画像形成装置及び画像形成方法
【課題】ライン画像を有する画像出力を行う場合でも、ライン画像部におけるトナー散りが発生することを防止できるようにする。
【解決手段】画像形成装置は、静電潜像が形成される感光体４１と、感光体４１にトナーを付着させる現像部４４と、１次転写部５１と、水分供給部６０とを備えている。１次転写部５１は、感光体に付着さえたトナーを中間転写ベルト５０に転写する。水分供給部６０は、現像部４１によって感光体４１に付着させたトナーに対して、１次転写部５１によって中間転写ベルト５０に転写する前に水分を供給する。
【解決手段】画像形成装置は、静電潜像が形成される感光体４１と、感光体４１にトナーを付着させる現像部４４と、１次転写部５１と、水分供給部６０とを備えている。１次転写部５１は、感光体に付着さえたトナーを中間転写ベルト５０に転写する。水分供給部６０は、現像部４１によって感光体４１に付着させたトナーに対して、１次転写部５１によって中間転写ベルト５０に転写する前に水分を供給する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、感光体に付着したトナーを転写材に転写する画像形成装置及び画像形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、画像形成装置及び画像形成方法は、まず感光体を帯電させると共に原稿画像に合わせて電荷を消去、いわゆる露光し、静電潜像を形成する。この感光体の静電潜像に現像部を用いてトナーを付着させる。そして、感光体に付着したトナーを中間転写ベルトや用紙等の転写材に転写して、画像を形成している。
【０００３】
ここで、トナーの帯電量が適正値よりも高い場合、同じ極性を有するトナー同士が反発しあい、感光体から転写材に転写する際に、転写チリが発生するおそれがあった。この転写チリの発生を抑制する技術は、例えば、特許文献１に記載されている。特許文献１に記載された画像形成装置では、除電器を用いて感光体や中間転写ベルトに形成されたトナーの帯電量を適正値まで低下させ、これにより、トナー同士が反発し合うことを防止している。
【０００４】
また、エアーコンディショナーを装置内に配置し、このエアーコンディショナーによって装置内の湿度や温度を管理することで、転写する際のトナーの帯電量を適正値に設定する技術も提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−１３８８９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
一般に、ライン画像は、電荷が集中し易く、トナーが集まり感光体上に付着したトナー（トナー像）の高さが面画像よりも高くなるため、転写材に接触する際にトナー像が崩れ、転写チリが発生するおそれがある。
【０００７】
特許文献１に記載された画像形成装置を用いた場合、ライン画像の帯電量を適正値まで下げると、面画像の帯電量が適正値よりも低くなっていた。ゆえに、ライン画像の帯電量を適正値まで下げることができず、ライン画像を転写する際にトナー散りが発生する、という問題があった。さらに、現像性を下げて感光体上のライン画像のトナー像の高さを低くすると、面画像の濃度が不足し、画質が低下するという問題もあった。
【０００８】
なお、装置内に湿度や温度を管理するエアーコンディショナーを設けた画像形成装置では、現像した感光体から転写材に転写する前のトナー像のみならず、また感光体を帯電させる時や露光する時だけでなく、感光体にトナーを付着させる現像時の湿度や温度にまで影響を与えていた。そのため、転写する前のトナーの帯電量が適正値となっていても、現像する際の帯電量が低下したり、トナーが感光体に付着し難くなったりする、という不具合を有していた。
【０００９】
本発明の目的は、上記の問題点を考慮し、ライン画像を有する画像出力を行う場合でも、ライン画像部におけるトナー散りが発生することを防止できる画像形成装置及び画像形成方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決し、本発明の目的を達成するため、本発明の画像形成装置は、静電潜像が形成される感光体と、感光体の静電潜像にトナーを付着させる現像部と、感光体に付着させたトナーを転写材に転写する転写部と、を備える。そして、現像部によって感光体に付着させたトナーに対して、転写材に転写する前に水分を供給する水分供給部を備える。
【００１１】
また、本発明の画像形成方法は、以下（１）〜（３）に示す工程を含んでいる。
（１）感光体に静電潜像を形成するステップ。
（２）感光体に形成した静電潜像にトナーを付着させるステップ。
（３）感光体に付着させたトナーに対して、転写材にトナーを転写させるステップの前に水分供給部から水分を供給するステップ。
【発明の効果】
【００１２】
上記構成の画像形成装置及び画像形成方法によれば、感光体に現像して転写される前のトナーに対して水分を供給することで、トナー間の液架橋力を増大させることができる。これにより、トナー像の高さが高い場合でも転写材に転写する際にトナー散りが発生することを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の画像形成装置の一実施形態を示す全体構成図である。
【図２】本発明の画像形成装置に係る要部を示す概略構成図である。
【図３】本発明の画像形成装置に係る水蒸気発生手段を示す概略構成図である。
【図４】トナーに水分を供給した状態を示す模式図である。
【図５】本発明の画像形成装置の一実施形態の制御系を示すブロック図である。
【図６】水蒸気発生手段によって１秒間に発生する水分量と消費電力を示すグラフである。
【図７】本発明の画像形成装置に係る水分供給部の処理を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の画像形成装置及び画像形成方法の実施の形態例（以下、本例という。）について、図１〜図７を参照して説明する。なお、各図において共通の部材には、同一の符号を付している。また、本発明は、以下の形態に限定されるものではない。
なお、説明は以下の順序で行う。
１．画像形成装置の構成例
２．画像形成装置の動作
３．本例の画像形成装置と従来例との比較
【００１５】
１．画像形成装置の構成例
まず、画像形成装置の構成例について、図１を参照して説明する。
図１は、本例の画像形成装置を示す全体構成図である。
【００１６】
図１に示すように、画像形成装置１は、電子写真方式により用紙に画像を形成するものであり、イエロー（Ｙ）、マゼンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）及びブラック（Ｂｋ）の４色のトナーを重ね合わせるタンデム形式のカラー画像形成装置である。この画像形成装置１は、原稿搬送部１０と、用紙収納部２０と、画像読取部３０と、画像形成部４０と、中間転写ベルト５０と、２次転写部７０と、定着部８０を有する。
【００１７】
原稿搬送部１０は、原稿をセットする原稿給紙台１１と、複数のローラ１２とを有している。原稿搬送部１０の原稿給紙台１１にセットされた原稿Ｇは、複数のローラ１２によって、画像読取部３０の読取位置に１枚ずつ搬送する。画像読取部３０は、原稿搬送部１０により搬送された原稿Ｇ又は原稿台１３に載置された原稿の画像を読み取って、画像信号を生成する。
【００１８】
用紙収納部２０は、装置本体の下部に配置されており、用紙Ｓのサイズに応じて複数設けられている。この用紙Ｓは、給紙部２１により給紙されて搬送部２３に送られ、搬送部２３によって転写位置である２次転写部７０に搬送される。また、用紙収納部２０の近傍には、手差部２２が設けられている。この手差部２２からは、用紙収納部２０に収納されていないサイズの用紙やタグを有するタグ紙、ＯＨＰシート等の特殊紙が転写位置へ送られる。
【００１９】
画像読取部３０と用紙収納部２０の間には、画像形成部４０と中間転写ベルト５０が配置されている。画像形成部４０は、イエロー（Ｙ）、マゼンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｂｋ）の各色のトナー像を形成するために、４つの画像形成ユニット４０Ｙ，４０Ｍ，４０Ｃ，４０Ｋを有する。
【００２０】
第１の画像形成ユニット４０Ｙは、イエローのトナー像を形成し、第２の画像形成ユニット４０Ｍは、マゼンダのトナー像を形成する。また、第３の画像形成ユニット４０Ｃは、シアンのトナー像を形成し、第４の画像形成ユニット４０Ｋは、ブラックのトナー像を形成する。これら４つの画像形成ユニット４０Ｙ，４０Ｍ，４０Ｃ，４０Ｋは、それぞれ同一の構成を有しているため、ここでは第１の画像形成ユニット４０Ｙについて説明する。
【００２１】
第１の画像形成ユニット４０Ｙは、ドラム状の感光体４１と、感光体４１の周囲に配置された帯電部４２と、露光部４３と、現像部４４と、クリーニング部４５を有している。感光体４１は、不図示の駆動モータによって反時計回りに回転する。帯電部４２は、感光体４１に電荷を与え感光体４１の表面を一様に帯電する。露光部４３は、原稿Ｇから読み取られた画像データに基づいて、感光体４１の表面に対して露光操作を行い感光体４１上に静電潜像を形成する。
【００２２】
現像部４４は、感光体４１に形成された静電潜像にイエローのトナーを付着させる。これにより、感光体４１の表面は、イエローのトナー像が形成される。なお、第２の画像形成ユニット４０Ｍの現像部４４は、感光体４１にマゼンタのトナーを付着させ、第３の画像形成ユニット４０Ｃの現像部４４は、感光体４１にシアンのトナーを付着させる。そして、第４の画像形成ユニット４０Ｋの現像部４４は、感光体４１にブラックのトナーを付着させる。
【００２３】
感光体４１上に付着したトナーは、転写材の一例を示す中間転写ベルト５０に転写される。クリーニング部４５は、感光体４１の表面に残留している現像剤を除去する。また、図２に示すように、画像形成部４０には、水分供給部６０が設けられている。水分供給部６０の詳細については、後述する。
【００２４】
中間転写ベルト５０は、無端状に形成されており、不図示の駆動モータで感光体４１の回転方向とは逆方向の時計回りに回転する。中間転写ベルト５０における各画像形成ユニット４０Ｙ，４０Ｍ，４０Ｃ，４０Ｋの感光体４１と対向する位置には、１次転写部５１が設けられている。この１次転写部５１は、中間転写ベルト５０にトナーと反対の極性を印可させることで、感光体４１上に形成されたトナー像を中間転写ベルト５０に転写させる。
【００２５】
そして、中間転写ベルト５０が回転することで、中間転写ベルト５０の表面には、４つの画像形成ユニット４０Ｙ，４０Ｍ，４０Ｃ，４０Ｋで形成されたトナー像が順次転写される。これにより、中間転写ベルト５０上には、イエロー、マゼンダ、シアン及びブラックのトナー像が重なり合いカラー画像が形成される。
【００２６】
中間転写ベルト５０の近傍で、かつ搬送部２３の下流には、２次転写部７０が配置されている。２次転写部７０は、ローラ状に形成されており、搬送部２３によって送られてきた用紙Ｓを中間転写ベルト５０側に押圧する。そして、２次転写部７０は、搬送部２３によって送られてきた用紙Ｓ上に中間転写ベルト５０に形成されたカラー画像を転写する。また、２次転写部７０における用紙Ｓの排出側には、定着部８０が設けられている。定着部８０は、用紙Ｓに転写されたトナー像を加圧加熱定着させる。
【００２７】
定着部８０の下流には、切換ゲート２４が配置されている。切換ゲート２４は、定着部８０を通過した用紙Ｓの搬送路を切り替える。すなわち、切換ゲート２４は、片面画像形成におけるフェースアップ排紙を行う場合に、用紙Ｓを直進させる。これにより、用紙Ｓは、一対の排紙ローラ２５によって排紙される。また、切換ゲート２４は、片面画像形成におけるフェースダウン排紙及び両面画像形成を行う場合に、用紙Ｓを下方に案内する。
【００２８】
フェースダウン排紙を行う場合は、切換ゲート２４によって用紙Ｓを下方に案内した後に、用紙反転搬送部２６によって表裏を反転して上方に搬送する。これにより、用紙Ｓは、一対の排紙ローラ２５によって排紙される。
両面画像形成を行う場合は、切換ゲート２４によって用紙Ｓを下方に案内した後に、用紙反転搬送部２６によって表裏を反転し、再給紙路２７により再び転写位置へ送られる。
【００２９】
また、一対の排紙ローラ２５の下流側に、用紙Ｓを折ったり、用紙Ｓに対してステープル処理等を行ったりする後処理装置を配置してもよい。
【００３０】
［水分供給部］
次に、図２〜図４を参照して水分供給部６０について説明する。
図２は、本例の画像形成装置の要部を示す概略構成図である。
図２に示すように、画像形成部４０には、水分供給部６０が設けられている。水分供給部６０は、水蒸気発生手段６１と、水蒸気発生手段６１で発生した水蒸気が通るダクト６２と、ダクト６２に水蒸気と風を送る送風手段６３とから構成されている。
【００３１】
図３は、水蒸気発生手段６１を示す概略構成図である。
図３に示すように、水蒸気発生手段６１は、水を貯蔵するタンク６５と、タンク６５内に設けられた超音波振動子６６とを有している。超音波振動子６６は、駆動回路６７に接続されており、電圧が印可されることで超音波振動を発生させるものである。超音波振動子６６が超音波振動することでタンク６５に収納されている水Ｗの水面に微細な水柱が立ち、そこから水が蒸発して水蒸気が発生する。
【００３２】
本例では、水蒸気発生手段６１として超音波振動子６６を用いた例を説明したが、これに限定されるものではない。水蒸気発生手段６１としては、例えば、ヒーターを用いてタンク６５内に収納された水Ｗを加熱することで水蒸気を発生させてもよい。
【００３３】
しかしながら、ヒーターを用いた水蒸気発生手段は、水蒸気発生手段の周りが高温となるだけでなく、超音波振動子６６よりも消費電力が大きくなる。そのため、水蒸気発生手段６１としては、消費電力が小さく、かつ高温になりにくい超音波振動子６６を用いたものが好ましい。
【００３４】
図２に示すように、タンク６５の上方は、開口しており、送風手段６３が設けられている。本例では、送風手段６３としてファンを用いている。送風手段６３が駆動すると、ダクト６２には、水蒸気発生手段６１から生じた水蒸気と風が送り込まれる。
【００３５】
ダクト６２は、送風手段６３から４つの画像形成ユニット４０Ｙ，４０Ｍ，４０Ｃ，４０Ｋの各感光体４１に向かって４方向に分岐している。ダクト６２における送風手段６３と反対側の端部には、水蒸気を排出する４つの排出口６２ａが形成されている。
【００３６】
排出口６２ａは、感光体４１における現像部４４と１次転写部５１の間の外周面と対向するように配置されている。また、この排出口６２ａの幅方向の長さは、感光体４１の軸方向（幅方向）の長さと略等しくなるように設定される。そのため、感光体４１には、その幅方向に対して一様に水分が吹き付けられる。つまり、感光体４１に付着したトナーに対して１次転写部５１によって転写される前に水分供給部６０から水分を供給することができる。
【００３７】
図４は、トナーに水分を供給した状態を示す模式図である。
図４に示すように、トナーに対して水分供給部６０から水分が供給されると、トナーＴ間に水Ｗが付着し、トナーＴ間の液架橋力を増大させることができる。これにより、トナー像の高さが高い場合でも、トナー像が中間転写ベルト５０と接触して崩れたり、同じ極性を有するトナー同士が反発したりして、トナー散りが発生することを防止できる。
【００３８】
さらに、本例の画像形成装置１によれば、感光体４１に現像されて、中間転写ベルト５０に転写される前のトナーに対してのみ水分を供給している。なお、感光体４１に残留する水分は、クリーニング部４５で除去している。そのため、水分供給部６０から排出した水分が、露光直前の感光体４１や現像する前のトナー等に影響を与えることがない。その結果、帯電・露光工程や現像工程を確実に行うことができ、画質の低下を防ぐことができる。
【００３９】
また、ダクト６２の排出口６２ａの近傍には、後述する検知手段の一例を示す温度計１０８及び湿度計１０９が設けられる（図５参照）。具体的には、ダクト６２内又は感光体４１の表面における水分が供給される箇所に配置される。これにより、ダクト６２内及び／又は感光体４１における水分が供給される箇所、すなわちダクト６２の排出口６２ａの近傍の状態（温度及び湿度）を検知することできる。
【００４０】
［画像形成装置の各部のハードウェア構成］
次に、図５を参照して、本例の画像形成装置１の各部のハードウェア構成について説明する。
図５は、本例の画像形成装置１の制御系を示すブロック図である。
【００４１】
図５に示すように、画像形成装置１は、例えばＣＰＵ（中央演算処理装置）１０１と、ＣＰＵ１０１が実行するプログラム等を記憶するためのＲＯＭ（Read Only Memory）１０２と、ＣＰＵ１０１の作業領域として使用されるＲＡＭ（Random Access Memory）１０３と、を有する。さらに、大容量記憶装置としてのハードディスクドライブ（ＨＤＤ）１０４と、操作表示部１０５を有する。なお、ＲＯＭ１０２としては、通常電気的に消去可能なプログラマブルＲＯＭが用いられる。
【００４２】
ＣＰＵ１０１は、制御部の一例であり、ＲＯＭ１０２、ＲＡＭ１０３、ＨＤＤ１０４及び操作表示部１０５にそれぞれシステムバス１０７を介して接続され、装置全体を制御する。また、ＣＰＵ１０１は、画像読取部３０、画像処理部１１０、画像形成部４０、給紙部２１、水分供給部６０にシステムバス１０７を介して接続されている。さらに、ＣＰＵ１０１には、水分供給部６０の動作を設定する温度計１０８及び湿度計１０９が接続されている。
【００４３】
ＨＤＤ１０４は、画像読取部３０で読み取って得た原稿画像の画像データを記憶したり、出力済みの画像データ等を記憶したりする。操作表示部１０５は、液晶表示装置（ＬＣＤ）又は有機ＥＬＤ（Electro Luminescence Display）等のディスプレイからなるタッチパネルである。この操作表示部１０５は、ユーザに対する指示メニューや取得した画像データに関する情報等を表示する。さらに、操作表示部１０５は、複数のキーを備え、ユーザのキー操作による各種の指示、文字、数字などのデータの入力を受け付けて入力信号を出力する。
【００４４】
画像読取部３０は、原稿画像を光学的に読み取って電気信号に変換する。例えば、カラー原稿を読み取る場合は、一画素当たりＲＧＢ各１０ビットの輝度情報をもつ画像データを生成する。画像読取部３０によって生成された画像データや、画像形成装置１に接続された外部装置の一例を示すＰＣ（パーソナルコンピュータ）１２０から送信される画像データは、画像処理部１１０に送られ、画像処理される。画像処理部１１０は、受信した画像データをアナログ処理、Ａ／Ｄ変換、シェーディング補正、画像圧縮等の処理を行う。
【００４５】
なお、本例では、外部装置としてパーソナルコンピュータを用いた例を説明したが、これに限定されるものではなく、外部装置は、例えばファクシミリ装置等その他各種の装置を用いることができる。
【００４６】
例えば、画像形成装置１でカラー印刷を実行する場合、画像読取部３０等によって生成されたＲ・Ｇ・Ｂの画像データを画像処理部１１０における色変換ＬＵＴに入力する。そして、画像処理部１１０は、Ｒ・Ｇ・ＢデータをＹ・Ｍ・Ｃ・Ｂｋの画像データに色変換する。そして、色変換した画像データに対して、階調再現特性の補正、濃度補正ＬＵＴを参照した網点などのスクリーン処理、あるいは細線を強調するためのエッジ処理などを行う。
【００４７】
画像形成部４０は、画像処理部１１０によって画像処理された画像データを受け取り、用紙Ｓ上に画像を形成する。
【００４８】
また、検知手段である温度計１０８及び湿度計１０９は、ダクト６２の排出口６２ａの近傍の温度データ及び湿度データを検知する。検知した温度データ及び湿度データは、ＣＰＵ１０１に送信される。そして、ＣＰＵ１０１は、温度計１０８及び湿度計１０９によって得られた温度及び湿度データと、プロセス速度ｖに基づいて水分供給部６０における水蒸気発生手段６１及び送風手段６３の出力を制御する。なお、本例でいうプロセス速度は、感光体４１の回転速度ｖに相当する。
【００４９】
［水分供給部の設定方法］
次に、図６を参照して、水分供給部６０の水蒸気発生手段６１及び送風手段６３の出力の設定方法について説明する。
【００５０】
まず、必要な水分量Ｋを次のように仮定する。例えば直径６μｍのトナーが感光体４１上に１層ベタで付着、すなわち平面で最密充填した場合、トナー間の接触部に、例えば直径２（μｍ）、厚さ１（μｍ）の水が付着するための水分量Ｋは、Ａ４サイズの用紙Ｓ一枚の面積（２９７ｍｍ×２１０ｍｍ）当たり、０．０１１（ｇ）となる。なお、この水分量Ｋは、用紙Ｓのサイズや要求する画質に応じて種々設定されるものである。
【００５１】
また、感光体４１の軸方向（幅方向）の長さは、Ａ４サイズの用紙Ｓの長手方向の長さと等しく２９７ｍｍに設定されているものとする。ここで、上述したように、水分供給部６０におけるダクト６２の排出口６２ａの幅方向の長さは、感光体４１の軸方向の長さ（幅方向）の長さと略等しくなるように設定されている。すなわち、感光体４１の幅方向の全体に対して一様に水分が供給される。よって、１秒間に必要な水分量ｋ（ｇ／ｓｅｃ）は、用紙Ｓ一枚当たりの水分量Ｋ（ｇ）と、感光体４１が処理を行うプロセス速度ｖ（ｍｍ／ｓｅｃ）と、用紙Ｓの短手方向の長さＨ（ｍｍ）から、下記式１によって決まる。
［式１］ Ｋ×（ｖ／Ｈ）＝ｋ
【００５２】
そのため、プロセス速度ｖが３００ｍｍ／ｓｅｃの場合、画像形成ユニット４０Ｙ，４０Ｍ，４０Ｃ，４０Ｋの感光体４１の一色当たり、１秒間に必要な水分量、すなわち水分供給速度ｋは、０．０１１ｇ×（３００／２１０）＝０．０１５７ｇ／ｓｅｃとなる。また、厚紙モードなどでプロセス速度ｖが１５０ｍｍ／ｓｅｃの場合では、０．０１１ｇ×（１５０／２１０）＝０．００７８６ｇ／ｓｅｃとなる。
【００５３】
そして、フルカラー印刷の場合には、４色分の水分量４×ｋが必要となるため、プロセス速度ｖが３００（ｍｍ／ｓｅｃ）では、０．０６２８（ｇ／ｓｅｃ）の水分供給速度が必要となり、プロセス速度ｖが１５０（ｍｍ／ｓｅｃ）では、０．０３１４（ｇ／ｓｅｃ）の水分供給速度が必要となる。
【００５４】
なお、用紙ＳのサイズがＡ３サイズの場合、感光体４１の幅方向の長さと用紙の短手方向の長さが等しくなるため、１秒間に必要な水分量（水分供給速度）ｋは、用紙の長手方向の長さによって決まる。
【００５５】
図６は、水蒸気発生手段６１における消費電力（Ｗ）と１秒間に発生する水分量、いわゆる水分供給速度（ｇ／ｓｅｃ）を示すグラフである。
この図６に示すように、プロセス速度が３００（ｍｍ／ｓｅｃ）の場合、約２５Ｗの消費電力で超音波振動子６６を駆動させれば、０．０６２８（ｇ／ｓｅｃ）を発生させることができる。
【００５６】
また、ダクト６２内の水分量が多すぎると、ダクト６２や感光体４１が結露するおそれがある。そのため、ダクト６２内が結露しないように、送風手段６３の風量を設定する必要がある。次に、送風手段６３の風量の設定方法について説明する。
【００５７】
まず、温度計１０８によってダクト６２の排出口６２ａ付近、すなわちダクト６２内及び水分が供給される感光体４１の温度（状態）を検知し、検知した温度に対する飽和水蒸気量Ｍを算出する。また、温度計１０８と湿度計１０９によってダクト６２の排出口６２ａ付近の現状の水蒸気量Ｎを算出する。単位体積当たり発生させる水蒸気量Ｌは、飽和水蒸気量Ｍと現状の水蒸気量Ｎの差分となる。この差分以上の水蒸気量を発生させると、ダクト６２が結露する。
【００５８】
例えば、温度計１０８によって検知された温度が２５℃、湿度計１０９によって検知した湿度が５０％の場合、飽和水蒸気量Ｍは、２３．０（ｇ／ｍ３）となり、現状の水蒸気量Ｎは、２３．０×０．５０＝１１．５（ｇ／ｍ３）となる。したがって、単位体積当たり発生させる水蒸気量Ｌは、飽和水蒸気量Ｍと現状の水蒸気量Ｎの差分である、２３．０−１１．５＝１１．５（ｇ／ｍ３）、すなわち単位体積（１リットル）当たり０．０１１５（ｇ／ｌ）となる。
【００５９】
また、温度計１０８によって検知された温度が１５℃、湿度計１０９によって検知した湿度が７５％の場合、飽和水蒸気量Ｍは、１２．８（ｇ／ｍ３）となり、現状の水蒸気量Ｎは、１２．８×０．７０＝８．９６（ｇ／ｍ３）となる。そのため、単位体積当たり発生させる水蒸気量Ｌは、３．８４（ｇ／ｍ３）、すなわち０．００３８４（ｇ／ｌ）である。
【００６０】
このため、送風手段６３によってダクト６２内に送り込まれる風量Ｒは、１秒間に水蒸気発生手段６１によって発生する水分量４ｋ（４色フルカラー印刷の場合を示す）と単位体積当たり発生させる水蒸気量Ｌから式２により算出される。
［式２］Ｒ＝４ｋ／Ｌ
【００６１】
ここで、プロセス速度ｖが３００（ｍｍ／ｓｅｃ）、温度２５℃、湿度５０％の場合、上述したように、１秒間に水蒸気発生手段６１によって発生する水分量４ｋは、０．０６２８（ｇ／ｓｅｃ）であり、単位体積当たり必要な水蒸気量Ｌは、０．０１１５（ｇ／ｌ）である。よって、送風手段６３によってダクト６２内に送り込まれる風量Ｒ（ｌ／ｓｅｃ）は、式２より０．０６２８／０．０１１５＝５．４６（ｌ／ｓｅｃ）となる。
【００６２】
これは、ダクト６２内の相対湿度がちょうと１００％になる設定である。実際には、ダクト６２が結露しないように相対湿度よりも若干低めに設定することが好ましいので、風量Ｒをやや上げて６．０（ｌ／ｓｅｃ）の空気がダクト６２内に送り送り込まれるように送風手段６３の出力を設定する。
【００６３】
上述したように、本例の画像形成装置１によれば、プロセス速度ｖ、用紙Ｓのサイズ、ダクト６２付近の温度データ及び湿度データに応じて水蒸気発生手段６１及び送風手段６３の出力を設定している。これにより、ダクト６２内が結露することなく、最適な水分量をトナーに対して供給することができる。
【００６４】
２．画像形成装置の動作
次に、図７を参照して、本例の画像形成装置１の動作について説明する。この動作は、画像形成装置が行う画像形成方法とそれをコンピュータに実現させるための一連のプログラムとして見ることができる。
図７は、本例の画像形成装置１における画像形成の動作を示すフローチャートである。
【００６５】
図７に示すように、操作表示部１０５または外部装置であるＰＣを操作して、ＣＰＵ１０１に対してプリントスタートの指令を行う（ステップＳ１）。次に、ＣＰＵ１０１は、操作表示部１０５または外部装置であるＰＣ１２０に入力されたプロセス速度データと、温度計１０８及び湿度計１０９から温湿度データを取得する（ステップＳ２）。
【００６６】
ＣＰＵ１０１は、ステップ２で取得したプロセス速度データと用紙Ｓのサイズに基づいて１秒間に必要な水分量ｋを式１により算出し、この水分量ｋにも基づいて水蒸気発生手段６１の超音波振動子６６の出力を変更する（ステップＳ３）。なお、水蒸気発生手段６１は、迅速に水蒸気を発生させるために、超音波振動子６６を常に駆動させていることが好ましい。
【００６７】
また、ＣＰＵ１０１は、送風手段６３を駆動させ、ステップＳ２で取得した温湿度データ及びステップ３で算出した１秒間に必要な水分量ｋに基づいてダクト６２が結露しない風量Ｒを式２により算出し、この算出した風量Ｒに基づいて送風手段６３の回転数を設定する（ステップＳ４）。これにより、ダクト６２を通って、水蒸気が感光体４１に搬送され、中間転写ベルト５０に転写される前のトナーに対して水分が供給される。
【００６８】
次に、ＣＰＵ１０１は、プリント動作が終了されているか否かを判定する（ステップＳ５）。ステップＳ５の判定処理において、プリント動作が終了していない場合は、送風手段６３を駆動させプリント作業を続行する。プリント動作が終了した場合、ＣＰＵ１０１は、送風手段６３を停止させて、感光体４１に水分を吹き付けることを停止させる（ステップＳ６）。この処理が終了後、一連のプリント処理が終了する。
【００６９】
３．本例の画像形成装置と従来例との比較実験
次に、表１を参照して本例の画像形成装置１と従来の画像形成装置との比較実験について説明する。
【００７０】
この比較実験では、水分供給部６０を有する本例の画像形成装置１と、水分供給部６０を持たない従来の画像形成装置２００において、線幅５００（μｍ）のライン画像のトナー像の平均高さを変えてトナーのチリ状態を比較した。感光体４１上に形成されるトナー像の平均高さは、１５（μｍ）、２０（μｍ）、２５（μｍ）とした。プロセス速度ｖは、本例と従来例ともそれぞれ３００（ｍｍ／ｓｅｃ）に設定している。また、実験環境は、温度２０℃、相対湿度５０％で行った。さらに、単位重量当たりの電荷Ｑが５０（μ／Ｃｇ）のトナーを用いている。なお、実験の評価は、用紙に印刷したライン画像を顕微鏡で拡大し、目視によって評価した。
【００７１】
本例の画像形成装置１の温度計１０８及び湿度計１０９で検知した装置の温度は、２５℃であり、相対湿度は、５０％である。そのため、本例の画像形成装置１に係る水蒸気発生手段６１によって発生される水分供給速度ｋは、０．０６２８（ｇ／ｓｅｃ）となり、送風手段６３の風量Ｒは、６．０（ｌ／ｓｅｃ）となる。
【００７２】
比較結果を表１に示す。
【００７３】
【表１】
【００７４】
表１は、本例の画像形成装置１と従来例の画像形成装置２００による転写時のトナー散りに関する評価を示すものである。表１に示すように、トナーに水分を供給しない、従来の画像形成装置２００では、トナー像の高さが低い１５（μｍ）のときには転写次のトナー散りが見えたかったが、トナー像の高さが２０（μｍ）ではトナー散りが目立つようになった。さらに、トナー像の高さが２５（μｍ）となると、転写時のトナー散りを抑制できないことが判明した。
【００７５】
これに対して、本例の画像形成装置１によれば、トナー像の高さが２５（μｍ）と高くなっても、転写時のトナー散りを抑制できていることが分かった。これは、転写前のトナー像に水分を供給することで、トナー間の液架橋力が増大し、同じ極性を有するトナー同士が反発を防ぐことができ、中間転写ベルト５０に接触してもトナー像が崩れることを防止できたものと推測できる。
【００７６】
以上、画像形成装置及び画像形成方法の実施の形態例について、その作用効果も含めて説明した。しかしながら、本発明の画像形成装置及び画像形成方法は、上述の実施の形態例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の変形実施が可能である。
【００７７】
例えば、上述した実施の形態例では、画像形成部４０に４つの画像形成ユニット４０Ｙ，４０Ｍ，４０Ｃ，４０Ｋを設けてカラー画像を形成する例を説明したが、画像形成ユニットを１つだけ設けた単色画像を形成する画像形成装置に適用してもよい。
【００７８】
さらに、感光体に形成されたトナー像を転写させる転写材として中間転写ベルトを設け、この中間転写ベルトから用紙に画像を２次転写させた例を説明したが、感光体から用紙に直接トナー像を転写させても、本発明の目的は達成できるものである。
【００７９】
また、ダクト６２をさらに分岐させて中間転写ベルト５０における２次転写部７０の上流側に排出口６２ａを延在させ、２次転写部７０で用紙Ｓに転写させる前の中間転写ベルト５０上に形成されたトナー像に対して水分を供給させてもよい。
【符号の説明】
【００８０】
１…画像形成装置、 １０…原稿搬送部、 １１…原稿給紙台、 １２…ローラ、 １３…原稿台、 ２０…用紙収納部、 ２１…給紙部、 ２３…搬送部、 ３０…画像読取部、 ４０…画像形成部、 ４０Ｙ，４０Ｍ，４０Ｃ，４０Ｋ…画像形成ユニット、 ４１…感光体、 ４２…帯電部、 ４３…露光部、 ４４…現像部、 ４５…クリーニング部、 ５０…中間転写ベルト（転写材）、 ５１…１次転写部、 ６０…水分供給部、 ６１…水蒸気発生手段、 ６２…ダクト、 ６２ａ…排出口、 ６３…送風手段、 ６５…タンク、 ６６…超音波振動子、 ６７…駆動回路、 ７０…２次転写部、 ８０…定着部、 １０１…ＣＰＵ（制御部）、 １０８…温度計（検知手段）、 １０９…湿度計（検知手段）、 １２０…ＰＣ（外部装置）、 Ｇ…原稿、 Ｓ…用紙、 Ｗ…水
【技術分野】
【０００１】
本発明は、感光体に付着したトナーを転写材に転写する画像形成装置及び画像形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、画像形成装置及び画像形成方法は、まず感光体を帯電させると共に原稿画像に合わせて電荷を消去、いわゆる露光し、静電潜像を形成する。この感光体の静電潜像に現像部を用いてトナーを付着させる。そして、感光体に付着したトナーを中間転写ベルトや用紙等の転写材に転写して、画像を形成している。
【０００３】
ここで、トナーの帯電量が適正値よりも高い場合、同じ極性を有するトナー同士が反発しあい、感光体から転写材に転写する際に、転写チリが発生するおそれがあった。この転写チリの発生を抑制する技術は、例えば、特許文献１に記載されている。特許文献１に記載された画像形成装置では、除電器を用いて感光体や中間転写ベルトに形成されたトナーの帯電量を適正値まで低下させ、これにより、トナー同士が反発し合うことを防止している。
【０００４】
また、エアーコンディショナーを装置内に配置し、このエアーコンディショナーによって装置内の湿度や温度を管理することで、転写する際のトナーの帯電量を適正値に設定する技術も提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−１３８８９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
一般に、ライン画像は、電荷が集中し易く、トナーが集まり感光体上に付着したトナー（トナー像）の高さが面画像よりも高くなるため、転写材に接触する際にトナー像が崩れ、転写チリが発生するおそれがある。
【０００７】
特許文献１に記載された画像形成装置を用いた場合、ライン画像の帯電量を適正値まで下げると、面画像の帯電量が適正値よりも低くなっていた。ゆえに、ライン画像の帯電量を適正値まで下げることができず、ライン画像を転写する際にトナー散りが発生する、という問題があった。さらに、現像性を下げて感光体上のライン画像のトナー像の高さを低くすると、面画像の濃度が不足し、画質が低下するという問題もあった。
【０００８】
なお、装置内に湿度や温度を管理するエアーコンディショナーを設けた画像形成装置では、現像した感光体から転写材に転写する前のトナー像のみならず、また感光体を帯電させる時や露光する時だけでなく、感光体にトナーを付着させる現像時の湿度や温度にまで影響を与えていた。そのため、転写する前のトナーの帯電量が適正値となっていても、現像する際の帯電量が低下したり、トナーが感光体に付着し難くなったりする、という不具合を有していた。
【０００９】
本発明の目的は、上記の問題点を考慮し、ライン画像を有する画像出力を行う場合でも、ライン画像部におけるトナー散りが発生することを防止できる画像形成装置及び画像形成方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決し、本発明の目的を達成するため、本発明の画像形成装置は、静電潜像が形成される感光体と、感光体の静電潜像にトナーを付着させる現像部と、感光体に付着させたトナーを転写材に転写する転写部と、を備える。そして、現像部によって感光体に付着させたトナーに対して、転写材に転写する前に水分を供給する水分供給部を備える。
【００１１】
また、本発明の画像形成方法は、以下（１）〜（３）に示す工程を含んでいる。
（１）感光体に静電潜像を形成するステップ。
（２）感光体に形成した静電潜像にトナーを付着させるステップ。
（３）感光体に付着させたトナーに対して、転写材にトナーを転写させるステップの前に水分供給部から水分を供給するステップ。
【発明の効果】
【００１２】
上記構成の画像形成装置及び画像形成方法によれば、感光体に現像して転写される前のトナーに対して水分を供給することで、トナー間の液架橋力を増大させることができる。これにより、トナー像の高さが高い場合でも転写材に転写する際にトナー散りが発生することを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の画像形成装置の一実施形態を示す全体構成図である。
【図２】本発明の画像形成装置に係る要部を示す概略構成図である。
【図３】本発明の画像形成装置に係る水蒸気発生手段を示す概略構成図である。
【図４】トナーに水分を供給した状態を示す模式図である。
【図５】本発明の画像形成装置の一実施形態の制御系を示すブロック図である。
【図６】水蒸気発生手段によって１秒間に発生する水分量と消費電力を示すグラフである。
【図７】本発明の画像形成装置に係る水分供給部の処理を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の画像形成装置及び画像形成方法の実施の形態例（以下、本例という。）について、図１〜図７を参照して説明する。なお、各図において共通の部材には、同一の符号を付している。また、本発明は、以下の形態に限定されるものではない。
なお、説明は以下の順序で行う。
１．画像形成装置の構成例
２．画像形成装置の動作
３．本例の画像形成装置と従来例との比較
【００１５】
１．画像形成装置の構成例
まず、画像形成装置の構成例について、図１を参照して説明する。
図１は、本例の画像形成装置を示す全体構成図である。
【００１６】
図１に示すように、画像形成装置１は、電子写真方式により用紙に画像を形成するものであり、イエロー（Ｙ）、マゼンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）及びブラック（Ｂｋ）の４色のトナーを重ね合わせるタンデム形式のカラー画像形成装置である。この画像形成装置１は、原稿搬送部１０と、用紙収納部２０と、画像読取部３０と、画像形成部４０と、中間転写ベルト５０と、２次転写部７０と、定着部８０を有する。
【００１７】
原稿搬送部１０は、原稿をセットする原稿給紙台１１と、複数のローラ１２とを有している。原稿搬送部１０の原稿給紙台１１にセットされた原稿Ｇは、複数のローラ１２によって、画像読取部３０の読取位置に１枚ずつ搬送する。画像読取部３０は、原稿搬送部１０により搬送された原稿Ｇ又は原稿台１３に載置された原稿の画像を読み取って、画像信号を生成する。
【００１８】
用紙収納部２０は、装置本体の下部に配置されており、用紙Ｓのサイズに応じて複数設けられている。この用紙Ｓは、給紙部２１により給紙されて搬送部２３に送られ、搬送部２３によって転写位置である２次転写部７０に搬送される。また、用紙収納部２０の近傍には、手差部２２が設けられている。この手差部２２からは、用紙収納部２０に収納されていないサイズの用紙やタグを有するタグ紙、ＯＨＰシート等の特殊紙が転写位置へ送られる。
【００１９】
画像読取部３０と用紙収納部２０の間には、画像形成部４０と中間転写ベルト５０が配置されている。画像形成部４０は、イエロー（Ｙ）、マゼンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｂｋ）の各色のトナー像を形成するために、４つの画像形成ユニット４０Ｙ，４０Ｍ，４０Ｃ，４０Ｋを有する。
【００２０】
第１の画像形成ユニット４０Ｙは、イエローのトナー像を形成し、第２の画像形成ユニット４０Ｍは、マゼンダのトナー像を形成する。また、第３の画像形成ユニット４０Ｃは、シアンのトナー像を形成し、第４の画像形成ユニット４０Ｋは、ブラックのトナー像を形成する。これら４つの画像形成ユニット４０Ｙ，４０Ｍ，４０Ｃ，４０Ｋは、それぞれ同一の構成を有しているため、ここでは第１の画像形成ユニット４０Ｙについて説明する。
【００２１】
第１の画像形成ユニット４０Ｙは、ドラム状の感光体４１と、感光体４１の周囲に配置された帯電部４２と、露光部４３と、現像部４４と、クリーニング部４５を有している。感光体４１は、不図示の駆動モータによって反時計回りに回転する。帯電部４２は、感光体４１に電荷を与え感光体４１の表面を一様に帯電する。露光部４３は、原稿Ｇから読み取られた画像データに基づいて、感光体４１の表面に対して露光操作を行い感光体４１上に静電潜像を形成する。
【００２２】
現像部４４は、感光体４１に形成された静電潜像にイエローのトナーを付着させる。これにより、感光体４１の表面は、イエローのトナー像が形成される。なお、第２の画像形成ユニット４０Ｍの現像部４４は、感光体４１にマゼンタのトナーを付着させ、第３の画像形成ユニット４０Ｃの現像部４４は、感光体４１にシアンのトナーを付着させる。そして、第４の画像形成ユニット４０Ｋの現像部４４は、感光体４１にブラックのトナーを付着させる。
【００２３】
感光体４１上に付着したトナーは、転写材の一例を示す中間転写ベルト５０に転写される。クリーニング部４５は、感光体４１の表面に残留している現像剤を除去する。また、図２に示すように、画像形成部４０には、水分供給部６０が設けられている。水分供給部６０の詳細については、後述する。
【００２４】
中間転写ベルト５０は、無端状に形成されており、不図示の駆動モータで感光体４１の回転方向とは逆方向の時計回りに回転する。中間転写ベルト５０における各画像形成ユニット４０Ｙ，４０Ｍ，４０Ｃ，４０Ｋの感光体４１と対向する位置には、１次転写部５１が設けられている。この１次転写部５１は、中間転写ベルト５０にトナーと反対の極性を印可させることで、感光体４１上に形成されたトナー像を中間転写ベルト５０に転写させる。
【００２５】
そして、中間転写ベルト５０が回転することで、中間転写ベルト５０の表面には、４つの画像形成ユニット４０Ｙ，４０Ｍ，４０Ｃ，４０Ｋで形成されたトナー像が順次転写される。これにより、中間転写ベルト５０上には、イエロー、マゼンダ、シアン及びブラックのトナー像が重なり合いカラー画像が形成される。
【００２６】
中間転写ベルト５０の近傍で、かつ搬送部２３の下流には、２次転写部７０が配置されている。２次転写部７０は、ローラ状に形成されており、搬送部２３によって送られてきた用紙Ｓを中間転写ベルト５０側に押圧する。そして、２次転写部７０は、搬送部２３によって送られてきた用紙Ｓ上に中間転写ベルト５０に形成されたカラー画像を転写する。また、２次転写部７０における用紙Ｓの排出側には、定着部８０が設けられている。定着部８０は、用紙Ｓに転写されたトナー像を加圧加熱定着させる。
【００２７】
定着部８０の下流には、切換ゲート２４が配置されている。切換ゲート２４は、定着部８０を通過した用紙Ｓの搬送路を切り替える。すなわち、切換ゲート２４は、片面画像形成におけるフェースアップ排紙を行う場合に、用紙Ｓを直進させる。これにより、用紙Ｓは、一対の排紙ローラ２５によって排紙される。また、切換ゲート２４は、片面画像形成におけるフェースダウン排紙及び両面画像形成を行う場合に、用紙Ｓを下方に案内する。
【００２８】
フェースダウン排紙を行う場合は、切換ゲート２４によって用紙Ｓを下方に案内した後に、用紙反転搬送部２６によって表裏を反転して上方に搬送する。これにより、用紙Ｓは、一対の排紙ローラ２５によって排紙される。
両面画像形成を行う場合は、切換ゲート２４によって用紙Ｓを下方に案内した後に、用紙反転搬送部２６によって表裏を反転し、再給紙路２７により再び転写位置へ送られる。
【００２９】
また、一対の排紙ローラ２５の下流側に、用紙Ｓを折ったり、用紙Ｓに対してステープル処理等を行ったりする後処理装置を配置してもよい。
【００３０】
［水分供給部］
次に、図２〜図４を参照して水分供給部６０について説明する。
図２は、本例の画像形成装置の要部を示す概略構成図である。
図２に示すように、画像形成部４０には、水分供給部６０が設けられている。水分供給部６０は、水蒸気発生手段６１と、水蒸気発生手段６１で発生した水蒸気が通るダクト６２と、ダクト６２に水蒸気と風を送る送風手段６３とから構成されている。
【００３１】
図３は、水蒸気発生手段６１を示す概略構成図である。
図３に示すように、水蒸気発生手段６１は、水を貯蔵するタンク６５と、タンク６５内に設けられた超音波振動子６６とを有している。超音波振動子６６は、駆動回路６７に接続されており、電圧が印可されることで超音波振動を発生させるものである。超音波振動子６６が超音波振動することでタンク６５に収納されている水Ｗの水面に微細な水柱が立ち、そこから水が蒸発して水蒸気が発生する。
【００３２】
本例では、水蒸気発生手段６１として超音波振動子６６を用いた例を説明したが、これに限定されるものではない。水蒸気発生手段６１としては、例えば、ヒーターを用いてタンク６５内に収納された水Ｗを加熱することで水蒸気を発生させてもよい。
【００３３】
しかしながら、ヒーターを用いた水蒸気発生手段は、水蒸気発生手段の周りが高温となるだけでなく、超音波振動子６６よりも消費電力が大きくなる。そのため、水蒸気発生手段６１としては、消費電力が小さく、かつ高温になりにくい超音波振動子６６を用いたものが好ましい。
【００３４】
図２に示すように、タンク６５の上方は、開口しており、送風手段６３が設けられている。本例では、送風手段６３としてファンを用いている。送風手段６３が駆動すると、ダクト６２には、水蒸気発生手段６１から生じた水蒸気と風が送り込まれる。
【００３５】
ダクト６２は、送風手段６３から４つの画像形成ユニット４０Ｙ，４０Ｍ，４０Ｃ，４０Ｋの各感光体４１に向かって４方向に分岐している。ダクト６２における送風手段６３と反対側の端部には、水蒸気を排出する４つの排出口６２ａが形成されている。
【００３６】
排出口６２ａは、感光体４１における現像部４４と１次転写部５１の間の外周面と対向するように配置されている。また、この排出口６２ａの幅方向の長さは、感光体４１の軸方向（幅方向）の長さと略等しくなるように設定される。そのため、感光体４１には、その幅方向に対して一様に水分が吹き付けられる。つまり、感光体４１に付着したトナーに対して１次転写部５１によって転写される前に水分供給部６０から水分を供給することができる。
【００３７】
図４は、トナーに水分を供給した状態を示す模式図である。
図４に示すように、トナーに対して水分供給部６０から水分が供給されると、トナーＴ間に水Ｗが付着し、トナーＴ間の液架橋力を増大させることができる。これにより、トナー像の高さが高い場合でも、トナー像が中間転写ベルト５０と接触して崩れたり、同じ極性を有するトナー同士が反発したりして、トナー散りが発生することを防止できる。
【００３８】
さらに、本例の画像形成装置１によれば、感光体４１に現像されて、中間転写ベルト５０に転写される前のトナーに対してのみ水分を供給している。なお、感光体４１に残留する水分は、クリーニング部４５で除去している。そのため、水分供給部６０から排出した水分が、露光直前の感光体４１や現像する前のトナー等に影響を与えることがない。その結果、帯電・露光工程や現像工程を確実に行うことができ、画質の低下を防ぐことができる。
【００３９】
また、ダクト６２の排出口６２ａの近傍には、後述する検知手段の一例を示す温度計１０８及び湿度計１０９が設けられる（図５参照）。具体的には、ダクト６２内又は感光体４１の表面における水分が供給される箇所に配置される。これにより、ダクト６２内及び／又は感光体４１における水分が供給される箇所、すなわちダクト６２の排出口６２ａの近傍の状態（温度及び湿度）を検知することできる。
【００４０】
［画像形成装置の各部のハードウェア構成］
次に、図５を参照して、本例の画像形成装置１の各部のハードウェア構成について説明する。
図５は、本例の画像形成装置１の制御系を示すブロック図である。
【００４１】
図５に示すように、画像形成装置１は、例えばＣＰＵ（中央演算処理装置）１０１と、ＣＰＵ１０１が実行するプログラム等を記憶するためのＲＯＭ（Read Only Memory）１０２と、ＣＰＵ１０１の作業領域として使用されるＲＡＭ（Random Access Memory）１０３と、を有する。さらに、大容量記憶装置としてのハードディスクドライブ（ＨＤＤ）１０４と、操作表示部１０５を有する。なお、ＲＯＭ１０２としては、通常電気的に消去可能なプログラマブルＲＯＭが用いられる。
【００４２】
ＣＰＵ１０１は、制御部の一例であり、ＲＯＭ１０２、ＲＡＭ１０３、ＨＤＤ１０４及び操作表示部１０５にそれぞれシステムバス１０７を介して接続され、装置全体を制御する。また、ＣＰＵ１０１は、画像読取部３０、画像処理部１１０、画像形成部４０、給紙部２１、水分供給部６０にシステムバス１０７を介して接続されている。さらに、ＣＰＵ１０１には、水分供給部６０の動作を設定する温度計１０８及び湿度計１０９が接続されている。
【００４３】
ＨＤＤ１０４は、画像読取部３０で読み取って得た原稿画像の画像データを記憶したり、出力済みの画像データ等を記憶したりする。操作表示部１０５は、液晶表示装置（ＬＣＤ）又は有機ＥＬＤ（Electro Luminescence Display）等のディスプレイからなるタッチパネルである。この操作表示部１０５は、ユーザに対する指示メニューや取得した画像データに関する情報等を表示する。さらに、操作表示部１０５は、複数のキーを備え、ユーザのキー操作による各種の指示、文字、数字などのデータの入力を受け付けて入力信号を出力する。
【００４４】
画像読取部３０は、原稿画像を光学的に読み取って電気信号に変換する。例えば、カラー原稿を読み取る場合は、一画素当たりＲＧＢ各１０ビットの輝度情報をもつ画像データを生成する。画像読取部３０によって生成された画像データや、画像形成装置１に接続された外部装置の一例を示すＰＣ（パーソナルコンピュータ）１２０から送信される画像データは、画像処理部１１０に送られ、画像処理される。画像処理部１１０は、受信した画像データをアナログ処理、Ａ／Ｄ変換、シェーディング補正、画像圧縮等の処理を行う。
【００４５】
なお、本例では、外部装置としてパーソナルコンピュータを用いた例を説明したが、これに限定されるものではなく、外部装置は、例えばファクシミリ装置等その他各種の装置を用いることができる。
【００４６】
例えば、画像形成装置１でカラー印刷を実行する場合、画像読取部３０等によって生成されたＲ・Ｇ・Ｂの画像データを画像処理部１１０における色変換ＬＵＴに入力する。そして、画像処理部１１０は、Ｒ・Ｇ・ＢデータをＹ・Ｍ・Ｃ・Ｂｋの画像データに色変換する。そして、色変換した画像データに対して、階調再現特性の補正、濃度補正ＬＵＴを参照した網点などのスクリーン処理、あるいは細線を強調するためのエッジ処理などを行う。
【００４７】
画像形成部４０は、画像処理部１１０によって画像処理された画像データを受け取り、用紙Ｓ上に画像を形成する。
【００４８】
また、検知手段である温度計１０８及び湿度計１０９は、ダクト６２の排出口６２ａの近傍の温度データ及び湿度データを検知する。検知した温度データ及び湿度データは、ＣＰＵ１０１に送信される。そして、ＣＰＵ１０１は、温度計１０８及び湿度計１０９によって得られた温度及び湿度データと、プロセス速度ｖに基づいて水分供給部６０における水蒸気発生手段６１及び送風手段６３の出力を制御する。なお、本例でいうプロセス速度は、感光体４１の回転速度ｖに相当する。
【００４９】
［水分供給部の設定方法］
次に、図６を参照して、水分供給部６０の水蒸気発生手段６１及び送風手段６３の出力の設定方法について説明する。
【００５０】
まず、必要な水分量Ｋを次のように仮定する。例えば直径６μｍのトナーが感光体４１上に１層ベタで付着、すなわち平面で最密充填した場合、トナー間の接触部に、例えば直径２（μｍ）、厚さ１（μｍ）の水が付着するための水分量Ｋは、Ａ４サイズの用紙Ｓ一枚の面積（２９７ｍｍ×２１０ｍｍ）当たり、０．０１１（ｇ）となる。なお、この水分量Ｋは、用紙Ｓのサイズや要求する画質に応じて種々設定されるものである。
【００５１】
また、感光体４１の軸方向（幅方向）の長さは、Ａ４サイズの用紙Ｓの長手方向の長さと等しく２９７ｍｍに設定されているものとする。ここで、上述したように、水分供給部６０におけるダクト６２の排出口６２ａの幅方向の長さは、感光体４１の軸方向の長さ（幅方向）の長さと略等しくなるように設定されている。すなわち、感光体４１の幅方向の全体に対して一様に水分が供給される。よって、１秒間に必要な水分量ｋ（ｇ／ｓｅｃ）は、用紙Ｓ一枚当たりの水分量Ｋ（ｇ）と、感光体４１が処理を行うプロセス速度ｖ（ｍｍ／ｓｅｃ）と、用紙Ｓの短手方向の長さＨ（ｍｍ）から、下記式１によって決まる。
［式１］ Ｋ×（ｖ／Ｈ）＝ｋ
【００５２】
そのため、プロセス速度ｖが３００ｍｍ／ｓｅｃの場合、画像形成ユニット４０Ｙ，４０Ｍ，４０Ｃ，４０Ｋの感光体４１の一色当たり、１秒間に必要な水分量、すなわち水分供給速度ｋは、０．０１１ｇ×（３００／２１０）＝０．０１５７ｇ／ｓｅｃとなる。また、厚紙モードなどでプロセス速度ｖが１５０ｍｍ／ｓｅｃの場合では、０．０１１ｇ×（１５０／２１０）＝０．００７８６ｇ／ｓｅｃとなる。
【００５３】
そして、フルカラー印刷の場合には、４色分の水分量４×ｋが必要となるため、プロセス速度ｖが３００（ｍｍ／ｓｅｃ）では、０．０６２８（ｇ／ｓｅｃ）の水分供給速度が必要となり、プロセス速度ｖが１５０（ｍｍ／ｓｅｃ）では、０．０３１４（ｇ／ｓｅｃ）の水分供給速度が必要となる。
【００５４】
なお、用紙ＳのサイズがＡ３サイズの場合、感光体４１の幅方向の長さと用紙の短手方向の長さが等しくなるため、１秒間に必要な水分量（水分供給速度）ｋは、用紙の長手方向の長さによって決まる。
【００５５】
図６は、水蒸気発生手段６１における消費電力（Ｗ）と１秒間に発生する水分量、いわゆる水分供給速度（ｇ／ｓｅｃ）を示すグラフである。
この図６に示すように、プロセス速度が３００（ｍｍ／ｓｅｃ）の場合、約２５Ｗの消費電力で超音波振動子６６を駆動させれば、０．０６２８（ｇ／ｓｅｃ）を発生させることができる。
【００５６】
また、ダクト６２内の水分量が多すぎると、ダクト６２や感光体４１が結露するおそれがある。そのため、ダクト６２内が結露しないように、送風手段６３の風量を設定する必要がある。次に、送風手段６３の風量の設定方法について説明する。
【００５７】
まず、温度計１０８によってダクト６２の排出口６２ａ付近、すなわちダクト６２内及び水分が供給される感光体４１の温度（状態）を検知し、検知した温度に対する飽和水蒸気量Ｍを算出する。また、温度計１０８と湿度計１０９によってダクト６２の排出口６２ａ付近の現状の水蒸気量Ｎを算出する。単位体積当たり発生させる水蒸気量Ｌは、飽和水蒸気量Ｍと現状の水蒸気量Ｎの差分となる。この差分以上の水蒸気量を発生させると、ダクト６２が結露する。
【００５８】
例えば、温度計１０８によって検知された温度が２５℃、湿度計１０９によって検知した湿度が５０％の場合、飽和水蒸気量Ｍは、２３．０（ｇ／ｍ３）となり、現状の水蒸気量Ｎは、２３．０×０．５０＝１１．５（ｇ／ｍ３）となる。したがって、単位体積当たり発生させる水蒸気量Ｌは、飽和水蒸気量Ｍと現状の水蒸気量Ｎの差分である、２３．０−１１．５＝１１．５（ｇ／ｍ３）、すなわち単位体積（１リットル）当たり０．０１１５（ｇ／ｌ）となる。
【００５９】
また、温度計１０８によって検知された温度が１５℃、湿度計１０９によって検知した湿度が７５％の場合、飽和水蒸気量Ｍは、１２．８（ｇ／ｍ３）となり、現状の水蒸気量Ｎは、１２．８×０．７０＝８．９６（ｇ／ｍ３）となる。そのため、単位体積当たり発生させる水蒸気量Ｌは、３．８４（ｇ／ｍ３）、すなわち０．００３８４（ｇ／ｌ）である。
【００６０】
このため、送風手段６３によってダクト６２内に送り込まれる風量Ｒは、１秒間に水蒸気発生手段６１によって発生する水分量４ｋ（４色フルカラー印刷の場合を示す）と単位体積当たり発生させる水蒸気量Ｌから式２により算出される。
［式２］Ｒ＝４ｋ／Ｌ
【００６１】
ここで、プロセス速度ｖが３００（ｍｍ／ｓｅｃ）、温度２５℃、湿度５０％の場合、上述したように、１秒間に水蒸気発生手段６１によって発生する水分量４ｋは、０．０６２８（ｇ／ｓｅｃ）であり、単位体積当たり必要な水蒸気量Ｌは、０．０１１５（ｇ／ｌ）である。よって、送風手段６３によってダクト６２内に送り込まれる風量Ｒ（ｌ／ｓｅｃ）は、式２より０．０６２８／０．０１１５＝５．４６（ｌ／ｓｅｃ）となる。
【００６２】
これは、ダクト６２内の相対湿度がちょうと１００％になる設定である。実際には、ダクト６２が結露しないように相対湿度よりも若干低めに設定することが好ましいので、風量Ｒをやや上げて６．０（ｌ／ｓｅｃ）の空気がダクト６２内に送り送り込まれるように送風手段６３の出力を設定する。
【００６３】
上述したように、本例の画像形成装置１によれば、プロセス速度ｖ、用紙Ｓのサイズ、ダクト６２付近の温度データ及び湿度データに応じて水蒸気発生手段６１及び送風手段６３の出力を設定している。これにより、ダクト６２内が結露することなく、最適な水分量をトナーに対して供給することができる。
【００６４】
２．画像形成装置の動作
次に、図７を参照して、本例の画像形成装置１の動作について説明する。この動作は、画像形成装置が行う画像形成方法とそれをコンピュータに実現させるための一連のプログラムとして見ることができる。
図７は、本例の画像形成装置１における画像形成の動作を示すフローチャートである。
【００６５】
図７に示すように、操作表示部１０５または外部装置であるＰＣを操作して、ＣＰＵ１０１に対してプリントスタートの指令を行う（ステップＳ１）。次に、ＣＰＵ１０１は、操作表示部１０５または外部装置であるＰＣ１２０に入力されたプロセス速度データと、温度計１０８及び湿度計１０９から温湿度データを取得する（ステップＳ２）。
【００６６】
ＣＰＵ１０１は、ステップ２で取得したプロセス速度データと用紙Ｓのサイズに基づいて１秒間に必要な水分量ｋを式１により算出し、この水分量ｋにも基づいて水蒸気発生手段６１の超音波振動子６６の出力を変更する（ステップＳ３）。なお、水蒸気発生手段６１は、迅速に水蒸気を発生させるために、超音波振動子６６を常に駆動させていることが好ましい。
【００６７】
また、ＣＰＵ１０１は、送風手段６３を駆動させ、ステップＳ２で取得した温湿度データ及びステップ３で算出した１秒間に必要な水分量ｋに基づいてダクト６２が結露しない風量Ｒを式２により算出し、この算出した風量Ｒに基づいて送風手段６３の回転数を設定する（ステップＳ４）。これにより、ダクト６２を通って、水蒸気が感光体４１に搬送され、中間転写ベルト５０に転写される前のトナーに対して水分が供給される。
【００６８】
次に、ＣＰＵ１０１は、プリント動作が終了されているか否かを判定する（ステップＳ５）。ステップＳ５の判定処理において、プリント動作が終了していない場合は、送風手段６３を駆動させプリント作業を続行する。プリント動作が終了した場合、ＣＰＵ１０１は、送風手段６３を停止させて、感光体４１に水分を吹き付けることを停止させる（ステップＳ６）。この処理が終了後、一連のプリント処理が終了する。
【００６９】
３．本例の画像形成装置と従来例との比較実験
次に、表１を参照して本例の画像形成装置１と従来の画像形成装置との比較実験について説明する。
【００７０】
この比較実験では、水分供給部６０を有する本例の画像形成装置１と、水分供給部６０を持たない従来の画像形成装置２００において、線幅５００（μｍ）のライン画像のトナー像の平均高さを変えてトナーのチリ状態を比較した。感光体４１上に形成されるトナー像の平均高さは、１５（μｍ）、２０（μｍ）、２５（μｍ）とした。プロセス速度ｖは、本例と従来例ともそれぞれ３００（ｍｍ／ｓｅｃ）に設定している。また、実験環境は、温度２０℃、相対湿度５０％で行った。さらに、単位重量当たりの電荷Ｑが５０（μ／Ｃｇ）のトナーを用いている。なお、実験の評価は、用紙に印刷したライン画像を顕微鏡で拡大し、目視によって評価した。
【００７１】
本例の画像形成装置１の温度計１０８及び湿度計１０９で検知した装置の温度は、２５℃であり、相対湿度は、５０％である。そのため、本例の画像形成装置１に係る水蒸気発生手段６１によって発生される水分供給速度ｋは、０．０６２８（ｇ／ｓｅｃ）となり、送風手段６３の風量Ｒは、６．０（ｌ／ｓｅｃ）となる。
【００７２】
比較結果を表１に示す。
【００７３】
【表１】
【００７４】
表１は、本例の画像形成装置１と従来例の画像形成装置２００による転写時のトナー散りに関する評価を示すものである。表１に示すように、トナーに水分を供給しない、従来の画像形成装置２００では、トナー像の高さが低い１５（μｍ）のときには転写次のトナー散りが見えたかったが、トナー像の高さが２０（μｍ）ではトナー散りが目立つようになった。さらに、トナー像の高さが２５（μｍ）となると、転写時のトナー散りを抑制できないことが判明した。
【００７５】
これに対して、本例の画像形成装置１によれば、トナー像の高さが２５（μｍ）と高くなっても、転写時のトナー散りを抑制できていることが分かった。これは、転写前のトナー像に水分を供給することで、トナー間の液架橋力が増大し、同じ極性を有するトナー同士が反発を防ぐことができ、中間転写ベルト５０に接触してもトナー像が崩れることを防止できたものと推測できる。
【００７６】
以上、画像形成装置及び画像形成方法の実施の形態例について、その作用効果も含めて説明した。しかしながら、本発明の画像形成装置及び画像形成方法は、上述の実施の形態例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の変形実施が可能である。
【００７７】
例えば、上述した実施の形態例では、画像形成部４０に４つの画像形成ユニット４０Ｙ，４０Ｍ，４０Ｃ，４０Ｋを設けてカラー画像を形成する例を説明したが、画像形成ユニットを１つだけ設けた単色画像を形成する画像形成装置に適用してもよい。
【００７８】
さらに、感光体に形成されたトナー像を転写させる転写材として中間転写ベルトを設け、この中間転写ベルトから用紙に画像を２次転写させた例を説明したが、感光体から用紙に直接トナー像を転写させても、本発明の目的は達成できるものである。
【００７９】
また、ダクト６２をさらに分岐させて中間転写ベルト５０における２次転写部７０の上流側に排出口６２ａを延在させ、２次転写部７０で用紙Ｓに転写させる前の中間転写ベルト５０上に形成されたトナー像に対して水分を供給させてもよい。
【符号の説明】
【００８０】
１…画像形成装置、 １０…原稿搬送部、 １１…原稿給紙台、 １２…ローラ、 １３…原稿台、 ２０…用紙収納部、 ２１…給紙部、 ２３…搬送部、 ３０…画像読取部、 ４０…画像形成部、 ４０Ｙ，４０Ｍ，４０Ｃ，４０Ｋ…画像形成ユニット、 ４１…感光体、 ４２…帯電部、 ４３…露光部、 ４４…現像部、 ４５…クリーニング部、 ５０…中間転写ベルト（転写材）、 ５１…１次転写部、 ６０…水分供給部、 ６１…水蒸気発生手段、 ６２…ダクト、 ６２ａ…排出口、 ６３…送風手段、 ６５…タンク、 ６６…超音波振動子、 ６７…駆動回路、 ７０…２次転写部、 ８０…定着部、 １０１…ＣＰＵ（制御部）、 １０８…温度計（検知手段）、 １０９…湿度計（検知手段）、 １２０…ＰＣ（外部装置）、 Ｇ…原稿、 Ｓ…用紙、 Ｗ…水
【特許請求の範囲】
【請求項１】
静電潜像が形成される感光体と、
前記感光体の前記静電潜像にトナーを付着させる現像部と、
前記感光体に付着させた前記トナーを転写材に転写する転写部と、
前記現像部によって前記感光体に付着させた前記トナーに対して、前記転写材に転写する前に水分を供給する水分供給部と、
を備える画像形成装置。
【請求項２】
前記水分供給部は、
水蒸気を発生させる水蒸気発生手段と、
前記水蒸気が通過するダクトと、
前記ダクトに前記水蒸気と風を送り込む送風手段と、を備え、
前記ダクトにおける前記水蒸気を排出する排出口は、前記現像部と前記転写部の間であって、前記感光体の外周面に対向して設けられる
請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
画像を形成するプロセス速度に応じて前記水蒸気発生手段の出力を制御する制御部を設けた
請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記ダクト内及び／又は前記水蒸気が供給される前記感光体の状態を検知する検知手段を設け、
前記制御部は、前記プロセス速度と、前記検知手段が検知した検知結果に基づいて前記送風手段の出力を制御する
請求項３に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記プロセス速度と、前記検知手段が検知した前記感光体の状態と、画像が形成される用紙のサイズに基づいて前記水蒸気発生手段の出力を制御する
請求項４に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記検知手段は、温度計及び湿度計である
請求項４又は５に記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記制御部は、前記検知結果から前記ダクト内及び前記水蒸気が供給される前記感光体の飽和水蒸気量を推定し、前記送風手段の出力を制御する
請求項４〜５のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記水蒸気発生手段は、
水を貯蔵するタンクと、
超音波振動する前記タンク内に設けられた超音波振動子と、からなる
請求項２〜７のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項９】
感光体に静電潜像を形成するステップと、
前記感光体に形成した前記静電潜像にトナーを付着させるステップと、
前記感光体に付着させた前記トナーに対して、転写材に前記トナーを転写させるステップの前に水分供給部から水分を供給するステップと、
を含む画像形成方法。
【請求項１０】
前記水分を供給するステップは、
画像形成装置の操作表示部または外部装置からプロセス速度データを取り込むステップと、
前記感光体の表面に水分が供給される箇所に設けられた温度計及び湿度計から、温度データ及び湿度データを取り込むステップと、
前記プロセス速度、前記温度データ、前記湿度データ及び画像が形成される用紙のサイズに基づいて、前記水分供給部の出力を制御するステップと、
前記水分供給部の出力に基づいて、前記感光体に水分を送り転写材に転写される前のトナーに対して水分を供給するステップと、
を含む請求項９に記載の画像形成方法。
【請求項１１】
前記水分供給の出力を制御するステップは、
前記プロセス速度データと前記用紙のサイズに基づいて前記感光体に供給する１秒間に必要な水分量を算出するステップと、
前記算出した１秒間に必要な水分量に基づき前記水分供給部における水蒸気発生手段の超音波振動子の出力を変更するステップと、
前記算出した１秒間に必要な水分量と前記温度データ及び前記湿度データに基づいて前記感光体が結露しない風量を算出するステップと、
前記算出した風量に基づき前記水分供給部における送風手段の回転数を設定するステップと、
を含む請求項１０に記載の画像形成方法。
【請求項１】
静電潜像が形成される感光体と、
前記感光体の前記静電潜像にトナーを付着させる現像部と、
前記感光体に付着させた前記トナーを転写材に転写する転写部と、
前記現像部によって前記感光体に付着させた前記トナーに対して、前記転写材に転写する前に水分を供給する水分供給部と、
を備える画像形成装置。
【請求項２】
前記水分供給部は、
水蒸気を発生させる水蒸気発生手段と、
前記水蒸気が通過するダクトと、
前記ダクトに前記水蒸気と風を送り込む送風手段と、を備え、
前記ダクトにおける前記水蒸気を排出する排出口は、前記現像部と前記転写部の間であって、前記感光体の外周面に対向して設けられる
請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
画像を形成するプロセス速度に応じて前記水蒸気発生手段の出力を制御する制御部を設けた
請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記ダクト内及び／又は前記水蒸気が供給される前記感光体の状態を検知する検知手段を設け、
前記制御部は、前記プロセス速度と、前記検知手段が検知した検知結果に基づいて前記送風手段の出力を制御する
請求項３に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記プロセス速度と、前記検知手段が検知した前記感光体の状態と、画像が形成される用紙のサイズに基づいて前記水蒸気発生手段の出力を制御する
請求項４に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記検知手段は、温度計及び湿度計である
請求項４又は５に記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記制御部は、前記検知結果から前記ダクト内及び前記水蒸気が供給される前記感光体の飽和水蒸気量を推定し、前記送風手段の出力を制御する
請求項４〜５のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記水蒸気発生手段は、
水を貯蔵するタンクと、
超音波振動する前記タンク内に設けられた超音波振動子と、からなる
請求項２〜７のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項９】
感光体に静電潜像を形成するステップと、
前記感光体に形成した前記静電潜像にトナーを付着させるステップと、
前記感光体に付着させた前記トナーに対して、転写材に前記トナーを転写させるステップの前に水分供給部から水分を供給するステップと、
を含む画像形成方法。
【請求項１０】
前記水分を供給するステップは、
画像形成装置の操作表示部または外部装置からプロセス速度データを取り込むステップと、
前記感光体の表面に水分が供給される箇所に設けられた温度計及び湿度計から、温度データ及び湿度データを取り込むステップと、
前記プロセス速度、前記温度データ、前記湿度データ及び画像が形成される用紙のサイズに基づいて、前記水分供給部の出力を制御するステップと、
前記水分供給部の出力に基づいて、前記感光体に水分を送り転写材に転写される前のトナーに対して水分を供給するステップと、
を含む請求項９に記載の画像形成方法。
【請求項１１】
前記水分供給の出力を制御するステップは、
前記プロセス速度データと前記用紙のサイズに基づいて前記感光体に供給する１秒間に必要な水分量を算出するステップと、
前記算出した１秒間に必要な水分量に基づき前記水分供給部における水蒸気発生手段の超音波振動子の出力を変更するステップと、
前記算出した１秒間に必要な水分量と前記温度データ及び前記湿度データに基づいて前記感光体が結露しない風量を算出するステップと、
前記算出した風量に基づき前記水分供給部における送風手段の回転数を設定するステップと、
を含む請求項１０に記載の画像形成方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−１１８１６０（Ｐ２０１２−１１８１６０Ａ）
【公開日】平成２４年６月２１日（２０１２．６．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２６６０３４（Ｐ２０１０−２６６０３４）
【出願日】平成２２年１１月３０日（２０１０．１１．３０）
【出願人】（３０３０００３７２）コニカミノルタビジネステクノロジーズ株式会社 (12,802)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年６月２１日（２０１２．６．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１１月３０日（２０１０．１１．３０）
【出願人】（３０３０００３７２）コニカミノルタビジネステクノロジーズ株式会社 (12,802)
【Ｆターム（参考）】
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