JP2009139792A - 画像形成装置および画像形成方法 - Google Patents

Abstract

【課題】画像全域で良好な転写効率および乱れの無い画像を得るとともに、転写ニップ部での転写材の通過性および剥離性を向上することのできる画像形成装置および画像形成方法を提供することを目的とする。
【解決手段】画像形成装置において、紙種情報入力手段と、液体現像剤像が転写される転写媒体と、前記転写媒体と当接部材に当接して転写ニップを形成する所定距離離間して配設される転写材搬送方向上流側の第１転写ローラと転写材搬送方向下流側の第２転写ローラと、前記第１及び第２の転写ローラに張架される転写ベルトと、前記第１及び第２転写ローラにそれぞれ配した転写バイアス印加手段とを有し、前記紙種情報入力手段の入力情報に応じて前記第１及び第２転写ローラのそれぞれの転写バイアス印加手段による転写バイアス値Ｖ１、Ｖ２を制御する制御手段を備えることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、トナーを不揮発性キャリア液に分散させた液体現像剤を用いて潜像担持体上の潜像を現像して液体現像剤像を形成し、潜像担持体上の液体現像剤像を転写媒体上に転写し、転写媒体上に転写された液体現像剤像を紙等の転写材に転写する画像形成装置および画像形成方法に関するものである。

従来、液体現像剤を用いた画像形成装置では、トナーを不揮発性キャリア液に分散させた液体現像剤を用いて潜像担持体上の潜像を現像して液体現像剤像を形成し、その液体現像剤像を転写媒体に複数回の転写を繰り返して重ね合わせてフルカラーの画像を形成し、その画像を一括して紙等の転写材に転写することが行われている。このような画像形成装置において、転写媒体上の重ね合わせた画像を転写材に一括して転写する場合、重ね合わせ画像の固形分濃度の上昇により転写効率が低下するという不具合が発生する。特開２０００−１２２４２７号公報には、このような不具合の発生を抑制するために、転写媒体上に複数の色を重ね合わせる際、二色目以降の現像に使用する液体現像剤のトナー固形分率を、一色目の現像に使用する液体現像剤のトナー固形分率より低くし、転写媒体に形成された重ね合わせ画像を、電気泳動による転写がされやすくする画像形成方法が提案されている。
特開２０００−１２２４２７号公報 特開平１１−２０２６３１号公報

キャリア液中にトナー粒子（小粒径サブミクロン〜３um程度）を分散させた液体現像剤を用いる印刷方式において、高い解像度の画像を再現するためには、トナー粒子の帯電量を高く設定し、ニップでの粒子の易動度を高くする必要がある。公知例では、コロナ発生装置を利用してトナーの帯電量を調整する方式が提案されている。また、このようにトナーに対して外部から電荷を付与する方式以外にも、トナーを構成する材料や製法によってトナー粒子自体が高い帯電量を有するようにすることもでき、これによって高い移動度を得ることも可能である。

上記のように高い解像度の画像を再現するためには、何らかの方法でトナー粒子が高い帯電量を有するようにすることが重要であるが、一方で、特に複数色のトナーを重ねてから紙に転写するカラー印刷システムにおいては、トナー粒子帯電量が高いことで転写不良が発生しやすい。これは、トナー帯電量が高くなると転写ニップ部でトナー移動に伴い流れる電流が大きくなり、この結果、ニップを形成する部材（中間転写体や転写ローラなど）および紙等の転写材での電圧降下が大きくなりニップ内のトナー層に十分な電界がかからなくなることが主な理由と考えられる。このような状況で良好な転写を実現するためには、電圧降下分を考慮してより強い電圧を与える必要があるが、実際には、強い電圧を印加すると画像乱れが発生するため良好な転写と画質の維持を両立することが困難になる。この画像乱れは、高い電圧を印加することで、転写ニップの手前での放電やニップ中での絶縁破壊などが発生することが原因と考えられる。

上記画像乱れを詳細に解析すると、トナー量が少ない部分、つまり中間転写体上に形成されたカラー画像のなかでモノクロのトナーだけが使用されている領域で画像乱れが起きやすいことが判明した。一方で、複数色のトナーが積層されている部分では、このような画像乱れは発生しない代わりに、転写不良が起きやすいことが分かった。つまり、中間転写体上に形成されるカラー画像は、画像パターンに応じてモノクロのトナーのみが存在する部分と複数色のトナーが積層される部分が存在するため、場所によってトナー粒子量およびキャリア液量に差が発生することが問題を引き起こしていると言える。トナー粒子およびキャリア液の少ない部分では、小さな電圧で転写できる一方で、同時に放電開始電圧（つまり画像乱れが発生する電圧）も低くなる。逆にトナー粒子およびキャリア液が多い部分では、転写に大きな電圧が必要となるが、放電開始電圧も高くなる。このため、単一の電圧で転写しようとするとトナー粒子量およびキャリア液量が多い部分では転写不良が発生しやすく、逆に少ない部分では画像不良が発生しやすくなり、画像全域で良好な転写効率および乱れの無い画像を得ることが困難になる。

トナー量によって挙動が異なる理由としては、以下のようなことが考えられる。複数色のトナーが積層されている部分はトナー粒子量が多いためトナー層が持つ総電荷量が大きくなり上記電圧降下の悪影響が強く出るために転写しにくくなっていると考えられる。また、トナー粒子量のみならずキャリア量も多いため、トナー層全体の厚みが大きくしたがってトナー層の抵抗が高くなっており、放電の影響を受けにくく結果として画像乱れがおきにくくなっていると考えられる。

また、上記画像乱れは、紙の厚みが大きく影響し、厚い紙で良好な転写と画像乱れが両立しにくいことが分かった。厚紙においては、モノクロ画像の場合、すなわち中間転写体上にモノクロのトナーのみを転写しその後中間転写体上のトナーを用紙に転写する場合でも、良好な転写性と転写部での画像乱れの抑制を両立することが困難であるケースが見られた。これは、薄紙の場合用紙の抵抗が低くニップ部での用紙による電圧降下が比較的小さいのに対して、厚紙の場合用紙抵抗が高くニップ部での用紙による電圧降下が大きいことが原因と考えられる。つまり、厚紙では良好な転写性を得るには薄紙と比較して高い電圧が必要となり、ニップ手前での放電による画像乱れのリスクが高くなる。トナーの帯電量を高く設定した場合、先に説明したように電圧降下が顕著になるためより高い電圧が必要となる。この結果、厚紙を用いるとモノクロ画像の転写であっても課題が発生する場合がある。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、画像全域で良好な転写効率および乱れの無い画像を得るとともに、転写ニップ部での転写材の通過性および剥離性を向上することのできる画像形成装置および画像形成方法を提供することである。

本第１発明は、画像形成装置において、紙種情報入力手段と、液体現像剤像が転写される転写媒体と、前記転写媒体と当接部材に当接して転写ニップを形成する所定距離離間して配設される転写材搬送方向上流側の第１転写ローラと転写材搬送方向下流側の第２転写ローラと、前記第１及び第２の転写ローラに張架される転写ベルトと、前記第１及び第２転写ローラにそれぞれ配した転写バイアス印加手段とを有し、前記紙種情報入力手段の入力情報に応じて前記第１及び第２転写ローラのそれぞれの転写バイアス印加手段による転写バイアス値Ｖ１、Ｖ２を制御する制御手段を備えることを特徴とする。Ｖ１、Ｖ２の制御を行うことで、良好な転写に必要な電圧を印加しなお且つ転写ニップ手前での放電による画像乱れを回避することが可能になる。

本第２発明は、本第１発明の画像形成装置において、前記紙種情報入力手段の入力情報として厚紙を入力した場合、前記制御手段がＶ２＞Ｖ１になるように各転写バイアス印加手段を制御することを特徴とする。厚紙を用いる場合にＶ２＞Ｖ１とすることで、ニップ入口で放電による画像乱れが発生する電圧より小さい値にＶ１を設定することで、画像乱れが回避できる。一方で、Ｖ２を高めに設定することで厚紙での電圧降下分を補い、ニップ内のトナー層に対して十分な転写電界を形成することが可能になる。

本第３発明は、本第１又は第２発明の画像形成装置において、カラー画像形成又はモノクロ画像形成のいずれかを判定する画像判定手段を備え、前記画像判定手段がカラー画像形成と判定した場合、前記制御手段がＶ２＞Ｖ１になるように各転写バイアス印加手段を制御することを特徴とする。カラー画像形成の場合にＶ２＞Ｖ１してニップ入口で放電による画像乱れが発生する電圧より小さい値にＶ１を設定することで画像乱れが回避できる。また、画像中のトナー量が少ない部分（モノクロの領域）についてはこの電圧で転写することが出来る。一方で、画像中のトナー量が多い部分（多色のトナーが積層されている領域）に対しては、Ｖ２をＶ１よりも大きく設定することで、転写に必要な電圧を付与することが出来る。

本第４発明は、画像形成方法において、転写媒体に転写された液体現像剤像を、転写ベルトを巻き掛けた転写材搬送方向上流側の第１転写ローラと転写材搬送方向下流側の第２転写ローラから紙種情報に応じた転写バイアス値Ｖ１、Ｖ２を印加することを特徴とする。Ｖ１、Ｖ２の制御を行うことで、良好な転写に必要な電圧を印加しなお且つ転写ニップ手前での放電による画像乱れを回避することが可能になる。

本第５発明は、本第４発明の画像形成方法において、紙種情報が厚紙の場合、Ｖ２＞Ｖ１となるように制御することを特徴とする。厚紙を用いる場合にＶ２＞Ｖ１とすることで、ニップ入口で放電による画像乱れが発生する電圧より小さい値にＶ１を設定することで、画像乱れが回避できる。一方で、Ｖ２を高めに設定することで厚紙での電圧降下分を補い、ニップ内のトナー層に対して十分な転写電界を形成することが可能になる。

本第６発明は、本第４または第５発明の画像形成方法において、カラー画像形成又はモノクロ画像形成に応じて前記転写バイアス値を制御し、カラー画像形成の場合、Ｖ２＞Ｖ１となるように制御することを特徴とする。カラー画像形成の場合にＶ２＞Ｖ１してニップ入口で放電による画像乱れが発生する電圧より小さい値にＶ１を設定することで画像乱れが回避できる。また、画像中のトナー量が少ない部分（モノクロの領域）についてはこの電圧で転写することが出来る。一方で、画像中のトナー量が多い部分（多色のトナーが積層されている領域）に対しては、Ｖ２をＶ１よりも大きく設定することで、転写に必要な電圧を付与することが出来る。

以下、図面を用いて本発明を実施するための最良の形態について説明する。図１は、本発明にかかる画像形成装置の実施の形態の第１の実施形態を模式的にかつ部分的に示す図である。

図１に示すように、第１の実施形態の画像形成装置１は、タンデムに配置されたイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）およびブラック（Ｋ）の潜像担持体である感光体２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋを備えている。ここで、各感光体２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋにおいて、２Ｙはイエローの感光体、２Ｍはマゼンタの感光体、２Ｃはシアンの感光体、２Ｋはブラックの感光体を表す。また、他の部材についても同じように、部材の符号にそれぞれ各色のＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋを添えて各色の部材を表す。各感光体２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋは、図１に示す例ではいずれも、感光体ドラムから構成されている。なお、各感光体２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋは、無端ベルト状に構成することもできる。

これらの感光体２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋは、いずれも作動時に図１に矢印で示すように時計回りに回転するようにされている。各感光体２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋの周囲には、それぞれ、それらの回転方向上流側から順に、帯電部材３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、４Ｋ、露光装置４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋ、現像装置５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ、一次転写装置７Ｙ、７Ｍ、７Ｃ、７Ｋ、感光体クリーニング装置８Ｙ、８Ｍ、８Ｃ、８Ｋ、が配設されている。

また、第１の実施形態の画像形成装置１は、転写媒体である無端状の中間転写ベルト１０を備えている。この中間転写ベルト１０は図示しないモータの駆動力が伝達されるベルト駆動ローラ１１および一対の従動ローラ１２に張架されて図１において反時計回りに回転可能に設けられている。

中間転写ベルト１０は、図７に示されるように、屈曲耐久性に優れるとともにベルトテンションによる伸びが少なく、弾性層を被覆する被覆工程で加熱工程があっても耐熱特性に優れるポリイミド樹脂等からなる基材層１０ａ（例、厚さ１００μｍ）、ウレタンゴム（硬度ＪＩＳ−Ａ３０°）等からなり、基材層１０ａの表面を被覆する弾性層１０ｂ（例、厚さ２００μｍ）、フッ素樹脂からなるコート層１０ｃ（例、厚さ１０μｍ）の３層からなる。なお、本実施形態のベルトの幅は３２４ｍｍである。弾性層１０ｂを備えた複層構造とすることにより中間転写ベルト１０を厚み方向へ適度な弾性を持たせ感光体２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋからの液体現像剤像の転写性及び転写材への転写性が向上し、特に、凹凸の大きい転写性に優れ、凹部にもきれいな画像を転写できる。

なお、この例の画像形成装置１では、各感光体２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋおよび各現像装置５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋは中間転写ベルト１０の回転方向上流側から色Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの順に配設されているが、これらの各色Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの配置順は任意に設定することができる。

中間転写ベルト１０のベルト駆動ローラ１１側には二次転写装置１６が設けられ、また中間転写ベルト１０の従動ローラ１３側には中間転写ベルトクリーニング装置１７が設けられている。中間転写ベルトクリーニング装置１７は、中間転写ベルトクリーニングブレード４９と中間転写ベルトクリーニング回収液貯留容器６０により構成される。

なお、図示しないが、この例の画像形成装置１は、二次転写を行う従来の一般的な画像形成装置と同様に、二次転写装置１６より転写材搬送方向上流側に例えば紙等の転写材を収納する転写材収納装置と、この転写材収納装置からの転写材を二次転写装置１６へ搬送供給するレジストローラ対５５とを備えている。また、この画像形成装置１は、同様に二次転写装置１６より転写材搬送方向下流側に定着装置および排紙トレイを備えている。

各帯電部材３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋはそれぞれ例えばコロナ帯電器からなる。各帯電部材３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋには、図示しない電源装置から液体現像剤の帯電極性と同極性のバイアスがそれぞれ印加される。そして、各帯電部材３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋは、それぞれ、対応する感光体２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋを帯電するようになっている。また、各露光装置４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋは、それぞれ、対応する帯電された感光体２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋ上に、例えばレーザ走査光学系等からレーザ光を照射することによって静電潜像を形成するようになっている。

各現像装置５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋは、それぞれ、現像剤供給部１８Ｙ、１８Ｍ、１８Ｃ、１８Ｋと、現像ローラ１９Ｙ、１９Ｍ、１９Ｃ、１９Ｋと、現像ローラクリーナ２１Ｙ、２１Ｍ、２１Ｃ、２１Ｋと、現像ローラクリーナ回収液貯留部２２Ｙ、２２Ｍ、２２Ｃ、２２Ｋとを備えている。

各現像剤供給部１８Ｙ、１８Ｍ、１８Ｃ、１８Ｋは、それぞれ、トナー粒子および不揮発性液体キャリアからなる液体現像剤２３Ｙ、２３Ｍ、２３Ｃ、２３Ｋを収納する現像剤容器２４Ｙ、２４Ｍ、２４Ｃ、２４Ｋと、現像剤汲み上げローラ２５Ｙ、２５Ｍ、２５Ｃ、２５Ｋと、アニロクスローラ２６Ｙ、２６Ｍ、２６Ｃ、２６Ｋと、現像剤規制ブレード２７Ｙ、２７Ｍ、２７Ｃ、２７Ｋとを備えている。

各現像剤容器２４Ｙ、２４Ｍ、２４Ｃ、２４Ｋ内に収納される液体現像剤２３Ｙ、２３Ｍ、２３Ｃ、２３Ｋにおいて、トナーとしては、トナーに使用される公知の熱可塑性樹脂中へ同じく公知の顔料等の着色剤を分散させた例えば平均粒径１μｍの粒子を用いることができる。一方、液体キャリアとしては、低粘性低濃度の液体現像剤の場合は、例えばＩｓｏｐａｒ（商標：エクソン社）の絶縁性液体キャリアを用いることができる。また、液体キャリアとして、高粘性高濃度の液体現像剤の場合は、例えば、有機溶媒、フェニルメチルシロキサン、ジメチルポリシロキサンおよびポリジメチルシクロシロキサン等の引火点２１０℃以上のシリコーンオイル、鉱物油、沸点１７０℃以上で４０℃での粘度が３ｍＰａ・ｓの比較的低粘度の流動パラフィンなどの脂肪族飽和炭化水素、ノルマルパラフィン、植物油、食用油、高級脂肪酸エステル、等の絶縁性液体キャリアを用いることができる。そして、液体現像剤２３Ｙ、２３Ｍ、２３Ｃ、２３Ｋはトナー粒子を液体キャリアへ分散剤とともに添加し、トナー固形分濃度を約２０％としたものである。

各現像剤汲み上げローラ２５Ｙ、２５Ｍ、２５Ｃ、２５Ｋは、それぞれ、各現像剤容器２４Ｙ、２４Ｍ、２４Ｃ、２４Ｋ内の液体現像剤２３Ｙ、２３Ｍ、２３Ｃ、２３Ｋを汲み上げて各アニロクスローラ２６Ｙ、２６Ｍ、２６Ｃ、２６Ｋに供給するローラである。各現像剤汲み上げローラ２５Ｙ、２５Ｍ、２５Ｃ、２５Ｋは、いずれも図１において矢印で示す時計まわりに回転するようにされている。また、各アニロクスローラ２６Ｙ、２６Ｍ、２６Ｃ、２６Ｋは、いずれも、円筒状の部材で表面に微細かつ一様に螺旋状の溝を形成したローラである。溝の寸法は、例えば、溝ピッチが約１７０μｍ、溝深さが約３０μｍに設定される。もちろん、溝の寸法はこれらの値に限定されることはない。各アニロクスローラ２６Ｙ、２６Ｍ、２６Ｃ、２６Ｋは、いずれも各現像ローラ１９Ｙ、１９Ｍ、１９Ｃ、１９Ｋと同じ方向で図１において矢印で示す反時計まわりに回転するようにされている。なお、各アニロクスローラ２６Ｙ、２６Ｍ、２６Ｃ、２６Ｋは、いずれも各現像ローラ１９Ｙ、１９Ｍ、１９Ｃ、１９Ｋと連れ回りで回転するようにすることもできる。すなわち、アニロクスローラ２６Ｙ、２６Ｍ、２６Ｃ、２６Ｋの回転方向は、限定されず任意である。

各現像剤規制ブレード２７Ｙ、２７Ｍ、２７Ｃ、２７Ｋは、それぞれ、各アニロクスローラ２６Ｙ、２６Ｍ、２６Ｃ、２６Ｋの表面に当接して設けられている。これらの現像剤規制ブレード２７Ｙ、２７Ｍ、２７Ｃ、２７Ｋは、それぞれ、各アニロクスローラ２６Ｙ、２６Ｍ、２６Ｃ、２６Ｋの表面に当接する、ウレタンゴム等からなるゴム部と、このゴム部を支持する金属等の板とから構成されている。そして、各現像剤規制ブレード２７Ｙ、２７Ｍ、２７Ｃ、２７Ｋは、それぞれ、各アニロクスローラ２６Ｙ、２６Ｍ、２６Ｃ、２６Ｋの溝部以外の表面に付着する液体現像剤をゴム部で掻き落として除去する。したがって、各アニロクスローラ２６Ｙ、２６Ｍ、２６Ｃ、２６Ｋは、それらの溝部内に付着する液体現像剤のみを各現像ローラ１９Ｙ、１９Ｍ、１９Ｃ、１９Ｋに供給するようになっている。

各現像ローラ１９Ｙ、１９Ｍ、１９Ｃ、１９Ｋは、いずれも、例えば幅約３２０ｍｍの円筒状の部材であり、例えば鉄等金属シャフトの外周部に、導電性ウレタンゴム等の弾性体と樹脂層やゴム層を備えたものである。これらの現像ローラ１９Ｙ、１９Ｍ、１９Ｃ、１９Ｋはそれぞれ各感光体２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋに当接され、かつ図１において矢印で示すように反時計まわりに回転するようにされている。

更に、各現像ローラクリーナ２１Ｙ、２１Ｍ、２１Ｃ、２１Ｋは、それぞれ、対応する現像ローラ１９Ｙ、１９Ｍ、１９Ｃ、１９Ｋの表面に当接する例えばゴム等で構成され、現像ローラ１９Ｙ、１９Ｍ、１９Ｃ、１９Ｋに残留する現像剤を掻き落として除去するためのものである。更に、各現像ローラクリーナ回収液貯留部２２Ｙ、２２Ｍ、２２Ｃ、２２Ｋは、それぞれ、各現像ローラクリーナ２１Ｙ、２１Ｍ、２１Ｃ、２１Ｋによって現像ローラ１９Ｙ、１９Ｍ、１９Ｃ、１９Ｋから掻き落とされた現像剤を貯留するタンク等の容器から構成されている。

各一次転写装置７Ｙ、７Ｍ、７Ｃ、７Ｋは、それぞれ、中間転写ベルト１０を各感光体２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋに当接させる一次転写用の一次転写ローラ３９Ｙ、３９Ｍ、３９Ｃ、３９Ｋを備えている。各一次転写ローラ３９Ｙ、３９Ｍ、３９Ｃ、３９Ｋは、トナー粒子の帯電極性と逆極性の例えば約−２００Ｖが印加されて、各感光体２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋ上の各色のトナー像（液体現像剤像）を転写媒体である中間転写ベルト１０に一次転写する。一次転写後の感光体２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋ上に感光体クリーニング装置８Ｙ、８Ｍ、８Ｃ、８Ｋが当接し残留した現像剤を掻き落として除去する。

本発明の実施形態の画像形成装置１は、現像装置５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋでのトナーの帯電、一次転写部７Ｙ、７Ｍ、７Ｃ、７Ｋでの複数回の一次転写バイアスの印加により、トナー粒子の帯電量が大きくなり、二次転写装置１６での転写材への二次転写不良が発生しやすい。これは、トナー帯電量が高くなることで転写ニップ部でトナー移動に伴い流れる電流が大きくなり、この結果、ニップを形成する部材（中間転写体や転写ローラなど）および用紙での電圧降下が大きくなりニップ内のトナー層に十分な電界がかからなくなることが主な理由と考えられる。このような状況で良好な転写を実現するためには、電圧降下分を考慮してより強い電圧を与える必要があるが、実際には、強い電圧を印加すると画像乱れが発生するため良好な転写と画質の維持を両立することが困難になる。この画像乱れは、高い電圧を印加することで、転写ニップの手前での放電やニップ中での絶縁破壊などが発生することが原因と考えられる。

上記画像乱れを詳細に解析すると、トナー量が少ない部分、つまり中間転写体上に形成されたカラー画像のなかでモノクロのトナーだけが使用されている領域で画像乱れがおきやすいことが判明した。一方で、複数色のトナーが積層されている部分では、このような画像乱れは発生しない代わりに、転写不良がおきやすいことが分かった。つまり、中間転写体上に形成されるカラー画像は、画像パターンに応じてモノクロのトナーのみが存在する部分と複数色のトナーが積層される部分が存在するため、場所によってトナー粒子量およびキャリア液量に差が発生することが問題を引き起こしていると言える。トナー粒子およびキャリア液の少ない部分では、小さな電圧で転写できる一方で、同時に放電開始電圧（つまり画像乱れが発生する電圧）も低くなる。逆にトナー粒子およびキャリア液が多い部分では、転写に大きな電圧が必要となるが、放電開始電圧も高くなる。このため、単一の電圧で転写しようとするとトナー粒子量およびキャリア液量が多い部分では転写不良が発生しやすく、逆に少ない部分では画像不良が発生しやすくなり、画像全域で良好な転写効率および乱れの無い画像を得ることが困難になる。

トナー量によって挙動が異なる理由としては、以下のようなことが考えられる。複数色のトナーが積層されている部分はトナー粒子量が多いためトナー層が持つ総電荷量が大きくなり上記電圧降下の悪影響が強く出るために転写しにくくなっていると考えられる。また、トナー粒子量のみならずキャリア量も多いため、トナー層全体の厚みが大きくしたがってトナー層の抵抗が高くなっており、放電の影響を受けにくく結果として画像乱れがおきにくくなっていると考えられる。

また、上記画像乱れは、紙の厚みが大きく影響し、厚い紙で良好な転写と画像乱れが両立しにくいことが分かった。厚紙においては、モノクロ画像の場合、すなわち中間転写体上にモノクロのトナーのみを転写しその後中間転写体上のトナーを用紙に転写する場合でも、良好な転写性と転写部での画像乱れの抑制を両立することが困難であるケースが見られた。これは、薄紙の場合用紙の抵抗が低くニップ部での用紙による電圧降下が比較的小さいのに対して、厚紙の場合用紙抵抗が高くニップ部での用紙による電圧降下が大きいことが原因と考えられる。つまり、厚紙では良好な転写性を得るには薄紙と比較して高い電圧が必要となり、ニップ手前での放電による画像乱れのリスクが高くなる。トナーの帯電量を高く設定した場合、先に説明したように電圧降下が顕著になるためより高い電圧が必要となる。この結果、厚紙を用いるとモノクロ画像の転写であっても課題が発生する場合がある。

図８を用いて、この問題を解決する本発明の二次転写装置１６について詳しく説明する。二次転写装置１６は、互いに転写材移動方向に沿って所定間隔離間して配置された一対の二次転写ローラを備えている。これらの一対の二次転写ローラのうち、転写材の移動方向の上流側に配置される二次転写ローラが第１転写ローラ４３である。また、一対の二次転写ローラのうち、転写材の移動方向の下流側に配置される二次転写ローラが第２転写ローラ４４である。第１及び第２転写ローラ４３、４４には、それぞれ別々に二次転写バイアスを印加する二次転写バイアス印加手段（図示せず）を備えている。

そして、これらの第１、第２転写ローラ４３、４４には、無端状の転写材支持ベルト４６が掛け渡されている。その場合、転写材支持ベルト４６にはテンションが付与されている。また、第１、第２転写ローラ４３、４４は、それぞれベルト駆動ローラ１１に中間転写ベルト１０および転写材支持ベルト４６を介して当接可能となっている。転写材支持ベルト４６を第１転写ローラ４３で駆動し、第２転写ローラ４４により転写材支持ベルト４６にテンションを付加する。転写材支持ベルト４６は、例えば、ポリイミド樹脂またはポリアミドイミド樹脂製とする。

すなわち、これらの第１、第２転写ローラ４３、４４に掛け渡された転写材支持ベルト４６は、ベルト駆動ローラ１１および従動ローラ１３に掛けられた中間転写ベルト１０に転写材を密着させるとともに、転写材を中間転写ベルト１０に密着させた状態で転写材を搬送しながら、中間転写ベルト１０上の各色のトナー像が合わせられたカラーのトナー像（液体現像剤像）を転写材に二次転写するようになっている。その場合、ベルト駆動ローラ１１は、二次転写時の第１及び第２転写ローラ４３、４４の当接部材としても機能する。

したがって、二次転写装置１６に搬送されてきた転写材は、第１転写ローラ４３とベルト駆動ローラ１１との圧接開始位置（ニップ開始位置）から第２転写ローラ４４とベルト駆動ローラ１１との圧接終了位置（ニップ終了位置）までの転写材の所定の移動領域で中間転写ベルト１０に密着される。これにより、中間転写ベルト１０上のフルカラーのトナー像が、中間転写ベルトに密着した状態の転写材に所定時間にわたって二次転写されるので、良好な二次転写が行われる。

一方、第１転写ローラ４３の径を第２転写ローラ４４の径より大きくすることで、転写ニップにおいて強い電圧が印加される領域を長く確保することができ、ニップ内で強い転写力を確保することが可能となり、良好な転写性を得ることが出来る。この実施形態では、第１転写ローラ４３の径をφ３５〜１００ｍｍ、第２転写ローラ４４の径をφ２０〜６０ｍｍとした。但し、第２転写ローラ４４の径は、第１転写ローラ４３の径より小さいくする。

また、二次転写装置１６は、転写材支持ベルト４６に対して、転写材支持ベルトクリーナ４５と転写材支持ベルトクリーナ回収液貯留容器４７とを備えている。転写材支持ベルトクリーナ４５は、各スクイーズローラクリーナ３７Ｙ、３７Ｍ、３７Ｃ、３７Ｋと同様にゴム等の弾性体からなる。そして、この転写材支持ベルトクリーナ４５は転写材支持ベルト４６に当接されて二次転写後に転写材支持ベルト４６の表面に残留する液体現像剤等の異物を掻き落として除去する。また、転写材支持ベルトクリーナ回収液貯留容器４７は、転写材支持ベルトクリーナ４５によって転写材支持ベルト４６から掻き落とされた現像剤を回収して貯留する。したがって、転写材支持ベルト４６に付着する液体現像剤等の異物による次の転写材への影響を防止することができる。

更に、第１転写ローラ４３がベルト駆動ローラ１１に中間転写ベルト１０および転写材支持ベルト４６を介して当接可能にされる。これにより、転写材がベルト駆動ローラ１１と第１転写ローラ４３との圧接位置に進入開始したとき転写材が中間転写ベルト１０に確実に密着される。これにより、中間転写ベルト１０から転写材への液体現像剤像の転写が確実に開始される。また、ベルト駆動ローラ１１と第１転写ローラ４３との圧接位置を通過した転写材を中間転写ベルト１と転写材支持ベルト４６との間に挟持するので、転写材を中間転写ベルト１０から剥離する（浮く）のを抑制できる。したがって、更に一層良好な転写を行うことができる。更に、第１転写ローラ４３およびベルト駆動ローラ１１の当接位置と第２転写ローラ４４とベルト駆動ローラ１１の当接位置との間で、転写材支持ベルト４６が中間転写ベルト１０に巻き付く状態になる。これにより、転写材がこれらの当接位置間を移動する間、転写材を中間転写ベルト１０に安定して密着させることができる。したがって、転写効率が更に良好になるとともに、転写材の搬送性も更に向上する。

更に、第２転写ローラ４４の硬度を当接部材であるベルト駆動ローラ１１の硬度より低く設定することで、ベルト駆動ローラ１１と第２転写ローラ４４によって形成されるニップ部において第２転写ローラ４４側をより大きく変形させる。これにより、ニップ出口において転写材が第２転写ローラ側へと引き付けられるような姿勢で排出されるようにする。結果、転写材が像担持体に巻き付くことを防止できる。この実施形態では、ベルト駆動ローラ１１は、芯材として用いた鉄製の金属シャフトの外周面に、滑り止めのための表層部としてウレタンゴム層を１〜６ｍｍの厚みで設けて、また、第１転写ローラ４３は、芯材として用いた鉄製の金属シャフトの外周面に、表層部として例えば耐膨潤等の耐液性の厚み３〜１０ｍｍのウレタンゴム層を設けて、第２転写ローラ４３は、芯材として用いた鉄製の金属シャフトの外周面に、表層部として例えば耐膨潤等の耐液性の厚み３〜１０ｍｍのウレタンゴム層を設けている。第２転写ローラ４４のウレタンゴム層の厚みを当接部材であるベルト駆動ローラ１１のウレタンゴム層の厚みより厚くし、第２転写ローラ４４の硬度を当接部材であるベルト駆動ローラ１１の硬度より低く設定している。

更に、転写材がベルト駆動ローラ１１および第１転写ローラ４３の圧接部およびベルト駆動ローラ１１および第２転写ローラ４４の圧接部にそれぞれ進入開始するとき、中間転写ベルト１０および転写材支持ベルト４６はともに抵抗を受けてそれぞれ緩みを生じようとする。そこで、中間転写ベルト１０および転写材支持ベルト４７にテンションを付与している。これにより、前述のように中間転写ベルト１０および転写材支持ベルト４６が抵抗を受けて緩みを生じようとしても、中間転写ベルト１０および転写材支持ベルト４６は緊張状態に保持される。したがって、ベルト駆動ローラ１１および第１転写ローラ４３の圧接位置とベルト駆動ローラ１１および第２転写ローラ４４の圧接位置との間で、中間転写ベルト１０から転写材への転写を効率よく行うことができる。しかも、転写材支持ベルト４６による転写材の支持搬送を更に安定しかつ更に確実に行うことができる。その場合、第２転写ローラ４４を転写材支持ベルト４６にテンションを付与するテンションローラとして兼用することで、専用のテンションローラを不要にすることができる。これにより、転写材への転写を効率よく行いつつ、部品点数を削減できて画像形成装置をコンパクトに形成することができる。

この実施形態の第１転写ローラ４３とベルト駆動ローラ１１とのニップ加重を３０〜８０ｋｇｆとし、第２転写ローラ４４とベルト駆動ローラ１１とのニップ加重を５〜４０ｋｇｆとした。但し、第２転写ローラ４４とベルト駆動ローラ１１とのニップ加重は、第１転写ローラ４３とベルト駆動ローラ１１とのニップ加重より低く設定する。

この実施形態の中間転写ベルト１０は、図７に示されるもので、電気抵抗１０⁸〜１０¹⁰［Ω・ｃｍ］とし、転写材支持ベルト４６の電気抵抗を１０？〜１０¹¹Ω・ｃｍ］とし、第１転写ローラ４３の電気抵抗を１０⁵〜１０⁹［Ω・ｃｍ］とし、第２転写ローラ４４の電気抵抗を１０⁵〜１０⁹［Ω・ｃｍ］とし、第１及び第２転写ローラ４３，４４の当接部材であるベルト駆動ローラ１１の電気抵抗を１０⁶〜１０⁸［Ω・ｃｍ］とした。

第１及び第２転写ローラ４３、４４は、それぞれ別々に二次転写バイアスを印加する二次転写バイアス印加手段（図示せず）を備えている。それぞれの二次転写バイアス印加手段は制御手段により印加する印加バイアス値を制御される。

前述のように、二次転写部での転写不良と画像乱れの発生は、カラー画像形成かモノクロ画像形成かの相違と、転写材が厚紙か薄紙かの相違によりその発生の確率が変化する。そのため、本発明の画像形成装置は、紙種情報入力手段とカラー画像形成かモノクロ画像形成かを判定する画像情報手段を備えている。画像情報手段は、書き込みデータに基づいてカラー画像形成かモノクロ画像形成かを判定しても良い。

紙種情報入力手段は、印刷機本体に操作パネルを設け、そのパネル上で行うことが出来る。また別の方法として、印刷機を外部装置（例えばコンピューター）から操作する方式とし、外部装置上で用紙選択画面を使い選択することが出来る。選択画面は、例えば図９に示されるものである。この場合、紙の厚みは３段階に分類されており、ユーザーが通常、厚紙１、厚紙２から選択を行う。なお必要に応じて、紙厚みを２段階に分類したり、４段階以上に分類することも可能である。本発明においては、厚紙の定義を秤量で９５ｇ／ｍ²とした。

紙種情報入力手段と画像判定手段からの情報は制御手段に入力され、制御手段は情報に応じて第１転写ローラ４３及び第２転写ローラ４４のそれぞれの転写バイアス印加手段からの転写バイアス値Ｖ１、Ｖ２を決定する。表１に紙種情報とカラー画像、モノクロ画像に応じたＶ１、Ｖ２の値を示す。

表１に示されるように秤量で９５ｇ／ｍ²以上の厚紙の場合、Ｖ２＞Ｖ１として転写バイアスを印加する。ニップ入口で放電による画像乱れが発生する電圧より小さい値にＶ１を設定することで、画像乱れが回避できる。一方で、Ｖ２を高めに設定することで厚紙での電圧降下分を補い、ニップ内のトナー層に対して十分な転写電界を形成することができる。

カラー画像形成の場合、Ｖ２＞Ｖ１として転写バイアスを印加する。ニップ入口で放電による画像乱れが発生する電圧より小さい値にＶ１を設定することで、画像乱れが回避できる。また、画像中のトナー量が少ない部分（単色の領域）については低い転写バイアス値で転写することが出来る。一方で、画像中のトナー量が多い部分（多色のトナーが積層されている領域）に対しては、Ｖ２をＶ１よりも大きく設定することで、転写に必要な電圧を付与することが出来る。

なお、表１の設定転写バイアス値を基準として、機内温度や湿度環境に応じて調整しても良い。

図２は、本発明にかかる画像形成装置の第２の実施形態を示す図である。なお、前述の実施形態と同じ構成要素には同じ符号を付して、その詳細な説明は省略する。前述の実施形態の画像形成装置１は、中間転写体として中間転写ベルト１０を用いているが、図６に示される第６の実施形態の画像形成装置１は、中間転写体として中間転写ローラ１０Ａを用いている。

中間転写ローラ１０Ａは、金属製の心金の上に、ウレタンゴムやＮＢＲなどからなる弾性層を有し、弾性層の硬度はＪＩＳ−Ａ３０〜６０°、弾性層の厚みは１〜６ｍｍの範囲が好ましい。弾性層の上には、フッ素系樹脂やシリコン系樹脂からなる表層を設けても良い。表層を設ける場合、その厚みは３〜２０ｕｍ程度が好ましい。なお、本実施形態の中間転写ローラ１０ａのローラ幅は３２４ｍｍである。二次転写装置１６の前述の実施形態と同様であるので説明を省略する。

図３は、現像装置のトナーの帯電の一実施形態をイエローの現像装置５Ｙを例として示す図である。現像剤汲み上げローラ２５Ｙで汲み上げられた液体現像剤２３Ｙは、アニロックスローラ２６Ｙ表面の凹凸内へ収容される。アニロックスローラ２６Ｙの表面の凹凸内に収容された液体現像剤２３Ｙは、トナーの帯電極性と同極性のバイアスを印加された現像剤規制ブレード２７Ｙにより液体現像剤２３Ｙの膜厚の均一化が行われると共に帯電され、現像ローラ１９Ｙ上に均一な液体現像剤層が形成され、図示しない電源装置から液体現像剤と同極性の現像バイアスを印加された現像ローラ１９Ｙが感光体２Ｙ上に形成されたイエロー画像用静電潜像と当接回転することによりイエロー画像用静電潜像が液体現像剤で顕像化される。

図４は、現像装置のトナーの帯電の他の実施形態をイエローの現像装置５Ｙを例として示す図である。現像ローラ１９Ｙのアニロックスローラ２６Ｙの当接位置と現像ニップの間にトナー帯電用コロナ帯電器２０Ｙを配置し、トナー帯電用コロナ帯電器２０Ｙに電圧を印加して現像ローラ１９Ｙ上のトナーを帯電する。

図５は、感光体に感光体スクイーズ装置を配置した実施形態をイエローの感光体２Ｙを例として示す図である。感光体スクイーズ装置６Ｙは、それぞれ、感光体スクイーズローラ３６Ｙと、感光体スクイーズローラクリーナ３７Ｙとを備えている。各感光体スクイーズローラ３６Ｙは、それぞれ、感光体２Ｙと各現像ローラ１９Ｙとの当接部（ニップ部）より各感光体２Ｙの回転方向下流側に設置されている。そして、感光体スクイーズローラ３６Ｙは、それぞれ、各感光体２Ｙと逆方向に回転されて、感光体２Ｙ上の液体キャリアを除去するようになっている。

感光体スクイーズローラ３６Ｙとしては、いずれも、金属製芯金の表面に導電性ウレタンゴム等の弾性部材とフッ素樹脂製表層を配した弾性ローラが好適である。感光体スクイーズローラ３６Ｙにトナー帯電と同極性の電圧を印加することでトナー粒子を感光体２Ｙ側に押し付けて、上澄みのキャリア液のみを除去する。

図６は、中間転写ベルト１０に中間転写スクイーズ装置を配置した実施形態の例としてイエローの場合を示す図である。中間転写スクイーズ装置は、各色毎に配置しても良く、二次転写部直前の色の部分にのみ配置しても良い。中間転写スクイーズ装置１５Ｙは、それぞれ、中間転写スクイーズローラ４０Ｙと、中間転写スクイーズローラ当接部材５０Ｙと、中間転写スクイーズローラクリーナ４１Ｙと、中間転写スクイーズローラクリーナ回収液貯留容器４２Ｙとを備えている。中間転写スクイーズローラ４０Ｙは、中間転写ベルト１０上のイエロー液体キャリアを回収するものである。各中間転写スクイーズローラ４０Ｙにトナー帯電と同極性の電圧を印加することでトナー粒子を中間転写ベルト１０側に押し付けて、上澄みのキャリア液のみを除去する。

感光体スクイーズ装置や中間転写スクイーズ装置を配置する理由は、不揮発性キャリアを用いる画像形成装置では、転写材に転写されたトナー像を熱によって溶融定着する工程でキャリア液が多量に存在すると定着不良が発生する。このため、スクイーズによってキャリア液量を定着可能なレベルまで減量することが必要である。

以上のように本発明の画像形成装置は、紙種情報とカラー画像かモノクロ画像かの画像情報に応じて第１転写ローラ４３の転写バイアス値Ｖ１と第２転写ローラ４４の転写バイアス値Ｖ２を制御することで、良好な転写に必要な電圧を印加しなお且つ転写ニップ手前での放電による画像乱れを回避することが可能になる。１

本発明の実施形態を示す図である。 本発明の実施形態を示す図である。 本発明の実施形態を示す図である。 本発明の実施形態を示す図である。 本発明の実施形態を示す図である。 本発明の実施形態を示す図である。 本発明の実施形態を示す図である。 本発明の実施形態を示す図である。 本発明の実施形態を示す図である。

符号の説明

１…画像形成装置、２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋ…各色の感光体、５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ…各色の現像装置、６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｋ…各色の感光体スクイーズ装置、７Ｙ、７Ｍ、７Ｃ、７Ｋ…各色の一次転写装置、１０…中間転写ベルト、１０Ａ…中間転写ローラ、１１…ベルト駆動ローラ、１２…従動ローラ、１３…従動ローラ、１６…二次転写装置、１８Ｙ、１８Ｍ、１８Ｃ、１８Ｋ…各色の現像剤供給部、２３Ｙ、２３Ｍ、２３Ｃ、２３Ｋ…各色の液体現像剤、４３…第１転写ローラ、４４…第２転写ローラ、４５…転写材支持ベルトクリーナ、４６…転写材支持ベルト、４７…転写材支持ベルクリーナ回収液貯留容器

Claims (6)

1. 紙種情報入力手段と、液体現像剤像が転写される転写媒体と、前記転写媒体と当接部材に当接して転写ニップを形成する所定距離離間して配設される転写材搬送方向上流側の第１転写ローラと転写材搬送方向下流側の第２転写ローラと、前記第１及び第２の転写ローラに張架される転写ベルトと、前記第１及び第２転写ローラにそれぞれ配した転写バイアス印加手段とを有し、前記紙種情報入力手段の入力情報に応じて前記第１及び第２転写ローラのそれぞれの転写バイアス印加手段による転写バイアス値Ｖ１、Ｖ２を制御する制御手段を備えることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記紙種情報入力手段の入力情報として厚紙を入力した場合、前記制御手段がＶ２＞Ｖ１になるように各転写バイアス印加手段を制御することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. カラー画像形成又はモノクロ画像形成のいずれかを判定する画像判定手段を備え、前記画像判定手段がカラー画像形成と判定した場合、前記制御手段がＶ２＞Ｖ１になるように各転写バイアス印加手段を制御することを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
4. 転写媒体に転写された液体現像剤像を、転写ベルトを巻き掛けた転写材搬送方向上流側の第１転写ローラと転写材搬送方向下流側の第２転写ローラから紙種情報に応じた転写バイアス値Ｖ１、Ｖ２を印加することを特徴とする画像形成方法。
5. 紙種情報が厚紙の場合、Ｖ２＞Ｖ１となるように制御することを特徴とする請求項４に記載の画像形成方法。
6. カラー画像形成又はモノクロ画像形成に応じて前記転写バイアス値を制御し、カラー画像形成の場合、Ｖ２＞Ｖ１となるように制御することを特徴とする請求項４又は５に記載の画像形成方法。

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