画像形成装置
【課題】 高品質な画像を形成することができる画像形成装置を提供する。
【解決手段】 潜像担持体６１に液滴によって画像信号に対応した液滴像Ｗを形成する。そして、潜像担持体６１上の液滴像Ｗの位置へ電荷付与部６３により注入帯電して該潜像担持体６１上に画像信号に対応した潜像Ｓを形成している。すなわち、ニップ部ＮＰにおいて、液滴像Ｗが介在する位置でのみ電荷付与部６３から潜像担持体６１への注入帯電が行われ、潜像担持体６１に潜像Ｓが形成される。したがって、画像信号に対応した液滴像Ｗと同一形状の潜像Ｓが潜像担持体６１上に形成される。よって、潜像担持体６１への静電潜像形成を安定して行うことができる。
【解決手段】 潜像担持体６１に液滴によって画像信号に対応した液滴像Ｗを形成する。そして、潜像担持体６１上の液滴像Ｗの位置へ電荷付与部６３により注入帯電して該潜像担持体６１上に画像信号に対応した潜像Ｓを形成している。すなわち、ニップ部ＮＰにおいて、液滴像Ｗが介在する位置でのみ電荷付与部６３から潜像担持体６１への注入帯電が行われ、潜像担持体６１に潜像Ｓが形成される。したがって、画像信号に対応した液滴像Ｗと同一形状の潜像Ｓが潜像担持体６１上に形成される。よって、潜像担持体６１への静電潜像形成を安定して行うことができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、潜像担持体に電荷注入することにより潜像を形成する画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、レーザビームプリンタ、複写機やファクシミリ装置などの画像形成装置では、光導電層を持つ感光体を帯電させた後、画像信号に対応した光ビームを感光体に照射して潜像を形成し、これを現像剤で顕像化している。また、画質を向上させるために、例えば特許文献１に記載されているように、小粒径トナーに対して現像キャリアとして重合法で作成された樹脂キャリアを用いるとともに、感光体としてアモルファスシリコンドラムを用いることが提案されている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−３４５０５４号公報（［０００２］、［０００８］）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、光ビームを用いて潜像を形成する画像形成装置では、潜像の電位分布はガウシアン分布となり、スポット径は一般的に６０〜８０μｍ程度である。したがって、トナー粒径を小さくしたとしても、潜像自体が大きく、かつブロード（ガウシアン分布）となっているため、高画質化には一定の限界があった。
【０００５】
この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、高品質な画像を形成することができる画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明は、画像信号に対応するトナー像を形成する画像形成装置であって、上記目的を達成するため、撥水性樹脂で形成された表面層を有し、所定の回転軸回りに回転移動する潜像担持体と、潜像担持体の回転軸を含む仮想水平面よりも高い潜像担持体表面位置に向けて画像信号に応じて液滴を噴射して潜像担持体に付着させて画像信号に対応する液滴像を形成する液滴噴射ヘッドと、潜像担持体の回転方向における液滴像形成位置の下流側で、液滴像が形成された潜像担持体表面に当接してニップ部を形成する電荷付与部材と、電荷付与部材に帯電バイアスを印加してニップ部において潜像担持体を注入帯電させて液滴像に対応する潜像を形成する電荷付与制御手段と、潜像を現像する現像手段とを備えたことを特徴としている。
【０００７】
このように構成された発明では、画像信号に応じて液滴が潜像担持体に噴射付着されて画像信号に対応した液滴像が形成される。そして、ニップ部では潜像担持体上の液滴を介して電荷付与部材により注入帯電が実行されて該潜像担持体に画像信号に対応した潜像が形成される。このように本発明は従来とは全く異なる方法により潜像を形成している。すなわち、液滴を用いて潜像を形成しているため、光ビームを用いた潜像形成とは異なりシャープな潜像が得られる。しかも、潜像担持体の表面層は撥水性樹脂で形成されているため、潜像担持体に液滴が付着した際に液滴が潜像担持体の表面層で広がるのを防止することができ、シャープな潜像を確実に形成することができ、画像品質を高めることができる。
【０００８】
なお、潜像担持体は所定の回転軸回りに回転移動しており、その回転移動している潜像担持体の表面に液滴を噴射付着させるため、液滴噴射ヘッドは液滴を潜像担持体の回転軸を含む仮想水平面よりも高い潜像担持体表面位置に向けて噴射しているが、より付着性能を高めるためには、液滴噴射ヘッドの配設位置および液滴の噴射方向を工夫するのが望ましい。例えば、液滴噴射ヘッドを潜像担持体の回転軸を通る仮想鉛直線上に配置し、該仮想鉛直線に沿って液滴を噴射するように構成してもよい。
【０００９】
また、液滴噴射ヘッドが第１および第２配設条件を満足させながら潜像担持体表面位置に液滴を付着させるように構成してもよく、ここで、「第１配設条件」は、潜像担持体の表面位置における接線に平行で、しかも回転移動方向に順方向のものを接線ベクトルとしたとき、潜像担持体表面位置での接線ベクトルを基点として該接線ベクトルが重力ベクトルと回転移動方向回りになす角度αが
０゜≦α＜９０゜
となるという配設条件であり、「第２配設条件」は、液滴噴射ヘッドからの液滴の噴射方向が潜像担持体表面位置の接線とほぼ直交するという配設条件である。
【００１０】
さらに、液滴噴射ヘッドが第３および第４配設条件を満足させながら潜像担持体表面位置に液滴を付着させるように構成してもよく、ここで、「第３配設条件」は、潜像担持体の表面位置における接線に平行で、しかも回転移動方向に順方向のものを接線ベクトルとしたとき、潜像担持体表面位置での接線ベクトルを基点として該接線ベクトルが重力ベクトルと回転移動方向回りになす角度αが
９０゜＜α≦１８０゜
となるという配設条件であり、「第４配設条件」は、潜像担持体表面位置での接線ベクトルを基点として該接線ベクトルが液滴噴射ヘッドからの液滴の噴射方向と平行な噴射ベクトルと回転移動方向回りになす角度βが
０゜＜β＜９０゜
となるという配設条件である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
＜ニップ部での液滴介在による効果＞
本願発明の主要な構成要件のひとつが液滴を用いて液滴像を形成するとともに、該液滴像を介して潜像担持体を注入帯電させて液滴像に対応する潜像を形成する点である。このように液滴を用いることの技術的意義について検証結果を踏まえて詳述し、その後で本発明にかかる実施形態について説明する。
【００１２】
潜像担持体に電荷注入することで該潜像担持体に潜像を形成するという技術に関しては、従来より周知であるが、潜像担持体に当接して電荷を付与する電荷付与部材（従来技術における帯電部材や書込部材などに相当）と潜像担持体との接触状態によって接触抵抗が変動し、潜像担持体への潜像の形成精度に大きな影響を与えることがある。これは、潜像担持体と電荷付与部材とのニップ部において潜像担持体を注入帯電する際に潜像担持体への帯電効率を向上させるには、該ニップ部における潜像担持体と電荷付与部材との接触状態が非常に重要であることを示している。そこで、本願発明者は種々の物質を該ニップ部に介在させるとともに、それらの介在により潜像担持体と電荷付与部材との接触状態の改善が認められるか否かを検証したところ、エタノールなどの液滴像をニップ部に介在させた状態で注入帯電を行うことで潜像担持体の帯電効率を高めることが可能となるという知見を得た。
【００１３】
上記検証を行うべく、潜像担持体に帯電ローラ（本発明の「電荷付与部材」に相当）を接触させ、その接触部分において帯電ローラによって潜像担持体表面を注入帯電する際に、潜像担持体と帯電ローラとのニップ部に種々の物質を介在させ、それぞれの場合の潜像担持体表面の帯電効率を比較した。この際、ニップ部の一の部分には物質を介在させ、他の部分には物質を介在させない状態で注入帯電を行い、それぞれの部分の帯電効率を比較している。
【００１４】
図１は、上記した方法により得た潜像担持体の帯電効率の示す図である。同図は潜像担持体表面の表面電位を示す図であり、横軸を時間（Ｓ）、縦軸を表面電位（Ｖ）としたものである。潜像担持体と帯電ローラとのニップ部に介在させる物質として、低級アルコールであるエタノールを用いている。同図中の実線は、ニップ部においてエタノールが介在している一の部分の表面電位を示しており、破線はエタノールの介在していない他の部分の表面電位を示している。なお、時刻０で、帯電ローラによって潜像担持体の表面電位が所定の表面電位Ｖ0となるように予め設定した帯電バイアスが帯電ローラに印加されている。
【００１５】
図１から明らかなように、帯電ローラに帯電バイアスが印加されると、液滴像が介在している潜像担持体の表面位置は瞬時に略設定電位Ｖ0に注入帯電される。ところが、液滴像が介在していない潜像担持体の表面位置は、液滴像が介在している潜像担持体の表面位置に比べ帯電効率が悪く、注入帯電されない。このように、この検証結果から、ニップ部において、エタノール等の液滴を部分的に介在させることによって、潜像担持体表面の任意の位置に注入帯電を行い該潜像担持体表面に任意の形状の潜像を形成することができるという知見が得られた。
【００１６】
そこで、本実施形態はこれらの知見に基づき液滴を利用して潜像担持体に潜像を形成している。以下、図面を参照しつつ、各実施形態について詳述する。
【００１７】
＜第１実施形態＞
図２は本発明にかかる画像形成装置の第１実施形態を示す図である。また、図３は図２の画像形成装置の電気的構成を示すブロック図である。この装置１は、ブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の４色のトナー（現像剤）を重ね合わせてフルカラー画像を形成するカラー印刷処理、およびブラック（Ｋ）のトナーのみを用いてモノクロ画像を形成する単色印刷処理を選択的に実行する画像形成装置である。この画像形成装置１では、ホストコンピュータなどの外部装置から画像形成指令（印刷指令）がメインコントローラ３に与えられると、このメインコントローラ３のＣＰＵ３１からの指令に応じてエンジンコントローラ４がエンジン部ＥＧ各部を制御して所定の画像形成動作を実行し、普通用紙、厚紙およびＯＨＰ用透明シートなどのシート（記録材）ＳHに画像形成指令に対応する画像を形成する。
【００１８】
本実施形態の画像形成装置１では、図２に示すように、ハウジング本体２内に、電源回路基板、メインコントローラ３（図３）およびエンジンコントローラ４（図３）を内蔵する電装品ボックス（図示省略）が設けられている。また、画像形成ユニット６、転写定着ユニット７および給紙ユニット８もハウジング本体２内に配設されている。
【００１９】
これらの構成ユニットのうち転写定着ユニット７は、略水平に配置された２つのローラ７１，７２と、この２本のローラ７１、７２間に張架されて図示矢印方向Ｄ73へ循環移動自在となっている中間転写ベルト７３とを備えている。そして、図示を省略する駆動モータからの駆動力によりローラ７１，７２の一方が駆動ローラとして回転駆動され、これによって中間転写ベルト７３が方向Ｄ73に回転駆動される。また、ローラ７１の内部にはハロゲンヒータ等の発熱体７４が内蔵されている。そして、エンジンコントローラ４のＣＰＵ４１からの指令に応じて転写定着制御部４２が作動し、発熱体７４をコントロールすることで最適な定着温度に制御される。このように、ローラ７１は加熱ローラとして機能している。一方、この加熱ローラ７１に対向して加圧ローラ７５が配置されて加熱ローラ７１を押圧付勢している。このように、この実施形態では、２つのローラ７１，７５によって後述するようにして形成された画像が給紙ユニット８により搬送されてくるシートＳＨに転写定着される。
【００２０】
また、転写定着ユニット７には、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）およびシアン（Ｃ）の画像形成ステーションＹ，Ｍ，Ｃの潜像担持体６１に対向して配置された１次転写ローラ７６がドラム状の潜像担持体６１に向かって近接し、また潜像担持体６１から離間移動する。このため、イエロー、マゼンタおよびシアン用の１次転写ローラ２１が潜像担持体６１に向かって近接移動すると、中間転写ベルト７３を挟んで該潜像担持体６１に当接する（図２中の実線）。そして、この当接位置が１次転写位置となっており、該１次転写位置でトナー像が中間転写ベルト７３に転写される。逆に、カラー印刷を行わないときには、イエロー、マゼンタおよびシアン用の１次転写ローラ７６が潜像担持体６１から離間移動する（図２中の破線）。一方、ブラック（Ｋ）の画像形成ステーションＫの潜像担持体６１に対向して配置された１次転写ローラ７６については、中間転写ベルト７３を挟んで該潜像担持体６１に当接されたまま回転するように構成されている。したがって、図２の実線で示すように、全１次転写ローラ７６を潜像担持体６１側に位置させることでカラー印刷処理が実行可能となる。一方、同図の破線で示すように、ブラック用の１次転写ローラ７６を残して他の１次転写ローラ７６を潜像担持体６１から離間させることでモノクロ印刷処理のみを実行しつつ中間転写ベルト７３が画像形成ステーションＹ，Ｍ，Ｃから離間してイエロー、マゼンタおよびシアン色については非印刷状態とすることができる。なお、ブラック用の１次転写ローラ７６についても、必要に応じて潜像担持体６１から離間移動させるように構成してもよい。
【００２１】
画像形成ユニット６は、複数（本実施形態では４つ）の異なる色の画像を形成する画像形成ステーションＹ（イエロー用），Ｍ（マゼンタ用），Ｃ（シアン用），Ｋ（ブラック用）を備えている。これらの画像形成ステーションＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋは、図２に示すように、この順序で中間転写ベルト７３の回転移動方向Ｄ73に沿って配置されている。また、各画像形成ステーションＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋには、図４および図５に示すように、潜像担持体６１が回転軸ＡＸ回りに回転方向Ｄ61に回転自在に設けられている。この実施形態では、潜像担持体６１の表面に撥水性を持たせるために、表面層６１１を撥水性樹脂で形成している。ここで、撥水性樹脂としてはフッ素樹脂が望ましく、例えば四フッ化エチレン樹脂（ポリテトラフルオルエチレン）、ポリトリフルオルクロルエチレン等があり、その他にフッ化ビニル・三フッ化エチレン・フッ化ビニリデン・六フッ化プロピレン・ジクロルジフルオルエチレン等の重合体および共重合体を用いることができる。
【００２２】
また、各潜像担持体６１の周囲には、液滴噴射ヘッド６２、電荷付与部６３、現像部６４、除電部６５およびクリーナ部６６が配設されている。そして、これらの機能部によって液滴像形成動作、電荷付与動作（潜像形成動作）、現像動作、除電動作およびクリーニング動作が実行される。なお、各画像形成ステーションＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋの配置順序は任意である。
【００２３】
各画像形成ステーションＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋの潜像担持体６１は１次転写位置ＴＲ1で中間転写ベルト７３の上向きのベルト面に当接されるように配置されている。また、これらの潜像担持体６１はそれぞれ専用の駆動モータに接続され、図示矢印Ｄ61に示すように、中間転写ベルト７３の搬送方向に所定周速で回転駆動される。
【００２４】
液滴噴射ヘッド６２は潜像担持体６１の上方位置で、しかも先端部を潜像担持体６１を向けた状態で回転軸ＡＸを通る仮想鉛直線ＶＬ上に配置されている。また、この液滴噴射ヘッド６２の長軸方向（回転軸ＡＸと平行な方向）の長さは潜像担持体６１の軸方向の長さとほぼ一致しており、その潜像担持体６１側の先端部には所定の液滴を噴射するための複数の噴射口６２１を備えており、それらの噴射口６２１は潜像担持体６１の回転軸ＡＸ方向に並んだ状態で配設されている。また、液滴噴射ヘッド６２には、図２に示すように配管６７１により上記液滴を構成する純水やエタノールなどの液体を貯留する液体貯留タンク６７２と接続されている。このため、ＣＰＵ４１からの指令に応じてヘッド制御部４３が画像形成指令に含まれる画像信号に対応して作動することで液滴噴射ヘッド６２の先端噴射口６２１から仮想鉛直線ＶＬに沿って潜像担持体６１の表面に向けて液滴WLが噴射されて画像信号に対応する液滴像Wが形成される。例えば、全ての噴射口６２１から液滴が吐出された場合には、液滴像形成位置６２２で潜像担持体６１の表面上に一本のライン状の液滴像が形成される。なお、液滴噴射ヘッド６２から潜像担持体６１に吐出される液滴WLとしては、純水を用いることができるが、例えば、揮発性を有するエタノール、メタノール、イソプロピルアルコール等の低級アルコールを用いてもよい。なお、本実施形態では上述した実験結果より、液滴としてエタノールを用いて液滴像Ｗを形成している。
【００２５】
潜像担持体６１の回転方向Ｄ61において、液滴像形成位置６２２の下流側には帯電ローラなどにより構成された電荷付与部６３が潜像担持体６１の回転方向Ｄ61に従動する方向Ｄ63に回転自在に配設されている。そして、この電荷付与部６３は潜像担持体６１に当接することによりニップ部ＮＰを形成している。また、この電荷付与部６３には、電荷付与制御部４４が電気的に接続されており、所定のバイアスが電荷付与部６３に印加されることによって、潜像担持体６１はニップ部ＮＰにおいて電荷付与部６３により注入帯電されて液滴位置が選択的に帯電されて画像信号に対応する潜像Ｓ（図４）が潜像担持体６１の表面層６１１に形成される。
【００２６】
こうして形成された潜像Ｓは現像部６４の現像ローラ６４１から供給されるトナーによって顕像化される（現像工程）。すなわち、現像制御部４５から現像ローラ６４１に印加される現像バイアスにより現像ローラ６４１から潜像位置にトナーが付着されてトナー像が形成される。なお、この実施形態では、図２に示すように、現像部６４は現像ローラ６４１に加えて、トナーを一時的に貯留する内部タンク６４２および供給ローラ６４３を備えている。また、内部タンク６４２にはトナーを貯留するトナー貯留タンク６８が接続されており、適当なタイミングで内部タンク６４２にトナーを補充可能となっている。
【００２７】
こうして形成されたトナー像は１次転写位置TR1で中間転写ベルト７３の表面に転写される。また、この実施形態では、潜像担持体６１の回転方向Ｄ61において１次転写位置の下流側に、潜像担持体６１の表面を除電する除電部６５が設けられており、除電制御部４６により駆動制御されて潜像担持体６１の表面を除電する。また、この除電部６５の下流側にて潜像担持体６１に当接するようにクリーナ部６６が設けられている。このクリーナ部６６は、潜像担持体６１の表面に当接することで１次転写後に潜像担持体６１の表面に残留するトナーをクリーニング除去する。
【００２８】
給紙ユニット８は、シートＳＨが積層保持されている給紙カセット８１と、給紙カセット８１からシートＳＨを一枚ずつ給送するピックアップローラ８２とからなる給紙部を備えている。そして、ピックアップローラ８２により給紙カセット８１から取り出されたシートＳＨがレジストローラ対（図示省略）を介して２次転写位置ＴＲ2に送られて中間転写ベルト７３上に形成された画像が転写定着される。また、こうして転写定着処理を受けたシートＳＨは排紙ローラ対８３を経由してハウジング本体２の上面部に設けられた排紙トレイ９に搬送される。
【００２９】
なお、図３において、符号３３はホストコンピュータなどの外部装置よりインターフェース３２を介して与えられた画像を記憶するためにメインコントローラ３に設けられた画像メモリである。また、符号４８はＣＰＵ４１が実行する演算プログラムやエンジン部ＥＧを制御するための制御データなどを記憶したり、ＣＰＵ４１における演算結果やその他のデータを一時的に記憶するメモリである。
【００３０】
次に潜像担持体１１上にトナー像Ｔを形成する工程について図６を参照しつつ詳述する。図６は本実施形態において潜像担持体６１上にトナー像Ｔが形成されるまでの工程を示す模式図である。
【００３１】
（１）液滴像形成工程（図６（ａ））
ヘッド制御部４３からの制御信号に従って複数の噴射口６２１のうち選択された噴射口６２１から潜像担持体６１の表面に向けて液滴が吐出される。そして、液滴像形成位置６２２において画像信号に対応した液滴像Ｗが潜像担持体６１上に形成される。液滴噴射ヘッド６２は液滴像形成位置６２２において潜像担持体６１の鉛直上方に固定されているが、潜像担持体６１は矢印方向Ｄ61に回転している。したがって、複数の噴射口６２１の液滴噴射タイミングを画像信号に応じて制御することにより、潜像担持体６１上には画像信号に対応した液滴像Ｗを形成することができる（図６（ａ）平面図参照）。
【００３２】
（２）潜像形成工程（図６（ｂ））
液滴像形成工程で形成された液滴像Ｗは、潜像担持体６１の回転に伴って、潜像担持体６１と電荷付与部６３とが形成するニップ部ＮＰに搬送される。そして、電荷付与制御部４４から電荷付与部６３に所定のバイアスが印加されることによって、ニップ部ＮＰにおいて、潜像担持体６１上の液滴像Ｗの位置へ注入帯電が選択的に実行される。このように注入帯電が実行されることによって、潜像担持体６１の表面に画像信号に対応した潜像Ｓが形成される（図６（ｂ）平面図参照）。なお、ニップ部ＮＰに介在する液滴ＷLの作用効果は上記した実験結果に基づいている。
【００３３】
また、液滴像Ｗを形成する液滴として揮発性を有するエタノールを用いている。そのため、ニップ部ＮＰにおいて潜像担持体６１の表面の液滴像Ｗの位置へ注入帯電が実行されて潜像Ｓが形成された後、形成された潜像Ｓが潜像担持体６１の回転に伴って次の現像工程位置へ搬送される過程で該液滴像Ｗは揮発する。
【００３４】
（３）現像工程（図６（ｃ））
潜像形成工程で形成された潜像Ｓは、潜像担持体６１の回転に伴って現像位置（潜像担持体６１と現像ローラ６４１とが対向している位置）に搬送される。このとき、上記したように、潜像Ｓが現像位置へ搬送される過程で、液滴像Ｗは潜像担持体６１の表面から揮発除去されている。そして、現像位置において、現像ローラ６４１から潜像担持体６１へトナーが付与されることによって潜像Ｓは現像されて、潜像担持体６１の表面に画像信号に対応したトナー像Ｔが形成される（図６（ｃ）平面図参照）。
【００３５】
以上のように、本実施形態によれば、液滴によって画像信号に対応した液滴像Ｗを潜像担持体６１に形成する。そして、潜像担持体６１上の液滴像Ｗの位置へ電荷付与部６３により注入帯電して該潜像担持体６１上に画像信号に対応した潜像Ｓを形成している。すなわち、ニップ部ＮＰにおいて、液滴像Ｗが介在する位置でのみ電荷付与部６３から潜像担持体６１への注入帯電が行われ、潜像担持体６１に潜像Ｓが形成される。したがって、画像信号に対応した液滴像Ｗと同一形状の潜像Ｓが潜像担持体６１上に形成される。よって、潜像担持体６１への静電潜像形成を安定して行うことができる。このように、潜像担持体６１に液滴像Ｗを介して電荷付与部６３により注入帯電を実行した場合、液滴像Ｗを介さない場合に比べて注入帯電効率が極めて向上するとともに安定した注入帯電が行われることは、上記した「ニップ部での液滴介在による効果」の項で説明したとおりである。また、このように形成された潜像Ｓを現像してトナー像Ｔを得ているので、良好なトナー像Ｔを得ることができる。
【００３６】
また、液滴WLを用いて潜像Sを形成しているため、光ビームを用いた潜像形成とは異なりシャープな潜像が得られる。例えば液滴噴射ヘッド６２としてインクジェット方式のヘッドを採用した場合、液滴の容量を２ピコリットル程度に設定することができる。この場合には液滴の直径は約１５μｍ程度となり、スポット径が６０〜８０μｍ程度となってしまう光ビーム露光方式に比べて高細密な潜像を形成することができる。しかも、この実施形態では、潜像担持体６１の表面層６１１を撥水性樹脂で形成しているため、潜像担持体６１に液滴が付着した際に液滴が潜像担持体６１の表面層６１１で広がるのを防止することができ、シャープな潜像を確実に形成することができ、画像品質を高めることができる。
【００３７】
また、この実施形態では、液滴WLとして、揮発性を有するエタノールを用いて液滴像Ｗを形成している。したがって、ニップ部ＮＰに液滴像Ｗが介在した状態で、該ニップ部ＮＰにおいて潜像担持体６１へ電荷付与部６３によって潜像Ｓが形成された後、該潜像Ｓが潜像担持体６１の回転に伴ってニップ部ＮＰから離れていく過程で潜像担持体６１の表面からエタノールである液滴像Ｗは揮発する。よって、液滴像Ｗを潜像担持体６１の表面から除去するのになんらかの手段を講じる必要がない。また、液滴像Ｗが低級アルコールであるエタノールによって形成されているため、その洗浄効果により潜像担持体６１の表面をさらに清潔に保つことができる。
【００３８】
＜第２実施形態＞
図７は本発明にかかる画像形成装置の第２実施形態を示す図である。この第２実施形態が第１実施形態と大きく相違する点は、液滴噴射ヘッド６２の配設位置である。ここでは、潜像担持体６１に対する液滴噴射ヘッド６２の配設位置を明確にするため、図７（後の図８も同様）には潜像担持体６１の回転軸ＡＸを通過する仮想水平線ＨＬおよび仮想鉛直線ＶＬが記載されて４つの象限［Ｉ］〜［ＩＶ］が設けられている。そして、この第２実施形態では、潜像担持体６１に対して液滴噴射ヘッド６２は第１象限［Ｉ］内に位置している。
【００３９】
ここで、液滴噴射ヘッド６２から噴射されて潜像担持体６１に付着した液滴ＷＬに対して作用する応力について検討してみる。この液滴ＷＬには、重力により潜像担持体６１の表面を滑り落ちようとする応力Ｆgが作用する。これに対し、液滴噴射ヘッド６２を上記のように配置した場合には、潜像担持体６１の表面位置における接線ＴＧに平行で、しかも潜像担持体６１の回転移動方向Ｄ61に順方向のものを接線ベクトルＶtとしたとき、潜像担持体表面位置での接線ベクトルＶtを基点として該接線ベクトルＶtが重力ベクトルＶgと回転移動方向Ｄ61回りになす角度αは鋭角となる。そして、液滴噴射ヘッド６２からの液滴の噴射方向Ｄ62が潜像担持体表面位置の接線ＴＧとほぼ直交する場合には、こうして潜像担持体６１の表面に付着した液滴ＷＬに対して潜像担持体６１の回転移動方向Ｄ61と反対方向に応力Ｆtが作用する。したがって、液滴ＷＬに対して回転移動方向Ｄ61に順方向の応力Ｆgと逆方向の応力Ｆtが互いに相殺する方向に作用することとなり、潜像担持体表面上での液滴ＷＬの移動を抑制することができる。
【００４０】
以上のように、この第２実施形態では、下記の２つの配設条件(1)および(2)が満足されるように、潜像担持体６１に対して液滴噴射ヘッド６２が配設されている：
・配設条件(1)…本発明の「第１配設条件」
潜像担持体６１に対して液滴噴射ヘッド６２を第１象限[Ｉ]内に位置させる、言い換えれば潜像担持体表面位置での接線ベクトルＶtを基点として該接線ベクトルＶtが重力ベクトルＶgと回転移動方向Ｄ61回りになす角度αが
０゜≦α＜９０゜
となる；
・配設条件(2)…本発明の「第２配設条件」
液滴噴射ヘッド６２からの液滴の噴射方向Ｄ62が潜像担持体表面位置の接線とほぼ直交する。
このため、液滴ＷＬに対して作用する２つの応力Ｆg、Ｆtが互いに相殺されて潜像担持体６１の表面に付着した液滴ＷＬの移動を抑制し、液滴像Ｗを正確に形成することができ、その結果、画像信号に対応する画像を正確に、しかも高精度に形成することができる。特に、潜像担持体６１の表面層６１１を撥水性樹脂で形成した場合には、表面層６１１での液滴ＷＬに対する応力バランスが崩れると、液滴ＷＬが付着位置からずれ易く、液滴ＷＬの作用する応力をコントロールすることは非常に重要となっている。
【００４１】
＜第３実施形態＞
また、上記第２実施形態では、潜像担持体６１に対して液滴噴射ヘッド６２を第１象限［Ｉ］内に配設しているが、図８に示すように、第２象限［ＩＩ］内に配設する、つまり、
・配設条件(3)…本発明の「第３配設条件」
潜像担持体表面位置での接線ベクトルＶtを基点として該接線ベクトルＶtが重力ベクトルＶgと回転移動方向Ｄ61回りになす角度αが
９０゜＜α≦１８０゜
となっている
を満足するように構成してもよい。ただし、この場合には、潜像担持体６１の表面に付着した液滴ＷＬに対して潜像担持体６１の回転移動方向Ｄ61と反対方向に、２つの応力Ｆt、Ｆgが作用することとなる。そこで、この第３実施形態では、これらの回転移動方向Ｄ61と逆方向の応力（Ｆt、Ｆg）による影響を消滅あるいは緩和するために、以下の配設条件、
・配設条件(4)…本発明の「第４配設条件」
潜像担持体表面位置での接線ベクトルＶtを基点として該接線ベクトルＶtが液滴噴射ヘッド６２からの液滴の噴射方向Ｄ62と平行な噴射ベクトルＶiと回転移動方向Ｄ61回りになす角度βが
０゜＜β＜９０゜
となる
を満足するように構成している。
【００４２】
このように構成された画像形成装置では、同図（ｂ）に示すように、噴射方向Ｄ62を潜像担持体表面の垂線に対して回転移動方向Ｄ61の逆方向に傾けて噴射しているため、液滴ＷＬに対して回転移動方向Ｄ61と順方向の応力Ｆiが作用している。この応力Ｆiによって回転移動方向Ｄ61と逆方向の応力（Ｆt、Ｆg）が減ぜられて第２実施形態と同様の作用効果、つまり潜像担持体６１の表面に付着した液滴ＷＬの移動を抑制し、液滴像Ｗを正確に形成することができ、その結果、画像信号に対応する画像を正確に、しかも高精度に形成することができる。
【００４３】
＜その他＞
なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば、上記実施形態では、潜像担持体６１の表面層６１１を撥水性樹脂で形成しているが、電荷付与部６３の表面層についても撥水性樹脂により形成してもよい。このように構成することによって電荷付与部６３への液滴付着を防止することができ、電荷付与を安定して行うことができる。
【００４４】
また、上記実施形態では、カラー画像形成装置に対して本発明を適用しているが、本発明の適用対象はこれに限定されるものではなく、単色の画像形成を行う画像形成装置に対しても適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】潜像担持体の帯電効率の示す模式図。
【図２】本発明にかかる画像形成装置の第１実施形態を示す図。
【図３】図２の画像形成装置の電気的構成を示すブロック図。
【図４】図２の画像形成装置の要部拡大図。
【図５】図２の画像形成装置の要部拡大図。
【図６】潜像担持体にトナー像が形成されるまでの工程を示す模式図。
【図７】本発明にかかる画像形成装置の第２実施形態の要部拡大図。
【図８】本発明にかかる画像形成装置の第３実施形態の要部拡大図。
【符号の説明】
【００４６】
１…画像形成装置、 ４４…電荷付与制御部、 ６１…潜像担持体、 ６２…液滴噴射ヘッド、 ６３…電荷付与部、 ６４…現像部（現像手段）、 ６１１…（潜像担持体の）表面層、 ６２２…液滴像形成位置、 ＡＸ…（潜像担持体の）回転軸、 Ｄ61…（潜像担持体の）回転移動方向、 Ｄ62…噴射方向、 ＨＬ…仮想水平線、 ＮＰ…ニップ部、 Ｓ…潜像、 Ｔ…トナー像、 ＴＧ…接線、 Ｖg…重力ベクトル、 Ｖi…噴射ベクトル、 Ｖt…接線ベクトル、 ＶＬ…仮想鉛直線、 Ｗ…液滴像、 ＷＬ…液滴
【技術分野】
【０００１】
この発明は、潜像担持体に電荷注入することにより潜像を形成する画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、レーザビームプリンタ、複写機やファクシミリ装置などの画像形成装置では、光導電層を持つ感光体を帯電させた後、画像信号に対応した光ビームを感光体に照射して潜像を形成し、これを現像剤で顕像化している。また、画質を向上させるために、例えば特許文献１に記載されているように、小粒径トナーに対して現像キャリアとして重合法で作成された樹脂キャリアを用いるとともに、感光体としてアモルファスシリコンドラムを用いることが提案されている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−３４５０５４号公報（［０００２］、［０００８］）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、光ビームを用いて潜像を形成する画像形成装置では、潜像の電位分布はガウシアン分布となり、スポット径は一般的に６０〜８０μｍ程度である。したがって、トナー粒径を小さくしたとしても、潜像自体が大きく、かつブロード（ガウシアン分布）となっているため、高画質化には一定の限界があった。
【０００５】
この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、高品質な画像を形成することができる画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明は、画像信号に対応するトナー像を形成する画像形成装置であって、上記目的を達成するため、撥水性樹脂で形成された表面層を有し、所定の回転軸回りに回転移動する潜像担持体と、潜像担持体の回転軸を含む仮想水平面よりも高い潜像担持体表面位置に向けて画像信号に応じて液滴を噴射して潜像担持体に付着させて画像信号に対応する液滴像を形成する液滴噴射ヘッドと、潜像担持体の回転方向における液滴像形成位置の下流側で、液滴像が形成された潜像担持体表面に当接してニップ部を形成する電荷付与部材と、電荷付与部材に帯電バイアスを印加してニップ部において潜像担持体を注入帯電させて液滴像に対応する潜像を形成する電荷付与制御手段と、潜像を現像する現像手段とを備えたことを特徴としている。
【０００７】
このように構成された発明では、画像信号に応じて液滴が潜像担持体に噴射付着されて画像信号に対応した液滴像が形成される。そして、ニップ部では潜像担持体上の液滴を介して電荷付与部材により注入帯電が実行されて該潜像担持体に画像信号に対応した潜像が形成される。このように本発明は従来とは全く異なる方法により潜像を形成している。すなわち、液滴を用いて潜像を形成しているため、光ビームを用いた潜像形成とは異なりシャープな潜像が得られる。しかも、潜像担持体の表面層は撥水性樹脂で形成されているため、潜像担持体に液滴が付着した際に液滴が潜像担持体の表面層で広がるのを防止することができ、シャープな潜像を確実に形成することができ、画像品質を高めることができる。
【０００８】
なお、潜像担持体は所定の回転軸回りに回転移動しており、その回転移動している潜像担持体の表面に液滴を噴射付着させるため、液滴噴射ヘッドは液滴を潜像担持体の回転軸を含む仮想水平面よりも高い潜像担持体表面位置に向けて噴射しているが、より付着性能を高めるためには、液滴噴射ヘッドの配設位置および液滴の噴射方向を工夫するのが望ましい。例えば、液滴噴射ヘッドを潜像担持体の回転軸を通る仮想鉛直線上に配置し、該仮想鉛直線に沿って液滴を噴射するように構成してもよい。
【０００９】
また、液滴噴射ヘッドが第１および第２配設条件を満足させながら潜像担持体表面位置に液滴を付着させるように構成してもよく、ここで、「第１配設条件」は、潜像担持体の表面位置における接線に平行で、しかも回転移動方向に順方向のものを接線ベクトルとしたとき、潜像担持体表面位置での接線ベクトルを基点として該接線ベクトルが重力ベクトルと回転移動方向回りになす角度αが
０゜≦α＜９０゜
となるという配設条件であり、「第２配設条件」は、液滴噴射ヘッドからの液滴の噴射方向が潜像担持体表面位置の接線とほぼ直交するという配設条件である。
【００１０】
さらに、液滴噴射ヘッドが第３および第４配設条件を満足させながら潜像担持体表面位置に液滴を付着させるように構成してもよく、ここで、「第３配設条件」は、潜像担持体の表面位置における接線に平行で、しかも回転移動方向に順方向のものを接線ベクトルとしたとき、潜像担持体表面位置での接線ベクトルを基点として該接線ベクトルが重力ベクトルと回転移動方向回りになす角度αが
９０゜＜α≦１８０゜
となるという配設条件であり、「第４配設条件」は、潜像担持体表面位置での接線ベクトルを基点として該接線ベクトルが液滴噴射ヘッドからの液滴の噴射方向と平行な噴射ベクトルと回転移動方向回りになす角度βが
０゜＜β＜９０゜
となるという配設条件である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
＜ニップ部での液滴介在による効果＞
本願発明の主要な構成要件のひとつが液滴を用いて液滴像を形成するとともに、該液滴像を介して潜像担持体を注入帯電させて液滴像に対応する潜像を形成する点である。このように液滴を用いることの技術的意義について検証結果を踏まえて詳述し、その後で本発明にかかる実施形態について説明する。
【００１２】
潜像担持体に電荷注入することで該潜像担持体に潜像を形成するという技術に関しては、従来より周知であるが、潜像担持体に当接して電荷を付与する電荷付与部材（従来技術における帯電部材や書込部材などに相当）と潜像担持体との接触状態によって接触抵抗が変動し、潜像担持体への潜像の形成精度に大きな影響を与えることがある。これは、潜像担持体と電荷付与部材とのニップ部において潜像担持体を注入帯電する際に潜像担持体への帯電効率を向上させるには、該ニップ部における潜像担持体と電荷付与部材との接触状態が非常に重要であることを示している。そこで、本願発明者は種々の物質を該ニップ部に介在させるとともに、それらの介在により潜像担持体と電荷付与部材との接触状態の改善が認められるか否かを検証したところ、エタノールなどの液滴像をニップ部に介在させた状態で注入帯電を行うことで潜像担持体の帯電効率を高めることが可能となるという知見を得た。
【００１３】
上記検証を行うべく、潜像担持体に帯電ローラ（本発明の「電荷付与部材」に相当）を接触させ、その接触部分において帯電ローラによって潜像担持体表面を注入帯電する際に、潜像担持体と帯電ローラとのニップ部に種々の物質を介在させ、それぞれの場合の潜像担持体表面の帯電効率を比較した。この際、ニップ部の一の部分には物質を介在させ、他の部分には物質を介在させない状態で注入帯電を行い、それぞれの部分の帯電効率を比較している。
【００１４】
図１は、上記した方法により得た潜像担持体の帯電効率の示す図である。同図は潜像担持体表面の表面電位を示す図であり、横軸を時間（Ｓ）、縦軸を表面電位（Ｖ）としたものである。潜像担持体と帯電ローラとのニップ部に介在させる物質として、低級アルコールであるエタノールを用いている。同図中の実線は、ニップ部においてエタノールが介在している一の部分の表面電位を示しており、破線はエタノールの介在していない他の部分の表面電位を示している。なお、時刻０で、帯電ローラによって潜像担持体の表面電位が所定の表面電位Ｖ0となるように予め設定した帯電バイアスが帯電ローラに印加されている。
【００１５】
図１から明らかなように、帯電ローラに帯電バイアスが印加されると、液滴像が介在している潜像担持体の表面位置は瞬時に略設定電位Ｖ0に注入帯電される。ところが、液滴像が介在していない潜像担持体の表面位置は、液滴像が介在している潜像担持体の表面位置に比べ帯電効率が悪く、注入帯電されない。このように、この検証結果から、ニップ部において、エタノール等の液滴を部分的に介在させることによって、潜像担持体表面の任意の位置に注入帯電を行い該潜像担持体表面に任意の形状の潜像を形成することができるという知見が得られた。
【００１６】
そこで、本実施形態はこれらの知見に基づき液滴を利用して潜像担持体に潜像を形成している。以下、図面を参照しつつ、各実施形態について詳述する。
【００１７】
＜第１実施形態＞
図２は本発明にかかる画像形成装置の第１実施形態を示す図である。また、図３は図２の画像形成装置の電気的構成を示すブロック図である。この装置１は、ブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の４色のトナー（現像剤）を重ね合わせてフルカラー画像を形成するカラー印刷処理、およびブラック（Ｋ）のトナーのみを用いてモノクロ画像を形成する単色印刷処理を選択的に実行する画像形成装置である。この画像形成装置１では、ホストコンピュータなどの外部装置から画像形成指令（印刷指令）がメインコントローラ３に与えられると、このメインコントローラ３のＣＰＵ３１からの指令に応じてエンジンコントローラ４がエンジン部ＥＧ各部を制御して所定の画像形成動作を実行し、普通用紙、厚紙およびＯＨＰ用透明シートなどのシート（記録材）ＳHに画像形成指令に対応する画像を形成する。
【００１８】
本実施形態の画像形成装置１では、図２に示すように、ハウジング本体２内に、電源回路基板、メインコントローラ３（図３）およびエンジンコントローラ４（図３）を内蔵する電装品ボックス（図示省略）が設けられている。また、画像形成ユニット６、転写定着ユニット７および給紙ユニット８もハウジング本体２内に配設されている。
【００１９】
これらの構成ユニットのうち転写定着ユニット７は、略水平に配置された２つのローラ７１，７２と、この２本のローラ７１、７２間に張架されて図示矢印方向Ｄ73へ循環移動自在となっている中間転写ベルト７３とを備えている。そして、図示を省略する駆動モータからの駆動力によりローラ７１，７２の一方が駆動ローラとして回転駆動され、これによって中間転写ベルト７３が方向Ｄ73に回転駆動される。また、ローラ７１の内部にはハロゲンヒータ等の発熱体７４が内蔵されている。そして、エンジンコントローラ４のＣＰＵ４１からの指令に応じて転写定着制御部４２が作動し、発熱体７４をコントロールすることで最適な定着温度に制御される。このように、ローラ７１は加熱ローラとして機能している。一方、この加熱ローラ７１に対向して加圧ローラ７５が配置されて加熱ローラ７１を押圧付勢している。このように、この実施形態では、２つのローラ７１，７５によって後述するようにして形成された画像が給紙ユニット８により搬送されてくるシートＳＨに転写定着される。
【００２０】
また、転写定着ユニット７には、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）およびシアン（Ｃ）の画像形成ステーションＹ，Ｍ，Ｃの潜像担持体６１に対向して配置された１次転写ローラ７６がドラム状の潜像担持体６１に向かって近接し、また潜像担持体６１から離間移動する。このため、イエロー、マゼンタおよびシアン用の１次転写ローラ２１が潜像担持体６１に向かって近接移動すると、中間転写ベルト７３を挟んで該潜像担持体６１に当接する（図２中の実線）。そして、この当接位置が１次転写位置となっており、該１次転写位置でトナー像が中間転写ベルト７３に転写される。逆に、カラー印刷を行わないときには、イエロー、マゼンタおよびシアン用の１次転写ローラ７６が潜像担持体６１から離間移動する（図２中の破線）。一方、ブラック（Ｋ）の画像形成ステーションＫの潜像担持体６１に対向して配置された１次転写ローラ７６については、中間転写ベルト７３を挟んで該潜像担持体６１に当接されたまま回転するように構成されている。したがって、図２の実線で示すように、全１次転写ローラ７６を潜像担持体６１側に位置させることでカラー印刷処理が実行可能となる。一方、同図の破線で示すように、ブラック用の１次転写ローラ７６を残して他の１次転写ローラ７６を潜像担持体６１から離間させることでモノクロ印刷処理のみを実行しつつ中間転写ベルト７３が画像形成ステーションＹ，Ｍ，Ｃから離間してイエロー、マゼンタおよびシアン色については非印刷状態とすることができる。なお、ブラック用の１次転写ローラ７６についても、必要に応じて潜像担持体６１から離間移動させるように構成してもよい。
【００２１】
画像形成ユニット６は、複数（本実施形態では４つ）の異なる色の画像を形成する画像形成ステーションＹ（イエロー用），Ｍ（マゼンタ用），Ｃ（シアン用），Ｋ（ブラック用）を備えている。これらの画像形成ステーションＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋは、図２に示すように、この順序で中間転写ベルト７３の回転移動方向Ｄ73に沿って配置されている。また、各画像形成ステーションＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋには、図４および図５に示すように、潜像担持体６１が回転軸ＡＸ回りに回転方向Ｄ61に回転自在に設けられている。この実施形態では、潜像担持体６１の表面に撥水性を持たせるために、表面層６１１を撥水性樹脂で形成している。ここで、撥水性樹脂としてはフッ素樹脂が望ましく、例えば四フッ化エチレン樹脂（ポリテトラフルオルエチレン）、ポリトリフルオルクロルエチレン等があり、その他にフッ化ビニル・三フッ化エチレン・フッ化ビニリデン・六フッ化プロピレン・ジクロルジフルオルエチレン等の重合体および共重合体を用いることができる。
【００２２】
また、各潜像担持体６１の周囲には、液滴噴射ヘッド６２、電荷付与部６３、現像部６４、除電部６５およびクリーナ部６６が配設されている。そして、これらの機能部によって液滴像形成動作、電荷付与動作（潜像形成動作）、現像動作、除電動作およびクリーニング動作が実行される。なお、各画像形成ステーションＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋの配置順序は任意である。
【００２３】
各画像形成ステーションＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋの潜像担持体６１は１次転写位置ＴＲ1で中間転写ベルト７３の上向きのベルト面に当接されるように配置されている。また、これらの潜像担持体６１はそれぞれ専用の駆動モータに接続され、図示矢印Ｄ61に示すように、中間転写ベルト７３の搬送方向に所定周速で回転駆動される。
【００２４】
液滴噴射ヘッド６２は潜像担持体６１の上方位置で、しかも先端部を潜像担持体６１を向けた状態で回転軸ＡＸを通る仮想鉛直線ＶＬ上に配置されている。また、この液滴噴射ヘッド６２の長軸方向（回転軸ＡＸと平行な方向）の長さは潜像担持体６１の軸方向の長さとほぼ一致しており、その潜像担持体６１側の先端部には所定の液滴を噴射するための複数の噴射口６２１を備えており、それらの噴射口６２１は潜像担持体６１の回転軸ＡＸ方向に並んだ状態で配設されている。また、液滴噴射ヘッド６２には、図２に示すように配管６７１により上記液滴を構成する純水やエタノールなどの液体を貯留する液体貯留タンク６７２と接続されている。このため、ＣＰＵ４１からの指令に応じてヘッド制御部４３が画像形成指令に含まれる画像信号に対応して作動することで液滴噴射ヘッド６２の先端噴射口６２１から仮想鉛直線ＶＬに沿って潜像担持体６１の表面に向けて液滴WLが噴射されて画像信号に対応する液滴像Wが形成される。例えば、全ての噴射口６２１から液滴が吐出された場合には、液滴像形成位置６２２で潜像担持体６１の表面上に一本のライン状の液滴像が形成される。なお、液滴噴射ヘッド６２から潜像担持体６１に吐出される液滴WLとしては、純水を用いることができるが、例えば、揮発性を有するエタノール、メタノール、イソプロピルアルコール等の低級アルコールを用いてもよい。なお、本実施形態では上述した実験結果より、液滴としてエタノールを用いて液滴像Ｗを形成している。
【００２５】
潜像担持体６１の回転方向Ｄ61において、液滴像形成位置６２２の下流側には帯電ローラなどにより構成された電荷付与部６３が潜像担持体６１の回転方向Ｄ61に従動する方向Ｄ63に回転自在に配設されている。そして、この電荷付与部６３は潜像担持体６１に当接することによりニップ部ＮＰを形成している。また、この電荷付与部６３には、電荷付与制御部４４が電気的に接続されており、所定のバイアスが電荷付与部６３に印加されることによって、潜像担持体６１はニップ部ＮＰにおいて電荷付与部６３により注入帯電されて液滴位置が選択的に帯電されて画像信号に対応する潜像Ｓ（図４）が潜像担持体６１の表面層６１１に形成される。
【００２６】
こうして形成された潜像Ｓは現像部６４の現像ローラ６４１から供給されるトナーによって顕像化される（現像工程）。すなわち、現像制御部４５から現像ローラ６４１に印加される現像バイアスにより現像ローラ６４１から潜像位置にトナーが付着されてトナー像が形成される。なお、この実施形態では、図２に示すように、現像部６４は現像ローラ６４１に加えて、トナーを一時的に貯留する内部タンク６４２および供給ローラ６４３を備えている。また、内部タンク６４２にはトナーを貯留するトナー貯留タンク６８が接続されており、適当なタイミングで内部タンク６４２にトナーを補充可能となっている。
【００２７】
こうして形成されたトナー像は１次転写位置TR1で中間転写ベルト７３の表面に転写される。また、この実施形態では、潜像担持体６１の回転方向Ｄ61において１次転写位置の下流側に、潜像担持体６１の表面を除電する除電部６５が設けられており、除電制御部４６により駆動制御されて潜像担持体６１の表面を除電する。また、この除電部６５の下流側にて潜像担持体６１に当接するようにクリーナ部６６が設けられている。このクリーナ部６６は、潜像担持体６１の表面に当接することで１次転写後に潜像担持体６１の表面に残留するトナーをクリーニング除去する。
【００２８】
給紙ユニット８は、シートＳＨが積層保持されている給紙カセット８１と、給紙カセット８１からシートＳＨを一枚ずつ給送するピックアップローラ８２とからなる給紙部を備えている。そして、ピックアップローラ８２により給紙カセット８１から取り出されたシートＳＨがレジストローラ対（図示省略）を介して２次転写位置ＴＲ2に送られて中間転写ベルト７３上に形成された画像が転写定着される。また、こうして転写定着処理を受けたシートＳＨは排紙ローラ対８３を経由してハウジング本体２の上面部に設けられた排紙トレイ９に搬送される。
【００２９】
なお、図３において、符号３３はホストコンピュータなどの外部装置よりインターフェース３２を介して与えられた画像を記憶するためにメインコントローラ３に設けられた画像メモリである。また、符号４８はＣＰＵ４１が実行する演算プログラムやエンジン部ＥＧを制御するための制御データなどを記憶したり、ＣＰＵ４１における演算結果やその他のデータを一時的に記憶するメモリである。
【００３０】
次に潜像担持体１１上にトナー像Ｔを形成する工程について図６を参照しつつ詳述する。図６は本実施形態において潜像担持体６１上にトナー像Ｔが形成されるまでの工程を示す模式図である。
【００３１】
（１）液滴像形成工程（図６（ａ））
ヘッド制御部４３からの制御信号に従って複数の噴射口６２１のうち選択された噴射口６２１から潜像担持体６１の表面に向けて液滴が吐出される。そして、液滴像形成位置６２２において画像信号に対応した液滴像Ｗが潜像担持体６１上に形成される。液滴噴射ヘッド６２は液滴像形成位置６２２において潜像担持体６１の鉛直上方に固定されているが、潜像担持体６１は矢印方向Ｄ61に回転している。したがって、複数の噴射口６２１の液滴噴射タイミングを画像信号に応じて制御することにより、潜像担持体６１上には画像信号に対応した液滴像Ｗを形成することができる（図６（ａ）平面図参照）。
【００３２】
（２）潜像形成工程（図６（ｂ））
液滴像形成工程で形成された液滴像Ｗは、潜像担持体６１の回転に伴って、潜像担持体６１と電荷付与部６３とが形成するニップ部ＮＰに搬送される。そして、電荷付与制御部４４から電荷付与部６３に所定のバイアスが印加されることによって、ニップ部ＮＰにおいて、潜像担持体６１上の液滴像Ｗの位置へ注入帯電が選択的に実行される。このように注入帯電が実行されることによって、潜像担持体６１の表面に画像信号に対応した潜像Ｓが形成される（図６（ｂ）平面図参照）。なお、ニップ部ＮＰに介在する液滴ＷLの作用効果は上記した実験結果に基づいている。
【００３３】
また、液滴像Ｗを形成する液滴として揮発性を有するエタノールを用いている。そのため、ニップ部ＮＰにおいて潜像担持体６１の表面の液滴像Ｗの位置へ注入帯電が実行されて潜像Ｓが形成された後、形成された潜像Ｓが潜像担持体６１の回転に伴って次の現像工程位置へ搬送される過程で該液滴像Ｗは揮発する。
【００３４】
（３）現像工程（図６（ｃ））
潜像形成工程で形成された潜像Ｓは、潜像担持体６１の回転に伴って現像位置（潜像担持体６１と現像ローラ６４１とが対向している位置）に搬送される。このとき、上記したように、潜像Ｓが現像位置へ搬送される過程で、液滴像Ｗは潜像担持体６１の表面から揮発除去されている。そして、現像位置において、現像ローラ６４１から潜像担持体６１へトナーが付与されることによって潜像Ｓは現像されて、潜像担持体６１の表面に画像信号に対応したトナー像Ｔが形成される（図６（ｃ）平面図参照）。
【００３５】
以上のように、本実施形態によれば、液滴によって画像信号に対応した液滴像Ｗを潜像担持体６１に形成する。そして、潜像担持体６１上の液滴像Ｗの位置へ電荷付与部６３により注入帯電して該潜像担持体６１上に画像信号に対応した潜像Ｓを形成している。すなわち、ニップ部ＮＰにおいて、液滴像Ｗが介在する位置でのみ電荷付与部６３から潜像担持体６１への注入帯電が行われ、潜像担持体６１に潜像Ｓが形成される。したがって、画像信号に対応した液滴像Ｗと同一形状の潜像Ｓが潜像担持体６１上に形成される。よって、潜像担持体６１への静電潜像形成を安定して行うことができる。このように、潜像担持体６１に液滴像Ｗを介して電荷付与部６３により注入帯電を実行した場合、液滴像Ｗを介さない場合に比べて注入帯電効率が極めて向上するとともに安定した注入帯電が行われることは、上記した「ニップ部での液滴介在による効果」の項で説明したとおりである。また、このように形成された潜像Ｓを現像してトナー像Ｔを得ているので、良好なトナー像Ｔを得ることができる。
【００３６】
また、液滴WLを用いて潜像Sを形成しているため、光ビームを用いた潜像形成とは異なりシャープな潜像が得られる。例えば液滴噴射ヘッド６２としてインクジェット方式のヘッドを採用した場合、液滴の容量を２ピコリットル程度に設定することができる。この場合には液滴の直径は約１５μｍ程度となり、スポット径が６０〜８０μｍ程度となってしまう光ビーム露光方式に比べて高細密な潜像を形成することができる。しかも、この実施形態では、潜像担持体６１の表面層６１１を撥水性樹脂で形成しているため、潜像担持体６１に液滴が付着した際に液滴が潜像担持体６１の表面層６１１で広がるのを防止することができ、シャープな潜像を確実に形成することができ、画像品質を高めることができる。
【００３７】
また、この実施形態では、液滴WLとして、揮発性を有するエタノールを用いて液滴像Ｗを形成している。したがって、ニップ部ＮＰに液滴像Ｗが介在した状態で、該ニップ部ＮＰにおいて潜像担持体６１へ電荷付与部６３によって潜像Ｓが形成された後、該潜像Ｓが潜像担持体６１の回転に伴ってニップ部ＮＰから離れていく過程で潜像担持体６１の表面からエタノールである液滴像Ｗは揮発する。よって、液滴像Ｗを潜像担持体６１の表面から除去するのになんらかの手段を講じる必要がない。また、液滴像Ｗが低級アルコールであるエタノールによって形成されているため、その洗浄効果により潜像担持体６１の表面をさらに清潔に保つことができる。
【００３８】
＜第２実施形態＞
図７は本発明にかかる画像形成装置の第２実施形態を示す図である。この第２実施形態が第１実施形態と大きく相違する点は、液滴噴射ヘッド６２の配設位置である。ここでは、潜像担持体６１に対する液滴噴射ヘッド６２の配設位置を明確にするため、図７（後の図８も同様）には潜像担持体６１の回転軸ＡＸを通過する仮想水平線ＨＬおよび仮想鉛直線ＶＬが記載されて４つの象限［Ｉ］〜［ＩＶ］が設けられている。そして、この第２実施形態では、潜像担持体６１に対して液滴噴射ヘッド６２は第１象限［Ｉ］内に位置している。
【００３９】
ここで、液滴噴射ヘッド６２から噴射されて潜像担持体６１に付着した液滴ＷＬに対して作用する応力について検討してみる。この液滴ＷＬには、重力により潜像担持体６１の表面を滑り落ちようとする応力Ｆgが作用する。これに対し、液滴噴射ヘッド６２を上記のように配置した場合には、潜像担持体６１の表面位置における接線ＴＧに平行で、しかも潜像担持体６１の回転移動方向Ｄ61に順方向のものを接線ベクトルＶtとしたとき、潜像担持体表面位置での接線ベクトルＶtを基点として該接線ベクトルＶtが重力ベクトルＶgと回転移動方向Ｄ61回りになす角度αは鋭角となる。そして、液滴噴射ヘッド６２からの液滴の噴射方向Ｄ62が潜像担持体表面位置の接線ＴＧとほぼ直交する場合には、こうして潜像担持体６１の表面に付着した液滴ＷＬに対して潜像担持体６１の回転移動方向Ｄ61と反対方向に応力Ｆtが作用する。したがって、液滴ＷＬに対して回転移動方向Ｄ61に順方向の応力Ｆgと逆方向の応力Ｆtが互いに相殺する方向に作用することとなり、潜像担持体表面上での液滴ＷＬの移動を抑制することができる。
【００４０】
以上のように、この第２実施形態では、下記の２つの配設条件(1)および(2)が満足されるように、潜像担持体６１に対して液滴噴射ヘッド６２が配設されている：
・配設条件(1)…本発明の「第１配設条件」
潜像担持体６１に対して液滴噴射ヘッド６２を第１象限[Ｉ]内に位置させる、言い換えれば潜像担持体表面位置での接線ベクトルＶtを基点として該接線ベクトルＶtが重力ベクトルＶgと回転移動方向Ｄ61回りになす角度αが
０゜≦α＜９０゜
となる；
・配設条件(2)…本発明の「第２配設条件」
液滴噴射ヘッド６２からの液滴の噴射方向Ｄ62が潜像担持体表面位置の接線とほぼ直交する。
このため、液滴ＷＬに対して作用する２つの応力Ｆg、Ｆtが互いに相殺されて潜像担持体６１の表面に付着した液滴ＷＬの移動を抑制し、液滴像Ｗを正確に形成することができ、その結果、画像信号に対応する画像を正確に、しかも高精度に形成することができる。特に、潜像担持体６１の表面層６１１を撥水性樹脂で形成した場合には、表面層６１１での液滴ＷＬに対する応力バランスが崩れると、液滴ＷＬが付着位置からずれ易く、液滴ＷＬの作用する応力をコントロールすることは非常に重要となっている。
【００４１】
＜第３実施形態＞
また、上記第２実施形態では、潜像担持体６１に対して液滴噴射ヘッド６２を第１象限［Ｉ］内に配設しているが、図８に示すように、第２象限［ＩＩ］内に配設する、つまり、
・配設条件(3)…本発明の「第３配設条件」
潜像担持体表面位置での接線ベクトルＶtを基点として該接線ベクトルＶtが重力ベクトルＶgと回転移動方向Ｄ61回りになす角度αが
９０゜＜α≦１８０゜
となっている
を満足するように構成してもよい。ただし、この場合には、潜像担持体６１の表面に付着した液滴ＷＬに対して潜像担持体６１の回転移動方向Ｄ61と反対方向に、２つの応力Ｆt、Ｆgが作用することとなる。そこで、この第３実施形態では、これらの回転移動方向Ｄ61と逆方向の応力（Ｆt、Ｆg）による影響を消滅あるいは緩和するために、以下の配設条件、
・配設条件(4)…本発明の「第４配設条件」
潜像担持体表面位置での接線ベクトルＶtを基点として該接線ベクトルＶtが液滴噴射ヘッド６２からの液滴の噴射方向Ｄ62と平行な噴射ベクトルＶiと回転移動方向Ｄ61回りになす角度βが
０゜＜β＜９０゜
となる
を満足するように構成している。
【００４２】
このように構成された画像形成装置では、同図（ｂ）に示すように、噴射方向Ｄ62を潜像担持体表面の垂線に対して回転移動方向Ｄ61の逆方向に傾けて噴射しているため、液滴ＷＬに対して回転移動方向Ｄ61と順方向の応力Ｆiが作用している。この応力Ｆiによって回転移動方向Ｄ61と逆方向の応力（Ｆt、Ｆg）が減ぜられて第２実施形態と同様の作用効果、つまり潜像担持体６１の表面に付着した液滴ＷＬの移動を抑制し、液滴像Ｗを正確に形成することができ、その結果、画像信号に対応する画像を正確に、しかも高精度に形成することができる。
【００４３】
＜その他＞
なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば、上記実施形態では、潜像担持体６１の表面層６１１を撥水性樹脂で形成しているが、電荷付与部６３の表面層についても撥水性樹脂により形成してもよい。このように構成することによって電荷付与部６３への液滴付着を防止することができ、電荷付与を安定して行うことができる。
【００４４】
また、上記実施形態では、カラー画像形成装置に対して本発明を適用しているが、本発明の適用対象はこれに限定されるものではなく、単色の画像形成を行う画像形成装置に対しても適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】潜像担持体の帯電効率の示す模式図。
【図２】本発明にかかる画像形成装置の第１実施形態を示す図。
【図３】図２の画像形成装置の電気的構成を示すブロック図。
【図４】図２の画像形成装置の要部拡大図。
【図５】図２の画像形成装置の要部拡大図。
【図６】潜像担持体にトナー像が形成されるまでの工程を示す模式図。
【図７】本発明にかかる画像形成装置の第２実施形態の要部拡大図。
【図８】本発明にかかる画像形成装置の第３実施形態の要部拡大図。
【符号の説明】
【００４６】
１…画像形成装置、 ４４…電荷付与制御部、 ６１…潜像担持体、 ６２…液滴噴射ヘッド、 ６３…電荷付与部、 ６４…現像部（現像手段）、 ６１１…（潜像担持体の）表面層、 ６２２…液滴像形成位置、 ＡＸ…（潜像担持体の）回転軸、 Ｄ61…（潜像担持体の）回転移動方向、 Ｄ62…噴射方向、 ＨＬ…仮想水平線、 ＮＰ…ニップ部、 Ｓ…潜像、 Ｔ…トナー像、 ＴＧ…接線、 Ｖg…重力ベクトル、 Ｖi…噴射ベクトル、 Ｖt…接線ベクトル、 ＶＬ…仮想鉛直線、 Ｗ…液滴像、 ＷＬ…液滴
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像信号に対応するトナー像を形成する画像形成装置において、
撥水性樹脂で形成された表面層を有し、所定の回転軸回りに回転移動する潜像担持体と、
前記潜像担持体の回転軸を含む仮想水平面よりも高い前記潜像担持体表面位置に向けて前記画像信号に応じて液滴を噴射して前記潜像担持体に付着させて前記画像信号に対応する液滴像を形成する液滴噴射ヘッドと、
前記潜像担持体の回転方向における液滴像形成位置の下流側で、前記液滴像が形成された前記潜像担持体表面に当接してニップ部を形成する電荷付与部材と、
前記電荷付与部材に帯電バイアスを印加して前記ニップ部において前記潜像担持体を注入帯電させて前記液滴像に対応する潜像を形成する電荷付与制御手段と、
前記潜像を現像する現像手段と
を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記液滴噴射ヘッドは前記潜像担持体の回転軸を通る仮想鉛直線上に配置され、該仮想鉛直線に沿って液滴を噴射する請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記液滴噴射ヘッドは下記の第１および第２配設条件を満足させながら前記潜像担持体表面位置に液滴を付着させる請求項１記載の画像形成装置。
第１配設条件は、前記潜像担持体の表面位置における接線に平行で、しかも前記回転移動方向に順方向のものを接線ベクトルとしたとき、潜像担持体表面位置での接線ベクトルを基点として該接線ベクトルが重力ベクトルと前記回転移動方向回りになす角度αが
０゜≦α＜９０゜
となる。
第２配設条件は、前記液滴噴射ヘッドからの液滴の噴射方向が前記潜像担持体表面位置の接線とほぼ直交する。
【請求項４】
前記液滴噴射ヘッドは下記の第３および第４配設条件を満足させながら前記潜像担持体表面位置に液滴を付着させる請求項１記載の画像形成装置。
第３配設条件は、前記潜像担持体の表面位置における接線に平行で、しかも前記回転移動方向に順方向のものを接線ベクトルとしたとき、潜像担持体表面位置での接線ベクトルを基点として該接線ベクトルが重力ベクトルと前記回転移動方向回りになす角度αが
９０゜＜α≦１８０゜
となる。
第４配設条件は、潜像担持体表面位置での接線ベクトルを基点として該接線ベクトルが前記液滴噴射ヘッドからの液滴の噴射方向と平行な噴射ベクトルと前記回転移動方向回りになす角度βが
０゜＜β＜９０゜
となる。
【請求項１】
画像信号に対応するトナー像を形成する画像形成装置において、
撥水性樹脂で形成された表面層を有し、所定の回転軸回りに回転移動する潜像担持体と、
前記潜像担持体の回転軸を含む仮想水平面よりも高い前記潜像担持体表面位置に向けて前記画像信号に応じて液滴を噴射して前記潜像担持体に付着させて前記画像信号に対応する液滴像を形成する液滴噴射ヘッドと、
前記潜像担持体の回転方向における液滴像形成位置の下流側で、前記液滴像が形成された前記潜像担持体表面に当接してニップ部を形成する電荷付与部材と、
前記電荷付与部材に帯電バイアスを印加して前記ニップ部において前記潜像担持体を注入帯電させて前記液滴像に対応する潜像を形成する電荷付与制御手段と、
前記潜像を現像する現像手段と
を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記液滴噴射ヘッドは前記潜像担持体の回転軸を通る仮想鉛直線上に配置され、該仮想鉛直線に沿って液滴を噴射する請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記液滴噴射ヘッドは下記の第１および第２配設条件を満足させながら前記潜像担持体表面位置に液滴を付着させる請求項１記載の画像形成装置。
第１配設条件は、前記潜像担持体の表面位置における接線に平行で、しかも前記回転移動方向に順方向のものを接線ベクトルとしたとき、潜像担持体表面位置での接線ベクトルを基点として該接線ベクトルが重力ベクトルと前記回転移動方向回りになす角度αが
０゜≦α＜９０゜
となる。
第２配設条件は、前記液滴噴射ヘッドからの液滴の噴射方向が前記潜像担持体表面位置の接線とほぼ直交する。
【請求項４】
前記液滴噴射ヘッドは下記の第３および第４配設条件を満足させながら前記潜像担持体表面位置に液滴を付着させる請求項１記載の画像形成装置。
第３配設条件は、前記潜像担持体の表面位置における接線に平行で、しかも前記回転移動方向に順方向のものを接線ベクトルとしたとき、潜像担持体表面位置での接線ベクトルを基点として該接線ベクトルが重力ベクトルと前記回転移動方向回りになす角度αが
９０゜＜α≦１８０゜
となる。
第４配設条件は、潜像担持体表面位置での接線ベクトルを基点として該接線ベクトルが前記液滴噴射ヘッドからの液滴の噴射方向と平行な噴射ベクトルと前記回転移動方向回りになす角度βが
０゜＜β＜９０゜
となる。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００６−２３５０３５（Ｐ２００６−２３５０３５Ａ）
【公開日】平成１８年９月７日（２００６．９．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−４６８６４（Ｐ２００５−４６８６４）
【出願日】平成１７年２月２３日（２００５．２．２３）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年９月７日（２００６．９．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年２月２３日（２００５．２．２３）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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