図1は、本発明の実施の第1形態である画像形成装置1の構成を模式的に示す断面図である。図2は、図1に示す画像形成装置1の要部(後述のトナー像形成手段2)の構成を拡大して示す断面図である。図3は、図1に示す画像形成装置1の要部(後述の転写定着手段4)の構成を拡大して示す断面図である。
画像形成装置1は、イエロー、マゼンタ、シアンおよびブラックの4色のトナー像を順次、重ね合わせて転写する、いわゆるタンデム構成である。
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、転写定着手段4と、記録媒体供給手段5と、搬送手段6とを含んで構成される。
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。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画像情報を形成する。
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、アルミニウム素管などの導電性基体と、導電性基体表面に形成される有機感光層とを含み、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。また、電荷発生物質と電荷輸送物質とを1つの層に含む感光層でもよい。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。有機感光層のほかに、酸化亜鉛、セレン、アモルファスシリコーンなどからなる感光層も使用できる。感光体ドラム11yは、時計回りの方向に、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円筒状部材である。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できる。
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、たとえば、半導体レーザなどが用いられる。
現像装置14yは図示しない固定磁極を内包し、感光体ドラム11y表面に対向して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)する板状部材である現像ブレード18yと、イエロー色トナー16yを貯留する現像槽19yと、現像槽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攪拌ローラ20y,21yであって、攪拌ローラ21yが現像ローラ17yの表面に圧接してイエロー色トナー16yを供給する攪拌ローラ20y,21yとを含んで構成される。現像ローラ17yは、感光体ドラム11yの回転駆動方向と逆方向に回転駆動するので、両者の圧接部(ニップ部)での同じ方向に回転駆動する。本実施の形態では、現像ローラ17yの周速度は、たとえば、感光体ドラム11yの周速度に対して1.5倍の150mm/sである。現像槽19y内のイエロー色トナー16yは、攪拌ローラ20y,21yによって現像ローラ17y表面に供給されてイエロー色トナー層を形成し、該トナー層は現像ブレード18yにより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は、磁性キャリアと混合して2成分現像剤の形態で用いられる。現像槽19y内にイエロー色トナー16yが供給されると、攪拌ローラ20y,21yにより現像槽19y内のキャリアと混合され、2成分現像剤になる。
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22に中間転写された後、感光体ドラム11y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表面をたとえば−600Vに帯電させる。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からレーザ光13yを照射して露光電位−70Vの静電潜像が形成される。この静電潜像に、現像電位として−240Vの直流電圧が印加された現像ローラ17y表面の現像剤層から電位差によりイエロー色トナー16yが付着し、静電潜像が現像されてイエロー色トナー像が形成される。該トナー像は、後述するように、感光体ドラム11y表面に圧接する中間転写ベルト22に中間転写される。感光体ドラム11y表面に残留するイエロー色トナー16yはドラムクリーナ15により除去され、回収される。以後、同様のトナー像作成動作が繰返し実行される。
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に類似の構造を有し、対応する部分には同一の参照符号を付し、さらに各参照符号の末尾のイエロー色を示す「y」に代えて、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22の移動方向(副操作方向)、すなわち矢符28の方向の上流側からこの順番で一列に配置される。
なお、各色トナー16y,16m,16c,16b(以後必要に応じて「トナー16」と総称する)は、結着樹脂、着色剤および離型剤を含有する。
結着樹脂としては、後述する定着液40により膨潤または軟化可能な樹脂であれば特に制限はない。具体的には、たとえば、ポリスチレン、スチレンおよびその置換体の単重合体、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を、単独または2種以上の組合せで使用できる。
着色剤としては、一般の電子写真技術に用いられるトナー用顔料および染料であれば特に制限なく使用できるけれども、定着液40よる滲みを防止するために、定着液40に溶解しないものが好ましく、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、ぺリノン系顔料、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。
トナー16中には、必要に応じて、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種以上を適宜選択して添加できる。
本実施の形態で使用されるトナー16は、結着樹脂、着色剤および離型剤を含有し、顔料含有率がトナー16全量の12重量%、離型剤としてのワックスの含有率がトナー16全量の7重量%および残部結着樹脂である組成を有し、体積平均粒径6μmの負帯電性の絶縁性非磁性トナーである。このトナー16において所定の画像濃度(X−Rite社製310による反射濃度測定値が1.4)を得るために必要な単位面積当たりのトナー量は5g/m2である。なお、各色トナー16y,16m,16c,16bは、顔料の種類が異なる以外は前記した組成、体積平均粒径および特性を有する。
中間転写手段3は、中間転写ベルト22と、中間転写ローラ23y,23m,23c,23bと、駆動ローラ24と、テンションローラ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22は、駆動ローラ24とテンションローラ25との間に回転駆動可能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28の方向に回転する。中間転写ベルト22は、定着液40が浸透しない材料で構成される。本実施の形態では、ポリイミド基材(ポリイミドフィルム)の表面にフッ素樹脂層を形成したものを使用するけれども、それに限定されず、導電性を付与したポリカーボネート、フッ素ゴムなどの基材の表面にPTFE、PFAなどのフッ素樹脂の1種または2種以上からなる被覆層を設けたものを用いても良い。中間転写ベルト22のトナー像担持面22aは、感光体ドラム11y,11m,11c,11bにこの順番で圧接する。この圧接位置が、各色トナー像の中間転写位置である。また、本実施の形態では、ベルト状の中間転写を用いるけれども、それに限定されず、ドラム形状などの他形態の中間転写体を用いることもできる。
中間転写ローラ23y,23m,23c,23bは、そけぞれ、中間転写ベルト22におけるトナー像担持面22a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、ステンレス鋼などの金属製軸体と、該軸体の表面に形成され、EPDM、発泡EPDM、発泡ウレタンなどのマトリックス中にカーボンブラックなどの導電性制御剤を分散させた導電性弾性体からなる導電性層とを含む円筒状部材である。中間転写ローラ23y,23m,23c,23bには、トナーの帯電極性とは逆極性の中間転写バイアス電圧が印加される。これによって、感光体ドラム11y,11m,11c,11bの各表面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トナー像が中間転写ベルト22のトナー像担持面22aの所定箇所に順次重ね合わされて転写され、多色トナー像が形成される。ただし、各色の一部のみの画像情報が入力される場合は、それ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、トナー像担持面22aに転写される。
駆動ローラ24は、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る。駆動ローラ24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が使用できる。
テンションローラ25は、中間転写ベルト22のたるみを防止するために、中間転写ベルト22に所定の張力を付与する。テンションローラ25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、被覆層の材料にはフッ素ゴムが使用される。
ベルトクリーナ26は、中間転写ベルト22を介してテンションローラ25に対向するように設けられ、中間転写ベルト22のトナー像担持面22a上のトナー像を後述の転写定着手段4における転写定着ローラ30に転写した後に、トナー像担持面22a上に残存するトナーを除去する部材である。
中間転写手段3によれば、感光体ドラム11y,11m,11c,11b上に形成される各色トナー像が、中間転写ベルト22のトナー像担持面22aの所定位置に重ね合わされて転写され、多色トナー像が形成される。このトナー像が転写定着手段4の転写定着ローラ30に転写された後、トナー像担持面22a上の残存トナー、オフセットトナー、紙粉などがベルトクリーナ26により除去され、トナー像担持面22aには再度多色トナー像が転写され、同じ動作が繰返し実行される。
転写定着手段4は、中間転写ベルト22を介して駆動ローラ24に対向するように設けられ、中間転写ベルト22からトナー像を再転写される転写定着ローラ30と、転写定着ローラ30表面のトナー像に定着液40を付与する定着液付与装置33と、転写定着ローラ30の表面温度を検知する温度センサ34と、ローラクリーナ35と、転写定着ローラ30に圧接するように設けられる加圧ローラ36とを含んで構成される。
転写定着ローラ30は、図示しない駆動手段により矢符32の方向に回転駆動可能に設けられる円筒状部材である。転写定着ローラ30には、たとえば、厚さ1mmの炭素鋼からなる芯金と、芯金表面に形成される体積抵抗が10−8〜10−9Ω・cmで厚さ3mmのシリコーンゴム層と、シリコーンゴム層表面に形成される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)からなる厚さ20μmの被覆層とを含み、外径30mmのローラ部材が用いられる。転写定着ローラ30と中間転写ベルト22との間には転写電界が印加され、中間転写ベルト22上の多色または単色トナー像を静電的に転写定着ローラ30に再転写される。本実施の形態では、転写定着ローラ30には、トナー16の帯電電位と逆電位の+1kVの電圧が印加され、静電的にトナーを引きつけて転写するよう構成される。
また、転写定着ローラ30の内部には、たとえば、ハロゲンランプなどの加熱ヒータ31が設けられ、転写定着ローラ30表面ひいてはトナー像を加熱する。これによって、中間転写ベルト22から転写定着ローラ30に再転写されるトナー像は、定着液40の付与を受ける前に、加熱される。定着液40を付与される前にトナー像を加熱すると、次のような利点がある。たとえば、トナー16に含まれる結着樹脂としてガラス転移点60℃のものを用い、かつ転写定着ローラ30の表面温度(すなわちトナー像の加熱温度)を65℃に設定すると、定着液40を付与する前に、トナー粒子中の結着樹脂が軟化してトナー粒子の転写定着ローラ30表面に対する付着力が増加し、定着液40を付与する際にトナー粒子が塗布ローラ41にオフセットすることや、トナー像が乱れることなどを防止できる。
なお、本実施の形態では、転写定着ローラ30の表面温度を65℃としたが、転写定着ローラ30の温度を75℃とし、定着液40が付与される塗布ローラ41との接触開始部での転写定着ローラ30およびトナー像の温度が、トナー粒子中のワックスの軟化点よりも高い温度となるよう設定してもよい。この構成により、定着液40付与前にトナー内のワックスが軟化してトナー同士およびトナーと転写定着ローラ30との付着力が増加する。その結果、定着液40の付与時に、定着液40によるトナー粒子の移動、流れなどを防止できる。また、定着液40の付与によるトナーおよび転写定着ローラ30の温度低下を補う熱量をその場でトナー像および転写定着ローラ30に供給できる。これによって、付与直後のトナー像、転写定着ローラ30および定着液40の温度低下を防止でき、定着液40のトナー像への拡散および浸透が早く、トナーの膨潤・軟化が瞬時に広範囲に生じる。これにより、後述するように、トナー像が転写定着ローラ30と加圧ローラ36との圧接部で記録媒体Pに押圧される際に、充分な定着強度でトナー像が記録媒体Pに定着する。さらに、付与後の定着液40の液温が上昇するので、付与後およびトナー像の記録媒体Pへの転写定着後に定着液40を短時間で乾燥させることができる。これにより、画像形成装置1の単位時間当たりの出力枚数であるスループットをさらに向上できる。さらに、定着液40の付与から記録媒体Pへの転写までの時間を短縮化できるので、定着液40の付与位置とトナー像の記録媒体Pへの転写位置との間隔を短く設定でき、装置の小型に寄与する。
なお、加熱温度の上限は130℃とするのが好ましい。130℃を超える温度で加熱を実施すると、定着液40が蒸発し、装置内部の各種構成部材に定着液40が付着して汚染させる。特に定着液が感光体ドラム表面に付着すると、画像抜けなどの画像不良を発生するので好ましくない。加熱温度が印字動作中における溶液塗布時間内で平均130℃以下であれば、上記影響が小さく、差し支えないことが分かっている。
定着液付与装置33は、転写定着ローラ30表面に圧接するように設けられ、転写定着ローラ30表面のトナー像に定着液40を接触付与する塗布ローラ41と、塗布ローラ41表面に圧接するように設けられ、塗布ローラ41表面に定着液40を供給する供給ローラ43と、塗布ローラ41表面に圧接するように設けられ、塗布ローラ41表面の定着液量を適量に調整(規制)する規制ローラ45と、定着液40、塗布ローラ41、供給ローラ43および規制ローラ45を収容するケーシング47と、定着液貯留タンク51と、定着液補給管52とを含んで構成される。
塗布ローラ41は、たとえば、芯金と、芯金の表面に形成される弾性層とを含んで構成され、芯金の両端に設けられる図示しないフランジと一体の回転軸部材を図示しない軸受けにより、ケーシング47に矢符42の方向に回転駆動可能に支持される。なお、塗布ローラ41は、ケーシング47における水平方向の一方の端部に、ケーシング47下部の定着液溜48に保持される定着液40に浸漬しないように設けられる。塗布ローラ41が転写定着ローラ30表面に接触することによって、塗布ローラ41表面および表層に保持される定着液40が浸み出し、定着液40がトナー像に付与される。塗布ローラ41の芯金には、たとえば、ステンレス鋼製、炭素鋼製などの芯金を使用できる。弾性層の材質としては、弾性を有しかつ定着液40との濡れ性が良好なものであれば特に制限されず、たとえば、エチレンプロピレンゴム、ウレタンゴムなどのゴム材料、アルミニウムなどの金属材料、親水性樹脂材料などが挙げられる。定着液40との濡れ性が良好な材料を用いて弾性層を形成することによって、定着液40を塗布ローラ41表面に薄層として保持することができる。濡れ性の目安としては、表面に付着する水滴の形状によって濡れ性を評価する指標である接触角が50度以下であることが好ましい。本実施の形態では、塗布ローラ41には、たとえば、径12mmの芯金と、該芯金表面に形成されるにヤング率2MPaの弾性を有するエチレンプロピレンゴム層とを含み、径20mmであるローラ部材を使用できる。また、本実施の形態では、塗布ローラ41は転写定着ローラ30に対して0.5N/cm(線圧)の押圧力で圧接する。さらに塗布ローラ41は、定着液40を担持しかつ転写定着ローラ30に圧接して、不図示の駆動手段により転写定着ローラ30の表面速度と等速で回転する。
供給ローラ43は、図示しない駆動手段により矢符44の方向に回転駆動可能に支持され、かつその一部がケーシング47内の定着液40に浸漬するように設けられる。供給ローラ43の一部が定着液40に浸漬して塗布ローラ41に圧接した状態で回転することにより、塗布ローラ41表面に定着液40が供給される。供給ローラ43には、たとえば、直径10mmの芯金と、該芯金の表面に形成される発泡ウレタンの連続気泡体からなる厚さ5mmのスポンジ層とを含むスポンジローラを使用できる。
規制ローラ45は、図示しない駆動手段により矢符46の方向に回転駆動可能に支持される。規制ローラ45によって、塗布ローラ41表面に、層厚の均一な定着液40の薄層が形成される。規制ローラ45には、たとえば、金属製中空ローラが用いられる。本実施の形態では、外径12mmのステンレス鋼製ローラ部材が用いられる。
ケーシング47は、中間転写ベルト22および転写定着ローラ30に対向する側面47aにおける転写定着ローラ30に対向する部分の端部に開口部47bを有し、該開口部47bからケーシング47の外方に向けて、塗布ローラ41の一部が突出して転写定着ローラ30表面に圧接するように配置される。また、ケーシング47の下部は、定着液40が保持される定着液溜48となる。定着液溜48の定着液面高さは、たとえば、供給ローラ43の一部が定着液40中に浸漬しかつ塗布ローラ41が定着液40中に浸漬しない範囲で一定に保たれる。また、ケーシング47において、塗布ローラ41が設けられる水平方向側における一方の端部に対する他方の端部には、ピボット49がケーシング47の長手方向(紙面に垂直な方向)においてケーシング47を貫通するように設けられ、図示しない軸受けにより回転可能に軸支される。さらに、ケーシング47の水平方向における塗布ローラ41が設けられる端部の底面には、図示しない支持部材により支持され、ケーシング47を押圧する押圧ばね50が設けられる。ピボット49と押圧ばね50との作用により、塗布ローラ41は転写定着ローラ30に比較的軽い押圧力で圧接される。押圧ばね50には、たとえば、コイルばね、板ばね、ねじりばねなどを使用できる。
定着液貯留タンク51は定着液40を貯留し、定着液40の消費状況に応じて、図示しない補給手段により、ケーシング47の定着液溜48における定着液40の液面高さが一定になるように、定着液補給管52を介してケーシング47に定着液40を補給する。ケーシング47内では、定着液40の液面高さを図示しないセンサが検知し、その検知結果は画像形成装置1の全動作を制御する図示しないCPUに格納され、CPUは検知結果に応じて定着液40の補給の可否を判断し、補給を行う場合には図示しない補給手段に制御信号を送る。定着液貯留タンク51は、たとえば、カートリッジ式に形成できる。定着液貯留タンク90内の定着液40が無くなった時点で、図示しないセンサがそれを検知し、その検知結果を図示しないCPUに格納する。CPUは検知結果に応じて図示しない操作パネルに制御信号を送り、操作パネル上に定着液貯留タンク51へ定着液40を補充する時期であることまたは定着液貯留タンク51の交換時期であることを表示する。
定着液付与装置33によれば、転写定着ローラ30表面に担持されるトナー像に、塗布ローラ41を介して定着液40を接触付与し、トナー像を記録媒体Pへの転写定着に適する程度に軟化および/または膨潤させる。
温度センサ34は、転写定着ローラ30の表面温度を検知するために、転写定着ローラ30の回転方向すなわち矢符32の方向において、転写定着ローラ30と駆動ローラ24との圧接部の上流側の位置に、転写定着ローラ30表面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34による検知結果は、図示しないCPUに格納され、CPUは検知結果に応じて転写定着ローラ30表面の加熱が必要か否かを判断し、必要な場合には、転写定着ローラ30の内部に設けられる加熱ヒータ31に制御信号を送り、加熱ヒータ31に加熱動作を実行させ、転写定着ローラ30の全表面を均一に加熱し、表面温度を一定に維持する。本実施の形態では、表面温度を65℃とする。
ローラクリーナ35は、転写定着ローラ30上のトナー像を記録媒体Pに転写した後に転写定着ローラ30表面に残留するトナー16、定着液40、紙粉などを除去する部材である。
加圧ローラ36は、図示しない駆動手段により矢符37の方向に回転駆動可能にかつ転写定着ローラ30に圧接するように設けられる。加圧ローラ36には、たとえば、芯金と、芯金の表面に形成される弾性層と、弾性層の表面に形成される被覆層とを含むローラ部材である。本実施の形態では、芯金と、硬度50度(JIS−A)のシリコーンゴムからなる厚さ2mmの弾性層と、PFAからなる厚さ20μmの被覆層とを含む加圧ローラが用いられる。また本実施の形態では、加圧ローラ36は、10N/cm(線圧)の押圧力で転写定着ローラ30表面に圧接する。転写定着ローラ30と加圧ローラ36との圧接部には、転写定着ローラ30上において定着液40の付与および加熱を受けて膨潤軟化状態にあるトナー像が転写定着ローラ30の回転によって搬送される。それに同期して後述する記録媒体供給手段5から記録媒体Pが搬送される。転写定着ローラ30上のトナー像は、加圧ローラ36による加圧を受けて記録媒体Pに転写定着され、画像が形成される。
ここで使用される定着液40は、トナーを膨潤軟化させる液状物であり、たとえば、水と補助溶剤とを含む組成物である。補助溶剤とは、水に溶解または分散可能な有機化合物である。補助溶剤の具体例としては、たとえば、メチルアルコール、エチルアルコール、プロピルアルコール、ブチルアルコール、オクチルアルコール、デシルアルコール、ジエチレングリコール、グリセリン、ポリエチレングリコール、フェノール、ベンジルアルコール、メチルベンジルアルコールなどのアルコール類、アセトン、メチルエチルケトン、メチルブチルケトン、メチルイソブチルケトン及びジエチルケトンなどのケトン類、メチルエチルエーテル、ジエチルエーテル、メチルブチルエーテル、メチルイソブチルエーテルン、ジメチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、オクチルフェニルエーテルなどのエーテル類、酢酸メチル、酢酸エチル、オレイン酸エチル、アクリル酸エチル、メタクリル酸メチル、コハク酸ジブチル、フタル酸ジエチル、酒石酸ジエチル、パルミチン酸エチル、ジオクチルフタレートなどのエステル類などが挙げられる。これらの補助溶剤は、ポリエステルを初めとするトナー16の結着樹脂を膨潤軟化する作用に優れる。これらの中でも、エーテル類およびエステル類が好ましく、エステル類が特に好ましい。補助溶剤は1種を単独で使用できまたは2種以上を併用できる。
定着液40における補助溶剤の含有量は特に制限されないけれども、好ましくは定着液40全量の5〜80重量%、さらに好ましくは10〜70重量%である。5重量%未満では、トナー16中の結着樹脂を膨潤・軟化させる作用が弱くなり、充分な定着強度が得られないおそれがある。一方80重量%を超えると、定着液40のトナー像への浸透性が低下し、特にトナー量が多い場合に、トナー像表面のトナーのみが膨潤軟化し、トナー像内部のトナーの記録媒体Pへの定着が不充分になり、トナーの剥落などが生じるおそれがある。
定着剤40には、水および補助溶剤とともに、補助溶剤の分散状態を保ち、トナー16との濡れ性を向上させる界面活性剤、分散助剤などの1種または2種以上を添加できる。界面活性剤としては、たとえば、ラウリル硫酸エステルナトリウム塩などの高級アルコール硫酸エステル塩、オレイン酸ナトリウムなどの高級脂肪酸金属塩、脂肪酸誘導体硫酸エステル塩、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、複素環アミンなどの陽イオン(カチオン)界面活性剤、アミノ酸エステル、アミノ酸などの両性イオン(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などが挙げられる。分散助剤としては、たとえば、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ポリエチレングリコール、モノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテルなどのカップリング剤が挙げられる。
定着液40は、前述のように、水に補助溶剤を分散した構成を採るので、主に樹脂材料からなる転写定着ローラ30には浸透しない。
定着液40としては、上記各成分を含むものに限定されず、従来から知られる定着液をいずれも使用できる。さらに、定着液40にクロロプレンゴム、ニトリルゴム、SBRゴムなどの高分子エラストマーを主成分とするゴム系接着剤、酢酸ビニル、EVA、アクリル樹脂などの合成樹脂を水中に均一に分散させたエマルジョン接着剤などの、各種接着剤を含有させることも可能である。これによって、トナー16と記録媒体Pとの付着力が、トナーの膨潤・軟化だけではなく、接着剤によっても付与されるので、トナー16と記録媒体Pとの付着力が向上し、トナー像の記録媒体Pへの定着強度を増加させ得る。
なお、転写定着手段4においては、転写定着ローラ30上の軸線方向におけるトナー像幅と、定着液付与装置33により転写定着ローラ30上のトナー像に付与される定着液40の軸線方向の幅、すなわち定着液塗布幅と、転写定着ローラ30の内部に設けられる加熱手段31による軸線方向の加熱幅が、下記の関係を有するように構成される。
トナー像幅<定着液塗布幅<加熱幅 …(1)
図5は、トナー像幅W1、定着液塗布幅W2および加熱幅W3の関係を示す部分断面図である。図5においては、転写定着ローラ30が断面図として図示されている。図6は定着液塗布幅W2と加熱幅W3との関係を説明するための側面図である。図6(a)は加熱幅W3よりも定着液塗布幅W2が大きい場合の側面図であり、図6(b)は加熱幅W3よりも定着液塗布幅W2が小さい場合の側面図である。
トナー像幅W1とは、転写定着ローラ30上に形成されるトナー像16aの、転写定着ローラ30の軸線方向における幅を意味する。トナー像幅W1は、まず第1に、記録媒体における転写定着ローラ30の軸線方向に平行な方向の幅(以後単に「記録媒体幅」と称す)よりも小さく形成され、さらに、記録媒体幅を勘案しつつ、トナー像幅W1が塗布ローラ41の軸線方向の長さである塗布ローラ幅W5よりも小さくなるように形成される。
定着液塗布幅W2は、転写定着ローラ30の軸線方向において、定着液40が付着する長さである。定着液塗布幅W2は、塗布ローラ41の軸線方向の幅(以後単に「塗布ローラ幅W5」と称す)および塗布ローラ41の転写定着ローラ30表面に対する押圧力によって決定される。すなわち、塗布ローラ41を転写定着ローラ30表面に圧着させ、転写定着ローラ30表面に定着液40を塗布すると、定着液40の一部である余剰定着液40aが塗布ローラ41の端部表面と転写定着ローラ30との隙間から押出されるので、定着液40が塗布ローラ幅W5よりも大きい幅で転写定着ローラ30表面に付着する。この定着液40の付着幅が定着液塗布幅W2である。
加熱幅W3は、たとえば、ヒータ31に内蔵されるフィラメント31aの長さに対応する。したがって、フィラメント31aの長さを定着液塗布幅W2よりも大きく設定される。
さらに、転写定着ローラ幅W4は、転写定着ローラ30の軸線方向において、加圧ローラ36が転写定着ローラ30表面に接する長さを意味する。また、塗布ローラ41は同様に軸線方向の長さである塗布ローラ幅W5を有する。塗布ローラ幅W5は、転写定着ローラ30の軸線方向において、塗布ローラ41が転写定着ローラ30表面に接する長さでもある。
以上のような構成により、前述のトナー像幅W1<定着液塗布幅W2<加熱幅W3の関係が得られる。本実施の形態では、トナー像幅W1≧300mm、定着液塗布幅W2=305mm、加熱幅W3=315mm、転写定着ローラ幅W4=320mm、塗布ローラ幅W5=300mm、記録媒体サイズ≧297mmとした。塗布ローラ41幅W5が300mmであるのに対し、定着液塗布幅W2が305mmと広いのは、塗布ローラ41の両端から余剰定着液40aが広がるためである。塗布ローラ41の両端から広がる定着液量は一定しないので、トナー像の定着に使わないほうが良い。したがって、トナー像幅W1は塗布ローラ幅W5よりも小さいことが望ましい。
図6(a)は定着液塗布幅W2よりも加熱幅W3が小さい例を示す。余剰定着液40aが付着する部分は、その表面温度が設定温度から20%以上温度低下している領域である。したがって、余剰定着液40aを乾燥がするのが困難になり、液体の状態で蓄積し、液垂れが生じ、他の構成部材の汚染を引き起こす恐れがある。図6(b)は定着液塗布幅W2よりも加熱幅W3が大きいと、余剰定着液40aが付着する部分も加熱範囲に含まれるので、充分な乾燥を行うことが出来る。このようにして定着液塗布幅W2よりも加熱幅W3が大きいと、塗布ローラ41の端部から染み出す余剰定着液40aを充分に乾燥でき、定着余剰液40aが転写定着ローラ31の端部に蓄積し、液垂れ、他の構成部材の汚染などを防止できる。
転写定着手段4によれば、その表面が均一な温度に加熱された転写定着ローラ30上に、中間転写ベルト22から静電的にトナー像が転写され、このトナー像は定着液付与装置33の塗布ローラ41により定着液40の接触付与を受け、熱と定着液40とにより適度に膨潤軟化した状態になり、このトナー像は、転写定着ローラ30と加圧ローラ36との圧接部に搬送され、そこで加圧を受けて記録媒体Pに転写定着される。トナー像の転写定着後に、転写定着ローラ30表面に残留するトナー16、定着液40、紙粉などはローラクリーナ35により除去され、転写定着ローラ30上には次のトナー像が転写される。この転写定着動作が繰返し実行され、記録媒体P上に画像が形成される。
記録媒体供給手段5は、記録媒体Pを貯留する記録媒体カセット53と、記録媒体Pを1枚ずつ送給するピックアップローラ54とを含んで構成される。さらに、記録媒体Pの搬送(送給)方向において、ピックアップローラ54の下流側に図示しない一対のレジストローラを設けることによって、転写定着ローラ30と加圧ローラ36との圧接部にトナー像が搬送されるのに同期して、記録媒体Pを該圧接部に容易に送給できる。
記録媒体供給手段5によれば、記録媒体カセット53内の記録媒体Pが、ピックアップローラ54により1枚ずつ搬送路に送給され、さらに転写定着ローラ30と加圧ローラ36との圧接部に送給される。
搬送手段6は、転写定着手段4によりトナー像が定着されて画像が形成された記録媒体Pを搬送する1対の搬送ローラ55,56と、搬送ローラ55,56により搬送される記録媒体Pを画像形成装置1の外部に排出する排紙ローラ57,58とを含んで構成される。
搬送手段6によれば、画像形成済の記録媒体Pが搬送ローラ55,56および排紙ローラ57,58を介して画像形成装置1の外部に排出する。
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が、転写定着ローラ30上に転写されて定着液40の付与および加熱を受けて適度に膨潤軟化し、転写定着ローラ30と加圧ローラ36との圧接部において、記録媒体Pに転写定着され、画像が形成される。
本発明の画像形成装置では、中間転写ベルト22上のトナー像に定着液40を付与する構成を採ることもできるけれども、本実施の形態のように、転写定着ローラ30上のトナー像に定着液40を塗布することが望ましい。その理由は次の通りである。すなわち、本実施の形態では、転写定着ローラ30上でトナー像に定着液40を付与するので、中間転写ベルト22には定着液40が付着しない。また、転写定着ローラ30を加熱するので、中間転写ベルト22の温度が上昇しない。これにより、感光体20などの構成部材の温度上昇、定着液40による汚染、トナー像形成過程中でのトナーの変質などを防止でき、長期間にわたり安定して高品位な画像を形成できる。
また、トナー像の転写定着ローラ30に接触する面は適度に軟化するけれども、トナー像表面は軟化しにくい。トナー像の表面が記録媒体Pへの定着面になるので、熱の作用だけでトナーを軟化させる構成では、充分な定着強度が得られない場合がある。そこで、トナー像表面に定着液40を付与すると、トナー像表面のトナーを充分に軟化・膨潤させ得るので、トナー像の記録媒体Pへの定着強度を高めることができる。
図4は、本発明の実施の第2形態である画像形成装置60の構成を模式的に示す断面図である。画像形成装置60は、画像形成装置1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。
画像形成装置60は、記録媒体Pにトナー像を転写した後に、記録媒体P上のトナー像に加熱下に定着液40を付与し、記録媒体Pにトナー像を定着させることを特徴とする。
画像形成装置60は、トナー像形成手段2と、中間転写手段61と、2次転写手段67と、定着手段69とを含んで構成される。
中間転写手段61は、中間転写ベルト62と、中間転写ローラ23y,23m,23c,23bと、支持ローラ63,64,65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62は、支持ローラ63,64,65により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66の方向に回転する。中間転写ベルト62には、中間転写ベルト22と同様の材質のものを使用できる。
支持ローラ63,64,65はいずれもその軸線回りに回転駆動可能に支持され、たとえば、直径30mm、肉厚1mmのアルミニウム製円筒部材が用いられる。後述する2次転写ローラ68とともに2次転写手段67を構成する支持ローラ64は、電気的に接地される。
中間転写手段61によれば、感光体ドラム11y,11m,11c,11b上に形成される各色トナー像が、中間転写ベルト62のトナー像担持面の所定位置に重ね合わせて転写され、多色トナー像が形成される。この多色トナー像が後述の2次転写手段67において記録媒体Pに転写された後、トナー像担持面上の残存トナー、オフセットトナー、紙粉などがベルトクリーナ26により除去され、トナー像担持面には再度トナー像が転写される。
2次転写手段67は、支持ローラ64と、中間転写ベルト62を介して支持ローラ64に圧接しかつ軸線回りに回転駆動可能に設けられる2次転写ローラ68とを含んで構成される。2次転写ローラ68には、たとえば、直径10mmの芯金と、該芯金表面に形成される厚さ4mmのウレタンゴム層とを含む円筒状部材が用いられる。ウレタンゴム層には、導電性付与のために、カーボンなどの導電剤が配合される。
2次転写手段67によれば、多色トナー像を担持する中間転写ベルト62が、支持ローラ64と2次転写ローラ68との圧接部に搬送されるのに同期して、後述する記録媒体供給手段79から記録媒体Pが送給され、中間転写ベルト62上の多色トナー像が記録媒体Pの表面に押圧により転写される。多色トナー像が転写された記録媒体Pは、定着手段69に搬送される。
定着手段69は、多色トナー像が転写された記録媒体Pを搬送する搬送ベルト70と、駆動ローラ71と、テンションローラ73と、加圧ローラ75と、定着液付与手段75と、排紙ローラ対77とを含んで構成される。
搬送ベルト70は、駆動ローラ71とテンションローラ73との間に張架されてループ状の搬送経路を形成し、駆動ローラ71の回転駆動に従動して回転可能に設けられる無端ベルトである。搬送ベルト70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、ポリテトラフルオロエチレン(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71は、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円筒状部材であり、たとえば、アルミニウムなどの金属からなる中空ローラを使用できる。駆動ローラ71の内部には、記録媒体Pおよびその表面のトナー像を加熱するための、加熱ヒータなどの加熱手段72が設けられる。本実施の形態では、図示しないCPUなどの制御手段により、加熱手段72による記録媒体P上のトナー像の加熱温度は65℃に保持される。駆動ローラ71によって記録媒体P上のトナー像を加熱すると、定着液付与手段75へのトナー像のオフセットが防止される。また、駆動ローラ71によって記録媒体Pが加熱されるので、定着液40の乾燥が促進され、加圧ローラ74へのオフセット、排紙後に重なり合った記録媒体Pにトナー16および定着液40が付着することを防止できる。
テンションローラ73は、搬送ベルト70が弛まないように、搬送ベルト70に所定の張力を付与する。テンションローラ73には、たとえば、ステンレス鋼などからなる金属製軸体と、金属製軸体の表面に形成され、フッ素ゴムなどからなる被覆層とを含む円筒状部材を使用できる。また、金属製軸体のみからなるものでもよい。なお、テンションローラ73は、定着液40を付与されて膨潤・軟化状態にあるトナー像を加圧して記録媒体Pに定着させる機能をも有する。
加圧ローラ74は、搬送ベルト70を介してテンションローラ73と圧接するようかつその軸線回りに回転駆動可能に設けられる。加圧ローラ74は、搬送ベルト70の記録媒体Pの搬送方向である矢符76の方向において、その上流側に位置する定着液付与手段75により定着液40を付与されたトナー像を、テンションローラ73とともに記録媒体Pに加圧定着させる。加圧ローラ74によりトナー像を加圧すると、記録媒体P上のトナー像の光沢度が向上する効果がある。
定着手段69によれば、2次転写手段67にてトナー像の転写された記録媒体Pが、搬送ベルト70上を加熱下に矢符76の方向に搬送され、さらに、定着液付与装置75により定着液40を付与されてトナー像が膨潤・軟化した状態でテンションローラ73と加圧ローラ74との当接部に搬送され、加圧によりトナー像が記録媒体P表面に定着される。その後、排紙ローラ対77により画像形成装置60の外部に設けられる排紙トレイ78に排出される。
記録媒体供給手段79は、記録媒体Pを貯留する記録媒体カセット53と、記録媒体Pを1枚ずつ送給するピックアップローラ54と、中間転写ベルト70上のトナー像が支持ローラ64と2次転写ローラ68との圧接部に搬送されるのに同期して、該圧接部に記録媒体Pを送給するレジストローラ対80とを含んで構成される。
記録媒体供給手段79によれば、記録媒体カセット53内に貯留される記録媒体Pが、ピックアップローラ54により1枚ずつ搬送路に送給され、さらに、レジストローラ対80により、支持ローラ64と2次転写ローラ68との圧接部に送給される。
画像形成装置60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が、支持ローラ64と2次転写ローラ68との圧接部において、記録媒体Pに転写され、記録媒体Pの多色トナー像には、定着液付与装置75から定着液40を付与される。この記録媒体Pがテンションローラ73と加圧ローラ74との圧接部を通過する際に加圧されて、多色トナー像が記録媒体Pに定着し、画像が形成される。
図7は、本発明の実施の第3形態である画像形成装置の要部の構成を拡大して示す側面図である。図7に示す画像形成装置は、画像形成装置1に類似し、同一の構成を有する部分については図示および説明を省略し、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。
図7に示す画像形成装置は、画像形成装置1における塗布ローラ41に代えて、塗布ローラ80を含むことを特徴とする。
塗布ローラ80は、その軸線回りに回転駆動可能に設けられ、その軸線方向の端部へ向うのに伴って、そのローラ径が小径化するローラ部材である。したがって、塗布ローラ80は、その両端部が、軸線方向の端部に向うのに伴って徐々に小径化するテーパ形状を有するように形成される。このような形状とすることによって、ローラ端部において、定着液40が塗布ローラ80によって押圧される力が弱まり、余剰定着液40aの広がりを著しく少なくすることができる。本実施の形態では、径20mm、幅305mm、テーパ部分が端部から10mmの範囲で、端部の径が18mmである塗布ローラ80を用いる。これによって、定着液40のはみ出しを片側で1mm以下にすることが出来た。したがって、定着液塗布幅W2は最大307mmとなる。加熱幅W3は画像形成装置1におけるのと同様に315mmとする。このように、塗布ローラ80端部での定着液40のしみ出し量を低減化し、かつ塗布ローラ80端部付近で転写定着ローラ30を加熱することによって、端部での定着液40の蓄積をさらに抑えることができる。
図8は、本発明の実施の第4形態である画像形成装置の要部の構成を拡大して示す側面図である。図9は、図8に示す画像形成装置の要部(後述の定着液除去手段83)の構成をさらに拡大して示す図面であり、図9(a)は塗布ローラ81および定着液除去手段83の構成を模式的に示す側面図であり、図9(b)は図9(a)に示す塗布ローラ81および定着液除去手段83の切断面線I−I’における断面図である。図8および図9に示す画像形成装置は、画像形成装置1に類似し、同一の構成を有する部分については図示および説明を省略し、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。
図8に示す画像形成装置は、画像形成装置1における定着液塗布装置33において、塗布ローラ41に代えて塗布ローラ81を含み、さらに塗布ローラ81の両端部に形成される凹所82a,82bに溜まる定着液40を除去するための定着液除去手段83を含む以外は、定着液塗布装置33と同じ構成を有することを特徴とする。
塗布ローラ81は、その軸線回りに回転駆動可能に設けられ、その軸線方向の端部付近の表面に、外周全周にわたって凹所82a,82bが形成されたローラ部材である。凹所82a,82bは、たとえば、塗布ローラ81の軸線を含む断面においてV字型の形状になるV字溝として形成される。端部付近に凹所82a,82bを形成することによって、塗布ローラ81の転写定着ローラ30に対する押圧により、塗布ローラ81と転写定着ローラ30との圧接部から転写定着ローラ30端部の方向に向けて押し出されるべき余剰定着液40aが凹所82a,82b中に溜まり、凹所82a,82bに溜まる余剰定着液40aは表面張力などにより凹所82a,82bからは流れ出し難いので、定着液塗布幅W2の不必要な拡大が防止される。
塗布ローラ81の定着液塗布幅W2は、塗布ローラ81の軸線方向において、両端部に形成される凹部82a,82b間の長さとなる。この時、供給ローラ41の軸線方向の長さは、定着液塗布幅W2と同じかまたはそれよりも小さいことが好ましい。供給ローラ41の長さが定着液塗布幅W2よりも大きいと、凹所82a,82bを形成した効果が半減し、塗布ローラ81において、凹所82a,82bとそれぞれの端部との間に余剰定着液40aが蓄積され、液垂れなどの原因になる。本実施の形態では、トナー像幅W1≧300mm、定着液塗布幅W2(=凹部82a,82b間の長さ)=305mm、加熱幅W3=315mm、転写定着ローラ幅W4=320mm、塗布ローラ幅W5=320mm、凹所82a,82bのV字溝幅=5mm、深さ=5mm、供給ローラ41の軸線方向の長さ(供給ローラ幅)=305mm、記録媒体サイズ≧297mmである。
定着液除去手段83は、凹所82a,82bから定着液40を除去するためのブレード84と、ブレード84により凹所82a,82bから除去される定着液40を貯留する受け皿85とを含む。ブレード84は、凹所82a,82bの溝形状とほぼ同じ形状を有し、溝寸法よりもやや小さく形成された部材である。ブレード84の材質としては特に制限されないけれども、定着液40の付着し難く、速やかに流れ落ち、塗布ローラ81を傷つけないものが好ましく、たとえば、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)などのフッ素樹脂が挙げられる。受け皿40には図示しない定着液回収手段を設け、ブレード84により除去され、受け皿40に溜められる定着液40を、ケーシング47または定着液貯留タンク51に戻し、再利用して良い。
定着液除去手段83によれば、塗布ローラ81が軸線回り(矢符86の方向)に回転駆動すると、凹所82a,82bに溜まっている定着液40がブレード84によって掻き出され、受け皿85に落下して貯留され、再利用される。
図8に示す画像形成装置によれば、塗布ローラ81の使用により定着液塗布幅W2の不必要な拡大ひいては定着液40の液垂れによる構成部材の汚染を防止するとともに、定着液除去手段83を設けることにより、定着液40の消費を最小限に止めることができる。
本実施の形態では、凹所82a,82bの内側表面に被覆が施されない塗布ローラ81を使用するけれども、それに限定されず、図10に示す塗布ローラ90を用いることもできる。図10は塗布ローラ90の構成を模式的に示す断面図である。なお、図10には塗布ローラ90の軸線方向における一方の端部のみを示すけれども、他方の端部も同一の構成を有する。
塗布ローラ90は、セラミックス製の円筒状基体91と、円筒状軸体91の軸線方向の全側面に形成される親水層92と、その軸線方向の端部付近の表面に外周全周にわたって形成される凹所93と、凹所93の内側表面93aに形成される保護層94とを含んで構成される。
親水層92は、塗布ローラ90表面に定着液40を均一に付着させるために形成される。親水層92の材質としては、定着液40との濡れ性が良好なものであれば特に制限されず、たとえば、二酸化チタンなどが挙げられる。二酸化チタンからなる親水層92は、たとえば、ゾルゲル法により形成できる。
凹所93は、塗布ローラ81における凹所82a,82bと同様のV字型溝である。凹所93の内側表面93aには、円筒状基体91と親水層92との界面が露出する。そして、内側表面93aに定着液40が接触すると、円筒状基体91と親水層92との界面に定着液40が浸透して界面剥離を生じるおそれがある。これを防止するために、内側表面93aを保護層94で被覆する。
保護層94は、前述のように界面剥離を防止するだけでなく、本発明の実施の第3形態である画像形成装置における定着液除去手段83と同様の手段で凹所93に溜まる定着液40を掻き出す際に、内側表面93における膜減りを防止する。膜減りを防止すると、掻き出された定着液40を再利用する場合に、ろ過などの余分な工程を省略できる。保護層94を形成する材料には、液体を浸透しないものであれば特に制限されず、たとえば、合成樹脂などが用いられる。本実施の形態では、紫外線硬化性エポキシ樹脂を凹所93の内側表面93aに塗布し、紫外線を照射することによって保護層94を形成した。
図11は、本発明の実施の第5形態である画像形成装置の要部(転写定着ローラ95)の構成を拡大して示す側面図である。図11に示す画像形成装置は、画像形成装置1に類似し、同一の構成を有する部分については図示および説明を省略し、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。
図11に示す画像形成装置は、画像形成装置1における転写定着ローラ30に代えて、軸線回りに回転駆動可能に設けられ、その軸線方向において、塗布ローラ41により定着液40が付与される領域(定着液塗布幅W2、図では塗布幅W2)の外側の表面に、外周全周にわたって凹所96a,96bが形成される転写定着ローラ95を有することを特徴とする。
転写定着ローラ95は、定着液塗布幅W2の外側表面に外周全周にわたって凹所95a,95bが形成されたローラ部材である。凹所95a,95bは、たとえば、転写定着ローラ95の軸線を含む断面においてV字形状になるV字型溝として形成される。凹所95a,95bを形成すると、転写定着ローラ95と塗布ローラ41との圧接により、塗布ローラ41の軸線方向の両端部付近から転写定着ローラ95における軸線方向の両端部の方向に押出される余剰定着液が凹所95a,95bに溜まり、表面張力などによって凹所95a,95bに保持されるので、定着液40の蓄積、液垂れ、構成部材の定着液40による汚染などが防止される。
本実施の形態では、トナー像幅W1≧300mm、定着液塗布幅W2=310mm、加熱幅W3=315mm、転写定着ローラ幅W4=320mm、塗布ローラ幅W5=300mmw、凹所95a,95bのV字溝幅=5mm、深さ=5mm、記録媒体サイズ≧297mmである。定着液塗布幅W2は、塗布ローラ41により定着液40が塗布される塗布幅(=塗布ローラ幅)と、塗布幅の外側に定着液40が押出される幅との和として定義されるので、ここでは塗布ローラ幅300mm+凹所のV字溝幅5mm×2=310mmである。一方、加熱幅W3=315mmで、加熱幅W3が定着液塗布幅W2よりも大きく、定着液塗布幅W2の全域が加熱されるので、凹所95a,95bに溜まる定着液40を乾燥させることができる。また、定着液40の量が多くなって凹所95a,95bから溢れ出しても、速やかに乾燥させることができる。凹所95a,95bに溜まる定着液40は、定着液除去手段83と同様の手段で常に掻き出すことが望ましい。なお、凹所95a,95bに溜まる定着液40は、トナー成分が含まれる場合があり、再利用により定着液40が汚染される可能性があるので、再利用しないことが望ましい。
本発明の画像形成装置における各部材は、上記に示した構成に限定されることなく、各部材を構成する材料、各部材の寸法、積層構造などについては、電子写真方式の画像形成分野において常用されるものの中から適宜選択可能である。
本発明の画像形成装置は、上記の各実施の形態で示すタンデム方式のカラー画像形成装置に限定されず、中間転写ベルトの1回転毎に1色の画像を重ね合わせる、所謂4回転方式のカラー画像形成装置であってもよい。また、単色の画像形成装置として構成してもよい。
上述のように、本発明の画像形成装置によれば、定着液を塗布する際に、定着液塗布手段の端部で定着液が滞留することに起因する、液垂れ、余剰定着液による他の構成部材の汚染などを防止できる。
本発明の画像形成装置は、たとえば、複写機、プリンタ、ファクシミリ、これらの機能の2つ以上を併せ持つ複合機などとして使用できる。