(57)【要約】      （修正有）【課題】液体キャリアとトナーとからなる液体現像剤を用いて現像を行う液体現像装置において、現像ロール上の液体現像剤薄層からトナーの回収を容易に回収できるようにする。【解決手段】液体現像剤を保持する供給ロール２１には供給ロール直流バイアス電圧が印加され、現像ロール２２は供給ロールから液体現像剤を受けて液体現像剤薄層を形成し、感光体ドラム３に形成された静電潜像を現像してトナー像とする。現像ロールには直流バイアス電圧に交流バイアス電圧が重畳された現像バイアスが印加され、第１の直流バイアス電圧は現像ロール直流バイアス電圧よりも高く設定され、第２の直流バイアス電圧は現像ロール直流バイアス電圧よりも低く設定される。【選択図】図２
2004163929.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも液体キャリアとトナーとからなる液体現像剤を保持する供給ロールと、該供給ロールから前記液体現像剤を受けて、液体現像剤薄層を形成して像担持体に形成された静電潜像を前記液体現像剤薄層によって現像してトナー像を形成する現像ロールとを有する液体現像装置において、
前記供給ロールに対して直流バイアス電圧を、供給ロール直流バイアス電圧として印加する直流バイアス印加手段と、
前記現像ロールに対して現像ロール直流バイアス電圧に交流バイアス電圧が重畳された現像バイアスを印加する現像バイアス印加手段とを有し、
前記直流バイアス印加手段は、現像を行う第１のステップでは、前記供給ロール直流バイアス電圧として第１の直流バイアス電圧を印加して、前記像担持体に形成された静電潜像の現像後に前記現像ロ−ルに担持された液体現像剤薄層のトナー濃度を低減させる第２のステップでは、前記供給ロール直流バイアス電圧として第２の直流バイアス電圧を印加しており、
前記第１の直流バイアス電圧は、前記現像ロール直流バイアス電圧よりも高く、
前記第２の直流バイアス電圧は、前記現像ロール直流バイアス電圧よりも低いことを特徴とする液体現像装置。
【請求項２】
前記現像バイアスによって、前記像担持体側と対面する前記現像ロール上の前記液体現像剤薄層中のトナー濃度を前記供給ロールと対面する前記現像ロール上の前記液体現像剤薄層中のトナー濃度より低下させるようにしたことを特徴とする請求項１に記載の液体現像装置。
【請求項３】
前記現像ロールは、その体積固有抵抗値が１×１０３Ω・ｃｍ以上１×１０７Ω・ｃｍ以下であり、前記供給ロールは、その体積固有抵抗値が１×１０１Ω・ｃｍ以上１×１０５Ω・ｃｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の液体現像装置。
【請求項４】
前記交流バイアス電圧は、そのデューティー比が３０％以上５０％以下であることを特徴とする請求項１に記載の液体現像装置。
【請求項５】
前記第１の直流バイアス電圧と前記現像ロール直流バイアス電圧とのバイアス差は、１００Ｖから３５０Ｖの範囲にあることを特徴とする請求項１記載の液体現像装置。
【請求項６】
前記像担持体に形成された静電潜像の現像後に前記現像ロ−ルに担持された液体現像剤薄層のトナー濃度を低減させる第２のステップでは、前記像担持体側と対面する前記現像ロール上の前記液体現像剤薄層中のトナー濃度を７％以下とすることを特徴とする請求項１記載の液体現像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真方式を用いた複写機、プリンター、ファクシミリ装置、又はそれらの複合機等の画像形成装置で用いられる現像装置に関し、特に、液体現像剤を用いて静電潜像を現像して画像を得る液体現像装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、液体キャリアにトナーを含有する液体現像剤（所謂液体トナー）を用いて現像を行う現像装置（以下液体現像装置と呼ぶ）では、微細なトナーを用いるようにすれば、オフセット印刷並みの高画質が実現できるばかりでなく、トナー量が少なくても、十分な画像濃度が得られるため、経済的であるという利点を有している。
【０００３】
ところで、感光体ドラム等の像担持体に形成された静電潜像を現像する際、液体現像剤の粘度が低い場合には、液体現像剤を現像ロール上に流動又は循環させて、現像ロール上の液体現像剤によって感光体ドラム上に形成された静電潜像を現像するようにしており、さらに、現像ロールを用いることなく、直接、感光体ドラムに液体現像剤を吹きつけて、現像を行うことが行われている。
【０００４】
液体キャリアとして、常温で揮発性の高い溶剤を用いれば、例えば、加熱・溶融中に余剰キャリアが空気中に揮発することになり、さらに、残留キャリアも揮発することになる。ところが、揮発した溶剤は、一般に有毒性及び発火性があるため、気化したキャリアを液化させて回収するためのキャリア回収装置が必要となるばかりでなく、回収しきれない溶剤を含んだ空気を専用の換気ダクトで屋外に排気する必要がある。
【０００５】
このため、シリコンオイル等に高濃度のトナーを分散させて、高粘度で高濃度の現像液を用いると、人体に危害を与えるという不具合が発生することなく、トナー濃度が高い関係上、大量の液体現像剤を使用しないで済むという利点がある。ところが、この不揮発性を示す高粘度で高濃度の液体現像剤を用いる際には、高粘度のトナーが、感光体ドラムに形成される静電潜像の非露光部分に付着しないようにするために、液体現像剤を感光体ドラムに塗布する前に、感光体ドラムに対してプリウェット液を塗布するプリウェット処理が必要となる。
【０００６】
しかしながら、上述のようにして現像を行うと、不可避的に、トナー画像中に不揮発性のオイルが存在してしまい、記録媒体に転写されたトナー画像を定着する際に、不揮発性オイルが原因となって定着不良が生じるばかりでなく、トナー画像の凝集が不足するため、現像時又は転写時にトナー層の破壊分離により画像中に細かい筋上のムラが発生することがある。
【０００７】
このような不具合を防止するため、不揮発性を示す高粘度で高濃度の液体トナーを液体現像剤として用いる際、オイル除去機構を、感光体ドラム上の現像後の位置で、感光体ドラムに接触させ、オイル除去機構によって、現像後の感光体ドラム上の過剰プリウェット液及びキャリア液を除去しながら、トナーを再凝集させて、オイル除去ローラに現像バイアスを超える電圧を印加するようにしたものがある（特許文献１参照）。
【０００８】
一方、高濃度・高粘度の液体現像剤を用いる際には、トナー粒子に作用する静電気力に比べて、液体キャリア（トナー液体）の粘性に起因する応力が極めて大きい関係上、トナー搬送部及び現像部において、破壊分離時に発生する液体現像剤層の乱れが大きくなって、液体現像剤層を均一に形成することが難しい。このため、画像を均一に形成できず、画像カブリ等が発生しやすい。
【０００９】
このような不具合を解消するため、現像ロールに液体現像剤を供給する複数のアプリケーターロールを設けて、一方のアプリケーターロールによって、他方のアプリケーターロールとの間のニップ部に供給された液体現像剤を広く薄く延ばして、均一かつ薄層にして、現像ロールの表面に塗布することが行われている。さらに、現像ロール上の液体現像剤層に接触して導電性ブレードを配置して、所定量の液体現像剤を導電性ブレードと現像ロールとの間に通過させ、導電性ブレードに電圧を印加して、現像ロール上の表面において、液体現像剤に含まれるトナー粒子が疎となる状態を形成して、現像を行うようにしているものがある（特許文献２参照）。
【００１０】
さらに、現像装置として、感光体ドラムに隣接してトナー搬送ローラを配置して、トナー供給ロールからトナー搬送ローラへトナーを引き寄せる第１の大きさと、トナー搬送ローラからトナー供給ロールへトナーを引き寄せるための第１の大きさとは異なる第２の大きさからなる電圧差によって、トナー供給ロールとトナー搬送ローラの間に電圧差を生成するようにしたものがある（特許文献３参照）。  
【００１１】
【特許文献１】特開２０００−２５０３１９公報（段落（００１５）〜（００３１）、第１図）
【特許文献２】特開２００１−３２４８７６公報（段落（００１４）〜（００２２）、第１図）
【特許文献３】特開平７−７２７３３号公報（段落（００２２）及び（００２３）、第２図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
ところが、特許文献１に記載された現像装置では、感光体ドラムに対してプリウェット液を塗布するプリウェット処理を行うための機構（プリウェット処理機構）が必要であるばかりでなく、オイル除去機構が必要となって、結果的に、装置全体が複雑化してしまうという課題がある。
【００１３】
一方、特許文献２に記載された現像装置においては、アプリケーターロール及び導電性ブレードを用いて現像ロール上に均一な薄層（液体現像剤層）を形成しているものの、均一で安定した液体現像剤層を形成するには、複数のアプリケーターロールが必要となってしまい、現像装置自体が複雑大型化してしまうという課題がある。さらに、導電性ブレードが現像ロール上の液体現像剤層に接触している関係上、ゴミなどが付着すると、縦筋等が形成されてしまい、良好な画像を形成できないこともある。
【００１４】
また、液体現像装置において、長期間にわたって安定した現像を行うためには、液体現像剤層を均一な薄層とすることが重要であるばかりでなく、現像ロール上に残留する残留液体現像剤中のトナーを回収することも重要である。しかしながら、特許文献１及び２に記載された現像装置ともに、残留液体現像剤そのものを回収しており、複雑な機構が必要となる。
【００１５】
さらに、特許文献３においては、直流電圧のみを印加した際には、画像形成中にトナーローラ（トナー搬送ローラ）にトナーが供給されるだけで、全く回収されず、連続して画像形成を行うと、トナーローラに帯電の高い画像形成に適さないトナーが増えて、画像濃度が低下するなどの現象が生じてしまう。
【００１６】
従って、本発明はかかる従来技術の問題に鑑み、簡単な構成で均一な液体現像剤層を現像ロール上に形成することのできる液体現像装置を提供することを目的とする。
【００１７】
本発明の他の目的は、現像ロール上に残留する液体現像剤中のトナーの回収を容易にして、良好な画像を形成することのできる液体現像装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
そこで、本発明はかかる課題を解決するために、少なくとも液体キャリアとトナーとからなる液体現像剤を保持する供給ロールと、該供給ロールから前記液体現像剤を受けて、液体現像剤薄層を形成して像担持体に形成された静電潜像を前記液体現像剤薄層によって現像してトナー像を形成する現像ロールとを有する液体現像装置において、前記供給ロールに対して直流バイアス電圧を、供給ロール直流バイアス電圧として印加する直流バイアス印加手段と、前記現像ロールに対して現像ロール直流バイアス電圧に交流バイアス電圧が重畳された現像バイアスを印加する現像バイアス印加手段とを有し、前記直流バイアス印加手段は、現像を行う第１のステップでは、前記供給ロール直流バイアス電圧として第１の直流バイアス電圧を印加して、前記像担持体に形成された静電潜像の現像後に前記現像ロ−ルに担持された液体現像剤薄層のトナー濃度を低減させる第２のステップでは、前記供給ロール直流バイアス電圧として第２の直流バイアス電圧を印加しており、前記第１の直流バイアス電圧は、前記現像ロール直流バイアス電圧よりも高く、前記第２の直流バイアス電圧は、前記現像ロール直流バイアス電圧よりも低いことを特徴とする。このようにして、供給ロールに印加する直流バイアス電圧を変化させることによって、現像時に液体現像剤薄層のトナー濃度を現像に適した状態にすることができ、しかも、現像終了後に現像ロール上にある液体現像剤中のトナーを容易に回収することができる。
【００１９】
また、本発明では、前記現像バイアスによって、前記像担持体側と対面する前記現像ロール上の前記液体現像剤薄層中のトナー濃度を前記供給ロールと対面する前記現像ロール上の前記液体現像剤薄層中のトナー濃度より低下させるようにして、トナーが像担持体上の非静電潜像部分に付着することを効果的に防止する。
【００２０】
なお、前記現像ロールはその体積固有抵抗値が１×１０３Ω・ｃｍ以上１×１０７Ω・ｃｍ以下とし、前記供給ロールはその体積固有抵抗値が１×１０１Ω・ｃｍ以上１×１０５Ω・ｃｍ以下とすることが望ましい。さらに、前記交流バイアス電圧はそのデューティー比が３０％以上５０％以下とし、前記第１の直流バイアス電圧と前記現像ロール直流バイアス電圧とのバイアス差は１００Ｖから３５０Ｖの範囲とすることが好ましく、前記像担持体に形成された静電潜像の現像後に前記現像ロ−ルに担持された液体現像剤薄層のトナー濃度を低減させる第２のステップでは、前記像担持体側と対面する前記現像ロール上の前記液体現像剤薄層中のトナー濃度を７％以下とすることが望ましい。そして、このように、体積固有抵抗値を規定するとともにバイアス差を規定すると現像剤薄層を良好に形成することができて、画質を良好にでき、デューティー比を規定すると、現像ロール上の液体現像剤の入替を容易に行うことができる。
【発明の効果】
【００２１】
以上のように、本発明では、現像ロールに液体現像剤薄層を形成する際の第１のステップでは、供給ロール直流バイアス電圧として第１の直流バイアス電圧を印加し、現像ロール上に形成された液体現像剤薄層を供給ロール側に移動させる際の第２のステップでは、供給ロール直流バイアス電圧として第２の直流バイアス電圧を印加して、第１の直流バイアス電圧を現像ロール直流バイアス電圧よりも高くして、第２の直流バイアス電圧を現像ロール直流バイアス電圧よりも低くしたから、現像時に液体現像剤薄層のトナー濃度を現像に適した状態にすることができるばかりでなく、現像ロール上の残留液体現像剤中のトナーを容易に回収できるという効果があり、その結果、カブリ等の画像不良が生じることがない。
【００２２】
さらに、本発明では、現像バイアスによって、像担持体側と対面する現像ロール上の液体現像剤薄層中のトナー濃度を、供給ロールと対面する現像ロール上の液体現像剤薄層中のトナー濃度より低下させているので、像担持体上の非静電潜像部分にトナーが付着することが極めて少ないという効果がある。
【００２３】
また、本発明では、上述のように、現像ロール及び供給ロールの各々の体積固有抵抗値を規定するとともに、バイアス差を規定したので現像ロールに担持された液体現像剤薄層中のトナー濃度を現像に適した値に設定することができて、良好な現像を行うことができる。さらに、交流バイアス電圧のデューティー比を上述のように規定すると、液体現像剤の中のトナーの回収を容易に行うことができ、しかもトナーの供給と回収が交流の周期に応じて繰り返されるから、画像濃度が低下することがないという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。但しこの実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。
【実施例１】
【００２５】
図１は本発明による液体現像装置の一例を用いた画像形成装置を示す図であり、図１を参照すると、画像形成装置本体１内には、液体現像装置（以下単に現像装置と呼ぶ）２、潜像担持体（感光体ドラム）３、露光ユニット４、中間転写ベルト５、液体現像剤容器（以下単に現像剤容器と呼ぶ）６、クリーニングユニット７、帯電器（帯電ローラ）８、転写装置（２次転写ローラ）９、及び定着ローラ対１０が配置されており、給紙カセット（図示せず）には記録媒体（記録用紙）が収納されている。そして、感光体ドラム３は帯電器８によって均一に帯電された後、画像データに応じて露光ユニット４によって露光されて、感光体ドラム３上に静電潜像が形成される。
【００２６】
現像剤容器６には、少なくとも液体キャリアとトナーとからなる液体現像剤が収納されており、感光体ドラム３上の静電潜像は、後述するようにして、現像装置２によって現像されてトナー像となる。感光ドラム３上のトナー像は１次転写ローラ３ａによって順次中間転写ベルト５に転写されて、中間転写ベルト５上にはカラー転写像が形成される。給紙カセットから供給された記録媒体は搬送ローラ（図示せず）で搬送されて、中間転写ベルト５と２次転写ローラ９とのニップ部において、中間転写ベルト５からカラー転写像が記録媒体に２次転写される。その後、記録媒体は定着ローラ対１０に送られて、ここで、カラー転写像が記録媒体に定着される。
【００２７】
感光体ドラム３に用いられる感光材料として、正帯電材料（正ＯＰＣ）を用いた際には、オゾン等の発生が少なく、しかも帯電が安定している。特に、単層構造の正ＯＰＣを用いた際には、長期にわたる使用によって、膜厚が変化しても、感光特性に変化がなく、画質も安定する。また、ａ−Ｓｉ感光体を用いてもよく、ａ−Ｓｉ感光体はクリーニング性に優れているから、高寿命化に有利である。
【００２８】
感光材料として、正ＯＰＣを用いた際には、その膜厚を２０μｍ〜４０μｍ程度に設定する。膜厚が２０μｍ未満であると、長期の使用によって膜厚が減少し、１０μｍに達すると、絶縁破壊によって、黒点の発生が目立ってくる。一方、膜厚が４０μｍを越えると、感度で低下して画質低下の要因となる。
【００２９】
露光ユニット４として、例えば、半導体レーザ又はＬＥＤが用いられる。正ＯＰＣに対しては７７０ｎｍ付近の波長の光を用いることが有効であり、ａ−Ｓｉ感光体では、６８５ｎｍ付近の波長の光が有効である。
【００３０】
前述の液体キャリアとしては、例えば、シリコンオイル、流動パラフィン等の不揮発性オイルが用いられ、トナーはトナー粒子に少なくとも定着機能を有する樹脂又は顔料等の色材、帯電制御剤や帯電誘導材を含有し、その平均粒径が０．５μｍ〜５μｍの範囲にあるものを用いる。そして、このようなトナーを液体キャリアに対して５〜２０％の範囲で混合して、液体現像剤とした。液体現像剤の粘度は、常温で０．５〜１００００センチストロークの範囲で流動性を有するものであればよい。例えば、液体現像剤を生成する際には、トナーとしてスチレン−アクリル樹脂に、着色剤としてＫｅｔＢｌｕｅ１０５（大日本インキ化学工業製）及び帯電制御剤として、ＦＣＡ２２２Ｐ（藤倉化成製）を１０％添加して乾式混合装置によって混合した後、粉砕機により平均粒径１００μｍに粉砕分級した。その後、液体キャリア液としてジメチルシリコーンオイル（ＫＦ−９６，信越化学製）を用い、この液体キャリア１００部に対して、上記のトナーを２０重量％、分散安定剤としてソルスパーズ３１８４５（アビシア製）を２％加えて、ダイノーミル（シンマルエンタープライズ製）で撹拌混合して、常温での粘度が５０ｒｐｍで５０ｍＰａ．ｓの液体現像剤とした。なお、液体現像剤の粘度は、Ｈａａｋｅ社製の粘度測定装置（品番：ＳＲ−１００）で測定した。
【００３１】
以下の説明では、感光材料として、正ＯＰＣを用いた場合について説明する。まず、帯電器８によって感光体ドラム３を６００Ｖに帯電する。その後、ＬＥＤを用いた露光ユニット４によって、７７０ｎｍの波長の光で感光体ドラム３の露光を行うと、露光後の電位は７０ボルトになる（設定される）。
【００３２】
ここで、図２も参照して、現像装置２は、現像ロール２２及び供給ロール２１を有しており、供給ロール２１は、現像剤容器６（図１）から攪拌ミキサー２４によって液体現像剤（液体キャリアにトナーが混合された現像剤）２３を現像ロール２２に供給する液体現像剤搬送体であり、供給ロール２１上の液体現像剤層の厚さは、規制ブレード２９によって規制される。現像ロール２２には、後述するようにして、液体現像剤の薄層（液体現像剤薄層）２６が形成され、液体現像剤薄層によって感光体ドラム３に形成された静電潜像を現像する。
【００３３】
感光体ドラム３は現像ロール２２に接触しており、現像ロール２２は回転体であり、その表面は、例えば、体積固有抵抗値１０３〜１０７Ωｃｍの導電性弾性体で形成されている。例えば、現像ロール２２のスリーブは、その材質は特に限定しないが、その表面が均一な導電体であればよく、上記体積固有抵抗値を有する導電性物質を表面に被覆したＳＵＳ又は導電樹脂材料が用いられる。図示の例では、３×１０４Ω・ｃｍのシリコンゴム製の導電性ゴムを用いた。
【００３４】
現像ロール２２には、現像バイアス２７が印加される。この現像バイアス２７は直流バイアス（Ｖｄｃ１）２７ａ及び交流バイアス（ＡＣ）２７ｂを有しており、現像ロール２２のシャフト（図示せず）を介して導電性スリーブに現像バイアスが伝達される。直流バイアス（Ｖｄｃ１）２７ａは、例えば、２００Ｖであり、交流バイアス２７ｂは、Ｖｐｐが１．５ｋＶ、周波数が３．０ｋＨｚ、デューティー比が３０％である（なお、交流バイアスの波形は矩形波であることが望ましい）。
【００３５】
このような直流バイアス２７ａと交流バイアス２７ｂとが重畳された現像バイアス２７を、導電性スリーブに印加するととともに、現像ロール２２の最表面を体積固有抵抗値が１０３〜１０７Ωｃｍの導電性弾性体とすると、後述するように、感光体ドラム３上の静電潜像に対して良好な現像が行われる。
【００３６】
供給ロール２１はその表面が体積固有抵抗値１０１〜１０５Ω・ｃｍの導電性弾性体であり、直流バイアス（Ｖｄｃ２）２８が印加され、現像剤搬送体として、液体現像剤２３を保持し、液体現像剤２３の厚さを規制ブレード２９によって規制しながら、現像ロール２２に液体現像剤薄層２６を形成する。規制ブレード２９と供給ロール２１との間のギャップは０．３から１．５ｍｍが好ましい。
【００３７】
具体的には、供給ロール２１上の液体現像剤２３が現像ロール２２に接触して液体現像剤２３が部分的に現像ロール２２側に移動するとともに、現像時には液体現像剤２３中のトナーが上述の電位差及び交流バイアスによって現像ロール側２２側から供給ロール２１側に移動して感光体ドラム３と対面する現像ニップ部分の現像ロール２２に担持された液体現像剤薄層２６中のトナー濃度を低下させる。現像ニップ部の現像ロール２２に担持された液体現像剤薄層２６のトナー濃度は上記の電位差及び交流バイアスに応じて変化し、これによって、現像ニップ部分の液体現像剤薄層２６中のトナー濃度を調整する。
【００３８】
現像終了時に現像ロール２２上の液体現像剤薄層２６中のトナーを回収する際には、交流バイアス２７ｂを印加した状態で、直流バイアス（Ｖｄｃ２）２８を変化させ、現像ロール２２上の液体現像剤薄層２６中のトナーを供給ロール２１に回収する。
【００３９】
現像バイアスには現像ロール２２上の液体現像剤薄層２６の形成を補助する働きもあり、現像ロール２２上の液体現像剤薄層２６の量は、直流バイアス（Ｖｄｃ１）２７ａと直流バイアス（Ｖｄｃ２）２８の電位差によって決定される。いま、直流バイアス（Ｖｄｃ１）２７ａを２００Ｖ、直流バイアス（Ｖｄｃ２）２８を４５０Ｖとすると、現像ロール２２が２周すると、現像ロール２２上に、約１０μｍの液体現像剤層２６が形成される。
【００４０】
このように、液体現像剤薄層２６の形成に当たっては、最適な値にキャリブレーションして、Ｖｄｃ２とＶｄｃ１間の電位差によってその厚さが調整されることになるが、液体現像剤の粘度及びトナーの帯電量によっても変化する。液体現像剤薄層２６の調整は、例えば、画像データに応じて行うと、均一な画像を得ることができる。そして、連続して印刷を行う際には、Ｖｄｃ２とＶｄｃ１間の電位差を高めに設定することが望ましい。
【００４１】
前述のように、現像ロール２２上の液体現像剤薄層２６は供給ロール２１によって回収されて、新たな液体現像剤が規制ブレード２９で規制されつつ、現像ロール２２に運ばれる。供給ロール２１から現像ロール２２に供給される液体現像剤はバイアス効果によって均一な電荷を有するようになり、しかも感光体ドラム３の非潜像部分に対しては、その接触面に液体キャリア濃度が高い液体現像剤が接するから（つまり、トナー濃度が疎である液体現像剤が接するから）、物理的な付着によるカブリ現象を抑えることができる。
【００４２】
一方、前述のように、現像ロール２２に残留する残留液体現像薄層２６中のトナーを供給ロール２１に十分に回収しないと、つまり、現像ロール２２をリフレッシュする機能が十分でないと、画像ムラ（ゴースト）が発生しやすくなる。例えば、図３（ａ）に示すように、矩形の黒ベタで構成されたソリッド画像３５を形成した後、それに続く画像形成でソリッド画像３５に続くハーフトーン画像３６を形成した際（ハーフトーン画像３６はソリッド画像３５よりも広い）、残留液体現像薄層２６中のトナーの回収が十分であれば、残像が生じることはないが、残留液体現像薄層２６の回収が不十分であると、その次に形成する画像に図３（ｂ）に示すように、前回の画像形成時のソリッド画像が形成された感光体ドラム３の位置にハーフ画像が形成されると、ハーフトーン画像３７に周囲より画像濃度の高い残像部分（ゴースト）３８が生じてしまう。
【００４３】
ここで、図４を参照して、現像ロール２２上に液体現像剤薄層２６を形成し、さらに、供給ロール２１へ液体現像剤２３を回収する際の動作について説明する。図４において、Ｖｓｌｖ−ｄｃは現像ロール２２に印加される直流電圧レベルを、Ｖｍａｇ−ｄｃは供給ロール２１へ印加される直流電圧レベルを表し、Ｖｍａｇ−ｄｃは、現像時には４５０Ｖ、現像ロール２２から液体現像剤中２３中のトナーを回収するときは１００Ｖに設定され、Ｖｓｌｖ−ｄｃは前述のように２００Ｖに設定される。交流（ＡＣ）バイアス２７ｂは、Ｖｐｐ１．５ｋＶ、周波数３．０ｋＨｚ、デューティー（Ｄｕｔｙ）比３０％の矩形波である。
【００４４】
現像時には、まず、時間ｔ１において、供給ロール２１に印加される直流電圧Ｖｍａｇ−ｄｃは４５０Ｖに設定される。これによって、現像ロール２２に印加される交流（ＡＣ）バイアス２７ｂと供給ロール２１に印加される直流電圧Ｖｍａｇ−ｄｃとによって、時間ｔ１では、現像ロール２２から供給ロール２１へ液体現像剤薄層２６中のトナーが移動する電位差Ｖｂ１によって、現像ロール２２上の液体現像剤薄層２６中のトナーが回収される。そして、時間ｔ２になると、今度は、供給ロール２１から現像ロール２２へ液体現像剤薄層２６中にトナーが移動する電位差Ｖａ１によって、現像ロール２２上の液体現像剤薄層２６へトナーが移動する。つまり、デューティー比３０％の矩形波と、供給ロール２１へ印加されるＶｍａｇ−ｄｃの電位差によって現像ロール２２上の液体現像剤薄層２６のトナ−量が現像に適した量に調整される。
【００４５】
上述の状態から現像が終了し、現像ロール２２上の液体現像剤薄層２６からトナーを回収する際には、時間ｔ３で、供給ロール２１へ印加される直流電圧Ｖｍａｇ−ｄｃは１００Ｖに設定される。これによって、デューティー比３０％の矩形波と供給ロール２１へ印加される直流電圧Ｖｍａｇ−ｄｃとによる電位差Ｖｂ１は時間ｔ１のときより３５０Ｖ大きくなり、逆に、電位差Ｖａ１は、３５０Ｖ小さくなる。これによって、現像ロール２２上の液体現像剤薄層２６から供給ロール２１にトナーが回収される。なお、現像ロール２２からの液体現像剤薄層２６からのトナーの回収は、連続印刷においては、例えば、記録媒体と記録媒体との間（つまり、紙間）で行われることになる。また、印字終了後行うようにしてもよい。
【００４６】
上述した液体現像装置を備える型の画像形成装置において、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックなどのそれぞれの色に対応した液体現像剤は、現像剤容器６から現像装置２に供給され、図２に示す供給ロール２１上に液体現像剤２３が規制ブレード２９で規制されて層状に形成される。攪拌ミキサー２４によって、液体現像剤２３中のトナーが帯電する。そして、供給ロール２１に加えられた直流バイアス（Ｖｄｃ２）２８と現像ロール２２に加えられた直流バイアス（Ｖｄｃ１）２７ａと間の電位差、及び交流バイアス２７ｂによって現像ロール２２に担持された現像剤薄層２６のトナー量を調整する。
【００４７】
そして、制御回路（図示せず）からプリント開始の信号が来ると、まず、帯電器８によって感光体ドラム３が、例えば、６００Ｖに帯電され、その後、露光ユニット４によって、例えば、７７０ｎｍの波長の露光によって、感光体ドラム３の露光後電位が約７０Ｖになって静電潜像が形成される。この静電潜像は、現像ロール２２に加えられた直流バイアス（Ｖｄｃ１）２７ａと交流バイアス２７ｂにより、現像ロール２２上の液体現像剤薄層２６から感光体ドラム３に移動するトナーで現像され、トナー像が形成される。
【００４８】
このようにして、トナー像が感光体ドラム３上に形成された後、中間転写ベルト５に順次転写されて、中間転写ベルト５上のカラー転写像が２次転写位置に至るタイミングに合わせて記録媒体が給紙カセットから取り出され、搬送ローラで搬送され、中間転写ベルト５と転写ローラ９とのニップ部で記録媒体にカラー転写像を２次転写する。その後、記録媒体に転写されたカラートナー像は定着ローラ対１０で定着されて排紙される。
【００４９】
ここで、現像ロール２２の表面（導電弾性体）の体積固有抵抗値を種々変化させて、画像形成後の画像濃度及び画像カブリを調べてみた。その結果を図５に示す。なお、この際には、供給ロール２１の表面の体積固有抵抗値を６×１０３Ω・ｃｍ、現像ロール２２に印加する直流電圧２７ａを２００Ｖ、交流電圧２７ｂをＶｐｐが１．５ｋＶ、周波数が３．０ｋＨｚ、デューティー比が３０％とし、供給ロール２１に印加する直流電圧２８を４００Ｖとした。図５に示すように、現像ロール２２の体積固有抵抗値が４×１０２Ω・ｃｍの際に画像濃度が最も高くなるものの、体積固有抵抗値が４×１０２Ω・ｃｍであると、画像カブリが生じてしまう。
【００５０】
画像濃度は１．３５以上であれば良好であるとし、図５からは、現像ロール２２の体積固有抵抗値が８×１０３Ω・ｃｍ〜４×１０６Ω・ｃｍであれば、良好な画像濃度が得られ、しかも画像カブリが生じることがない。現像ロール２２の体積固有抵抗値を８×１０３Ω・ｃｍ〜４×１０６Ω・ｃｍに選定することが望ましい。
【００５１】
次に、供給ロール２１の表面の体積固有抵抗値を種々変化させて、画像形成後の画像濃度及び画像カブリを調べてみた。その結果を図６に示す。なお、この際には、現像ロール２２の表面の体積固有抵抗値を３×１０４Ω・ｃｍ、現像ロール２２に印加する直流電圧２７ａを２００Ｖ、交流電圧２７ｂをＶｐｐが１．５ｋＶ、周波数が３．０ｋＨｚ、デューティー比が３０％とし、供給ロール２１に印加する直流電圧２８を４００Ｖとした。図６に示すように、供給ロール２１の体積固有抵抗値が４Ω・ｃｍの際に画像濃度が最も高くなるものの、体積固有抵抗値が４Ω・ｃｍであると、画像カブリが生じてしまう。ここでも、画像濃度は１．３５以上であれば良好であるとし、図６からは、供給ロール２１の体積固有抵抗値が８×１０１Ω・ｃｍ〜４×１０４Ω・ｃｍであれば、良好な画像濃度が得られ、しかも画像カブリが生じることがない。供給ロール２１の体積固有抵抗値を８×１０１Ω・ｃｍ〜４×１０４Ω・ｃｍに選定することが望ましい。
【００５２】
そして、発明者の実験によれば、供給ロール２１の体積固有抵抗値を１×１０１Ω・ｃｍ以上１×１０５Ω・ｃｍ以下とし、現像ロール２２の体積固有抵抗値を１×１０３Ω・ｃｍ以上１×１０７Ω・ｃｍ以下とすれば、良好な画像濃度が得られ、画像カブリが発生することもないことが分かった。なお、体積固有抵抗値を測定する際には、現像ロール２２又は供給ロールを円柱状の金属ドラムに当接させて回転させた状態で、現像ロール２２又は供給ロール２１のシャフトと金属ドラムとの間に直流５００Ｖ又は１ｋＶの電圧を印加し、金属ドラムと直列に接続された抵抗にかかる電圧を測定して抵抗値を求め、予め計測された金属ドラムとの接触幅及び導電性弾性体の層厚から求められた接触面積を用いて上記の抵抗値を体積固有抵抗値に換算した。
【００５３】
さらに、現像を行う際、直流電圧２８のレベル（図４に示すＶｍａｇ−ｄｃ）を変化させて画像形成後の画像濃度及び画像カブリを調べてみた。その結果を図７に示す。なお、この際には、直流電圧２７ａのレベル（図４に示すＶｓｌｖ−ｄｃ）は２００Ｖとし、現像ロール２２の表面の体積固有抵抗値を３×１０４Ω・ｃｍ、供給ロール２１の表面の体積固有抵抗値を６×１０３Ω・ｃｍ、交流（ＡＣ）電圧２７ｂは、Ｖｐｐ１．５ｋＶ、周波数３．０ｋＨｚ、デューティー（Ｄｕｔｙ）比３０％の矩形波とした。
【００５４】
図７に示すように、Ｖｍａｇ−ｄｃが２７０Ｖであると（直流バイアス差７０Ｖ）、画像カブリは生じないものの、画像濃度が薄くなってしまう（画像濃度１．２７）。一方、Ｖｍａｇ−ｄｃが６５０Ｖとなると（直流バイアス差４５０Ｖ）、画像カブリ等が発生することが分かった。発明者の実験では、現像を行う際、Ｖｍａｇ−ｄｃ−Ｖｓｌｖ−ｄｃ（直流バイアス差）が１００Ｖ未満となると、画像濃度が薄くなってしまい、また、直流バイアス差が３００Ｖを越えると、画像カブリ等が発生することが確認でき、直流バイアス差は１００Ｖ〜３５０Ｖに設定することが望ましいことが分かった。
【００５５】
さらに、交流電圧２７ｂのデューティー比を種々変化させて、現像ロール２２に液体現像剤薄層を形成して、画像形成を行った結果を図８に示す。なお、この際には、直流電圧２７ａのレベルを２００Ｖ、直流電圧２８のレベルを４００Ｖとし、交流電圧２７ｂはＶｐｐ１．５ｋＶ、周波数３．０ｋＨｚの矩形波とした。また、現像ロール２２の表面の体積固有抵抗値を３×１０４Ω・ｃｍ、供給ロール２１の表面の体積固有抵抗値を６×１０３Ω・ｃｍとした。図８に示すように、デューティー比が５０％を越えて５５パーセントとなると、長期間使用した際の耐久時画像濃度が低下した（例えば、連続印刷１０００枚の際の画像濃度が１．４８から１．３３に低下した）。
【００５６】
一方、デューティー比が１５％となると、画像濃度が薄くなってしまう（画像濃度が１．３０となった）。発明者の実験では、現像ロール２２に現像剤薄層を形成する際、交流電圧２７ｂのデューティー比が５０％を越えると、連続して印刷した場合に良好な画像が得られず、一方、交流電圧２７ｂのデューティー比が３０％未満となっても、良好な画像濃度が得られないことが分かった。従って、交流電圧２７ｂのデューティー比は３０％〜５０％に設定することが望ましい。
【００５７】
加えて、画像形成を行った現像ロ−ル２２の表面に担持された液体現像剤薄層２６中のトナ−濃度を画像形成後に調査して、その後画像形成を行った場合のゴースト画像の発生の有無とトナー濃度の関連性を調査した結果を図９に示す。この際には、直流電圧２７ａのレベルを２００Ｖ、直流電圧２８のレベルを４００Ｖとし、交流電圧２７ｂはＶｐｐ１．５ｋＶ、周波数３．０ｋＨｚ、デューティー比３０％の矩形波とした。また、現像ロール２２の表面の体積固有抵抗値を３×１０４Ω・ｃｍ、供給ロール２１の表面の体積固有抵抗値を６×１０３Ω・ｃｍとした。図９に示すように、現像剤薄層中のトナー濃度が１０％となると、ゴースト画像が発生し、トナー濃度が２０％となると、ゴースト画像がひどくなった。
【００５８】
なお、ゴースト画像の発生の有無は、トナー濃度調整前の画像形成時に各辺５ｃｍのベタ画像を形成し、次の画像形成時には全面ハーフ画像（１ドット２５％）を形成してゴースト画像が発生するかどうかを調査した。図９の“×”はゴースト画像の発生を示し、“××”はひどいゴースト画像の発生を示す。ゴースト画像はカラー画像形成においては色味を悪化させるので発生しないことを条件とする。したがって現像を終了して現像ロ−ル２２の表面に担持された液体現像剤薄層２６中のトナーが回収された後のトナー濃度は、３％〜７％とする。
【００５９】
上述のようにして、直流バイアス（Ｖｄｃ１）２７ａ及び交流バイアス２７ｂを、現像ロール２２に印加して、現像ロール２２の最表面は１×１０３Ω・ｃｍ以上１×１０７Ω・ｃｍ以下の導電性であるから、現像ロール２２上の液体現像剤薄層２６中のトナーを供給ロール２１へ引き戻す際の交流成分はそのピークが鋭くなって、液体現像剤薄層２６中のトナーの引き戻しが効果的に行われる。従って、現像ロール２２から現像剤搬送体である供給ロール２１への液体現像剤中のトナーの引き戻し効果が増大し、ゴースト現象の発生を防止して長期間安定した画像品質が得られる。
【００６０】
また、上述のように、直流バイアス電圧に交流バイアス電圧を重畳させているから、バイアス効果によって、液体現像剤中のトナーの移動が速く、トナーがバイアス方向に向かって、速やかに移動し、この結果、電位の低い側でトナー濃度が高濃度となる。このため、感光体ドラム３と接触する液体現像剤面のトナー濃度は低くなり（疎となり）、感光体ドラム３上の非静電潜像部分へのトナー付着を効果的に防止できる。
【００６１】
しかも、このような現象は静電潜像面における液体現像剤中のトナーの密度偏在を防止することになり、転写を良好に行うことができることになる。つまり、現像開始時において、現像ロール２２と感光体ドラム３との間で液体現像剤が分離して、比較的高濃度のトナーを含んだ液体現像剤が感光体ドラム３の静電潜像部分に保持されることになる。
【００６２】
また、上述の説明では、テューティー比が５０％以下（好ましくは３０％以上５０％以下）であれば、現像終了後に現像ロール上の液体現像剤薄層中のトナーの入替を容易に行えることが分かった。しかも、上述の例では、ブレード等を現像ロール２２に圧接して、残留液体現像剤を掻き落とす必要がないから、現像ロールが劣化することもなく、液体現像剤を回収するための特別の機構も必要がない。
【００６３】
ところで、現像終了の後、現像ロール上に液体現像剤薄層が感光体ドラムと接触した状態で放置された際、液体現像剤薄層中のトナーの回収が不充分であると感光体ドラムに圧痕を生ずることがあり、液体現像剤薄層が長期間に渡って現像ロール上に放置されると、これによっても感光体ドラムが劣化することがある。つまり、現像ロールと感光体ドラムとのニップ部両端にはトナーが滞留しやすく、このトナー滞留によって感光体ドラムに圧痕が生じることがある。
【００６４】
一方、上述の例では、現像終了後、直流バイアス電圧を変化させて、現像ロール上の液体現像剤薄層中のトナーを供給ロールに回収するようにしたから、液体キャリア濃度が高くなって（トナー濃度が低くなって）、上述のような不具合が生じることがない。なお、液体現像剤薄層中のトナーの回収の際、供給ロールを現像ロールの回転方向と逆にすると、より効果的に液体現像剤薄層中のトナーの回収を行うことができる。
【００６５】
このようにして、本発明では、現像ロール上に担持され液体現像剤薄層のトナー濃度を現像に適したにものとすることができるので、感光体ドラム上の非静電潜像部分へのトナーの付着を防止して、良好な画像を得ることができる。さらに、簡単な機構で現像ロール上に担持された液体現像剤薄層のトナー濃度を調整可能であるから、液体現像装置自体がコンパクトになり、コストを低減することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
供給ロールで液体キャリアとトナーとからなる液体現像剤を保持し、現像ロールが供給ロールから液体現像剤を受けて、液体現像剤薄層を形成し像担持体に形成された静電潜像を液体現像剤薄層によって現像してトナー像とする際、液体現像剤中のトナーの供給及び回収を直流バイアス電圧の調整で行うようにしたので、均一な液体現像剤層が現像ロール上に形成されるばかりでなく現像に適したトナー濃度の液体現像剤薄層が現像ロール上に得られるばかりでなく、現像ロール上に残留する液体現像剤薄層中のトナーの回収が容易にでき、良好な画像を形成することができるため、複写機、プリンター、又はファクシミリ装置等の画像形成装置に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本発明による液体現像装置を用いた画像形成装置の一例であるタンデム型画像形成装置を示す構成図である。
【図２】本発明による液体現像装置の一例の動作を説明するための構成図である。
【図３】残像部分（ゴースト）の発生を説明するための図である。
【図４】現像ロールへの液体現像剤薄層の形成及び回収を行う際のバイアス印加を説明するための図である。
【図５】現像ロール２２の体積固有抵抗値（Ω・ｃｍ）と画像濃度及び画像カブリとの関係を示す図である。
【図６】供給ロール２１の体積固有抵抗値と（Ω・ｃｍ）と画像濃度及び画像カブリとの関係を示す図である。
【図７】現像ロール２２に印加される直流バイアス及び供給ロールに印加される直流バイアスの差と画像濃度及び画像カブリとの関係を示す図である。
【図８】現像ロール２２に印加される交流バイアスのデューティー比と画像濃度及び画像カブリとの関係を示す図である。
【図９】現像ロール２２上の液体現像剤薄層中のトナー濃度とゴースト画像の有無との関係を示す図である。
【符号の説明】
【００６８】
２  現像装置
３  感光体ドラム
４  露光ユニット
２１  供給ロール
２２  現像ロール
２３  液体現像剤
２４  攪拌ミキサー
２６  液体現像剤薄層
２７  現像バイアス
２８  直流（ＤＣ）バイアス
２９  規制ブレード
【図１】
2004163929.tif 000003
【図２】
2004163929.tif 000004
【図３】
2004163929.tif 000005
【図４】
2004163929.tif 000006
【図５】
2004163929.tif 000007
【図６】
2004163929.tif 000008
【図７】
2004163929.tif 000009
【図８】
2004163929.tif 000010
【図９】
2004163929.tif 000011