(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体中にトナーを含有する液体現像剤を収容する現像剤収容部と、該現像剤収容部内の液体現像剤に応力負荷を付与する応力付与手段とを有する液体現像装置と、少なくともこれを制御する制御手段とを備え、該液体現像装置によって潜像担持体上の潜像を現像する画像形成装置において、
上記現像剤収容部内の液体現像剤中におけるトナー帯電量の変化を示す帯電量変化情報に基づいて、上記応力付与手段の動作を制御させるように、上記制御手段を構成し、該現像剤収容部として、表面に担持した液体現像剤を上記潜像担持体上の潜像に付着させて該潜像を現像する現像部材に供給するための液体現像剤を収容する現像タンクと、新たに補給されてくる液体及びトナー、並びに該現像部材から回収された液体現像剤を貯蔵する貯蔵タンクとを設けるとともに、該貯蔵タンク内の液体現像剤を該現像タンクに搬送するための搬送管を設け、且つ、該搬送管内の液体現像剤に応力負荷を付与させるように該応力付与手段を配設した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、
上記帯電量変化情報としての全トナー粒子の総電荷量が所定の基準値を下回ると上記応力付与手段を動作させる一方で、該総電荷量が所定の基準値まで回復すると該応力付与手段を停止させる制御を実施させるように上記制御手段を構成したことを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
請求項１の画像形成装置であって、
上記液体現像装置が上記現像剤収容部内の液体現像剤中におけるトナーの帯電量を検知する帯電量検知手段を備え、これによる検知結果に基づいて上記制御手段が上記帯電量変化情報を取得することを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
請求項１の画像形成装置であって、
上記現像剤収容部に新たな液体現像剤又はトナーを補充する補充手段と、
該補充手段による補充時間、上記液体現像装置の動作時間、及び上記応力付与手段の停止時間を計時する計時手段と、
形成した画像の累積画像面積率を演算する画像面積率演算手段とを備え、
上記制御手段が、該計時手段による計時結果と、該画像面積率演算手段による演算結果とに基づいて上記帯電量変化情報を取得することを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
請求項１乃至４の何れかの画像形成装置において、
上記液体現像剤は、上記液体の粘度が０．５〜１０００［ｍＰａ・ｓ］、電気抵抗が１×１０１２［Ωｃｍ］以上、表面張力が３０［ｄｙｎｅ／ｃｍ］以下、沸点が１００［℃］以上であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】
請求項１乃至５の何れかの画像形成装置であって、
上記応力付与手段が、液体現像剤に対して応力付与部材を１．０［ｍ／ｓｅｃ］以上の速度で衝突させて応力を付与することを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】
請求項１乃至６の何れかの画像形成装置において、
上記液体現像剤は、シリコーンオイルを上記液体として利用するものであることを特徴とする画像形成装置。
【請求項８】
請求項１乃至７の何れかの画像形成装置において、
上記液体現像剤として、電荷制御剤を含有するものを用いることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液体中にトナーを含有する液体現像剤を用いる液体現像装置及びこれを用いる画像形成装置に係り、特に、電子写真や静電記録、イオノグラフィ等の方法で形成された静電潜像を現像する液体現像装置等に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電子写真方式などを用いて画像を形成する画像形成装置においては、潜像担持体に形成された静電潜像を、絶縁性液体中にトナーを分散させた液体現像剤により現像するものがある。この種の画像形成装置では、電界下でのトナー粒子の帯電電荷量が、初期と経時で変化を起こしやすく、画質変化の少ない安定な画像を得るためには、トナーの帯電量の変化を抑えることが必要である。
【０００３】
このため、従来から液体現像剤や液体現像プロセスに帯電量制御のための様々な工夫を行っている。
例えば、トナーの帯電安定性、再分散性、さらには再分散時の帯電安定性に優れ、長期保存及び再使用が可能な液体現像剤を例示するものとして、特開２０００−１８１１４８号公報や特開２０００−１８１１４９号公報のものがある。これらの液体現像剤は、所望の帯電安定性等を発揮させるべく、その組成を限定したものである。しかしながら、液体現像装置の種類によってはこれらとは異なる組成からなる液体現像剤の使用に迫られる場合もある。
また、トナーの絶縁性液体中の帯電を安定化させる方法として、帯電量を監視しながら、その状態に応じて電荷制御剤を添加して帯電量を制御する方法も知られている。しかしながら、この方法では、電荷制御剤補給機構を設置するため機構が大きくかつ複雑になる。さらには、液体現像剤中の電荷制御剤の重量比を含めた経時的な変化も考慮に入れなければならず、帯電量制御のための構成がより複雑になるという問題がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、本発明者らは、トナー電荷量が経時的に変化する原因について鋭意研究を行ったところ、次のようなことを見出した。即ち、電荷量の経時的な変化には増加する場合と減少する場合とがあるが、絶縁性液体中のトナーは電荷量を減少させる場合が殆どである。絶縁性液体中にトナーを分散した液体現像剤は、図1に示すように、時間の経過とともに電荷量が減少するのである。図中のＡ，Ｂは、互いに色材や樹脂材料に処方差のあるトナーを示している。電荷の減少量は処方によって程度の差（トナーＡ、Ｂ）はあるが、それぞれ時間経過とともに減少していくことがわかる。図１では２０日後までの時間経過しか示していないが、およそ１か月後には電荷量の減少が飽和する。液体現像剤中のトナーに凝集が起こるとトナー電荷量の減少が認められることもあるが、図中のトナーＡ，Ｂには凝集が起こっていない。図２に示すように、初期と経時とでトナーの粒径分布に差が認められないからである。トナーに凝集が起こっていないにもかかわらずトナー電荷量が減少する理由には、液体現像剤の化学的な状態が関係している。具体的には、液体現像剤の化学的な非平衡状態の度合いが増すと、極性に偏りが発生してトナー電荷量が増加するのに対し、化学的な平衡状態に近づくとトナー電荷量が減少するのである。平衡状態に近づくことに起因してトナー電荷量を減少させた液体現像剤については、適切な応力をかけて化学的な非平衡状態を生起させることで、トナー電荷量を初期状態まで戻してやることが理論上は可能である。但し、応力の値をかなり高くする必要がある。具体的には、従来の液体現像装置においては、液体現像剤を攪拌する攪拌部材を設けていた。そして、攪拌によって液体現像剤に応力を付与していた。ところが、この攪拌については、液体現像剤中におけるトナー濃度の均一化を図る目的で行っており、トナー濃度の均一化を図り得る程度の弱い攪拌力に設定していた。この程度の攪拌では、化学的な非平衡状態を十分に生起せしめることができなかったのである。なお、図1に示したトナー電荷量の変化特性は代表例を示したものでこれに限るものではない。また、図２のグラフにおいては、図中点線よりも左側の縦座標を頻度［％］で示し、図中点線よりも右側の縦座標を累計［％］で示している。
【０００５】
この研究結果を鑑みると、トナー（液体現像剤）に付与する応力の値を従来よりも高くすればトナー電荷量の経時的な減少を解消し得ると早合点しがちである。しかしながら、応力の値を高めれば、それだけトナーを粉砕し易くなる。そして、この粉砕によってトナー電荷量を却って減少させてしまうおそれがある。更に、トナーの粉砕には、応力の値（強さ）だけでなく、応力付与時間も関与してくる。応力が高くなるほど、より短い応力付与時間でトナーが粉砕されるのである。よって、化学的な非平衡状態を生起せしめ得る程度に応力を高める場合には、液体現像剤に付与する応力をどの程度まで高めるかに加えて、応力付与時間を適切にコントロールする必要がある。
【０００６】
ところが、装置内の液体現像剤に対する応力付与時間を適切にコントロールするのは非常に困難である。これは次に説明する理由による。即ち、図１では、トナーの入れ替わりのない液体現像剤におけるトナー電荷量の変化特性を示しているが、実際の装置内では液体現像剤に対してトナーが頻繁に出入りする。具体的には、液体現像装置は、現像ローラ等の現像部材上に担持した液体現像剤を潜像担持体体との対向位置まで搬送して潜像の現像を行う。そして、対向位置を通過した現像部材に残っている液体現像剤を回収して再利用するようになっている。回収された液体現像剤は現像に伴ってトナーや絶縁性液体を消費しているため、トナー濃度を初期状態から変化させている。このため、装置内の液体現像剤に戻されるとそのトナー濃度を変化させてしまう。そこで、装置内の液体現像剤のトナー濃度がセンサによって監視され、その結果に応じて高濃度の液体現像剤や絶縁性液体が装置内に補給されることで、装置内における液体現像剤のトナー濃度の安定化が図られている。このように、実際の装置内では、現像に伴うトナー消費によってトナーが液体現像剤から出ていったり、高濃度の液体現像剤の補給によって新たなトナーが液体現像剤に入ったりする。そして、トナーの出入りにより、液体現像剤中のトナー全体としての電荷量が経時とは無関係に変化してしまうため、時間経過に基づいてトナー電荷量を把握することができない。このため、応力付与時間を適切にコントロールすることが困難なのである。
【０００７】
上記特開平２０００−１８１１４８号公報には、液体現像剤に応力負荷を付与する応力付与手段としてのアトライターを設けた画像形成装置が記載されている。本発明者らの実験によれば、このアトライターは液体現像剤に対して化学的な非平衡状態を生起せしめてトナー電荷量を回復させることができた。しかしながら、同公報では、アトライターによる応力付与時間については何ら考慮されていない。従って、アトライターによってトナーを粉砕してその電荷量を却って減少させてしまうおそれがある。
【０００８】
本発明は、以上の背景に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、次に説明するような液体現像装置及び画像形成装置を提供することである。即ち、電荷制御剤補給機構の付設による装置構成の複雑化を解消しつつ、液体現像剤中のトナー帯電量をより確実に安定させることができる液体現像装置及び画像形成装置である。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、液体中にトナーを含有する液体現像剤を収容する現像剤収容部と、該現像剤収容部内の液体現像剤に応力負荷を付与する応力付与手段とを有する液体現像装置と、少なくともこれを制御する制御手段とを備え、該液体現像装置によって潜像担持体上の潜像を現像する画像形成装置において、上記現像剤収容部内の液体現像剤中におけるトナー帯電量の変化を示す帯電量変化情報に基づいて、上記応力付与手段の動作を制御させるように、上記制御手段を構成し、該現像剤収容部として、表面に担持した液体現像剤を上記潜像担持体上の潜像に付着させて該潜像を現像する現像部材に供給するための液体現像剤を収容する現像タンクと、新たに補給されてくる液体及びトナー、並びに該現像部材から回収された液体現像剤を貯蔵する貯蔵タンクとを設けるとともに、該貯蔵タンク内の液体現像剤を該現像タンクに搬送するための搬送管を設け、且つ、該搬送管内の液体現像剤に応力負荷を付与させるように該応力付与手段を配設した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、上記帯電量変化情報としての全トナー粒子の総電荷量が所定の基準値を下回ると上記応力付与手段を動作させる一方で、該総電荷量が所定の基準値まで回復すると該応力付与手段を停止させる制御を実施させるように上記制御手段を構成し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１の画像形成装置であって、上記液体現像装置が上記現像剤収容部内の液体現像剤中におけるトナーの帯電量を検知する帯電量検知手段を備え、これによる検知結果に基づいて上記制御手段が上記帯電量変化情報を取得す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１の画像形成装置であって、上記現像剤収容部に新たな液体現像剤又はトナーを補充する補充手段と、該補充手段による補充時間、上記液体現像装置の動作時間、及び上記応力付与手段の停止時間を計時する計時手段と、形成した画像の累積画像面積率を演算する画像面積率演算手段とを備え、上記制御手段が、該計時手段による計時結果と、該画像面積率演算手段による演算結果とに基づいて上記帯電量変化情報を取得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乃至４の何れかの画像形成装置において、上記液体現像剤は、上記液体の粘度が０．５〜１０００［ｍＰａ・ｓ］、電気抵抗が１×１０１２［Ωｃｍ］以上、表面張力が３０［ｄｙｎｅ／ｃｍ］以下、沸点が１００［℃］以上である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１乃至５の何れかの画像形成装置であって、上記応力付与手段が、液体現像剤に対して応力付与部材を１．０［ｍ／ｓｅｃ］以上の速度で衝突させて応力を付与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１乃至６の何れかの画像形成装置において、上記液体現像剤は、シリコーンオイルを上記液体として利用するものであ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乃至７の何れかの画像形成装置において、上記液体現像剤として、電荷制御剤を含有するものを用いることを特徴とするものである。
これらの発明においては、液体現像剤中のトナー帯電量を検知する帯電量検知手段による検知結果を、画像形成装置の制御手段に伝えることが可能である。そして、制御手段に対して、トナー帯電量の増減に応じて応力付与手段の動作を制御させることで、応力付与手段による液体現像剤への応力付与時間を適切にコントロールさせることができる。かかる構成では、過剰な応力付与によるトナーの粉砕を抑えながら、液体現像剤に化学的な非平衡状態を生起せしめて、トナー帯電量をより確実に安定させることができる。更に、従来のように電荷制御剤補給機構を付設しなくても、トナー帯電量を安定させることができるので、その付設による装置構成の複雑化を解消することもできる。
また、これらの発明においては、制御手段が液体現像装置内の液体現像剤中におけるトナー帯電量の変化を示す帯電量変化情報に基づいて、該液体現像装置の応力付与手段の動作を制御する。この帯電量変化情報については、例えば、請求項１の液体現像装置に設けような帯電量検知手段による検知結果に基づいて取得させることが可能である。また例えば、演算処理だけに基づいて取得させることも可能である。具体的には、液体現像装置の液体現像剤にトナーの入れ替わりがなければ、応力付与手段の連続停止時間と、トナー帯電量とには相関関係が成立する。このため、トナーの入れ替わりのない状態での基本的な帯電量変化情報については、応力付与手段の連続停止時間と関係式とに基づいて取得させることが可能である。しかし、実際にはトナーの入れ替わりが起こる。この入れ替わりによるトナー帯電量の変化は、液体現像装置内に新たな液体現像剤を補充する補充手段による補充時間、該液体現像装置の動作時間、及び形成した画像の累積画像面積率などに関係する。よって、補充時間、動作時間及び累積画像面積率と、トナー帯電量の変化との関係式を予めの試験によって求めておく。そして、この関係式に、各時間の計時結果及び累積画像面積の演算結果を代入させることで入れ替わりによるトナー帯電量の変化を取得させ、取得結果を上述の基本的なトナー帯電量の変化に反映させればよい。請求項２乃至８の画像形成装置では、トナー帯電量の検知結果や、演算処理などに基づいて取得した帯電量変化情報に応じて液体現像装置の応力付与手段の動作を制御することで、液体現像剤への応力付与時間を適切にコントロールすることができる。かかる構成においても、過剰な応力付与によるトナーの粉砕を抑えながら、液体現像剤に化学的な非平衡状態を生起せしめて、トナー帯電量をより確実に安定させることができる。更に、従来のように電荷制御剤補給機構を付設しなくても、トナー帯電量を安定させることができるので、その付設による装置構成の複雑化を解消することもできる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を適用した画像形成装置であるプリンタの実施形態について、詳細に説明する。
まず、本実施形態に係るプリンタの基本的な構成について説明する。図３は本実施形態に係るプリンタの主要概略構成図である。潜像担持体としての感光体ドラム１の回りに、帯電ユニット２、現像ユニット１０、中間転写ローラ５、ドラムクリーニングユニット４などが配設されている。中間転写ローラ５に対向配設された転写バイアスローラ６により、中間転写ローラ１４上に形成された画像が転写紙Ｐに２次転写される。
【００１１】
上記感光体ドラム１は、図示しないモータ等の駆動手段によってプリント時には一定速度で矢印の方向に回転駆動される。そして帯電ユニット２により一様に帯電された後に、図示しない光書込みユニットにより、画像情報に基づいて書込み光ＬＢが照射結像されて静電潜像が感光体ドラム１上に形成される。そして、上記静電潜像は、現像ユニット１０によって現像され、感光体ドラム１上に画像が形成される。感光体ドラム１上に形成された画像は、感光体ドラム１と等速駆動されている中間転写ローラ５上に中間転写される。この中間転写ローラ５には転写バイアスローラ６が当接しており、図示しない給紙カセットから両ローラ間に向けて転写紙Ｐが送られる。中間転写ローラ１４上の画像は、両ローラ間に搬送された転写紙Ｐに２次される。
【００１２】
２次転写終了後、転写紙Ｐは図示しない定着ユニットに送られて画像が定着されてから、機外に排紙される。尚、中間転写ローラ５上に中間転写されなかった感光体ドラム１上の液体現像剤は、ドラムクリーニングユニット４により感光体ドラム１から除去される。また、中間転写ローラ５上の転写残現像剤は図示しない中間転写ローラクリーニングユニットにより除去される。その後、感光体ドラム１の表面は除電ランプ３により残留電位が除去されて、次のプリントに備えられる。
【００１３】
本実施形態のプリンタにおける現像ユニット１０は、現像部、現像剤回収部、現像剤調整部などから主に構成されている。そして、本実施形態で使用する液体現像剤は、粘度が１００〜１００００ｍ［Ｐａ・ｓ］の範囲で、トナー濃度が５〜４０［％］の範囲のものが用いられている。より具体的には、例えば粘度が３００ｍ［Ｐａ・ｓ］でトナー濃度が１５［％］のものが用いられている。
【００１４】
上記現像部は、現像部材としての現像ローラ１１、塗布ローラ１２、規制ブレード１３、現像タンク１４、一対のスクリュー１５ａ，１５ｂ、電気特性評価機構１６などを有している。現像タンク１４は、現像に使用される前の液体現像剤を一時的に収容する。現像タンク１４内には、後述の現像剤調整部から液体現像剤が搬送されてくる。現像剤調整部から搬送されてきた液体現像剤の余剰分は、後述の現像剤回収部に向けて図示しない管からオーバーフローする。そして、現像剤回収部から現像剤調整部に回収される。
【００１５】
現像タンク１４内では、一対のスクリュー１５ａ，１５ｂが回転駆動することで、内部の液体現像剤の液面が盛り上り、盛り上り部分が塗布ローラ１４に接触する。この接触により、液体現像剤が塗布ローラ１４に供給される。塗布ローラ１４に供給された液体現像剤は規制ブレード１３によって液体現像剤量が規制された後、現像ローラ１１に塗布される。現像ローラ１１には、毎分約３０ｃｃの液体現像剤が塗布される。なお、電気特性評価機構１６の役割については後述する。
【００１６】
上記現像剤回収部は、拭き取りローラ１７と、クリーニングブレード１８と、回収スクリュー１９とを有している。拭き取りローラ１７は、現像後の現像ローラ１１表面に残った液体現像剤を拭き取る。拭き取られた液体現像剤は、クリーニングブレード１８によって拭き取りローラ１７から除去された後、回収スクリュー１９を経て現像剤調整部に回収される。
【００１７】
上記現像剤調整部は、１００〜１５０［ｍｌ］の液体現像剤を貯蔵する貯蔵タンク２０、攪拌プロペラ２１、搬送ポンプ２２、これに接続される搬送管、これに並列接続される再分散機構たるアトライター２３などを有している。また、図示しないトナー濃度検知手段なども有している。攪拌部材たる攪拌プロペラ２１は、貯蔵タンク２０内に貯蔵される液体現像剤を攪拌してトナーを絶縁性溶液中に分散せしめることで、液体現像剤中のトナー濃度を均一化させる。貯蔵タンク２０内の液体現像剤のトナー濃度は、図示しないトナー濃度検知手段によって検知される。一方、本プリンタは、図示しないトナーボトル、キャリアボトル、トナー補給ポンプ、キャリア補給ポンプ、及び制御機構を備えている。このトナーボトルには貯蔵タンク２０に補給されるための液体現像剤が収容されており、トナー補給ポンプの駆動によって貯蔵タンク２０に補給される。また、キャリアボトルには貯蔵タンク２０内に補給されるための絶縁性液体が収容されており、キャリア補給ポンプの駆動によって貯蔵タンク２０内に補給される。プリンタの制御機構は、上記トナー濃度検知手段の検知結果に基づいてトナー補給ポンプやキャリア補給ポンプの駆動を制御することで、貯蔵タンク２０内の液体現像剤のトナー濃度を所定の範囲内に調整する。現像剤調整部の搬送ポンプ２２は、その吸引側が貯蔵タンク２０の底面に設けられたドレンパイプに接続される一方で、吐出側が搬送管に接続されている。そして、貯蔵タンク２０内の液体現像剤を現像部の現像タンク１４に搬送する。この搬送の経路となっている上記搬送管に並列接続されたアトライター２３は、搬送中の液体現像剤の一部を取り込んでそのトナーの再分散を図った後、再び搬送管に戻す。
【００１８】
次に、本プリンタの特徴的な構成について説明する。
先に示した図３において、現像ユニット２０は２つの現像剤収容部を有している。１つは現像剤調整部に設けられた貯蔵タンク２０である。また、もう１つは現像部に設けられた現像タンク１４である。上述のように、貯蔵タンク２０内の液体現像剤は、攪拌プロペラ２１によって攪拌されることで応力負荷が付与される。よって、攪拌プロペラ２１は、液体現像剤に応力負荷を付与する応力付与手段としての機能を備えている。また、現像タンク１４内の液体現像剤は、一対のスクリュー１５ａ，１５ｂに攪拌されることで応力負荷が付与される。よって、一対のスクリュー１５ａ，１５ｂもまた、応力付与手段としての機能を備えている。本プリンタの液体現像装置たる現像ユニット１０に収容される液体現像剤は、これらの応力付与手段によって応力が付与されるにもかかわらず、トナー帯電量が経時的に減少していく。よって、これらの応力付与手段では、液体現像剤に化学的な非平衡状態を生起せしめることができない。そこで、本プリンタでは、液体現像剤に対してこれら応力付与手段よりも強い応力を付与することで化学的な非平行状態を生起せしめる第３の応力付与手段を現像ユニット１０に設けている。これは、現像ユニット１０の現像剤調整部に設けられたアトライター２３である。
【００１９】
このアトライター２３は、図４に示すような構造を有している。即ち、冷却水を還流することができるジャケット２３ａにタンク２３ｂを格納し、タンク２３ｂ内には液体現像剤を攪拌するアジテータ２３ｃを設置している。また、タンク２３ｂの底部に接続された管には排出弁２３ｄを設置し、排出弁２３ｄの出口側は排出液を上記現像タンク１４へ送ることが可能なポンプ２３ｇに連結している。現像剤調整部の貯蔵タンク２０（厳密には上記搬送管）からはバルブ２３ｅを通して液体現像剤をタンク２３ｂに送る。タンク２３ｂ内には複数のビーズ２３ｆが投入されている。貯蔵タンク２０から送られてきた液体現像剤はアジテータの回転によってビーズ２３ｆとともに攪拌される。この攪拌により、タンク２３ｂ内の液体現像剤が発熱するが、ジャケット２３ａ内に冷却水が還流することで過剰な昇温が抑えられる。本プリンタではビーズ２３ｆとして粒径１ｍｍのジルコニアセラミックを使用し、その充填率を７０％とした。そして、バルブ２３ｅを設けた流入管と、ポンプ２３ｇを設けた排出管とを、それぞれ現像剤調整部の上記搬送管に接続した。
【００２０】
本プリンタでは、トナー帯電量を回復させる応力付与手段（再分散機構）として、図４に示したアトライター２３を使用したが、これに限るものではない。液体現像剤に化学的な非平衡状態を生起せしめ得る応力負荷を付与し得るが機構があればよく、デイスパーサーを用いることもできる。このほかにも、例えば、ボールミル、ビーズミル、サンドミル等を使用することができる。
【００２１】
本発明者らは、図４に示したアトライター２３によるトナー帯電量の回復性試験を実施した。この回復性試験には、図５に示す電気特性試験装置を用いた。図において、この電気特性試験装置は、マイクロメータ部１００と、高電圧発生装置１１０（ＫＥＩＴＨＬＥＹ社製２３７型）と、パーソナルコンピュータ１２０とを備えている。マイクロメータ部１００は、直径１．７［ｃｍ］の第１金（Ａｕ）電極１０１，第２金電極１０２、それぞれを覆うダイフロン等からなる絶縁材１０３，１０４、マイクロメータ１０５等を有している。第１金電極１０１、第２金電極１０２は、互いに２００［μｍ］のギャップを介して対向している。このギャップには、液体現像剤１０６が満たされている。２つの金電極（１０１、１０２）間には、高電圧発生装置１１０によって高電圧が印加される。この印加によって液体現像剤１０５中に生ずる電流は、マイクロメータ部１００のマイクロメータ１０５によって検知され、検知結果がデジタル方式の電流値データとしてパーソナルコンピュータ１２０に送られる。パーソナルコンピュータ１２０は、マイクロメータ１０５から送られてくる電流値データに基づいて様々な演算処理を行う。
【００２２】
以上の構成の電気特性試験装置を用いて、液体現像剤１０６中のトナーの帯電量を次のようにして測定した。即ち、２つの金電極（１０１、１０２）間に１０００［Ｖ］の電圧を印加し、図６に示すように、通電開始時（ｔ＝０）から８秒経過（ｔ＝８）するまでの電流値を所定のタイミング毎に測定した。そして、通電開始時の初期電流量Ｉ０から８秒経過後の８秒後電流値Ｉ８までをパーソナルコンピュータ１２０で積分して、通電開始から８秒経過するまでに費やされた総電荷量Ｑ０を算出した。次に、８秒後電流値Ｉ８に基づいて、定常状態の８秒間に費やされるべき定常電荷量Ｑ８を算出した。そして、次の数１で示される関係式に基づいて全トナー粒子の総電荷量Ｑｔを求めた。
【数１】
Ｑｔ＝Ｑ０−Ｑ８＝Ｑ０−Ｉ８×８秒
【００２３】
図５に示した電気特性試験装置を用いて、作製直後の液体現像剤の電流波形と、１ケ月後の液体現像剤の電流波形とを得た。これらを図７に示す。１ケ月後の液体現像剤は初期よりも電流値を低下させることがわかる。電流値を低下させることは、その積分値であるトナー帯電量を低下させることを意味する。トナー帯電性が低下するのである。このようにトナー帯電性が低下した液体現像剤を図４に示したアトライター２３にかけた後の電流波形を、図７に示した各電流波形に重ねてみた。その結果を図８に示す。アトライター２３通過後の液体現像剤の電流波形が初期状態に近づいていることがわかる。電流波形ではわかりにくいが、総電荷量Ｑｔはほぼ初期状態まで回復する。よって、トナーの帯電量をほぼ初期値に戻すことが可能である。しかし、アトライター２３を作動させない場合、攪拌プロペラ２１やスクリュー１５ａ，１５ｂ程度の攪拌では、図９に示すように電流の低下がある。よって、攪拌プロペラ２１やスクリュー１５ａ，１５ｂだけでは、トナー帯電量が徐々に減少してしまうことがわかる。
【００２４】
なお、液体現像剤の電気特性の評価については、図５に示した電気特性試験装置に限らず、移動する液体現像剤のピーク電流特性が測定できるもの電極条件であればよい。電圧印加に使用する電極についても、より電極が小さいもの、あるいは大きものでもよい。また、電極間のギャップが、より狭いもの、あるいは広いものでも問題ない。更には、より小型の高電圧発生装置１０を用いても良いし、パーソナルコンピュータの代わりにＣＰＵ等で構成される小型の制御機構を用いてもよい。図３に示した電気特性評価機構１６は、図５に示した電気特性試験装置の金電極（１０１、１０２）と同寸法の２つの電極を、支持用のセル内に配設したものである。そして、プリンタ本体側には、小型の高電圧発生装置、制御機構及び電流測定器（何れも図示せず）を配設した。
【００２５】
上述の回復性試験は、図４に示したアトライター２３を１度だけ通過した液体現像剤について行ったが、アトライター２３を常時動作させる構成をとると過剰な応力の付与によってトナーを粉砕してしまうおそれがある。ここで言う「常時動作」とは、アジテータ２３ｃ（図４のアトライターの場合には加えてポンプ２３ｇ）等の応力付与部材を現像動作中に常に動作させることである。よって、トナーの粒経等の物理特性を変化させないな適切な応力付与量になるよう、アジテータ２３ｃやポンプ２３ｇの動作を制御する必要がある。
【００２６】
そこで、本発明者らは、せん断応力負荷によるトナー粒径への影響について試験してみた。アトライターの動作条件は次の通りである。即ち、１ｍｍのジルコニアを７０％充填し、アジテータ２３ｃを周速１．０［ｍ／ｓｅｃ］にて回転させた。トナー粒子径については、マイクロトラック２  ＨＲＡ型（日機装（株）製）を用いて測定した。製造直後の液体現像剤と、アトライター２３に６時間かけた液体現像剤のトナー粒径分布を調べたところ、両者に差異は認められなかった。しかしながら、６時間を超えてアトライター２３にかけたり、アジテータ２３ｃの周速をより速めたりすれば、トナーを粉砕してしまうおそれがある。基本的には、作製時よりも、大きなせん断力をトナーにかけると、トナーの粒経等、物理的特性が変化し、そのため電気特性も大きく変化してしまうので、作製時の応力を超えてはならない。アトライター２３等の再分散機構でのトナー粒径分布への影響は、再分散機構の動作条件にかかっており、それを適切に設定する必要があると思われる。
【００２７】
本発明者らは、適切な動作条件の設定を検討すべく、最も一般的な粒子粉砕機であるボーミルを用いて、せん断応力とトナー粉砕性との関係を調べてみた。使用した。図１０（ａ）に示すように、このボールミル１３０は、円筒形のミル１３１の中に複数のボール１３２を収容している。ミル１３１の中には、分散対象となる図示しない粒子が投入される。投入後にミル１３１が回転すると、複数のボールの転がりによるせん断力が各粒子に付与されて粒子が次第に粉砕されていく。ミル１３１の回転速度が早過ぎると、図１０（ｂ）に示すように、ボール１３２がミル１３１の内周面に圧接してミル１３１とともに公転したり、図１０（ｃ）に示すように半周ほど公転した後に滝状に落下したりする。このような公転や落下ではボール１３２が上手く転がらないので、粒子の粉砕性が悪い。図１０（ｄ）に示すように、水平線よりも少し持ち上げられたボール１３２が所定の傾斜角で転がり落ちるような回転速度がよい。ミル１３１の適切な回転速度は、主にミル１３１の径によって決まる。例えば、直径１．６ｍ（全容量２０００Ｌ）では２１ｒｐｍ程度がよい。また例えば、直径１．８ｍ（全容量３０００Ｌ）では１８ｒｐｍ程度がよい。ボール群の表層近くで転がるボール１３２に対して最も有効にせん断応力を付与し得ることから、本試験ではボール１３２をミル１３１の３０％容量まで投入した。そして、図１０（ａ）に示したように、表層近くのボール１３２を傾斜角度θ４５°で転がらせるように回転速度を調整した。この状態では、ボール群の表層での空間は２０％程度となる。粒子はミルベースと呼ばれる液体中に分散されている（液体現像剤では絶縁性液体がミルベースとなる）。ミルベースを２０％程度にすると、最も効率が良くなることがわかっている。ミル１３１の大きさ、回転数、ボール１３２の容量や大きさ、ミルベースの組成や粘度などが、粉砕性に大きな影響を与える。ミル１３１として透明なガラス製のものを用いて、上記傾斜角度θが４５°になるように回転速度を調整した。ボール１３２には直径１０ｍｍのジルコニアボールを用いた。
【００２８】
直径０．２０ｍのミル１３１を用意し、それぞれで液体現像剤を作成してみた。そして、作成直後の初期状態でトナー帯電量をチェックした後、1ヶ月後にトナー帯電量を再び測定すると、図１に示したものと同様の経時変化が認められた。次に、直径０．０５ｍ、０．１０ｍ、０．２０ｍ、１．００ｍの４つのミル１３１を用意し、１ケ月後の液体現像剤を最適条件で２４時間かけてみた。すると、直径１．００ｍミル１３１では、トナーの粒径が初期状態よりも極端に小さくなり、もとのトナーとは物理的に異なる特性となってしまった。これに対し、直径０．０５ｍ、０．１０ｍ、０．２０ｍのミル１３１では、粒径に大きな変化は認められなかった。この結果から、アジテータ等の応力付与部材によって付与するせん断力が過剰であると、トナーを粉砕してしまうことが裏付けられる。なお、直径０．０５ｍのミル１３１では、トナー帯電量を回復させることができなかった。
【００２９】
ボールミル１３０における転がり時のせん断力を数値化したいが、絶縁性液体中でのトナーの分散条件や粘度条件が変化するため、数値化するのは困難である。そこで、ミル１３１内のボール１３２の衝突速度ｖを、次に示す一般的な物理エネルギー公式によって求め、適切なせん断力を知る指標とした。
【数２】
ｍｇｈ＝ｍｖ２／２
但し、ｍ＝質量、ｇ＝重力加速度、ｈ＝高さ
【００３０】
各ミルにおけるボール落下速度ｖと、トナー粒径変化と、トナー帯電量の回復性との関係を次の表１に示す。
【表１】
0003877298.tif 000002
表１より、トナー帯電量を回復させるためには、アジテータ２３ｃ等の応力付与部材を１［ｍ／ｓｅｃ］以上の速度で液体現像剤に衝突させる必要があると思われる。本プリンタでは、上述のようにアジテータ２３ｃを１．０［ｍ／ｓｅｃ］の周速で回転させており、この条件でトナー帯電量が回復したことからも、応力付与部材の衝突速度が１．０［ｍ／ｓｅｃ］以上は必要であると言える。
【００３１】
なお、液体現像剤をボールミル１３０に数日かければ、直径１．００ｍ未満のミルでも、トナーの粉砕が起こるおそれがある。よって、アトライター２３等の再分散機構については、応力付与部材の動作速度に加えて、その動作時間も適切に管理する必要がある。
【００３２】
そこで、本プリンタにおいては、図３に示した電気特性評価機構１６、図示しない高電圧発生装置、制御機構、電流測定器等で構成される帯電量検知手段を設けている。この帯電量検知手段は、図５に示した電気特性測定装置と同様の機能を有しており、図３に示した現像タンク１４内の液体現像剤中のトナー帯電量を検知することができる。帯電量検知手段の制御機構は、プリンタ本体の制御機構の役割を兼ねている。そして、トナー帯電量の検知結果に応じて、アトライター２３の動作を制御する。具体的には、制御手段たる制御機構は、上記総電荷量Ｑｔが所定の基準値を下回るとアトライター２３を動作させてトナー帯電量の回復を図る。また、総電荷量Ｑｔが基準値まで回復するとアトライター２３を停止させて、トナーの粉砕を抑える。このような帯電量検知手段とアトライター２３との組み合わせにより、トナーの帯電量を安定して制御することが可能となった。
【００３３】
図３に示した現像ローラ１１や感光体ドラム１から回収された液体現像剤には、電界が印加されており若干だが凝集が見られる。しかし、上記現像剤調整部の貯蔵タンク２０に戻され、十分量の絶縁性液体が補給されて攪拌されると、この程度の凝集はすぐに解消される。
【００３４】
本発明者らは、本プリンタにおいて、電界印加後の液体現像剤でもアトライター２３によってトナーの帯電量を回復させることを確認した。そして、本プリンタにおいて、上述のようなトナー帯電量に基づくアトライター２３の動作制御によるトナー粉砕抑制効果について調査すべく、次に説明するような液体現像剤のサイクル試験を行った。即ち、貯蔵タンク２０内から現像タンク１４へ貯蔵タンク容量分（１００〜１５０ｍｌ）の液体現像剤が搬送されるのを１サイクルとする。１０サイクルの現像剤搬送が行われるまでプリント動作を行った後、貯蔵タンク２０内の液体現像剤を１０サイクル現像剤として採取した。また、これに先立ち、サイクル前の初期状態の液体現像剤を貯蔵タンク２０から採取しておき、初期現像剤とした。これらの液体現像剤中のトナーにおける粒径分布を、マイクロトラック  ２ＨＲＡ（日機装社製）を用いて測定した。この結果を図１１に示す。液体現像剤を１０サイクルさせるプリントアウトを行っても、貯蔵タンク２０内の液体現像剤におけるトナーの粒径を変化させないことがわかる。
【００３５】
図１２は、液体現像剤のサイクル回数と、トナー帯電量との関係を示すグラフである。図示のように、本プリンタでは、初期状態から１０サイクルまで、トナーの帯電量がおよそ２５［μＣ／ｇ］に維持される。このことから、本プリンタでは、上記アトライター２３での過剰な応力負荷によるトナー粉砕を抑えながら、トナー帯電量を良好に回復させ得ることがわかる。なお、上記アトライター２３の駆動を停止させると、図1に示したような経時的なトナー帯電量の減少が起こり、２週間後には約半分までになる。ボールミルの検討結果と実機における結果から，適切な応力が存在する。
【００３６】
本プリンタでは、アトライター２３を上記搬送管に並列配設して並列な流路を構成しているが、搬送管内に内臓して、必要なときだけアジテータ２３ｃを適宜駆動させてもよい。また、現像ユニット（１０）の現像タンク（１４）に内蔵してもよい。これらの方が、簡便な構成にし得る場合もある。また、ビーズ２３ｆの代わりにボールを用いても良い。加えて、水冷ジャケッ２３ａの代わりに、ペルチェ素子、空冷フィン等を使用してもかまない。また、貯蔵タンク２０や現像タンク１４ではなく、上記搬送管にアトライター等の再分散機構を設ければ、上記現像部にある液体現像剤のトナー帯電量を常に安定化させたものにすることができる。その上、現像ローラ１１など各種部品が密集している現像タンク１４に設置するよりも、装置の構造を簡素化することができる。そして、次のプリント開始時に新しい液体現像剤を注ぎ足して使用したとしても、現像タンク１４に至る前でトナーの帯電量が制御されるために、画像濃度や色相などの画質を安定させることができる。但し、上記帯電量検知手段の検知結果に基づく再分散機構の制御は必要である。例えば、アトライター２３を上記搬送管に内蔵した場合には、必要以上にアジテータ２３ｃを動作させてトナー粉砕を助長しないように、アジテータ２３を停止させた状態で液体現像剤を搬送するのである。
【００３７】
図１３に、上記搬送管にアトライター機能を付加したものの例を示す。この搬送管は、外管２３ｊ内に内管２３ｉを内包する二重構造になっている。現像剤調整部の貯蔵タンク２０から搬送ポンプ２２によって送られる液体現像剤は、内管２３ｉ内に進入し、アジテータ２３ｃによってビーズ２３ｆとともに攪拌されながら搬送される。内管２３ｉの先端付近はメッシュ状のスクリーン２３ｈとなっており、ここで液体現像剤はビーズ２３ｆと分離され、内管２３ｉと外管２３ｊとの間に送られる。そして、外管２３ｊに設けられた排出路を通って現像部の現像タンク１４に送られる。
【００３８】
本プリンタにおいて、トナーの経時的な凝集、現像等に伴う電界印加による凝集が、攪拌プロペラ２１やスクリュー１５ａ，１５ｂによる攪拌では解消されない程度まで強く生じたとする。かかる凝集が生じても、それをアトライター２３によって使用前の粒子径と同じ程度にまで微細化させることができ、微細化後も使用前とほぼ同じ帯電量を維持できる。さらに、現像で使用された液体現像剤の過剰分を回収し、アトライター２３によって再分散させてから貯蔵タンク２０へ戻して未使用の液体現像剤と統合することもできる。更には、使用済みの液体現像剤を回収し、貯蔵タンク２０に戻して未使用の液体現像剤と統合させてから再分散することもできる。そして、このような循環使用を行っても、安定した画質が得られる。
【００３９】
本プリンタに用いられる絶縁性液体としては、熱的に高引火点を発揮し、且つ電気的に高抵抗値を発揮するものが望ましい。更に、０．５〜１０００［ｍＰａ・ｓ］の粘度を発揮するものが望ましい。これは次の理由による。即ち、現像ローラ１１上には液体現像剤が薄層状に形成され、これが感光体ドラム１、中間転写ローラ５を経由して転写紙Ｐに付着する。この過程で、感光体ドラム１や中間転写ローラ５に絶縁性液体の一部が残留するため、転写紙Ｐに至る絶縁性液体の量はごく僅かである。しかしながら、僅かとは言っても、転写紙Ｐの表面に残ると、塵等の付着によって転写紙Ｐの汚れや画像の乱れを生ずるおそれがある。粘性の比較的低い絶縁性液体であれば、紙繊維の内部に吸収されるため、これら汚れや画像の乱れを抑えることができる。本発明者らの研究によれば、絶縁性液体として粘度１０００［ｍＰａ・ｓ］以下のものを用いれば、紙繊維の内部に吸収させて、絶縁性液体の表面残留に起因する汚れ等を定着後の転写紙Ｐに生ずることはなかった。但し、粘度が０．５［ｍＰａ・ｓ］未満のものを用いると、その揮発性の高さから危険物扱いとなり、一般ユーザによる使用が困難になることから適当でない。よって、絶縁性液体としては、粘度０．５〜１０００［ｍＰａ・ｓ］のものを用いることが望ましい。
【００４０】
また、絶縁性液体としては、沸点が１００［℃］以上のものを用いることが望ましい。１００［℃］未満のものでは、一般に揮発性が高く、液体現像剤の保存方法に問題が生ずるからである。更には、プリンタ本体を密封構造にすることに加えて、プリンタ設置環境を特別なものにする必要も生じ得るからである。
【００４１】
また、絶縁性液体としては、電気抵抗が１×１０１２［Ωｃｍ］以下のものを用いることが望ましい。電気抵抗がこれを超えると、絶縁不良によってトナー間に電流をリークさせるため、静電潜像を現像する液体現像剤の構成が極めて困難になるからである。電気抵抗が１×１０１２［Ωｃｍ］以下の絶縁性液体としては、シリコーンオイル、ノルマルパラフィン、アイソパー、植物油、鉱物油等が挙げられる。中でも、シリコーンオイルが良好である。シリコーンオイルは、不揮発性であり、アトライター２３の中で固着することもないため、作業環境に悪影響を与えず、再分散機構の保守機構も必要がないからである。
【００４２】
また、絶縁性液体としては、表面張力が３０［ｄｙｎｅ／ｃｍ］以下のものを用いることが望ましい。表面張力がこれを超えると、トナーの濡れ性が急激に悪くなり、トナー塊を感光体ドラムに付着させて地汚れ等の画質劣化を引き起こすからである。
【００４３】
絶縁性液体を含む液体現像剤については、その粘度に合わせて現像ローラ１１上の塗布厚（薄層厚）を調整することが望ましい。特に、粘度が５００［ｍＰａ・ｓ］以上のものについては、極めて薄くする必要がある。理想的には、現像時に要求されるトナー量（ベタ部を飽和濃度に現像し得る量）を含む厚みよりも、若干薄くするのがよい。これは、粘度の高い液体現像剤を用いた場合、現像時にトナーが静電潜像に向けて静電的に移動する際に、粘性によって余計なトナーを引き連れて感光体ドラム１に付着してしまうからである。本発明者らの研究によれば、５〜４０［μｍ］厚みで良好な画像が得られた。
【００４４】
また、トナーとしては、平均粒径０．１〜５［μｍ］のものを用いることが望ましい。トナーは、プリントアウトされた紙上で５〜１０個くらいの固まりとなって存在し、平均粒径が５［μｍ］を超えると、高解像度の現像が困難になるからである。また、平均粒径が０．１［μｍ］未満になると、物理的な付着力が強くなり、転写の際にトナーを転移させ難くなり、転写効率を急激に悪化させるからである。
【００４５】
また、液体現像剤としては、トナーを５〜４０％の濃度で含むものを用いることが望ましい。５［％］を下回ると、静置によってトナーが絶縁性液体中で速やかに沈殿して分散性が急激に悪くなるからである。また、４０［％］を上回ると、流動性の悪さによって「液」としての性質を発揮させることができなくなるからである。
【００４６】
液体現像剤には、電荷制御剤を含有させて、トナー粒子である共重合樹脂粒子の帯電量及び／又は帯電の極性をコントロールすることが望ましい。これは次に説明する理由による。即ち、前述のように絶縁液体中では、化学的な非平衡状態であると、極性に偏りが発生しトナーの帯電が増加する。よって、 絶縁性液体中での帯電を補助するものとして、電荷制御剤を添加しておくと、攪拌や再分散による応力により、トナーへの電荷制御剤の吸着の状態を変化させる。そして、このことにより、より確実に化学的な非平衡状態を生起させることができる。従って、このような帯電制御を行うべく、組成に電荷制御剤を添加した液体現像剤が好ましいのである。
【００４７】
電荷制御剤としては、分散されたトナー粒子に静電荷を生じせしめ、且つ増強する帯電誘導剤（ｃｈａｒｇｅ  ｄｉｒｅｃｔｏｒ）などの公知の物質を用いることができる。かかる物質としては、金属石けん、脂肪酸、レクチン、有機リン化合物、スクシンイミド、スルホスクシネートなどが挙げられる。例えば、ジアルキルスルホコハク酸コバルト、ジアルキルスルホコハク酸マンガン、ジアルキルスルホコハク酸ジルコニウム、ジアルキルスルホコハク酸イットリウム、ジアルキルスルホコハク酸ニッケル等のジアルキルスルホコハク酸金属塩でよい。また、ナフテン酸マンガン、ナフテン酸カルシウム、ナフテン酸ジルコニウム、ナフテン酸コバルト、ナフテン酸鉄、ナフテン酸鉛、ナフテン酸ニッケル、ナフテン酸クロム、ナフテン酸亜鉛、ナフテン酸マグネシウム、オクチル酸マンガン、オクチル酸カルシウム、オクチル酸ジルコニウム、オクチル酸鉄、オクチル酸鉛、オクチル酸コバルト、オクチル酸クロム、オクチル酸亜鉛、オクチル酸マグネシウム、ドデシル酸マンガン、ドデシル酸カルシウム、ドデシル酸ジルコニウム、ドデシル酸鉄、ドデシル酸鉛、ドデシル酸コバルト、ドデシル酸クロム、ドデシル酸亜鉛、ドデシル酸マグネシウム等の金属石鹸でもよい。また、ドデシルベンゼンスルホン酸カルシウム、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、ドデシルベンゼンスルホン酸バリウム等のアルキルベンゼンスルホン酸金属塩でもよい。また、レシチン、セハリン等の燐脂質；ｎ−デシルアミン等の有機アミン類などでもよい。但し、電荷制御剤はここに示したものに限ったものではない。
【００４８】
電荷制御剤の添加量は、電荷制御効果を示す最低限の量でよく、通常は、液体現像剤中に電荷制御剤を０．０１〜５０重量％の割合で添加する。電荷制御剤は、後述する製造過程、或いは溶媒を除去した後のいずれの段階で添加しても電荷制御効果を示すが、好ましくは電荷制御剤の共存下で造粒を行う。例えば、トナーの造粒工程において、造粒工程以前の段階で他の原科、溶媒又は中間製造物中に添加しておき、共重合樹脂の溶液又はワニスと電気絶縁性分散媒とを、着色剤と電荷制御剤の共存下で混合する。
【００４９】
これら好適な液体現像剤の性状に鑑み、本プリンタでは、次に列記する条件を満たす液体現像剤を用いるようにしている。
（１）粘度が０．５〜１０００［ｍＰａ・ｓ］、電気抵抗が１×１０１２［Ωｃｍ］以上、表面張力が３０［ｄｙｎｅ／ｃｍ］以下、沸点が１００［℃］以上のシリコーンオイルを絶縁性液体として含む。
（２）平均粒径０．１〜５［μｍ］のトナーを５〜４０％の濃度で含む。
（３）電荷制御剤としてオクチル酸ジルコニウムを０．５重量％含有する。
【００５０】
本プリンタを用いるユーザーに対しては、液体現像剤としてかかる条件を満たすものを用いるように指定している。この指定については、プリンタをかかる液体現像剤とともに梱包して発送したり、上記条件を満たすものを用いるべき旨の文章をプリンタ本体や取り扱い説明書に付したりすることにより行えばよい。また、ユーザーに対して書面や電子データ等をもって通知してもよい。
【００５１】
また、本発明を適用する画像形成装置としては、図３に示した電子写真方式のプリンタのみならず、イオノグラフィ方式のものでもよい。図１４は、イオノグラフィ方式を採用した変形例装置の主要概略構成図である。図において、潜像担持ドラム１の回りに、イオンフローヘッド７、現像ユニット１０、中間転写ローラ５、ドラムクリーニングユニット４などが配設されている。中間転写ローラ５に対向配設された転写ローラ６により、中間転写ローラ５上に形成された画像が転写紙Ｐ２次転写される。潜像担持ドラム１は、図示しないモータ等の駆動手段によってプリント時には一定速度で矢印の方向に回転駆動される。そして、潜像担持ドラム１にはイオンフローヘッド７で画像情報に基づいてイオンが照射され、静電潜像が潜像担持ドラム１上に形成される。この静電潜像は、現像ユニット１０によって現像され、潜像担持ドラム１上に画像が形成される。潜像担持ドラム１に形成された画像は、ドラムと等速駆動されている中間転写ローラ５上に中間転写される。中間転写ローラ５上の画像は、図示しない給紙カセットから転写部に搬送された転写紙Ｐに２次転写される。２次転写終了後、転写紙Ｐは図示しない定着ユニットにより定着され、排紙される。中間転写ローラ５上に中間転写されなかった潜像担持ドラム１上の液体現像剤は、ドラムクリーニングユニット４によりドラムから除去される。また、中間転写ローラ５上の転写残現像剤は図示しない中間転写ローラクリーニングユニットにより除去される。その後、潜像担持ドラム１の表面は図示しない除電器により残留電位が除去されて、次のプリントに備えられる。
【００５２】
本変形例装置における現像ユニット１０は、図３に示したものと同様の現像部と、現像剤回収と、現像剤調整部とを備えている。そして、液体現像剤として、上述の条件を満たすものを用いる。
【００５３】
上記現像部には液体現像剤が収容された現像タンク１４と、現像ローラ１１に液体現像剤を塗布する塗布ローラ１２と、これに液体現像剤を供給する一対のスクリュー１５ａ，１５ｂとが設けられている。また、塗布ローラ１２表面の液体現像剤の量を規制する規制ブレード１３が配設されている。貯蔵タンク２４は１００〜１５０［ｃｃｍｌ］の液体現像剤を貯蔵することができる。現像ユニット１０の動作は、図３に示したもの同様である。
【００５４】
本発明を適用する画像形成装置としては、図３や図１４に示した単色画像を形成するものの他、多色画像を形成するものでもよい。
図１５は本発明を適用したフルカラー方式の変形例装置を示す概略構成図である。この変形例装置は、４つのプロセスユニット３０Ｙ，Ｍ，Ｃ，ＢＫと、これらにレーザー光ＬＢを照射する光書込ユニット３１と、中間転写ユニット５０とを備えている。
【００５５】
上記プロセスユニット３０Ｙ，Ｍ，Ｃ，ＢＫは、それぞれＹ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、ＢＫ（ブラック）画像を形成するためのもので、使用する液体現像剤中のトナーの色が異なる以外はほぼ同様の構成となっている。ＢＫ用のプロセスユニット３０ＢＫを例にして説明すると、感光体ドラム１ＢＫ、ドラムクリーニングユニット４ＢＫ、除電ランプ３ＢＫ、帯電ユニット２ＢＫ、現像ユニット１０ＢＫ等を備えている。現像ユニット１０ＢＫの構成は、図３に示した現像ユニット１０と同様である。帯電ユニット２ＢＫは、図示しない駆動手段によって図中時計回りに回転せしめられる感光体ドラム１ＢＫの表面を一様帯電せしめる。このように一様帯電せしめられた感光体ドラム１ＢＫの表面は、露光ユニット２ＢＫによって露光されて、ＢＫ用の静電潜像を担持する。このＢＫ用の静電潜像は、ＢＫ液体現像剤を用いる現像ユニット１０ＢＫによってＢＫ画像に現像される。そして、中間転写ユニット５０の中間転写ベルト５１上に中間転写される。一方、ドラムクリーニングユニット４ＢＫは、ＢＫ画像転写後の感光体ドラム１ＢＫに残留したＢＫ液体現像剤を除去する。また、除電ランプ３ＢＫは、クリーニング後の感光体ドラム１ＢＫの残留電荷を除電する。この除電により、感光体ドラム１ＢＫの表面が初期化されて次の画像形成に備えられる。他のプロセスユニット３０Ｍ、Ｃ、ＢＫにおいても、同様にして感光体ドラム上にＭ，Ｃ，Ｋ画像が形成され、中間転写ベル５１上に順次重ね合わせて中間転写される。
【００５６】
中間転写ユニット５０は、中間転写ベルト５１を張架ローラ５２，５３，５４，５５，５６，５７によってテンション張架している。そして、図示しない駆動手段によって回転駆動される張架ローラ５６，５７により、中間転写ベルト５１を図中反時計回りに無端移動させる。中間転写ユニット５０は、４つの中間転写ローラ５８Ｙ，Ｍ，Ｃ，ＢＫや、ベルトクリーニングユニット５９も備えている。４つの中間転写ローラ５８Ｙ，Ｍ，Ｃ，ＢＫは、それぞれＹ，Ｍ，Ｃ，ＢＫ用の感光体ドラムから中間転写ベルト５１に画像を中間転写せしめるためのもので、感光体ドラムとの間にＹ，Ｍ，Ｃ，ＢＫ用転写ニップを形成している。各転写ニップでは、図示しない電源から例えば、−３００〜−５００［Ｖ］の中間転写バイアスが付与される中間転写ローラがベルト裏面に当接して転写電界が形成されている。各転写ニップでは、正極性に帯電したトナーから主に構成されるＹ，Ｍ，Ｃ，ＢＫ画像が順次重ね合わせて中間転写せしめられる。この重ね合わせの中間転写により、中間転写ベルト５１上には４色重ね合わせによる４色画像が形成される。
【００５７】
張架ローラ５６と張架ローラ５７との間のベルト張架部分には、２次転写バイアスローラ９が例えば５０［Ｎ／ｃｍ２］の圧力で当接して２次転写ニップを形成している。２次転写バイアスローラ９には、図示しない電源によって例えば−８００〜ー２０００［Ｖ］の２次転写バイアスが印加されている。これにより、２次転写ニップには２次転写電界が形成される。中間転写ベルト５１上に形成された上述の４色画像は、ベルトの無端移動に伴って２次転写ニップに進入する。一方、図示しない給紙カセットに収容された転写紙Ｐは、所定のタイミングでレジストローラ対８に送られる。レジストローラ対８は、転写紙Ｐを中間転写ベルト５１上の４色画像に重ね合わせ得るタイミングで２次転写ニップに向けて送り出す。よって、２次転写ニップでは、中間転写ベルト５１上の４色画像と転写紙Ｐとが密着せしめられる。そして、上記２次転写電界の影響によって正極性のトナーが転写紙Ｐに向けて引き寄せられて、４色画像が転写紙Ｐ上に２次転写される。４色画像は、白色の転写紙Ｐに転写されることでフルカラー画像となる。２次転写後の中間転写ベルト５１上に残留する転写残トナーは、ベルトクリーニングユニット５９によってクリーニングされる。
【００５８】
２次転写ニップを通過した転写紙Ｐは、分離爪２７によって中間転写ベルト５１から分離された後、紙搬送ベルトユニット２５によって定着ユニット２６内に送られる。そして、定着ユニット２６の加熱ローラ２６ａと加圧ローラ２６ｂとで形成される定着ニップを通過してフルカラー画像が定着せしめられた後、機外へと排出される。
【００５９】
本体内部には、Ｙ，Ｍ，Ｃ，ＢＫ液体現像剤を収容する４つのトナーボトルや、絶縁性液体を収容するキャリアボトルが配設されている。これらから現像ユニット１０Ｙ，Ｍ，Ｃ，ＢＫ内に液体現像剤や絶縁性液体が適宜補給される。なお、Ｙ，Ｍ，Ｃ，ＢＫ液体現像剤は、それぞれ特開平３−１９８０８４号公報、特開平３−２００２６４号公報、特開平３−２２５３５６号公報、特開平３−２９１６７１号公報などで開示されているボールミルや３本ロールなどで製造されたものである。本変形例装置では、１５〜２０［％］濃度のトナーを、１００〜１０００［ｍＰａ・ｓ］の絶縁性液体中に含有させた液体現像剤を用いるようにした。
【００６０】
本発明者らは、次に列記する６種類の試験機を試作した。
（１）図３のプリンタに図４のアトライターを適用したもの。
（２）図３のプリンタに図１３のアトライターを適用したもの。
（３）図１４のプリンタに図４のアトライターを適用したもの。
（４）図１４のプリンタに図１３のアトライターを適用したもの。
（５）図１５のプリンタに図４のアトライターを適用したもの。
（６）図１５のプリンタに図１３のアトライターを適用したもの。
【００６１】
何れの試験機においても、トナーを粉砕することなく、経時的なトナー帯電量の減少を抑えることができた。但し、アトライターを使用しないと、経時的なトナー帯電量の減少が認められた。
【００６２】
本発明を適用した画像形成装置としては、帯電量演算方式の変形例装置でもよい。この帯電量演算方式の変形例装置とは、帯電量変化情報たるトナー帯電量を、上述した帯電量検知手段の検知結果に基づいて取得するのではなく、演算によって取得するものである。具体的には、トナーの入れ替わりのない液体現像剤におけるトナー帯電量の経時的変化の特性式を予めの試験によって調べておき、演算式１として記憶させておく。また、補充手段たるトナー補給ポンプによる現像剤補充時間、現像ユニットの動作時間、及び累積画像面積と、トナー入れ替わりによるトナー帯電量の変化との関係式を予めの試験によって調べておく。そして、演算式２として制御機構に記憶させておく。また、アトライター等の再分散機構を動作させていない間の時間である分散停止時間、現像剤補充時間、現像ユニットの動作時間を連続停止時間として計時手段たる制御機構に計時させる。更に、累積画像面積も制御機構に演算させる。そして、トナーの入れ替わりがないと仮定した場合のトナー帯電量の経時的変化を、連続停止時間と演算式１とに基づいて演算させる。この経時的変化については、計時させた現像剤補充時間、現像ユニットの動作時間、累積画像面積の演算結果、及び演算式２に基づいて演算させたトナー入れ替わりによるトナー帯電変化量に基づいて補正させる。そうすれば、トナー帯電量を取得させることができる。
【００６３】
本発明は画像形成装置ではなく、液体現像装置たる現像ユニットにも適用が可能である。この場合、電気特性評価機構１６だけでなく、高電圧発生装置、及び電流測定器も現像ユニットに設けて、電流値の測定結果を画像形成装置の制御機構に送信させるようにすればよい。制御機構を除く電気特性評価機構１６、高電圧発生装置及び電流測定器で帯電量検知手段を構成するのである。このようにすれば、画像形成装置の制御機構に対し、トナー帯電量に基づいたアトライター等の再分散機構の制御を実施させることができる。
【００６４】
以上、実施形態のプリンタにおいては、帯電量検知手段を設けており、これによる検知結果に基づいて制御機構にトナー帯電量を取得させるようにしている。かかる構成によれば、帯電量演算方式の変形例装置よりも正確なトナー帯電量を取得させることができるので、アトライター内での過剰な応力負荷によるトナー粉砕をより確実に抑えることができる。
また、帯電量演算方式の変形例装置においては、演算によってトナー帯電量を取得させることができるので、帯電量検知手段の付設による装置構成の複雑化やコストアップを解消することができる。
また、実施形態のプリンタや各変形例装置においては、絶縁性液体として粘度が０．５〜１０００［ｍＰａ・ｓ］、沸点が１００［℃］以上、電気抵抗が１×１０１２［Ωｃｍ］以下、且つ表面張力が３０［ｄｙｎｅ／ｃｍ］以下のものを用いている。これにより、絶縁性液体の紙面残留に起因する汚れや画像の乱れを抑えることができる。加えて、絶縁性液体を危険物扱いにすることによる取り扱いの困難性を解消することもできる。更に、絶縁性液体の良好な揮発性に起因する液体現像剤の保存方法の困難化、プリンタ本体を密封構造にすることによる装置構成の複雑化やコストアップ、プリンタ設置環境の制限などを解消することもできる。更に、トナー間での電流リークによる現像不能化を解消することもできる。更に、トナーの濡れ性不良に伴うトナー塊付着による画質劣化を抑えることもできる。
また、実施形態のプリンタや各変形例装置においては、応力付与部材たるアジテータ２３ｃの周速が１．０［ｍ／ｓｅｃ］であるので、応力付与部材を１．０［ｍ／ｓｅｃ］以上の速度で液体現像剤に衝突させるという条件を具備する。かかる構成では、液体現像剤に確実に化学的な非平衡状態を生起せしめて、トナー帯電量の経時的な変化をより確実に抑えることができる。
また、実施形態のプリンタでは、液体現像剤に含有させる絶縁性液体としてシリコーンオイルを用いている。このことにより、絶縁性液体の揮発による公害や、アトライター内部での固着を防止することができ、液体現像装置の製造や利用における作業環境の改善を図ることができる。しかも、固着を防止することで、アトライター内部の構成を簡素化して、メンテナンスの頻度も下げることが可能となる。
【００６５】
【発明の効果】
以上の説明から、請求項１、２、３、４、５、６、７又は８の発明によれば、電荷制御剤補給機構の付設による装置構成の複雑化を解消しつつ、液体現像剤中のトナー帯電量をより安定させることができるという優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】トナーの電荷量の経時的な変化を示すグラフ。
【図２】初期と経時とにおける液体現像剤のトナーの粒径分布を示すグラフ。
【図３】実施形態に係るプリンタの主要概略構成図。
【図４】アトライターの構造を示す図。
【図５】トナー帯電量の回復性試験に用いた電気特性試験装置を示す模式図。
【図６】同電気特性試験装置における印加電圧の経時変化を示すグラフと、測定電流値の経時変化を示すグラフとを示す図。
【図７】同電気特性試験装置で得られた電流波形（初期現像剤による波形及び再分散動作なしの経時現像剤の波形）。
【図８】図７に、再分散現像剤の波形を重ねたグラフ。
【図９】同アトライターを動作させない条件下の液体現像剤における電流波形と、初期現像剤の電流波形とを示すグラフ。
【図１０】（ａ）はボールミルを示す模式図。
（ｂ）は高速回転によってミル内壁にボールを圧接させた状態のボールミルを示す模式図。
（ｃ）は高速回転によってミル内でボールを滝状に落下させるボールミルを示す模式図。
（ｄ）は適度な回転によってミル内でボールを転がすボールミルを示す模式図。
【図１１】初期現像剤中のトナー粒径分布と、１０サイクル現像剤中のトナー粒径分布とを示すグラフ。
【図１２】サイクル回数とトナー帯電量との関係を示すグラフ。
【図１３】搬送管にアトライター機能を付加した例を示す構成図。
【図１４】イオノグラフィ方式を採用した変形例装置の主要概略構成図。
【図１５】フルカラー方式の変形例装置を示す概略構成図。
【符号の説明】
１        感光体ドラム又は潜像担持ドラム（潜像担持体）
２        帯電ユニット
３        除電ランプ
４        ドラムクリーニングユニット
５        中間転写ローラ
６        転写バイアスローラ
１０      現像ユニット（液体現像装置）
１１      現像ローラ
１４      現像タンク（現像剤収容部）
２０      貯蔵タンク（現像剤収容部）
２３      アトライター（応力付与手段）
２３ａ    ジャケット
２３ｂ    タンク
２３ｃ    アジテータ（応力付与部材）
２３ｄ    排出弁
２３ｅ    バルブ
２３ｆ    ビーズ
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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