(57)【要約】【課題】使用済みのキャリア液を、電気的な特性の安定した、高画質の画像を形成できるキャリア液に再生するキャリア液の再生方法の提供。【解決手段】タンク１１から供給される、イオン性化合物が添加されたコンクトナーと、再生キャリア液貯蔵タンク１０７に貯蔵されたキャリア液とからなる液体現像剤で潜像保持体１表面に現像を行う画像形成装置で、現像後にキャリア液回収装置５で回収されたキャリア液をイオン性化合物除去装置１０６によってイオン性化合物を除去した後に、再生キャリア液貯蔵タンク１０７に貯蔵する。【選択図】　図２
2004117772.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
キャリア液中にトナーを分散させた液体現像剤によってトナー像を現像し、前記トナー像を転写媒体へ転写する画像形成装置において、
転写前あるいは転写後に除去された前記キャリア液から、イオン性化合物を化学的に除去するイオン除去手段を具備していることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記イオン除去手段は、除去されたキャリア液に接触するように配置されたイオン吸着剤であることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記イオン性化合物を除去したキャリア液を前記液体現像剤のキャリア液として使用するキャリア液循環システムを具備することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記イオン性化合物を除去したキャリア液に所定の比率でイオン性化合物を添加するイオン添加手段を有することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項５】
キャリア液中にトナーを分散させた液体現像剤によって画像形成した後に除去される使用済みキャリア液の再生方法であって、
前記使用済みキャリア液中のイオン化物を除去するイオン除去工程を有することを特徴とする使用済みキャリア液の再生方法。
【請求項６】
前記イオン化物を除去したキャリア液に、所定量の前記イオン化物を添加することを特徴とする請求項５記載の使用済みキャリア液の再生方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像形成装置およびキャリア液の再生方法に係り、具体的には、液体現像剤として使用されたキャリア液を再度液体現像剤用のキャリア液に使用するためのキャリア液再生方法、およびこの再生されたキャリア液を液体現像剤に再利用する画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液体現像剤を用いた電子写真装置は、乾式電子写真装置では実現できない利点を有しており、近年その価値が見直されつつある。サブミクロンサイズの極めて微細なトナーを用いることが出来るため高画質を実現できること、少量のトナーで十分な画像濃度が得られるため経済的であるうえに印刷（例えばオフセット印刷）並みの質感を実現できること、比較的低温でトナーを用紙に定着出来るため省エネルギーを実現できること、などが乾式に対する湿式電子写真の主な利点である。
【０００３】
使用される液体現像剤はキャリア液中にトナーを分散させたものであるが、最終的に画像として必要とされるものはトナーのみであり、キャリア液自体は、トナー画像を転写する前、あるいは転写した後に除去される。
【０００４】
特開２００１−１３７９５公報には、この除去された使用済みのキャリア液中に残存しているトナーを除去することで、再度液体現像剤に再利用する技術が記載されている。
【０００５】
本発明者らが、トナーを除去した使用済みのキャリア液をそのまま液体現像剤のキャリア液として使用したところ、得られた現像画像の画質が低下してしまうという問題が生じることが分かった。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００１−１３７９５公報（第３頁、図２）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、使用済みのキャリア液を、特性の安定した、高画質の画像を形成できるキャリア液に再生するキャリア液の再生方法、あるいは、再生されたキャリア液を用いて高画質の画像形成可能な画像形成装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の画像形成装置は、キャリア液中にトナーを分散させた液体現像剤によってトナー像を現像し、前記トナー像を転写媒体へ転写する画像形成装置であって、転写前あるいは転写後に除去された前記キャリア液を前記現像剤用のキャリア液に再生するキャリア液循環システムを具備し、前記キャリア液循環システムは、除去されたキャリア液中のイオン性化合物を除去するイオン除去手段を具備していることを特徴とする。
【０００９】
前記イオン除去手段として、除去されたキャリア液に接触するように配置されたイオン吸着剤を用いることができる。
【００１０】
本発明の使用済みキャリア液の再生方法は、キャリア液中にトナーを分散させた液体現像剤によって画像形成した後に除去される使用済みキャリア液の再生方法であって、前記使用済みキャリア液中のイオン性化合物を除去するイオン除去工程を有することを特徴とする。
【００１１】
前記イオン化性化合物を除去したキャリア液に、所定量の前記イオン化物を添加することも可能である。
【００１２】
液体現像剤は、通常キャリア液にトナーを分散させると共に、金属石鹸などを添加したものが使用されている。帯電制御剤はイオン化物であり、物質の持つイオン化特性や添加量によってキャリア液中でのトナーの電気泳動特性を調整している。
【００１３】
本発明者らは、キャリア液中のイオン性化合物の量が現像前と除去された後とで変化しているために、両者間においてトナーの電気泳動特性が変化し、その結果、再生したキャリア液を用いた場合に得られる画像が劣化してしまうことを確認して本発明に至った。
【００１４】
【発明の実施の形態】
液体現像剤を使用する画像形成装置の一例とし、図１に湿式電子写真装置の概略図を示し、以下に図面を参照して本発明の説明をする。
【００１５】
図中、感光体層を表面に有する静電潜像保持体１は、例えばアルミニウムなどの導電性の剛体基体上に、有機系もしくはアモルファスシリコン系の感光層を設けた感光体ドラム使用することができる。さらに、この感光体層の最表面に離型層を設け、トナー固形分が潜像保持体に固着するのを抑制することが好ましい。なお、図１ではローラ状の潜像保持体１を用いて説明するが、例えば弾性体ベルトを環状にし、この弾性体ベルト表面に感光体層を形成し、回転可能にした潜像保持体を採用することもできる。
【００１６】
潜像保持体１は、潜像保持体１は矢印方向に回転し、帯電器２−１により帯電された後、露光装置３−１により選択的に露光され、潜像保持体１表面には帯電領域と露光により帯電量が減衰した領域とからなる静電潜像が形成される。
【００１７】
この静電潜像は、現像器４−１により現像がなされる。現像器４−１は、液体現像剤を収納する容器と、静電潜像保持体１と非接触で対向するように配置され、現像電圧が印加されたローラ状の現像電極とを有し、ローラ状の現像電極を回転させることで現像電極と潜像保持体１との間に液体現像剤を搬送し現像を行ない可視像化する。
【００１８】
また、現像電極の下流側に、ローラ状のかぶりとり電極を併設し、この電極に非画像部に残存するトナー固形分を吸引する電位を印加することもできる。また、このローラにより、液体現像剤中のキャリア液をかきとり、キャリア液の量を予め減量しておくこともできる。
【００１９】
なお、液体現像剤は、トナー固形分とイオン性化合物とを含有しているキャリア液とからなる。キャリア液としては、高絶縁性液体、例えば直鎖状または分岐状の脂肪族炭化水素、脂環式炭化水素、芳香族炭化水素などであり、例えばここではエクソン社製アイソパーＬを用いている。トナー固形分は、例えば０．０５μｍ〜１μｍ程度の平均粒径のものを用いることができる。また、トナー固形分は樹脂に着色剤を含浸および／または付着させたもので、樹脂としては高絶縁性液体に不溶な主鎖と高絶縁性液体に可溶な側鎖からなるグラフト共重合体が挙げられる。着色剤としては、電子写真用液体トナーにおいて従来から使われている無機顔料、有機顔料、染料などの１種または２種以上を用いることができ、例えば、カーボンブラック、モノアゾ黄色顔料、ジスアゾ黄色顔料、赤色または紅色顔料、銅フタロシアニン及びその誘導体からなる青色系染顔料などを挙げることができる。通常、現像剤中のトナー固形分の比率は０．５重量％〜５重量％程度に調整される。
【００２０】
イオン性化合物はトナー固形分の荷電特性を調整するために添加しており、例えばナフテン酸、オクチル酸、ステアリン酸などの金属塩、エチレンジアミン四酢酸金属錯塩、アルキルベンゼンスルフォン酸カルシウム、ジオクチルスルフォン酸カルシウム、ジオクチルスルフォン酸ナトリウム、リン酸亜鉛などが挙げられ、これらの１種または２種以上を含有することができる。これらのイオン性化合物はトナー固形分に対して過剰に添加される。そのため、イオン性化合物の一部はトナー固形分表面に化学的あるいは物理的に吸着されるが、一部はキャリア液中に含有される。具体的には、液体現像剤中のイオン性化合物の含有量はその種類や使用されるトナー固形分との組合せによって多少異なるが、通常トナー固形成分に対して５重量％以上、３０重量％以下、より好ましくは１０重量％以上２０重量％以下添加される。
【００２１】
現像電極に現像電圧を印加することによって液体現像剤中のトナー固形分を静電潜像に応じて付着させることで１色目の可視像を形成する。
【００２２】
現像器４−１、４−２、４−３、４−４は、それぞれ異なる色のトナー固形分を含んでいる点で異なるが、それ以外は現像器４−１と同様な構成をしている。また、帯電器２−２，２−３、２−４は帯電器２−１と、露光装置３−２、３−３、３−４は露光装置３−１と基本的に同様な構成をしており、帯電器２−２、露光装置３−２および現像器４−２により、１色目の可視像上に２色目の可視像を形成し、同様に、帯電器２−３、露光装置３−３および現像器４−３により、２色目の可視像上に３色目の可視像を形成し、さらに帯電器２−４、露光装置３−４および現像器４−４により、３色目の可視像上に４色目の可視像が順次積層されていく。
【００２３】
このようにして可視像が形成された潜像保持体１表面には、可視像を形成するトナー固形分と、残存するキャリア液とが存在するが、このキャリア液を潜像保持体表面から除去・回収するためのキャリア液回収装置５によって回収する。
【００２４】
潜像保持体１表面のキャリア液を除去・回収することで、後に説明する用紙９へのキャリア液の付着を減少させ、キャリア液が画像形成装置外へ放出されることを防ぐ。さらに、潜像保持体１表面のキャリア液を除去することで、後述する中間転写媒体７１への可視像の転写効率を向上させる。
【００２５】
キャリア液が除去された後、潜像保持体１表面のトナー固形分で形成された像（可視像）は中間転写ドラムなどの中間転写媒体７１へ転写される。ここでは中間転写媒体７１は潜像保持体１に圧接されており、中間転写媒体７１とトナー固形分との間に働く粘着力を利用して潜像保持体１表面のトナー固形分を中間転写媒体７１へ転写させている。このような粘着力を利用して潜像保持体１表面のトナー固形分を中間転写媒体７１などの転写剤へ転写する時には特に、潜像保持体表面にほとんどキャリア液が存在しない状態で転写を行うことで転写効率を格段に向上させることが可能になる。
【００２６】
中間転写媒体７１へ転写された可視像は、中間転写媒体７１と加圧体７２に挟まれて搬送されてくる紙９などの被記録媒体へと転写される。
【００２７】
図１においては、中間転写媒体７１と加圧ローラ７２とからなる転写装置７を使用したが、潜像保持体１に加圧ローラ７２を圧接し、潜像保持体１から被記録媒体へ直接転写しても良い。また、加圧ローラ７２に代えて、コロナチャージャなどのような放電を用いた電界転写を行っても良い。
【００２８】
ここで、キャリア液回収装置５によって回収されたキャリア液は、キャリア液再生装置で再生された後、現像装置４−１〜４−４に搬送される。すなわち、現像装置、キャリア液回収装置、キャリア液再生装置、現像装置の順にキャリア液を循環させるキャリア液循環システムができている。
【００２９】
キャリア液再生装置１０では、回収されたキャリア液中のイオン性化合物を除去することで液体現像剤用のキャリア液に再生される。また、回収されたキャリア液中にトナー固形分が混じっている時にはこのトナー固形分を除去するためのフィルターをキャリア液再生装置に付加することもできる。
【００３０】
図２は、キャリア液循環システムの一例を示す拡大図であり、図２を用いてキャリア液循環システムについてより詳細に説明する。
【００３１】
通常は、電磁バルブ１０１は開放されており、電磁バルブ１０３は閉鎖されている。この状態では、コンプレッサ１０２によりキャリア液回収装置５に負圧が発生し、潜像保持体１上からキャリア液が回収され、回収キャリア液貯蔵タンク１００に貯蔵される。
【００３２】
なお、回収されたキャリア液（以下、回収キャリア液と呼ぶ）には、液体現像剤中に含有されているイオン性化合物が残存している。静電潜像保持体１表面でキャリア液が蒸発するため、回収キャリア液中のイオン性化合物の含有率は一般に現像前のキャリア液中に含有されるイオン性化合物の含有率よりも増加する傾向にある。また、複数種のイオン性化合物が含まれている場合には、イオン性化合物の種類によって電気特性が異なるため、イオン性化合物自体の比率も変化してしまう。さらに、回収キャリア液中のイオン性化合物の残存量は一定でない。これは、現像されるトナー固形分の量によって現像後に残存するイオン性化合物の量が異なってしまうためと考えられる。また、図１に示したような複数の現像装置を使用する場合には、それぞれのキャリア液には一般に異なる種類あるいは比率のイオン性化合物が添加されているが、回収キャリア液にはこれらのイオン性化合物が混在してしまっている。このような理由で、回収キャリア液中のイオン性化合物の組成や含有率は全く制御されていないので、回収キャリア液をそのまま液体現像剤に再利用することができない。そこで、後述するイオン性化合物除去装置１０６によってイオン性化合物を除去することでキャリア液を再生し、さらに、適宜再度イオン性化合物を添加することで、液体現像剤のキャリア液に再利用する。
【００３３】
ここでは、イオン性化合物の除去を行うのに先立ちトナー固形分の除去を行う実施形態で説明する。
【００３４】
まず、回収キャリア液貯蔵タンク１００にキャリア液が所定量貯蔵された状態、あるいは回収キャリア液貯蔵タンクに所定の時間キャリア液を貯蔵した状態等になった時に、電磁バルブ１０３を開放する。電磁バルブ１０３を開放すると、回収キャリア液貯蔵タンク１００に貯蔵されていた回収キャリア液は、ポンプ１０４によって、トナー固形分除去装置、イオン性化合物除去装置を得て再生キャリア液貯蔵タンクへ流れる。
【００３５】
トナー固形分除去装置１０５は、キャリア液回収装置５によってキャリア液を回収する際にキャリア液と共に紛れ込んでしまったトナー固形成分や紙粉などを、回収キャリア液から除去するための装置である。例えば、回収キャリア液の流路にトナー固形分を捕集するフィルターなどを使用した、物理的にトナー固形分を除去する装置を用いることもできる。また、物理的な手法以外にも、電気的な手法でトナー固形分を捕集することも可能である。例えば、回収キャリア液中に一対の電極を挿入し電圧を印加することで、トナー固形分を一方の電極へ電気泳動させて付着させることができる。なお、トナー固形分を電極へ電気泳動する際にイオン性化合物もトナー固形分とともに電極へ移動するが、イオン性化合物はトナー固形分のように電極に付着することはできず、電極側で高濃度になりながらもトナー固形分除去装置から流出してしまう。
【００３６】
トナー固形分除去装置１０５を経た後、回収キャリア液はイオン性化合物除去装置１０６へ搬送される。イオン性化合物除去装置１０６は、イオンを化学的に吸着するイオン吸着剤を収納しており、回収キャリア液がイオン性化合物除去装置を通過する間にイオン性化合物が吸着され、イオン性化合物が除去されたキャリア液（以下、再生キャリア液と呼ぶ）がイオン性化合物除去装置１０６から排出される。
【００３７】
ここで言うイオンを化学的に吸着するイオン吸着剤とは、様々な物質を結晶構造内に取込む性質を持つ物質や、あるいは結晶内物質と結晶外物質とを交換させる性質を持つような物質を指し、ゼオライト、活性炭、ハイドロタルサイト、酸化マグネシウム、アルミナ、シリカ、石灰あるいはイオン交換樹脂などの既知のイオン吸着剤を使用することができる。
【００３８】
イオン吸着剤の形状は、回収キャリア液との接触確率を高くするために、分子レベルの微細孔を有するものが好ましい。
【００３９】
また、トナー固形分を捕集できるようなフィルター機能を付与した形状のイオン吸着剤を利用すれば、前述したトナー固形分除去装置を別途設けなくてもよく、トナー固形分の除去とイオン性化合物の除去とを同時に行うこともできる。
【００４０】
イオン吸着剤と回収キャリア液との接触時間を長くするほど、イオン性化合物の除去率が高くなるため、回収キャリア液の流速からイオン性化合物除去装置１０６内の流路の長さを設定し、イオン吸着剤と回収キャリア液との接触時間を長くすることが好ましい。また液体現像剤中にイオン性化合物を添加したときの電気伝導度は通常数１０〜数１００ｐＳ／ｃｍ程度に調整されているが、これはトナー固形分の電気泳動に起因する値である。この液体現像剤から遠心分離等の方法でトナー固形分のみを除去したキャリア液の電気伝導度は５０００〜１００００ｆＳ／ｃｍ程度となるが、再生されたキャリア液は、イオン性化合物を除去した結果、１００ｆＳ／ｃｍ以下、より好ましくは１０ｆＳ／ｃｍ以下にすることが好ましい。イオン性化合物の除去が十分に行えず、その電気伝導度が１００ｆＳ／ｃｍよりも大きい場合には、再生キャリア液を液体現像剤に再利用した時に液体現像剤中のトナー固形分の荷電特性に与える影響が大きくなり、得られる現像画像が劣化してしまう。
【００４１】
イオン性化合物除去装置によって、イオン性化合物が除去された再生キャリア液は、再生キャリア液貯蔵タンク１０７に搬送され、貯蔵される。また、このキャリア液貯蔵タンク１０７は、電磁バルブ１０８及びポンプ１０９を介して現像装置４に接続されており、キャリア液貯蔵タンク１０７に貯蔵された再生キャリア液は、必要に応じて現像装置へ所定量供給される。
【００４２】
図２に示すように、現像装置４には、ポンプ１１２及び電磁バルブ１１１を介してコンクトナー貯蔵タンク１１が接続されている。コンクトナー貯蔵タンクには現像装置に収納される液体現像剤（例えばトナー固形分濃度が０．５〜５％）よりも、トナー固形分濃度の高い液体現像剤（例えば１０〜３０％；以下、コンクトナーと呼ぶ）が収納されている。
【００４３】
一方、現像装置４に収納される液体現像剤は現像によって消費するため、消費された分の液体現像剤を現像装置４に供給しなくてはならない。また、現像装置４は、液体現像剤中のトナー固形分が所定の濃度（例えば０．５％〜５％程度）で最適な現像が行われるように設計されているが、現像量によって現像装置内に残存する液体現像剤中のトナー固形分濃度が変化してしまう。そのため、本実施形態では、コンクトナー貯蔵タンク１１に貯蔵されたコンクトナーの供給量と、キャリア液貯蔵タンクに貯蔵された再生キャリア液の供給量とをそれぞれ調整することで、現像装置内の液体現像剤量が一定で、且つその液体現像剤中に含有されるトナー固形分濃度を所定の濃度に制御している。
【００４４】
なお、再生キャリア液とコンクトナーとを現像装置へ供給する時のイオン性化合物の添加量は、特に再生キャリア液とコンクトナーとの比率に応じて変化させる必要は無く、例えば、イオン性化合物はコンクトナー中に予め添加しておくなど、現像装置へ供給するトナー固形分に比例させて添加すればよい。
【００４５】
以下に、液体現像剤からトナー固形分を除去し、引き続きイオン性化合物をイオン吸着剤によって除去した時の実験結果を示す。
【００４６】
（実験）
液体現像剤の調整
まず、キャリア液としてイソパラフィン系の有機溶剤（商品名：アイソパーＬ、エクソン化学社製）を準備し、このキャリア液中にカーボンブラックと樹脂とからなるトナー固形分を分散させ、さらにナフテン酸ジルコニウム（イオン性化合物）を添加して、液体現像剤を調整した。なお、キャリア液とトナー固形分との比率は重量比で９９：１、トナー固形分とナフテン酸ジルコニウムとの比率は重量比で１０：１とした。
【００４７】
トナー固形分の除去
得られた液体現像剤をディスポーザルフィルタ（商品名：ゼータプラス／濾過精度０．８μｍ）に８０ｍｌ／ｍｉｎの流速で通液し、ディスポーザルフィルタによってトナー固形分を除去した。トナー固形分除去後のキャリア液の電気伝導度を測定したところ、５０６０ｆＳ／ｃｍであった。
【００４８】
イオン性化合物の除去
試料１（人工ゼオライト１００ｇ；産業振興製）、試料２（天然ゼオライト１００ｇ；日東粉化工業製　商品名日東ゼオライト♯７０）、試料３（２０ｇ；協和化学工業社製　製品名キョーワード６００ＢＵＰ−Ｓ）、試料４（２０ｇ；協和化学工業社製　製品名キョーワード１０００Ｓ）、試料５（１０ｇ；協和化学工業社製　製品名キョーワード２０００）の５つのイオン吸着剤を準備し、表１に示す流速で、トナー固形分が除去された前述のキャリア液を通過させた。イオン吸着剤を通過した後の再生キャリア液の電気伝導度を表１に併記する。
【００４９】
【表１】
2004117772.tif 000003
【００５０】
実験結果から、イオン吸着剤によってイオン性化合物を除去することによって、キャリア液の電気伝導度が著しく低下しており、殆どのイオン性化合物が除去されたことが分かる。その結果、このキャリア液をそのまま新たに使用される液体現像剤のキャリア液として使用できる。
【００５１】
【発明の効果】
本発明によれば、使用済みのキャリア液を、電気な特性の安定した、高画質の画像を形成できるキャリア液に再生するキャリア液の再生方法、あるいは、再生されたキャリア液を用いて高画質の画像形成可能な画像形成装置を提供することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の画像形成装置の一実施携帯を示す概略断面図。
【図２】キャリア液循環循環システムの一例を示す拡大図。
【符号の説明】
１　潜像保持体
２　帯電装置
３　露光装置
４　現像装置
５　キャリア液回収装置
６　乾燥装置
７　転写装置
８　クリーナ
９　用紙
１０　キャリア液再生装置
１００　回収キャリア液貯蔵タンク
１０１　電磁バルブ
１０２　コンプレッサ
１０３　電磁バルブ
１０４　ポンプ
１０５　トナー固形分除去装置
１０６　イオン性化合物除去装置
１０７　再生キャリア液貯蔵タンク
１０８　電磁バルブ
１０９　ポンプ
１１　コンクトナー貯蔵タンク
１１１　電磁バルブ
１１２　ポンプ
【図１】
2004117772.tif 000004
【図２】
2004117772.tif 000005