JP6255967B2 - 湿式画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、プリンター、複写機、ファクシミリ装置、その他の電子写真方式の画像形成装置に関し、特に、現像方式として湿式現像を採用した湿式画像形成装置に関する。

従来、乾式電子写真に比べて小径のトナーを用いて高画質な画像出力が可能な湿式電子写真を用いた湿式画像形成装置が種々提案されている。特開２０１２−１２８０９４号公報（特許文献１）および特開２０１０−４４１８９号公報（特許文献２）には、このような、湿式電子写真を用いた湿式画像形成装置が開示されている。

特開２０１２−１２８０９４号公報 特開２０１０−０４４１８９号公報

近年、湿式画像形成装置においては、さらなる画像品質の向上が求められている。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、画像品質のさらなる向上を可能とする湿式画像形成装置を提供することを目的とする。

本発明の湿式現像装置は、トナー粒子とキャリア液とを含む現像剤と、画像信号情報に応じた潜像を担持搬送する像担持体と、その表面に上記現像剤を担持搬送して上記像担持体上の潜像を上記現像剤によって現像する現像剤担持体と、現像後の上記現像剤担持体上に残存する残存現像剤を除電するための除電部材と、除電後の上記残存現像剤を上記現像剤担持体から除去するためのクリーニング部材と、上記除電部材の出力を、上記画像信号情報に応じて変更する制御手段と、を備える。

他の形態においては、上記制御手段は、上記画像信号情報より算出された、上記現像剤担持体の単位面積内の上記残存現像剤中の上記トナー粒子の量が多い領域である非画像部対応領域と、上記残存現像剤中の上記トナー粒子の量が少ない領域である画像部対応領域との割合に応じて、上記除電部材の出力を変更する。

他の形態においては、上記制御手段は、上記画像信号により算出された単位面積内の印字面積率によって、上記除電部材の出力を変更する。

他の形態においては、上記制御手段は、上記画像信号情報より算出された、上記現像剤担持体の単位面積内の上記残存現像剤中の上記トナー粒子の量が多い領域である非画像部対応領域と、上記残存現像剤中の上記トナー粒子の量が少ない領域である画像部対応領域とにおいて、上記画像部対応領域への上記除電部材による電荷付与量よりも、上記非画像部対応領域への電荷付与量が多くなるように上記除電部材の出力を変更する。

この発明によれば、画像品質のさらなる向上を可能とする湿式画像形成装置を提供することを可能とする。

実施の形態１における湿式画像形成装置の構成を示す模式図である。 実施の形態１における湿式現像装置の拡大図である。 現像時の像担持体と現像剤担持体との現像部（ニップ部）の状態を示す模式図である。 像担持体と現像剤担持体とが分離した直後の現像部（ニップ部）の状態を示す模式図である。 荷電量が一様でない残存現像剤に対して、一様に電荷を付与した場合を示す模式図である。 除電後に荷電量が適正な領域と適正でない領域とが存在する場合を示す模式図である。 ドットパターンの場合の像担持体と現像剤担持体とが分離した直後の現像部の状態を示す模式図である。 荷電量が一様でない残存現像剤に対して、電荷を変化させて付与した場合を示す模式図である。 除電後に荷電量が適正な領域となる場合を示す模式図である。 実施の形態１における現像剤担持体への流れ込み電流を制御する機能ブロック図である。 実施の形態１における除電部材の出力調整の制御フローを示す図である。 実施の形態２における現像剤担持体の画像部対応領域および非画像部対応領域の残存現像剤の状態を示す模式図である。 実施の形態２における除電部材の出力調整の制御フローを示す図である。 各実施の形態における湿式画像形成装置の変形例を示す模式図である。 実施例および比較例において採用した印字パターンを示す図である。 実施例および比較例における評価結果を示す図である。 トナー堆積を示す模式図である。

本発明に基づいた実施の形態における湿式画像形成装置について、以下、図を参照しながら説明する。以下に説明する各実施の形態において、個数、量などに言及する場合、特に記載がある場合を除き、本発明の範囲は必ずしもその個数、量などに限定されない。同一の部品、相当部品に対しては、同一の参照番号を付し、重複する説明は繰り返さない場合がある。

近年、湿式電子写真における現像部において、現像ローラー（現像剤担持体）のクリーニング部で、クリーニングブレードで回収した現像剤の一部がブレード当接部上流付近に堆積して、現像剤の排出が困難になってしまう課題（以下、「トナー堆積」と呼ぶ。）がある。

図１７に示すように、現像クリーニング部材１８に突入する現像剤１２の層は、現像剤担持体９の表面上に層状態で偏在し、かつ、トナー粒子１２ｔの持つ電荷によって、トナー粒子１２ｔが静電的に現像剤担持体９に拘束されている。そのため、現像剤１２の現像クリーニング部材１８によるクリーニングの際には、現像クリーニング部材１８のエッジ１８ｅ近傍に、トナー粒子１２ｔが集まることになる。トナー粒子１２ｔが集まった現像剤１２は、トナー粒子１２ｔの濃度が非常に高いため（高濃度なため）、現像剤１２の粘度が高くなる。

一方で、現像クリーニング部材１８のエッジ１８ｅ近傍以外を通過してきた現像剤１２は、キャリア液１２ｗが多くなっているため粘度が逆に低い。この現像剤１２は、高粘度の現像剤１２の上を流れて速やかに排出されるため（図中の矢印Ｙ）、結果的に現像クリーニング部材１８のエッジ１８ｅの近傍にトナー粒子１２ｔの濃度が非常に高い現像剤１２が動けないまま積み上がってしまう。これが、「トナー堆積」現象である。

トナー堆積が発生すると、現像剤担持体９で搬送されたトナー粒子１２ｔの多くが現像クリーニング部材１８のエッジ１８ｅに堆積してしまう。現像クリーニング部材１８で回収された現像剤１２はコストの観点から、再度現像剤槽（図示省略）に戻して繰り返し現像に使用することが望ましい。

しかし、トナー堆積が起こると、現像剤１２を再利用するための搬送が困難となり、メンテナンス時に廃棄することになる現像剤１２が増加する。さらに、堆積したトナー粒子１２ｔが過剰に積み上がると、メンテナンス性の悪化、画像ノイズの原因等、画像品質の低下の要因となる。

このトナー堆積は、現像後の現像剤１２に対して除電部材により除電を行ない、現像剤担持体９とトナー粒子１２ｔとの間の静電的拘束力を弱めると、一定の改善が得られる。静電的拘束力を弱めると言うことは、帯電時に付与された電荷をキャンセルするということを意味する。

ここで、除電部材の出力が弱すぎると、帯電時の静電的拘束力が残存し、トナー堆積の原因となる。さらに、除電部材の出力が過多となると、除電電荷（帯電時に付与される電荷と逆極性）による静電的拘束力が大きくなり、トナー堆積を悪化させる要因となる。よって、除電部材の出力には、適値が存在することとなるため、トナー粒子量および帯電量によって適切に制御されることが必要となる。

しかしながら、現像後の現像残現像剤に含まれるトナー粒子の量およびトナー粒子の荷電量は、現像パターンに応じて場所によって変動する。一般的には、除電部材としては、ＤＣコロトロンチャージャーが用いられる場合が多いが、ＤＣコロトロンチャージャーは、現像残現像剤に含まれるトナー粒子の量およびトナー粒子の荷電量が変わっても一定の荷電量を現像残現像剤（トナー層）に付与するため、場所によって適正な除電量から外れる場所ができてしまう。

その結果、部分的に除電過多および除電不足が生じ、静電的拘束力を弱めることができず、結果として長期駆動においてトナー堆積を解消することができない場合があった。

以下に述べる各実施の形態における湿式画像形成装置は、上記の課題を鑑みなされたものであり、画像パターンに応じた現像残現像剤の除電を行なうことで、トナー堆積を抑制することのできる、湿式画像形成装置を提供し、これにより、画像品質のさらなる向上を可能とする。

［実施の形態１］
（湿式画像形成装置１００の構成と動作の例）
図１を参照して、本実施の形態における湿式画像形成装置１００の構成について説明する。作像部は、感光体ドラムを用いた像担持体１、帯電装置２、露光装置３、湿式現像装置４、中間転写体５、二次転写部材６、像担持体クリーニング装置７、および、中間転写体クリーニング装置８を備える。

像担持体１は、表面に感光体層（不図示）が形成された円筒形状であって、図中における矢印Ａ方向に回転駆動する。像担持体１の外周には、帯電装置２、露光装置３、湿式現像装置４、中間転写体５、像担持体クリーニング装置７、および、イレーサーランプ１０が、上記像担持体１の回転方向（図中の矢印Ａ方向）に沿って順次配置されている。

帯電装置２は、像担持体１の表面を所定電位に帯電させる。露光装置３は、像担持体１の表面に光を照射し照射領域内の帯電レベルを低下させて静電潜像を形成する。湿式現像装置４は、像担持体１に形成された潜像を現像する。すなわち、像担持体１の現像領域へ現像剤１２を搬送する。現像剤１２は、トナー粒子１２ｔとキャリア液１２ｗとを含む。現像剤１２に含まれるトナー粒子１２ｔを像担持体１の表面の静電潜像に供給して、像担持体１上にトナー像を形成する。

（現像プロセス）
上記湿式画像形成装置１００を用いた現像プロセスにおいては、湿式現像装置４の現像剤担持体９に電源（不図示）から現像バイアス電圧が印加される。像担持体１上の潜像の電位とのバランスで生じた電界に従って、現像剤１２中のトナー粒子１２ｔが像担持体１の潜像部分に静電吸着され、像担持体１上の潜像が現像される。

上記湿式画像形成装置１００において、中間転写部は、中間転写体５、二次転写部材６、中間転写体クリーニング装置８を備える。中間転写体５は、像担持体１と対向するように配置されており、像担持体１と接触しながら図中の矢印Ｂ方向に回転する。中間転写体５と像担持体１とのニップ部で、像担持体１から中間転写体５へのトナー像の一次転写が行なわれる。

一次転写プロセスにおいては、中間転写体５に、電源（不図示）から転写バイアス電圧が印加される。これにより、一次転写位置における中間転写体５と像担持体１との間に電界が形成され、像担持体１上のトナー像が、中間転写体５に静電吸着され、中間転写体５上に転写される。

トナー像が中間転写体５に転写されると、像担持体クリーニング装置７が像担持体１上の残存現像剤を除去し、次の画像形成が行なわれる。必要に応じて、像担持体クリーニング装置７と帯電装置２との間にはイレーサーランプ１０が設置される。

中間転写体５と二次転写部材６とは、記録材としての記録媒体１１を挟んで対向するように配置されており、記録媒体１１を介して接触回転する。中間転写体５と二次転写部材６とのニップ部で、中間転写体５から記録媒体１１へのトナー像の二次転写が行なわれる。記録媒体１１は、二次転写のタイミングに合わせて二次転写位置へ図中の矢印Ｃ方向に搬送される。

二次転写プロセスにおいては、二次転写部材６に、電源（不図示）から転写バイアス電圧が印加される。これにより、中間転写体５と二次転写部材６との間に電界が形成され、中間転写体５と二次転写部材６との間を通過させた記録媒体１１上へ中間転写体５上のトナー像が静電吸着され、記録媒体１１上に転写される。

トナー像が記録媒体１１上に転写されると、中間転写体クリーニング装置８が中間転写体５上の残存現像剤を除去し、次の一次転写が行なわれる。その後、記録媒体１１は、図示しない定着装置へと搬送され、そこで記録媒体１１のトナーを加熱溶融してトナー像を記録用紙に定着させる。

図１では像担持体１と湿式現像装置４とを１組もつ単色の湿式画像形成装置を示しているが、湿式現像装置４および像担持体１を４組用意しそれぞれに、シアン（Ｃｙａｎ：水色）、マゼンタ（Ｍａｇｅｎｔａ：赤紫色）、イエロー（Ｙｅｌｌｏｗ：黄色）、ブラック（黒色）の各色の画像形成をさせ、中間転写体５上で重ね合わせる構成にしたカラーの画像形成装置に対しても本実施の形態の適用は可能である。

または、湿式現像装置４、像担持体１、および中間転写体５を４組用意し、それぞれにシアン（Ｃｙａｎ：水色）、マゼンタ（Ｍａｇｅｎｔａ：赤紫色）、イエロー（Ｙｅｌｌｏｗ：黄色）、ブラック（黒色）の各色の画像形成をさせ、記録媒体１１上で重ね合わせる構成にしたカラーの画像形成装置に対しても本実施の形態の適用は可能である。

中間転写体５を省いて像担持体１から記録媒体１１へ直接転写させる直接転写方式に対しても本実施の形態の適用は可能である。その他、従来から用いられる電子写真の各プロセス技術は、湿式画像形成装置の目的に応じて任意の構成と組み合わせることができる。

（現像剤１２の構成）
本実施の形態に用いる現像剤１２について説明する。現像剤１２は、液体現像剤であって、溶媒であるキャリア液１２ｗ中に着色されたトナー粒子１２ｔを分散している。キャリア液１２ｗとしては、絶縁性の溶媒が用いられる。トナー粒子１２ｔの体積平均粒子径は、０．１μｍ以上、５μｍ以下の範囲が適当である。

トナー粒子１２ｔの平均粒子径が０．１μｍを下回ると現像性が大きく低下する。一方、トナー粒子１２ｔの平均粒子径が５μｍを超えると、ドット画像およびベタ画像（全面印刷画像）を含めた画像の品質が著しく低下する。望ましくは１μｍ以上、２μｍ以下の範囲が良い。粒径１μｍ以下はクリーニング性が劣り、粒径２μｍ以上はベタ部の均一性が悪くなる。

現像剤１２に対するトナー粒子１２ｔの割合は、１０質量％〜５０質量％程度が適当である。１０質量％未満の場合、トナー粒子１２ｔの沈降が生じ易く、長期保管時の経時的な安定性に問題がある。さらに、必要な画像濃度を得るため、多量の現像剤１２を供給する必要があり、記録媒体上に付着するキャリア液１２ｗが増加し、定着時に乾燥させる必要があり、蒸気が発生し環境上の問題が生じる。５０質量％を超える場合には、現像剤１２の粘度が高くなりすぎ、製造上および取り扱いが困難になる。

（現像プロセスの詳細）
次に、図２を参照して、現像プロセスについて詳細に説明する。図２は、湿式現像装置４の拡大図である。現像剤１２が現像剤槽１３中に蓄えられている。汲み上げ部材１４は一部が現像剤１２中に浸漬され、図中の矢印Ｄ方向に回転する。その回転により現像剤１２は汲みあげられ、汲み上げ部材１４に当接して設けられた規制ブレード１５により一定の膜厚に調整される。

現像剤１２が一定の膜厚に調整された後、汲み上げ部材１４は供給部材１６に当接し、現像剤１２を供給部材１６に受け渡す。供給部材１６は、現像剤担持体９の回転方向とは逆方向の図中のＥ方向に回転しており、その方向に受け渡された現像剤１２を搬送する。現像剤１２は、その後供給部材１６と現像剤担持体９との対向部にて現像剤担持体９上に受け渡される。

汲み上げ部材１４はウレタンまたはＮＢＲ製のゴムローラー、表面に凹部を設けたアニロックスローラーを用いることができる。供給部材１６は、ウレタンまたはＮＢＲ製のゴムローラーを用いることができる。供給部材１６を設けず、汲み上げ部材１４が供給部材１６を兼ねてもよい。本実施の形態に示した湿式現像装置４において、各ローラー間の相対的な回転方向の関係が異なる形態でもよい。

現像剤担持体９上の現像剤１２は、ＤＣコロトロンチャージャーなどのトナー荷電装置１７によって現像剤１２中のトナー粒子１２ｔの荷電が行なわれる。トナー荷電装置１７には図示しない高圧電源が接続されており、トナー荷電装置１７の出力を変更することで、トナー粒子に与える荷電量を変更できるようになっている。具体的には、印加する電圧または電流によってトナー粒子に与える荷電量を変更する。図２ではトナー荷電装置１７は、ＤＣコロトロンチャージャーを図示しているが、トナー荷電装置１７は、ＤＣコロトロンチャージャー以外に、スコロトロンチャージャー、放電ローラーなどを選択することもできる。

トナー粒子１２ｔが帯電された現像剤１２は、像担持体１と現像剤担持体９との対向部である現像ニップに移動する。そこで、現像剤担持体９上に形成されたトナー薄層は像担持体１に当接し、像担持体１上の静電潜像を現像する。

現像に当たっては、現像剤担持体９に電源（不図示）から現像バイアス電圧が印加され、像担持体１上の潜像の電位とのバランスで生じた電界に従って現像剤１２中のトナー粒子１２ｔが像担持体１の潜像部分に静電吸着され、像担持体１上の潜像が現像される。

現像に使用されず現像剤担持体９上に残存した残存現像剤１２は、除電部材１９にて主にトナー粒子１２ｔの荷電が除電されたのち、現像クリーニング部材１８により現像剤担持体９上から除去される。除電部材１９には図示しない高圧電源が接続されており、出力の制御が可能となっている。除電部材１９の出力を変更することで、トナー粒子に与える荷電量を変更できるようになっている。具体的には、印加する電圧または電流によってトナー粒子に与える荷電量を変更する。これらトナー粒子１２ｔ（現像剤１２）のクリーニングに至るまでの詳細については、後述する。

（トナー粒子１２ｔのクリーニング機構、およびその制御方法について）
本実施の形態のトナー粒子１２ｔ（現像剤１２）のクリーニング方法について説明する。以降の説明では、除電部材１９にＤＣコロトロンチャージャーを用いた場合を例にとって説明する。

図３から図９を参照して、現像領域でのトナー粒子１２ｔの挙動を説明する。図３は、現像時の像担持体１と現像剤担持体９との現像部（ニップ部）の状態を示す模式図、図４は、像担持体１と現像剤担持体９とが分離した直後の現像部の状態を示す模式図、図５は、荷電量が一様でない残存現像剤に対して、一様に電荷を付与した場合を示す模式図、図６は、除電後に、荷電量が適正な領域と適正でない領域とが存在する場合を示す模式図、図７は、ドットパターンの場合の像担持体１と現像剤担持体９とが分離した直後の現像部の状態を示す模式図、図８は、荷電量が一様でない残存現像剤に対して、電荷を変化させて付与した場合を示す模式図、図９は、除電後に荷電量が適正な領域となる場合を示す模式図である。

図３において、像担持体１の表面には、トナー粒子１２ｔと同極性の潜像が形成されており、画像部の電位は低く、非画像部の電位は高い。現像剤担持体９には、画像部の電位と非画像部の電位の間の電位が印加されている。現像領域では、その電位差により、画像部のトナー粒子１２ｔは像担持体１表面側に、非画像部のトナー粒子１２ｔは現像剤担持体９表面側に移動する。

図４は、現像部を通過してきた直後の状態を模式的に示した図である。殆どのトナー粒子１２ｔは、ここではトナー粒子１２ｔの正規帯電方向（ここではプラス荷電）に帯電している。荷電したトナー粒子１２ｔは、その電荷による鏡像力によって、現像剤担持体９に引き付けられている状態となっている。さらに、現像部においてバイアスにより、更に現像剤担持体９側に押し付けられている状態である。

現像部で像担持体１上の潜像領域（画像部）においては、現像剤担持体９上のトナー粒子１２ｔが現像されるため、現像剤担持体９上の残存現像剤１２中のトナー粒子１２ｔの量は少なくなる。ここで、像担持体１上の潜像領域（画像部）に対応する現像剤担持体９上の領域を「画像部対応領域Ｄ１」と称する。よって、画像部対応領域Ｄ１の残存現像剤１２中のトナー粒子１２ｔの量は少なくなる。

一方、像担持体１上の潜像の無い領域（非画像部）においては、現像剤担持体９上のトナー粒子１２ｔは現像されないため、現像剤担持体９上の残存現像剤中のトナー粒子１２ｔの量は多くなる。ここで、像担持体１上の潜像の無い領域（非画像部）に対応する現像剤担持体９上の領域を「非画像部対応領域Ｄ２」と称する。よって、非画像部対応領域Ｄ２の残存現像剤１２中のトナー粒子１２ｔの量は、画像部対応領域Ｄ１に比べて多くなる。

このように、現像剤担持体９上の残存現像剤１２中のトナー粒子１２ｔの量は、画像パターン（画像信号情報）に応じて変動する。その結果、現像剤担持体９上の残存現像剤１２中のトナー粒子１２ｔの荷電減衰は一様ではなく、画像パターンに応じて荷電量は異なることになる（一様でなくなる）。

図５は、荷電量が一様でない残存現像剤１２に対して、除電部材１９を用いて一様に電荷を付与した場合を図示している。図６に示すように、一様に電荷を付与のでは、場所によって、たとえば、画像部対応領域Ｄ１では、適正な除電量から外れる（荷電量が過多になる）ことがある。

像担持体１上の潜像の中央部では平坦な電位であるのに対し、潜像の端部では電位に傾斜があるなどして、現像部で現像剤１２が晒される電界履歴も一様ではない。この現象が顕著となるのが、細線および／またはドットを現像した場合である。

たとえば、図７に示すように、像担持体１上の潜像の画像パターン（画像信号情報）がドットパターン場合には、現像剤担持体９上の残存現像剤１２中のトナー粒子１２ｔの荷電の変動は２値的ではなく、潜像のある領域と潜像の無い領域の中間の値となる。よって、電荷付与量の適性値も、両者の中間の値となる。

これらの現像残現像剤のトナー粒子量の状態は、現像出力条件によっても異なる。具体的には、諧調制御、または、その他の課題を避けるため、現像部における帯電量を高めた場合、像担持体１上の潜像領域（画像部）の全面にトナー粒子１２ｔが現像される（黒ベタ）場合においても、現像剤担持体９上の画像部対応領域Ｄ１に、一定の割合の残存トナー粒子が発生する場合がある。さらに、諧調性制御により、ドット部の残存トナー粒子の量も変動しうる。

このように、画像パターン（画像信号情報）および現像出力条件により、除電部材１９による適正な電荷付与量は異なるため、一様に電荷を付与したのでは場所によって適正な除電量から外れる領域ができてしまう（図６参照）。

このような課題に対し、本実施の形態では、画像パターン（画像信号情報）によって、除電部材の出力を制御することを行なう。具体的には、ホストコンピュータによりユーザが入力した画像情報を、ＣＰＵによって読み取り、単位面積当たりの最適な除電部材の出力を算出し、除電部材の出力制御手段によって通紙方向の領域毎に逐次最適な出力を除電部材に印加するように制御するものである。

除電部材１９の出力調整であるが、たとえば、ＤＣコロトロンチャージャーを用いた場合、現像剤担持体９への流れ込み電流を制御することによって、トナー粒子１２ｔへの電荷付与量を制御することができる。

たとえば、図８に示すように、現像剤担持体９上の残存現像剤中のトナー粒子１２ｔの量が少ない領域である画像部対応領域Ｄ１への電荷付与量と、現像剤担持体９上の残存現像剤中のトナー粒子１２ｔの量が多い領域である非画像部対応領域Ｄ２への電荷付与量とを異ならせる。

具体的には、トナー粒子１２ｔの量が多い非画像部対応領域Ｄ２には電荷付与量を多くし、トナー粒子１２ｔの量が少ない画像部対応領域Ｄ１には電荷付与量を少なくして、最適な除電出力を印加する。その結果、図９に示すように、いずれの領域においても、トナー粒子１２ｔに対して適正な除電を行なうことを可能とする。

図１０を参照して、上記制御について機能ブロック図を用いて説明する。ホストコンピュータ２２に入力された画像信号から、通紙方向の各領域における画像パターンを読み取り、最適な除電部材１９の出力を算出して除電部材１９を制御する制御信号に変換するＣＰＵ（Central Processing Unit）２１が設置されている。

このＣＰＵ２１は、単位面積当たりの最適な除電出力を算出する機能、および、現像部各種部材の動作制御機能を持つ。このＣＰＵ２１から、作像時搬送系のドライバー（供給部材ドライバー２３、現像剤担持体ドライバー２４）、除電部材用高圧電源３２、および帯電部材用高圧電源３３の出力を制御する制御手段に信号が送られる。

ここで、信号が送られるタイミングは、画像パターンに対応する残存現像剤が除電部材１９の放電領域に来た時と同期している。そして、制御手段により、残存現像剤のパターンに応じた除電出力に除電部材１９の出力が調整される。

この出力調整は、画像出力が終了するまで単位長さ毎に逐次行なわれる。除電部材１９の出力調整であるが、具体的には、ＤＣコロトロンチャージャーを用いた場合、現像剤担持体９への流れ込み電流を制御することによって、トナー粒子１２ｔへの電荷付与量を制御することができる。

ここで、除電部材１９の出力調整について詳細に説明する。ここでは、トナー粒子１２ｔの特性、現像部の出力設定、または、諧調性の設定により、像担持体１上の潜像領域（画像部）には、全面に現像剤１２が現像され（黒ベタ現像）、現像剤担持体９上の画像部対応領域Ｄ１には、トナー粒子１２ｔがほぼ残留しない状態について考える。

現像剤担持体９上において、画像部対応領域Ｄ１には、ほぼトナー粒子１２ｔが残存していないので、ここではハーフトーンの面積率に準じて、全面ハーフトーンにおける最適除電出力と、非画像部対応領域Ｄ２に対応する領域における最適除電出力との間で調整すれば良い。具体的には、単位面積中の画像部対応領域Ｄ１（ハーフトーン領域）と非画像部対応領域Ｄ２（白ベタ）との面積比によって、比例的に除電出力を制御することにより、トナー堆積に対して最適な除電出力を制御することができる。

図１１に、除電部材１９の出力調整の制御フローを示す。ステップ２１で、ＣＰＵ２１は、画像信号を読み込む。ステップ２２で、ＣＰＵは、読み込んだ画像信号に基づき、単位面積当たりの非画像部対応領域Ｄ２（白ベタ）／画像部対応領域Ｄ１（ハーフトーン領域：ドット）の比率を計算する。

ステップ２３で、ＣＰＵは、計算した非画像部対応領域Ｄ２（白ベタ）／画像部対応領域Ｄ１（ハーフトーン領域：ドット）の比率に基づき、除電部材１９の出力を決定する。ステップ２４で、除電部材１９による出力を開始し、ステップ２５で、単位面積を通過したか否かの判別を行なう。通過していない場合には、ステップ２４に戻る。通過した場合には、ステップ２６で、画像形成が終了したかどうかの判別を行なう。画像形成が終了していない場合には、ステップ２２に戻る。画像形成が終了している場合には、除電部材１９の出力調整の制御を終了する。

除電部材１９の出力調整における単位面積であるが、これは、除電部材１９の放電領域によって規定されることが好ましい。なぜならば、放電領域よりも短い間隔で出力変更が行なわれると、適正な除電出力から外れてしまう場所が出てきてしまう可能性があるためである。本実施の形態のようにＤＣコロトロンチャージャーを用いた場合には、チャージャーの幅によって規定されることが望ましい。具体的には、除電部材１９を制御する間隔は、除電部材１９の電荷放出幅以上であるとよい。

［実施の形態２］
本実施の形態では、使用する画像形成プロセスおよび湿式画像形成装置は、上記実施の形態１と同様である。本実施の形態では、トナー粒子の特性、現像部の出力設定、諧調性の設定により、現像剤担持体９の画像部対応領域Ｄ１（黒ベタ領域に対応する領域）においても、図１２に示すように、一定量のトナー粒子が残留する場合について考える。図１２は、実施の形態２における現像剤担持体の画像部対応領域および非画像部対応領域の残存現像剤の状態を示す模式図である。

画像信号をＣＰＵが読み取るまでは上記実施の形態１と同様である。ここで、除電部材１９の出力調整であるが、この場合、現像剤担持体９の画像部対応領域Ｄ１の単位面積における割合も考慮する必要がある。本実施の形態では、単位面積当たりの印字面積率によって、非画像部対応領域Ｄ２の最適除電出力を最大とし、画像部対応領域Ｄ１の最適除電出力を最少とし、印字面積率に応じて反比例的に制御する。

図１３に、本実施の形態における除電部材１９の出力調整の制御フローを示す。フローの概略は実施の形態１と同様であるが、単位面積当たりの除電出力算出方法が異なる。ステップ３１で、ＣＰＵ２１は、画像信号を読み込む。ステップ３２で、ＣＰＵは、読み込んだ画像信号に基づき、単位面積当たりの印字面積率を計算する。

ステップ３３で、ＣＰＵは、計算した印字面積率の比率に基づき、除電部材１９の出力を決定する。ステップ３４で、除電部材１９による出力を開始し、ステップ３５で、単位面積を通過したか否かの判別を行なう。通過していない場合には、ステップ３４に戻る。通過した場合には、ステップ３６で、画像形成が終了したかどうかの判別を行なう。画像形成が終了していない場合には、ステップ３２に戻る。画像形成が終了している場合には、除電部材１９の出力調整の制御を終了する。

除電部材１９の出力調整における単位面積であるが、これは、実施の形態１の場合と同様に、除電部材１９の放電領域によって規定されることが好ましい。なぜならば、放電領域よりも短い間隔で出力変更が行なわれると、適正な除電出力から外れてしまう場所が出てきてしまう可能性があるためである。本実施の形態のようにＤＣコロトロンチャージャーを用いた場合には、チャージャーの幅によって規定されることが望ましい。具体的には、除電部材１９を制御する間隔は、除電部材１９の電荷放出幅以上であるとよい。

上記各実施の形態においては、除電部材１９にＤＣコロトロンチャージャーを用いた場合について説明したが、除電部材１９の形態はＤＣコロトロンチャージャーに限定されるものではない。たとえば、ＡＣコロトロンチャージャー、スコロトロンチャージャーでもよい。どちらの形態においても、上記に記載したような画像信号に応じた制御を行なうことにより、トナー堆積に対して効果を得ることができる。

さらに、イオンフローヘッドのような、チャージャー幅内で領域毎に選択的に電荷付与できる機構を用いてもよい。そのような機構を用いた場合、軸方向（給紙方向に対して直交する方向）における画像信号に応じてきめ細かい電荷付与量の調整を行なうことが可能である。

図１４に示すように、トナー堆積抑制を補助する手段として、現像クリーニング部材１８による現像剤担持体９上のクリーニング前に、トナー分散部材２０を設置し、残存現像剤１２中のトナー粒子１２ｔの分散を良好にする。このトナー分散部材２０の通過後のトナー粒子１２ｔの分散状態は、後の除電部材１９での除電時の除電量が適切であるほど良好になる。そのため、上記に示した画像パターンに応じて場所ごとに適切な除電を行なうことと、トナー分散部材２０とを組み合わせることで、より効果的にトナー堆積の発生を防止することができる。

分散部材の実施の形態としては、ＡＣバイアスを印加したローラーを除電後の現像剤担持体９に当接する方法が考えられる。バイアスによって交流電界を形成することで、残存現像剤１２（トナー層）中に残存する正荷電トナー粒子と負荷電トナー粒子とが、現像剤担持体９とトナー分散部材２０のニップ内で現像剤担持体９から離脱し、互い違いの方向に動かされて分散する。

トナー分散部材の別の形態としては、除電後の現像剤担持体９に対向して、トナー粒子に超音波振動を付与できるような振動部材を設ける方法が考えられる。超音波振動部材は残存現像剤１２（トナー層）中を介して現像剤担持体９に当接し、画像形成中は振動子が振動し、その作用によって除電後の残存現像剤１２（トナー層）は現像剤担持体９から浮き上がり、かつ、かく乱作用を与えられて分散される。

さらに、トナー分散部材の別の形態としては、たとえば、残存現像剤１２（トナー層）に直接接触してかく乱作用を与えるブラシローラーを設ける方法が考えられる。ブラシがトナー粒子と接触し、その機械的作用によって除電後の残存現像剤１２（トナー層）は現像剤担持体９から浮き上がり、かつ、かく乱作用を与えられて分散される。

（実施例）
以下、上記本実施の形態における湿式画像形成装置の効果を確認するために、後述する各実施例、および各比較例の条件で実験を行なった。実験手順としては、図２に示す湿式現像装置をベースに、後述する機構、および制御を施した湿式画像形成装置（実験装置）を用いて、後述する画像パターンを感光体ドラム（像担持体１）上に形成した。

図１５に、記録媒体１１への印字パターンを示す。この印字パターンは、黒ベタ印刷（全面黒色印刷）領域Ｂ１、ドット面積率２０％〜４０％を並列に配置したドット領域Ｈ１（Ｈ１１：２０％、Ｈ１２：３０％、Ｈ１３：４０％）、白ベタ印刷（全面無印刷）領域Ｗ１、および、ドット面積率６０％〜８０％を並列に配置したドット領域Ｈ２（Ｈ２１：６０％、Ｈ２２：７０％、Ｈ１２３：８０％）を、それぞれ５ｃｍ毎に順に配置されているものを用いた。

トナー荷電装置１７の電流量は、０．３２ｍＡ／ｍ、０．５ｍＡ／ｍを用いた。湿式現像装置において、１時間の連続印字を行ない、現像クリーニング部材１８へのトナー堆積状態を目視にて評価した。評価尺度としては、Ａ（トナー堆積が無し）、Ｆ（トナー堆積が許容できないレベル）、ＦＦ（トナー堆積がひどい）とし、Ａ以上を合格とした。評価結果を、図１６に示す。

（比較例１）
比較例１では湿式画像形成装置に用いる湿式現像装置４として、除電部材１９を非設置としたものを用いた。評価結果は、ＦＦ（トナー堆積がひどい）であり、不合格であった。

比較例１では非常に急速にトナー堆積が発生、成長した。除電部材１９を設置していないため、現像クリーニング部材１８への突入時に、トナー粒子は現像剤担持体９に強く拘束されていることによるものと考えられる。

（比較例２）
比較例２では湿式画像形成装置に用いる湿式現像装置４として、除電部材１９を用い、この除電部材１９として、現像剤担持体９に非接触なＤＣコロトロンチャージャーを設置した。除電電流の電流量は、白ベタ印刷（全面無印刷）領域Ｗ１に対応する現像剤担持体９の領域（非画像部対応領域Ｄ２）における、残存現像剤の除電後の表面電位がゼロになる電流量（トナー荷電装置１７の電流量が０．３２ｍＡ／ｍの時は、除電部材１９の電流量を０．３ｍＡ／ｍ、トナー荷電装置１７の電流量が０．５ｍＡ／ｍの時は、除電部材１９の電流量を０．４５ｍＡ／ｍ）に設定した。評価結果は、Ｆ（トナー堆積が許容できないレベル）であり、不合格であった。

比較例２では、比較例１に比べ、トナー堆積の成長速度は緩慢であるが、許容できないレベルのトナー堆積が発生していた。これは、画像パターン（画像信号情報）に応じた除電ができていないことによるものと考えられる。

（実施例１）
実施例１では、除電部材１９として現像剤担持体９に非接触なＤＣコロトロンチャージャを設置した。トナー荷電装置１７の電流量は、０．３２ｍＡ／ｍとした。除電部材１９への電流量は、最大値を白ベタ印刷（全面無印刷）領域Ｗ１に対応する現像剤担持体９の領域（非画像部対応領域Ｄ２）における、残存現像剤（トナー粒子）の除電後の表面電位がゼロになる電流量（０．３ｍＡ／ｍ）に設定した。さらに、最小値を、ドット部現像残トナーを鑑み、白ベタ領域Ｗ１の半分の電流量（０．１５ｍＡ／ｍ）に設定した。

除電出力を実施の形態１（図１１）に示すフローに従って制御を行なった。また、黒ベタ印刷（全面黒色印刷）領域Ｂ１に対応する領域では、電流量の最小値（０．１５ｍＡ／ｍ）を印加するように設定を行なった。この時、ドット領域Ｈ１部分での電流量を測定したところ０．２５５ｍＡ／ｍ、ドット領域Ｈ２部分では０．１９５ｍＡ／ｍであった。

実施例１では、評価結果は、Ａ（トナー堆積が無し）であり、合格であった。上記比較例１，２に対して顕著な改善効果を得ることができた。すなわち、１時間の駆動においても顕著なトナー堆積は発生せず、繰り返し使用に問題ないレベルであった。これは、画像パターン（画像信号情報）に応じた除電ができていることによるものと考えられる。

（実施例２）
実施例２では、除電部材１９として現像剤担持体９に非接触なＤＣコロトロンチャージャーを設置した。除電部材１９への電流量は、最大値を白ベタ印刷（全面無印刷）領域Ｗ１に対応する現像剤担持体９の領域（非画像部対応領域Ｄ２）における、残存現像剤（トナー粒子）の除電後の表面電位がゼロになる電流量（０．４５ｍＡ／ｍ）に設定した。さらに、最小値を、黒ベタ印刷（全面黒色印刷）領域Ｂ１の残存現像剤（トナー粒子）の、除電後の表面電位がゼロになる電流量（０．１ｍＡ／ｍ）に設定した。

除電部材１９の出力を、実施の形態２の図１３に示す制御フローに従って行なった。この時、ドット領域Ｈ１部分での電流量を測定したところ０．３４５ｍＡ／ｍ、ドット領域Ｈ２部分では０．２０５ｍＡ／ｍであった。

実施例２においても、実施例２と同様に、評価結果は、Ａ（トナー堆積が無し）であり、合格であった。上記比較例１，２に対して顕著な改善効果を得ることができた。すなわち、１時間の駆動においても顕著なトナー堆積は発生せず、繰り返し使用に問題ないレベルであった。これは、画像パターン（画像信号情報）に応じた除電ができていることによるものと考えられる。

このように、本実施の形態における湿式画像形成装置を用い、画像信号情報に応じた除電部材１９の出力制御を行なうことにより、現像剤担持体９に対して残存現像剤の良好なクリーニングを行なうことができた。

その結果、本実施の形態における湿式画像形成装置よれば、現像剤担持体からの残存現像剤のクリーニングの際に生じるトナー堆積の発生を抑制し、無駄な現像剤の発生を抑え、メンテナンス性の向上、画像ノイズの発生抑制を達成することを可能とし、結果として、画像品質のさらなる向上を可能とする湿式画像形成装置を提供することができる。

以上、本実施の形態における湿式画像形成装置においては、除電部材１９の出力を、画像信号情報に応じて変更する。このことによって、現像剤担持体９上における除電前の現像剤が、画像パターンによって位置ごとにトナー粒子量、荷電量のバラツキがあっても、全面で適切な除電量が与えられ、現像剤担持体９からのトナー粒子の静電的拘束力除去を安定して行なうことができる。

このことにより、トナー堆積を抑制し、ひいては無駄な現像剤の発生を抑え、メンテナンス性の向上、画像ノイズの発生抑制を達成することができる。その結果、画像品質のさらなる向上を可能とする湿式画像形成装置を提供することができる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ 像担持体（感光体ドラム）、２ 帯電装置、３ 露光装置、４ 湿式現像装置、５ 中間転写体、６ 二次転写部材、７ 像担持体クリーニング装置、８ 中間転写体クリーニング装置、９ 現像剤担持体、１０ イレーサーランプ、１１ 記録媒体、１２ 現像剤、１２ｔ トナー粒子、１２ｗ キャリア液、１３ 現像剤槽、１４ 汲み上げ部材、１５ 規制ブレード、１６ 供給部材、１７ トナー荷電装置、１８ 現像クリーニング部材、１９ 除電部材、２０ トナー分散部材、１００ 湿式画像形成装置。

Claims (3)

1. トナー粒子とキャリア液とを含む現像剤と、
   画像信号情報に応じた潜像を担持搬送する像担持体と、
   その表面に前記現像剤を担持搬送して前記像担持体上の潜像を前記現像剤によって現像する現像剤担持体と、
   現像後の前記現像剤担持体上に残存する残存現像剤を除電するための除電部材と、
   除電後の前記残存現像剤を前記現像剤担持体から除去するためのクリーニング部材と、
   前記除電部材の出力を、前記画像信号情報に応じて変更する制御手段と、
   を備え、
   前記制御手段は、前記画像信号情報より算出された、前記現像剤担持体の単位面積内の前記残存現像剤中の前記トナー粒子の量が多い領域である非画像部対応領域と、前記残存現像剤中の前記トナー粒子の量が少ない領域である画像部対応領域との割合に応じて、前記除電部材の出力を変更する、湿式画像形成装置。
2. 前記制御手段は、前記画像信号により算出された単位面積内の印字面積率によって、前記除電部材の出力を変更する、請求項１に記載の湿式画像形成装置。
3. 前記制御手段は、前記画像信号情報より算出された、前記現像剤担持体の単位面積内の前記残存現像剤中の前記トナー粒子の量が多い領域である非画像部対応領域と、前記残存現像剤中の前記トナー粒子の量が少ない領域である画像部対応領域とにおいて、前記画像部対応領域への前記除電部材による電荷付与量よりも、前記非画像部対応領域への電荷付与量が多くなるように前記除電部材の出力を変更する、請求項１または２のいずれかに記載の湿式画像形成装置。

Images