JP5211455B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、画像形成装置に関する。

従来より、像担持体表面の静電潜像を、トナー粒子を絶縁性キャリア液に分散させた液体現像剤で現像し、現像により形成されたトナー像を被転写材に転写して最終画像を得る画像形成装置が知られている。また、前記液体現像剤による現像により形成されたトナー像を中間転写体に一次転写し、中間転写体の表面に複数のトナー像を重ね合わせ、その後重ね合わせたトナー像を被転写材に一括転写して最終画像を得る画像形成装置も知られている。

かかる液体現像装置を用いた湿式画像形成装置は、乾式画像形成装置では実現できない利点を有しており、近年その価値が見直されつつある。湿式画像形成装置の主な利点は、サブミクロンサイズの極めて微細なトナーを用いることができるため高画質を実現でき印刷並みの質感を得られること、比較的低温でトナーを用紙に定着できるため省エネルギーを実現できること、などである。特に、近年は画像形成装置の高速化に伴って、高粘度のキャリア液に、トナー粒子を高濃度に分散させた液体現像剤が使用される傾向にある。

ここで、湿式画像形成装置における被転写材へのトナー像の転写は、一般的に、静電力による静電転写方式が用いられてきた。トナー粒子には予め電荷が付与されており、被転写材の裏面側に設けられた転写ローラにトナー粒子と反対極性の電圧を印加することで発生した静電気力によりトナー粒子が移動し、転写が行われる。

ところでこのような画像形成装置において、被転写材への転写に際して十分に均一なベタ濃度を得ようとすれば、十分なトナー量を高い転写効率で転写する必要がある。特に高粘度の液体現像剤を用いる湿式画像形成装置においては、被転写材の表面の性質（例えば表面粗さ）によっては、転写すべきトナー量をかなり大きくしなければならない場合もある。

多量のトナーを安定して高効率で転写するために、例えば特許文献１では、中間転写ベルト上のトナー像に対して、該トナー像を形成するトナーと同極性の電荷を付与する電荷付与手段を設け、電荷を付与することで被転写材への二次転写効率を向上する技術が提示されている。
特開平１１−３３８２７８号公報

しかし、上記特許文献１に記載の技術のみでは、被転写材の性質に関わらず高品質な画像を出力するという目的のためには不十分である。なぜなら、ベタ部分の濃度の均一な画像を得るためには、被転写材の性質、例えば表面粗さに応じて転写すべき適切なトナー量が異なってくるからである。すなわち、被転写材表面の凸凹に対して表面を確実に覆うような量のトナーを付着させる必要があり、被転写材の表面粗さが大きいほどより多くの量のトナーを付着させる必要がある。

被転写材の表面粗さに応じてトナーの付着量を変更することもできるが、それだけではトナーの帯電量の変動を招き、被転写材上へのトナーの転写効率が著しく悪化する場合があった。

本発明は上記のような技術的課題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、被転写材の性質に応じて、適切なトナー量からなるトナー像を高効率に被転写材に転写させることを可能にし、高品質な画像が得られる画像形成装置を提供することである。

上記の課題を解決するために、本発明は以下の特徴を有するものである。

本発明のある局面に従う画像形成装置は、像担持体上の静電潜像を液体現像剤によって現像し、形成されたトナー像を被転写材上に転写する画像形成装置において、被転写材の性質の情報として被転写材の表面粗さの情報を取得する被転写材質取得手段と、被転写材質取得手段によって取得された被転写材の性質の情報に応じて、現像により形成されるトナー像のトナー量が被転写材の表面粗さが大きいほど多くなるよう調整する調整手段と、静電潜像を現像する前に、液体現像剤に電荷を付与する第１の電荷付与手段と、静電潜像を現像する現像位置とトナー像を被転写材に転写する転写位置との間でトナー像に電荷を付与する第２の電荷付与手段と、第１の電荷付与手段によって、液体現像剤に付与される電荷量を、被転写材の表面粗さが大きいほど多くなるように調整手段によって調整されたトナー量に応じて制御するとともに、第１の電荷付与手段によって付与されたトナー量に応じた電荷量を有するトナー像の電荷量を被転写材の性質に応じた電荷量に調整すべく、第２の電荷付与手段によってトナー像に付与される逆極性の電荷量が、被転写材質取得手段によって取得された被転写材の表面粗さが大きいほど多くなるよう制御する制御手段とを備えたことを特徴とする。
好ましくは、第１の電荷付与手段は、トナー像のトナー単位質量当たりの荷電量が略一定となるよう液体現像剤に電荷を付与し、第２の電荷付与手段は、トナー像のトナー単位面積当たりの荷電量が所定量を越えないようにトナー像のトナーに電荷を付与することを特徴とする。
特に、所定量は、被転写材へトナー像を転写することが可能なトナー単位面積当たりの電荷量の限界値であることを特徴とする。

好ましくは、電荷付与手段は、像担持体上のトナー像に電荷を付与することを特徴とする。

好ましくは、像担持体上のトナー像を一次転写するための中間転写体を備え、電荷付与手段は、中間転写体上のトナー像に電荷を付与することを特徴とする。

好ましくは、被転写材質取得手段は、被転写材の種類を取得するものであり、調整手段は、被転写材の種類に応じてトナー像のトナー量を調整することを特徴とする。

好ましくは、被転写材取得手段は、被転写材の表面粗さを検知するものであり、調整手段は、被転写材の表面粗さに応じてトナー像のトナー量を調整することを特徴とする。

好ましくは、電荷付与手段は、コロナ帯電器であることを特徴とする。

本発明によれば、被転写材の性質に応じてトナー付着量を変更するとともに、被転写材に転写される前のトナー像に対して、トナー量に応じた量の電荷を付与することで、被転写材の種類に関わらず高品質な画像が得られる画像形成装置を提供できる。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。

（画像形成装置の全体構成）
図１は、本発明の一実施形態である画像形成装置の概略構成を示す図である。

像担持体としての感光体１の周囲には、矢印で示す回転方向に順に、帯電装置２、露光装置３、液体現像装置４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋ、中間転写体５、クリーニング装置６がそれぞれ配設され、前記中間転写体５の周囲には、電荷付与手段７及び転写ローラ８が配設されている。

また、４組の液体現像装置４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋは、いずれも前記感光体１と離接可能に設けられ、それぞれ、図示しない液体現像剤貯蔵槽及び、表面に液体現像剤を担持し感光体１表面の静電潜像を現像する現像ローラ４１とを備えている。

ここで、液体現像装置４Ｙのトナーをイエロートナー、液体現像装置４Ｍのトナーをマゼンタトナー、液体現像装置４Ｃのトナーをシアントナー、液体現像装置４Ｋのトナーをブラックトナーとし、それぞれの液体現像装置において対応する各色のトナー像を形成して、中間転写体５の表面で重ね合わせ、その後被転写材９に一括転写することでフルカラー画像を形成することができる。

また本画像形成装置は、被転写材９の性質を取得する被転写材質取得手段と、被転写材９の性質に応じて、現像により形成されるトナー像のトナー量を調整する調整手段と、トナー像に電荷を付与する電荷付与手段と、電荷付与手段による電荷付与の量を制御する制御手段とを備えているが、これらについては後で図２を参照して説明する。

（画像形成装置の動作機能）
図１の画像形成装置の動作について、順を追って説明する。

感光体１は矢印で示す方向に回転している。まず、感光体１の表面を帯電装置２により、所定の表面電位に一様に帯電し、その後、露光装置３により画像情報の露光を行い、感光体１の表面に静電潜像を形成する。

次いで液体現像装置４Ｙを感光体１に対向させ、現像ローラ４１の表面に担持された液体現像剤を感光体１に接触させて静電潜像を現像することで、感光体１の表面にイエローのトナー像が形成される。

液体現像装置４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋで用いられる液体現像剤は、絶縁性キャリア液にトナー粒子を分散させたものであって、さらに荷電制御剤、分散剤等の機能付与剤を含有していてもよい。

液体現像剤の濃度、粘度は特に限定されるものではないが、トナー粒子などの固形成分を１０から５０質量％の割合で分散させ、２５℃における粘度が０．０１Ｐａ・ｓから１０Ｐａ・ｓの範囲にある高濃度で高粘度の液体現像剤を使用する場合に特に適している。

トナー粒子は図示しないトナー荷電手段（図２では帯電器４４）により予め正極性に帯電している。

感光体１がさらに回転すると、表面のトナー像は、感光体１と中間転写体５が当接する一次転写領域に移動する。中間転写体５には図示しない電源により負極性の電圧が印加され、この印加電圧によって発生した電界でトナーが移動することで、感光体１の表面のトナー像が中間転写体５の表面に一次転写される。

一次転写後、感光体１に残存する液体現像剤はクリーニング装置６により除去され、帯電装置２によって感光体１の表面は再び所定の表面電位に一様に帯電する。中間転写体５は、ドラム形状でもよいし、ベルト形状でもよい。

続いて、感光体１の表面に再度静電潜像が形成され、液体現像装置４Ｍによって現像されて感光体１の表面にはマゼンタのトナー像が形成される。マゼンタのトナー像はその後中間転写体５の表面に一次転写され、中間転写体５の表面にはイエローのトナー像とマゼンタのトナー像が重ね合わされる。

同様にして、液体現像装置４Ｃで現像されたシアンのトナー像と、液体現像装置４Ｋで現像されたブラックのトナー像も重ね合わされて、中間転写体５の表面にフルカラーのトナー像が形成される。

中間転写体５の表面に形成されたフルカラーのトナー像は、中間転写体５が矢印方向に回転することで、中間転写体５と被転写材９が当接する二次転写領域に移動する。

二次転写領域では、被転写材９の裏面にある転写ローラ８によって中間転写体５と被転写材９との間に線圧が加えられながら、転写ローラ８には図示しない電源によって負極性の電圧が印加される。

この電圧印加により、被転写材９の中間転写体５と向き合う表面も負極性の電位となり、被転写材９の表面電位と中間転写体５の表面電位との間の電位差により、トナー像は被転写材９の表面に引き付けられ、この状態で被転写材９が矢印方向に搬送されて二次転写領域を出ると被転写材９上へのトナー像の二次転写が完了する。

トナー像が転写された被転写材９は定着装置１０により定着処理がなされ、画像出力が完成する。

（転写前トナーへの電荷付与機能について）
ところで本実施形態においては、中間転写体５の表面に転写されたトナー像は、被転写材９への転写に先立って、電荷付与手段７によって電荷が付与される。

電荷付与手段７による電荷の付与は、全てのトナー像が中間転写体５の表面に重ね合わされてフルカラーのトナー像が形成された後に一回付与するだけでも良いし、全てのトナー像が中間転写体５の表面に重ね合わされるまでの間に複数回に分けて付与してもよい。

また本実施形態においては、被転写材９の性質を取得する被転写材質取得手段、被転写材９の性質（例えば表面粗さ）に応じて、現像により形成されるトナー像のトナー量を調整する調整手段、及び調整されたトナー量に応じて、前述の電荷付与手段７による電荷の付与量を制御する制御手段を備えている。

これらの機能要素の構成について、図２を用いて以下に説明する。

図２は図１と同様の画像形成装置の全体構成図であるが、トナー量の調整、及びトナー像への電荷付与の制御に関わる機能をブロック図として加えたものである。また、現像装置については、図には簡略化のため１台のみ記載したが、図１のように４色に対応して４台備えていても同様である。

図２において、１１は制御部であり、トナー量に応じて電荷付与手段７による電荷付与の量を制御する制御手段として機能する。すなわち、電源１８を制御し、電荷付与手段７による電荷付与の量を制御する。

１２は操作パネルであり、制御部１１による制御に必要な入力操作を操作者が行うためのものである。例えば、場合によってはトナー量の調整に反映するために、被転写材の性質として用紙の種類の指定などを行う。その場合は、被転写材質取得手段としても機能する。

１３はメモリであり、データテーブルなどが記憶されている。例えば、トナー量に応じた電荷付与量のデータを参照するためテーブル形式で格納しておく、あるいは、用紙の種類や表面粗さに応じたトナー量調整のための出力をやはりテーブルとして格納しておくなどである。

１４は汲み上げローラ駆動手段であり、汲み上げローラ４３の回転を調整して、液体現像剤槽４５からの液体現像剤の汲み上げ量を調整できる機能を有する。１５は均しローラ駆動手段であり、汲み上げローラ４３から液体現像剤の供給を受ける均しローラ４２の回転を調整して、現像ローラ４１への現像剤供給量を調整できる機能を有する。

すなわち、汲み上げローラ駆動手段１４及び均しローラ駆動手段１５は、トナー量を調整する調整手段として機能する。現像ローラ４１上の液体現像剤量を調整することによって、中間転写体５上のトナー像のトナー量を調整するものである。

１６は電源であり、現像ローラ４１上の帯電器４４に電圧を供給し、トナーが現像されるに際して適切な荷電を与える。

１７はトナー濃度センサである。中間転写体５上のトナー像のトナー量、すなわち被転写材９に転写されるべきトナー量を検知し、電荷付与手段７による電荷付与量に反映するために制御部１１に送る。

１８は電源であり、制御部１１によって制御され、電荷付与手段７が適切な電荷付与量をトナー像に与えられるよう電圧印加する。

１９は被転写材表面粗さ検出手段であり、被転写材の性質として表面粗さを検出し、トナー量調整のために制御部１１に送る。すなわち、被転写材質取得手段として機能する。

上記の構成要素は、以下のように連係してトナー量調整の動作を行う。

操作パネル１２からの用紙種類の情報あるいは被転写材表面粗さ検出手段１９からの表面粗さ情報に基づいて、制御部１１はメモリ１３のデータテーブルを参照し、汲み上げローラ駆動手段１４及び均しローラ駆動手段１５への適切な出力を決定し、それらの駆動を制御することで、被転写材９の種類または表面粗さに応じて現像ローラ４１上のトナー量を調整する。最終的に、中間転写体５上のトナー像のトナー量は、トナー濃度センサ１７により制御部１１に送られる。

また上記の構成要素は、以下のように連係してトナー像への電荷付与量の制御動作を行う。

トナー濃度センサ１７により検知された中間転写体５上のトナー像のトナー量に基づいて、制御部１１はメモリ１３のデータテーブルを参照し、電荷付与手段７によって中間転写体５上のトナー像に付与すべき電荷量を決定し、そのための適切な出力を決定する。制御部１１は、決定した出力により電源１８を制御し、電荷付与手段７の出力を制御することにより、中間転写体５上のトナー像にそのトナー量に応じたトナー荷電量になるように電荷を付与する。

このように、被転写材９への転写前のトナー像にそのトナー量に応じた電荷を付与する理由について、以下に説明する。

（トナー像に電荷付与する理由について）
まず（１）転写時の転写効率とトナー荷電量（トナー量に依存する）との関係について述べ、次に（２）被転写材の性質に応じたトナー量の調整について説明し、最後に（３）転写効率を保持するための、トナー量に応じた電荷の付与について説明する。

（１）転写時の転写効率とトナー荷電量との関係
トナー像の転写においては、トナー像のトナー荷電量によっては、転写の効率に影響を与えることを説明する。

例えば、中間転写体５上のトナー像を被転写材９に転写する二次転写領域においては、既述したように被転写材９の表面電位と中間転写体５の表面電位との間の電位差によって、中間転写体５表面のトナーが被転写材９の表面に引き付けられることで転写が可能となる。

ところが、トナーは正極性であるために、被転写材９の表面にトナーが転写され、付着すると、被転写材９上の付着したトナーも含めた表面電位は、トナーが付着していない状態の表面電位に比べてよりプラスになり、被転写材９上の付着トナーも含めた表面電位と中間転写体５の表面電位との間の電位差が小さくなる。

よって、被転写材９の表面にたくさんのトナーが転写され、被転写材９上の付着トナーも含めた表面電位と中間転写体５の表面電位との間の電位差が０になると、それ以上被転写材９上にトナーを引き付けることができなくなる。従って、被転写材９がその表面に引き付けることが可能な単位面積当たりの電荷の量によって、上記の電位差が０になるまでに転写可能なトナーの量が決まる。

もし、中間転写体５上のトナーの単位面積当たりの荷電量（以下、Ｑ／Ｓと呼称する）が、被転写材９が引き付けることのできる限界を超えてしまうと、中間転写体５上のトナーをすべて転写することはできなくなり、転写率は悪化する。

なお、上記転写ローラ８に印加するバイアスを大きくしたり、転写ローラ８や中間転写体５の電気抵抗を小さくしたりすると、被転写材９が引き付けることのできる単位面積当たりの電荷の量は大きくなるので、転写できるトナー量は多くなる。

しかし、そういった方法で被転写材９表面のトナーが付いてない状態での電位と中間転写体５の表面電位との間の電位差を大きくしすぎると、転写ニップ付近で放電が発生しやすくなる。放電が発生すると転写率が大きく悪化するため、上述のように被転写材９表面のトナーが付いてない状態での電位と中間転写体５の表面電位との間の電位差をむやみに大きくすることはできない。

また、被転写材９が引き付けることのできる最大の電荷量Ｑ／Ｓが同じでも、現像トナーの単位質量当たりの荷電量（以下、Ｑ／Ｍと呼称する）を小さくすると、より多くのトナーを転写できるようになる。しかしこの場合も、Ｑ／Ｍを小さくすると現像時の画像背景部へのトナー付着（かぶり）が起こりやすくなるため、Ｑ／Ｍをむやみに小さくすることはできない。

以上から明らかなように、より多くの量のトナーを被転写材９上に転写させるためには、中間転写体５上のトナーの単位面積当たりの荷電量Ｑ／Ｓを適正な量に抑制する必要がある。

（２）被転写材の性質に応じたトナー量の調整
上述したように、転写すべきトナー量に応じてトナーの荷電量Ｑ／Ｓを適正に抑制する必要があることを述べたが、一方、本実施形態においては、被転写材９の性質に応じて中間転写体５上のトナー量（以下、Ｍ／Ｓと呼称する）の調整を行っている。その理由について、以下に説明する。

被転写材９に転写されたトナー像においてベタ部分の濃度が均一な画像を出力するためには、被転写材９の表面の凸凹に対して表面を確実に覆うような量のトナーを付着させる必要がある。すなわち、被転写材９の表面粗さが大きいほどより多くの量のトナーを付着させる必要がある。例えば、被転写材９としてノンコート紙のような表面の粗い紙に対しては、コート紙に比べてトナー付着量をかなり多くする必要がある。

一方、使用トナー量を低減し、印刷コストや環境への負荷を低減するためには、トナー付着量はなるべく少ない方が好ましい。したがって、被転写材９の表面粗さに応じてその表面を覆うための必要十分な量になるようにトナー付着量を調整することが望ましい。

例えば、被転写材９としてコート紙のような表面粗さの小さい紙に対しては、ノンコート紙のような表面粗さの大きい紙と比較して、トナー付着量を少なくさせる方がよい。

トナー付着量を調整するためには、まず、現像トナー量を調整する必要がある。そのためには、例えば、
ａ．液体現像装置４の現像ローラ４１に現像剤を供給するための汲み上げローラ４３及び均しローラ４２の現像ローラ４１に対する線速比θを大きくして現像ローラ４１上の現像剤搬送量を増やす、
ｂ．帯電器４４の出力を制御して現像ローラ４１上トナーの単位質量当たりの荷電量（Ｑ／Ｍ）を小さくする、
などの方法で可能である。

しかし、ｂ．の方法では、Ｑ／Ｍが低すぎると現像時に画像背景部へのトナー付着（カブリ）が発生することがある。一方、ａ．の方法では、現像装置４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋ内のトナー荷電手段（図２では帯電器４４）の出力を調整することで、トナー量を増加させたときにもＱ／Ｍを維持することが可能である。本実施形態では既述したようにａ．の方法を実施している。

しかしながら、ａ．の方法においても、表面粗さの粗い被転写材に対応するために現像トナー量を増加させたときに、もしＱ／Ｍが現像トナー量が少ない場合と同程度であれば、中間転写体５上でトナーの単位面積当たりの荷電量Ｑ／Ｓは現像トナー量が少ない場合に比べて大きくなってしまうという問題がある。

すなわち、荷電量Ｑ／Ｓが大きくなりすぎた結果、被転写材９に転写可能な限界を超えてしまうと、中間転写体５上の全てのトナーを転写できなくなり転写効率が悪化する恐れがある。

（３）被転写材の性質、つまりトナー量に応じた電荷の付与
（２）で述べたように、被転写材の性質（表面粗さ）に応じてトナー像のトナー量を調整するが、一方（１）で述べたように、トナーの荷電量によっては、転写の効率が落ちて、トナー像のすべてのトナーを転写できなくなる場合も生じてくる。そこで本実施形態では、被転写材９の表面粗さが粗い場合に、トナー付着量を増加させるようにトナー量調整するとともに、中間転写体５上のトナー量に応じて、中間転写体５表面のトナー像への電荷付与手段７を用いてトナーに電荷付与し、トナーの荷電量をも調整する。

すなわち、トナー量に応じて電荷付与手段７による電荷付与量を調整し、トナーの荷電量を調整することで、表面粗さの粗い被転写材９に対しても、高い転写効率とベタ部分の濃度の均一な画像を得ることが可能になる。

例えば、被転写材９としてノンコート紙のような比較的表面粗さの粗い紙を用いた場合には、中間転写体５上のトナー量を増加させるとともに、中間転写体５上の電荷付与手段７によってトナーと逆極性の電荷を与える量を多くする。

但し、トナーと逆極性の電荷を与えすぎると、今度は中間転写体５上のトナーの単位質量当たりの荷電量Ｑ／Ｍが小さくなりすぎて、静電気力で移動できなくなって転写効率が低下するので、トナーと逆極性の電荷を付与する量は、転写効率が最大になるように調整する。

逆に、被転写材９としてコート紙のような表面粗さの比較的低い紙を用いた場合には、中間転写体５上のトナー量を減少させるとともに、中間転写体５上の電荷付与手段７によってトナーと逆極性の電荷を与える量を少なくするか、電荷付与が０、または場合によってはトナーと同極性の電荷を与える。

コート紙の場合にも、トナーと逆極性の電荷を与えすぎるとトナー荷電量Ｑ／Ｍが小さくなりすぎて転写効率が低下する。コート紙の場合はトナー量が少ないので、トナーと逆極性の電荷を付与する量が同じでも、トナーの単位質量当たりの荷電量Ｑ／Ｍがより小さくなるので、高い転写効率が維持できる逆極性の電荷付与量の上限は低くなる。

なお、上記電荷付与手段７としては、コロナ帯電器、ローラ帯電器などの一般的な電荷付与手段を用いることができる。なかでも、非接触で動作するためトナー像を乱す虞のないコロナ帯電器を用いることが好ましい。また、ローラ帯電器を用いる場合には、金属ローラや弾性ローラにクリーニング部材を付加した構成とすることもできる。

また、電荷付与手段７による電荷の付与量の調整は、電荷付与手段７の出力を調整して行っても良いし、電荷付与手段７による電荷の付与の回数を増減することにより行っても良い。また、出力と回数の両方を調整しても良い。

さらに、本実施形態では予め正極性に帯電させたトナー粒子を使用するとして説明しているため、電荷付与手段７によって、通常負極性の電荷を付与するものとしているが、予め負極性に電荷させたトナー粒子を使用した実施形態も可能であり、その場合は電荷付与手段７によって正極性の電荷を付与することで同じ効果を得ることができる。

被転写材９の性質に応じてトナー付着量と電荷付与手段７による電荷の付与量を調整するには、既述したように、操作者が操作パネル１２などを用いて画像形成装置に被転写材９の変更を知らせ、これを受けて制御してもよいし、また、被転写材９の表面粗さを検知する被転写材表面粗さ検出手段１９を設けて、画像形成装置に被転写材９の表面粗さ情報を知らせ、これを受けて制御してもよい。

また、中間転写体５上のトナー量を検知するトナー濃度センサ１７を設けて、検知したトナー量に基づいて電荷の付与量を制御するようにすればなお好ましい。

被転写材表面粗さ検出手段１９としては、例えば、表面粗さの違いによる反射光強度の違いを利用する光学式センサーなど既知の検知手段を用いることができる。この場合、必ずしも表面粗さとしての数値を求める必要はなく、表面粗さの大小関係が判別でき、適切なトナー付着量との対応をとることができればよい。また、中間転写体５上のトナー濃度センサに関しても光学式センサなど既知の検知手段を用いることができる。

（転写効率を保持するための被転写材の性質と電荷付与量の具体的関係）
被転写材９の表面粗さと適切な電荷の付与量との関係を具体的に明らかにするため、図１に示す画像形成装置を用いて４種類の被転写材に画像を出力し、転写効率の評価を行った。中間転写体５と転写ローラ８は導電性ＮＢＲゴムローラを用い、転写ローラ８に印加する電圧は、それぞれの条件においてもっとも転写効率が高くなる値に設定した。使用した４種類の被転写材の十点平均粗さＲｚを表１に示す。

前述したとおり、ベタ濃度が均一な画像を得るには被転写材９の表面をトナーが確実に覆う必要があり、そのためには、被転写材９の表面粗さに応じて付着量を変える必要がある。また、トナー消費量を減らして印刷コストや環境への負荷を低減する観点からは、トナー付着量はなるべく少ない方がよく、以上の観点から、各被転写材それぞれに対して、トナー付着量は必要十分な量に調整した。

具体的には、中間転写体５上の各色のベタ部分のトナー量において、キャストコート紙とグロスコート紙は１．５ｇ／ｍ²、マットコート紙は２．０ｇ／ｍ²、ノンコート紙は２．５ｇ／ｍ²とした。

トナー量の調整は、現像ローラ４１に対する供給ローラ（均しローラ４２）の線速比を調整することで行い、現像装置４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋ内のトナー荷電用コロナ帯電器４４の出力を調整して、トナー量を変えても現像ローラ４１上トナーの単位質量当たりの荷電量Ｑ／Ｍは略一定になるようにした。

使用した液体現像剤は、樹脂に顔料を分散してなるトナーを不揮発性の絶縁性キャリアに分散したものであり、さらに少量の分散剤を添加してある。液体現像剤のトナーの割合は２５質量％であり、２５℃における粘度は０．１Ｐａ・ｓの高粘度の液体現像剤である。トナーの平均粒径は２．５μｍである。

転写効率の評価は以下の条件で行った。マゼンタとシアンの２色重ねのベタ画像を出力し、中間転写体５に形成された、被転写材９への転写前のトナーの質量をＡ、被転写材９への転写後に中間転写体５に残されたトナーの質量をＢとして、下式により転写効率を算出した。

転写効率［％］＝（（Ａ−Ｂ）／Ａ）×１００
電荷付与手段７としてコロナ帯電器を使用し、中間転写体５への流れ込み電流を調整することで電荷の付与量を変化させた。前記流れ込み電流とは、電源から流れ出る電流からケーシングへ流れ込む電流を除いたものである。

前記流れ込み電流と電荷の付与量は比例関係にあり、流れ込み電流が−１００μＡのとき、表面にトナー像が形成された中間転写体５への単位面積あたりの電荷の付与量は−８３３μＣ／ｍ²となる。

電荷の付与は、マゼンタとシアンのトナー像が中間転写体５の表面で重ね合わされた後の１回とした。また、転写時の線圧は３０Ｎ／ｃｍとした。ローラ軸方向の接触長さはすべて３０ｃｍである。

転写効率の評価結果を表２に示す。

表面粗さの小さいキャストコート紙、グロスコート紙の場合、電荷付与量が０でも転写効率は１００％だが、表面粗さの大きいマットコート紙、ノンコート紙の場合、転写効率が下がってしまっている。

これは、表面粗さの大きい紙に対してはトナー付着量を多くしたがＱ／Ｍについてはほぼ同じになるように現像装置４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋ内のトナー荷電手段の出力を調整したために、中間転写体５上トナーの単位面積当たりの荷電量Ｑ／Ｓが大きくなりすぎたためと考えられる。

しかし、マットコート紙、ノンコート紙に対しても電荷の付与量を多くしていくと、転写効率は１００％に達する。これはトナーと逆極性の電荷を付与したことによりＱ／Ｓが下がり被転写材９が引き付けられる量以下になったためと考えられる。

さらに、電荷の付与量を多くしていくと逆に転写効率は下がってしまう。これは、トナーの単位質量当たりの荷電量Ｑ／Ｍが小さくなりすぎて、静電転写するための静電気力が十分に働かなくなったためと考えられる。

マットコート紙やノンコート紙では、電荷付与量が−６２５μＣ／ｍ²において転写効率は１００％であるが、同じ条件でキャストコート紙やグロスコート紙はそれぞれ９５％となっている。これは、キャストコート紙やグロスコート紙はトナー付着量が少ないために、電荷付与量が同じでもＱ／Ｍがより下がりやすいためである。

以上のように、被転写材９の種類に応じて、中間転写体５上のトナー量を調整しながら、中間転写体５上のトナー像に対する電荷付与量を調整することで、ベタ部分の濃度の均一性を確保しながら転写効率の最大化を図ることができ、被転写材５の種類に応じた高画質の画像を出力することができる。

（別の実施形態について）
なお、本実施形態では、図１に示すような１つの感光体１の周囲に４組の液体現像装置４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋを配設した構成の画像形成装置を例にとって説明したが、図３に示すような、中間転写体５の周囲に４組の感光体１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋが配設され、それぞれの感光体が１つの液体現像装置を備えた構成の画像形成装置の場合にも同様の効果を得ることができる。

また図４は、本発明の別の実施形態である画像形成装置の概略構成を示す図である。像担持体としての感光体１の周囲には、矢印で示す回転方向に順に、帯電装置２、露光装置３、液体現像装置４、電荷付与手段７、転写ローラ８、クリーニング装置６がそれぞれ配設されている。

図１の画像形成装置とは異なり、１組の液体現像装置４のみを備えた単色の画像形成装置であり、また中間転写体は設けられていない。それ以外は基本的に図１の画像形成装置と同様の構成である。

図４の画像形成装置の動作は、中間転写体を介さず、感光体１の表面のトナー像が直接被転写材９に転写されることを除いて、基本的に図１の画像形成装置の動作と同様である。すなわち、感光体１の表面に形成された静電潜像が液体現像装置４によって現像され、感光体１の表面にトナー像が形成される。

前記トナー像は、電荷付与手段７によって感光体上トナー量に応じた量の電荷が付与された後、転写ローラ８によって線圧が加えられながらバイアス印加されて被転写材９に転写される。最後に、トナー像が転写された被転写材９は定着装置１０により定着処理がなされ、画像出力が完成する。

このように、感光体１の表面のトナー像を直接被転写材９に転写する装置の場合でも、転写前のトナーの単位面積当たりの荷電量と転写効率との関係は中間転写体を備えた装置の場合と同様である。

すなわち、被転写材の種類に応じて、感光体上のトナー量を調整させながら、感光体上のトナー像に対する電荷付与量を調整することで、ベタ部分の濃度の均一性を確保しながら転写効率の最大化を図ることができ、被転写材の種類に応じた高画質の画像を出力することができる。

（実施例１）
図１の画像形成装置を使用して、被転写材の種類ごとに中間転写体上のトナー量を調整し、トナー量に応じて表２の結果を基に最適な電荷の付与量を選択して、画像を出力しながら転写効率を調べた。

トナー付着量は中間転写体上の各色のベタ部分のトナー量において、キャストコート紙とグロスコート紙は１．５ｇ／ｍ²、マットコート紙は２．０ｇ／ｍ²、ノンコート紙は２．５ｇ／ｍ²とした。

トナー量の調整は、現像ローラに対する供給ローラの回転数比を調整することで行い、現像装置内のトナー荷電手段の出力を調整して、トナー量を変えても現像ローラ上トナーの平均荷電量Ｑ／Ｍは略一定になるようにした。転写時の線圧は３０Ｎ／ｃｍとした。その他の条件は表２の実験と同じである。

結果を表３に示す。いずれの被転写材についても均一なベタ濃度を確保しながら高い転写効率を実現でき、被転写材の種類に関わらず高品質な画像を得ることができた。

（比較例１〜５）
実施例１と同様の条件であるが、中間転写体上トナー量に応じて最適な電荷の付与量を選択するのではなく、電荷の付与量を０（比較例１）、−２０８μＣ／ｍ²（比較例２）、−４１７μＣ／ｍ²（比較例３）、−６２５μＣ／ｍ²（比較例４）、−８３３μＣ／ｍ²（比較例５）の５通りに固定して、４種類の被転写材に画像を出力しながらこのときの転写効率を調べた。

結果を表４に示す。いずれの比較例においても被転写材の種類によっては、実施例１に比べて転写効率が劣る場合があった。

（比較例６）
実施例１と同様の条件であるが、被転写材の種類ごとにトナー付着量を調整するのではなく、いずれの被転写材においてもトナー付着量は中間転写体上の各色のベタ部分のトナー量において、１．５ｇ／ｍ²とした。電荷の付与量を０に固定して、４種類の被転写材に画像を出力しながらこのときの転写効率を調べた。

結果を表５に示す。４種類の被転写材全てで高い転写効率を実現できたものの、マットコート紙、ノンコート紙においてはベタ濃度の均一性が実施例１と比べて劣った。

（実施例２）
実施例１と同じ画像形成装置を使用した。電荷付与手段７として、実施例１と同じコロナ帯電器を使用したが、１回あたりの電荷の付与量は−２０８μＣ／ｍ²に固定し、電荷を付与する回数を変化させて電荷の付与量を調整した。

付与回数は０回、１回（電荷量−２０８μＣ／ｍ²）、２回（電荷量−４１７μＣ／ｍ²）、３回（電荷量−６２５μＣ／ｍ²）の４通りの中から４種類の被転写材について中間転写体上のトナー量に応じた最適な付与回数を選択した。

トナー付着量は中間転写体上の各色のベタ部分のトナー量において、キャストコート紙とグロスコート紙は１．５ｇ／ｍ²、マットコート紙は２．０ｇ／ｍ²、ノンコート紙は２．５ｇ／ｍ²とした。

転写効率の評価は、マゼンタ及びシアンの２色重ねのベタ画像で行った。マゼンタ、シアンの順にトナー像を中間転写体に１次転写し、２色のトナー像が重ね合わされた後、被転写材に２次転写して画像を形成した。転写時の線圧は３０Ｎ／ｃｍとした。ローラ軸方向の接触長さはすべて３０ｃｍであった。

結果を表６に示す。いずれの被転写材についても均一なベタ濃度を確保しながら高い転写効率を実現でき、被転写材の種類に関わらず高品質な画像を得ることができた。なお、電荷を付与するタイミングは次の通りであった。

付与回数１回の場合：シアントナー像の１次転写後に１回
付与回数２回の場合：シアントナー像の１次転写後に２回
付与回数３回の場合：マゼンタトナー像の１次転写後に１回と、シアントナー像の１次転写後に２回

（比較例７〜１０）
実施例２と同様の条件であるが、中間転写体上トナー量に応じた最適な電荷の付与回数を選択するのではなく、電荷の付与回数を０回、１回（電荷量−２０８μＣ／ｍ²）、２回（電荷量−４１７μＣ／ｍ²）、３回（電荷量−６２５μＣ／ｍ²）の４通りに固定して、４種類の被転写材に画像を出力しながらこのときの転写効率を調べた。

結果を表７に示す。いずれの比較例においても被転写材の種類によっては、実施例２に比べて転写効率が劣る場合があった。

（実施例３）
実施例２と同様の条件であるが、電荷付与手段７としてアルミ製金属ローラ帯電器を使用した。実施例２と同様に、１回あたりの電荷の付与量は−２０８μＣ／ｍ²に固定し、電荷を付与する回数を変化させて電荷の付与量を調整した。

付与回数は０、１回（電荷量−２０８μＣ／ｍ²）、２回（電荷量−４１７μＣ／ｍ²）、３回（電荷量−６２５μＣ／ｍ²）の４通りの中から４種類の被転写材について中間転写体上トナー量に応じた最適な付与回数を選択した。

結果を表８に示す。いずれの被転写材についても均一なベタ濃度を確保しながら高い転写効率を実現でき、被転写材の種類に関わらず高品質な画像を得ることができた。

（比較例１１〜１４）
実施例３と同様の条件であるが、被転写材の種類ごとに中間転写体上トナー量に応じた最適な電荷の付与回数を選択するのではなく、電荷の付与回数を０回、１回（電荷量−２０８μＣ／ｍ²）、２回（電荷量−４１７μＣ／ｍ²）、３回（電荷量−６２５μＣ／ｍ²）の４通りに固定して、４種類の被転写材に画像を出力しながらこのときの転写効率を調べた。

結果を表９に示す。いずれの比較例においても被転写材の種類によっては、実施例３に比べて転写効率が劣る場合があった。

本発明の実施形態に係る画像形成装置の概略構成例を示す図である。 図１に示す画像形成装置におけるトナー像への電荷付与の制御に関する機能構成例を示す図である。 本発明に係る画像形成装置の別の実施形態として、変形例の概略構成を示す図である。 本発明に係る画像形成装置の別の実施形態での概略構成例を示す図である。

符号の説明

１、１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ 感光体
２ 帯電装置
３ 露光装置
４、４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋ 液体現像装置
５ 中間転写体
６ クリーニング装置
７ 電荷付与手段
８ 転写ローラ
９ 被転写材
１０ 定着装置
１１ 制御部
１２ 操作パネル
１３ メモリ
１４ 汲み上げローラ駆動手段
１５ 均しローラ駆動手段
１６、１８ 電源
１７ トナー濃度センサ
１９ 被転写材表面粗さ検出手段
４１ 現像ローラ
４２ 均しローラ
４３ 汲み上げローラ
４４ 帯電器
４５ 液体現像剤槽

Claims (8)

1. 像担持体上の静電潜像を液体現像剤によって現像し、形成されたトナー像を被転写材上に転写する画像形成装置において、
   前記被転写材の性質の情報として前記被転写材の表面粗さの情報を取得する被転写材質取得手段と、
   前記被転写材質取得手段によって取得された前記被転写材の性質の情報に応じて、現像により形成される前記トナー像のトナー量が前記被転写材の表面粗さが大きいほど多くなるよう調整する調整手段と、
   前記静電潜像を現像する前に、前記液体現像剤に電荷を付与する第１の電荷付与手段と、
   前記静電潜像を現像する現像位置と前記トナー像を前記被転写材に転写する転写位置との間で前記トナー像に電荷を付与する第２の電荷付与手段と、
   前記第１の電荷付与手段によって、前記液体現像剤に付与される電荷量を、前記被転写材の表面粗さが大きいほど多くなるように前記調整手段によって調整されたトナー量に応じて制御するとともに、前記第１の電荷付与手段によって付与された前記トナー量に応じた電荷量を有する前記トナー像の電荷量を前記被転写材の性質に応じた電荷量に調整すべく、前記第２の電荷付与手段によって前記トナー像に付与される逆極性の電荷量が、前記被転写材質取得手段によって取得された前記被転写材の表面粗さが大きいほど多くなるよう制御する制御手段とを備えたことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記第１の電荷付与手段は、前記トナー像のトナー単位質量当たりの荷電量が略一定となるよう前記液体現像剤に電荷を付与し、
   前記第２の電荷付与手段は、前記トナー像のトナー単位面積当たりの荷電量が所定量を越えないように前記トナー像のトナーに電荷を付与する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記所定量は、前記被転写材へ前記トナー像を転写することが可能なトナー単位面積当たりの電荷量の限界値であることを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記電荷付与手段は、
   前記像担持体上のトナー像に電荷を付与することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の画像形成装置。
5. 前記像担持体上のトナー像を一時転写するための中間転写体を備え、
   前記電荷付与手段は、
   前記中間転写体上のトナー像に電荷を付与することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の画像形成装置。
6. 前記被転写材質取得手段は、前記被転写材の種類を取得するものであり、
   前記調整手段は、
   前記被転写材の種類に応じて前記トナー像のトナー量を調整することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の画像形成装置。
7. 前記被転写材取得手段は、前記被転写材の表面粗さを検知するものであり、
   前記調整手段は、
   前記被転写材の表面粗さに応じて前記トナー像のトナー量を調整することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の画像形成装置。
8. 前記電荷付与手段は、コロナ帯電器であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の画像形成装置。

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