JP2012168263A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】より低温での定着を実現して省エネルギー化を図ることができる。
【解決手段】記録媒体上に定着液を塗布し、トナー像担持体上にトナー像を形成し、トナー像担持体上に形成されたトナー像を中間転写体に転写させる。中間転写体上のトナー像を、該定着液塗布手段によって定着液を塗布された記録媒体上に接触させることにより転写させ、トナー像と定着液を加熱する。トナーを軟化・膨潤させる機能をもつ可塑剤を含む定着液と、記録媒体上から中間転写体に付着した定着液が中間転写体に固着することを防止する。
【選択図】図１

Description

本発明は、より低温での定着を実現して省エネルギー化を図ることが可能な画像形成装置に関する。

従来、記録媒体上のトナーを加熱溶融することで、トナーを記録媒体上に定着する熱定着方式を用いた画像形成装置が広く知られている。熱定着方式では、記録媒体上のトナー像を熱により軟化させ、圧力を作用させることで、記録媒体に密着させ記録媒体上に固定化するものである。この際、確実な定着性を得るためには、記録媒体に接触する部分のトナーの軟化が十分であることが必要であり、記録媒体表面の温度も軟化したトナーを硬化させない程度に加熱されている必要があった。十分な加熱のためには、多くの電力を必要とし、画像形成装置全体の省電力化のために、定着部の加熱温度の低温化が望まれている。
このような従来の画像形成装置としては、特許文献１〜４が報告されている。

特許文献１では、熱方式を使用しない定着方式として、記録媒体上のトナー像上に、トナーを軟化および／または膨潤させる定着液を塗布するケミカル定着方式が開示されている。この方式では、熱を用いないため、従来と比較して大幅な省電力化がはかれる。
しかし、この方式のように、トナー像の上から定着液を塗布する場合、確実な定着のためにトナーと記録媒体との接触部分にケミカル液を到達させるには、多くの液を塗布する必要が生じ、画像の乱れ等の課題、乾燥のための加熱の必要性が生じる。

特許文献２では、中間転写体上にあるトナーの上から定着液を付与し、トナーを粘着性をもったフィルム状に変化させ、このフィルム化したトナーを自身の粘着性により転写・定着される方式が示されている。熱により、トナーを軟化させる必要がないため、省エネ化が可能となっている。
この方式では、トナーの上から、定着液を付与しているために、トナー像の乱れが生じ、また、トナー像が定着液によりフィルム化し粘着性をもつことにより記録媒体に転写しているため、画像形成が成り立つためには、使用環境において必ず、トナーのフィルム化が行われなければならない。転写後の記録媒体及びトナーを加熱する構成も示されているが、前述のように転写時点で定着液とトナーの反応がおこり、トナーはすでにフィルム化しているので、加熱は既に反応しているトナーに対し行われている。これは反応を促進するもので、加熱を必須とはしていない。また、中間転写体上に定着液を付与するため、中間転写体と接する画像形成部への定着液の混入が課題となる。

特許文献３では、トナーとキャリア液を用いた液体現像方式における、ケミカル定着方式が開示されている。この方式では定着液を、キャリア液と親和性がよいものとすることで、液体現像で形成したトナー層のトナー間に存在するキャリア液を流し、トナー層を溶解膨潤させると書かれている。記録媒体にトナーを転写する二次転写ニップの上流側に、記録媒体に定着液を付与する定着装置を設けた実施形態も示されており、トナー像の乱れが防止できる等の利点が示されている。
しかし、二次転写ニップ上流で記録媒体に定着液を付与した場合は、二次転写ニップの下流側で記録媒体に定着液を付与した場合と比較して定着時間が長くなるとしており、この発明においては、軟化剤と含んだ定着液が液体現像剤との親和性があることが、溶解・膨潤において重要であるとしている。従って、記述された内容に従えば、液体現像でない現像手段により形成されたトナー像に対しての適用はできない。さらに、樹脂は定着液によってフィルム状に変化することのみで定着されており、熱による作用は含まれていない。

特許文献４では、トナージェット、ダイレクトトーニング、トナープロジェクションなどと称されるトナーを記録媒体に対して飛翔、着弾させることによって記録媒体上に画像を直接記録する方式において、着弾前の記録媒体に、トナーに含まれる樹脂を溶解または膨潤させる軟化剤を含む塗布液を塗布することで、直接記録方式での着弾時のトナーの飛び散りを低減し、さらに定着を促進すると書かれている。予め記録媒体手段である記録紙の表面に軟化剤を含む塗布液を塗布することで、トナーが衝突した時のトナーと印写面との付着力が大きくなり、トナーの飛び散りが抑制低減される、トナーが衝突したときの反発力が低減して、トナーの飛び散りが改善されると記されている。さらに、定着が促進され、加熱エネルギーの低減または削除が可能とかかれている。トナーが付着する以前に記録媒体に塗布された塗布液は、記録紙の表面の繊維に吸収された状態となる。水分の吸収により繊維はやわらかくなるので、トナーの着弾時のチリは低減される。
しかし、トナーを溶解、膨潤させ定着性に影響をあたえるには、相当量の塗布液がトナーに接触する必要がある。飛翔してきたトナーが記録紙上に付着するこの発明では、記録紙表面にある極微量の塗布液がトナーに接触するのみであるため、実現できない。トナーを溶解、膨潤させ定着性に影響をあたえるためには、繊維内に含まれる塗布液とトナーをよりおおく接触させる工夫（圧の作用等）が必須である。

従来の画像形成装置にあっては、トナーを溶解、膨潤させる定着液を用いることで、定着の低温化、加熱の不要化を実現している。しかしながら、ここで用いられる定着液は、装置の中でトナーのみならず本体装置へも付着し、装置に使用されている樹脂を溶解、膨潤させてしまうといった懸念がある。また、トナー像の上から塗布した場合は、画像の乱れが生じ、トナー像の担持に先んじて転写材に塗布する場合、定着液をトナー像に有効に作用させられていないといった問題があった。

そこで、従来と比較してより低温での定着を実現して省エネルギー化を図ることができ、トナーを溶解、膨潤させる可塑剤を含んだ定着液を、使用環境温度以上で機能が発現するようにして、トナー以外の画像形成装置内の樹脂に対する汚染を防止することができ、さらに、紙とトナーの界面に可塑剤を配置し、トナーの接触圧力によりトナーに有効に可塑剤を付着させることにより、有効なアンカー効果を得ることができ、さらに、中間転写体の表面を研磨することにより、中間転写体への定着液・可塑剤の蓄積・固着を防止することができる画像形成装置の提案が切望されている。
本発明は、上記に鑑みてなされたもので、従来と比較してより低温での定着を実現して省エネルギー化を図ることを目的とする。

請求項１記載の発明は、トナー像を記録媒体上に形成し、記録媒体上に定着することで画像を得る画像形成装置であって、記録媒体上に定着液を塗布する塗布手段と、トナー像担持体上にトナー像を形成するトナー像形成手段と、トナー像担持体上に形成されたトナー像を中間転写体に転写させる一次転写手段と、中間転写体上のトナー像を、該定着液塗布手段によって定着液を塗布された記録媒体上に接触させることにより転写させる二次転写手段と、トナー像と定着液を加熱する定着手段と、トナーを軟化・膨潤させる機能をもつ可塑剤を含む定着液と、記録媒体上から中間転写体に付着した定着液が中間転写体に固着することを防止する中間転写体研磨手段とを備えることを特徴とする画像形成装置である。

請求項２記載の発明は、トナー像を記録媒体上に形成し、記録媒体上に定着することで画像を得る画像形成装置であって、記録媒体上に定着液を塗布する塗布手段と、トナー像担持体としての中間転写体と、中間転写体上にトナー像を直接形成するトナー噴射手段と、中間転写体上のトナー像を、該定着液塗布手段によって定着液を塗布された記録媒体上に接触させることにより転写させる転写手段と、トナー像と定着液を加熱する定着手段と、トナーを軟化・膨潤させる機能をもつ可塑剤を含む定着液と、記録媒体上から中間転写体に付着した定着液が中間転写体に固着することを防止する中間転写体研磨手段とを備えることを特徴とする画像形成装置である。

請求項３記載の発明は、請求項１又は２に記載の画像形成装置において、前記中間転写体は、中間転写ドラムであることを特徴とする。

請求項４記載の発明は、請求項１乃至３の何れか１つに記載の画像形成装置において、トナーを軟化・膨潤させる作用をもつ可塑剤は、使用環境温度においてトナーを定着に十分な軟化・膨潤させる機能を持たず、加熱時にその機能を発現することを特徴とする。

請求項５記載の発明は、請求項４に記載の画像形成装置において、トナーを軟化・膨潤させる作用をもつ可塑剤は、使用環境温度において単体で固体であることを特徴とする。

請求項６記載の発明は、請求項１乃至５の何れか１つに記載の画像形成装置において、トナー像と定着液を加熱する定着手段は、ローラ定着手段であることを特徴とする。

請求項７記載の発明は、請求項１乃至６の何れか１つに記載の画像形成装置において、記録媒体上に定着液を塗布する塗布手段は、表面に定着液を担持したローラを記録媒体に接触させることで、定着液を記録媒体に塗布する、ローラ塗布手段であることを特徴とする。

本発明によれば、従来と比較して低温での定着を実現し、省エネルギー化を図ることができる。

本発明の第１実施形態に係る画像形成装置の全体構成について説明するための図である。 本発明の第１実施形態に係る画像形成装置による効果として、トナー像が記録媒体９に非接触で転写される場合と、トナー像が記録媒体９に接触して転写される場合とを比較するための説明図である。 本発明の第１実施形態に係る画像形成装置による効果として、熱付与前の記録媒体９上の様子と、熱付与後の記録媒体９上の様子とを示す図である。 本発明の第１実施形態に係る画像形成装置による効果として、トナーを記録媒体に固定するのに必要な貯蔵弾性率と温度との関係を示す図である。 本発明の第１実施形態に係る画像形成装置による効果として、定着ローラの設定温度とスミアＩＤとの関係を示す図である。 本発明の第１実施形態に係る画像形成装置の定着液塗布ユニットの構成について説明するための図である。 本発明の第２実施形態に係る画像形成装置が４連タンデム中間転写方式である場合の構成について説明するための図である。 本発明の第３実施形態に係る画像形成装置の中間転写体が転写ドラムである場合の構成について説明するための図である。

以下、本発明の実施形態に係る画像形成装置について、図面を参照して説明する。なお、本実施形態は以下述べるものに限定されず、その趣旨を逸脱しない範囲において種々変更が可能である。
＜第１実施形態＞
図１を参照して、本発明の第１実施形態に係る画像形成装置の全体構成について説明する。
画像形成装置は、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）の各色の画像を形成するための４つの画像形成ユニット１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｋを備える。尚、Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｋの色順は、図１に限るものでなく、他の並び順であっても構わない。

画像形成ユニット１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｋは、それぞれ、像担持体としての感光体ドラム２Ｙ、２Ｃ、２Ｍ、２Ｋと、帯電手段、現像手段、クリーニング手段とを備えている。また、各画像形成ユニット１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｋの配置は、各感光体ドラムの回転軸が平行になるように且つ転写紙移動方向に所定のピッチで配列するように、設定されている。
画像形成ユニット１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｋの下方には、光源、ポリゴンミラー、ｆ−θレンズ、反射ミラー等を備え、画像データに基づいて各感光体ドラム２Ｙ、２Ｃ、２Ｍ、２Ｋの表面にレーザー光を走査しながら照射する光書込ユニット３が、上方には各画像形成ユニットのトナー像を重ね合わせて転写するように搬送する転写搬送ベルト４を有するベルト駆動装置としての一次転写ユニット５が配置されている。転写搬送ベルト４の外周面には、ブラシローラとクリーニングブレードから構成されたクリーニング装置６が接触するように配置されている。このクリーニング装置６により転写搬送ベルト４上に付着したトナー等の異物が除去される。

一次転写ユニット５の右側には、転写紙にトナー像を転写する二次転写ユニット７が配置されている。その上方にはベルト定着方式の定着ユニット８が、下方には定着液塗布ユニット１８が備えられている。定着液塗布ユニット１８には、実使用環境ではトナー樹脂への溶解・膨潤の機能をもたず、熱が加わるとその機能をもつ定着液が収容されている。
画像形成装置下部には、転写媒体である記録媒体９が載置された給紙カセット１０ａ、１０ｂを備えている。また、画像形成装置側面から手差しで給紙を行う手差しトレイ１０ｃが備えられている。
この他、トナー補給容器１１Ｙ、１１Ｃ、１１Ｍ、１１Ｋが備えられ、図示していない廃トナーボトル、電源ユニットなども備えられている。

画像形成ユニット１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｋには、現像手段としての現像装置１２Ｙ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｋが備えられている。いずれも同様の構成からなり、使用するトナーの色のみが異なる二成分現像方式の現像装置である。現像装置１２Ｙ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｋ内には、トナーと磁性キャリアからなる現像剤が収容されている。
現像装置１２Ｙ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｋは感光体ドラム２に対向した現像ローラ１４、現像剤を搬送・撹拌するスクリュー、トナー濃度センサ等から構成される。現像ローラ１４は外側の回転自在のスリーブと内側に固定された磁石から構成されている。トナー濃度センサの出力に応じて、トナー補給装置よりトナーが補給される。

画像形成装置の構成と動作について説明する。
先ず、帯電ローラ１３に電源（図示しない）より所定の電圧が印加されて、対向する感光体ドラム２表面を帯電する。所定の電位に帯電した感光体ドラム２表面には、引き続いて光書込ユニット３により画像データに基づくレーザー光が走査され、静電潜像が書き込まれる。静電潜像を担持した感光体ドラム２表面が現像装置１２に到達すると、感光体ドラム２と対向配置される現像ローラ１４により、感光体ドラム２表面の静電潜像にトナーが供給されて、トナー像が形成される。

上記の動作が感光体ユニット１５Ｙ、１５Ｃ、１５Ｍ、１５Ｋ全てに同様にして所定のタイミングで行われ、感光体ドラム２Ｙ、２Ｃ、２Ｍ、２Ｋ表面にはそれぞれ所定の色のトナー像が形成される。感光体ユニット１５Ｙ、１５Ｃ、１５Ｍ、１５Ｋの画像形成動作タイミングで転写搬送ベルト４上に、各感光体ドラム２上のトナー像を順次転写していく。このトナー像の転写は、転写搬送ベルト４を挟んで各感光体ドラム２Ｙ、２Ｃ、２Ｍ、２Ｋと対向配置されている一次転写ローラ１７Ｙ、１７Ｃ、１７Ｍ、１７Ｋに、図示しない電源より感光体ドラム２上のトナーと逆極性の電圧が印加されることで行われる。

記録媒体９は、給紙カセット１０ａ、１０ｂ、もしくは手差しトレイ１０ｃのいずれかから搬送され、レジストローラ１６に到達したところで一端停止する。前述の画像形成動作タイミングに合せて、記録媒体９はレジストローラ１６より定着液塗布ユニットへ搬送される。
定着液塗布ユニット１８には、塗布ローラ１９と対向ローラ２０が備わっている。レジストローラから送られた記録媒体９は、塗布ローラ１９と対向ローラ２０のニップを通じて二次転写ユニット７に搬送される。これと並行して塗布ローラ１９には、定着液２２に漬けられた供給ローラ２１から定着液が供給される。これにより記録媒体９には、塗布ローラ１９と対向ローラ２０のニップを通過する際に定着液が塗布される。なお、塗布ローラは２次転写の際にトナー像が転写される側に配置されていて、定着液はトナー像が転写する画像面側に予め塗布される。

二次転写ユニット７には、二次転写ローラが備えられている。二次転写ローラは転写搬送ベルト４に接触して一次転写ユニット５に対向配置されている。転写搬送ベルト４上に重ね合わされた４色のトナー像は、二次転写ローラと転写搬送ベルト４とのニップで記録媒体９に転写される。このトナー像の転写は、二次転写ローラに図示しない電源より転写搬送ベルト４上のトナーと逆極性の電圧が印加されることで行われる。
図２（ｂ）に示すように、トナー像が記録媒体９に接触転写される際、そのニップにおいて、記録媒体９に予め塗布された定着液が記録媒体９からトナー像に染み込まされる。これにより定着液の及んだトナーが、トナー層の記録媒体９側に生じる。トナー像が記録媒体９に接触しながら転写されることで、図２（ａ）に示す非接触転写に比べて、毛細管現象が強まり、定着液の染み込みが促される。

定着ユニット８には、定着ローラと加圧ローラが備わっている。トナー像が転写された記録媒体９は、定着ローラと加圧ローラとのニップで熱と圧力を受けて画像を定着される。この際、ニップの中では、染み込んだ定着液が熱を受けることで、定着液中の可塑剤がトナー樹脂を軟化させる機能をもつ。
トナー像と定着液を加熱する定着手段は、ローラ定着手段であることで、簡易な構成で均一な加熱を実現することができる。
可塑剤は、記録媒体９との界面付近のトナー層に染み込んでいて、図３（ｂ）に示すように、熱の付与をきっかけにトナー樹脂に浸透し、軟化させる。つまり、定着ローラと加圧ローラとのニップでトナー像は、熱だけでなく軟化機能を発現した可塑剤によって記録媒体９に固定される。可塑剤が、熱の伝わりにくい記録媒体９との界面付近のトナーを軟化させる構成であるため、熱定着のみの定着構成に比べて、定着ローラの制御温度は低い温度で設定されている。具体的な制御温度については後述する。
画像が形成された記録媒体９は、各搬送ローラによって機外に搬送される。

トナーを軟化・膨潤させる作用をもつ可塑剤は、使用環境温度においてトナーを十分な軟化・膨潤させる機能を持たないことで、画像形成装置内に可塑剤が付着した場合に、廃トナーの固化や機能部材の劣化などの悪影響を及ぼすことを抑制することができる。
トナーを軟化・膨潤させる作用をもつ可塑剤は、使用環境温度で固体であり、画像形成装置内に可塑剤が付着した場合に、廃トナーの固化や機能部材の劣化などの悪影響を及ぼすことを抑制することができる。

本発明の中心となる画像形成装置の構成と効果について説明する。
定着液塗布ユニット１８に収容された定着液の組成について説明する。定着液には、可塑剤と界面活性剤が溶けている。
可塑剤は、熱を与えられたとき軟化機能を示す固体可塑剤を採用している。図４の概念図に示すように、固体可塑剤が含まれた定着液をトナーに付与すると、トナーを記録媒体に固定するのに必要な貯蔵弾性率となる温度が小さくなる。ただし同図にある、常温では軟化能力をもつ液体可塑剤が含まれた定着液をトナーに付与した場合と異なり、ここで採用している固体可塑剤は常温では軟化能力をほとんど持たない。これにより機内汚染を防止している。

固体可塑剤は、分子鎖中に、エチレンオキサイド基−（CH₂CH₂O）−やプロピレンオキサイド基−（CH（CH₃）CH₂O）−を含む化合物で、一般にグリコールエーテル類やグリコール脂肪酸エステル類と呼ばれているもののうち、常温では固体で、融点が４０℃以上、望ましくは５０℃以上である材料である。
具体的には、化合物（１）であらわされるポリオキシエチレングリコール類が望ましい。
HO−（CH₂CH₂O）ｎ−OH （１）
ｎは１０以上で１００以下が望ましい。ｎが１０未満では、室温で固体にならず、ｎが１００より大きい場合、分子が大きくなりすぎて、熱を加えたときの可塑能力が低く、トナーが軟化しにくくなる。具体的材料としては、ポリエチレングリコール＃１０００、ポリエチレングリコール＃１５４０、ポリエチレングリコール＃２０００、ポリエチレングリコール＃4000、ポリエチレングリコール＃６０００、ポリエチレングリコール＃８０００などが適する。

または、化合物（２）であらわされるポリオキシエチレンポリオキシプロピレングリコール類も望ましい。
HO−（CH₂CH₂O）ｎ（CH（ＣＨ₃）CH₂O）ｍ−OH （２）
ｎは１０以上で２００以下が望ましい。ｍは５以上で５０以下が望ましい。ｎが１０未満では、室温で固体にならず、ｎが２００より大きい場合、分子が大きくなりすぎて、熱を加えたときの可塑能力が低く、トナーが軟化しにくくなる。ｍが５未満では、室温で固体にならず、ｍが５０より大きい場合、分子が大きくなりすぎて、熱を加えたときの可塑能力が低く、トナーが軟化しにくくなる。
具体的材料としては、（以下のものは登録商標）花王株式会社のエマルゲン２９０や第一工業製薬株式会社のエパン４５０、エパン７５０、エパン７８５などが適する。

また、化合物（３）であらわされるポリオキシエチレンアルキルエーテル類が望ましい。
Ｒ−O−（CH₂CH₂O）ｎ−OH （３）
ｎは１０以上で１００以下が望ましい。ｎが１０未満では、室温で固体にならず、ｎが１００より大きい場合、分子が大きくなりすぎて、熱を加えたときの可塑能力が低く、トナーが軟化しにくくなる。
Ｒは直鎖のアルキル基又は分岐型のアルキル基で、炭素数は、１０以上で２２以下が望ましい。炭素数１０未満だと固体として柔らかく、また、皮膚刺激や眼刺激など安全性の問題がある。炭素数２２より大きいと、熱を加えたときの可塑能力が低く、トナーが軟化しにくくなる。
具体的材料としては、（以下のものは登録商標）花王株式会社のエマルゲン３５０、エマルゲン４２０、エマルゲン４０８５、日本エマルジョン株式会社のEMALEX６１１、EMALEX６２０、EMALEX７１０、EMALEX７２０などが適する。

また、化合物（４）や化合物（５）であらわされるポリオキシエチレン脂肪酸エステル類やポリオキシエチレン脂肪酸ジエステル類が望ましい。
Ｒ−ＣＯＯ−（CH₂CH₂O）ｎ−OH （４）
Ｒ−ＣＯＯ−（CH₂CH₂O）ｎ−ＣＯＯ−Ｒ‘ （５）
ｎは１０以上で１００以下が望ましい。ｎが１０未満では、室温で固体にならず、ｎが１００より大きい場合、分子が大きくなりすぎて、熱を加えたときの可塑能力が低く、トナーが軟化しにくくなる。Ｒ及びＲ‘はノルマル型のアルキル基又は分岐型のアルキル基で、炭素数は、１０以上で２２以下が望ましい。炭素数１０未満だと固体として柔らかく、また、皮膚刺激や眼刺激など安全性の問題がある。炭素数２２より大きいと、熱を加えたときの可塑能力が低く、トナーが軟化しにくくなる。
具体的材料としては、（以下のものは登録商標）花王株式会社のエマノーン３１９９Ｖ、エマノーン３２９９ＲＶ、日本エマルジョン株式会社のEMALEX８２０、EMALEX８３０などが適する。

界面活性剤は、トナー層への定着液の浸透性をよくするために使用する。界面活性剤としては、ノニオン系界面活性剤が適する。具体的には、ポリオキシエチレンアルキルエーテル類やアセチレン系界面活性剤が望ましい。
具体的には、（以下のものは登録商標）ポリオキシエチレンアルキルエーテル類としては、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンアルキル（12-14）エーテル（12E.O.）やポリオキシエチレンアルキル（12-14）エーテルで日光ケミカルズ株式会社のＢＴ−１２など、アセチレン系界面活性剤としては、アセチレングリコールが優れ、日信化学工業株式会社のオルフィン１０１０やオルフィン４０５１Ｆなどが適する。
これらの材料の溶媒（希釈液）には、水が適する。市水はカルシウムイオンやマグネシウムイオンなどの不純物が多く含まれるため、これらの金属イオンをある程度除去した水が望ましい。ただし、水としては、蒸留水である必要はなく、イオン交換膜にて不純物イオンを除去した水（所謂、イオン交換水）が適する。

本発明の実施形態に係る画像形成装置は、熱定着のみの定着構成をもつ画像形成装置と比較してスミア性（擦った際のトナー汚れ）が向上している。一般に定着下限温度は、所定のスミア性を確保する温度に設定される。図５には、作像前に定着液を記録媒体に予め塗布した画像形成装置（本実施形態）と、熱定着のみの画像形成装置のスミア試験結果（摩擦試験結果）を示す。この定着液は、固体可塑剤としてポリエチレングリコール＃２０００、界面活性剤としてオルフィン４０５１Ｆをイオン交換水で希釈し、それぞれ２５ｗｔ％、０．５ｗｔ％とした液である。

このスミア試験は、スミア試験器（摩擦試験機Ｉ型、ＪＩＳ Ｌ０８２３、摩擦子径：１５φ）を用いて行った。摩擦子に、２５×２５ｍｍ程度の白綿布（ＪＩＳ Ｌ０８０３ 綿３号）を繊維方向が摩擦子の可動方向と水平になるように両面テープで貼り付けた。そして、評価画像を５往復、連続動作にて擦った。評価画像は画像面積率５５％のハーフトーン画像と１００％の全ベタ画像である。白綿布をはがし、画像が付着している摩擦子跡における任意の３箇所の画像濃度を、分光計（Ｘ−Ｒｉｔｅ社製、９３８ スペクトロデンシトメータ）を用いて測定し、その平均値をスミアＩＤとした。このスミアＩＤが低いほど定着画像を擦ったときのトナーによる汚れが少なく、０．４０以下であれば実使用上許容できる。

図５に示すように、本実施形態の場合、定着ローラの設定温度が１２１℃でもスミア性を確保できる。一方、熱定着のみの画像形成装置の場合、設定温度が１３９℃となる。これより本実施形態では定着温度設定を、熱定着の構成に比べて１８℃低い温度にしている。このように定着ローラの制御温度が低く設定できるため、本構成は省電力となり、低環境負荷の画像形成装置となる。ただし、本実施形態では、固体可塑剤としてポリエチレングリコール＃２０００、界面活性剤としてオルフィン４０５１Ｆをそれぞれ２５ｗｔ％、０．５ｗｔ％含んだ定着液を採用している。可塑剤の濃度を調整することで、スミア性を確保する温度は変更できるため、定着設定温度はこの限りではない。

図６を参照して、本発明の第１実施形態に係る画像形成装置の定着液塗布ユニットについて説明する。
図６に示すように、定着液塗布ユニット１８は、塗布ローラ１９と対向ローラ２０、供給ローラ２１の３本のローラと、定着液２２と定着液を収容する定着液液室２３から成る。
塗布ローラ１９と供給ローラ２１は共に直径２５ｍｍで、ステンレスの芯金にクロロプレンが巻きついたローラを採用している。ローラの硬度はＪＩＳ-Ａで３５度である。塗布ローラ１９と供給ローラ２１は、長手方向両端部にてその軸間に片側２０Ｎずつ加圧している。対向ローラ２０にはガラスビーズローラを採用している。直径２５ｍｍ、ステンレスの芯金にクロロプレンが巻きついたローラで、直径１００μｍのガラスビーズがその表面にエポキシ系接着剤で固定されている。塗布ローラ１９と対向ローラ２０は、長手方向両端部にてその軸間に片側２０Ｎずつ加圧している。

塗布ローラ１９と対向ローラ２０は、その中心が同じ高さに配置されている。一方、供給ローラ２１は塗布ローラ１９の中心より１０ｍｍ低い位置にその中心をもつ。供給ローラ２１は、液室２３に溜められた定着液２２に５ｍｍ漬けられている。ローラの中心がオフセットしていることで、記録媒体９がニップに入った際に、塗布ローラ１９と供給ローラ２１の間の加圧力への影響を小さくすることができる。
これらの構成において、作像動作が開始されるとＡ４サイズの普通紙（（以下のものは登録商標）株式会社リコー製 ＲＩＣＯＰＹ ＰＰＣ用紙 ＴＹＰＥ６２００）１枚あたりに定着液が１７０ｍｇ 塗布される。

前述した通り、定着液に含まれる固体可塑剤は常温では軟化能力をほとんど持たないため機内汚染は起こりづらいが、定着液が塗布された記録媒体に接触する転写搬送ベルト４には、特に非画像部（トナー像がない部分）から定着液・可塑剤が転移し、さらにクリーニング装置６で廃トナーと一緒に排出されずに微量に転写搬送ベルト４表面に残ることで通紙動作を繰り返すに従って徐々に蓄積され、固着やフィルミングを招く場合がある。
これに対して、研磨装置２５を転写搬送ベルト４に接触させることで転写搬送ベルト４の表面が常時研磨され、可塑剤が蓄積されることを防ぐことができる。

接触させて転写することによって毛細管現象が強まり、定着液のトナー層への染み込みが促進し、熱と定着液による低温での定着を実現することができる。また、定着液をフォーム状にせず、液とすることで、空隙による転写性の悪化を起こさないで防止することができる。また、記録媒体上に定着液を塗布する構成により、中間転写体または感光体上のトナー像に直接塗布する構成と比較して、画像形成装置内への定着液の汚染を抑制することができる。また、中間転写体を研磨することで中間転写体への定着液・可塑剤の蓄積・固着ことを防止することができる。
記録媒体上に定着液を塗布する場合に、表面に定着液を担持したローラを記録媒体に接触させることで、定着液を記録媒体に塗布することで、簡易な構成となり、ユーザに対して省コストな画像形成装置を提供することができる。また、定着液をフォーム状にする構成の場合、起泡剤や増泡剤などが必要となるが、液として使用することで定着液の組成が単純になり、ユーザに対して省コストな画像形成装置を提供することができる。

＜第２実施形態＞
本発明の第２実施形態に係る画像形成装置の主要な構成について説明する。第２実施形態の構成は、第１実施形態の作像部以外の定着液塗布ユニットや定着手段、記録媒体の搬送は同様のため、ここでは作像部について説明する。
第１実施形態では、作像部が４連タンデム中間転写方式である。これに対して、第２実施形態では、トナー通過穴を有するトナー制御手段によりトナーを飛翔させて中間転写ベルトに作像する、トナー噴射手段２４Ｙ、２４Ｃ、２４Ｍ、２４Ｋを並べた４連タンデム中間転写方式である（図７参照）。第１実施形態と同様に、記録媒体９に予め定着液を予め塗布し、中間転写ベルト上の４色のトナー像を接触転写する画像形成装置である。

＜第３実施形態＞
本発明の第３実施形態に係る画像形成装置の主要な構成について説明する。第３実施形態の構成は、第１実施形態の中間転写体以外の作像部、定着液塗布ユニットや定着手段、記録媒体の搬送は同様のため、中間転写体について説明する。
第１実施形態では、中間転写体が転写搬送ベルトである。これに対して、第３実施形態では、転写ドラムである（図８参照）。
転写搬送ベルトは回転動作中に直線的な形状を取る部分（２本の張架ローラの間）と曲線的な形状を取る部分（張架ローラに巻き付いている部分）で曲げ伸ばしされるため、転写搬送ベルトとしての円滑な回転を妨げない樹脂を薄いフィルム形状にしたものが好ましい。

樹脂としては例えば、ＰＶＤＦ（フッ化ビニルデン）、ＥＴＦＥ（エチレン−四フッ化エチレン共重合体）、ＰＩ（ポリイミド）、ＰＣ（ポリカーボネート）、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリエーテル樹脂、ポリビニル系樹脂等が挙げられる。これらの樹脂に導電性材料を分散させて電気抵抗を調整した混合材料あるいは合成材料からなり、その体積抵抗率が１０⁷〜１０¹⁵Ωｃｍの範囲で、且つ２００μｍ以下の薄い層で曲がり易い層が好適であり、層の厚さが２０〜８０μｍであることがより好適である。逆に層が厚いと曲がりにくいため、円滑な回転が阻害されたり、表面のひび割れや亀裂が発生してしまう。

一方、転写ドラムとした場合にはアルミなどの金属で成形された円筒状の素管や導電性のゴムローラの表面に前記した混合材料あるいは合成材料を配しているが、転写ドラムが１回転する間に形状は当然ながら変化せずベルトのように曲げ伸ばしを考慮する必要がないため、ベルトの場合よりも樹脂層を厚くすることができる。研磨装置２５、２５‘は可塑剤の蓄積を防止するとともに樹脂層を徐々に削るため、層を厚くできることで転写ユニットの長寿命化が図れる。
中間転写体をドラム形状とすることでベルト形状とする場合よりも厚みを多くすることができるため、表面を研磨しながら使用した場合により長期間に渡って中間転写体を使用することができる。

本発明は、ファクシミリ装置、プリンタ装置および複写装置等に利用できる。

１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｋ 画像形成ユニット
２Ｙ、２Ｃ、２Ｍ、２Ｋ 感光体ドラム
３ 光書込ユニット
４ 転写搬送ベルト
５ 一次転写ユニット
６ クリーニング装置
７ 二次転写ユニット
８ 定着ユニット
９ 記録媒体
１０ａ、１０ｂ 給紙カセット
１０ｃ 手差しトレイ
１１Ｙ、１１Ｃ、１１Ｍ、１１Ｋ トナー補給容器
１２Ｙ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｋ 現像装置
１３ 帯電ローラ
１４ 現像ローラ
１６ レジストローラ
１８ 定着液塗布ユニット
１９ 塗布ローラ
２０ 対向ローラ
２１ 供給ローラ
２２ 定着液
２３ 液室
２４Ｙ、２４Ｃ、２４Ｍ、２４Ｋ トナー噴射手段
２５ 研磨装置

特許第４２２４０７６号公報 特許第４３５４１６４号公報 特開２００７-１２１６５２号公報 特開２００９-３９９７７号公報

Claims (7)

1. トナー像を記録媒体上に形成し、記録媒体上に定着することで画像を得る画像形成装置であって、
   記録媒体上に定着液を塗布する塗布手段と、
   トナー像担持体上にトナー像を形成するトナー像形成手段と、
   トナー像担持体上に形成されたトナー像を中間転写体に転写させる一次転写手段と、
   中間転写体上のトナー像を、該定着液塗布手段によって定着液を塗布された記録媒体上に接触させることにより転写させる二次転写手段と、
   トナー像と定着液を加熱する定着手段と、
   トナーを軟化・膨潤させる機能をもつ可塑剤を含む定着液と、記録媒体上から中間転写体に付着した定着液が中間転写体に固着することを防止する中間転写体研磨手段とを備えることを特徴とする画像形成装置。
2. トナー像を記録媒体上に形成し、記録媒体上に定着することで画像を得る画像形成装置であって、
   記録媒体上に定着液を塗布する塗布手段と、
   トナー像担持体としての中間転写体と、
   中間転写体上にトナー像を直接形成するトナー噴射手段と、
   中間転写体上のトナー像を、該定着液塗布手段によって定着液を塗布された記録媒体上に接触させることにより転写させる転写手段と、
   トナー像と定着液を加熱する定着手段と、
   トナーを軟化・膨潤させる機能をもつ可塑剤を含む定着液と、
   記録媒体上から中間転写体に付着した定着液が中間転写体に固着することを防止する中間転写体研磨手段とを備えることを特徴とする画像形成装置。
3. 前記中間転写体は、中間転写ドラムであることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
4. トナーを軟化・膨潤させる作用をもつ可塑剤は、使用環境温度においてトナーを定着に十分な軟化・膨潤させる機能を持たず、加熱時にその機能を発現することを特徴とする請求項１乃至３の何れか１つに記載の画像形成装置。
5. トナーを軟化・膨潤させる作用をもつ可塑剤は、使用環境温度において単体で固体であることを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
6. トナー像と定着液を加熱する定着手段は、ローラ定着手段であることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１つに記載の画像形成装置。
7. 記録媒体上に定着液を塗布する塗布手段は、表面に定着液を担持したローラを記録媒体に接触させることで、定着液を記録媒体に塗布する、ローラ塗布手段であることを特徴とする請求項１乃至６の何れか１つに記載の画像形成装置。

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