WO2018101484A1

WO2018101484A1 - 画像形成装置

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Publication number: WO2018101484A1
Application number: PCT/JP2017/043893
Authority: WO
Inventors: 良太藤岡
Original assignee: キヤノン株式会社
Priority date: 2016-12-01
Filing date: 2017-11-30
Publication date: 2018-06-07
Also published as: JP2018091960A

Abstract

制御部は液体現像剤の抵抗率の検出後（Ｓ１）、液体現像剤のトナー移動度に関する情報を取得する（Ｓ２）。制御部はこれら抵抗率とトナー移動度とに基づいて現在の液体現像剤の状態を特定し（Ｓ３）、特定した状態（区分）毎に異なる制御処理を実行する（Ｓ５）。制御部は、荷電制御剤の補給制御、補給液の補給制御、現像電圧の変更制御（Ｖｂａｃｋの調整制御）を適宜に組み合わせて実行できる。こうすると、荷電制御剤の補給による抵抗率の低下に伴いＶｂａｃｋが小さくなつたとしても、その後に現像電圧が変更されることでＶｂａｃｋを回復できる。こうして、画像濃度の低いムラのあるトナー像が現像されるのを抑制することと、フローパターンが生じるのを抑制することとを両立できる。

Description

画像形成装置

　本発明は、液体現像剤を用いて画像を形成する電子写真方式の画像形成装置に関する。

　従来、帯電された感光ドラムに形成された静電潜像を、粒子状のトナーとキャリア液とを含む液体現像剤を用いてトナー像に現像し、現像したトナー像を記録材に転写する画像形成装置が知られている。液体現像剤はミキサに収容されており、ミキサから現像装置に供給される。現像装置では、回転する現像ローラに担持された液体現像剤により、回転する感光ドラムに形成された静電潜像がトナー像に現像される。こうしたトナー像の現像は、現像ローラへの現像電圧の印加に伴い形成される電界に従って、帯電したトナーが現像ローラと感光ドラム間に形成された液体現像剤の液層中を移動することによって行われる（所謂、電気泳動）。そして、液体現像剤中におけるトナーの移動度つまりトナーの移動しやすさは、トナー帯電量に比例する。一般的に、トナー帯電量が低下するとトナー移動度は低くなり、トナー帯電量が上昇するとトナー移動度は高くなる。

　ところで、画像形成が進むにつれて液体現像剤の状態が変わったり、あるいは温度湿度等の周辺環境が変わったりすると、トナーの帯電状態が影響を受け、トナー帯電量は変わる。特にトナー帯電量が低下した場合には、液体現像剤のトナー濃度（液体現像剤の全重量に占めるトナーの重量の割合、ＴＤ比）が適正であり、また液体現像剤中のトナー量が十分であるにも関わらず、画像濃度の低いムラのあるトナー像が現像されやすくなる。

　そこで、液体現像剤中のトナー帯電量を変えるため、液体現像剤の導電率（つまりは抵抗率）に応じて液体現像剤中に含まれる荷電制御剤の量（つまりは濃度）を調整できるようにした、画像形成装置が提案されている（特許文献１）。液体現像剤には、トナー表面に電荷をもたせる荷電制御剤が含まれている。そこで、米国特許第８９８３３２１号公報に記載の装置では、抵抗率が低い場合に荷電制御剤を補給して液体現像剤中の荷電制御剤の濃度を増やすことにより、トナー帯電量を高くしている。なお、液体現像剤の抵抗率は荷電制御剤の補給量に応じて低下する。

　ところで、実際には画像形成を繰り返すうちに、抵抗率が高く且つトナー移動度が低くなる場合がある。その場合に、上述した装置では荷電制御剤の補給が行われず、トナー帯電量ひいてはトナー移動度を高くし得ない。それ故、液体現像剤の抵抗率が高く且つトナー移動度が低いままであり、液体現像剤の液層が現像ローラ側と感光ドラム側に分かれる際のトナーの分離に起因する濃度ムラ（フローパターンなどと呼ばれる）が生じやすかった。

　本発明は、画像濃度の低いムラのあるトナー像が現像されるのを抑制することと、フローパターンが生じるのを抑制することとを両立可能な画像形成装置の提供を目的とする。

［課題を解決するための手段］
　本発明の一態様によれば、回転可能な像担持体と、前記像担持体を帯電する帯電部と、帯電された前記像担持体を露光して静電潜像を形成する露光部と、トナーとキャリア液と荷電制御剤とを含む液体現像剤を担持して回転し、現像電圧が印加されることで前記像担持体に形成された静電潜像を前記液体現像剤によりトナー像に現像する現像剤担持体と、
　液体現像剤の抵抗率を検出する抵抗率検出部と、液体現像剤中の荷電制御剤の濃度を調整する濃度調整部と、液体現像剤中のトナーの移動度に関する情報を取得する取得部と、
前記抵抗率と前記トナーの移動度に関する情報とに基づいて、前記荷電制御剤の濃度または前記像担持体の表面電位と前記現像電圧との電位差を変更する制御手段と、を有する画像形成装置が提供される。

［発明の効果］
　本発明によれば、画像濃度の低いムラのあるトナー像が現像されるのを抑制することと、フローパターンが生じるのを抑制することとを両立することができる。

　図１は本実施形態の画像形成装置の構成を示す概略図。
　図２は画像形成部の構成を示す断面図。
　図３は画像濃度の維持制御系を示す制御ブロック図。
　図４はトナー移動度と抵抗率との関係を示す図。
　図５は画像濃度の維持制御を示すフローチャート。
　図６は成膜電圧とパッチトナー像の濃度との関係を示すグラフ。
　図７は制御回数テーブルを示す図。
　図８は画像濃度の維持制御系の別の実施形態を示す制御ブロック図。

　本実施形態の画像形成装置の概略構成について、図１を用いて説明する。図１に示す画像形成装置１００は、１つの画像形成部Ｐを有する中間転写方式のプリンタである。ここでは説明を理解しやすくするために、１つの画像形成部Ｐを有するプリンタを示したが、例えばイエロー、マゼンタ、シアン、ブラック各色の画像形成部が中間転写ドラム６０の回転方向に並べて配置されたタンデム型のフルカラープリンタであってもよい。

画像形成装置

　画像形成装置１００は、装置本体と通信可能なパーソナルコンピュータや画像読み取り装置などの不図示の外部ホスト装置からの画像情報に応じて形成した画像を、記録材Ｓ（例えば、用紙、ＯＨＰシートなど）に出力可能である。画像形成装置１００は中間転写ドラム６０に対し画像形成部Ｐで形成した感光ドラム上のトナー像を一次転写し、その後、カセット８０から搬送されてくる記録材Ｓに対し中間転写ドラム上のトナー像を二次転写する。こうしてトナー像が転写された記録材Ｓは定着装置９０へ搬送され、定着装置９０によって加熱及び加圧あるいは紫外線照射されると、トナー像が記録材Ｓに定着される。トナー像の定着された記録材Ｓは、機体外へ排出される。

画像形成部

　画像形成部Ｐでは、感光ドラム５０を囲んで、帯電ローラ５１、露光装置５２、現像装置５３、及び第一クリーニング装置５４が配置されている。像担持体としての感光ドラム５０は、導電性のアルミニウム製シリンダの外周面にアモルファスシリコン系の感光層、さらに好ましくは感光層の上にシリコーン樹脂系の保護層が形成された有機光導電体（ＯＰＣ）ドラムである。感光ドラム５０は、不図示のモータ等により所定のプロセススピード（例えば３５０ｍｍ／ｓｅｃの周速度）で図中矢印Ｒ１方向に回転される。

　帯電手段としての帯電ローラ５１は、感光ドラム５０の表面を一様な負極性の暗部電位に帯電させる。即ち、帯電ローラ５１は帯電電源Ｖ１から直流電圧が印加されることにより、回転する感光ドラム５０の表面を所定電位に帯電する。本実施形態では、感光ドラム５０の表面が例えば−５００Ｖの表面電位（暗部電位）に帯電される。なお、接触帯電方式の帯電ローラ５１に限らず、非接触帯電方式のコロナ帯電器等を用いてよい。

　感光ドラム５０は、帯電ローラ５１により所定の極性・電位に一様に帯電された後に、露光手段としての露光装置５２からレーザー光Ｌによる画像露光を受ける。即ち、露光装置５２は、不図示の外部ホスト装置から画像形成装置１００に送られた画像信号に対応して変調されたレーザー光を回転ミラーで走査して、帯電させた感光ドラム５０の表面をレーザー走査露光する。このレーザー走査露光により、感光ドラム上のレーザー光Ｌで照射された部分（露光部）の電位が低下することで、回転する感光ドラム上には、走査露光した画像情報に対応した静電潜像が形成される。本実施形態の場合、感光ドラム５０の露光部電位（明部電位）は例えば−１５０Ｖである。

　感光ドラム５０を挟んで中間転写ドラム６０の反対側には、現像装置５３が配置されている。感光ドラム５０に形成された静電潜像は、現像装置５３で液体現像剤によりトナー像に現像される。詳しくは後述するが（図２参照）、現像装置５３から感光ドラム５０に液体現像剤が供給されることにより、現像装置５３（詳しくは後述する現像ローラ１１）と感光ドラム５０間に液体現像剤の液層が形成され、この液層を通じてトナー像の現像が可能になる。

　現像装置５３には、分散媒であるキャリア液に分散質である粒子状のトナーを分散させた液体現像剤が収容されている。トナーは着色剤と結着剤とを主成分とし、これに帯電補助剤等が添加された樹脂トナーである。トナーは、例えば平均粒径が約１μｍ程度に形成される。他方、キャリア液は、例えば体積抵抗率が１Ｅ＋９Ω・ｃｍ以上、比誘電率が１０以下、粘度が０．１~１００ｃＰに調整された、高抵抗且つ低誘電率の不揮発性の液体である。キャリア液は、シリコーンオイル、ミネラルオイル、アイソパーＭ（登録商標、エクソン社製）等の絶縁性溶媒を主成分とし、必要に応じて荷電制御剤等が添加されたものを使用できる。また、上記した物性値の範囲内であれば、紫外線により硬化する液体モノマーなども使用できる。本実施形態では、液体現像剤におけるトナーの質量パーセント濃度が１~１０％に調整されたものを用いた。また、液体現像剤にはトナー表面にマイナスの電荷をもたせる荷電制御剤が含まれている。液体現像剤中の荷電制御剤の濃度が調整されることにより、トナー帯電量ひいてはトナー移動度は変わる。

　荷電制御剤としては、公知のものが利用できる。具体的な化合物としては、亜麻仁油、大豆油などの油脂；アルキド樹脂、ハロゲン重合体、芳香族ポリカルボン酸、酸性基含有水溶性染料、芳香族ポリアミンの酸化縮合物、ナフテン酸コバルト、ナフテン酸ニッケル、ナフテン酸鉄、ナフテン酸亜鉛、オクチル酸コバルト、オクチル酸ニッケル、オクチル酸亜鉛、ドデシル酸コバルト、ドデシル酸ニッケル、ドデシル酸亜鉛、ステアリン酸アルミニウム、２−エチルヘキサン酸コバルトなどの金属石鹸類；石油系スルホン酸金属塩、スルホコハク酸エステルの金属塩などのスルホン酸金属塩類；レシチンなどの燐脂質；ｔ−ブチルサリチル酸金属錯体などのサリチル酸金属塩類；ポリビニルピロリドン樹脂、ポリアミド樹脂、スルホン酸含有樹脂、ヒドロキシ安息香酸誘導体などが挙げられる。

　中間転写体としての中間転写ドラム６０は感光ドラム５０に対向配置され、感光ドラム５０に当接してトナー像の一次転写部Ｔ１を形成する。不図示の高圧電源により正極性の一次転写電圧（例えば３００Ｖ）が中間転写ドラム６０に印加されることで、感光ドラム上の負極性に帯電されたトナー像が中間転写ドラム６０に転写可能である。一次転写部Ｔ１では、感光ドラム５０から中間転写ドラム６０に液体現像剤が供給され、感光ドラム５０と中間転写ドラム６０との間に形成された液体現像剤の液層を通じてトナー像の転写が可能になる。中間転写ドラム６０に転写されたトナー像には、画像濃度検出手段としての光学センサ６２により光が照射され、その反射光量が検出されるようになっている。光学センサ６２は、中間転写ドラム６０の回転方向に関し一次転写部Ｔ１よりも下流側且つ二次転写部Ｔ２よりも上流側に、中間転写ドラム６０の外周面に対向して配設されている。

　第一クリーニング装置５４は、感光ドラム５０にクリーニングブレードを摺擦して、一次転写後に感光ドラム上に残る一次転写残トナーを回収する。この際に、第一クリーニング装置５４は、感光ドラム５０から一次転写残トナーと共にキャリア液を除去し、不図示の廃液タンクに排出する。

　中間転写ドラム６０を挟んで感光ドラム５０の反対側には、二次転写ローラ７０が配置されている。中間転写ドラム６０は、二次転写ローラ７０に当接して記録材Ｓへのトナー像転写ニップ部である二次転写部Ｔ２を形成する。二次転写ローラ７０は、二次転写部Ｔ２においてその表面が中間転写ドラム６０の表面と同方向に回転される。二次転写部Ｔ２では、不図示の高圧電源により二次転写ローラ７０に二次転写電圧（例えば１５００Ｖ）が印加されることで、トナー像が中間転写ドラム６０から記録材Ｓへ二次転写される。この際に、記録材Ｓは、中間転写ドラム６０に一次転写されたトナー像が二次転写部Ｔ２を通るのに同期されて、二次転写部Ｔ２に搬送される。二次転写後に中間転写ドラム６０に残留した二次転写残トナーは、第二クリーニング装置６１が中間転写ドラム６０を摺擦することにより回収される。この際に、第二クリーニング装置６１は、中間転写ドラム６０から二次転写残トナーと共にキャリア液を除去し、不図示の廃液タンクに排出する。

現像装置

　現像装置５３の構成及び現像動作について、図１を参照しながら図２を用いて説明する。図２に示すように、現像装置５３は、ケーシングを形成する現像容器１０、現像ローラ１１、スクイズローラ１２、クリーニングローラ１３、電極セグメント１４などを備える。

　現像容器１０には、液体現像剤が収容される。現像容器１０は感光ドラム５０に対向する上部が開口しており、この開口部に一部が露出するようにして現像ローラ１１が回転可能に配置されている。現像剤担持体としての現像ローラ１１は、感光ドラム５０との対向面において同一方向に回転される（矢印Ｒ３方向）。現像ローラ１１は、例えばエステル系ウレタンゴムによって形成されている。感光ドラム５０との対向面よりも現像ローラ１１の回転方向上流側には、成膜電極としての電極セグメント１４が現像ローラ１１との間に所定間隔（例えば０．５ｍｍ）の間隙を空けて対向配置されている。液体現像剤は、現像ローラ１１の回転力によって上記の間隙に汲み上げられる。本実施形態の場合、現像ローラ１１の中心から見て電極セグメント１４が対向する区間の仰角は７０度となるように、電極セグメント１４は配置されている。

　電極セグメント１４は、電極電源Ｖ５により例えば−５００Ｖの成膜電圧が印加されることによって、現像ローラ１１との間に電界を形成する。この電界に従って、上記の間隙に汲み上げられ現像ローラ１１の表面に成膜された液体現像剤に含まれているトナーが現像ローラ１１の表面側に寄る。また、電極セグメント１４には電流計３２が接続されている。第一電流検出手段としての電流計３２は、電極セグメント１４と現像ローラ１１との間に流れる電流を検出する。電極セグメント１４よりも現像ローラ１１の回転方向下流側には、圧縮部材としてのスクイズローラ１２が配置されている。スクイズローラ１２は現像ローラ１１に当接してニップ部Ｎ１を形成している。そして、スクイズローラ１２には、スクイズ電源Ｖ４により例えば−４００Ｖのスクイズ電圧が印加される。また、スクイズローラ１２には電流計３１が接続されている。第二電流検出手段としての電流計３１は、スクイズローラ１２と現像ローラ１１との間に流れる電流を検出する。

　電極セグメント１４との対向領域を通過した現像ローラ上の液体現像剤のうち、現像ローラ１１の表面側に寄せられたトナーと一部のキャリア液は、スクイズローラ１２のニップ部Ｎ１を通過する。その際に、スクイズローラ１２はトナーを現像ローラ１１側（現像剤担持体側）に圧縮する。また、スクイズローラ１２は、現像ローラ１１の表面に成膜された液体現像剤のキャリア液の液量を規制して、ニップ部Ｎ１を通過した後に現像ローラ表面に成膜される液体現像剤の液層Ｋの厚さ（現像ローラ径方向の高さ）を略均一にする。なお、スクイズローラ１２のニップ部Ｎ１を通過しなかった液体現像剤は、現像容器１０に収容されている液体現像剤に戻される。

　上記したスクイズローラ１２は例えばほぼ電気抵抗を有しないステンレス鋼（ＳＵＳ）により形成されるが、同様の電気特性を有するものであればそれ以外のもので形成してもよい。また、スクイズローラ１２は表面粗さ（Ｒｚ）が０．１μｍ以下に形成される。これは、ニップ部Ｎ１を通過した際に適度な量の液体現像剤（主にキャリア液）を担持でき、またニップ部Ｎ１の通過後の液体現像剤の液層Ｋにトナーの均一な層を形成するためである。

　現像ローラ１１は感光ドラム５０に当接した状態で、現像電圧印加手段としての現像電源Ｖ２により例えば−３００Ｖの現像電圧が印加される。本実施形態では、現像電源Ｖ２により印加される現像電圧に応じて、感光ドラム５０の表面電位と現像電圧との電位差であるかぶり取り電位（Ｖｂａｃｋとも呼ぶ）が変更される。例えば表面電位が‐５００Ｖであり、現像電圧が−３００Ｖである場合、かぶり取り電位は２００Ｖである（絶対値、以下同じ）。なお、現像電圧を変えた場合、感光ドラム５０の露光部電位と現像電圧との電位差である現像コントラストも変化する。例えば露光部電位が‐１５０Ｖであり、現像電圧が−３００Ｖである場合、現像コントラストは１５０Ｖである（絶対値、以下同じ）。

　現像電圧が印加された状態で、スクイズローラ１２のニップ部Ｎ１を通過した液体現像剤が現像位置Ｇに搬送されると、感光ドラム上の静電潜像がトナー像に現像される。即ち、現像ローラ１１によって現像位置Ｇに搬送された液体現像剤は、現像ローラ１１と感光ドラム５０に搬送されて現像ローラ側と感光ドラム側とに分かれ、感光ドラム上にも液体現像剤の液層が形成される。詳しくは、主に液体現像剤の一部のキャリア液が現像ローラ側から感光ドラム側に移動する。そして、現像位置Ｇに搬送された液体現像剤中のトナーは液体現像剤の液層を通じて、現像電圧による電界によって感光ドラム５０に形成された静電潜像に対応して選択的に付着される。このようにして、感光ドラム上の静電潜像はトナー像に現像される。なお、現像位置Ｇは、現像ローラ１１と感光ドラム５０とにより形成される現像ニップ部Ｎ２（図１参照）である。

　現像位置Ｇよりも現像ローラ１１の回転方向下流側には、除去部材としてのクリーニングローラ１３が配置されている。クリーニングローラ１３は、例えばステンレス鋼（ＳＵＳ）により形成されている。クリーニングローラ１３は、現像ローラ１１に当接してニップ部Ｎ３を形成している。クリーニングローラ１３はニップ部Ｎ３で、現像位置Ｇの通過後に現像ローラ上に残ったトナーを電気的に除去すると共に、現像ローラ上に残ったキャリア液を圧力をかけて除去する。クリーニングローラ１３は、現像ローラ１１との電位差を例えば＋２００Ｖとする除去電圧がクリーニング電源Ｖ３により印加されることで、現像ローラ１１からトナーを除去可能である。また、クリーニングローラ１３には電流計３０が接続されている。第三電流検出手段としての電流計３０は、現像ローラ１１とクリーニングローラ１３との間に流れる電流を検出する。

　クリーニングローラ１３に除去されたトナーはクリーニングローラ１３と同電位のブレード部材１５によって、クリーニングローラ１３から回収される。ブレード部材１５は、例えばステンレス鋼（ＳＵＳ）により形成されている。また、ブレード部材１５の硬度はクリーニングローラ１３と同等か、それより低硬度であればよい。クリーニングローラ１３によって除去されたトナーやキャリア液は、ニップ部Ｎ１を通過しなかった液体現像剤と共に不図示のポンプによって収容容器としてのミキサ２０に戻される。

　現像容器１０には、液体現像剤が収容されたミキサ２０が接続されている。ミキサ２０はキャリア液にトナーを所定の比率で混合、分散させて生成した液体現像剤を、不図示のポンプによって現像容器内に供給できる。補給用のトナーはトナー補給装置２１に、補給用のキャリア液（以下、補給液と呼ぶ）は補給液補給装置２２にそれぞれ収容されている。濃度調整手段（補給液補給手段）としての補給液補給装置２２には、初期状態即ち未だ現像に供されていない未使用状態の液体現像剤よりも比較的に抵抗率が高い補給液が収容されている。本実施形態の場合、補給液にはトナー及び荷電制御剤が含まれていない。そして、ミキサ内に設けられた不図示のトナー濃度センサにより検出される液体現像剤のトナー濃度に基づいて、補給液又はトナーがミキサ２０へ供給される。ミキサ２０は、供給された補給液とトナーとを混合してキャリア液中にトナーを分散させる。こうして、液体現像剤のトナー濃度は一定に維持される。また、ミキサ２０には濃度調整手段（制御剤補給手段）としての制御剤補給装置２３が接続されており、必要に応じて荷電制御剤が補給されるようにもなっている（後述する図５参照）。

　なお、液体現像剤中のトナーの帯電量ひいてはトナー移動度は荷電制御剤の補給に伴い高くなる。その一方で、液体現像剤の抵抗率は荷電制御剤の補給に伴い低くなる。また、液体現像剤の抵抗率は補給液の補給に伴い高くなり、その一方で、トナー移動度は補給液の補給に伴い低くなる。

制御部

　図１に示すように、本実施形態の画像形成装置１００は制御部２００を備えている。制御部２００について、図１及び図２を参照しながら図３を用いて説明する。ただし、図３では画像濃度の維持制御系を示し、実際の制御部２００には図示した以外にも本画像形成装置１００を動作させるモータや電源等の各種機器が接続されているが、ここでは発明の本旨でないのでそれらの図示及び説明を省略している。

　制御手段としての制御部２００は、画像形成動作などの本画像形成装置１００の各種制御を行うものであり、図示を省略したＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）を有する。制御部２００には、記憶手段としてのＲＯＭやＲＡＭあるいはハードディスク装置などのメモリ２０１が接続されている。メモリ２０１には、画像形成装置１００を制御するための各種プログラムやデータ等が記憶されている。制御部２００はメモリ２０１に記憶されている画像形成ジョブを実行して、画像形成を行うよう画像形成装置１００を動作させ得る。

　本実施形態の場合、制御部２００は、画像形成時に適正な画像濃度でトナー像を現像するために、液体現像剤中の荷電制御剤の濃度や帯電電圧を調整する調整制御を実行可能である。また、制御部２００は、抵抗率検出手段として液体現像剤の抵抗率を求める機能を有する。これらについては後述する（図５参照）。そして、メモリ２０１には、液体現像剤の抵抗率を求める際に用いられる複数の成膜電圧値や、トナー移動度を求める際に用いられる移動度テーブル（後述の図５及び表１参照）などが記憶される。なお、メモリ２０１には、各種制御プログラムの実行に伴う演算処理結果などが一時的に記憶され得る。

　画像形成ジョブとは、記録材に画像形成するプリント信号に基づいて、画像形成開始してから画像形成動作が完了するまでの一連の動作のことである。即ち、画像形成を行うにあたり必要となる予備動作（所謂、前回転）を開始してから、画像形成工程を経て、画像形成を終了するにあたり必要となる予備動作（所謂、後回転）が完了するまでの一連の動作のことである。具体的には、プリント信号を受けた（画像形成ジョブの受信）後の前回転時（画像形成前の準備動作）から、後回転（画像形成後の動作）までのことを指し、画像形成期間、紙間を含む。

　本明細書において、非画像形成時とは、例えば前回転時、後回転時、紙間などである。前回転時とは、画像形成開始時にプリント信号を受けてトナー像を形成することなく感光ドラム５０や中間転写ドラム６０等の回転を開始させてから、感光ドラム５０に露光が開始されるまでの期間である。後回転時とは、画像形成ジョブの最後の画像形成終了後から、トナー像を形成することなく継続回転される感光ドラム５０や中間転写ドラム６０等の回転が停止されるまでの期間である。また、紙間とは、記録材Ｓに対応した画像領域と画像領域との間の期間であり、この紙間時に各種制御を行う場合には、適宜、紙間の期間を延ばす場合もある。

　制御部２００にはメモリ２０１の他に、帯電電源Ｖ１、現像電源Ｖ２、クリーニング電源Ｖ３、スクイズ電源Ｖ４、電極電源Ｖ５、補給液補給装置２２、制御剤補給装置２３、電流計３０~３２、露光装置５２、光学センサ６２が接続されている。制御部２００は、帯電電源Ｖ１を制御して帯電ローラ５１に直流電圧を印加させることにより、感光ドラム表面を所定電位に帯電させる。制御部２００は、露光装置５２を制御して帯電された感光ドラム表面を露光させることにより、感光ドラム上に静電潜像を形成させる。

　制御部２００は、第一電圧印加手段としての電極電源Ｖ５を制御して現像ローラ１１に成膜電圧を印加させることにより、現像ローラ１１上にキャリア液と共にトナーを担持させる。制御部２００は、スクイズ電源Ｖ４を制御してスクイズローラ１２にスクイズ電圧を印加させることにより、ニップ部Ｎ１の通過後に、高密度でトナーを含み且つ厚さの規制された液体現像剤を現像ローラ１１に担持させる。制御部２００は、現像電源Ｖ２を制御して現像ローラ１１に現像電圧を印加させることにより、感光ドラム上の静電潜像をトナー像に現像させる。制御部２００は、第三電圧印加手段としてのクリーニング電源Ｖ３を制御してクリーニングローラ１３に除電電圧を印加させることにより、現像後に現像ローラ上に残るトナーを除去させる。制御部２００は上記した成膜電圧、スクイズ電圧、除去電圧を印加した際に、各電流計３０~３２によって検出される電流の電流値を取得できる。また、制御部２００は、補給液補給装置２２を制御してミキサ２０に補給液を補給させ得る。さらに、制御部２００は、制御剤補給装置２３を制御してミキサ２０に荷電制御剤を補給させ得る。

　ところで、一般的に液体現像剤の液中における荷電粒子の移動度は、以下の式１に示すようなストークスの式で表すことができる。式１においては、荷電粒子の移動速度を「ｖ」、液体現像剤にかかる電界を「Ｅ」、荷電粒子が有する電荷を「Ｑ」、液体現像剤の粘度を「η」、荷電粒子の平均半径を「α」で表す。

　ｕ＝｜ｖ｜／｜Ｅ｜＝Ｑ／（６πηα）・・・式１

　式１から、荷電粒子であるトナーが有する電荷（Ｑ）若しくは液体現像剤にかかる電界（Ｅ）に影響する現像コントラストが大きいほど、液体現像剤中におけるトナーの移動度は高くなることが理解できる。また、トナー帯電量はトナーの表面積（４πα^２）に依存するため、トナーの粒径が大きいほどトナー移動度は高くなる。さらに、既に述べた通り、トナー移動度は液体現像剤中の荷電制御剤の濃度によって変わる。

　本実施形態の場合、トナー移動度は１．０×１０^−８~１．０×１０^−１２（ｍ^２／（Ｖ・ｓ））の範囲を取り得る。また、液体現像剤の抵抗率は、１．０×１０^８~１．０×１０^１２（Ω・ｃｍ）の範囲を取り得る。ここで、予め実験によって得られたトナー移動度と抵抗率との関係を、図４に示す。図４に示す関係は、現像されたトナー像の画像濃度の濃度ムラやフローパターンの発生状況に応じて区分されており、メモリ２０１に予め記憶されている。

　図４に示す「区分１~１５」は、抵抗率とトナー移動度に関して液体現像剤の状態を表し、この液体現像剤の状態によってトナー像の画像濃度及びフローパターンの発生状況が影響を受ける。例えば、トナー移動度が初期状態に比べて低い１．０×１０^−１２（ｍ^２／（Ｖ・ｓ））程度である場合には、２００Ｖ程度の現像コントラストではフローパターンが生じやすくなる。フローパターンは、液体現像剤の液層が分離されるときに現像ローラから感光ドラムに移動するトナーの量が変動することによって生じ得る、トナー載り量が数ミリミクロン~数十ミクロン程度の差を有する濃度ムラである。他方、抵抗率が初期状態に比べて低い１．０×１０^８（Ω・ｃｍ）程度である場合には、かぶり取り電位が２００Ｖから約１５０Ｖ程度まで小さくなり得る。これは、液体現像剤の抵抗率が低くなると、現像ローラ１１から感光ドラム５０に供給される液体現像剤によって、感光ドラム５０の表面電位が低下するからである。そして、かぶり取り電位が小さくなると、現像ローラ１１から感光ドラム５０に形成された静電潜像以外にもトナーが飛散する、所謂かぶりによる濃度ムラが生じやすくなる。

　トナー移動度が１．０×１０^−９~１．０×１０^−１１（ｍ^２／（Ｖ・ｓ））、抵抗率が１．０×１０^９~１．０×１０^１１（Ω・ｃｍ）の範囲内であれば、フローパターンを生じさせずに、画像濃度の低いムラのあるトナー像が現像され難くなる。より好ましくは、トナー移動度が１．０×１０^−１０~１．０×１０^−１１（ｍ^２／（Ｖ・ｓ））の所定の第一範囲内、抵抗率が１．０×１０^１０~１．０×１０^１１（Ω・ｃｍ）の所定の第二範囲内であるとよい（ここでは、図４の「区分１２」）。初期状態の液体現像剤は、「区分１２」の状態にある。

　図４を用いて、荷電制御剤を補給した場合と補給液を補給した場合における、トナー移動度及び抵抗率の変化について説明する。荷電制御剤を補給した場合には、既に述べた通り、トナー移動度が高くなる一方、抵抗率が低くなる。例えば、液体現像剤の状態が「区分８」である場合に荷電制御剤を補給すると、状態は図面左斜め下の「区分１１」に変わる。さらに、荷電制御剤が補給されると、状態は「区分１１」から「区分１３」に変わる。ただし、「区分１３」の状態ではかぶり取り電位が著しく小さくなるために、かぶりが生じやすくなる。

　他方、補給液を補給した場合には、トナー移動度が低くなる一方、抵抗率が高くなる。例えば、「区分１１」である場合に荷電制御剤を補給すると、状態は図面右斜め上の「区分８」に変わる。さらに、キャリア液が補給されると、状態は「区分８」から「区分４」に変わる。ただし、「区分４」の状態ではトナー移動度が低くなり過ぎるために、フローパターンが生じやすくなる。

　上記したことは、他の区分であっても同様である。即ち、荷電制御剤や補給液の補給によって、液体現像剤中の荷電制御剤の濃度が変わることに応じて、液体現像剤の状態は図４にマトリックスで示した「区分」間を右斜め上又は左斜め下にのみ移動するように変化し得る。なお、液体現像剤の状態は画像形成に伴い、トナー移動度が荷電制御剤の消費やトナー劣化に伴って低下し、抵抗率が液体現像剤中における異物の増加やイオンの発生等の影響により低下し得る。

画像濃度の維持制御

　次に、本実施形態の画像濃度の維持制御について、図１乃至図４を参照しながら図５及び図６を用いて詳しく説明する。図５に、本実施形態の画像濃度の維持制御を示す。制御部２００は、非画像形成時に設定制御を実行する。例えば、制御部２００は画像形成ジョブの前処理時や５０００枚毎の紙間、あるいは５０００枚毎の画像形成後の次の画像形成ジョブの前処理時などに維持制御を実行し得る。

　図５に示すように、制御部２００は液体現像剤の抵抗率を検出する（Ｓ１）。本実施形態の場合、液体現像剤の抵抗率は、電流計３１によって検出される現像ローラ１１とスクイズローラ１２間に流れる電流の電流値を用いて検出される。即ち、制御部２００は電極電源Ｖ５により成膜電圧が印加されていない状態で、回転中の現像ローラ１１に担持された液体現像剤がスクイズローラ１２に到達した以降に電流計３１によって検出される電流の電流値を取得する。そして、制御部２００は、既知の現像ローラ１１の抵抗率及び現像ローラ１１に流れる電流値、第二電圧印加手段としてのスクイズ電源Ｖ４により印加されているスクイズ電圧と電流計３１の電流値とに基づいて、液体現像剤の抵抗率を求める。ただし、本実施形態の場合、抵抗率の検出は、本維持制御の実行開始時と、後述する制御処理（Ｓ５参照）において荷電制御剤や補給液が補給された時に実行される。

　制御部２００は抵抗率の検出後、液体現像剤のトナー移動度に関する情報を取得する（Ｓ２）。本実施形態の場合、トナー移動度に関する情報は次の方法により取得される。制御部２００はスクイズ電圧、現像電圧、帯電電圧を一定に保った状態で、−２２５、−２５０、−２７５、−３００Ｖの異なる複数の成膜電圧を印加させながら、感光ドラム５０にパッチトナー像を順次に形成する。そして、制御部２００は感光ドラム５０に形成されたパッチトナー像を中間転写ドラム６０に転写させる。そして、制御部２００は光学センサ６２によって検出される中間転写ドラム６０上のパッチトナー像の濃度に基づいて、印加した成膜電圧とパッチトナー像の濃度の関係を得る。図６に、成膜電圧とパッチトナー像の濃度の関係の一例を示す。図６の横軸は電極バイアスを示し、縦軸はパッチトナー像の濃度を示す。図６では、成膜電圧の変化量とパッチトナー像の濃度の変化量との傾きが０．０１７（ａ．ｕ．／Ｖ）の場合と（図中、点線で示す）、傾きが０．００８５（ａ．ｕ．／Ｖ）の場合（図中、実線で示す）の異なる２つの場合を示している。

　制御部２００は、メモリ２０１に記憶済みの移動度テーブルを参照して、求めた傾きに対応付けられているトナー移動度を特定する。表１に、移動度テーブルを示す。表１に示すように、移動度テーブルには、上記の成膜電圧の変化量とパッチトナー像の濃度の変化量との傾き毎に、トナー移動度が対応付けられている。

　図５に戻って、制御部２００は抵抗率及びトナー移動度に基づいて、現在の液体現像剤の状態が図４に示した「区分１~１５」のいずれの状態に相当するのかを特定する（Ｓ３）。ただし、ここで抵抗率を参照するのは、上記Ｓ１の処理によって抵抗率が検出された場合である。後述するように、本実施形態では、後述の制御処理（Ｓ５参照）において現像電圧の変更に伴い区分が移行された場合、抵抗率を参照することなく区分が特定されるようにしている。制御部２００は、特定した区分が所定の区分（ここでは区分１２）であるか否かを判定する（Ｓ４）。特定した区分が所定の区分でない場合（Ｓ４のＮＯ）、制御部２００は区分毎に異なる制御処理を実行する（Ｓ５）。その後、制御部２００はＳ１に戻って、上記したＳ１~Ｓ４の処理を繰り返す。他方、特定した区分が所定の区分である場合（Ｓ４のＹＥＳ）、制御部２００は本維持制御を終了する。

　上記の制御処理（Ｓ５参照）について説明する。本実施形態では、区分によって以下に示す３つの異なる制御が行われる。第一に、区分が「区分１０、１１」である場合、つまりトナー移動度は第一範囲内であるが、抵抗率が第二範囲から外れている場合、制御部２００は現像電圧を下げる。例えば区分が「区分１０」であれば、現像電圧が下げられることによって「区分１１」に移行される。現像電圧が下げられた場合、かぶり取り電位が大きくなるだけで、実際に抵抗率が高くなるわけではないが、実質的に抵抗率を高くした場合と同じ効果が得られる。これにより、抵抗率の低下に伴い下がったかぶり取り電位を大きくすることで、かぶりを生じさせることなく、抵抗率が下がる前と同様の画像濃度でトナー像を現像できるようにしている。

　第二に、区分が「区分１~９」である場合、つまりトナー移動度が第一範囲の下限値よりも低い場合、制御部２００は荷電制御剤を補給する。例えば区分が「区分３」であれば、荷電制御剤を補給することにより「区分７」に移行される。あるいは、区分が「区分７」であれば、荷電制御剤を補給することにより「区分１０」に移行される。この場合には、荷電制御剤の補給に伴い抵抗率が低くなるが、トナー移動度を第一範囲内まで高くできる。

　第三に、区分が「区分１３~１５」である場合、つまりトナー移動度が第一範囲の上限値よりも高い場合、制御部２００は補給液を補給する。例えば区分が「区分１３」であれば、補給液を補給することにより「区分１１」に移行される。この場合には、補給液の補給に伴いトナー帯電量が低くなる一方、抵抗率が高くなる。

　上記のように、本実施形態ではまずトナー移動度を先に第一範囲内に持っていくように変更する。これは、液体現像剤の状態はミキサ２０と現像装置５３間を循環することによって変わるからである。即ち、ミキサ２０に荷電制御剤や補給液を補給しても、循環する液体現像剤において荷電制御剤の濃度が一定になるまでには、液体現像剤が一巡するのに係る時間（例えば３分）を要する。これに対し、現像電圧の制御は即時性がある。そこで、本実施形態では先に荷電制御剤の補給によりトナー移動度を変更し、それに伴いかぶり取り電位（Ｖｂａｃｋ）が小さくなることに鑑み、小さくなったかぶり取り電位を回復すべく現像電圧を下げるようにしている。

　例えば、特定した区分が「区分２」である場合、制御部２００は荷電制御剤を補給して「区分６」に移行させる。区分が移行するように、荷電制御剤の１回当たりの補給量は予め決められている。「区分６」ではトナー移動度が第一範囲内でないので、制御部２００はさらに荷電制御剤を補給して「区分１０」に移行させる。「区分１０」ではトナー移動度は第一範囲内であるが、抵抗率の低下に伴いかぶり取り電位が小さくなるので、制御部２００は現像電圧を下げてかぶり取り電位を大きくすることで「区分１１」に移行させる。区分が移行するように、現像電圧の１回当たりの低下値（絶対値）は予め決められている。そして、未だ「区分１２」に到達していないので、制御部２００はさらに現像電圧を下げて「区分１１」から「区分１２」に移行させる。このようにして、制御部２００は、フローパターンを生じさせずに、画像濃度の低いムラのあるトナー像が現像されるのを抑制可能な「区分１２」の状態とすることができる。なお、補給液についても、区分が移行するように１回当たりの補給量は予め決められている。

　以上のように、本実施形態では、液体現像剤の抵抗率とトナー移動度に関する情報とに基づいて、荷電制御剤の補給制御、補給液の補給制御、現像電圧の変更制御（つまりはＶｂａｃｋの調整制御）を適宜に組み合わせて実行できる。こうすることで、荷電制御剤や補給液の補給によってトナー移動度を調整することに加えて、現像電圧の変更によって補給に伴う影響を減らすことができる。特に荷電制御剤の補給による抵抗率の低下に伴いＶｂａｃｋが小さくなったとしても、その後に現像電圧が変更されることで、小さくなったＶｂａｃｋを回復させることができる。このようにして、画像濃度の低いムラのあるトナー像が現像されるのを抑制することと、フローパターンが生じるのを抑制することとを両立することができるようになる。
＜他の実施形態＞

　なお、上述した実施形態では、トナー移動度を先に調整してから現像電圧を調整するようにしている。例えば区分が図４の「区分７」である場合、まず荷電制御剤を補給することにより「区分１０」に移行させてから、現像電圧の１回目の調整によって「区分１１」に移行させ、さらに現像電圧の２回目の調整を行うことで「区分１２」に移行させる。ただし、これに限らず、トナー移動度の調整と現像電圧の調整とを適宜に組み合わせて行ってもよい。例えば「区分７」の場合、まず現像電圧の１回目の調整を行うことで「区分８」に移行させ、それから荷電制御剤を補給することにより「区分１１」に移行させ、そして現像電圧の２回目の調整を行うことで「区分１２」に移行させるようにしてもよい。あるいは、「区分８」に移行させた後、さらに続けて現像電圧の２回目の調整を行うことで「区分９」に移行させ、それから荷電制御剤を補給することにより「区分１２」に移行させるようにしてもよい。

　上記のように、維持制御の際に、例えば「区分７」から「区分１２」に移行させるためには、１回の荷電制御剤の補給と２回の現像電圧の調整とを行えばよい。そうであれば、予めメモリ２０１に、図４に示した区分毎に荷電制御剤の補給制御又は補給液の補給制御、現像電圧の変更制御の各制御回数を規定した制御回数テーブルを記憶しておき、これを維持制御の際に用いるようにしてよい。図７に、制御回数テーブルを示す。制御部２００は特定した区分（図４のＳ３参照）の制御回数を制御回数テーブルを参照して決め、各制御回数に従って荷電制御剤の補給制御又は補給液の補給制御、現像電圧の変更制御を適宜に実行すればよい。図７に示した例の場合、特定した区分が「区分１３」であれば補給液の補給制御と現像電圧の変更制御が１回ずつ行われるし、「区分１」であれば荷電制御剤の補給が２回、現像電圧の変更が４回行われる。

　なお、上述した実施形態では液体現像剤の抵抗率を検出するのに（図５のＳ１参照）、電流計３１によって検出される現像ローラ１１とスクイズローラ１２間に流れる電流の電流値を用いたが、これに限られない。例えば、電極電源Ｖ５により成膜電圧が印加されていない状態で、回転中の現像ローラ１１に担持された液体現像剤がクリーニングローラ１３に到達した以降に電流計３０によって検出される電流の電流値を用いてもよい。

　あるいは、誘電式の導電率センサ６３を用い、制御部２００は導電率センサ６３の検出結果に基づいて液体現像剤の抵抗率を検出するようにしてよい。図８に、導電率センサ６３を用いる場合の画像濃度の維持制御系の別の実施形態を示す。図８では、制御部２００に抵抗率検出手段としての導電率センサ６３が接続されている点が、上記した図３に示す実施形態と異なる。その他の構成及び作用は第一実施形態と同様であるので、それらについての説明を省略する。導電率センサ６３は例えばミキサ内（図２参照）に設けられて、ミキサ内の液体現像剤の導電率を検出する。この場合、制御部２００は上述した画像濃度の維持制御の実行時に（図５参照）、導電率センサ６３の検出結果に従って液体現像剤の抵抗率を求めて利用する。

　なお、上述した実施形態ではトナー移動度に関する情報を取得するのに（図５のＳ２参照）、成膜電圧を異ならせて形成され中間転写ドラム６０上に転写されたパッチトナー像の濃度と、印加した成膜電圧との関係を用いたが、これに限られない。例えば、スクイズ電源Ｖ４により一定のスクイズ電圧が印加されているときの、電流計３１によって検出される電流の電流値の変化に基づいて、トナー移動度に関する情報を取得してもよい。あるいは、クリーニング電源Ｖ３により一定の除去電圧が印加されているときの、電流計３０によって検出される電流の電流値の変化に基づいて、トナー移動度に関する情報を取得してもよい。

　なお、上述した実施形態では、ミキサ内の液体現像剤に荷電制御剤を補給するために、荷電制御剤を収容した制御剤補給装置２３を用いるようにしたが、これに限られない。例えば、荷電制御剤を含むキャリア液をミキサ２０に投入することで荷電制御剤の補給が行われるようにしてもよい。また、トナーの補給に関しても、トナーを含むキャリア液をミキサ２０に投入することでトナーの補給が行われるようにしてもよい。

　なお、上述した実施形態では、中間転写体として中間転写ドラムを用いた構成について説明したが、中間転写体は、例えば無端ベルト状に形成された中間転写ベルトであってもよい。

　本発明によれば、液体現像剤を用いて画像を形成する電子写真方式の画像形成装置が提供される。
［符号の説明］
１１・・・現像剤担持体（現像ローラ）、１２・・・圧縮部材（スクイズローラ）、１３・・・除去部材（クリーニングローラ）、１４・・・成膜電極（電極セグメント）、２２・・・濃度調整手段（補給液補給手段、補給液補給装置）、２３・・・濃度調整手段（制御剤補給手段、制御剤補給装置）、３０・・・第三電流検出手段（電流計）、３１・・・第二電流検出手段（電流計）、３２・・・第一電流検出手段（電流計）、５０・・・像担持体（感光ドラム）、５１・・・帯電手段（帯電ローラ）、５２・・・露光手段（露光装置）、６０・・・中間転写体（中間転写ドラム）、６２・・・画像濃度検出手段（光学センサ）、６３・・・抵抗率検出手段（導電率センサ）、１００・・・画像形成装置、２００・・・制御手段（制御部）、２０２・・・抵抗率検出手段、Ｓ・・・記録材、Ｖ２・・・現像電圧印加手段（現像電源）、Ｖ３・・・第三電圧印加手段（クリーニング電源）、Ｖ４・・・第二電圧印加手段（スクイズ電源）、Ｖ５・・・第一電圧印加手段（電極電源）

Claims

　回転可能な像担持体と、
　前記像担持体を帯電する帯電部と、
　帯電された前記像担持体を露光して静電潜像を形成する露光部と、
　トナーとキャリア液と荷電制御剤とを含む液体現像剤を担持して回転し、現像電圧が印加されることで前記像担持体に形成された静電潜像を前記液体現像剤によりトナー像に現像する現像剤担持体と、
　液体現像剤の抵抗率を検出する抵抗率検出部と、
　液体現像剤中の荷電制御剤の濃度を調整する濃度調整部と、
　液体現像剤中のトナーの移動度に関する情報を取得する取得部と、
　前記抵抗率と前記トナーの移動度に関する情報とに基づいて、前記荷電制御剤の濃度または前記像担持体の表面電位と前記現像電圧との電位差を変更する制御手段と、を有する画像形成装置。
　前記制御手段は、前記トナーの移動度に関する情報が所定の第一範囲で且つ前記抵抗率が所定の第二範囲外である場合に前記電位差を大きくする請求項１に記載の画像形成装置。
　前記濃度調整手段は、荷電制御剤を液体現像剤に補給する制御剤補給手段を有し、
前記制御手段は、前記トナーの移動度に関する情報が所定の第一範囲の下限値よりも低い場合に前記制御剤補給手段に荷電制御剤を補給させて前記荷電制御剤の濃度を上げる請求項１又は２に記載の画像形成装置。
　前記濃度調整手段は、初期状態の液体現像剤よりも抵抗率が高く且つ荷電制御剤を含んでいない補給用のキャリア液を液体現像剤に補給する補給液補給手段を有し、前記制御手段は、前記トナーの移動度に関する情報が所定の第一範囲の上限値よりも高い場合に、前記補給液補給手段に補給用のキャリア液を補給させて前記荷電制御剤の濃度を下げる請求項１乃至３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
　前記現像剤担持体の表面に対し間隔を空けて配置され、トナーを前記現像剤担持体側に移動させるための第一電圧が印加される成膜電極と、
前記成膜電極よりも前記現像剤担持体の回転方向下流側で現像位置よりも上流側で前記現像剤担持体の表面に当接し、第二電圧が印加されて前記現像剤担持体上の液体現像剤を規制する規制部材と、
現像位置よりも前記現像剤担持体の回転方向下流側で前記現像剤担持体の表面に当接し、第三電圧が印加されて前記現像剤担持体から現像剤を除去する除去部材と、
前記成膜電極と前記現像剤担持体との間に流れる第一電流を検出する第一電流検出手段と、
前記規制部材と前記現像剤担持体との間に流れる第二電流を検出する第二電流検出手段と、
前記除去部材と前記現像剤担持体との間に流れる第三電流を検出する第三電流検出手段と、
前記成膜電極に第一電圧を印加する第一電圧印加手段と、
前記規制部材に第二電圧を印加する第二電圧印加手段と、
前記除去部材に第三電圧を印加する第三電圧印加手段と、を備え、
前記制御手段は、前記第一電圧を印加していない状態で前記第二電圧又は前記第三電圧を印加させ、印加された前記第二電圧と前記第二電流、若しくは印加された前記第三電圧と前記第三電流とに基づいて、前記検出手段に前記液体現像剤の抵抗率を検出させる請求項１乃至４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
　前記制御手段は、前記第一電流と前記第二電流と前記第三電流の少なくとも一つに基づいて、前記トナーの移動度に関する情報を取得する、請求項５に記載の画像形成装置。
　トナー像の濃度を検出する濃度検出手段と、を備え、
前記制御手段は、前記成膜電極に第一電圧を印加した状態で前記像担持体に現像されたパッチトナー像の濃度と前記第一電圧とに応じて、前記トナーの移動度に関する情報を取得する請求項５に記載の画像形成装置。