(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
静電潜像が形成される像担持体と、
前記静電潜像に現像剤を付着させてトナー像を形成する現像手段と、
前記トナー像を転写体に転写する転写手段と、
前記像担持体への前記トナー像の形成後、かつ前記転写体への転写前に前記像担持体上の前記トナー像に液滴を吐出する液滴吐出手段と、を有し、
前記液滴吐出手段から吐出される前記液滴は、純水又は純水と水溶性有機溶剤との混合溶媒を用いることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記液滴吐出手段は、前記トナー像の画像情報に応じて吐出範囲を制御する制御手段をさらに有することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記トナー像の画像情報に基づき画素単位で、形成された前記トナー像の輪郭及びその周辺に前記液滴を吐出するように制御することを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記液滴吐出手段が吐出する前記液滴は、０．０６ｐｌ〜０．２ｐｌの微小液滴であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、転写工程前の像担持体上のトナー像に微小液滴の吐出を行い、より高画質の画像を形成する画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、画像形成装置は、まず感光体を帯電させると共に原稿画像に合わせて電荷を消去、いわゆる露光し、静電潜像を形成する。この感光体の静電潜像に現像装置を用いてトナーを付着させる。そして、感光体に付着したトナーを中間転写ベルトや用紙等の転写体に転写して、画像を形成している。
【０００３】
ここで、トナーの帯電量が適正値よりも高い場合、同じ極性を有するトナー同士が反発しあい、トナーが本来付着する位置よりずれることがあり、これによりチリ（転写チリ）が発生したり、印刷画像が乱れること（像乱れ）がある。このような転写チリや像乱れは写真画像よりも文字画像のような、コントラストの高いトナー像が形成される際に顕著である。よって、転写チリ等を抑制する種々の技術は主に上記のコントラストが高いトナー像に対してなされている。
【０００４】
特許文献１では、除電器を用いて感光体や中間転写ベルトに形成されたトナーの帯電量を適正値まで低下させ、これによりトナー同士が反発し合うことを防止している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−１３８８９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、画像の種類によって必要な帯電量は異なるため、除電器を用いてある画像に帯電量を適合させると別の画像では帯電量が適正値より低くなり、転写チリが発生することがある。本出願人は上記の点を改善した技術を先に提案した（特願２０１０−２６６０３４参照）。
【０００７】
この提案は、現像装置が感光体にトナーを付着させてから中間転写ベルト（転写部）にトナー像が転写されるまでの間に水蒸気をトナー像に供給することにより転写チリを抑制するというものである。
【０００８】
しかし、発生させた水蒸気を用紙全体に供給すると、用紙が必要以上に湿り、用紙がふやけ、製品品質が低下するおそれがある。
【０００９】
そこで本発明は、形成されたトナー像に微小液滴を供給してトナー粒子間の凝集力を高める一方、用紙に対しては悪影響を及ぼすことなく、高画質の画像を形成する画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的は以下の手段により達成される。
【００１１】
（１）静電潜像が形成される像担持体と、前記静電潜像に現像剤を付着させてトナー像を形成する現像手段と、前記トナー像を転写体に転写する転写手段と、前記像担持体への前記トナー像の形成後、かつ前記転写体への転写前に前記像担持体上の前記トナー像に液滴を吐出する液滴吐出手段と、を有し、前記液滴吐出手段から吐出される液滴は、純水又は純水と水溶性有機溶剤との混合溶媒を用いることを特徴とする画像形成装置。
【００１２】
（２）前記液滴吐出手段は、前記トナー像の画像情報に応じて吐出範囲を制御する制御手段をさらに有することを特徴とする上記（１）に記載の画像形成装置。
【００１３】
（３）前記制御手段は、前記トナー像の画像情報に基づき画素単位で、形成された前記トナー像の輪郭及びその周辺に前記液滴を吐出するように制御することを特徴とする上記（２）に記載の画像形成装置。
【００１５】
（４）前記液滴吐出手段が吐出する液滴は、０．０６ｐｌ〜０．２ｐｌの微小液滴であることを特徴とする上記（１）〜（３）のいずれか１つに記載の画像形成装置。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、トナー像の形成後、かつ転写前に像担持体上のトナー像に液滴を吐出することで転写時の電界の影響で発生するチリや像乱れを防止してコントラストの高い安定した画像を得ることができ、また、必要以上の液滴付着により用紙がふやけるといった製品品質の低下を防止できる。さらに、液滴として水を使用するので、インクを使用する場合とは異なり、乾燥しても目詰りが生じるおそれもなく、信頼性の高いものとなる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】画像形成装置の構成図である。
【図２】中間転写ベルト付近の拡大図である。
【図３】本実施の形態において液滴吐出制御を行う構成のブロック図である。
【図４】液滴吐出部先端のノズルの図である。
【図５】ノズルの他の実施例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、添付した図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。なお、以下の記載は特許請求の範囲に記載される発明の実施形態の例を示すものであり、技術的範囲や用語の意義を限定するものではない。また、図面の寸法比率は説明の都合上誇張されており、実際の比率とは異なる場合がある。
【００１９】
図１は実施の形態に係る画像形成装置Ａの構成図、図２は中間転写ベルト付近の拡大図である。画像形成装置Ａは、タンデム型カラー画像形成装置と称せられるもので、４組の画像形成部によりカラー画像形成を行う。
【００２０】
原稿台上に載置された原稿は画像読取装置ＳＣの走査露光の光学系により画像が走査露光され、ラインイメージセンサーに読み込まれる。光電変換された画像情報信号は、画像情報処理部（図３参照）において、Ａ／Ｄ変換、シェーディング補正、画像圧縮処理等を行った後、画像形成部の光書込部に入力される。
【００２１】
４組の画像形成部はイエロー（Ｙ）色の画像を形成する画像形成部１０Ｙ、マゼンダ（Ｍ）色の画像を形成する画像形成部１０Ｍ、シアン（Ｃ）色の画像を形成する画像形成部１０Ｃ、黒（Ｋ）色の画像を形成する画像形成部１０Ｋであり、それぞれ共通する符号１０の後に形成する色を表す符号Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋを付して表記する。
【００２２】
画像形成部１０Ｙは、感光体ドラム（像担持体）１Ｙ及びその周囲に配置された帯電部２Ｙ、光書込部３Ｙ、現像装置（現像手段）４Ｙ、ドラムクリーナー５Ｙ及び液滴吐出部（液滴吐出手段）８Ｙを有して構成される。
【００２３】
同様に画像形成部１０Ｍは、感光体ドラム１Ｍの周囲に配置された帯電部２Ｍ、光書込部３Ｍ、現像装置４Ｍ、ドラムクリーナー５Ｍ及び液滴吐出部８Ｍを、画像形成部１０Ｃは感光体ドラム１Ｃの周囲に配置された帯電部２Ｃ、光書込部３Ｃ、現像装置４Ｃ、ドラムクリーナー５Ｃ及び液滴吐出部８Ｃを、画像形成部１０Ｋは、感光体ドラム１Ｋの周囲に配置された帯電部２Ｋ、光書込部３Ｋ、現像装置４Ｋ，ドラムクリーナー５Ｋ及び液滴吐出部８Ｋを有して構成される。
【００２４】
画像形成部１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋにおけるそれぞれの感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ、帯電部２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋ、光書込部３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋ、現像装置４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋ、ドラムクリーナー５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ及び液滴吐出部８Ｙ、８Ｍ、８Ｃ、８Ｋはそれぞれ共通する内容の構成である。以下、特に区別が必要な場合を除き符号Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋを付さずに表記することにする。
【００２５】
画像形成部１０は、光書込部３にて画像情報信号を感光体ドラム１に書込み、感光体ドラム１に画像情報信号に基づく静電潜像を形成する。静電潜像は現像装置４により現像され、感光体ドラム１上に可視画像であるトナー像が形成される。
【００２６】
画像形成部１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋにおけるそれぞれの感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋにはそれぞれ、イエロー（Ｙ）色、マゼンダ（Ｍ）色、シアン（Ｃ）色、黒（Ｋ）色の画像が形成される。
【００２７】
中間転写ベルト（転写手段）６は、複数のローラーにより巻回され、走行可能に支持されている。
【００２８】
画像形成部１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋより形成された各色のトナー像は、走行する中間転写ベルト６上に一次転写部７Ｙ、７Ｍ、７Ｃ、７Ｋにより逐次転写されてＹ(イエロー)、Ｍ（マゼンダ）、Ｃ（シアン）、Ｋ（黒）の各色層が重畳したカラー画像が形成される。
【００２９】
用紙搬送部２０は用紙Ｓを搬送する。厚紙や薄紙といった数種類の用紙Ｓは給紙トレイ２１、２２、２３に収容されており、第１給紙部２４により給紙され、用紙整合装置を構成するループ形成ローラー対５１及びレジストローラー対５２を経て、２次転写部７Ａに搬送され、用紙Ｓ上に中間転写ベルト６上のカラー画像が転写される。カラー画像が転写された用紙Ｓは、定着装置３０にて熱と圧力とを加えることにより用紙Ｓ上のトナー像が定着され、定着搬送ローラー２５及び排紙ローラー２６を経て装置外に排出される。
【００３０】
また、画像形成装置Ａは用紙反転部２７を備えており、定着がなされた用紙を定着搬送ローラー２５から用紙反転部２７に導いて表裏を反転し排出、あるいは用紙の両面に画像形成を行うことを可能としている。
【００３１】
画像形成装置Ａの本体上部に設置された操作表示部４０では、画像形成を行うに際し、複数の用紙の中から使用する用紙Ｓの種類、サイズ、枚数等を設定できる。なお、用紙サイズについては画像読取装置ＳＣにて原稿を読み取った際に自動的に設定するようにしてもよい。
【００３２】
図３は本実施の形態において液滴吐出制御を行う構成のブロック図、図４は液滴吐出部８先端のノズルの図である。
【００３３】
図３に示すように、本実施形態の液滴吐出制御を行う構成において、液体吐出部８は、制御部１５に接続され、制御部１５の指示により制御される。制御部１５は、前述の画像情報処理部１６およびアクチュエーター制御部１７を有する。
【００３４】
アクチュエーター制御部１７は、画像情報処理部１６から取得した画像情報に基づいて、液体吐出部８の後述するアクチュエーター１４を制御する。アクチュエーター制御部１７がアクチュエーター１４を制御することによって、液体吐出部８のノズル１１から吐出する液滴の量あるいは吐出範囲が制御可能となる。
【００３５】
本実施の形態における液滴吐出部８は、感光体ドラム１にトナー像が形成された後であって、かつ中間転写ベルト６へ転写する前に、感光体ドラム１上のトナー像に液滴ｗを吐出する。液滴吐出部８は、図２に示すように感光体ドラム１の回転方向において現像装置４の下流域に設けられている。
【００３６】
液滴吐出部８は、プリンターのインクジェットを利用して構成されており、その構成自体は公知のため詳述は避けるが、概して図３に示すように感光体ドラム１に液滴ｗを吐出するノズル１１を有する。ノズル１１は、図３および図４に示すように、液滴が加圧される空間である加圧室１２と、加圧室１２に供給する液体を収容する液体収容部１３と、液滴ｗをノズル１１から吐出させるために液体収容部１３の液体を加圧するアクチュエーター１４とを有する。
【００３７】
液滴ｗの吐出は、アクチュエーター１４を構成する電極に電圧を印加することによりアクチュエーター１４を構成する振動板を変形させ、それにより加圧室１２内の圧力を変えることで行っている。なお、ノズル１１はトナー像に基づいて画素単位で液滴吐出を行うためにラインヘッド状に配置されている。
【００３８】
本実施の形態では、上記構成により、必要以上の水分が吐出されることによる用紙のふやけや、製品品質の低下を防止するため、液滴ｗの量や吐出範囲を制御する。
【００３９】
液滴の吐出は画素単位で行っている。例えば、画像形成装置に使用されているインクジェットはピエゾ方式またはサーマル方式を問わず１〜２ｐｌ程度で吐出可能であるが、このような大きさの液滴ｗを水又は水溶液として吐出すると感光体ドラム１上のトナー像は逆に乱れてしまう。また、もっと小さい微小液滴ｗを全画素に対して１００％吐出すれば、過剰に水分を供給してしまい、用紙のふやけや画像全体で転写不良が発生してしまう。
【００４０】
そのため、本実施の形態では画像情報処理部１６によって取得した画像情報からコントラストの高い箇所を検出して画素単位で液滴ｗを吐出する。微小液滴を吐出しているため、トナー像は乱れず画像をシャープに転写することができる。また、画像情報に基づいて、用紙全体に液滴を吐出せず、トナー像の輪郭及びその周囲に選択的に吐出するので、用紙がふやけ、製品品質が低下するということを防止することができる。また、必要以上の水分を含んだトナーが転写されることで定着装置で必要以上にエネルギーを費やし、定着不良が起こることを防止することもできる。ここでいうトナー像の周囲とは、トナー像外側近傍のトナーが付着していない領域であって、液滴によって用紙の全体或はトナー未着領域が広範囲にふやけてしまうことがないような領域である。
【００４１】
ノズル１１から吐出する液滴の量は以下のように考える。まず、Ａ４サイズ等の一枚の用紙に１層で全面に液滴ｗを吐出する場合を想定し、その際に必要な微小液滴ｗの量を求める。次に算出した用紙単位での必要な液滴ｗの量を画素単位での必要な水分量に変換する。
【００４２】
例えば、直径６μｍのトナー粒子が感光体ドラム１上に１層で全面的に付着、いわゆる「ベタ」で付着し（平面で最密充填した場合）、トナー粒子間に直径３μｍで厚さ１μｍの水が付着すると仮定した場合、必要な液滴の量はＡ４サイズ１枚当たり約０．０２５ｃｃとなる。
【００４３】
解像度が６００ｄｐｉの場合、画素数は４９６０×７０１５＝３４７９４４００であるため、１画素当たりの必要な液滴の量は約７．１８×１０−１０ｃｃとなる。インクジェット方式における液滴量は通常ｃｃではなくｐｌ（ピコリットル）を用いるため、上記値は約０．０００７１８ｐｌとなる。
【００４４】
微小液滴ｗのサイズを０．１ｐｌとした場合、０．０００７１８ｐｌに対して約１４０画素分に相当するが、直径６μｍのトナーの大きさより小さいため、０．１ｐｌ程度で吐出しても像乱れは起こらないと考えられる。以下、実施例１、２において妥当な加水量について実験したので後述する。
【００４５】
液滴ｗに使用される液体は、トナー粒子相互間の反発を防止してトナー間の液架橋力を強くし、トナーの凝集力を高める役割を有すればどのようなものであってもよい。例えば純水や、界面活性剤や消泡剤に使用されるポリエチレングリコールを１０倍程度希釈したものに防腐剤、酸化防止剤、防黴剤、ｐＨ調整剤等を添加して水溶性有機溶剤とし、これに純水を混合したものを吐出してもよい。純水に上記水溶性有機溶剤を混合すれば疎水加工されたトナーとの親水性をさらに向上させてトナー同士の反発を防止し、転写チリ等を防止することができる。
【００４６】
本実施の形態に係る画像形成装置によれば、感光体ドラム１へのトナー像の形成後、かつ中間転写ベルト６へのトナー像の転写前に画素単位で微小液滴を吐出する液滴吐出部８を設けたので、トナー同士の凝集力を高めて転写チリや像乱れを防止し、良好な画質を得ることができる。さらに吐出する液体の節約をも図ることができる。
【００４７】
また、液滴を吐出するノズルは図４に示すノズル１１のみでなく、図５に示すように、吐出口の先端部に約１μｍ〜２μｍ程度の上下２方向から伸びる突起物１８を設けたノズル１１Ａであってもよい。ノズル１１Ａを使用すればノズル１１に比べ液滴をさらに微細にすることができ、液滴吐出部８の吐出タイミングを制御部１５で調節することにより高速の吐出にも対応することが可能となる。
【００４８】
（実施例１）
次に液滴吐出部８について、転写チリ等の防止に必要な加水量に関する実験を行ったので説明する。本実験はφ１００、線速４００ｍｍ／ｓｅｃ、表面電位−６００Ｖの感光体ドラムと、φ２５、線速７２０ｍｍ／ｓｅｃ、現像電位Ｖａｃ１．０ｋＶｐｐで９ｋＨｚの矩形波、Ｖｄｃ−４００Ｖを印加した現像ローラー、及びフェライトコートキャリア粒径３０μｍ、トナー粒径６．５μｍ、トナー濃度７．５％の２成分現像剤を用いて行った。ノズルは図４に示すノズル１１を使用した。
【００４９】
本実施例１ではＹＭＣＫ各色のカバレッジ（印字率）が６％の文字チャートに対して飛び散りの目立ちやすい黒及び重なり合うＲＧＢ画像に対する画像情報に基づき、文字輪郭に純水と水溶性有機溶剤との混合溶媒を吐出した。液滴の量は０．２ｐｌである。なお、混合溶媒には界面活性剤、防腐剤、酸化防止剤、消泡剤、防黴剤、ｐＨ調整剤等を含み、感光体ドラム上のトナーと親和性を有するよう調整を行った。
【００５０】
（実施例２）
また、実施例１と同様にノズル１１を用いて吐出する液滴の量を０．１ｐｌとして画質の確認を行った。その他の条件は実施例１と同様とした。
【００５１】
（実施例３）
実施例３では、液滴吐出部８に図５に示すノズル１１Ａを用いて実験を行った。実施例３ではＹＭＣＫ各色の画像カバレッジが２０％の文字チャートとグラフィックチャートの混在画像について、飛び散りの目立ちやすい黒及び重なり合うＲＧＢ画像に対してグラフィック輪郭部に純水と水溶性有機溶剤との混合溶媒を吐出した。吐出する液滴量は０．０６ｐｌである。その他の条件は実施例１と同様とした。
【００５２】
（実施例４）
ノズル１１を用いて吐出する液滴の量を０．４ｐｌとして画質の確認を行った。その他の条件は実施例１と同様とした。
【００５３】
（実施例５）
ノズル１１Ａを用いて吐出する液滴の量を０．０３ｐｌとして画質の確認を行った。その他の条件は実施例１と同様とした。
【００５４】
（比較例１〜３）
実施例に対する比較例として吐出する液滴の量を１ｐｌ、０．５ｐｌのものと、液滴を吐出しない（０ｐｌ）ものでの画質の確認も行った。その他の条件は実施例１と同様とした。表１に実験結果を示す。
【００５５】
【表１】
0005464200.tif 000002
【００５６】
この表より明らかなように、比較例１、２の場合では液滴の吐出量が多すぎるため未転写像が発生し、良好な画質は得られなかった。比較例３においては文字部周辺でトナーの飛散が発生し、良好な画質は得られなかった。
【００５７】
これに対し、実施例１〜３においては微小液滴によりトナー粒子同士を適切に凝集させて転写チリや像乱れを防止し、画質を良好なものとすることができた。
【００５８】
なお、実施例４では未転写像が発生したが画質は許容レベルであった。実施例５では文字部周辺でトナーの飛散が発生したものの画質は許容レベルであった。
【００５９】
実施例１〜３によれば、液滴吐出部８のノズルから０．０６ｐｌから０．２ｐｌの範囲にて液滴を吐出することでトナー同士が反発することで発生する転写チリや像乱れを防止し、画質を良好なものとすることができた。許容レベルで考えれば０．０３ｐｌから０．４ｐｌの範囲でもよいことがわかった。
【００６０】
なお、実施の形態においては液滴吐出部８が感光体ドラム１から中間転写ベルト６への転写時に液滴ｗの吐出を行っているが、これに限られず、中間転写ベルト６から用紙Ｓへの転写時（２次転写時）又は中間転写を行わない直接転写における感光体ドラムから用紙への転写時に液滴を吐出してもよい。転写チリ等の発生は用紙に現れるものであるため、用紙への転写時に液滴の吐出を行うことで転写チリ等を直接的に防止することができる。
【符号の説明】
【００６１】
１    …感光体ドラム（像担持体）、
４    …現像装置（現像手段）、
６    …中間転写ベルト（転写手段）、
８    …液滴吐出部（液滴吐出手段）、
１５  …制御部（制御手段）、
Ｓ    …用紙（転写体）、
ｗ    …液滴。
【図１】
0005464200.tif 000003
【図２】
0005464200.tif 000004
【図３】
0005464200.tif 000005
【図４】
0005464200.tif 000006
【図５】
0005464200.tif 000007