JP2013092602A - 湿式画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】粒状ムラの発生を抑制することが可能な湿式画像形成装置を得る。
【解決手段】記録用紙５０上に画像を形成する湿式画像形成装置１００であって、像形成手段１０により形成されたパッチ画像としてのトナー像の画像濃度を検出する濃度検出手段２５と、現像液担持体１６上のトナーの帯電量を制御する帯電量制御手段１８と、を備え、現像液担持体１６に印加される現像バイアスが所定の値に保持された状態で、帯電量制御手段１８が現像液担持体１６上のトナーの帯電量を順次変化させつつ像形成手段１０が複数のパッチ画像を形成し、濃度検出手段２５が複数のパッチ画像の各々の画像濃度を検出することによってパッチ画像の画像濃度が略飽和するトナーの帯電量の範囲が検出され、通常の画像形成が行なわれる際のトナーの帯電量は、パッチ画像の画像濃度が略飽和するトナーの帯電量の上記範囲以上となるように設定される。
【選択図】図１

Description

本発明は、湿式電子写真方式を採用する湿式画像形成装置に関する。

電子写真方式を採用する画像形成装置は、ファクシミリ、プリンター、複写機、または多機能型プリンター（ＭＦＰ：Multifunction Printer）などの分野に広く使用されている。近年の画像形成装置は、大量プリント用のオフィスプリンターまたはオンデマンド印刷装置などのように、より高い画質およびより高い解像度が要求される用途にも使用されるようになってきた。

近年では、上記のような用途に応えるために、絶縁性のキャリア液中にトナー（トナー粒子ともいう）が分散された現像液を用いる湿式画像形成装置が注目されている（特開２００９−０１５３５１号公報（特許文献１）および特開２０１０−２０４４６７号公報（特許文献２）参照）。

湿式画像形成装置においては、現像液は、現像槽から汲み上げられた後、現像液担持体（現像ローラー）の表面に担持される。現像液担持体に担持された現像液中のトナーは、現像液担持体の回転によって、現像液担持体と像担持体（感光体）とが相互に対向する現像位置にまで搬送され、その後、現像バイアスの印加によって、現像液担持体の表面から像担持体（感光体）上に移送される。像担持体上に形成されていた静電潜像は、現像液中のトナーによって、トナー像として顕像化される。

像担持体上のトナー像は、転写バイアスの印加によって、記録用紙上または中間転写ローラーなどの表面に静電転写される（静電転写方式）。中間転写ローラー上にトナー像が転写される場合、中間転写ローラー上に転写されたトナー像は、他の転写バイアスの印加によって記録用紙上にさらに転写される。

現像液を用いる湿式画像形成装置においては、乾式画像形成装置に比べて小さな粒径を有するトナー粒子が用いられる。より小さな粒径を有するトナー粒子によって、記録用紙上には、画像の細かな部分まで表現される。したがって現像液を用いる湿式画像形成装置によれば、高画質な画像を記録用紙上に形成することができる。

特開２００９−０１５３５１号公報 特開２０１０−２０４４６７号公報

ところで、上記のようにして顕像化されるトナー像の画像濃度は、現像位置において帯電しているトナーに印加される電界の大きさに依存する。この電界の大きさは、現像バイアス、露光エネルギー、または帯電バイアスなどの変化の影響を受けるため、これらの変化がトナー像の画像濃度に影響して画像品質の低下を招くことがあった。

一方で、湿式電子写真方式の現像プロセスにおいては、現像液担持体（現像ローラー）に印加する現像バイアスを大きくし、現像液担持体と像担持体との間の間隙（現像ギャップ）に対して過剰な電圧が印加されると、粒状ムラと呼ばれる画像ムラが生じる。この粒状ムラは、現像効率がほぼ１００％に達した後、それ以上に電圧が印加された状態において起こる現象であることが分かっている。

画像形成時の画像の濃度を安定させるためには、現像ローラー上に供給されたトナーを全て現像すること（完全現像を行なうこと）が望ましいが、一方で、完全現像させるために現像電位差を大きくしすぎると、粒状ムラが発生して画像ノイズが発生する原因となる。

本発明は、上記のような実情に鑑みてなされたものであって、粒状ムラの発生を抑制することによって高品質の画像を形成することが可能な湿式画像形成装置を提供することを目的とする。

本発明に基づく湿式画像形成装置は、被転写部材上に画像を形成するため、キャリア液中にトナーが分散された現像液を用いて像担持体上にトナー像を形成する湿式画像形成装置であって、表面に担持した上記現像液を上記像担持体と対向する現像位置に搬送する現像液担持体を含み、上記現像液担持体に現像バイアスが印加されることによって、上記現像液担持体に担持される上記現像液中の上記トナーを上記像担持体に付着させるとともに、上記像担持体上の静電潜像を上記トナーにより顕像化して上記像担持体上に上記トナー像を形成する像形成手段と、上記像形成手段により形成されたパッチ画像としての上記トナー像の画像濃度を検出する濃度検出手段と、上記現像液担持体上の上記トナーの帯電量を制御する帯電量制御手段と、を備え、上記現像液担持体に印加される上記現像バイアスが所定の値に保持された状態で、上記帯電量制御手段が上記現像液担持体上の上記トナーの帯電量を順次変化させつつ上記像形成手段が複数の上記パッチ画像を形成し、上記濃度検出手段が複数の上記パッチ画像の各々の上記画像濃度を検出することによって、上記現像バイアスが上記所定の値に設定された状態で上記パッチ画像の上記画像濃度が略飽和する上記トナーの帯電量の範囲が検出され、上記被転写部材上に上記画像を形成する通常の画像形成が行なわれる際の上記トナーの帯電量は、上記パッチ画像の上記画像濃度が略飽和する上記トナーの帯電量の上記範囲以上となるように設定される。

好ましくは、本発明に基づく上記の湿式画像形成装置は、上記現像液担持体上のトナー量を制御するトナー量制御手段をさらに備え、上記トナーの帯電量が上記範囲以上となるように設定される際には、上記パッチ画像の上記画像濃度が飽和するように上記トナーの帯電量が仮の値に設定された状態で上記トナー量の初期値が検出され、上記トナー量制御手段は、上記現像バイアスが上記所定の値に設定された状態で上記パッチ画像の上記画像濃度が略飽和するように、上記現像液担持体上の上記トナー量を上記初期値から調整する。

好ましくは、上記トナーの帯電量および上記トナー量が設定された後、上記濃度検出手段は、上記像形成手段により形成された中間調濃度を有する上記パッチ画像の上記画像濃度を検出し、上記濃度検出手段が検出した上記中間調濃度を有する上記パッチ画像の上記画像濃度に応じて上記像担持体における露光条件が調整されることによって、上記通常の画像形成が行なわれる際の中間調の上記トナー像の上記画像濃度が所望の値となるように設定される。好ましくは、上記濃度検出手段は、上記パッチ画像に光を照射し、上記パッチ画像からの反射光を検出することによって上記パッチ画像の上記画像濃度を検出する。

好ましくは、上記濃度検出手段は、上記パッチ画像に光を照射し、上記パッチ画像を透過した透過光を検出することによって上記パッチ画像の上記画像濃度を検出する。好ましくは、上記濃度検出手段は、上記像担持体上に形成された上記パッチ画像の上記画像濃度を検出する。

好ましくは、上記濃度検出手段は、上記被転写部材上に形成された上記パッチ画像の上記画像濃度を検出する。好ましくは、上記像担持体と上記上記被転写部材との間には中間転写ローラーが配置され、上記濃度検出手段は、上記中間転写ローラー上に形成された上記パッチ画像の上記画像濃度を検出する。

本発明によれば、粒状ムラの発生を抑制することによって高品質の画像を形成することが可能な湿式画像形成装置を得ることができる。

実施の形態における湿式画像形成装置の全体構成を示す模式図である。 実施の形態における湿式画像形成装置がパッチ画像を用いてトナーの帯電量を決定する際のフローを示す図である。 現像位置における像担持体と現像液担持体との間に設けられる現像電位差の大きさとトナーの付着量との関係を示す図である。 実施の形態における湿式画像形成装置に用いられる濃度検出手段がパッチ画像の画像濃度を検出する際の様子を示す斜視図である。 実施の形態における湿式画像形成装置に用いられる他の濃度検出手段がパッチ画像の画像濃度を検出する際の様子を示す斜視図である。 実施の形態における湿式画像形成装置に用いられるさらに他の濃度検出手段がパッチ画像の画像濃度を検出する際の様子を示す斜視図である。 実施の形態における湿式画像形成装置がパッチ画像を用いてトナーの帯電量を決定する際の、像担持体と現像液担持体との間の現像電位差の大きさとパッチ画像を形成するトナーの付着量との関係を示す図である。 実施の形態における湿式画像形成装置がパッチ画像を用いてトナーの帯電量を決定する際の、トナーの帯電量とパッチ画像の画像濃度との関係を示す図である。 実施の形態の変形例における湿式画像形成装置がパッチ画像を用いてトナーの帯電量を決定し、さらに露光条件を調整することによって中間調のトナー像の画像濃度が所望の値となるように設定する際のフローを示す図である。

本発明に基づいた実施の形態について、以下、図面を参照しながら説明する。実施の形態の説明において、個数、量などに言及する場合、特に記載がある場合を除き、本発明の範囲は必ずしもその個数、量などに限定されない。実施の形態の説明において、同一の部品、相当部品に対しては、同一の参照番号を付し、重複する説明は繰り返さない場合がある。

［実施の形態］
（湿式画像形成装置１００）
図１を参照して、実施の形態における湿式画像形成装置１００の全体構成について説明する。図１に示すように、湿式画像形成装置１００は、記録用紙５０などの被転写部材上に画像を形成する。本実施の形態における記録用紙５０は、中間転写ローラー２６（詳細は後述する）および転写ローラー３１（詳細は後述する）の間を、所定の搬送方向ＡＲ５０に沿って搬送される。

湿式画像形成装置１００においては、現像液Ｗが図示しない供給装置により供給され、現像槽１１内に貯留される。現像液Ｗは、キャリア液である絶縁性液体と、静電潜像を現像するトナーと、トナーをキャリア液中に分散させる分散剤とを主要成分としている。

現像槽１１内の現像液Ｗに接触するように、供給ローラー１２が設けられる。供給ローラー１２が矢印ＡＲ１２方向に回転することによって、現像液Ｗは供給ローラー１２の表面に汲み上げられる。現像液Ｗは、供給ローラー１２の表面上に担持されるとともに、供給ローラー１２の回転によって、供給ローラー１２と受け渡しローラー１４とが相互に対向している部分に向かって搬送される。

供給ローラー１２の表面上の現像液Ｗは、ドクターブレード１３によって余剰の分量が掻き落とされた状態で、供給ローラー１２から受け渡しローラー１４に受け渡される。現像液Ｗは、受け渡しローラー１４の表面上に担持されるとともに、受け渡しローラー１４が矢印ＡＲ１４方向に回転することによって、受け渡しローラー１４と現像ローラー１６とが相互に対向している部分に向かって搬送される。

その後、受け渡しローラー１４の表面上の現像液Ｗは、受け渡しローラー１４から矢印ＡＲ１６方向にカウンター回転している現像ローラー１６に受け渡される。現像液Ｗは、現像ローラー１６の表面上に担持されるとともに、現像ローラー１６の回転によって現像位置２４に向かって搬送される。なお、受け渡しローラー１４の表面に残留した現像液Ｗは、クリーニングブレード１５によって受け渡しローラー１４の表面から除去される。

以上のような工程を経て、現像ローラー１６の表面上には膜厚が長手方向において均一になるように調整された現像液Ｗが担持される。現像液Ｗは、現像ローラー１６の表面上において薄層を形成する。薄層を形成した現像液Ｗ中のトナー粒子は、帯電器１８（帯電量制御手段）によってたとえば正極性に帯電される。詳細な動作は後述されるが、現像ローラー１６には、現像バイアス電源装置７０および制御装置７１が接続される。

現像ローラー１６に接触するように、像担持体であるドラム状の感光体２１が設けられる。感光体２１としては、たとえば正帯電性を有するアモルファスシリコン製の感光体が用いられる。感光体２１は、矢印ＡＲ２１方向に回転する。感光体２１の周辺には、感光体２１の回転方向（矢印ＡＲ２１方向）に沿って、帯電器２２、露光装置２３、上述の現像ローラー１６（現像位置２４）、濃度検出手段２５、中間転写ローラー２６（１次転写部３０）、クリーニングブレード２８、および除電器２９（イレーサーランプ）が順に配置される。

感光体２１の表面は、帯電器２２によって所定の表面電位Ｖ０に一様に帯電される。その後、露光装置２３により感光体２１の表面は所定の画像情報に基づいて露光される。感光体２１の表面には、静電潜像が形成される。本実施の形態においては、静電潜像の電位を画像部電位Ｖｉとして以下説明する。

詳細は後述されるが、本実施の形態における露光装置２３は、通常の画像情報に基づいて露光量、露光範囲、および露光のタイミング等が制御されることに加えて、パッチ画像を形成するために必要な露光量、露光範囲、および露光のタイミング等の各値によっても制御される。露光装置２３がこのように制御されることによって、感光体２１の表面には、パッチ画像（詳細は後述する）に対応する静電潜像が形成される。

同様に詳細は後述されるが、濃度検出手段２５は、像形性手段（像形成手段１０）によって感光体２１の表面上に形成されたパッチ画像としてのトナー像の画像濃度を検出する。本実施の形態における像形性手段１０は、トナー像（およびパッチ画像）を感光体２１上に形成するものとして、現像ローラー１６、帯電器１８、露光装置２３、および現像バイアス電源装置７０などを含む。

一方で、現像バイアス電源装置７０によって現像ローラー１６には所定の現像バイアスが印加され、現像ローラー１６と感光体２１との間に形成された現像電位差によって、現像ローラー１６と感光体２１との間には電界が形成される。感光体２１上の現像位置２４にまで静電潜像が搬送された際、現像ローラー１６に担持される現像液Ｗ中のトナー粒子は、現像バイアス電源装置７０によって形成された電界の作用により、現像ローラー１６の表面から感光体２１の表面に静電移動する。この際、トナー粒子だけでなく、キャリア液も感光体２１の表面に付着する。感光体２１の表面に形成されていた静電潜像は、トナー像（または後述するパッチ画像）として顕像化される。

この際、現像ローラー１６に印加される現像バイアスは、後述する設定シーケンスＳ１（図２参照）によって最適な値に一意に決定されてその状態が保持されているか、若しくは、後述する濃度検出手段２５による濃度検知の結果を受けて制御装置７１によって適切な値となるように制御される。

感光体２１は、表面に形成されたトナー像を担持しつつ、トナー像を１次転写部３０に向かって移動させる。現像ローラー１６から感光体２１に転移せずに現像ローラー１６上に残留した現像液Ｗは、クリーニングブレード１７によって現像ローラー１６の表面から掻き取られた後、回収される。

上述のとおり、中間転写ローラー２６は、感光体２１に対向するように配置される。中間転写ローラー２６は、矢印ＡＲ２６方向に回転する。感光体２１と中間転写ローラー２６との間に、１次転写部３０が形成される。中間転写ローラー２６と感光体２１との間には、所定の転写バイアスが印加されることによって、電界が形成される。

感光体２１に担持され１次転写部３０に搬送されたトナー像は、電界の作用によって、感光体２１の表面から中間転写ローラー２６の表面に１次転写される。１次転写されずに感光体２１の表面上に残留したトナーおよび感光体２１の表面上の汚れ等は、クリーニングブレード２８によって感光体２１の表面から掻き取られ、回収される。感光体２１の表面に残留している電荷は、除電器２９により除去される。

中間転写ローラー２６と転写ローラー３１との間には、２次転写部４０が形成される。矢印ＡＲ２６方向に回転する中間転写ローラー２６および矢印ＡＲ３１方向に回転する転写ローラー３１によって、記録用紙５０は、搬送方向ＡＲ５０に沿って２次転写部４０を通過する。

１次転写部３０において感光体２１の表面から中間転写ローラー２６の表面にトナー像が１次転写された後、中間転写ローラー２６は、表面に転写されたトナー像（または後述するパッチ画像）を担持しつつ、トナー像を２次転写部４０に向かってさらに移動させる。中間転写ローラー２６と記録用紙５０との間には、所定の転写バイアスが印加されることによって、電界が形成される。

中間転写ローラー２６に担持され２次転写部４０に搬送されたトナー像は、電界の作用によって、中間転写ローラー２６の表面から記録用紙５０の表面に２次転写される。２次転写されずに中間転写ローラー２６の表面上に残留したトナーおよび中間転写ローラー２６の表面上の汚れ等は、クリーニングブレード２７によって中間転写ローラー２６の表面から掻き取られ、回収される。

記録用紙５０は、２次転写された後、定着装置（図示せず）内に送られる。記録用紙５０に転写されたトナー像の中のトナー粒子は、定着装置によって加熱および加圧される。記録用紙５０に転写されたトナー像は、この加熱および加圧によって、記録用紙５０の表面に定着される。その後、記録用紙５０は排紙装置（図示せず）を通して外部に排出される。以上のようにして、湿式画像形成装置１００における通常の画像形成動作が完了する。なお、上記構成に関し、現像ローラー１６および中間転写ローラー２６は、本実施の形態においてはローラー状に構成されるが、ベルト状に構成されてもよい。

（トナー帯電量の設定シーケンスＳ１）
湿式画像形成装置１００においては、記録用紙５０上に通常の画像が形成された際に、粒状ムラが発生したりこれに起因する画像濃度の低下が発生したりすることを抑制するために、以下に説明するトナー帯電量の設定シーケンスＳ１（図２参照）が実施される。トナー帯電量の設定シーケンスＳ１においては、現像液Ｗに含まれるトナーの帯電量が、所定の値に設定される。

トナー帯電量の設定シーケンスＳ１は、たとえば、湿式画像形成装置１００の電源が投入された直後、湿式画像形成装置１００によって所定の枚数の画像が形成された後、およびまたは、湿式画像形成装置１００によって画像が形成されてから所定の時間が経過した後に実施される。

トナー帯電量の設定シーケンスＳ１が実施されるタイミングは、湿式画像形成装置１００内のたとえば主制御部（図示せず）に接続されたメモリー（図示せず）内に記憶される。所定の条件が満足されたことを主制御部が判断し、主制御部は、湿式画像形成装置１００を構成する各機器に対してトナー帯電量の設定シーケンスＳ１を実施するための信号を送出する。

図１および図２を参照して、トナー帯電量の設定シーケンスが実施される際、まず、露光装置２３に接続された制御部（図示せず）が、感光体２１上に複数のパッチ画像を形成するために必要な露光量、露光範囲、および露光のタイミング等に関する情報を、この制御に接続されたメモリー（図示せず）から読み出す。当該情報に基づいて制御部によって制御された露光装置２３は、感光体２１上に、たとえば中間調（ハーフ）の濃度を有する複数のパッチ画像に対応する複数の静電潜像を順次形成する。

複数の静電潜像は、現像位置２４に搬送される。現像バイアス電源装置７０によって印加された現像バイアスによって、複数の静電潜像は、現像位置２４において顕像化される。感光体２１の表面には、現像位置２４よりも下流側であって１次転写部３０よりも上流側の部分において、複数のパッチ画像が形成される。

ここで、図３は、現像ローラー１６と感光体２１との間に形成された現像電位差に対する感光体２１へのトナーの付着量の変化を示す図である。たとえば、現像バイアスＶｂの増加により現像電位差ΔＶをＶ１からＶ２にまで増加させると、それに伴って発生電界の強さも増加することから、現像ローラー１６から感光体２１へのトナー付着量もＴ１からＴ２に上昇する。

現像ローラー１６から感光体２１へのトナー付着量は、現像電位差ΔＶがＶ２に到達した時点でほぼ飽和し、Ｖ３によって示される現像電位差ΔＶ以上の範囲（変曲点Ｐ１以降の範囲ＲＢ）では、トナーの付着量がＴ３で飽和する。この範囲ＲＢで形成したトナー像の画像濃度は、現像バイアスＶｂ、帯電バイアス、露光エネルギーなどの画像形成条件が多少変動しても、殆ど変化しないこととなる。

ここで、「トナー付着量がほぼ飽和する」とは、現像電位差ΔＶが変動しても静電潜像の顕像化に寄与するトナー量が殆ど変化しないことを意味しており、現像ローラー１６上の現像液Ｗ中に含まれる全てのトナーが感光体２１上に付着する場合が含まれるのは勿論、図３中の範囲ＲＡに示されるように、感光体２１や各種ローラーの特性変化によって現像電位差ΔＶが変化しても現像ローラー１６上の現像液Ｗの所定比率（例えば９０％や９５％）のトナーが感光体２１に付着する状態で殆ど変化しないような場合も含まれる。

図１および図２を再び参照して、感光体２１上に形成された複数のパッチ画像は、感光体２１の回転によって濃度検出手段２５と感光体２１とが相互に対向する部分に向かって移動する。複数のパッチ画像が濃度検出手段２５の検出範囲を順次通過する際、濃度検出手段２５は、複数のパッチ画像の各々の画像濃度を検出する。濃度検出手段２５は、画像濃度が飽和しているパッチ画像が検出された際のそのパッチ画像中に含まれるトナーのトナー量を飽和トナー量として検出する（シーケンスＳＴ１）。ここで、トナーの帯電量としては、現像バイアスが所定の値に保持された状態において現像トナー量が飽和値となるよう、予め低めに設定されている。パッチ画像の画像濃度が飽和しない状況であれば、トナーの帯電量を徐々に低い値に離散的または連続的に変更しつつ、パッチ画像の画像濃度が飽和するようにするとよい。

図４に示すように、濃度検出手段２５は、パッチ画像の画像濃度を検出するために、発光部と受光部とを有する光学センサーから構成されるとよい。濃度検出手段２５から照射されたレーザー光２５Ｌは、パッチ画像Ｎ１〜Ｎ３に反射して、濃度検出手段２５はその反射光を検出する。濃度検出手段２５は、反射光の強度などに基づいて、パッチ画像の画像濃度を検出することができる。図４においては発光部と受光部とが一体的に構成されるように図示されるが、これらは別体として構成されてもよい。

上述の場合においては濃度検出手段２５は感光体２１と対向するように配置され、濃度検出手段２５は感光体２１上のパッチ画像の画像濃度を検出するが、濃度検出手段２５は中間転写ローラー２６上に感光体２１から転写されたパッチ画像の画像濃度を検出してもよい。

図５を参照して、この場合、中間転写ローラー２６は全部または一部が透明の部材から構成されてもよい。レーザー光２５Ｌが濃度検出手段２５からパッチ画像Ｎ１〜Ｎ３の各々に向かって照射され、パッチ画像Ｎ１〜Ｎ３の各々を挟んで発光部とは反対側に配置された受光部２５Ａは、パッチ画像Ｎ１〜Ｎ３を透過した透過光を検出する。濃度検出手段２５は、透過光の強度などに基づいて、パッチ画像の画像濃度を検出することができる。

図６を参照して、濃度検出手段２５は、中間転写ローラー２６から記録用紙５０（被転写部材）上に転写されたパッチ画像の画像濃度を検出してもよい。この場合、図６に示すように、濃度検出手段２５は２次転写部４０よりも下流に位置する記録用紙５０の記録面に対向配置される。濃度検出手段２５は、記録媒体５０からの反射光の強度などに基づいて、パッチ画像の画像濃度を検出することができる。

図２を再び参照して、濃度検出手段２５が、画像濃度が飽和しているトナーのトナー量を検出した後、パッチ画像を形成している現像液Ｗ中のトナーが所望のトナー濃度からずれているような場合は、その時点で必要に応じてトナー量が制御される（シーケンスＳＴ２，ＳＴ３）ように構成されるとよい。

トナー量を制御するためには、現像ローラー１６に受け渡される現像液Ｗの量は、供給ローラー１２、および受け渡しローラー１４の周速比に比例するため、供給ローラー１２、受け渡しローラー１４、および現像ローラー１６の周速比を変化させることにより、トナー量は容易に調整されることができる。すなわち、供給ローラー１２、受け渡しローラー１４、および現像ローラー１６の周速比を変化させることによって現像ローラー１６上のトナー量を制御する場合、供給ローラー１２および受け渡しローラー１４がトナー量制御手段に相当する。供給ローラー１２または受け渡しローラー１４の一方を用いて現像ローラー１６との周速比を変化させる場合、その一方がトナー量制御手段に相当する。

ここで、図２および図７（Ａ），（Ｂ）を参照して、初期値としてのトナー量が検出された後（シーケンスＳＴ１の後）、シーケンスＳＴ２，３によってトナー量が制御されることによって、パッチ画像を形成するために感光体２１上に付着するトナーの付着量は、Ｔ１０からＴ２０に減少する。上述のとおり、現像特性の飽和値に達した場合のトナーの付着量は、上述した供給ローラー１２から現像ローラー１６に至るまでの薄層形成過程において、現像ローラー１６上に形成された薄層（現像液Ｗ）中のトナー量によって一意に決定されている。

したがって、トナー量が制御されることによって、付着量がＴ１０である場合には現像電位差ΔＶがＶ１０の際に変曲点Ｐ１０を有していた現像特性Ｌ１０が、付着量がＴ２０である場合には現像電位差ΔＶがＶ１０の際に変曲点Ｐ２０を有する現像特性Ｌ２０へと変化することとなる。なお、本実施の形態においては、現像バイアスが所定の値に保持されていることによって、現像電位差ΔＶはＶ３０の値で一定（固定値）とされる。付着量がＴ１０である現像特性Ｌ１０において、現像電位差ΔＶがＶ３０の際には、点Ｐ１１に示されるようにトナーの付着量としては飽和している。

次に、図２に示すシーケンスＳＴ４，ＳＴ５のように、パッチ画像を形成するトナーの帯電量が、現像ローラー１６に対向配置された帯電器１８によって制御される。帯電器１８が現像ローラー１６上のトナーの帯電量を順次変化させつつ（大きくさせつつ）、像形性手段１０（現像ローラー１６等）によって、感光体２１上には複数のパッチ画像が形成される。トナーの帯電量が順次大きくなるように変化される場合、複数のパッチ画像の各々が有する現像特性としては、たとえば図７（Ａ）の現像特性Ｌ２０に示すような現像特性から、たとえば図７（Ａ）の現像特性Ｌ３０に示すような現像特性に徐々に近づくものとなる。

トナーの帯電量がさらに大きくなるように変化された場合、その際のパッチ画像としては、たとえば図７（Ａ）の現像特性Ｌ４０に示すような現像特性を有することとなる。現像特性Ｌ４０を有するパッチ画像の形成のために設定されたトナーの帯電量は、現像特性Ｌ３０を有するパッチ画像の形成のために設定されたトナーの帯電量よりも大きい。現像特性Ｌ４０を有するパッチ画像としては、現像電位差Ｖ３０による電界の作用の下では、トナー付着量Ｔ４０を持って感光体２１上に現像されたものとなる。トナー付着量Ｔ４０は、トナー付着量Ｔ２０よりも低い値である。ここでは、トナー付着量Ｔ４０は、パッチ画像の画像濃度（トナー付着量）としてはほぼ飽和しているものとする。

すなわち、濃度検出手段２５が、感光体２１（または中間転写ローラー２６若しくは記録用紙５０）上に形成された複数のパッチ画像の各々の画像濃度を検出することによって、現像バイアスが所定の値（本実施の形態においては、図７（Ａ）中の現像電位差Ｖ３０）に設定された状態で、パッチ画像の画像濃度（トナー付着量）が略飽和するトナーの帯電量の範囲（本実施の形態においては、パッチ画像が図７（Ａ）中の現像特性Ｌ３０を有する際のトナーの帯電量の値から、パッチ画像が図７（Ａ）中の現像特性Ｌ４０を有する際のトナーの帯電量の値までの範囲）が検出される。

上述のとおり、ここでいう「パッチ画像の画像濃度（トナー付着量）がほぼ飽和する」とは、現像電位差ΔＶが変動しても静電潜像の顕像化に寄与するトナー量が殆ど変化しないことを意味しており、現像ローラー１６上の現像液Ｗ中に含まれる全てのトナーが感光体２１上に付着する場合が含まれるのは勿論、図３中の範囲ＲＡに示されるように、感光体２１や各種ローラーの特性変化によって現像電位差ΔＶが変化しても現像ローラー１６上の現像液Ｗの所定比率（例えば９０％や９５％）のトナーが感光体２１に付着する状態で殆ど変化しないような場合も含まれる。

トナーの帯電量を順次変化させる（大きくさせる）ことによってパッチ画像の画像濃度（トナー付着量）が略飽和するトナーの帯電量の範囲（本実施の形態においては、パッチ画像が図７（Ａ）中の現像特性Ｌ３０を有する際のトナーの帯電量の値から、パッチ画像が図７（Ａ）中の現像特性Ｌ４０を有する際のトナーの帯電量の値までの範囲）が検出された後、湿式画像形成装置１００としては、通常の画像形成時に用いられるトナーの帯電量を、パッチ画像の画像濃度が略飽和するトナーの帯電量の範囲以上となるように設定する。

すなわち、トナーの帯電量を大きくしていくと、現像電位差ΔＶに対する現像効率の傾きは穏やかになり、現像特性Ｌ２０は、現像特性Ｌ３０、および現像特性Ｌ４０へと順次変化することとなる。これは、感光体２１の表面上の静電潜像が形成された部分に対して現像バイアスＶｂと同極性に帯電したトナーが付着することにより、潜像電位を埋める（キャンセルする）ことによるものである。

上述のとおり、通常の画像形成時の画像の濃度を安定させるためには、現像ローラー１６上に供給されたトナーを全て現像すること（完全現像を行なうこと）が望ましいが、一方で、完全現像させるために現像電位差ΔＶを大きくしすぎると、粒状ムラが発生して画像ノイズが発生する原因となる。

また、中間調（ハーフ）等の濃度を有する静電潜像を精度良く現像することを考えた場合、この現像特性の傾きは寝ている方が好ましい（変化率が小さい方が好ましい）。すなわち、図７（Ｂ）に示すように、現像バイアスＶｂと画像部電位Ｖｉとの幅Ｈはできるだけ大きい方がよい。なぜならば、現像電位差ΔＶが多少変動した場合でも、現像効率が寝ていれば（変化率が小さければ）、現像電位差ΔＶの変動による影響が少なくなるからである。

また、画像部以外の領域にトナーが付着してしまうこと（いわゆるカブリ現象）を防ぐために、被画像部にはカブリマージンＭ１（感光体の表面電位Ｖ０と画像部電位Ｖｉとの差）と呼ばれる、トナーの帯電と同極性の電位差が設定される。感光体２１の特性より、感光体２１の表面電位Ｖ０および現像バイアスＶｂの最大値は一意に決定され、トナーの帯電量を大きくしすぎると、感光体２１の限界能力を超えて感光体２１の表面において放電が開始されてしまい、１００％現像することが不可能となる。

以上のことを総合的に勘案して、本実施の形態における湿式画像形成装置１００は、トナーの帯電量を制御することによって、付着量がＴ２０である場合には現像電位差ΔＶがＶ１０の際に変曲点Ｐ２０を有していた現像特性Ｌ２０を、付着量がＴ２０である場合には現像電位差ΔＶがＶ３０（本実施の形態において設定された現像バイアスの値）の際に変曲点Ｐ３０を有する現像特性Ｌ３０へと変化させるとともに、さらに、現像電位差ΔＶがＶ３０の際にほぼ飽和したトナー付着量Ｔ４０を有する現像特性Ｌ４０へと変化させる。これにより、パッチ画像の画像濃度（トナー付着量）が略飽和するトナーの帯電量の範囲が検出される。ここで、現像特性Ｌ４０は、現像電位差ΔＶがＶ３０である場合におけるトナーの付着量が略飽和する範囲の臨界点である。

そして、通常の画像形成時に用いられるトナーの帯電量を、パッチ画像の画像濃度が略飽和するトナーの帯電量の範囲以上となるように設定する。パッチ画像の画像濃度が略飽和するトナーの帯電量の範囲の下限としては、変曲点Ｐ３０を有する現像特性Ｌ３０が形成される際のトナーの帯電量である。好ましくは、パッチ画像の画像濃度が略飽和するトナーの帯電量の範囲の上限としては、現像電位差ΔＶがＶ３０の際にほぼ飽和したトナー付着量Ｔ４０を有する現像特性Ｌ４０が形成される際のトナーの帯電量として設定されるとよい。上述のとおり、現像特性Ｌ４０は、現像電位差ΔＶがＶ３０である場合におけるトナーの付着量が略飽和する範囲の臨界点である。

トナーの帯電量を制御するためには、現像ローラー１６への流れ込み電流を順に離散的（または連続的）に変化させつつ、パッチ画像を形成することが挙げられる。濃度検出手段２５が検出するパッチ画像の画像濃度の情報が、像形成手段１０にフィードバックされる。また、トナーの帯電量を制御するためには、トナー層の電位を直接測定し、その結果によって帯電器１８の出力を制御しても良い。

図８を参照して、トナーの帯電量が低い場合（帯電量＜Ｃ１）、設定された現像バイアスＶｂにおいて、現像効率は濃度Ｑ１で飽和しており、パッチ画像の画像濃度は変化しない。トナーの帯電量を高めることにより、現像特性の傾きは現像電位差ΔＶに対して穏やかとなり、ある点で飽和濃度より濃度の低いパッチ画像が現れる（言い換えれば、現像特性の変曲点Ｐが検出される)。この点付近（たとえば飽和している際の濃度Ｑ１に対して、Ｑ２＝Ｑ１×９５％〜Ｑ３＝Ｑ１×９０％の範囲に対応する帯電量Ｃ２〜Ｃ３）をトナーの設定帯電量とすることにより、前述したような粒状ムラの発生なく、安定して良質なトナー像を得るための現像特性が得られることとなる。

（作用・効果）
以上説明したように、本実施の形態の湿式画像形成装置１００においては、トナーの帯電量が、上述の設定シーケンスＳＴ１〜ＳＴ５を経て設定される。過剰な電圧を印加することによる粒状ムラの発生を抑制することが出来、また画像濃度が安定する現像条件において画像形成を行うことが可能となる。また、印刷途中の画像濃度を検知する際において、設定トナー量と実際のトナー量とがずれているようなことが生じた場合には、再度、上述の設定シーケンスＳＴ１〜ＳＴ５を経てトナーの帯電量が設定されるとよい。

［変形例］
図９に示すトナー帯電量の設定シーケンスＳ２ように、中間調（ハーフ）の濃度を有する画像調整を行う場合、露光条件（露光量）を制御するとよい。この場合、先ず、上述の実施の形態と同様にトナー量を制御した後（シーケンスＳＴ１の後）、トナーの帯電量を調整して現像特性を調整する（シーケンスＳＴ２〜５）。

その後、シーケンスＳＴ６，ＳＴ７に示すように、露光量を調整して、中間調におけるトナー像が目的の濃度になるように調整する。上述の飽和トナー量を制御する場合と同様に、印刷途中の画像濃度を検出する際において、中間調の設定トナー量と実際のトナー量とがずれているようなことが有れば、再度、上述の設定シーケンスＳＴ１〜ＳＴ５を経た上で、露光量が調整されるとよい。

また、上述の実施の形態および変形例においては、現像電位差ΔＶが種々の誤差により変動し、変曲点よりも高くなり、結果として粒状ムラが発生してしまうような場合を考慮して、現像電位差に適切なマージンをとっても良い。具体的には、前述の設定シーケンスＳ１，Ｓ２によって最適な現像特性に調整した後、制御装置７１などを用いて現像特性の変曲点より低めに現像電位差を設定する。この時、最適な現像特性としては、傾きがシステム許容範囲において最大限に寝ている状態であるため、よりいっそう濃度ムラを抑えつつ、粒状ムラの発生を抑制することが可能となる。

以上、本発明に基づいた実施の形態および変形例について説明したが、今回開示された実施の形態および変形例はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の技術的範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１２ 供給ローラー、１３ ドクターブレード、１４ 受け渡しローラー、１５，１７，２７，２８ クリーニングブレード、１６ 現像ローラー（現像液担持体）、１８ 帯電器（帯電量制御手段）、２１ 感光体、２２ 帯電器、２３ 露光装置、２４ 現像位置、２５ 濃度検出手段、２５Ａ 受光部、２５Ｌ レーザー光、２６ 中間転写ローラー、２９ 除電器、３０ １次転写部、３１ 転写ローラー、４０ ２次転写部、５０ 記録用紙、７０ 現像バイアス電源装置、７１ 制御装置、１００ 湿式画像形成装置、ＡＲ５０ 搬送方向、Ｌ１０，Ｌ２０，Ｌ３０ 現像特性、Ｍ１ カブリマージン、Ｎ１〜Ｎ３ パッチ画像、Ｖ０ 表面電位、Ｖｂ 現像バイアス、Ｖｉ 画像部電位、Ｗ 現像液。

Claims (8)

1. 被転写部材上に画像を形成するため、キャリア液中にトナーが分散された現像液を用いて像担持体上にトナー像を形成する湿式画像形成装置であって、
   表面に担持した前記現像液を前記像担持体と対向する現像位置に搬送する現像液担持体を含み、前記現像液担持体に現像バイアスが印加されることによって、前記現像液担持体に担持される前記現像液中の前記トナーを前記像担持体に付着させるとともに、前記像担持体上の静電潜像を前記トナーにより顕像化して前記像担持体上に前記トナー像を形成する像形成手段と、
   前記像形成手段により形成されたパッチ画像としての前記トナー像の画像濃度を検出する濃度検出手段と、
   前記現像液担持体上の前記トナーの帯電量を制御する帯電量制御手段と、を備え、
   前記現像液担持体に印加される前記現像バイアスが所定の値に保持された状態で、前記帯電量制御手段が前記現像液担持体上の前記トナーの帯電量を順次変化させつつ前記像形成手段が複数の前記パッチ画像を形成し、
   前記濃度検出手段が複数の前記パッチ画像の各々の前記画像濃度を検出することによって、前記現像バイアスが前記所定の値に設定された状態で前記パッチ画像の前記画像濃度が略飽和する前記トナーの帯電量の範囲が検出され、
   前記被転写部材上に前記画像を形成する通常の画像形成が行なわれる際の前記トナーの帯電量は、前記パッチ画像の前記画像濃度が略飽和する前記トナーの帯電量の前記範囲以上となるように設定される、
   湿式画像形成装置。
2. 前記現像液担持体上のトナー量を制御するトナー量制御手段をさらに備え、
   前記トナーの帯電量が前記範囲以上となるように設定される際には、
   前記パッチ画像の前記画像濃度が飽和するように前記トナーの帯電量が仮の値に設定された状態で前記トナー量の初期値が検出され、
   前記トナー量制御手段は、前記現像バイアスが前記所定の値に設定された状態で前記パッチ画像の前記画像濃度が略飽和するように、前記現像液担持体上の前記トナー量を前記初期値から調整する、
   請求項１に記載の湿式画像形成装置。
3. 前記トナーの帯電量および前記トナー量が設定された後、前記濃度検出手段は、前記像形成手段により形成された中間調濃度を有する前記パッチ画像の前記画像濃度を検出し、
   前記濃度検出手段が検出した前記中間調濃度を有する前記パッチ画像の前記画像濃度に応じて前記像担持体における露光条件が調整されることによって、前記通常の画像形成が行なわれる際の中間調の前記トナー像の前記画像濃度が所望の値となるように設定される、
   請求項２に記載の湿式画像形成装置。
4. 前記濃度検出手段は、前記パッチ画像に光を照射し、前記パッチ画像からの反射光を検出することによって前記パッチ画像の前記画像濃度を検出する、
   請求項１〜３のいずれかに記載の湿式画像形成装置。
5. 前記濃度検出手段は、前記パッチ画像に光を照射し、前記パッチ画像を透過した透過光を検出することによって前記パッチ画像の前記画像濃度を検出する、
   請求項１〜３のいずれかに記載の湿式画像形成装置。
6. 前記濃度検出手段は、前記像担持体上に形成された前記パッチ画像の前記画像濃度を検出する、
   請求項１から４のいずれかに記載の湿式画像形成装置。
7. 前記濃度検出手段は、前記被転写部材上に形成された前記パッチ画像の前記画像濃度を検出する、
   請求項１から４のいずれかに記載の湿式画像形成装置。
8. 前記像担持体と前記前記被転写部材との間には中間転写ローラーが配置され、
   前記濃度検出手段は、前記中間転写ローラー上に形成された前記パッチ画像の前記画像濃度を検出する、
   請求項１から５のいずれかに記載の湿式画像形成装置。

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