JP4834597B2 - 画像形成装置および画像形成方法 - Google Patents

Description

本発明は、板状またはフィルム状の対象物上にトナー画像を形成する技術に関する。

従来より、複写機やプリンタ等では、紙やフィルムのように絶縁体（あるいは、絶縁体に近い性質を有するもの）を対象物として、対象物の裏面側から導電性のローラやベルトあるいはコロナ放電により電荷を付与してトナーを保持する感光体と対象物との間に電界を発生させることにより、帯電したトナーを対象物に引き寄せて転写する静電転写が行われている。

また、特許文献１では、感光ドラム上に形成された液体トナーの画像を板状の絶縁体であるガラス基板に転写する際に、感光ドラムとガラス基板との間に間隙を設け、この間隙を液体トナーのキャリア液で満たす印刷装置が開示されている。
特表２００２−５２７７８３号公報

ところで、このような静電転写法では、感光ドラムと対象物とが接近する転写位置近傍において、感光ドラムと対象物との間の空間に転写電界による放電（いわゆる、剥離放電）が生じる場合がある。また、対象物が紙のように部分的に電荷が通りやすい構造を有するものである場合、対象物の裏面側に付与された電荷が表面側に抜けると、感光ドラム上のトナーに電荷が移動してトナーを対象物に引き寄せる力が消失し、あるいは、対象物上に転写されたトナーに電荷が移動してトナーが感光ドラムへと戻ってしまう転写抜けが生じることがある。そこで、静電転写を行う機器では、剥離放電や転写抜けによるトナー画像の乱れが、転写不良とみなされない許容範囲内に収まるように、剥離放電や転写抜けの連続的な発生を防止する様々な技術が提案されている。

一方、静電転写法は、バリアブル印刷に容易に対応することができ、さらに、高解像度および高速処理を実現することができるため、近年、様々な産業機器への適用が検討されている。この場合、トナーを転写する対象物は、特許文献１のガラス基板のような絶縁体とは異なり、金属シートや金属板等の導電体となることが考えられる。

しかしながら、対象物の導電性の被転写面に対して静電転写法を適用する場合、対象物上の一部において感光ドラムとの間に剥離放電が発生すると、剥離放電が生じている部位へと導電体上の電荷が移動して剥離放電が持続する。このとき、対象物に電荷を付与する電源として定電圧電源が利用されていると、剥離放電によるリークが低減することなく持続し、トナー画像が広い範囲で乱れて転写不良が生じてしまう。また、定電流電源が利用されていると、剥離放電によるリークにより、剥離放電が発生している部位の周囲における転写効率が低下してしまい、やはり広い範囲の転写不良が生じる。

本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、導電性の被転写面に対するトナー画像の転写を安定して行うことを目的としている。

請求項１に記載の発明は、板状またはフィルム状の対象物上にトナー画像を形成する画像形成装置であって、外周面上に湿式トナーによる転写前のトナー画像が形成される円筒ドラム状または平ベルト状の環状部材を前記外周面に沿って循環移動するトナー画像保持部と、対象物の比抵抗が１０^３Ω・ｃｍ以下の導電性の被転写面を所定の転写位置において前記外周面に最も接近させつつ、前記対象物を前記転写位置における前記環状部材の部位と同じ速度にて前記環状部材の前記部位の進行方向と同じ方向であって前記被転写面に沿う移動方向に移動する移動機構と、前記循環移動の前記転写位置よりも手前において前記トナー画像上から前記環状部材の前記外周面に前記湿式トナーの帯電極性と同じ極性の第１電位を付与する第１電位付与部と、前記被転写面に接地電位に実質的に等しい第２電位を付与することにより、前記転写位置において前記環状部材と前記対象物の前記被転写面との間に所定の転写電圧を作用させて前記トナー画像を前記対象物に転写する第２電位付与部とを備える。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の画像形成装置であって、前記第２電位の絶対値が、前記第１電位の絶対値の５％以下である。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の画像形成装置であって、前記第２電位が接地電位である。

請求項４に記載の発明は、請求項１ないし３のいずれかに記載の画像形成装置であって、前記第１電位付与部が、コロナ放電により発生したイオンを前記トナー画像保持部に付与するコロナ帯電機構である。

請求項５に記載の発明は、請求項１ないし４のいずれかに記載の画像形成装置であって、前記湿式トナーの粒径が２μｍ以下である。

請求項６に記載の発明は、請求項１ないし５のいずれかに記載の画像形成装置であって、前記環状部材の前記外周面に静電潜像を形成する潜像形成部と、前記湿式トナーにより前記静電潜像を現像して前記トナー画像を形成する現像部とをさらに備える。

請求項７に記載の発明は、請求項１ないし６のいずれかに記載の画像形成装置であって、前記対象物が、板状またはフィルム状の絶縁性基材と、前記絶縁性基材の一の主面に形成された前記被転写面を有する導電層とを備える。

請求項８に記載の発明は、板状またはフィルム状の対象物上にトナー画像を形成する画像形成方法であって、ａ）外周面に沿って循環移動する円筒ドラム状または平ベルト状の環状部材の前記外周面上に湿式トナーによる転写前のトナー画像を形成する工程と、ｂ）対象物の比抵抗が１０^３Ω・ｃｍ以下の導電性の被転写面を所定の転写位置において前記外周面に最も接近させつつ、前記対象物を前記転写位置における前記環状部材の部位と同じ速度にて前記環状部材の前記部位の進行方向と同じ方向であって前記被転写面に沿う移動方向に移動する工程と、ｃ）前記ｂ）工程と並行して、前記循環移動の前記転写位置よりも手前において前記トナー画像上から前記環状部材の前記外周面に前記湿式トナーの帯電極性と同じ極性の第１電位を付与する工程と、ｄ）前記ｂ）工程および前記ｃ）工程と並行して、前記被転写面に接地電位に実質的に等しい第２電位を付与することにより、前記転写位置において前記環状部材と前記対象物の前記被転写面との間に所定の転写電圧を作用させて前記トナー画像を前記対象物に転写する工程とを備える。

請求項９に記載の発明は、請求項８に記載の画像形成方法であって、前記第２電位の絶対値が、前記第１電位の絶対値の５％以下である。

請求項１０に記載の発明は、請求項９に記載の画像形成方法であって、前記第２電位が接地電位である。

請求項１１に記載の発明は、請求項８ないし１０のいずれかに記載の画像形成方法であって、前記湿式トナーの粒径が２μｍ以下である。

本発明では、導電性の被転写面に対するトナー画像の転写を安定して行うことができる。

図１は、本発明の第１の実施の形態に係る画像形成装置１を示す図である。画像形成装置１は、電子写真法を用いて板状またはフィルム状の対象物上にトナー画像を形成する装置であり、画像形成装置１では、対象物９の図１中の（＋Ｚ）側の主面９１に対してトナーが転写されてトナー画像が形成される。以下の説明では、対象物９の（＋Ｚ）側の主面９１を「被転写面９１」といい、被転写面９１は、比抵抗が１０^−６Ω・ｃｍ以上１０^３Ω・ｃｍ以下の導電性とされる。本実施の形態では、厚さ約１ｍｍのアルミニウム板である対象物９に対してトナー画像の形成が行われる。

画像形成装置１は、対象物９を保持するとともに被転写面９１に沿う移動方向である（＋Ｙ）方向に移動する移動機構２、電子写真法にて感光ドラム３１上にトナー画像を形成するプロセスユニット３、当該トナー画像上から感光ドラム３１に所定の電位を付与する第１電位付与部４、および、対象物９に接触して被転写面９１に所定の電位を付与する第２電位付与部５を備える。以下の説明では、第１電位付与部４により感光ドラム３１に付与される電位を「第１電位」といい、第２電位付与部５により被転写面９１に付与される電位を「第２電位」という。

移動機構２は、対象物９を図１中の（＋Ｚ）側および（−Ｚ）側から挟んで保持する上部ローラ２０１および下部ローラ２０２を備え、上部ローラ２０１および下部ローラ２０２がそれぞれ、図１中において時計回りおよび反時計回りに回転することにより、対象物９が（＋Ｙ）方向に移動する。

プロセスユニット３は、減速機を介してモータ（図示省略）に接続される直径２５０ｍｍの感光ドラム３１を備え、感光ドラム３１は、図１中のＸ方向に平行な回転軸３１０を中心として図１中における時計回りに回転可能とされる。感光ドラム３１は、アルミニウム等の金属により形成されるとともに回転軸３１０を中心とするドラム本体３１１を有し、ドラム本体３１１は電気的に接地される。

ドラム本体３１１の外周面には、例えば、フタロシアニン顔料を有する単層型有機感光体（以下、単に「感光体３１２」という。）が一様に塗布される（または、蒸着される）。なお、感光ドラム３１の直径は２５０ｍｍには限定されないが、好ましくは２００ｍｍ以上４００ｍｍ以下とされる。また、感光体３１２は、フタロシアニン顔料を有する単層型有機感光体以外に、例えば、アモルファスシリコン等の無機感光体により形成されてもよい。

プロセスユニット３は、また、感光ドラム３１の（＋Ｚ）側において感光ドラム３１に対向して設けられて感光体３１２を帯電させる帯電器３２、画像形成用の光を出射して感光体３１２の外周面に静電潜像を形成する潜像形成部３３、液体トナー（例えば、イソパラフィン系の絶縁性の溶媒（キャリア液）に分散している湿式トナー）により感光体３１２上の静電潜像を現像してトナー画像を形成する現像部３４、感光体３１２の表面をクリーニングするクリーナ３５、および、光を出射して感光体３１２を除電する除電器３６を備える。

プロセスユニット３では、帯電器３２から感光ドラム３１の回転方向（すなわち、図１中の時計回り）に沿って潜像形成部３３、現像部３４、クリーナ３５および除電器３６が、感光ドラム３１の周囲に配置されており、現像部３４には、現像液である液体トナーを供給するトナー供給部（図示省略）が接続されている。また、画像形成装置１では、第１電位付与部４も、現像部３４とクリーナ３５との間において感光ドラム３１の周囲に配置されている。

画像形成装置１では、感光ドラム３１の（−Ｚ）側において、移動機構２により感光ドラム３１に対向して移動する対象物９の被転写面９１が、第１電位付与部４とクリーナ３５との間にて感光ドラム３１の外周面に最も接近する。後述するように、感光ドラム３１の外周面上のトナー画像は、感光ドラム３１と対象物９とが最も接近する位置にて対象物９の被転写面９１上に転写されるため、以下の説明において、感光ドラム３１の外周面と対象物９の被転写面９１とが最も接近する位置を「転写位置」と呼ぶ。転写位置はプロセスユニット３に対して相対的に固定された位置となる。

第１電位付与部４は、コロナ放電によりイオンを発生させ、当該イオンを感光体３１２に付与することにより感光体３１２を帯電させるコロナ帯電機構であり、本実施の形態では、第１電位付与部４としてスコロトロンが利用される。また、プロセスユニット３の帯電器３２も、第１電位付与部４と同様、コロナ放電により感光体３１２を帯電させるコロナ帯電機構である。

第２電位付与部５は、導電性の弾性材料（本実施の形態では、導電性ゴム）にて中心電極の周囲を覆うことにより形成された電位付与ローラ５１を備え、電位付与ローラ５１は、対象物９の（−Ｚ）側において、Ｘ方向に平行な回転軸５１０を中心として図１中における反時計回りに回転可能とされる。本実施の形態では、電位付与ローラ５１の比抵抗は、約１０^３Ω・ｃｍ〜約１０^６Ω・ｃｍとされる。画像形成装置１の転写位置では、電位付与ローラ５１が導電性の対象物９の（−Ｚ）側の主面に当接しており、電位付与ローラ５１を介して対象物９の被転写面９１に第２電位が付与される。また、電位付与ローラ５１により、対象物９が転写位置において感光ドラム３１の感光体３１２にトナー画像を介して密着する。画像形成装置１では、電位付与ローラ５１が電気的に接地されており、第２電位付与部５により対象物９に付与される第２電位は接地電位とされる。

次に、画像形成装置１によるトナー画像の形成について説明する。図２は、画像形成装置１により対象物９上にトナー画像を形成する処理の流れを示す図である。なお、図２中のステップＳ１３〜Ｓ１７は感光体３１２の一部に注目した処理の流れを示しており、感光体３１２全体に対しては実際にはこれらのステップは時間的にほぼ並行して行われる。

図１に示す画像形成装置１では、まず、感光ドラム３１が回転軸３１０を中心として図１中における時計回りに一定の回転速度にて回転を開始するとともに、移動機構２により対象物９も（＋Ｙ）方向へと一定の速度にて移動を開始する（ステップＳ１１，Ｓ１２）。プロセスユニット３では感光ドラム３１の回転により、回転軸３１０を中心とする円筒ドラム状の環状部材である感光ドラム３１が、周囲に配置された各周辺構成（すなわち、帯電器３２、潜像形成部３３、現像部３４、第１電位付与部４、クリーナ３５および除電器３６）に対して外周面に沿って連続的に循環移動し、これらの周辺構成による感光体３１２に対する処理が開始される。

帯電器３２では、対向する位置へと到達する感光体３１２の一部（以下、「対象部位」と呼ぶ。）に電荷が順次付与され、対象部位の表面を、例えば、＋７００Ｖ（ボルト）にて一様に帯電させる（ステップＳ１３）。帯電後の対象部位は潜像形成部３３の光の照射位置へと連続的に移動する。

潜像形成部３３は、所定の波長の光を出射する複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）が配列されたＬＥＤアレイを光源として有する。潜像形成部３３には、対象物９の被転写面９１上に形成されるトナー画像の画像データが入力され、画像データに応じて画像形成用の光が感光体３１２に向けて出射される。感光体３１２の対象部位において光が照射された部位では、表面の電荷が感光体３１２内に移動することにより、表面電位が＋１００Ｖまで低減される。また、光が照射されない部位は帯電状態がそのまま維持されるため、感光体３１２の表面には電荷の分布による画像（すなわち、静電潜像）が形成される（ステップＳ１４）。潜像形成部３３の光源は、必ずしもＬＥＤである必要はなく、例えば、半導体レーザや、ランプと液晶シャッタとを組み合わせたものであってもよい。

感光ドラム３１において静電潜像が形成された部分（対象部位）は現像部３４に対向する位置へと移動する。現像部３４では、現像ローラ３４１が現像バイアス電源３４３に接続されており、現像バイアス電源３４３により、＋５００Ｖの電位が付与されている。そして、現像ローラ３４１と静電潜像との間のバイアス電圧により、液体トナー中においてプラスに帯電している湿式トナー（すなわち、液体トナーの溶媒中に分散されるとともに感光体３１２の表面と同じ極性に帯電している湿式トナー）が静電潜像に付与される（ステップＳ１５）。本実施の形態では、湿式トナーとして、粒径が０．１μｍ以上２μｍ以下（より好ましくは、０．１μｍ以上０．５μｍ以下）のものが使用される。

図３．Ａないし図３．Ｃは、現像部３４（図１参照）により湿式トナー９２が付与された感光体３１２表面の電位分布を概念的に示す図である。図３．Ａないし図３．Ｃでは、感光体３１２表面の電位を実線８１にて描いており、実線８１が感光体３１２表面からドラム本体３１１とは反対側に位置する場合をプラスとする。また、実線８１と感光体３１２表面との間の上下方向の距離は、電位の大きさを表す。

図３．Ａに示すように、感光体３１２の表面と同じ極性であるプラスに帯電している湿式トナー９２は、感光体３１２上の対象部位において、潜像形成部３３により表面電位が低減された部位にのみ付着し、これにより、静電潜像が現像される。すなわち、感光体３１２の外周面上の対象部位に、湿式トナー９２による転写前のトナー画像が形成される。図１に示す画像形成装置１では、感光ドラム３１およびドラム回転用のモータが、感光体３１２の外周面に転写前のトナー画像を保持するとともに感光体３１２を循環移動するトナー画像保持部となっている。

現像部３４では、対象部位上の不要な液体トナーは、現像ローラ３４１の（−Ｚ）側（すなわち、感光ドラム３１の循環移動の下流側）に位置するスキージローラ３４２により掻き取られて現像部３４へと戻される。スキージローラ３４２はスキージ用電源３４４に接続されており、スキージ用電源３４４により、＋５００Ｖの電位が付与されている。そして、スキージローラ３４２が図１中の時計回りに回転して液体トナーを掻き取ることにより、感光体３１２上の余剰の液体トナー（すなわち、潜像形成部３３により表面電位が低減された部位上に過剰に付与された液体トナー、および、表面電位が低減されなかった部位であるバックグラウンド上に付与された液体トナー）が回収される。

次に、感光ドラム３１の循環移動において転写位置よりも手前に配置された第１電位付与部４により、感光体３１２上に現像されたトナー画像上から、感光体３１２の外周面に湿式トナーの帯電極性と同じ極性であるプラスの第１電位が付与される（ステップＳ１６）。これにより、図３．Ｂに示すように、感光体３１２の外周面の対象部位全体が、帯電器３２による帯電と同程度、または、絶対値において大きい電位（本実施の形態では、約＋８００Ｖ）まで帯電する。なお、対象部位では、湿式トナー９２の付着領域における電位と非付着領域における電位とが僅かに異なっているが、この程度の電位差は後述する湿式トナー９２の転写にはほとんど影響しない。また、当該電位差は、第１電位付与部４による第１電位の付与時間を長くすることにより解消される。

図１に示す第１電位付与部４による第１電位の付与が終了すると、感光ドラム３１の対象部位は、感光ドラム３１の回転に同期して移動する対象物９の被転写面９１に最も接近する転写位置へと到達し、転写位置では対象部位は感光ドラム３１の回転速度に応じた速度（すなわち、感光ドラム３１の外周面の回転軸３１０に垂直な断面における接線方向の速度）にて正確に（＋Ｙ）方向へと移動する。また、対象物９は、移動機構２により、転写位置における感光体３１２の対象部位と同じ速度にて、対象部位の進行方向と同じ（＋Ｙ）方向を移動方向として移動する。これにより、転写位置の極近傍において対象物９（の対象部位に対向する部位）の位置が対象部位に対して相対的に固定される。

このとき、対象物９は、第２電位付与部５を介して電気的に接地されており（換言すれば、第２電位付与部５により、対象物９の被転写面９１に接地電位が付与されており）、転写位置における対象物９の被転写面９１と感光体３１２の対象部位との間に所定の転写電圧が作用する。すなわち、対象部位から被転写面９１へと向かう電界が発生し、図３．Ｃに示すように、感光体３１２から対象物９の被転写面９１へと向かう方向（すなわち、図３．Ｃ中の符号８２を付す矢印が向く方向）の力が湿式トナー９２に作用する。これにより、感光体３１２の対象部位上に付着したプラスに帯電したトナー画像が、対象物９の被転写面９１に順次転写される（ステップＳ１７）。

湿式トナーの転写後の感光体３１２の対象部位は、図１に示すクリーナ３５の位置へと続けて移動し、クリーナ３５により対象部位に残留した湿式トナー（すなわち、対象物９に転写されなかった湿式トナー）等の不要物が除去されて感光体３１２の表面がクリーニングされ、感光体３１２が機械的に初期状態に戻される。そして、ランプとフィルタとの組合せ、あるいは、ＬＥＤ等を有する除電器３６により光が照射されて感光体３１２が除電され、電気的に初期状態に戻される。

上述のように、ステップＳ１３〜Ｓ１７の処理は感光体３１２上の各部位に対してほぼ並行して行われ、転写位置へと順次到達する感光体３１２の各部位に対して連続的に処理が行われるため、最終的には感光体３１２の外周面上のトナー画像全体が転写位置において対象物９上に転写されることとなる。そして、感光ドラム３１の回転が停止するとともに移動機構２が停止し、画像形成装置１による印刷処理が終了して対象物９の被転写面９１上にトナー画像が形成される（ステップＳ１８，Ｓ１９）。なお、画像形成装置１では、感光ドラム３１が複数回回転して複数の対象物９に連続してトナー画像の転写が行われてもよい。

以上に説明したように、画像形成装置１では、湿式トナーにて形成されたトナー画像上から湿式トナーと同極性の第１電位が第１電位付与部４により感光体３１２の外周面に付与され、第２電位付与部５により、対象物９の導電性の被転写面９１が電気的に接地される（すなわち、被転写面９１に接地電位が付与される）ことにより、感光体３１２と被転写面９１との間に転写電圧が作用し、トナー画像が感光体３１２から対象物９の被転写面９１に転写される。

このように、画像形成装置１では、乾式トナーよりも粒径が小さい湿式トナーによりトナー画像を形成することにより、トナー画像上から感光体３１２の外周面に第１電位を付与することを可能とし、トナー画像の転写に利用される転写電圧を、対象物９に接地電位を付与しつつ感光体３１２への第１電位の付与により作用させることができる。これにより、感光体３１２と被転写面９１との間の空間において転写電圧による剥離放電が発生した場合であっても、被転写面９１の剥離放電が発生した部位の電位を接地電位のまま維持し、剥離放電の持続を防止することができる。また、対象物に付与された電荷がトナーへと移動することにより生じる転写抜け（すなわち、感光ドラム上のトナーが対象物へと転写されない現象、あるいは、対象物上に一旦転写されたトナーが感光ドラムへと戻ってしまう現象）の発生も防止することができる。その結果、剥離放電や転写抜けによるトナー画像の品質低下や破壊を防止して導電性の被転写面９１に対するトナー画像の転写（すなわち、対象物９に対するトナー画像の形成）を安定して行うことができる。

プロセスユニット３では、第１電位付与部４が、コロナ放電により発生したイオンを感光体３１２の外周面に付与するコロナ帯電機構とされることにより、感光体３１２に第１電位を容易に付与することができる。

また、プロセスユニット３では、潜像形成部３３により感光体３１２の外周面に静電潜像を形成し、現像部３４により湿式トナーにて静電潜像を現像する電子写真法によりトナー画像を形成することにより、プロセスユニット３および画像形成装置１の構造を簡素化することができる。さらには、湿式トナーの粒径を２μｍ以下とすることにより、第１電位付与部４によるトナー画像上からの感光体３１２への第１電位の付与を確実かつ容易に実現することができる。

画像形成装置１では、第１電位付与部４および第２電位付与部５により付与される第１電位および第２電位は、上述の電位には必ずしも限定されない。例えば、対象物９の被転写面９１は、必ずしも第２電位付与部５により電気的に接地される必要はなく、第２電位付与部５により接地電位に実質的に等しい第２電位が付与されていればよい。具体的には、第２電位の絶対値が、第１電位付与部４により感光体３１２に付与される第１電位の絶対値の５％以下とされていればよく、上述のように第１電位が＋８００Ｖである場合には、−４０Ｖ以上＋４０Ｖ以下とされる。この場合であっても、剥離放電や転写抜けによるトナー画像の品質低下や破壊を防止して導電性の被転写面９１に対するトナー画像の転写を安定して行うことができる。

図４は、第１電位および第２電位を様々に変化させて第１電位および第２電位とトナー画像の品質（転写品質）および転写効率との関係を示す表である。図４に示すように、第１電位を、帯電器３２により感光体３１２に付与される電位（＋７００Ｖ）よりも小さい＋５００Ｖとすると、第２電位を−２００Ｖ〜−４００Ｖと変化させて第１電位と第２電位との差（すなわち、転写電圧）を変更しても、剥離放電による放電模様や転写抜けが発生し、転写品質は良好とはならない。また、第１電位を、帯電器３２により感光体３１２に付与される電位以上とした場合であっても、第２電位が−１００Ｖや−２００Ｖ等のように接地電位（０Ｖ）から大きく離れていると、転写品質は良好とはならない。

これに対し、第１電位を、帯電器３２により感光体３１２に付与される電位（＋７００Ｖ）以上とし、さらに、第２電位を接地電位とした場合は、転写品質が良好となる。ただし、第１電位が＋９００Ｖのように帯電器３２により感光体３１２に付与される電位から大きく離れていると、やはり放電模様が発生する。したがって画像形成装置１では、第１電位を、帯電器３２により感光体３１２に付与される電位（＋７００Ｖ）以上であって当該電位から大きく離れない範囲内である＋７００Ｖ以上＋９００Ｖ未満（より好ましくは、＋７００Ｖ以上＋８５０Ｖ以下）とし、第２電位を接地電位（あるいは、接地電位と実質的に等しい電位）とすることにより、良好な転写品質を実現することができる。また、第１電位を＋８００Ｖとすることにより、転写効率を向上することもできる。なお、第１電位の好ましい範囲は、湿式トナーの種類や感光体３１２の材質、感光ドラム３１の曲率半径等、様々な要因により変化し、例えば、湿式トナーの帯電量や感光体３１２と湿式トナーとの密着力等により、＋４００Ｖ程度でも良好な転写品質を得ることができる場合もある。

次に、本発明の第２の実施の形態に係る画像形成装置について説明する。図５は、第２の実施の形態に係る画像形成装置１ａを示す図である。画像形成装置１ａでは、図１に示す画像形成装置１の移動機構２および第２電位付与部５に代えて、図５に示すように、移動機構２ａおよび第２電位付与部５ａが設けられる。その他の構成は図１に示す画像形成装置１と同様であり、以下の説明において同符号を付す。

図５に示す画像形成装置１ａでは、板状またはフィルム状の絶縁性基材、および、絶縁性基材の一の主面全体に形成された導電層を備える対象物９ａ（例えば、ガラス基板上に電極となるＩＴＯ（Indium Tin Oxide：酸化インジウムすず）膜が形成されたものやガラスエポキシ基板上に電極となる銅箔が接合されたもの）に対するトナー画像の形成が行われる。

本実施の形態では、厚さ約０．７ｍｍの絶縁性基材であるガラス基板上に比抵抗が約１０^−６Ω・ｃｍ〜約１０^３Ω・ｃｍの導電性のＩＴＯ膜（ＩＴＯインクの塗布等により形成される。）を有する対象物９ａのＩＴＯ膜表面である被転写面９１に対して、エッチング液に対する耐性（すなわち、エッチング耐性）を有する湿式トナーにより、レジストパターンとなるトナー画像が形成される。そして、後工程において、トナー画像が定着された対象物９ａに対してエッチング液が付与されることにより、ＩＴＯ膜のうちトナー画像により形成されたレジストパターンから露出している部位がエッチングされてガラス基板上にＩＴＯ電極やＩＴＯ配線等の配線パターンが形成される。画像形成装置１ａでは、主成分が酢酸ビニル（Ｃ_４Ｈ_６Ｏ_２）である湿式トナーが使用される。

移動機構２ａは、図５に示すように、対象物９ａを吸着保持する保持部であるステージ２１、定盤１１上に設けられるとともにステージ２１をＹ方向にスライドするスライド機構２２、および、ステージ２１による対象物９ａの吸着保持を制御する吸着制御部２３（後述の図６参照）を備える。

図６は、ステージ２１および吸着制御部２３を示す平面図である。図６では、対象物９ａを二点鎖線にて示している。図５および図６に示すように、ステージ２１の対象物９ａが載置される保持面２１０は、精度の高い平面となっており、保持面２１０にはそれぞれが対象物９ａの搬送方向に垂直なＸ方向に伸びるとともに搬送方向に配列された複数の吸着要素である溝２１１が形成されている。

ステージ２１の（＋Ｘ）側および（−Ｘ）側には、複数のチューブ２１２が取り付けられており、各溝２１１は対応する２つのチューブ２１２を介して吸着制御部２３に接続され、吸着制御部２３は図示省略の減圧ポンプに接続される。ステージ２１では、減圧ポンプにより複数の溝２１１から空気が吸引されて対象物９ａが保持面２１０上に吸着保持され、吸着制御部２３により、各溝２１１による吸着が個別にＯＮ／ＯＦＦ可能とされる。なお、実際には、チューブ２１２はステージ２１の移動の妨げにならないように十分に長く、束ねられて曲げられている。

図５に示す画像形成装置１ａでは、対象物９ａの全体がステージ２１に吸着された場合に、転写位置におけるプロセスユニット３の感光体３１２の外周面と対象物９ａの被転写面９１との間に３０μｍないし１００μｍ（好ましくは、４０μｍ〜８０μｍ）の設計上の間隙が生じるように感光ドラム３１とステージ２１とが位置決めされている。そして、後述するように、トナー画像の転写時にステージ２１による吸着が部分的に解除されて対象物９ａが図５に示すように感光ドラム３１に電気的に引き寄せられ、対象物９ａの転写位置の部位が３０μｍないし１００μｍ（好ましくは、４０μｍ〜８０μｍ）だけ撓む。なお、本実施の形態では対象物９ａの撓み量は５０μｍに設定されており、図５では、対象物９ａの撓み量を実際よりも大きく図示している（図９においても同様）。

図７は移動機構２ａを示す側面図であり、図５中の（−Ｙ）側から（＋Ｙ）方向を向いて見た様子を示している。スライド機構２２は、定盤１１上において、それぞれがＹ方向に伸びる１対のガイドレール２３１を有し、ステージ２１には各ガイドレール２３１に対向する位置にスライダ２３２が設けられる。各スライダ２３２にはエア供給部２３３から高圧のエアが供給されてスライダ２３２がガイドレール２３１に非接触にて係合し、ステージ２１がＹ方向に移動可能に支持される。また、スライド機構２２はリニアモータ２４をさらに有し、リニアモータ２４の固定体２４１は定盤１１上に固定され、移動体２４２はステージ２１に取り付けられる。そして、リニアモータ２４を駆動することにより、ステージ２１が対象物９ａと共にＹ方向に滑らかに移動する。

図５に示す電位付与部５ａは、転写位置の（＋Ｙ）側および（−Ｙ）側にそれぞれ配置される２つの接触子５１ａを備え、接触子５１ａは、導電性材料にて形成されるブラシ（例えば、カーボンブラシや導電性毛ブラシ）を有する。図６に示すように、（＋Ｙ）側および（−Ｙ）側の接触子５１ａは、ステージ２１の（−Ｘ）側に配置されており、各接触子５１ａは図示省略の支持部材により支持される。

図５に示す接触子５１ａは対象物９ａの上面全体に形成されているＩＴＯ膜の被転写面９１に直接当接する。実際には、対象物９ａは図６中の（−Ｙ）側から（＋Ｙ）方向に向かって移動するため、対象物９ａの（＋Ｙ）側の端部が転写位置に位置する間は（−Ｙ）側の接触子５１ａが対象物９ａの被転写面９１に当接し、対象物９ａの（−Ｙ）側の端部が転写位置に位置する間は（＋Ｙ）側の接触子５１ａが対象物９ａの被転写面９１に当接し、トナーの転写時において（＋Ｙ）側および（−Ｙ）側の接触子５１ａの少なくとも一方が被転写面９１に常時当接する。図５に示すように、各接触子５１ａの電極は電気的に接地されているため、対象物９ａの被転写面９１も電気的に接地される。換言すれば、第２電位付与部５ａの接触子５１ａにより、対象物９ａの被転写面９１に接地電位である第２電位が付与される。

画像形成装置１ａによる対象物９ａへのトナー画像の形成の流れは、第１の実施の形態におけるトナー画像の形成の流れ（図２参照）とほぼ同様である。画像形成装置１ａでは、図２中のステップＳ１７におけるトナー画像の転写の際に、感光体３１２の回転（すなわち、感光体３１２上の対象部位の移動）および対象物９ａの（＋Ｙ）方向への移動に伴って吸着制御部２３（図６参照）が制御されることにより、ステージ２１の複数の溝２１１のうち転写位置に位置する溝２１１（正確には、転写位置から（±Ｙ）方向に一定の距離の範囲内に位置する複数の溝２１１）による吸着が順次解除され、対象物９ａの転写位置の部位が、感光ドラム３１の外周面に向かって撓むことが可能な状態とされる。その結果、感光ドラム３１と対象物９ａとの間に作用する転写電圧に起因する電気的吸引力により、対象物９ａの転写位置の部位が感光ドラム３１に向かって撓み、対象物９ａの被転写面９１と感光体３１２とが湿式トナーを挟んで密着する。吸着制御部２３では、吸着の部分的な解除を高速に行うために、吸着を解除する溝２１１に瞬間的にブローが行われてもよい。

そして、対象物９ａの転写位置の部位が感光ドラム３１の外周面の転写位置の部位と同じ速度にて同じ方向に移動することにより、感光体３１２の対象部位上のプラスに帯電したトナー画像が、対象物９ａの被転写面９１に順次転写される。なお、対象物９ａの転写位置を通り過ぎた部位は、ステージ２１の溝２１１により再び吸着保持される。これにより、対象物９ａの保持面２１０上における位置精度を保ちつつ対象物９ａの転写位置の部位のみを撓ませることができる。

画像形成装置１ａでは、第１の実施の形態と同様に、湿式トナーにて形成されたトナー画像上から湿式トナーと同極性の第１電位が第１電位付与部４により感光体３１２の外周面に付与され、第２電位付与部５ａにより、対象物９ａの導電性の被転写面９１が電気的に接地される（すなわち、被転写面９１に接地電位が付与される）ことにより、感光体３１２と被転写面９１との間に転写電圧が作用し、トナー画像が感光体３１２から対象物９の被転写面９１に転写される。その結果、剥離放電や転写抜けによるトナー画像の品質低下や破壊を防止して導電性の被転写面９１に対するトナー画像の転写を安定して行うことができる。

第２の実施の形態に係る画像形成装置１ａでは、特に、転写電圧に起因する電気的吸引力により対象物９ａを感光体３１２側へと撓ませつつトナー画像が転写されることにより、メカニカルな圧力を与えることなく電気的吸引力でトナー画像と対象物９ａとを接触させる（または、ほぼ接触しているとみなすことができる程度に実質的に接触させる）ことができる。その結果、トナー画像に不必要に強い力が作用してしまうことを防止しつつ、対象物９ａのうねりの影響を防止することができる力の大きさでトナー画像と対象物９ａとを接触させることができ、高い精度にてトナー画像を転写することができる。

次に、本発明の第３の実施の形態に係る画像形成装置について説明する。図８は、第３の実施の形態に係る画像形成装置１ｂを示す図である。画像形成装置１ｂでは、トナー画像が転写された対象物９ｂの被転写面９１を加熱してトナー画像を定着させる定着部５２がさらに設けられる。また、図５に示す画像形成装置１ａの移動機構２ａに代えて、図８に示す移動機構２ｂが設けられる。その他の構成は図５に示す画像形成装置１ａとほぼ同様であり、以下の説明において同符号を付す。また、画像形成装置１ｂによる対象物９ｂへのトナー画像の形成の流れは、第１の実施の形態におけるトナー画像の形成の流れ（図２参照）と同様である。

画像形成装置１ｂでは、フィルム状の絶縁性基材、および、絶縁性基材の一の主面全体に形成された導電層を備える対象物９ｂに対するトナー画像の形成が行われる。本実施の形態では、絶縁性基材上に導電性の銅箔が接合されたフレキシブル基板である対象物９ｂの銅箔表面である被転写面９１に対して、エッチング耐性を有する湿式トナーによりレジストパターンとなるトナー画像が形成される。そして、後工程において、トナー画像が定着された対象物９ｂに対してエッチング液が付与されることにより、銅箔のうちトナー画像により形成されたレジストパターンから露出している部位がエッチングされて銅電極や銅配線等の配線パターンが形成される。画像形成装置１ｂでも、第２の実施の形態と同様に、主成分が酢酸ビニル（Ｃ_４Ｈ_６Ｏ_２）である湿式トナーが使用される。

移動機構２ｂは、図８に示すように、トナー画像が転写される前のロール状の対象物９ｂを保持するとともに対象物９ｂを転写位置へと供給する対象物供給部２０３、転写位置において対象物９ｂを下面側（すなわち、被転写面９１とは反対側）から支持する転写ローラ２０４、および、定着部５２によりトナー画像が定着された対象物９ｂを巻き取って回収する対象物回収部２０５を備える。

画像形成装置１ｂでは、第１および第２の実施の形態と同様に、湿式トナーにて形成されたトナー画像上から湿式トナーと同極性の第１電位が第１電位付与部４により感光体３１２の外周面に付与され、第２電位付与部５ａの接触子５１ａにより、対象物９ｂの導電性の被転写面９１が電気的に接地される（すなわち、被転写面９１に接地電位が付与される）ことにより、剥離放電や転写抜けによるトナー画像の品質低下や破壊を防止して導電性の被転写面９１に対するトナー画像の転写を安定して行うことができる。

なお、画像形成装置１ｂでは、対象物回収部２０５による対象物９ｂの巻き取りが行われるよりも前に、被転写面９１に対するエッチング、および、被転写面９１からのトナー画像（すなわち、レジストパターン）の剥離が行われてもよい。

次に、本発明の第４の実施の形態に係る画像形成装置について説明する。図９は、第４の実施の形態に係る画像形成装置１ｃを示す図である。画像形成装置１ｃでは、中間転写体２５１を有する中間転写部２５が設けられ、感光ドラム３１上のトナー画像は中間転写体２５１を介して間接的に対象物９ａ上に転写される。対象物９ａは、第２の実施の形態と同様に、板状またはフィルム状の絶縁性基材、および、絶縁性基材の一の主面全体に形成された導電層を備える。

中間転写体２５１は、誘電材料にて形成される平ベルト状の環状部材とされ、２つのローラ２５２ａ，２５２ｂに外接して設けられる。一方のローラ２５２ａにはモータが接続され、モータが駆動されることにより、感光ドラム３１上のトナー画像に当接しつつ中間転写体２５１が外周面に沿って循環移動する。また、他方のローラ２５２ｂには直流電源２５３が接続される。

また、図５の画像形成装置１ａと比べて、第１電位付与部４が中間転写体の２５１の転写位置の直前に設けられ、中間転写体２５１に対向する対象物９ａの移動方向が反対向き（（−Ｙ）方向）になるという点でさらに相違している。他の構成要素は図５と同様であり、同様の構成要素には同符号を付している。

画像形成装置１ｃでは、プロセスユニット３の帯電器３２、潜像形成部３３、現像部３４等により感光体３１２上に形成されたトナー画像が、ローラ２５２ｂを介して中間転写体２５１に付与される電位により、中間転写体２５１上に転写される。すなわち、中間転写体２５１や中間転写体２５１を循環移動する機構を含む中間転写部２５は、中間転写体２５１の外周面上に転写前のトナー画像を間接的に形成して保持するトナー画像保持部となっている。また、画像形成装置１ｃでは、中間転写体２５１の外周面と対象物９ａとが最も近接する転写位置の直前において、第１電位付与部４により、トナー画像上から所定の電位が中間転写体２５１の外周面におよそ均一に付与され、電位が付与された対象部位は対象物９ａに向かって送られる。

画像形成装置１ｃでは、図５の画像形成装置１ａと同様に、移動機構２ａのステージ２１による吸着を部分的に解除することにより、対象物９ａの転写位置の部位が中間転写体２５１の外周面に向かって撓むことが可能な状態とされ、さらに、対象物９ａの転写位置の部位が中間転写体２５１の転写位置の部位と同じ速度で同じ方向に移動する。そして、第２電位付与部５ａの接触子５１ａにより対象物９ａの被転写面９１に接地電位が付与されることにより、転写位置では、湿式トナーに対象物９ａに向かう電気的力が作用するとともに、電気的吸引力により対象物９ａが中間転写体２５１に向かって撓み、第２の実施の形態と同様に、中間転写体２５１と対象物９ａとを密着させつつ中間転写体２５１上のトナー画像が対象物９ａ上に高い精度にて転写される。

以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、様々な変更が可能である。

例えば、第１ないし第３の実施の形態にかかる画像形成装置では、感光ドラム３１に代えて平ベルト状の感光ベルトが利用されてもよく、第４の実施の形態に係る画像形成装置１ｃでは、中間転写体２５１がドラム状とされてもよい。

第１電位付与部４は、コロナ帯電機構以外の他の構成とされてもよい。例えば、第１ないし第３の実施の形態に係る画像形成装置では、感光ドラム３１の回転軸３１０と同じ方向を向く中心軸を中心として感光ドラム３１の回転方向とは反対向きに回転する円筒状の導電性スポンジに電位を付与し、導電性スポンジを感光体３１２の外周面に接触させることにより、トナー画像上から感光体３１２の外周面に第１電位が付与されてもよい。また、第４の実施の形態に係る画像形成装置１ｃでは、同様の導電性スポンジにより、中間転写体２５１の外周面に第１電位が付与されてもよい。

潜像形成部３３により形成される静電潜像は、ネガ型であってもポジ型であってもよい。また、プロセスユニット３では、感光体３１２に対するイオンフローにより、直接的に静電潜像が形成されてもよい。現像部３４では、マイナスに帯電した湿式トナーを含む液体トナーが感光体３１２に付与されてもよく、この場合、帯電器３２および第１電位付与部４により感光体３１２（または、中間転写体２５１）に付与される電位も同極性のマイナスとされる。

第２ないし第４の実施の形態にかかる画像形成装置では、第２電位付与部５ａの接触子５１ａは、ブラシ以外に例えば、バネ材や電位付与ローラ等を利用して被転写面９１に電位を付与するものであってもよい。

第１の実施の形態に係る画像形成装置を示す図である。 対象物上にトナー画像を形成する処理の流れを示す図である。 感光体表面の電位分布を示す図である。 感光体表面の電位分布を示す図である。 感光体表面の電位分布を示す図である。 第１電位および第２電位とトナー画像の転写品質および転写効率との関係を示す表である。 第２の実施の形態に係る画像形成装置を示す図である。 ステージおよび吸着制御部を示す平面図である。 移動機構を示す側面図である。 第３の実施の形態に係る画像形成装置を示す図である。 第４の実施の形態に係る画像形成装置を示す図である。

符号の説明

１，１ａ〜１ｃ 画像形成装置
２，２ａ，２ｂ 移動機構
４ 第１電位付与部
５，５ａ 第２電位付与部
９，９ａ，９ｂ 対象物
２５ 中間転写部
３１ 感光ドラム
３３ 潜像形成部
３４ 現像部
９１ 被転写面
９２ 湿式トナー
２５１ 中間転写体
３１２ 感光体
Ｓ１１〜Ｓ１９ ステップ

Claims (11)

1. 板状またはフィルム状の対象物上にトナー画像を形成する画像形成装置であって、
   外周面上に湿式トナーによる転写前のトナー画像が形成される円筒ドラム状または平ベルト状の環状部材を前記外周面に沿って循環移動するトナー画像保持部と、
   対象物の比抵抗が１０^３Ω・ｃｍ以下の導電性の被転写面を所定の転写位置において前記外周面に最も接近させつつ、前記対象物を前記転写位置における前記環状部材の部位と同じ速度にて前記環状部材の前記部位の進行方向と同じ方向であって前記被転写面に沿う移動方向に移動する移動機構と、
   前記循環移動の前記転写位置よりも手前において前記トナー画像上から前記環状部材の前記外周面に前記湿式トナーの帯電極性と同じ極性の第１電位を付与する第１電位付与部と、
   前記被転写面に接地電位に実質的に等しい第２電位を付与することにより、前記転写位置において前記環状部材と前記対象物の前記被転写面との間に所定の転写電圧を作用させて前記トナー画像を前記対象物に転写する第２電位付与部と、
   を備えることを特徴とする画像形成装置。
2. 請求項１に記載の画像形成装置であって、
   前記第２電位の絶対値が、前記第１電位の絶対値の５％以下であることを特徴とする画像形成装置。
3. 請求項２に記載の画像形成装置であって、
   前記第２電位が接地電位であることを特徴とする画像形成装置。
4. 請求項１ないし３のいずれかに記載の画像形成装置であって、
   前記第１電位付与部が、コロナ放電により発生したイオンを前記トナー画像保持部に付与するコロナ帯電機構であることを特徴とする画像形成装置。
5. 請求項１ないし４のいずれかに記載の画像形成装置であって、
   前記湿式トナーの粒径が２μｍ以下であることを特徴とする画像形成装置。
6. 請求項１ないし５のいずれかに記載の画像形成装置であって、
   前記環状部材の前記外周面に静電潜像を形成する潜像形成部と、
   前記湿式トナーにより前記静電潜像を現像して前記トナー画像を形成する現像部と、
   をさらに備えることを特徴とする画像形成装置。
7. 請求項１ないし６のいずれかに記載の画像形成装置であって、
   前記対象物が、
   板状またはフィルム状の絶縁性基材と、
   前記絶縁性基材の一の主面に形成された前記被転写面を有する導電層と、
   を備えることを特徴とする画像形成装置。
8. 板状またはフィルム状の対象物上にトナー画像を形成する画像形成方法であって、
   ａ）外周面に沿って循環移動する円筒ドラム状または平ベルト状の環状部材の前記外周面上に湿式トナーによる転写前のトナー画像を形成する工程と、
   ｂ）対象物の比抵抗が１０^３Ω・ｃｍ以下の導電性の被転写面を所定の転写位置において前記外周面に最も接近させつつ、前記対象物を前記転写位置における前記環状部材の部位と同じ速度にて前記環状部材の前記部位の進行方向と同じ方向であって前記被転写面に沿う移動方向に移動する工程と、
   ｃ）前記ｂ）工程と並行して、前記循環移動の前記転写位置よりも手前において前記トナー画像上から前記環状部材の前記外周面に前記湿式トナーの帯電極性と同じ極性の第１電位を付与する工程と、
   ｄ）前記ｂ）工程および前記ｃ）工程と並行して、前記被転写面に接地電位に実質的に等しい第２電位を付与することにより、前記転写位置において前記環状部材と前記対象物の前記被転写面との間に所定の転写電圧を作用させて前記トナー画像を前記対象物に転写する工程と、
   を備えることを特徴とする画像形成方法。
9. 請求項８に記載の画像形成方法であって、
   前記第２電位の絶対値が、前記第１電位の絶対値の５％以下であることを特徴とする画像形成方法。
10. 請求項９に記載の画像形成方法であって、
    前記第２電位が接地電位であることを特徴とする画像形成方法。
11. 請求項８ないし１０のいずれかに記載の画像形成方法であって、
    前記湿式トナーの粒径が２μｍ以下であることを特徴とする画像形成方法。

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