(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
静電潜像を形成するために選択的に露光をする露光手段と、
微細孔が多数貫通されて、液体に染料・顔料等の着色成分を溶解若しくは分散させた液体現像剤を保持する現像剤保持部材と、
前記現像剤保持部材に対向して配置され、前記露光手段により選択的に露光され表面部分に前記液体現像剤を付着可能な静電潜像を形成し、当該静電潜像に前記現像剤保持部材の微細孔に保持された液体現像剤の液滴を付着させて静電潜像から顕在化された画像を形成して担持する像担持体と、
前記像担持体における静電潜像形成に先立って前記像担持体を帯電させる帯電器とを備える画像形成装置において、
前記微細孔の１つから前記像担持体に付着する前記液体現像剤の液滴量Ｖ０（ｍ３）を、
ドットピッチをｄｏ（ｍ）、前進接触角をθａ（°）としたときに、
式  [π・ｄｏ3{tan(θa／2)＋1／3(tan3(θa／2))}]／16
により計算される量より少ない液滴量Ｖ０（ｍ３）となるように調整すること
を特徴とする画像形成装置の液滴量の調整方法。
【請求項２】
静電潜像を形成するために選択的に露光をする露光手段と、
微細孔が多数貫通されて、液体に染料・顔料等の着色成分を溶解若しくは分散させた液体現像剤を保持する現像剤保持部材と、
前記現像剤保持部材に対向して配置され、前記露光手段により選択的に露光され表面部分に前記液体現像剤を付着可能な静電潜像を形成し、当該静電潜像に前記現像剤保持部材の微細孔に保持された液体現像剤の液滴を付着させて静電潜像から顕在化された画像を形成して担持する像担持体と、
前記像担持体における静電潜像形成に先立って前記像担持体を帯電させる帯電器とを備える画像形成装置において、
前記微細孔の１つから前記像担持体に付着する前記液体現像剤の液滴量Ｖ１（ｍ３）を、
ドットに関係した所定の係数をｋ、ドットピッチをｄｏ（ｍ）、現像剤の浸透膜厚をｔ（ｍ）としたときに、
式  [｛π(ｋ・ｄｏ)２}／４]・ｔ
により計算される量より多い液滴量Ｖ１（ｍ３）となるように調整すること
を特徴とする画像形成装置の液滴量の調整方法。
【請求項３】
前記ドットピッチを変更することで、前記液滴量となるように調整すること
を特徴とする請求項１又は請求項２に記載の画像形成装置の液滴量の調整方法。
【請求項４】
前記帯電器による前記像担持体を帯電させる帯電量を変化させることで、前記液滴量を調整すること
を特徴とする請求項１又は請求項２に記載の画像形成装置の液滴量の調整方法。
【請求項５】
前記露光手段により前記像担持体に形成される静電潜像の面積を変化させることで前記液滴量を調整すること
を特徴とする請求項１又は請求項２に記載の画像形成装置の液滴量の調整方法。
【請求項６】
前記現像剤保持部材に貫通された前記微細孔の開口面積を変更することで前記液滴量を調整すること
を特徴とする請求項１又は請求項２に記載の画像形成装置の液滴量の調整方法。
【請求項７】
前記微細孔に保持された前記液体現像剤の液面と前記像担持体表面との距離を変更することで前記液滴量を調整すること
を特徴とする請求項１又は請求項２に記載の画像形成装置の液滴量の調整方法。
【請求項８】
前記現像剤保持部材の前記微細孔の壁面の撥水性を変更することにより、前記微細孔に保持された前記液体現像剤の液面と前記像担持体表面との距離を変更すること
を特徴とする請求項７に記載の画像形成装置の液滴量の調整方法。
【請求項９】
前記現像剤保持部材の前記微細孔の壁面の形状を変更することにより、前記微細孔に保持された前記液体現像剤の液面と前記像担持体表面との距離を変更すること
を特徴とする請求項７に記載の画像形成装置の液滴量の調整方法。
【請求項１０】
前記現像剤保持部材による、前記像担持体に形成された静電潜像の現像速度を変更することで前記液滴量を変更すること
を特徴とする請求項１又は請求項２に記載の画像形成装置の液滴量の調整方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液体現像剤を用いて、階調が豊かで且つ引き締まった画像を高速に現像する画像形成装置の液滴量の調整方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の液体現像剤を用いた画像形成装置は、脂肪族飽和炭化水素等の絶縁性液体キャリア中に分散されたトナー微粒子を、静電潜像が形成された誘電体表面に電気泳動によって選択的に付着させる方式が主流であった。この方式は粉体トナーを用いる現像装置に比べ、トナー粒子を小さく設定できるため、高解像度の画像を得るのに適していた。また、液体トナーは定着に必要なエネルギーが粉体トナーに比べて少ないという利点もあった。しかし、液体キャリアとして用いられる脂肪族飽和炭化水素は、好ましくない臭気が発生し、火災のおそれもあり、さらに画像形成後乾燥の必要もあるため、オフィスや家庭での使用には不向きであった。
【０００３】
これに対して、特公昭５５−１８９０６号公報などにおいて、潜像形成部材の全面を液状現像剤により湿潤させることなく現像剤保持部材の微細孔に水溶性の現像剤を保持し、静電潜像面に近接対向せしめ選択的に現像剤を付着させて現像を行う方式を用いた装置が提案されている。この装置であれば、臭気もなく、画像形成後の乾燥の必要もない。
【０００４】
このような画像形成方法においては、感光体に形成された静電潜像に現像剤保持部材に備えられた１つの微細孔に保持された液体現像剤を１つの液滴として感光体に接触させて付着させることにより現像を行なっており、この液滴を多数連続して付着させることにより隙間のない連続的な画像、いわゆるベタ画像が形成できる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、もし１つの微細孔から付着する液体現像剤の液滴量が多すぎると、隣の微細孔から付着する液滴と接触する場合があり、接触すると、２つの液滴の結合が生じる。２つの液滴が結合すると、１つの大きな液滴になり、その形状は表面張力から２つの小さな略球状から１つの大きな略球状に変形し、同一の液滴量でも感光体上での液滴の付着面積が小さくなる。そのため、現像されるべき場所に液体現像剤を付着させることができず画像を形成することができなくなる。そのため、本来現像されるべき部分が未現像の部分となる、いわゆる「白抜け」の部分が発生する。従って、形成される画像の質が低下するという問題があった。
【０００６】
一方、液滴が小さすぎる場合、上記のような隣り合った液滴が接触するようなことはないが、感光体上の隣り合った２つの液滴が、記録紙に転写され、液体現像剤が押しつぶされて拡大した場合でも、隣の液滴の液体現像剤が形成するドットに届かず、画像を構成するドット間に間隙ができて、結果的に白抜けが生じ、隙間のない連続的な画像、いわゆるベタ画像が形成できないという問題があった。
【０００７】
本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、像担持体である感光体上の隣接した液滴量が多すぎて互いに干渉しないように、液滴の液体現像剤の量を適切な液滴量に調整し、且つ、記録紙に転写した場合には隣接した液滴が形成する画像に間隙ができないように十分な液滴量に調整することで高品質な画像が形成できる画像形成装置の液滴量の調整方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
【０００９】
【００１０】
【００１１】
【００１２】
【００１３】
【００１４】
【００１５】
【００１６】
【００１７】
【００１８】
【００１９】
【００２０】
この目的を達成するために、請求項１に係る発明の画像形成装置の液滴量の調整方法は、静電潜像を形成するために選択的に露光をする露光手段と、微細孔が多数貫通されて、液体に染料・顔料等の着色成分を溶解若しくは分散させた液体現像剤を保持する現像剤保持部材と、前記現像剤保持部材に対向して配置され、前記露光手段により選択的に露光され表面部分に前記液体現像剤を付着可能な静電潜像を形成し、当該静電潜像に前記現像剤保持部材の微細孔に保持された液体現像剤の液滴を付着させて静電潜像から顕在化された画像を形成して担持する像担持体と、前記像担持体における静電潜像形成に先立って前記像担持体を帯電させる帯電器とを備える画像形成装置において、前記微細孔の１つから前記像担持体に付着する前記液体現像剤の液滴量Ｖ０（ｍ３）が、ドットピッチをｄｏ（ｍ）、前進接触角をθａ（°）としたときに、式[π・ｄｏ3{tan(θa／2)＋1／3(tan3(θa／2))}]／16により計算された量より少ない液滴量となるように調整することを特徴とする。
【００２１】
上記構成による画像形成装置の液滴量の調整方法では、上記式を満たすように像担持体に付着する液体現像剤の液滴の量を調整することで、液滴同士が結合して液滴が変形することにより像担持体上の付着面積が減少して未現像部分が生じるいわゆる白抜けが発生することのない画像形成装置とすることができる。そのため、高品質な画像を形成できる画像形成装置とすることができる。
【００２２】
また、請求項２に係る発明の画像形成装置の液滴量の調整方法は、静電潜像を形成するために選択的に露光をする露光手段と、微細孔が多数貫通されて、液体に染料・顔料等の着色成分を溶解若しくは分散させた液体現像剤を保持する現像剤保持部材と、前記現像剤保持部材に対向して配置され、前記露光手段により選択的に露光され表面部分に前記液体現像剤を付着可能な静電潜像を形成し、当該静電潜像に前記現像剤保持部材の微細孔に保持された液体現像剤の液滴を付着させて静電潜像から顕在化された画像を形成して担持する像担持体と、前記像担持体における静電潜像形成に先立って前記像担持体を帯電させる帯電器とを備える画像形成装置において、前記微細孔の１つから前記像担持体に付着する前記液体現像剤の液滴量Ｖ１（ｍ３）を、ドットに関係した所定の係数をｋ、ドットピッチをｄｏ（ｍ）、現像剤の浸透膜厚をｔ（ｍ）としたときに、式  [｛π(ｋ・ｄｏ)２}／４]・ｔにより計算した量より多い液滴量Ｖ１（ｍ３）となるように調整することを特徴とする。
【００２３】
上記構成による画像形成装置の液滴量の調整方法では、上記式を満たすように液滴量を調整することで、記録紙に転写した場合に隣接した液滴が形成する画像に間隙ができないように十分な液滴量を確保するように調整された画像形成装置とすることができる。そのため高品質な画像が形成できる画像形成装置とすることができる。
【００２４】
また、請求項３に係る発明の画像形成装置の液滴量の調整方法は、請求項１又は請求項２に記載の画像形成装置の液滴量の調整方法の構成に加え、前記ドットピッチを変更することで、前記液滴量となるように調整することを特徴とする。
【００２５】
上記構成による画像形成装置の液滴量の調整方法では、微細孔を備えた現像剤保持部材のドットピッチを変更することで、その画像形成装置に適した安定した液滴量に調整することができる。
【００２６】
また、請求項４に係る発明の画像形成装置の液滴量の調整方法は、請求項１又は請求項２に記載の画像形成装置の液滴量の調整方法の構成に加え、前記帯電器による前記像担持体を帯電させる帯電量を変化させることで、前記液滴量を調整することを特徴とする。
【００２７】
上記構成による画像形成装置の液滴量の調整方法では、部品の交換などを伴わず、帯電器の電圧を変更するだけで容易に適正な液滴量とすることができる。
【００２８】
また、請求項５に係る発明の画像形成装置の液滴量の調整方法は、請求項１又は請求項２に記載の画像形成装置の液滴量の調整方法の構成に加え、前記露光手段により前記像担持体に形成される静電潜像の面積を変化させることで前記液滴量を調整することを特徴とする。
【００２９】
上記構成による画像形成装置の液滴量の調整方法では、部品の交換などを伴わず、露光手段により形成される静電潜像の面積を変更するだけで容易に適正な液滴量とすることができる。
【００３０】
また、請求項６に係る発明の画像形成装置の液滴量の調整方法は、請求項１又は請求項２に記載の画像形成装置の液滴量の調整方法の構成に加え、前記現像剤保持部材に貫通された前記微細孔の開口面積を変更することで前記液滴量を調整することを特徴とする。
【００３１】
上記構成による画像形成装置の液滴量の調整方法では、現像剤保持部材の微細孔の開口面積を変更するだけで容易に適正な液滴量とすることができる。
【００３２】
また、請求項７に係る発明の画像形成装置の液滴量の調整方法は、請求項１又は請求項２に記載の画像形成装置の液滴量の調整方法の構成に加え、前記微細孔に保持された前記液体現像剤の液面と前記像担持体表面との距離を変更することで前記液滴量を調整することを特徴とする。
【００３３】
上記構成による画像形成装置の液滴量の調整方法では、液体現像剤の液面と前記像担持体表面との距離を変更するだけで、容易に適正な液滴量とすることができる。
【００３４】
また、請求項８に係る発明の画像形成装置の液滴量の調整方法は、請求項７に記載の画像形成装置の液滴量の調整方法の構成に加え、前記現像剤保持部材の前記微細孔の壁面の撥水性を変更することにより、前記微細孔に保持された前記液体現像剤の液面と前記像担持体表面との距離を変更することを特徴とする。
【００３５】
上記構成による画像形成装置の液滴量の調整方法では、現像剤保持部材の微細孔の撥水性を、例えば撥水コーティングを施すことにより変更することで、容易に適正な液滴量とすることができる。
【００３６】
また、請求項９に係る発明の画像形成装置の液滴量の調整方法は、請求項７に記載の画像形成装置の液滴量の調整方法の構成に加え、前記現像剤保持部材の前記微細孔の壁面の形状を変更することにより、前記微細孔に保持された前記液体現像剤の液面と前記像担持体表面との距離を変更することを特徴とする。
【００３７】
上記構成による画像形成装置の液滴量の調整方法では、現像剤保持部材の微細孔の壁面の形状を変更することにより微細孔に保持される液体現像剤の液面がその接触角に応じて移動し、像担持体表面との距離を調整することで、容易に適正な液滴量とすることができる。
【００３８】
また、請求項１０に係る発明の画像形成装置の液滴量の調整方法は、請求項１又は請求項２に記載の画像形成装置の液滴量の調整方法の構成に加え、前記現像剤保持部材による、前記像担持体に形成された静電潜像の現像速度を変更することで前記液滴量を変更することを特徴とする。
【００３９】
上記構成による画像形成装置の液滴量の調整方法では、像担持体に形成された静電潜像の現像速度を変更することで、容易に適正な液滴量とすることができる。
【００４０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の画像形成装置の望ましい実施の形態である画像形成装置１について図面を参照して説明する。ここで図１は、本実施の形態の画像形成装置１の構成の概略を示す模式図である。図１を参照しながら、本実施の形態の画像形成装置１の構成の概略について説明する。
【００４１】
画像形成装置１は、静電潜像をその表面に担持可能な感光体ドラム（像担持体）２と、感光体ドラム２に対向する位置に配置され、感光体ドラム２の表面に接触しつつ連動して回転するように配置された現像剤保持部材３と、現像剤保持部材３の内部に配置された現像剤供給用発泡部材４と、現像剤供給用発泡部材４の内部に配置された現像剤容器５と、現像剤容器５の内部で液体現像剤３０を浸透保持し、現像剤供給用発泡部材４に接触して液体現像剤３０を供給するための発泡材４８と、感光体ドラム２に近接して配置され、表面を一様に帯電する帯電器６と、感光体ドラム２の表面を画像情報に基づいて選択的に露光する選択露光手段７と、感光体ドラム２上に形成された液体現像剤３０による画像を記録紙ＰＰに転写する転写ローラ９と、記録紙ＰＰに転写されずに残留した液体現像剤３０を除去し、感光体ドラム２の表面をクリーニングするクリーニングローラ１０を主な構成要素とする。
【００４２】
本実施の形態の画像形成装置１は、液体現像剤３０として、水を主成分とした溶液を用いることが可能であり、脂肪族飽和炭化水素を主成分とする従来の液体現像剤に対して、臭気が少ない等の環境面、あるいは材料費が安価であることによる工業面、引火の危険性が少ない等の安全面で有利である。また、従来の粉体トナーを用いた電子写真方式と比べると熱定着器を必要としない点で省電力、省スペースとして有利であり、液体現像剤３０を使用しているため自然画の画質において階調が豊かに出せるなどの点で有利である。
【００４３】
次に、引き続き本実施の形態の画像形成装置１の各構成要素について、詳細に説明を行う。
【００４４】
ここで、図７は、本実施の形態の画像形成装置１の現像の様子を示す模式断面図である。この現像に用いる液体現像剤３０は、純水に染料・顔料等の着色成分を溶解もしくは分散させた水性且つ導電性の液体を用いることができる。液体現像剤３０の導電性は１０の８乗オームセンチメートル以下程度であればよい。装置の仕様からは水性に限定する必要はないが、環境上の問題および製造コスト等を考慮すると水性の液体現像剤の方が望ましい。
【００４５】
感光体ドラム２は、静電潜像２０をその表面２１に保持することが可能であり、その表面の液体現像剤３０に対する濡れ性が、現像剤保持部材３の濡れ性よりも高い材料であることが望ましい。ここで、接触角には液体現像剤３０が表面に沿って進行する場合の前進接触角と後退する場合の後退接触角があるが、ここでは前進接触角が、あまり濡れ性が高いと液体現像剤３０が付着した際その液滴が広がってしまい画像が乱れるため、３０゜から８０゜程度が望ましく、ドットの結合防止の観点からは５０°以上のものが適している。一方、後退接触角は、クリーニング特性の向上を考えると１０°以下が望ましい。
【００４６】
感光体ドラム２を形成する材料には、一般にレーザプリンタに利用されている有機光導電体（ＯＰＣ（Organic  Photoconductor））材料が用いられる。有機光導電体には、負帯電タイプの積層ＯＰＣと正帯電タイプの単層ＯＰＣがあり、一般的には、前者のものが比較的多く使用されているが、本実施の形態では後者の正帯電タイプの単層ＯＰＣを採用している。これは、単層ＯＰＣとして、ポリカーボネート樹脂をベースとし、これを電荷発生材料（ＣＧＭ）としてぺリレンテトラカルボン酸ジイミド誘導体（ペリレン顔料）を分散したものから構成されている。
【００４７】
図２は、画像形成装置１の現像剤保持部材３の外観と、その表面の一部を拡大した図である。現像剤保持部材３は、図１に示すように感光体ドラム２の表面２１に液体現像剤３０を選択的に供給するためのもので、図２に示すように、現像剤保持部材３は、メッシュ状のニッケル素材等からなる金属製薄板に、その表面に垂直方向に貫通するように多数の微細孔１１が設けられたものをローラ形状のドラムに形成したものである。この現像剤保持部材３は、例えば微細なピッチを持つシート状のメッシュ１２をローラ形状にすることでも形成できる。なお、現像剤保持部材３の形状はローラ形状に限定されるものではなく、例えば無端、有端のベルト形状にすることも可能である。また、メッシュ１２は高精細スクリーン印刷用のもの等も使用することができ、１インチあたり２００線以上のものが高精細の画像形成に適している。
【００４８】
さらに、エレクトロフォーミング（電鋳）で作製した金属のメッシュは織り目がなく、１インチあたり２０００線以上の、均質で高精細且つ開口率の高いメッシュを形成できるため、現像剤保持部材３を形成するには適している。このメッシュを構成する材料には、銅やニッケル等が用いられる。また、メッシュ１２の断面形状は、液体現像剤３０の成分や、微細孔１１の壁面により接触角が異なるため、種々の形状が採用されるが、本実施の形態では骨部の断面形状が略円形のものを用いている。
【００４９】
このようなエレクトロフォーミングで微細なメッシュ１２を製作する方法は、例えば特公平１−２０７４０号公報等にも詳しく説明されているが、以下に本実施の形態の現像剤保持部材３に用いるメッシュ１２の製作法について具体的に説明する。
【００５０】
図６の（Ａ）から（Ｅ）は、本実施の形態である、骨部の断面が略円形のメッシュ１２を用いた現像剤保持部材３の製作法の一例である。以下図６に沿って、その製作法を説明する。まず図６（Ａ）に示すように例えばステンレス鋼、ニッケルなどからなる母材（めっき用基板)５１にフォトレジストとして液状又はシート状の光硬化型のネガティブタイプのレジスト５２を塗布又は熱圧着してレジスト層５２を形成する。
【００５１】
次に図６（Ｂ）に示すように、メッシュ１２の骨部に相当する場所に遮光用のマスク５３を形成して露光をする。露光によりマスク５３をした部分のネガティブタイプのレジスト５２が除去されるので、めっきを行いメッシュ１２の成形を行う。なお、めっき処理に先立ち、成形したメッシュ１２が母材５１から外れやすくなるように、必要に応じて離型処理を行なってもよい。離型処理は例えば酸化膜の形成などにより行われる。離型処理後、めっき槽において電気ニッケルめっきを行う。例えば本実施の形態では、スルファミン酸ニッケル浴で、硫酸ニッケルやスルファミン酸ニッケルがイオン源として添加されている。
【００５２】
図６（Ｃ）に示すように、めっき処理により、母材５１の露出した部分にめっき層５５が形成されるので、所定の厚さになったら水洗し、レジスト５２を除去し、母材５１よりめっき層５５を剥離する。
【００５３】
ここで剥離されたメッシュ１２の骨部は、図６（Ｄ）に示すように、断面が矩形であるので、ここに丸みをつけるため、再度メッシュ１２のみをめっき浴をして、周囲にめっき層を付着させて、図６（Ｅ）に示すような略円形の最終形を得る。
【００５４】
このような製作方法であれば、メッシュ１２のピッチを自由に設定、開口面積、形状も自由にできるものである。
【００５５】
図３は、２つのラッパ形を組み合わせた形状の微細孔１１を形成するため断面が略円形状の骨部を有するメッシュ１２を用いた場合、液体現像剤３０を保持する微細孔１１の拡大図を示す。次に、現像剤保持部材３に保持される液体現像剤３０の状態について説明する。
【００５６】
本実施の形態では、現像剤保持部材３には液体現像剤３０が各微細孔１１の中に保持されている。また、現像剤保持部材３の感光体ドラム２と反対側の表面（内側面）では、液体現像剤３０がそれ自体の付着力により付着しており、液面は圧力的に自由面になっている。また、各微細孔１１に保持された液体現像剤３０は、この内側面に付着した液体現像液３０により連結され、現像剤保持部材３に保持された液体現像剤３０は、一体のものとなっている。
【００５７】
ところで、微細孔１１の直径および膜厚が数十μｍオーダーの場合、重力の影響はほとんど考慮する必要が無く、液体の挙動は表面張力によって支配される。したがって、液体現像剤３０の感光体ドラム２側液面３１及び内側液面３２は全体の表面エネルギーが最小となる状態で安定する。
【００５８】
また、図３で示されるような後方の液体現像剤３０が連結して自由面を形成する微細孔１１中の液体現像剤３０を考えた場合、後方（図下側）の内側液面３２は液面の表面エネルギーは常に一定となる。このため、表面エネルギーの変化は、液体現像剤３０は前方（感光体ドラム２側）の液面３１についてのみ考慮すればよい。ここで、液面３１は、表面エネルギーが最小となるように常に平面となる。もし、液面３１と微細孔１１表面のなす角度θが、ヤング―デュプレの式の関係によって決定される接触角Ｇよりも小さい場合、液体現像剤３０の液面３１の位置は微細孔１１中に進行し、角θが接触角Ｇと等しくなった点で安定する。
【００５９】
なお、前述のように接触角Ｇは通常、液体現像剤３０が表面に沿って進行する場合の前進接触角と後退する場合の後退接触角があるが、微細孔１１の表面が一旦濡れた場合、その接触角Ｇは後退接触角に等しくなるため、前記接触角Ｇは後退接触角として設定するのが適している。以後、特に断りをしない場合を除き接触角Ｇとは後退接触角をいうものとする。
【００６０】
ここで、メッシュ１２の骨部の断面形状と、ここに保持される液体現像剤３０の液面３１の位置について説明する。
【００６１】
図３に示すように、感光体ドラム２に対して反対側になる内側液面３２は、多数の微細孔１１に保持された液体現像剤３０と連続して液体現像剤３０が豊富に供給されているため、液体現像剤３０自体の付着力により、現像剤保持部材３の内側を略覆うような状態で付着しており、この現像剤保持部材３の内側に付着した液体現像剤３０を介して、それぞれ微細孔１１に保持された液体現像剤３０が結合した状態となっている。また、本実施の形態では、現像剤保持部材３と現像剤供給用発泡部材４の間は非接触の状態で間隙が設けられ、その間隙に液体現像剤３０が豊富に供給されているので（図８参照）、現像剤保持部材３の液体現像剤３０の内側液面３２は、別段の圧力を受けることもない状態になっている。したがって、現像剤保持部材３に保持された液体現像剤３０の内側液面３２は圧力的に略自由面となっている。
【００６２】
一方、液体現像剤３０の感光体ドラム２側液面３１は、前述のように内側液面３２が圧力的に自由な状態であるため、その感光体ドラム２側液面３１も略圧力的に自由になり平面を形成しようとする。また、その位置は、前述のように微細孔１１の断面形状及び微細孔１１の壁面と液体現像剤３０との接触角Ｇによって決定される。
【００６３】
さらに、この液体現像剤３０の感光体ドラム側液面３１の位置について詳細に説明する。ここで図４は、図３に示す２つのラッパ形が組み合わされた形状の微細孔１１の壁面の任意の位置Ｐ１１〜Ｐ１５における貫通方向に垂直な断面と感光体ドラム２と反対方の微細孔の壁面とがなす角度θ１１〜θ１５を表す図である。又図５は、この関係をグラフに表したものである。図４で示されるような微細孔１１の骨部の断面形状が略円形である場合、微細孔１１の貫通方向に垂直に切断した断面と微細孔１１の壁面とがなす角度θが、微細孔１１の壁面と液体現像剤３０との濡れ性によって決定される接触角（特に後退接触角）Ｇと等しくなる点Ｐで液面３１が固定される。つまり、本実施の形態の場合、接触角Ｇがおよそ８０°であるとすると、図５から分かるようにＰ１４の位置で角度θ１４と、接触角Ｇが一致する。従って、液面３１が、Ｐ１４の場所に来た時に、接触角Ｇである液体現像剤３０の液面３１は平面となり、液面はエネルギー的に最も安定する。
【００６４】
以上のように、接触角Ｇに合わせて微細孔１１の断面形状を変化させて角度θを調整することにより、液面３１を所望の位置に制御することもできる。これによって、感光体ドラム２上の表面２１に掲載される静電潜像２０と液面３１の間隔Ｓを一定にでき、静電潜像２０による電界が液面３１に与える影響が一定する（図７参照）。
【００６５】
図１に示すように、現像剤供給用発泡部材４は、ローラ形状のスポンジを備えており、液体現像剤３０が浸透保持されている。これが、現像剤保持部材３と接触又は近接することにより液体現像剤３０が微細孔１１中に供給される。現像剤容器５は、現像剤供給用発泡部材４の内部に配置されており、現像剤供給用発泡部材４と接触している一部を除いて、気密性であることが望ましい。さらに、現像剤容器５はその内部に発泡材４８を備えており、液体現像剤３０はその発泡材４８中に浸透して保持されるように構成されている。
【００６６】
ここで、液体現像剤３０の供給について説明する。図８は、液体現像剤３０の供給を行う装置を示す模式的な断面図である。現像ローラ芯体４１内部の現像剤容器５内に液体現像剤３０は保存される。
【００６７】
現像剤供給用発泡部材４は現像ローラ芯体４１の中央部の外形が小さくなっている部分の外周部に接着して保持され、その端の一部は現像剤容器５内の発泡剤４８に含浸された液体現像剤３０と接触部４７で接触する。液体現像剤３０は、現像剤供給用発泡部材４の前記接触している接触部４７から浸透し全体に供給される。
【００６８】
なお、使用開始においては現像剤供給用発泡部材４と現像剤保持部材３の間に液体現像剤３０が十分に供給されるように初期現像用の供給管４３から液体現像剤３０が供給され、供給後は栓４４がされ密封される。使用開始後の液体現像剤３０の供給は中心の補給管４５から行われ、補給後キャップ４６を付ける。
【００６９】
現像剤保持部材３のメッシュ１２部分は、現像ローラ芯体４１の両端部の外径が大きくなっている部分に貼り付けられ、メッシュ１２部分と現像剤供給用発泡部材４との間に間隙が設けられ、そのギャップは常に一定とされる。
【００７０】
次に、帯電器６は、通常のレーザプリンタに使用されるスコロトロン帯電器を用いることができる。その構成の概略を説明すると、直径５０〜１００μｍのタングステンワイヤを１ｃｍ程度離して断面コ字状のアルミ等の金属でシールドをし、その開口面にシールド電極とは絶縁して数本のワイヤ或いはメッシュをグリッド電極として配置した構成である。このスコロトロンの開口面を感光体ドラム２に対向させ、グリッド電極にバイアス電圧を印加する。このスコロトロン帯電器による帯電器６では帯電時間が長くなってもグリッド電極に印加された電圧によって帯電電位が規制され、表面電位が飽和する。そのため感光体ドラム２の表面２１を均一に帯電することができる。また、帯電する電圧及びバイアス電圧を変更することにより、感光体ドラム２の帯電電位を異なるものとすることができる。帯電電位は４００〜６００Ｖ程度に設定できる。
【００７１】
次に、選択露光手段７について説明する。ここで図９は、本実施の形態のＬＤ（半導体レーザ）スキャナー６１を用いた選択露光手段７の構成の概略を示す模式図である。以下図９を参照して説明する。
【００７２】
選択露光手段７は、現像剤保持部材３と連れ回るように配置された感光体ドラム２を照射するＬＤスキャナー６１と、ＬＤスキャナー６１を制御する制御ユニット７０から構成される。この制御ユニット７０は、画像形成装置１に使用されるＬＤスキャナー６１を制御するユニットである。すなわち、ＲＡＭ７２に入力された画像データを、ＣＰＵ７１によりビットマップの印刷データに展開する。本実施の形態では、ＬＤの出力を変調するＬＤパワー制御部７４は必ずしも必要ではないが、このＬＤパワー制御部７４を用いることでさらに階調を出すことが可能となるものである。なお、以下の説明は画像形成装置１の選択露光手段７を例に説明する。
【００７３】
ＬＤスキャナー６１の筐体６２の左後部（図９左下方）には、レーザ光を出力するＬＤ６３と、その発光部側に設けられたコリメートレンズ（Collimate  lens）６４が、さらにそのレーザ光の進行方向にポリゴンミラー６５が配置される。また、筐体６２の左前部には、ＢＤミラー（水平周期ミラー）６７が、ＢＤミラー６７の後方には、ＢＤセンサ６８が配置される。ポリゴンミラー６５の前方にはｆθレンズ６６が配置される。このＬＤスキャナー６１とは別の位置に、これと電気的に接続された制御ユニット７０が設けられ、ＬＤスキャナー６１の制御を行うＣＰＵ７１には、元画像データや、これを展開した印刷データ等が記憶されているＲＡＭ７２や制御プログラムを格納したＲＯＭ７３、ＬＤ６３の点滅を制御するＯＮ／ＯＦＦタイミング制御部７５、ＬＤ６３の光量を制御するＬＤパワー制御部７４がバスを介して接続されている。さらにＣＰＵ７１には、ポリゴンミラー制御部７８と感光体ドラム制御部７９が接続され、これらは図示しないポリゴンミラー及びＬＦ（Line  Feed）モータに図示しないドライバを介して接続され、これらのモータを駆動させる。そしてＯＮ／ＯＦＦタイミング制御部７５には、ＢＤセンサ６８と電気的に接続されたＢＤ信号受信部７７が接続されている。
【００７４】
さらに、この選択露光手段７の作用について詳述する。まず、制御ユニット７０により制御されて発光したＬＤ（半導体レーザ）６３からレーザ光を出力する。なお、レーザ発光体は、本実施の形態のような半導体レーザ以外にもガスレーザなど各種のレーザ装置が用いられる。ここでは、装置のコンパクト化や感光体ドラム２の感受性を考慮して半導体レーザを用いている。出力されたレーザ光は、コリメートレンズ６４で集光され光軸を揃えられて、ポリゴンミラー６５に入射する。ポリゴンミラー６５は、本実施の形態では六角柱の形状を持って、図上時計回り方向に定速回転している。
【００７５】
このポリゴンミラー６５に入射したレーザ光は、感光体ドラム２上を走査する前に、まずＢＤミラー６７方向に反射され、さらにＢＤミラー６７に入射したレーザ光は反射されてＢＤセンサ６８方向に入射する。ＢＤセンサ６８は、光が入射することにより電流が発生され、この電流による信号をＢＤ信号受信部７７が受信して、ＢＤ信号受信部７７は、この電圧の変化を制御信号としてのパルス信号をＯＮ／ＯＦＦタイミング制御部７５に送信する。この信号を受け取ったＯＮ／ＯＦＦタイミング制御部７５は、この信号を受け取った時間を基準時間として、ここからＣＰＵ７１の内部の基準クロックによりクロックをカウントし、画像情報に基づいて所定のタイミングでＬＤ６３の発光のタイミングを決定してスイッチング動作をする。
【００７６】
ポリゴンミラー６５は、一定速度で回転しているため、ポリゴンミラー６５に入射したレーザ光は、ＢＤミラー６７に入射した後の所定時間後には、ＯＰＣからなる感光体ドラム２の表面２１に向かって反射される。このとき、感光体ドラム２方向に反射されたレーザ光は、ｆθレンズ６６を通過するので、このｆθレンズ６６により感光体ドラム２の表面２１上ではレーザ光の線速度が略一定になるように調整されて入射され、感光体ドラム２上を定速で走査する。この感光体ドラム２上を走査するレーザ光は、ＲＡＭ７２に記憶された画像情報に基づき、所定位置で点滅・変調され、所定位置に静電潜像２０を形成する。なお、このレーザ光の照射する所定位置は、ポリゴンミラー６５の回転により移動する照射位置が、前述のＢＤセンサ６８により検出されて原点とされ、ここを基準にカウントが開始されたクロックカウントに基づいてポリゴンミラー６５の角速度から感光体ドラム２上での図示しない基準点からの距離が演算されて制御される。
【００７７】
ここで、ＬＤ６３は、ＬＤ電流供給部７６から電流を供給されて発光する。ＬＤ電流供給部７６には、ＬＤ６３の点滅を司るＯＮ／ＯＦＦタイミング制御部７５と、電流量を調整して露光量を調節するＬＤパワー制御部７４が接続され、ＬＤ６３の各発光タイミング毎に光量が増減されて発光できるように制御されている。
【００７８】
本実施の形態の構成によれば、ＣＰＵ７１、図示しないＬＦモータを制御して感光体ドラム２の回転を制御する感光体ドラム制御部７９、これと関連してポリゴンミラー６５の回転を制御するポリゴンミラー制御部７８、及びＬＤ６３の発光タイミングを変更するＯＮ／ＯＦＦタイミング制御部７５とで、感光体ドラム２上での回転方向（副走査方向）及び主走査方向における露光位置を、例えばメッシュの１２のピッチの１／３に当たる距離を移動できるようにすることも可能である。
【００７９】
図１に示すように、転写ローラ９は、シリコーンゴムローラもしくはウレタンゴム等で形成されたゴムローラを用いることができる。また、これらのゴムにカーボンを含有させることによって導電性を向上させ、バイアス電圧を印加することで転写を促進することも可能である。
【００８０】
クリーニングローラ１０は、転写後の感光体ドラム２の表面に残存している液体現像剤３０を吸収して除去するもので、液体現像剤３０を吸収しやすいスポンジローラを用いることができる。
【００８１】
次に、以上のように構成された画像形成装置１において、現像剤保持部材３から感光体ドラム２の表面２１に形成された静電潜像２０に液体現像剤３０が選択的に付着する原理を、図７を参照して説明する。液体現像剤３０は、図７（Ａ）に示されるように、接地部１３により接地された金属製のメッシュ１２の微細孔１１中に液面３１が現像剤保持部材３の表面１４より内側になるように保持される。ここで、感光体ドラム２及び現像剤保持部材３が回転すると微細孔１１に保持された液体現像剤３０と感光体ドラム２上に形成された静電潜像２０の距離が徐々に小さくなり、図７（Ｂ）に示すように、現像剤保持部材３の表面１４と感光体ドラム２の表面２１は接触する。この最も接近したときの吸引されていない液体現像剤３０の液面３１と、感光体ドラム２の表面２１との間の距離は数μｍ程度となる。この距離は前述のように微細孔１１の断面形状及び、液体現像剤３０と微細孔１１表面との接触角Ｇで決定され、微細孔１１間のばらつきや経時的なばらつきは小さい。ここで、静電潜像２０の電荷が存在する領域に近接した液体現像剤３０は、その静電力に吸引されて、感光体ドラム２の表面２１に接触する。
【００８２】
感光体ドラム２の表面２１は、微細孔１１よりも、液体現像剤３０に対して濡れ性のよい材料で形成されているため、現像剤保持部材３の表面１４が感光体ドラム２の表面２１と離れる際、液体現像剤３０は、図７（Ｃ）に示されるように、感光体ドラム２に付着したまま液滴２２として残る。これに対し、電荷が存在しない領域に近接した液体現像剤３０は、静電力の影響を受けず、感光体ドラム２には全く接触しないため、微細孔１１に保持されたままである。このように非画像部２３には、液体現像剤３０が接触しないため、汚れやかぶりが生じにくい。以上の説明からわかるように、微細孔１１中に、保持された液体現像剤は３０は、静電潜像２０に選択的に付着し、感光体ドラム２上に顕在化した画像を形成する。
【００８３】
ここで、感光体ドラム２の表面２１に形成される液滴２２について説明する。図１９は、感光体ドラム２上に形成された隣接する液滴２２を、感光体ドラム２の表面２１に垂直に切断した断面図である。前述のように感光体ドラム２の表面２１に液体現像剤３０が付着して液滴２２が形成されると、この液滴２２は、ヤング−デュプレの式に示されるような状態で保持される。つまり、図１９において、θを前進接触角、固体−気体の表面張力をγｃ、液体−気体の表面張力をγｌ、固体−液体の界面張力をγｃｌとするとき、これらの釣り合いの条件としてヤング−デュプレの式γｃ＝γｃｌ＋γｌcosθａが、成り立つ。
【００８４】
ここで、図２０（Ａ）及び図２１（Ａ）は、ドットピッチｄｏと同じ大きさのドットの直径ｄ１をもった液滴２２ａが、感光体ドラム２上に隣接して付着した状態を示す平面図及びそのＸ−Ｘ断面図である。この図２０（Ａ）に示すように、２つの隣接する液滴２２ａは、ドットピッチｄｏと同じ大きさの底面の直径ｄ１を有する場合は、２つの隣接する液滴２２の周縁がちょうど接触する。接触すると、２つの液滴の結合が生じる。この結合を、本願では便宜上「大玉化」と呼ぶこととする。
【００８５】
図２０（Ｂ）及び図２１（Ｂ）は、２つの液滴２２ａが結合して、１つの大きな液滴２２ｂになって大玉化した状態を示す平面図及びそのＹ−Ｙ断面図である。図２０（Ｂ）及び図２１（Ｂ）に示すように２つの液滴２２ａが結合して、１つの大きな液滴２２ｂになると、その形状は表面張力から２つの小さな略球状から１つの大きな略球状に変形し、同一の液滴量でも感光体ドラム２上での液滴２２が占める面積が小さくなる。この場合には、相似形とすればｄ１：ｄ２＝１：１．２６となるので、ｄ１＋ｄ１の長さが、大玉化してｄ２の長さになったとすれば、概ね０．６３倍程度の大きさになる。
【００８６】
そのため小さな液滴２つにより、画像の２ドット分の面積に液体現像剤３０を付着せしめ、画像を形成するはずのものが、同一の液体現像剤３０をもってしても、画像の２ドット分の面積に液体現像剤３０を付着させることができず、画像を形成することができなくなる。そのため、本来現像されるべき部分が未現像の部分として、いわゆる「白抜け」の部分が発生する。
【００８７】
さらに、結合して大玉化した液滴２２ｂは、図２０（Ｂ）及び図２１（Ｂ）に示すように、副走査方向に液滴の大きさが、ｄ１からｄ２に拡がるため、副走査方向に隣接して既に付着している他の液滴２２と結合し、さらに大きくなった液滴２２は連鎖的に他の液滴と結合するようなことも生じる。このような連鎖的な結合が生じると画像は大きく崩れることになる。
【００８８】
ここで、液滴２２は、感光体ドラム２の表面２１の材質と、液体現像剤３０の内容により接触角θが決定され、この接触角θが決定されることにより、付着した液量に対する感光体ドラム２の表面２１との接触面積が決定される。この接触面は表面張力より円形になるので、よって接触角θと、接触面の直径ｄ１と、液滴２２の液滴量Ｖ０は一定の関係となる。
【００８９】
ところで、前述のように、液滴２２の形状は、ヤング―デュプレの式から接触角θａ及び液滴量Ｖ０から決まる。そのため、感光体ドラム２の表面２１の液滴２２について、隣接する液滴２２と接触する場合の接触面の直径ｄ１は、ドットピッチをｄｏとすると、ｄ１＝ｄｏのときであるので、前進接触角をθａとしたときの液滴量Ｖ０を計算すると
式  Ｖ０＝[π・ｄｏ3{tan(θa／2)＋1／3(tan3(θa／2))}]／16
によって示される。
【００９０】
従って、液滴２２の液滴量Ｖ０は、ドットピッチｄｏ、接触角θが決定されていれば、上記の式を満たす場合に、丁度隣接する液滴２２と接触することになる。逆にいえば、液滴量Ｖ０を上記式の右辺の値より小さい値にすれば、感光体ドラム２の表面２１に隣接して付着するする液滴２２同士は、接触することがないことになる。つまり、液滴量Ｖ０が、
式  [π・ｄｏ3{tan(θa／2)＋1／3(tan3(θa／2))}]／16
により計算された量より少ない液滴量Ｖ０であれば、感光体ドラム２の表面２１に隣接して付着する液滴２２同士は、接触することがない。従って、いわゆる大玉化による白抜けを有効に防止することができる。
【００９１】
また液滴２２は、上記の条件を満たす一方で、以下の条件を満たす必要もある。すなわち、感光体ドラム２の表面２１に付着した液滴２２が、記録紙ＰＰに転写ローラ９により転写される際に、液滴２２は押し潰され、感光体ドラム２に付着している面積より、記録紙ＰＰに画像として記録される面積の方が大きく拡大される。この記録紙ＰＰ上に拡大されて転写された、画像を形成するドット間であってもまだ間隙があれば、連続した画像、いわゆるベタ画面を形成できない。従って、十分な濃度を持ち引き締まった高品質な画像を形成することができない。そのため、十分な濃度のベタ画面を形成するには、隣接したドットが、記録紙ＰＰに転写された場合に間隙ができないようにする必要がある。
【００９２】
この間隙を作らないために、液滴２２を拡大する拡大率ｋを考えると、図２２に示す、一般的な上下左右に配列されたマトリックス状の配置であれば、記録紙ＰＰ上のドットの直径ｄ１がドットピッチｄｏのおよそ１．４４倍になるように拡大率ｋを設定すれば、間隙を作らずにベタ画像を形成することができることがわかる。また、図２３に示す、各液滴２２周縁を隙間なく配列されたハニカム状の配置では、記録紙ＰＰ上のドットの直径ｄ１がドットピッチｄｏのおよそ１．１７倍になるように拡大率ｋを設定すれば、間隙を作らずにベタ画像を形成することができることがわかる。
【００９３】
ここで、液体現像剤３０が記録紙ＰＰに浸透する浸透膜厚をｔとすると、ベタ画像を形成するために必要な液滴２２の体積Ｖ１は、拡大した場合の底面積と浸透膜厚の積によって表され、その関係は以下のように示される。
【００９４】
即ち、微細孔１１の１つから感光体ドラム２の表面２１に付着する液体現像剤３０の液滴２２の液滴量Ｖ１（ｍ３）が、上述したドットの配列に関係した所定の係数をｋ、ドットピッチをｄｏ（ｍ）、現像剤の浸透膜厚をｔ（ｍ）としたときに、
式  [｛π(ｋ・ｄｏ)２}／４]・ｔ
により計算された量より多い液滴量Ｖ１（ｍ３）であれば、間隙のないベタ画像を記録紙ＰＰ上に形成できる。
【００９５】
以上説明したように、本実施の形態の画像形成装置１において、上記のように液滴量Ｖ０，Ｖ１を上に示す式を満たすように調整することで、感光体ドラム２上の液滴２２の大玉化を防止し、且つ記録紙ＰＰ上の間隙を作らず白抜けが生じない画像を形成することができることがわかった。以下、この液滴量Ｖ０，Ｖ１を調整する方法を具体例をもって説明する。
【００９６】
まず、帯電器６による帯電電位を変更することで、この液滴量Ｖ０，Ｖ１を調整することができる。すなわち、帯電器６では４００Ｖ〜６００Ｖの電位で帯電できるが、この電圧を変更することで帯電電位に差ができ、感光体ドラム２の帯電電位を変更することができる。従って、ＬＤスキャナー６１で露光を行って、静電潜像２０を形成すれば、低い電圧をかけた場合の方が電位の低い静電潜像２０が形成されるため、そこで形成される液滴２２の液滴量も少なくなる。
【００９７】
ここで、図１０は、本実施の形態で帯電器６の電圧を最大にして帯電した場合の現像の様子を示した模式断面図である。一方、図１１は、帯電器６の電圧を下げて帯電した場合の現像の様子を示した模式断面図である。
【００９８】
図１０（Ａ）の上部に示したグラフは、感光体ドラム２の表面２１の帯電電位を表すグラフである。Ｅは帯電した電位を示し、「ｍａｘ」のレベルは、帯電器６により帯電された状態の電位を示す。又、「０」のレベルは、露光により電位が下がりきった状態を示す。以下、図１１〜図１５において同様である。
【００９９】
ここでは、２０の場所が露光を受けずに静電潜像が形成されている場所である。また、２０の両脇の部分が露光を受けて電位が下がった非画像部２３である。図１０（Ａ）の状態では、まだ、現像剤保持部材３が離れた状態で、メッシュ１２の微細孔１１に保持された液体現像剤３０の液面３１は、静電潜像２０の電界の影響を受けておらず、その液面は水平な平面となっている。
【０１００】
図１０（Ｂ）の状態は、感光体ドラム２と現像剤保持部材３が回転し、静電潜像２０に微細孔１１が最接近した状態である。この状態では、液面３１が静電潜像２０の電界により吸引され、液体現像剤３０が付着する。
【０１０１】
そして図１０（Ｃ）は、再び静電潜像２０から微細孔１１が離れた状態で、このときには液滴２２が付着する。
【０１０２】
一方、図１１（Ａ）では、帯電器６の電圧を下げて、感光体ドラム２を帯電したもので感光体ドラム２の帯電電位は図１０の場合より低いものとなっており、よってこの場合に形成される静電潜像２０の電位は低いものとなっている。
【０１０３】
従って図１１（Ｂ）に示すように、微細孔１１が接近しても、図１０に説明した静電潜像２０より静電気による吸引力が小さいため、液面３１の盛り上がりは小さいものとなり、ここに付着する液体現像剤３０の面積もまた小さいものとなる。
【０１０４】
従って、微細孔１１が離間した場合、ここにできる液滴２２は付着した面積が小さく、またここに付着できる液体現像剤３０の量は、底面積が一定であれば前述のように感光体ドラム２の表面の２１と液体現像剤３０とが作る接触角Ｇにより決まるので、この液滴２２に保持できる液体現像剤３０の量は、少なくなる。従って、ここに形成される液滴２２の液滴量は、先の図１０で説明した高い電圧で帯電した場合に比べ少ないものとなり、液滴量が調整できる。
【０１０５】
次に、液滴量Ｖ０，Ｖ１の量を調整する方法としては、露光時に形成される静電潜像２０をＬＤスキャナー６１の発光タイミングを変更することにより、形成される静電潜像２０より面積の狭いものとすることで、液滴量Ｖ０，Ｖ１の量を調整する方法である。具体的には、以下の方法による。
【０１０６】
ここで図１２は、微細孔１１に対応する露光領域を露光した部分と露光しない部分とに分割して静電潜像２０を形成した状態を模式的に表した断面図である。この変形例において露光の点滅タイミングは、メッシュ１２のピッチの１／３である。従って、１のタイミングで露光できる最小露光単位２５は露光領域の１／３である（図１８参照）。
【０１０７】
図１２（Ａ）の上部のグラフは、感光体ドラム２の表面２１に形成された静電潜像２０の電位を表したグラフであるが、Ｅは表面電位を表し、ｍａｘのレベルまで高くなっているところがまったく露光されなかった部分で、最も電位が高い静電潜像２０が形成されており、強い電界を持つため吸引力が強い。また、最も低くなっている０のレベルところは最大光量で露光された部分で電位が低く、吸引力もほとんどない。ここから分かるように、本例では微細孔１１に対応する露光領域を三分割して露光できるため、主走査方向に三分割された露光領域内の中央の最小露光単位２５の部分だけ露光されず、この部分の電位だけが高くなり、その両脇の部分は、非画像部２３と同様に帯電されていないことが分かる（図１８参照）。
【０１０８】
図１２（Ｂ）は、感光体ドラム２と、現像剤保持部材３が回転して、最も接近した状態を表す。静電潜像２０の部分は中央部のみ電位が高いため吸引力も中央部のみに働くが、液面３１の盛りあがりは、微細孔１１において全体に球面を形成するように丘状に盛りあがるため、微細孔１１に対応する部分の全面を露光した場合に比べ、全体として吸引力が弱いことになるため、液面３１は小さい盛り上がりとなり、液体現像剤３０が感光体ドラム２の表面２１に小さい面積で接触するため、液滴２２は小さくなり、その液滴量は少なくなる。
【０１０９】
図１２（Ｃ）は、図１２（Ｂ）において液体現像剤３０が、静電潜像２０に付着して、液滴２２を形成した状態を示す。ここで付着される液滴２２は、図１０（Ｃ）に示す場合よりも少ない液量となることが分かる。
【０１１０】
なお、図１８は、この１つの微細孔１１に対応する感光体ドラム２上の露光領域を外側から回転軸方向に向かって見た図である。この露光領域の幅は、ＬＤスキャナー６１による最短の露光間隔の３倍に当たる幅になっている。また、図示しない紙送り機構の紙送りのピッチの３倍の距離が微細孔１１のピッチである。逆にいえば、ＬＤスキャナー６１による露光タイミングは、微細孔１１のピッチの１／３である。また、最小の紙送り単位も、微細孔１１のピッチの１／３である。従って、本実施の形態で最も小さくできる露光範囲を最小露光単位２５とすると、露光領域は３段３列の９つの最小露光単位２５で露光される。そして、この場合の主走査方向は、被露光面である感光体ドラム２の表面２１に対して、露光光が図１８の右方向に走査するものとし、副走査方向は図１８の下方向とする。ここで、露光領域２４の各露光単位をマトリクスとして、それぞれの最小露光単位２５を、図最上段左上から右に（１，ａ），（１，ｂ），（１，ｃ）と、２段目を（２，ａ），（２，ｂ），（２，ｃ）と、そして３段目を（３，ａ），（３，ｂ），（３，ｃ）と呼ぶことにする。図中の斜線部分は静電潜像２０が形成された場所を示す。
【０１１１】
図１８に示すように、ＯＮ/ＯＦＦタイミング制御部７５によりＬＤ６３の発光が制御され、（２，ｂ）の部分のみが露光されず、その他の最小露光単位２５の範囲は露光された状態を示す。そのため静電潜像２０が（２，ｂ）の部分のみ形成されている。この場合露光されなかった面積は、露光領域の１／９の面積となる。そして、この状態は、先に説明した図１２に対応するものである。
【０１１２】
図１２（Ａ）で説明したように、静電潜像が（２，ｂ）の部分にしか形成されていないため、図１２（Ｃ）においても中央部のみに液体現像剤３０が付着して
液滴２２の液滴量が調整される。
【０１１３】
次に、液滴量の調整法は、微細孔１１の開口面積の小さいメッシュ１２を用いた調整法である。
【０１１４】
先ず図１６に示すのが、調整前のメッシュ１２を拡大した図である。これに対し調整後のメッシュ１２を拡大したのが図１７に示す図である。図１６と図１７の比較から分かるように、メッシュ１２のドットピッチｄｏ自体は、同一であるが、ピッチに対する微細孔１１の開口面積の比率が調整前より小さい。
【０１１５】
図１３は、この開口率の小さいメッシュ１２を用いて液滴量を調整する方法を示す模式断面図である。図１３（Ａ）に示すように感光体ドラム２に形成された静電潜像２０は、調整前と同様の電位と面積を持つ。しかし、図１７に示すように、調整後のメッシュ１２における微細孔１１はその開口面積が、調整前より小さいため、図１３（Ｂ）に示すように、液面３１の盛りあがりは小さいものとなる。従って図１３（Ｃ）に示すように、静電潜像２０に付着する液体現像剤３０の付着量は少なく、ここに形成される液滴２２もまた小さいものとなり、液滴量を調整することができる。
【０１１６】
次に、液滴量を調整する方法は、メッシュ１２のドットピッチｄｏを変更することで行うものである。
【０１１７】
図１４（Ａ）は、この調整方法を示す模式断面図である。この調整に用いるメッシュ１２は、調整前に用いるメッシュ１２よりドットピッチｄｏが小さい。この場合メッシュ１２の骨部が同じ形状で同じ太さであれば、ピッチが小さいだけ微細孔１１が小さくなる。そのため、図１４（Ｂ）に示すように、液面３１の盛りあがりは、調整前より小さいものとなる。従って図１４（Ｃ）に示すように、静電潜像２０に付着する液体現像剤３０の付着量は少なく、ここに形成される液滴２２もまた小さいものとなり、液滴量を調整することができる。
【０１１８】
次に、メッシュ１２の骨部の形状を変更することで液体現像剤３０の液面３１と静電潜像２０の距離を異なるものとすることにより液滴量を調整する方法を説明する。
【０１１９】
前述のように、液体現像剤３０の液面３１は、液体現像剤３０と微細孔１１によって決定される接触角Ｇにより、その位置が決定される。そのため、帯電電位、静電潜像２０の面積、液体現像剤３０、メッシュ１２のピッチ、微細孔１１の開口面積などの条件を同じとした場合でも、微細孔１１の壁面の形状を変更することで液面３１の位置を変更することができる。
【０１２０】
図１５は、この方法で液面３１の位置を調整したときの様子を示す模式断面図である。図１５（Ａ）に示すように、調整前のメッシュ１２の骨部の断面形状が略円形であるのに対し、調整後のメッシュ１２の骨部は、角の丸い略三角形状の断面形状を持つ。このため、微細孔１１の壁面と微細孔１１の貫通方向の断面とが感光体ドラム２に対して反対側でなす角度が、調整後の液体現像剤３０と微細孔１１の壁面との接触角が等しくなる点は、調整前の感光体ドラム２の表面２１との距離に比べ、液面３１と感光体ドラム２の表面２１との距離の方が大きくなる位置で液面３１が安定する。従って、図１５（Ｂ）に示すように、感光体ドラム２と現像剤保持部材３の微細孔１１が最も接近した場合であっても、調整前の距離より大きいため、静電潜像２０の電界の影響を受けにくく吸引力が小さくなる。そのため、液面３１の盛り上がりは、小さいものとなる。従って図１５（Ｃ）に示すように、静電潜像２０に付着する液体現像剤３０の付着量は少なく、ここに形成される液滴２２もまた小さいものとなり、液滴量を調整することができる。
【０１２１】
次に、微細孔１１の壁面の撥水性を変えることで、液滴量を調整する方法を説明する。調整前とメッシュ１２の形状、ドットピッチｄｏ等は同一であるため図示しないで、図１０を用いて説明をする。この方法は微細孔１１の壁面に撥水性の高いコーティングを施すことで、液滴量を調整するものである。この微細孔１１の撥水性を高めることで、液体現像剤３０と微細孔１１の壁面の接触角Ｇを変更する。このため、前述のように微細孔１１の壁面と微細孔１１の貫通方向と垂直な断面とが感光体ドラム２に対して反対側でなす角度と、この場合の液体現像剤３０と微細孔１１の壁面との接触角Ｇが等しくなる点は、調整前に比べ、液面３１と感光体ドラム２の表面２１との距離の方が大きくなる位置で液面３１が安定する。このことにより液面３１が平面になり液体現像剤３０の液面３１を感光体ドラム２に対して反対方向に液面３１を移動するものである。液面３１を感光体ドラム２に対して遠ざけることで、感光体ドラム２と現像剤保持部材３の微細孔１１が最も接近した場合であっても調整前より距離が大きいため、静電潜像２０の電界の影響を受けにくく吸引力が小さくなる。そのため、液面３１の盛り上がりは小さいものとなる。従って、静電潜像２０に付着する液体現像剤３０の付着量は少なく、ここに形成される液滴２２もまた小さいものとなり、液滴量が調整できる。
【０１２２】
次に、液体現像剤３０の配合を変更し、微細孔１１の壁面に対する接触角Ｇを異なるものとすることで、液滴量を調整する方法を説明する。液体現像剤３０は、微細孔１１の壁面からの撥水性を強くすることで、前述の接触角Ｇを大きくすることができる。このため、前述のように微細孔１１の壁面と微細孔１１の貫通方向と垂直な断面とが感光体ドラム２に対して反対側でなす角度と、この場合の液体現像剤３０と微細孔１１の壁面との接触角Ｇが等しくなる点は、調整前に比べ、液面３１と感光体ドラム２の表面２１との距離の方が大きくなる位置で液面３１が安定する。このことにより液面３１が平面になり液体現像剤３０の液面３１を感光体ドラム２に対して反対方向に液面３１を移動するものである。液面３１を感光体ドラム２に対して遠ざけることで、感光体ドラム２と現像剤保持部材３の微細孔１１が最も接近した場合であっても調整前より距離が大きいため、静電潜像２０の電界の影響を受けにくく吸引力が小さくなる。そのため、液面３１の盛り上がりは小さいものとなる。従って、静電潜像２０に付着する液体現像剤３０の付着量は少なく、ここに形成される液滴２２もまた小さいものとなり、液滴量が調整できる。
【０１２３】
最後に、現像の速度を調整することで、液滴量を調整する方法を説明する。本実施の形態では、感光体ドラム２と現像剤保持部材３とを接触させながら、連動して回転させることで、前述のように静電潜像２０に液体現像剤３０を付着させて液滴２２を形成している。この場合の回転速度を変更することでも、液滴２２の液滴量を調整することができる。一般には、ゆっくり回転させることで液滴量は増加し、速く回転させることで液滴量は減少する。但し、液体現像剤３０が流体であるため実際には他の要素も影響し、トライアンドエラーで調整する必要がある。
【０１２４】
以上述べたように、種々の方法で、感光体ドラム２の表面２１に付着する液体現像剤３０の量を調整して液滴量Ｖ０，Ｖ１を調整することができる。
【０１２５】
次に、上述のような構成による本実施の形態の画像形成装置１の動作について図１を参照して説明する。本実施の形態の画像形成装置１に用いられる液体現像剤３０は、現像剤容器５に常時保存されている。現像剤容器５内部の発泡材４８は、スリットを通して現像剤供給用発泡部材４と接しており、液体現像剤３０を適宜供給している。その供給量は現像剤容器５内部の発泡材４８の発泡率と現像剤供給用発泡部材４の発泡率のバランスを適当に設定することにより、調整可能である。
【０１２６】
現像剤供給用発泡部材４は、現像剤保持部材３と接触しつつ回転することにより現像剤保持部材３に形成された微細孔１１に液体現像剤３０を供給する。
【０１２７】
微細孔１１内に保持された液体現像剤３０は前述の説明の原理に従って、液面が一定位置に保持される。
【０１２８】
なお、露光位置の調整を行い、感光体ドラム２に形成される静電潜像２０の位置と、これを現像するための液体現像剤３０を保持した微細孔１１の位置とを現像時に一致させることが望ましい。
【０１２９】
感光体ドラム２は、帯電器６によって、その表面２１を一様に帯電される。
【０１３０】
その後、選択露光手段７によって、選択的に露光され、露光された部分の電位が下がることにより、その表面２１上に静電潜像２０が形成される。
【０１３１】
感光体ドラム２と現像剤保持部材３は、接触しつつ回転することにより、前述の説明で示したように、静電潜像２０上に液体現像剤３０が選択的に付着する。これによって、感光体ドラム２上に、液体現像剤３０による画像が形成される。さらに、図示しない搬送手段によって記録紙ＰＰが感光体ドラム２と転写ローラ９との接触面であるニップ部に搬送される。このニップ部にて感光体ドラム２上の液体現像剤３０が記録紙ＰＰに転写され、最終画像が形成される。さらに、記録紙ＰＰに転写されずに残留した液体現像剤３０はクリーニングローラ１０によって除去され、感光体ドラム２の表面２１は初期状態に戻る。
【０１３２】
これらの、一連の作業が繰り返し行われることにより、所望の画像が記録紙ＰＰ上に形成され、記録紙ＰＰは装置外に排出される。
【０１３３】
以上説明したように、種々の方法で、感光体ドラム２の表面２１に付着する液滴２２の液滴量Ｖ０，Ｖ１を調整することができ、この液滴量Ｖ０，Ｖ１を調整することで液滴の大玉化を防止することができる。また、この液滴量Ｖ０，Ｖ１を調整することで最終画像を形成するドットの径を制御することができ最終画像の白抜けを防止することができるため、液体現像剤３０を十分に付着させたベタ画像も安定して形成でき、もって高品質な画像が形成できる。
【０１３４】
以上、本願に係る発明について好ましい一の実施の形態及びその変形例をもって説明したが、本発明は特許請求の範囲を逸脱しない限り上記の実施の形態に限定されるものでないことはいうまでもなく、当業者が種々変形実施できることは容易に推察できるものである。
【０１３５】
例えば、露光手段としてＬＤスキャナーを例に説明したが、ＬＥＤアレイ、液晶シャッターを用いた露光手段などを採用することもできる。
【０１３６】
【発明の効果】
【０１３７】
【０１３８】
【０１３９】
【０１４０】
【０１４１】
【０１４２】
以上説明したことから明らかなように、請求項１に係る発明の画像形成装置の液滴量の調整方法は、微細孔の１つから像担持体に付着する液体現像剤の液滴量Ｖ０（ｍ３）が、ドットピッチをｄｏ（ｍ）、前進接触角をθａ（°）としたときに、式[π・ｄｏ3{tan(θa／2)＋1／3(tan3(θa／2))}]／16により計算された量より少ない液滴量Ｖ０（ｍ３）となるように調整することを特徴とするため、上記式を満たすように像担持体に付着する液体現像剤の液滴の量を調整することで、液滴同士が結合して液滴が変形することにより像担持体上の付着面積が減少して未現像部分が生じるいわゆる白抜けが発生することのない画像形成装置とすることができる。そのため、高品質な画像を形成できる画像形成装置とすることができる。
【０１４３】
また、請求項２に係る発明の画像形成装置の液滴量の調整方法は、微細孔の１つから像担持体に付着する液体現像剤の液滴量Ｖ１（ｍ３）を、ドットに関係した所定の係数をｋ、ドットピッチをｄｏ（ｍ）、現像剤の浸透膜厚をｔ（ｍ）としたときに、式  [｛π(ｋ・ｄｏ)２}／４]・ｔにより計算した量より多い液滴量Ｖ１（ｍ３）となるように調整することを特徴とするため、上記式を満たすように液滴量Ｖ１（ｍ３）を調整することで、記録紙に転写した場合に隣接した液滴が形成する画像に間隙ができないように十分な液滴量を確保するように調整された画像形成装置とすることができる。そのため高品質な画像が形成できる画像形成装置とすることができる。
【０１４４】
また、請求項３に係る発明の画像形成装置の液滴量の調整方法は、請求項１又は請求項２に記載の画像形成装置の液滴量の調整方法の効果に加え、ドットピッチを変更することで、液滴量を調整することを特徴とするため、微細孔を備えた現像剤保持部材のドットピッチを変更することで、正確に安定した画像形成装置に適した液滴量にすることができる。
【０１４５】
また、請求項４に係る発明の画像形成装置の液滴量の調整方法は、請求項１又は請求項２に記載の画像形成装置の液滴量の調整方法の効果に加え、帯電器による像担持体を帯電させる帯電量を変化させることで、液滴量を調整することを特徴とするため、部品の交換などを伴わず、帯電器の電圧を変更するだけで容易に適正な液滴量とすることができる。
【０１４６】
また、請求項５に係る発明の画像形成装置の液滴量の調整方法は、請求項１又は請求項２に記載の画像形成装置の液滴量の調整方法の効果に加え、露光手段により像担持体に形成される静電潜像の面積を変化させることで液滴量を調整することを特徴とするため、部品の交換などを伴わず、露光手段により形成される静電潜像の面積を変更するだけで容易に適正な液滴量とすることができる。
【０１４７】
また、請求項６に係る発明の画像形成装置の液滴量の調整方法は、請求項１又は請求項２に記載の画像形成装置の液滴量の調整方法の効果に加え、現像剤保持部材に貫通された微細孔の開口面積を変更することで液滴量を調整することを特徴とするため、現像剤保持部材の微細孔の開口面積を変更するだけで容易に適正な液滴量とすることができる。
【０１４８】
また、請求項７に係る発明の画像形成装置の液滴量の調整方法は、請求項１又は請求項２に記載の画像形成装置の液滴量の調整方法の効果に加え、微細孔に保持された液体現像剤の液面と像担持体表面との距離を変更することで液滴量を調整することを特徴とするため、液体現像剤の液面と像担持体表面との距離を変更するだけで、容易に適正な液滴量とすることができる。
【０１４９】
また、請求項８に係る発明の画像形成装置の液滴量の調整方法は、請求項７に記載の画像形成装置の液滴量の調整方法の効果に加え、現像剤保持部材の微細孔の壁面の撥水性を変更することにより、微細孔に保持された液体現像剤の液面と像担持体表面との距離を変更することを特徴とするため、現像剤保持部材の微細孔の撥水性を、例えば撥水コーティングを施すことにより変更することで、容易に適正な液滴量とすることができる。
【０１５０】
また、請求項９に係る発明の画像形成装置の液滴量の調整方法は、請求項７に記載の画像形成装置の液滴量の調整方法の効果に加え、現像剤保持部材の微細孔の壁面の形状を変更することにより、微細孔に保持された液体現像剤の液面と像担持体表面との距離を変更することを特徴とするため、現像剤保持部材の微細孔の壁面の形状を変更することにより微細孔に保持される液体現像剤の液面がその接触角に応じて移動し、像担持体表面との距離を調整することで、容易に適正な液滴量とすることができる。
【０１５１】
また、請求項１０に係る発明の画像形成装置の液滴量の調整方法は、請求項１又は請求項２に記載の画像形成装置の液滴量の調整方法の効果に加え、現像剤保持部材による、像担持体に形成された静電潜像の現像速度を変更することで液滴量を変更することを特徴とするため、像担持体に形成された静電潜像の現像速度を変更することで、容易に適正な液滴量とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】    本実施の形態の画像形成装置１の構成の概略を示す模式図である。
【図２】  現像剤保持部材３の外観と、その表面の一部を拡大した図である。
【図３】  ２つのラッパ形が組み合わされた形状の微細孔１１を表す図である。
【図４】  図３に示す微細孔１１の壁面と微細孔１１の貫通方向と垂直な断面とがなす角θと微細孔１１の貫通方向の位置の関係を示す図である。
【図５】  図４に示す関係をグラフに表したものである。
【図６】  ２つのラッパ形を組み合わせた形状の微細孔１１を形成するためのメッシュ１２の製作方法の手順を表す工程図である。
【図７】  現像剤保持部材３から感光体ドラム２上に形成された静電潜像２０に液体現像剤３０が選択的に付着する原理を説明した模式図である。
【図８】  液体現像剤３０の供給を行う装置を示す模式的な断面図である。
【図９】  本実施の形態の選択露光手段７の構成の概略を示す模式図である。
【図１０】  本実施の形態で帯電器６の電圧を最大にして帯電した場合の現像の様子を示した模式断面図である。
【図１１】  帯電器６の電圧を下げて帯電した場合の現像の様子を示した模式断面図である。
【図１２】  微細孔１１に対応する露光領域を露光した部分と露光しない部分とに分割して静電潜像２０を形成した状態を模式的に表した断面図である。
【図１３】  メッシュ１２の開口面積の差による液滴量の調整方法を説明する模式断面図である。
【図１４】  メッシュ１２のドットピッチｄｏの差による液滴量の調整方法を説明する模式断面図である。
【図１５】  メッシュ１２の形状の差による液滴量の調整方法を説明する模式断面図である。
【図１６】  本実施の形態のメッシュ１２の拡大図である。
【図１７】  本実施の形態のメッシュ１２の変形例の拡大図である。
【図１８】  １つの微細孔１１に対応する感光体ドラム２上の露光領域を外側から回転軸方向に向かって見た図である。
【図１９】  感光体ドラム２上に形成された隣接する液滴２２を、感光体ドラム２の表面２１に垂直に切断した断面図である。
【図２０】（Ａ）  ドットピッチｄｏと同じ大きさのドットの直径ｄ１をもった液滴２２ａが、感光体ドラム２上に隣接して付着した状態を示す平面図である。
（Ｂ）  ２つの液滴２２ａが結合して、１つの大きな液滴２２ｂになった状態を示す平面図である。
【図２１】（Ａ）  ドットピッチｄｏと同じ大きさのドットの直径ｄ１をもった液滴２２ａが、感光体ドラム２上に隣接して付着した状態を示す図２０（Ａ）のＸ―Ｘ断面図である。
（Ｂ）  ２つの液滴２２ａが結合して、１つの大きな液滴２２ｂになった状態を示す図２０（Ｂ）のＹ−Ｙ断面図である。
【図２２】  上下左右に配列されたマトリックス状の配置の画像を形成するドット配列を示す図である。
【図２３】  隙間なく配列されたハニカム状の配置の画像を形成するドット配列を示す図である。
【符号の説明】
１    画像形成装置
２    感光体ドラム（像担持体)
３    現像剤保持部材
４    現像剤供給用発泡部材（供給ローラ）
５    現像剤容器
６    帯電器
７    選択露光手段（露光手段）
９    転写ローラ
１０  クリーニングローラ
１１  微細孔
１２  メッシュ
２０  静電潜像
２２  液滴
３０  液体現像剤
６１  ＬＤスキャナー
７０  制御ユニット
Ｖ０，Ｖ１  液滴量
ｄｏ  ドットピッチ
θａ  前進接触角
ｋ    ドットに関係した所定の定数
ｔ    現像剤の浸透膜厚
ＰＰ  記録紙
【図１】
0004089032.tif 000002
【図２】
0004089032.tif 000003
【図３】
0004089032.tif 000004
【図４】
0004089032.tif 000005
【図５】
0004089032.tif 000006
【図６】
0004089032.tif 000007
【図７】
0004089032.tif 000008
【図８】
0004089032.tif 000009
【図９】
0004089032.tif 000010
【図１０】
0004089032.tif 000011
【図１１】
0004089032.tif 000012
【図１２】
0004089032.tif 000013
【図１３】
0004089032.tif 000014
【図１４】
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【図１５】
0004089032.tif 000016
【図１６】
0004089032.tif 000017
【図１７】
0004089032.tif 000018
【図１８】
0004089032.tif 000019
【図１９】
0004089032.tif 000020
【図２０】
0004089032.tif 000021
【図２１】
0004089032.tif 000022
【図２２】
0004089032.tif 000023
【図２３】
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