倍以下となる位置に配置されている。

このような構成とすることにより、クリーニングブレードによって除去された現像ローラの側面に残留する液体現像剤が、スイープローラによってクリーニングブレードの上面に移動されるため、その現像ローラの側面上に残留する液体現像剤を高効率に移動・回収することが可能となる。また、スイープローラが最近接距離を満たすように配置されることで、スイープローラの側面が、現像ローラの側面に接触しないため、現像ローラの側面に残留した液体現像剤を凝集・固化させることなく、回収することが可能となる。また、スイープローラの側面が、現像ローラの側面に接触しないため、スイープローラの側面が現像ローラの側面に接触する場合よりも、現像ローラの回転速度とスイープローラの回転速度の制御が容易となる。

また、上記構成から成る液体現像装置には、前記スイープローラをクリーニングするスイープローラブレードが設けられた構成とされている。

このような構成とすることにより、スイープローラが除去された液体現像剤をクリーニングブレードの上面に移動させる際に、スイープローラの側面に付着した液体現像剤をスイープローラブレードによって掻き落として回収することが可能となる。

また、上記構成から成る液体現像装置において、前記スイープローラの側面は、前記液体現像剤よりも表面自由エネルギーが低い材料により形成された構成とされている。

このような構成とすることにより、液体現像剤の表面自由エネルギーよりもスイープローラの側面の表面自由エネルギーの方が小さいため、液体現像剤は、スイープローラの側面に接触しても付着しにくく、また、液体現像剤が付着した場合であっても僅かな外力で簡単に剥離されるので、高効率に液体現像剤を移動・回収することが可能となる。

また、上記構成から成る液体現像装置において、前記スイープローラの側面は、前記液体現像剤よりも表面自由エネルギーが低い材料によりコーティングされた構成とされている。

このような構成とすることにより、液体現像剤の表面自由エネルギーよりもスイープローラの側面の表面自由エネルギーの方が小さいため、液体現像剤は、スイープローラの側面に接触しても付着しにくく、また、付着した場合であっても僅かな外力で簡単に剥離されるので、高効率に液体現像剤を移動・回収することが可能となる。

本発明に係る画像形成装置は、上記のいずれかに記載の液体現像装置を備えた構成とされている。

このような構成とすることにより、前記液体現像装置が備えられているため、現像ローラの側面に残留した液体現像剤を安定的に除去して、その残留した液体現像剤の凝集・固化等を抑えて高効率に移動・回収することが可能となる。よって、印字コストの低減並びに高品質な画像を安定して形成することが可能となる。

上記したように、本発明に係る液体現像装置及びそれを備えた画像形成装置であれば、
クリーニングブレードによって除去された現像ローラの側面に残留する液体現像剤としての現像液を高効率に移動・回収することが可能となる。

以下、本発明に係る湿式画像形成装置について、図１〜図４を参照して説明をする。本発明に係る湿式画像形成装置としてタンデム型カラー画像形成装置であるプリンタ１００を一例に挙げて、最初に、これについて、図１、図２を参照して、その構造の概略を説明しつつ、画像形成工程を説明する。図１は、本実施形態のプリンタ１００の概略構造の一例を模式的に示す垂直断面図である。図２は、図１中に示した画像形成手段５の一例を模式的に示す垂直断面図である。

図１のプリンタ１００は、給紙部１、垂直搬送路２、レジストローラ対３、ベルト搬送部４、第１の画像形成手段５Ｂ、第２の画像形成手段５Ｍ、第３の画像形成手段５Ｃ、第４の画像形成手段５Ｙ、２次転写部６、定着部７、排出搬送路８、排出トレイ９等から構成されている。

上記構成のプリンタ１００は、次のような画像形成工程を行う。用紙Ｐは、給紙部１の給紙カセット１ａより、ピックアップローラ１ｂにて、垂直搬送路２に搬送され、レジストローラ対３を介して２次転写部６へ搬送される。

画像形成部５０では、中間転写ベルト４３が、駆動ローラ４１により、矢印の方向に送られ、画像形成手段５Ｙ、５Ｃ、５Ｍ、５Ｂにおいて、像担持体としての各々の感光体ドラム５１に形成されたイエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの各色のトナー画像が順次転写され、中間転写ベルト４３上に、カラー画像が形成される。

ここで形成されたカラー画像は、２次転写部６によって、中間転写ベルト４３から、給紙カセット１ａより搬送されてきた用紙Ｐに、２次転写されて、用紙Ｐ上にカラー画像が形成される。

この後、未定着のカラー画像が転写された用紙Ｐは、中間転写ベルト４３から分離され、定着部７に搬送される。そして、定着ローラ７ａと加圧ローラ７ｂの圧接により形成されるニップ部にて、用紙Ｐへの定着に必要な熱量が供給され、カラー画像の定着処理が行われる。そして、カラー画像の定着処理が完了した用紙Ｐは、排出搬送路８を経て排出トレイ９に排出される。なお、定着ローラ７ａには、ヒータ（不図示）が内蔵され、このヒータは定着に必要な所定の温度を発生するように制御されている。

次に、上記プリンタ１００の主要な構成要素である画像形成部５０の構成について、詳細に説明を行う。画像形成部５０は、ベルト搬送部４と、液体現像装置を含む第１〜第４の画像形成手段５Ｂ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｙと、中間転写クリーニングユニット４５と、から成る。

ベルト搬送部４は、駆動ローラ４１と、従動ローラ４２と、この２つのローラに亘って掛け渡された無端状の中間転写ベルト４３と、から成る。中間転写ベルト４３は、テンションローラ４４により、適度なテンションに保たれている。この状態で、駆動ローラ４１は、駆動モータ（不図示）からその駆動力を伝達され、各画像形成手段５Ｂ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｙにおける感光体ドラム５１の外周速度と、ベルト搬送部４の中間転写ベルト４３の外周速度が、等速になるように駆動されるようになっている。

第１〜第４の画像形成手段５Ｂ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｙは、ベルト搬送部４の下方に並んで配置されている。各画像形成手段５Ｂ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｙの配置は、用紙搬送方向上流より順に、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｂ）用となっており、全て略同じ構成のユニット（画像形成手段５）である。よって、第１〜第４の画像形成手段５Ｂ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｙにおいては、以下の説明の用いる画像形成手段５の構成と同一構成である部分については同一符号を付している。なお、以下の説明において、特に限定する必要がある場合を除き、「Ｂ」「Ｍ」「Ｃ」「Ｙ」の識別記号は省略するものとする。

図２に示すように、画像形成手段５は、像担持体の感光体ドラム５１、主帯電装置５２、露光装置５３、液体現像装置１０、１次転写手段５４、感光体ドラムクリーニング装置５５、除電ランプ５９から構成され、樹脂等からなる筐体に組み付けることにより１つのユニットとなり、装置本体（不図示）に取り付けられている。

感光体ドラム５１は、図２の紙面の奥側に伸びる円柱状のアモルファス・シリコンドラムからなる。また、感光体ドラム５１の表面は、現像位置での暗電位が所定の電位になるよう主帯電装置５２により帯電される。この帯電した感光体ドラム５１の表面に露光装置５３が画像情報に応じた光を照射することにより感光体ドラム５１の表面に静電潜像が形成される。なお、露光装置５３には、ＬＰＨ（ＬＥＤ ＰＲＩＮＴ ＨＥＡＤ）、或いはＬＳＵ（レーザスキャニングユニット）を用いても良い。なお、感光体ドラム５１の表面とは、円柱状の感光体ドラム５１の側面である。

液体現像装置１０は、後述で詳細に説明するが、トナーと絶縁性液体であるキャリアからなる液体現像剤としての現像液１８が、現像液１８中のトナーの濃度が約２５％になるように撹拌混合して用いられる。そして、液体現像装置１０は、この現像液１８を、現像剤担持体としての現像ローラ１２から、感光体ドラム５１の光が照射された部分の静電潜像に、供給することにより、感光体ドラム５１にトナー像を現像する。なお、トナー濃度が約２５％の現像液１８は、一般的に、高濃度の現像液であり、現像液１８中のトナーの濃度は、約２５％に限定されるものではない。

このとき、感光体ドラム５１の暗電位が＋３００Ｖで、現像バイアスは＋２００Ｖ、露光後電位が＋２０Ｖとなるように設定されており、この現像バイアスと露光後電位の差がいわゆるコントラスト電位である。すなわち、暗電位は画像白部に相当し、露光後電位は画像黒部に相当する。上記のようにして形成された感光体ドラム５１の表面上のトナー像は、感光体ドラム５１の表面と１次転写手段５４とが当接するニップ部において、感光体ドラム５１の表面からベルト搬送部４の中間転写ベルト４３に転写される。１次転写手段５４は本実施形態では転写ローラを用いており、感光体ドラム５１の表面電位とは逆極性の電圧が−１００〜−１０００Ｖの範囲に設定され、印加されるようになっている。

そして、感光体ドラム５１の表面上に転写されなかったトナーが、感光体ドラムクリーニング装置５５のゴムブレード５７により掻き落とされ、感光体ドラム５１の表面の残留電位を下げて均一にすべく除電ランプ５９により感光体ドラム５１の表面が除電されて、次の一連のプロセスに備える。なお、画像形成における電位設定は、感光体ドラム５１の特性、トナーの特性、環境等に応じて、最適な値が選択できるものである。プリンタ１００は、上述の画像形成手段５の方法に基づいて、第１〜第４の画像形成手段５Ｂ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｙで、ブラック、マゼンタ、シアン、イエローに対応する画像を、感光体ドラム５１上に現像し、中間転写ベルト４３上に順次繰り返し、ずれなく転写することで、１つのカラー画像の形成を行う。

図１に示すように、中間転写クリーニングユニット４５は、中間転写クリーニングローラ４５ａと、中間転写クリーニングブレード４５ｂと、を備えている。中間転写クリーニングローラ４５ａは、中間転写ベルト４３に対して圧接されていて、中間転写ベルト４３の回転方向と同方向に回転されている。中間転写クリーニングブレード４５ｂは、中間転写ベルト４３の移動方向における中間転写クリーニングローラ４５ａの位置から下流側にて、中間転写ベルト４３に対してカウンタ当接することにより、中間転写ベルト４３上に残留している転写残トナーを掻き落とす。この掻き落とされた転写残トナーは、廃液タンク４６に回収される。

次に、上記構成に係るプリンタ１００に搭載された液体現像装置１０の構成を、図２を参照して説明する。

図２に示すように、本実施形態の液体現像装置１０は、感光体ドラム５１と平行に図２の紙面奥側に伸びて成り、現像液１８を貯溜する現像液タンク１１を備えている。更に、液体現像装置１０は、その内部に、現像ローラ１２と、アニロックスローラ１３と、汲み上げローラ１４と、ドクタブレード１５と、一対の撹拌スクリュー１６、１７と、クリーニング手段３０と、を備えている。現像ローラ１２、アニロックスローラ１３、汲み上げローラ１４、撹拌スクリュー１６、１７は、歯車列等からなる駆動手段により回転駆動される。（図２の各ローラ中の矢印は回転方向を示す。）

現像ローラ１２は、感光体ドラム５１の回転軸と平行な回転軸を有し、図２の紙面奥側に伸びて成る円柱状のローラであり、現像ローラ１２の側面（以下、ローラ面と呼ぶ）が、感光体ドラム５１の表面に当接している。また、現像ローラ１２は、現像液１８をその側面に担持して感光体ドラム５１の表面に供給する現像剤担持体である。

現像液タンク１１には、現像液１８が貯溜されており、撹拌スクリュー１６、１７は、該現像液１８に浸漬するように設けられている。汲み上げローラ１４は、現像液タンク１１内において、該ローラの一部が現像液１８に浸漬するように設けられており、この上方に、アニロックスローラ１３が設けられている。そして、アニロックスローラ１３の上方には、現像ローラ１２が設けられている。

ドクタブレード１５は、アニロックスローラ１３の横側に、アニロックスローラ１３の軸線方向について、その一端が当接しており、アニロックスローラ１３のローラ面に供給された現像液１８を薄層化せしめている。また、感光体ドラム５１は、液体現像装置１０の外側にあって、現像ローラ１２のローラ面に当接している。

クリーニング手段３０は、後述で詳細に説明するが、感光体ドラム５１と現像ローラ１２とが当接するニップ部を起点として、現像ローラ１２の回転方向の下流側に配置されている。

次に、液体現像装置１０の動作工程について説明する。図２において、現像液１８は、キャリアとしてのシリコンオイル等からなる非極性の絶縁性液体中に、正電荷を有する微細な樹脂からなるトナー粒子（粒径:約１μｍ）を分散混濁させたものである。現像液タンク１１に貯溜された現像液１８は、撹拌スクリュー１６、１７により攪拌されて、トナーが液中で均一になるように分散せしめられる。

現像液１８は、この現像液１８に一部浸漬している汲み上げローラ１４が反時計回りに回転することにより、その浸漬したローラ表面に順次付着して、汲み上げられる。そして、アニロックスローラ１３と汲み上げローラ１４とのニップ部を通して、汲み上げローラ１４と同期して回転するアニロックスローラ１３のローラ面に順次塗布されていく。

アニロックスローラ１３に塗布された現像液１８は、ドクタブレード１５にて均一な薄膜層にされて、アニロックスローラ１３に当接して、同期回転する現像ローラ１２のローラ面に薄膜層として塗布される。その後、静電潜像が形成された感光体ドラム５１に供給されて、感光体ドラム５１の表面上にトナー画像が現像される。現像後、現像ローラ１２のローラ面に残留した現像液１８は、クリーニング手段３０により現像ローラ１２のローラ面から除去される。そして、除去された現像液は、後述で詳細に説明するが、クリーニングブレード３３を介して、トナー回収タンク３１に回収され、現像液タンク１１に戻される。

次に、トナー液１８ａ、キャリア液１８ｂの補給を行うトナー液補給手段、キャリア液補給手段、および現像液１８の回収・廃棄の流れについて、図３を参照して説明する。図３は、トナー液補給手段、キャリア液補給手段、および現像液の回収・廃棄の流れを説明するための管路の構成を示す模式的な図である。図３中の矢印は、現像液等の流れ方向を示す。

なお、第１〜第４のトナーコンテナ２１Ｂ、２１Ｍ、２１Ｃ、２１Ｙによるトナー液補給の流れは、いずれも同様の工程であるので、トナー液補給手段の説明において、トナーコンテナを用いて説明する場合は、便宜上、これを代表して第１のトナーコンテナ２１Ｂを用いる。また、各トナー液補給手段、キャリア液補給手段を構成する部材は、同一構成である部分については同一符号を付している。

トナー液補給手段およびキャリア液補給手段の構成の概略は以下の通りである。図３に示すように、４つのトナーコンテナ２１Ｂ、２１Ｍ、２１Ｃ、２１Ｙおよびキャリアタンク２２には、夫々トナー液１８ａ、キャリア液１８ｂが貯溜されており、トナー液１８ａは管路２３、キャリア液１８ｂは、管路２８、２９を通じて、第１〜第４の画像形成手段５Ｂ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｙの各液体現像装置１０に必要に応じて補給される。

各画像形成手段５の感光体ドラムクリーニング装置５５で回収された転写残現像液は、還流管路２４を通じて夫々対応する現像液タンク１１に回収される。また、中間転写クリーニングユニット４５で回収された転写残トナーは、管路２５を通して廃液タンク４６に送られ、廃棄される。

なお、トナー液１８ａとは、濃縮された現像液１８、キャリア液１８ｂとは、シリコンオイル等の電気的中性の非極性の溶媒であり、トナー液１８ａとキャリア液１８ｂを混合して濃度調整することにより、現像に使用する現像液１８となるものである。

第１〜第４のトナーコンテナ２１Ｂ、２１Ｍ、２１Ｃ、２１Ｙ、およびキャリアタンク２２は、ベルト搬送部４の上方に配置されている。第１〜第４のトナーコンテナ２１Ｂ、２１Ｍ、２１Ｃ、２１Ｙは、夫々第１〜第４の画像形成手段５Ｂ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｙに対応したブラック、マゼンタ、シアン、イエローの各色のトナー液１８ａを貯溜しており、第１〜第４の画像形成手段５Ｂ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｙと同様の順序で配列されている。キャリアタンク２２は、図３の紙面正面から見た場合に、第１のトナーコンテナ２１Ｂの左側に配置されている。

以下、第１〜第４のトナーコンテナ２１Ｂ、２１Ｍ、２１Ｃ、２１Ｙおよびキャリアタンク２２から現像液タンク１８へのトナー液１８ａ、キャリア液１８ｂの補給を行うトナー液補給手段、キャリア液補給手段の具体的な補給の流れと、その構成について説明する。

図３に示すように、第１のトナーコンテナ２１Ｂにおけるトナー液補給手段は、第１のトナーコンテナ２１Ｂと、撹拌手段２７と、現像液タンク１１間に接続された管路２３と、管路２３の上流に設けられたトナーポンプ２６から構成されている。

キャリア液補給手段においては、キャリアタンク２２は、第１〜第４の画像形成手段５Ｂ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｙの各現像液タンク１１にキャリア液１８ｂを補給するために、キャリアタンクからの管路２８は、上流で４本に分岐され、分岐後の管路２９は、キャリアポンプ３０を介して、夫々の現像液タンク１１に接続される。

現像液タンク１１内のトナー濃度は、図２に示すトナー濃度センサ１９により検知されている。例えば、トナー濃度低下を検知したとき、トナーポンプ２６が駆動され、第１のトナーコンテナ２１Ｂから、補充用のトナー液１８ａが、管路２３に圧送され、現像液タンク１１に補給される。また、必要に応じてキャリアポンプ３０を駆動してキャリアタンク２２からキャリア液１８ｂも、管路２８、２９を介して補給されて、現像液タンク１１内の現像液１８と混合されて適正な濃度に調整・維持される。

また、トナーコンテナ２１Ｂに貯溜されたトナー液１８ａは、トナー液１８ａに浸漬した撹拌手段２７よって撹拌され、分散せしめられている。

また、現像液タンク１１中の現像液１８の液位は、図２に示す液位センサ２０により検知されており、液位の低下を検知すると、トナーポンプ２６およびキャリアポンプ３０が駆動され、管路２３および管路２８、２９を介してトナー液１８ａとキャリア液１８ｂが現像液タンク１１に補給され、現像液タンク１１内の現像液１８と混合・濃度調整されて、現像液１８の補充が行われる。

各画像形成手段５の感光体ドラムクリーニング装置５５は、画像形成手段５の現像液タンク１１と管路２４で接続されており、感光体ドラムクリーニング装置５５において感光体ドラム５１から掻き取られた転写残現像液は、該管路２４を通じて現像液タンク１１に還流される。また、各液体現像装置１０の現像ローラ１２のローラ面に残留した現像液１８は、後述で詳細に説明するが、クリーニング手段３０により現像ローラ１２のローラ面から除去される。そして、除去された残留現像液は、クリーニング手段３０のクリーニングブレード３３を介して、トナー回収タンク３１に回収されて、現像液タンク１１に戻される。

中間転写クリーニングユニット４５は、廃液タンク４６と管路２５で接続されており、中間転写クリーニングブレード４５ｂにより掻き取られた中間転写ベルト４３上の転写残トナーは、該管路２５を通じて廃液タンク４６に送られる。

次に、本発明の特徴部分である、液体現像装置１０における現像ローラ１２のクリーニング手段３０について、図２に加えて、図４を参照して詳細に説明を行う。図４は、現像ローラ１２、及びクリーニング手段３０のスイープローラ３２及びクリーニングブレード３３を模式的に示す垂直断面図である。また、図４（ａ）及び図４（ｂ）のそれぞれは、スイープローラ３２の側面が現像ローラ１２のローラ面に最近接した場合、及び現像ローラ１２のローラ面に最近接していたスイープローラ３２の側面が現像ローラ１２のローラ面の近傍から離れた場合を示す図である。

本実施形態のプリンタ１００において、クリーニング手段３０は、図２及び図３に示すように、トナー回収タンク３１と、スイープローラ３２と、クリーニングブレード３３と、スイープローラブレード３４と、から成る。

クリーニング手段３０は、感光体ドラム５１と現像ローラ１２が当接するニップ部を起点として、現像ローラ１２の回転方向下流側に設けられており、現像ローラ１２の回転方向上流側から、スイープローラ３２、クリーニングブレード３３、トナー回収タンク３１の順に配置されている。また、スイープローラブレード３４は、スイープローラ３２の側面（すなわち、ローラ面）の上方に接するように配置されている。

クリーニングブレード３３は、現像ローラ１２のローラ面に残留した現像液１８を現像ローラ１２のローラ面から除去するためのものである。また、クリーニングブレード３３は、直方体の形状からなり、その長手方向が現像ローラ１２の回転軸と平行に配置されている。また、クリーニングブレード３３は、図４に示すように、現像ローラ１２のローラ面に残留した現像液１８を現像ローラ１２のローラ面から除去する除去面３３ａを有して成る。また、クリーニングブレード３３において、その除去面３３ａと現像ローラ１２と対向する面３３ｃとが成す角部３３ｂが現像ローラ１２のローラ面にカウンタ当接している。また、クリーニングブレード３３は、図２に示すように、現像ローラ１２のローラ面上から除去した現像液１８が、トナー回収タンク３１に回収されやすいように、下方に傾斜して配置されている。そして、このように配置されたクリーニングブレード３３は、現像ローラ１２のローラ面とカウンタ当接しているため、現像ローラ１２が回転すると、現像ローラ１２のローラ面に残留した現像液１８を現像ローラ１２のローラ面から除去する。

スイープローラ３２は、図２の紙面奥側に向かって伸びる現像ローラ１２の回転軸と平行な回転軸を有し、その回転軸と直交する平面について楕円形状の断面を有する楕円柱のローラである。また、スイープローラ３２は、クリーニングブレード３３により現像ローラ１２のローラ面から除去された現像液１８をクリーニングブレード３３の方向に移動させ、更に、クリーニングブレード３３の上面３３ｄを移動させてトナー回収タンク３１に回収するために設けられている。なお、スイープローラ３２の楕円形状の断面は、図４に示すように、長半径及び短半径をそれぞれＬＲ、ＳＲとしたとき、（ＬＲ−ＳＲ）＞トナー粒子径となるようにされている。

また、スイープローラ３２は、図２及び図４（ａ）に示すように、モータ等（不図示）の駆動手段によって、楕円の中心点を回転中心として現像ローラ１２と逆方向に回転するが、回転時に、スイープローラ３２のローラ面が現像ローラ１２のローラ面に定期的に接触せず、スイープローラ３２のローラ面が、現像ローラ１２のローラ面に最も接近したときに、以下の最近接距離Ｈｓとなるように配置されている。すなわち、スイープローラ３２の回転時に、スイープローラ３２における楕円面の長軸の両端部が成す両線分である長軸両線分が、現像ローラ１２のローラ面に定期的に接触せず、スイープローラ３２の長軸両線分が、現像ローラ１２のローラ面に最も接近したときに、以下の最近接距離Ｈｓとなるように配置されている。

スイープローラ３２が回転する際に、スイープローラ３２のローラ面が現像ローラ１２のローラ面に最も近接する最近接距離Ｈｓは、現像ローラ１２のローラ面に残留した現像液１８の厚さＨｔ以上、クリーニングブレード３３における除去面３３ａの高さＨｂの１０倍以下に設定されている。本実施形態のプリンタ１００では、一例として、最近接距離Ｈｓは、１．５ｍｍと設定されており、このとき、現像ローラ１２のローラ面に残留した現像液１８の厚さＨｔは、５μｍ、現像ローラ１２の線速度は、１１６ｍｍ／sec、となるように設定されている。なお、最近接距離Ｈｓ、現像ローラ１２のローラ面上に残留した現像液１８の厚さＨｔ、及び現像ローラ１２の線速度の各値は、これらに限定さえるものではない。

なお、最近接距離Ｈｓは、現像ローラ１２のローラ面上に残留した現像液１８の厚さＨｔ以上、クリーニングブレード３３によって除去された現像液１８が、クリーニングブレード３３の近傍に溜まった液体現像液溜まりの高さＨｒ（すなわち、液体現像液溜まりの現像ローラ１２のローラ面からその径方向への高さＨｒ）以下に設定されてもよい。

そして、このようなスイープローラ３２は、１８０度回転するごとに、スイープローラ３２の長軸両線分の一方側が、現像ローラ１２のローラ面に最近接距離Ｈｓで最近接する。

なお、このように配置されたスイープローラ３２は、スイープローラ３２のローラ面が現像ローラ１２のローラ面に定期的に接触するように配置された場合と比較して以下のような効果がある。楕円柱のスイープローラ３２のローラ面（すなわち、長軸両線分）が現像ローラ１２のローラ面に定期的に接触するように配置される場合には、「(1)それらの回転時にスイープローラのローラ面が現像ローラに食い込むことなく、現像ローラのローラ面に楕円柱のスイープローラのローラ面が定期的に接触するようにセットすることは非常に難しい。(2)仮に現像ローラの振れ等によりスイープローラが現像ローラに食い込んでしまった場合、現像ローラに対し負荷を与えてしまう虞がある。(3)現像ローラのローラ面とスイープローラのローラ面が互いに接触するため、現像ローラのローラ面にスイープローラのローラ面が食い込まないようにスムーズに回転させるために、現像ローラのローラ面の速度とスイープローラの長軸両線分の速度は、等速でなければならない。(4)スイープローラのローラ面が現像ローラ１２のローラ面に定期的に接触するため、現像ローラのローラ面に残留した現像液１８の若干の固化が発生する可能性がある。」などの懸念事項が考えられるが、本実施形態におけるスイープローラ３２の配置であれば、このような懸念事項が発生しない。よって、現像ローラ１２とスイープローラ３２の配置を容易に設定することが可能となる。また、本実施形態では、現像ローラ１２の回転速度とスイープローラ３２の回転速度に対して、上記(3)のような精密な制御が必要でないという効果がある。

また、スイープローラ３２のローラ面は、現像液１８よりも表面自由エネルギーが低い（例えば、現像液１８の表面自由エネルギーは、３０〜５０ｍＮ／ｍ）フッ素系のコーティング、または、ＰＦＡチューブが被覆されており、現像液１８の離型性を高めている。なお、スイープローラ３２のローラ面の材質自体を現像液１８よりも表面自由エネルギーが低いフッ素系樹脂としてもよい。

スイープローラブレード３４は、柔軟で屈曲性の高い、薄いフィルム或いはシート状のブレードであり、図２に示すように、その一端がスイープローラ３２の右側上方で、液体現像装置１０の内壁等に固定されており、その他端がスイープローラ３２のクリーニングブレード３３に対向するローラ面に、常にカウンタ当接するように配置されている。したがって、スイープローラブレード３４は、スイープローラ３２の回転に伴い、スイープローラ３２のローラ面とスイープローラブレード３４の当接部である端部との距離が変化しても、スイープローラ３２との距離や当接部の形状等に合わせて撓み、常にスイープローラ３２との当接を保つ。

次に、本実施形態のプリンタ１００において、現像ローラ１２のローラ面に残留した現像液１８の除去・回収工程におけるクリーニング手段の動作について説明を行う。現像液タンク１１に貯留された現像液１８は、汲み上げローラ１４、アニロックスローラ１３を介して現像ローラ１２のローラ面に均一に塗布される。そして、現像ローラ１２に塗布された現像液は、静電潜像が形成された感光体ドラム５１に供給されて現像される。

このとき、現像に使用されなかった現像液１８は、現像ローラ１２のローラ面に付着したままになる。また、通常、画像非形成時においても、装置安定化のために現像ローラ１２のローラ面への現像液１８の供給は継続して行われ、現像ローラ１２のローラ面に現像液１８が塗布され続ける。

このような感光体ドラム５１に供給されない現像ローラ１２のローラ面の現像液１８が、クリーニング手段３０によって、以下のように、現像ローラ１２から除去され、トナー回収タンク３１に回収されることになる。

現像ローラ１２のローラ面に残留した現像液１８の除去・回収工程では、まず、現像ローラ１２が回転すると、図４（ａ）に示すように、クリーニングブレード３３の角部３３ｂが現像ローラ１２のローラ面に当接しているので、現像ローラ１２のローラ面に残留した現像液１８が、クリーニングブレード３３の除去面３３ａにより現像ローラ１２から除去される。そして、その除去された現像液１８は、クリーニングブレード３３の除去面３３ａに堰き止められ、更に、現像液１８の粘度が高いため、クリーニングブレード３３の除去面３３ａから現像ローラ１２の回転方向上流側に押し戻されつつ盛り上がって溜まる。やがて、図４（ａ）に示すように、回転しているスイープローラ３２の長軸両線分の一方側が現像ローラ１２のローラ面に最近接距離Ｈｓまで近づく。そして、スイープローラ３２の長軸両線分の一方側が、現像ローラ１２のローラ面から離れて行く際に、スイープローラ３２のローラ面によってその現像液１８が押されて、クリーニングブレード３３の上面３３ｄに移動する。

そして、図４（ｂ）に示すように、スイープローラ３２の長軸両線分の一方側が現像ローラ１２のローラ面から離れ、スイープローラ３２の長軸両線分の他方側が現像ローラ１２のローラ面に近くまでに、回転している現像ローラ１２のローラ面に残留した現像液１８が、前述と同様に、新たに除去され、クリーニングブレード３３の除去面３３ａから現像ローラ１２の回転方向上流側に押し戻されつつ盛り上がって溜まる。やがて、スイープローラ３２の長軸両線分の他方側が現像ローラ１２のローラ面に最近接距離Ｈｓまで近づく。そして、スイープローラ３２の長軸両線分の他方側が、現像ローラ１２のローラ面から離れて行く際に、スイープローラ３２のローラ面によってその現像液１８が押されて、クリーニングブレード３３の上面３３ｄに移動する。そして、このような動作が繰り返されることによって、クリーニングブレード３３の上面３３ｄに移動した現像液１８がクリーニングブレード３３の上面３３ｄを押し流されて（すなわち、現像液１８がクリーニングブレード３３の上面３３ｄを移動して）トナー回収タンク３１に回収される。

このとき、スイープローラ３２の長軸両線分が現像ローラ１２のローラ面に全く接触しないため、現像液１８には僅かな圧力しかかからない。よって、現像ローラ１２から回収される現像液１８は、凝集、固化、トナー粒子の劣化が殆ど無い。

また、スイープローラ３２は、間欠的に現像ローラ１２に最近接するので、非近接時には現像ローラ１２のローラ面に残量した現像液１８は、必ず現像ローラ１２の回転方向下流に運ばれる。すなわち、スイープローラ３２のローラ面と現像ローラ１２のローラ面との最近接部よりも回転方向上流側に現像液１８が溜まることはなく、現像液１８が回転方向上流側に押し戻されてトナー漏れ、トナー汚染を生じることがない。よって、本実施形態のプリンタ１００によって形成される画像は常に高品質に保たれる。

また、スイープローラ３２のローラ面は、フッ素系のコーティングをしているので、現像液１８よりも表面自由エネルギーが小さくなっている。したがって、除去・回収工程で接触した現像液１８の多くは、スイープローラ３２のローラ面に殆ど付着することが無い。スイープローラ３２のローラ面に付着した現像液１８は、スイープローラ３２の除去・回収工程において不要な圧力や変位を受けないことと、スイープローラ３２のローラ面のコーティング効果により、付着力は弱く、フィルム状等のスイープローラブレード３４の当接部分で僅かな力で簡単に剥離される。そして、下方のクリーニングブレード３３またはトナー回収タンク３１上に落下し、トナー回収タンク３１に回収される。

このとき、現像液１８には、現像液１８には僅かな圧力しかかからない。よって、現像ローラ１２のローラ面から回収される現像液１８は、凝集、固化、トナー粒子の劣化が殆ど無い。また、スイープローラ３２による現像ローラ１２のローラ面に残留した現像液１８の回収に加えて、スイープローラ３２のローラ面に付着した現像液１８も回収できるので、現像液１８の回収効率が更に高まる。

このような除去・回収工程を繰り返し行うことで、常に現像ローラ１２のローラ面に残留した現像液１８は、凝集・固化及びトナー粒子の劣化等を最小限に抑えて、除去され、高い回収効率でトナー回収タンク３１に回収される。こうして回収された現像液１８は、劣化が少ないので再利用性が高く、濃度調整などの簡単な工程で再利用でき、印字コストの低減並びに高画質維持に寄与する。

そして、トナー回収タンク３１に回収された現像液１８は、現像液タンク１１に送られ、濃度調整されて、現像液１８として再利用される。

なお、本発明に係るクリーニング手段の構成は、汲み上げローラ１４、アニロックスローラ１３、感光体ドラム５１及び中間転写ベルト４３等の現像液を担持するローラやベルト等に付着する残留現像液１８の除去・回収にも用いることができ、本実施例と同様の作用・効果を奏することができる。

以上、本発明の実施形態につき説明したが、本発明の範囲はこれに限定されるものではなく、発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えて実施することができる。

本発明は、複写機の他にも、プリンタやファクシミリなどの画像形成装置に搭載された液体現像装置に幅広く適用が可能である。

は、本実施形態のプリンタ１００の概略構造の一例を模式的に示す垂直断面図である。 は、図１中に示した画像形成手段５の一例を模式的に示す垂直断面図である。 は、トナー液補給手段、キャリア液補給手段、および現像液の回収・廃棄の流れを説明するための管路の構成を示す模式的な図である。 は、現像ローラ１２、及びクリーニング手段３０のスイープローラ３２及びクリーニングブレード３３を模式的に示す垂直断面図である。

符号の説明

５ 画像形成手段（５Ｙ、５Ｃ、５Ｍ、５Ｂ）
１０ 液体現像装置
１１ 現像液タンク
１２ 現像ローラ
１８ 現像液
２１Ｂ、２１Ｍ、２１Ｃ、２１Ｙ トナーコンテナ
３０ クリーニング手段
３１ トナー回収タンク
３２ スイープローラ
３３ クリーニングブレード
３３ａ 除去面
３４ スイープローラブレード
５１ 感光体ドラム
１００ プリンタ

Claims (5)

1. 像担持体にキャリア液とトナーとから成る液体現像剤をその側面に担持して供給する現像ローラと、現像ローラの側面に残留した液体現像剤を該側面から除去する除去面を有するクリーニングブレードと、を有して成る液体現像装置であって、
   前記クリーニングブレードの前記除去面に対して前記現像ローラの回転方向上流側に設けられ、前記現像ローラの回転軸と平行な回転軸を有し、その回転に際して、前記除去面により除去されて前記除去面に対して前記回転方向上流側に溜まる前記液体現像剤を前記クリーニングブレードに向かって移動させる楕円柱のスイープローラを備え、
   前記スイープローラは、その回転時に該スイープローラの側面が前記現像ローラの側面に最も近接する最近接距離が、前記現像ローラの側面に残留した前記液体現像剤の厚さ以上、前記除去面の高さの１０倍以下となる位置に配置されていることを特徴とする液体現像装置。
2. 前記スイープローラをクリーニングするスイープローラブレードが設けられていることを特徴とする請求項１に記載の液体現像装置。
3. 前記スイープローラの側面は、前記液体現像剤よりも表面自由エネルギーが低い材料により形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の液体現像装置。
4. 前記スイープローラの側面は、前記液体現像剤よりも表面自由エネルギーが低い材料によりコーティングされていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の液体現像装置。
5. 請求項１〜請求項４のいずれかに記載の液体現像装置を備えることを特徴とする画像形成装置。

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