JP4950585B2 - 定着方法及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンタ等の定着方法及び画像形成装置に関わり、詳しくはトナーを軟化又は膨潤させる定着液をトナーに付与してトナーを記録媒体上に定着させる定着方法及び画像形成装置に関する。

従来、記録材上のトナーを加熱、加圧することによってトナーを記録材上に定着させる熱定着方式の画像形成装置が知られているが、熱定着方式を採らない定着方式も種々提案されており、その一つとしてトナーを軟化又は膨潤させる定着液を用いて定着処理を行う湿式の定着方式がある。この湿式定着方式は、トナーに定着液を付与してトナーを軟化又は膨潤させることによってトナーを記録材上に定着させるものである。この湿式定着方式においては、熱定着方式のような大量に電力消費を伴う加熱処理が不要となるため、省エネ対策として優れた定着方式であるといえる。また、熱定着方式のようなウオーミングアップ時間も不要であるため、クイックスタートが可能である。このような定着方式を採用する画像形成装置としては、例えば特許文献１、特許文献２に記載されたものが挙げられる。

上述の湿式定着方式を用いる画像形成装置においては、トナーを軟化又は膨潤させる定着液を塗布する際、塗布量の均一な塗布が重要である。その一つの方法としてローラ塗布方法がある。
一例として定着ローラとこれと逆転する供給ローラとからなる構成の定着装置は、逆転することで塗布液の状態を安定的なものとし、リブ等の不均一が防止されている。
従来は塗布ニップの確保、表面平滑性の確保、１０⁹〜１０¹²Ωｃｍの中抵抗の電気抵抗、バイアスを印加する必要からシリコーン系ゴムローラにＰＦＡチューブを被覆していた。また、バイアスはブレードから印加していた。

ＰＦＡチューブの被覆は、バイアス印加での抵抗値と表面の耐溶剤性、高分子であることでのトナーの付着軽減、表面の摩擦係数μが低いことでのクリーニングブレードとの摺動音等、メリットが大きい。

後述のように、本発明は定着液塗布ローラ等の材質として超高分子ポリエチレンを使用することを主要な構成要件とするが、この種画像形成装置のシート搬送路に狭い搬送路であっても擦れ跡等の不具合を発生させないように設けた回転ガイドを超高分子ポリエチレンのシート状樹脂材で構成したものが挙げられる（特許文献３参照）。
特開２００４−２９４８４７号公報 特開２００４−１０９７４９号公報 特開２００１−１０７５５号公報

しかし、定着ローラとこれと逆転する供給ローラとからなる構成の定着装置において、ＰＦＡチューブの被覆はベースゴムとの接着が弱く耐久的にも加圧量アップからもバイアス印加にもそれぞれ問題があった。
また、上述した従来技術では、ＰＦＡチューブを被覆することで、ブレード圧と加圧とによるニップ形成の必要から、しわの発生に繋がりやすかった。
更に、ニップ形成の必要から、ローラは硬度の低いゴムローラにＰＦＡチューブを被覆している。そのため、被覆部分以外の厚み部分や被覆の隙間等に入り込んだ軟化液はゴムローラのゴムを溶かしやすい。軟化液は着色された樹脂粒子の溶解性が高いので、その機能からいってほとんどゴム材質も溶かしてしまう。また、この問題は定着装置以降の被記録体にローラ対により加圧を行う加圧手段においても同様である。加圧手段の目的は定着性の加速である。
しかし、定着ユニットで軟化剤が塗布されており、軟化は進んでいる。また、定着ローラよりも粘度も高く、付着しやすい条件となっている。更に、時間を経過したトナーは固まり、ブレードクリーニングでは、回収したトナーの処理が問題となる。また、長期にわたる機械停止ではトナーを介してブレードとローラが固着してしまう。更にまた、ブレード圧が常時掛かることを回避することも必要である。

また、上述した特許公報３に記載の技術では耐久性が不十分であった。

そこで、本発明は上記問題点に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、定着液の塗布及び加圧を行うローラ手段の経時変化と耐久性を改善することである。

上記課題は次の（１）〜（８）の発明（以下、本発明１〜８という）によって解決される。
（１）潜像担持体と、該潜像担持体上の静電潜像をトナーで現像する現像手段と、現像されたトナー像を記録材上に転写する転写手段と、該記録材上に転写されたトナー像にトナーを軟化又は膨潤させる定着液を付与して該記録材上にトナー像を定着させる定着手段とを備えた画像形成装置であって、前記定着液付与後に前記記録材の定着液付与面と接触する部材の少なくとも表面を超高分子ポリエチレンで構成することを特徴とする画像形成装置。
潜像担持体上の静電潜像をトナーで現像し、現像されたトナー像を記録材上に転写し、該記録材上に転写されたトナー像にトナーを軟化又は膨潤させる定着液を付与して該記録材上にトナー像を定着させる定着方法であって、
前記記録材の定着液付与面と接触する部材の少なくとも表面を超高分子ポリエチレンで構成し、前記定着液付与後に前記記録材の定着液付与面と接触させることを特徴とする定着方法。

（２）前記定着手段が、定着液塗布ローラと該定着液塗布ローラに対向する対向ローラとからなり、前記定着液付与後に記録材の定着液付与面と接触する部材が、該定着液塗布ローラであることを特徴とする上記（１）に記載の画像形成装置。
定着液塗布ローラと該定着液塗布ローラに対向する対向ローラとからなる定着手段を用い、前記定着液付与後に前記記録材の定着液付与面と接触する部材として該定着液塗布ローラを用いることを特徴とする上記（１）の定着方法。

（３）前記対向ローラの少なくとも表面を超高分子ポリエチレンで構成することを特徴とする上記（２）に記載の画像形成装置。
定着液塗布ローラと該定着液塗布ローラに対向する対向ローラとからなる定着手段を用い、前記定着液付与後に前記記録材の定着液付与面と接触する部材として該定着液塗布ローラを用いることを特徴とする上記（１）の定着方法。

（４）前記記録材の進行方向で、かつ、前記定着手段の下流側に、該記録材上のトナー像を加圧する加圧ローラと該加圧ローラに対向して設けられる背面ローラとからなる加圧手段を設け、該加圧ローラの少なくとも表面を超高分子ポリエチレンで構成することを特徴とする上記（１）から（３）のいずれかに記載の画像形成装置。
前記記録材の進行方向で、かつ、前記定着手段の下流側で、少なくとも表面を超高分子ポリエチレンで構成した加圧ローラと該加圧ローラに対向する背面ローラとで該記録材上のトナー像を加圧することを特徴とする上記（１）から（３）のいずれかに記載の定着方法。

（５）前記加圧ローラに前記記録材上に転写されたトナーと同極性のバイアスを印加するバイアス印加手段を備えたことを特徴とする上記（４）に記載の画像形成装置。
前記加圧ローラに前記記録材上に転写されたトナーと同極性のバイアスを印加することを特徴とする上記（４）に記載の定着方法。

（６）前記超高分子ポリエチレンローラの表面に接触して該ローラ表面をクリーニングするクリーニング手段を備えると共に該クリーニング手段は前記ローラに対して接離する機構を有することを特徴とする上記（２）から（４）のいずれかに記載の画像形成装置。
前記ローラに対して接離する機構を有するクリーニング手段により前記超高分子ポリエチレンローラの表面に接触して該ローラ表面をクリーニングすることを特徴とする上記（２）から（４）のいずれかに記載の定着方法。

（７）前記加圧ローラのクリーニング手段がウエブであることを特徴とする上記（６）に記載の画像形成装置。
前記加圧ローラのクリーニング手段としてウエブを用いることを特徴とする上記（６）に記載の定着方法。

（８）前記ウエブを介して前記加圧ローラに接触するバックアップローラを備えると共に該バックアップローラはウエブを介して加圧ローラに対して接離する機構を有することを特徴とする上記（７）に記載の画像形成装置。
前記ウエブを介してバックアップローラが前記加圧ローラに接離することを特徴とする上記（７）に記載の定着方法。

本発明によれば、記録材の定着液付与面と接触する部材の少なくとも表面を超高分子ポリエチレンで構成し、前記定着液付与後に前記記録材の定着液付与面と接触させることにより、定着液の塗布及び加圧を行うローラ手段の経時変化と耐久性を改善することが可能となる。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。
図２は、本発明に係る画像形成装置の一実施形態を示す概念図であり、複写機やプリンタとして利用されるカラー電子写真のタンデム方式の画像形成装置を示す。また、図３は、図２に示した画像形成装置の一部を示す。

図２に示すように、画像形成部には、トナー像担持体として中間転写ベルト１１が設けられている。この中間転写ベルト１１は、３つの支持ローラ１２、１３及び１４に張架されており、時計方向に回転するよう構成されている。この中間転写ベルト１１の搬送方向には、ブラック（Ｂｋ）、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）及びシアン（Ｃ）の各画像形成ユニット１５Ｂｋ、１５Ｙ、１５Ｍ及び１５Ｃが配列されている。これら画像形成ユニット１５Ｂｋ、１５Ｙ、１５Ｍ及び１５Ｃの上方には不図示の露光装置が配置されている。例えば、複写機の場合、スキャナーで原稿の画像情報を読み込み、この画像情報に応じて、感光体ドラム１６（１６Ｂｋ、１６Ｙ、１６Ｍ、１６Ｃ）上に静電潜像を書き込むための光Ｌが露光装置により照射される（図３参照）。
中間転写ベルト１１の支持ローラ１４に対向する位置には、二次転写装置１７が設けられている。二次転写装置１７は、二つの支持ローラ１８及び１９の間に張架された二次転写ベルト２０で構成されている。なお、二次転写装置１７としては、転写ベルト以外に転写ローラを用いた構成としてもよい。また、中間転写ベルト１１の支持ローラ１２に対向する位置には、ベルトクリーニング装置２１が配置されている。ベルトクリーニング装置２１は、中間転写ベルト１１上に残留するトナーを除去するために配置されている。
記録材（記録紙）２２は、一対の給紙ローラ２３で二次転写部へ導かれ、トナー像を記録材２２に転写する際には、二次転写ベルト２０を中間転写ベルト１１に押し当てて転写を行う。トナー像が転写された記録材２２は、定着装置３０へ導かれ、定着液が付着される。

次に、画像形成ユニットについて説明する。
図３は、図３に示した画像形成装置の一部拡大図である。図１は、本発明に係る定着手段及び加圧手段の一例を示す概略構成図である。図４は、記録材上のトナーに定着液が付与され、トナーが軟化又は膨潤していく状態を示す説明図であり、図４（ａ）は定着前を示し、図４（ｂ）は軟化又は膨潤中を示し、図４（ｃ）は定着完了を示している。
図３、図１に示すように、画像形成ユニットには、感光体ドラム１６の周辺に、帯電装置２４、現像装置２５、クリーニング装置２６及び除電装置２７が配置されている。また、感光体１６に対して、中間転写ベルト１１を介して対向する位置に、一次転写装置２８が設けられている。
帯電装置２４は、帯電ローラを採用した接触帯電方式であり、感光体ドラム１６に接触して電圧を印加することにより、感光体ドラム１６の表面を一様に帯電する。この帯電装置２４としては、非接触のスコロトロン帯電等を採用した非接触帯電方式の帯電装置を採用することもできる。

現像装置２５は、現像剤中のトナーを感光体ドラム１６上の潜像に付着させ、可視像化させる。ここで、各色に対応するトナーは、それぞれの色に着色された樹脂材料からなり、後述する定着液により軟化又は膨潤するように形成されている（図４（ａ）〜（ｃ）参照）。なお、現像装置２５には、不図示の攪拌部と現像部とが構成されており、現像に使用されなかった現像剤は、攪拌部に戻され、再利用される。攪拌部のトナー濃度は、トナー濃度センサーで検出され、濃度が一定になるように制御されている。

一次転写装置２８は、感光体ドラム１６上で可視像化されたトナーを中間転写ベルト１１に転写する。ここでは、一次転写装置２８としては、転写ローラ方式を採用しており、中間転写ベルト１１を挟んで感光体ドラム１６に押し当てるように配置されている。一次転写装置２８としては、この他に導電性ブラシ形状のもの、非接触のコロナチャージャー等を採用することもできる。

クリーニング装置２６は、感光体ドラム１６上の不要なトナーを除去する。クリーニング装置２６としては、先端が感光体ドラム１６に押し当てられるように構成されたブレードを用いることができる。ここで、回収されたトナーは、不図示の回収スクリューやトナーリサイクル装置で現像装置２５に回収され、再利用することができる。

除電装置２７は、ランプで構成されており、光を照射して感光体ドラム１６の表面電位を初期化する。

次に、定着液をトナーに付着させる定着装置３０について説明する。
図１に示すように、定着液は、定着液充填タンク３１に貯留され、搬送パイプを通して、定着液塗布パッド３２に接続されている。定着液を付着させる手段である塗布ローラ３３に対して、定着液を含有した定着液塗布パッド３２から微小量の定着液が塗布ローラ３３に供給され、塗布ローラ３３と加圧ローラ３４との接触部で記録材（記録媒体）３５上の未定着トナー３６に定着液が付与される。ここで、紙等の記録材３５は、上述の画像形成プロセスでトナーが付着されたものである。塗布ローラ３３は、超高分子ポリエチレンのブロックから加工されている。

ここで、超高分子ポリエチレンについて説明する。
本発明で用いられる超高分子ポリエチレンは分子量が１００万から６００万という高い数値を示す。市販品としては作新工業社の超高分子ポリエチレン「商品名ニューライト」を入手できる。
その特性としては、
（１）付着したトナーが剥れやすい。
（２）溶剤が付着しても膨潤や溶解が生じない。
（３）体積抵抗値のコントロールが可能で、１０３Ω・ｃｍまでの選定が出来るため軸芯からのバイアス印加が可能という利点が有り、簡易な構成でのクリーニング手段で効果的な性能を得られる。

このように、ローラとして超高分子ポリエチレンを用いる場合は、体積抵抗を１０³Ωｃｍまで下げられるため、バイアス印加が可能であり、オフセット防止ができる。特に芯金からバイアス印加ができるので接点として信頼性の高い構成が可能である。

また、塗布ローラ３３のみでなく、塗布ローラ３３に対向する加圧ローラ３４の表面も超高分子ポリエチレンで作製すれば、塗布ローラ３３で塗布される軟化液が記録材３５上のサイズ外両端部及び紙間で接触することで付着する軟化液のクリーニングを行うことができる。更に、対向ローラは記録材３５の送り速度を維持するために外形寸法及び同軸度等の機械的精度も要求されるが、それにも応じられる。更にまた、外形寸法として膨潤はしてはならないし、塗布ローラ３３とのニップ形成としての機械的強度も必要であるが、これらのいずれにも対応することができる。

次に、本発明の加圧手段が定着液塗布後の記録材搬送経路に配置されているのがわかる（図１参照）。
定着液塗布後の加圧手段３７はトナーの軟化を促進させる効果が有るが（紙の繊維中にトナーを押し込む等の効果）必ずしも塗布手段の後行程に有る必要はなく、プリントスピード、後行程への距離、軟化剤による軟化スピード等諸条件によって、その必要性は違ってくる。
ここでは、補助機構としての加圧手段３７について説明する。
加圧手段３７はトナー像面に接触する加圧ローラ３８と、この加圧ローラ３８に対向する背面ローラ３９とからなり、加圧設定は機械条件により異なる。この加圧手段３７による効果は、次のように考えられる。

すなわち、塗布ローラ３３が通過した後は、次の機械部品への接触がある前までに、定着が完了しないと、こすれ等の不具合が発生する。また、定着途中であれば、前記不具合が発生しないようにすることが必要である。定着を促進する手段として塗布面を加圧することは知られているが、定着途中であるので、オフセット防止の必要が生じる。

そこで加圧ローラ３８を超高分子ポリエチレンで作製すればオフセット軽減になる。ただし、完全ではないのでクリーニングは必要であるが負荷の少ないクリーニング手段で十分である。また、軟化中の場合であれば、平滑なローラ表面に該顕像化したトナー像をトレースすることができ、その結果、平坦な状態になることで反射濃度が上がるため、見た目の濃度を高くすることができる。
上記加圧ローラ３８に対向する背面ローラ３９も超高分子ポリエチレンローラ、又は電気抵抗が中抵抗（１０⁹〜１０¹²Ω・ｃｍ）を有するローラとしてよい。

上記のように加圧によるメリットは大きい。しかし、加圧することでトナーは表面に付着しやすくなる。また、軟化中であれば粘度も高くなっており、ローラ表面に付着しやすい。実際に、超高分子ポリエチレンローラで試験したところ、自重程度の圧力ではほとんど付着しない顕像化したトナー像が圧を上げると付着してくる。絶対量は少ない（圧と付着量との関係は具体的には未測定で官能評価による）が、クリーニングがなければオフセットしてしまう。
従って加圧ローラ３４にはクリーニング手段として、ウエブクリーニング部材（ウエブ）４０が設けられている。また、加圧ローラ３８にはオフセット防止手段としてトナーと同極性のバイアスを印加している。ここでは、芯金からバイアスを印加でき、チューブ等を被覆したものに比べ加圧力が高くても圧の分布、機械的精度等多くの要因による皮膜のしわを考慮せずに、安定したローラ構成ができる。

上記のように加圧ローラ３８には逆バイアスを印加してオフセットの程度の軽減を図ることができる。その場合、グランドへは芯金から取れるので信頼性が高い。
更に、記録材３５は枚用紙の場合、連続通紙においては紙間があり、サイズによっては両端部の接触が対向ローラ（図中、背面ローラ３９）との構成において発生する。対向ローラは、バイアスに対してグランドであるが、抵抗値が低いとリークしてしまい、本来印加したい記録材にかかりにくい。

そこで、上述のように対向ローラは中抵抗の抵抗値を持ったローラ手段であることが重要である。この超高分子ポリエチレンによれば１０³〜１０¹⁷Ω・ｃｍの抵抗値が選べるので中抵抗のローラとして対向ローラとなり得る。また、ローラの芯金部分からグランドに落とすことが可能となり、安定した品質を維持できる。これは通常の端子が使えるからである。

前述したように、超高分子ポリエチレンであってもトナーは微量ではあるが、付着する。そして、クリーニング機構がなければオフセットしてしまう。図１に示すような超高分子ポリエチレンの加圧ローラ３８の表面に接触して表面をクリーニングするクリーニングユニットを設置し、軟化液が付着したオフセットトナーを回収することで、安定した加圧を行うことができる。ただし、軟化剤が含まれていることで機械停止時にはクリーニング手段を加圧ローラ３８から離間した位置に移動する必要がある。クリーニング手段と加圧ローラ３８との間で固着してしまうからである。

加圧ローラ３８の表面から離間するクリーニング手段はウエブ４０を用いるのがよく、ウエブ４０を用いることにより回収したトナーを巻き取りながら回収することで、絶えず新しい部分でもローラ表面をクリーニングすることができる。また、当接しているウエブ４０の部分は機械停止とともに離間するが、新しい面まで巻き取り、停止すれば離間する必要はない。

また、加圧ローラ３８と接触する部分にウエブ４０の背面から例えばスポンジからなる押えローラ４１を押し付けることで、ウエブ４０と加圧ローラ３８との密着力のアップ、加圧ローラ３８の幅方向でのばらつきを解消することができる。更に、機械停止時、又は電源オフ時等、ウエブ４０の接触状態が続くことを回避するために背面からの押えローラ４１を接離する機構を設けた。押えローラ４１の解除量は僅かでよく、ウエブ４０の送り出しローラ４２にはバックテンションが常時掛かっており緩みの心配はない。尚、４３はウエブ４０を巻き取る巻き取りローラであり、４４は、余分な定着液を除去するクリーニングブレードである。
ウエブ４０は接離を行うが、当接にはクリーニング効果として、ニップ部での圧が必要で、この圧により幅方向のクリーニング性能のばらつきを軽減することができる。当然、加圧手段３７もウエブが離間するときは加圧位置より離間する。

次に、軟化剤の例を示す。
定着液に含有される軟化剤は、トナーを構成する樹脂成分を軟化又は膨潤させる材料（以下、「軟化剤」という。）である。軟化剤としては、脂肪族エステルを用いることができる。

本発明において、脂肪族エステルは、飽和脂肪族エステルを含有することが好ましい。これにより、保存安定性（酸化や加水分解に対する耐性）を向上させることができる。また、人体に対する安全性が高く、トナーに含まれる樹脂を１秒以内で溶解又は膨潤させることができる。さらに、飽和脂肪族エステルは、溶媒が蒸発した後のトナー層における粘着感が少ない。これは、飽和脂肪族エステルが軟化したトナー層の表面に油膜を形成するためであると考えられる。

本発明において、飽和脂肪族エステルは、一般式（１）
Ｒ₁ＣＯＯＲ₂ …（１）
で示される化合物であり、Ｒ₁は、炭素数が１１以上１４以下のアルキル基であり、Ｒ₂は、炭素数が１以上３以下のアルキル基であることが好ましい。これにより、トナーに含まれる樹脂に対する溶解性を向上させることができる。また、臭気指数が１０以下であり、不快臭や刺激臭を有さない。

脂肪族モノカルボン酸エステルとしては、ラウリン酸エチル、ラウリン酸ヘキシル、トリデシル酸エチル、トリデシル酸イソプロピル、ミリスチン酸エチル、ミリスチン酸イソプロピル等が挙げられる。トナーに含まれる樹脂としては、ポリスチレン樹脂、スチレン−アクリル共重合体樹脂、ポリエステル樹脂が適する。また、トナー中にポリエチレン等のワックス成分を有していても構わない。

本発明において、脂肪族エステルは、脂肪族ジカルボン酸エステルを含有することが好ましい。
本発明において、脂肪族ジカルボン酸エステルは、一般式（２）
Ｒ₃（ＣＯＯＲ₄）₂ …（２）
で示される化合物であり、Ｒ₃は、炭素数が３以上８以下のアルキレン基であり、Ｒ₄は、炭素数が２以上５以下のアルキル基であることが好ましい。これにより、トナーに含まれる樹脂に対する溶解性を向上させることができる。また、臭気指数が１０以下であり、不快臭や刺激臭を有さない。
脂肪族ジカルボン酸エステルとしては、コハク酸ジエチル、アジピン酸ジエチル、アジピン酸ジイソブチル、アジピン酸ジイソプロピル、アジピン酸ジイソデシル、セバシン酸ジエチル、セバシン酸ジブチル等が挙げられる。トナーに含まれる樹脂は、上記と同様である。

本発明において、脂肪族エステルは、脂肪族ジカルボン酸ジアルコキシアルキルを含有することが好ましい。これにより、トナーの定着性を向上させることができる。脂肪族ジカルボン酸ジアルコキシアルキルは、水に若干溶解するため、溶媒として水を用いる場合に、可溶な状態で保持しやすい。

本発明において、脂肪族ジカルボン酸ジアルコキシアルキルは、一般式（３）
Ｒ₅（ＣＯＯＲ₆−Ｏ−Ｒ₇）₂ …（３）
で示される化合物であり、Ｒ₅は、炭素数が２以上８以下のアルキレン基であり、Ｒ₆は、炭素数が２以上４以下のアルキレン基であり、Ｒ₇は、炭素数が１以上４以下のアルキル基であることが好ましい。これにより、トナーに含まれる樹脂に対する溶解性を向上させることができる。また、臭気指数が１０以下であり、不快臭や刺激臭を有さない。

脂肪族ジカルボン酸ジアルコキシアルキルとしては、コハク酸ジエトキシエチル、コハク酸ジブトキシエチル、アジピン酸ジエトキシエチル、アジピン酸ジブトキシエチル、セバシン酸ジエトキシエチル等が挙げられる。

本発明において、脂肪族エステルの臭気指数は、１０以下であることが好ましい。これにより、通常のオフィス環境では不快感が無くなる。脂肪族エステル及び溶媒が不快臭や刺激臭を有していると、オフィス環境等での使用に適さない。特に、脂肪族エステルは、トナーが定着した後もトナー中に残留しているため、不快臭や刺激臭を有することは使用上好ましくない。
なお、精度が高く、オフィス環境等における実用的な臭気の測定尺度として、官能測定である三点比較式臭袋法による臭気指数（１０ｌｏｇ（臭わなくなるまでの希釈倍率））を臭気の指標として用いている。
また、溶媒が不快臭や刺激臭を帯びていると、定着時に装置から臭気が発生する。溶媒は、定着液中の含有量が多いため、臭気指数は、７以下であることが好ましく、３以下であることがさらに好ましい。

次に、軟化剤を希釈する希釈液、または軟化剤を分散する分散液について説明する。定着液として、軟化剤を用いる時、希釈剤を必要とする時がある。溶解・膨潤後の軟化剤の行き場を考えると、軟化剤は薄く少量を供給できることが望ましいが、軟化剤を少量・均一に供給することは極めて困難である。そこで、このような少量の軟化剤を供給する方法として、一般に、軟化剤を何らかの液体によって希釈する方法が利用される。

このとき、希釈剤を樹脂に付着させた時、希釈剤は樹脂の融解に必要な熱量を下げない物質を含有することが望ましい。できれば、樹脂の融解に必要な熱量を下げない物質のみで構成するのが最も良い。上記のように、軟化剤を樹脂に付着させた時の樹脂の融解に必要な熱量を測定することにより、軟化剤の適正量を把握し、適正量の軟化剤を使用するときに、樹脂の融解に必要な熱量を下げるような希釈剤を用いると、見かけ上、軟化剤が増えることになってしまう。

つまり、軟化力が多すぎる状態となり、樹脂の軟化・膨潤には有利だが、その後の固化に時間がかかるなど、不利な条件となる。軟化剤と希釈剤、または軟化剤と希釈剤とその他の成分を併せた、定着液として樹脂に付着させたものの融解に必要な熱量が、ゼロまたは望みの定着性を得られる熱量となる条件にする方法もあるが、樹脂の融解に必要な熱量から軟化剤の量を決め、樹脂の融解に必要な熱量には影響しない希釈剤を用い、使用上の便宜だけから希釈率を決める方が、簡便である。

本発明を乾式トナーに用いる場合、定着液に希釈溶媒を含有する構成において、希釈溶媒として水を含有することが好ましい。これにより、定着液の臭気を大幅に減少させることができる。また、水は、揮発性有機化合物（ＶＯＣ）に非該当であり、オフィス環境に対して極めて有利である。しかし、脂肪族エステルの水に対する溶解度は、一般に低いため、脂肪族エステルを水中で可溶な状態で保持する、又は、微粒子状に分散した状態で保持する必要がある。
このような方法としては、ＨＬＢ値が５〜１６程度の界面活性剤を水に添加し、脂肪族エステルを添加した後、加熱しながら長時間攪拌する方法が挙げられる。ＨＬＢ値が５〜１６程度の界面活性剤としては、ショ糖脂肪酸エステル、例えば、ショ糖ラウリン酸エステル、ショ糖ミリスチン酸エステル、ショ糖ステアリン酸エステル等のショ糖クエン酸エステル類やソルビタン脂肪酸エステル類、例えば、ソルビタンモノオレエート、ソルビタントリオレエートやポリオキシエチレンソルビタンモノステアレートやポリオキシエチレンソルビタンモノパルミテートや、グリセリン脂肪酸エステル類等が挙げられる。
また、希釈溶媒として、水と水溶性の溶媒との混合溶媒を用いることもできる。水溶性の溶媒としては、エタノール、イソプロパノール等の単価のアルコール類やプロピレングリコール、１，３ブチレングリコールやグリセリンのごとき多価アルコール類が挙げられる。

本発明において、脂肪族エステルの良溶媒としては、疎水性溶媒も可能である。このような溶媒としては、シリコーンオイル類、オレフィン系溶剤、パラフィン系溶剤、フッ素系溶剤等が挙げられ、ＬＤ５０が３ｇ／ｋｇより大きい溶媒の中から選択することが好ましい。シリコーンオイル類としては、粘度が１〜１０ｍＰａ・ｓ程度のポリジメチルシロキサン、メチルシクロシロキサンの４量体、５量体等が適する。パラフィン系としては、ｎ−デカン、ｎ−ドデカン、ｎ−ウンデカン等が適する。オレフィン系溶媒としては、ポリαオキシエチレン等が適する。フッ素系溶剤としては、ハイドロフルオロエーテル等が適する。なお、これらの疎水性溶媒は、不揮発性であることが望ましく、沸点としては大気圧下で２６０℃以上であることが望ましい。

本発明において、トナー等に含有される樹脂の軟化剤である脂肪族エステルとしては、流動性を有する液体の他に、ゲル状の液体やワックスのような半固体でも構わない。脂肪族エステルの粘度は、１ｍＰａ・ｓ以上１００Ｐａ・ｓ以下であることが好ましい。

なお、上述した実施の形態は、本発明の好適な実施の形態の一例を示すものであり、本発明はそれに限定されることなく、その要旨を逸脱しない範囲内において、種々変形実施が可能である。

以下実施例により本発明を具体的に説明する。ただし、本実施例は、本発明を例示したものに過ぎず、これら実施例により本発明は限定されない。

リコー製カラープリンタ（ＣＸ８８００）の定着部を図１に示す定着手段と加圧手段に改造して、リコー製カラープリンタ用トナー(Ｉｐｓｉｏ Ｃｏｌｏｒ用トナー ９８００、樹脂：ポリエステル樹脂)を用いて画像形成を行い、下記処方の定着液を記録材上のトナーに付与し、加圧を行った。

なお、上記定着手段の塗布ローラは、超高分子ポリエチレンのブロック（作新工業社製、商品名ニューライト）を用いて作製した。また、上記加圧手段の加圧ローラも該ニューライトのブロックを用いて作製したものを用いた。
また、定着液のトナー層への塗布は、定着液塗布時に、定着液中の希釈溶媒が蒸発又は紙内に拡散後、紙上のトナーに対して軟化剤の比率９〜１０ｗｔ％となるように定着を行った。定着液の塗布量は０．５ｇ〜０．６ｇ／Ａ４とした。
（定着液処方）

軟化剤：アジピン酸ジイソブチル(高級アルコール工業) ５ｗｔ％
希釈溶媒
水 １９ｗｔ％
プロピレングリコール ７５ｗｔ％
浸透剤：ポリエーテル変性シリコーン(東レダウコーニング) １ｗｔ％
上記希釈溶媒に軟化剤を滴下しながら攪拌し、軟化剤を希釈溶媒に混合した。混合状態はマイクロエマルジョン状態であった。
（定着テスト）

出力画像：黒ベタ（紙上のトナー量：０．２ｇ／A４）
定着評価：塗布１０秒後にウエスでトナー面をこすり、画像劣化の有無で判定
（テスト結果）

塗布１０秒後にトナー面をウエスでこすり、画像の乱れが発生せず、良好な定着が行われたことを確認した。

実施例１と同様にして、下記のような定着液の処方でトナー層への塗布を行い、定着液塗布時に、定着液中の希釈溶媒が蒸発又は紙内に拡散後、紙上のトナーに対して軟化剤の比率６〜７ｗｔ％となるように定着を行った。定着液の塗布量は０．１５ｇ〜０．２ｇ／Ａ４とした。
（定着液処方）

軟化剤：コハク酸ジエトキシエチル(クローダ社) １０ｗｔ％
希釈溶媒
水 ５４ｗｔ％
プロピレングリコール ３５ｗｔ％
浸透剤：ポリエーテル変性シリコーン(東レダウコーニング) １ｗｔ％
上記希釈溶媒に軟化剤を滴下しながら攪拌し、軟化剤を希釈溶媒に混合した。混合状態は溶解状態であった。
（テスト結果）

塗布１０秒後にトナー面をウエスでこすり、画像の乱れが発生せず、良好な定着が行われたことを確認した。

実施例１と同様にして、下記のような定着液の処方でトナー層への塗布を行い、定着液塗布時に、定着液中の希釈溶媒が蒸発又は紙内に拡散後、紙上のトナーに対して軟化剤の比率１１〜１２ｗｔ％となるように定着を行った。定着液の塗布量は０．６ｇ〜０．７ｇ／Ａ４とした。
（定着液処方）

軟化剤：コハク酸ジエチルヘキシル(高級アルコール工業) ５ｗｔ％
希釈溶媒
水 １９ｗｔ％
プロピレングリコール ７５ｗｔ％
浸透剤：ポリエーテル変性シリコーン(東レダウコーニング) １ｗｔ％
上記希釈溶媒に軟化剤を滴下しながら攪拌し、軟化剤を希釈溶媒に混合した。混合状態はマイクロエマルジョン状態であった。
（テスト結果）

塗布１０秒後にトナー面をウエスでこすり、画像の乱れが発生せず、良好な定着が行われたことを確認した。

図５は、本発明に係る画像形成装置の他の実施例を示す概念図である。
図５に示される液体現像方式の画像形成装置を用いて、供給ローラ５０、定着ローラ５１、対向ローラ５２からなる定着液塗布部の下流に図１に示す加圧手段のみ付設して実験を行った。
なお、上記供給ローラ５０と加圧手段の加圧ローラとは作新工業社製の超高分子ポリエチレンのブロック（商品名：ニューライト）を用いて作製したものを用いた。
現像はキャリア液として５０ｍＰａ・ｓの粘度のジメチルポリシロキサンオイル中にトナーが分散された液体現像剤５３を用いて行い、形成された記録材３５上のトナー像に実施例１で用いたと同様の定着液を付与し、加圧ローラで加圧した。
得られた画像について、塗布１０秒後にトナー面をウエスでこすり定着テストを行ったところ、画像の乱れが発生せず、良好な定着が行われたことを確認した。
なお、５４は液体現像剤５３を感光体１６に塗布する塗布装置であり、中間ローラ５５、クリーニングブレード５６、及び塗布ローラ５７で構成されている。５８は現像ローラであり、塗布装置５４からの液体現像剤５３を感光体１６に塗布する。５９はクリーニングブレードであり、感光体１６上の余分な液体現像剤を、スイープローラ６０を介して除去する。６１はクリーニングブレードであり、感光体１６から中間転写ローラ６２に転写された液体現像剤のうちの余分な液体現像剤を除去する。６３は転写ローラである。

〔作用効果〕
本発明１、２によれば、記録材上のトナーに定着液が付与された後に、この定着液付与面と接触する部材、例えば定着液塗布ローラの少なくとも表面を超高分子ポリエチレンで構成したことから、トナーが付着しにくいのみならず、ローラの体積抵抗を１０³Ω・ｃｍまで下げられるので、バイアスを印加することができ、オフセット防止を行うことができる。特に芯金からバイアスを印加できるので、接点として信頼性の高い構成が可能である。

本発明３によれば、定着液塗布ローラに対向する対向ローラの表面を超高分子ポリエチレンで構成したことから、塗布ローラから付着した定着液のクリーニングが可能となるのみならず、対向ローラに要求される機械的精度や機械的強度にも対応することができる。

本発明４によれば、前記定着手段の下流側に設ける加圧手段の加圧ローラの表面を超高分子ポリエチレンで構成したことから、加圧によるトナーの付着は避け難いが、絶対量は小さくすることができる。

本発明５によれば、加圧ローラに、記録材上のトナーと同極性のバイアスを印加することから、オフセットの軽減を図ることができる。

本発明６によれば、超高分子ポリエチレンローラの表面に接触してローラ表面をクリーニングするクリーニング手段を設けると共にクリーニング手段にローラ表面と接離する接離機構を設けたことから、定着液が付着したオフセットトナーを回収して安定した加圧が行えるのみならず、機械停止時等に生じるクリーニング手段とローラの固着を回避することができる。

本発明７によれば、加圧ローラのクリーニング手段をウエブにしたことから、回収したトナーを巻き取りながら回収するので、絶えず新しい部分でローラ表面をクリーニングすることができ、また、当接しているウエブ部分は機械停止とともに離間し、また、新しい面まで巻き取り停止すれば離間するまでもない。

本発明８によれば、ウエブを介して加圧ローラに接触するバックアップローラ（図１の押えローラ参照）を有し、バックアップローラはウエブを介して加圧ローラに対して接離する機構を有することから、ウエブにクリーニングに必要なニップ部での圧力をかけることができ、この圧により、幅方向のクリーニング性能のばらつきを軽減することができる。また、当然のことながら、バックアップローラはウエブが離間するときは加圧位置より離間する。

本発明に係る定着手段及び加圧手段の一例を示す概略構成図である。 本発明に係る画像形成装置の一実施形態を示す概念図であり、複写機やプリンタとして利用されるカラー電子写真のタンデム方式の画像形成装置を示す図である。 図２に示した画像形成装置の一部を示す図である。 記録材上のトナーに定着液が付与され、トナーが軟化又は膨潤していく状態を示す説明図であり、（ａ）は定着前を示し、（ｂ）は軟化又は膨潤中を示し、（ｃ）は定着完了を示している。 本発明に係る画像形成装置の他の実施例を示す概念図である。

符号の説明

１５ 画像形成ユニット
１６ 感光体ドラム又は潜像担持体
１７ 二次転写装置
２８ 一次転写装置
３０ 定着液をトナーに付着させる装置

Claims (16)

1. 潜像担持体上の静電潜像をトナーで現像し、現像されたトナー像を記録材上に転写し、該記録材上に転写されたトナー像にトナーを軟化又は膨潤させる定着液を付与して該記録材上にトナー像を定着させる定着方法であって、
   前記定着液が、下記一般式（２）で表される脂肪族ジカルボン酸エステル及び下記一般式（３）で表される脂肪族ジカルボン酸ジアルコキシアルキルの少なくともいずれかを含有する軟化剤と、ポリエーテル変性シリコーンを含む浸透剤とを含有し、
   前記記録材の定着液付与面と接触する部材の少なくとも表面を超高分子ポリエチレンで構成し、前記定着液付与後に前記記録材の定着液付与面と接触させることを特徴とする定着方法。
   Ｒ _３ （ＣＯＯＲ _４ ） _２ ・・・一般式（２）
   ただし、前記一般式（２）において、Ｒ _３ は、炭素数が３以上８以下のアルキレン基を表し、Ｒ _４ は、炭素数が２以上５以下のアルキル基を表す。
   Ｒ _５ （ＣＯＯＲ _６ −Ｏ−Ｒ _７ ） _２ ・・・一般式（３）
   ただし、前記一般式（３）において、Ｒ _５ は、炭素数が２以上８以下のアルキレン基を表し、Ｒ _６ は、炭素数が２以上４以下のアルキレン基を表し、Ｒ _７ は、炭素数が１以上４以下のアルキル基を表す。
2. 定着液塗布ローラと該定着液塗布ローラに対向する対向ローラとからなる定着手段を用い、前記定着液付与後に前記記録材の定着液付与面と接触する部材として該定着液塗布ローラを用いることを特徴とする請求項１に記載の定着方法。
3. 前記対向ローラの少なくとも表面を超高分子ポリエチレンで構成したことを特徴とする請求項２に記載の定着方法。
4. 前記記録材の進行方向で、かつ、前記定着手段の下流側で、少なくとも表面を超高分子ポリエチレンで構成した加圧ローラと該加圧ローラに対向する背面ローラとで該記録材上のトナー像を加圧することを特徴とする請求項２から３のいずれか１項に記載の定着方法。
5. 前記加圧ローラに前記記録材上に転写されたトナーと同極性のバイアスを印加することを特徴とする請求項４に記載の定着方法。
6. 前記加圧ローラに対して接離する機構を有するクリーニング手段により前記加圧ローラの表面に接触して該加圧ローラ表面をクリーニングすることを特徴とする請求項４から５のいずれか１項に記載の定着方法。
7. 前記加圧ローラのクリーニング手段としてウエブを用いることを特徴とする請求項６に記載の定着方法。
8. 前記ウエブを介してバックアップローラが前記加圧ローラに接離することを特徴とする請求項７に記載の定着方法。
9. 潜像担持体と、該潜像担持体上の静電潜像をトナーで現像する現像手段と、現像されたトナー像を記録材上に転写する転写手段と、該記録材上に転写されたトナー像にトナーを軟化又は膨潤させる定着液を付与して該記録材上にトナー像を定着させる定着手段とを備えた画像形成装置であって、
   前記定着液が、下記一般式（２）で表される脂肪族ジカルボン酸エステル及び下記一般式（３）で表される脂肪族ジカルボン酸ジアルコキシアルキルの少なくともいずれかを含有する軟化剤と、ポリエーテル変性シリコーンを含む浸透剤とを含有し、
   前記定着液付与後に前記記録材の定着液付与面と接触する部材の少なくとも表面を超高分子ポリエチレンで構成したことを特徴とする画像形成装置。
   Ｒ _３ （ＣＯＯＲ _４ ） _２ ・・・一般式（２）
   ただし、前記一般式（２）において、Ｒ _３ は、炭素数が３以上８以下のアルキレン基を表し、Ｒ _４ は、炭素数が２以上５以下のアルキル基を表す。
   Ｒ _５ （ＣＯＯＲ _６ −Ｏ−Ｒ _７ ） _２ ・・・一般式（３）
   ただし、前記一般式（３）において、Ｒ _５ は、炭素数が２以上８以下のアルキレン基を表し、Ｒ _６ は、炭素数が２以上４以下のアルキレン基を表し、Ｒ _７ は、炭素数が１以上４以下のアルキル基を表す。
10. 前記定着手段が、定着液塗布ローラと該定着液塗布ローラに対向する対向ローラとからなり、前記定着液付与後に記録材の定着液付与面と接触する部材が、該定着液塗布ローラであることを特徴とする請求項９に記載の画像形成装置。
11. 前記対向ローラの少なくとも表面を超高分子ポリエチレンで構成したことを特徴とする請求項１０に記載の画像形成装置。
12. 前記記録材の進行方向で、かつ、前記定着手段の下流側に、該記録材上のトナー像を加圧する加圧ローラと該加圧ローラに対向する背面ローラとからなる加圧手段を設け、該加圧ローラの少なくとも表面を超高分子ポリエチレンで構成したことを特徴とする請求項９から１１のいずれか１項に記載の画像形成装置。
13. 前記加圧ローラに前記記録材上に転写されたトナーと同極性のバイアスを印加するバイアス印加手段を備えたことを特徴とする請求項１２に記載の画像形成装置。
14. 前記加圧ローラの表面に接触して該加圧ローラ表面をクリーニングするクリーニング手段を備えると共に該クリーニング手段は前記加圧ローラに対して接離する機構を有することを特徴とする請求項１２から１３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
15. 前記加圧ローラのクリーニング手段がウエブであることを特徴とする請求項１４に記載の画像形成装置。
16. 前記ウエブを介して前記加圧ローラに接触するバックアップローラを備えると共に該バックアップローラは前記ウエブを介して前記加圧ローラに対して接離する機構を有することを特徴とする請求項１５に記載の画像形成装置。
    

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