JP2014142381A

JP2014142381A - 画像形成装置、副滴供給装置、画像形成方法

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Publication number: JP2014142381A
Application number: JP2013008981A
Authority: JP
Inventors: Yasuharu Notoya; 康晴能登屋
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2013-01-22
Filing date: 2013-01-22
Publication date: 2014-08-07
Also published as: US20140205337A1

Abstract

【課題】インクジェットノズル等の微細孔から高粘度の定着液を射出して像担持体上のトナー像に供給しても、過大な直径の粒子の衝突が回避されて、トナー像が乱れないで済む画像形成装置を提供する。
【解決手段】定着液射出部１０１は、水溶性高分子と水とを含む定着液を微細孔からパルス状に射出させ、定着液の主滴を生成するのに伴って主滴よりも小さい定着液の副滴を生成する。主滴回収部１０２は、定着液射出部１０１から射出された定着液から主滴を分離して、副滴を中間転写ベルト１０上のトナー像に供給する。定着液射出部１０１と主滴回収部１０２との対向間隔は、中間転写ベルト１０上のトナー像に供給する副滴の直径に応じて設定されている。
【選択図】図４

Description

本発明は、水溶性高分子と水とを含む定着液を用いてトナー像の画像を定着させる画像形成装置、詳しくは像担持体上のトナー像に定着液の液体粒子を供給する際の粒子径の制御に関する。

トナー像を転写した記録材を定着装置で加熱加圧して記録材に画像を定着させる画像形成装置が広く用いられている。このような画像形成装置では、消費電力の大部分が定着装置における加熱に消費されている。このため、水溶性高分子と水とを含む定着液を用いて、加熱を要することなくトナー像を記録材に定着させる、いわゆる湿式定着法の画像形成装置が提案されている。湿式定着法の画像形成装置は、トナー像のトナー粒子を押し潰すことなく、トナー粒子の隙間及びトナー粒子と記録材の隙間に、水溶性高分子を浸透させた後に水分を蒸発させることによりトナー像を記録材に定着させる（特許文献１、２、３）。

特許文献１の画像形成装置は、紫外線硬化性樹脂の水溶液を定着液とし、インクジェット印刷用のインクジェットノズルを用いて記録材上のトナー像に定着液の粒子を供給している。その後、定着液が浸透した記録材上のトナー像に紫外線を照射して画像を記録材に定着させている。

特許文献２の画像形成装置は、トナー粒子を溶解又は軟化膨潤させる水溶性の定着液を、インクジェットノズルを用いて、像担持体（感光体、中間転写体、記録材）上のトナー像に射出している。インクジェットノズルは、記録材の搬送幅一杯に微小ピッチで配列されている。記録材は、インクジェットノズルの噴射方向を横切るように搬送される。

特許文献３の画像形成装置は、トナー粒子を溶解又は軟化膨潤させる水溶性の定着液の噴霧室に、トナー像が転写された記録材を通過させて、噴霧された定着液の微粒子をトナー像に吸収させて浸透させている。トナー像を乱したり、定着ムラを形成したりしないためには、噴霧された定着液の微粒子の直径を１５μｍ以下にすべきことが記載されている。

特開２００１−１８８４２６号公報特開２００４−１０９７５１号公報特開２００８−２７６０３７号公報

特許文献３に示されるように、水溶性高分子と水とを含む定着液を用いる場合、記録材の波打ちを避けるためには水溶性高分子の濃度を高めて水を減らす必要がある。しかし、水溶性高分子の濃度を高めて水を減らすと定着液の粘度が高まって、噴霧方式でもインクジェット方式でも、生成される定着液の微粒子（主滴）の直径を１５μｍ以下に制御することが困難になる。

特にインクジェットノズルを用いて高粘度の液体を射出する場合、ノズルの開口径は粘性抵抗が大きくなるため相応に大きくする必要がある。そのため、射出液体の高粘度化に伴い、開口径からパルス状に射出した円柱状の液体が射出後に表面張力で球形（主滴）にまとまると、液体粒子（主滴）の直径は少なくとも２０μｍを超えてしまう。トナー像を形成するために現在使用されているトナー粒子の直径は５〜７μｍなので、２０μｍを超える液体粒子が高速で衝突すると、衝突した周囲のトナーが飛散してトナー像が乱れる可能性がある。

本発明は、インクジェットノズル等の微細孔からパルス状に高粘度の定着液を射出して像担持体上のトナー像に供給しても、過大な直径の粒子の衝突が回避されて、トナー像が乱れないで済む画像形成装置を提供することを目的としている。

本発明の画像形成装置は、トナー像を形成して像担持体に担持させるトナー像形成部と、前記像担持体に近接して配置され、トナー粒子の間隙を埋めてトナー像を定着させるための水溶性高分子と水とを含む定着液を微細孔からパルス状に射出させて、前記定着液の主滴を生成するのに伴って前記主滴よりも小さい前記定着液の副滴を生成する定着液射出部と、前記定着液射出部に対向して配置され、前記定着液射出部から射出された前記定着液から前記主滴を分離して、前記副滴を前記像担持体上のトナー像に供給する副滴供給部と、を備えるものである。

本発明の画像形成装置では、主滴がトナー像に衝突することを回避して、主滴よりも小さくて、主滴ほど衝突速度の無い副滴をトナー像に供給するので、定着液の粒子がトナー像に衝突した際のトナー像の負担が小さくて済む。したがって、インクジェットノズル等の微細孔からパルス状に高粘度の定着液を射出して像担持体上のトナー像に供給しても、過大な直径の粒子の衝突が回避されて、トナー像が乱れにくい。

実施例１の画像形成装置の構成の説明図である。実施例１の画像形成部の構成の説明図である。実施例１における定着プロセスの説明図である。定着液供給装置の配置の説明図である。定着液射出部の構成の説明図である。噴出ヘッドの配置の説明図である。主滴回収部の構成の説明図である。定着液の液滴粒子の射出速度と到達距離の関係の説明図である。定着液供給装置の制御のブロック図である。定着液供給装置の制御のフローチャートである。噴出ヘッドの射出周波数と副滴生成量の関係の説明図である。隣接する微細孔の駆動間隔と副滴生成個数との関係の説明図である。変形例１における定着液供給装置の配置の説明図である。変形例２における噴出ヘッドの移動の説明図である。変形例３における副滴の帯電の説明図である。実施例２の画像形成装置の構成の説明図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。

＜実施例１＞
図１に示すように、トナー像形成部の一例である画像形成部１８Ｙは、トナー像を形成して像担持体の一例である中間転写ベルト１０に担持させる。

図５に示すように、定着液射出部の一例である定着液射出部１０１は、中間転写ベルト１０に近接して配置され、トナー粒子の間隙を埋めてトナー像を定着させるための水溶性高分子と水とを含む定着液を微細孔からパルス状に射出させる。定着液射出部１０１は、定着液の主滴を生成するのに伴って主滴よりも小さい定着液の副滴を生成する。定着液に含まれる水の単位面積当たり供給量は、１５ｇ／ｍ^２未満である。水溶性高分子は、ウレタン樹脂である。

図７に示すように、副滴供給部の一例である主滴回収部１０２は、定着液射出部１０１に対向して配置され、定着液射出部１０１から射出された定着液から主滴を分離して、副滴を外部に出力して中間転写ベルト１０上のトナー像に供給する。定着液射出部１０１と主滴回収部１０２との対向間隔は、像担持体上の一例である中間転写ベルト１０上のトナー像に供給する副滴の直径に応じて設定されている。主滴回収部１０２は、定着液射出部１０１から射出された定着液からトナー像を乱す可能性の高い大きな副滴も分離して、トナー像を乱す可能性の低い小さい副滴を中間転写体上の一例である中間転写ベルト１０上のトナー像に供給する。

電界形成手段の一例である電界付与装置１０３は主滴回収部１０２と中間転写ベルト１０との間に電界を形成して、主滴回収部１０２から放出された副滴を中間転写ベルト１０へ向かって電気的に付勢する。気流形成手段の一例であるファン１１５は、主滴回収部１０２と中間転写ベルト１０との間に気流を形成して、主滴回収部１０２から放出された副滴を中間転写ベルト１０へ向かって吹き寄せる。

回収部材の一例である主滴回収部１０２は、定着液射出部１０１から射出された少なくとも主滴を受け止めて回収する。還流手段の一例である供給ポンプ１１０は、主滴回収部１０２によって回収された少なくとも主滴の定着液を、定着液射出部１０１に還流させる。

図４の（ａ）に示すように、加圧手段の一例である二次転写外ローラ２２は、主滴回収部１０２によって副滴の定着液が供給された中間転写ベルト１０上のトナー像を、トナー粒子がつぶれない温度及び加圧力で加圧する。

（画像形成装置）
図１は実施例１の画像形成装置の構成の説明図である。図１に示すように、画像形成装置１は、中間転写ベルト１０に沿ってイエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの画像形成部１８Ｙ、１８Ｃ、１８Ｍ、１８Ｂｋを配列したタンデム型中間転写方式のフルカラープリンタである。

画像形成部１８Ｙでは、イエローのトナー像を形成して中間転写ベルト１０に転写する。画像形成部１８Ｃではシアンのトナー像を形成して中間転写ベルト１０に転写する。画像形成部１８Ｍ、１８Ｂｋでは、マゼンタトナー像、ブラックトナー像を形成して中間転写ベルト１０に転写する。

中間転写ベルト１０に転写して重ね合わせた４色のトナー像は、定着液供給装置９０へ搬送されて定着液を供給された後に、二次転写部Ｔ２へ搬送される。二次転写部Ｔ２では、記録材カセット２００から１枚ずつ取り出されて、レジストローラ２０２により送り出された記録材に、中間転写ベルト１０上のトナー像を重ね合せて加圧する。これにより、記録材Ｐに画像が定着される。その後、記録材Ｐは、転写ベルト２４に吸着した状態で排紙ローラ５６まで搬送されて排紙トレイ５７に排出される。

（画像形成部）
図２は実施例１の画像形成部の構成の説明図である。図２に示すように、画像形成部１８Ｙ、１８Ｃ、１８Ｍ、１０Ｂｋは、現像装置２０８Ｙ、２０８Ｃ、２０８Ｍ、２０８Ｂｋで使用するトナーの色が異なるのみで同様に構成される。そのため、画像形成部１８Ｙについて説明し、画像形成部１８Ｃ、１８Ｍ、１８Ｂｋに関する重複した説明を省略する。

画像形成部１８Ｂｋは、感光ドラム２０Ｙの周囲に、帯電ローラ２０６Ｙ、露光装置２１、現像装置２０８Ｙ、一次転写ローラ２０９Ｙ、ドラムクリーニング装置２１３Ｙを配置している。

感光ドラム２０Ｙは、アルミニウムの基体の周面に帯電極性が負極性の感光体薄膜を形成され、所定のプロセススピードで回転する。帯電ローラ２０６Ｙは、直流電圧に交流電圧を重畳した振動電圧を印加されて感光ドラム２０Ｙの周面を均一な負極性の電位に帯電させる。

露光装置２１は、走査線の画像信号に応じて二値変調されたレーザービームを感光ドラム２０Ｙの周面に走査して画像の静電像を形成する。現像装置２０８Ｙは、トナーとキャリアを含む二成分現像剤を用いて静電像を現像して、感光ドラム２０Ｙにトナー像を現像する。

一次転写ローラ２０９Ｙは、正極性の直流電圧を印加されて、感光ドラム２０Ｙのトナー像を中間転写ベルト１０に転写する。ドラムクリーニング装置２１３Ｙは、中間転写ベルト１０にクリーニングブレードを摺擦させて、転写残トナーを回収する。

図１に示すように、原稿読取装置２０１は、原稿台上に載置した原稿面からの反射光をＣＣＤラインセンサにより検知して画像を読み取る。領域指定装置２０２は、操作者が操作して原稿の読み取り領域等を設定する。プリントコントローラ２０３は、不図示のパソコン等の画像データに基づくプリント信号を出力する。制御部８００は、原稿読取装置２０１、領域指定装置２０２、プリントコントローラ２０３等からの信号を受けて、画像出力機構の各部に指令を送る信号処理と、種々の作像シーケンス制御とを実行する。

ユーザーが画像形成装置１のスタートスイッチを押すと、原稿読取装置２０１にて原稿の画像情報が読み取られる。画像情報が原稿読取装置２０１から制御部８００に送られると、制御部８００は、その画像情報に基づいて各部を制御し、画像形成動作が実行される。制御部８００は、その画像情報から、形成すべき画像を構成するドット位置を各色ごとに把握して、そのドット情報を露光装置２１に送る。露光装置２１は、感光ドラム２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０ＢＫ上にそれぞれの色に対応したドット状の静電像を形成する。

（中間転写ベルト）
中間転写ベルト１０は、駆動ローラ１４、テンションローラ１５、及び二次転写内側ローラ１６に張架され、駆動ローラ１４に駆動されて矢印Ｒ２方向に回転する。二次転写外ローラ２２とテンションローラ２３は、転写ベルト２４を張架する。

二次転写外ローラ２２は、両端部を二次転写内側ローラ１６に向かって付勢されて、中間転写ベルト１０と転写ベルト２４の間にトナー像の二次転写部Ｔ２を形成する。二次転写部Ｔ２は、定着液を含むトナー像を記録材Ｐに押し付けて、トナー像へ定着液を浸透させると同時に記録材に二次転写して、記録材Ｐに画像を定着させる。

中間転写ベルト１０は、表面にフッ素処理等の撥液加工を施して、表面に必要な撥水性を付与している。必要な撥水性は、水に対する接触角が６０°以上になるようにするのが好ましい。撥水性が十分にあれば、トナー像が担持されていない中間転写ベルト１０の表面部分に定着液（副滴１０４ｂ）が付着しても、定着液は付近のトナーに吸い寄せられて集まり、その部分の中間転写ベルト１０上の定着液はなくなるからである。したがって、定着液供給装置９０による（副滴１０４ｂ）の供給領域の制御の精度が多少悪くても、トナーが担持されていない中間転写ベルト１０の表面部分に定着液を無駄に付着させないで済む。

（定着液）
定着液は、水溶性高分子と水を含む水よりも高粘度の液体である。水溶性高分子は、親水性を有する材料であって、屈折率がトナーに用いている樹脂と近く、色への影響が小さいものであればどのような水溶性高分子を用いても良い。水溶性高分子の具体例は、ポリビニルアルコール、ポリスチレンアクリル酸、ポリアクリル酸、ポリグリセリン、ポリウレタン、ポリアクリルアミド等である。中でもポリウレタンは、屋外塗装に用いられるように、凝固した際に結着力が強く、耐擦性が高いため好ましい。また、さらに耐擦性や耐水性等を高めたい場合は、特開２００８―２７６０３７に記載されているような水溶性の紫外線硬化樹脂を用いることももちろん可能である。この場合は、適宜、定着液付与後もしくは付与中に紫外線を照射する機構を設ければよい。

定着液は、水溶性高分子成分を水に分散させるために界面活性剤を添加してもよい。界面活性剤の具体例は、脂肪酸誘導体硫酸エステル、スルホン酸型、リン酸エステルなどの陰イオン（アニオン）界面活性剤、四級アンモニウム塩、複素環アミン、アミン誘導体などの陽イオン（カチオン）界面活性剤やアミノ酸エステル、アミノ酸、スルホベタインなどの両性イオン（ノニオン）界面活性剤、非イオン性界面活性剤、ポリオキシアルキレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルアミン等である。また、粘度や表面張力の調整を目的に各種の水溶性溶剤を用いて行うことも可能である。水溶性溶剤の具体例としては、以下のようなものがある。
（１）メチルアルコール、エチルアルコール、ｎ−プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、ｎ−ブチルアルコール、ｓｅｃ−ブチルアルコール、ｔｅｒｔ−ブチルアルコール、イソブチルアルコール、ｎ−ペンタノール等の炭素数１から５のアルキルアルコール類；ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド等のアミド類；
（２）アセトン、ジアセトンアルコール等のケトン又はケトアルコール類；テトラヒドロフラン、ジオキサン等のエーテル類；
（３）ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール等のオキシエチレン又はオキシプロピレン共重合体；
（４）エチレングリコール、プロピレングリコール、トリメチレングリコール、トリエチレングリコール、１，２，６−ヘキサントリオール等のアルキレン基が２から６個の炭素原子を含むアルキレングリコール類；グリセリン；
（５）トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン；エチレングリコールモノメチル（又はエチル）エーテル、ジエチレングリコールモノメチル（又はエチル）エーテル、トリエチレングリコールモノメチル（又はエチル）エーテル等の低級アルキルエーテル類；
（６）トリエチレングリコールジメチル（又はエチル）エーテル、テトラエチレングリコールジメチル（又はエチル）エーテル等の多価アルコールの低級ジアルキルエーテル類；
（７）モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン等のアルカノールアミン類；
その他、スルホラン、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、２−ピロリドン、１，３−ジメチル−２−イミダゾリジノン等も挙げられる。上記の水溶性溶剤は、単独でも或いは混合物としても使用することができる。

実施例１は、トナー粒子を溶解したり膨潤させて軟化させたりしないで、トナー像のトナー粒子の隙間を水溶性高分子で埋めて画像を記録材に定着させる。このため、定着液は、記録材に対する定着性だけでなく、画像の発色性（屈折率）も確保するために、トナー粒子の空隙を水溶性高分子で満たせるに足る量を供給する必要がある。

しかし、定着液は、水を含むため、過剰に供給すると、紙の組織を緩めて記録材にカールを発生する可能性がある。加熱等による水分蒸発を伴わない場合、普通紙において記録材をカールさせないためには、供給水分量を１５ｇ／ｍ^２以下、好ましくは１０ｇ／ｍ^２以下とすることが望ましい（特開２００６−１１０９３０号公報）。Ａ４サイズ１枚あたりで言えば、多くとも０．９ｇ程度、好ましくは０．６３ｇ程度である。もちろん、紙に供給される水分量が重要であるので、中間転写体上で加熱や温風などによって水分蒸発を促進する場合は、付与量を増加可能となる。

なお、本実施例では、このような加熱、温風を付与する機構を設けなかった。その理由は、水分蒸発のためのエネルギー供給は、結果としてエネルギー消費を増大して、省エネルギーの観点で好ましくないからである。

そのため、実施例１では、水溶性高分子成分の必要量を満たしつつ、供給水分量の制限を満たすような水溶性高分子の濃度を、定着液に持たせる必要がある。未定着トナー像に対する水溶性高分子の最適な単位面積あたりの供給量（ｇ）は、次式を用いて予測される。

上記の式において、未定着トナー像の空隙率εは、最密充填状態の値とはならず、大体０．４〜０．５程度である。水溶性高分子の密度ρ_ｐとトナーの密度ρ_ｔとはほぼ同程度である。このため、必要な単位面積当たりの水溶性高分子量の供給量ｎ_ｐは、トナーの最大載り量Ｄ_ｔによって決まる。

上記の式に示されるように、水溶性高分子の含有量を少なくするためには、トナーの最大載り量Ｄ_ｔが少ない方がよい。しかし、トナーの最大載り量Ｄ_ｔが少なすぎると、記録材の白地が露出して画像濃度が損なわれるため好ましくない。記録材の白地が露出しないぎりぎりのトナーの最大載り量Ｄ_ｔは、最密充填状態で０．７ｍｇ／ｃｍ^２程度である。

したがって、単位面積当たりの水溶性高分子の最大付与量ｎ_ｐは、ほぼ２．９〜３．６ｇ／ｍ^２である。２．９〜３．６ｇ／ｍ^２の水溶性高分子が溶解される供給水分量を１５ｇ／ｍ^２に抑えるためには、定着液付の水溶性高分子濃度は、２０〜２４％以上になってしまう。このような高粘度の水溶液では、通常の噴霧器、超音波振動板、ピエゾ振動板等では、微細な液滴粒子（ミスト）を形成することが困難である。

また、このような高粘度の水溶液では、インクジェットヘッドを用いる場合、粘性抵抗の増大があるため、ノズルの口径を小さくすることが困難であり、射出条件を種々選択したとしても主滴の直径は２０μｍを超えてしまう。このため、実施例１では、インクジェットヘッドが射出する定着液の液体粒子から主滴を除いて主滴よりも直径の小さい副滴をトナー像に供給している。

（定着プロセス）
図３は実施例１における定着プロセスの説明図である。図３の（ａ）に示すように、第一工程では、中間転写体の一例である中間転写ベルト１０にトナー像を担持させる。中間転写ベルト１０の表面に担持されたトナー像Ｔに定着液供給装置（９０：図１）からインクジェットヘッドを用いて定着液１０４の液体粒子が供給される。定着液１０４の液体粒子は、中間転写ベルト１０上のトナー部分に付着する。

図３の（ｂ）に示すように、第二行程では、中間転写体ベルト１０上のトナー像にウレタン樹脂の水溶性高分子と水とを含む定着液の液滴粒子を供給する。トナーＴ上に定着液１０４が付与されると、定着液１０４がトナー層へと浸透していく。その後、中間転写ベルト１０の表面移動に伴い、中間転写ベルト１０と二次転写ベルト２４とがニップを形成してなる二次転写部Ｔ２に搬送される。そして、この二次転写部Ｔ２において、中間転写ベルト１０上のトナーＴと定着液は、記録材Ｐの表面に押しつけられる。

図３の（ｃ）に示すように、第三工程では、定着液の液滴粒子を供給された中間転写ベルト１０上のトナー像を、加圧を伴って記録材Ｐに転写する。加圧によってトナー粒子密度が高まって空隙が水溶性高分子で満たされる。トナー層へさらに定着液を浸透させるとともに余分な水分が記録材（紙）に吸収される。高分子成分がトナー空隙にとどまり、さらにその高分子の粘着性により記録材Ｐ上に転写されるとともに定着される。

（定着液供給装置）
図４は定着液供給装置の配置の説明図である。図４の（ａ）に示すように、定着液供給装置９０は、駆動ローラ１４と二次転写部Ｔ２の間で、中間転写ベルト１０の表面と微小間隔を隔てて配置されて、二次転写前の中間転写ベルト１０上のトナー像に定着液を供給する。

図４の（ｂ）に示すように、定着液供給装置９０は、定着液射出部１０１と主滴回収部１０２とを微小間隔で対向させている。定着液射出部１０１が射出した主滴と副滴のうち、主滴が主滴回収部１０２に回収され、副滴が中間転写ベルト１０上のトナー像に供給される。

インクジェット方式の画像形成装置では、インクジェットヘッドの微細孔から射出された液滴が大小の液滴に分裂することが知られている。分裂した液滴のうち、最大液滴のものを主滴と呼び、その他の小液滴を副滴（サテライト液滴）と呼んでいる。インクジェット方式の画像形成装置では、画像形成は専ら主滴を用いて行われており、副滴は、邪魔なものとして最小限になるように各種の吐出条件が設定されている。副滴は、射出後に空中で速度を失って、記録材上の予期しない部分に付着したり、筐体内の一部に付着して汚れの原因となったりするからである。インクジェット方式の画像形成装置では、副滴を削減する方向に技術開発が行われている。

これに対して、本発明では、副滴を利用して定着液をトナー像に供給するため、主滴にまとまる割合を低くして、副滴となる定着液が増えるように、各種の吐出条件が設定されている。

定着液射出部１０１は、インクジェット印刷用のインクジェットノズルと同一に構成される。定着液は、副滴の生成率を高めるべく、インクジェットノズルで印刷用に用いるインクよりも（１）高粘度、（２）動的表面張力が小さい、（３）界面活性剤を多く含有する、（４）定着液の射出速度が大きい、のうち少なくとも１つに該当する。

（定着液射出部）
図５は定着液射出部の構成の説明図である。図６は噴出ヘッドの配置の説明図である。

図５に示すように、定着液射出部１０１は、定着液溜１０６内に定着液１０４を収容している。定着液１０４は、定着液供給管１０７を通って噴出ヘッド１０５の各射出素子に供給される。射出素子としては、従来の加熱方式あるいはピエゾ方式のものを使用することができる。噴出ヘッド１０５は、射出された液滴が主滴と副液に分裂するものであればよく、インクジェット方式の画像形成装置に採用される一般的なインクヘッドを用いればよい。

図６に示すように、噴出ヘッド１０５は、中間転写ベルト１０の搬送幅方向に配列した多数の微細孔７００のうち、記録材の幅（または画像の領域）に応じた範囲の各微細孔から定着液１０４を射出する。微細孔７００から定着液１０４が中間転写ベルト１０の進行方向に対してほぼ平行に射出される。

図５に示すように、噴出ヘッド１０５の微細孔からパルス状に射出された定着液は、空気中で表面張力によって球形にまとまって主滴１０４ａを生成する。と同時に、噴水の水が微小液滴に分裂するときと同様の原理により大小の液滴に分裂して、副滴１０４ｂを生成する。定着液供給装置９０では、定着液１０４の副滴１０４ｂのみが簡便かつ安定に未定着トナー像へ供給され、定着液１０４の主滴１０４ａは、専ら主滴回収部１０２に回収されて再利用される。

（主滴回収部）
図７は主滴回収部の構成の説明図である。図８は定着液の液滴粒子の射出速度と到達距離の関係の説明図である。

図７に示すように、主滴回収部１０２は、定着液射出部１０１から射出された主滴の射出軌道上に、中間転写ベルト１０に接触して回転を妨げないように配置されている。

定着液射出部１０１と主滴回収部１０２の距離は、主滴と大きすぎる副滴を回収できるような距離に設定されている。定着液射出部１０１から射出された主滴と副滴は、空気抵抗の影響を受けながら空気中を進む。そのため、小さい副滴ほど射出後に速やかに減速して最終的に進行できる距離が短くなる。液滴粒子が空気中を浮遊する場合の粘性抵抗Ｒは、ストークスの抵抗法則から、式（１）のように計算される。式（１）において、ｒは粒子半径、ｖは粒子速度、ηは空気の粘性係数である。

いま、重力方向に対して垂直な水平方向に粒子が速度ｖ_０にて射出されたとし、気流等がないと仮定すると、射出後の飛翔時間ｔにおける速度ｖは、式（２）のように計算される。式（２）において、ｍは粒子の質量を表す。

式（２）に示すように、粒子が水平方向に進める距離には限りがあり、その最大値としての到達距離ｄは、式（３）のように計算される。

したがって、必要とする副滴の直径に応じた到達距離ｄを、定着液射出部１０１と主滴回収部１０２の距離として設定することで、必要とする副滴の直径以上の直径の副滴と主滴とを分離して主滴回収部１０２に回収することができる。すなわち、粘性抵抗のみを受けて初速ｖ_０で半径ｒの液滴粒子が到達できる到達距離ｄに関しては、式（３）を用いてある程度予測可能である。

図８に示すように、実際に、定着液の液滴の直径が大きくなるほど到達距離ｄは大きくなる。射出速度（射出の初期速度ｖ_０）が大きいほど到達距離ｄは大きくなる。例えば、定着液を初期速度１０ｍ／ｓｅｃで射出する場合、主滴が２０μｍで副滴が１０μｍ以下であれば、距離ｄを１０ｍｍ程度にすればよい。

図７に示すように、主滴回収部１０２は、定着液チューブ１０９により定着液射出部１０１と連結している。主滴回収部１０２に受け止められて回収された主滴の定着液は、定着液チューブ１０９を通じてポンプ１１０に吸引された後、ポンプ１１０によって定着液射出部１０１の定着液溜１０６に送給され、定着液射出部１０１で射出に再利用される。射出した定着液の相当量を占める主滴の定着液を再利用することで、主滴を出力しない本発明においても、定着液の消費量及び廃棄量を抑えることができる。

供給ポンプ１１０は、主滴回収部１０２よりも低い高さ位置に配置されている。このため、主滴回収部１０２で回収された定着液は、重力方向に従って供給ポンプ１１０へ自然に流れ込むので、定着液の回収が容易である。供給ポンプ１１０は、粘性液体の搬送に用いられるチューブポンプを使用した。チューブポンプは、定着液を空気に触れさせて不必要な蒸発を防止できる点でも好適である。主滴回収部１０２は、所定時間プリント動作がない場合、自動的に図示しない蓋が装着される。これにより、回収した定着液の凝集、固化を防ぐことができる。

（電界付与部）
図４の（ａ）に示すように、画像形成装置１では、定着液供給装置９０は、重力に逆らって副滴をトナー像に供給するため、中間転写ベルト１０の内側に電界付与装置１０３を配置して、中間転写ベルト１０へ電気的に副滴を引き付けている。電界付与装置１０３は、中間転写ベルト１０を帯電させて副滴の粒子を電気的に引き付ける。定着液供給装置９０で発生させた副滴は、電界付与装置１０３によって中間転写ベルト１０と定着液供給装置９０との間に形成された電界に付勢されて中間転写ベルト１０上のトナー像に向かう。

電界付与装置１０３は、コロナ放電に伴うプラスイオンを中間転写ベルト１０の内側面に照射して、中間転写ベルト１０をプラスに帯電させる。マイナス電荷を持つ副滴を中間転写ベルト１０に向かわせるような電界を、定着液供給装置９０と中間転写ベルト１０との間に形成する。中間転写ベルト１０の表面を副滴の帯電電荷と反対の極性に帯電させ、帯電電荷の作り出す電界により浮遊した副滴をトナー像に吸引させる。噴出ヘッド１０５から射出された定着液のうち、副滴は、電界付与装置１０３によって形成された電界により未定着トナー像へ吸引され吸着し、記録材への定着が可能な状態となる。

一般的に、水を含んだ液滴粒子の形成（噴霧）プロセスにおいて、内部で分極した液滴がちぎれる場合や液滴同士が衝突する場合に、正負どちらか、特に負に帯電しやすいという現象（レナード効果）が知られている。そのため、副滴をわざわざ帯電させなくても、中間転写ベルト１０を正極性に帯電させるだけで、副滴に対する吸引力を獲得できる。なお、定着液供給装置９０側にもコロナ帯電器を付設して定着液の液滴を、中間転写ベルト１０とは反対の極性に帯電させてもよい。

なお、中間転写ベルト１０を正極性に帯電させる場合、トナー像のトナー粒子は、負極性に帯電していることが望ましい。正極性に帯電している場合、中間転写ベルト１０を正極性に帯電させるとトナー像が乱れる可能性があるためである。また、電界形成の方法は、特に限定されない。例えば、電界付与装置１０３は、正極性の直流電圧を印加される電極板としてもよい。

（定着液供給装置の制御）
図９は定着液供給装置の制御のブロック図である。図１０は定着液供給装置の制御のフローチャートである。

図９に示すように、制御部８００は、ヘッドコントローラ９５を制御して噴出ヘッド１０５から定着液を射出させる。ヘッドコントローラ９５は、制御部８００の命令に従って噴出ヘッド１０５による定着液１０４の打ち出しを制御する。制御部８００は、電界コントローラ９６を制御して電界付与装置１０３から中間転写ベルト１０へ荷電粒子を放射させる。電界コントローラ９６は、制御部８００の命令に従って電界付与装置１０３による中間転写ベルト１０の帯電状態を制御する。

図４の（ａ）に示すように、制御部８００は、中間転写ベルト１０の裏面に設けられた検知マーク９９をマークセンサ９８によって検出する。制御部８００は、マークセンサ９８の検知タイミングで画像形成を開始することで、中間転写ベルト１０上のトナー像の先端位置を把握している。制御部８００は、マークセンサ９８の検知タイミングからの経過時間で、中間転写ベルト１０上のトナー像の先端位置が噴出ヘッド１０５及び電界付与装置１０３の対向位置に到達するタイミングを判断する。制御部８００は、中間転写ベルト１０の表面移動位置と同期して噴出ヘッド１０５を作動させることにより、噴出ヘッド１０５から射出された定着液の副滴１０４ｂを、表面移動している中間転写ベルト１０上のトナー像に対してかなり正確に供給する。これにより、中間転写ベルト１０上に無駄に定着液を塗布することを回避している。

制御部８００は、露光装置２１に出力するドット情報を、定着液供給装置９０のヘッドコントローラ９５及び電界コントローラ９６にも出力する。ヘッドコントローラ９５は、ドット情報に基づいて、トナーが付着した中間転写ベルト１０の表面が噴出ヘッド１０５の噴出位置に到達したときに、噴出ヘッド１０５から定着液１０４を射出させる。電界コントローラ９６は、ドット情報に基づいて、トナーが付着した中間転写ベルト１０の裏面が電界付与装置１０３に到達すると、電界付与装置１０３を作動させて中間転写ベルト１０に電荷を付与して、副滴と反対極性に帯電させる。

噴出ヘッド１０５から射出された定着液１０４のうち、副滴１０４ｂの一部が定着液射出部１０１と主滴回収部１０２の間隔から外へ漏れ出して空間を浮遊する。空間を浮遊している副滴は、中間転写ベルト１０の帯電電荷が作り出す電界によって、中間転写ベルト１０上のトナー像に導かれ、トナー像に定着液を供給する。

図４の（ａ）を参照して図１０に示すように、制御部８００は、ユーザーによりスタートスイッチが押されると（Ｓ１）、中間転写ベルト１０、感光ドラム２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０Ｂｋ及び転写ベルト２４の回転駆動を開始する。

制御部８００は、検知マーク９９がマークセンサ９８によって検出されると（Ｓ２）、制御のためのカウンタをリセットして新たなカウントを開始する（Ｓ３）。制御部８００は、カウンタのカウント値が目標値になると（Ｓ４）、噴出ヘッド１０５による定着液の供給動作及び電界付与装置１０３による電界形成が開始される（Ｓ５）。目標値は、中間転写ベルト１０上のトナー像の先端位置が噴出ヘッド１０５の対向位置に到達するまでの時間に相当している。

制御部８００は、カウンタのカウント値に基づいて、中間転写ベルト１０上のトナー像の後端が噴出ヘッド１０５の対向位置を通過するまで（Ｓ６のＮ）、噴出ヘッド１０５及び電界付与装置１０３を作動させて制御を終了する（Ｓ６のＹ）。

（定着液の供給量制御）
図１１は噴出ヘッドの射出周波数と副滴生成量の関係の説明図である。

記録材に対する定着液の付与量は、記録材がカールしない程度に抑える必要があるため、制御部８００は、トナー像に対する定着液の塗布量及び塗布範囲を、画像情報に応じて制御し、必要最小限にとどめている。

図１１に示すように、定着液供給装置９０では、噴出ヘッド１０５の射出周波数と単位時間あたりの副滴の生成量との間に比例関係がある。このため、制御部８００は、画像の濃度が高くてトナー載り量が多いほど噴出ヘッド１０５の射出周波数を高くして定着液の供給量を増やす。一方、画像の濃度が低くてトナー載り量が少なければ、噴出ヘッド１０５の射出周波数を低くして定着液の供給量を節約する。制御部８００は、射出周波数と副滴生成量の関係をテーブルとして予め取得しており、上記のドット情報に応じて噴出ヘッド１０５の射出周波数を制御する。

また、画像形成装置の調整モードの１つとして、実際に、射出周波数を異ならせて未定着トナー像に定着液を供給して画像形成を実行させてもよい。記録材に形成された画像を解析して、射出周波数と副液供給量との関係を現場で求めてもよい。

実施例１の定着液供給装置９０を以下のように製作し、定着液１を用いて画像形成を実行させた。
（定着液１）
・ポリスチレンアクリル酸ＲＳ−１１９１（星光化学製）３０重量％
・ポリオキシエチルアルキルエーテル系界面活性剤ＩＤ−２０６（日本油脂社製）１重量％
・水６９重量％

これらを混合攪拌して定着液１を作製した。定着液は、透明な性状を示し、定着液の粘度（２５℃）は、２５ｍＰａ・秒（コーンアンドプレート：φ６０・１°）であった。定着液の粘度は、ＲＥ８０Ｌ型粘度計（東機産業製）を用いて２５℃で測定した。

図５に示すように、定着液供給装置９０の噴出ヘッド１０５は、圧電素子により微細孔から定着液の液滴を射出するものである。

図６に示すように、固定のラインヘッドの噴出ヘッド１０５を用いた。噴出ヘッド１０５と中間転写ベルト１０の距離は１ｍｍである。噴出ヘッド１０５の射出方向は、中間転写ベルト１０の回転方向に対して平行である。

高速撮影の映像解析により、噴出ヘッド１０５の微細孔から射出される主滴１０４ａの射出速度が約１２ｍ／ｓｅｃであることを確認した。主滴１０４ａの直径は約２０μｍであった。主滴１０４ａの１個に伴って４〜５個の副滴１０４ｂが発生していた。副滴１０４ｂの平均直径は約１０μｍであった。

図７に示すように、主滴回収部１０２は、主滴を効率よく回収できるように、噴出ヘッド１０５の微細孔に対して対向させ、噴出ヘッド１０５と主滴回収部１０２の距離は、１０ｍｍに設定した。これにより、良好に主滴と副滴とを分離できた。

主滴回収部１０２から回収した定着液は、自重で定着液チューブ１０９の中に流れ込み、供給ポンプ１１０によって定着液射出部１０１の定着液溜へ運ばれる。定着液チューブ１０９は、市販のシリコンチューブである。供給ポンプ１１０は、市販のローラポンプである。これにより回収した定着液を良好に再利用できた。

噴出ヘッド１０５と主滴回収部１０２の間隔にスリットノズル１１６を配置し、ファン１１５からスリットノズル１１６を通じて副滴を効率よく中間転写ベルトへ向かわせるように送風した。ファン１１５は、市販のコンピュータ冷却ファンのうち、主滴が曲がらない程度の風量のものを選んだ。風量は０．１ｍ^３／ｍｉｎのものとなった。ファン１１５にフィルタを複数枚重ねて装着して風量を最適に調節した。

電界付与装置１０３は、中間転写ベルト１０の内側面に対向配置した。電界付与装置１０３は、スコロトロンを用いた。中間転写ベルト１０の裏面に対して負の電荷を付与し、中間転写ベルト１０の表面を正に帯電させた。スコロトロンの印加電圧を６ｋＶとしたとき、負に帯電した副滴が中間転写ベルト１０の表面へ導かれることを確認した。

上述のシーケンスに従って定着液供給装置９０を作動させて画像形成行程及び定着行程を実行させたところ、良好な発色性を持ち、定着性も比較的良好な定着画像が得られた。

実施例１の画像形成装置１では、中間転写ベルト１０上のトナー像に対して主滴は付与されず、小粒径の副滴が供給されるため、大粒径の主滴を供給した場合に比較してトナー像の微小領域における定着液の供給量分布が均一になる。大粒径の主滴を噴射して高速で衝突させる場合に比較してトナー像の損傷が少なくて済む。

画像形成装置１では、記録材上のトナー像の部分にだけ定着液を供給し、トナー像が付着していない記録材の表面には定着液を付与しない。そのため、記録材全体に定着液を付与するいわゆる湿式の画像形成装置に比べて、記録材の内部に侵入する定着液の量を少なくでき、記録材のカールやシワの発生を抑制できる。

画像形成装置１では、単位面積当たりの定着液の供給量に含まれる凝固分体積がトナー像の単位面積当たりの空隙体積以上であるため、トナー層中の残空隙による光の散乱が抑制されて、トナー像の定着画像の定着性及び発色性を向上できる。

実施例１の定着液供給装置９０は、主滴を小さくするために微細孔を小さくし、噴出ヘッドとしての信頼性や効率を低下させることをしなくても、微小な液滴を簡便に高信頼にトナー像に供給可能である。定着液供給装置９０は、確立されたインクジェット方式の噴出ヘッドを用いるので、微小な定着液の液滴粒子を簡便かつ安定に未定着トナー像に供給できる。

定着液供給装置９０は、分離した主滴の定着液を回収して噴射ヘッド１０５に循環させて再利用するため、分離した主滴を捨てる場合よりも、定着液の消費を効率的に行うことができる。

定着液供給装置９０は、水を主成分とした定着液に水溶性高分子を高濃度に含有させてなお、副滴として直径１５μｍ以下の直径の液滴粒子を形成できる。このため、定着液の液滴粒子によるトナー像の飛び散りを抑制しつつも、記録材に波打ち等を起こすことなく良好な定着性と発色性を有する高品質の定着画像を提供できる。

定着液供給装置９０は、粘度が高い定着液においても微小液滴を画像濃度に応じて適宜定着液供給量を制御しつつ、トナー像の飛び散り等なく、定着液を供給して、良好な定着性と発色性を有する定着画像を出力できる。

＜実施例２＞
実施例２では、実施例１の定着液供給装置９０を以下のように製作し、定着液２を用いて画像形成を実行させた。
（定着液２）
・ポリウレタンW-６０１０（三井化学社製）３０重量％
・ポリオキシエチルアルキルエーテル系界面活性剤ＩＤ−２０６（日本油脂社製）１重量％
・水６９重量％

これらを混合攪拌して定着液２を作製した。定着液は、透明な性状を示し、定着液の粘度（２５℃）は、２１ｍＰａ・秒（コーンアンドプレート：φ６０・１°）であった。定着液の粘度は、ＲＥ８０Ｌ型粘度計（東機産業製）を用いて２５℃で測定した。

図５に示すように、定着液供給装置９０の噴出ヘッド１０５は、実施例１と同一である。

図６に示すように、噴出ヘッド１０５の配置と中間転写ベルト１０からの距離は実施例１と同一である。

高速撮影の映像解析により、噴出ヘッド１０５の微細孔から射出される主滴１０４ａの射出速度が約１３ｍ／ｓｅｃであることを確認した。主滴１０４ａの直径は約２０μｍであった。主滴１０４ａの１個に伴って３〜４個の副滴１０４ｂが発生していた。副滴１０４ｂの平均直径は約１０μｍであった。

図７に示すように、主滴回収部１０２、定着液チューブ１０９、供給ポンプ１１０に関する構成も実施例１と同一である。スリットノズル１１６、ファン１１５に関する構成も実施例１と同一である。電界付与装置１０３に関する構成も実施例１と同一である。

実施例１と同様に、主滴回収部１０２により回収した定着液を良好に再利用できることを確認し、スコロトロンの印加電圧を６ｋＶとしたとき、負に帯電した副滴が中間転写ベルト１０の表面へ導かれることを確認した。

実施例１と同様に、上述のシーケンスに従って定着液供給装置９０を作動させて画像形成行程及び定着行程を実行させたところ、良好な発色性を持ち、実施例１に比較して定着性が良好、特に耐擦性が良好な定着画像が得られた。

＜実施例１の変形例＞
図１２は隣接する微細孔の駆動間隔と副滴生成個数との関係の説明図である。図１３は変形例１における定着液供給装置の配置の説明図である。図１４は変形例２における噴出ヘッドの移動の説明図である。図１５は変形例３における副滴の帯電の説明図である。

図１２に示すように、噴出ヘッド１０５の微細孔が内側で連通している場合、隣接する微細孔から定着液を射出する時間間隔を変えると、噴出ヘッド１０５内で定着液の液面が上下に揺れて、液滴形成過程が変化して、副滴の生成量が変化する。

このため、制御部８００は、隣接する微細孔の駆動間隔を制御して、定着液の供給量を制御してもよい。トナー載り量が多いほど隣接する微細孔の駆動間隔を長くして定着液の供給量を増やす一方、画像の濃度が低くてトナー載り量が少なければ、隣接する微細孔の駆動間隔を短くして定着液の供給量を節約する。なお、供給量を制御する方法としては図１１、図１２を参照して説明した例に限定されない。

図４の（ａ）に示すように、実施例１では、中間転写ベルト１０の平面部分に定着液供給装置９０を配置した。しかし、この配置になんら限定されることはなく、定着液供給装置９０は、定着液の主滴が中間転写ベルト１０の表面に着弾しないように配置すればよい。

これに対して、図１３に示すように、変形例１では、駆動ローラ１４に支持された中間転写ベルト１０の湾曲部分に定着液供給装置９０を配置した。曲率を持つ場所に主滴が着弾しないように配置した。

図６に示すように、実施例１では、中間転写ベルト１０の幅方向に一杯の長さを有する固定の噴出ヘッド１０５を採用している。

これに対して、図１４に示すように、変形例２では、中間転写ベルト１０の幅方向の長さが短い噴出ヘッド１０８を中間転写ベルト１０の幅方向に往復移動させて中間転写ベルト１０の幅方向の全域に対する定着液の供給を可能にしている。噴出ヘッド１０８は、ヘッド移動手段としての不図示のヘッド走査装置に取り付けられて、中間転写ベルト１０に対向配置される。ヘッド走査機構は、トナー像が付着し得る画像領域をすべて通過するように噴出ヘッド１０８を往復移動させる。あるいは、全画像領域の所望の位置（トナーが付着している位置）に移動して定着液を供給する。

図４の（ａ）に示すように、実施例１では、中間転写ベルト１０の内側面に電界付与装置１０３を設けて、副滴をトナー像に向かって移動させるための電界を形成した。しかし、中間転写ベルト１０の裏面から電界を付与する方法は、電界付与装置１０３には限らない。

これに対して、図１５に示すように、変形例３では、噴出ヘッド１０８に電圧を印加して未定着トナー粒子の帯電電荷と逆極性の電荷を副滴に付与することで、副滴と未定着トナーの間に直接電界を作用させる。この場合、主滴も帯電しているが、副滴に比べて体積当たりの帯電量が小さいため見かけ上のクーロン力が小さく、未定着トナー像に向かって移動することなく主滴回収部１０２に回収される。

実施例１では、電界付与装置１０３として、非接触式の帯電装置を用いたが、帯電ブラシ等の接触式の帯電装置を用いて中間転写ベルト１０の裏面から副滴の帯電極性と反対の極性の電荷を付与してもよい。

実施例１では、トナー像に向かって定着液の副滴を移動させるために電界を用いたが、送風や超音波を用いて、定着液の副滴をトナー像に向かって移動させてもよい。特に、図４の（ａ）に示すように、定着液を供給する面が下向きで重力方向に対して逆方向に定着液の副滴を移動させる場合、送風装置を用いて中間転写ベルト１０の表面へ向かう気流を形成することが望ましい。その際の送風の強さは、主滴が主滴回収部１０２にて回収できるように、主滴が大きく流されない程度に設定する必要がある。なお、上記実施例１の変形例１または変形例２は、実施例２においても同様に実施可能なことは言うまでもない。

＜実施例３＞
図１６は実施例３の画像形成装置の構成の説明図である。図１６に示すように、実施例３の画像形成装置１Ｂは、定着液供給装置９０及び電界付与装置１０３の配置が図４の（ａ）に示す実施例１と異なるのみで、定着液供給装置９０及び電界付与装置１０３を含めて画像形成装置１Ｂの構成要素は実施例１と同一である。したがって、図１６中、実施例１と共通する構成には図４〜図９と同一の符号を付して重複する説明を省略する。

実施例３の定着液供給装置９０は、二次転写部Ｔ２においてトナー像が転写された記録材Ｐに定着液の副滴を供給する。実施例３では、記録材Ｐに二次転写される前のトナー像ではなく、記録材Ｐに二次転写された後のトナー像に対して定着液を供給する。

定着液供給装置９０は、制御部８００からドット情報を受け取ることで、定着液溜内の定着液（１０４）を噴出ヘッド（１０５）から記録材Ｐの進行方向に対してほぼ平行に射出する。そして、射出された液滴粒子のうち、主滴回収部（１０２）により主滴を回収して、副滴を電界付与装置（１０３）により未定着トナー像に供給する。

実施例３の画像形成装置１Ｂは、その後、加圧ローラ１３０によって定着液供給後のトナー像に圧力を付与する。加圧ローラ１３０の表面は、定着液（１０４）のトナー像へ浸透を促進するために、フッ素樹脂（例えばＰＦＡ）で被覆してはっ水性の表面性状にしてある。上述したように、加圧ローラ１３０の圧力は、トナー粒子の充填密度を高める目的のため、それほど大きい必要はなく、０．１ＭＰａ程度としている。

実施例３の画像形成装置１Ｂは、実施例１のように中間転写ベルト１０の表面に撥水処理を施すなど、中間転写ベルト１０に特殊な加工を施す必要がない。このため、中間転写ベルト１０の表面材質が制限されることがなく、転写特性のみを追求できるという利点がある。

実施例３の定着液供給装置９０を以下のように製作し、実施例１で用いたのと同様の定着液１を用いて画像形成を実行させた。

主滴１０４ａの射出速度、主滴１０４ａの直径、主滴１０４ａの１個に伴う副滴１０４ｂの発生個数、副滴１０４ｂの平均直径は実施例１と同一であることを確認した。

図１６に示すように、主滴回収部１０２から定着液チューブ１０９を通じて定着液を吸い上げて供給ポンプ１１０により定着液射出部１０１の定着液溜へ戻す構成を採用した。それ以外は実施例１と同一である。記録材に向かって下向きに副滴を供給するため、スリットノズル１１６、ファン１１５に関する構成は省略した。電界付与装置１０３には、スコロトロンを用いた。加圧ローラ１３０は、シリコンゴム弾性層の表層をフッ素樹脂（ＰＦＡ）チューブでコートした。

実施例１と同様に、主滴回収部１０２により回収した定着液を良好に再利用できることを確認し、スコロトロンの印加電圧を８ｋＶとしたとき、負に帯電した副滴が記録材搬送ベルト２４の表面へ導かれることを確認した。

上述のシーケンスに従って定着液供給装置９０を作動させて画像形成行程及び定着行程を実行させたところ、良好な発色性を持ち、実施例１と同等に定着性が良好な定着画像が得られた。

＜実施例４＞
実施例３の定着液供給装置９０を以下のように製作し、実施例２で用いたのと同様の定着液２を用いて画像形成を実行させた。

図５に示すように、実施例４では、定着液供給装置９０の噴出ヘッド１０５は、実施例１と同一である。また、図１６に示すように、噴出ヘッド１０５の配置と記録材Ｐからの距離は実施例３と同一である。このような構成において、主滴１０４ａの射出速度、主滴１０４ａの直径、主滴１０４ａの１個に伴う副滴１０４ｂの発生個数、副滴１０４ｂの平均直径は、実施例２とほぼ同一であることを確認した。

図１６に示すように、主滴回収部１０２から定着液チューブ１０９を通じて定着液を吸い上げて供給ポンプ１１０により定着液射出部１０１の定着液溜へ戻す構成を採用した。それ以外は実施例１と同一である。記録材に向かって下向きに副滴を供給するため、スリットノズル１１６、ファン１１５に関する構成は省略した。電界付与装置１０３には、ストコトロンを用いた。加圧ローラ１３０は、シリコンゴム弾性層の表層をフッ素樹脂（ＰＦＡ）チューブでコートした。

実施例３と同様に、主滴回収部１０２により回収した定着液を良好に再利用できることを確認し、スコロトロンの印加電圧を６ｋＶとしたとき、負に帯電した副滴が記録材搬送ベルト２４の表面へ導かれることを確認した。

上述のシーケンスに従って定着液供給装置９０を作動させて画像形成行程及び定着行程を実行させたところ、実施例２と同等に良好な発色性を持ち、定着性及び耐擦性が良好な定着画像が得られた。

なお、本発明は、主滴を分離した定着液の副滴をトナー像に供給する限りにおいて、実施形態の構成の一部または全部を、その代替的な構成で置き換えた別の実施形態でも実施できる。

したがって、トナー像に定着液を供給する画像形成装置であれば、１ドラム型／タンデム型、中間転写方式／記録材搬送体方式の区別なく実施できる。像担持体の数、像担持体の帯電方式、静電像の形成方式、現像剤及び現像方式、転写方式等の区別無く実施できる。

また、本実施形態では、トナー像の形成／転写に係る主要部のみを説明するが、本発明は、必要な機器、装備、筐体構造を加えて、プリンタ、各種印刷機、複写機、ＦＡＸ、複合機等、種々の用途の画像形成装置で実施できる。

＜比較例１＞
比較例１は、記録材に転写したトナー像を加熱・溶解し、これを加圧することでトナーを記録材上に定着させる熱定着方式である。当該方式は、定着速度、定着画像品質等に優れているが、画像形成装置の消費電力の半分以上をトナー像の加熱のために消費するため、環境問題、省エネルギーの観点から低消費電力が望まれている。

＜比較例２＞
比較例２は、トナー樹脂を溶解又は膨潤させる溶剤を含んだ定着液を未定着トナーに付与して、全く加熱せずにトナーを定着させる溶媒方式である。当該方式は、熱定着方式のように加熱処理が不要であることから、省エネ対策として優れているが、オフィスで使用する場合、不快な臭気や溶媒蒸気などが問題となる。

＜比較例３＞
比較例３は、水を主成分とした液体に水溶性高分子を含有させた定着液を未定着トナーに付与して、全く加熱せずにトナーを定着させる水溶性高分子定着方式である。当該方式は、定着液が水を主成分としているため、不快な臭気や溶媒蒸気などが問題とならない。印刷用途のインクジェットヘッドの確立した技術を利用して供給領域の精密な制御も可能である。

しかし、水溶性高分子定着方式は、熱圧定着に比べてカラー画像の発色性を高めることが困難とされている。熱定着方式ではトナー粒子をフィルム状に定着させるため、トナー粒子間に空隙がほとんどなく、良好な発色性を示す。しかし、水溶性高分子定着方式は、トナー粒子間の空隙を埋めるだけの水溶性高分子を添加することが、以下の理由で困難なため、定着トナー層に空隙が多数形成されて良好な発色性を示せない。

水を主成分とした定着液を用いる場合、定着液の単位面積当たり供給量を、紙が変形しない程度に抑える必要がある。具体的には、多くとも１５ｇ／ｍ^２、好ましくは１０ｇ／ｍ^２程度に抑えなければならない。これはＡ４用紙１枚あたりで言えば、多くとも０．９５ｇ程度、好ましくは０．６３ｇ程度になる。そして、これを超えた量の水分が定着液に含まれている場合、乾燥装置を用いて水分除去せねばならず、結局、熱定着方式に匹敵する電力消費が必要となる。

限られた水分量でトナー像の空隙を埋めるだけの水溶性高分子を含ませようとすると、定着液は、非常に高粘度な液体となる。例えば、直径５μｍのトナー粒子で平面に二層敷き詰めた場合、最密充填で約１４．５ｇ／ｍ^２程度のトナー載り量となる。空隙率が２６％程度なので、１５ｇ／ｍ^２の水分を確保できたとしても、定着液は、２０％を超える水溶性高分子の濃度になる。そして、通常、トナー粒子が最密充填構造になることはあり得ないので、隙間を埋める水溶性高分子濃度がさらに必要であり、定着液は、さらに高粘度となる。

定着液が高粘度になると、インクジェットヘッドノズルの射出開口を大きくしないと液滴を高精度に射出できなくなる。しかし、インクジェットヘッドノズルの射出開口を大きくすると、射出された液滴の直径が大きくなって、衝突した際のトナー像の衝撃が大きくなって、トナー像が乱れ易くなる。特開２００８−２７６０３７号公報によれば、トナー像を乱さないためには１５μｍ以下の粒径の液滴にすることが好ましい。

一般的に高粘度な液体ほど、インクジェットヘッドを用いて信頼性高く射出することが難しい。高粘度な定着液の小液滴化は難しい。小液滴化するためには、射出口を小さくする必要があるが、射出口が小さくなると、射出口付近での水分蒸発による定着液の増粘現象が顕著になって、射出が困難になるという問題もある。射出口を小さくするに伴って近傍の液流路も細くなり、定着液の補給を素早く行うことも困難となる。そのため高速に定着液を連続射出することが困難になる。

１０中間転写ベルト
１８Ｙ、１８Ｃ、１８Ｍ、１８Ｂｋ画像形成部
２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０Ｂｋ感光ドラム
２１露光装置、２２二次転写外ローラ
９０定着液供給装置、９８マークセンサ、９９検知マーク
１０１定着液射出部、１０２主滴回収部
１０３電界付与装置、１０４定着液、１０４ａ主滴
１０４ｂ副滴、１０５、１０８噴出ヘッド
１０６定着液溜り、１０７定着液供給管
１０９定着液チューブ、１１０供給ポンプ、１１５ファン
１１６スリットノズル、１３０加圧ローラ、７００微細孔
８００制御部、Ｐ記録材、Ｔトナー像

Claims

トナー像を形成して像担持体に担持させるトナー像形成部と、
前記像担持体に近接して配置され、トナー粒子の間隙を埋めてトナー像を定着させるための水溶性高分子と水とを含む定着液を微細孔からパルス状に射出させて、前記定着液の主滴を生成するのに伴って前記主滴よりも小さい前記定着液の副滴を生成する定着液射出部と、
前記定着液射出部に対向して配置され、前記定着液射出部から射出された前記定着液から前記主滴を分離して、前記副滴を前記像担持体上のトナー像に供給する副滴供給部と、を備えることを特徴とする画像形成装置。
前記副滴供給部は、前記定着液射出部から射出された少なくとも前記主滴を受け止めて回収する回収部材と、前記回収部材によって回収された少なくとも前記主滴の定着液を前記定着液射出部に還流させる還流手段と、を有することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
前記定着液射出部と前記回収部材との対向間隔は、前記像担持体上のトナー像に供給する前記副滴の直径に応じて設定されていることを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
前記副滴供給部は、前記定着液射出部から射出された前記定着液から前記トナー像を形成するトナー粒子よりも大きな前記副滴も分離して、前記トナー像を形成するトナー粒子の直径よりも小さい前記副滴を前記像担持体上のトナー像に供給することを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
前記水溶性高分子は、ウレタン樹脂であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
前記定着液に含まれる水の単位面積当たり供給量は、１５ｇ／ｍ^２未満であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
前記副滴供給部によって前記副滴の定着液が供給された前記像担持体上のトナー像を、前記トナー粒子がつぶれない温度及び加圧力で加圧する加圧手段を備えることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の画像形成装置。
前記副滴供給部と前記像担持体との間に電界を形成して、前記副滴供給部から放出された前記副滴を前記像担持体へ向かって電気的に付勢する電界形成手段を備えることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の画像形成装置。
前記副滴供給部と前記像担持体との間に気流を形成して、前記副滴供給部から放出された前記副滴を前記像担持体へ向かって吹き寄せる気流形成手段を備えることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の画像形成装置。
前記定着液射出部は、インクジェット印刷用のインクジェットノズルと同一に構成され、
（１）前記定着液は、前記インクジェットノズルで印刷用に用いるインクよりも高粘度である、
（２）前記定着液は、前記インクジェットノズルで印刷用に用いるインクよりも表面張力が小さい、
（３）前記定着液は、前記インクジェットノズルで印刷用に用いるインクよりも界面活性剤を多く含有する、
（４）前記インクジェットノズルで印刷用に用いるインクよりも前記定着液の射出速度が大きい、
のうち少なくとも１つに該当することを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の画像形成装置。
定着液を微細孔からパルス状に射出させて、前記定着液の主滴を生成するのに伴って前記主滴よりも小さい前記定着液の副滴を生成する定着液射出部と、
前記定着液射出部に対向して配置され、前記定着液射出部から射出された少なくとも前記主滴を受け止めて回収する回収部材と、
前記回収部材によって回収された少なくとも前記主滴の定着液を集めて前記定着液射出部に還流させる還流手段と、を備え、
前記定着液射出部から射出された前記定着液の副滴を外部に出力することを特徴とする定着液の副滴供給装置。
中間転写体にトナー像を担持させる第一工程と、
前記中間転写体上のトナー像にウレタン樹脂の水溶性高分子と水とを含む定着液の液滴粒子を供給する第二行程と、
前記定着液の液滴粒子を供給された前記中間転写体上のトナー像を、加圧を伴って記録材に転写する第三工程と、を備えることを特徴とする画像形成方法。
記録材にトナー像を担持させる第一工程と、
前記記録材上のトナー像にウレタン樹脂の水溶性高分子と水とを含む定着液の液滴粒子を供給する第二行程と、
前記定着液の液滴粒子を供給された前記記録材上のトナー像を前記記録材に加圧する第三工程と、を備えることを特徴とする画像形成方法。