JP5159935B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は電子写真方式によって画像形成され、定着装置により定着されたシートに水分または水溶液を付加することによってシートの波打ちまたはカールを抑制する画像形成装置に関する。

本発明は電子写真方式等の画像形成装置に設けられる定着装置においてシートに水分または水溶液を付加することによってシートの波打ちまたはカールを抑制する技術に適用できる。

従来、電子写真方式を用いた画像形成装置は、像担持体としての感光体ドラム上に形成された潜像を現像して可視画像化し、この可視画像（トナー画像）をシートに静電気力を用いて転写させる。次いで転写画像を熱により定着させることによって、シート上に画像が記録形成されるようになっている。

トナーを用いて画像を形成する電子写真装置、静電記録装置などの画像形成装置においては、シート上に形成されたトナー画像を加熱、加圧して定着している。複写機等の電子写真方式を利用した画像形成装置内の定着装置として従来、トナー画像をシートに定着させるために、熱ローラ定着装置を用いるものがある。この熱ローラ定着装置には、内部にヒータを有する定着ローラに加圧ローラを圧接して定着ニップ部を形成し、画像定着を行う熱ローラ定着方式が採用されている。

熱ローラ定着方式の定着装置は、ハロゲンヒータ等の内蔵熱源により加熱されてローラ表面を所定の温度に維持させた定着ローラと、弾性を有する加圧ローラとを圧接させた圧接ニップ部（定着ニップ部）にシートを導入して挟持搬送する。これによってシート表面の未定着トナー画像を熱定着させるものである。この工程では熱と圧力をトナー及びシートに付加するので、シートは加圧された状態でシート内部の水分が蒸発する。

紙のシートに対しては、上述した定着工程におけるシートの水分量変化とシートにかかるストレスにより波打ち及びカールが発生する。シートを紙の繊維のレベルで見ると、紙は短い繊維同士が絡み合って構成されており、繊維内部または繊維同士の間には水分が含まれ、繊維と水は水素結合を生じる。

定着工程において紙のシートに熱と圧力が加わると、圧力により繊維同士にずれが生じ、その状態で熱が加わり水分が蒸発すると、繊維間で水素結合が生じ、シートが変形する。シートを放置していると放置環境によっては吸湿し、繊維同士の水素結合が再び切り離される。だが、一部の繊維間には水分が入っていかず、それによりシートの変形が維持される。変形のパターンはシートの表裏の伸縮差で変形するもの（カール）と、シートの中央部と端部での伸縮差で起きるものがあり、これらの変形によりシートの波打ちまたはカールが生じる。

この問題に対する解決策が特許文献１に提案されている。特許文献１の技術は、静電複写又はプリントの定着工程中で、紙のシートから水分が失われることによるカール及びエッジの波打ちを防ぐ静電複写装置で使用される装置及びシステムである。シートの片面又は両面に制御された量の水分を付加する装置であって、シートの両面に配置され、液体を貯蔵するためのリザーバを有するウォータージェットと、ほぼ円筒形外表面を有する一対の圧力ロールとを備える。

そして、円筒形外表面の間にニップ部を定めるようにこの一対の圧力ロールはその軸に沿って互いに位置合わせされている。この装置は、更に、シートが円筒形外表面の間に形成されるニップ部に入る前に、通過する各シートの選択された部分にウォータージェットから付加される水分を制御する制御装置も備えるものである。そして、定着装置を通過するとシートの水分が減少し、カール及び波打ちが起こる現象に対して、定着後に水分を付加することで失った水分を補充し、カール及び波打ちを低減させている。

シートに水分を付加することにより、画像定着工程での熱と圧力により奪われた水分を補充し、波打ち及びカールが改善する。シートの水分が増えるとシート自体のヤング率が低下し、剛性が小さくなるため波打ちが低減する。また、繊維同士の隙間に水分が入ることにより、定着装置で一度水素結合した繊維同士の結合を再び切り離させ、波打ちが低減すると考えられる。

特許文献２の技術は、シートを搬送する搬送部と、該搬送部によって搬送されるシートに向けて水滴を散布することにより該シートに水分を与える散布装置を有する。そして、シートの種類、シートに形成された画像、環境の温度または湿度に応じて給水器の給水量を制御する水量制御部を設けたものである。特許文献２も特許文献１と同様に画像定着工程での熱と圧力により奪われた水分を補充し、波打ち及びカールを改善させることが目的である。さらに特許文献２の技術ではシートの種類や画像、環境によって給水量を変更し、それぞれに応じて適量の水分を各シートに与え波打ち及びカールを低減させるとしている。

特開平１１−１６７３１７号公報 特開２０００−１１８８４９号公報

しかしながら、特許文献１では、定着装置を通過するとシートの水分が減少しカール及び波打ちが起こる現象に対して、定着後に水分を付加することで失った水分を補充しカール及び波打ちを低減させたとしている。だが、紙のシートに水分を付加することでシートのカールまたは波打ちが一時的に軽減するが、付加した水分が蒸発し、シートが乾燥することでシートのカールまたは波打ちは再び増加してしまうという問題がある。

また、特許文献２ではシートの種類、シートに形成された画像、環境の温度または湿度に応じて上記給水器の供給量を調整しているが、シートに与える水の量を変えるとシートの搬送性や積載性に影響する。例えば、噴霧量が多いと表面に水滴が残り、搬送時にシートがガイドに張り付いたり、積載時にシート同士の張り付きが発生するという問題がある。

本発明は、このような現状に鑑みてなされたものであり、シートの搬送性や積載性を低下させることなく、シートに適正な水分量を維持することにより各シートで適切な波打ち低下を実現することができる画像形成装置を提供することを目的とするものである。

前記目的を達成するための本発明に係る画像形成装置の代表的な構成は、シートにトナー画像を形成する画像形成部と、画像形成されたシートにトナー画像を加熱定着させる定着部と、前記定着部によりトナー画像を加熱定着されたシートに、水分の蒸発を妨げる潮解性物質を含む水溶液を付加する水溶液付加部と、前記水溶液付加部によりシートに付加する水溶液の潮解性物質の濃度をシートの坪量に応じて変更する制御部とを備えたことを特徴とする画像形成装置である。

上記構成によれば、トナー画像を加熱定着されたシートに、水分の蒸発を妨げる潮解性物質を含む水溶液を噴霧する際の水溶液に含まれる潮解性物質の濃度をシートの坪量に応じて変更することができる。これにより、シート坪量に応じた適正な水分量を維持できるので各シートで適切な波打ち低下を実現し、また水溶液の噴霧量が一定であるのでシートの搬送性や積載性を安定することができる。

本発明に係る水溶液付加装置を備えた画像形成装置の概略構成図である。 シートへ潮解性物質を含む水溶液を付加する水溶液付加装置の実施形態の概略図である。 （ａ）はシート坪量に対する水分蒸発量を表した図である。（ｂ）は潮解性物質の水分活性値を表した図である。 （ａ）は潮解性物質の水への溶解度を表した図である。（ｂ）は界面活性剤を含む水溶液と水とでシートの膨張率を比較した図である。

先ず、図１を用いて本発明に係る水溶液付加装置を備えた画像形成装置の構成について説明する。図１は本実施形態による画像形成装置の具体例としてフルカラー中間転写方式の画像形成装置を示す。この場合の画像形成装置の装置本体100は、紙のシート103にトナー画像を形成する画像形成部を有する。この画像形成部として、例えばＹ（イエロー），Ｍ（マゼンタ），Ｃ（シアン），Ｋ（ブラック）の各色に対応する画像形成部200Ｙ，200Ｍ，200Ｃ，200Ｋを直列に配置して構成されている。

すなわち、図１に示す画像形成装置は、可視像化までのプロセスを各色で並列処理するタンデム方式が採用された画像形成装置である。以下、記述の煩雑化を防ぐために、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの４つの画像形成部200Ｙ，200Ｍ，200Ｃ，200Ｋを画像形成部200で代表させて説明するものとし、関連する次の各プロセス部についても同様とする。また、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ各色の画像形成部の配列順序はこれに限定されない。なお、フルカラー中間転写方式の画像形成装置に限らず、モノクロ画像形成装置の場合でも実施形態として可能である。

各画像形成部200では以下の各画像プロセス部が備わっている。各画像プロセス部は画像形成装置全体の制御を司る制御部300によって制御される。Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ各色に対応して表面に静電潜像を担持する像担持体120Ｙ，120Ｍ，120Ｃ，120Ｋと、一次帯電装置121Ｙ，121Ｍ，121Ｃ，121Ｋが設けられる。

更に、露光装置122Ｙ，122Ｍ，122Ｃ，122Ｋと、現像装置123Ｙ，123Ｍ，123Ｃ，123Ｋが設けられる。一次帯電装置121は対応する像担持体120の表面を設定された電位の帯電バイアス電圧を印加して一様に帯電し、露光装置122によって露光して静電潜像を形成される。静電潜像は、現像装置123によってトナー現像され、トナー画像として可視画像化される。

像担持体120の表面に形成して担持された各トナー画像は、一次転写装置124Ｙ，124Ｍ，124Ｃ，124Ｋによって無端状ベルトによる中間転写体125の上に順次重ねて一次転写される。そして、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ全色が一次転写された中間転写体125上のトナー画像は、その後に二次転写装置126によってシート103の上に一括して二次転写される。転写されたトナー画像を担持したシート103は画像形成されたシート103にトナー画像を加熱定着させる定着部を備えた定着装置１に搬送される。

定着装置１では、定着ニップ部にてシート103を挟持して未定着のトナー画像に熱と圧を加えることで該シート103のトナー画像を定着させる。そして、定着装置１をシート103が通過した後、該定着装置１によりトナー画像を加熱定着されたシート103に水分の蒸発を妨げる潮解性物質を含む水溶液を付加する水溶液付加部２（水溶液付加装置）を設ける。

ここで、潮解性とは、物質が空気中の水分を取り込んで水溶液となる現象のことで、この水溶液の濃度が一定の値に達すると水の吸収が止まる。大気中の水分が潮解性を有する物質に吸収され飽和水溶液となる。結晶の物質量は十分に大きく多少の水が結晶を溶かしても結晶が溶け尽くすことはない。

したがって、飽和水溶液の量は増え続け、すべての結晶を溶かし、なおかつその溶液の水蒸気圧が大気中の水蒸気圧と等しくなるまで薄まる。大気の水蒸気圧と水溶液の水蒸気圧が平衡状態となったとき水分の吸収は止まる。

水溶液付加部２の噴霧ノズル107ａ，107ｂは、シート103の表裏側に水溶液109ａを噴霧可能に配置されている。そして、定着装置１の定着部によりシート103が乾燥し、再びシート103の水分量が放置環境と平衡状態となる前に水溶液付加部２により選択的に該シート103の両面もしくは片面に潮解性物質を含む水溶液109ａを付加する。その後、シート103は装置本体100の排出トレイ150上またはシート両面搬送パス140などに向けて搬送される。

以上のようにして、装置本体100では帯電、露光、現像、転写、定着など一連の画像形成プロセスを実行して、記録シートやＯＨＰシートなどによるシート103上にカラートナー画像を形成して排出トレイ150上に排出する。なお、モノクロ画像形成装置の場合は、ブラック（Ｋ）の像担持体120Ｋのみが存在し、その像担持体120Ｋに形成されたトナー画像を一次転写装置124Ｋでシート103に転写する。

図２は定着部となる定着装置１によりトナー画像を加熱定着されたシート103に潮解性物質を含む水溶液109ａを付加する水溶液付加部２の具体的構成を示す概略断面図である。図２に示す水溶液付加部２はシート103からの水分の蒸発を妨げる潮解性物質を含む水溶液109ａと、シート103への水溶液の浸透性を促進するための界面活性剤を含む水溶液109ｂとを定着装置１によりトナー画像を加熱定着されたシート103に付加する。

水溶液付加部２において、潮解性物質を含む水溶液109ａと、界面活性剤を含む水溶液109ｂとは、それぞれ別々に、或いは両者を混合した混合水溶液として、定着装置１によりトナー画像を加熱定着されたシート103に付加する。

図２において、定着装置１は、加熱部を備えた定着用回転体101と、該定着用回転体101に圧接して配設された加圧用回転体102とを有する。そして、この二つの定着用回転体101及び加圧用回転体102によりシート103上の未定着トナー画像を加熱及び加圧することによって画像定着を行う。そして、定着装置１をシート103が通過した後、該シート103に潮解性物質を含む水溶液109ａを噴霧する。図２中、矢印ａはシート103の搬送方向を示している。

水溶液付加部２には、シート103の表裏側に潮解性物質を含む水溶液109ａ、界面活性剤を含む水溶液109ｂをそれぞれ別々に、或いは両者を混合して水溶液109としてシート103に噴霧するための２つの噴霧ノズル107ａ，107ｂが設けられている。そして、噴霧ノズル107ａ，107ｂに圧縮空気を供給するためのコンプレッサ111を設ける。

そして、潮解性物質を含む水溶液109ａと界面活性剤を含む水溶液109ｂとを噴霧ノズル107ａ，107ｂに供給するための二つのタンク110ａ，110ｂを設ける。本実施形態において、タンク110ａには潮解性物質を含む水溶液109ａが収容されており、タンク110ｂには界面活性剤を含む水溶液109ｂが収容されている。

そして、コンプレッサ111からの圧縮空気と、タンク110ａ，110ｂからの水溶液109ａ，109ｂをそれぞれ別々に、或いは両者を混合して噴霧ノズル107ａ，107ｂに供給するためのチューブ108ａ〜108ｃを設ける。そして、圧縮空気と水溶液109ａ，109ｂの供給の開閉をおこなうバルブ112ａ〜112ｇを設ける。

そして、２つの噴霧ノズル107ａ，107ｂをシート103が定着装置１を通過しトナー画像をシート103に定着した後のシート搬送途中に図示しない固定器具を用いて設置する。そして、２つの噴霧ノズル107ａ，107ｂ或いは一方の何れかから紙のシート103に水溶液109ａ，109ｂを噴霧する。これにより、シート103が定着装置１を通過した後に水溶液109ａ，109ｂを該シート103に噴霧する。噴霧ノズル107ａ,107ｂは、シート搬送途中にシート103の表裏側に水溶液109を噴霧可能に配置されており、シート103の両面もしくは片面に選択的に水溶液109ａ，109ｂからなる水溶液109を付加する。

図２に示す水溶液付加部２の構成において、第１のタンク110ａに収容された潮解性物質を含む水溶液109ａのみを噴霧ノズル107ａ，107ｂに供給する場合がある。この場合には、バルブ112ｅを閉鎖し、それ以外のバルブ112ａ〜112ｄ，112ｆ，112ｇを開放する。これにより潮解性物質を含む水溶液109ａのみを噴霧ノズル107ａ，107ｂに供給することが出来る。

また、第２のタンク110ｂに収容された界面活性剤を含む水溶液109ｂのみを噴霧ノズル107ａ，107ｂに供給する場合には、バルブ112ｄを閉鎖し、それ以外のバルブ112ａ〜112ｃ，112ｅ〜112ｇを開放する。これにより界面活性剤を含む水溶液109ｂのみを噴霧ノズル107ａ，107ｂに供給することも出来る。

また、第１、第２のタンク110ａ，110ｂにそれぞれ収容された潮解性物質を含む水溶液109ａと、界面活性剤を含む水溶液109ｂとを混合した水溶液109を噴霧ノズル107ａ，107ｂに供給する場合がある。この場合には、全てのバルブ112ａ〜112ｇを開放することで潮解性物質を含む水溶液109ａと、界面活性剤を含む水溶液109ｂとを混合した水溶液109を噴霧ノズル107ａ，107ｂに供給することが出来る。

すなわち、水溶液付加部２は、少なくとも二つ以上のタンク110を有する。そして、少なくとも一つの第１のタンク110ａには潮解性物質を含む水溶液109ａが入っており、他の少なくとも一つの第２のタンク110ｂには界面活性剤を含む水溶液109ｂの代わりに水が入っていても良い。そして、第１のタンク110ａの潮解性物質を含む水溶液109ａと、第２のタンク110ｂの水とを混合した水溶液109を噴霧ノズル107ａ，107ｂに供給して定着装置１によりトナー画像を加熱定着されたシート103に付加することも出来る。

また、水溶液付加部２は、少なくとも二つ以上のタンク110を有する。そして、少なくとも一つの第１のタンク110ａには潮解性物質を含む水溶液109ａが入っており、他の少なくとも一つの第２のタンク110ｂには界面活性剤を含む水溶液109ｂの代わりに水が入っていても良い。そして、第１のタンク110ａの潮解性物質を含む水溶液109ａと、第２のタンク110ｂの水とをそれぞれ別々に噴霧ノズル107ａ，107ｂに供給して定着装置１によりトナー画像を加熱定着されたシート103に付加することも出来る。

紙のシート103に噴霧する水溶液109ａは水分の蒸発を妨げる潮解性物質を含み、水溶液109ｂはシート103への水溶液の浸透性を高めるための界面活性剤を含む。そして、界面活性剤の浸透性により紙からなるシート103の繊維の間に潮解性物質を含む水溶液109ａが入り込み易くなり紙の繊維間の水素結合を切り離してセルロースを溶解させる作用も高まりシート103の波打ちまたはカールを軽減する。また、界面活性剤を入れ水溶液109の浸透性が向上するとシート103の積載時の上下間での張り付きを軽減できる。

本実施形態では、シート103の単位面積当たりの重量である坪量に応じて水溶液付加部２によりシート103に付加する水溶液109の潮解性物質の濃度を変更する。シート103の坪量に応じたシート103に付加する水溶液109の潮解性物質の濃度変更は、ユーザがシート103を給送カセット３にセットし、装置に設けられた操作ディスプレイ画面上で坪量を選択した際に連動しておこなう。

具体的には、シート103の坪量を選択した際に制御部300が水溶液付加部２のバルブ112ａ〜112ｇの開閉量、もしくはコンプレッサ111の圧力を変えて潮解性物質を含む水溶液109ａと、界面活性剤を含む水溶液109ｂとの流量を調整する。これにより、シート103に付加する水溶液109の潮解性物質の噴霧濃度を変更する。坪量（単位面積当たりの重量）が大きいシート103は潮解性物質を含む水溶液109ａの噴霧量を多くし、界面活性剤を含む水溶液109ｂの量を減らす。シート103の坪量が小さいときは潮解性物質を含む水溶液109ａの量を減らし、界面活性剤を含む水溶液109ｂの量を増やして水溶液109の潮解性物質の濃度を調整する。

本実施形態の水溶液付加部２では噴霧ノズル107ａ,107ｂを用いている。しかし、シート103に水溶液109を付加する機構はウォータージェット機構や塗布ローラを用いたものなど、他の種々の水溶液付加部が適用可能である。言うまでもないが水溶液付加部は噴霧ノズル107ａ，107ｂに限定されるものではない。

ここで、シート103の坪量による水分蒸発量変化を調べた結果を以下の表１及び図３（ａ）を用いて以下に説明する。トナー画像を形成する画像形成装置において、トナーがシート103に定着する定着性を一定に保つために該シート103の坪量によってシート103に付加する熱量を変化させている。これにより、シート103の坪量によってシート103の水分蒸発量が異なる。このシート103の坪量による水分蒸発量変化を以下の表１と図３（ａ）に示した。シート103の紙種は普通紙で坪量がそれぞれ６４ｇ/ｍ^２、８０ｇ/ｍ^２、１６０ｇ/ｍ^２、２５０ｇ/ｍ^２で、それぞれＡ３サイズ、白ベタ画像、片面通紙とし、定着性を一定に保つようにした条件下で水分蒸発量を測定した。

上記表１及び図３（ａ）に示すように、シートに対する単位面積あたりの水溶液109の噴霧量を一定にした場合、坪量が８０ｇ/ｍ^２の紙の水分蒸発量が０．１３ｇであるのに対して、坪量が２５０ｇ/ｍ^２の紙の水分蒸発量は０．３１ｇとなる。すなわち、単位面積あたりの水溶液109の噴霧量が一定であるにもかかわらず、坪量が８０ｇ/ｍ^２の紙の水分蒸発量の約２．４倍もの水分が蒸発していることが分かる。定着性を一定にするためにシート103の坪量によってシート103に付加する熱量を変化させた場合、シート103は坪量により水分蒸発量が異なることが分かった。

したがって、水溶液付加部２によりシート103に供給する水分量をシート103の坪量に応じて変化させなければならないが、シート103ごとに単位面積あたりの水溶液109の噴霧量を変化させていてはシート103の搬送性や積載性に影響する。そこで、潮解性物質を含む水溶液109ａを用いてその濃度を変化させる。これにより、シート103の坪量にかかわらず、該シート103の単位面積あたりに噴霧される水溶液109の噴霧量を一定に保つようにした図２に示す水溶液付加部２を設けて構成したものである。

ここで、潮解性物質は、空気中の水分を取り込んで水溶液となり、この水溶液の濃度が一定の値に達するまで水を吸収しつづける性質を有する。この性質により潮解性物質を水と混ぜて水溶液109ａとし、シート103に噴霧すると、噴霧した水溶液109ａの潮解性物質の濃度によってシート103に保持される水分量が変化する。すなわち、シート103に付加する水溶液109に含まれる潮解性物質の濃度を変化させることによって、シート103に付加する水溶液109の噴霧量が一定であってもシート103の水分量を変化させることができる。

次に適用可能な潮解性物質の一例を図３（ｂ）に示す。各潮解性物質は水分活性値を用いてその保水力を評価する。水分活性値が小さいと保水効果が大きくなる。各潮解性物質において水分活性値が０．６以下の潮解性物質が特にシート103における波打ち及びカール抑制に効果がある。

図３（ｂ）に示すように、水分活性値が０．６以下の潮解性物質としては、塩化マグネシウム（ＭｇＣｌ_２）、Ｌ−カルニチン、Ｎ−メチルグリシン、ベンジルトリエチルアンモニウムクロリド（ＢｔＥＡＣ）がある。更に、Ｎ−メチルモルホリン−Ｎ−オキシド（ＭＭＮＯ）、ベンジルトリメチルアンモニウムクロリド（ＢｔＭＡＣ）、塩化コリンなどがある。

潮解性物質を含む水溶液109の濃度の上限（飽和水溶液濃度）は水への溶解度で決定される。図４（ａ）は潮解性物質の水への溶解度を示す。潮解性物質は種類によって溶解度が異なるため、飽和水溶液の濃度も異なる。水分活性値が適していても水への溶解度が微小ならば噴霧する水溶液109の量を増やさなければならないので使用には不向きである。また、潮解性物質は図３（ｂ）及び図４（ａ）に示した以外にも数多く存在する。

上記潮解性物質を紙のシート103に付加し水分量の変化を調べた。潮解性物質を含む水溶液109ａを付加する機構として図２に示す水溶液付加部２の噴霧ノズル107ａ，107ｂを用いた。ここでは潮解性物質として塩化コリン５０％の水溶液109ａを用いた。そのときの測定結果を以下の表２に示す。

上記表２に示すように、シート103に対する水溶液109の噴霧から２４時間放置後のシート103の水分量は、潮解性物質を含む水溶液109ａを付加しないものに対して、潮解性物質を含む水溶液109ａを付加したものの方が大きいことが分かる。そして、潮解性物質が水分をシート103の内部に保持していることが分かる。

また、シート103に噴霧する潮解性物質を含む水溶液109の潮解性物質の濃度を高くすれば水分保持力（水分量）が高くなる傾向にあることも確認した。

次に、潮解性物質を含む水溶液109ａを定着装置１を通過した後のシート103に噴霧すると該シート103の波打ちがどの程度低減できるかを測定した。定着装置１を通過した直後のシート103に水溶液付加部２の噴霧ノズル107ａ，107ｂを用いて潮解性物質を含む水溶液109ａを噴霧し、シート103の波打ち高さを測定した。シート103を２０枚積載させたときのシート103の波打ち高さを測定した。噴霧直後と噴霧から４８時間後にシート103の波打ち高さの測定をおこない、波打ち高さの変化をみた。放置環境は温度約２３℃、湿度約４０％である。

このとき、定着装置１の定着用回転体101の温度は１７０℃で、回転速度は３００ｍｍ/ｓｅｃであり、加圧用回転体102の温度は１００℃で、回転速度は３００ｍｍ/ｓｅｃである。よって、水溶液付加部２の噴霧ノズル107ａ，107ｂ間を通過するシート103の速度は３００ｍｍ/ｓｅｃである。

シート103に噴霧する水溶液109は潮解性を有する塩化コリン５０％の水溶液109ａと、潮解性を有しさらに紙の繊維間の水素結合を切り離す作用を有するＮ−メチルモルホリン−Ｎ−オキシド（ＭＭＮＯ）の５０％の水溶液109ａを用いた。潮解性物質となるＮ−メチルモルホリン−Ｎ−オキシド（ＭＭＮＯ）はアミンオキシドからなる化合物群に属している。そのときの測定結果を以下の表３に示す。

上記表３に示すように、シート103に対して潮解性物質を含む水溶液109ａを噴霧することでシート103の波打ちが低減し、さらに噴霧から４８時間後もシート103の波打ちは大きくならず低いままの状態を保っていた。水分量に関しては、水分を噴霧しない場合では、定着装置１を通過直後のシート103の水分量は４．４％、定着装置１を通過後に４８時間放置するとシート103の水分量は５．５％となる。

塩化コリン５０％の水溶液109ａをシート103に噴霧した場合では、噴霧直後のシート103の水分量は７．７％、噴霧から４８時間後のシート103の水分量は６．０％となる。潮解性物質として、Ｎ−メチルモルホリン−Ｎ−オキシドの５０％の水溶液109ａをシート103に噴霧した場合では、噴霧直後のシート103の水分量は６．５％、噴霧から４８時間後のシート103の水分量は５．８％となる。

これにより潮解性物質を含む水溶液109ａを噴霧した場合、シート103の水分量を保持できていることが分かり、シート103の波打ち高さも低減した。さらに、シート103が紙のとき、紙の繊維間の水素結合を切り離してセルロースを溶解する作用を有する潮解性物質を含む水溶液109ａはシート103の波打ち低減効果が大きい。

また、潮解性物質として、Ｎ−エチルモルホリン−Ｎ−オキシド（ＥＭＮＯ）にもＮ−メチルモルホリン−Ｎ−オキシド（ＭＭＮＯ）と同等のシート103の波打ち及びカール抑制作用を有している。

ここで、アミンオキシド（ａｍｉｎｅ ｏｘｉｄｅ）、あるいはアミン−Ｎ−オキシドとは、一般構造式がＲ３Ｎ＋-Ｏ−（別表記として、Ｒ３Ｎ＝Ｏ、Ｒ３Ｎ→Ｏ）と表される化合物群のことである。アミンオキシドのＮ→Ｏ半極性結合の双極子モーメントは高いイオン化傾向を示す。この塩類に似た特性によりアミンオキシドは水やアルコールに容易に溶け、Ｎ→Ｏ結合の酸素電子は弱い負電荷をもっているので水素と結合する傾向がある。この水素結合の傾向はアミンオキシドの吸湿性にあらわれる。

また、潮解性物質として、アミンからなる化合物群も潮解性を有する物質がある。例えば、Ｌ−カルニチン、Ｎ−メチルグリシン、ベンジルトリエチルアンモニウムクロライド（ＢｔＥＡＣ）、Ｎ−メチルモルホリン−Ｎ−オキシド（ＭＭＮＯ）、ベンジルトリメチルアンモニウムクロライド（ＢｔＭＡＣ）がある。さらには、塩化コリン、アセトアミドエタノール、チアミン塩酸塩、ピラゾールなどがある。ここで、アミンとはアンモニアの水素を炭化水素基で１つ以上置換した物質をいう。

また、水溶液付加部２において、界面活性剤を含む水溶液109ｂを水溶液109に混合することで、界面活性剤の作用により水溶液109のシート103への浸透性が向上する。これにより紙の繊維の間に水溶液109が入り込み易くなり紙の繊維同士の水素結合を切り離してセルロースを溶解する作用も高まりシート103の波打ちまたはカールを軽減する。

また、水のみを付加するだけではシート103への浸透性が低く水滴がシート103の表面に残ってしまい、多数のシート103の積載時に上下間で張り付きが生じてしまう。界面活性剤を水溶液109に混入することでシート103への浸透性を高め、シート103表面の水滴をすばやくシート103内部に吸収させることによりシート103の積載性が改善する。

ここで、界面活性剤とは、親水基と、疎水基を持つ物質である。ミセルやベシクル、ラメラ構造を形成することで、極性物質と非極性物質とを均一に混合させる作用を有する。また、表面張力を弱める作用を有する。

本実施形態の界面活性剤としては、非イオン性界面活性剤であるアセチレングリコールを用いた。図４（ｂ）は非イオン性界面活性剤を１％含む水溶液109ｂと、水のみをシート103に塗布したときのシート103の伸縮を測定したものである。シート103は水分が入ると膨張するので、膨張の速度が大きいと浸透性が高いと判断できる。図４（ｂ）より界面活性剤を含む水溶液109ｂの浸透性が水のみの場合の浸透性よりも高いことが分かる。

上記のように、潮解性物質を含む水溶液109ａをシート103に付加することで、付加した水分の蒸発を妨げ、シート103のカールまたは波打ちの低減が持続する。また、水分の代わりに紙の繊維と水素結合し繊維同士の水素結合を抑制する非揮発性物質を含む溶液をシート103に付加することで、該溶液が紙の繊維間に入り込み、シート103の乾燥にかかわらず繊維間の水素結合を生じさせない。これにより、シート103の波打ちまたはカールの低減を維持し続けることが可能となる。

さらにシート103に付加する水溶液109に界面活性剤を混入することで該水溶液109のシート103への浸透性が高まると、紙の繊維間に水溶液109が入り込み易くなり繊維同士の水素結合を切り離してセルロースを溶解する効果も高まる。そして、シート103の波打ちまたはカールを軽減する。また、シート103に水のみを付加するだけでは該シート103への浸透性が低く水滴がシート103の表面に残ってしまい、多数のシート103の積載時に上下間で張り付きが生じてしまう。シート103に付加する水溶液109に界面活性剤を混入することでシート103への水溶液109の浸透性が向上し、シート103の積載性が改善する。

また、定着装置１を通過したシート103に水分を付加し、該シート103のカール及び波打ちを軽減させる場合に、本実施形態では、水溶液109の噴霧量を一定に保ったままシート103の坪量によって潮解性物質の濃度を変更する。このように、シート103に噴霧する潮解性物質を含む水溶液109の潮解性物質の濃度を変更することにより、シート103の坪量に応じて最適な水分量を維持でき、各シート103で適切な波打ち低下を実現できる。

また、シート103に対する水溶液109の噴霧量が一定であるので、シート103の搬送性や積載性が安定する。潮解性物質を含む水溶液109ａをシート103に付加することで、シート103に付加した水分の蒸発を妨げ、シート103のカールや波打ちの低減が持続する。

また、水分の代わりに紙の繊維と水素結合し、繊維同士の水素結合を抑制する非揮発性物質を含む溶液をシート103に付加することで、該溶液が紙の繊維間に入り込み、シート103の乾燥にかかわらず紙の繊維間の水素結合を生じさせない。これにより、シート103の波打ちまたはカールの低減を維持し続けることが可能となる。

１ …定着装置(定着部)
２ …水溶液付加部（水溶液付加装置）
103 …シート
109ａ …潮解性物質を含む水溶液
300 …制御部

Claims (13)

1. シートにトナー画像を形成する画像形成部と、
   画像形成されたシートにトナー画像を加熱定着させる定着部と、
   前記定着部によりトナー画像を加熱定着されたシートに、水分の蒸発を妨げる潮解性物質を含む水溶液を付加する水溶液付加部と、
   前記水溶液付加部によりシートに付加する水溶液の潮解性物質の濃度をシートの坪量に応じて変更する制御部と、
   を備えたことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記潮解性物質は、アミンオキシドからなる化合物群に属していることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記水溶液付加部により水溶液が付加されるシートが紙のとき、前記潮解性物質は、紙の繊維間の水素結合を切り離してセルロースを溶解する作用を有し、
   前記潮解性物質において少なくとも一つは、Ｎ−メチルモルホリン−Ｎ−オキシド（ＭＭＮＯ）またはＮ−エチルモルホリン−Ｎ−オキシド（ＥＭＮＯ）を含む溶液であることを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記潮解性物質は、アミンからなる化合物群に属していることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
5. 前記潮解性物質において少なくとも一つは、塩化コリンを含む溶液であることを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
6. 前記水溶液付加部によりシートに付加する水溶液には、該水溶液のシートへの浸透性を促進する界面活性剤を含むことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
7. 前記水溶液付加部は、シートの表裏側に水溶液を噴霧可能に配置されており、前記制御部は、該水溶液付加部により選択的に該シートの両面もしくは片面に水溶液を付加するよう制御することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の画像形成装置。
8. 前記水溶液付加部は、噴霧ノズルまたはウォータージェット機構を有することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の画像形成装置。
9. 前記制御部は、前記定着部によりシートが乾燥し、シートの水分量が放置環境と平衡状態となる前にシートに潮解性物質を含む水溶液を付加するよう制御することを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の画像形成装置。
10. 前記水溶液付加部は、少なくとも二つ以上のタンクを有し、少なくとも一つの第１のタンクには潮解性物質を含む水溶液が入っており、他の少なくとも一つの第２のタンクには水が入っており、前記第１のタンクの水溶液と、前記第２のタンクの水とを混合した混合水溶液を前記定着部によりトナー画像を加熱定着されたシートに付加することを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の画像形成装置。
11. 前記水溶液付加部は、少なくとも二つ以上のタンクを有し、少なくとも一つの第１のタンクには潮解性物質を含む水溶液が入っており、他の少なくとも一つの第２のタンクには水が入っており、前記第１のタンクの水溶液と、前記第２のタンクの水とをそれぞれ別々に前記定着部によりトナー画像を加熱定着されたシートに付加することを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の画像形成装置。
12. 前記水溶液付加部によりシートに噴霧される水溶液の単位面積あたりの噴霧量はシートの坪量にかかわらず一定であることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載の画像形成装置。
13. 前記水溶液付加部は、トナー画像をシートに定着した後のシート搬送途中にシートに潮解性物質を含む水溶液を付加することを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１項に記載の画像形成装置。

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