JP4931750B2 - 画像形成装置および画像形成方法 - Google Patents

Description

本発明は画像形成装置および画像形成方法に係り、特に大きなサイズで厚みの小さい記録媒体を高速で搬送して画像の転写および定着をすることができる画像形成装置および画像形成方法に関する。

特許文献１には、インクジェット記録ヘッドにより転写ドラムに形成した画像を転写手段で記録媒体に転写した後、定着手段で定着処理を行うことが開示されている。
特開平７−１４８９１７号公報

しかしながら、特許文献１においては、転写手段と定着手段がそれぞれ独立して記録媒体の搬送方向に並んで設けられている。そして、記録媒体は転写手段から定着手段へ水平状態で搬送される。そのため、大きなサイズで厚みの小さい記録媒体を高速で搬送して画像の転写および定着をすることができない。また、転写手段と定着手段がそれぞれ独立して記録媒体の搬送方向に並んで設けられており、装置が大型化してしまう。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、大きなサイズで厚みの小さい記録媒体を高速で搬送して画像の転写および定着をすることができ、装置の小型化を図ることができる画像形成装置および画像形成方法を提供すること、を目的とする。

前記目的を達成するために、本発明に係る画像形成装置は、画像を担持する中間転写体と、前記中間転写体に担持された画像を回転体の表面に固定された記録媒体に転写させる転写機構と、前記転写機構に対し前記回転体の回転方向の下流側にて前記回転体の表面に対向した状態で配置され、前記記録媒体に転写された画像を当該記録媒体に定着させる定着機構と、を有し、前記定着機構は、前記記録媒体における画像が転写された転写面を加熱する加熱手段と、前記加熱手段により加熱された前記記録媒体における前記転写面を保温する保温手段と、前記加熱手段に対して前記回転体の回転方向の下流側に配置され前記記録媒体に転写された画像を定着させる定着手段を備えること、を特徴とする。

本発明によれば、転写機構と定着機構が回転体の表面に対向した状態で配置され、記録媒体は転写手段から定着手段へ回転体の表面に固定された状態で搬送されるので、大きなサイズで厚みの小さい記録媒体を高速で搬送して画像の転写および定着をすることができる。また、画像形成装置の小型化も図ることができる。

また、定着機構として加熱手段と保温手段と定着手段を備えるので、定着処理中の記録媒体の表面温度の低下を抑えて、確実に画像を記録媒体に定着させることができる。

本発明の一態様として、前記転写機構に対して前記回転体の回転方向の上流側に配置され、前記記録媒体の温度を制御する温度制御機構を有すること、を特徴とする。

かかる態様によれば、温度制御機構で記録媒体の温度を制御することにより、転写画像の品質を向上させることができる。

本発明の一態様として、前記転写機構は、前記回転体の表面に対向した状態で配置され当該回転体の表面温度より低い温度に設定された加圧ローラであること、を特徴とする。

かかる態様によれば、転写時の画像縮みを抑えて転写画像の品質を向上させることができる。また、定着機構における記録媒体への画像の定着も短時間で行うことができる。

本発明の一態様として、前記中間転写体に担持される画像を形成するインクおよび処理液を付与する液体付与手段と、前記液体付与手段から前記中間転写体に付与される前記インクおよび前記処理液が含有するラテックスの粘弾性特性に基づいて、前記転写機構における転写時において前記記録媒体と前記中間転写体とが接する部分の温度である界面温度を制御する制御手段と、を有することを特徴とする。

かかる態様によれば、転写時に記録媒体と前記中間転写体とが接する部分の温度である界面温度を制御するので、画像の転写率が向上する。

本発明の一態様として、前記定着手段は、前記回転体の表面温度より高い温度に設定された加圧ローラであること、を特徴とする。

かかる態様によれば、回転体の表面温度より高い温度に設定された加圧ローラにより、確実に記録媒体に画像を定着させることができる。

本発明の一態様として、前記加熱手段は、前記回転体の表面温度より高い温度に設定された加圧ローラであり、前記定着手段よりも低い圧力で加圧すること、を特徴とする。

かかる態様によれば、確実に記録媒体に画像を定着させることができる。

本発明の一態様として、前記保温手段は、放射加熱手段であること、を特徴とする。

本発明の一態様として、前記保温手段は、前記加熱手段と前記定着手段に巻き掛けられ搬送されながら前記回転体の表面に摺動する無端ベルトを備えること、を特徴とする。

本発明の一態様として、前記保温手段は、前記無端ベルトにおける前記回転体の表面に摺動する面の反対面に接触する加熱部材を備えること、を特徴とする。

本発明の一態様として、前記温度制御機構は、前記回転体の表面温度を制御すること、を特徴とする。

かかる態様によれば、回転体の表面温度を制御するための制御手段の簡略化を図ることができ、消費電力の低減と画像形成装置の小型化を図ることができる。

本発明の一態様として、前記温度制御機構は、前記回転体の表面温度より高い温度に設定された加圧ローラを備えること、を特徴とする。

かかる態様によれば、転写画像の品質を向上させることができる。

前記目的を達成するために、本発明に係る画像形成方法は、中間転写体に担持された画像を回転体の表面に固定された記録媒体に転写させる転写工程と、前記転写工程にて前記記録媒体に転写された画像を当該記録媒体が前記回転体の表面に固定された状態で定着させる定着工程と、を有し、前記定着工程は、前記記録媒体における画像が転写された転写面を加熱する工程と、前記加熱された前記記録媒体における前記転写面を保温する工程と、前記加熱を行う加熱手段に対して前記回転体の回転方向の下流側に配置された定着手段を用いて、前記記録媒体に転写された画像を定着させる工程を備えること、を特徴とする。

本発明によれば、大きなサイズで厚みの小さい記録媒体を高速で搬送して画像の転写および定着をすることができ、装置の小型化を図ることができる。

以下、添付図面に従って本発明の好ましい実施の形態について詳説する。

〔転写機構と定着機構およびその周辺の構成と作用〕
図１は、本発明の転写機構と定着機構およびその周辺の構成を示す図である。図１に示すように、本発明の転写機構と定着機構およびその周辺の構成は、回転ドラム（回転体）１０、転写ローラ１２（転写機構）、中間転写体１３、定着機構１４、記録紙供給ローラ１６、温度制御ローラ１８（温度制御機構）、チェーンコンベア２０などから構成される。

そして、回転ドラム１０の表面（外周面）に対向した状態で、回転ドラム１０の回転方向の上流側から下流側に向かって、記録紙供給ローラ１６、温度制御ローラ１８、転写ローラ１２、定着機構１４、チェーンコンベア２０の順に配置されている。そして、回転ドラム１０と転写ローラ１２により中間転写体１３と記録紙２２が挟まれる。なお、転写ローラ１２は加圧機能以外に加熱機能を持たせている。

このように、転写ローラ１２と定着機構１４が回転ドラム１０の表面に対向した状態で配置され、記録紙２２は転写ローラ１２から定着機構１４へ回転ドラム１０の表面に固定された状態で搬送されるので、大きなサイズで厚みの小さい記録紙２２を高速で搬送して画像の転写および定着をすることができる。また、本発明の転写機構と定着機構およびその周辺の構成を備えた画像形成装置の小型化も図ることができる。

図２は、本発明の転写機構と定着機構の拡大図である。図２に示すように、定着機構１４はさらに詳細には、回転ドラム１０の回転方向の上流側から下流側にかけて、加熱ローラ３４（加熱手段）やハロゲンヒータ３６（保温手段）や定着ローラ３８（定着手段）が順に配置されている。

加熱ローラ３４は、所定の温度Ｔ_３に制御されながら所定の圧力Ｐ_１のもと、記録紙２２における画像が転写された転写面と回転ドラム１０の表面に対し加圧しつつ加熱をする。

ハロゲンヒータ３６は、加熱ローラ３４により加熱された記録紙２２の転写面の温度と回転ドラム１０の表面温度（外周面温度）を保温するため、所定の温度Ｔ_４に制御されながら記録紙２２の転写面と回転ドラム１０の表面に対し加熱をする。

定着ローラ３８は、所定の温度Ｔ_５に制御されながら所定の圧力Ｐ_２のもと、記録紙２２の転写面と回転ドラム１０の表面に対し加圧しつつ加熱をする。

このように定着機構１４として加熱ローラ３４とハロゲンヒータ３６と定着ローラ３８を備えるので、定着処理中の記録紙２２の表面温度の低下を抑えて、確実に画像を記録紙２２に定着させることができる。

そして、転写ローラ１２と定着機構１４およびその周辺の構成については、次のように作用する。まず、記録紙供給ローラ１６により搬送されて回転ドラム１０の表面に固定された記録紙２２は、回転ドラム１０の回転により温度制御ローラ１８に対向する位置まで搬送されて、後工程の転写工程において必要とされる所定の温度まで加熱される。このとき同時に、温度制御ローラ１８により回転ドラム１０の表面も後工程の転写工程において必要とされる所定の温度まで加熱される。なお、温度制御ローラ１８は回転ドラム１０の表面温度よりも高い温度に設定されている。

次に、記録紙２２は、回転ドラム１０の回転により転写ローラ１２の位置まで搬送され、転写工程として中間転写体１３に形成された画像が転写される。転写工程においては、回転ドラム１０の表面温度や記録紙２２の温度にもとづいて、転写ローラ１２は所定の温度に設定されている。

次に、記録紙２２は、回転ドラム１０の回転により定着機構１４の位置まで搬送され、定着工程として記録紙２２に転写された画像が定着される。定着工程においては、定着ローラ３８は加圧ローラであり、回転ドラム１０の表面温度や記録紙２２の温度よりも高い温度に設定されている。また、加熱ローラ３４は加圧ローラであり、回転ドラム１０の表面温度や記録紙２２の表面温度よりも高い温度に設定され、定着ローラ３８よりも低い圧力で加圧をしている。

また、ハロゲンヒータ３６により加熱ローラ３４で加熱された回転ドラム１０の表面温度を保っている。なお、加熱ローラ３４、ハロゲンヒータ３６、定着ローラ３８の各温度は、各々熱電対３０〜３２により検知される。そして、熱電対３０〜３２により検知された結果は、後述するシステムコントローラ７２に入力される。そして、入力された検知結果をもとにシステムコントローラ７２がヒータドライバ７８に指示を与えて、加熱ローラ３４、ハロゲンヒータ３６、定着ローラ３８に備わるヒータ８９が所定の温度に制御される。

次に、記録紙２２は、回転ドラム１０の回転によりチェーンコンベア２０の位置まで搬送されて排出される。

なお、定着機構１４を図３のような構成の定着機構２４に置き換えてもよい。図３に示すように、定着機構２４は定着機構１４と異なる点として、加熱ローラ３４と定着ローラ３８に巻き掛けられた無端ベルト４０や加熱部材４２を備えている。無端ベルト４０は、回転ドラム１０の表面、あるいは記録紙２２が定着機構２４に搬送されている時には当該記録紙２２に摺動する。そして、無端ベルト４０において、回転ドラム１０の表面や記録紙２２に摺動する面の反対面には加熱部材４２が配置されている。そして、この加熱部材４２により無端ベルト４０は加熱がなされている。

また、温度制御ローラ１８は加熱手段以外に冷却手段としての機能を持たせてもよい。これにより、温度制御ローラ１８による加熱により、転写時の回転ドラム１０の表面の温度が目標の温度を超える場合（例えば、転写時と定着時における回転ドラム１０の表面の目標の温度の温度差が大きい場合など）は、温度制御ローラ１８による加熱を行わないか、あるいは、温度制御ローラ１８により冷却を行う。

〔各部の温度と圧力の最適条件〕
図４は、中間転写体１３に形成された画像を転写ローラ１２により回転ドラム１０に固定された記録紙２２に転写する部分の拡大図である。また、図５は、図４に示すＸ軸上の各地点における温度分布の関係を示す図である。

図４に示すように記録紙２２と中間転写体１３が接触し転写がなされる部分の温度である界面温度Ｔは、図５に示すように回転ドラム１０の表面温度Ｔ_１と転写ローラ１２の表面温度Ｔ_２の間に制御される。そのため、回転ドラム１０の表面温度Ｔ_１と転写ローラ１２の表面温度Ｔ_２を制御することにより、記録紙２２と中間転写体１３の界面温度Ｔを制御する。

ここで、（回転ドラム１０の表面温度Ｔ_１＝Ｔ_１ａ）＞（転写ローラ１２の表面温度Ｔ_２＝Ｔ_２ａ）とした場合であっても、（転写ローラ１２の表面温度Ｔ_２＝Ｔ_２ｂ）≧（回転ドラム１０の表面温度Ｔ_１＝Ｔ_１ｂ）とした場合であっても、記録紙２２と中間転写体１３の界面温度Ｔを回転ドラム１０の表面温度Ｔ_１と転写ローラ１２の表面温度Ｔ_２の間の所定の値に制御することができる。

しかし、転写ローラ１２による画像転写後の定着機構１４では、記録紙２２の温度を転写ローラ１２における温度よりも高くする必要がある。そのため、回転ドラム１０の表面温度Ｔ_１を予めできるだけ高くして記録紙２２の温度を高くしておいたほうが、定着機構１４において記録紙２２を短時間で定着に最適な所定の温度に設定することができ、定着工程の時間の短縮が図れる。

また、転写直前において中間転写体１３の温度が高すぎると、中間転写体１３上で画像を形成するインク凝集体が溶融して画像が収縮するおそれがある。このように画像が収縮すると転写後の画像の画質が低下するおそれがある。そのため、転写直前において中間転写体１３の温度が高くなすぎないように、転写ローラ１２の表面温度Ｔ_２はできるだけ低くしておいたほうが望ましい。

したがって、（回転ドラム１０の表面温度Ｔ_１＝Ｔ_１ａ）＞（転写ローラ１２の表面温度Ｔ_２＝Ｔ_２ａ）という条件で、記録紙２２と中間転写体１３の界面温度Ｔを制御することが望ましい。

次に、具体的に各部の温度と圧力の最適条件について説明する。画像形成装置としてインクジェット記録装置を考えたときに、中間転写体１３に形成された画像は、後述するように記録ヘッドにより付与されるインクと処理液から色材凝集体を生成することにより形成される。図６は本実施形態におけるインクに含有されるバインダーラテックスの粘弾性温度特性を示す図であり、図７は本実施形態における処理液に含有される下塗ラテックスの粘弾性温度特性を示す図である。図６と図７に示すように、バインダーラテックスと下塗ラテックスは温度が上昇すると損失弾性率が低下する特性を有する。

このような粘弾性温度特性を示すバインダーラテックスと下塗ラテックスを各々含有するインクと処理液を使用した本実施形態において、図８は、記録紙２２と中間転写体１３の界面温度Ｔと記録紙２２への画像の転写率の関係を示す図である。

本実施形態では、記録紙２２と中間転写体１３の界面温度Ｔ＝約９０℃以上のとき、中間転写体１３上の画像を形成する下塗ラテックスも約９０℃以上に加熱されるので、図７に示すように、下塗ラテックスの損失弾性率が１０^５Ｐａ以下に低下する。このとき、ホットオフセットが発生するため、図８に示すように、記録紙２２への画像の転写率が必要とされる閾値を下回ってしまう。

一方、記録紙２２と中間転写体１３の界面温度Ｔ＝約６８℃以下のときは、コールドオフセットが発生するため、記録紙２２への画像の転写率が必要とされる閾値を下回ってしまう。

そのため、本実施形態では、記録紙２２への画像の転写率として必要とされる閾値以上の値を得るために、記録紙２２と中間転写体１３の界面温度Ｔ＝約６８℃〜約９０℃とすることが望ましい。特に、図８に示すように、記録紙２２への画像の転写率は記録紙２２と中間転写体１３の界面温度Ｔ＝８０℃にて最も高い値を示しており、最適な条件となっている。

そこで、記録紙２２への画像の転写率が最も高くなる最適な条件として、記録紙２２と中間転写体１３の界面温度Ｔ＝８０℃に制御するため、回転ドラム１０の表面温度と転写ローラ１２の表面温度の最適な条件を検討する。

まず、その前提として、転写ローラ１２の表面温度は、中間転写体１３に形成された画像の収縮率との関係から以下のような条件が課される。図９は、本実施形態における中間転写体１３の表面温度と中間転写体１３に形成された画像の収縮率との関係を示す図である。図９に示すように、本実施形態では、中間転写体１３の表面温度が８５℃以上のとき、中間転写体１３に形成された画像の収縮率が５％以上になる。ここで、記録紙２２に転写する前の中間転写体１３上の画像について、その画像の収縮率が５％以上になると、記録紙２２に転写された画像の画質低下が発生する。そのため、中間転写体１３の表面温度は８５℃以下に保つことが望ましい。したがって、中間転写体１３の表面温度を制御する転写ローラ１２の表面温度は８５℃以下に保つことが望ましい。

また、前記のように、定着機構１４では記録紙２２の温度を転写ローラ１２における温度よりも高くする必要があるため、回転ドラム１０の表面温度Ｔ_１は、転写時に予めできるだけ高くしておいたほうが定着処理時間の短縮化を図ることができる。

以上より、前記のように、（回転ドラム１０の表面温度Ｔ_１）＞（転写ローラ１２の表面温度Ｔ_２）という条件のもと、記録紙２２への画像の転写率の最適な条件として、転写時の記録紙２２と中間転写体１３の界面温度Ｔ＝８０℃に制御するため、回転ドラム１０の表面温度Ｔ_１＝９０°Ｃ、転写ローラ１２の表面温度Ｔ_２＝７０°Ｃとすることが望ましい。

また、定着機構１４においては、記録紙２２の表面温度を１４０°Ｃとすることが望ましい。そのため、加熱ローラ３４の温度とハロゲンヒータ３６による保温温度と定着ローラ３８の温度を全て１４０°Ｃとすることが望ましい。また、加熱ローラ３４によるニップ圧力は１００ｋＰａ、定着ローラ３８によるニップ圧力は２ＭＰａとすることが望ましい。

以上の条件をまとめると、本実施形態において、記録紙２２への画像の転写率が最も高くなる最適な条件は、図１０に示す条件となる。なお、定着機構１４を図３のような構成の定着機構２４に置き換えた場合には、加熱部材４２の温度Ｔ_６＝１４０℃とする。

なお、転写ローラ１２における転写温度が低い場合、または、記録紙２２の熱容量が小さい場合には、図１１に示すように、温度制御ローラ１８がなくても転写ローラ１２や定着機構１４により所望の転写温度を実現することができる。

また、転写ローラ１２のみで必要な画像強度と光沢性を得ることができる場合には、図１２に示すように、定着機構１４を設ける必要はない。

〔インクジェット記録装置の構成〕
図１３は、本発明に係る画像形成装置の一実施形態であるインクジェット記録装置の全体構成図である。インクジェット記録装置１は、前記の転写ローラ１２および定着機構１４とその周辺の構成（回転ドラム１０、記録紙供給ローラ１６、温度制御ローラ１８、チェーンコンベア２０）、印字部４４、溶媒除去乾燥部４６などから構成される。

図１３に示すように、印字部４４では第１の液体としての処理液（Ｐ）、および第２の液体としてのイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の各インクに対応して設けられた複数のインクジェットヘッド（以下、ヘッドという。）１１２Ｐ、および１１２Ｙ、１１２Ｍ、１１２Ｃ、１１２Ｋを備えている。なお、本実施形態では、処理液を付与する手段としてヘッドを使用するが、その他、塗布ローラー（不図示）などによる塗布でも良い。

また、処理液を均一に薄層に付与するために、処理液付与後に処理液厚みを高精度で制御する、処理液厚み制御部を備えても良い。処理液厚みはインク広がりに強く関わる値である。そこで特に、処理液厚みを１μｍ以下の薄層に設定する場合には、一度高い厚みで付与した処理液をホットブレードでかきとる方法、または処理液を乾燥させる方法が考えられる。処理液厚み制御部として、ブレード部、または処理液乾燥部を設けることが好ましい。

中間転写体１３は、無端状であってローラ（１３８、１４０）および転写加圧ローラ１２により張架されている。中間転写体１３は、その材質としては、例えば、ポリウレタン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ポリブタジエン系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、ポリエチレン系樹脂、フッ素系樹脂、ポリイミド樹脂、シリコン系樹脂等の通常の無端ベルト形状の転写体に用いられる公知の材質が好適に挙げられる。

これらの材料からなる無端ベルトの表面に、適当な導電性材料を分散させた抵抗調整層を設けてもよく、その構成も、通常の中間転写体における構成が好適に挙げられる。また、電鋳ニッケルで形成された無端状ベルトで、表面にはシリコンまたはフッソ系の薄膜を有し、剥離特性を付与したものも、中間転写体１３として好適に用いられる。本実施形態においては無端ベルト形状のものを用いたが、本発明においてはこれに限定されず、例えば、ドラム形状のものであってもよい。

溶媒除去乾燥部４６としては、吸収ローラや回収部などから構成される溶媒除去部１２６と、溶媒乾燥部１２８を有している。溶媒除去部１２６における溶媒除去方式としては，ローラー状の多孔質体を中間転写体１３に当接させる方式、エアナイフで余剰な溶媒を中間転写体１３から取り除く方式、加熱して溶媒を蒸発除去する方式、等がある。本実施例ではセラミック多孔質体（アルミナ粒子を焼結した材質）を中間転写体１３に当接させる方式を使用する。このような溶媒除去手段により、中間転写体１３に処理液を多く付与しても、溶媒除去部１２６で溶媒を除去するため、分散媒が多量に記録紙２２に転写されることはない。そのため、記録紙２２のカールやカックルといった水系溶媒に特徴的な問題が発生しない。

また、中間転写体１３のクリーニングを行う転写体クリーニング部１１８を備えている。

印字部４４の各ヘッド１１２Ｐ、１１２Ｙ、１１２Ｍ、１１２Ｃ、１１２Ｋは、中間転写体１３の最大幅に対応する長さを有し、そのノズル面にはインク吐出用のノズルが複数配列されたフルライン型のヘッドとなっている（図１４（ａ）参照）。

ヘッド１１２Ｐ、１１２Ｙ、１１２Ｍ、１１２Ｃ、１１２Ｋは、中間転写体１３の送り方向に沿って上流側から処理液（Ｐ）、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の順に配置され、それぞれのヘッド１１２Ｐ、１１２Ｙ、１１２Ｍ、１１２Ｃ、１１２Ｋが中間転写体１３の搬送方向と略直交する方向に沿って延在するように固定設置される。

まず、中間転写体１３を搬送しつつ、ヘッド１１２Ｐで凝集剤を含有する処理液を吐出し、さらに各ヘッド１１２Ｙ、１１２Ｍ、１１２Ｃ、１１２Ｋからそれぞれ異色の色材を包含するインク液を吐出することにより、中間転写体１３上に処理液とインク液の混合液を形成する。そして、この混合液において凝集剤により色材が凝集した色材凝集体が生成され、中間転写体１３上にこの色材凝集体によるカラー画像を形成する。その後、混合液の液体分は溶媒除去部１２６により取り除き、中間転写体１３上の色材凝集体を記録紙２２に対して転写し、記録紙２２上にカラー画像を形成し得る。

このように、最終的に転写により画像形成される中間転写体１３の幅全域をカバーするノズル列を有するフルライン型のヘッド１１２Ｙ、１１２Ｍ、１１２Ｃ、１１２Ｋを色別に設ける構成によれば、中間転写体１３の搬送方向について中間転写体１３と印字部４４を相対的に移動させる動作を１回行うだけで（すなわち１回の副走査で）、記録紙２２の全面に画像を記録することができる。これにより、記録ヘッドが中間転写体１３の搬送方向と直交する方向に往復動作するシャトル型ヘッドに比べて高速印字が可能であり、生産性を向上させることができる。

本例では、ＫＣＭＹの標準色（４色）の構成を例示したが、インク色や色数の組合せについては本実施形態に限定されず、必要に応じて淡インク、濃インク、特別色インクを追加してもよい。例えば、ライトシアン、ライトマゼンタなどのライト系インクを吐出するインクジェットヘッドを追加する構成も可能である。また、各色ヘッドの配置順序も特に限定はない。また、無色透明色や透明基材上の下地に用いられる白色を構成してもよい。

また、転写時の転写率を向上させたり画像表面の光沢度を制御するために、転写時に加熱しながら転写を行っても良い。

〔ヘッドの構造〕
次に、ヘッドの構造について説明する。各ヘッド１１２Ｐ、１１２Ｙ、１１２Ｍ、１１２Ｃ、１１２Ｋの構造は共通しているので、以下、これらを代表して符号１５０によってヘッドを示すものとする。

図１４（ａ）はヘッド１５０の構造例を示す平面透視図であり、図１４（ｂ）はその一部の拡大図である。また、図１４（ｃ）はヘッド１５０の他の構造例を示す平面透視図、図１５は１つの液滴吐出素子（１つのノズル１５１に対応したインク室ユニット）の立体的構成を示す断面図（図１４（ａ）、（ｂ）中の１５−１５線に沿う断面図）である。

記録紙２２上に印字されるドットピッチを高密度化するためには、ヘッド１５０におけるノズルピッチを高密度化する必要がある。本例のヘッド１５０は、図１４（ａ）、（ｂ）に示したように、インク吐出口であるノズル１５１と、各ノズル１５１に対応する圧力室１５２等からなる複数のインク室ユニット（液滴吐出素子）１５３を千鳥でマトリクス状に（２次元的に）配置させた構造を有し、これにより、ヘッド長手方向（紙送り方向と直交する方向）に沿って並ぶように投影される実質的なノズル間隔（投影ノズルピッチ）の高密度化を達成している。

中間転写体１３の送り方向と略直交する方向に最大画像出力サイズの全幅に対応する長さにわたり１列以上のノズル列を構成する形態は本例に限定されない。例えば、図１４（ａ）の構成に代えて、図１４（ｃ）に示すように、複数のノズル１５１が２次元に配列された短尺のヘッドモジュール１５０’を千鳥状に配列して繋ぎ合わせることで記録紙２２の全幅に対応する長さのノズル列を有するラインヘッドを構成してもよい。

各ノズル１５１に対応して設けられている圧力室１５２は、その平面形状が概略正方形となっており（図１４（ａ）、（ｂ）参照）、対角線上の両隅部の一方にノズル１５１への流出口が設けられ、他方に供給インクの流入口（供給口）１５４が設けられている。なお、圧力室１５２の形状は、本例に限定されず、平面形状が四角形（菱形、長方形など）、五角形、六角形その他の多角形、円形、楕円形など、多様な形態があり得る。

図１５に示したように、各圧力室１５２は供給口１５４を介して共通流路１５５と連通されている。共通流路１５５はインク供給源たるインクタンク（不図示）と連通しており、インクタンクから供給されるインクは共通流路１５５を介して各圧力室１５２に分配供給される。

圧力室１５２の一部の面（図１５において天面）を構成している加圧板（共通電極と兼用される振動板）１５６には個別電極１５７を備えたアクチュエータ１５８が接合されている。個別電極１５７と共通電極間に駆動電圧を印加することによってアクチュエータ１５８が変形して圧力室１５２の容積が変化し、これに伴う圧力変化によりノズル１５１からインクが吐出される。なお、アクチュエータ１５８には、チタン酸ジルコン酸鉛やチタン酸バリウムなどの圧電体を用いた圧電素子が好適に用いられる。インク吐出後、アクチュエータ１５８の変位が元に戻る際に、共通流路１５５から供給口１５４を通って新しいインクが圧力室１５２に再充填される。

上述した構造を有するインク室ユニット１５３を図１６に示す如く主走査方向に沿う行方向及び主走査方向に対して直交しない一定の角度θを有する斜めの列方向とに沿って一定の配列パターンで格子状に多数配列させることにより、本例の高密度ノズルヘッドが実現されている。

すなわち、主走査方向に対してある角度θの方向に沿ってインク室ユニット１５３を一定のピッチｄで複数配列する構造により、主走査方向に並ぶように投影されたノズルのピッチＰはｄ×ｃｏｓθとなり、主走査方向については、各ノズル１５１が一定のピッチＰで直線状に配列されたものと等価的に取り扱うことができる。このような構成により、主走査方向に並ぶように投影されるノズル列が１インチ当たり２４００個（２４００ノズル／インチ）におよぶ高密度のノズル構成を実現することが可能になる。

なお、印字可能幅の全幅に対応した長さのノズル列を有するフルラインヘッドで、ノズルを駆動する時には、（１）全ノズルを同時に駆動する、（２）ノズルを片方から他方に向かって順次駆動する、（３）ノズルをブロックに分割して、ブロックごとに片方から他方に向かって順次駆動する、等が行われ、中間転写体の幅方向（中間転写体の搬送方向と直交する方向）に１ライン（１列のドットによるライン又は複数列のドットから成るライン）を印字するようなノズルの駆動を主走査と定義する。

特に、図１６に示すようなマトリクス状に配置されたノズル１５１を駆動する場合は、上記（３）のような主走査が好ましい。すなわち、ノズル１５１-11 、１５１-12 、１５１-13 、１５１-14 、１５１-15 、１５１-16 を１つのブロックとし（他にはノズル１５１-21 、…、１５１-26 を１つのブロック、ノズル１５１-31 、…、１５１-36 を１つのブロック、…として）、中間転写体１３の搬送速度に応じてノズル１５１-11 、１５１-12 、…、１５１-16 を順次駆動することで中間転写体１３の幅方向に１ラインを印字する。

一方、上述したフルラインヘッドと中間転写体１３とを相対移動することによって、上述した主走査で形成された１ライン（１列のドットによるライン又は複数列のドットから成るライン）の印字を繰り返し行うことを副走査と定義する。

そして、上述の主走査によって記録される１ライン（或いは帯状領域の長手方向）の示す方向を主走査方向といい、上述の副走査を行う方向を副走査方向という。すなわち、本実施形態では、中間転写体１３の搬送方向が副走査方向であり、それに直交する方向が主走査方向ということになる。

本発明の実施に際してノズルの配置構造は図示の例に限定されない。また、本実施形態では、ピエゾ素子（圧電素子）に代表されるアクチュエータ１５８の変形によってインク滴を飛ばす方式が採用されているが、本発明の実施に際して、インクを吐出させる方式は特に限定されず、ピエゾジェット方式に代えて、ヒータなどの発熱体によってインクを加熱して気泡を発生させ、その圧力でインク滴を飛ばすサーマルジェット方式など、各種方式を適用できる。

〔制御系の説明〕
図１７は、インクジェット記録装置１のシステム構成を示すブロック図である。同図に示したように、インクジェット記録装置１は、通信インターフェース７０、システムコントローラ７２、画像メモリ７４、ＲＯＭ７５、モータドライバ７６、ヒータドライバ７８、プリント制御部８０、画像バッファメモリ８２、ヘッドドライバ８４等を備えている。

通信インターフェース７０は、ホストコンピュータ８６から送られてくる画像データを受信する画像入力手段として機能するインターフェース部（画像入力部）である。通信インターフェース７０にはＵＳＢ（Universal Serial Bus）、ＩＥＥＥ１３９４、イーサネット（登録商標）、無線ネットワークなどのシリアルインターフェースやセントロニクスなどのパラレルインターフェースを適用することができる。この部分には、通信を高速化するためのバッファメモリ（不図示）を搭載してもよい。

ホストコンピュータ８６から送出された画像データは通信インターフェース７０を介してインクジェット記録装置１に取り込まれ、一旦画像メモリ７４に記憶される。画像メモリ７４は、通信インターフェース７０を介して入力された画像を格納する記憶手段であり、システムコントローラ７２を通じてデータの読み書きが行われる。画像メモリ７４は、半導体素子からなるメモリに限らず、ハードディスクなど磁気媒体を用いてもよい。

システムコントローラ７２は、中央演算処理装置（ＣＰＵ）及びその周辺回路等から構成され、所定のプログラムに従ってインクジェット記録装置１の全体を制御する制御装置として機能するとともに、各種演算を行う演算装置として機能する。すなわち、システムコントローラ７２は、通信インターフェース７０、画像メモリ７４、モータドライバ７６、ヒータドライバ７８等の各部を制御し、ホストコンピュータ８６との間の通信制御、画像メモリ７４及びＲＯＭ７５の読み書き制御等を行うとともに、搬送系のモータ８８やヒータ８９を制御する制御信号を生成する。

また、システムコントローラ７２は、ヘッド１１２Ｐ、１１２Ｙ、１１２Ｍ、１１２Ｃ、１１２Ｋから中間転写体１３に付与されるインクおよび処理液が含有するラテックスの粘弾性特性に基づいて、転写時において回転ドラム１０の表面温度Ｔ_１と転写ローラ１２の表面温度Ｔ_２を制御して、記録紙２２と中間転写体１３との界面温度Ｔを制御する制御手段としての役割も有する。

ＲＯＭ７５には、システムコントローラ７２のＣＰＵが実行するプログラム及び制御に必要な各種データ（着弾位置誤差等の測定用テストパターンのデータを含む）などが格納されている。ＲＯＭ７５は、書換不能な記憶手段であってもよいし、ＥＥＰＲＯＭのような書換可能な記憶手段であってもよい。

画像メモリ７４は、画像データの一時記憶領域として利用されるとともに、プログラムの展開領域及びＣＰＵの演算作業領域としても利用される。

モータドライバ７６は、システムコントローラ７２からの指示に従って搬送系のモータ８８を駆動するドライバ（駆動回路）である。ヒータドライバ７８は、システムコントローラ７２からの指示に従って後乾燥部（不図示）等のヒータ８９を駆動するドライバである。なお、ヒータ８９としては、その他、温度制御ローラ１８用のヒータ、転写ローラ１２用のヒータ（表面温度Ｔ_２の制御を行うヒータ）、加熱ローラ３４用のヒータ、ハロゲンヒータ３６、定着ローラ３８用のヒータなどが存在する。

プリント制御部８０は、システムコントローラ７２の制御に従い、画像メモリ７４内の画像データ（多値の入力画像のデータ）から打滴制御用の信号を生成するための各種加工、補正などの処理を行う信号処理手段として機能するとともに、生成したインク吐出データをヘッドドライバ８４に供給してヘッド１５０の吐出駆動を制御する駆動制御手段として機能する。

プリント制御部８０には画像バッファメモリ８２が備えられており、プリント制御部８０における画像データ処理時に画像データやパラメータなどのデータが画像バッファメモリ８２に一時的に格納される。なお、図１７において画像バッファメモリ８２はプリント制御部８０に付随する態様で示されているが、画像メモリ７４と兼用することも可能である。また、プリント制御部８０とシステムコントローラ７２とを統合して１つのプロセッサで構成する態様も可能である。

画像入力から印字出力までの処理の流れを概説すると、印刷すべき画像のデータは、通信インターフェース７０を介して外部から入力され、画像メモリ７４に蓄えられる。この段階では、例えば、ＲＧＢの多値の画像データが画像メモリ７４に記憶される。

すなわち、プリント制御部８０は、入力されたＲＧＢ画像データをＫ，Ｃ，Ｍ，Ｙの４色のドットデータに変換する処理を行う。こうして、プリント制御部８０で生成されたドットデータは、画像バッファメモリ８２に蓄えられる。この色別ドットデータは、ヘッド１５０のノズルからインクを吐出するためのＣＭＹＫ打滴データに変換され、印字されるインク吐出データが確定する。

ヘッドドライバ８４は、プリント制御部８０から与えられるインク吐出データ及び駆動波形の信号に基づき、印字内容に応じてヘッド１５０の各ノズル１５１に対応するアクチュエータ１５８を駆動するための駆動信号を出力する。ヘッドドライバ８４にはヘッドの駆動条件を一定に保つためのフィードバック制御系を含んでいてもよい。

こうして、ヘッドドライバ８４から出力された駆動信号がヘッド１５０に加えられることによって、該当するノズル１５１からインクが吐出される。記録紙２２の搬送速度に同期してヘッド１５０からのインク吐出を制御することにより、記録紙２２上に画像が形成される。

上記のように、プリント制御部８０における所要の信号処理を経て生成されたインク吐出データ及び駆動信号波形に基づき、ヘッドドライバ８４を介して各ノズルからのインク液滴の吐出量や吐出タイミングの制御が行われる。これにより、所望のドットサイズやドット配置が実現される。

以上、本発明の画像形成装置および画像形成方法について詳細に説明したが、本発明は、以上の例には限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変形を行ってもよいのはもちろんである。

本発明の転写機構と定着機構およびその周辺の構成を示す図である。 本発明の転写機構と定着機構の拡大図である。 定着機構の変形例を示す図である。 回転ドラムの表面温度と転写ローラの表面温度との関係を示す図である。 図４に示すＸ軸上の各地点における温度分布の様子を示す図である。 バインダーラテックスの粘弾性温度特性を示す図である。 下塗ラテックスの粘弾性温度特性を示す図である。 記録紙と中間転写体の界面温度と記録紙への画像の転写率との関係を示す図である 中間転写体の表面温度と中間転写体に形成された画像の画像収縮率の関係を示す図である。 各部の温度の最適条件を示す図である。 他の実施形態を示す図である。 他の実施形態を示す図である。 本発明に係る画像形成装置の一実施形態であるインクジェット記録装置の全体構成図である。 （ａ）はヘッドの構造例を示す平面透視図であり、（ｂ）はその一部の拡大図であり、（ｃ）はヘッドの他の構造例を示す平面透視図である。 １つの液滴吐出素子（１つのノズルに対応したインク室ユニット）の立体的構成を示す断面図である。 インク室ユニットの配列パターンを示す図である。 インクジェット記録装置のシステム構成を示すブロック図である。

符号の説明

１…インクジェット記録装置、１０…回転ドラム（回転体）、１２…転写ローラ、１３…中間転写体、１４…定着機構、１６…記録紙供給ローラ、１８…温度制御ローラ、２２…記録紙

Claims (12)

1. 画像を担持する中間転写体と、
   前記中間転写体に担持された画像を回転体の表面に固定された記録媒体に転写させる転写機構と、
   前記転写機構に対し前記回転体の回転方向の下流側にて前記回転体の表面に対向した状態で配置され、前記記録媒体に転写された画像を当該記録媒体に定着させる定着機構と、
   を有し、
   前記定着機構は、前記記録媒体における画像が転写された転写面を加熱する加熱手段と、前記加熱手段により加熱された前記記録媒体における前記転写面を保温する保温手段と、前記加熱手段に対して前記回転体の回転方向の下流側に配置され前記記録媒体に転写された画像を定着させる定着手段を備えること、を特徴とする画像形成装置。
2. 請求項１の画像形成装置において、
   前記転写機構に対して前記回転体の回転方向の上流側に配置され、前記記録媒体の温度を制御する温度制御機構を有すること、
   を特徴とする画像形成装置。
3. 請求項１又は２の画像形成装置において、
   前記転写機構は、前記回転体の表面に対向した状態で配置され当該回転体の表面温度より低い温度に設定された加圧ローラであること、
   を特徴とする画像形成装置。
4. 請求項１乃至３のいずれか１つの画像形成装置において、
   前記中間転写体に担持される画像を形成するインクおよび処理液を付与する液体付与手段と、
   前記液体付与手段から前記中間転写体に付与される前記インクおよび前記処理液が含有するラテックスの粘弾性特性に基づいて、前記転写機構における転写時において前記記録媒体と前記中間転写体とが接する部分の温度である界面温度を制御する制御手段と、
   を有することを特徴とする画像形成装置。
5. 請求項１の画像形成装置において、
   前記定着手段は、前記回転体の表面温度より高い温度に設定された加圧ローラであること、
   を特徴とする画像形成装置。
6. 請求項５の画像形成装置において、
   前記加熱手段は、前記回転体の表面温度より高い温度に設定された加圧ローラであり、前記定着手段よりも低い圧力で加圧すること、
   を特徴とする画像形成装置。
7. 請求項１の画像形成装置において、
   前記保温手段は、放射加熱手段であること、
   を特徴とする画像形成装置。
8. 請求項１の画像形成装置において、
   前記保温手段は、前記加熱手段と前記定着手段に巻き掛けられ搬送されながら前記回転体の表面に摺動する無端ベルトを備えること、
   を特徴とする画像形成装置。
9. 請求項８の画像形成装置において、
   前記保温手段は、前記無端ベルトにおける前記回転体の表面に摺動する面の反対面に接触する加熱部材を備えること、
   を特徴とする画像形成装置。
10. 請求項２の画像形成装置において、
    前記温度制御機構は、前記回転体の表面温度を制御すること、
    を特徴とする画像形成装置。
11. 請求項２の画像形成装置において、
    前記温度制御機構は、前記回転体の表面温度より高い温度に設定された加圧ローラであること、
    を特徴とする画像形成装置。
12. 中間転写体に担持された画像を回転体の表面に固定された記録媒体に転写させる転写工程と、
    前記転写工程にて前記記録媒体に転写された画像を当該記録媒体が前記回転体の表面に固定された状態で定着させる定着工程と、
    を有し、
    前記定着工程は、前記記録媒体における画像が転写された転写面を加熱する工程と、前記加熱された前記記録媒体における前記転写面を保温する工程と、前記加熱を行う加熱手段に対して前記回転体の回転方向の下流側に配置された定着手段を用いて、前記記録媒体に転写された画像を定着させる工程を備えること、を特徴とする画像形成方法。

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