JP4391428B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、印刷装置、プリンタ、複写機などにおける電子写真方式、静電記録方式などのトナーを用いる画像形成装置に関する。

複写機、プリンタ、ファクシミリなどに多く採用される電子写真方式の画像形成装置においては、表面に光導電性物質を含む感光層を形成した感光体を用い、感光体表面に電荷を付与して均一に帯電させた後、種々の作像プロセスにて画像情報に対応する静電潜像を形成し、この静電潜像を、現像手段から供給されかつトナーを含む現像剤により現像してトナー像とし、このトナー像を紙などの記録媒体に直接転写するかまたは中間転写媒体に一旦転写した後、さらに記録媒体に転写することが行なわれる。そして、記録媒体に転写されるトナー像を記録媒体上に定着させるためには、加熱手段を含む現像ローラなどを用いる熱定着方式の定着手段によって記録媒体を加熱および加圧するのが一般的である。

また近年では、たとえば体積平均粒径が２〜７μｍの小粒径トナーが用いられ、より高画質の画像を形成できる画像形成装置が望まれている。形成画像の高画質化を実現するに際して問題となる画像不良としては種々のものがあり、その代表的なものの一つとして、たとえば画像かぶりがある。画像かぶりは、たとえば、感光体へのトナー像形成時、中間転写媒体または記録媒体へのトナー像の転写時などにトナーが飛散して非画像部に付着し、該非画像部に付着したトナーが記録媒体に転写定着されることによって生じる。

そこで、トナーの飛散を防止して画像かぶりの少ない高品質な画像を形成することのできる画像形成装置が提案されている（たとえば、特許文献１参照）。特許文献１に開示される画像形成装置は、感光体に形成されたトナー像を中間転写媒体に一旦転写した後、中間転写媒体に転写されたトナー像をベルト状の粘着部材に再転写し、さらに粘着部材上のトナー像を記録媒体に転写させ、熱定着方式によってトナー像を記録媒体に定着させる。

この画像形成装置によれば、凹凸が少なく粘着性を有しない中間転写媒体にトナーと逆極性の電圧を印加して感光体からトナー像を転写することによって、非画像部に付着した逆帯電のトナーが転写されるのを防止するとともに、粘着部材に転写することによって、トナーの飛散を抑制しながら効率的に転写を行うことができるので、画像かぶりの少ない高品質な画像を形成することができる。

しかしながら、このような画像形成装置では、トナー像を粘着部材に転写することでトナーの飛散を抑制しているものの、中間転写媒体へのトナーの転写については電圧を印加することによって行われるので、逆帯電のトナーしか除去することができない。したがって、非画像部に付着する正帯電、弱帯電のトナーについては除去することができず、感光体から中間転写媒体に転写する際に、非画像部に存在する正帯電、弱帯電のトナーが中間転写媒体に転写される。中間転写媒体に転写された非画像部のトナーは、粘着部材にも転写され、記録媒体に転写定着される。したがって、このような特許文献１に開示の画像形成装置を用いても、画像かぶりが発生する恐れがある。

さらに、特許文献１に開示される画像形成装置では、定着手段として熱定着方式のものが用いられる。熱定着方式の定着手段は前述のように一般的に用いられているけれども、ヒータなどの加熱装置を用いることによって消費電力が大きくなり、その消費電力が画像形成装置における全消費電力のうちの半分以上を占めるのが現状である。一方で、時代は、地球温暖化対策として省エネルギー化を志向しており、電子写真方式の画像形成装置が広く用いられることも相俟って、電子写真方式の画像形成装置においても、トナー像を記録媒体に定着させる際の消費電力を低減することが求められる。また、熱定着方式によって多色トナー像を記録媒体へ定着させる場合には、単色トナー像を定着させる場合に比べて、時間を要するという問題もあり、多色トナー像の定着時間を短縮化することも求められている。

このような要望に鑑み、水と、水に溶解または分散できかつトナーを軟化または膨潤させる作用を有する液体とを含む定着液を用いる湿式定着方式が知られている。この方式では、定着液の付与により軟化または膨潤状態にしたトナー像を記録媒体に付着させ、加圧することによって、トナー像を記録媒体に定着させる。湿式定着方式は、熱定着方式に比べて消費電力が非常に少ないので、省エネルギーという観点からは有用な方式である。また、多色トナー像の定着時間の点からも、多量の熱量を必要としないので、熱定着方式に比べて短縮できる。したがって、湿式定着方式のさらなる改良について、種々の提案がなされている。

たとえば、中間転写媒体または記録媒体上に担持されるトナー像に対して、複数の微細孔を有するインクジェットヘッドなどの定着液噴出部材から、入力画像データを参照してトナー付着部分のみに定着液を付与する定着装置が提案されている（たとえば、特許文献２参照）。この定着装置によれば、入力画像データに存在しない非画像部に存在するトナーについては定着液が塗布されることがなく、非画像部に付着するトナーが記録媒体に定着されないので、画像かぶりの発生を防止することが可能である。なお、特許文献２に開示の定着装置では、非画像部に付着するトナーがどのような状態であっても記録媒体に定着されないので、トナーの帯電極性に関わらず、非画像部のトナーを除去することができる。

しかしながら、特許文献２に開示される定着装置を備える画像形成装置では、定着液を画像部にのみ塗布するために、高価なライン型インクジェットヘッドなどを必要とする。また、定着装置に備えられる定着液噴出部材から噴出される定着液の精細度が、画像形成装置の画素レベルであることが求められるとともに、定着装置のプロセス速度が、画像形成装置のプロセス速度と同等である必要があり、画像部と非画像部との間で定着液を塗り分けることが困難である。

特開２００２−２５８６３０号公報 特開２００４−１０９７５１号公報

本発明の目的は、定着液を用いる湿式定着方式によって、簡便かつ安価に飛散トナーを除去し、画像かぶりのない高画質な画像を形成することのできる画像形成装置を提供することである。

本発明は、結着樹脂および着色剤を含むトナーからなるトナー像を形成するトナー像形成手段と、トナー像形成手段により形成されるトナー像を担持して回転するトナー像担持体と、トナー像担持体上のトナー像に、トナーを軟化および／または膨潤させる定着液を接触状態で付与する定着液付与手段とを含む画像形成装置であって、
定着液付与手段よりもトナー像担持体の回転方向の上流側に設けられ、定着液付与手段によりトナー像に定着液を付与する前に、トナー像担持体に担持されるトナー像を処理するトナー像前処理手段を含み、
前記トナー像前処理手段は、トナー像を構成するトナー同士の結合を高める手段であって、トナー像に非接触の状態で、トナー像に定着液を付与する手段であることを特徴とする画像形成装置である。

また本発明は、さらに、記録媒体にトナー像を転写するのと同時に定着する転写定着手段を含むことを特徴とする。

また本発明は、定着液付与手段は、
定着液を収容する定着液槽と、
トナー像担持体との接触状態下に、定着液槽に収容される定着液をトナー像担持体表面のトナー像に付与する定着液供給手段とを含むことを特徴とする。

また本発明は、定着液付与手段は、
さらに、トナー像との接触後に定着液供給手段に付着するトナーおよび定着液を除去して定着液供給手段の表面を清浄化するクリーニング手段を含むことを特徴とする。

また本発明は、定着液付与手段は、
クリーニング手段により定着液供給手段の表面から除去されるトナーと定着液とを分離して定着液を回収する定着液回収手段を含み、
定着液回収手段により回収される定着液を、再びトナー像担持体表面のトナー像に対して付与することを特徴とする。

また本発明は、定着液回収手段は、
クリーニング手段により定着液供給手段の表面から除去されるトナーと定着液との混合物を収容する混合物収容槽と、
混合物収容槽に収容されるトナーと定着液との混合物から定着液のみを分離して定着液槽に移動させる定着液分離手段とを含むことを特徴とする。

また本発明は、定着液槽に収容される定着液の液面位置が、混合物収容槽に収容される混合物の液面位置よりも低いことを特徴とする。

また本発明は、定着液分離手段は、
濾過部材であり、定着液槽から脱着可能に設けられることを特徴とする。

また本発明は、定着液付与手段により付与される定着液のトナー像担持体表面に対する接触角が、５０°以上であることを特徴とする。

また本発明は、トナーに含まれる結着樹脂は、ポリエステル樹脂であることを特徴とする。

また本発明は、トナーは、
体積平均粒径が２μｍ以上７μｍ以下であることを特徴とする。

本発明によれば、トナー像形成手段と、トナー像担持体と、トナー像担持体上のトナー像に、トナーを軟化および／または膨潤させる定着液を接触状態で付与する定着液付与手段とを含む画像形成装置であって、定着液付与手段によりトナー像に定着液を付与する前に、トナー像前処理手段によってトナー像担持体に担持されるトナー像が処理される画像形成装置が提供される。このような画像形成装置は、定着液付与手段によりトナー像に定着液を付与する前に、画像かぶりの原因となる飛散トナー以外のトナーを一体化してトナー像担持体への付着力を高める。またこのような前処理されたトナー像に対して、定着液付与手段をトナー像担持体に接触させることによって定着液を付与すると、画像を形成するトナーを除去することなく、飛散トナーを定着液付与手段に付着させて除去することができる。このように、定着液の付与が定着液付与手段とトナー像担持体との接触によって行われるので、簡便かつ安価に画像かぶりのない高画質な画像を形成する画像形成装置が提供される。
また、トナー像前処理手段が、トナー像を構成するトナー同士の結合を高める手段であり、上記のようなトナー像の前処理は、トナー像に非接触の状態でトナー像に定着液を付与する手段によって実現される。このようなトナー像前処理手段によって前処理が行われると、画像部のトナーについてはトナー同士の結合が高められ、画像を形成するトナー像がトナー像担持体上に留まる状態となるので、定着液付与手段を接触させても除去されることがない。一方、非画像部の飛散トナーはおもに孤立した状態で存在し、トナー同士の結合が起こらないので、定着液付与手段を接触させることによって充分に飛散トナーを除去することができる。このように、画像部のトナーを除去することなく非画像部のトナーについては充分に除去することができるので、画像欠損を発生することなく、画像かぶりもない高画質な画像を形成することができる。

また本発明によれば、さらに、記録媒体にトナー像を転写するのと同時に定着する転写定着手段を含むことによって、定着液を付与されて軟化および／または膨潤したトナー像が、記録媒体に瞬時に転写および定着されるので、加熱などを行わなくてもトナー像が強固に記録媒体に定着される。

また本発明によれば、定着液付与手段は、定着液を収容する定着液槽と、トナー像担持体との接触状態下に、定着液槽に収容される定着液をトナー像担持体表面のトナー像に付与する定着液供給手段とを含む。定着液付与手段をこのような構成をとることによって、トナー像担持体に担持されるトナー像に対して、定着液を接触状態で容易に付与することができる。

また本発明によれば、定着液付与手段は、さらに、トナー像との接触後に定着液供給手段に付着するトナーおよび定着液を除去して定着液供給手段の表面を清浄化するクリーニング手段を含むので、トナー像担持体に担持されるトナー像に対して付与される定着液がトナーで汚染されるのを防止することができる。したがって定着液付与手段は、常に良好な状態で飛散トナーを除去することができる。

また本発明によれば、定着液付与手段は、クリーニング手段により定着液供給手段の表面から除去されるトナーと定着液とを分離して定着液を回収する定着液回収手段を含み、定着液回収手段により回収される定着液を、再びトナー像担持体表面のトナー像に対して付与する。このことによって、定着液の再利用が可能となり、定着液に要するコストおよび環境負荷を低減することができる。

また本発明によれば、定着液回収手段は、クリーニング手段により定着液供給手段の表面から除去されるトナーと定着液との混合物を収容する混合物収容槽と、混合物収容槽に収容されるトナーと定着液との混合物から定着液のみを分離して定着液槽に移動させる定着液分離手段とを含む。定着液回収手段をこのような構成とすることによって、クリーニング手段によって除去されるトナーと定着液との分離を実現することができる。

また本発明によれば、定着液槽に収容される定着液の液面位置が、混合物収容槽に収容される混合物の液面位置よりも低くなるように構成される。このことによって、混合物収容槽に収容される混合物であるトナーを含む定着液が、その重力によって容易に定着液分離手段側に移動し、トナーが除去されて定着液槽に移動するので、効率的にトナーと定着液との分離を行うことができる。

また本発明によれば、定着液分離手段は、濾過部材であり、定着液槽から脱着可能に設けられるので、定着液付与手段全体を交換することなく、トナーが吸着して濾過効率が低下する前に定着液分離手段を交換することができるので、メンテナンスが容易になる。

また本発明によれば、定着液付与手段により付与される定着液のトナー像担持体表面に対する接触角が、５０°以上であるので、トナー像担持体表面に対して定着液が濡れすぎて定着液およびトナーのトナー像担持体表面に対する付着力が強くなりすぎることがなく、定着液が付与されたトナーのトナー像担持体表面からの剥離性が好適となる。このことによって、画像部のトナーを記録媒体に対して良好に転写することができるとともに、トナー像担持体表面に存在する飛散トナーを良好に定着液付与手段に付着させることができる。

また本発明によれば、トナーは、結着樹脂がポリエステル樹脂である。ポリエステル樹脂は安価で入手容易な有機溶剤により軟化および／または膨潤しやすく、軟化または膨潤した状態で透明になる。したがって、複数色のトナー像が重ね合わされた多色トナー像を定着液によって定着すると、結着樹脂であるポリエステル樹脂自体は透明化するので、減法混色により充分な発色が得られる。

また本発明によれば、トナーは、体積平均粒径が２μｍ以上７μｍ以下である。このような小粒径トナーを用いると、単位面積当りのトナーの表面積が大きくなり、定着液との接触面積が増加して定着し易くなる。これによって、定着液の使用量の低減化を図ることができるとともに、トナー像の記録媒体への定着および定着後の乾燥を短時間で行うことができる。また、トナーの体積平均粒径が適度に小さい場合には、記録媒体に対する被覆率が高くなるので、低付着量での高画質化およびトナー消費量の低減化を達成でき、さらに定着液の消費量のさらなる低減化を達成できる。

図１は本発明の実施の第１形態である画像形成装置１の構成を概略的に示す断面図であり、図２は図１に示す画像形成装置１の要部（後述の作像ユニット１０ｙ）の構成を拡大して示す断面図であり、図３は図１に示す画像形成装置１の要部（後述の中間転写手段３、第１定着液付与手段４および第２定着液付与手段５）の構成を拡大して示す断面図である。

画像形成装置１は、トナー像形成手段２と、中間転写手段３と、第１定着液付与手段４と、第２定着液付与手段５と、転写定着手段６と、記録媒体供給手段７とを含んで構成される。

トナー像形成手段２は、結着樹脂および着色剤を含むトナーからなるトナー像を形成する。トナー像形成手段２は、作像ユニット１０ｙ，１０ｍ，１０ｃ，１０ｂを含み、これらは、各色相の画像情報に対応する静電潜像を形成し、該静電潜像を現像して、各色のトナー像を形成するものである。すなわち、作像ユニット１０ｙはイエロー色の画像情報に対応するトナー像を形成し、作像ユニット１０ｍはマゼンタ色の画像情報に対応するトナー像を形成し、作像ユニット１０ｃはシアン色の画像情報に対応するトナー像を形成し、作像ユニット１０ｂはブラック色の画像情報に対応するトナー像を形成する。

作像ユニット１０ｙは、感光体ドラム１１ｙと、帯電ローラ１２ｙと、光走査ユニット１３と、現像装置１４ｙと、ドラムクリーナ１５ｙとを含んで構成される。

感光体ドラム１１ｙは、図示しない駆動手段により軸線回りに回転駆動可能に支持され、図示しない円筒状、円柱状または薄膜シート状（好ましくは円筒状）の導電性基体と、導電性基体の表面に形成される感光層とを含んで構成される。感光体ドラム１１ｙには、この分野で常用されるものを使用でき、たとえば、導電性基体であるアルミニウム素管と、アルミニウム素管の表面に形成される有機感光層とを含む、ＧＮＤ電位に接続される直径３０ｍｍの感光体ドラムが挙げられる。有機感光層は、電荷発生物質を含む電荷発生層と、電荷輸送物質を含む電荷輸送層とを積層して形成される。

有機感光層は、電荷発生物質と電荷輸送物質とを１つの層に含むものであってもよい。有機感光層の層厚は、たとえば、２０μｍである。また有機感光層と感光体ドラムとの間に下地層を設けてもよい。さらに、有機感光層の表面に保護層を設けてもよい。また導電性基体の表面に形成される感光層は、有機感光層に限定されることなく、たとえば、酸化亜鉛、セレン、アモルファスシリコンなどによって構成されてもよい。感光体ドラム１１ｙは、時計周りの方向に、たとえば、周速度１００ｍｍ／ｓで回転駆動する。

帯電ローラ１２ｙは、感光体ドラム１１ｙの表面を所定の極性および電位に帯電させる。帯電ローラ１２ｙに代えて、ブラシ型帯電器、チャージャー型帯電器、スコロトロンといったコロナ帯電器などを使用してもよい。

光走査ユニット１３は、帯電状態にある感光体ドラム１１ｙの表面にイエロー色の画像情報に対応する信号光であるレーザ光１３ｙを照射し、感光体ドラム１１ｙの表面に、イエロー色の画像情報に対応する静電潜像を形成する。レーザ光１３ｙの光源には、半導体レーザなどが用いられる。

現像手段１４ｙは、感光体ドラム１１ｙ表面に圧接し、図示しない固定磁極を内包しかつ軸線回りに回転駆動可能に設けられ、イエロー色トナー１６ｙを感光体ドラム１１ｙ表面の静電潜像に供給する現像ローラ１７ｙと、現像ローラ１７ｙの表面に当接するように設けられ、現像ローラ１７ｙ表面のイエロー色トナー層を均一化（層規制）する現像ブレード１８ｙと、イエロー色トナー１６ｙを貯留するトナー貯留容器１９ｙと、トナー貯留容器１９ｙの内部に、互いに圧接しかつ軸線回りに回転駆動可能に設けられる撹拌ローラ２０ａ，２０ｂであって、撹拌ローラ２０ａが現像ローラ１７ｙの表面に圧接しかつ現像ローラ１７ｙ表面にイエロー色トナー１６ｙを供給する撹拌ローラ２０ａ，２０ｂとを含んで構成される。

現像ローラ１７ｙは、感光体ドラム１１ｙに圧接（接触）する現像ニップ部において、感光体ドラム１１ｙの回転駆動方向と同じ方向に回転駆動する。したがって、軸線回りの回転駆動方向としては、逆方向になる。この実施形態では、現像ローラ１７ｙの周速度は、たとえば、感光体ドラム１１ｙに対して１．５倍の１５０ｍｍ／ｓである。トナー貯留容器１９ｙ中のイエロー色トナー１６ｙは、撹拌ローラ２０ａ，２０ｂによって現像ローラ１７ｙ表面に供給され、現像ブレード１８ｙによって層厚を均一化された後、電位差などを利用して感光体ドラム１１ｙ表面の静電潜像にほぼ選択的に供給され、イエロー色の画像情報に対応するトナー像が形成される。なお、本実施の形態では、イエロー色トナー１６ｙと磁性キャリアとを混合した２成分現像剤として用いられる。

ドラムクリーナ１５ｙは、後述するように、感光体ドラム１１ｙ表面のイエロー色トナー像が中間転写ベルト２１に中間転写された後に、該表面に残存するイエロー色トナーを除去、回収する。

作像ユニット１０ｙによれば、感光体ドラム１１ｙをその軸線回りに回転駆動させながら、まず帯電ローラ１２ｙにより感光体ドラム１１ｙの表面をたとえば−６００Ｖに帯電する。次に、帯電状態にある感光体ドラム１１ｙの表面に、光走査ユニット１３からイエロー色の画像情報に対応する信号光を照射し、イエロー色の画像情報に対応する露光電位−７０Ｖの静電潜像を形成する。次いで、感光体ドラム１１ｙの表面に、現像ローラ１６ｙ表面に担持されるイエロー色トナー層が接触する。現像ローラ１６ｙには現像電位として−２４０Ｖの直流電圧が印加されており、電位差により、静電潜像にイエロー色トナー１６ｙが付着して現像され、感光体ドラム１１ｙの表面にイエロー色のトナー像が形成される。このイエロー色トナー像は、後述するように、感光体ドラム１１ｙの表面に圧接し、矢符２７の方向に駆動する中間転写ベルト２１に中間転写される。感光体ドラム１１ｙの表面に残留するイエロー色トナー１６ｙはドラムクリーナ１５ｙにより除去され、回収される。以後、同様のイエロー色トナー像作成動作が繰り返し実行される。

作像ユニット１０ｍ，１０ｃ，１０ｂは、それぞれマゼンタ色トナー１６ｍ、シアン色トナー１６ｃまたはブラック色トナー１６ｂを使用する以外は、作像ユニット１０ｙに類似の構造を有するので、同一の参照符号を付し、さらに各参照符号の末尾に、マゼンタ色を示す「ｍ」、シアン色を示す「ｃ」またはブラック色を示す「ｂ」を付し、説明を省略する。なお、作像ユニット１０ｙ，１０ｍ，１０ｃ，１０ｂは、中間転写ベルト２１の移動方向（副操作方向）、すなわち矢符２７の方向の上流側からこの順番で一列に配列される。

なお、各色トナー１６ｙ，１６ｍ，１６ｃ，１６ｂは、結着樹脂、着色剤および必要に応じて離型剤を含有する。結着樹脂としては、後述する定着液９により軟化および／または膨潤する樹脂であれば特に制限されることなく、たとえば、ポリスチレン、スチレンの置換体の単独重合体、スチレン系共重合体、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂などが挙げられる。結着樹脂は、１種を単独で使用できまたは２種以上を併用できる。

このような結着樹脂の中でも、カラートナー用としては、保存性、耐久性、後述する定着液９による軟化または膨潤制御などの点から、軟化点が１００℃以上１５０℃以下、ガラス転移点が５０℃以上８０℃以下の結着樹脂が好ましく、ポリエステル樹脂が特に好ましい。ポリエステル樹脂は安価で入手容易な有機溶剤により軟化および／または膨潤しやすく、軟化および／または膨潤した状態で透明になる。したがって、イエロー、マゼンタ、シアンおよびブラックのトナー像が重ね合わされた多色トナー像を定着液９にて定着すると、結着樹脂であるポリエステル樹脂自体は透明化するので、減法混色により充分な発色が得られる。また、熱定着用のトナーに用いられる結着樹脂よりも軟化点（分子量）および硬度の高い樹脂を用いても、定着液９による定着が可能である。軟化点および硬度の高い樹脂を用いれば、現像の際の負荷による劣化が防止され、長期間にわたって画質の劣化が少ない画像が得られる。

着色剤としては、従来から電子写真方式の画像形成技術において用いられるトナー用顔料および染料を使用できるけれども、定着液９による滲みを防止するために、定着液９に溶解しない顔料が好ましく、ニグロシン染料などの染料は好ましくない。顔料の具体例としては、たとえば、アゾ系顔料、ベンズイミダゾロン系顔料、キナクリドン系顔料、フタロシアニン系顔料、イソインドリノン系顔料、イソインドリン系顔料、ジオキサジン系顔料、アントラキノン系顔料、ペリレン系顔料、ペリノン系顔料、チオインジゴ系顔料、キノフタロン系顔料、金属錯体系顔料などの有機系顔料、カーボンブラック、酸化チタン、モリブデンレッド、クロムイエロー、チタンイエロー、酸化クロム、ベルリンブルーなどの無機系顔料、アルミニウム粉などの金属粉などが挙げられる。顔料は１種を単独で使用できまたは２種以上を併用できる。

離型剤としては、各種ワックスを使用できる。ワックスとしては、定着液９により軟化および／または膨潤するものであれば特に制限なく使用できる。ワックスの具体例としては、たとえば、ポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックス、パラフィンワックスなどが挙げられる。

またトナーには、必要に応じて結着樹脂、着色剤および離型剤の他に、帯電制御剤、流動性向上剤、定着促進剤、導電剤などの一般的なトナー用添加剤の１種または２種以上を含有させることができる。

トナーの体積平均粒径は、特に制限されないけれども、２μｍ以上７μｍ以下とするのが好ましい。このような小粒径トナーを用いると、単位面積当りのトナーの表面積が大きくなり、定着液９との接触面積が増加して定着し易くなる。これによって、定着液９の使用量の低減化を図り得るとともに、トナー像の記録媒体への定着および定着後の乾燥を短時間で実施できる。また、トナーの体積平均粒径が適度に小さい場合には、紙などの記録媒体８に対する被覆率が高くなるので、低付着量での高画質化およびトナー消費量の低減化を達成でき、ひいては定着液９の消費量のさらなる低減化を達成できる。

なお、トナーの体積平均粒径が２μｍ未満であると、トナーの流動性が低下し、現像動作の際に、トナーの供給、撹拌および帯電が不充分になり、トナー量の不足、逆極性トナーの増加などが起こり、高画質の画像を得られない恐れがある。また、体積平均粒径が７μｍを超えると、トナー粒子の中心まで軟化および／または膨潤し難い大粒径のトナー粒子が多くなるので、画像の記録媒体への定着性が低下するとともに、画像の発色が悪くなり、特にＯＨＰ用シートへの定着の場合には、画像が暗くなる。

トナー自体の軟化点およびガラス転移点は特に制限されないけれども、軟化点が１００〜１３０℃、ガラス転移点が５０〜８０℃であることが好ましい。このような軟化点の高いトナーは、現像時の負荷に対する耐久性を向上させるには好ましいけれども、熱定着方式では充分に定着および発色しない。ところが、本発明では定着液９を用いて化学的にトナーを軟化および／または膨潤させるので、定着および発色が充分で、高品位な画像を得ることができる。なお、トナーが複数の結着樹脂を含む場合には、トナーが複数の軟化点または複数のガラス転移点を示すことがある。その場合、トナーの軟化点またはガラス転移点とは、複数あるうちの最も低い軟化点またはガラス転移点の温度を示すものとする。

トナーは、公知の方法に従って製造できる。たとえば、結着樹脂に離型剤、着色剤などを分散させて粉砕する方法、結着樹脂のモノマー溶液中に離型剤、着色剤などを分散させ、その後結着樹脂のモノマーを重合させる方法などが挙げられる。いずれの方法においても、トナーの表面積を大きくするためにトナーの形状が球形よりも不定形になるように調整するのが好ましい。これによって、トナーが定着液９と接触し易くなるので、定着液９の使用量が減少し、トナー像の定着および乾燥を短時間で実施できる。

各色トナー１６ｙ，１６ｍ，１６ｃ，１６ｂは、そのまま１成分現像剤として用いてもよく、またはキャリアと混合して２成分現像剤として用いてもよい。

本実施の形態で用いられる各色トナー１６ｙ，１６ｍ，１６ｃ，１６ｂは、顔料以外は次に示す同じ構成を有する。このトナーは、ガラス転移点６０℃、軟化点１２０℃、体積平均粒径６μｍであり、負帯電性の絶縁性非磁性トナーである。このトナーを用いて、Ｘ−Ｒｉｔｅ社製３１０による反射濃度測定値が１．４の画像濃度を得るには、５ｇ／ｍ^２のトナー量が必要である。このトナーは、ガラス転移点６０℃かつ軟化点１２０℃のポリエステル（結着樹脂）、ガラス転移点５０℃かつ軟化点７０℃の低分子ポリエチレンワックス（離型剤）および各色の顔料を含み、ワックス含有量がトナー全量の７重量％、顔料含有率がトナー全量の１２重量％および残部が結着樹脂のポリエステル樹脂である。

中間転写手段３は、トナー像形成手段２により形成されるトナー像を担持して回転するトナー像担持体である中間転写ベルト２１と、中間転写ローラ２２ｙ，２２ｍ，２２ｃ，２２ｂと、支持ローラ２３，２４，２５と、ベルトクリーナ２６とを含んで構成される。

中間転写ベルト２１は、支持ローラ２３，２４，２５との間に張架されてループ状の移動経路を形成する無端ベルトであり、感光体ドラム１１ｙ，１１ｍ，１１ｃ，１１ｂとほぼ同じ周速度で矢符２７の方向に回転する。本実施形態の中間転写ベルト２１には、たとえば、厚さ１００μｍのポリイミドフィルムの表面に、厚さ５００μｍのシリコーンゴム層と、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）とＰＦＡ（テトラフルオロエチレンとパーフルオロアルキルビニルエーテルとの共重合体）とを８：２（重量比）の割合で含むフッ素樹脂組成物からなる厚さ２０μｍの被覆層とを設けたものが用いられる。ポリイミドフィルム、シリコーンゴム層および被覆層中には、中間転写ベルト２１としての電気抵抗値を調整するために、ファーネスブラック、サーマルブラック、チャネルブラック、グラファイトカーボンなどの導電材が配合される。なお、中間転写ベルト２１の被覆層表面が、トナー像担持面２１ａになる。

なお、中間転写ベルト２１の材料および構成としては、上記のものに限定されることなく、種々の変更が可能であるけれども、後述する定着液９のトナー像担持面２１ａに対する接触角が、５０°以上１２０°以下となるように選択されることが好ましい。定着液９のトナー像担持面２１ａに対する接触角が５０°未満であると、トナー像担持面２１ａに対して定着液９が濡れすぎる状態となり、定着液９のトナー像担持面２１ａからの剥離性が低下してしまう。このことによって、記録媒体８にトナー像担持面２１ａに担持されるトナー像を転写する際、トナー像担持面２１ａから定着液９およびトナー像が剥離せず、記録媒体８への転写効率が低下する恐れがある。

また、トナー像担持面２１ａには、画像かぶりの原因となる飛散トナーが、おもに孤立した状態で存在する。このような飛散トナーは、後述する第１定着液付与手段４によって除去されるけれども、定着液９のトナー像担持面２１ａに対する接触角が５０°未満であると、トナー像担持面２１ａに対して定着液９が濡れすぎる状態となり、定着液９およびトナーの中間転写ベルト２１に対する付着力が大きくなるので、飛散トナーを除去できない恐れがある。

一方、定着液９のトナー像担持面２１ａに対する接触角が、１２０°より大きくなると、孤立して存在する飛散トナーだけでなく画像部のトナーも後述する第１定着液付与手段４によって除去される恐れがある。したがって、定着液９のトナー像担持面２１ａに対する接触角が、５０°以上１２０°以下となるように選択されることが好ましい。

なお、本実施形態の中間転写ベルト２１は、上記のような厚さ１００μｍのポリイミドフィルム（ＰＩ）の表面に、厚さ５００μｍのシリコーンゴム（Ｓｉゴム）層と、ＰＴＦＥとＰＦＡとを８：２（重量比）の割合で含むフッ素樹脂組成物からなる厚さ２０μｍの被覆層とを設けたもの（フッ素材Ａと呼ぶ）であり、フッ素材Ａからなる中間転写ベルト２１のトナー像担持面２１ａに対する定着液９の接触角は、７４°であった。

ここで、表１に、種々の材料および構成からなる中間転写ベルトのトナー像担持面に対する定着液９の接触角の測定結果およびトナー像担持面からのトナーのオフセット性の評価結果を示す。表１に示すトナーのオフセット性とは、中間転写ベルトのトナー像担持面に付着するトナーが第１定着液付与手段４によって除去されるか否かを示すものである。このオフセット性を、飛散トナーとドットトナーとのそれぞれについて評価した。なお、飛散トナーとは、前述のように画像かぶりの原因となるものであり、ドットトナーとは、画像形成装置によって形成できる最小の点を形成する複数のトナーの集合体であり、画像を形成するトナーである。

飛散トナーは画像かぶりの原因となるものであるので、中間転写ベルトから除去されることが好ましい。したがって、飛散トナーのオフセット性評価は、飛散トナーが中間転写ベルトから除去された（後述する第１定着液付与手段４の定着液供給ローラ４２にトナーが付着した）ものを○、中間転写ベルトから除去されなかった（第１定着液付与手段４の定着液供給ローラ４２にトナーが付着しなかった）ものを×とした。一方、ドットトナーは画像を形成するトナーであるので、中間転写ベルトから除去されないことが好ましい。したがって、ドットトナーのオフセット性評価は、ドットトナーが中間転写ベルトから除去されなかった（第１定着液付与手段４の定着液供給ローラ４２にトナーが付着しなかった）ものを○、中間転写ベルトから除去された（第１定着液付与手段４の定着液供給ローラ４２にトナーが付着した）ものを×とした。飛散トナーおよびドットトナーのオフセット性評価がいずれも○であれば、画像かぶりおよび画像欠損のない良好な画像を形成できる。

なお、表１中のフッ素材Ｂとは、厚さ１００μｍのポリイミドフィルムの表面に、厚さ５００μｍのシリコーンゴム層と、厚さ２０μｍのＰＴＦＥ層とを設けたものであり、フッ素材Ｃとは、ＰＴＦＥの単層である。また、定着液９のトナー像担持面に対する接触角の測定に使用した本実施形態の定着液９の詳細については後述する。

中間転写ベルト２１のトナー像担持面２１ａは、感光体ドラム１１ｙ，１１ｍ，１１ｃ，１１ｂにこの順番で圧接する。中間転写ベルト２１の感光体ドラム１１ｙ，１１ｍ，１１ｃ，１１ｂに圧接する位置が、各色相のトナー像の中間転写位置である。中間転写ベルト２１を介して感光体ドラム１１ｙ，１１ｍ，１１ｃ，１１ｂに対向する位置に、中間転写ローラ２２ｙ，２２ｍ，２２ｃ，２２ｂが配置される。

中間転写ローラ２２ｙ，２２ｍ，２２ｃ，２２ｂは、それぞれ、中間転写ベルト２１におけるトナー像担持面２１ａの反対面に圧接し、かつ図示しない駆動手段によりその軸線回りに回転駆動可能に設けられ、たとえば、金属製軸体と、該金属製軸体の表面に被覆される導電性層とを含んで構成される。軸体は、たとえば、ステンレス鋼などの金属により形成される。軸体の直径は特に制限されないけれども、好ましくは８〜１０ｍｍである。導電性層は、導電性弾性体などにより形成される。導電性弾性体としてはこの分野で常用されるものを使用でき、たとえば、カーボンブラックなどの導電性制御剤を含む、ＥＰＤＭ（エチレン−プロピレン−ジエン三元共重合体）、発泡ＥＰＤＭ、発泡ウレタンなどが挙げられる。導電性層によって、中間転写ベルト２１に高電圧が均一に印加される。

中間転写ローラ２２ｙ，２２ｍ，２２ｃ，２２ｂには、感光体ドラム１１ｙ，１１ｍ，１１ｃ，１１ｂの表面に形成されるトナー像を中間転写ベルト２１上に転写するために、トナーの帯電極性とは逆極性の中間転写バイアスが定電圧制御によって印加される。これによって、感光体ドラム１１ｙ，１１ｍ，１１ｃ，１１ｂに形成されるイエロー色、マゼンタ色、シアン色およびブラック色の各色相のトナー像が中間転写ベルト２１のトナー像転写面２１ａに順次重ね合わさって転写され、多色トナー像が形成される。但し、イエロー、マゼンタ、シアンおよびブラックの色相の一部のみの画像情報が入力される場合には、作像ユニット１０ｙ，１０ｍ，１０ｃ，１０ｂのうち、入力される画像情報の色相に対応する作像ユニットのみにおいてトナー像が形成される。

支持ローラ２３，２４，２５には、たとえば、直径が３０ｍｍで、肉厚が１ｍｍのアルミニウム製円筒体が用いられる。

ベルトクリーナ２６は、中間転写ベルト２１のトナー像転写面２１ａ上のトナー像を後述の転写定着手段６において記録媒体８に転写した後に、トナー像転写面２１ａ上に残存するトナーおよび定着液９を除去する部材であり、中間転写ベルト２１を介して支持ローラ２５に対向するように設けられ、図示しない加圧手段により、中間転写ベルト２１のトナー像転写面２１ａに圧接し、トナー像転写面２１ａ上の残存トナー、残存定着液などを掻き取るクリーニングブレード２６ａと、クリーニングブレード２６ａに掻き取られるトナーなどを貯留するトナー貯留容器２６ｂとを含んで構成される。クリーニングブレード２６ａには、たとえば、弾性を有するゴム材料（たとえば、ウレタンゴム）などからなるブレードを使用できる。

第１定着液付与手段４は、中間転写ベルト２１に感光体ドラム１１ｙ，１１ｍ，１１ｃ，１１ｂからの各色のトナー像が重ねあわされて中間転写された後から、中間転写ベルト２１のトナー像転写面２１ａのトナー像が記録媒体８に２次転写されるまでの間に、中間転写ベルト２１に接するように設けられる。

図４は、図１に示す画像形成装置１に備えられる第１定着液付与手段４の断面図である。第１定着液付与手段４は、中間転写ベルト２１のトナー像転写面２１ａのトナー像に、トナーを軟化および／または膨潤させる定着液９を接触状態で付与する。

第１定着液付与手段４は、定着液９を収容する定着液槽４１と、定着液槽４１に収容される定着液９を中間転写ベルト２１のトナー像転写面２１ａのトナー像に付与する定着液供給手段であって、定着液槽４１の開口部において中間転写ベルト２１に圧接するとともに、図示しない駆動手段および回転軸４２ａによって矢符４２ｂの方向に回転駆動可能に設けられる定着液供給ローラ４２と、一部が定着液槽４１に収容される定着液９中に浸漬し、定着液供給ローラ４２に圧接する規制ローラ４３と、定着液供給ローラ４２の表面に圧接し、定着液供給ローラ４２と中間転写ベルト２１のトナー像転写面２１ａのトナー像との接触後に定着液供給ローラ４２に付着するトナーおよび定着液９を除去して定着液供給ローラ４２の表面を清浄化するクリーニング手段４４と、クリーニング手段４４により定着液供給ローラ４２の表面から除去されるトナーと定着液９とを分離して定着液９を回収する定着液回収手段４５とを含んで構成される。

定着液槽４１には、定着液９の消費状況に応じて、定着液貯留槽２８から供給管２８ａを介して、定着液槽４１における定着液９の液面高さが一定になるように、定着液９が補充供給される。

定着液供給ローラ４２は、その回転方向が、中間転写ベルト２１との圧接部において、中間転写ベルト２１と同方向である。また、定着液供給ローラ４２の周速度は中間転写ベルト２１の周速度とほぼ等しく設定される。本実施の形態では、定着液供給ローラ４２には、外径が２０ｍｍで、表面に厚さ３ｍｍかつ硬度２０度（ＪＩＳ−Ａ）のシリコーンゴム層を有するローラが使用される。

規制ローラ４３は、一部が定着液槽４１に収容される定着液９中に浸漬し、定着液供給ローラ４２に圧接して設けられ、定着液供給ローラ４２の回転に従動して矢符４３ａ方向に回転する。規制ローラ４３としては、たとえば、外径が１８ｍｍのステンレス鋼製ローラを使用でき、規制ローラ４３の表面には、不図示の均一パターンの溝が形成される。規制ローラ４３は、定着液供給ローラ４２の回転に従動して回転し、定着液槽４１に収容される定着液９を汲上げて規制ローラ４３に形成される溝内部に担持し、担持される定着液９を定着液供給ローラ４２に付与する。

クリーニング手段４４は、その先端が定着液供給ローラ４２の表面に圧接し、中間転写ベルト２１に担持されるトナー像との接触後に定着液供給ローラ４２に付着するトナーおよび定着液を除去して定着液供給ローラ４２の表面を清浄化する。中間転写ベルト２１に担持されるトナー像との接触後に定着液供給ローラ４２に付着するトナーが除去されないまま定着液供給ローラ４２が回転し続けると、中間転写ベルト２１にトナーを付着させてしまい、トナー画像の乱れを発生してしまう。

クリーニング手段４４によれば、中間転写ベルト２１に担持されるトナー像に対して付与される定着液９のトナーによる汚染が防止でき、常に良好な状態で飛散トナーを除去することができる。クリーニング手段４４には、たとえば、金属製の板状物が使用できる。本実施の形態では、厚さ５０μｍのステンレス鋼製の板が用いられる。

また第１定着液付与手段４は、クリーニング手段４４によって定着液供給ローラ４２の表面から除去されるトナーと定着液とを分離して定着液９を回収する定着液回収手段４５を備える。定着液回収手段４５は、クリーニング手段４４により定着液供給ローラ４２の表面から除去されるトナーと定着液９との混合物４７を収容する混合物収容槽４６と、混合物収容槽４６に収容されるトナーと定着液９との混合物４７から、定着液９のみを分離して定着液槽４１に移動させる定着液分離手段である濾過部材４８とを含んで構成される。

本実施形態の定着液回収手段４５は、定着液槽４１と一体的に設けられ、仕切り板４９と濾過部材４８とによって定着液槽４１と区切られる混合物収容槽４６が形成される。濾過部材４８には、たとえば、ポリプロピレン繊維が用いられる。また濾過部材４８には、これ以外にも多孔質膜、透析部材などの既存のフィルター素材を用いることもできる。

第１定着液付与手段４は、このような定着液回収手段４５によって回収される定着液９を定着液槽４１に戻し、再び中間転写ベルト２１に担持されるトナー像に対して付与する。このように、定着液９の再利用が可能となるので、定着液９に要するコストおよび環境負荷を低減することができる。

なお、定着液槽４１に収容される定着液９の液面位置は、混合物収容槽４６に収容される混合物４７の液面位置よりも低くなるように構成されることが好ましい。このことによって、混合物収容槽４６に収容されるトナーを含む定着液９である混合物４７が、その重力によって容易に濾過部材４８側に移動して混合物４７からトナーが除去され、定着液９のみが定着液槽４１に移動するので、効率的にトナーと定着液９との分離を行うことができる。

定着液付与手段４によれば、まず、規制ローラ４３が定着液槽４１の定着液９中を回転することにより、定着液供給ローラ４２の表面に定着液９を付着させる。この定着液供給ローラ４２の表面に付着する定着液９が、定着液供給ローラ４２と中間転写ベルト２１との圧接部において、中間転写ベルト２１のトナー担持面２１ａ上に移行する。このとき、定着液供給ローラ４２上の定着液９のほぼ１／２がトナー担持面２１ａの表面に移行する。

このように、定着液付与手段４が中間転写ベルト２１上に形成され担持されるトナー像に定着液９を接触状態で付与すると、中間転写ベルト２１上に存在する画像かぶりの原因となる、おもに孤立した状態で非画像部に存在する飛散トナーが、定着液９をより多く担持する側の定着液付与手段４の定着液供給ローラ４２側に移動することによって、このような飛散トナーを定着液供給ローラ４２に付着させ、除去することができる。

さらに、定着液９が中間転写ベルト２１を介して記録媒体８に供給されるので、定着液供給ローラ４２の表面に紙繊維などの紙粉が付着せず、定着液槽４１内の定着液９に紙粉が混入することがない。この結果、定着液供給ローラ４２と規制ローラ４３との当接部における紙粉の噛み込みに起因する、定着液供給ローラ４２上での定着液層の不均一化が生じないので、高品位の画像を長期間にわたって安定的に得ることができる。

また、本実施形態の画像形成装置１は、第１定着液付与手段４よりもトナー像担持体である中間転写ベルト２１の回転方向２７の上流側に設けられ、第１定着液付与手段４によりトナー像に定着液９を付与する前に、中間転写ベルト２１に担持されるトナー像を処理するトナー像前処理手段である第２定着液付与手段５を備える。なお、本実施形態において、トナー像の処理とは、トナー像を構成するトナー同士の結合を高めることを意味する。

図５は画像形成装置１に備えられる第２定着液付与手段５のインクジェットヘッド５１の構成を示す斜視図であり、図６は画像形成装置１に備えられる第２定着液付与手段５の構成を示す断面図である。第２定着液付与手段５は、中間転写ベルト２１に担持されるトナー像に非接触の状態で、トナー像に定着液９を付与する。第２定着液付与手段５は、支持ローラ２３の回転軸線方向に延びるインクジェットヘッド５１と、定着液９を収容する定着液収容槽５２とを含む。

定着液収容槽５２には、定着液９の消費状況に応じて、定着液貯留槽２８から供給管２８ｂを介して、定着液収容槽５２における定着液９の液面高さが一定になるように、定着液９が補充供給される。

インクジェットヘッド５１は、セラミックスからなるチャンバー５３と、電圧によって伸縮する圧電素子であるピエゾ素子５４とを含んで構成される。またインクジェットヘッド５１には、支持ローラ２３の回転軸線方向に対して等間隔に複数のノズル５６が設けられる。

この複数のノズル５６は、支持ローラ２３の軸線方向における中間転写ベルト２１の幅と略等しい幅で形成される。またノズル５６の配置間隔は、少なくとも中間転写ベルト２１のトナー担持面２１ａにおいて、定着液９の液滴５７が塗布されない領域が形成されないように定められる。またインクジェットヘッド５１に設けられる複数のノズル５６は、それぞれのノズル５６からの液滴５７の吐出量が制御される必要はない。またノズル５６のノズル径についても、画像形成に用いられるようなインクジェットヘッドほど微細である必要はないので、中間転写ベルト２１の幅方向に延びるような形状のインクジェットヘッド５１であっても、安価に製造することができる。

インクジェットヘッド５１は、電源５５から印加される電圧によってピエゾ素子５４が駆動してチャンバー５３に圧力が付与され、定着液収容槽５２に収容される定着液９が該圧力の付与によってチャンバー５３内を通って押し出され、ノズル５６から液滴５７として定着液９を吐出する。

このような第２定着液付与手段５は、第１定着液付与手段４によりトナー像に定着液９を付与する前に、中間転写ベルト２１に担持されるトナー像に非接触の状態で、トナー像に定着液９を付与する。ここで、ドット画像またはベタ画像のような画像を形成する画像部のトナーは集合して存在しており、隣り合うトナー同士が接着することによって、トナー同士の結合力が高められる。一方、画像かぶりを発生する原因となる非画像部に存在する飛散トナーは、孤立して存在し、隣り合うトナーとあまり接していない場合が多いので、このような飛散トナーは非接触で定着液を塗布されてもトナー同士の結合力が生じない。

したがって、第１定着液付与手段４の接触によりトナー像に定着液９を付与する前に非接触で定着液９が付与されると、画像部のトナーについてはトナー同士の結合が高められ、画像を形成するトナー像が中間転写ベルト２１上に留まる状態となるので、第１定着液付与手段４を接触させても除去されることがない。一方、非画像部の飛散トナーはおもに孤立した状態で存在し、トナー同士の結合が起こらないので、第２定着液付与手段５によって定着液９を付与しても、第１定着液付与手段４の接触によって、充分に除去できる。

ここで、第２定着液付与手段５によって付与された定着液９のうち、中間転写ベルト２１上の非画像部に付与された定着液９は、第１定着液付与手段４を中間転写ベルト２１に接触するときに定着液供給ローラ４２に付着して戻される。したがって、後述する記録媒体８に転写定着が行われるときには、非画像部に付与される定着液９の量は、画像部に付与される定着液９の量に比べて減少する。定着液９は、トナー像を記録媒体８に定着させるために用いられ、非画像部には定着液９が付与される必要はないので、非画像部に付与される定着液９の量は少ないほうが好ましい。これは、中間転写ベルト２１には定着液９が浸透せず、トナーには定着液９が浸透する作用による。なお、定着液供給ローラ４２に戻される定着液９の量は、定着液供給ローラ４２の表面エネルギーと中間転写ベルト２１の表面エネルギーとの差によって決定される。これは、それぞれの部材に対する定着液９の接触角の測定によって比較が可能である。

本実施形態においては、中間転写ベルト２１のトナー担持面２１ａは，フッ素材料でコーティングされるので撥液性を示す。一方、定着液供給ローラ４２の表面はシリコーンゴムで形成されるので、親液性を示す。したがって本実施形態では、中間転写ベルト２１の非画像部では定着液９がはじかれ、ほとんどの定着液９が定着液供給ローラ４２に戻されるので、定着液９の消費量を低減できる好ましい構成となっている。

なお、第１定着液付与手段４で付与される定着液９の重量と、第２定着液付与手段５で付与される定着液９の重量との和が、トナーの重量にほぼ等しくなるように付与されることが好ましい。また、第２定着液付与手段５で付与される定着液９の量が少なすぎると、画像部のトナー同士の結合を高めることができず、第１定着液付与手段４によって画像部のトナーが除去され、画像欠損を発生する恐れがある。第２定着液付与手段５で付与される定着液９の量が多すぎると、定着液９によってトナーが流れてしまい、画像が乱れてしまう恐れがある。本実施形態においては、第１定着液付与手段４で付与される定着液９の重量と、第２定着液付与手段５で付与される定着液９の重量との比率が４：１である。

以下、第１定着液付与手段４および第２定着液付与手段５によって付与される定着液９について説明する。定着液９は、トナーを軟化および／または膨潤させる作用を有する有機化合物（以後、トナー定着用有機化合物と呼ぶ）を水に分散させた液状物である。

トナー定着用有機化合物としては、たとえば、高級グリコールエーテル、エチレングリコールモノエーテル、ジエチレングリコールモノエーテル、エチレングリコール、モノメチルエーテル＝２−メトキシエタノール、ジエチレングリコール、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコール、ブチルセロソルブエチルカルビトール、脂肪族二塩基酸エステル、ＤＢＥ（二塩基酸エステル）、エステル系高沸点混合剤、直鎖二塩基酸エステル（マレイン酸エステル）、イタコン酸エステル、トリメリットエステル、二塩基酸エステルなどが挙げられる。

上記トナー定着用有機化合物を水に分散させるために、界面活性剤を用いてもよい。この界面活性剤の具体例としては、たとえば、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などが挙げられる。トナー定着用有機化合物の定着液９における含有量は特に制限されず、広い範囲から適宜選択できる。

本実施形態および前述の定着液９の中間転写ベルト２１に対する接触角の測定時には、トナー定着用有機化合物として高級グリコールエーテルを水に対して３０重量％の割合で用い、界面活性剤としてスルホン酸型界面活性剤を水に対して１０重量％の割合で用いて混合した液を定着液９として使用する。なお、このような定着液９は、中間転写ベルト２１に浸透しない。

本実施の形態では、上記のような水分散液形態の定着液９を用いるので、定着液９がトナー粒子間およびトナー粒子と中間転写ベルト２１との界面に速やかに浸透し、トナーを瞬時に軟化および／または膨潤させることができる。

転写定着手段６は、中間転写ベルト２１を介して支持ローラ２４に圧接しかつ軸線方向に回転駆動可能に設けられる加圧ローラ２９を含んで構成される。加圧ローラ２９には、たとえば、直径２８ｍｍの芯金の外周に、硬度５０度（ＪＩＳ−Ａ）のシリコーンゴムからなる厚さ３ｍｍの被覆層と、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）からなる厚さ２０μｍの表面層とを積層したものが用いられる。ウレタンゴム層には、導電性を付与するために、カーボンなどの導電剤が配合される。また、加圧ローラ２９は、たとえば、５Ｎ／ｃｍの線圧で支持ローラ２４に押圧される。なお、本実施形態の加圧ローラ２９の芯金には電圧が印加されない。

転写定着手段６によれば、定着液９が付与されて軟化または膨潤状態にあるトナー像を担持する中間転写ベルト２１が、支持ローラ２４と加圧ローラ２９との圧接部に移動し、それに同期して、後述する記録媒体供給手段７により支持ローラ２４と加圧ローラ２９との圧接部に記録媒体８が搬送され、中間転写ベルト２１のトナー像担持部分と記録媒体８とが重ね合わせられて押圧される。このトナー像は、軟化または膨潤状態にあるので、押圧によって記録媒体８に付着する。このとき、記録媒体８が紙類である場合には、トナー像は紙繊維に強く入り込み、それと同時にトナー粒子同士が融合し、トナー像の表面が平滑になる。その結果、減法混色による発色性と表面の光沢性に優れる高品位なカラー画像が得られる。

本実施の形態では、前述のように、定着液９の中間転写ベルト２１に対する接触角が５０°以上であり、トナーおよび定着液９との付着力が小さい中間転写ベルト２１を用いるので、トナー像はほぼ全量が記録媒体８に転写される。また、中間転写ベルト２１は、フッ素樹脂層の下に弾性層を有し、記録媒体８表面の凹凸に従って変形するので、記録媒体８の凹部にもトナー像を接触させることができ、均一な転写定着像が得られる。

また、このような転写定着手段６は、記録媒体８にトナー像を転写するのと同時に定着することができるので、記録媒体８へのトナー像の転写および定着を短時間で行うことができる。さらに、加圧ローラ２９には電圧が印加されないので、トナー像を記録媒体に定着させる際の消費電力を低減することができる。

記録媒体供給手段７は、記録媒体８を貯留する記録媒体カセット３６と、記録媒体８を搬送路Ｐに１枚ずつ送給するピックアップローラ３７と、中間転写ベルト２１上の多色トナー像が加圧ローラ２９と支持ローラ２４との圧接部に搬送されるのに同期して、加圧ローラ２９と支持ローラ２４との圧接部に記録媒体８を送給する一対のレジストローラ３８ａ，３８ｂとを含んで構成される。

記録媒体供給手段７によれば、記録媒体カセット４２内に貯留される記録媒体８が、ピックアップローラ３７により１枚ずつ搬送路Ｐに送給され、さらに、レジストローラ３８ａ，３８ｂにより、加圧ローラ２９と支持ローラ２４との圧接部に送給される。加圧ローラ２９と支持ローラ２４との圧接部に送給される。

記録媒体供給手段７によって加圧ローラ２９と支持ローラ２４との圧接部に送給され、転写定着手段６によってトナー像が転写および定着された記録媒体８は、搬送ベルト３０に載置され搬送される。搬送ベルト３０は、駆動ローラ３１とテンションローラ３２との間に張架されてループ状の搬送経路を形成する無端ベルトであり、矢符３５の方向に回転駆動する。搬送ベルト３０には、たとえば、導電剤を混入して導電性を付与した厚さ１００μｍのポリイミドフィルムの少なくとも一方の表面に、ＰＴＦＥからなる厚さ１０μｍの表面層を設けたものを使用できる。

駆動ローラ３１は、図示しない駆動手段により、軸線回りに回転駆動可能に設けられる。駆動ローラ３１には、たとえば、アルミニウムなどの金属からなる中空ローラ、金属製軸体と金属製軸体の表面に形成される被覆層とを含んで構成されるローラなどが使用できる。

テンションローラ３２は、搬送ベルト３０がたるまないように、搬送ベルト３０に所定の張力を付与する。テンションローラ３２には、たとえば、金属製軸体と、金属製軸体の表面に形成される被覆層とを含んで構成される。また、金属製軸体のみからなるものでもよい。金属製軸体の材料には、たとえばステンレス鋼が使用され、被覆層の材料にはたとえばフッ素ゴムが使用される。また、金属製の中空ローラであってもよい。

搬送ベルト３０に載置される記録媒体８は、搬送ベルト３０の回転方向に搬送され、さらに排出ローラ３３によって画像形成装置１の外部側面に設けられる排紙トレイ３４に排出される。

画像形成装置１によれば、トナー像形成手段２により中間転写ベルト２１上に形成される多色トナー像に対して、まず第２定着液付与手段５によって非接触の状態で定着液９が付与され、画像を形成するトナーについては隣り合うトナー同士が軟化して結合し、結合力が高まる。一方、画像かぶりの原因となる飛散トナーは、おもに孤立した状態で存在するので、トナー同士が結合することはない。このように、第２定着液付与手段５によって画像部のトナーの結合を高めた後、第１定着液付与手段４によって定着液９を接触状態で付与する。このとき、結合が高められた画像部のトナーは中間転写ベルト２１のトナー担持面２１ａに留まり、結合が高められない非画像部のトナーは第１定着液付与手段４の定着液供給ローラ４２表面に付着し、中間転写ベルト２１から除去される。このように、非画像部のトナーについては除去され、定着液９が付与された画像部のトナー像については転写定着手段６によって記録媒体８に転写定着され、記録媒体８上に画像が形成される。

以上のようにして、簡便かつ安価な装置構成の画像形成装置１によって、画像かぶりのない高画質な画像の形成を実現できる。なお、このような画像形成装置１は、上記の構成に限定されることなく、種々の変更が可能である。

図７は、本発明の実施の第２形態である画像形成装置に設けられる第１定着液付与手段６１の構成を示す断面図である。本実施形態の画像形成装置は、第１定着液付与手段６１の構成が異なること以外は、実施の第１形態の画像形成装置１と同一に構成されるので、全体構成を示す図を省略し、第１定着液付与手段６１の構成のみを示す。第１定着液付与手段６１は、実施の第１形態の画像形成装置１に設けられる第１定着液付与手段４に類似し、対応する部分については、同一の参照符号を付して説明を省略する。

本実施形態の第１定着液付与手段６１において注目すべきは、混合物収容槽６５と濾過部材６７とを含む定着液回収手段６３、仕切り板６８およびクリーニング手段６４が一体化して設けられ、これらが第１定着液付与手段６１から脱着可能に構成されることである。

本実施形態によれば、濾過部材６７を含む定着液回収手段６３が定着液槽６２から脱着可能に設けられるので、たとえば、濾過部材６７が混合物６６の目詰まりなどによって交換または洗浄の必要が生じた際、第１定着液付与手段６１全体を交換または取出して洗浄する必要がなく、濾過部材６７を交換または取出して洗浄することができるので、交換または洗浄の作業効率が向上する。

図８は本発明の実施の第３形態である画像形成装置に設けられる第２定着液付与手段７１の構成を示す断面図であり、図９は、本発明の実施の第３形態である画像形成装置に設けられる第２定着液付与手段７１の要部斜視図である。本実施形態の画像形成装置は、第２定着液付与手段７１の構成が異なること以外は、実施の第１形態の画像形成装置１と同一に構成されるので、全体構成を示す図を省略し、第２定着液付与手段７１の構成のみを示す。第２定着液付与手段７１は、実施の第１形態の画像形成装置１に設けられる第２定着液付与手段５に類似し、対応する部分については、同一の参照符号を付して説明を省略する。

第２定着液付与手段７１は、超音波振動子７５を用いて非接触の状態で中間転写ベルト２１に定着液９を付与する。第２定着液付与手段７１は、支持ローラ２３の回転軸線方向に延びる金属メッシュ７２と、金属メッシュ７２に圧接するように設けられる供給ローラ７３と、定着液９を収容する定着液収容槽７４と超音波振動子７５と、供給ローラ７３の表面に当接するように設けられる規制ブレード７７とを含む。

定着液収容槽７４には、定着液９の消費状況に応じて、定着液貯留槽２８から供給管２８ｂを介して、定着液収容槽７４における定着液９の液面高さが一定になるように、定着液９が補充供給される。

供給ローラ７３は、金属メッシュ７２に接して設けられ、不図示の駆動手段によって矢符７３ａの方向に回転駆動可能とされる。供給ローラ７３は、たとえば、シリコーンゴムなどの材料からなる外径が２０ｍｍのローラであり、回転によって定着液９をその表面に担持する。供給ローラ７３には、回転によって担持する定着液９の量を規制する規制ブレード７７が供給ローラ７３に当接するように設けられる。規制ブレード７７は、たとえばステンレス鋼からなる。超音波振動子７５は、金属メッシュ７２に接するように配置される。超音波振動子７５は、電源７６からの電圧によって伸縮および振動して超音波を発する。

電源７６によって超音波振動子７５に電圧が印加されて超音波振動子７５が振動すると、その振動によって金属メッシュ７２も振動する。一方、供給ローラ７３は、不図示の駆動手段によって回転し、規制ブレード７７によって規制された量の定着液９をその表面に担持する。ここで、供給ローラ７３は振動する金属メッシュ７２に接するので、供給ローラ７３表面に付着する定着液９は、金属メッシュ７２の網目から液滴７８となり、中間転写ベルト２１に付与される。

このような第２定着液付与手段７１によっても、前述の実施の第１形態の第２定着液付与手段５と同様の効果を奏することができる。

なお、第２定着付与手段の形態としては、種々の変更が可能であり、これ以外に、スプレーノズルによる塗布などがあるが、画像形成装置のシステムに応じて好ましい形態を選択することができる。

図１０は、本発明の実施の第４形態である画像形成装置の要部（中間転写手段８１および第１定着液付与手段４）の構成を拡大して示す断面図である。本実施形態の画像形成装置は、第２定着液付与手段が設けられないことおよび中間転写手段８１の構成が異なること以外は、実施の第１形態の画像形成装置１と同一に構成されるので、全体構成を示す図を省略し、中間転写手段８１および第１定着液付与手段４の構成のみを示す。中間転写手段８１は、実施の第１形態の画像形成装置１に設けられる中間転写手段３に類似し、対応する部分については、同一の参照符号を付して説明を省略する。

本実施形態の画像形成装置は、中間転写ベルト２１に感光体ドラム１１ｙ，１１ｍ，１１ｃ，１１ｂから各色のトナー像が重ね合わされて中間転写された後、第１定着液付与手段４によって中間転写ベルト２１のトナー像に対して定着液９を付与する前に、トナー像を加熱する加熱手段である加熱ローラ８２が備えられることを特徴とする。

中間転写手段８１は、中間転写ベルト２１と、中間転写ローラ２２ｙ，２２ｍ，２２ｃ，２２ｂと、加熱ローラ８２と、支持ローラ２４，２５と、温度センサ８３と、ベルトクリーナ２８とを含んで構成される。実施の第１形態の画像形成装置１における中間転写手段３との主な相違点は、中間転写手段３における支持ローラ２３が加熱ローラ８２に置き換えられ、中間転写ベルト２１およびその上に担持されるトナー像が加熱される点である。

加熱ローラ８２は、回転軸８２ａを介して軸線方向に回転駆動可能に設けられ、支持ローラ２４，２５とともに中間転写ベルト２１を張架しながら回転し、かつ中間転写ベルト２１を加熱する機能を有する。加熱ローラ８２は、金属製の円筒体と、該円筒体の内部に設けられる加熱ヒータ８２ａとを含んで構成される。本実施の形態では、外径３０ｍｍ、肉厚１ｍｍのステンレス鋼製パイプの内部に、ハロゲンランプが配置されるローラが用いられる。

温度センサ８３は、中間転写ベルト２１の温度を検知するために、中間転写ベルト２１の回転方向、すなわち矢符２７の方向において、加熱ローラ８２の下流側の位置に、中間転写ベルト２１に接するかまたは近接するように設けられる。温度センサ８３による検知結果は、本実施形態の画像形成装置の全動作を制御する図示しないＣＰＵに格納され、ＣＰＵは格納される検知結果に基づいて、加熱ヒータ８２ａに電圧を印加する図示しない電源に信号を送り、加熱ヒータ８２ａによる発熱を調整し、中間転写ベルト２１の温度が一定になるように制御する。

ここで、本実施形態の加熱手段を備える画像形成装置に用いられるトナーとしては、前述の実施の第１形態と同様に、定着液９により軟化および／または膨潤するものであれば特に制限なく使用できるけれども、離型剤が、結着樹脂のガラス転移点よりも低いガラス転移点を有するものが特に好ましい。離型剤のガラス転移点が結着樹脂のガラス転移点よりも低いと、離型剤が加熱ローラ８２の熱によって容易に軟化するので、トナー同士の結合を容易に高めることができ、定着液９塗布時に発生するトナー粒子の流れ、凝集などを抑制することができる。さらに、離型剤の軟化によって、トナー粒子の離型剤が存在していた部分からトナー粒子内部に定着液９が浸透し、短時間でトナーを膨潤軟化させることができる。このことによって、記録媒体８への転写時に充分な定着強度を得ることができるとともに、多色トナーの重ね合わせによる発色を充分に得ることができる。なお、本実施の形態では、離型剤としてこのような結着樹脂のガラス転移点よりも低いガラス転移点を有する前述の実施の第１形態のトナーと同じトナーを用い、中間転写ベルト２１の温度を離型剤が溶融し始める約８０℃となるように制御した。

中間転写手段８１によれば、感光体ドラム１１ｙ，１１ｍ，１１ｃ，１１ｂから中間転写ベルト２１のトナー担持面２１ａに重ね合わせて転写されるトナー像が、中間転写ベルト２１の回転に伴い、加熱ローラ８２上を通過し、定着液９付与および記録媒体８への転写定着の前に、中間転写ベルト２１を介して加熱される。

本実施形態によれば、トナー像前処理手段としてトナー像を加熱する加熱手段である加熱ローラ８２を用いることによってもトナー像を構成するトナー同士の結合を高めることができ、前述の実施の第１形態の画像形成装置と同様の効果を奏することができる。

本発明の実施の第１形態である画像形成装置１の構成を概略的に示す断面図である。 図１に示す画像形成装置１の要部（作像ユニット１０ｙ）の構成を拡大して示す断面図である。 図１に示す画像形成装置１の要部（中間転写手段３、第１定着液付与手段４および第２定着液付与手段５）の構成を拡大して示す断面図である。 図１に示す画像形成装置１に備えられる第１定着液付与手段４の断面図である。 画像形成装置１に備えられる第２定着液付与手段５のインクジェットヘッド５１の構成を示す斜視図である。 画像形成装置１に備えられる第２定着液付与手段５の構成を示す断面図である。 本発明の実施の第２形態である画像形成装置に設けられる第１定着液付与手段６１の構成を示す断面図である。 本発明の実施の第３形態である画像形成装置に設けられる第２定着液付与手段７１の構成を示す断面図である。 本発明の実施の第３形態である画像形成装置に設けられる第２定着液付与手段７１の要部斜視図である。 本発明の実施の第４形態である画像形成装置の要部（中間転写手段８１および第１定着液付与手段４）の構成を拡大して示す断面図である。

符号の説明

１ 画像形成装置
２ トナー像形成手段
３．８１ 中間転写手段
４，６１ 第１定着液付与手段
５，７１ 第２定着液付与手段
６ 転写定着手段
７ 記録媒体供給手段
８ 記録媒体
９ 定着液
１０ｂ，１０ｃ，１０ｍ，１０ｙ 作像ユニット
１１ｂ，１１ｃ，１１ｍ，１１ｙ 感光体ドラム
１２ｂ，１２ｃ，１２ｍ，１２ｙ 帯電ローラ
１３ 光走査ユニット
１３ｂ，１３ｃ，１３ｍ，１３ｙ レーザ光
１４ｂ，１４ｃ，１４ｍ，１４ｙ 現像装置
１５ｂ，１５ｃ，１５ｍ，１５ｙ ドラムクリーナ
１６ｂ，１６ｃ，１６ｍ，１６ｙ トナー
１７ｂ，１７ｃ，１７ｍ，１７ｙ 現像ローラ
１８ｂ，１８ｃ，１８ｍ，１８ｙ 現像ブレード
１９ｂ，１９ｃ，１９ｍ，１９ｙ トナー貯留容器
２０ａ，２０ｂ 撹拌ローラ
２１ 中間転写ベルト
２１ａ トナー担持面
２２ｂ，２２ｃ，２２ｍ，２２ｙ 中間転写ローラ
２３，２４，２５ 支持ローラ
２６ ベルトクリーナ
２６ａ クリーニングブレード
２６ｂ トナー貯留容器
２７，３５，４２ｂ，４３ａ，７３ａ 矢符
２８ 定着液貯留槽
２８ａ，２８ｂ 供給管
２９ 加圧ローラ
３０ 搬送ベルト
３１ 駆動ローラ
３２ テンションローラ
３３ 排紙ローラ
３４ 排紙トレイ
３５ ノズルアレイ
３６ 定着液貯留槽
３７ ピックアップローラ
３８ａ，３８ｂ レジストローラ
４１，６２ 定着液槽
４２ 定着液供給ローラ
４３ 規制ローラ
４４，６４ クリーニング手段
４５，６３ 定着液回収手段
４６，６５ 混合物収容槽
４７，６６ 混合物
４８，６７ 濾過部材
４９，６８ 仕切り板
５１ インクジェットヘッド
５２，７４ 定着液収容槽
５３ チャンバー
５４ ピエゾ素子
５５，７６ 電源
５６ ノズル
５７，７８ 液滴
７２ 金属メッシュ
７３ 供給ローラ
７５ 超音波振動子
７７ 規制ブレード
８２ 加熱ローラ
８２ａ 加熱ヒータ
８３ 温度センサ

Claims (11)

1. 結着樹脂および着色剤を含むトナーからなるトナー像を形成するトナー像形成手段と、トナー像形成手段により形成されるトナー像を担持して回転するトナー像担持体と、トナー像担持体上のトナー像に、トナーを軟化および／または膨潤させる定着液を接触状態で付与する定着液付与手段とを含む画像形成装置であって、
   定着液付与手段よりもトナー像担持体の回転方向の上流側に設けられ、定着液付与手段によりトナー像に定着液を付与する前に、トナー像担持体に担持されるトナー像を処理するトナー像前処理手段を含み、
   前記トナー像前処理手段は、トナー像を構成するトナー同士の結合を高める手段であって、トナー像に非接触の状態で、トナー像に定着液を付与する手段であることを特徴とする画像形成装置。
2. さらに、記録媒体にトナー像を転写するのと同時に定着する転写定着手段を含むことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 定着液付与手段は、
   定着液を収容する定着液槽と、
   トナー像担持体との接触状態下に、定着液槽に収容される定着液をトナー像担持体表面のトナー像に付与する定着液供給手段とを含むことを特徴とする請求項１または２記載の画像形成装置。
4. 定着液付与手段は、
   さらに、トナー像との接触後に定着液供給手段に付着するトナーおよび定着液を除去して定着液供給手段の表面を清浄化するクリーニング手段を含むことを特徴とする請求項３記載の画像形成装置。
5. 定着液付与手段は、
   クリーニング手段により定着液供給手段の表面から除去されるトナーと定着液とを分離して定着液を回収する定着液回収手段を含み、
   定着液回収手段により回収される定着液を、再びトナー像担持体表面のトナー像に対して付与することを特徴とする請求項４記載の画像形成装置。
6. 定着液回収手段は、
   クリーニング手段により定着液供給手段の表面から除去されるトナーと定着液との混合物を収容する混合物収容槽と、
   混合物収容槽に収容されるトナーと定着液との混合物から定着液のみを分離して定着液槽に移動させる定着液分離手段とを含むことを特徴とする請求項５記載の画像形成装置。
7. 定着液槽に収容される定着液の液面位置が、混合物収容槽に収容される混合物の液面位置よりも低いことを特徴とする請求項６記載の画像形成装置。
8. 定着液分離手段は、
   濾過部材であり、定着液槽から脱着可能に設けられることを特徴とする請求項６または７記載の画像形成装置。
9. 定着液付与手段により付与される定着液のトナー像担持体表面に対する接触角が、５０°以上であることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１つに記載の画像形成装置。
10. トナーに含まれる結着樹脂は、ポリエステル樹脂であることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１つに記載の画像形成装置。
11. トナーは、
    体積平均粒径が２μｍ以上７μｍ以下であることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１つに記載の画像形成装置。

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