(57)【要約】【課題】  液体現像剤を用いた画像形成装置で、記録体の種類やユーザーの画像濃度の好みに応じて、画像形成に使用するトナー量を変更しても、地カブリやトナーの偏在、つぶれ等のない高品質な画像を得ることができる液体現像方法及び液体現像装置を提供する。【解決手段】  液体現像装置の現像ローラ４２への現像剤４０の供給量を制御する制御機構と、現像前の現像剤４０にコロナチャージャ１００が付与する電荷量を制御する制御機構とを設け、供給量に応じて電荷量を制御する制御機構とを設ける。【選択図】  図１
2005234430.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
キャリア液中に帯電したトナーが分散された液体現像剤を用いて、
現像剤担持体の表面上に該液体現像剤を供給し、該現像剤担持体の表面上の該液体現像剤に電荷を付与し、像担持体と該現像剤担持体とが対向する現像領域で該像担持体上の潜像を該液体現像剤によって現像する液体現像方法において、
該現像剤担持体に該液体現像剤を供給する供給量を制御し、
該液体現像剤の供給量に応じて該現像剤担持体の表面上の該液体現像剤に付与する電荷量を制御して現像を行うことを特徴とする液体現像方法。
【請求項２】
像担持体と、
該像担持体上に潜像を形成する潜像形成手段と、
キャリア液中に帯電したトナーが分散された液体現像剤を担持する現像剤担持体とを有し、
該像担持体と該現像剤担持体とが対向する現像領域で該像担持体上の潜像を該液体現像剤によって現像する液体現像装置において、
該現像剤担持体表面に該液体現像剤を供給する現像剤供給手段と、
該現像剤供給手段から該現像剤担持体への該液体現像剤の供給量を制御する現像剤供給量制御手段と、
該現像剤供給手段より供給された後、該像担持体への現像前の該現像剤担持体に担持された該液体現像剤に対して電荷を付与する電荷付与手段と、
該電荷付与手段が該液体現像剤に付与する電荷量を制御する電荷量制御手段とを設けたことを特徴とする液体現像装置。
【請求項３】
請求項２の液体現像装置において、
上記現像剤供給手段が上記現像剤担持体表面に対抗する表面を有し、該表面に担持した該液体現像剤を該現像剤担持体表面上に塗布する現像剤塗布部材であり、
上記現像剤供給量制御手段が該現像剤担持体の表面線速に対する該現像剤塗布部材の表面線速を調節する線速比調節機構であることを特徴とする液体現像装置。
【請求項４】
請求項２の液体現像装置において、
上記現像剤供給手段が上記現像剤担持体表面に対抗する表面を有し、
該表面に担持した該液体現像剤を該現像剤担持体表面上に塗布する現像剤塗布部材であり、
上記現像剤供給量制御手段が該現像剤担持体と該現像剤塗布部材との間に電位差を発生させ、該電位差を制御する電位差調節機構であることを特徴とする液体現像装置。
【請求項５】
像担持体と、該像担持体の表面に静電潜像を形成する作像手段と、該作像手段により該像担持体の表面に形成された静電潜像を液体現像剤より可視像化する現像装置とを有する画像形成装置において、
該現像装置として、請求項２、３または４の液体現像装置を使用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、複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置に関するものであり、詳しくは、液体現像剤を用いて像担持体上の潜像を現像する液体現像方法及び液体現像装置、そして、この液体現像装置を用いる画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、キャリア液中にトナーを分散した液体現像剤を用いて像担持体としての感光体上に形成された潜像を現像する液体現像方法が知られている。
液体現像剤を用いた現像方法としては特許文献１などには以下のような現像方法が提案されている。この現像方法は、まず、現像ローラに液体現像剤を均一に塗布した液体現像剤層に対し電荷を与え、または電界を発生させることによって液体現像剤層中のトナー成分を現像ローラ側に凝集させる。そして、トナー成分を現像ローラ側に凝集させた状態で、現像ローラと感光体とが対向する現像領域において、感光体上に形成せれた潜像を現像するである。この方法は液体現像剤中のトナー成分を凝集させることにより、現像時に潜像に忠実な現像を行うことができ、地カブリや、トナーの偏在、つぶれ等を防止することができるものである。
【０００３】
ところで、紙などの記録体上に画像を形成する際には、必要に応じて画像濃度を変更する場合がある。
例えば、記録体として厚みが比較的薄い紙を使用する場合、厚みのある紙と同様の画像濃度で画像を形成すると、画像が紙の裏側から透けてしまうおそれがある。このような場合、記録体の両面に画像を形成するときなどに不都合であるので、感光体上の液体現像剤の付着量を少なくするために、現像ローラ上に供給する液体現像剤の供給量を少なくする。
また、平滑性の比較的悪い紙を使用する場合は、トナー層が紙面上の凹凸に沿いきれず、紙面の凹部にトナーが付着せず所望の画像が得られなくなるおそれがある。このような場合、感光体上の液体現像剤の付着量を多くするために、現像ローラ上に供給する液体現像剤の供給量を多くする。
そして、ユーザーの好みに応じて画像濃度を高めにしたり、低めにしたりするときも、所望の画像濃度の高低に応じて、現像ローラ上に供給する液体現像剤の供給量を増減する。
【０００４】
ここで、現像領域で感光体の表面と現像ローラの表面とはほぼ等速で対向移動し、感光体上の静電潜像を現像する液体現像装置で、特にトナー固形分率を１０〜４０％程度とした高濃度の液体現像剤を用いるものにおいては、以下の特徴がある。感光体と現像ローラとの両者が等速で移動し、感光体上の静電潜像は現像ローラ上の対向する領域のトナー粒子のほとんど１００％を感光体に移動させるので、現像ローラ上の塗布量がそのまま、画像濃度に影響する。よって、高濃度の液体現像剤を用いた液体現像装置で画像濃度調節をする際は、現像ローラ上に供給する液体現像剤の供給量の制御が重要である。
【０００５】
現像ローラ上への液体現像剤の供給量を制御する方法としては、特許文献２に記載されている制御方法が知られている。これは、現像ローラに液体現像剤を塗布する多段塗布ローラの速度を変えることで、現像ローラ上への液体現像剤の供給量を制御する方法である。
【０００６】
【特許文献１】特開平０９−６２１０９号公報
【特許文献２】特開平１１−６５２８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献２のように現像ローラ上への液体現像剤の供給量を変更した際、トナーを凝集させるために付与する電荷量が一定だと、供給量によって、凝集の程度が変わり、一定の画像品質が得られないおそれがある。
具体的には、画像形成に使用するトナー量を増加するために、液体現像剤の供給量を増加したにもかかわらず付与する電荷量が一定だと、液体現像剤中のトナー成分が現像に適した状態まで充分に凝集されない状態となる。この状態で現像が行われると、形成した画像に地カブリやトナーの偏在、つぶれ等が発生するおそれがある。
一方、画像形成に使用するトナー量を減少するために、液体現像剤の供給量を減少したにもかかわらず付与する電荷量が一定だと、液体現像剤中のトナー成分が現像に適した状態よりも、凝集されすぎた状態となる。この状態で現像が行われると、感光体上の静電潜像への転写率が悪くなり、所望の画像濃度が得られなくなるおそれがある。
【０００８】
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、
画像形成に使用するトナー量を変更しても、地カブリやトナーの偏在、つぶれ等のない高品質な画像を得ることができる液体現像方法及び液体現像装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、キャリア液中に帯電したトナーが分散された液体現像剤を用いて、現像剤担持体の表面上に該液体現像剤を供給し、該現像剤担持体の表面上の該液体現像剤に電荷を付与し、像担持体と該現像剤担持体とが対向する現像領域で該像担持体上の潜像を該液体現像剤によって現像する液体現像方法において、該現像剤担持体に該液体現像剤を供給する供給量を制御し、該液体現像剤の供給量に応じて該現像剤担持体の表面上の該液体現像剤に付与する電荷量を制御して現像を行うことを特徴とするものである。
また、請求項２の発明は、像担持体と、該像担持体上に潜像を形成する潜像形成手段と、キャリア液中に帯電したトナーが分散された液体現像剤を担持する現像剤担持体とを有し、該像担持体と該現像剤担持体とが対向する現像領域で該像担持体上の潜像を該液体現像剤によって現像する液体現像装置において、該現像剤担持体表面に該液体現像剤を供給する現像剤供給手段と、該現像剤供給手段から該現像剤担持体への該液体現像剤の供給量を制御する現像剤供給量制御手段と、該現像剤供給手段より供給された後、該像担持体への現像前の該現像剤担持体に担持された該液体現像剤に対して電荷を付与する電荷付与手段と、該電荷付与手段が該液体現像剤に付与する電荷量を制御する電荷量制御手段とを設けた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２の液体現像装置において、上記現像剤供給手段が上記現像剤担持体表面に対抗する表面を有し、該表面に担持した該液体現像剤を該現像剤担持体表面上に塗布する現像剤塗布部材であり、上記現像剤供給量制御手段が該現像剤担持体の表面線速に対する該現像剤塗布部材の表面線速を調節する線速比調節機構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２の液体現像装置において、上記現像剤供給手段が上記現像剤担持体表面に対抗する表面を有し、該表面に担持した該液体現像剤を該現像剤担持体表面上に塗布する現像剤塗布部材であり、上記現像剤供給量制御手段が該現像剤担持体と該現像剤塗布部材との間に電位差を発生させ、該電位差を制御する電位差調節機構であることを特徴とするものである。
また、請求項５の発明は、像担持体と、該像担持体の表面に静電潜像を形成する作像手段と、該作像手段により該像担持体の表面に形成された静電潜像を液体現像剤より可視像化する現像装置とを有する画像形成装置において、該現像装置として、請求項２、３または４の液体現像装置を使用することを特徴とするものである。
【００１０】
上記請求項１乃至５においては、現像剤担持体に液体現像剤を供給する供給量を制御するため、画像濃度の変更や記録体の特性に応じて使用するトナー量を制御することができる。また、液体現像剤の供給量に応じて現像剤担持体の表面上の液体現像剤に付与する電荷量を制御するため、液体現像剤の供給量を変更しても、現像剤担持体上のトナーを現像に適した状態に凝集させることができる。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１乃至５の発明によれば、画像形成に使用するトナー量の変更に応じて現像ローラへの液体現像剤の供給量を変更し、現像剤担持体上のトナーを現像に適した状態に凝集させるため、一定の画像品質を得ることができる。これにより、画像濃度の変更や記録体の特性に応じて画像形成に使用するトナー量を変更しても、地カブリやトナーの偏在、つぶれ等のない高品質な画像を得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】
【００１２】
[実施形態１]
以下、本発明を像形成装置である液体現像電子写真複写機（以下「複写機という」）に適用した一実施形態（以下、実施形態１という）について説明する。
図１は、実施形態１に係る複写機の要部概略構成図である。実施形態１に係る複写機は、図中１は像担持体として感光体ドラム１である。感光体ドラム１のまわりに、潜像形成手段としての帯電装置２と露光装置３とが配設されており、液体現像装置４、中間転写体を用いた一次転写装置５、クリーニング装置(図示を省略)等も配設されている。感光体ドラム１の材質としてはａ−Ｓｉ、ＯＰＣ等が使用できる。特にａ−Ｓｉによって、形成されたものを用いることで、有機感光体（ＯＰＣ）よりも優れた機械的強度を発揮し、その寿命を長くすることができ、安定した画像品質を維持することができる。また、帯電装置２としては、ローラやチャージャ等の形態が使用できる。また、露光装置３としてはＬＥＤやレーザー走査光学系等が使用できる。
【００１３】
上述の構成の複写機で反転現像により画像を形成する場合について説明する。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。そして帯電装置２により暗中にて一様に６００[Ｖ]程度に帯電された後に、露光装置３により原稿光像が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、この静電潜像は液体現像装置４の現像ローラ４２と対向する現像領域を通過する間に現像される。感光体ドラム１の静電潜像に現像されたトナー像は、感光体ドラム１とスイープローラ８０とが対向する位置において、余分なキャリア液を除去（スイープ）される。その後トナー像は一次転写装置５により中間転写体としての中間転写ベルト５０上に転写され、次いで二次転写ローラ７との対向部で中間転写ベルト５０上より転写紙Ｐに転写される。感光体ドラム１は一次転写後、クリーニング装置６により、残留トナーが除去される。その後、感光体ドラム１の表面は除電ランプ９により残留電位が除去されて次の複写に備えられる。また、トナー像が転写された転写紙Ｐは、図示しない定着装置を通過して機外に排出される。なお、転写装置５としては例えば、静電ローラによる方法、コロナ放電による方法、粘着転写法、熱転写法などを用いることができる。また、定着装置としては、例えば熱転写方式、溶剤定着、ＵＶ定着、加圧定着などを用いることができる。
【００１４】
実施形態１の複写機で用いた液体現像剤（以下、現像剤４０）について説明する。現像剤４０は、着色剤と樹脂よりなる結着剤を主成分とし、これに電荷制御剤を添加したトナーを高絶縁性、低誘電率の溶媒を主成分とするキャリア液体中に分散したものである。実施形態１の複写機では、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（１ｍＰａ・ｓ程度）、低濃度（１％程度）の液体現像剤ではなく、高粘性高濃度の現像剤４０を用いた。この現像剤４０の粘度及び濃度の範囲としては、例えば粘度が５０ｍＰａ・ｓから５０００ｍＰａ・ｓ、濃度が５％から４０％のものを用いる。
キャリア液としては、シリコーンオイル、ノルマルパラフィン、ＩｓｏｐａｒＭ（エクソン商標）、植物油、鉱物油等の絶縁性が高いものを使用する。揮発性、不揮発性については、目的に合わせて選択することができる。
これらの成分からなるトナーの粒径は、サブミクロンから６μｍ程度まで目的に合わせて選択する。
また、環境を考慮し、キャリア液が空気中に発散しないことや取り扱いを考慮し、液がこぼれにくいよう常温で不揮発性で高粘性のキャリア液を用いるようにする。
【００１５】
次に、実施形態１の複写機に用いる現像装置４について説明する。
液体現像装置４は、内部に現像剤４０を収容する現像剤収容タンク４１、現像剤担持体としての現像ローラ４２、現像剤供給手段としての塗布ローラ４４、攪拌スクリュー４５から主に構成されている。現像ローラ４２には金属ブレードもしくはゴムブレードからなるクリーニング部材４７が備えられている。クリーニング部材４７は図１のようなブレード形状に限らずローラ式であってもよい。また、塗布ローラ４４にはドクタブレード４９が備えられている。
また、現像ローラ４２の、塗布ローラ４４との対向部から表面移動方向下流側には現像剤４０への電荷付与手段としてのコロナチャージャ１００が設置されている。このコロナチャージャ１００は、現像前の現像剤４０内の帯電したトナー粒子と同極性のイオン（図１においてはプラスイオン）を発生させるものである。
【００１６】
図１の現像装置４においては、現像剤収容タンク４１内で攪拌・搬送スクリュローラ４５により攪拌された現像剤４０が塗布ローラ４４によって、現像剤収容部４１から汲み上げられる。塗布ローラ４４としては、その周面に、図示しないスパイラル状の溝線パターンが例えば１００〜２００ｌｐｉの細かさで彫刻されている、アニロクスローラを用いる。この溝線パターン内には、微小凹部が線方向に複数並ぶように形成されている。塗布ローラ４４によって汲み上げられた液体現像剤の一部は、これら微小凹部内に収容される。この塗布ローラ４４の表面には、ドクタブレード４９が当接しており、塗布ローラ４４によって汲み上げられた液体現像剤の量を規制する。この規制により、塗布ローラ４４上に担持される液体現像剤の量が上述の微小凹部の容量に応じた値に正確に計量される。
【００１７】
塗布ローラ４４及びドクタブレード４９によって、計量された現像剤４０はアニロクスローラ４４に担持・搬送され、塗布ローラ４４と現像ローラ４２との当接部に移動する。当接部では塗布ローラ４４は現像ローラ４２に圧接して、不図示の駆動源により現像ローラ４２と同じ回転方向に回転する（対向する位置では現像ローラ４２の表面と塗布ローラ４４の表面とが逆方向に移動する）。この時、塗布ローラ４４から現像ローラ４２へ塗布される現像剤４０の塗布量は、この二つのローラの当接部を通過する塗布ローラ４４の表面速度にほぼ比例する。よって、塗布ローラ４２が現像ローラ４２の表面の移動速度に対して、塗布ローラ４４の表面の移動速度が速ければ速いほど、塗布ローラ４４から現像ローラ４２への現像剤４０の塗布量は増加する。反対に現像ローラ４２の表面の移動速度に対して、塗布ローラ４４の表面の移動速度を遅くすると、塗布ローラ４４から現像ローラ４２への現像剤４０の塗布量は減少する。つまり、塗布ローラ４４と現像ローラ４２との駆動源を制御し、それぞれのローラの回転速度を制御することにより、現像ローラ４２への現像剤４０の塗布量を制御することができる。
塗布ローラ４４の回転方向は上述したものに限らない。しかし、現像ローラ４２に対して、表面移動方向が同方向に回転するよりも、逆方向に回転した方が現像ローラ上に塗布された現像剤層が平滑になり、より適している場合が多い。
【００１８】
塗布ローラ４４から現像ローラ４２の表面に供給された現像剤４０は、現像ローラ４２に搬送され、現像領域に達する前にコロナチャージャ１００からトナー粒子と同極性の電荷を有するイオンの照射を受ける。
現像ローラ４２上に塗布された現像剤４０がトナー粒子と同極性のイオンの照射を受けることにより、現像前の現像ローラ４２上の現像剤４０の層中のトナー粒子が現像ローラ４２表面方向に凝集された状態となる。
【００１９】
コロナチャージャー１００によって液中のトナー粒子を凝集された液体現像剤は、現像領域である感光体ドラム１と塗布ローラ４４との対向部まで搬送され、感光体ドラム１上の静電潜像を現像する。この時、現像ローラ４２上の現像剤４０の層中のトナー粒子を凝集させることにより、現像領域において感光体ドラム１上の潜像に忠実な現像を行うことができる。トナー粒子を凝集させることにより、現像時の浮遊トナー粒子が減少するため、非画像部でトナー粒子が感光体ドラムに付着しにくく、トナー粒子とキャリア液とがより分離した状態となる。これにより、画像部でキャリア液が感光体上トナー層に付着する量が少なくなる。このため、非画像部の除去しなければならないトナーがなく、画像部のキャリア液が充分少ない場合もあり、その場合は、スイープローラ８０は設けなくても良い。
【００２０】
現像領域通過後の現像ローラ４２の表面上に残っている現像剤４０は、クリーニング部材４７によって現像ローラ４２の表面上から除去される。現像ローラ４２から除去された現像剤４０は回収タンク４６に集められ、不図示の液体現像剤調整タンクで適切な濃度に調節され、現像剤収容部４１に戻され再び利用される。
【００２１】
次に、現像剤４０に電荷を付与することによる、現像剤４０中のトナー粒子の凝集について説明をする。
図２はコロナチャージャ１００によって電荷を付与される位置における現像剤４０中のトナー粒子が凝集する様子を示したものである。ここで図２（ａ）を現像剤中のトナーが適切に凝集した状態とする。トナーが適切に凝集されると、現像する際に、感光体ドラム１上の潜像に忠実に現像を行うことができる。
【００２２】
図２（ａ）の時と比べて現像ローラ４２への現像剤４０の塗布量が少ないにも関わらず、図２（ａ）の場合と同じ電荷量を付与すると、図２（ｂ）のように、トナー４０Ｔが現像ローラ表面側に凝集しすぎてしまう。凝集しすぎると、現像する際の現像ローラ４２から感光体ドラム１上の静電潜像への転移率が悪くなってしまう。これは、凝集することによりトナー粒子同士の結着力も強くなるが、トナー４０Ｔと現像ローラとの結着力も強くなることや、トナー粒子の電荷量が高くなりすぎるためと考えられる。
【００２３】
逆に、図２（ａ）の時と比べて現像ローラ４２への現像剤４０の塗布量が多いにも関わらず、図２（ａ）の場合と同じ電荷量を付与すると、図２（ｃ）のように、トナー４０Ｔが現像剤４０中で充分に凝集されなくなってしまう。凝集が十分にされていないと、現像時に静電潜像のない感光体表面にトナーが付着してしまい地カブリが発生してしまう場合がある。また、現像後に現像ローラと感光体が分かれる時に液の流れに沿って、画像部で現像しきらないトナーが適正な位置から流されてしまい画像部のトナー濃度がムラになってしまう場合がある。さらに、画像端部のトナーがつぶれて、文字が太ったりしてしまう場合もある
【００２４】
ここで、実施形態１におけるコロナチャージャ１００を用いたときの、チャージワイヤの適正電流量と現像ローラ塗布量との関係を図３に示す。適性電流は、チャージワイヤとケースとの距離、チャージワイヤと現像ローラとの距離、現像ローラやトナーの電気的性質等によっても異なる。
現像剤中のトナー粒子の凝集の程度が図２（ａ）のように適正な電荷量を付与するように、現像ローラへの塗布量とチャージワイヤの電流量とが、図３に示す関係になるように、電流量を制御する必要がある。つまり、現像剤の使用量に応じて、現像ローラへの現像剤の供給量を制御するときは、供給量の制御に応じて付与する電荷量を制御することにより、一定の画像品質を得ることができる。
【００２５】
図４は、塗布ローラ４４の回転速度と、コロナチャージャー１００のチャージワイヤの電流の大きさとの制御に関するフローチャート図である。
まず、現像剤供給量制御手段として、現像剤塗布部材である塗布ローラ４４の回転速度を制御する制御機構について説明する。この塗布ローラ４４の駆動系は、例えば、図４に示すようになっている。これは、ギヤやタイミングベルトなどで構成された駆動伝達手段４１６を介して、塗布ローラ４４をサーボモータ又はステッピングモータなどのモータ４１７で駆動するように構成される。モータ４１７には、ドライバ４１８が付随している。このドライバ４１８は、モータ４１７の特性に応じて、コントローラ４１９が発する周波数信号やＡ／Ｄ信号を受け、このＡ／Ｄ信号に応じた回転数で、モータ４１７を回転させることができる。そして、操作部４２０や制御ボード４２１からの要求に応じて、コントローラ４１９が適切な信号を発することで、塗布ローラ４４の回転数を制御する。これにより、塗布ローラ４４の現像ローラ４２に対する線速比が変更されて、現像ローラ４２上に塗布される液体現像剤の塗布量が調整される。
【００２６】
また、濃度センサ４２４は図１における転写ベルト５０もしくは感光体ドラム１に近接して配置された反射光型の光学式センサなどからなる濃度センサ（図１では不図示）である。そして、転写ベルト５０もしくは感光体ドラム１の非画像領域に形成したパターン画像の画像濃度が検知される。これにより、オペレータにより操作部４２０で入力された画像濃度情報とは別に、濃度センサ４２４により検知された画像濃度情報が、制御ボード４２１に送られる。制御ボード４２１では、操作部４２０で入力された画像濃度情報と、濃度センサ４２４により検知した画像濃度情報とを比較して、現像ローラ４２への液体現像剤の塗布量を増やすか減らすかを判断する。そして、この判断に応じてモータ４１７の回転数を決定し、コントローラ４１９及びドライバ４１８に信号を送って、モータ４１７の回転数を制御する。なお、ここでは、操作部４２０で入力された画像濃度情報と濃度センサ４２４により検知した画像濃度情報とを比較して、現像ローラ４２への液体現像剤の塗布量を増やすか減らすかを判断している。この判断は、予め設定されている適性な濃度情報を記憶装置４２２に記憶しておき、この記憶装置４２２に記憶されている濃度情報と濃度センサ４２４により検知した画像濃度情報とを比較して行なうようにしてもよい。
【００２７】
次に、電荷量制御手段として、現像ローラ４２の表面上の現像剤４０にコロナチャージャ１００が付与する電荷量を制御する制御機構の一例について説明する。コロナチャージャ１００が付与する電荷量はチャージワイヤ１０２に流れる電流量によって決定する。よって、チャージワイヤ１０２の電源４３７は電圧を可変とし、チャージワイヤ１０２の電流量と現像ローラ４２への塗布量とが、図３に示すグラフの関係となるようにチャージワイヤ１０２の電源４３７の電圧の大きさを制御する。現像ローラ４２への塗布量は制御ボード４２１によって決定されるモータ４１７の回転数により決まるため、制御ボード４２１はモータ４１７の回転数に応じて電源４３７の電圧の大きさを決定する。この決定に応じて、制御ボード４２１からコントローラ４３９及びドライバ４３８に信号を送り、電源４３７の電圧を制御する。所望の大きさの電圧によりチャージワイヤ１０２には適切な電流が流れ、コロナチャージャ１００は現像ローラ４２上の現像剤４０の塗布量に対して、適切な電荷量を付与することができる。この時の電圧の大きさは、予め設定されているモータ４１７の回転数に対する適性な電圧の値の情報を記憶装置４２２に記憶しておき、この情報に基づいて制御ボード４２１によって決定される。
【００２８】
図４では、塗布ローラ４４の回転数の制御と、チャージワイヤの電源４３７の電圧の制御とを一つの制御系により制御するものを示したが、これに限るものではない。例えば、塗布ローラ４４の回転数を計測する計測計を設け、その計測値に基づいて制御ボード４２１とは独立した制御系により、電源４３７の電圧を決定し、コロナチャージャ１００が付与する電荷量を制御しても良い。
また、現像ローラ上の塗布量を測定し、塗布量とコロナチャージャ１００が付与する電圧値や電流値、電荷供給量との関係を記憶装置に登録しておき、電荷量を変えてもよい。塗布量測定方法としては、一定量の光を照射しその反射光を測定し、あらかじめ測定してある既知の塗布量と反射光量との関係から換算する方法などがある。
【００２９】
なお、図１に示した複写機では、感光体ドラム１の周囲に１つの現像装置４を配設している。しかし、一つの感光体ドラムの周囲に４つの現像装置を配設し、４色の液体現像剤を用いて、各現像装置により感光体ドラム上に４色のトナー像を順次形成することによって、フルカラーの画像を得ることもできる。この場合、各色の液体現像剤の特性、例えば温度変化に対する粘度などの物性が、各色の液体現像剤で異なっている。そこで、このようなカラー複写機においては、各現像装置ごとの現像ローラに塗布する各色の液体現像剤の塗布量を独立して制御するようにすることが望ましい。なお、ここでは４色フルカラーの例について説明したが、画像の色数は２色や５色など様々に設定することが可能である。
【００３０】
また、上述のように、塗布ローラ４４の速度調整機能を備えた液体現像剤装置４を画像形成装置に組み込むことによって、トナー像の画像濃度の変動を押さえて画像品質を安定させることができる。さらに、転写紙の種類に応じた最適の液体現像剤の塗布量で画像形成を行なうことができるようになる。具体的には、使用する転写紙の種類をオペレータが操作部４２０で入力するか、あるいは、指定された給紙カセット内の転写紙の紙種を判別する。そして、この紙種に応じて、予め記憶装置４２２に記憶させておいた紙種ごとの最適な塗布量を得るモータ４１７の回転数を、制御ボード４２１により決定する。この決定されたモータ４１７の回転数に応じた信号を、コントローラ４１９及びドライバ４１８に送って、モータ４１７の回転数を制御する。これにより、転写紙の紙種に応じた最適な塗布量の液体現像剤の薄層が、現像ローラ４２上に形成されるようになる。ここで制御ボード４２１により決定した、モータ４１７の回転数に応じてチャージワイヤ１０２の電流の大きさも制御する。これにより、塗布量に応じた電荷を付与する事ができ、転写紙の紙種に応じた最適な現像を行うことができる。
【００３１】
また、操作部４２０に、オペレータの好みに応じて画像濃度を選択する機能を設け、オペレータが選択した画像濃度に応じた最適な塗布量の液体現像剤の薄層を、現像ローラ４２上に形成することも可能である。これにより、カラー複写機においては、画像データ自体を変化させなくても、オペレータの好みに応じて、カラー画像の色合いに変化をもたせるが可能になる。
【００３２】
ところで、実施形態１のようにチャージワイヤを用いたコロナチャージャでは、トナーや紙粉の付着によってワイヤの放電が不安定になって画質を劣化させることがあるため、このワイヤを定期的に清掃したほうが良い。この清掃手段としては、次のようなものが挙げられる。ワイヤに対して接離自在に配設された摺動部材（クリーニングパッド）を、ばね等の弾性部材によってワイヤに圧接させ、この状態で摺動部材をワイヤの張架方向に沿って移動することによってワイヤを清掃する装置。また、駆動ワイヤを引張ることによってワイヤに摺擦部材を回転させて圧接させ、この状態で摺擦部材をワイヤの張架方向に沿って移動させてワイヤを清掃する装置等がある。
ここでは、図５にコロナチャージャ１００の斜視図を示し、チャージワイヤの清掃手段の一例を説明する。チャージワイヤ１０２が張設されるシールドフレーム１０１に、チャージワイヤ１０２に沿ってねじ軸１２０が設置され、クリーナパッド１０４を備えた清掃部材１１２がねじ軸１２０にねじ嵌合して移動可能に装着されている。更に清掃部材１１２の清掃範囲の両端にストッパ１０３が取付けられ、ねじ軸の一端がジョイント部材を介してモータ１２６に連結している。
チャージワイヤ１０２のトナーや紙粉が付着した汚れの状況は、ワイヤセンサ１３０により検知され、検知結果の情報は制御ユニット１１０に送られる。制御ユニット１１０をこの検知結果に基づいてクリーニング動作を行うかどうか判断する。ここでクリーニング動作を行うという判断に至ると、制御ユニット１１０はアラーム１１１に信号を送り、クリーニング動作を行うことをユーザーに伝達する。クリーニング動作では制御ユニット１１０がモータ１２６に回転するように信号を送る。信号を受けたモータ１２６は回転し、その回転はジョイント部材を介して、ねじ軸１２０に伝達する。ねじ軸１２０が回転すると、これにねじ嵌合している清掃部材１１２がねじ軸１２０の軸方向に前後に動く。モータ１２６の回転を正逆転することにより清掃部材１１２を往復移動してクリーナパッド１０４でチャージワイヤ１０２を清掃する。
【００３３】
ところで、チャージワイヤのケースと現像ローラとの間に電位差があると、チャージワイヤのケースと現像ローラとの間に異常放電が生じる恐れがある。そこで、図６のように、チャージワイヤのケースを現像ローラと略同電位とすると異常放電が起こりにくくなる。特に小型化した場合など、ケースと現像ローラとが近くても異常放電が起こりにくく、適している。
ここで、コロナチャージャ１００にはグリッドを設け、グリッドとケースとを同電位にし、グリッド電圧を変えることで、放電量を制御することもできる。この場合も、できるだけ現像ローラの電位とグリッド及びケースの電位とは、近い方が異常放電を発生しにくく安全である。
【００３４】
現像前の現像ローラ４２上の現像剤４０の塗布量を増やしたとき、適正な凝集状態となるよう、コロナチャージャ１００のチャージワイヤへの電流を増やしたところ、現像ローラ４２の電位も上がってしまうことがある。その時のコロナチャージャのチャージワイヤに流れた電流と現像ローラ４２の電位との関係を図７中の点線で示す。このように現像ローラ４２の電位が上昇すると、現像領域における感光体ドラム１の潜像部との電位差が小さくなり、安定した現像が行えなくなる恐れがある。
そこで、現像ローラ４２の現像バイアスの電源の出力端子に出力電圧よりも高い電圧が現像ローラ４２に逆に印加された場合、その電圧が高い電位だけをグランドに流す様、定電圧制御された電源装置を取り付ける。この電源装置では、グランドに電位を落とす回路の抵抗を変化させるスイッチング手段を有している。現像ローラ４２の電位が出力端子の電位よりも低い間は、電流がグランドへ流れる回路の抵抗を高くすることで、現像ローラ４２の電位を出力端子の電位に保つことができる。一方、チャージワイヤの電流の増加に伴い、出力端子の電位よりも現像ローラ４２電位が大きくなると、電流がグランドへ流れる回路の抵抗を低くし、現像ローラ４２の電位を落とすようにする。そして、現像ローラ４２の電位が出力端子の電位よりも小さくなった瞬間に、スイッチング手段により電流がグランドへ流れる回路の抵抗が高くなり、現像ローラ４２の電位は出力端子の電位と略同電位となる。このような定電圧制御された電源装置を設けると図７中の実線のように、塗布量に応じてコロナチャージャの電流を変え、特に電流が多くなったときも、安定して所望の現像バイアス値となり、安定した現像が可能となる。
【００３５】
以上、実施形態１によれば、現像ローラ４２への現像剤４０の供給量を制御する制御機構と、現像前の現像剤４０にコロナチャージャ１００が付与する電荷量を制御する制御機構とを設け、供給量に応じて電荷量を制御している。そして、転写紙の性質やユーザーの好みの画像濃度に応じて、現像ローラ上の現像剤塗布量を制御し、塗布量に応じた電荷を現像剤４０供給することができる。これにより、トナー粒子を適度に凝集させるため、現像時の地カブリや、画像部トナー濃度がムラになること、そして画像端部トナーがつぶれて文字が太ったりしてしまうことを防ぐことができる。以上より、所望の画像濃度を選択でき、転写紙の性質に応じたトナー付着量とでき、解像力が高く、良好な画像を得ることができる。
また、現像ローラ４２への現像剤４０の供給量を、現像剤塗布部材である塗布ローラ４４の回転数を制御することにより調節し、その回転数の情報に基づいて、コロナチャージャ１００が付与する電荷量を制御するものである。アニロクスローラである塗布ローラ４４で塗布することにより、現像剤４０の供給量が微小凹部の容量に応じた値に正確に計量できるため、現像剤４０の供給量に最適な電荷量を印加でき、トナー粒子を最適な凝集状態とすることができる。
【００３６】
[変形例１]
次に、図８に示すように、電荷付与手段として現像ローラ４２上の現像剤層に当接する接触型放電ローラ２００を設けた変形例１について説明する。
図８のように、放電ローラ２００を現像ローラ４２に接触させた状態で回転させ、放電ローラの芯金に電圧を印加して放電させ、現像ローラ４２上に塗布した現像剤４０層中トナー粒子を凝集させる。
放電ローラ２００の例としては、芯金にエピクロルヒドリンゴム弾性層を成型したものがある。この弾性層の電気抵抗は１×１０６〜１×１０８Ω・ｃｍであり、またゴム硬度は４０（ＪＩＳＡ）等である。次に、この弾性層上に薄い（約５〜１０μｍ）ポリアミド樹脂の塗膜や，厚さ１５μｍのフッ素樹脂（４．０重量％のカーボンを含む）の表面層を設け、表面抵抗１０６Ω程度としても良い。
ローラに印加する電圧は、トナーと逆極性でもトナー凝集は可能だが、同極性が好ましい。図８では直流電圧を印加しているが、交流電圧を重畳して印加しても良い。トナーと同極性の電圧を印加すれば、トナーはほとんど付着しないが、付着する場合もあり、キャリア液も付着するため、ウレタンゴムブレード等のクリーニング部材を設けてもよい。
電荷付与手段として放電ローラを用いることにより、非接触型のコロナチャージャなどを用いるものと比較して、電源の低電圧化を図ることができ、放電処理に起因するオゾンの発生量が少ないという利点がある。後述する非接触放電ローラと比較しても、低電圧で作動でき、オゾン発生量も少ない。また、コロナチャージワイヤの使用に伴う塵埃の静電吸着がなく、高圧電源を必要としないなどの利点もある。
【００３７】
また、図８と同様の構成で、接触型放電ローラ２００の代わりに、現像ローラ４２との間に、電界を発生させるバイアスローラを用いても良い。これは、現像ローラ４２に対して、トナーが移動するような電位差を持たせるものである。例えば、現像ローラ４２の電位が＋３００Ｖで、トナーが正帯電の場合は、現像剤４０の供給量に応じて、＋４００Ｖ〜１０００Ｖの範囲でバイアスローラへの印加電圧を制御するようにする。バイアスローラを用いた構成では、トナーに電荷が付与されるかどうかは定かではないが、放電ローラ、コロナチャージャ等の電荷付与手段を用いた構成と同様に、地カブリや、トナーの偏在、つぶれ等を防止することができる。このようにバイアスローラを用いることにより、接触型放電ローラを用いる構成と比べて、印加する電圧が低くなり、消費電力を削減することができる。さらに、放電する構造ではないので、オゾンの発生量を削減することもでき、環境への影響を考慮しても適している。
【００３８】
[変形例２]
図８に示す放電ローラ２００のように現像ローラ４２上現像剤層に当接する、接触放電ローラでは、放電ロ−ラが直接現像剤と接触している。このため、トナーやキャリア液などが放電ロ−ラに付着することによるチャージムラが発生する恐れがある。また、放電ロ−ラが液体現像剤と接触し続けるため、放電ローラを構成している物質が現像剤と反応し、現像剤に転移することがある。さらに、装置を長期停止したときに、現像ローラと接触する箇所が長期にわたって変形した状態のままとなるため、放電ロ−ラの永久変形等の問題が発生する場合がある。
そこで、現像ローラ上現像剤層にローラを当接させない、非接触型放電ローラを使用することもできる。図９は、非接触型放電ローラ３００を用いた変形例２の液体現像装置の概略構成図である。ローラ構成としては、変形例１の接触型放電ローラ２００と同じ物が使用可能である。例えば抵抗率が１×１０６〜１０１３Ωｃｍ、かつ表面抵抗が１×１０６Ω以上であり、現像ローラ４２と非接触型放電ローラ３００との距離は５００μｍ以下とすることが望ましい。非接触型放電ローラ３００をこのような構成にすることによって、火花放電等が起こることなく、均一な電荷の付与が可能となる。
非接触型放電ローラ３００を用いた液体現像装置は、放電ローラと現像剤及び現像ローラとが接触していない。このため、接触型放電ローラ２００を用いた場合に問題となる、「放電ローラを構成している物質の現像剤や現像ローラへの付着」、「装置を長期停止したときに生じる永久変形」は問題とはならない。また、「現像ローラ上のトナーやキャリア液などが帯電部材に付着することによる帯電性能の低下」に関しても、帯電部材に付着するトナーが少なくなるため、クリーニング装置なしでも使用可能であり、近接帯電装置の方が優れている。
【００３９】
[実施形態２]
次に、図１の液体現像装置４の塗布ローラ４４と現像ローラ４２との間に、中間塗布部材としての中間塗布ローラ４３を設けた、実施形態２の構成について説明する。図１０を用いて実施形態２に係る構成について説明を行うが、図１に示した実施形態１に係る複写機の構成と共通する点が多いため、相違点についてのみ説明する。
図１０の液体現像装置４には、塗布ローラ４４と現像ローラ４２との間に、中間塗布ローラ４３が設置されている。この中間塗布ローラ４３は塗布ローラ４４に対しては略等速で回転し、現像ローラ４２に対してはリバース方向に回転するようになっている。
【００４０】
図１の液体現像装置４は、現像ローラ４２がアニロクスローラである塗布ローラ４４と接触しているため、アニロクスローラの表面の溝線パターンによって、傷つけられるおそれがあった。一方、図１０の液体現像装置４では、現像ローラ４２は、塗布ローラ４４と直接接触しないので、塗布ローラ４４の溝線パターンによって傷つけられることはない。また、中間塗布ローラ４３とはリバース方向で接触するがこの表面は凹凸を持たないので現像ローラ４２表面を傷つけることはない。これらの理由によって現像ローラ４２が受ける機械的なストレスが少なくなり、現像ローラ４２の寿命を延ばすことができる。さらに、中間塗布ローラ４３は、塗布ローラ４４と接触するが、等速・等方向であるため塗布ローラ４４から受ける機械的なストレスは小さくなる。
【００４１】
ところで、図１及び図１０において、塗布ローラ４４や中間塗布ローラ４３の表面を絶縁体とすると摩擦帯電して、現像ローラ４２の電位が上がってしまったり、液体現像剤を飛散させたりする問題が発生するおそれがある。そこで、塗布ローラを導電性とすることで現像ローラの電位を一定に保ち、液体現像剤の飛散を防止することができる。
【００４２】
現像を行う際は、塗布ローラ４４で汲み上げられた現像剤４０は、塗布ローラ４４と中間塗布ローラ４３との対抗部で中間塗布ローラ４３に供給される。中間塗布ローラ４２に供給された現像剤４０は現像ローラ４２との対向部で現像ローラ４２に供給される。現像ローラ４２に供給された現像剤４０は電荷付与手段であるコロナチャージャ１００によって電荷を付与され、トナー粒子が凝集される。電荷付与手段としては、実施形態１の変形例１、２と同様に、接触型、または非接触型の放電ローラを用いても良い。
電荷の付与を受け、トナー粒子が凝集した状態となった現像剤４０は現像領域で感光体表面上の潜像を現像する。現像領域を通過した後の現像剤４０は図１と同様にクリーニングブレードによって、除去するようにしても良いが、中間塗布ローラ４３によって、除去する構成を用いても良い。これは、中間塗布ローラ４３として表面が充分にやわらかいものを用い、現像ローラ４２との対抗部において、ニップを形成させることにより可能である。現像ローラ４２から中間塗布ローラ４３によって、除去された現像剤４０はクリーニングブレード４８によって、中間塗布ローラ４３の表面上から除去される。中間塗布ローラ４３から除去された現像剤４０は回収タンク４６に集められ、不図示の液体現像剤調整タンクで適切な濃度に調節され、現像剤収容部４１に戻され再び利用される。
【００４３】
現像ローラ４２への現像剤４０の供給量についは、実施形態１と同様に、塗布部材の回転速度を制御を行うことにより、供給量を制御するようにしても良い。この時、塗布ローラ４４と中間塗布ローラ４３との対向部ですべりが生じないように、塗布ローラの表面移動速度と中間塗布ローラの表面移動速度とが等しくなるように制御する。現像ローラ４２への現像剤４０の供給量は、実施形態１と同様に塗布ローラ４４の回転数に依存するため、制御機構としては、図４と同様の制御機構により、現像ローラ４２への現像剤４０の供給量を制御することができる。
【００４４】
また、現像剤供給量制御手段としては、塗布ローラ４４と中間塗布ローラ４３との回転速度を制御するものに限らず、中間塗布ローラ４３と現像ローラ４２との間に電位差を発生させ、その電位差制御する電位差制御機構を設けても良い。電位差制御機構としては、２つのローラを、例えば抵抗率が１×１０３〜１０７Ωｃｍ、かつ表面抵抗が１×１０６〜１×１０７Ω程度のもの使用する。そして、現像ローラ４２の電位は現像バイアスを兼ねているため固定とし、中間塗布ローラ４３に電圧の大きさが可変である電源により電圧を印加する。電位差と塗布量との関係をあらかじめ記憶装置に入力しておき、記憶装置の情報に基づいて中間塗布ローラ４３の電源の電圧を制御し、所望の塗布量となるような電位差を発生させる。
【００４５】
このように、中間塗布ローラと現像ローラとの間に電位差を設けて塗布量を制御することにより、現像ローラへの現像剤の供給量の制御と共に、トナーの凝集も兼ねることもできる。電界により、中間塗布ローラから現像ローラへ塗布されるため、トナーは電界無しで転移する場合に比べ、トナー粒子は現像ローラ側に多くなり、トナー粒子同士の距離が近くなる。そして、キャリア成分は、中間塗布ローラ側に多くなるので、中間塗布ローラと現像ローラとの対抗部を通過した後、中間塗布ローラ表面には現像ローラに移動せず残留した少量のキャリアのみが付着した状態となる。以上により、中間塗布ローラから現像ローラへの転移率が上がるととともに、現像ローラ表面でトナー層とキャリア液とに分離した状態となる。現像ローラ表面で現像剤がトナー層とキャリア液とに分離した状態となっているので、コロナチャージャ等の電荷付与手段が付与する電荷量は少なくなり、特に、非接触型の電荷付与手段であれば、消費電力の削減につながる。
【００４６】
さらに、現像剤供給量制御手段としては、塗布ローラ４４と中間塗布ローラ４３との回転数の制御と、中間塗布ローラと現像ローラとの電位差の制御とを組み合わせた構成を用いても良い。電位差を制御することにより、現像剤中のトナーの現像ローラへの転写率を高めることができ、塗布ローラ４４と中間塗布ローラ４３との回転数を制御することにより、現像剤４０の供給量を正確に調整できるようになる。このように、供給量を正確に調節することにより、最適な電荷量を印加することができ、転写率を高めるため、印加する電荷量を削減することができる。
【００４７】
以上、実施形態２によれば、中間塗布ローラ４３を設けることにより、アニロクスローラである塗布ローラ４４から現像ローラ４２が受ける機械的なストレスが少なくなり、現像ローラ４２の寿命を延ばすことができる。そして、現像剤供給量制御手段として、中間塗布ローラ４３と現像ローラ４２との電位差を制御する構成を用いることにより、非接触型の電荷付与手段を用いた場合の消費電力を削減できる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】実施形態１に係る複写機の要部概略構成図。
【図２】トナーの凝集の説明図。
【図３】チャージワイヤの適正電流量と現像ローラ塗布量との関係を示すグラフ。
【図４】現像剤の供給量の制御と現像剤の供給量に応じた電荷量を制御とを行う制御機構のフローチャート図。
【図５】チャージワイヤ清掃手段の説明図。
【図６】コロナチャージャのケースと現像ローラとの間に以上放電が八瀬することを防止する構成を有する液体現像装置の説明図。
【図７】チャージワイヤの電流量と現像ローラの電位の変化との関係を示すグラフ。
【図８】変形例１に係る液体現像装置の概略構成図。
【図９】変形例２に係る液体現像装置の概略構成図。
【図１０】実施形態１に係る複写機の要部概略構成図。
【符号の説明】
【００４９】
１      感光体ドラム
２      帯電装置
３      露光装置
４      液体現像装置
５      一次転写装置
６      クリーニング装置
７      二次転写ローラ
９      除電ランプ
４０    現像剤
４０Ｔ  トナー
４０Ｃ  キャリア液
４１    現像剤収容タンク
４２    現像ローラ
４３    中間塗布ローラ
４４    塗布ローラ
４５    攪拌・搬送スクリュ
４６    回収タンク
４７    クリーニング部材
４８    クリーニングブレード
４９    ドクタブレード
５０    中間転写ベルト
１００  コロナチャージャ
１０１  シールドフレーム
１０２  チャージワイヤ
１０３  ストッパ
１０４  クリーナパッド
１１０  制御ユニット
１１１  アラーム  １１２  清掃部材
１２０  ねじ軸
１２６  モータ
１３０  ワイヤセンサ
２００  接触型放電ローラ
３００  非接触型放電ローラ
４１６  駆動伝達経路
４１７  モータ
４１８  ドライバ
４１９  コントローラ
４２０  操作部
４２１  制御ボード
４２２  記憶装置
４２４  温度センサ
４３７  電源
４３８  ドライバ
４３９  コントローラ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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