(57)【要約】【課題】  気体を回収するための複雑な回収機構を用いず、現像剤の特性変化が生じても高画質なプリント画像を出力することができる画像形成装置を提供する。【解決手段】  余剰現像剤除去部材であるスイープローラ３２の余剰現像剤除去力を可変にするための除去力可変手段として、スイープローラ３２の表面移動速度を変化させることが可能な駆動部３６を備え、潜像担持体である感光体ドラム１上にパターン画像形成手段としての露光Ｌと現像部４０とによって制御用のパターン画像を形成し、感光体ドラム１上に形成されたパターン画像の光沢度を光学的に検出する光沢度検出手段としての光沢度センサ３５を備え、光沢度センサ３５による検出結果に基づいて、制御部２００が駆動部３６によるスイープローラ３２の表面移動速度を制御する。【選択図】  図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
潜像担持体と、
該潜像担持体に潜像を形成する潜像形成手段と、
該潜像担持体上の潜像をキャリア液中にトナー粒子を分散した液体現像剤を用いて現像し現像像化する現像手段と、
該潜像担持体上の顕像を記録体に転写する転写手段と、
該現像手段の潜像担持体表面移動方向下流側、且つ該転写手段の潜像担持体表面移動方向上流側で該潜像担持体表面に近接または接触して現像後の余剰現像剤を除去するための余剰現像剤除去部材とを有する画像形成装置において、
該余剰現像剤除去部材の余剰現像剤除去力を可変にするための除去力可変手段と、
潜像担持体上に制御用のパターン画像を形成するパターン形成手段と、
該潜像担持体上に形成された制御用の該パターン画像の光沢度を光学的に検出する光沢度検出手段と、
該光沢度検出手段による検出結果に基づいて該除去力可変手段を制御し、該液体現像剤に接触して該余剰キャリアを除去する該余剰現像剤除去部材の該余剰現像剤除去力を調節する制御手段とを有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
請求項１の画像形成装置において、
上記パターン形成手段が、あらかじめ用意された画像データに基づいて上記潜像担持体に上記パターン画像の潜像を形成するパターン潜像形成手段と、該パターン画像の潜像を現像する現像手段とからなることを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
請求項１または２の画像形成装置において、
上記パターン形成手段により形成されるパターン画像が、ベタ画像領域と白画像領域とを有するパターン画像であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
請求項３の画像形成装置において、
上記制御手段が、上記光沢度検出手段によって検出される上記白画像領域の検出結果の変動に基づき、該光沢度検出手段によって検出される上記ベタ画像領域の検出結果を補正することを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
請求項１、２、３または４の画像形成装置において、
上記パターン形成手段により形成されるパターン画像が、上記記録体に転写される画像を担持する上記潜像担持体上の有効画像領域の域外である非画像領域に形成されるように構成したことを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】
請求項５の画像形成装置において、
上記転写手段は上記潜像担持体の上記現像像を一次転写され、該現像像を上記記録体または他の転写部材に２次転写する中間転写体を備え、該潜像担持体は該中間転写体よりも幅があり、
該潜像担持体上の該中間転写体と対向する一次転写領域よりも幅方向外側に上記パターン画像を形成することを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】
請求項６の画像形成装置において、
上記潜像担持体表面に連続して形成される２つの上記現像像の有効画像領域の間にある非画像領域に上記パターン画像の形成がなされることを特徴とする画像形成装置。
【請求項８】
請求項１、２、３、４、５、６または７の画像形成装置において、
上記光沢度検出手段が発光部と受光部とを有する光沢度センサであって、上記パターン画像に照射した光の反射光量を検出して電気信号に変換する機能を有し、上記余剰現像剤除去部材よりも上記潜像担持体の表面移動方向下流側に設けたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項９】
請求項１、２、３、４、５、６、７または８の画像形成装置において、
上記余剰現像剤除去部材を一つ又は複数個備え、
上記除去力可変手段が少なくとも一つの該余剰現像剤除去部材の上記潜像担持体に対する距離を調節する接離手段であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１０】
請求項１、２、３、４、５、６、７、８または９の画像形成装置において、
上記余剰現像剤除去部材は上記潜像担持体表面に近接または接触して回転することにより余剰現像剤を除去するスイープローラであり、
上記除去力可変手段が該スイープローラの表面移動速度を調節するスイープローラ線速調節手段であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１１】
請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９または１０の画像形成装置において、
上記余剰現像剤除去部材で除去された上記余剰現像剤を回収する余剰現像剤回収手段と、該余剰現像剤回収手段で回収された該余剰現像剤から上記キャリア液を分離・回収し、再利用可能とするリサイクル手段を有することを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プリンタ、ファクシミリなどに用いられる画像形成装置に係り、詳しくは、キャリア液中にトナーを分散した液体現像剤を使用する液体画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、潜像担持体上に形成された潜像を、キャリア液にトナーが分散されてなる現像液を用いる現像手段で現像像とし、この現像像を記録体に直接、あるいは中間転写体を介して間接的に記録体に転写する液体画像形成装置が知られている。
このような液体画像形成装置においては、現像領域を通過した潜像担持体表面には現像液層が形成される。このとき、潜像担持体表面に形成された現像液層中のキャリア液量が多くて現像液層が厚すぎると次の不具合を生じてしまう。潜像担持体表面または中間転写体に記録体を重ねて転写する際に像担持体表面と記録体との間に存在するキャリア液の量が過多となり、画像ながれや文字太りが発生し易くなってしまう。また、キャリア液の消費量が増えてランニングコストをアップさせてしまう。また、転写材に転移するキャリア液の増加で、定着性を阻害するという不具合を引き起こす可能性もある。
一方、キャリア液が少なすぎると電気泳動による転写が困難になって画像濃度が低下したり、転写材の例えば表面凹凸の凹部に対応した部分のみの画像濃度低下や白ヌケが発生したりする。
【０００３】
そこで、本出願人は特許文献１、特許文献２及び特許文献３において、現像手段の後に、潜像担持体上に近接また接触して、潜像担持体上の現像像の余剰キャリアを除去する除去部材を設ける方法を提案している。余剰キャリアを除去することにより、キャリア液の量が不適切な状態であることに起因する上述の不具合の発生を防止している。また、この除去部材で除去された余剰キャリア液を例えば液体現像剤収容部に戻して再び現像に供することで除去部材を設けない場合に比べキャリア液の消費を低減することが出来る。
一方、特許文献４には揮発性のキャリアを用いて、潜像担持体上の余剰キャリアを乾燥によって除去する画像形成装置が示されている。また、特許文献４の画像形成装置では余剰キャリアを除去した後の現像像の光反射光量を測定し、測定結果に基づいて、液体キャリアの除去が適切であるか否かを判断して、液体キャリアを乾燥させて除去する除去量を調節している。
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−２７８３０３号公報
【特許文献２】特開２００１−２２８７１７号公報
【特許文献３】特開２００２−３５１２２２号公報
【特許文献４】特開２００２−９１１７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１、特許文献２及び特許文献３に記載の画像形成装置では余剰キャリアを除去することにより、キャリア液の量が不適切な状態であることの不具合を防止できた。しかしながら、これらの画像形成装置ではキャリア液の量をさらに精密に調節する必要がある場合には、キャリア液の量を調節する精度が十分ではなかった。すなわち、キャリア液とトナーからなる現像液は周囲の環境に依存してその粘性や電気特性が変動することを避けることは困難であり、また経時変化やトナー濃度の変動により、現像手段での現像後の状態が変化することがある。この場合に、余剰キャリアの除去手段を一定条件に固定していては、上述の現像剤の特性変化に対応できず、所望の機能が果たせなかった。この結果、画像品質の低下につながる恐れがある。
一方、特許文献４に記載の画像形成装置では、潜像担持体上の現像像の反射濃度を測定し、その測定値によって余剰キャリアの除去量を調節しているため、現像剤の特性変化にある程度対応できると考えられる。しかしながら、キャリア液を乾燥させて除去する構成であるため、キャリア液は気化し蒸散する。蒸散するキャリア液を機外へ排出すると装置を設置する作業環境に悪影響を与えるおそれがあるため、溶剤の回収機構を設けるのが一般的である。気体の回収は液体に比べて困難であるため、複雑な回収機構となってしまう。
【０００６】
本発明は、以上の問題に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、気体を回収するため複雑な回収機構を用いず、現像剤の特性変化が生じても高画質なプリント画像を出力することができる画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、潜像担持体と、該潜像担持体に潜像を形成する潜像形成手段と、該潜像担持体上の潜像をキャリア液中にトナー粒子を分散した液体現像剤を用いて現像し現像像化する現像手段と、該潜像担持体上の顕像を記録体に転写する転写手段と、該現像手段の潜像担持体表面移動方向下流側、且つ該転写手段の潜像担持体表面移動方向上流側で該潜像担持体表面に近接または接触して現像後の余剰現像剤を除去するための余剰現像剤除去部材とを有する画像形成装置において、該余剰現像剤除去部材の余剰現像剤除去力を可変にするための除去力可変手段と、潜像担持体上に制御用のパターン画像を形成するパターン形成手段と、該潜像担持体上に形成された制御用の該パターン画像の光沢度を光学的に検出する光沢度検出手段と、該光沢度検出手段による検出結果に基づいて該除去力可変手段を制御し、該液体現像剤に接触して余剰キャリアを除去する該余剰現像剤除去部材の該余剰現像剤除去力を調節する制御手段とを有することを特徴とするものである。
また、請求項２の発明は、請求項１の画像形成装置において、上記パターン形成手段が、あらかじめ用意された画像データに基づいて上記潜像担持体に上記パターン画像の潜像を形成するパターン潜像形成手段と、該パターン画像の潜像を現像する現像手段とからなることを特徴とするものである。
また、請求項３の発明は、請求項１または２の画像形成装置において、上記パターン形成手段により形成されるパターン画像が、ベタ画像領域と白画像領域とを有するパターン画像であることを特徴とするものである。
また、請求項４の発明は、請求項３の画像形成装置において、上記制御手段が、上記光沢度検出手段によって検出される上記白画像領域の検出結果の変動に基づき、該光沢度検出手段によって検出される上記ベタ画像領域の検出結果を補正することを特徴とするものである。
また、請求項５の発明は、請求項１、２、３または４の画像形成装置において、上記パターン形成手段により形成されるパターン画像が、上記記録体に転写される画像を担持する上記潜像担持体上の有効画像領域の域外である非画像領域に形成されるように構成したことを特徴とするものである。
また、請求項６の発明は、請求項５の画像形成装置において、上記転写手段は上記潜像担持体の上記現像像を一次転写され、該現像像を上記記録体または他の転写部材に２次転写する中間転写体を備え、該潜像担持体は該中間転写体よりも幅があり、該潜像担持体上の該中間転写体と対向する一次転写領域よりも幅方向外側に上記パターン画像を形成することを特徴とするものである。
また、請求項７の発明は、請求項６の画像形成装置において、上記潜像担持体表面に連続して形成される２つの上記現像像の有効画像領域の間にある非画像領域に上記パターン画像の形成がなされることを特徴とするものである。
また、請求項８の発明は、請求項１、２、３、４、５、６または７の画像形成装置において、上記光沢度検出手段が発光部と受光部とを有する光沢度センサであって、上記パターン画像に照射した光の反射光量を検出して電気信号に変換する機能を有し、上記余剰現像剤除去部材よりも上記潜像担持体の表面移動方向下流側に設けたことを特徴とするものである。
また、請求項９の発明は、請求項１、２、３、４、５、６、７または８の画像形成装置において、上記余剰現像剤除去部材を一つ又は複数個備え、上記除去力可変手段が少なくとも一つの該余剰現像剤除去部材の上記潜像担持体に対する距離を調節する接離手段であることを特徴とするものである。
また、請求項１０の発明は、請求項１、２、３、４、５、６、７、８または９の画像形成装置において、上記余剰現像剤除去部材は上記潜像担持体表面に近接または接触して回転することにより余剰現像剤を除去するスイープローラであり、上記除去力可変手段が該スイープローラの表面移動速度を調節するスイープローラ線速調節手段であることを特徴とするものである。
また、請求項１１の発明は、請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９または１０の画像形成装置において、上記余剰現像剤除去部材で除去された上記余剰現像剤を回収する余剰現像剤回収手段と、該余剰現像剤回収手段で回収された該余剰現像剤から上記キャリア液を分離・回収し、再利用可能とするリサイクル手段を有することを特徴とするものである。
【０００８】
上記請求項１乃至１１の画像形成装置においては、制御用のパターン画像の光沢度の検出結果に基づいて除去力可変手段の余剰現像剤除去力を制御することにより、現像剤の特性の変化に対応したキャリア液除去を行うことが出来る。さらに、除去可変手段が余剰現像剤除去力を可変にする余剰現像剤除去部材は、潜像担持体表面上の液体現像剤に接触して余剰キャリア液を除去するものであり、液体の状態でキャリア液を除去し、その除去量を調節することが出来る。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１乃至１１の発明によれば、液体の状態のままでキャリア液を除去しその除去量を調節することができるので、キャリア液を気化し、気体の状態で回収するものに比べて、簡易な構成で除去したキャリア液を回収することができ、現像剤の特性の変化に対応したキャリア液除去を行うことが出来るので、現像剤の特性変化が生じても高画質なプリント画像を出力することができるという優れた効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明を液体画像形成装置である電子写真画像形成装置（以下、画像形成装置という）に適用した場合の実施形態の一例について説明する。
図１は、本実施形態に係る画像形成装置としてのプリンタ１００の要部概略構成図である。プリンタ１００は、潜像担持体として感光体ドラム１のまわりに、帯電器２、露光を感光体ドラム１に照射する図示しない露光装置、現像装置４、転写装置５、ドラムクリーニング装置６０等が配設されている。感光体ドラム１はその表面が無機物を用いたアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）によって形成される。また、感光体ドラム１の材質としては有機感光体（ＯＰＣ）等も使用することできる。露光装置としてはＬＥＤやレーザー走査光学系等が使用できる。
【００１１】
プリンタ１００での画像を形成する動作について説明する。感光体ドラム１は、図示しないモータ等の駆動手段によって複写時には一定速度で矢印方向に回転駆動される。そして帯電器２をいわゆるコロトロンやスコトロンなどが用いられるコロナ放電させることにより、回転駆動する感光体ドラム１の表面が暗中にて一様に帯電せれる。プリンタ１００では、感光体ドラム１の表面の帯電電位は約６００［Ｖ］程度になるように帯電器２の印加電圧を設定している。なお、帯電器２としてはこのようなコロナ放電による帯電を実現するものの他、感光体ドラム１に接触させた帯電ローラなどの帯電部材によって所定の帯電バイアスを印加する方式のものを用いてもよい。
帯電器２により一様帯電された感光体ドラム１の表面は、画像情報に基づいて露光装置により画像データ光像Ｌを照射結像されて静電潜像が感光体ドラム１の外周表面上に担持される。その後、静電潜像は現像装置４の部分を通過する間に現像され、現像像としてのトナー像を形成する。
【００１２】
静電潜像に現像されたトナー像は、感光体ドラム１の回転に伴い、転写装置５との対抗する位置に達する。転写装置５は、中間転写ローラ５１によって感光体ドラム１に向けて押圧する加圧手段により、感光体ドラム１と中間転写ローラ５１との間に転写ニップを形成している。中間転写ローラ５１にトナーの帯電極性とは逆極性の転写バイアスを印加する図示しない電源等を備えており、プリント時には中間転写ローラ５１を図中矢印方向に回転移動させる。転写ニップには、中間転写ローラ５１と感光体ドラム１の表面との間に印加される転写バイアスより、この転写ニップには転写電界が形成される。したがって、感光体ドラム１の回転に伴って転写ニップに進入したトナー像は、この転写電界やニップ圧の作用を受けて中間転写ローラ５１上に１次転写される。
このようにして１次転写されたトナー像は、２次転写ローラ５５による２次転写電界及び２次転写圧力で転写紙Ｐに２次転写された後、図示しない領域で加熱加圧定着、溶剤定着、ＵＶ定着等の定着方式を用いる定着装置によって定着せしめられる。トナー像が定着した転写紙は、定着装置から排紙経路を経て機外へと排出される。
【００１３】
転写ニップを通過した感光体ドラム１の表面は除電ランプ７０により残留電荷が除電される。除電ランプ７０により除電された感光体ドラム１の表面は、ドラムクリーニング装置６０のスポンジローラ６１およびクリーニングブレード６２によって残留している液体現像剤が掻き取り除去される。この除去により、感光体ドラム１の表面は初期化せしめられ、次の作像を実現することが可能になる。
【００１４】
次に、現像装置４の構造について説明する。現像装置４は現像部４０とスイープ部３０とから構成される。この現像部４０は、現像剤収容タンク４１、一対の攪拌スクリュー４６、アニロクスローラ４４、現像ローラ４２、中間塗布ローラ４３、ドクターブレード４９、現像クリーニングブレード４８等を備えている。
一方、スイープ部３０は、第１スイープ装置３１ａと第２スイープ装置３１ｂとからなる。そして、それぞれ第１スイープローラ３２ａ及び第２スイープローラ３２ｂ、第１スイープクリーニングブレード３３ａ及び第２スイープクリーニングブレード３３ｂ、第１余剰現像剤回収装置３４ａ及び第２余剰現像剤回収装置３４ｂ等を備えている。
【００１５】
現像部４０の現像剤収容タンク４１には、トナーと液体キャリアとを含有する液体現像剤４５が貯留されている。この液体現像剤４５は、一般の液体現像装置に広く用いられている低粘性低濃度のものではなく、高粘性高濃度のものが使用されている。高粘性高濃度の液体現像剤とは、例えば、シリコーンオイル、ノルマルパラフィン、ＩｓｏｐａｒＭ（商品名：エクソン社製）、植物油、鉱物油等の絶縁性液体キャリア中に、５〜４０［ｗｔ％］程度の濃度のトナーを含有する５０〜１００００［ｍＰａ・ｓ］程度の粘度の液体現像剤である。現像装置４に使用されるこのような高粘性高濃度の液体現像剤の揮発性あるいは不揮発性については、現像装置４の現像性能やプリンタの作像性能などに合わせて調整されている。
【００１６】
液体現像剤として揮発性のものを用いると、不揮発性の場合に比べて定着には有利であるが、プリンタ１００をしばらく使用しないと装置内にトナーが固着して再起動時に装置にかかる負担が大きくなるおそれがある。一方、液体現像剤が不揮発性の場合には、装置をしばらく使用しなくても装置内にトナーが固着せず、再起動時に装置にかかる負担が大きくなるおそれはない。また、液体現像剤中のトナーの粒径についても、これら現像性能や作像性能などに合わせてサブミクロンから１０［μｍ］程度までの範囲で調整されている。
【００１７】
一対の攪拌スクリュー４６は、現像剤収容タンク４１内の液体現像剤４５中に浸るように互いに平行配設され、図中矢印で示されるように、図示しない駆動手段によって互いに逆方向に回転駆動せしめられる。現像装置４が現像動作に入ると、これら攪拌スクリュー４６がこのように互いに逆回転し、現像剤収容タンク４１内の液体現像剤４５が攪拌せしめられる。この攪拌により、液体現像剤４５は、そのトナー濃度や粘度が均一化する。また、攪拌スクリュー４６が互いに逆回転することで、両者の間で図示のように液体現像剤の液面が盛り上がり、その上方に配設されたアニロクスローラ４４に付着しやすくなる。
【００１８】
塗布ローラとしてのアニロクスローラ４４は、図示しない駆動手段によって図中矢印方向に回転駆動せしめられながら、上述のようにして付着した液体現像剤４５を汲み上げる。このアニロクスローラ４４の周面には、図示しない複数の凹部が形成されている。アニロクスローラ４４によって汲み上げられた液体現像剤４５の一部は、この凹部内に収容される。
このアニロクスローラ４４の表面にはステンレス等の金属で形成された規制ブレードとしてのドクターブレード４９が当接しており、アニロクスローラ４４上の余分な液体現像剤４５を掻き取る。この掻き取りにより、アニロクスローラ４４上の液体現像剤４５の量が複数の凹部の容量に応じた値に正確に計量される。
【００１９】
中間塗布ローラ４３は、ドクターブレード４９との当接部を通過したアニロクスローラ４４表面に接触し、接触部でアニロクスローラ４４と同方向に表面移動するように回転している。中間塗布ローラ４３とアニロクスローラ４４との接触位置である塗布ニップでは、両ローラが互いに同方向に表面移動しながら接触し、且つ、アニロクスローラ４４上の液体現像剤４５がその粘度にかかわらず正確に計量されているため、中間塗布ローラ４３上に均一な厚みの現像剤薄層を形成することができる。
【００２０】
現像ローラ４２は、中間塗布ローラ４３に接触しながら接触部で中間塗布ローラ４３と逆方向に表面移動するように回転する。中間塗布ローラ４３と現像ローラ４２との接触位置であるニップでは、両ローラが互いにカウンター方向に表面移動しながら接触し、中間塗布ローラ４３上に形成された現像剤薄層が現像ローラ４２に転移される。
また、ニップの出口側で現像ローラ４２に対する液体現像剤の供給が開始される一方で、現像ローラ４２上に移った液体現像剤４５が供給方向とは逆方向に移動する。このような塗布により、現像ローラ４２の表面には液体現像剤４５からなる均一な厚みの現像剤薄層が形成される。
【００２１】
現像ローラ４２は、その周面に導電性のウレタンゴム等からなる導電弾性層が設けられており、感光体ドラム１と等速に回転しながらこれに接触して現像ニップを形成している。この現像ニップには、図示しない電源からトナーの帯電極性と同極性の現像バイアスが印加される現像ローラ４２と、感光体ドラム１との電位差によって現像電界が形成される。具体的には、現像ニップでは、現像ローラ４２、感光体ドラム１の地肌部及び静電潜像がそれぞれトナーと同極性の電位を帯び、その値が地肌部、現像ローラ４２、静電潜像の順に低くなっている。このため、地肌部と現像ローラ４２との間では、トナーを電位のより低い現像ローラ４２に向けて静電的に移動させるような電界が形成される。また、現像ローラ４２と静電潜像との間では、トナーを電位のより低い静電潜像に向けて移動させるような電界が形成される。このような現像電界が形成される現像ニップでは、現像剤薄層中のトナーが、現像ローラ４２と地肌部との間で現像ローラ４２の表面に向けて電気泳動して集結するとともに、現像ローラ４２と静電潜像との間で静電潜像に向けて電気泳動して付着する。この付着により、静電潜像が現像されてトナー像となる。
【００２２】
現像ニップ幅は、現像ローラ４２の線速と現像時定数との積以上に設定する。ここで、現像時定数とは、現像量が飽和するまでに要する時間であって、トナーの帯電量、粒径、キャリア粘性などのパラメータによるトナー移動度によってきまる。一例をあげれば、現像開始から現像濃度が飽和するまでの時間が１０［ｍｓｅｃ］のトナーを用いた場合、プロセス速度が３００［ｍｍ／ｓｅｃ］であれば、ニップ幅が３［ｍｍ］以上であれば十分な現像が可能となる。
【００２３】
現像動作時においては、現像ローラ４２にアニロクスローラ４４および中間塗布ローラ４３によって現像剤の薄層が形成される。このとき現像ローラ４２上に塗布される現像剤の厚みが、その表面の１［ｃｍ２］当たりに担持される現像剤中の顔料含有分が０．１［μｇ］以上、２．０［μｇ］以下となるように設定した。このために、現像剤の薄層を５．０〜１０［μｍ］の厚みに塗布するようにした。この理由は、現像剤の塗布厚が、現像ローラ表面の１［ｃｍ２］当たりに担持されるトナー中の顔料含有分が０．１［μｇ］より小さくなるような厚みでは、十分な量の顔料が感光体ドラム１上に形成された潜像の画像部に移動せず、画像部の画像濃度が薄くなるおそれがあるからである。
【００２４】
潜像担持体である感光体ドラム１上の画像部においては、顕像化するために必要となるトナー粒子に加え余剰なトナー粒子が付着してしまい、余剰トナー粒子によって例えば細線の再現性に悪影響を与えてしまうことがある。また、（現像領域）ニップ部を通過する潜像担持体上の非画像部においては、トナー粒子が付着し余剰トナー粒子となって残留してしまうことがある。この場合には、この余剰トナー粒子によって画像のカブリを生じる恐れがある。
このような余剰トナーに起因する不具合に対して、スイープ部３０を備えることにより、余剰トナーを除去し、細線の再現性の向上や、非画像部のカブリが生じることを防止することが出来る。
【００２５】
以下、次にスイープ部３０についての説明を行う。
ここでは第１スイープ装置３１ａと第２スイープ装置３１ｂとはその基本的な構造は共通であるので、以下、部材の名称の第１及び第２の記載と、符号のａ及びｂの記載は省略する。
スイープローラ３２は外周面に導電性を有する弾性体の層が設けられている。この弾性体の層の材質としてはウレタンゴムを用いることができる。この弾性体の層のゴム硬度としては、ＪＩＳ−Ａ硬度で５０［°］以下であることが望ましい。この材質はウレタンゴムに限られるものではなく、導電性を有するものであって、且つ溶剤で膨潤したり溶解したりしない材質であればよい。
また、弾性体の層をスイープローラ３２に設ける構成ではなく、弾性体の層を感光体側に設ける構成であってもよい。さらに、感光体を無端ベルト状部材で構成してもよい。また、スイープローラは、コーティングもしくはチューブにより、その表面が十点平均粗さＲｚ３［μｍ］以下の平滑性を有するように構成されている。
【００２６】
スイープローラ３２を感光体ドラム１に対して適当な圧力で当接させると、スイープローラ３２の弾性体の層が弾性変形し、除去ニップを形成する。当接圧力を調整することでニップ部における表面移動方向の大きさであるニップ幅を調整することができる。
上述したように、現像ニップの現像ローラ４２上の地肌部との間において、現像剤薄層中のトナーは、現像ローラの表面に向けて電気泳動して集結するため、理論的には地肌部には付着しない。しかし、通常よりも帯電量の少ないトナーが他のトナーよりも遅れて電気泳動するなどして、地肌部に付着していわゆるカブリ（地汚れともいう）という現象を引き起こす場合がある。
スイープ部３０の機能のひとつとして、このようなカブリを引き起こしたカブリトナーを感光体ドラム１から除去する機能がある。具体的には、スイープローラ３２は、感光体ドラム１と略等速に回転しながらこれに接触して除去ニップ部を形成し、この除去ニップ部には、図示しない電源からトナーの帯電極性と同極性の除去バイアスが印加され、感光体ドラム１との電位差によってスイープ電界が形成される。
【００２７】
次に、現像ローラによる現像およびスイープローラによる余剰トナー除去について詳細に述べる。
図２（ａ）、（ｂ）は、現像ニップにおける液体現像剤４５の状態を模式的に示した図であり、図２（ａ）は画像部近傍を、図２（ｂ）は非画像部近傍を示したものである。現像ローラ４２には、感光体表面電位である６００［Ｖ］より低い現像バイアス電圧（４００［Ｖ］）が印加されており、露光装置により露光されて５０［Ｖ］以下になった感光体表面の画像部との間に現像電界を生じる。
図２（ａ）に示す感光体ドラム１の画像部では、液体現像剤４５中のトナー粒子Ｔ１は現像電界によって感光体ドラム１に移動して潜像を顕像化する。このとき、余剰なトナー粒子（以下、「余剰トナー粒子Ｔ２」という）も顕像化に用いられ画像部に付着する。
一方、図２（ｂ）に示す感光体ドラム１の非画像部では、現像バイアス電位と感光体電位とによって形成される電界により、現像ローラ４２表面にトナー粒子Ｔ１を移動させて非画像部にトナー粒子Ｔ１が付着しないようにする。
【００２８】
上述のように感光体ドラム１の画像部では、余剰トナー粒子Ｔ２により顕像化された画像は細線再現性が劣る。更に、非画像部でもトナー粒子の一部が、現像ローラ４２表面まで移動しきれずに感光体ドラム１側に残るとカブリの原因となる。そこで、現像装置４では、この細線再現性を劣化させる余剰トナー粒子Ｔ２とカブリの原因となるトナー粒子（以下、「カブリトナー粒子Ｔ３」という）をスイープするためスイープ部を設けている。スイープ部３０のスイープローラ３２は、現像ローラ４２に対し感光体ドラム１の回転方向下流側であって、現像された現像剤層を挟むように、感光体ドラム１に押圧して設置されている。スイープローラ３２の表面は、通常感光体ドラム１の表面と略等速で移動するように設定している。
【００２９】
図３（ａ）〜（ｃ）、図４（ａ）〜（ｃ）は、感光体ドラム１とスイープローラ３２とにより形成される除去ニップでの現像剤の状態を模式的に示した図である。このうち、図３（ａ）〜（ｃ）は画像部における現像剤の状態を、図４（ａ）〜（ｃ）は非画像部における現像剤の状態を、それぞれスイープローラ３２に印加する電圧を５００［Ｖ］、１５０［Ｖ］、０［Ｖ］の３段階に変化させて示したたものである。
【００３０】
スイープローラ３２の電位を５００［Ｖ］にすると、感光体ドラム１の画像部では、図３（ａ）に示すように画像部(現像剤層)表面電位とスイープローラ３２のバイアス電圧による電位差によって生じる電界が強く、画像部の余剰トナー粒子Ｔ２が感光体ドラム１側に付着したままとなる。
一方、感光体ドラム１の非画像部では、図４（ａ）に示すように、感光体ドラム１の非画像部の電位とバイアス電圧による電位との差によって生じる電界が弱く、浮遊しているカブリトナー粒子Ｔ３や非画像部に付着しているカブリトナー粒子Ｔ３はほとんどスイープローラ３２に移動しない。
【００３１】
スイープローラ３２の電位を０［Ｖ］にすると、感光体ドラム１の画像部では、図３（ｃ）に示すようにスイープローラ３２の電位が感光体ドラム１上の画像部（現像剤層）表面電位と等しいため、スイープローラ表面には感光体ドラム１との接触によって現像後の現像剤層からトナー粒子Ｔ１がスイープローラ３２に機械的に移動してしまう。
一方、感光体ドラム１の非画像部では、図４（ｃ）に示すようにスイープローラ３２の電位と感光体ドラム１上の非画像表面電位との電位差によって生じる電界によって、非画像部上に浮遊しているカブリトナー粒子Ｔ３や付着しているカブリトナー粒子Ｔ３のほとんどがスイープローラ３２に移動する。
【００３２】
以上のことから、スイープローラ３２の電位を上げ過ぎると、画像部に余剰トナーが残ってしまい、画像部濃度が高くなって細線の再現性が低下してしまうという不具合が発生する。一方、スイープローラ３２の電位を下げ過ぎると、画像部濃度が低下してしまうということになる。
【００３３】
そこで、画像部ではカブリトナー粒子を除去してトナー濃度を調整し、非画像部ではカブリトナー粒子を除去できる程度に、スイープローラ３２に印加する電圧を調節している。また、この設定値は諸条件の変動によってその最適値が決定されることとなる。
プリンタ１００では、スイープローラ３２の電位を１５０［Ｖ］にしている。このようにスイープローラ３２の電位を最適値に設定することにより、感光体ドラム１の画像部では、図３（ｂ）に示すようにスイープローラ３２の電位が画像部（現像剤層）表面電位（０〜１００［Ｖ］）に近いため、感光体ドラム１の画像部表面電位とスイープローラ３２のバイアス電圧による電位差によって弱い電界が発生し、余剰トナー粒子Ｔ２のみがスイープローラ３２に付着する。
また、感光体ドラム１の非画像部では、図４（ｂ）に示すように、感光体ドラム１の非画像部の電位とバイアス電圧による電位との差によって生じる電界により、浮遊しているカブリトナー粒子Ｔ３をスイープローラ３２に移動させることができる。この段階での非画像部の現像剤層は現像ローラ４２の現像ニップ部分の厚さの約半分で、且つトナーの濃度は現像前の濃度の約２０［％］程度に低下しており、カブリトナー粒子Ｔ３の除去は容易に行われる。これにより、非画像部のカブリをほぼ完全に防止することができる。
【００３４】
また、図５は、感光体ドラム１の帯電電位６００［Ｖ］、露光部電位が０［Ｖ］、現像バイアス４００［Ｖ］で感光体に現像したときの画像部、非画像部の画像濃度を、スイープローラ３２に印加するバイアスとの関係で示したグラフである。
スイープローラ３２に印加する電圧を高くすると画像部の濃度は高くなり、電圧を低くすると画像部の濃度も低下する。従って、スイープローラ３２に印加する電圧により発生する電界によって画像部の画像濃度を制御することができる。
また、非画像部の濃度も、スイープローラ３２に印加する電圧を高くすると濃度が高くなり、電圧を低くすると濃度も低下する。そして、スイープローラ３２のバイアスが２５０［Ｖ］程度で非画像部の画像濃度が０．０２程度まで低下し、バイアスをそれ以下にすることにより、非画像部の画像濃度は常に０．０１〜０．０２に抑えることができる。またこのとき、画像部の画像濃度を１．７から１．２程度まで変化させることができた。図５のグラフより、画像濃度はスイープローラ３２のバイアスによって所望の濃度に制御することができる。
【００３５】
以上のように、スイープローラ３２を設置しそのバイアスを制御することによって、画像部濃度を制御することができ、細線の再現性のよい高品質な画像を形成する事ができると共に、非画像部の画像のカブリも防止することができる。
【００３６】
ここで、現像後に感光体ドラム１上に形成される液体現像剤薄層の厚みは２０［μｍ］以下、より好ましくは１０［μｍ］以下が望ましい。スイープローラ３２を感光体ドラム１に当接させて除去ニップを形成する場合には、スイープローラ３２を感光体ドラム１に当接する圧力と液体現像剤粘性との関係にもよるが、液体現像剤膜厚が２０［μｍ］よりも厚すぎると、両者の除去ニップに液体現像剤膜の侵入が困難となり、感光体ドラム１上の液体現像剤膜厚は削られ、薄くなってしまう場合があるためである。一方、膜厚が薄い方が低い電位差で高電界となり、画像部のトナーを除去することが少なく、余剰液を除去できる。これにより、画像濃度を低下させることなく、転写不良、文字太り、画像後端流れ等のない良好な画像を形成できる。
また、現像後の感光体ドラム１表面の、液体現像剤中のキャリア液の重量比率についても、膜厚と同様のことが言える。すなわち、現像後の感光体ドラム１表面の、液体現像剤中のキャリア液の重量比率は、８５［％］以下であることが望ましい。これは、スイープローラ３２を感光体ドラム１に当接する圧力と液体現像剤粘性との関係にもよるが、トナー固形分よりキャリア液の粘性は低く、液体現像剤中のキャリア液比率が８５［％］よりも高すぎると、現像剤全体の粘性が低くなり、両者の除去ニップに液体現像剤膜の侵入が困難となり、感光体ドラム１上の液体現像剤膜は削られ、感光体ドラム１に現像された現像剤膜が減少してしまう場合があるためである。
【００３７】
尚、スイープローラ３２を設置することによって、現像時に感光体ドラム１上に付着した余分なキャリア液の約半分程度を除去することもできる。これを余剰現像剤回収装置３４で回収して再利用することでキャリアの消費量を低減させることができる。
また、スイープローラ３２の表面と感光体ドラム１の表面とがほぼ等速で移動し、トナーに対して相対的に感光体ドラム１の接線方向の速度ベクトルを持たせないので、画像として、先端がかすれたり、縦線と横線とのバランスが悪かったりする現象が生じることがない。
さらに、プリンタ１００では感光体ドラム１と現像ローラ４２との間の現像ニップで余剰トナー粒子Ｔ２が画像部に現像されても、さらにカブリトナー粒子Ｔ３が少々残留しても、スイープローラ３２で除去することが出来る。よって、カブリ除去電界（現像ローラ４２に印加された現像バイアスと感光体帯電電位との電位差）を低く抑えることでき、感光体ドラム１の帯電電位を低くすることが可能になる。このことにより、感光体ドラム１電気的な負荷を軽減することによる耐久性向上、帯電器２の負担軽減、及び帯電手段により発生するオゾン等の有害ガスの低減、露光パワーの低減等、種々の利点が生じる。
【００３８】
上述の説明では、スイープローラ３２が有するトナー像の画像濃度制御機能について説明を行ってきたが、スイープローラはトナー像のキャリア液含有量を制御する機能も併せ持っている。
スイープローラのキャリア液量制御機能について、以下に具体的に説明する。
【００３９】
感光体ドラム１表面に形成された現像剤層中のキャリア液含有量が多く、現像液層の厚みが厚すぎると、中間転写ローラ５１にトナー像を転写する１次転写の際に、感光体ドラム１表面と中間転写ローラ５１との間に存在するキャリア液量が過多となる。キャリア液量が過多となると、画像ながれや文字太りが発生し易くなることがある。また、余剰キャリア液が転写紙Ｐまで到達して消費されるために、キャリア液の消費量が増えてランニングコストをアップさせることにもなる。
さらには、転写紙Ｐに転移するキャリア液量が過多になると、定着装置による加熱・加圧定着時に、キャリア液の存在がトナー粒子間あるいはトナーと転写紙間の結着性を妨げる要因となり、定着性を阻害する。さらに、定着に要するエネルギーを増大させるといった不具合を引き起こす可能性がある。
【００４０】
一方、感光体ドラム１表面の現像液層中のキャリア液量が少なすぎると、現像剤中のトナー粒子の電気泳動が十分に得られなくなるため、転写紙への転写不良による画像濃度の低下や転写ムラが起こりやすくなる。特に表面に凹凸のある表面性の粗い上質紙や化粧紙などの転写紙に転写する場合には、表面凹凸の凹部に対応した部分に画像濃度低下や白ヌケなどの発生が見られるようになる。
【００４１】
したがって、１次転写前の感光体ドラム１上トナー像に含まれるキャリア液を適正な量に保つことができれば、感光体ドラム１から中間転写ローラ５１への１次転写性および中間転写ローラ５１から転写紙Ｐへの２次転写性を確保することが出来る。さらに、良好な定着性が得られる条件を満足させることができる。また、スイープローラ３２を設置することによって、現像時に感光体ドラム上の画像部および非画像部に付着した余剰キャリア液を除去することができる。この除去されたキャリア液をスイープローラ３２のクリーニング手段等によって回収し、不純物を除去して再利用することにより、キャリア液の消費量を大幅に低減させることができる。
このように、転写性および定着性を確保し、かつキャリア液の消費量を低減させるためには、現像後のトナー画像に含まれるキャリア液量を適正値に維持、制御する機構が必要となる。
【００４２】
以下、プリンタ１００におけるスイープローラ３２のキャリア液除去機能およびその制御方法について、詳細に説明を行う。
図６は感光体ドラム１上の現像剤層のキャリア液含有比率を変化させたときの光沢度の変化を測定した結果を示すグラフである。なお、光沢度の変化は市販の光沢度センサ（キーエンス社製：ＰＩ−Ｇ）を用いて計測した。
なお、感光体上のトナー層のキャリア含有量は、現像ローラ及び感光体状のトナー層の単位面積当たるのトナー重量と、トナー層の光学濃度を計測することによって求められる。
すなわち、現像ローラ上に塗布されたトナー層の固形分率は既知であるため、このトナー層の重量とそれに対応する光学濃度を計測してその関係を導き出せば、未知のトナー層における重量および光学濃度から固形分率を割り出すことができる。ここで、光学濃度とトナー層の固形分はほぼ比例することが実測値から確認されている。
図６に示すように、現像剤層内のキャリア液含有量によって、光沢度センサの測定結果である光沢度に変化が見られ、キャリア液含有量が多いほど光沢度が高くなり、含有量が低下するに従って光沢度も低下している。
【００４３】
上述したように、１次転写前の感光体上現像剤層のキャリア液含有比率は高すぎても低すぎても弊害の要因となるため、ある程度の許容範囲が存在する。この許容範囲は、画像形成装置のプロセス条件や、現像剤の諸特性、環境条件等にある程度影響を受けるものの、諸条件を変化させた幾多の実験から、概ね以下のような範囲が望ましいという結果が導き出された。
すなわち、中間転写体から転写紙への転写性確保のためには、１次転写前の感光体上キャリア液含有比率は少なくとも４０［％］以上、好ましくは５０［％］以上であることが望ましい。この値はあくまで１次転写前の値であり、一次転写において感光体側に残留するキャリア液分があるため、２次転写前にはさらに低い含有比率となっていると考えられる。一方、キャリア液量過多による１次転写における画像流れや解像度劣化を防ぐためには、キャリア液含有比率は少なくとも８０［％］以下、好ましくは７０［％］以下であることが望ましい。したがって、１次転写前の感光体上現像剤層のキャリア液含有比率の許容範囲は、５０［％］以上、７０［％］以下が望ましい範囲ということになる。
なお、上述の転写性を確保する上で好ましいキャリア液含有比率は、本実施形態で用いる液体現像剤４５における値であり、このキャリア液含有率はその液体現像剤の特性によって異なるものである。
【００４４】
実際に、固形分率が２０［％］の現像剤を用いて作像実験を行い、１次転写、２次転写ともに高い転写率が得られ、かつ良好な定着性が得られる条件において、１次転写前の感光体上現像剤層のキャリア液含有比率を測定したところ、約６０［％］という数値であった。
したがって、スイープローラ３２のキャリア液除去機能を制御することにより、１次転写前の感光体ドラム１上現像剤層のキャリア液含有比率を上述の許容範囲に維持することができれば、常に良好な画像が得られるということになる。
【００４５】
また、プリンタ１００は感光体ドラム１の表面上に制御用のパターン画像を形成し、そのパターン画像の光沢度の検出結果に基づいて、余剰現像剤除去手段としてのスイープローラのスイープ力を変化させるものである。
以下、パターン画像に基づいてスイープ力を変化させる構成の具体的な実施例について説明する。
【００４６】
［実施例１］
図７は実施例１として、スイープローラ３２の線速を調節する線速調節手段としての駆動部３６を制御することによりスイープローラ３２の回転速度を調節し、スイープ力を可変にする構成の説明図である。
図７に示すように、スイープ部３０には少なくとも一つのスイープローラ３２が設けられ、そのスイープローラ３２の感光体ドラム表面移動方向下流側には光沢度検出手段としての光沢度センサ３５が設けられている。なお、第１スイープローラ３２ａが感光体ドラム１と対向する位置から感光体ドラム１の表面移動方向下流側には第１光沢度センサ３５ａ、第２スイープローラ３２ｂの感光体ドラム１の表面移動方向下流側には第２光沢度センサ３５ｂが設けられている。
光沢度センサ３５は発光部と受光部を有し、被測定部の光沢度を検出するためのセンサである。光沢度センサ３５は種々のものが一般に商品化されているが、その測定原理はほぼ同様である。すなわち、光沢度センサの発光部から被測定部に光を照射したときに、被測定部の反射面の光沢度に応じて光の反射状態が変化するため、受光部で反射光を検知することにより、被測定部の光沢度を測定することができる。
【００４７】
光沢度センサ３５をプリンタ１００に適用すると、感光体ドラム１上の現像剤層内のキャリア液量が多い、すなわち光沢度が高い場合には、光沢度センサ３５の発光部からの投光スポットがそのまま正反射する。一方、現像剤層内のキャリア液量が少ない、すなわち光沢度の低い場合には、発光部からの投光スポットが現像剤層表面で乱反射する。この違いを光沢度センサ３５の受光部で検出することにより、光沢度、すなわち現像剤層内のキャリア液量の多少を判別することができる。
【００４８】
また、感光体ドラム１上に形成されるパターン画像としては、基本的には色々なものが適用可能である。本発明者が鋭意研究を行ったところ、網点パターンや万線パターンなどの中間調濃度を有する画像データに比較して、ベタ画像の方がスイープローラ３２の回転速度を変化させたときに得られる光沢度センサの出力変化がより正確に得られた。これは、上記の中間調画像における非画像部分の光沢度が測定結果に影響を与え、トナー層に存在するキャリア液量の変化が中間調画像の場合は、ベタ部に比べて、変化の度合いが検知しづらくなったためと考えられる。この実験結果に基づき、本実施例においては光沢度を測定するパターン画像としてベタ画像を採用した。
【００４９】
なお、パターン形成手段としては、あらかじめ用意された画像データに基づいて感光体ドラム１にパターン画像の潜像を形成するパターン潜像形成手段としての露光装置と、パターン画像の潜像を現像する現像部４０とで構成される。また、パターン画像としては上述のようにベタ画像を用いるのが望ましい。
【００５０】
以下、パターン画像の形成位置について説明する。図８はパターン画像の形成位置の説明図である。
図８（ａ）は感光体ドラム１上に連続して形成される２つの現像像の有効画像領域ＥＩと有効画像領域ＥＩとの間にある非画像領域ＮＩにパターン画像ＰＩを形成した場合を示している。この場合は、枚葉紙を用いるプリンタ１００に対して適用可能であり、記録紙Ｐの紙間に相当する非画像領域ＮＩ部分に形成された光沢度検出用のパターン画像ＰＩは、図８（ａ）に示すような位置で光沢度センサ３５によって測定される。このように紙間にパターン画像ＰＩを形成する場合には、パターン画像形成のための特別なスペースを用意する必要がないため装置の小型化が図れるという利点を有する。
【００５１】
しかし、一方で、感光体ドラム１から中間転写ローラ５１などに一旦転写してから記録紙に転写する構成によるプリンタ１００にこのようなパターン画像ＰＩを形成すると、中間転写ローラ５１にパターン画像が転写される。これにより、中間転写ローラ５１のクリーニング手段である中間転写クリーニング装置５２に負担が掛かる。また、ロール紙のような連続紙を用いる場合には紙間の非画像領域ＮＩが存在しないため使用できないという不具合がある。
【００５２】
上述の不具合を解決するために、図８（ｂ）に示すように、感光体ドラム１の軸方向の長さ（幅）が中間転写ローラ５１の軸方向の長さ（幅）より長く、感光体ドラム１と中間転写ローラ５１との対向部である一次転写領域は有効画像領域ＥＩの幅よりも長くなっている。そして、感光体ドラム１の表面上の一次転写領域よりも幅方向（軸方向）外側の非画像領域ＮＩにパターン画像ＰＩを形成することにより、中間転写ローラ５１に転写されない非画像領域にパターン画像ＰＩを形成することができる。この方法によれば、感光体ドラム１に形成されたパターン画像ＰＩは感光体ドラム１のクリーニング手段であるドラムクリーニング装置６０によりクリーニングすることができる。これにより、中間転写ローラ５１のクリーニング手段である中間転写クリーニング装置５２に負担をかけることがなく、かつロール紙を用いるプリンタ１００であっても適用可能である。しかし、感光体ドラム１が長い分だけ図８（ａ）に示した構成に比べて装置が大型になる問題は避けられない。よって、プリンタ１００の用途に応じて、図８（ａ）または図８（ｂ）に示す構成のうち最適な構成を選択する。
【００５３】
プリンタ１００においては、図８に示すようにパターン画像ＰＩは、ベタ画像部と白画像部とによって形成される。そして、ベタ画像の光沢度を測定すると同時に白画像部の光沢度も測定し、白画像部分の光沢度を基準値としてベタ画像部の光沢度の検出結果を補正することを行っている。これは、光沢度センサ３５の受発光部の経時的な汚れなどでセンサの出力値が変動した場合でも、常に正確な出力値が得られるようにするためである。
【００５４】
以下、検出結果の補正の一つの具体例について説明する。
白画像における初期的な光沢度検出電圧値（ＧＷ０）に対する経時変化後の検出電圧値（ＧＷ１）の割合（ＧＷ１／ＧＷ０）を求めて補正値とする。そして、経時変化後のベタ部画像部の光沢度（ＧＳ０）を除することにより、補正された光沢度ＧＳ１（＝ＧＳ０÷（ＧＷ１／ＧＷ０））を求めることができる。
このようにして光沢度センサ３５によって検出され、上記の補正手段によって補正された光沢度検出信号は図に示した制御部２００に送られる。制御部２００は、この光沢度センサ３５の検出信号の値に基づき、図示しない制御用データテーブルを参照して、各スイープローラ３２の諸条件を制御するように構成される。この制御方法の詳細については後述する。
【００５５】
図９は、スイープローラ３２の感光体ドラム１に対する表面移動速度比を変化させたときの、光沢度センサ３５の出力電圧値の関係を表すグラフである。
図９に示すように、スイープローラ３２の感光体ドラム１に対する表面移動速度比を変化させることにより、感光体ドラム１上のトナー像の光沢度、すなわちキャリア液含有率を変化させることが可能となる。
【００５６】
ここで、対向し、接触する位置でニップ部を形成する２本のローラについて、ニップ部を通過後の２本のローラ表面の液膜厚と２本のローラの表面移動速度の比である線速比との関係について説明する。図１０は、２つのローラの線速比と液膜との関係を説明する概略説明図である。
図１０は２本の回転するローラ間に液膜が存在するとき、ローラのニップの出口で液膜が分裂する際の様子を図であらわしたものである。各ローラＡおよびＢが表面移動速度ＶａおよびＶｂで回転しているとき、ニップ出口での各ローラの液膜の膜厚ＴａおよびＴｂの関係は流体力学的な解析により、以下の膜厚分裂比の式１で表される。
膜厚分裂比＝Ｔｂ／Ｔａ＝ｋ（Ｖｂ／Ｖａ）1/2・・・式１
【００５７】
式１中の係数ｋは流体の粘度、ローラの半径、ローラの表面の硬度など、変化しない要素によって決められる係数であって、式１で示す膜厚分裂比はローラの表面移動速度だけで決められ、流体の粘度、ローラの半径、ローラの表面の硬度などには左右されない。このことより、ローラの線速比を変えることで、２本のローラのニップ部を通過後の各ローラ表面に分裂される液膜の厚さを制御できることが分かる。
よって、図９に示すように、感光体ドラム１の表面移動速度に対するスイープローラ３２の表面移動速度比を変化させることにより、感光体ドラム１表面に存在するキャリア液の量をコントロールできる。
【００５８】
図７に示すプリンタ１００では、例えば光沢度センサ３５の出力値からスイープローラ３２のキャリア液除去量が多いと判断された場合は、検知結果に基づき制御部から、２つのスイープローラ３２の表面移動速度を遅くするように駆動部３６に制御信号が送られる。スイープローラ３２の表面移動速度を遅くすることにより、キャリア液除去量を低減することができるようになる。
【００５９】
また、図９に示すグラフは、スイープローラ３２が１本のときと２本のときの感光体ドラム１上のパターン画像の光沢度を示している。
例えば、図９中に点線で示すように、１本のスイープローラ３２を感光体ドラム１の２倍の表面速度で回転したときの光沢度センサ３５の出力電圧と２本のスイープローラ３２をそれぞれ感光体ドラム１の半分の速度で回転したときの光沢度センサ３５の出力電圧がともに０．７５［Ｖ］と等しくなっており、すなわち、これらの条件のときに同じ光沢度になることを表している。
よって、光沢度センサ３５の検出結果から、感光体ドラム１に当接するスイープローラ３２の本数や、スイープローラ３２の表面移動速度を制御することにより、図６に示したような範囲に感光体ドラム１上の光沢度、すなわちキャリア液含有比率を制御することができるわけである。
【００６０】
ここで、スイープローラ３２と感光体ドラム１の回転速度比率があまりに大きくなると、感光体ドラム１上のトナー像に対して感光体ドラム１の接線方向の相対的な速度ベクトルも大きくなる。線速方向の相対的な速度ベクトルが大きくなると、画像の先端がかすれたり、縦線と横線とのバランスが悪くなったりする異常画像が生じることがある。したがって、感光体ドラム１とスイープローラ３２との線速比が極端に大きくならないような条件になるように、感光体ドラム１に当接するスイープローラ３２の本数および表面移動速度を選定することが望ましい。
【００６１】
［実施例２］
図１１は実施例２として、スイープローラ３２の感光体ドラム１に対する部材間の距離を調節することによりスイープ力を可変にする構成の説明図である。
実施例２は、実施例１の構成にスイープローラ３２の感光体ドラム１に対する部材間の距離を調節することによりスイープ力を可変にする構成を加えた点でのみ実施例１とは異なるものであり、共通する点についての説明は省略する。
【００６２】
図１１において、スイープ装置３１は偏心カム３７により所定の範囲内で図中左右方向に移動可能に構成されており、図１１の例はスイープ装置３１が右方向に最大限移動した状態で、スイープローラ３２が感光体ドラム１に当接している状態を表している。
【００６３】
スイープ装置３１は引張バネ３８により常に図中左側に引っ張られるように付勢されているので、偏心カム３７を回転することによりスイープ装置３１は左右に移動する。偏心カム３７はウオームギヤ３９１を介してステッピングモータ３９で駆動するようになっている。このステッピングモータ３９には回転位置検出装置としてのレゾルバ３９２が設けられており、パターン画像ＰＩの濃度検出手段の検出結果に基づいて制御部により回転が制御され、スイープローラ３２の感光体ドラム１に対する部材間の距離を調節することができる。これにより、スイープローラ３２が感光体ドラム１に当接している幅（ニップ幅）を変化させることができる。また、スイープ装置３１を最大限に右方向に移動させる、または最大限に左方向に移動させるかによって、スイープローラ３２の感光体ドラム１に対する接離を制御することが出来る。
【００６４】
図１１の例は、上述したようにスイープ装置３１が右方向に最大限移動した状態で、スイープローラ３２が感光体ドラム１に当接している状態を表している。この場合、弾性導電層が大きく弾性変形して大きな除去ニップ幅を形成している（例えば、３［ｍｍ］）。
図１１に示すプリンタ１００では、例えば光沢度センサ３５の出力値からスイープローラ３２のキャリア液除去量が多いと判断された場合は、制御部から検知結果に基づき、２つのスイープローラ３２の表面移動速度をそれぞれに調整してキャリア液除去量を低減する。すなわちスイープローラ３２の表面移動速度を遅くするように制御信号が駆動部３６に送られる。この表面移動速度制御によっても所定のキャリア液量、すなわち光沢度検出値が得られない場合には、偏心カム３７を回転させて２つのうちの一つのスイープ装置３１を感光体ドラム１から離間させ、一方のスイープローラ３２による現像剤除去機能を完全に停止させることで、キャリア液除去量をさらに低減させることができる。
【００６５】
なお、図１１では、２つのスイープローラ３２を両方とも感光体ドラム１に対して接離可能に構成したが、少なくとも１本のスイープローラ３２が接離可能であれば、転写材の性質に応じて感光体ドラム１上の液除去量を切替える効果が得られる。
また、２つのスイープローラ３２に対し、たとえばローラの表面粗さや親油性の程度を変えるなどにより、各々のローラのキャリア液除去能力を変化させることができるため、キャリア液除去量の可変範囲や最小可変量などをより微細に調整することも可能である。
さらに、図１１では、スイープローラ３２の表面移動速度と感光体ドラム１に対する距離とを調節することにより、キャリア液除去量を調節しているが、感光体ドラム１に対する距離のみを調節することにより、キャリア液除去量を調節してもよい。また、余剰現像剤除去部材の感光体ドラム１に対する距離のみを調節することにより、キャリア液除去量を調節する構成であれば、スイープローラに限らず、ブレード状の余剰現像剤除去部材を設け、その感光体ドラム１に対する距離を調節するものであってもよい。
【００６６】
このように、実施例１または２のプリンタ１００では、スイープローラ３２のキャリア液除去機能を制御することにより、１次転写前の感光体ドラム１上の現像剤層に含まれるキャリア液を適正な量に保つことができる。これにより、感光体ドラム１から中間転写ローラ５１への１次転写性および中間転写ローラ５１から転写紙Ｐへの２次転写性を確保しつつ、良好な定着性が得られる条件を満足させることができる。また、スイープローラ３２を設置することによって、現像時に感光体ドラム１上の画像部および非画像部に付着した余剰キャリア液を除去することができる。よって、この除去されたキャリア液をスイープローラ３２のクリーニング手段等によって回収し、トナーなどの不純物を除去して再利用することにより、キャリア液の消費量を大幅に低減させることができる。
【００６７】
回収したキャリア液から不純物を除去する手段としては種々の方法があるが、以下、その一例について説明する。
図１２は、キャリア液から不純物を除去するキャリア液回収装置８０の概略構成図である。
図１２において、キャリア液回収装置８０は、回収キャリア液４５ａを貯めて、スリット状の開口部８１ａから一定量の液をトナー分離部８２に少量ずつ供給するための回収キャリア液タンク８１を備えている。また、回収キャリア液タンク８１の下方には、少なくとも一対の平行電極８３と、平行電極８３に挟持された連泡発泡体８４からなるトナー分離部８２を備えており、平行電極８３に電圧を印加して連泡発泡体８４内に電界を形成するための電源８６を備えている。さらに、トナー分離部８２の下方には、分離後のキャリア液である再利用キャリア液４５ｂを貯めるためのキャリア液タンク８５を備えている。
【００６８】
連泡発泡体８４は、回収キャリア液４５ａの拡散を抑制するための液拡散抑制部材として機能し、連泡発泡体８４を通過中の回収キャリア液４５ａに平行電極８３により電界を作用させる。これにより、回収キャリア液４５ａ中の帯電したトナーを平行電極８３に移動させるとともに電着させ、連泡発泡体８４から残留液であるクリアなキャリア液のみを分離して抽出することができる。
なお、連泡発泡体８４には回収キャリア液タンク８１からトナーが混在した回収キャリア液４５ａが順次滴下されるが、連泡発泡体８４の気孔により滴下された回収キャリア液４５ａの拡散が抑制される。よって、滴下されたばかりのトナー濃度の高い回収キャリア液４５ａと連泡発泡体８４の下方に存在するトナー濃度の低いキャリア液が混ざり合うことは無い。これにより、トナーの混在した回収キャリア液４５ａが連泡発泡体８４の下方に移動してキャリア液タンク８５へ滴下するのを防ぐので、確実に回収キャリア液４５ａからクリアな再利用キャリア液４５ｂのみを抽出することができ、キャリア液の再利用が可能となる。
【００６９】
なお、上述の実施形態では、露光部を画像部として現像する反転現像により画像を形成する場合について説明したが、露光部を非画像部として現像する正規現像により画像を形成することもできる。
さらに、潜像担持体に感光体ドラムを用いて説明したが、この他、例えば潜像担持体にイオンフローヘッドで静電潜像を形成し、現像装置で顕像化する画像形成装置等を用いても良い。実施例に述べたスイープローラのバイアス値についても同様で、これに限定されるものでない。
また、実施例１及び２では中間転写体を有し、感光体から画像を中間転写体に一次転写し、更に記録紙に二次転写する中間転写方式のプリンタ１００について説明した。プリンタとしては、これに限定されるものではなく、感光体ドラム１上に形成された画像を直接転写紙に転写する画像形成装置であっても良い。
さらに、帯電装置、露光装置、潜像担持体、現像装置、クリーニング装置を一つのユニット化し、そのユニットを各色ごとに配置し、潜像担持体上に形成した画像を順次、中間転写体上に転写し、得られたカラー画像を記録紙に転写するカラー画像形成装置であっても良い。また、帯電装置、露光装置、潜像担持体、クリーニング装置を一つ配置し、各色ごとに配置された現像装置で順次現像し、潜像担持体に得られた画像を中間転写体に形成し、同様に次の色を現像転写し、中間転写体に得られたカラー画像を記録紙に転写するカラー画像形成装置であっても良い。
【００７０】
特許文献１、特許文献２及び特許文献３に記載の画像形成装置では、感光体上の余剰キャリアを除去する構成を有するものの、除去量の制御が不十分であった。すなわち、キャリア液とトナーからなる現像液は周囲の環境に依存してその粘性や電気特性が変動することを避けることは困難であり、また経時変化やトナー濃度の変動幅により、現像手段での現像後の状態が変化することがある。この場合に、余剰キャリアの除去手段を一定条件に固定していては、現像剤の特性変化に対応できず、所望の機能が果たせなくなる恐れがある。また、画像の出力結果を見てから余剰キャリアの除去手段の条件を設定するのでは、作業性が悪く、時間と資源を無駄にすることにもなる。
これに対して、実施例１及び２に記載のプリンタ１００は、感光体ドラム１上のパターン画像ＰＩの光沢度に応じて感光体ドラム１上のキャリア液の除去量を調節している。これにより、現像剤の特性の変化に対応することが出来、所望の機能を果たすことができるようになる。さらに、感光体ドラム１上のパターン画像ＰＩの出力結果を見てから余剰キャリアの除去手段の条件を設定しているので、画像の出力結果を見るものに比して、作業性の向上と時間の短縮、そして、省資源化を図ることができるようになる。
【００７１】
また、特許文献４には、余剰キャリアの除去量をトナーの反射濃度の測定値によって調整する方法が提案されている。しかし、特許文献４の方法においては、従来一般的に市販され使用されているＩｓｏｐａｒ（エクソン商標）をキャリアとした低粘性（１ｃＳｔ程度）、低濃度（１％程度）の液体現像剤を用いており、揮発性が高いために、空気を感光体に吹き付けることによる乾燥手段がとられている。このため、キャリア液の除去量が定量的にコントロールするのが困難であるとともに、キャリアとして揮発性の有機溶媒を用いることから、溶媒の機外への排出を極力抑えるために溶剤の回収機構を設けるのが一般的であり、装置の簡易化が困難であるという問題がある。
これに対して、プリンタ１００は、高粘度高濃度の液体現像剤を用いて、感光体ドラム１表面に接触するスイープローラ３２による余剰キャリア液の除去量を調節している。接触する部材で除去することにより、乾燥による除去に比べてキャリア液の除去量のコントロールが容易となる。さらに、キャリア液を液体の状態で回収するため、キャリア液を気化して除去する構成のように、キャリア液が機外への排出されるおそれがないので、キャリア液を蒸散させて除去するものに比べて、キャリア液の回収機構を簡易な構成にすることが出来る。
【００７２】
以上、本実施形態によれば、余剰現像剤除去部材であるスイープローラ３２の余剰現像剤除去力を可変にするための除去力可変手段として、スイープローラ３２の表面移動速度を変化させることが可能な駆動部３６を備え、潜像担持体である感光体ドラム１上に制御用のパターン画像ＰＩをパターン画像形成手段としての露光Ｌと現像部４０とによって形成し、感光体ドラム１上に形成されたパターン画像ＰＩの光沢度を光学的に検出する光沢度検出手段としての光沢度センサ３５を備え、光沢度センサ３５による検出結果に基づいて、駆動部３６によるスイープローラ３２の表面移動速度を制御する制御手段である制御部２００を備えている。感光体ドラム１上に形成されたパターン画像ＰＩの反射光量を光学的に検出するための光沢度センサ３５をスイープ部の下流に設け、その出力信号にスイープローラ３２の表面移動速度を制御することにより、作像条件が変動しても、１次転写前の感光体ドラム１上ト現像剤層に含まれるキャリア液を適正な量に保つことができ、１次転写性および２次転写性を確保しつつ、良好な定着性が得られる条件を満足させることができる。これにより高画質なプリント画像を出力することが出来る。さらに、接触型の除去部材であるスイープローラ３２によるキャリア液の除去量を制御できるため、キャリア液を液体の状態で除去でき、キャリア液を蒸散させるものに比して、より簡易な構成で余剰なキャリア液を回収することが出来る。
また、あらかじめ用意された画像データに基づいて、感光体ドラム１上にパターン画像ＰＩを形成し、このパターン画像ＰＩの光沢度の検出結果に基づいて、キャリア液の除去量を調節することにより、一定の画像の光沢度の変化に基づいて制御すルことが出来、画像形状が定まらない箇所の光沢度を検出するものに比べて、より精度良く光沢度を検知することができるようになる。
特に、あらかじめベタ画像領域と白画像領域とを有する画像パターンを用意して、感光体ドラム１上にパターン画像ＰＩを形成し、このパターン画像ＰＩを光沢度センサ３５で検知して、スイープ部のキャリア液除去力可変手段をリアルタイムに制御することにより、スイープ部のキャリア液除去量を非常に精度高く制御することが可能となり、１次転写性および２次転写性を確保しつつ、良好な定着性が得られる条件を満足させることができる。
さらに、光沢度センサ３５によって検出される白画像領域の検出結果の変動割合に基づいて、ベタ画像領域の検出結果を補正することにより、経時変化により、光沢度センサ３５の出力信号に変動が生じても、これを補正することができるため、より信頼性の高い光沢度検知を行うことが可能となり、高画質を実現可能なプリンタを提供することができる。
また、感光体ドラム１は中間転写体である中間転写ローラ５１よりも幅があり、感光体ドラム１上の中間転写ローラ５１と対向する一次転写領域よりも外側の非画像部ＮＩにパターン画像ＰＩを形成することにより、中間転写ローラ５１に転写する必要がない、パターン画像ＰＩを中間転写ローラ５１に転写することがなく、中間転写ローラ５１のクリーニング手段である中間クリーニング装置５２の負担を軽減することが出来る。さらに有効画像領域ＥＩに切れ目がなくてもパターン画像ＰＩを感光体ドラム１上に形成することができるため、記録体である転写紙Ｐとして、切れ目がないロール紙を用いるプリンタに適用することができる。
一方、感光体ドラム１表面に連続して形成される２つの現像像の有効画像領域ＥＩの間にある非画像領域ＮＩにパターン画像ＰＩを形成する構成により、感光体ドラム１を中間転写ローラ５１よりも幅方向に長く形成する必要がなく、プリンタ１００の小型化を図ることができる。
また、光沢度センサ３５が感光体ドラム１上に形成されるパターン画像ＰＩの光沢度を検出して電気信号に変換する機能を持つことより、より精度の高い光沢度検出を行えるとともに、この光沢度センサ３５をスイープ部３０の感光体ドラム１の表面移動方向下流側に設けたことにより、スイープ部３０のキャリア液除去力可変手段をリアルタイムに制御することができる。
また、２つのスイープ装置３１のうち少なくとも１つのスイープ装置３１を感光体ドラム１に対して接離させる接離手段としての偏心カム３７を光沢度センサ３５の検出結果に基づいて接離制御することにより、より幅の広い制御範囲を達成でき、キャリア液除去量の大幅な変動に対しても対処できる。
また、スイープローラ３２の表面移動速度を可変にする速度可変手段である駆動部３６を、光沢度センサの検出結果に基づいて制御することにより、より高精度なキャリア液除去量が可能となる。
また、スイープローラ３２で除去された余剰キャリアを回収する余剰現像剤回収手段としてのスイープクリーニングブレード３３及び余剰現像剤回収装置３４を備えることで、常にスイープローラ３２表面をリフレッシュすることができ、スイープローラ３２のキャリア液除去性能を維持できるとともに、余剰現像剤回収装置３４で回収したキャリア液を分離・回収し、再利用可能とするリサイクル手段としてキャリア液回収装置を有し、キャリア液をリサイクルすることで省資源を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】本発明の実施の形態に係る画像形成装置の概略構成図。
【図２】（ａ）画像部、（ｂ）非画像部の現像ニップにおける現像剤の状態を模式図。
【図３】（ａ）〜（ｃ）は、画像部における感光体ドラムとスイープローラとにより形成される除去ニップの模式図。
【図４】（ａ）〜（ｃ）は、非画像部における感光体ドラムとスイープローラとにより形成される除去ニップの模式図。
【図５】スイープローラバイアスと、画像部、非画像部の画像濃度との関係を示したグラフ。
【図６】現像剤層内のキャリア液含有比率と光沢度との関係を示したグラフ。
【図７】実施例１に係る画像形成装置の概略構成図。
【図８】パターン画像の形成位置の概略説明図、（ａ）は連続して形成される２つの現像像の有効画像領域の間の非画像領域にパターン画像を形成する場合の概略説明図、（ｂ）は感光体ドラムの表面上の一次転写領域よりも幅方向外側の非画像領域にパターン画像を形成する場合の概略説明図。
【図９】スイープローラと感光体ドラムとの線速比と、光沢度センサの出力電圧値の関係を表すグラフ。
【図１０】２つのローラの線速比と液膜との関係を説明する概略説明図。
【図１１】実施例２に係る画像形成装置の概略構成図。
【図１２】キャリア液回収装置の概略構成図。
【符号の説明】
【００７４】
１        感光体ドラム
２        帯電器
４        現像装置
５        転写装置
３０      スイープ部
３１      スイープ装置
３１ａ    第１スイープ装置
３１ｂ    第２スイープ装置
３２      スイープローラ
３２ａ    第１スイープローラ
３２ｂ    第２スイープローラ
３３      スイープクリーニングブレード
３３ａ    第１スイープクリーニングブレード
３３ｂ    第２スイープクリーニングブレード
３４      余剰現像剤回収装置
３４ａ    第１余剰現像剤回収装置
３４ｂ    第２余剰現像剤回収装置
３５      光沢度センサ
３５ａ    第１光沢度センサ
３５ｂ    第２光沢度センサ
３６      駆動部
３７      偏心カム
３８      引張バネ
３９      ステッピングモータ
４０      現像部
４１      現像剤収容タンク
４２      現像ローラ
４３      中間塗布ローラ
４４      アニロクスローラ
４５      液体現像剤
４５ａ    回収キャリア液
４５ｂ    再利用キャリア液
４６      攪拌スクリュー
４８      現像クリーニングブレード
４９      ドクターブレード
５１      中間転写ローラ
６０      ドラムクリーニング装置
７０      除電ランプ
８０      キャリア液回収装置
８１      回収キャリア液タンク
８２      トナー分離部
８３      平行電極
８４      連泡発泡体
８５      キャリア液タンク
８６      電源
１００    プリンタ
【図１】
2006301162.tif 000003
【図２】
2006301162.tif 000004
【図３】
2006301162.tif 000005
【図４】
2006301162.tif 000006
【図５】
2006301162.tif 000007
【図６】
2006301162.tif 000008
【図７】
2006301162.tif 000009
【図８】
2006301162.tif 000010
【図９】
2006301162.tif 000011
【図１０】
2006301162.tif 000012
【図１１】
2006301162.tif 000013
【図１２】
2006301162.tif 000014