液体飛翔現像装置、および液体飛翔現像装置を備える画像形成装置
【課題】
現像液滴の飛翔速度の大幅な増加を抑制することによって、現像液滴の分裂、着弾時の飛び散りなどを防止する液体飛翔現像装置および画像形成装置を提供する。
【解決手段】
液体現像剤ｄｖを貯留する現像槽６３と、帯電した現像液滴Ｆを液体現像剤ｄｖから形成し、現像液滴Ｆを担持しながら搬送する現像ローラ６６と、現像ローラ６６から静電潜像Ｄが形成された感光体ベルト１へ、現像液滴Ｆを供給するための飛翔電界を発生させる金属ローラ６６ｂおよび回転軸６６ｃとを備える現像装置６に、現像ローラ６６の表面に担持された現像液滴Ｆが金属ローラ６６ｂに電荷を誘起することを抑制する、現像ローラ表面層６６ａを設ける。
現像液滴の飛翔速度の大幅な増加を抑制することによって、現像液滴の分裂、着弾時の飛び散りなどを防止する液体飛翔現像装置および画像形成装置を提供する。
【解決手段】
液体現像剤ｄｖを貯留する現像槽６３と、帯電した現像液滴Ｆを液体現像剤ｄｖから形成し、現像液滴Ｆを担持しながら搬送する現像ローラ６６と、現像ローラ６６から静電潜像Ｄが形成された感光体ベルト１へ、現像液滴Ｆを供給するための飛翔電界を発生させる金属ローラ６６ｂおよび回転軸６６ｃとを備える現像装置６に、現像ローラ６６の表面に担持された現像液滴Ｆが金属ローラ６６ｂに電荷を誘起することを抑制する、現像ローラ表面層６６ａを設ける。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体現像剤からなる液滴を飛翔させることによって静電潜像を現像する液体飛翔現像装置、および液体飛翔現像装置を備える画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、電子写真方式を用いる画像形成装置は、感光体などの像担持体の表面を帯電させる帯電工程と、画像データに基づいて、帯電した像担持体に光を照射することによって、像担持体の表面に静電潜像を形成する露光工程と、像担持体上の静電潜像に、現像装置の現像ローラ表面に担持された現像剤を接触させることによって、静電潜像を現像する（トナー像を形成する）現像工程と、記録用紙上にトナー像を転写する転写工程と、トナー像を加熱して記録用紙に定着させる定着工程とを行って、所望の画像を形成する。
【０００３】
定着工程を行う画像形成装置は、トナーを溶融するために大量の電力を消費する。この問題に対して、特許文献１および特許文献２は、液体現像剤を用いて現像を行う現像装置を備える画像形成装置を開示している。液体現像剤を用いる画像形成装置は、像担持体上に、液体現像剤によって現像液像を形成し、該現像液像を記録用紙に転写し、記録用紙に現像液像を浸透させた後、現像液像を乾燥させることによって画像を形成する。したがって、この画像形成装置は、トナー像の加熱定着が不要であり、大量の電力を必要としない。
【０００４】
液体現像剤を用いる画像形成装置として、特許文献３には、静電潜像とのクーロン力により現像ローラ上の液体現像剤を飛翔させることによって、静電潜像を現像する現像装置を備える画像形成装置が記載されている。特許文献３に記載の現像装置によれば、撥水処理された現像ローラ表面から、現像液滴が安定して飛翔するので、液体現像剤による現像を安定して行うことができるとされる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−５４５６号公報
【特許文献２】特開２００４−３４１１４０号公報
【特許文献３】特開平６−２９５１３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献３に記載の現像装置には、いくつかの問題点がある。特許文献３に記載の現像装置は、液供給ローラなどの規制部材を、現像ローラに押圧接触させることによって、現像ローラ上に現像液滴を形成している。規制部材の押付け力を弱めると、現像液滴が凝集して粗大化してしまう。また、規制部材の押付け力を強めると、現像液滴の数密度が減少してしまう。したがって、特許文献３に記載の現像装置では、現像ローラ上に、液滴径の小さな現像液滴を高い数密度で担持させることが難しく、高濃度で高精細な画像が得られない。
【０００７】
また、特許文献３に記載の現像装置は、安定して液滴の形成を行うために、現像ローラ表面に凹凸が設けられ、凹部に液体現像剤を押し込むことによって現像液滴を形成している。しかしながら、このようにして現像液滴を形成すると、形成される現像液滴の液滴径、および現像液滴同士の間隔は、凹凸の形状によって決定されてしまう。そのため、現像ローラ表面は、凹凸が、等間隔で高密度に形成される必要がある。しかしながら、現像ローラ表面に、凹凸を、等間隔かつ高密度に形成することは難しいので、結果として、高濃度で高精細な画像が得がたい。
【０００８】
さらに、特許文献１に記載の現像装置には、現像液滴が、飛翔時に分裂したり、像担持体への着弾時に飛び散ったりして、高精細な画像を得られないという問題がある。この問題を、図９および図１０を用いて、より詳細に説明する。
【０００９】
特許文献３に記載の現像装置において、現像液滴の分裂等が生じるのは、現像液滴の飛翔速度が大き過ぎるからであると考えられる。そこで、本件出願人は、像担持体に着弾する直前における、現像液滴の飛翔速度の予測値を、以下のシミュレーション１により求めた。図９は、シミュレーションモデルを示す図である。図９（ａ）はシミュレーションモデルを説明するための図であり、図９（ｂ）は１次の鏡像電荷を説明するための図であり、図９（ｃ）は２次の鏡像電荷を説明するための図である。
【００１０】
＜シミュレーション１＞
（シミュレーション１の条件）
導電性を有する基材Ａの上に誘電率３、厚み２０μｍの感光層Ｂが設けられた、感光体ベルトと、該感光体ベルトの感光層Ｂの鉛直下方２００μｍの位置に設けられる、導電性を有する現像ローラＣとを備える画像形成装置を考える。感光体ベルトは−６００Ｖに帯電した後、露光されて所定の静電潜像Ｄが形成される。また、現像ローラＣと感光体ベルトとの間には電圧が印加されており、現像ローラＣ表面に垂直で、かつ、現像ローラと感光体ベルトとの間において一様な飛翔電界Ｅｆが発生する。
【００１１】
（シミュレーションモデル）
図９（ａ）に示すように、感光体ベルトと現像ローラＣとが平行平板となる２次元のモデルを考える。ｘ方向を現像ローラＣの表面に平行な方向とし、ｙ方向を現像ローラＣの表面から感光体ベルトの表面へ向かう、該表面に垂直な方向とする。現像ローラＣの表面の位置がｙ方向における原点とする。
【００１２】
現像ローラＣに担持された１つの現像液滴Ｆ（直径Ｒ＝８［μｍ］、帯電量Ｑ＝−５．３６×１０−１５［Ｃ］、密度ρ＝１．０［ｇ／ｃｍ３］、質量ｍ＝２．６８×１０−１０［ｇ］が、静電潜像に向かって飛翔することを考える。ここで、現像液滴Ｆは、剛体球として扱う。また、実際の画像形成装置では、感光層Ｂの未露光部に負電荷が存在し、静電潜像Ｄには電荷が存在しない負帯電の反転現像であるのに対して、シミュレーションにおける計算を簡略化するために、未露光部に負電荷がある状態を、静電潜像Ｄに正電荷Ｐ１が存在する状態へ置き換えることにより、負帯電の反転現像と等価の状態とした。ここで、静電潜像Ｄの幅Ｌを５．０ｍｍとし、感光体の比誘電率εＳ=３．０、膜厚２０μｍ、帯電電位−６００Ｖより、電荷Ｐ１の線密度を、−８．０×１０−４Ｃ／ｍとする。
【００１３】
（現像液滴に加わる力の計算）
飛翔電界Ｅｆによって現像液滴Ｆに加わるクーロン力は、ｙ方向のクーロン力｜Ｑ・Ｅｆ｜である。これ以外にも、現像液滴Ｆにかかるクーロン力が存在する。１つ目のクーロン力は、現像液滴Ｆと、現像液滴Ｆによって基材Ａ表面および現像ローラＣ表面に誘起される正電荷との間のクーロン力である。各表面に誘起される正電荷を直接求めるには複雑な計算が必要となるので、直接求める代わりに鏡像法を用いて、誘起される正電荷と現像液滴Ｆとの間のクーロン力の近似値を求める。鏡像法によれば、図９（ｂ）に示すように、現像ローラＣ表面を中心として、現像液滴Ｆと対称な位置に、正の鏡像電荷Ｑ’１が存在すると仮定することができる。また、基材Ａ表面を中心として、現像液滴Ｆと対称な位置に、正の鏡像電荷Ｑ’’１が存在すると仮定することができる。鏡像電荷Ｑ’１，Ｑ’’１は、現像液滴Ｆの負電荷Ｑと絶対値が等しい電荷である。
【００１４】
また鏡像法によれば、１次の鏡像電荷Ｑ’１，Ｑ’’１によって、基材Ａ表面および現像ローラＣ表面に負電荷が誘起されることになる。したがって、図９（ｃ）に示すように、現像ローラＣ表面を中心として、１次の鏡像電荷Ｑ’’１と対称な位置に、２次の鏡像電荷である負の鏡像電荷Ｑ’２が存在すると仮定することができる。また、基材Ａ表面を中心として、１次の鏡像電荷Ｑ’１と対称な位置に、２次の鏡像電荷である負の鏡像電荷Ｑ’’２が存在すると仮定することができる。２次の鏡像電荷Ｑ’２，Ｑ’’２も、現像液滴Ｆの負電荷Ｑと絶対値が等しい電荷である。
【００１５】
このように、仮想的な電荷である鏡像電荷を順次求めることで、基材Ａ表面および現像ローラＣ表面に誘起される真の正電荷と、現像液滴Ｆとの間のクーロン力の近似値を求めることができる。シミュレーション１では、１０次までの鏡像電荷を考慮して、基材Ａ表面および現像ローラＣ表面に誘起される正電荷と現像液滴Ｆとの間の、ｙ方向のクーロン力の近似値Ｆ１（Ｙ）を算出した。Ｆ１（Ｙ）は、現像液滴Ｆのｙ座標Ｙに依存する力である。０［μｍ］≦Ｙ＜＜１００［μｍ］であるとき、Ｆ（Ｙ）＜０、すなわち、現像液滴Ｆは現像ローラＣ表面に引き寄せられる。１００［μｍ］＜＜Ｙ≦２００［μｍ］であるとき、Ｆ（Ｙ）＞０、すなわち、現像液滴Ｆは感光層Ｂ表面に引き寄せられる。
【００１６】
現像液滴Ｆにかかる２つ目のクーロン力は、静電潜像Ｄの正電荷Ｐ１と現像液滴Ｆとの間で生じる、ｙ方向のクーロン力Ｆ２（Ｙ）である。Ｆ２（Ｙ）は、現像液滴Ｆのｙ座標Ｙに依存する力である。Ｆ２（Ｙ）は常に正である。すなわち、現像液滴Ｆは静電潜像Ｄの正電荷Ｐ１によって、常に感光層Ｂ表面に引き寄せられる。Ｆ２（Ｙ）は、Ｙが大きくなるにつれて大きくなる。
【００１７】
現像液滴Ｆにかかる３つ目のクーロン力は、現像液滴Ｆと、静電潜像Ｄの正電荷Ｐ１によって基材Ａ表面および現像ローラＣ表面に誘起される負電荷との間の、ｙ方向のクーロン力Ｆ３（Ｙ）である。Ｆ３（Ｙ）は、Ｆ１（Ｙ）と同様に、鏡像法を用いて、１０次までの鏡像電荷を考慮して、近似値として算出される。Ｆ３（Ｙ）は、現像液滴Ｆのｙ座標Ｙに依存する力である。
【００１８】
飛翔電界Ｅｆと上述した３つのクーロン力とから、現像液滴Ｆにかかるｙ方向の電界Ｅ（Ｙ）は、Ｅ（Ｙ）＝Ｅｆ＋（Ｆ１（Ｙ）＋Ｆ２（Ｙ）＋Ｆ３（Ｙ））／｜Ｑ｜となり、現像液滴Ｆにかかるｙ方向のクーロン力の総和は、Ｑ・Ｅ（Ｙ）となる。また、水平方向への飛翔では問題とならないけれども、鉛直方向へ現像液滴Ｆを飛翔させる際には、現像液滴Ｆにかかるｙ方向下向きの重力ｍ・ｇが減速力として作用する（重力加速度ｇ＝９．８［ｍ／ｓ２］）。したがって、現像液滴Ｆにかかる力の総和は、Ｑ・Ｅ（Ｙ）−ｍ・ｇである。ここで、飛翔電界Ｅｆは、現像液滴Ｆが飛翔でき、かつ、現像液滴Ｆの飛翔速度Ｖｆが可能な限り小さくなるように設定される。すなわち、飛翔電界Ｅｆは、現像ローラＣ付近における、現像液滴Ｆにかかる力の総和Ｑ・Ｅ（Ｙ）−ｍ・ｇが、０に近く、現像ローラＣから離れる向きの力となるように設定される。さらに、現像ローラＣ表面の撥水処理が不十分な場合あって、該表面と現像液滴Ｆとの間に分子間力が作用し、該分子間力が無視できない場合には、重力と同様に分子間力を配慮すればよい。
【００１９】
（シミュレーション結果）
図１０は、シミュレーション１の結果を示す図である。図１０（ａ）に、Ｅ（Ｙ）、Ｅｆ、およびＥＱ（Ｙ）＝（Ｆ１（Ｙ）＋Ｆ２（Ｙ）＋Ｆ３（Ｙ））／｜Ｑ｜と、現像液滴Ｆのｙ座標Ｙとの関係を示す。グラフＧ１は電界Ｅ（Ｙ）を示し、グラフＧ２は電界Ｅｆを示し、グラフＧ３は電界ＥＱ（Ｙ）を示す。縦軸は、現像ローラＣから感光体ベルトへ向かう方向を正とした電界の大きさ［Ｖ／ｍ］を表し、横軸は、現像液滴Ｆのｙ座標Ｙ［μｍ］を表す。
【００２０】
電界ＥＱ（Ｙ）は、現像ローラＣ表面付近では正となるので、飛翔電界Ｅｆが形成されなければ、負電荷Ｑを有する現像液滴Ｆは、現像ローラＣ表面から飛翔することができない。現像液滴Ｆを飛翔させるために、シミュレーション１では、飛翔電界Ｅｆ＝１．５×１０６［Ｖ／ｍ］が形成される。これによって、グラフＧ１が示すように、Ｅ（Ｙ）＝−２．０×１０５［Ｖ／ｍ］となる。したがって、現像液滴Ｆにかかるクーロン力の総和は、現像ローラＣから離れる向きに、｜Ｑ・Ｅ（Ｙ）｜＝１．０８×１０−９［Ｎ］となり、現像液滴Ｆを鉛直方向に飛翔させる際の飛翔力となる。一方、現像液滴Ｆを鉛直方向に飛翔させる際に現像液滴Ｆにかかる重力は、現像ローラＣへ向かう向きにｍ・ｇ＝２．６３×１０−１２［Ｎ］である。よって、現像液滴Ｆは、鉛直方向において飛翔することができる。
【００２１】
図１０（ｂ）に、現像液滴Ｆの飛翔速度Ｖｆとｙ座標Ｙ、ｙ座標Ｙと飛翔開始からの時間ｔとの関係を示す。図１０（ｂ）では、左縦軸が飛翔速度Ｖｆ［ｍ／ｓ］を表し、右縦軸が時間ｔ［ｓｅｃ］を表し、横軸が現像液滴Ｆのｙ座標Ｙ［μｍ］を表している。グラフＧ４は、飛翔速度Ｖｆと時間ｔとの関係を示すグラフであり、グラフＧ５は、ｙ座標Ｙと時間ｔとの関係を示すグラフである。グラフＧ４およびグラフＧ５は、グラフＧ１で示す電界Ｅ（Ｙ）を用いて、現像液滴Ｆに対する運動方程式ｍ・ｄＶｆ／ｄｔ＝−Ｑ・Ｅ（Ｙ）−ｍ・ｇを解くことによって得られる。グラフＧ４が示すように、現像液滴Ｆは、感光層Ｂへの着弾直前において、飛翔速度Ｖｆが４．３ｍ／ｓとなっている。
【００２２】
シミュレーション１においては、現像液滴Ｆを剛体球と仮定して飛翔速度Ｖｆを計算したけれども、実際には現像液滴Ｆは剛体ではなく、所定の表面エネルギーを有する液滴である。そこで、表面張力τ＝５５［ｄｙｎ／ｃｍ］として、現像液滴Ｆの表面エネルギーＵｓ＝τ×π×Ｒ２を求めると、Ｕｓ＝１．１１×１０−１１Ｊとなる。一方、現像液滴Ｆの運動エネルギーＵｖは、Ｕｖ＝１／２×ρ×π／６×Ｒ３×Ｖｆ２＝２．４８×１０−１２Ｊとなる。
【００２３】
このように、現像液滴Ｆの運動エネルギーＵｖが、表面エネルギーＵｓに近付くと、剛体ではない現像液滴Ｆは、飛翔中に分裂すると考えられる。現像液滴Ｆが分裂すると、分裂によって感光体ベルト上における現像液滴Ｆの着弾位置がずれたり、分裂に伴って発生するサテライト滴によって画像に汚れが生じたりする。さらに、現像液滴Ｆの質量、電荷のばらつきによっては飛翔速度Ｖｆはさらに大きくなり、運動エネルギーＵｖが表面エネルギーＵｓを超えるものも現れると考えられる。たとえば、飛翔速度Ｖｆが１０．０ｍ／ｓであるときの運動エネルギーＵｖは、Ｕｖ＝１．３４×１０−１１Ｊであり、表面エネルギーＵｓ＝１．１１×１０−１１とＪよりも大きい。このような場合には、現像液滴Ｆは細かく分裂し、広い範囲に飛び散ってしまうと考えられる。このように、特許文献３に記載の現像装置は、現像液滴の飛翔速度Ｖｆが大き過ぎるために、現像液滴Ｆの分裂、着弾時の飛び散りが生じ、高精細な画像を形成することができない。
【００２４】
また、シミュレーション１の結果から、飛翔速度Ｖｆの大幅な増加は、電界ＥＱ（Ｙ）、特に、現像液滴Ｆにより基材Ａ表面および現像ローラＣ表面に誘起される電荷によって形成される電界である、Ｆ１（Ｙ）／｜Ｑ｜に起因することがわかる。
【００２５】
上述したように、電界Ｆ１（Ｙ）／｜Ｑ｜は、現像ローラＣ付近では現像液滴Ｆを現像ローラＣ側に引き寄せるような電界となり、感光層Ｂ付近では現像液滴Ｆを感光層Ｂ側に引き寄せるような電界となる。電界Ｆ１（Ｙ）／｜Ｑ｜の、このような特性から、図１０（ａ）に示すように、電界ＥＱ（Ｙ）は、現像ローラＣ付近では正の値となり、現像ローラＣから離れるにつれて、絶対値が大きな負の値となる。
【００２６】
したがって、現像液滴Ｆを可能な限り小さな飛翔速度Ｖｆで飛翔させるために、飛翔電界Ｅｆを調節して、現像ローラＣ付近における現像液滴Ｆにかかる力の総和Ｑ・Ｅ（Ｙ）−ｍ・ｇを、０に近く、現像ローラＣから離れる向きの力となるように調節しても、現像液滴Ｆが現像ローラＣを離れるにつれて、現像液滴Ｆにかかる力は、現像ローラＣから離れる向きの大きな力となる。これによって、現像液滴Ｆは、感光層Ｂに向かって大きく加速されることになり、その結果、分裂などが生じてしまう。
【００２７】
なお、現像液滴Ｆの分裂は、実際に、ストロボ観察で観察される。運動エネルギーＵｖおよび表面エネルギーＵｓは、飛翔する現像液滴Ｆに対しストロボ観察を行い、現像液滴Ｆの形状および飛翔速度Ｖｆを測定することで算出される。測定した形状から現像液滴Ｆの質量が算出され、該質量と飛翔速度Ｖｆとから運動エネルギーＵｖが算出される。また、測定した形状から現像液滴Ｆの表面積が算出され、該表面積と予め表面張力計によって求められた液体現像剤の表面張力τとから表面エネルギーＵｓが算出される。
【００２８】
本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであって、現像液滴の飛翔速度の大幅な増加を抑制することによって、現像液滴の分裂、着弾時の飛び散りなどを防止する液体飛翔現像装置および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】
【００２９】
本発明は、着色剤を含有する液体状の現像剤を貯留する現像槽と、
帯電した現像液滴を前記現像剤から形成し、該現像液滴を担持しながら搬送する現像ローラと、
前記現像ローラから静電潜像が形成された像担持体へ、前記現像液滴を飛翔させて供給するための電界である、飛翔電界を発生させる飛翔電界発生手段とを備え、
前記現像ローラは、該現像ローラの表面に担持された現像液滴が該現像ローラに電荷を誘起することを抑制する、現像ローラ電荷抑制手段を有することを特徴とする液体飛翔現像装置である。
【００３０】
また本発明は、前記現像ローラが、導電性を有する現像ローラ基材と、該現像ローラ基材の表面に設けられる、誘電体からなる現像ローラ表面層とを有し、
前記現像ローラ電荷抑制手段が、前記現像ローラ表面層であることを特徴とする。
【００３１】
また本発明は、前記現像ローラの表面が、前記現像剤に対して、撥液性を有することを特徴とする。
【００３２】
また本発明は、着色剤を含有する液体状の現像剤を貯留する現像槽と、
帯電した現像液滴を前記現像剤から形成し、該現像液滴を担持しながら搬送する供給ローラと、
前記供給ローラから供給された現像液滴を、担持しながら搬送する現像ローラと、
前記供給ローラから前記現像ローラへ、前記現像液滴を飛翔させて供給するための電界である、中間飛翔電界を発生させる中間飛翔電界発生手段と、
前記現像ローラから静電潜像が形成された像担持体へ、前記現像液滴を飛翔させて供給するための電界である、飛翔電界を発生させる飛翔電界発生手段とを備え、
前記供給ローラは、該供給ローラの表面に担持された現像液滴が該供給ローラに電荷を誘起することを抑制する、供給ローラ電荷抑制手段を有することを特徴とする液体飛翔現像装置である。
【００３３】
また本発明は、前記供給ローラが、導電性を有する供給ローラ基材と、該供給ローラ基材の表面に設けられる、誘電体からなる供給ローラ表面層とを有し、
前記供給ローラ電荷抑制手段が、前記供給ローラ表面層であることを特徴とする。
【００３４】
また本発明は、前記供給ローラの表面が、前記現像剤に対して、撥液性を有することを特徴とする。
【００３５】
また本発明は、前記現像ローラが、該現像ローラの表面に担持された現像液滴が該現像ローラに電荷を誘起することを抑制する、現像ローラ電荷抑制手段を有することを特徴とする。
【００３６】
また本発明は、前記供給ローラの周速度をＳ１［ｍ／ｓ］、前記現像ローラの周速度をＳ２［ｍ／ｓ］とするとき、下記式（１）を満たすように、前記供給ローラおよび前記現像ローラを制御する第１周速度比制御手段を備えることを特徴とする。
｜Ｓ１／Ｓ２｜ ＞ １ …（１）
【００３７】
また本発明は、前記現像液滴の表面エネルギーをＵｓ［Ｊ］、該現像液滴の質量をＭ［ｋｇ］、該現像液滴の飛翔速度の最大値をＶｍａｘ［ｍ／ｓ］とするとき、下記式（２）を満たすように飛翔電界を制御する飛翔電界制御手段を備えることを特徴とする。
Ｕｓ ＞ （１／２）ＭＶｍａｘ２ …（２）
【００３８】
また本発明は、感光層を有する像担持体と、
前期液体飛翔現像装置とを備えることを特徴とする画像形成装置である。
【００３９】
また本発明は、導電性を有する導電性基材と感光層とを有する像担持体と、
着色剤を含有する液体状の現像剤から形成された、帯電した現像液滴を、飛翔させることによって、前記像担持体に供給する液体飛翔現像装置とを備え、
前記像担持体は、前記感光層の表面へと飛翔する現像液滴が該導電性基材に電荷を誘起することを抑制する、中間層を有することを特徴とする画像形成装置である。
【００４０】
また、本発明に係る画像形成装置は、前記中間層が、前記感光層と前記導電性基材との間に設けられる誘電体であることを特徴とする。
【００４１】
また、本発明に係る画像形成装置は、液体飛翔現像装置として、上記の、液体飛翔現像装置を備えることを特徴とする。
【００４２】
また、本発明に係る画像形成装置は、前記現像ローラの周速度をＳ２［ｍ／ｓ］、前記像担持体の周速度をＳ３［ｍ／ｓ］とするとき、下記式（３）を満たすように、前記現像ローラおよび前記像担持体を制御する第２周速度比制御手段を備えることを特徴とする。
｜Ｓ２／Ｓ３｜ ＞ １ …（３）
【発明の効果】
【００４３】
本発明によれば、現像ローラは、現像ローラ電荷抑制手段を有する。これによって、現像ローラは、該現像ローラの表面上の、帯電した現像液滴による該現像ローラへの電荷の誘起を抑制することができる。すなわち、現像ローラは、現像液滴が有する電荷に対する、いわゆる鏡像電荷を小さくすることができる。したがって、現像ローラは、鏡像電荷によって形成される電界（現像ローラ鏡像電界）を小さくすることができるので、現像液滴が現像ローラの表面から離脱するために最低限必要な電界を小さくすることができる。
【００４４】
よって、本発明に係る液体飛翔現像装置は、飛翔電界の大きさを低減することができるので、現像の際の現像液滴の飛翔速度（現像飛翔速度）の大幅な増加を防止することができる。したがって、本発明に係る液体飛翔現像装置は、現像ローラからの飛翔（現像飛翔）時における現像液滴の分裂、および像担持体への着弾時における現像液滴の飛び散りを防ぐことができる。これによって、良好な画質の画像を得ることができる画像形成装置を実現することができる。
【００４５】
また本発明によれば、誘電体からなる現像ローラ表面層は、現像ローラ電荷抑制手段として機能する。したがって、現像ローラ表面層は、現像ローラ鏡像電界を小さくすることができる。よって、安定して現像ローラ鏡像電界を緩和できる液体飛翔現像装置を、廉価で提供することができる。
【００４６】
また本発明によれば、現像ローラ表面は、現像剤に対して撥液性を有する。これによって、現像ローラ表面は、現像液滴が現像ローラ表面から離脱するのに必要な電界を小さくすることができる。したがって、本発明に係る液体飛翔現像装置は、飛翔電界の大きさをさらに低減することができる。これによって、本発明に係る液体飛翔現像装置は、現像液滴の現像飛翔速度の大幅な増加をさらに防止することができる。
【００４７】
また本発明によれば、供給ローラは、供給ローラ電荷抑制手段を有する。これによって、供給ローラは、該供給ローラの表面上の、帯電した現像液滴による該供給ローラへの電荷の誘起を抑制することができる。すなわち、供給ローラは、現像液滴が有する電荷に対する鏡像電荷を小さくすることができる。したがって、供給ローラは、鏡像電荷によって形成される電界（供給ローラ鏡像電界）を小さくすることができるので、現像液滴が供給ローラの表面から飛翔するために最低限必要な電界を小さくすることができる。
【００４８】
よって、本発明に係る液体飛翔現像装置は、中間飛翔電界の大きさを低減することができるので、供給ローラからの飛翔（中間飛翔）の際の現像液滴の飛翔速度（中間飛翔速度）の大幅な増加を防止することができる。したがって、本発明に係る液体飛翔現像装置は、中間飛翔時における現像液滴の分裂、および現像ローラへの着弾時における現像液滴の飛び散りを防ぐことができる。これによって、良好な画質の画像を得ることができる画像形成装置を実現することができる。
【００４９】
また本発明によれば、誘電体からなる供給ローラ表面層は、供給ローラ電荷抑制手段として機能する。したがって、供給ローラ表面層は、供給ローラ鏡像電界を小さくすることができる。よって、安定して供給ローラ鏡像電界を緩和できる液体飛翔現像装置を、廉価で提供することができる。
【００５０】
また本発明によれば、供給ローラ表面は、現像剤に対して撥液性を有する。これによって、供給ローラ表面は、現像液滴が供給ローラ表面から離脱するのに必要な電界を小さくすることができる。したがって、本発明に係る液体飛翔現像装置は、中間飛翔電界の大きさをさらに低減することができる。これによって、本発明に係る液体飛翔現像装置は、現像液滴の中間飛翔速度の大幅な増加をさらに防止することができる。
【００５１】
また本発明によれば、現像ローラは、現像ローラ電荷抑制手段を有する。これによって、現像ローラは、現像ローラ鏡像電界を小さくすることができるので、現像液滴が現像ローラの表面から離脱するために最低限必要な電界を小さくすることができる。よって、本発明に係る液体飛翔現像装置は、飛翔電界の大きさを低減することができるので、現像液滴の現像飛翔速度の大幅な増加を防止することができる。したがって、本発明に係る液体飛翔現像装置は、現像飛翔時における現像液滴の分裂、および像担持体への着弾時における現像液滴の飛び散りを防ぐことができる。
【００５２】
また、現像ローラは、現像液滴が該現像ローラへ近づくことによって発生する現像ローラ鏡像電界を小さくすることができるので、現像液滴が該現像ローラへ到達する際に、中間飛翔速度が大幅に増加することを防止することができる。したがって、本発明に係る液体飛翔現像装置は、現像ローラへの着弾間際における現像液滴の分裂、および現像ローラへの着弾時における現像液滴の飛び散りを防ぐことができる。
【００５３】
また本発明によれば、第１周速度比制御手段は、供給ローラの周速度Ｓ１の絶対値が、現像ローラの周速度Ｓ２の絶対値を上回るように制御する。これによって、本発明に係る液体飛翔現像装置は、現像ローラ表面上に、現像液滴を密に付着させることができる。したがって、本発明に係る液体飛翔現像装置は、現像ローラ上に形成される画像の画像濃度を高めることができる。
【００５４】
また本発明によれば、飛翔電界制御手段は、現像飛翔の際の現像液滴の運動エネルギーの最大値（１／２）ＭＶｍａｘ２が、現像液滴の表面エネルギーＵｓ未満であるように制御する。これによって、本発明に係る液体飛翔現像装置は、現像飛翔時における現像液滴の分裂、および像担持体への着弾時における現像液滴の飛び散りを防ぐことができる。
【００５５】
また本発明によれば、液体飛翔現像装置は、現像飛翔時または中間飛翔時における現像液滴の分裂、および像担持体または現像ローラへの着弾時における現像液滴の飛び散りを防ぐことができる。したがって、良好な画質の画像を得ることができる画像形成装置を提供することができる。
【００５６】
また本発明によれば、像担持体は中間層を有する。これによって、像担持体は、感光層の表面に近づく現像液滴による導電性基材への電荷の誘起を抑制することができる。すなわち、像担持体は、現像液滴が有する電荷に対する鏡像電荷を小さくすることができる。したがって、像担持体は、鏡像電荷によって形成される鏡像電界（像担持体鏡像電界）を小さくすることができる。
【００５７】
これによって、像担持体は、現像液滴が像担持体へ到達する際に、現像飛翔速度が大幅に増加することを防止することができるので、像担持体への着弾間際における現像液滴の分裂、および像担持体への着弾時における現像液滴の飛び散りを防ぐことができる。したがって、良好な画質の画像を得ることができる画像形成装置を実現することができる。
【００５８】
また本発明によれば、中間層は誘電体からなる。したがって、像担持体は、像担持体の帯電特性および露光特性を確保しながら、像担持体鏡像電界を小さくすることができる。
【００５９】
また本発明によれば、液体飛翔現像装置は、現像飛翔時または中間飛翔時における現像液滴の分裂、および像担持体または現像ローラへの着弾時における現像液滴の飛び散りを防ぐことができる。したがって、本発明に係る画像形成装置は、良好な画質の画像を得ることができる。
【００６０】
また本発明によれば、第２周速度比制御手段は、現像ローラの周速度Ｓ２の絶対値が、像担持体の周速度Ｓ３の絶対値を上回るように制御する。これによって、本発明に係る画像形成装置は、現像ローラ表面上に、現像液滴を密に付着させることができる。したがって、本発明に係る画像形成装置は、現像ローラ上に形成される画像の画像濃度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】画像形成装置１００の断面を概略的に示す模式図である。
【図２】感光体ベルト１および像形成部３の断面を概略的に示す模式図である。
【図３】供給ローラ６４の鉛直方向最上部分の平面図および断面図である。
【図４】シミュレーション２の結果を示す図である。
【図５】現像装置６ａの断面を概略的に示す模式図である。
【図６】画像形成装置２００の断面を概略的に示す模式図である。
【図７】感光体ベルト１の断面の一部を示す断面図である。
【図８】シミュレーション３の結果を示す図である。
【図９】シミュレーションモデルを示す図である。
【図１０】シミュレーション１の結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００６２】
本発明に係る画像形成装置は、本発明に係る液体飛翔現像装置を備える。以下では、図１、図２、および図３を用いて、本発明に係る画像形成装置の第１実施形態である画像形成装置１００と、本発明に係る液体飛翔現像装置の第１実施形態である現像装置６とについて説明する。図１は、画像形成装置１００の断面を概略的に示す模式図である。図２は、感光体ベルト１および像形成部３の断面を概略的に示す模式図である。図３は、供給ローラ６４の鉛直方向最上部分の平面図および断面図である。
【００６３】
画像形成装置１００は、感光体ベルト１と、支持ローラ２ａ，２ｂと、像形成部３ｙ，３ｍ，３ｃ，３ｋと、感光体クリーニングユニット７と、ピックアップローラ８と、搬送ローラ９ａ，９ｂと、転写ローラ１０と、図示しない制御部とを備える。画像形成装置１００は、制御部が記憶する画像情報に基づいて、記録用紙Ｐ上に画像を形成する。
【００６４】
感光体ベルト１は、感光層１ｃと導電性基材とを有する無端ベルト状の像担持体である。感光体ベルト１は、感光層１ｃが感光体ベルト１の外周側になり、導電性基材が感光体ベルト１の内周側になるように、支持ローラ２ａ，２ｂに張架される。感光層１ｃは、比誘電率εｓ３．０、厚さ２０μｍの、透明のＯＰＣ（Organic PhotoConductor、有機光導電体）からなる。ここで、透明とは、後述する露光部５から照射される光を透過することができることを指す。透明のＯＰＣとしては、電荷輸送層と電荷発生層とを積層してなる積層型感光体、または、バインダー中に電荷発生層を分散させた単層型感光体のいずれであってもよい。
【００６５】
導電性基材は、導電性を有する導電層１ｂと、導電層１ｂよりも内周側に設けられる誘電体層１ａとからなる。導電層１ｂは、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）からなる透明の電極である。本実施形態では、導電層１ｂは、接地される。導電層１ｂは、接地される代わりに、所定の電位に設定されてもよい。誘電体層１ａは、透明のポリエステルフィルムからなる。透明の意味は、前述したとおりである。
【００６６】
支持ローラ２ａ，２ｂは、感光体ベルト１を、水平方向に張架するローラ状部材である。支持ローラ２ａ，２ｂは、図示しない駆動手段によって右回りに回転するように設けられる。支持ローラ２ａ，２ｂが右回りに回転することによって、感光体ベルト１の鉛直方向下部分は、矢符ｂで示す像搬送方向に移動する。
【００６７】
像形成部３ｙ，３ｍ，３ｃ，３ｋは、像搬送方向ｂの上流から、この順に１列に並んで設けられる。像形成部３ｙ，３ｍ，３ｃ，３ｋは、現像液像の形成に用いる液体現像剤が異なること以外は、同一の構成である。像形成部３ｙはイエロー液体現像剤からイエロー（ｙ）の現像液像を形成し、像形成部３ｍはマゼンタ液体現像剤からマゼンタ（ｍ）の現像液像を形成し、像形成部３ｃはシアン液体現像剤からシアン（ｃ）の現像液像を形成し、像形成部３ｋは黒色液体現像剤から黒色（ｋ）の現像液像を形成する。像形成部３ｙ，３ｍ，３ｃ，３ｋおよび像形成部３ｙ，３ｍ，３ｃ，３ｋを構成する各部材を、色ごとに区別するときのみ、各色を表すｙ，ｍ，ｃ，ｋのいずれかのアルファベットを、参照符号の末尾に付すことにする。
【００６８】
像形成部３は、帯電部４と、露光部５と、現像装置６と、塗布ローラ電源１１と、供給ローラ電源１２と、除電ローラ電源１３と、現像ローラ電源１４と、クリーニングブレード電源１５と、濃度検出部１６とを備える。
【００６９】
帯電部４は、感光層１ｃ表面を所定の電位に均一に帯電させるための、スコロトロン方式の帯電器である。帯電部４は、感光体ベルト１の外周側において感光体ベルト１から離隔して設けられる。本実施形態では、感光層１ｃは、帯電部４によって、−５００Ｖ〜−６００Ｖに帯電する。
【００７０】
露光部５は、感光体ベルト１の内周側において感光体ベルト１から離隔して設けられ、感光体ベルト１の内周側から、感光層１ｃに所定の光を照射する部材である。露光部５は、制御部から入力された画像情報に基づいて、帯電状態の感光層１ｃを露光することにより、露光された部分のみ帯電状態を解除する。これによって、感光層１ｃ表面には、画像情報に応じた静電潜像Ｄが形成される。露光部５ｙは、イエローに対応する静電潜像Ｄを形成し、露光部５ｍは、マゼンタに対応する静電潜像Ｄを形成し、露光部５ｃは、シアンに対応する静電潜像Ｄを形成し、露光部５ｋは、黒色に対応する静電潜像Ｄを形成する。
【００７１】
静電潜像Ｄの電位は、−１００Ｖ以上であることが好ましい。本実施形態では、静電潜像Ｄの電位は約−５０Ｖである。露光部５としては、レーザ照射部および反射ミラーを備えたレーザスキャニングユニット（ＬＳＵ）、ＥＬ（Electro Luminescence）またはＬＥＤ（Light Emitting Diode）等の発光素子をアレイ状に並べた書込み装置（たとえば、書込みヘッド）などを使用することができる。
【００７２】
現像装置６は、感光体ベルト１のから鉛直方向下部分から、鉛直方向下方に離隔して設けられる液体飛翔現像装置である。現像装置６は、塗布ローラ６１と、規制部材６２と、現像槽６３と、供給ローラ６４と、除電ローラ６５と、現像ローラ６６と、クリーニングブレード６７と、回収容器６８と、図示しない飛翔電界制御手段と、図示しない中間飛翔電界制御手段と、図示しない第１周速度比制御手段と、図示しない第２周速度比制御手段とを備える。
【００７３】
現像装置６は、着色剤を含有する液体状の現像剤（液体現像剤ｄｖ）から、帯電した現像液滴Ｆを形成し、現像液滴Ｆを、飛翔させることによって感光層１ｃ表面の静電潜像Ｄに供給する。現像液滴Ｆの帯電方式としては、液体現像剤ｄｖから液滴を形成することでゼータ電位に基づいて現像液滴Ｆに電荷が出現する自発帯電方式、液滴にコロナ帯電を行う放電方式、および導電性の液滴に電圧を印加することによって液滴表面に電荷を誘起させる電荷注入方式のいずれの方式であってもよい。
【００７４】
本実施形態では、現像装置６は自発帯電方式を採る。したがって、供給ローラ６４に現像液滴Ｆが形成された時点で、現像液滴Ｆは帯電している。現像装置６が放電方式を採る場合は、コロナ放電に伴って、着色剤の析出および析出した着色剤の供給ローラ６４への電着が生じやすいので、後述する塗布ローラ６１および除電ローラ６５によって供給ローラ６４のクリーニングを行うとよい。
【００７５】
現像槽６３は、液体現像剤ｄｖを貯留する容器状部材である。現像槽６３に貯留される液体現像剤ｄｖは、所定の液面高さに保たれるように調整される。液体現像剤ｄｖとしては、絶縁性溶媒に、顔料分散剤によって負帯電した顔料が分散したものを用いることができる。たとえば、溶媒（パームヤシ脂肪酸エステル６０重量部とナフテン溶剤２５重量部とを混合したもの）に、顔料（カーボンブラックまたはチタンブラック５重量部）、および顔料分散剤（AgriSperse DFA（カネダ株式会社）１０重量部）が分散したものを、黒色液体現像剤として用いることができる。この黒色液体現像剤の粘度は、２０℃において、約３００ｃｐである。
【００７６】
塗布ローラ６１は、液体現像剤ｄｖを担持して、後述する供給ローラ６４に液体現像剤ｄｖを塗布するローラ状部材である。塗布ローラ６１は、ステンレス製の回転軸６１ｂを、ＥＰＤＭ（エチレン・プロピレン・ジエンゴム）、シリコンゴム、フッ素樹脂などのゴム部材からなる弾性層６１ａによって被覆してなる。弾性層６１ａは、金属などであってもよい。回転軸６１ｂは、塗布ローラ電源１１と接続され、所定の電位に調整される。回転軸６１ｂの電位は、供給ローラ６４と同電位であってもよく、現像液滴Ｆの帯電量を制御するために供給ローラ６４との電位差があってもよく、フローティングであってもよい。
【００７７】
塗布ローラ６１は、所定の線圧で供給ローラ６４に圧接して設けられる。塗布ローラ６１は、塗布ローラ６１と供給ローラ６４との近接領域において、塗布ローラ６１の表面と供給ローラ６４の表面とが反対方向に移動するように、図示しない駆動手段によって右回りに回転するように設けられる。これによって、供給ローラ６４の表面に、所定の液滴径、液滴密度の現像液滴Ｆが形成される。
【００７８】
なお、塗布ローラ６１の表面が後述する撥液性を有し、各表面が反対方向に移動するように塗布ローラ６１が回転すると現像液滴Ｆの形成が困難である場合は、各表面が同一方向に移動するように所定の周速度で塗布ローラ６１を回転させることによって、現像液滴Ｆの形成を行ってもよい。
【００７９】
塗布ローラ６１の表面には、規制部材６２が圧接して設けられる。規制部材６２は、塗布ローラ６１に担持される液体現像剤ｄｖが所定の量以下となるように規制するブレード状部材である。
【００８０】
供給ローラ６４は、液体現像剤ｄｖから帯電した現像液滴Ｆを形成し、現像液滴Ｆを担持しながら搬送する部材である。供給ローラ６４は、回転軸６４ｃと金属ローラ６４ｂとを有する供給ローラ基材、および供給ローラ表面層６４ａからなる。供給ローラ６４は、その鉛直方向下部分が、液体現像剤ｄｖに浸るように設けられる。
【００８１】
回転軸６４ｃは、図示しない供給ローラ駆動手段によって右回りに回転する金属製の棒状部材である。回転軸６４ｃは、中間飛翔電界発生手段である。中間飛翔電界発生手段である回転軸６４ｃは、供給ローラ電源１２と接続されることによって、供給ローラ６４から後述する現像ローラ６６へ、現像液滴Ｆを飛翔（中間飛翔）させて供給するための電界である、中間飛翔電界を発生させる。回転軸６４ｃに供給バイアス電圧が印加されることによって、中間飛翔電界が安定して形成される。回転軸６４ｃに印加される供給バイアス電圧は、５０〜１００Ｖのマージンが付与された状態で、たとえば中間飛翔開始電圧が−８００Ｖの場合は、−８５０Ｖ〜−９００Ｖである。
【００８２】
金属ローラ６４ｂは、図示しない金属製軸受けを介して、回転軸６４ｃに固定される金属製のローラ状部材である。したがって、金属ローラ６４ｂは、回転軸６４ｃの回転に伴って、右回りに回転する。また、金属ローラ６４ｂと回転軸６４ｃとは、金属製軸受けを介して導通する。金属ローラ６４ｂ、回転軸６４ｃ、および金属製軸受けには、ステンレスを用いることができる。
【００８３】
供給ローラ表面層６４ａは、金属ローラ６４ｂ表面を覆う誘電体である。供給ローラ表面層６４ａは、供給ローラ電荷抑制手段である。供給ローラ電荷抑制手段である供給ローラ表面層６４ａは、供給ローラ６４の表面に担持された現像液滴Ｆによる金属ローラ６４ｂの表面への電荷の誘起を抑制する。供給ローラ表面層６４ａには、フッ素樹脂、たとえば、ＰＥＴＦＥ（４フッ化エチレン−エチレン共重合体）、ＰＦＡ（テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体）、ＰＦＥ（４フッ化エチレン−パーフルオロアルコキシエチレン共重合体）、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）などを用いることができる。また、これらのいずれかが重ね合わされた状態で用いられてもよい。
【００８４】
供給ローラ表面層６４ａの厚さは５０μｍ〜５００μｍであることが好ましい。厚さが５０μｍ未満であると、供給ローラ電荷抑制手段としての機能が低下し、金属ローラ６４ｂ表面への電荷の誘起を抑えることが難しくなる。厚さが５００μｍを超えると、供給ローラ６４と現像ローラ６６との近接領域（中間飛翔領域）が広くなり過ぎて、現像ローラ６６へ位置精度良く現像液滴Ｆを飛翔させることが難しくなる。本実施形態では、供給ローラ表面層６４ａとして、比誘電率２．１、厚さ２１０μｍのＰＴＦＥが用いられる。
【００８５】
供給ローラ表面層６４ａは、液体現像剤ｄｖに対して撥液性を有するように表面処理される。ここで、撥液性を有するとは、現像液滴Ｆを担持する部材の表面（ここでは、供給ローラ表面層６４ａの表面）と、現像液滴Ｆとの接触角が９０度以上となることを意味する。接触角とは、現像液滴Ｆの底面と側面との間の角度である。現像液滴Ｆの体積が同じであれば、接触角が大きくなるほど、現像液滴Ｆの底面積は小さくなる。このような表面処理は、たとえば、旭硝子社製感光性コーティング・フッ素樹脂「ＡＬ−Ｐｏｌｙｍｅｒ」を用いて行うことができる。
【００８６】
供給ローラ表面層６４ａには、液滴形成孔Ｈが設けられる。本実施形態では、液滴形成孔Ｈは、辺ｌ１が２．８３μｍ、高さｌ２が２μｍの正四角錐状である。図３に示すように、液滴形成孔Ｈは、千鳥配置で設けられ、像搬送方向ｂにおけるピッチｐは３５μｍである。液滴形成孔の寸法およびピッチはこれに限らず、深さｌ２は２μｍ〜２０μｍの範囲内から、ピッチｐは３５μｍ〜３４０μｍ（７２５ＤＰＩ〜７５ＤＰＩ程度）の範囲内から、選択することができる。また、液滴形成孔Ｈは、千鳥配置ではなく、最密配列で設けられてもよい。最密配列の場合、各液滴形成孔Ｈの中心は、正三角形の頂点上に配置される。この場合は、最も近い液滴形成孔Ｈの中心間距離をピッチとする。
【００８７】
また、液滴形成孔Ｈは、供給ローラ６４ではなく、塗布ローラ６１に設けてもよい。液滴形成孔Ｈは、正四角錐状である必要はなく、曲面を有する谷状であってもよく、数μｍに粗面化された側面を有する円筒状であってもよい。
【００８８】
現像ローラ６６は、供給ローラ６４から現像された現像液滴Ｆを、担持しながら搬送する部材である。現像ローラ６６は、回転軸６６ｃと金属ローラ６６ｂとを有する現像ローラ基材、および現像ローラ表面層６６ａからなる。現像ローラ６６は、現像ローラ６６の鉛直方向最下部分が、供給ローラ６４の鉛直方向最上部分から鉛直方向上方２００μｍの位置にあるように設けられる。また、現像ローラ６６は、現像ローラ６６の鉛直方向最上部分が、感光体ベルト１の鉛直方向最下部分から鉛直方向下方２００μｍの位置にあるように設けられる。供給ローラ６４および現像ローラ６６は、水平方向に並ぶように設けられてもよいけれども、本実施形態のように、鉛直方向に並ぶように設けられることで、感光体ベルト１の静電潜像Ｄ以外の部分に現像液滴Ｆが付着すること（現像液滴Ｆのかぶり）が抑えられる。
【００８９】
回転軸６６ｃは、図示しない現像ローラ駆動手段によって左回りに回転する金属製の棒状部材である。回転軸６６ｃは、飛翔電界発生手段である。飛翔電界発生手段である回転軸６６ｃは、現像ローラ電源１４と接続されることによって、現像ローラ６６から静電潜像Ｄが形成された感光体ベルト１へ、現像液滴Ｆを飛翔（現像飛翔）させて供給するための電界である、飛翔電界を発生させる。回転軸６６ｃに現像バイアス電圧が印加されることによって、飛翔電界が安定して形成される。回転軸６６ｃに印加される現像バイアス電圧は、現像開始電圧が−６００Ｖの場合、−５０〜−１００Ｖのマージンを付与して、−６５０Ｖ〜−７００Ｖである。
【００９０】
金属ローラ６６ｂは、図示しない金属製軸受けを介して、回転軸６６ｃに固定される金属製のローラ状部材である。したがって、金属ローラ６６ｂは、回転軸６６ｃの回転に伴って、左回りに回転する。また、金属ローラ６６ｂと回転軸６６ｃとは、金属製軸受けを介して導通する。金属ローラ６６ｂ、回転軸６６ｃ、および金属製軸受けには、ステンレスを用いることができる。
【００９１】
現像ローラ表面層６６ａは、金属ローラ６６ｂ表面を覆う誘電体である。現像ローラ表面層６６ａは、現像ローラ電荷抑制手段である。現像ローラ電荷抑制手段である現像ローラ表面層６６ａは、現像ローラ６６の表面に担持された現像液滴Ｆによる金属ローラ６６ｂの表面への電荷の誘起を抑制する。現像ローラ表面層６６ａには、フッ素樹脂、たとえば、ＰＥＴＦＥ，ＰＦＡ，ＰＦＥ，ＰＴＦＥなどを用いることができる。また、これらのいずれかが重ね合わされた状態で用いられてもよい。
【００９２】
現像ローラ表面層６６ａの厚さは５０μｍ〜５００μｍであることが好ましい。厚さが５０μｍ未満であると、現像ローラ電荷抑制手段としての機能が低下し、金属ローラ６６ｂ表面への電荷の誘起を抑えることが難しくなる。厚さが５００μｍを超えると、現像ローラ６６と感光体ベルト１との近接領域（飛翔領域）が広くなり過ぎて、静電潜像Ｄへ位置精度良く現像液滴Ｆを飛翔させることが難しくなる。本実施形態では、現像ローラ表面層６６ａとして、比誘電率２．１、厚さ２１０μｍのＰＴＦＥが用いられる。
【００９３】
現像ローラ表面層６６ａは、液体現像剤ｄｖに対して撥液性を有するように表面処理される。このような表面処理は、たとえば、旭硝子社製感光性コーティング・フッ素樹脂「ＡＬ−Ｐｏｌｙｍｅｒ」を用いて行うことができる。
【００９４】
除電ローラ６５は、供給ローラ６４に接するように配置されるローラ状部材である。除電ローラ６５は、現像液滴Ｆの形成の際、および現像液滴Ｆの中間飛翔の際に、供給ローラ６４に電荷が繰り返し蓄積されて悪影響を及ぼすことを防止するために、供給ローラ表面層６４ａをＡＣ（交流）除電する。除電ローラ６５は、ステンレス製の回転軸６５ｂを、ゴム部材からなる弾性層６５ａによって被覆してなる。回転軸６５ｂは、除電ローラ電源１３と接続され、交流電流が印加される。除電ローラ６５としては、このようなものに限られず、非接触で除電を行う部材であったり、除電とクリーニングとを兼ねた部材であったりしてもよい。
【００９５】
クリーニングブレード６７は、現像ローラ表面層６６ａに圧接して設けられるブレード状部材である。クリーニングブレード６７は、現像ローラ表面層６６ａを除電し、現像後の現像ローラ表面層６６ａに残存する現像液滴Ｆを除去することによって、現像装置６の安定した連続動作を可能にする。リーニングブレード６７は、導電性ウレタンゴムからなり、現像ローラ表面層６６ａを掻きとることによって、現像液滴Ｆを除去する。クリーニングブレード６７の鉛直方向下方には、クリーニングブレード６７によって除去された現像液滴Ｆを回収する容器状部材である回収容器６８が設けられる。また、クリーニングブレード６７は、クリーニングブレード電源１５と接続され、クリーニングブレード電源１５から交流電流が印加されることによって、現像ローラ表面層６６ａをＡＣ除電する。
【００９６】
濃度検出部１６は、現像ローラ６６の表面上の画像の画像濃度、および感光体ベルト１の表面上の画像の画像濃度を測定するための部材である。濃度検出部１６は、発光部と受光部とを備える。濃度検出部１６は、発光部によって画像を形成する現像液滴Ｆに光を照射し、現像液滴Ｆによって反射された光を受光部で受光することによって、画像濃度を測定する。
【００９７】
以上のように構成される現像装置６による現像動作を説明する。制御部から現像を行うよう命令が入力されると、まず、塗布ローラ６１および供給ローラ６４が回転を始める。本実施形態では、塗布ローラ６１および供給ローラ６４の周速度をＳ１とするとき、｜Ｓ１｜＝１２００ｍｍ／ｓである（以下では、周速度は、右回りを正の値、左周りを負の値とする。）。これによって、供給ローラ６４の表面上には、質量ｍ＝２．７×１０−１０ｇ／個、帯電量Ｑ＝−５．４×１０−１５Ｃ／個の現像液滴Ｆが３５μｍのピッチｐで形成される。このとき、現像液滴Ｆの液滴径は、液滴形成孔Ｈの寸法と同一か、またはそれ以下である。
【００９８】
現像液滴Ｆの１個あたりの帯電量Ｑと質量ｍの比｜Ｑ／ｍ｜は、液体現像剤ｄｖの種類および現像液滴Ｆの液滴径によって異なるけれども、５μＣ／ｇ〜５０μＣ／ｇの範囲内であることが好ましい。本実施形態では、比｜Ｑ／ｍ｜＝２０μＣ／ｇ、である。また、液滴形成孔Ｈが最密配列で設けられる場合、液滴形成孔Ｈの中心間距離（ピッチ）を３５μｍとすると、現像液滴Ｆの１個あたりの質量ｍ＝２．７×１０−１０ｇから、単位面積あたりの液体現像剤ｄｖの質量は、
２．７×１０−１０ｇ／（３５×１０−４ｃｍ×３５×１０−４ｃｍ×√３／２）
＝２．５３×１０−５ｇ／ｃｍ２
＝０．０２５３ｍｇ／ｃｍ２
となる。
【００９９】
次に、静電潜像Ｄの飛翔領域への到達と、現像液滴Ｆの飛翔領域への到達とを同期させるように、現像ローラ６６が回転する。本実施形態では、現像ローラ６６の周速度をＳ２とするとき、｜Ｓ２｜＝２００ｍｍ／ｓである。このとき、回転軸６４ｃおよび回転軸６６ｃには、それぞれ供給バイアス電圧および現像バイアス電圧が印加されており、これによって、中間飛翔領域には、中間飛翔電界が発生している。
【０１００】
現像液滴Ｆは、中間飛翔電界によって、供給ローラ６４から現像ローラ６６へ飛翔する。上述したように、供給ローラの周速度Ｓ１の絶対値は、１２００ｍｍ／ｓであり、現像ローラ６６の周速度Ｓ２の大きさは２００ｍｍ／ｓである。したがって、周速比｜Ｓ１／Ｓ２｜＝６となる。すなわち、周速比｜Ｓ１／Ｓ２｜＞１となる。第１周速度比制御手段は、このように、周速比｜Ｓ１／Ｓ２｜＞１となるように制御する手段である。第１周速度比制御手段は、画像形成装置１００の制御部の一部であってもよいし、現像装置６に備えられてもよい。
【０１０１】
これによって、現像ローラ６６の表面上には、供給ローラ６４の表面上の現像液滴Ｆの６倍の数密度の現像液滴Ｆが付着することになる。このとき、現像ローラ６６上の現像液滴Ｆの液滴径は、供給ローラ６４上の現像液滴Ｆの液滴径と同一である。また、現像ローラ６６上の、単位面積あたりの液体現像剤ｄｖの質量は、０．１５ｍｇ／ｃｍ２となる。
【０１０２】
また、このとき、中間飛翔電界制御手段は、現像液滴Ｆの表面エネルギーをＵｓ［Ｊ］、現像液滴Ｆの質量をＭ［ｋｇ］、供給ローラ６４からの飛翔（中間飛翔）の際の現像液滴Ｆの飛翔速度（中間飛翔速度）の最大値をＶ’ｍａｘ［ｍ／ｓ］とするとき、下記式（１）を満たすように、供給ローラ電源１２および現像ローラ電源１４を制御し、中間飛翔電界を制御する。
Ｕｓ ＞ （１／２）ＭＶ’ｍａｘ２ …（１）
【０１０３】
このとき、中間飛翔電界制御手段は、供給ローラ６４上の現像液滴Ｆにかかる力の総和が、０に近く、供給ローラ６４から離れる向きの力となるように、中間飛翔電界を制御する。これによって、上記式（１）を満たしながら、現像液滴Ｆを中間飛翔させることが容易になる。中間飛翔電界制御手段は、画像形成装置１００の制御部の一部であってもよいし、現像装置６に備えられてもよい。
【０１０４】
また、中間飛翔電界制御手段は、環境要因、供給ローラ６４の状態、および液体現像剤ｄｖの濃度によって変動する、現像ローラ６６上の画像濃度が、常に所定の値になるように、中間飛翔電界を補正する。この補正は、現像動作を停止した状態で、濃度検出部１６が現像ローラ６６表面に形成されたテストパターンの画像濃度を検出することによって行われる。濃度検出部１６からの検出信号は中間飛翔電界制御手段へ送信され、中間飛翔電界制御手段は画像濃度が所定の範囲内であるか否かを判定する。中間飛翔電界制御手段は、画像濃度が下限値よりも低い場合には、中間飛翔電界を増加させる。また、中間飛翔電界制御手段は、画像濃度が上限値よりも高い場合には、中間飛翔電界を減少させる。
【０１０５】
最後に、現像ローラ６６から現像液滴Ｆを飛翔させることによって、感光体ベルト１上の静電潜像Ｄを現像する。本実施形態では、感光体ベルト１の周速度をＳ３とするとき、｜Ｓ３｜＝１００ｍｍ／ｓである。このとき、回転軸６６ｃには現像バイアス電圧が印加されており、導電層１ｂは接地されている。これによって、飛翔領域には、飛翔電界が発生している。
【０１０６】
現像液滴Ｆは、飛翔電界によって、現像ローラ６６から感光層１ｃへ飛翔する。上述したように、現像ローラの周速度Ｓ２の絶対値は、２００ｍｍ／ｓであり、感光体ベルト１の周速度Ｓ３の絶対値は１００ｍｍ／ｓである。したがって、周速比｜Ｓ２／Ｓ３｜＝２となる。すなわち、周速比｜Ｓ２／Ｓ３｜＞１となる。第２周速度比制御手段は、このように、周速比｜Ｓ２／Ｓ３｜＞１となるように制御する手段である。第２周速度比制御手段は、画像形成装置１００の制御部の一部であってもよいし、現像装置６に備えられてもよい。
【０１０７】
これによって、感光体ベルト１の表面上には、現像ローラ６６の表面上の現像液滴Ｆの２倍の数密度の現像液滴Ｆが付着することになる。このとき、感光体ベルト１上の現像液滴Ｆの液滴径は、現像ローラ６６上の現像液滴Ｆの液滴径と同一である。また、感光体ベルト１上の、単位面積あたりの液体現像剤ｄｖの質量は、０．３０ｍｇ／ｃｍ２となる。
【０１０８】
また、このとき、飛翔電界制御手段は、現像液滴Ｆの表面エネルギーをＵｓ［Ｊ］、現像液滴Ｆの質量をＭ［ｋｇ］、現像ローラ６６からの飛翔（現像飛翔）の際の現像液滴Ｆの飛翔速度（現像飛翔速度）の最大値をＶｍａｘ［ｍ／ｓ］とするとき、下記式（２）を満たすように、現像ローラ電源１４を制御し、飛翔電界を制御する。
Ｕｓ ＞ （１／２）ＭＶｍａｘ２ …（２）
【０１０９】
このとき、飛翔電界制御手段は、現像ローラ６６上の現像液滴Ｆにかかる力の総和が、０に近く、現像ローラ６６から離れる向きの力となるように、飛翔電界を制御する。これによって、上記式（２）を満たしながら、現像液滴Ｆを現像飛翔させることが容易になる。飛翔電界制御手段は、画像形成装置１００の制御部の一部であってもよいし、現像装置６に備えられてもよい。
【０１１０】
また、飛翔電界制御手段は、環境要因、現像ローラ６６の状態、および液体現像剤ｄｖの濃度によって変動する、感光体ベルト１上の画像濃度が、常に所定の値になるように、飛翔電界を補正する。この補正は、濃度検出部１６が感光体ベルト１表面に形成されたテストパターンの画像濃度を検出することによって行われる。濃度検出部１６からの検出信号は飛翔電界制御手段へ送信され、飛翔電界制御手段は画像濃度が所定の範囲内であるか否かを判定する。飛翔電界制御手段は、画像濃度が下限値よりも低い場合には、飛翔電界を増加させる。また、飛翔電界制御手段は、画像濃度が上限値よりも高い場合には、飛翔電界を減少させる。
【０１１１】
テストパターンとしては、一般的に、ベタ画像パターンが用いられる。しかしながら、ベタ画像パターンでは安定した細線再現性を確保することが難しいので、ベタ画像パターンの代わりに、細線または海島状のパターンを用いることが好ましい。
【０１１２】
以上のように現像動作を行う現像装置６によれば、供給ローラ表面層６４ａは、供給ローラ６４の表面上の帯電した現像液滴Ｆによる金属ローラ６４ｂへの電荷の誘起を抑制することができる。すなわち、供給ローラ表面層６４ａは、現像液滴Ｆが有する電荷に対する、いわゆる鏡像電荷を小さくすることができる。したがって、供給ローラ表面層６４ａは、鏡像電荷によって形成される電界（供給ローラ鏡像電界）を小さくすることができるので、現像液滴Ｆが供給ローラ６４の表面から離脱するために最低限必要な電界を小さくすることができる。よって、現像装置６は、中間飛翔電界の大きさを低減することができる。これによって、現像装置６は、中間飛翔速度の大幅な増加を防止することができる。したがって、現像装置６は、中間飛翔時における現像液滴Ｆの分裂、および現像ローラ６６への着弾時における現像液滴Ｆの飛び散りを防ぐことができる。
【０１１３】
また、現像装置６は、誘電体からなる供給ローラ表面層６４ａが、供給ローラ電荷抑制手段として機能する。これによって、安定して供給ローラ鏡像電界を緩和できる液体飛翔現像装置を、廉価で提供することができる。
【０１１４】
供給ローラ表面層６４ａに、誘電体の代わりに、イオン導電化剤を添加した樹脂などからなる、高抵抗の半導電層を用いることも可能である。しかしながら、半導電層は、高抵抗部分に抵抗値のばらつきがあったり、環境変化または経時劣化による抵抗値の変動があったりする。抵抗値のばらつきおよび変動は飛翔電界に悪影響を及ぼす。したがって、供給ローラ表面層６４ａには誘電体を用いることが好ましい。
【０１１５】
また、供給ローラ６４表面は、液体現像剤ｄｖに対して撥液性を有する。これによって、供給ローラ表面層６４ａは、現像液滴Ｆが供給ローラ６４表面から離脱するのに必要な電界をさらに小さくすることができる。したがって、現像装置６は、中間飛翔電界の大きさをさらに低減することができる。よって、現像装置６は、現像液滴Ｆの中間飛翔速度の大幅な増加をさらに防止することができる。
【０１１６】
また、現像装置６によれば、第１周速度比制御手段は、周速比｜Ｓ１／Ｓ２｜＞１となるように制御する。第１周速度比制御手段は、より好ましくは、１＜｜Ｓ１／Ｓ２｜≦６となるように制御する。このとき、周速度｜Ｓ１｜は、１００ｍｍ／ｓ〜４８００ｍｍ／ｓの範囲内、周速度｜Ｓ２｜は、１００ｍｍ／ｓ〜８００ｍｍ／ｓの範囲内から選択される。
【０１１７】
このように、第１周速度比制御手段は、供給ローラ６４の周速度Ｓ１の絶対値が、現像ローラ６６の周速度Ｓ２の絶対値を上回るように制御する。これによって、現像装置６は、現像ローラ６６表面上に、現像液滴Ｆを密に付着させることができる。このとき、上述したように、中間飛翔速度が抑えられるので、液滴形成孔Ｈのピッチｐが小さ過ぎたり、供給ローラ６４の周速度Ｓ１の絶対値が大き過ぎたりしても、現像装置６は、現像液滴Ｆ同士の静電反発力によって、現像液滴Ｆの凝集、複合化を回避することができる。したがって、現像装置６は、現像ローラ６６上に、高濃度、高精細な画像を形成することができる。
【０１１８】
また、現像装置６によれば、中間飛翔電界制御手段は、中間飛翔の際の現像液滴Ｆの運動エネルギーの最大値（１／２）ＭＶ’ｍａｘ２が、現像液滴Ｆの表面エネルギーＵｓ未満であるように制御する。これによって、現像装置６は、中間飛翔時における現像液滴Ｆの分裂、および現像ローラ６６への着弾時における現像液滴Ｆの飛び散りを防ぐことができる。
【０１１９】
また、現像装置６によれば、現像ローラ表面層６６ａは、現像ローラ６６の表面上の帯電した現像液滴Ｆによる金属ローラ６６ｂへの電荷の誘起を抑制することができる。すなわち、現像ローラ表面層６６ａは、現像液滴Ｆが有する電荷に対する鏡像電荷を小さくすることができる。したがって、現像ローラ表面層６６ａは、鏡像電荷によって形成される電界（現像ローラ鏡像電界）を小さくすることができるので、現像液滴Ｆが現像ローラ６６の表面から離脱するために最低限必要な電界を小さくすることができる。よって、現像装置６は、飛翔電界の大きさを低減することができる。これによって、現像装置６は、現像飛翔速度の大幅な増加を防止することができる。したがって、現像装置６は、現像飛翔時における現像液滴Ｆの分裂、および感光体ベルト１への着弾時における現像液滴Ｆの飛び散りを防ぐことができる。
【０１２０】
また、現像ローラ表面層６６ａは、現像液滴Ｆが現像ローラ６６へ近づくことによって発生する現像ローラ鏡像電界を小さくすることができるので、現像液滴Ｆが現像ローラ６６へ到達する際に、中間飛翔速度が大幅に増加することを防止することができる。したがって、現像装置６は、現像ローラ６６への着弾間際における現像液滴Ｆの分裂、および現像ローラ６６への着弾時における現像液滴Ｆの飛び散りを防ぐことができる。
【０１２１】
また、現像装置６は、誘電体からなる現像ローラ表面層６６ａが、現像ローラ電荷抑制手段として機能する。これによって、安定して現像ローラ鏡像電界を緩和できる液体飛翔現像装置を、廉価で提供することができる。
【０１２２】
現像ローラ表面層６６ａに、誘電体の代わりに、イオン導電化剤を添加した樹脂などからなる、高抵抗の半導電層を用いることも可能である。しかしながら、半導電層は、高抵抗部分に抵抗値のばらつきがあったり、環境変化または経時劣化による抵抗値の変動があったりする。抵抗値のばらつきおよび変動は飛翔電界に悪影響を及ぼす。したがって、現像ローラ表面層６６ａには誘電体を用いることが好ましい。
【０１２３】
また、現像ローラ６６表面は、液体現像剤ｄｖに対して撥液性を有する。これによって、現像ローラ表面層６６ａは、現像液滴Ｆが現像ローラ６６表面から離脱するのに必要な電界を小さくすることができる。したがって、現像装置６は、飛翔電界の大きさをさらに低減することができる。よって、現像装置６は、現像液滴Ｆの現像飛翔速度の大幅な増加を防止することができる。
【０１２４】
また、現像装置６によれば、第２周速度比制御手段は、周速比｜Ｓ２／Ｓ３｜＞１となるように制御する。第２周速度比制御手段は、より好ましくは、１＜｜Ｓ２／Ｓ３｜≦４となるように制御する。このとき、周速度｜Ｓ２｜は、１００ｍｍ／ｓ〜８００ｍｍ／ｓの範囲内、周速度｜Ｓ３｜は、１００ｍｍ／ｓ〜２００ｍｍ／ｓの範囲内から選択される。
【０１２５】
このように、第２周速度比制御手段は、現像ローラ６６の周速度Ｓ２の絶対値が、感光体ベルト１の周速度Ｓ３の絶対値を上回るように制御する。これによって、現像装置６は、感光体ベルト１表面上に、現像液滴Ｆを密に付着させることができる。このとき、上述したように、現像飛翔速度が抑えられるので、液滴形成孔Ｈのピッチｐが小さ過ぎたり、現像ローラ６６の周速度Ｓ２の絶対値が大き過ぎたりしても、現像装置６は、現像液滴Ｆ同士の静電反発力によって、現像液滴Ｆの凝集、複合化を回避することができる。したがって、現像装置６は、感光体ベルト１上に、高濃度、高精細な画像を形成することができる。
【０１２６】
また、現像装置６によれば、飛翔電界制御手段は、現像飛翔の際の現像液滴Ｆの運動エネルギーの最大値（１／２）ＭＶｍａｘ２が、現像液滴Ｆの表面エネルギーＵｓ未満であるように制御する。これによって、現像装置６は、現像飛翔時における現像液滴Ｆの分裂、および感光体ベルト１への着弾時における現像液滴Ｆの飛び散りを防ぐことができる。
【０１２７】
＜シミュレーション２＞
現像装置６の作用効果を確認するために、シミュレーション２を行った。図４は、シミュレーション２の結果を示す図である。シミュレーション２は、［発明が解決しようとする課題］に記載のシミュレーション１の条件に、現像ローラＣの表面に、誘電率が空気と同じで、厚さが１００μｍである現像ローラ表面層６６ａが設けられたという条件を加えて行なったものである。
【０１２８】
図４（ａ）は、シミュレーション２における、Ｅ（Ｙ）、Ｅｆ、およびＥＱ（Ｙ）と、現像液滴Ｆのｙ座標Ｙとの関係を示す。グラフＧ６は電界Ｅ（Ｙ）を示し、グラフＧ７は電界Ｅｆを示し、グラフＧ８は電界ＥＱ（Ｙ）を示す。縦軸は、現像ローラＣから感光体ベルトへ向かう方向を正とした電界の大きさ［Ｖ／ｍ］を表し、横軸は、現像液滴Ｆのｙ座標Ｙ［μｍ］を表す。図４（ａ）が示すように、現像ローラ表面層６６ａが設けられることによって、グラフＧ１の場合と比較して、現像ローラＣ近傍での電界Ｅ（Ｙ）の急峻な変化が解消されることがわかる。
【０１２９】
図４（ｂ）は、シミュレーション２における、現像液滴Ｆの飛翔速度Ｖｆとｙ座標Ｙ、ｙ座標Ｙと飛翔開始からの時間ｔとの関係を示す。図４（ｂ）では、左縦軸が飛翔速度Ｖｆ［ｍ／ｓ］を表し、右縦軸が時間ｔ［ｓｅｃ］を表し、横軸が現像液滴Ｆのｙ座標Ｙ［μｍ］を表している。グラフＧ９は、飛翔速度Ｖｆと時間ｔとの関係を示すグラフであり、グラフＧ１０は、ｙ座標Ｙと時間ｔとの関係を示すグラフである。グラフＧ９およびグラフＧ１０は、グラフＧ６で示す電界Ｅ（Ｙ）を用いて、現像液滴Ｆに対する運動方程式ｍ・ｄＶｆ／ｄｔ＝−Ｑ・Ｅ（Ｙ）−ｍ・ｇを解くことによって得られる。グラフＧ９が示すように、飛翔速度Ｖｆは、グラフＧ４の場合と比較して、現像ローラＣ近傍において大幅に減少し、全体的にはなだらかに変化している。
【０１３０】
シミュレーション２では、感光層Ｂへの着弾直前において、飛翔速度Ｖｆが３．６ｍ／ｓとなっている。また、運動エネルギーＵｖは１．７４×１０−１２Ｊとなっており、シミュレーション１における運動エネルギーＵｖよりも減少している。このように、現像ローラ表面層６６ａを設けることによって飛翔速度Ｖｆの増加を抑制できることが確認された。
【０１３１】
像形成部３は、像形成部３ｙ，３ｍ，３ｃ，３ｋの順に現像を行い、感光体ベルト１上に、所定の色の現像液像を積み重ねる。感光体ベルト１上に、４色の現像液像が積み重ねられ、フルカラー現像液像が形成される。フルカラー現像液像は、後述する転写ローラ１０と支持ローラ２ａとの間の領域（転写領域）に搬送される。
【０１３２】
ピックアップローラ８は、画像形成装置１００に貯留される記録用紙Ｐを１枚ずつ、搬送ローラ９ａ，９ｂに送り出す、ローラ状部材である。ピックアップローラ８は、フルカラー現像液像の転写領域への到達と、記録用紙Ｐの転写領域への到達とを同期させるように、記録用紙Ｐを送り出す。搬送ローラ９ａ，９ｂは、ピックアップローラ８によって送り出された記録用紙Ｐを挟持して転写領域に送り出す、１対のローラ状部材である。
【０１３３】
転写ローラ１０は、ピックアップローラ８および搬送ローラ９ａ，９ｂによって搬送された記録用紙Ｐに、現像液像を粘着転写するローラ状部材である。粘着転写の際、転写ローラ１０は、記録用紙Ｐの、フルカラー現像液像が転写される面とは反対側の面に圧接する。粘着転写の際には、転写ローラ１０に所定の電圧を印加することによって、記録用紙Ｐへの現像液像の転写をより確実にしてもよい。転写ローラ１０は、フルカラー現像液像が転写された記録用紙Ｐを、画像形成装置１００外へ送り出す。
【０１３４】
記録用紙Ｐに転写された液体現像剤ｄｖは、記録用紙Ｐに浸透した後、乾燥する。これによって、記録用紙Ｐに画像が形成される。画像形成装置１００には、液体現像剤ｄｖの浸透、乾燥を促進するための加熱器または乾燥器が備えられてもよい。
【０１３５】
感光体クリーニングユニット７は、記録用紙Ｐに現像液像が転写された後の、感光体ベルト１の表面をクリーニングする部材である。感光体クリーニングユニット７は、支持ローラ２ａ付近に設けられる。感光体クリーニングユニット７は、たとえば、感光体ベルト１の表面に残存する液体現像剤ｄｖを掻きとるウレタンゴム製クリーニングブレードと、掻きとった液体現像剤ｄｖを回収する現像剤回収容器からなる。
【０１３６】
本実施形態では、１つの感光体ベルト１上に複数の色の液体現像剤ｄｖが重ね合わされることによって、画像が形成されるけれども、他の実施形態としては、たとえば、各色に対応する４つの感光体と中間転写ベルトとを備え、中間転写ベルト上に液体現像剤ｄｖを重ね合わせる方式の画像形成装置であってもよい。
【０１３７】
次に、本発明に係る液体飛翔現像装置の第２実施形態である現像装置６ａについて説明する。図５は、現像装置６ａの断面を概略的に示す模式図である。画像形成装置１００は、現像装置６の代わりに、現像装置６ａを備えることができる。
【０１３８】
現像装置６ａは、感光体ベルト１のから鉛直方向下部分から、鉛直方向下方に離隔して設けられる液体飛翔現像装置である。現像装置６は、塗布ローラ７１と、規制部材７２と、現像槽７３と、現像ローラ７４と、除電ローラ７５と、図示しない飛翔電界制御手段と、図示しない第２周速度比制御手段とを備える。
【０１３９】
現像装置６ａは、液体現像剤ｄｖから、帯電した現像液滴Ｆを形成し、現像液滴Ｆを、飛翔させることによって感光層１ｃ表面の静電潜像Ｄに供給する。本実施形態では、現像装置６と同様に、自発帯電方式を採る。
【０１４０】
現像槽７３は、液体現像剤ｄｖを貯留する容器状部材である。現像槽７３に貯留される液体現像剤ｄｖは、所定の液面高さに保たれるように調整される。液体現像剤ｄｖとしては、現像装置６に用いたものを用いることができるけれども、顔料を分散させた結着樹脂の微粒子を溶媒に分散させた現像剤を用いることもできる。本実施形態に用いる液体現像剤ｄｖは、現像装置６に用いることもできる。以下に、本実施形態に用いる液体現像剤ｄｖの製造方法を示す。
【０１４１】
＜液体現像剤ｄｖの製造方法＞
ガラス転移温度Ｔｇ＝６０℃、１／２フロー軟化温度Ｔｍ＝１１０℃の特性を有するポリエステル樹脂（結着樹脂）に対して、４０重量％の顔料を加えて予備混練分散させた組成物（マスターバッチ処理された組成物）と、ポリエステル樹脂と、帯電制御剤（アルキルサルチル酸金属塩）とをヘンシェルミキサーに投入し、１０分間混合して混合物（原材料混合物）を生成する。なお、この混合物生成の際、製造するカラートナーの所望の顔料濃度Ｎに応じ、下記に示す条件を満たす各組成材料をそれぞれ投入する。
【０１４２】
（顔料濃度Ｎ重量％のカラートナーを製造する場合の原材料投入量）
ポリエステル樹脂：（９８−Ｚ）重量部
組成物：Ｙ重量部
帯電制御剤：２重量部
但し、Ｎ／１００＝０．４×Ｚ／１００を満たす。
【０１４３】
また、上記顔料は、以下の製品を使用する。
（顔料）
イエロー顔料…Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー７４「FAST YELLOW FGOK（山陽色素株式会社製）」
マゼンタ顔料…Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド１２２「Toner Magennta E-02 （クラリアントジャパン株式会社製）」
シアン顔料…Ｃ．Ｉ．ピグメントブルー１５：３「Hosteaperm Blue B2G （クラリアントジャパン株式会社製）」
【０１４４】
２０重量％の顔料濃度にした混合物を、三井鉱山株式会社製ニーディックスＭＯＳ１４０−８００で溶融混練して均一分散させマスタバッチにする。上記マスタバッチ、キャリア液（信越シリコン社製シリコンオイル「KF-96」）、および分散剤を調合し、ボールミルで湿式粉砕して、粒径２μｍ、固形分濃度２０％のトナー分散液（液体現像剤ｄｖ）を得る。
【０１４５】
塗布ローラ７１は、液体現像剤ｄｖを担持して、後述する現像ローラ７４に液体現像剤ｄｖを塗布するローラ状部材である。塗布ローラ７１は、ステンレス製の回転軸７１ｂを、ＥＰＤＭ、シリコンゴム、フッ素樹脂などのゴム部材からなる弾性層７１ａによって被覆してなる。弾性層７１ａは、金属などであってもよい。回転軸７１ｂは、塗布ローラ電源１１と接続され、所定の電位に調整される。回転軸７１ｂの電位は、現像ローラ７４と同電位であってもよく、現像液滴Ｆの帯電量を制御するために現像ローラ７４との電位差があってもよく、フローティングであってもよい。
【０１４６】
塗布ローラ７１は、所定の線圧で現像ローラ７４に圧接して設けられる。塗布ローラ７１は、塗布ローラ７１と現像ローラ７４との近接領域において、塗布ローラ７１の表面と現像ローラ７４の表面とが反対方向に移動するように、図示しない駆動手段によって右回りに回転するように設けられる。これによって、現像ローラ７４の表面に、所定の液滴径、液滴密度の現像液滴Ｆが形成される。
【０１４７】
なお、塗布ローラ７１の表面が撥液性を有し、各表面が反対方向に移動するように塗布ローラ７１が回転すると現像液滴Ｆの形成が困難である場合は、各表面が同一方向に移動するように所定の周速度で塗布ローラ７１を回転させることによって、現像液滴Ｆの形成を行ってもよい。
【０１４８】
塗布ローラ７１の表面には、規制部材７２が圧接して設けられる。規制部材７２は、塗布ローラ７１に担持される液体現像剤ｄｖが所定の量以下となるように規制するブレード状部材である。
【０１４９】
現像ローラ７４は、液体現像剤ｄｖから帯電した現像液滴Ｆを形成し、現像液滴Ｆを担持しながら搬送する部材である。現像ローラ７４は、回転軸７４ｃと金属ローラ７４ｂとを有する現像ローラ基材、および現像ローラ表面層７４ａからなる。現像ローラ７４は、その鉛直方向下部分が、液体現像剤ｄｖに浸るように設けられる。また、現像ローラ７４は、現像ローラ７４の鉛直方向最上部分が、感光体ベルト１の鉛直方向最下部分から鉛直方向下方２００μｍの位置にあるように設けられる。
【０１５０】
回転軸７４ｃは、図示しない現像ローラ駆動手段によって左回りに回転する金属製の棒状部材である。回転軸７４ｃは、飛翔電界発生手段である。飛翔電界発生手段である回転軸７４ｃは、現像ローラ電源１４と接続されることによって、現像ローラ７４から静電潜像Ｄが形成された感光体ベルト１へ、現像液滴Ｆを飛翔（現像飛翔）させて供給するための電界である、飛翔電界を発生させる。回転軸７４ｃに現像バイアス電圧が印加されることによって、飛翔電界が安定して形成される。回転軸７４ｃに印加される現像バイアス電圧は、たとえば現像開始電圧が−６００Ｖの場合、−５０〜−１００Ｖのマージンを付加した状態で、−６５０Ｖ〜−７００Ｖである。
【０１５１】
金属ローラ７４ｂは、図示しない金属製軸受けを介して、回転軸７４ｃに固定される金属製のローラ状部材である。したがって、金属ローラ７４ｂは、回転軸６４ｃの回転に伴って、左回りに回転する。また、金属ローラ７４ｂと回転軸７４ｃとは、金属製軸受けを介して導通する。金属ローラ７４ｂ、回転軸７４ｃ、および金属製軸受けには、ステンレスを用いることができる。
【０１５２】
現像ローラ表面層７４ａは、金属ローラ７４ｂ表面を覆う誘電体である。現像ローラ表面層７４ａは、現像ローラ電荷抑制手段である。現像ローラ電荷抑制手段である現像ローラ表面層７４ａは、現像ローラ７４の表面に担持された現像液滴Ｆによる金属ローラ７４ｂの表面への電荷の誘起を抑制する。現像ローラ表面層７４ａには、フッ素樹脂、たとえば、ＰＥＴＦＥ，ＰＦＡ，ＰＦＥ，ＰＴＦＥなどを用いることができる。また、これらのいずれかが重ね合わされた状態で用いられてもよい。
【０１５３】
現像ローラ表面層７４ａの厚さは５０μｍ〜５００μｍであることが好ましい。厚さが５０μｍ未満であると、現像ローラ電荷抑制手段としての機能が低下し、金属ローラ７４ｂ表面への電荷の誘起を抑えることが難しくなる。厚さが５００μｍを超えると、現像ローラ７４と感光体ベルト１との近接領域（飛翔領域）が広くなり過ぎて、静電潜像Ｄへ位置精度良く現像液滴Ｆを飛翔させることが難しくなる。本実施形態では、現像ローラ表面層７４ａとして、比誘電率２．１、厚さ２１０μｍのＰＴＦＥが用いられる。
【０１５４】
現像ローラ表面層７４ａは、液体現像剤ｄｖに対して撥液性を有するように表面処理される。このような表面処理は、たとえば、旭硝子社製感光性コーティング・フッ素樹脂「ＡＬ−Ｐｏｌｙｍｅｒ」を用いて行うことができる。
【０１５５】
現像ローラ表面層７４ａには、液滴形成孔が設けられる。本実施形態では、液滴形成孔は、辺が２．８３μｍ、高さが２μｍの正四角錐状である。液滴形成孔は、千鳥配置で設けられ、像搬送方向ｂにおけるピッチは３５μｍである。液滴形成孔の寸法およびピッチはこれに限らず、深さは２μｍ〜２０μｍの範囲内から、ピッチは３５μｍ〜３４０μｍ（７２５ＤＰＩ〜７５ＤＰＩ程度）の範囲内から、選択することができる。
【０１５６】
また、液滴形成孔は、現像ローラ７４ではなく、塗布ローラ７１に設けてもよい。液滴形成孔は、正四角錐状である必要はなく、曲面を有する谷状であってもよく、数μｍに粗面化された側面を有する円筒状であってもよい。
【０１５７】
除電ローラ７５は、現像ローラ７４に接するように配置されるローラ状部材である。除電ローラ７５は、現像液滴Ｆの形成の際、および現像液滴Ｆの現像飛翔の際に、現像ローラ７４に電荷が繰り返し蓄積されて悪影響を及ぼすことを防止するために、現像ローラ表面層７４ａをＡＣ除電する。また、除電ローラ７５は、除電とクリーニングとを兼ねた部材である。除電ローラ７５は、ステンレス製の回転軸７５ｂを、ゴム部材からなる弾性層７５ａによって被覆してなる。回転軸７５ｂは、除電ローラ電源１３と接続され、交流電流が印加される。除電ローラ７５としては、このようなものに限られず、非接触で除電を行う部材であってもよい。
【０１５８】
以上のように構成される現像装置６ａによる現像動作を説明する。制御部から現像を行うよう命令が入力されると、まず、塗布ローラ７１および現像ローラ７４が回転する。本実施形態では、塗布ローラ７１および現像ローラ７４の周速度をＳ２とするとき、｜Ｓ２｜＝１２００ｍｍ／ｓである。これによって、現像ローラ７４の表面上には、質量ｍ＝２．７×１０−１０ｇ／個、帯電量Ｑ＝−５．４×１０−１５Ｃ／個の現像液滴Ｆが３５μｍのピッチで形成される。このとき、現像液滴Ｆの液滴径は、液滴形成孔の寸法と同一か、またはそれ以下である。
【０１５９】
現像液滴Ｆの１個あたりの帯電量Ｑと質量ｍの比｜Ｑ／ｍ｜は、液体現像剤ｄｖの種類および現像液滴Ｆの液滴径によって異なるけれども、５μＣ／ｇ〜５０μＣ／ｇの範囲内であることが好ましい。本実施形態では、比｜Ｑ／ｍ｜＝２０μＣ／ｇである。また、質量ｍとピッチとから、単位面積あたりの液体現像剤ｄｖの質量は、０．０２５３ｍｇ／ｃｍ２となる。
【０１６０】
次に、現像ローラ７４から現像液滴Ｆを飛翔させることによって、感光体ベルト１上の静電潜像Ｄを現像する。本実施形態では、感光体ベルト１の周速度をＳ３とするとき、｜Ｓ３｜＝１００ｍｍ／ｓである。このとき、回転軸７４ｃには現像バイアス電圧が印加されており、導電層１ｂは接地されている。これによって、飛翔領域には、飛翔電界が発生している。
【０１６１】
現像液滴Ｆは、飛翔電界によって、現像ローラ７４から感光層１ｃへ飛翔する。上述したように、現像ローラの周速度Ｓ２の絶対値は、１２００ｍｍ／ｓであり、感光体ベルト１の周速度Ｓ３の絶対値は１００ｍｍ／ｓである。したがって、周速比｜Ｓ２／Ｓ３｜＝１２となる。すなわち、周速比｜Ｓ２／Ｓ３｜＞１となる。第２周速度比制御手段は、このように、周速比｜Ｓ２／Ｓ３｜＞１となるように制御する手段である。第２周速度比制御手段は、画像形成装置１００の制御部の一部であってもよいし、現像装置６ａに備えられてもよい。
【０１６２】
これによって、感光体ベルト１の表面上には、現像ローラ７４の表面上の現像液滴Ｆの１２倍の数密度の現像液滴Ｆが付着することになる。このとき、感光体ベルト１上の現像液滴Ｆの液滴径は、現像ローラ７４上の現像液滴Ｆの液滴径と同一である。また、感光体ベルト１上の、単位面積あたりの液体現像剤ｄｖの質量は、０．３０ｍｇ／ｃｍ２となる。
【０１６３】
また、このとき、飛翔電界制御手段は、現像液滴Ｆの表面エネルギーをＵｓ［Ｊ］、現像液滴Ｆの質量をＭ［ｋｇ］、現像ローラ７４からの飛翔（現像飛翔）の際の現像液滴Ｆの飛翔速度（現像飛翔速度）の最大値をＶｍａｘ［ｍ／ｓ］とするとき、上記式（２）を満たすように、現像ローラ電源１４を制御し、飛翔電界を制御する。
【０１６４】
このとき、飛翔電界制御手段は、現像ローラ７４上の現像液滴Ｆにかかる力の総和が、０に近く、現像ローラ７４から離れる向きの力となるように、飛翔電界を制御する。これによって、上記式（２）を満たしながら、現像液滴Ｆを現像飛翔させることが容易になる。
【０１６５】
また、飛翔電界制御手段は、環境要因、現像ローラ７４の状態、および液体現像剤ｄｖの濃度によって変動する、感光体ベルト１上の画像濃度が、常に所定の値になるように、飛翔電界を補正する。この補正は、濃度検出部１６が感光体ベルト１表面に形成されたテストパターンの画像濃度を検出することによって行われる。濃度検出部１６からの検出信号は飛翔電界制御手段へ送信され、飛翔電界制御手段は画像濃度が所定の範囲内であるか否かを判定する。飛翔電界制御手段は、画像濃度が下限値よりも低い場合には、飛翔電界を増加させる。また、飛翔電界制御手段は、画像濃度が上限値よりも高い場合には、飛翔電界を減少させる。テストパターンとしては、細線または海島状のパターンを用いることが好ましい。
【０１６６】
以上のように現像動作を行う現像装置６ａによれば、現像ローラ表面層７４ａは、現像ローラ７４の表面上の帯電した現像液滴Ｆによる金属ローラ７４ｂへの電荷の誘起を抑制することができる。すなわち、現像ローラ表面層７４ａは、現像液滴Ｆが有する電荷に対する鏡像電荷を小さくすることができる。したがって、現像ローラ表面層７４ａは、鏡像電荷によって形成される電界（現像ローラ鏡像電界）を小さくすることができるので、現像液滴Ｆが現像ローラ７４の表面から離脱するために最低限必要な電界を小さくすることができる。よって、現像装置６ａは、飛翔電界の大きさを低減することができる。これによって、現像装置６は、現像飛翔速度の大幅な増加を防止することができる。したがって、現像装置６は、現像飛翔時における現像液滴Ｆの分裂、および感光体ベルト１への着弾時における現像液滴Ｆの飛び散りを防ぐことができる。
【０１６７】
また、現像装置６ａは、誘電体からなる現像ローラ表面層７４ａが、現像ローラ電荷抑制手段として機能する。これによって、安定して現像ローラ鏡像電界を緩和できる液体飛翔現像装置を、廉価で提供することができる。
【０１６８】
現像ローラ表面層７４ａに、誘電体の代わりに、イオン導電化剤を添加した樹脂などからなる、高抵抗の半導電層を用いることも可能である。しかしながら、半導電層は、高抵抗部分に抵抗値のばらつきがあったり、環境変化または経時劣化による抵抗値の変動があったりする。抵抗値のばらつきおよび変動は飛翔電界に悪影響を及ぼす。したがって、現像ローラ表面層７４ａには誘電体を用いることが好ましい。
【０１６９】
また、現像ローラ７４表面は、液体現像剤ｄｖに対して撥液性を有する。これによって、現像ローラ表面層７４ａは、現像液滴Ｆが現像ローラ７４表面から離脱するのに必要な電界をさらに小さくすることができる。したがって、現像装置６ａは、飛翔電界の大きさをさらに低減することができる。よって、現像装置６ａは、現像液滴Ｆの現像飛翔速度の大幅な増加をさらに防止することができる。
【０１７０】
また、現像装置６ａによれば、第２周速度比制御手段は、周速比｜Ｓ２／Ｓ３｜＞１となるように制御する。第２周速度比制御手段は、より好ましくは、１＜｜Ｓ２／Ｓ３｜≦２４となるように制御する。このとき、周速度｜Ｓ２｜は、１００ｍｍ／ｓ〜４８００ｍｍ／ｓの範囲内、周速度｜Ｓ３｜は、１００ｍｍ／ｓ〜２００ｍｍ／ｓの範囲内から選択される。
【０１７１】
このように、第２周速度比制御手段は、現像ローラ７４の周速度Ｓ２の絶対値が、感光体ベルト１の周速度Ｓ３の絶対値を上回るように制御する。これによって、現像装置６ａは、感光体ベルト１表面上に、現像液滴Ｆを密に付着させることができる。このとき、上述したように、現像飛翔速度が抑えられるので、液滴形成孔のピッチが小さ過ぎたり、現像ローラ７４の周速度Ｓ２の絶対値が大き過ぎたりしても、現像装置６ａは、現像液滴Ｆ同士の静電反発力によって、現像液滴Ｆの凝集、複合化を回避することができる。したがって、現像装置６ａは、感光体ベルト１上に、高濃度、高精細な画像を形成することができる。
【０１７２】
また、現像装置６ａによれば、飛翔電界制御手段は、現像飛翔の際の現像液滴Ｆの運動エネルギーの最大値（１／２）ＭＶｍａｘ２が、現像液滴Ｆの表面エネルギーＵｓ未満であるように制御する。これによって、現像装置６ａは、現像飛翔時における現像液滴Ｆの分裂、および感光体ベルト１への着弾時における現像液滴Ｆの飛び散りを防ぐことができる。
【０１７３】
また、現像装置６ａは、現像ローラ７４によって液体現像剤ｄｖを現像槽７３から汲み上げ、これによって形成された現像液滴Ｆを、供給ローラを介さずに、直接感光体ベルト１へ供給する。したがって、現像装置６ａの構成は、現像装置６と比較して単純であり、現像装置を小型化することができるという利点がある。これに対し、現像装置６は、供給ローラ６４を介して現像を行うので、現像装置６ａと比較して、感光体ベルト１表面上に、現像液滴Ｆを密に付着させることができるという利点がある。
【０１７４】
次に、本発明に係る画像形成装置の第２実施形態である画像形成装置２００について説明する。図６は、画像形成装置２００の断面を概略的に示す模式図である。画像形成装置２００は、感光体ベルト１の構成、および露光部５の配置位置が異なること以外は、画像形成装置１００と同じ構成である。したがって、感光体ベルト１および露光部５以外についての説明を省略する。
【０１７５】
図７は、感光体ベルト１の断面の一部を示す断面図である。本実施形態において、感光体ベルト１は、感光層１ｃと、導電性基材と、中間層１ｄとを有する無端ベルト状の像担持体である。感光体ベルト１は、感光層１ｃが感光体ベルト１の外周側になり、導電性基材が感光体ベルト１の内周側になり、中間層１ｄが感光層１ｃと導電性基材の間になるように、支持ローラ２ａ，２ｂに張架される。
【０１７６】
感光層１ｃは、厚さ２０μｍのＯＰＣからなる。ＯＰＣとしては、電荷輸送層と電荷発生層とを積層してなる積層型感光体、または、バインダー中に電荷発生層を分散させた単層型感光体のいずれであってもよい。導電性基材は、カーボンブラックを分散させて導電性を付与した不透明の導電層１ｂと、導電層１ｂよりも内周側に設けられる誘電体層１ａとからなる。ここで、不透明とは、露光部５から照射される光を透過しないことを指す。
導電層１ｂは、カーボンブラックを分散させたポリカーボネート樹脂からなる電極である。本実施形態では、導電層１ｂは、接地される。誘電体層１ａは、ポリカーボネート樹脂からなる。
【０１７７】
中間層１ｄは、感光層１ｃの表面へと飛翔する現像液滴Ｆが導電層１ｂに電荷を誘起することを抑制する部材である。中間層１ｄは、比誘電率３、体積固有抵抗２×１０９［Ω・ｍ］、厚さ２００μｍ、時定数５３ｍｓｅｃの誘電体である。誘電体としては、ポリカーボネートなどの半導電性の樹脂を用いることができる。また、厚さは、１００μｍ〜２００μｍの範囲内から選択することができる。
【０１７８】
ここで、中間層１ｄの時定数は次のようにして測定される。まず、導電性基材に中間層１ｄのみを設ける。感光層１ｃは、設けないでおく。スコロトロン式の帯電器を用い、グリッド（グリッド電圧は−５００Ｖ）と中間層１ｄとのギャップを１．０ｍｍに設定して、中間層１ｄを一様に−５１０Ｖに帯電させる。帯電後の中間層１ｄの表面電位を表面電位計で計測し、表面電位が０．３６８倍に減衰するまでにかかる時間を求め、その時間を中間層１ｄの時定数とする。
【０１７９】
露光部５は、感光体ベルト１の外周側において感光体ベルト１から離隔して設けられ、感光体ベルト１の外周側から、感光層１ｃに所定の光を照射する部材である。本実施形態では、感光体ベルト１が不透明であるため、画像形成装置１００と異なり、露光部５は、感光体ベルト１の外周側に設けられる。ただし、感光体ベルト１は透明であってもよい。
【０１８０】
以上の点以外は、画像形成装置１００と画像形成装置２００とは同一の構成であるので、画像形成装置２００は、画像形成装置１００と同様の現像動作を行う。したがって、感光体ベルト１の周速度Ｓ３＝１００ｍｍ／ｓである。このとき、帯電部４によって帯電が行われる領域（帯電領域）を、感光体ベルト１が通過するのにかかる時間は、１４０ｍｓｅｃである。この値は、中間層１ｄの時定数より大きい。したがって、中間層１ｄは誘電分極が進行するので、感光層１ｃの表面は目的とする電圧に帯電する。
【０１８１】
その後、露光部５によって静電潜像Ｄが形成された感光体ベルト１は、飛翔領域へ到達する。飛翔領域では、感光体ベルト１は、現像ローラ６６から現像液滴Ｆが供給される。このとき、現像ローラ６６から離脱した現像液滴Ｆが、感光体ベルト１へ到達するまでの飛翔時間は、０．１ｍｓｅｃ〜０．３ｍｓｅｃである。この時間は、中間層１ｄの時定数よりも小さい。したがって、現像液滴Ｆの飛翔中に、中間層１ｄの誘電分極は進行しない。
【０１８２】
このように、飛翔時間よりも大きな時定数を有する中間層１ｄは、感光層１ｃの表面に近づく現像液滴Ｆによる導電層１ｂへの電荷の誘起を抑制することができる。すなわち、中間層１ｄは、現像液滴Ｆが有する電荷に対する鏡像電荷を小さくすることができる。したがって、中間層１ｄは、鏡像電荷によって形成される鏡像電界（像担持体鏡像電界）を小さくすることができる。これによって、画像形成装置２００は、現像液滴Ｆが感光体ベルト１へ到達する際に、現像飛翔速度が大幅に増加することを防止することができる。よって、画像形成装置２００は、感光体ベルト１への着弾間際における現像液滴Ｆの分裂、および感光体ベルト１への着弾時における現像液滴Ｆの飛び散りを防ぐことができるので、良好な画質の画像を得ることができる。
【０１８３】
また、上述したように、中間層１ｄの時定数は、帯電領域通過時間よりも小さいので、感光体ベルト１は、感光体ベルト１の帯電特性および露光特性を確保しながら、像担持体鏡像電界を小さくすることができる。
【０１８４】
＜シミュレーション３＞
画像形成装置２００の作用効果を確認するために、シミュレーション３を行った。図８は、シミュレーション３の結果を示す図である。シミュレーション３は、シミュレーション２の条件に、基材Ａと感光層Ｂとの間に、比誘電率εｓ＝１．０、体積固有抵抗ρｖ＝１０１０Ωｍ、厚さが１００μｍであり、時定数が８９ｍｓｅｃである中間層１ｄが設けられたという条件を加えて行なったものである。
【０１８５】
図８（ａ）は、シミュレーション３における、Ｅ（Ｙ）、Ｅｆ、およびＥＱ（Ｙ）と、現像液滴Ｆのｙ座標Ｙとの関係を示す。グラフＧ１１は電界Ｅ（Ｙ）を示し、グラフＧ１２は電界Ｅｆを示し、グラフＧ１３は電界ＥＱ（Ｙ）を示す。縦軸は、現像ローラＣから感光体ベルトへ向かう方向を正とした電界の大きさ［Ｖ／ｍ］を表し、横軸は、現像液滴Ｆのｙ座標Ｙ［μｍ］を表す。図８（ａ）が示すように、中間層１ｄが設けられることによって、グラフＧ１の場合と比較して、感光体ベルト近傍での電界Ｅ（Ｙ）の急峻な変化が解消されることがわかる。
【０１８６】
図８（ｂ）は、シミュレーション３における、現像液滴Ｆの飛翔速度Ｖｆとｙ座標Ｙ、ｙ座標Ｙと飛翔開始からの時間ｔとの関係を示す。図８（ｂ）では、左縦軸が飛翔速度Ｖｆ［ｍ／ｓ］を表し、右縦軸が時間ｔ［ｓｅｃ］を表し、横軸が現像液滴Ｆのｙ座標Ｙ［μｍ］を表している。グラフＧ１４は、飛翔速度Ｖｆと時間ｔとの関係を示すグラフであり、グラフＧ１５は、ｙ座標Ｙと時間ｔとの関係を示すグラフである。グラフＧ１４およびグラフＧ１５は、グラフＧ１１で示す電界Ｅ（Ｙ）を用いて、現像液滴Ｆに対する運動方程式ｍ・ｄＶｆ／ｄｔ＝−Ｑ・Ｅ（Ｙ）−ｍ・ｇを解くことによって得られる。グラフＧ１４が示すように、飛翔速度Ｖｆは、グラフＧ４の場合と比較して、感光体ベルト近傍において大幅に減少し、全体的にはなだらかに変化している。
【０１８７】
シミュレーション３では、感光層Ｂへの着弾直前において、飛翔速度Ｖｆが２．６ｍ／ｓとなっている。また、運動エネルギーＵｖは０．９１×１０−１２Ｊとなっており、シミュレーション１における運動エネルギーＵｖよりも減少している。このように、中間層１ｄを設けることによって飛翔速度Ｖｆの増加を抑制できることが確認された。
【符号の説明】
【０１８８】
１ 感光体ベルト
１ａ 感光層
１ｂ 導電層
１ｃ 誘電体層
１ｄ 中間層
３，３ｃ，３ｋ，３ｍ，３ｙ 像形成部
４，４ｃ，４ｋ，４ｍ，４ｙ 帯電部
５，５ｃ，５ｋ，５ｍ，５ｙ 露光部
６，６ａ，６ｃ，６ｋ，６ｍ，６ｙ 現像装置
６１，７１ 塗布ローラ
６３現像槽
６４ 供給ローラ
６４ａ 供給ローラ表面層
６４ｂ，６６ｂ，７４ｂ 金属ローラ
６４ｃ，６６ｃ，７４ｃ 回転軸
６６，７４ 現像ローラ
６６ａ，７４ａ 現像ローラ表面層
１００，２００ 画像形成装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体現像剤からなる液滴を飛翔させることによって静電潜像を現像する液体飛翔現像装置、および液体飛翔現像装置を備える画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、電子写真方式を用いる画像形成装置は、感光体などの像担持体の表面を帯電させる帯電工程と、画像データに基づいて、帯電した像担持体に光を照射することによって、像担持体の表面に静電潜像を形成する露光工程と、像担持体上の静電潜像に、現像装置の現像ローラ表面に担持された現像剤を接触させることによって、静電潜像を現像する（トナー像を形成する）現像工程と、記録用紙上にトナー像を転写する転写工程と、トナー像を加熱して記録用紙に定着させる定着工程とを行って、所望の画像を形成する。
【０００３】
定着工程を行う画像形成装置は、トナーを溶融するために大量の電力を消費する。この問題に対して、特許文献１および特許文献２は、液体現像剤を用いて現像を行う現像装置を備える画像形成装置を開示している。液体現像剤を用いる画像形成装置は、像担持体上に、液体現像剤によって現像液像を形成し、該現像液像を記録用紙に転写し、記録用紙に現像液像を浸透させた後、現像液像を乾燥させることによって画像を形成する。したがって、この画像形成装置は、トナー像の加熱定着が不要であり、大量の電力を必要としない。
【０００４】
液体現像剤を用いる画像形成装置として、特許文献３には、静電潜像とのクーロン力により現像ローラ上の液体現像剤を飛翔させることによって、静電潜像を現像する現像装置を備える画像形成装置が記載されている。特許文献３に記載の現像装置によれば、撥水処理された現像ローラ表面から、現像液滴が安定して飛翔するので、液体現像剤による現像を安定して行うことができるとされる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−５４５６号公報
【特許文献２】特開２００４−３４１１４０号公報
【特許文献３】特開平６−２９５１３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献３に記載の現像装置には、いくつかの問題点がある。特許文献３に記載の現像装置は、液供給ローラなどの規制部材を、現像ローラに押圧接触させることによって、現像ローラ上に現像液滴を形成している。規制部材の押付け力を弱めると、現像液滴が凝集して粗大化してしまう。また、規制部材の押付け力を強めると、現像液滴の数密度が減少してしまう。したがって、特許文献３に記載の現像装置では、現像ローラ上に、液滴径の小さな現像液滴を高い数密度で担持させることが難しく、高濃度で高精細な画像が得られない。
【０００７】
また、特許文献３に記載の現像装置は、安定して液滴の形成を行うために、現像ローラ表面に凹凸が設けられ、凹部に液体現像剤を押し込むことによって現像液滴を形成している。しかしながら、このようにして現像液滴を形成すると、形成される現像液滴の液滴径、および現像液滴同士の間隔は、凹凸の形状によって決定されてしまう。そのため、現像ローラ表面は、凹凸が、等間隔で高密度に形成される必要がある。しかしながら、現像ローラ表面に、凹凸を、等間隔かつ高密度に形成することは難しいので、結果として、高濃度で高精細な画像が得がたい。
【０００８】
さらに、特許文献１に記載の現像装置には、現像液滴が、飛翔時に分裂したり、像担持体への着弾時に飛び散ったりして、高精細な画像を得られないという問題がある。この問題を、図９および図１０を用いて、より詳細に説明する。
【０００９】
特許文献３に記載の現像装置において、現像液滴の分裂等が生じるのは、現像液滴の飛翔速度が大き過ぎるからであると考えられる。そこで、本件出願人は、像担持体に着弾する直前における、現像液滴の飛翔速度の予測値を、以下のシミュレーション１により求めた。図９は、シミュレーションモデルを示す図である。図９（ａ）はシミュレーションモデルを説明するための図であり、図９（ｂ）は１次の鏡像電荷を説明するための図であり、図９（ｃ）は２次の鏡像電荷を説明するための図である。
【００１０】
＜シミュレーション１＞
（シミュレーション１の条件）
導電性を有する基材Ａの上に誘電率３、厚み２０μｍの感光層Ｂが設けられた、感光体ベルトと、該感光体ベルトの感光層Ｂの鉛直下方２００μｍの位置に設けられる、導電性を有する現像ローラＣとを備える画像形成装置を考える。感光体ベルトは−６００Ｖに帯電した後、露光されて所定の静電潜像Ｄが形成される。また、現像ローラＣと感光体ベルトとの間には電圧が印加されており、現像ローラＣ表面に垂直で、かつ、現像ローラと感光体ベルトとの間において一様な飛翔電界Ｅｆが発生する。
【００１１】
（シミュレーションモデル）
図９（ａ）に示すように、感光体ベルトと現像ローラＣとが平行平板となる２次元のモデルを考える。ｘ方向を現像ローラＣの表面に平行な方向とし、ｙ方向を現像ローラＣの表面から感光体ベルトの表面へ向かう、該表面に垂直な方向とする。現像ローラＣの表面の位置がｙ方向における原点とする。
【００１２】
現像ローラＣに担持された１つの現像液滴Ｆ（直径Ｒ＝８［μｍ］、帯電量Ｑ＝−５．３６×１０−１５［Ｃ］、密度ρ＝１．０［ｇ／ｃｍ３］、質量ｍ＝２．６８×１０−１０［ｇ］が、静電潜像に向かって飛翔することを考える。ここで、現像液滴Ｆは、剛体球として扱う。また、実際の画像形成装置では、感光層Ｂの未露光部に負電荷が存在し、静電潜像Ｄには電荷が存在しない負帯電の反転現像であるのに対して、シミュレーションにおける計算を簡略化するために、未露光部に負電荷がある状態を、静電潜像Ｄに正電荷Ｐ１が存在する状態へ置き換えることにより、負帯電の反転現像と等価の状態とした。ここで、静電潜像Ｄの幅Ｌを５．０ｍｍとし、感光体の比誘電率εＳ=３．０、膜厚２０μｍ、帯電電位−６００Ｖより、電荷Ｐ１の線密度を、−８．０×１０−４Ｃ／ｍとする。
【００１３】
（現像液滴に加わる力の計算）
飛翔電界Ｅｆによって現像液滴Ｆに加わるクーロン力は、ｙ方向のクーロン力｜Ｑ・Ｅｆ｜である。これ以外にも、現像液滴Ｆにかかるクーロン力が存在する。１つ目のクーロン力は、現像液滴Ｆと、現像液滴Ｆによって基材Ａ表面および現像ローラＣ表面に誘起される正電荷との間のクーロン力である。各表面に誘起される正電荷を直接求めるには複雑な計算が必要となるので、直接求める代わりに鏡像法を用いて、誘起される正電荷と現像液滴Ｆとの間のクーロン力の近似値を求める。鏡像法によれば、図９（ｂ）に示すように、現像ローラＣ表面を中心として、現像液滴Ｆと対称な位置に、正の鏡像電荷Ｑ’１が存在すると仮定することができる。また、基材Ａ表面を中心として、現像液滴Ｆと対称な位置に、正の鏡像電荷Ｑ’’１が存在すると仮定することができる。鏡像電荷Ｑ’１，Ｑ’’１は、現像液滴Ｆの負電荷Ｑと絶対値が等しい電荷である。
【００１４】
また鏡像法によれば、１次の鏡像電荷Ｑ’１，Ｑ’’１によって、基材Ａ表面および現像ローラＣ表面に負電荷が誘起されることになる。したがって、図９（ｃ）に示すように、現像ローラＣ表面を中心として、１次の鏡像電荷Ｑ’’１と対称な位置に、２次の鏡像電荷である負の鏡像電荷Ｑ’２が存在すると仮定することができる。また、基材Ａ表面を中心として、１次の鏡像電荷Ｑ’１と対称な位置に、２次の鏡像電荷である負の鏡像電荷Ｑ’’２が存在すると仮定することができる。２次の鏡像電荷Ｑ’２，Ｑ’’２も、現像液滴Ｆの負電荷Ｑと絶対値が等しい電荷である。
【００１５】
このように、仮想的な電荷である鏡像電荷を順次求めることで、基材Ａ表面および現像ローラＣ表面に誘起される真の正電荷と、現像液滴Ｆとの間のクーロン力の近似値を求めることができる。シミュレーション１では、１０次までの鏡像電荷を考慮して、基材Ａ表面および現像ローラＣ表面に誘起される正電荷と現像液滴Ｆとの間の、ｙ方向のクーロン力の近似値Ｆ１（Ｙ）を算出した。Ｆ１（Ｙ）は、現像液滴Ｆのｙ座標Ｙに依存する力である。０［μｍ］≦Ｙ＜＜１００［μｍ］であるとき、Ｆ（Ｙ）＜０、すなわち、現像液滴Ｆは現像ローラＣ表面に引き寄せられる。１００［μｍ］＜＜Ｙ≦２００［μｍ］であるとき、Ｆ（Ｙ）＞０、すなわち、現像液滴Ｆは感光層Ｂ表面に引き寄せられる。
【００１６】
現像液滴Ｆにかかる２つ目のクーロン力は、静電潜像Ｄの正電荷Ｐ１と現像液滴Ｆとの間で生じる、ｙ方向のクーロン力Ｆ２（Ｙ）である。Ｆ２（Ｙ）は、現像液滴Ｆのｙ座標Ｙに依存する力である。Ｆ２（Ｙ）は常に正である。すなわち、現像液滴Ｆは静電潜像Ｄの正電荷Ｐ１によって、常に感光層Ｂ表面に引き寄せられる。Ｆ２（Ｙ）は、Ｙが大きくなるにつれて大きくなる。
【００１７】
現像液滴Ｆにかかる３つ目のクーロン力は、現像液滴Ｆと、静電潜像Ｄの正電荷Ｐ１によって基材Ａ表面および現像ローラＣ表面に誘起される負電荷との間の、ｙ方向のクーロン力Ｆ３（Ｙ）である。Ｆ３（Ｙ）は、Ｆ１（Ｙ）と同様に、鏡像法を用いて、１０次までの鏡像電荷を考慮して、近似値として算出される。Ｆ３（Ｙ）は、現像液滴Ｆのｙ座標Ｙに依存する力である。
【００１８】
飛翔電界Ｅｆと上述した３つのクーロン力とから、現像液滴Ｆにかかるｙ方向の電界Ｅ（Ｙ）は、Ｅ（Ｙ）＝Ｅｆ＋（Ｆ１（Ｙ）＋Ｆ２（Ｙ）＋Ｆ３（Ｙ））／｜Ｑ｜となり、現像液滴Ｆにかかるｙ方向のクーロン力の総和は、Ｑ・Ｅ（Ｙ）となる。また、水平方向への飛翔では問題とならないけれども、鉛直方向へ現像液滴Ｆを飛翔させる際には、現像液滴Ｆにかかるｙ方向下向きの重力ｍ・ｇが減速力として作用する（重力加速度ｇ＝９．８［ｍ／ｓ２］）。したがって、現像液滴Ｆにかかる力の総和は、Ｑ・Ｅ（Ｙ）−ｍ・ｇである。ここで、飛翔電界Ｅｆは、現像液滴Ｆが飛翔でき、かつ、現像液滴Ｆの飛翔速度Ｖｆが可能な限り小さくなるように設定される。すなわち、飛翔電界Ｅｆは、現像ローラＣ付近における、現像液滴Ｆにかかる力の総和Ｑ・Ｅ（Ｙ）−ｍ・ｇが、０に近く、現像ローラＣから離れる向きの力となるように設定される。さらに、現像ローラＣ表面の撥水処理が不十分な場合あって、該表面と現像液滴Ｆとの間に分子間力が作用し、該分子間力が無視できない場合には、重力と同様に分子間力を配慮すればよい。
【００１９】
（シミュレーション結果）
図１０は、シミュレーション１の結果を示す図である。図１０（ａ）に、Ｅ（Ｙ）、Ｅｆ、およびＥＱ（Ｙ）＝（Ｆ１（Ｙ）＋Ｆ２（Ｙ）＋Ｆ３（Ｙ））／｜Ｑ｜と、現像液滴Ｆのｙ座標Ｙとの関係を示す。グラフＧ１は電界Ｅ（Ｙ）を示し、グラフＧ２は電界Ｅｆを示し、グラフＧ３は電界ＥＱ（Ｙ）を示す。縦軸は、現像ローラＣから感光体ベルトへ向かう方向を正とした電界の大きさ［Ｖ／ｍ］を表し、横軸は、現像液滴Ｆのｙ座標Ｙ［μｍ］を表す。
【００２０】
電界ＥＱ（Ｙ）は、現像ローラＣ表面付近では正となるので、飛翔電界Ｅｆが形成されなければ、負電荷Ｑを有する現像液滴Ｆは、現像ローラＣ表面から飛翔することができない。現像液滴Ｆを飛翔させるために、シミュレーション１では、飛翔電界Ｅｆ＝１．５×１０６［Ｖ／ｍ］が形成される。これによって、グラフＧ１が示すように、Ｅ（Ｙ）＝−２．０×１０５［Ｖ／ｍ］となる。したがって、現像液滴Ｆにかかるクーロン力の総和は、現像ローラＣから離れる向きに、｜Ｑ・Ｅ（Ｙ）｜＝１．０８×１０−９［Ｎ］となり、現像液滴Ｆを鉛直方向に飛翔させる際の飛翔力となる。一方、現像液滴Ｆを鉛直方向に飛翔させる際に現像液滴Ｆにかかる重力は、現像ローラＣへ向かう向きにｍ・ｇ＝２．６３×１０−１２［Ｎ］である。よって、現像液滴Ｆは、鉛直方向において飛翔することができる。
【００２１】
図１０（ｂ）に、現像液滴Ｆの飛翔速度Ｖｆとｙ座標Ｙ、ｙ座標Ｙと飛翔開始からの時間ｔとの関係を示す。図１０（ｂ）では、左縦軸が飛翔速度Ｖｆ［ｍ／ｓ］を表し、右縦軸が時間ｔ［ｓｅｃ］を表し、横軸が現像液滴Ｆのｙ座標Ｙ［μｍ］を表している。グラフＧ４は、飛翔速度Ｖｆと時間ｔとの関係を示すグラフであり、グラフＧ５は、ｙ座標Ｙと時間ｔとの関係を示すグラフである。グラフＧ４およびグラフＧ５は、グラフＧ１で示す電界Ｅ（Ｙ）を用いて、現像液滴Ｆに対する運動方程式ｍ・ｄＶｆ／ｄｔ＝−Ｑ・Ｅ（Ｙ）−ｍ・ｇを解くことによって得られる。グラフＧ４が示すように、現像液滴Ｆは、感光層Ｂへの着弾直前において、飛翔速度Ｖｆが４．３ｍ／ｓとなっている。
【００２２】
シミュレーション１においては、現像液滴Ｆを剛体球と仮定して飛翔速度Ｖｆを計算したけれども、実際には現像液滴Ｆは剛体ではなく、所定の表面エネルギーを有する液滴である。そこで、表面張力τ＝５５［ｄｙｎ／ｃｍ］として、現像液滴Ｆの表面エネルギーＵｓ＝τ×π×Ｒ２を求めると、Ｕｓ＝１．１１×１０−１１Ｊとなる。一方、現像液滴Ｆの運動エネルギーＵｖは、Ｕｖ＝１／２×ρ×π／６×Ｒ３×Ｖｆ２＝２．４８×１０−１２Ｊとなる。
【００２３】
このように、現像液滴Ｆの運動エネルギーＵｖが、表面エネルギーＵｓに近付くと、剛体ではない現像液滴Ｆは、飛翔中に分裂すると考えられる。現像液滴Ｆが分裂すると、分裂によって感光体ベルト上における現像液滴Ｆの着弾位置がずれたり、分裂に伴って発生するサテライト滴によって画像に汚れが生じたりする。さらに、現像液滴Ｆの質量、電荷のばらつきによっては飛翔速度Ｖｆはさらに大きくなり、運動エネルギーＵｖが表面エネルギーＵｓを超えるものも現れると考えられる。たとえば、飛翔速度Ｖｆが１０．０ｍ／ｓであるときの運動エネルギーＵｖは、Ｕｖ＝１．３４×１０−１１Ｊであり、表面エネルギーＵｓ＝１．１１×１０−１１とＪよりも大きい。このような場合には、現像液滴Ｆは細かく分裂し、広い範囲に飛び散ってしまうと考えられる。このように、特許文献３に記載の現像装置は、現像液滴の飛翔速度Ｖｆが大き過ぎるために、現像液滴Ｆの分裂、着弾時の飛び散りが生じ、高精細な画像を形成することができない。
【００２４】
また、シミュレーション１の結果から、飛翔速度Ｖｆの大幅な増加は、電界ＥＱ（Ｙ）、特に、現像液滴Ｆにより基材Ａ表面および現像ローラＣ表面に誘起される電荷によって形成される電界である、Ｆ１（Ｙ）／｜Ｑ｜に起因することがわかる。
【００２５】
上述したように、電界Ｆ１（Ｙ）／｜Ｑ｜は、現像ローラＣ付近では現像液滴Ｆを現像ローラＣ側に引き寄せるような電界となり、感光層Ｂ付近では現像液滴Ｆを感光層Ｂ側に引き寄せるような電界となる。電界Ｆ１（Ｙ）／｜Ｑ｜の、このような特性から、図１０（ａ）に示すように、電界ＥＱ（Ｙ）は、現像ローラＣ付近では正の値となり、現像ローラＣから離れるにつれて、絶対値が大きな負の値となる。
【００２６】
したがって、現像液滴Ｆを可能な限り小さな飛翔速度Ｖｆで飛翔させるために、飛翔電界Ｅｆを調節して、現像ローラＣ付近における現像液滴Ｆにかかる力の総和Ｑ・Ｅ（Ｙ）−ｍ・ｇを、０に近く、現像ローラＣから離れる向きの力となるように調節しても、現像液滴Ｆが現像ローラＣを離れるにつれて、現像液滴Ｆにかかる力は、現像ローラＣから離れる向きの大きな力となる。これによって、現像液滴Ｆは、感光層Ｂに向かって大きく加速されることになり、その結果、分裂などが生じてしまう。
【００２７】
なお、現像液滴Ｆの分裂は、実際に、ストロボ観察で観察される。運動エネルギーＵｖおよび表面エネルギーＵｓは、飛翔する現像液滴Ｆに対しストロボ観察を行い、現像液滴Ｆの形状および飛翔速度Ｖｆを測定することで算出される。測定した形状から現像液滴Ｆの質量が算出され、該質量と飛翔速度Ｖｆとから運動エネルギーＵｖが算出される。また、測定した形状から現像液滴Ｆの表面積が算出され、該表面積と予め表面張力計によって求められた液体現像剤の表面張力τとから表面エネルギーＵｓが算出される。
【００２８】
本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであって、現像液滴の飛翔速度の大幅な増加を抑制することによって、現像液滴の分裂、着弾時の飛び散りなどを防止する液体飛翔現像装置および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】
【００２９】
本発明は、着色剤を含有する液体状の現像剤を貯留する現像槽と、
帯電した現像液滴を前記現像剤から形成し、該現像液滴を担持しながら搬送する現像ローラと、
前記現像ローラから静電潜像が形成された像担持体へ、前記現像液滴を飛翔させて供給するための電界である、飛翔電界を発生させる飛翔電界発生手段とを備え、
前記現像ローラは、該現像ローラの表面に担持された現像液滴が該現像ローラに電荷を誘起することを抑制する、現像ローラ電荷抑制手段を有することを特徴とする液体飛翔現像装置である。
【００３０】
また本発明は、前記現像ローラが、導電性を有する現像ローラ基材と、該現像ローラ基材の表面に設けられる、誘電体からなる現像ローラ表面層とを有し、
前記現像ローラ電荷抑制手段が、前記現像ローラ表面層であることを特徴とする。
【００３１】
また本発明は、前記現像ローラの表面が、前記現像剤に対して、撥液性を有することを特徴とする。
【００３２】
また本発明は、着色剤を含有する液体状の現像剤を貯留する現像槽と、
帯電した現像液滴を前記現像剤から形成し、該現像液滴を担持しながら搬送する供給ローラと、
前記供給ローラから供給された現像液滴を、担持しながら搬送する現像ローラと、
前記供給ローラから前記現像ローラへ、前記現像液滴を飛翔させて供給するための電界である、中間飛翔電界を発生させる中間飛翔電界発生手段と、
前記現像ローラから静電潜像が形成された像担持体へ、前記現像液滴を飛翔させて供給するための電界である、飛翔電界を発生させる飛翔電界発生手段とを備え、
前記供給ローラは、該供給ローラの表面に担持された現像液滴が該供給ローラに電荷を誘起することを抑制する、供給ローラ電荷抑制手段を有することを特徴とする液体飛翔現像装置である。
【００３３】
また本発明は、前記供給ローラが、導電性を有する供給ローラ基材と、該供給ローラ基材の表面に設けられる、誘電体からなる供給ローラ表面層とを有し、
前記供給ローラ電荷抑制手段が、前記供給ローラ表面層であることを特徴とする。
【００３４】
また本発明は、前記供給ローラの表面が、前記現像剤に対して、撥液性を有することを特徴とする。
【００３５】
また本発明は、前記現像ローラが、該現像ローラの表面に担持された現像液滴が該現像ローラに電荷を誘起することを抑制する、現像ローラ電荷抑制手段を有することを特徴とする。
【００３６】
また本発明は、前記供給ローラの周速度をＳ１［ｍ／ｓ］、前記現像ローラの周速度をＳ２［ｍ／ｓ］とするとき、下記式（１）を満たすように、前記供給ローラおよび前記現像ローラを制御する第１周速度比制御手段を備えることを特徴とする。
｜Ｓ１／Ｓ２｜ ＞ １ …（１）
【００３７】
また本発明は、前記現像液滴の表面エネルギーをＵｓ［Ｊ］、該現像液滴の質量をＭ［ｋｇ］、該現像液滴の飛翔速度の最大値をＶｍａｘ［ｍ／ｓ］とするとき、下記式（２）を満たすように飛翔電界を制御する飛翔電界制御手段を備えることを特徴とする。
Ｕｓ ＞ （１／２）ＭＶｍａｘ２ …（２）
【００３８】
また本発明は、感光層を有する像担持体と、
前期液体飛翔現像装置とを備えることを特徴とする画像形成装置である。
【００３９】
また本発明は、導電性を有する導電性基材と感光層とを有する像担持体と、
着色剤を含有する液体状の現像剤から形成された、帯電した現像液滴を、飛翔させることによって、前記像担持体に供給する液体飛翔現像装置とを備え、
前記像担持体は、前記感光層の表面へと飛翔する現像液滴が該導電性基材に電荷を誘起することを抑制する、中間層を有することを特徴とする画像形成装置である。
【００４０】
また、本発明に係る画像形成装置は、前記中間層が、前記感光層と前記導電性基材との間に設けられる誘電体であることを特徴とする。
【００４１】
また、本発明に係る画像形成装置は、液体飛翔現像装置として、上記の、液体飛翔現像装置を備えることを特徴とする。
【００４２】
また、本発明に係る画像形成装置は、前記現像ローラの周速度をＳ２［ｍ／ｓ］、前記像担持体の周速度をＳ３［ｍ／ｓ］とするとき、下記式（３）を満たすように、前記現像ローラおよび前記像担持体を制御する第２周速度比制御手段を備えることを特徴とする。
｜Ｓ２／Ｓ３｜ ＞ １ …（３）
【発明の効果】
【００４３】
本発明によれば、現像ローラは、現像ローラ電荷抑制手段を有する。これによって、現像ローラは、該現像ローラの表面上の、帯電した現像液滴による該現像ローラへの電荷の誘起を抑制することができる。すなわち、現像ローラは、現像液滴が有する電荷に対する、いわゆる鏡像電荷を小さくすることができる。したがって、現像ローラは、鏡像電荷によって形成される電界（現像ローラ鏡像電界）を小さくすることができるので、現像液滴が現像ローラの表面から離脱するために最低限必要な電界を小さくすることができる。
【００４４】
よって、本発明に係る液体飛翔現像装置は、飛翔電界の大きさを低減することができるので、現像の際の現像液滴の飛翔速度（現像飛翔速度）の大幅な増加を防止することができる。したがって、本発明に係る液体飛翔現像装置は、現像ローラからの飛翔（現像飛翔）時における現像液滴の分裂、および像担持体への着弾時における現像液滴の飛び散りを防ぐことができる。これによって、良好な画質の画像を得ることができる画像形成装置を実現することができる。
【００４５】
また本発明によれば、誘電体からなる現像ローラ表面層は、現像ローラ電荷抑制手段として機能する。したがって、現像ローラ表面層は、現像ローラ鏡像電界を小さくすることができる。よって、安定して現像ローラ鏡像電界を緩和できる液体飛翔現像装置を、廉価で提供することができる。
【００４６】
また本発明によれば、現像ローラ表面は、現像剤に対して撥液性を有する。これによって、現像ローラ表面は、現像液滴が現像ローラ表面から離脱するのに必要な電界を小さくすることができる。したがって、本発明に係る液体飛翔現像装置は、飛翔電界の大きさをさらに低減することができる。これによって、本発明に係る液体飛翔現像装置は、現像液滴の現像飛翔速度の大幅な増加をさらに防止することができる。
【００４７】
また本発明によれば、供給ローラは、供給ローラ電荷抑制手段を有する。これによって、供給ローラは、該供給ローラの表面上の、帯電した現像液滴による該供給ローラへの電荷の誘起を抑制することができる。すなわち、供給ローラは、現像液滴が有する電荷に対する鏡像電荷を小さくすることができる。したがって、供給ローラは、鏡像電荷によって形成される電界（供給ローラ鏡像電界）を小さくすることができるので、現像液滴が供給ローラの表面から飛翔するために最低限必要な電界を小さくすることができる。
【００４８】
よって、本発明に係る液体飛翔現像装置は、中間飛翔電界の大きさを低減することができるので、供給ローラからの飛翔（中間飛翔）の際の現像液滴の飛翔速度（中間飛翔速度）の大幅な増加を防止することができる。したがって、本発明に係る液体飛翔現像装置は、中間飛翔時における現像液滴の分裂、および現像ローラへの着弾時における現像液滴の飛び散りを防ぐことができる。これによって、良好な画質の画像を得ることができる画像形成装置を実現することができる。
【００４９】
また本発明によれば、誘電体からなる供給ローラ表面層は、供給ローラ電荷抑制手段として機能する。したがって、供給ローラ表面層は、供給ローラ鏡像電界を小さくすることができる。よって、安定して供給ローラ鏡像電界を緩和できる液体飛翔現像装置を、廉価で提供することができる。
【００５０】
また本発明によれば、供給ローラ表面は、現像剤に対して撥液性を有する。これによって、供給ローラ表面は、現像液滴が供給ローラ表面から離脱するのに必要な電界を小さくすることができる。したがって、本発明に係る液体飛翔現像装置は、中間飛翔電界の大きさをさらに低減することができる。これによって、本発明に係る液体飛翔現像装置は、現像液滴の中間飛翔速度の大幅な増加をさらに防止することができる。
【００５１】
また本発明によれば、現像ローラは、現像ローラ電荷抑制手段を有する。これによって、現像ローラは、現像ローラ鏡像電界を小さくすることができるので、現像液滴が現像ローラの表面から離脱するために最低限必要な電界を小さくすることができる。よって、本発明に係る液体飛翔現像装置は、飛翔電界の大きさを低減することができるので、現像液滴の現像飛翔速度の大幅な増加を防止することができる。したがって、本発明に係る液体飛翔現像装置は、現像飛翔時における現像液滴の分裂、および像担持体への着弾時における現像液滴の飛び散りを防ぐことができる。
【００５２】
また、現像ローラは、現像液滴が該現像ローラへ近づくことによって発生する現像ローラ鏡像電界を小さくすることができるので、現像液滴が該現像ローラへ到達する際に、中間飛翔速度が大幅に増加することを防止することができる。したがって、本発明に係る液体飛翔現像装置は、現像ローラへの着弾間際における現像液滴の分裂、および現像ローラへの着弾時における現像液滴の飛び散りを防ぐことができる。
【００５３】
また本発明によれば、第１周速度比制御手段は、供給ローラの周速度Ｓ１の絶対値が、現像ローラの周速度Ｓ２の絶対値を上回るように制御する。これによって、本発明に係る液体飛翔現像装置は、現像ローラ表面上に、現像液滴を密に付着させることができる。したがって、本発明に係る液体飛翔現像装置は、現像ローラ上に形成される画像の画像濃度を高めることができる。
【００５４】
また本発明によれば、飛翔電界制御手段は、現像飛翔の際の現像液滴の運動エネルギーの最大値（１／２）ＭＶｍａｘ２が、現像液滴の表面エネルギーＵｓ未満であるように制御する。これによって、本発明に係る液体飛翔現像装置は、現像飛翔時における現像液滴の分裂、および像担持体への着弾時における現像液滴の飛び散りを防ぐことができる。
【００５５】
また本発明によれば、液体飛翔現像装置は、現像飛翔時または中間飛翔時における現像液滴の分裂、および像担持体または現像ローラへの着弾時における現像液滴の飛び散りを防ぐことができる。したがって、良好な画質の画像を得ることができる画像形成装置を提供することができる。
【００５６】
また本発明によれば、像担持体は中間層を有する。これによって、像担持体は、感光層の表面に近づく現像液滴による導電性基材への電荷の誘起を抑制することができる。すなわち、像担持体は、現像液滴が有する電荷に対する鏡像電荷を小さくすることができる。したがって、像担持体は、鏡像電荷によって形成される鏡像電界（像担持体鏡像電界）を小さくすることができる。
【００５７】
これによって、像担持体は、現像液滴が像担持体へ到達する際に、現像飛翔速度が大幅に増加することを防止することができるので、像担持体への着弾間際における現像液滴の分裂、および像担持体への着弾時における現像液滴の飛び散りを防ぐことができる。したがって、良好な画質の画像を得ることができる画像形成装置を実現することができる。
【００５８】
また本発明によれば、中間層は誘電体からなる。したがって、像担持体は、像担持体の帯電特性および露光特性を確保しながら、像担持体鏡像電界を小さくすることができる。
【００５９】
また本発明によれば、液体飛翔現像装置は、現像飛翔時または中間飛翔時における現像液滴の分裂、および像担持体または現像ローラへの着弾時における現像液滴の飛び散りを防ぐことができる。したがって、本発明に係る画像形成装置は、良好な画質の画像を得ることができる。
【００６０】
また本発明によれば、第２周速度比制御手段は、現像ローラの周速度Ｓ２の絶対値が、像担持体の周速度Ｓ３の絶対値を上回るように制御する。これによって、本発明に係る画像形成装置は、現像ローラ表面上に、現像液滴を密に付着させることができる。したがって、本発明に係る画像形成装置は、現像ローラ上に形成される画像の画像濃度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】画像形成装置１００の断面を概略的に示す模式図である。
【図２】感光体ベルト１および像形成部３の断面を概略的に示す模式図である。
【図３】供給ローラ６４の鉛直方向最上部分の平面図および断面図である。
【図４】シミュレーション２の結果を示す図である。
【図５】現像装置６ａの断面を概略的に示す模式図である。
【図６】画像形成装置２００の断面を概略的に示す模式図である。
【図７】感光体ベルト１の断面の一部を示す断面図である。
【図８】シミュレーション３の結果を示す図である。
【図９】シミュレーションモデルを示す図である。
【図１０】シミュレーション１の結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００６２】
本発明に係る画像形成装置は、本発明に係る液体飛翔現像装置を備える。以下では、図１、図２、および図３を用いて、本発明に係る画像形成装置の第１実施形態である画像形成装置１００と、本発明に係る液体飛翔現像装置の第１実施形態である現像装置６とについて説明する。図１は、画像形成装置１００の断面を概略的に示す模式図である。図２は、感光体ベルト１および像形成部３の断面を概略的に示す模式図である。図３は、供給ローラ６４の鉛直方向最上部分の平面図および断面図である。
【００６３】
画像形成装置１００は、感光体ベルト１と、支持ローラ２ａ，２ｂと、像形成部３ｙ，３ｍ，３ｃ，３ｋと、感光体クリーニングユニット７と、ピックアップローラ８と、搬送ローラ９ａ，９ｂと、転写ローラ１０と、図示しない制御部とを備える。画像形成装置１００は、制御部が記憶する画像情報に基づいて、記録用紙Ｐ上に画像を形成する。
【００６４】
感光体ベルト１は、感光層１ｃと導電性基材とを有する無端ベルト状の像担持体である。感光体ベルト１は、感光層１ｃが感光体ベルト１の外周側になり、導電性基材が感光体ベルト１の内周側になるように、支持ローラ２ａ，２ｂに張架される。感光層１ｃは、比誘電率εｓ３．０、厚さ２０μｍの、透明のＯＰＣ（Organic PhotoConductor、有機光導電体）からなる。ここで、透明とは、後述する露光部５から照射される光を透過することができることを指す。透明のＯＰＣとしては、電荷輸送層と電荷発生層とを積層してなる積層型感光体、または、バインダー中に電荷発生層を分散させた単層型感光体のいずれであってもよい。
【００６５】
導電性基材は、導電性を有する導電層１ｂと、導電層１ｂよりも内周側に設けられる誘電体層１ａとからなる。導電層１ｂは、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）からなる透明の電極である。本実施形態では、導電層１ｂは、接地される。導電層１ｂは、接地される代わりに、所定の電位に設定されてもよい。誘電体層１ａは、透明のポリエステルフィルムからなる。透明の意味は、前述したとおりである。
【００６６】
支持ローラ２ａ，２ｂは、感光体ベルト１を、水平方向に張架するローラ状部材である。支持ローラ２ａ，２ｂは、図示しない駆動手段によって右回りに回転するように設けられる。支持ローラ２ａ，２ｂが右回りに回転することによって、感光体ベルト１の鉛直方向下部分は、矢符ｂで示す像搬送方向に移動する。
【００６７】
像形成部３ｙ，３ｍ，３ｃ，３ｋは、像搬送方向ｂの上流から、この順に１列に並んで設けられる。像形成部３ｙ，３ｍ，３ｃ，３ｋは、現像液像の形成に用いる液体現像剤が異なること以外は、同一の構成である。像形成部３ｙはイエロー液体現像剤からイエロー（ｙ）の現像液像を形成し、像形成部３ｍはマゼンタ液体現像剤からマゼンタ（ｍ）の現像液像を形成し、像形成部３ｃはシアン液体現像剤からシアン（ｃ）の現像液像を形成し、像形成部３ｋは黒色液体現像剤から黒色（ｋ）の現像液像を形成する。像形成部３ｙ，３ｍ，３ｃ，３ｋおよび像形成部３ｙ，３ｍ，３ｃ，３ｋを構成する各部材を、色ごとに区別するときのみ、各色を表すｙ，ｍ，ｃ，ｋのいずれかのアルファベットを、参照符号の末尾に付すことにする。
【００６８】
像形成部３は、帯電部４と、露光部５と、現像装置６と、塗布ローラ電源１１と、供給ローラ電源１２と、除電ローラ電源１３と、現像ローラ電源１４と、クリーニングブレード電源１５と、濃度検出部１６とを備える。
【００６９】
帯電部４は、感光層１ｃ表面を所定の電位に均一に帯電させるための、スコロトロン方式の帯電器である。帯電部４は、感光体ベルト１の外周側において感光体ベルト１から離隔して設けられる。本実施形態では、感光層１ｃは、帯電部４によって、−５００Ｖ〜−６００Ｖに帯電する。
【００７０】
露光部５は、感光体ベルト１の内周側において感光体ベルト１から離隔して設けられ、感光体ベルト１の内周側から、感光層１ｃに所定の光を照射する部材である。露光部５は、制御部から入力された画像情報に基づいて、帯電状態の感光層１ｃを露光することにより、露光された部分のみ帯電状態を解除する。これによって、感光層１ｃ表面には、画像情報に応じた静電潜像Ｄが形成される。露光部５ｙは、イエローに対応する静電潜像Ｄを形成し、露光部５ｍは、マゼンタに対応する静電潜像Ｄを形成し、露光部５ｃは、シアンに対応する静電潜像Ｄを形成し、露光部５ｋは、黒色に対応する静電潜像Ｄを形成する。
【００７１】
静電潜像Ｄの電位は、−１００Ｖ以上であることが好ましい。本実施形態では、静電潜像Ｄの電位は約−５０Ｖである。露光部５としては、レーザ照射部および反射ミラーを備えたレーザスキャニングユニット（ＬＳＵ）、ＥＬ（Electro Luminescence）またはＬＥＤ（Light Emitting Diode）等の発光素子をアレイ状に並べた書込み装置（たとえば、書込みヘッド）などを使用することができる。
【００７２】
現像装置６は、感光体ベルト１のから鉛直方向下部分から、鉛直方向下方に離隔して設けられる液体飛翔現像装置である。現像装置６は、塗布ローラ６１と、規制部材６２と、現像槽６３と、供給ローラ６４と、除電ローラ６５と、現像ローラ６６と、クリーニングブレード６７と、回収容器６８と、図示しない飛翔電界制御手段と、図示しない中間飛翔電界制御手段と、図示しない第１周速度比制御手段と、図示しない第２周速度比制御手段とを備える。
【００７３】
現像装置６は、着色剤を含有する液体状の現像剤（液体現像剤ｄｖ）から、帯電した現像液滴Ｆを形成し、現像液滴Ｆを、飛翔させることによって感光層１ｃ表面の静電潜像Ｄに供給する。現像液滴Ｆの帯電方式としては、液体現像剤ｄｖから液滴を形成することでゼータ電位に基づいて現像液滴Ｆに電荷が出現する自発帯電方式、液滴にコロナ帯電を行う放電方式、および導電性の液滴に電圧を印加することによって液滴表面に電荷を誘起させる電荷注入方式のいずれの方式であってもよい。
【００７４】
本実施形態では、現像装置６は自発帯電方式を採る。したがって、供給ローラ６４に現像液滴Ｆが形成された時点で、現像液滴Ｆは帯電している。現像装置６が放電方式を採る場合は、コロナ放電に伴って、着色剤の析出および析出した着色剤の供給ローラ６４への電着が生じやすいので、後述する塗布ローラ６１および除電ローラ６５によって供給ローラ６４のクリーニングを行うとよい。
【００７５】
現像槽６３は、液体現像剤ｄｖを貯留する容器状部材である。現像槽６３に貯留される液体現像剤ｄｖは、所定の液面高さに保たれるように調整される。液体現像剤ｄｖとしては、絶縁性溶媒に、顔料分散剤によって負帯電した顔料が分散したものを用いることができる。たとえば、溶媒（パームヤシ脂肪酸エステル６０重量部とナフテン溶剤２５重量部とを混合したもの）に、顔料（カーボンブラックまたはチタンブラック５重量部）、および顔料分散剤（AgriSperse DFA（カネダ株式会社）１０重量部）が分散したものを、黒色液体現像剤として用いることができる。この黒色液体現像剤の粘度は、２０℃において、約３００ｃｐである。
【００７６】
塗布ローラ６１は、液体現像剤ｄｖを担持して、後述する供給ローラ６４に液体現像剤ｄｖを塗布するローラ状部材である。塗布ローラ６１は、ステンレス製の回転軸６１ｂを、ＥＰＤＭ（エチレン・プロピレン・ジエンゴム）、シリコンゴム、フッ素樹脂などのゴム部材からなる弾性層６１ａによって被覆してなる。弾性層６１ａは、金属などであってもよい。回転軸６１ｂは、塗布ローラ電源１１と接続され、所定の電位に調整される。回転軸６１ｂの電位は、供給ローラ６４と同電位であってもよく、現像液滴Ｆの帯電量を制御するために供給ローラ６４との電位差があってもよく、フローティングであってもよい。
【００７７】
塗布ローラ６１は、所定の線圧で供給ローラ６４に圧接して設けられる。塗布ローラ６１は、塗布ローラ６１と供給ローラ６４との近接領域において、塗布ローラ６１の表面と供給ローラ６４の表面とが反対方向に移動するように、図示しない駆動手段によって右回りに回転するように設けられる。これによって、供給ローラ６４の表面に、所定の液滴径、液滴密度の現像液滴Ｆが形成される。
【００７８】
なお、塗布ローラ６１の表面が後述する撥液性を有し、各表面が反対方向に移動するように塗布ローラ６１が回転すると現像液滴Ｆの形成が困難である場合は、各表面が同一方向に移動するように所定の周速度で塗布ローラ６１を回転させることによって、現像液滴Ｆの形成を行ってもよい。
【００７９】
塗布ローラ６１の表面には、規制部材６２が圧接して設けられる。規制部材６２は、塗布ローラ６１に担持される液体現像剤ｄｖが所定の量以下となるように規制するブレード状部材である。
【００８０】
供給ローラ６４は、液体現像剤ｄｖから帯電した現像液滴Ｆを形成し、現像液滴Ｆを担持しながら搬送する部材である。供給ローラ６４は、回転軸６４ｃと金属ローラ６４ｂとを有する供給ローラ基材、および供給ローラ表面層６４ａからなる。供給ローラ６４は、その鉛直方向下部分が、液体現像剤ｄｖに浸るように設けられる。
【００８１】
回転軸６４ｃは、図示しない供給ローラ駆動手段によって右回りに回転する金属製の棒状部材である。回転軸６４ｃは、中間飛翔電界発生手段である。中間飛翔電界発生手段である回転軸６４ｃは、供給ローラ電源１２と接続されることによって、供給ローラ６４から後述する現像ローラ６６へ、現像液滴Ｆを飛翔（中間飛翔）させて供給するための電界である、中間飛翔電界を発生させる。回転軸６４ｃに供給バイアス電圧が印加されることによって、中間飛翔電界が安定して形成される。回転軸６４ｃに印加される供給バイアス電圧は、５０〜１００Ｖのマージンが付与された状態で、たとえば中間飛翔開始電圧が−８００Ｖの場合は、−８５０Ｖ〜−９００Ｖである。
【００８２】
金属ローラ６４ｂは、図示しない金属製軸受けを介して、回転軸６４ｃに固定される金属製のローラ状部材である。したがって、金属ローラ６４ｂは、回転軸６４ｃの回転に伴って、右回りに回転する。また、金属ローラ６４ｂと回転軸６４ｃとは、金属製軸受けを介して導通する。金属ローラ６４ｂ、回転軸６４ｃ、および金属製軸受けには、ステンレスを用いることができる。
【００８３】
供給ローラ表面層６４ａは、金属ローラ６４ｂ表面を覆う誘電体である。供給ローラ表面層６４ａは、供給ローラ電荷抑制手段である。供給ローラ電荷抑制手段である供給ローラ表面層６４ａは、供給ローラ６４の表面に担持された現像液滴Ｆによる金属ローラ６４ｂの表面への電荷の誘起を抑制する。供給ローラ表面層６４ａには、フッ素樹脂、たとえば、ＰＥＴＦＥ（４フッ化エチレン−エチレン共重合体）、ＰＦＡ（テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体）、ＰＦＥ（４フッ化エチレン−パーフルオロアルコキシエチレン共重合体）、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）などを用いることができる。また、これらのいずれかが重ね合わされた状態で用いられてもよい。
【００８４】
供給ローラ表面層６４ａの厚さは５０μｍ〜５００μｍであることが好ましい。厚さが５０μｍ未満であると、供給ローラ電荷抑制手段としての機能が低下し、金属ローラ６４ｂ表面への電荷の誘起を抑えることが難しくなる。厚さが５００μｍを超えると、供給ローラ６４と現像ローラ６６との近接領域（中間飛翔領域）が広くなり過ぎて、現像ローラ６６へ位置精度良く現像液滴Ｆを飛翔させることが難しくなる。本実施形態では、供給ローラ表面層６４ａとして、比誘電率２．１、厚さ２１０μｍのＰＴＦＥが用いられる。
【００８５】
供給ローラ表面層６４ａは、液体現像剤ｄｖに対して撥液性を有するように表面処理される。ここで、撥液性を有するとは、現像液滴Ｆを担持する部材の表面（ここでは、供給ローラ表面層６４ａの表面）と、現像液滴Ｆとの接触角が９０度以上となることを意味する。接触角とは、現像液滴Ｆの底面と側面との間の角度である。現像液滴Ｆの体積が同じであれば、接触角が大きくなるほど、現像液滴Ｆの底面積は小さくなる。このような表面処理は、たとえば、旭硝子社製感光性コーティング・フッ素樹脂「ＡＬ−Ｐｏｌｙｍｅｒ」を用いて行うことができる。
【００８６】
供給ローラ表面層６４ａには、液滴形成孔Ｈが設けられる。本実施形態では、液滴形成孔Ｈは、辺ｌ１が２．８３μｍ、高さｌ２が２μｍの正四角錐状である。図３に示すように、液滴形成孔Ｈは、千鳥配置で設けられ、像搬送方向ｂにおけるピッチｐは３５μｍである。液滴形成孔の寸法およびピッチはこれに限らず、深さｌ２は２μｍ〜２０μｍの範囲内から、ピッチｐは３５μｍ〜３４０μｍ（７２５ＤＰＩ〜７５ＤＰＩ程度）の範囲内から、選択することができる。また、液滴形成孔Ｈは、千鳥配置ではなく、最密配列で設けられてもよい。最密配列の場合、各液滴形成孔Ｈの中心は、正三角形の頂点上に配置される。この場合は、最も近い液滴形成孔Ｈの中心間距離をピッチとする。
【００８７】
また、液滴形成孔Ｈは、供給ローラ６４ではなく、塗布ローラ６１に設けてもよい。液滴形成孔Ｈは、正四角錐状である必要はなく、曲面を有する谷状であってもよく、数μｍに粗面化された側面を有する円筒状であってもよい。
【００８８】
現像ローラ６６は、供給ローラ６４から現像された現像液滴Ｆを、担持しながら搬送する部材である。現像ローラ６６は、回転軸６６ｃと金属ローラ６６ｂとを有する現像ローラ基材、および現像ローラ表面層６６ａからなる。現像ローラ６６は、現像ローラ６６の鉛直方向最下部分が、供給ローラ６４の鉛直方向最上部分から鉛直方向上方２００μｍの位置にあるように設けられる。また、現像ローラ６６は、現像ローラ６６の鉛直方向最上部分が、感光体ベルト１の鉛直方向最下部分から鉛直方向下方２００μｍの位置にあるように設けられる。供給ローラ６４および現像ローラ６６は、水平方向に並ぶように設けられてもよいけれども、本実施形態のように、鉛直方向に並ぶように設けられることで、感光体ベルト１の静電潜像Ｄ以外の部分に現像液滴Ｆが付着すること（現像液滴Ｆのかぶり）が抑えられる。
【００８９】
回転軸６６ｃは、図示しない現像ローラ駆動手段によって左回りに回転する金属製の棒状部材である。回転軸６６ｃは、飛翔電界発生手段である。飛翔電界発生手段である回転軸６６ｃは、現像ローラ電源１４と接続されることによって、現像ローラ６６から静電潜像Ｄが形成された感光体ベルト１へ、現像液滴Ｆを飛翔（現像飛翔）させて供給するための電界である、飛翔電界を発生させる。回転軸６６ｃに現像バイアス電圧が印加されることによって、飛翔電界が安定して形成される。回転軸６６ｃに印加される現像バイアス電圧は、現像開始電圧が−６００Ｖの場合、−５０〜−１００Ｖのマージンを付与して、−６５０Ｖ〜−７００Ｖである。
【００９０】
金属ローラ６６ｂは、図示しない金属製軸受けを介して、回転軸６６ｃに固定される金属製のローラ状部材である。したがって、金属ローラ６６ｂは、回転軸６６ｃの回転に伴って、左回りに回転する。また、金属ローラ６６ｂと回転軸６６ｃとは、金属製軸受けを介して導通する。金属ローラ６６ｂ、回転軸６６ｃ、および金属製軸受けには、ステンレスを用いることができる。
【００９１】
現像ローラ表面層６６ａは、金属ローラ６６ｂ表面を覆う誘電体である。現像ローラ表面層６６ａは、現像ローラ電荷抑制手段である。現像ローラ電荷抑制手段である現像ローラ表面層６６ａは、現像ローラ６６の表面に担持された現像液滴Ｆによる金属ローラ６６ｂの表面への電荷の誘起を抑制する。現像ローラ表面層６６ａには、フッ素樹脂、たとえば、ＰＥＴＦＥ，ＰＦＡ，ＰＦＥ，ＰＴＦＥなどを用いることができる。また、これらのいずれかが重ね合わされた状態で用いられてもよい。
【００９２】
現像ローラ表面層６６ａの厚さは５０μｍ〜５００μｍであることが好ましい。厚さが５０μｍ未満であると、現像ローラ電荷抑制手段としての機能が低下し、金属ローラ６６ｂ表面への電荷の誘起を抑えることが難しくなる。厚さが５００μｍを超えると、現像ローラ６６と感光体ベルト１との近接領域（飛翔領域）が広くなり過ぎて、静電潜像Ｄへ位置精度良く現像液滴Ｆを飛翔させることが難しくなる。本実施形態では、現像ローラ表面層６６ａとして、比誘電率２．１、厚さ２１０μｍのＰＴＦＥが用いられる。
【００９３】
現像ローラ表面層６６ａは、液体現像剤ｄｖに対して撥液性を有するように表面処理される。このような表面処理は、たとえば、旭硝子社製感光性コーティング・フッ素樹脂「ＡＬ−Ｐｏｌｙｍｅｒ」を用いて行うことができる。
【００９４】
除電ローラ６５は、供給ローラ６４に接するように配置されるローラ状部材である。除電ローラ６５は、現像液滴Ｆの形成の際、および現像液滴Ｆの中間飛翔の際に、供給ローラ６４に電荷が繰り返し蓄積されて悪影響を及ぼすことを防止するために、供給ローラ表面層６４ａをＡＣ（交流）除電する。除電ローラ６５は、ステンレス製の回転軸６５ｂを、ゴム部材からなる弾性層６５ａによって被覆してなる。回転軸６５ｂは、除電ローラ電源１３と接続され、交流電流が印加される。除電ローラ６５としては、このようなものに限られず、非接触で除電を行う部材であったり、除電とクリーニングとを兼ねた部材であったりしてもよい。
【００９５】
クリーニングブレード６７は、現像ローラ表面層６６ａに圧接して設けられるブレード状部材である。クリーニングブレード６７は、現像ローラ表面層６６ａを除電し、現像後の現像ローラ表面層６６ａに残存する現像液滴Ｆを除去することによって、現像装置６の安定した連続動作を可能にする。リーニングブレード６７は、導電性ウレタンゴムからなり、現像ローラ表面層６６ａを掻きとることによって、現像液滴Ｆを除去する。クリーニングブレード６７の鉛直方向下方には、クリーニングブレード６７によって除去された現像液滴Ｆを回収する容器状部材である回収容器６８が設けられる。また、クリーニングブレード６７は、クリーニングブレード電源１５と接続され、クリーニングブレード電源１５から交流電流が印加されることによって、現像ローラ表面層６６ａをＡＣ除電する。
【００９６】
濃度検出部１６は、現像ローラ６６の表面上の画像の画像濃度、および感光体ベルト１の表面上の画像の画像濃度を測定するための部材である。濃度検出部１６は、発光部と受光部とを備える。濃度検出部１６は、発光部によって画像を形成する現像液滴Ｆに光を照射し、現像液滴Ｆによって反射された光を受光部で受光することによって、画像濃度を測定する。
【００９７】
以上のように構成される現像装置６による現像動作を説明する。制御部から現像を行うよう命令が入力されると、まず、塗布ローラ６１および供給ローラ６４が回転を始める。本実施形態では、塗布ローラ６１および供給ローラ６４の周速度をＳ１とするとき、｜Ｓ１｜＝１２００ｍｍ／ｓである（以下では、周速度は、右回りを正の値、左周りを負の値とする。）。これによって、供給ローラ６４の表面上には、質量ｍ＝２．７×１０−１０ｇ／個、帯電量Ｑ＝−５．４×１０−１５Ｃ／個の現像液滴Ｆが３５μｍのピッチｐで形成される。このとき、現像液滴Ｆの液滴径は、液滴形成孔Ｈの寸法と同一か、またはそれ以下である。
【００９８】
現像液滴Ｆの１個あたりの帯電量Ｑと質量ｍの比｜Ｑ／ｍ｜は、液体現像剤ｄｖの種類および現像液滴Ｆの液滴径によって異なるけれども、５μＣ／ｇ〜５０μＣ／ｇの範囲内であることが好ましい。本実施形態では、比｜Ｑ／ｍ｜＝２０μＣ／ｇ、である。また、液滴形成孔Ｈが最密配列で設けられる場合、液滴形成孔Ｈの中心間距離（ピッチ）を３５μｍとすると、現像液滴Ｆの１個あたりの質量ｍ＝２．７×１０−１０ｇから、単位面積あたりの液体現像剤ｄｖの質量は、
２．７×１０−１０ｇ／（３５×１０−４ｃｍ×３５×１０−４ｃｍ×√３／２）
＝２．５３×１０−５ｇ／ｃｍ２
＝０．０２５３ｍｇ／ｃｍ２
となる。
【００９９】
次に、静電潜像Ｄの飛翔領域への到達と、現像液滴Ｆの飛翔領域への到達とを同期させるように、現像ローラ６６が回転する。本実施形態では、現像ローラ６６の周速度をＳ２とするとき、｜Ｓ２｜＝２００ｍｍ／ｓである。このとき、回転軸６４ｃおよび回転軸６６ｃには、それぞれ供給バイアス電圧および現像バイアス電圧が印加されており、これによって、中間飛翔領域には、中間飛翔電界が発生している。
【０１００】
現像液滴Ｆは、中間飛翔電界によって、供給ローラ６４から現像ローラ６６へ飛翔する。上述したように、供給ローラの周速度Ｓ１の絶対値は、１２００ｍｍ／ｓであり、現像ローラ６６の周速度Ｓ２の大きさは２００ｍｍ／ｓである。したがって、周速比｜Ｓ１／Ｓ２｜＝６となる。すなわち、周速比｜Ｓ１／Ｓ２｜＞１となる。第１周速度比制御手段は、このように、周速比｜Ｓ１／Ｓ２｜＞１となるように制御する手段である。第１周速度比制御手段は、画像形成装置１００の制御部の一部であってもよいし、現像装置６に備えられてもよい。
【０１０１】
これによって、現像ローラ６６の表面上には、供給ローラ６４の表面上の現像液滴Ｆの６倍の数密度の現像液滴Ｆが付着することになる。このとき、現像ローラ６６上の現像液滴Ｆの液滴径は、供給ローラ６４上の現像液滴Ｆの液滴径と同一である。また、現像ローラ６６上の、単位面積あたりの液体現像剤ｄｖの質量は、０．１５ｍｇ／ｃｍ２となる。
【０１０２】
また、このとき、中間飛翔電界制御手段は、現像液滴Ｆの表面エネルギーをＵｓ［Ｊ］、現像液滴Ｆの質量をＭ［ｋｇ］、供給ローラ６４からの飛翔（中間飛翔）の際の現像液滴Ｆの飛翔速度（中間飛翔速度）の最大値をＶ’ｍａｘ［ｍ／ｓ］とするとき、下記式（１）を満たすように、供給ローラ電源１２および現像ローラ電源１４を制御し、中間飛翔電界を制御する。
Ｕｓ ＞ （１／２）ＭＶ’ｍａｘ２ …（１）
【０１０３】
このとき、中間飛翔電界制御手段は、供給ローラ６４上の現像液滴Ｆにかかる力の総和が、０に近く、供給ローラ６４から離れる向きの力となるように、中間飛翔電界を制御する。これによって、上記式（１）を満たしながら、現像液滴Ｆを中間飛翔させることが容易になる。中間飛翔電界制御手段は、画像形成装置１００の制御部の一部であってもよいし、現像装置６に備えられてもよい。
【０１０４】
また、中間飛翔電界制御手段は、環境要因、供給ローラ６４の状態、および液体現像剤ｄｖの濃度によって変動する、現像ローラ６６上の画像濃度が、常に所定の値になるように、中間飛翔電界を補正する。この補正は、現像動作を停止した状態で、濃度検出部１６が現像ローラ６６表面に形成されたテストパターンの画像濃度を検出することによって行われる。濃度検出部１６からの検出信号は中間飛翔電界制御手段へ送信され、中間飛翔電界制御手段は画像濃度が所定の範囲内であるか否かを判定する。中間飛翔電界制御手段は、画像濃度が下限値よりも低い場合には、中間飛翔電界を増加させる。また、中間飛翔電界制御手段は、画像濃度が上限値よりも高い場合には、中間飛翔電界を減少させる。
【０１０５】
最後に、現像ローラ６６から現像液滴Ｆを飛翔させることによって、感光体ベルト１上の静電潜像Ｄを現像する。本実施形態では、感光体ベルト１の周速度をＳ３とするとき、｜Ｓ３｜＝１００ｍｍ／ｓである。このとき、回転軸６６ｃには現像バイアス電圧が印加されており、導電層１ｂは接地されている。これによって、飛翔領域には、飛翔電界が発生している。
【０１０６】
現像液滴Ｆは、飛翔電界によって、現像ローラ６６から感光層１ｃへ飛翔する。上述したように、現像ローラの周速度Ｓ２の絶対値は、２００ｍｍ／ｓであり、感光体ベルト１の周速度Ｓ３の絶対値は１００ｍｍ／ｓである。したがって、周速比｜Ｓ２／Ｓ３｜＝２となる。すなわち、周速比｜Ｓ２／Ｓ３｜＞１となる。第２周速度比制御手段は、このように、周速比｜Ｓ２／Ｓ３｜＞１となるように制御する手段である。第２周速度比制御手段は、画像形成装置１００の制御部の一部であってもよいし、現像装置６に備えられてもよい。
【０１０７】
これによって、感光体ベルト１の表面上には、現像ローラ６６の表面上の現像液滴Ｆの２倍の数密度の現像液滴Ｆが付着することになる。このとき、感光体ベルト１上の現像液滴Ｆの液滴径は、現像ローラ６６上の現像液滴Ｆの液滴径と同一である。また、感光体ベルト１上の、単位面積あたりの液体現像剤ｄｖの質量は、０．３０ｍｇ／ｃｍ２となる。
【０１０８】
また、このとき、飛翔電界制御手段は、現像液滴Ｆの表面エネルギーをＵｓ［Ｊ］、現像液滴Ｆの質量をＭ［ｋｇ］、現像ローラ６６からの飛翔（現像飛翔）の際の現像液滴Ｆの飛翔速度（現像飛翔速度）の最大値をＶｍａｘ［ｍ／ｓ］とするとき、下記式（２）を満たすように、現像ローラ電源１４を制御し、飛翔電界を制御する。
Ｕｓ ＞ （１／２）ＭＶｍａｘ２ …（２）
【０１０９】
このとき、飛翔電界制御手段は、現像ローラ６６上の現像液滴Ｆにかかる力の総和が、０に近く、現像ローラ６６から離れる向きの力となるように、飛翔電界を制御する。これによって、上記式（２）を満たしながら、現像液滴Ｆを現像飛翔させることが容易になる。飛翔電界制御手段は、画像形成装置１００の制御部の一部であってもよいし、現像装置６に備えられてもよい。
【０１１０】
また、飛翔電界制御手段は、環境要因、現像ローラ６６の状態、および液体現像剤ｄｖの濃度によって変動する、感光体ベルト１上の画像濃度が、常に所定の値になるように、飛翔電界を補正する。この補正は、濃度検出部１６が感光体ベルト１表面に形成されたテストパターンの画像濃度を検出することによって行われる。濃度検出部１６からの検出信号は飛翔電界制御手段へ送信され、飛翔電界制御手段は画像濃度が所定の範囲内であるか否かを判定する。飛翔電界制御手段は、画像濃度が下限値よりも低い場合には、飛翔電界を増加させる。また、飛翔電界制御手段は、画像濃度が上限値よりも高い場合には、飛翔電界を減少させる。
【０１１１】
テストパターンとしては、一般的に、ベタ画像パターンが用いられる。しかしながら、ベタ画像パターンでは安定した細線再現性を確保することが難しいので、ベタ画像パターンの代わりに、細線または海島状のパターンを用いることが好ましい。
【０１１２】
以上のように現像動作を行う現像装置６によれば、供給ローラ表面層６４ａは、供給ローラ６４の表面上の帯電した現像液滴Ｆによる金属ローラ６４ｂへの電荷の誘起を抑制することができる。すなわち、供給ローラ表面層６４ａは、現像液滴Ｆが有する電荷に対する、いわゆる鏡像電荷を小さくすることができる。したがって、供給ローラ表面層６４ａは、鏡像電荷によって形成される電界（供給ローラ鏡像電界）を小さくすることができるので、現像液滴Ｆが供給ローラ６４の表面から離脱するために最低限必要な電界を小さくすることができる。よって、現像装置６は、中間飛翔電界の大きさを低減することができる。これによって、現像装置６は、中間飛翔速度の大幅な増加を防止することができる。したがって、現像装置６は、中間飛翔時における現像液滴Ｆの分裂、および現像ローラ６６への着弾時における現像液滴Ｆの飛び散りを防ぐことができる。
【０１１３】
また、現像装置６は、誘電体からなる供給ローラ表面層６４ａが、供給ローラ電荷抑制手段として機能する。これによって、安定して供給ローラ鏡像電界を緩和できる液体飛翔現像装置を、廉価で提供することができる。
【０１１４】
供給ローラ表面層６４ａに、誘電体の代わりに、イオン導電化剤を添加した樹脂などからなる、高抵抗の半導電層を用いることも可能である。しかしながら、半導電層は、高抵抗部分に抵抗値のばらつきがあったり、環境変化または経時劣化による抵抗値の変動があったりする。抵抗値のばらつきおよび変動は飛翔電界に悪影響を及ぼす。したがって、供給ローラ表面層６４ａには誘電体を用いることが好ましい。
【０１１５】
また、供給ローラ６４表面は、液体現像剤ｄｖに対して撥液性を有する。これによって、供給ローラ表面層６４ａは、現像液滴Ｆが供給ローラ６４表面から離脱するのに必要な電界をさらに小さくすることができる。したがって、現像装置６は、中間飛翔電界の大きさをさらに低減することができる。よって、現像装置６は、現像液滴Ｆの中間飛翔速度の大幅な増加をさらに防止することができる。
【０１１６】
また、現像装置６によれば、第１周速度比制御手段は、周速比｜Ｓ１／Ｓ２｜＞１となるように制御する。第１周速度比制御手段は、より好ましくは、１＜｜Ｓ１／Ｓ２｜≦６となるように制御する。このとき、周速度｜Ｓ１｜は、１００ｍｍ／ｓ〜４８００ｍｍ／ｓの範囲内、周速度｜Ｓ２｜は、１００ｍｍ／ｓ〜８００ｍｍ／ｓの範囲内から選択される。
【０１１７】
このように、第１周速度比制御手段は、供給ローラ６４の周速度Ｓ１の絶対値が、現像ローラ６６の周速度Ｓ２の絶対値を上回るように制御する。これによって、現像装置６は、現像ローラ６６表面上に、現像液滴Ｆを密に付着させることができる。このとき、上述したように、中間飛翔速度が抑えられるので、液滴形成孔Ｈのピッチｐが小さ過ぎたり、供給ローラ６４の周速度Ｓ１の絶対値が大き過ぎたりしても、現像装置６は、現像液滴Ｆ同士の静電反発力によって、現像液滴Ｆの凝集、複合化を回避することができる。したがって、現像装置６は、現像ローラ６６上に、高濃度、高精細な画像を形成することができる。
【０１１８】
また、現像装置６によれば、中間飛翔電界制御手段は、中間飛翔の際の現像液滴Ｆの運動エネルギーの最大値（１／２）ＭＶ’ｍａｘ２が、現像液滴Ｆの表面エネルギーＵｓ未満であるように制御する。これによって、現像装置６は、中間飛翔時における現像液滴Ｆの分裂、および現像ローラ６６への着弾時における現像液滴Ｆの飛び散りを防ぐことができる。
【０１１９】
また、現像装置６によれば、現像ローラ表面層６６ａは、現像ローラ６６の表面上の帯電した現像液滴Ｆによる金属ローラ６６ｂへの電荷の誘起を抑制することができる。すなわち、現像ローラ表面層６６ａは、現像液滴Ｆが有する電荷に対する鏡像電荷を小さくすることができる。したがって、現像ローラ表面層６６ａは、鏡像電荷によって形成される電界（現像ローラ鏡像電界）を小さくすることができるので、現像液滴Ｆが現像ローラ６６の表面から離脱するために最低限必要な電界を小さくすることができる。よって、現像装置６は、飛翔電界の大きさを低減することができる。これによって、現像装置６は、現像飛翔速度の大幅な増加を防止することができる。したがって、現像装置６は、現像飛翔時における現像液滴Ｆの分裂、および感光体ベルト１への着弾時における現像液滴Ｆの飛び散りを防ぐことができる。
【０１２０】
また、現像ローラ表面層６６ａは、現像液滴Ｆが現像ローラ６６へ近づくことによって発生する現像ローラ鏡像電界を小さくすることができるので、現像液滴Ｆが現像ローラ６６へ到達する際に、中間飛翔速度が大幅に増加することを防止することができる。したがって、現像装置６は、現像ローラ６６への着弾間際における現像液滴Ｆの分裂、および現像ローラ６６への着弾時における現像液滴Ｆの飛び散りを防ぐことができる。
【０１２１】
また、現像装置６は、誘電体からなる現像ローラ表面層６６ａが、現像ローラ電荷抑制手段として機能する。これによって、安定して現像ローラ鏡像電界を緩和できる液体飛翔現像装置を、廉価で提供することができる。
【０１２２】
現像ローラ表面層６６ａに、誘電体の代わりに、イオン導電化剤を添加した樹脂などからなる、高抵抗の半導電層を用いることも可能である。しかしながら、半導電層は、高抵抗部分に抵抗値のばらつきがあったり、環境変化または経時劣化による抵抗値の変動があったりする。抵抗値のばらつきおよび変動は飛翔電界に悪影響を及ぼす。したがって、現像ローラ表面層６６ａには誘電体を用いることが好ましい。
【０１２３】
また、現像ローラ６６表面は、液体現像剤ｄｖに対して撥液性を有する。これによって、現像ローラ表面層６６ａは、現像液滴Ｆが現像ローラ６６表面から離脱するのに必要な電界を小さくすることができる。したがって、現像装置６は、飛翔電界の大きさをさらに低減することができる。よって、現像装置６は、現像液滴Ｆの現像飛翔速度の大幅な増加を防止することができる。
【０１２４】
また、現像装置６によれば、第２周速度比制御手段は、周速比｜Ｓ２／Ｓ３｜＞１となるように制御する。第２周速度比制御手段は、より好ましくは、１＜｜Ｓ２／Ｓ３｜≦４となるように制御する。このとき、周速度｜Ｓ２｜は、１００ｍｍ／ｓ〜８００ｍｍ／ｓの範囲内、周速度｜Ｓ３｜は、１００ｍｍ／ｓ〜２００ｍｍ／ｓの範囲内から選択される。
【０１２５】
このように、第２周速度比制御手段は、現像ローラ６６の周速度Ｓ２の絶対値が、感光体ベルト１の周速度Ｓ３の絶対値を上回るように制御する。これによって、現像装置６は、感光体ベルト１表面上に、現像液滴Ｆを密に付着させることができる。このとき、上述したように、現像飛翔速度が抑えられるので、液滴形成孔Ｈのピッチｐが小さ過ぎたり、現像ローラ６６の周速度Ｓ２の絶対値が大き過ぎたりしても、現像装置６は、現像液滴Ｆ同士の静電反発力によって、現像液滴Ｆの凝集、複合化を回避することができる。したがって、現像装置６は、感光体ベルト１上に、高濃度、高精細な画像を形成することができる。
【０１２６】
また、現像装置６によれば、飛翔電界制御手段は、現像飛翔の際の現像液滴Ｆの運動エネルギーの最大値（１／２）ＭＶｍａｘ２が、現像液滴Ｆの表面エネルギーＵｓ未満であるように制御する。これによって、現像装置６は、現像飛翔時における現像液滴Ｆの分裂、および感光体ベルト１への着弾時における現像液滴Ｆの飛び散りを防ぐことができる。
【０１２７】
＜シミュレーション２＞
現像装置６の作用効果を確認するために、シミュレーション２を行った。図４は、シミュレーション２の結果を示す図である。シミュレーション２は、［発明が解決しようとする課題］に記載のシミュレーション１の条件に、現像ローラＣの表面に、誘電率が空気と同じで、厚さが１００μｍである現像ローラ表面層６６ａが設けられたという条件を加えて行なったものである。
【０１２８】
図４（ａ）は、シミュレーション２における、Ｅ（Ｙ）、Ｅｆ、およびＥＱ（Ｙ）と、現像液滴Ｆのｙ座標Ｙとの関係を示す。グラフＧ６は電界Ｅ（Ｙ）を示し、グラフＧ７は電界Ｅｆを示し、グラフＧ８は電界ＥＱ（Ｙ）を示す。縦軸は、現像ローラＣから感光体ベルトへ向かう方向を正とした電界の大きさ［Ｖ／ｍ］を表し、横軸は、現像液滴Ｆのｙ座標Ｙ［μｍ］を表す。図４（ａ）が示すように、現像ローラ表面層６６ａが設けられることによって、グラフＧ１の場合と比較して、現像ローラＣ近傍での電界Ｅ（Ｙ）の急峻な変化が解消されることがわかる。
【０１２９】
図４（ｂ）は、シミュレーション２における、現像液滴Ｆの飛翔速度Ｖｆとｙ座標Ｙ、ｙ座標Ｙと飛翔開始からの時間ｔとの関係を示す。図４（ｂ）では、左縦軸が飛翔速度Ｖｆ［ｍ／ｓ］を表し、右縦軸が時間ｔ［ｓｅｃ］を表し、横軸が現像液滴Ｆのｙ座標Ｙ［μｍ］を表している。グラフＧ９は、飛翔速度Ｖｆと時間ｔとの関係を示すグラフであり、グラフＧ１０は、ｙ座標Ｙと時間ｔとの関係を示すグラフである。グラフＧ９およびグラフＧ１０は、グラフＧ６で示す電界Ｅ（Ｙ）を用いて、現像液滴Ｆに対する運動方程式ｍ・ｄＶｆ／ｄｔ＝−Ｑ・Ｅ（Ｙ）−ｍ・ｇを解くことによって得られる。グラフＧ９が示すように、飛翔速度Ｖｆは、グラフＧ４の場合と比較して、現像ローラＣ近傍において大幅に減少し、全体的にはなだらかに変化している。
【０１３０】
シミュレーション２では、感光層Ｂへの着弾直前において、飛翔速度Ｖｆが３．６ｍ／ｓとなっている。また、運動エネルギーＵｖは１．７４×１０−１２Ｊとなっており、シミュレーション１における運動エネルギーＵｖよりも減少している。このように、現像ローラ表面層６６ａを設けることによって飛翔速度Ｖｆの増加を抑制できることが確認された。
【０１３１】
像形成部３は、像形成部３ｙ，３ｍ，３ｃ，３ｋの順に現像を行い、感光体ベルト１上に、所定の色の現像液像を積み重ねる。感光体ベルト１上に、４色の現像液像が積み重ねられ、フルカラー現像液像が形成される。フルカラー現像液像は、後述する転写ローラ１０と支持ローラ２ａとの間の領域（転写領域）に搬送される。
【０１３２】
ピックアップローラ８は、画像形成装置１００に貯留される記録用紙Ｐを１枚ずつ、搬送ローラ９ａ，９ｂに送り出す、ローラ状部材である。ピックアップローラ８は、フルカラー現像液像の転写領域への到達と、記録用紙Ｐの転写領域への到達とを同期させるように、記録用紙Ｐを送り出す。搬送ローラ９ａ，９ｂは、ピックアップローラ８によって送り出された記録用紙Ｐを挟持して転写領域に送り出す、１対のローラ状部材である。
【０１３３】
転写ローラ１０は、ピックアップローラ８および搬送ローラ９ａ，９ｂによって搬送された記録用紙Ｐに、現像液像を粘着転写するローラ状部材である。粘着転写の際、転写ローラ１０は、記録用紙Ｐの、フルカラー現像液像が転写される面とは反対側の面に圧接する。粘着転写の際には、転写ローラ１０に所定の電圧を印加することによって、記録用紙Ｐへの現像液像の転写をより確実にしてもよい。転写ローラ１０は、フルカラー現像液像が転写された記録用紙Ｐを、画像形成装置１００外へ送り出す。
【０１３４】
記録用紙Ｐに転写された液体現像剤ｄｖは、記録用紙Ｐに浸透した後、乾燥する。これによって、記録用紙Ｐに画像が形成される。画像形成装置１００には、液体現像剤ｄｖの浸透、乾燥を促進するための加熱器または乾燥器が備えられてもよい。
【０１３５】
感光体クリーニングユニット７は、記録用紙Ｐに現像液像が転写された後の、感光体ベルト１の表面をクリーニングする部材である。感光体クリーニングユニット７は、支持ローラ２ａ付近に設けられる。感光体クリーニングユニット７は、たとえば、感光体ベルト１の表面に残存する液体現像剤ｄｖを掻きとるウレタンゴム製クリーニングブレードと、掻きとった液体現像剤ｄｖを回収する現像剤回収容器からなる。
【０１３６】
本実施形態では、１つの感光体ベルト１上に複数の色の液体現像剤ｄｖが重ね合わされることによって、画像が形成されるけれども、他の実施形態としては、たとえば、各色に対応する４つの感光体と中間転写ベルトとを備え、中間転写ベルト上に液体現像剤ｄｖを重ね合わせる方式の画像形成装置であってもよい。
【０１３７】
次に、本発明に係る液体飛翔現像装置の第２実施形態である現像装置６ａについて説明する。図５は、現像装置６ａの断面を概略的に示す模式図である。画像形成装置１００は、現像装置６の代わりに、現像装置６ａを備えることができる。
【０１３８】
現像装置６ａは、感光体ベルト１のから鉛直方向下部分から、鉛直方向下方に離隔して設けられる液体飛翔現像装置である。現像装置６は、塗布ローラ７１と、規制部材７２と、現像槽７３と、現像ローラ７４と、除電ローラ７５と、図示しない飛翔電界制御手段と、図示しない第２周速度比制御手段とを備える。
【０１３９】
現像装置６ａは、液体現像剤ｄｖから、帯電した現像液滴Ｆを形成し、現像液滴Ｆを、飛翔させることによって感光層１ｃ表面の静電潜像Ｄに供給する。本実施形態では、現像装置６と同様に、自発帯電方式を採る。
【０１４０】
現像槽７３は、液体現像剤ｄｖを貯留する容器状部材である。現像槽７３に貯留される液体現像剤ｄｖは、所定の液面高さに保たれるように調整される。液体現像剤ｄｖとしては、現像装置６に用いたものを用いることができるけれども、顔料を分散させた結着樹脂の微粒子を溶媒に分散させた現像剤を用いることもできる。本実施形態に用いる液体現像剤ｄｖは、現像装置６に用いることもできる。以下に、本実施形態に用いる液体現像剤ｄｖの製造方法を示す。
【０１４１】
＜液体現像剤ｄｖの製造方法＞
ガラス転移温度Ｔｇ＝６０℃、１／２フロー軟化温度Ｔｍ＝１１０℃の特性を有するポリエステル樹脂（結着樹脂）に対して、４０重量％の顔料を加えて予備混練分散させた組成物（マスターバッチ処理された組成物）と、ポリエステル樹脂と、帯電制御剤（アルキルサルチル酸金属塩）とをヘンシェルミキサーに投入し、１０分間混合して混合物（原材料混合物）を生成する。なお、この混合物生成の際、製造するカラートナーの所望の顔料濃度Ｎに応じ、下記に示す条件を満たす各組成材料をそれぞれ投入する。
【０１４２】
（顔料濃度Ｎ重量％のカラートナーを製造する場合の原材料投入量）
ポリエステル樹脂：（９８−Ｚ）重量部
組成物：Ｙ重量部
帯電制御剤：２重量部
但し、Ｎ／１００＝０．４×Ｚ／１００を満たす。
【０１４３】
また、上記顔料は、以下の製品を使用する。
（顔料）
イエロー顔料…Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー７４「FAST YELLOW FGOK（山陽色素株式会社製）」
マゼンタ顔料…Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド１２２「Toner Magennta E-02 （クラリアントジャパン株式会社製）」
シアン顔料…Ｃ．Ｉ．ピグメントブルー１５：３「Hosteaperm Blue B2G （クラリアントジャパン株式会社製）」
【０１４４】
２０重量％の顔料濃度にした混合物を、三井鉱山株式会社製ニーディックスＭＯＳ１４０−８００で溶融混練して均一分散させマスタバッチにする。上記マスタバッチ、キャリア液（信越シリコン社製シリコンオイル「KF-96」）、および分散剤を調合し、ボールミルで湿式粉砕して、粒径２μｍ、固形分濃度２０％のトナー分散液（液体現像剤ｄｖ）を得る。
【０１４５】
塗布ローラ７１は、液体現像剤ｄｖを担持して、後述する現像ローラ７４に液体現像剤ｄｖを塗布するローラ状部材である。塗布ローラ７１は、ステンレス製の回転軸７１ｂを、ＥＰＤＭ、シリコンゴム、フッ素樹脂などのゴム部材からなる弾性層７１ａによって被覆してなる。弾性層７１ａは、金属などであってもよい。回転軸７１ｂは、塗布ローラ電源１１と接続され、所定の電位に調整される。回転軸７１ｂの電位は、現像ローラ７４と同電位であってもよく、現像液滴Ｆの帯電量を制御するために現像ローラ７４との電位差があってもよく、フローティングであってもよい。
【０１４６】
塗布ローラ７１は、所定の線圧で現像ローラ７４に圧接して設けられる。塗布ローラ７１は、塗布ローラ７１と現像ローラ７４との近接領域において、塗布ローラ７１の表面と現像ローラ７４の表面とが反対方向に移動するように、図示しない駆動手段によって右回りに回転するように設けられる。これによって、現像ローラ７４の表面に、所定の液滴径、液滴密度の現像液滴Ｆが形成される。
【０１４７】
なお、塗布ローラ７１の表面が撥液性を有し、各表面が反対方向に移動するように塗布ローラ７１が回転すると現像液滴Ｆの形成が困難である場合は、各表面が同一方向に移動するように所定の周速度で塗布ローラ７１を回転させることによって、現像液滴Ｆの形成を行ってもよい。
【０１４８】
塗布ローラ７１の表面には、規制部材７２が圧接して設けられる。規制部材７２は、塗布ローラ７１に担持される液体現像剤ｄｖが所定の量以下となるように規制するブレード状部材である。
【０１４９】
現像ローラ７４は、液体現像剤ｄｖから帯電した現像液滴Ｆを形成し、現像液滴Ｆを担持しながら搬送する部材である。現像ローラ７４は、回転軸７４ｃと金属ローラ７４ｂとを有する現像ローラ基材、および現像ローラ表面層７４ａからなる。現像ローラ７４は、その鉛直方向下部分が、液体現像剤ｄｖに浸るように設けられる。また、現像ローラ７４は、現像ローラ７４の鉛直方向最上部分が、感光体ベルト１の鉛直方向最下部分から鉛直方向下方２００μｍの位置にあるように設けられる。
【０１５０】
回転軸７４ｃは、図示しない現像ローラ駆動手段によって左回りに回転する金属製の棒状部材である。回転軸７４ｃは、飛翔電界発生手段である。飛翔電界発生手段である回転軸７４ｃは、現像ローラ電源１４と接続されることによって、現像ローラ７４から静電潜像Ｄが形成された感光体ベルト１へ、現像液滴Ｆを飛翔（現像飛翔）させて供給するための電界である、飛翔電界を発生させる。回転軸７４ｃに現像バイアス電圧が印加されることによって、飛翔電界が安定して形成される。回転軸７４ｃに印加される現像バイアス電圧は、たとえば現像開始電圧が−６００Ｖの場合、−５０〜−１００Ｖのマージンを付加した状態で、−６５０Ｖ〜−７００Ｖである。
【０１５１】
金属ローラ７４ｂは、図示しない金属製軸受けを介して、回転軸７４ｃに固定される金属製のローラ状部材である。したがって、金属ローラ７４ｂは、回転軸６４ｃの回転に伴って、左回りに回転する。また、金属ローラ７４ｂと回転軸７４ｃとは、金属製軸受けを介して導通する。金属ローラ７４ｂ、回転軸７４ｃ、および金属製軸受けには、ステンレスを用いることができる。
【０１５２】
現像ローラ表面層７４ａは、金属ローラ７４ｂ表面を覆う誘電体である。現像ローラ表面層７４ａは、現像ローラ電荷抑制手段である。現像ローラ電荷抑制手段である現像ローラ表面層７４ａは、現像ローラ７４の表面に担持された現像液滴Ｆによる金属ローラ７４ｂの表面への電荷の誘起を抑制する。現像ローラ表面層７４ａには、フッ素樹脂、たとえば、ＰＥＴＦＥ，ＰＦＡ，ＰＦＥ，ＰＴＦＥなどを用いることができる。また、これらのいずれかが重ね合わされた状態で用いられてもよい。
【０１５３】
現像ローラ表面層７４ａの厚さは５０μｍ〜５００μｍであることが好ましい。厚さが５０μｍ未満であると、現像ローラ電荷抑制手段としての機能が低下し、金属ローラ７４ｂ表面への電荷の誘起を抑えることが難しくなる。厚さが５００μｍを超えると、現像ローラ７４と感光体ベルト１との近接領域（飛翔領域）が広くなり過ぎて、静電潜像Ｄへ位置精度良く現像液滴Ｆを飛翔させることが難しくなる。本実施形態では、現像ローラ表面層７４ａとして、比誘電率２．１、厚さ２１０μｍのＰＴＦＥが用いられる。
【０１５４】
現像ローラ表面層７４ａは、液体現像剤ｄｖに対して撥液性を有するように表面処理される。このような表面処理は、たとえば、旭硝子社製感光性コーティング・フッ素樹脂「ＡＬ−Ｐｏｌｙｍｅｒ」を用いて行うことができる。
【０１５５】
現像ローラ表面層７４ａには、液滴形成孔が設けられる。本実施形態では、液滴形成孔は、辺が２．８３μｍ、高さが２μｍの正四角錐状である。液滴形成孔は、千鳥配置で設けられ、像搬送方向ｂにおけるピッチは３５μｍである。液滴形成孔の寸法およびピッチはこれに限らず、深さは２μｍ〜２０μｍの範囲内から、ピッチは３５μｍ〜３４０μｍ（７２５ＤＰＩ〜７５ＤＰＩ程度）の範囲内から、選択することができる。
【０１５６】
また、液滴形成孔は、現像ローラ７４ではなく、塗布ローラ７１に設けてもよい。液滴形成孔は、正四角錐状である必要はなく、曲面を有する谷状であってもよく、数μｍに粗面化された側面を有する円筒状であってもよい。
【０１５７】
除電ローラ７５は、現像ローラ７４に接するように配置されるローラ状部材である。除電ローラ７５は、現像液滴Ｆの形成の際、および現像液滴Ｆの現像飛翔の際に、現像ローラ７４に電荷が繰り返し蓄積されて悪影響を及ぼすことを防止するために、現像ローラ表面層７４ａをＡＣ除電する。また、除電ローラ７５は、除電とクリーニングとを兼ねた部材である。除電ローラ７５は、ステンレス製の回転軸７５ｂを、ゴム部材からなる弾性層７５ａによって被覆してなる。回転軸７５ｂは、除電ローラ電源１３と接続され、交流電流が印加される。除電ローラ７５としては、このようなものに限られず、非接触で除電を行う部材であってもよい。
【０１５８】
以上のように構成される現像装置６ａによる現像動作を説明する。制御部から現像を行うよう命令が入力されると、まず、塗布ローラ７１および現像ローラ７４が回転する。本実施形態では、塗布ローラ７１および現像ローラ７４の周速度をＳ２とするとき、｜Ｓ２｜＝１２００ｍｍ／ｓである。これによって、現像ローラ７４の表面上には、質量ｍ＝２．７×１０−１０ｇ／個、帯電量Ｑ＝−５．４×１０−１５Ｃ／個の現像液滴Ｆが３５μｍのピッチで形成される。このとき、現像液滴Ｆの液滴径は、液滴形成孔の寸法と同一か、またはそれ以下である。
【０１５９】
現像液滴Ｆの１個あたりの帯電量Ｑと質量ｍの比｜Ｑ／ｍ｜は、液体現像剤ｄｖの種類および現像液滴Ｆの液滴径によって異なるけれども、５μＣ／ｇ〜５０μＣ／ｇの範囲内であることが好ましい。本実施形態では、比｜Ｑ／ｍ｜＝２０μＣ／ｇである。また、質量ｍとピッチとから、単位面積あたりの液体現像剤ｄｖの質量は、０．０２５３ｍｇ／ｃｍ２となる。
【０１６０】
次に、現像ローラ７４から現像液滴Ｆを飛翔させることによって、感光体ベルト１上の静電潜像Ｄを現像する。本実施形態では、感光体ベルト１の周速度をＳ３とするとき、｜Ｓ３｜＝１００ｍｍ／ｓである。このとき、回転軸７４ｃには現像バイアス電圧が印加されており、導電層１ｂは接地されている。これによって、飛翔領域には、飛翔電界が発生している。
【０１６１】
現像液滴Ｆは、飛翔電界によって、現像ローラ７４から感光層１ｃへ飛翔する。上述したように、現像ローラの周速度Ｓ２の絶対値は、１２００ｍｍ／ｓであり、感光体ベルト１の周速度Ｓ３の絶対値は１００ｍｍ／ｓである。したがって、周速比｜Ｓ２／Ｓ３｜＝１２となる。すなわち、周速比｜Ｓ２／Ｓ３｜＞１となる。第２周速度比制御手段は、このように、周速比｜Ｓ２／Ｓ３｜＞１となるように制御する手段である。第２周速度比制御手段は、画像形成装置１００の制御部の一部であってもよいし、現像装置６ａに備えられてもよい。
【０１６２】
これによって、感光体ベルト１の表面上には、現像ローラ７４の表面上の現像液滴Ｆの１２倍の数密度の現像液滴Ｆが付着することになる。このとき、感光体ベルト１上の現像液滴Ｆの液滴径は、現像ローラ７４上の現像液滴Ｆの液滴径と同一である。また、感光体ベルト１上の、単位面積あたりの液体現像剤ｄｖの質量は、０．３０ｍｇ／ｃｍ２となる。
【０１６３】
また、このとき、飛翔電界制御手段は、現像液滴Ｆの表面エネルギーをＵｓ［Ｊ］、現像液滴Ｆの質量をＭ［ｋｇ］、現像ローラ７４からの飛翔（現像飛翔）の際の現像液滴Ｆの飛翔速度（現像飛翔速度）の最大値をＶｍａｘ［ｍ／ｓ］とするとき、上記式（２）を満たすように、現像ローラ電源１４を制御し、飛翔電界を制御する。
【０１６４】
このとき、飛翔電界制御手段は、現像ローラ７４上の現像液滴Ｆにかかる力の総和が、０に近く、現像ローラ７４から離れる向きの力となるように、飛翔電界を制御する。これによって、上記式（２）を満たしながら、現像液滴Ｆを現像飛翔させることが容易になる。
【０１６５】
また、飛翔電界制御手段は、環境要因、現像ローラ７４の状態、および液体現像剤ｄｖの濃度によって変動する、感光体ベルト１上の画像濃度が、常に所定の値になるように、飛翔電界を補正する。この補正は、濃度検出部１６が感光体ベルト１表面に形成されたテストパターンの画像濃度を検出することによって行われる。濃度検出部１６からの検出信号は飛翔電界制御手段へ送信され、飛翔電界制御手段は画像濃度が所定の範囲内であるか否かを判定する。飛翔電界制御手段は、画像濃度が下限値よりも低い場合には、飛翔電界を増加させる。また、飛翔電界制御手段は、画像濃度が上限値よりも高い場合には、飛翔電界を減少させる。テストパターンとしては、細線または海島状のパターンを用いることが好ましい。
【０１６６】
以上のように現像動作を行う現像装置６ａによれば、現像ローラ表面層７４ａは、現像ローラ７４の表面上の帯電した現像液滴Ｆによる金属ローラ７４ｂへの電荷の誘起を抑制することができる。すなわち、現像ローラ表面層７４ａは、現像液滴Ｆが有する電荷に対する鏡像電荷を小さくすることができる。したがって、現像ローラ表面層７４ａは、鏡像電荷によって形成される電界（現像ローラ鏡像電界）を小さくすることができるので、現像液滴Ｆが現像ローラ７４の表面から離脱するために最低限必要な電界を小さくすることができる。よって、現像装置６ａは、飛翔電界の大きさを低減することができる。これによって、現像装置６は、現像飛翔速度の大幅な増加を防止することができる。したがって、現像装置６は、現像飛翔時における現像液滴Ｆの分裂、および感光体ベルト１への着弾時における現像液滴Ｆの飛び散りを防ぐことができる。
【０１６７】
また、現像装置６ａは、誘電体からなる現像ローラ表面層７４ａが、現像ローラ電荷抑制手段として機能する。これによって、安定して現像ローラ鏡像電界を緩和できる液体飛翔現像装置を、廉価で提供することができる。
【０１６８】
現像ローラ表面層７４ａに、誘電体の代わりに、イオン導電化剤を添加した樹脂などからなる、高抵抗の半導電層を用いることも可能である。しかしながら、半導電層は、高抵抗部分に抵抗値のばらつきがあったり、環境変化または経時劣化による抵抗値の変動があったりする。抵抗値のばらつきおよび変動は飛翔電界に悪影響を及ぼす。したがって、現像ローラ表面層７４ａには誘電体を用いることが好ましい。
【０１６９】
また、現像ローラ７４表面は、液体現像剤ｄｖに対して撥液性を有する。これによって、現像ローラ表面層７４ａは、現像液滴Ｆが現像ローラ７４表面から離脱するのに必要な電界をさらに小さくすることができる。したがって、現像装置６ａは、飛翔電界の大きさをさらに低減することができる。よって、現像装置６ａは、現像液滴Ｆの現像飛翔速度の大幅な増加をさらに防止することができる。
【０１７０】
また、現像装置６ａによれば、第２周速度比制御手段は、周速比｜Ｓ２／Ｓ３｜＞１となるように制御する。第２周速度比制御手段は、より好ましくは、１＜｜Ｓ２／Ｓ３｜≦２４となるように制御する。このとき、周速度｜Ｓ２｜は、１００ｍｍ／ｓ〜４８００ｍｍ／ｓの範囲内、周速度｜Ｓ３｜は、１００ｍｍ／ｓ〜２００ｍｍ／ｓの範囲内から選択される。
【０１７１】
このように、第２周速度比制御手段は、現像ローラ７４の周速度Ｓ２の絶対値が、感光体ベルト１の周速度Ｓ３の絶対値を上回るように制御する。これによって、現像装置６ａは、感光体ベルト１表面上に、現像液滴Ｆを密に付着させることができる。このとき、上述したように、現像飛翔速度が抑えられるので、液滴形成孔のピッチが小さ過ぎたり、現像ローラ７４の周速度Ｓ２の絶対値が大き過ぎたりしても、現像装置６ａは、現像液滴Ｆ同士の静電反発力によって、現像液滴Ｆの凝集、複合化を回避することができる。したがって、現像装置６ａは、感光体ベルト１上に、高濃度、高精細な画像を形成することができる。
【０１７２】
また、現像装置６ａによれば、飛翔電界制御手段は、現像飛翔の際の現像液滴Ｆの運動エネルギーの最大値（１／２）ＭＶｍａｘ２が、現像液滴Ｆの表面エネルギーＵｓ未満であるように制御する。これによって、現像装置６ａは、現像飛翔時における現像液滴Ｆの分裂、および感光体ベルト１への着弾時における現像液滴Ｆの飛び散りを防ぐことができる。
【０１７３】
また、現像装置６ａは、現像ローラ７４によって液体現像剤ｄｖを現像槽７３から汲み上げ、これによって形成された現像液滴Ｆを、供給ローラを介さずに、直接感光体ベルト１へ供給する。したがって、現像装置６ａの構成は、現像装置６と比較して単純であり、現像装置を小型化することができるという利点がある。これに対し、現像装置６は、供給ローラ６４を介して現像を行うので、現像装置６ａと比較して、感光体ベルト１表面上に、現像液滴Ｆを密に付着させることができるという利点がある。
【０１７４】
次に、本発明に係る画像形成装置の第２実施形態である画像形成装置２００について説明する。図６は、画像形成装置２００の断面を概略的に示す模式図である。画像形成装置２００は、感光体ベルト１の構成、および露光部５の配置位置が異なること以外は、画像形成装置１００と同じ構成である。したがって、感光体ベルト１および露光部５以外についての説明を省略する。
【０１７５】
図７は、感光体ベルト１の断面の一部を示す断面図である。本実施形態において、感光体ベルト１は、感光層１ｃと、導電性基材と、中間層１ｄとを有する無端ベルト状の像担持体である。感光体ベルト１は、感光層１ｃが感光体ベルト１の外周側になり、導電性基材が感光体ベルト１の内周側になり、中間層１ｄが感光層１ｃと導電性基材の間になるように、支持ローラ２ａ，２ｂに張架される。
【０１７６】
感光層１ｃは、厚さ２０μｍのＯＰＣからなる。ＯＰＣとしては、電荷輸送層と電荷発生層とを積層してなる積層型感光体、または、バインダー中に電荷発生層を分散させた単層型感光体のいずれであってもよい。導電性基材は、カーボンブラックを分散させて導電性を付与した不透明の導電層１ｂと、導電層１ｂよりも内周側に設けられる誘電体層１ａとからなる。ここで、不透明とは、露光部５から照射される光を透過しないことを指す。
導電層１ｂは、カーボンブラックを分散させたポリカーボネート樹脂からなる電極である。本実施形態では、導電層１ｂは、接地される。誘電体層１ａは、ポリカーボネート樹脂からなる。
【０１７７】
中間層１ｄは、感光層１ｃの表面へと飛翔する現像液滴Ｆが導電層１ｂに電荷を誘起することを抑制する部材である。中間層１ｄは、比誘電率３、体積固有抵抗２×１０９［Ω・ｍ］、厚さ２００μｍ、時定数５３ｍｓｅｃの誘電体である。誘電体としては、ポリカーボネートなどの半導電性の樹脂を用いることができる。また、厚さは、１００μｍ〜２００μｍの範囲内から選択することができる。
【０１７８】
ここで、中間層１ｄの時定数は次のようにして測定される。まず、導電性基材に中間層１ｄのみを設ける。感光層１ｃは、設けないでおく。スコロトロン式の帯電器を用い、グリッド（グリッド電圧は−５００Ｖ）と中間層１ｄとのギャップを１．０ｍｍに設定して、中間層１ｄを一様に−５１０Ｖに帯電させる。帯電後の中間層１ｄの表面電位を表面電位計で計測し、表面電位が０．３６８倍に減衰するまでにかかる時間を求め、その時間を中間層１ｄの時定数とする。
【０１７９】
露光部５は、感光体ベルト１の外周側において感光体ベルト１から離隔して設けられ、感光体ベルト１の外周側から、感光層１ｃに所定の光を照射する部材である。本実施形態では、感光体ベルト１が不透明であるため、画像形成装置１００と異なり、露光部５は、感光体ベルト１の外周側に設けられる。ただし、感光体ベルト１は透明であってもよい。
【０１８０】
以上の点以外は、画像形成装置１００と画像形成装置２００とは同一の構成であるので、画像形成装置２００は、画像形成装置１００と同様の現像動作を行う。したがって、感光体ベルト１の周速度Ｓ３＝１００ｍｍ／ｓである。このとき、帯電部４によって帯電が行われる領域（帯電領域）を、感光体ベルト１が通過するのにかかる時間は、１４０ｍｓｅｃである。この値は、中間層１ｄの時定数より大きい。したがって、中間層１ｄは誘電分極が進行するので、感光層１ｃの表面は目的とする電圧に帯電する。
【０１８１】
その後、露光部５によって静電潜像Ｄが形成された感光体ベルト１は、飛翔領域へ到達する。飛翔領域では、感光体ベルト１は、現像ローラ６６から現像液滴Ｆが供給される。このとき、現像ローラ６６から離脱した現像液滴Ｆが、感光体ベルト１へ到達するまでの飛翔時間は、０．１ｍｓｅｃ〜０．３ｍｓｅｃである。この時間は、中間層１ｄの時定数よりも小さい。したがって、現像液滴Ｆの飛翔中に、中間層１ｄの誘電分極は進行しない。
【０１８２】
このように、飛翔時間よりも大きな時定数を有する中間層１ｄは、感光層１ｃの表面に近づく現像液滴Ｆによる導電層１ｂへの電荷の誘起を抑制することができる。すなわち、中間層１ｄは、現像液滴Ｆが有する電荷に対する鏡像電荷を小さくすることができる。したがって、中間層１ｄは、鏡像電荷によって形成される鏡像電界（像担持体鏡像電界）を小さくすることができる。これによって、画像形成装置２００は、現像液滴Ｆが感光体ベルト１へ到達する際に、現像飛翔速度が大幅に増加することを防止することができる。よって、画像形成装置２００は、感光体ベルト１への着弾間際における現像液滴Ｆの分裂、および感光体ベルト１への着弾時における現像液滴Ｆの飛び散りを防ぐことができるので、良好な画質の画像を得ることができる。
【０１８３】
また、上述したように、中間層１ｄの時定数は、帯電領域通過時間よりも小さいので、感光体ベルト１は、感光体ベルト１の帯電特性および露光特性を確保しながら、像担持体鏡像電界を小さくすることができる。
【０１８４】
＜シミュレーション３＞
画像形成装置２００の作用効果を確認するために、シミュレーション３を行った。図８は、シミュレーション３の結果を示す図である。シミュレーション３は、シミュレーション２の条件に、基材Ａと感光層Ｂとの間に、比誘電率εｓ＝１．０、体積固有抵抗ρｖ＝１０１０Ωｍ、厚さが１００μｍであり、時定数が８９ｍｓｅｃである中間層１ｄが設けられたという条件を加えて行なったものである。
【０１８５】
図８（ａ）は、シミュレーション３における、Ｅ（Ｙ）、Ｅｆ、およびＥＱ（Ｙ）と、現像液滴Ｆのｙ座標Ｙとの関係を示す。グラフＧ１１は電界Ｅ（Ｙ）を示し、グラフＧ１２は電界Ｅｆを示し、グラフＧ１３は電界ＥＱ（Ｙ）を示す。縦軸は、現像ローラＣから感光体ベルトへ向かう方向を正とした電界の大きさ［Ｖ／ｍ］を表し、横軸は、現像液滴Ｆのｙ座標Ｙ［μｍ］を表す。図８（ａ）が示すように、中間層１ｄが設けられることによって、グラフＧ１の場合と比較して、感光体ベルト近傍での電界Ｅ（Ｙ）の急峻な変化が解消されることがわかる。
【０１８６】
図８（ｂ）は、シミュレーション３における、現像液滴Ｆの飛翔速度Ｖｆとｙ座標Ｙ、ｙ座標Ｙと飛翔開始からの時間ｔとの関係を示す。図８（ｂ）では、左縦軸が飛翔速度Ｖｆ［ｍ／ｓ］を表し、右縦軸が時間ｔ［ｓｅｃ］を表し、横軸が現像液滴Ｆのｙ座標Ｙ［μｍ］を表している。グラフＧ１４は、飛翔速度Ｖｆと時間ｔとの関係を示すグラフであり、グラフＧ１５は、ｙ座標Ｙと時間ｔとの関係を示すグラフである。グラフＧ１４およびグラフＧ１５は、グラフＧ１１で示す電界Ｅ（Ｙ）を用いて、現像液滴Ｆに対する運動方程式ｍ・ｄＶｆ／ｄｔ＝−Ｑ・Ｅ（Ｙ）−ｍ・ｇを解くことによって得られる。グラフＧ１４が示すように、飛翔速度Ｖｆは、グラフＧ４の場合と比較して、感光体ベルト近傍において大幅に減少し、全体的にはなだらかに変化している。
【０１８７】
シミュレーション３では、感光層Ｂへの着弾直前において、飛翔速度Ｖｆが２．６ｍ／ｓとなっている。また、運動エネルギーＵｖは０．９１×１０−１２Ｊとなっており、シミュレーション１における運動エネルギーＵｖよりも減少している。このように、中間層１ｄを設けることによって飛翔速度Ｖｆの増加を抑制できることが確認された。
【符号の説明】
【０１８８】
１ 感光体ベルト
１ａ 感光層
１ｂ 導電層
１ｃ 誘電体層
１ｄ 中間層
３，３ｃ，３ｋ，３ｍ，３ｙ 像形成部
４，４ｃ，４ｋ，４ｍ，４ｙ 帯電部
５，５ｃ，５ｋ，５ｍ，５ｙ 露光部
６，６ａ，６ｃ，６ｋ，６ｍ，６ｙ 現像装置
６１，７１ 塗布ローラ
６３現像槽
６４ 供給ローラ
６４ａ 供給ローラ表面層
６４ｂ，６６ｂ，７４ｂ 金属ローラ
６４ｃ，６６ｃ，７４ｃ 回転軸
６６，７４ 現像ローラ
６６ａ，７４ａ 現像ローラ表面層
１００，２００ 画像形成装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
着色剤を含有する液体状の現像剤を貯留する現像槽と、
帯電した現像液滴を前記現像剤から形成し、該現像液滴を担持しながら搬送する現像ローラと、
前記現像ローラから静電潜像が形成された像担持体へ、前記現像液滴を飛翔させて供給するための電界である、飛翔電界を発生させる飛翔電界発生手段とを備え、
前記現像ローラは、該現像ローラの表面に担持された現像液滴が該現像ローラに電荷を誘起することを抑制する、現像ローラ電荷抑制手段を有することを特徴とする液体飛翔現像装置。
【請求項２】
前記現像ローラは、導電性を有する現像ローラ基材と、該現像ローラ基材の表面に設けられる、誘電体からなる現像ローラ表面層とを有し、
前記現像ローラ電荷抑制手段は、前記現像ローラ表面層であることを特徴とする請求項１に記載の液体飛翔現像装置。
【請求項３】
前記現像ローラの表面は、前記現像剤に対して、撥液性を有することを特徴とする請求項１または２に記載の液体飛翔現像装置。
【請求項４】
着色剤を含有する液体状の現像剤を貯留する現像槽と、
帯電した現像液滴を前記現像剤から形成し、該現像液滴を担持しながら搬送する供給ローラと、
前記供給ローラから供給された現像液滴を、担持しながら搬送する現像ローラと、
前記供給ローラから前記現像ローラへ、前記現像液滴を飛翔させて供給するための電界である、中間飛翔電界を発生させる中間飛翔電界発生手段と、
前記現像ローラから静電潜像が形成された像担持体へ、前記現像液滴を飛翔させて供給するための電界である、飛翔電界を発生させる飛翔電界発生手段とを備え、
前記供給ローラは、該供給ローラの表面に担持された現像液滴が該供給ローラに電荷を誘起することを抑制する、供給ローラ電荷抑制手段を有することを特徴とする液体飛翔現像装置。
【請求項５】
前記供給ローラは、導電性を有する供給ローラ基材と、該供給ローラ基材の表面に設けられる、誘電体からなる供給ローラ表面層とを有し、
前記供給ローラ電荷抑制手段は、前記供給ローラ表面層であることを特徴とする請求項４に記載の液体飛翔現像装置。
【請求項６】
前記供給ローラの表面は、前記現像剤に対して、撥液性を有することを特徴とする請求項４または５に記載の液体飛翔現像装置。
【請求項７】
前記現像ローラは、該現像ローラの表面に担持された現像液滴が該現像ローラに電荷を誘起することを抑制する、現像ローラ電荷抑制手段を有することを特徴とする請求項４〜６のいずれか１つに記載の液体飛翔現像装置。
【請求項８】
前記供給ローラの周速度をＳ１［ｍ／ｓ］、前記現像ローラの周速度をＳ２［ｍ／ｓ］とするとき、下記式（１）を満たすように、前記供給ローラおよび前記現像ローラを制御する第１周速度比制御手段を備えることを特徴とする請求項４〜７のいずれか１つに記載の液体飛翔現像装置。
｜Ｓ１／Ｓ２｜ ＞ １ …（１）
【請求項９】
前記現像液滴の表面エネルギーをＵｓ［Ｊ］、該現像液滴の質量をＭ［ｋｇ］、該現像液滴の飛翔速度の最大値をＶｍａｘ［ｍ／ｓ］とするとき、下記式（２）を満たすように飛翔電界を制御する飛翔電界制御手段を備えることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１つに記載の液体飛翔現像装置。
Ｕｓ ＞ （１／２）ＭＶｍａｘ２ …（２）
【請求項１０】
感光層を有する像担持体と、
請求項１〜９のいずれか１つに記載の液体飛翔現像装置とを備えることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１１】
導電性を有する導電性基材と感光層とを有する像担持体と、
着色剤を含有する液体状の現像剤から形成された、帯電した現像液滴を、飛翔させることによって、前記像担持体に供給する液体飛翔現像装置とを備え、
前記像担持体は、前記感光層の表面へと飛翔する現像液滴が該導電性基材に電荷を誘起することを抑制する、中間層を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項１２】
前記中間層は、前記感光層と前記導電性基材との間に設けられる誘電体であることを特徴とする請求項１１に記載の画像形成装置。
【請求項１３】
前記液体飛翔現像装置として、請求項１〜９のいずれか１つに記載の液体飛翔現像装置を備えることを特徴とする請求項１１または１２に記載の画像形成装置。
【請求項１４】
前記現像ローラの周速度をＳ２［ｍ／ｓ］、前記像担持体の周速度をＳ３［ｍ／ｓ］とするとき、下記式（３）を満たすように、前記現像ローラおよび前記像担持体を制御する第２周速度比制御手段を備えることを特徴とする請求項１０または１３に記載の画像形成装置。
｜Ｓ２／Ｓ３｜ ＞ １ …（３）
【請求項１】
着色剤を含有する液体状の現像剤を貯留する現像槽と、
帯電した現像液滴を前記現像剤から形成し、該現像液滴を担持しながら搬送する現像ローラと、
前記現像ローラから静電潜像が形成された像担持体へ、前記現像液滴を飛翔させて供給するための電界である、飛翔電界を発生させる飛翔電界発生手段とを備え、
前記現像ローラは、該現像ローラの表面に担持された現像液滴が該現像ローラに電荷を誘起することを抑制する、現像ローラ電荷抑制手段を有することを特徴とする液体飛翔現像装置。
【請求項２】
前記現像ローラは、導電性を有する現像ローラ基材と、該現像ローラ基材の表面に設けられる、誘電体からなる現像ローラ表面層とを有し、
前記現像ローラ電荷抑制手段は、前記現像ローラ表面層であることを特徴とする請求項１に記載の液体飛翔現像装置。
【請求項３】
前記現像ローラの表面は、前記現像剤に対して、撥液性を有することを特徴とする請求項１または２に記載の液体飛翔現像装置。
【請求項４】
着色剤を含有する液体状の現像剤を貯留する現像槽と、
帯電した現像液滴を前記現像剤から形成し、該現像液滴を担持しながら搬送する供給ローラと、
前記供給ローラから供給された現像液滴を、担持しながら搬送する現像ローラと、
前記供給ローラから前記現像ローラへ、前記現像液滴を飛翔させて供給するための電界である、中間飛翔電界を発生させる中間飛翔電界発生手段と、
前記現像ローラから静電潜像が形成された像担持体へ、前記現像液滴を飛翔させて供給するための電界である、飛翔電界を発生させる飛翔電界発生手段とを備え、
前記供給ローラは、該供給ローラの表面に担持された現像液滴が該供給ローラに電荷を誘起することを抑制する、供給ローラ電荷抑制手段を有することを特徴とする液体飛翔現像装置。
【請求項５】
前記供給ローラは、導電性を有する供給ローラ基材と、該供給ローラ基材の表面に設けられる、誘電体からなる供給ローラ表面層とを有し、
前記供給ローラ電荷抑制手段は、前記供給ローラ表面層であることを特徴とする請求項４に記載の液体飛翔現像装置。
【請求項６】
前記供給ローラの表面は、前記現像剤に対して、撥液性を有することを特徴とする請求項４または５に記載の液体飛翔現像装置。
【請求項７】
前記現像ローラは、該現像ローラの表面に担持された現像液滴が該現像ローラに電荷を誘起することを抑制する、現像ローラ電荷抑制手段を有することを特徴とする請求項４〜６のいずれか１つに記載の液体飛翔現像装置。
【請求項８】
前記供給ローラの周速度をＳ１［ｍ／ｓ］、前記現像ローラの周速度をＳ２［ｍ／ｓ］とするとき、下記式（１）を満たすように、前記供給ローラおよび前記現像ローラを制御する第１周速度比制御手段を備えることを特徴とする請求項４〜７のいずれか１つに記載の液体飛翔現像装置。
｜Ｓ１／Ｓ２｜ ＞ １ …（１）
【請求項９】
前記現像液滴の表面エネルギーをＵｓ［Ｊ］、該現像液滴の質量をＭ［ｋｇ］、該現像液滴の飛翔速度の最大値をＶｍａｘ［ｍ／ｓ］とするとき、下記式（２）を満たすように飛翔電界を制御する飛翔電界制御手段を備えることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１つに記載の液体飛翔現像装置。
Ｕｓ ＞ （１／２）ＭＶｍａｘ２ …（２）
【請求項１０】
感光層を有する像担持体と、
請求項１〜９のいずれか１つに記載の液体飛翔現像装置とを備えることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１１】
導電性を有する導電性基材と感光層とを有する像担持体と、
着色剤を含有する液体状の現像剤から形成された、帯電した現像液滴を、飛翔させることによって、前記像担持体に供給する液体飛翔現像装置とを備え、
前記像担持体は、前記感光層の表面へと飛翔する現像液滴が該導電性基材に電荷を誘起することを抑制する、中間層を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項１２】
前記中間層は、前記感光層と前記導電性基材との間に設けられる誘電体であることを特徴とする請求項１１に記載の画像形成装置。
【請求項１３】
前記液体飛翔現像装置として、請求項１〜９のいずれか１つに記載の液体飛翔現像装置を備えることを特徴とする請求項１１または１２に記載の画像形成装置。
【請求項１４】
前記現像ローラの周速度をＳ２［ｍ／ｓ］、前記像担持体の周速度をＳ３［ｍ／ｓ］とするとき、下記式（３）を満たすように、前記現像ローラおよび前記像担持体を制御する第２周速度比制御手段を備えることを特徴とする請求項１０または１３に記載の画像形成装置。
｜Ｓ２／Ｓ３｜ ＞ １ …（３）
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１１−７８８７（Ｐ２０１１−７８８７Ａ）
【公開日】平成２３年１月１３日（２０１１．１．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１４９２２７（Ｐ２００９−１４９２２７）
【出願日】平成２１年６月２３日（２００９．６．２３）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１月１３日（２０１１．１．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年６月２３日（２００９．６．２３）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
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