(57)【要約】【課題】  定着液を用いる湿式定着方式の画像形成装置において、定着液をトナー像に付与する際の定着液の流動によるトナー像乱れ、トナー量の多いトナー像の記録媒体への定着不足などが起こるのを防止し、長期間にわたって安定的に高画質品位の画像を得るとともに、定着液の消費量を減らす。【解決手段】  トナー像形成手段２と、中間転写ベルト２１を含む中間転写手段３と、中間転写媒体加熱手段４と、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、排出手段８とを含む画像形成装置１において、中間転写ベルト２１上のトナー像に回転下に圧接して定着液３５を付与する塗布ローラ３２が、その表面を、弾性変形可能でかつ定着液３５を保持できる多孔質層を有する。【選択図】      図１
2006293169.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
結着樹脂を含み帯電可能な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、表面が平滑で、その表面にトナー像を担持して回転駆動する中間転写媒体を含む中間転写手段と、トナー像を軟化させる作用を有する定着液を中間転写媒体上のトナー像に接触下に塗布する定着液付与手段と、定着液を付与されて軟化したトナー像を記録媒体に転写する転写手段とを含む画像形成装置において、
定着液付与手段は、
少なくとも表面に弾性変形可能であって、定着液を保持する多孔質層を有しかつその軸線回りに回転駆動可能に設けられる塗布部材を含み、
塗布部材を中間転写媒体のトナー像担持面に圧接した状態で回転させながら、塗布部材の多孔質層に保持される定着液をトナー像担持面に接触塗布することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
塗布部材は、
多孔質層と、
多孔質層の内層として設けられ、多孔質層よりも層厚が大きくかつ定着液の浸透および保持が可能な定着液保持層とを含むことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】
塗布部材は、
定着液を保持貯蔵する定着液貯蔵層と、
定着液貯蔵層の表面に弾性変形可能に設けられ、定着液の浸透および保持が可能な材料からなる浸透制御層と、
浸透制御層の表面に弾性変形可能に設けられ、定着液を保持する多孔質層とを含み、ローラ形状に形成される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。
【請求項４】
多孔質層は、空孔径０．１μｍ〜２μｍ、空孔率６０％〜９０％および層厚１０μｍ〜２００μｍであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の画像形成装置。
【請求項５】
多孔質層の定着液に対する接触角は、中間転写媒体の表面の定着液に対する接触角より小さく、かつトナー表面の定着液に対する接触角よりも大きいことを特徴とする請求項４記載の画像形成装置。
【請求項６】
定着液付与手段は、さらに、塗布部材を中間転写媒体に圧接する圧接手段を含み、
圧接手段は、塗布部材の多孔質層に保持される定着液が、塗布部材と中間転写媒体のトナー像担持面との圧接部を通過可能な押圧力で塗布部材を中間転写媒体に圧接することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の画像形成装置。
【請求項７】
圧接部材が塗布部材を中間転写媒体に圧接する押圧力は、線圧で０．０５Ｎ／ｃｍ〜１．０Ｎ／ｃｍである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。
【請求項８】
定着液付与手段は、
塗布部材とともに、
さらに定着液を収容する定着液収容手段と、
定着液収容手段に収容される定着液を塗布部材の外周面に供給する定着液供給手段と、
塗布部材の外周面に当接するように設けられ、塗布部材の多孔質層に保持される定着液量を調整する定着液規制手段とを含むことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１つに記載の画像形成装置。
【請求項９】
トナーに含まれる結着樹脂の弾性率は、塗布部材表面の弾性率より大きい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。
【請求項１０】
結着樹脂を含み帯電可能な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、表面が平滑でその表面にトナー像を担持し、一定の電位に保持されて回転駆動する中間転写媒体を含む中間転写手段と、トナー像を軟化させる作用を有する定着液を中間転写媒体上のトナー像に非接触下に塗布する定着液付与手段と、定着液を付与されて軟化したトナー像を記録媒体に転写する転写手段とを含む画像形成装置において、
定着液付与手段は、
定着液を霧状の液滴にする定着液霧化手段と、
定着液霧化手段より形成される定着液の液滴をトナーの帯電極性と逆の極性に帯電させる定着液帯電手段と、
帯電状態にある定着液の液滴を中間転写媒体上のトナー像およびその近傍に供給する液滴供給手段とを含むことを特徴とする画像形成装置。
【請求項１１】
定着液霧化手段は、
トナーの平均粒径と同じまたはそれよりも小さい径を有する定着液の液滴を形成することを特徴とする請求項１０記載の画像形成装置。
【請求項１２】
定着液付与手段よりも中間転写媒体の回転駆動方向の上流側に設けられる中間転写媒体加熱手段を含み、
中間転写媒体加熱手段は、
中間転写媒体上のトナー像を、トナーに含まれる結着樹脂のガラス転移点以上の温度に加熱することを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１つに記載の画像形成装置。
【請求項１３】
定着液付与手段よりも中間転写媒体の回転駆動方向の上流側に設けられる中間転写媒体加熱手段を含み、
中間転写媒体加熱手段は、
結着樹脂とともに結着樹脂よりも軟化点の低いワックスを含むトナーからなり、中間転写媒体上に担持されるトナー像を、ワックスの軟化点以上の温度に加熱することを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１つに記載の画像形成装置。
【請求項１４】
トナー画像形成手段によって結着樹脂を含み帯電可能な複数色のトナーからなるトナー像をそれぞれ形成し、中間転写媒体上で複数色のトナー像を重ね合わせる減法混色によりカラー画像を形成することを特徴とする請求項１〜１３のいずれか１つに記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複写機、プリンタ、ファクシミリなどに汎用される、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、この静電潜像にトナーを含む現像剤を現像手段から供給して現像することによりトナー像とし、このトナー像を直接または中間転写媒体を介して紙などの記録媒体に転写し、記録媒体に転写されたトナー像を記録媒体に定着させることによって、記録媒体上に画像が形成される。
【０００３】
トナー像の記録媒体への定着には、トナー像を加熱する熱定着方式、トナーを軟化および／または膨潤させる定着液をトナー像に付与する湿式定着方式などが知られる。このうち、湿式定着方式では、定着液の付与により軟化および／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という利点を有し、多くの提案がなされている。
【０００４】
たとえば、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する中間転写媒体と、トナーを溶解または膨潤させる定着液を、中間転写媒体のトナー像担持領域に定着液塗布ローラにより接触塗布する定着液塗布手段と、定着液塗布手段により溶解または膨潤されるトナー像を記録媒体上に転写する転写手段とを含む画像形成装置が提案される（たとえば、特許文献１参照）。この画像形成装置においては、定着液とトナーとの親和性を利用して、接触塗布される定着液は、中間転写媒体のトナー像担持領域におけるトナー付着部分である画像部のみに付与され、トナーが付着しない非画像部には付与されないように構成される。これによって、定着液の消費量が削減される。
【０００５】
しかしながら、特許文献２の画像形成装置によれば、中間転写媒体と定着液塗布ローラとの間隔が一定であるために、中間転写媒体のトナー像担持部分と定着液塗布ローラ表面とが会合すると、定着液塗布ローラ表面に付着する定着液がトナー像により押し退けられ、トナー像を溶解または膨潤させるのに充分な量の定着液をトナー像に付与できないという問題がある。これは、色の異なるトナー像を複数重ねて滅法混色によりカラー画像を形成する場合に、トナー像が嵩高になるので、特に顕著になる。
【０００６】
また、水を吸収して軟化するトナーからなるトナー像を、疎水性材料からなる中間転写媒体に担持させ、このトナー像を担持した中間転写媒体に、中間転写媒体に圧接して設けられるスキージーローラ（塗布ローラ）で水を付与してトナー像に選択的に水を付与して軟化させ、軟化したトナー像を記録媒体に圧力転写する方法が提案されている（たとえば、特許文献２参照）。この方法では、スキージーローラにより中間転写媒体に水を付与すると、中間転写媒体は疎水性材料からなるので、中間転写媒体上に水が存在せず、トナー像のみが水に濡れた状態になる。しかしながら、中間転写媒体上のトナー像にスキージーローラにより付与される水は、中間転写媒体とスキージーローラとのニップ部（接触部）において圧搾され、ニップ部の入り口でメニスカスを形成して滞留するとともに、余剰分はスキージーローラに再付着して戻されるので、ニップ部入り口で激しい水流が発生し、トナー像を構成するトナー同士の結合力が非常に弱いことも相俟って、トナー像のドットが流れてトナー像に乱れを生じ、所望の画像が形成されないという欠点が生じる。また、トナー像のドットが部分的につぶれ、画像劣化を生じることもある。さらに、スキージーローラにトナーが付着し、画像劣化および画像汚染の原因になることもある。
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−１０９７４７号公報
【特許文献２】特開昭５８−４０５７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、定着液の流動によるトナー像乱れ、トナー量の多いトナー像の記録媒体への定着不足などの不具合が起こらない湿式定着方式の画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、結着樹脂を含み帯電可能な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、表面が平滑で、その表面にトナー像を担持して回転駆動する中間転写媒体を含む中間転写手段と、トナー像を軟化させる作用を有する定着液を中間転写媒体上のトナー像に接触下に塗布する定着液付与手段と、定着液を付与されて軟化したトナー像を記録媒体に転写する転写手段とを含む画像形成装置において、
定着液付与手段は、
少なくとも表面に弾性変形可能であって、定着液を保持する多孔質層を有しかつその軸線回りに回転駆動可能に設けられる塗布部材を含み、
塗布部材を中間転写媒体のトナー像担持面に圧接した状態で回転させながら、塗布部材の多孔質層に保持される定着液をトナー像担持面に接触塗布することを特徴とする画像形成装置である。
【００１０】
また本発明の画像形成装置は、前述の塗布部材が、
多孔質層と、
多孔質層の内層として設けられ、多孔質層よりも層厚が大きくかつ定着液の浸透および保持が可能な定着液保持層とを含むことを特徴とする。
【００１１】
また本発明の画像形成装置は、前述の塗布部材が、
定着液を保持貯蔵する定着液貯蔵層と、
定着液貯蔵層の表面に弾性変形可能に設けられ、定着液の浸透および保持が可能な材料からなる浸透制御層と、
浸透制御層の表面に弾性変形可能に設けられ、定着液を保持する多孔質層とを含み、ローラ形状に形成されることを特徴とする。
【００１２】
さらに本発明の画像形成装置は、前述の多孔質層が、空孔径０．１μｍ〜２μｍ（０．１μｍ以上、２μｍ以下）、空孔率６０％〜９０％（６０％以上、９０％以下）および層厚１０μｍ〜２００μｍ（１０μｍ以上、２００μｍ以下）であることを特徴とする。
【００１３】
さらに本発明の画像形成装置は、多孔質層の定着液に対する接触角が、中間転写媒体の表面の定着液に対する接触角より小さく、かつトナー表面の定着液に対する接触角よりも大きいことを特徴とする。
【００１４】
さらに本発明の画像形成装置は、前述の定着液付与手段が、さらに、塗布部材を中間転写媒体に圧接する圧接手段を含み、
圧接手段は、塗布部材の多孔質層に保持される定着液が、塗布部材と中間転写媒体のトナー像担持面との圧接部を通過可能な押圧力で塗布部材を中間転写媒体に圧接することを特徴とする。
【００１５】
さらに本発明の画像形成装置は、前述の圧接手段が塗布部材を中間転写媒体に圧接する押圧力が、線圧で０．０５Ｎ／ｃｍ〜１．０Ｎ／ｃｍ（０．０５Ｎ／ｃｍ以上、１．０Ｎ／ｃｍ以下）であることを特徴とする。
【００１６】
さらに本発明の画像形成装置は、前述の定着液付与手段が、
塗布部材とともに、
さらに定着液を収容する定着液収容手段と、
定着液収容手段に収容される定着液を塗布部材の外周面に供給する定着液供給手段と、
塗布部材の外周面に当接するように設けられ、塗布部材の多孔質層に保持される定着液量を調整する定着液規制手段とを含むことを特徴とする。
【００１７】
さらに本発明の画像形成装置は、トナーに含まれる結着樹脂の弾性率が、塗布部材表面の弾性率より大きいことを特徴とする。
【００１８】
また本発明の画像形成装置は、結着樹脂を含み帯電可能な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、表面が平滑でその表面にトナー像を担持し、一定の電位に保持されて回転駆動する中間転写媒体を含む中間転写手段と、トナー像を軟化させる作用を有する定着液を中間転写媒体上のトナー像に非接触下に塗布する定着液付与手段と、定着液を付与されて軟化したトナー像を記録媒体に転写する転写手段とを含む画像形成装置において、
定着液付与手段は、
定着液を霧状の液滴にする定着液霧化手段と、
定着液霧化手段より形成される定着液の液滴をトナーの帯電極性と逆の極性に帯電させる定着液帯電手段と、
帯電状態にある定着液の液滴を中間転写媒体上のトナー像およびその近傍に供給する液滴供給手段とを含むことを特徴とする画像形成装置である。
【００１９】
さらに本発明の画像形成装置は、前述の定着液霧化手段が、トナーの平均粒径と同じまたはそれよりも小さい径を有する定着液の液滴を形成することを特徴とする。
【００２０】
さらに本発明の画像形成装置は、定着液付与手段よりも中間転写媒体の回転駆動方向の上流側に設けられる中間転写媒体加熱手段を含み、
中間転写媒体加熱手段は、
中間転写媒体上のトナー像を、トナーに含まれる結着樹脂のガラス転移点以上の温度に加熱することを特徴とする。
【００２１】
さらに本発明の画像形成装置は、定着液付与手段よりも中間転写媒体の回転駆動方向の上流側に設けられる中間転写媒体加熱手段を含み、
中間転写媒体加熱手段は、
結着樹脂とともに結着樹脂よりも軟化点の低いワックスを含むトナーからなり、中間転写媒体上に担持されるトナー像を、ワックスの軟化点以上の温度に加熱することを特徴とする。
【００２２】
さらに本発明の画像形成装置は、トナー画像形成手段によって結着樹脂を含み帯電可能な複数色のトナーからなるトナー像をそれぞれ形成し、中間転写媒体上で複数色のトナー像を重ね合わせる減法混色によりカラー画像を形成することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、トナー像形成手段と、中間転写媒体を含む中間転写手段と、中間転写媒体上のトナー像に定着液を接触下に塗布する定着液付与手段と、転写手段とを含む画像形成装置において、少なくとも表面に弾性変形可能かつ定着液の保持が可能な多孔質層を有する塗布部材を、中間転写媒体のトナー像担持面に圧接して回転させながら、多孔質層に保持される定着液をトナー像担持面に接触塗布する構成を有する湿式定着方式の画像形成装置が提供される。
【００２４】
塗布部材における多孔質層中には、定着液を保持し得る空孔が多数存在する。多孔質層に保持される定着液は、塗布部材と中間転写媒体とのニップ部（圧接部）のような、多孔質層に対して外部から掛かる圧力が大きい部分では多孔質層中に留まり、トナー像との接触部分のような、外部から掛かる圧力が小さい部分では多孔質層から浸み出す。したがって、塗布部材と中間転写媒体とのニップ部（圧接部）のような外部から圧力が掛かる部分では、定着液は多孔質層中に存在するので、塗布部材と中間転写部材とのニップ部の入り口で定着液がメニスカスを形成して滞留することがほとんどなく、トナー像を乱す原因になる定着液の流れが発生し難い。
【００２５】
また、多孔質層から浸み出す定着液量は、多孔質層が接触する中間転写媒体の部位の表面積に応じて変化する。トナー像は微細なトナー粒子が集合して形成されるので、巨視的な面積当たりの表面積が大きい。表面積が大きな部位では、定着液が多く浸み出して巨視的な面積当たりの定着液付与量が大きくなる。さらに、異なる色の複数のトナー像が積層されてカラートナー像が形成される場合には、トナー像が複数積層される分だけ表面積はさらに大きくなり、それに伴って定着液付与量も一層増大する。一方中間転写媒体のトナーが付着しない部分は平滑であるため、巨視的な面積当たりの表面積が小さい。表面積が小さい部位では、多孔質層からの定着液の浸み出し量が少なく、定着液付与量が小さくなる。さらに、多孔質層は弾性変形可能に構成され、トナー像の凹凸に倣って多孔質層が変形するので、トナー量が部分的に異なりトナー像表面に部分的な高低が生じても、低い部分にも定着液を均一に付与できる。また、中間転写媒体上にトナー像が局所的に担持される場合でも、多孔質層がそれに応じて変形し、トナー像に定着液が付与される。このため、トナー像が担持される画像部には定着液が多く付与され、トナー像が担持されない非画像部では定着液付与量が少なくなり、結果的に画像部のみにほぼ選択的に定着液が付与される。
【００２６】
このようにして、本発明の画像形成装置を用いれば、高品位で高精細な画像を長期にわたって安定的に形成できる。
【００２７】
本発明によれば、多孔質層と、多孔質層の内層として設けられ、多孔質層よりも層厚が大きくかつ定着液の浸透および保持が可能な定着液保持層とを含む塗布部材を用いることによって、多孔質層が保持する定着液量が少なくても、中間転写媒体上のトナー像に充分量の定着液を付与できる。すなわち、前記のような定着液保持層を設ければ、多孔質層を膜厚の小さい多孔質膜で形成できるので、たとえば、表層のみを高価で微細な多孔質膜と、内部を安価なフェルト、連続発泡ゴムなどからなる部材で構成すれば、トナー像への定着液の付与性を低下させることなく、塗布部材を安価に製造できる。  本発明によれば、定着液貯留層と、定着液貯留層の表面に設けられる浸透制御層と、浸透制御層の表面に設けられる多孔質層とを含み、ローラ形状に形成される塗布部材を用いることによって、塗布部材をカートリッジ方式とし、塗布部材の交換により定着液を補充できる。これにより、液状物である定着液が塗布部材内部の閉空間のみにしか存在しないので、画像形成装置内部で定着液が溢れるかまたは飛散することがない。
【００２８】
また、保持貯蔵層と多孔質層との間に浸透制御層が介在し、多孔質層への定着液の過剰な供給が防止されるので、塗布部材の表面に過剰な定着液が浸み出して、塗布部材と中間転写媒体とのニップ部の入り口で定着液がメニスカスを形成するのが一層防止される。したがって、定着液とトナー像とが接触した状態で定着液の流動が発生せず、トナー像を乱さないので、高品位で高精細な画像が得られる。さらに、保持貯蔵層に接する浸透制御層から多孔質層へ定着液が安定的に供給されるので、トナー量の多いベタ画像を連続して出力しても、該ベタ画像にその定着に必要充分量の定着液が付与され、常に高品位で高精細な定着画像が得られる。
【００２９】
本発明によれば、塗布部材における多孔質層の空孔径を０．１〜２μｍ、空孔率を６０〜９０％、および層厚を１０〜２００μｍにすることによって、前述の効果が最大限に発揮される。空孔径が０．１μｍ未満では、トナー像への定着液の付与量が不充分になり、トナー量が多い部分で定着強度が不足し、一方２μｍを超えると、トナー粒子が空孔に嵌り込んで強固に付着し、多孔質膜を目詰まりさせる。空孔率が６０％未満では、定着液の保持量とトナー像への付与量とが不充分になり、トナー量が多い部分で定着強度が不足し、一方９０％を超えると、形状復元性および弾性を有する多孔質層としての形成が困難である。厚さが１０μｍ未満では、多孔質層として形成するのが困難であり、一方２００μｍを超えると、定着液のトナー像への付与量が不充分になるため、トナー量が多い部分で定着強度が不足する。
【００３０】
本発明によれば、多孔質層の定着液に対する接触角が、中間転写媒体表面の定着液に対する接触角よりも小さくすることによって、多孔質層と中間転写媒体とが接触する際に、定着液が中間転写媒体よりも多孔質層に付着し易くなる。その結果、トナー像が付着しない非画像部の中間転写媒体に多孔質層から定着液が付与されるのをできる限り減少させることができ、ひいては定着液の使用量および補充回数を低減できる。また、多孔質層の定着液に対する接触角が、トナーの定着液に対する接触角よりも大きくすることによって、多孔質層とトナー像とが接触する際に、定着液が多孔質層よりもトナー像に付着し易くなる。その結果、トナー像が付着する画像部にトナー量に応じて充分量の定着液を付与できる。
【００３１】
本発明によれば、定着液付与手段がさらに圧接手段を含み、圧接手段によって、塗布部材の多孔質層に保持される定着液が、塗布部材と中間転写媒体とのニップ部（圧接部）を通過可能なように塗布部材を中間転写媒体に圧接する。この構成により、塗布部材に保持される定着液は必ず塗布部材と中間転写媒体とのニップ部を通過するので、塗布部材は定着液の薄層を介して中間転写媒体に一定の押圧力で圧接することになる。その結果、大面積でトナー量の多いトナー像（ベタ画像）がニップ部に進入し、それによって塗布部材と中間転写媒体との間隔が大きくなっても、トナー像に充分量の定着液を付与できる。また、塗布部材と中間転写媒体とのニップ部入り口において、定着液がメニスカスを形成して滞留するのがさらに防止され、高品位で高精細な画像のより一層の安定的な形成が可能になる。さらに、定着液の薄層を介して塗布部材とトナー像とが接触し、トナー像が塗布部材に直接接触しないので、トナーの塗布部材への付着が防止される。
【００３２】
本発明によれば、圧接部材による塗布部材の中間転写媒体への圧接押圧力を線圧で０．０５〜１．０Ｎ／ｃｍとすることによって、前述の効果が際立って発揮される。０．０５Ｎ／ｃｍ未満では、塗布部材と中間転写媒体との接触状態が不安定になり、定着液が中間転写媒体上のトナー像に均一に塗布できない場合がある。さらに、中間転写媒体の微妙な凹凸およびトナー像の凹凸に倣って塗布部材が弾性変形できず、トナー像の凹部に充分量の定着液を付与できず、定着液の塗布むらひいては定着画像における光沢むら、色むらなどが発生するおそれがある。また１．０Ｎ／ｃｍを超えると、塗布部材表面の定着液が塗布部材と中間転写媒体とニップ部を通過できず、該ニップ部で定着液をスクイーズし、定着液がニップ部入り口でメニスカスを形成し、余剰の定着液が塗布部材の回転方向上流側へ戻り、。ニップ部入り口で定着液が激しく流動し、トナー像が乱される可能性がある。
【００３３】
本発明によれば、塗布部材と、定着液収容手段と、定着液供給手段と、定着液規制手段とを含む定着液付与手段を用い、塗布部材の外周面に定着液を付与する構成を採ることによって、塗布部材の内部に定着液を保持する必要がないので、塗布部材の小型化が可能になる。また、定着液収容手段を塗布部材の外部に設けることによって、定着液の大量貯蔵が可能になり、定着液の補充回数を少なくできる。また、定着液規制手段にて塗布部材表面の定着液量を調整することによって、塗布部材表面に過剰量の定着液が付着し、塗布部材と中間転写媒体とのニップ部入り口で定着液がメニスカスを形成するのを防止でき、定着液とトナー像とが接触した状態で定着液の流動が発生せず、トナー像を乱さないので、高品位で高精細な画像が得られる。  本発明によれば、トナーに含まれる結着樹脂の弾性率を塗布部材表面の弾性率よりも大きくすることによって、塗布部材表面がトナー像の凹凸に倣って確実に弾性変形できる。その結果、トナー量が多い部分でも、またトナー量の多い部分に囲まれるトナー量の少ない部分でも、トナー像の相対的な高さに関係なく定着液を均一に付与でき、高品位な定着画像が得られる。
【００３４】
本発明によれば、トナー像形成手段と、中間転写媒体を含む中間転写手段と、定着液付与手段と、転写手段とを含む画像形成装置において、定着液霧化手段と、定着液帯電手段と、液滴供給手段とを含む定着液付与手段を採用し、定着液を液滴化し、定着液の液滴をトナー像と逆極性に帯電させ、トナー像の近傍に供給することによって、トナー像のみにトナー像のトナー量に応じて選択的に定着液を付与でき、中間転写媒体には定着液がほとんど付着しないので、定着液の使用量を減らし、定着液の補充回数を低減できる。
【００３５】
本発明によれば、定着液霧化手段が、トナーの平均粒径と同じかまたはそれよりも小さい径を有する定着液の液滴を形成するように構成することによって、トナー像に定着液の液滴が付着する際に、トナー粒子が凝集するのを抑制でき、均一で高品位な定着画像が得られる。定着液の液滴がトナーの平均粒径よりも大きいと、トナー像に定着液の液滴が付着する瞬間にその周囲のトナー粒子を凝集させ、トナー像に目視でも確認できるほどのむらが生じる。
【００３６】
本発明によれば、本発明の画像形成装置が定着液付与手段よりも中間転写媒体の回転駆動方向の上流側に中間転写媒体加熱手段を含み、中間転写媒体加熱手段により、中間転写媒体上のトナー像をトナーに含まれる結着樹脂のガラス転移点以上の温度に加熱する構成を採ることによって、トナー中の結着樹脂が適度に軟化し、中間転写媒体とトナー粒子との付着力が増加する。その結果、トナー粒子の塗布部材への付着、定着液を付与する際のトナー像の乱れなどを一層防止できる。したがって、塗布部材を用いる場合には特に好適である。
【００３７】
本発明によれば、本発明の画像形成装置が定着液付与手段よりも中間転写媒体の回転駆動方向の上流側に中間転写媒体加熱手段を含み、結着樹脂とともに結着樹脂よりも軟化点の低いワックスを含むトナーを用い、中間転写媒体加熱手段により、中間転写媒体上のトナー像をトナーに含まれるワックスの軟化点以上の温度に加熱する構成を採ることによって、トナー中のワックスが適度に軟化し、中間転写媒体とトナー粒子との付着力が増加する。その結果、トナー粒子の塗布部材への付着、定着液を付与する際のトナー像の乱れなどを一層防止できる。したがって、塗布部材を用いる場合には特に好適である。また、トナー粒子中のワックスが軟化することにより、定着液がトナー粒子の内部にまで進入し、短時間でトナーを記録媒体への転写に適する軟化状態にすることができる。その結果、定着液を付与してから記録媒体へ転写するまでの時間を短縮化でき、定着液の付与位置と記録紙への転写位置との間隔を短く設定でき、装置を小型化が容易である。
【００３８】
本発明によれば、前述の画像形成装置において、中間転写媒体上で複数色のトナー像を重ね合わせる滅法混色によりカラー画像を形成すると、トナー量に応じて必要充分量の定着液が付与されるので、高品位なカラー定着画像が形成できる。このように、本発明の画像形成装置は、特にカラー画像の形成に適する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３９】
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（主に定着液付与手段５）の構成を拡大して示す断面図である。なお、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の画像形成装置である。
【００４０】
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、中間転写媒体加熱手段４と、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、排出手段８とを含んで構成される。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。また有機感光層と導電性基体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。有機感光層に代えて、酸化亜鉛、セレン、アモルファスシリコンなどからなる感光層を使用できる。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。
【００４４】
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が使用できる。本実施の形態では、感光体ドラム１１ｙは帯電ローラ１２ｙによって−６００Ｖに帯電される。
【００４５】
光走査ユニット１３は、帯電状態になる感光体ドラム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。本実施の形態では、露光電位−７０Ｖの静電潜像が形成される。
【００４６】
現像装置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攪拌ローラ２０ａ，２０ｂであって、攪拌ローラ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を供給する攪拌ローラ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。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。また本実施の形態では、現像ローラ１１ｙには、現像電位として−２４０Ｖの直流電圧が印加される。トナー貯留容器１９ｙ中のイエロー色トナー１６ｙは、攪拌ローラ２０ａ，２０ｂによって図示しない磁性キャリアと混合された後、現像ローラ１７ｙ表面に供給され、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。
【００４７】
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。
【００４８】
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の表面に接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形成動作が繰り返し実行される。
【００４９】
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３０の方向の上流側からこの順番で一列に配列される。
【００５０】
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。なお、以後特に断らない限り、各色トナー１６ｙ，１６ｍ，１６ｃ，１６ｂをトナー１６と総称する。
【００５１】
結着樹脂としては、後述する定着液３５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ず、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、ポリウレタンなどが挙げられる。結着樹脂は単独または２種以上の組合せで使用できる。これらの中でも、トナー１６自体の保存性、耐久性、定着液３５の付与によるトナー１６の軟化および／または膨潤制御などの点から、軟化点が１００〜１５０℃、ガラス転移点が５０〜８０℃およびヤング率が０．５〜５ＧＰａである樹脂が好ましく、ポリエステルが特に好ましい。ポリエステルは、入手容易で安価な有機溶剤によって容易に膨潤および／または軟化して透明になる。これによって、異なる単色のトナー像を複数重ね合わせたカラートナー像を記録媒体に定着させると、減法混色により充分な発色が得られる。また、前記の軟化点範囲の樹脂よりも軟化点（または分子量）の高い樹脂を用いると、現像時の負荷によるトナー１６の劣化が防止され、長期間にわたって安定した現像トナー像ひいては高水準で安定した画像が得られる。
【００５２】
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３５による滲みを防止するために、定着液３５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。
【００５３】
離型剤としては、後述する定着液３５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されず、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のワックス類が挙げられる。これらのワックスの中から、使用する結着樹脂に応じて、該結着樹脂よりもガラス転移点の低いワックスを用いるのが好ましい。ガラス転移点が結着樹脂よりも低いワックスは加熱により容易に軟化するので、トナー１６自体の軟化点よりも低温でも、トナー１６同士の結合力およびトナー１６のトナー像担持体、記録媒体などへの付着力が増加するので、定着液付与時にトナー１６の流れ、凝集などが発生するのを減少させることができる。さらに、ワックスの軟化により、トナー粒子におけるワックスの存在部分からトナー粒子内部に定着液３５が浸透するので、定着液３５の付与後、短時間でトナー１６全体が軟化および／または膨潤する。その結果、記録媒体への転写定着時に、充分な定着強度が得られるとともに、トナー像の重ね合わせにより充分な発色を得ることができる。
【００５４】
トナー１６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種以上を含むことができる。
【００５５】
トナー１６の体積平均粒径は、特に制限されないけれども、好ましくは２〜７μｍである。このような小粒径トナーを用いると、単位重量当りのトナー１６の表面積が大きくなり、定着液３５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３５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１６の体積平均粒径が小さいほど、記録媒体９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１６の消費量の低減化を達成でき、ひいては定着液３５の消費量のさらなる低減化を達成できる。
【００５６】
トナー１６の体積平均粒径が２μｍ未満では、トナー１６の流動性が低下し、現像動作の際に、トナー１６の供給、攪拌および帯電が不充分になり、トナー１６量の不足、逆極トナーの増加などが起こり、高画質の画像が得られないおそれがある。一方、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ＯＰフィルムへの定着の場合には、画像が暗くなる。
【００５７】
トナー１６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１００〜１５０℃、ガラス転移点が５０〜１００℃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は高いけれども、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３５を用いて化学的にトナー１６を膨潤・軟化させるので、定着および発色が充分で、高品位な画像が得られる。
【００５８】
トナー１６は、公知の方法に従って製造できる。たとえば、結着樹脂に着色剤、離型剤などを分散して粉砕する方法、結着樹脂のモノマー溶液中に着色剤、離型剤などを分散させ、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１６の表面積を大きくするために、トナー１６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、定着液３５と接触し易くなるので、定着液３５の使用量を減らし、トナー像の定着および乾燥を短時間で実施できる。
【００５９】
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。このトナーは結着樹脂、着色剤および離型剤を含み、体積平均粒径６μｍ、顔料含有量がトナー全量の１２重量％、離型剤としてのワックス含有量がトナー全量の７重量％および残部が結着樹脂である、負帯電性の絶縁性非磁性トナーである。結着樹脂は、ガラス転移点６０℃、軟化点１２０℃およびヤング率２ＧＰａのポリエステルである。ワックスは、軟化点７０℃の低分子ポリエチレンワックスである。このトナーを用いて、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）を得るのに必要な単位面積当りのトナー量は５ｇ／ｍ２である。さらに、定着液３５に対する接触角は４７°である。
【００６０】
中間転写手段３は、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２６，２７，２８と、ベルトクリーナ２９と、温度センサ３１とを含んで構成される。
【００６１】
中間転写ベルト２１はトナー像担持体であり、支持ローラ２６，２７，２８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とほぼ同じ速度で矢符３０の方向に回転する。中間転写ベルト２１としてはこの分野で常用されるものの中から、定着液３５を浸透させない材質のものを選択して使用する。中でも、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、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（ＰＦＡ）などのフッ素樹脂、ポリカーボネート、ポリイミドなどの合成樹脂の１種または２種以上を含むものが好ましい。本実施の形態では、厚さ１００μｍのポリイミド製基材表面に、１）厚さ３００μｍのシリコーンゴム層、ならびに２）ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）および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（ＰＦＡ）を８：２（重量比）で混合したフッ素樹脂組成物からなる厚さ２０μｍの表面コート層をこの順番で積層したものを用いる。なお、ポリイミド製基材および表面コート層には、中間転写ベルト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を配合できる。なお、中間転写ベルト２１の定着液３５に対する接触角は、後述する塗布ローラ３２における多孔質層３６に対する接触角よりも大きくなるように、それぞれの材料を選択するのが好ましい。これによって、中間転写ベルト２１上のトナー像が担持されない非画像部には定着液３５が付着し難くなり、中間転写ベルト２１の定着液３５による汚染などが防止され、定着液３５の使用量も減らすことができる。本実施の形態では、中間転写ベルト２１の定着液３５に対する接触角は７０°である。
【００６２】
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。トナー像担持体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。
【００６３】
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材を含むＥＰＤＭ、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下される。
【００６４】
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のトナー像担持面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。
【００６５】
支持ローラ２６，２７，２８には、たとえば、直径３０ｍｍで、肉厚が１ｍｍのアルミニウム製円筒体が用いられる。加熱支持ローラ２６は、図示しない駆動手段によりその軸線方向に回転駆動可能に支持され、その内部に中間転写媒体加熱手段４が設けられる。中間転写媒体加熱手段４は、トナー像の中間転写ベルト２１に対する付着力およびトナー像を構成するトナー同士の結合力を高める作用を有する。中間転写媒体加熱手段４には、たとえば、ハロゲンランプなどの加熱ヒータが使用される。支持ローラ２７は、中間転写ベルト２１を介して後述する転写定着ローラ４４に圧接するバックアップローラとしても機能することから、電気的に接地される。支持ローラ２８は、中間転写ベルト２１に張力を付与するテンションローラである。
【００６６】
ベルトクリーナ２９は、中間転写ベルト２１のトナー像担持面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９に転写した後に、トナー像担持面２１ａ上に残存するトナー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２８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のトナー像担持面２１ａに圧接し、トナー像担持面２１ａ上の残存トナーなどを掻き取るクリーニングブレード２９ａと、クリーニングブレード２９ａに掻き取られるトナーなどを貯留するトナー貯留容器２９ｂとを含んで構成される。クリーニングブレード２９ａ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。
【００６７】
温度センサ３１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３０の方向において、加熱支持ローラ２６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３１による検知結果は、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は格納される検知結果に基づいて、中間転写媒体加熱手段４に制御信号を送って中間転写ベルト２１の加熱を制御し、中間転写ベルト２１の表面温度を制御する。本実施の形態では、中間転写ベルト２１の表面温度は６５℃に加熱され保持される。この加熱温度は、本実施の形態で使用されるトナー１６に含まれる結着樹脂のガラス転移点（６０℃）よりも高い温度である。トナー像をトナー１６中の結着樹脂のガラス転移点以上に加熱すると、結着樹脂が軟化し、トナー１６同士および中間転写ベルト２１とトナー１６との付着力が増加する。その結果、後述の定着液付与手段５において、トナー１６が塗布ローラ３２に付着すること、定着液３５の付与によりトナー像が乱れることなどを一層確実に防止でき、塗布ローラ３２による定着液３５の接触塗布を容易に実施できる。
【００６８】
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のトナー像が、中間転写ベルト２１のトナー像担持面２１ａの所定位置に重ね合わせて転写されて多色トナー像が形成され、中間転写ベルト２１が加熱支持ローラ２６上を通過し、中間転写ベルト２１上のトナー像は中間転写ベルト２１とほぼ同じ温度に加熱されるのと同時に定着液付与手段５により定着液３５を付与される。
【００６９】
本実施の形態では、加熱支持ローラ２６による中間転写ベルト２１の加熱温度を６５℃とするけれども、加熱温度は、トナー１６中に含まれる成分に応じて適宜変更できる。たとえば、トナー１６が軟化点７０℃のワックスを含む場合は加熱温度を７５℃とし、中間転写ベルト２１と塗布ローラ３２とのニップ部における中間転写ベルト２１およびトナー像の温度が、トナー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。
【００７０】
このように構成することによって、定着液３５を塗布する直前にトナー１６内のワックスが軟化し、トナー１６同士およびトナー１６と中間転写ベルト２１との付着力がさらに増加し、定着液３５塗布時のトナー像の乱れ、トナー１６の塗布ローラ３２への付着などをさらに防止できる。また、定着液３５の塗布による中間転写ベルト２１およびトナー像の温度低下を補う熱量をその場で供給できるので、塗布直後の中間転写ベルト２１、トナー像および定着液３５の温度低下を防止できる、定着液３５を速やかに拡散および浸透させ得る。さらに、トナー粒子中のワックスが軟化することによって、定着液３５がトナー粒子内部まで浸透する。その結果、トナー１６の膨潤・軟化が瞬時に広範囲に生じる。これにより、トナー像を後述の転写定着手段６において記録媒体９に押圧する時に、記録媒体９への充分な定着強度が得られる。さらに、塗布後の定着液３５の温度が上昇させるので、塗布後に定着液３５を短時間で乾燥させ得る。これにより、画像形成装置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。また、トナー１６が瞬時に膨潤・軟化することによって、定着液３５の付与から記録媒体９への転写までの時間を短縮化できるので、定着液３５の付与位置と記録媒体９への転写位置との間隔を短く設定でき、装置を小型化に寄与できる。
【００７１】
定着液付与手段５は、中間転写ベルト２１上に担持されるトナー像に、該トナー像を軟化および／または膨潤させる定着液３５を接触下で付与するものである。
【００７２】
定着液付与手段５は、塗布ローラ３２と、ケーシング３３と、開閉扉３４と、ピボット３９と、ガイド溝４０と、押圧ばね４２とを含んで構成される。
【００７３】
塗布ローラ３２は、ローラ形状に形成され、芯金３６と、芯金３６の表面に形成される浸透制御層３７と、浸透制御層３７の表面に形成される多孔質層３８とを含んで構成され、芯金３５の長手方向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を、ケーシング３３内に設けられる図示しない軸受けにより回転可能に支持され、中間転写ベルト２１の回転に従動して回転する。
【００７４】
また、塗布ローラ３２は、その表面の多孔質層３８が中間転写ベルト２１を介して加熱支持ローラ２６に軽く圧接するように設けられる。この構成により、中間転写ベルト２１と塗布ローラ３２とのニップ部に、大面積でトナー量の多いベタ画像が入っても、押圧力があまり高くないので、ベタ画像によって塗布ローラ３２が押し上げられて塗布ローラ３２と中間転写ベルト２１との間隔が大きくなり、塗布ローラ３２表面の定着液３５の薄層がトナー像とともにニップ部を通過し、その際にトナー像に充分に付与される。また、ニップ部で定着液３５が大きなメニスカスを形成して滞留することがないので、トナー像の乱れが発生せず、高品位で高精細な画像が得られる。さらに、定着液３５を介して塗布ローラ３２とトナー１６とが接触するので、トナー１６の塗布ローラ３２への付着が防止される。
【００７５】
塗布ローラ３２の中間転写ベルト２１に対する押圧力は、好ましくは、線圧で０．０５〜１．０Ｎ／ｃｍである。０．０５Ｎ／ｃｍ未満では、塗布ローラ３２と中間転写ベルト２１との接触状況が不安定になり、定着液３５をトナー像へ均一に付与できない。さらに、中間転写ローラ２１の微妙な凹凸およびトナー像の凹凸に倣って、塗布ローラ３２が充分に弾性変形しないので、トナー像の凹部に定着液３５を付与するのが不充分になる。その結果、定着液３５の塗布むら、それに起因する定着むら、光沢むら、色むらなどが発生する。１．０Ｎ／ｃｍを超えると、塗布ローラ３２と中間転写ベルト２１とが圧接下に回転する状態で、塗布ローラ３２表面の定着液３５がニップ部を通過できない。その結果、ニップ部で定着液３５をスクイーズし、定着液３５がニップ部入り口でメニスカスを形成し、余剰の定着液３５が、塗布ローラ３２の回転方向上流側へ戻り、ニップ部入り口で液が激しく流動し、トナー像に乱れが発生する。なお、色の異なる複数の単色トナー像を重ね合わせてカラー画像を得る場合には、トナーの絶対量が多くなるとともに、トナーが多く付着する箇所と少なく付着する箇所とが微細に入り交じって分布する。たとえば、３色のトナー像を重ね合わせると、高濃度部分では単色のトナー像よりも３倍以上の高さになる。このため、一定の押圧力で接触しかつ弾性を有する塗布ローラ３２によりトナー量に応じて定着液３５を付与することが特に重要である。本実施の形態では、塗布ローラ３２の加熱支持ローラ２６に対する押圧力は０．１Ｎ／ｃｍである。
【００７６】
塗布ローラ３２としての弾性率は、トナー１６の弾性率よりも小さいのが望ましく、好ましくはトナー１６の弾性率の１／１０以下、さらに好ましくは１／１００以下である。
【００７７】
塗布ローラ３２に含まれる芯金３６には、この分野で常用される芯金が使用できる。本実施の形態では、外径３０ｍｍ、肉厚０．５ｍｍのアルミニウム製芯金を使用する。また芯金３６には、定着液３５を通過させる通過孔３６ａが複数個設けられる。本実施の形態では、径０．１ｍｍの通過孔３６ａが、芯金３６の円周方向に等角度で１６箇所、軸方向には半位相ずらして５ｍｍ間隔で設けられる。芯金３６の内部には定着液３５が保持および貯蔵される。したがって、芯金３６は塗布ローラ３２の剛性を高めるという本来の機能とともに、定着液貯蔵層としても機能する。
【００７８】
浸透制御層３７は、芯金３６の通過孔３６ａを通して供給される定着液３５が多孔質層３８に過剰に供給されるのを防止するために、定着液３５の浸透および保持が可能でかつ弾性変形が可能に設けられる。浸透制御層３７は定着液３５の保持貯蔵する芯金３６に接するので、充分な定着液３５の供給を受けることができる。浸透制御層３７は、その中に存在する微細な空孔中に定着液３５を保持することができ、浸透制御層３７の外層である多孔質層３８がトナーの集合体であるトナー像などの表面積の大きい物体に接触すると、多孔質層３８から該物体に多量の定着液３５が付与され、多孔質層３８の定着液３５の保持量が減少するのに伴って、多孔質層３８に定着液３５を供給する。また、多孔質層３８が、平滑な中間転写ベルト２１上に部分的に担持されるトナー像のような凹凸の変化が大きい物体に接触する場合は、浸透制御層３７は多孔質層３８とともに弾性変形し、多孔質層３８による局所的な定着液３５の付与を助けるように多孔質層３８に定着液３５を補給する。さらに、浸透制御層３７の存在によって芯金３６内部の定着液３５が多孔質層３８に直接接触しないので、塗布ローラ３２表面に過剰な定着液３５が漏出し、塗布ローラ３２と中間転写ベルト２１とのニップ部入り口で定着液３５がメニスカスを形成するのを防止できる。したがって、定着液３５の流動によるトナー像の乱れが発生せず、高品位で高精細な画像が得られる。浸透制御層３７には、たとえば、フェルト、ゴムの連続気泡体（スポンジ）などが用いられる。本実施の形態では、厚さ５ｍｍのフェルトが用いられる。また本実施の形態では、浸透制御層３７の弾性体としての指標になるヤング率は３ＭＰａであり、トナー１６に比べて１／１００以下である。
【００７９】
多孔質層３８は中間転写ベルト２１に圧接し、浸透制御層３７から適度に供給される定着液３５を中間転写ベルト２１のトナー像担持面２１ａ上のトナー像に接触下に付与する。多孔質層３８は、浸透制御層３７と同様に、その中に存在する微細な空孔中に定着液３５を保持することができ、接触する物体の表面状態に応じて定着液３５の付与量を変化させることができる。トナー像のように表面積が大きい物体に接触すると、多孔質層３８から定着液３５が多量に浸み出し、巨視的な面積当たりの付与量が大きくなる。一方、中間転写ベルト２１のトナー像を担持しない表面のように表面積が小さい物体に接触すると、定着液３５の浸み出し量が相対的に少なくなり、巨視的な面積当たりの付与量が小さくなる。また、凹凸の変化が大きい部分では局所的に弾性変形を起こし、その部分に定着液３５の必要充分量を供給できる。したがって、トナー像の凹凸（高低）に関係なく、トナー像全体に均一に定着液３５を付与できる。多孔質層３８中の定着液３５がトナー像に付与され、多孔質層３８中の定着液３５の保持量が減少しても、浸透制御層３７から直ちに定着液３５が補給されるので、トナー量の多いベタ画像を連続して出力しても、高品位の定着画像が安定的に得られる。なお、多孔質層３８は、定着液３５のトナー像への付与という機能とともに、多孔質層３８の表面近傍に定着液３５が多量に存在する場合には、定着液３５を吸収する機能をも発揮する。
【００８０】
多孔質層３８の材料としては、弾性変形および多孔質化が可能な材料であれば特に制限されず使用でき、たとえば、ＰＴＦＥ、ポリウレタン、ポリイミドなどが挙げられる。本実施の形態では、ＰＴＦＥからなる厚さ５０μｍの多孔質層３８が設けられ、該層３８における空孔の径が０．５μｍ、空孔率が８０％である。また、本実施の形態では、多孔質層３８の定着液３３に対する接触角は６５°である。
【００８１】
多孔質層３８における空孔径は好ましくは０．１〜２μｍである。０．１μｍ未満では、定着液３５の浸出量が不充分になり、トナー量が多い部分で定着強度が不足する。一方２μｍを超えると、トナー粒子が空孔に嵌り込み、多孔質層３８を目詰まりさせる。また、空孔率は好ましくは６０〜９０％である。６０％未満では、定着液３５の保持量と浸出量とがともに不足し、トナー量が多い部分で定着強度が不足する。９０％を超えると、復元する弾性を有する多孔質層として形成が困難である。さらに層厚は好ましくは１０〜２００μｍである。１０μｍ未満では、多孔質層としての形成が困難であり、一方２００μｍを超えると、定着液の浸出量が不充分になり、トナー量が多い部分で定着強度が不足する。なお、多孔質層３８の層厚は、浸透制御層３７の層厚よりも小さく形成するのが好ましい。浸透制御層３７の材料として用いられるフェルト、スポンジなどには、定着液３５を保持する定着液保持層としての機能がある。したがって、多孔質層の層厚を小さくすることによって定着液３５の保持量が減少しても、浸透制御層３７に充分量の定着液３５が保持され、多孔質層３８に定着液３５が順次供給されるので、定着液３５のトナー像への付与は支障なく実行される。これによって、多孔質層に用いられる高価な多孔質膜の使用量を減らし、浸透制御層３７をフェルト、連続発泡ゴム（スポンジ）などの安価な部材で構成し、塗布ローラ３２の製造コストの低減化を図り得る。
【００８２】
多孔質層３８の定着液３５に対する接触角が、中間転写ベルト２１のトナー像担持面２１ａの定着液３５に対する接触角より小さくなるように構成するのが好ましい。これによって、多孔質層３８と中間転写ベルト２１とが接触するときに、定着液３５が中間転写ベルト２１よりも多孔質層３８に付着しやすくなり、中間転写ベルト２１の非画像部に付与される定着液３５の量を低減化でき、ひいては定着液３５の使用量および補充回数を低減できる。この両者の接触角の差は５度以上が望ましい。
【００８３】
また、多孔質層３８の定着液３５に対する接触角が、トナー１６表面の定着液３５に対する接触角よりも大きくなるように構成するのが好ましい。これによって、多孔質層３８とトナー像とが接触するときに、定着液３５が多孔質層３８よりもトナー像に付着しやすくなり、画像部であるトナー像に多孔質層３８から定着液３５を充分に付与でき、面積当たりのトナー量が多いトナー像であっても確実に定着できる。この両者の接触角の差は１０度以上が望ましい。  前述のような構成を有する塗布ローラ３２を用いれば、塗布ローラ３２と中間転写ベルト２１とのニップ部入り口で定着液３５がメニスカスを形成して滞留することがない。このため、トナー像と定着液３５とが接触した状態で、定着液３５の流れが発生せず、トナー像の乱れがないので、高品位で高精細な画像を安定的に形成できる。また、塗布部材をローラ形状にすることによって、塗布部材の内部に閉空間を形成でき、該閉空間を利用すれば、定着液の保持が容易である。
【００８４】
図４は、塗布ローラ３２による中間転写ベルト２１上のトナー像への定着液３５の付与を説明する図面である。塗布ローラ３２が中間転写ベルト２１上に担持されるトナー１６の集合体であるトナー像（画像部）に接触すると、塗布ローラ３２の浸透制御層３７および多孔質層３８が弾性変形を起こして凹む。トナー粒子１６の周囲には隙間が多く存在し、巨視的な面積当たりの表面積が大きいので、多孔質膜３８から定着液３５が浸み出し、トナー粒子１６の周囲の隙間を満たし、トナー粒子１６を膨潤・軟化する。一方、中間転写ベルト２１におけるトナー像が担持されない平滑な部分（非画像部）では、浸透制御層３７および多孔質層３８の弾性変形も起こらず、巨視的な面積当たりの表面積も小さく、多孔質膜３８からの定着液３５の浸み出し量も少ないので、画像部のみに選択的に定着液３５が付与され、中間転写ベルト２１の定着液３５による汚染などが防止され、定着液３５の使用量の低減化を図り得る。
【００８５】
塗布ローラ３２によれば、芯金３６内部に貯蔵される定着液３５を通過孔３６ａから浸透制御層３７に供給し、浸透制御層３７では定着液３５の多孔質層３８への供給量を適切な範囲に制御し、多孔質層３８は接触下に中間転写ベルト２１上のトナー像に定着液３５を付与する。なお、塗布ローラ３２は、非画像部に付着するカブリトナーにも定着液３５を付与するので、カブリトナーも記録媒体９に定着できる。これにより、カブリトナーが手、衣服などに付着して汚染することを防止できる。
【００８６】
本実施の形態では、塗布ローラ３２の内部の芯金３６中に定着液３５を充填し、塗布ローラ３２の交換により定着液３５を補充する構成とするけれども、それに限定されず、画像形成装置１の内部に別途定着液貯留タンクを設け、該タンクから塗布ローラ３２に定着液３５を補充する構成を採ってもよい。
【００８７】
ケーシング３３は、塗布ローラ３２をその内部に回転可能に支持しながら収容し、加熱支持ローラ２６に対向する側面３３ａには、中間転写ベルト２１を介して塗布ローラ３２と加熱支持ローラ２６とを圧接させるための開口部３３ｂが設けられる。また、ケーシング３３の上部には、その長手方向の両端にピボット３９ａ，３９ｂが設けられる。ピボット３９ａ，３９ｂは、開閉扉３４のケーシング３３に対向する側面に設けられるＵ字形のガイド溝４０ａ，４０ｂに摺動可能に挿入される。ピボット３９ａ，３９ｂがガイド溝４０ａ，４０ｂを摺動することによってケーシング３３が矢符４１の方向に移動し、塗布ローラ３２が中間転写ベルト２１に接触する動作位置に着脱される。ピボット３９ａ，３９ｂがガイド溝４０ａ，４０ｂの先端に位置するときに、塗布ローラ３２が動作位置にある。ケーシング３３は、着脱自在なカートリッジ方式に形成され、塗布ローラ３２内部の定着液がなくなったことを図示しないセンサが検知し、その検知結果をＣＰＵに格納し、ＣＰＵはその検知結果に応じて図示しない操作パネル上にケーシング３３の交換時期が来たことを表示する。それに基づいて、ケーシング３３を交換する。このように構成することによって、定着液３５が画像形成装置１の内部に飛散または漏出する可能性が極めて少なくなり、定着液３５による内部の汚染が防止される。
【００８８】
開閉扉３４は、画像形成装置１の側面１ａの一部に、矢符４３の方向に開閉自在に設けられる。これにより、ケーシング３３の交換が容易である。また、そのケーシング３３に対向する側面には前述のガイド溝４０ａ，４０ｂおよび押圧ばね４２が設けられる。開閉扉３４を閉じると、押圧ばね４２がケーシング３３の下方を押圧する。このとき、ケーシング３３がピボット３９ａ，３９ｂを中心に回転可能に支持されることになる。これによって、ケーシング３３内の塗布ローラ３２が中間転写ベルト２１に所定の押圧力で圧接される。圧接の押圧力は、押圧ばね４２の種類の変更などによって調整できる。押圧ばね４２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。
【００８９】
ここで使用される定着液３５は、トナーを軟化および／または膨潤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り、中間転写ベルト２１に浸透しない。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、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。これらの中でも、エーテル類及びエステル類が好ましく、エステル類が最も好ましい。これらの補助溶剤はトナー１６の結着樹脂を膨潤軟化する作用に優れる。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。
【００９０】
定着液３５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３５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、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するので、トナー像内部のトナーの記録媒体への定着が不充分になり、トナーの剥落などが起こるおそれがある。
【００９１】
定着液３５には、定着液３５のトナー１６に対する濡れ性の向上、補助溶剤の定着液３５中での分散性の向上などを目的として、たとえば、界面活性剤、分散助剤などを添加できる。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。
【００９２】
定着液３５は低粘性の水溶液であり、トナー１６の粒子間、中間転写ベルト２１とトナー１６との間などに速やかに浸透し、定着液３５に含まれ補助溶剤が瞬時にトナー１６を膨潤・軟化させる。また、加熱支持ローラ２６により加熱された中間転写ベルト２１へ定着液３５が付与されるので、トナー像を膨潤・軟化させた後は短時間で乾燥する。
【００９３】
定着液付与手段５によれば、中間転写ベルト２１上のトナー像が加熱支持ローラ２６により中間転写ベルト２１とほぼ同じ温度に加熱されるのと同時に、塗布ローラ３２により定着液３５を接触塗布し、トナー１６を膨潤軟化させる。中間転写ベルト２１上で膨潤軟化したトナー像は、中間転写ベルト２１の回転駆動により転写定着手段６に運ばれる。なお、加熱支持ローラ２６による加熱は、定着液３５の塗布によるトナー像の温度低下を補正する意義をも有する。
【００９４】
転写定着手段６は、支持ローラ２７と、中間転写ベルト２１を介して支持ローラ２７に圧接し、かつ軸線方向に回転駆動可能に設けられる転写定着ローラ４４を含んで構成される。転写定着ローラ４４にはこの分野で常用されるものを使用できるけれども、本実施の形態では、外径が３０ｍｍで、芯金と、芯金表面に設けられる弾性層として厚さ３ｍｍで硬度５０度（ＪＩＳ−Ａ）のシリコーンゴム層と、シリコーンゴム層表面に設けられる表層としての厚さ２０μｍのＰＦＡ層とを含む積層体が用いられる。また、転写定着ローラ４４は、たとえば、８Ｎ／ｃｍの線圧で中間転写ベルト２１を介して支持ローラ２７に圧接するように配置され、電圧は印加されない。
【００９５】
中間転写ベルト２１上のトナー像は、加熱支持ローラ２６内の中間転写媒体加熱手段４により加熱されかつ定着液付与手段５により定着液３５を付与され、膨潤軟化状態になり、中間転写ベルト２１の回転によって、支持ローラ２７と転写定着ローラ４４との圧接部に搬送され、それに同期して、後述する記録媒体供給手段７から記録媒体９が送給され、中間転写ベルト２１上のトナー像が記録媒体９の表面に押圧により転写され、定着される。
【００９６】
中間転写ベルト２１表面にフッ素樹脂層が形成される場合は、トナー１６との付着力が低いので、トナー像はほぼ全量が記録媒体９に転写される。また、中間転写ベルト２１がゴム層を有する場合は、その表層が記録媒体９の凹凸に倣って変形し、記録媒体９の凹部にもトナー像を接触させ得るので、均一な転写定着像が得られる。
【００９７】
また、中間転写ベルト２１が定着液３５を浸透しない材質で形成され、さらにトナー像のみに定着液３５を選択的に付与する構成を採るので、定着液３５の記録媒体９への浸透を防止し、記録媒体９にしわ、カールなどが発生するのを防止するとともに、定着液３５の使用量を低減化できる。
【００９８】
また、定着液３５を付与するための塗布ローラ３２と記録媒体９とが直接接触しない構成を採るので、記録媒体９が紙類である場合に、セルロース繊維などの紙粉が塗布ローラ３２表面に付着することに起因する目詰まりが発生しない。したがって、目詰まりによる定着液３５の塗布の不均一が生じることがなく、高品位画像が長期にわたって安定的に得られる。
【００９９】
転写定着手段６において、トナー像は記録媒体９に押圧され、紙繊維内に強く入り込むと同時にトナー１６の粒子同士が融合し、トナー像の表面が平滑になる。これにより、減法混色による発色性と表面の光沢性に優れた高品位なカラー画像が得られる。
【０１００】
転写定着手段６によれば、中間転写媒体加熱手段４および定着液付与手段５により軟化および／または膨潤状態にあるトナー像が記録媒体９に押圧により転写定着される。
【０１０１】
記録媒体供給手段７は、記録媒体９を貯留する記録媒体カセット５０と、記録媒体９を搬送路Ｐに１枚ずつ送給するピックアップローラ５１と、中間転写ベルト２１上のトナー像が転写定着ローラ４４と支持ローラ２７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９を送給する１対のレジストローラ５２ａ，５２ｂとを含んで構成される。
【０１０２】
記録媒体供給手段７によれば、記録媒体カセット５０内に貯留される記録媒体９が、ピックアップローラ５１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５２ａ，５２ｂにより、転写定着ローラ４４と支持ローラ２７との圧接部に送給される。
【０１０３】
排出手段８は、搬送ベルト４５と、駆動ローラ４６と、テンションローラ４７と、排紙ローラ４８とを含んで構成される。
【０１０４】
搬送ベルト４５は、駆動ローラ４６とテンションローラ４７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、転写定着手段６により画像が形成された記録媒体９を排紙ローラ４８に搬送する。搬送ベルト４５には、たとえば、導電剤を添加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記録媒体搬送面４５ａに、ＰＴＦＥからなる厚さ１０μｍの被覆層を設けたものを使用できる。
【０１０５】
駆動ローラ４６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４６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を使用できる。
【０１０６】
テンションローラ４７は、搬送ベルト４５が弛まないように、搬送ベルト４５に所定の張力を付与する。テンションローラ４７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。
【０１０７】
排紙ローラ４８は、搬送ベルト４５により搬送される記録媒体９を画像形成装置１の外部側面に設けられる排紙トレイ４９に排出する部材であり、互いに圧接するように設けられる１対のローラを含んで構成され、各ローラはそれぞれの軸線方向に回転駆動可能に支持される。
【０１０８】
画像形成装置１によれば、トナー像形成手段２により、トナー像担持体である中間転写ベルト２１上に形成されるトナー像に、中間転写媒体加熱手段４による加熱および定着液付与手段５による接触下での定着液３５の付与が施され、トナー像を軟化および／または膨潤させ、これを転写定着手段６により記録媒体９に転写定着し、画像が形成される。
【０１０９】
図５は、本発明の実施の第２形態である画像形成装置５５における要部の構成を概略的に示す断面図である。
【０１１０】
画像形成装置５５は画像形成装置１に類似し、対応する部分は図示および説明を省略する。また、図５に示す部分のうち、画像形成装置１に対応する部分については同一の参照符号を付し、説明を省略する。
【０１１１】
画像形成装置５５は、定着液付与手段５６を有することを特徴とする。
定着液付与手段５６は、図示しない駆動手段により矢符６１の方向に回転駆動可能に支持され、中間転写ベルト２１を介して加熱支持ローラ２６に圧接するように設けられる塗布ローラ５７と、図示しない駆動手段により矢符６３の方向に回転駆動可能に支持され、塗布ローラ５７に圧接するように設けられる定着液供給ローラ６２と、図示しない駆動手段により矢符６６の方向に回転駆動可能に支持され、塗布ローラ５７に圧接するように設けられる定着液規制ローラ６４と、定着液規制ローラ６４表面に圧接するように設けられる第１のシール部材６５と、塗布ローラ５７表面に圧接するように設けられる第２のシール部材６７と、塗布ローラ５７、定着液供給ローラ６２、定着液規制ローラ６４、第１のシール部材６５および第２のシール部材６７をその内部に収容し、さらにその内部に定着液３５を貯留するケーシング６８とを含んで構成される。
【０１１２】
塗布ローラ５７は、中間転写ベルト２１のトナー像担持面２１ａ上のトナー像に接触下で定着液３５を付与する部材であり、芯金５８と、芯金５８の表面に設けられる定着液保持層５９と、定着液保持層５９の表面に設けられる多孔質層６０とを含む。
【０１１３】
定着液保持層５９は、定着液供給ローラ６２から供給される定着液３５を、多孔質層６０を介して受け取って保持し、多孔質層６０の定着液３５の保持量が減少するのに応じて多孔質層６０に定着液３５を供給する。定着液保持層５９は、フェルト、連続発泡ゴムなどの吸液性および弾性を有する素材により構成される。定着液保持層５９を設けることによって、多孔質層６０が保持する定着液３５が少なくても、塗布ローラ５７全体として定着液３５を充分に保持できるので、中間転写ベルト２１上のトナー像に充分量の定着液３５を付与できる。このため、多孔質層６０を、後述するように、薄い多孔質膜で形成できる。すなわち、表層のみを高価で微細な多孔質膜とし、内部を安価なフェルト、連続発泡ゴムなどの部材で構成できる。
【０１１４】
多孔質層６０は、その内部に多数の微細な空孔を有し、該空孔中に定着液供給ローラ６２から供給される定着液３５の一部を保持し、残余の定着液３５を定着液保持層５９に供給する。多孔質層６０に保持される定着液３５は、塗布ローラ５７と中間転写ベルト２１とのニップ部において中間転写ベルト２１上のトナー像に付与される。多孔質層６０の定着液３５に対する接触角は好ましくは８０度以下である。８０度を超えると、定着液３５が多孔質層６０を透過し難くなり、定着液３５を定着液保持層５９へ供給することも、定着液３５をトナー像に充分に付与することもできない。
【０１１５】
本実施の形態では、径１４ｍｍの芯金５８表面に、定着液保持層５９として厚さ３ｍｍのフェルト層（弾性率３ＭＰａ）を積層して外径２０ｍｍのローラを得、このフェルト層の表面に多孔質層６０として厚さ０．１ｍｍのウレタン樹脂製多孔質膜を積層してなる塗布ローラ５７が用いられる。また、塗布ローラ５７の中間転写ベルト２１への押圧力は、線圧で０．５Ｎ／ｃｍである。また、塗布ローラ５７は中間転写ベルト２１の表面速度と等速で回転する。
【０１１６】
定着液供給ローラ６２は、その一部が、ケーシング６８内の下部に形成される定着液溜の定着液３５中に浸漬するように設けられ、その矢符６３方向への回転によりその表面に付着する定着液３５を、塗布ローラ５７との圧接部において塗布ローラ５７表面に供給する。このように、定着液３５を塗布ローラ５７の外周面に供給する構成を採ることによって、塗布ローラ５７の内部に定着液３５を保持貯留する必要がなくなり、塗布ローラ５７を小型化できる。定着液供給ローラ６２には、たとえば、芯金の表面に樹脂発泡体層を積層したローラ部材が用いられる。本実施の形態では、直径１０ｍｍの芯金表面に、厚さ５ｍｍのウレタン樹脂の連続気泡発泡体を積層したスポンジローラが用いられる。
【０１１７】
定着液規制ローラ６４は、塗布ローラ５７表層の多孔質層６０における定着液３５の保持量を適量に調整するローラ部材であり、たとえば、金属製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が用いられる。定着液規制ローラ６４を設けることによって、塗布ローラ５７の表面に定着液３５が過剰に付着し、塗布ローラ５７と中間転写ベルト２１とのニップ部入り口において、定着液３５がメニスカスを形成し、定着液３５の流動が発生し、トナー像を乱すことが防止されるので、高品位で高精細な画像が得られる。
【０１１８】
第１のシール部材６５は、一端が定着液規制ローラ６４表面に当接し、もう一端がケーシング６８に支持されるように設けられる板状部材であり、定着液規制ローラ６４表面の定着液３５を回収する。具体的には、第１のシール部材６５により定着液規制ローラ６４表面から除去される定着液３５は、第１のシール部材６５を伝って、ケーシング６８内の下部に設けられる定着液溜に落下する。それとともに、塗布ローラ５７と定着液規制ローラ６４と第２のシール部材６７との連係によって、ケーシング６８内に閉空間を形成し、定着液３５の乾燥、ケーシング６８外部への漏出などを防止する。
本実施の形態では、厚さ４０μｍのウレタンゴム製シートが用いられる。
【０１１９】
第２のシール部材６７は、一端が塗布ローラ５７表面に圧接し、もう一端がケーシング６８に支持されるように設けられる板状部材であり、塗布ローラ５７表面の定着液３５を回収する。その作用は、第１のシール部材６５と同様である。本実施の形態では、厚さ４０μｍのウレタンゴム製シートが用いられる。
【０１２０】
ケーシング６８は、ケーシング３３と同様に、中間転写ベルト２１に対向する側面６８ａに開口部６８ｂを有する。この開口部６８ｂにおいて、塗布ローラ５７の一部がケーシング６８の外方に向けて突出し、中間転写ベルト２１を介して加熱支持ローラ２６に圧接する。また、ケーシング６８内の下部には、定着液溜が形成され、定着液３５が貯留される。なお、ケーシング６８は、ケーシング３３と同様に、その上部に、その長手方向の両端にピボット３９ａ，３９ｂが設けられる。ピボット３９ａ，３９ｂは、開閉扉３４のケーシング５６に対向する側面に設けられるＵ字形のガイド溝４０ａ，４０ｂに摺動可能に挿入される。さらに、ケーシング６８は、開閉扉３４に設けられる押圧ばね４２による付勢を受け、それによって塗布ローラ５７が中間転写ベルト２１を介して加熱支持ローラ２６に圧接される。この場合、ケーシング６８は着脱自在に設けられ、定着液３５がなくなった時点で交換可能である。
【０１２１】
定着液付与手段５６によれば、塗布ローラ５７は、定着液供給ローラ６２からその多孔質層６０に定着液３５を供給され、さらに定着液規制ローラ６４により多孔質層６０中の定着液３５の保持量を調整された後、中間転写ベルト２１のトナー像担持面２１ａ上のトナー像に定着液３５を接触状態で付与する。
【０１２２】
本実施の形態では、ケーシング６８はカートリッジ方式に形成されるけれども、それに限定されない。たとえば、画像形成装置５５内に定着液３５を収容する定着液タンクおよび定着液タンクからケーシング６８に定着液３５を補充する定着液補充手段を設け、ケーシング６８の定着液溜における定着液３５の液面高さが一定になるように、定着液３５の消費量に応じて定着液タンクから定着液３５を補充する構成を採ってもよい。このように、定着液３５の貯蔵手段を塗布ローラ５７の外部に設けることによって、定着液３５を大量の貯蔵することが可能となり、定着液３５の補充回数を低減することができる。
【０１２３】
また、本実施の形態では、定着液供給ローラ６２を介して塗布ローラ５７に供給するけれども、定着液供給ローラ６２を設けることなく、塗布ローラ５７の一部を常に定着液３５中に浸漬させ、塗布ローラ５７に定着液３５を直接供給する構成を採ることができる。この場合には、定着液供給ローラ６２を設けないので、構成の簡素化および製造コストの削減を達成することができる。
【０１２４】
図６は、本発明の実施の第３形態である画像形成装置７０の構成を概略的に示す断面図である。図７は、図６に示す画像形成装置７０の要部の構成を拡大して示す断面図である。
【０１２５】
画像形成装置７０は画像形成装置１に類似し、対応する部分は同一の参照符号を付し、説明を省略する。
【０１２６】
画像形成装置７０は、画像形成装置１に比べて、中間転写手段３ａ、定着液付与手段７１、転写定着手段７２、記録媒体供給手段７ａおよび排出手段７３が異なることを特徴とする。さらに具体的には、画像形成装置７０は、中間転写手段３ａと転写定着手段７２との間に、二次転写ローラ７４を含む定着液付与手段７１を介在させ、二次転写ローラ７４表面でトナー像を加熱しながら定着液３５を接触付与することを特徴とする。画像形成装置７０では、中間転写ベルト２１とは別の二次転写ローラ７４上でトナー像に定着液３５を付与するので、中間転写ベルト２１に定着液３５が付着しない。また、中間転写ベルト２１とは別の二次転写ローラ７４を加熱するので、中間転写ベルト２１の温度が上昇しない。このため、感光体２０などのトナー像形成手段２を構成する各部材の温度上昇、該各部材への定着液３５の付着などによって、トナー像形成過程中でトナー１６の変質を防止でき、長期間にわたり安定して高品位な画像が得られる。
【０１２７】
中間転写手段３ａは、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２６ａ，２８と、ベルトクリーナ２９とを含んで構成される。中間転写手段３ａでは、中間転写ベルト２１の回転駆動方向（矢符３０の方向）において中間転写ローラ２２ｂの下流には、その内部に加熱手段を有しない支持ローラ２６ａが配置される。すなわち、中間転写手段３ａでは、中間転写ベルト２１およびトナー像を加熱しない構成であり、したがって温度センサを設けても設けなくてもよい。また、中間転写ベルト２１は画像形成装置１における３点支持に代えて、支持ローラ２６ａ，２８により２点支持される。なお、本実施の形態では、中間転写ベルト２１には、厚さ１００μｍのポリイミド製基材表面に、ＰＴＦＥおよびＰＦＡを８：２（重量比）で混合したフッ素樹脂組成物からなる厚さ２０μｍの表面コート層を積層したものを用いる。
【０１２８】
定着液付与手段７１は、図示しない駆動手段により矢符７５の方向に回転駆動可能に支持されかつ中間転写ベルト２１を介して支持ローラ２６ａに圧接するように設けられる二次転写ローラ７４と、図示しない駆動手段により矢符７７の方向に回転駆動可能に支持されかつ二次転写ローラ７４に圧接するように設けられる塗布ローラ７６と、図示しない駆動手段により矢符７９の方向に回転駆動可能に支持されかつ塗布ローラ７６に圧接するように設けられる定着液供給ローラ７８と、図示しない駆動手段により矢符８１の方向に回転駆動可能に支持されかつ塗布ローラ７６に圧接するように設けられる定着液規制ローラ８０と、塗布ローラ７６、定着液供給ローラ７８および定着液規制ローラ８０を収容するケーシング８２と、定着液タンク９０と、定着液供給手段９１と、二次転写ローラ７４に圧接するように設けられるローラクリーナ８７とを含む。
【０１２９】
二次転写ローラ７４は、中間転写ベルト２１から転写されるトナー像を加熱しながら、該トナー像に定着液３５を付与し、記録媒体９への定着に適する程度にトナー像を膨潤・軟化させる。中間転写ベルト２１上のトナー像は、たとえば、二次転写ローラ７４と中間転写ベルト２１との間に転写電界を印加することによって、静電的に二次転写ローラ７４に転写される。二次転写ローラ７４には、たとえば、芯金の表面に導電性弾性層を形成し、さらにその表面にフッ素樹脂などのトナー離型性に優れる材料からなる表面層を形成してなるローラ部材を使用できる。二次転写ローラ７４の内部には、トナー像を加熱するための中間転写媒体加熱手段４が設けられる。中間転写媒体加熱手段４には、たとえば、ハロゲンランプなどの一般的なヒータが用いられる。二次転写ローラ７４の加熱温度は、省エネルギーの観点から、出来る限り低いことが好ましい。二次転写ローラ７４の温度が１００℃以下であれば、放熱による熱エネルギーの損失を小さくできる。さらに、起動後の昇温時に必要なエネルギー量が少なく、短時間で所定の温度に達するので、ウォームアップ時間を短くできる。これにより、待機時間中の保温動作が不要になるので、装置全体としての省エネルギーを実現することが出来る。本実施の形態では、二次転写ローラ７４には、トナー１６の帯電電位と逆電位の＋１ｋＶの電圧を印加し、静電的にトナー１６を引きつけて転写するよう構成する。本実施の形態では、炭素鋼からなる厚さ１ｍｍの芯金表面に体積抵抗１０−８〜１０−９Ω・ｃｍおよび厚さ３ｍｍのシリコーンゴム層を設け、さらにその表面に厚さ２０μｍのＰＦＡ層を設けた積層構造を有し、外径３０ｍｍのローラ部材を二次転写ローラ７４として用いる。
【０１３０】
塗布ローラ７６は、二次転写ローラ７４表面のトナー像に定着液３５を接触付与する。塗布ローラ７６が二次転写ローラ７４表面に接触すると、塗布ローラ７６の表面および表層に保持される定着液３５が浸み出し、定着液３５がトナー像に付与される。塗布ローラ７６には、芯金の表面に、定着液３５の含浸保持が可能かまたは定着液３５に対する濡れ性を有する弾性材料からなる表面層を設けたローラ部材を好適に使用できる。該弾性材料としては、たとえば、アルミニウムなどの金属材料、親水性樹脂などの樹脂材料、エチレンプロピレンゴム、ウレタンゴムなどのゴム材料などが挙げられる。塗布ローラ７６における半径方向の弾性材料の弾性率は、好ましくはトナー１６の弾性率の１／１０以下、さらに好ましくは１／１００以下である。また、弾性材料の親液性を定着液３５に対する接触角として示すと、好ましくは５０度以下である。このような親液性の弾性材料は定着液３５との親和性が高く、定着液３５をその表面に薄層として保持できる。したがって、少量の定着液３５を広い範囲に塗布でき、定着液３５の消費量を低減すると共に、過剰な定着液３５によるトナー像の乱れを防止できる。本実施の形態では、径１２ｍｍの芯金表面に、ヤング率２ＭＰａのエチレンプロピレンゴムからなる弾性層を設けてなる径２０ｍｍのローラ部材が塗布ローラ７６として用いられる。
【０１３１】
図８は、塗布ローラ７６による二次転写ローラ７４表面のトナー像への定着液３５の付与を説明する断面図である。塗布ローラ７６の表面は弾性材料で形成されるので、二次転写ローラ７４表面の微細な凹凸およびトナー像の凹凸に倣って、塗布ローラ７６の表面が変形し、塗布ローラ７６が定着液３５の薄層を介してトナー像に均一に圧接する。このとき、トナー像が存在しない部分（非画像部）は、二次転写ローラ７４の平滑な表面であるから、巨視的な面積当たりの表面積が小さいので、塗布ローラ７６からの定着液３５の付与量が少ない。一方、トナー像が存在する部分（画像部）では、粉体であるトナー１６が集合してトナー像が形成されることから、巨視的な面積当たりの表面積が非画像部よりも大きくなる。このため、非画像部よりも画像部の方が多量の定着液３５を付与される。特に、カラートナー像のように単色トナー像を複数積層して面積当たりのトナー量が多い部分は、面積当たりの表面積がさらに大きくなるので、定着液３５の付与量は一層多くなる。このような特性によって、画像部と非画像部とで定着液３５の付与量を変化させ、画像部に定着液３５を選択的に付与することが可能になる。また、画像部では、トナー量の部分的な変化に伴うトナー像の部分的な高低に関係なく、定着液３５がトナー像全体に均一に付与される。したがって、カラートナー像のようにトナー量が部分的に大きく変化するトナー像、トナー量の多い部分に囲まれたトナー量の少ない部分があるトナー像などに対しても、定着液３５をトナー像全体に均一に付与でき、高品位な定着画像が得られる。
【０１３２】
塗布ローラ７６は、二次転写ローラ７４に対して０．０５〜１．０Ｎ／ｃｍ（線圧）の押圧力で圧接するのが好ましい。０．０５Ｎ／ｃｍ未満では、塗布ローラ７６と二次転写ローラ７４との接触状態が不充分になり、二次転写ローラ７４上のトナー像に定着液３５を均一に塗布できないおそれがある。さらに、二次転写ローラ７４表面の微細な凹凸およびトナー像の凹凸に倣う、塗布ローラ７６の弾性変形が不充分になり、凹部のトナー像に充分量の定着液３５を付与できない可能性がある。その結果、定着液３５の塗布むらそれに起因する定着むら、さらには光沢むら、色むらなどが生じるおそれがある。一方１．０Ｎ／ｃｍを超えると、塗布ローラ７６と二次転写ローラ７４とが圧接下に回転する状態で、塗布ローラ７６表面の定着液３５が、塗布ローラ７６と二次転写ローラ７４とのニップ部を通過できない可能性がある。通過できないと、該ニップ部で定着液３５をスクイーズし、定着液３５が該ニップ部入り口でメニスカスを形成し、余剰の定着液３５が塗布ローラ７６の回転方向上流側へ戻って定着液３５が激しく流動し、トナー像の乱さが発生する。本実施の形態では、塗布ローラ７６の二次転写ローラ７４に対する押圧力は、線圧で０．５Ｎ／ｃｍである。
【０１３３】
また、塗布ローラ７６は、芯金の両端に設けられる不図示のフランジと一体化された回転軸が、ケーシング６３に設けられる軸受けにより回転可能に支持される。
【０１３４】
塗布ローラ７６は、その表面に定着液３５を担持して二次転写ローラ７４に圧接し、不図示の駆動手段により二次転写ローラ７４の表面速度と等速で回転する。
【０１３５】
定着液供給ローラ７８は、塗布ローラ７６との圧接の際に、その表面に保持する定着液３５を塗布ローラ７６に供給する。定着液供給ローラ７８は、その一部がケーシング８２内の下部に設けられる定着液溜８４に貯留される定着液３５中に浸漬するように設けられ、その矢符７７方向の回転駆動によってその表面に定着液３５を付着させ、その定着液３５を塗布ローラ７６に供給する。定着液供給ローラ７８には、たとえば、芯金の表面に多孔質層を設けてなるローラ部材を使用できる。本実施の形態では、直径１０ｍｍの芯金に、ウレタンの連続気泡発泡体からなる厚さ５ｍｍの多孔質層を形成してなるスポンジローラを使用する。
【０１３６】
定着液規制ローラ８０は、塗布ローラ７６表面の定着液量を適量に調整するローラ部材である。定着液規制ローラ８０によって、塗布ローラ７６上に、層厚の均一な定着液３５の薄層が形成される。定着液規制ローラ８０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が用いられる。
【０１３７】
ケーシング８２は、中間転写ベルト２１および二次転写ローラ７５に対向する側面８２ａの二次転写ローラ７４に近接する部分に開口部８２ｂを有し、該開口部８２ｂからケーシング８２の外方に向けて、定着液供給ローラ７８の一部が突出するように配置される。これによって、定着液供給ローラ７８と二次転写ローラ７４とを圧接配置できる。
【０１３８】
また、ケーシング８２内の下部には、定着液３５を貯留する定着液溜８４が設けられる。定着液溜８４の定着液面高さは、たとえば、定着液供給ローラ７８の一部が定着液３５中に浸漬しかつ塗布ローラ７６が定着液３５中に浸漬しない範囲で一定に保たれる。定着液３５の液面高さを一定に保つためには、定着液３５の消費量に応じて、定着液３５を貯留保存する定着液タンク９０から、定着液供給手段９１を介して定着液３５が供給される。
【０１３９】
また、定着液溜８４の上部において、塗布ローラ７６、定着液供給ローラ７８および定着液規制ローラ８０が一体化して配置され端部と反対の端部には、ピボット８３がケーシング８２の長手方向（紙面に垂直な方向）においてケーシング８２を貫通するように設けられ、画像形成装置１の本体に回転可能に軸支される。これにより、ケーシング８２はピボット８３を中心にして回転可能に支持される。さらに、ケーシング８２の底部８２ｃには、ピボット８３の設置位置とは対角線における逆方向に、画像形成装置１本体に支持され、ケーシング８２を押圧する押圧ばね８５が設けられる。ピボット８３と押圧ばね８５との作用により、塗布ローラ７６は所定の低い押圧力で二次転写ローラ７４に圧接される。押圧ばね８５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。
【０１４０】
定着液タンク９０は、定着液３５を貯留・保存する。定着液タンク９０は、たとえば、カートリッジ式に形成することができる。定着液タンク９０中の定着液３５がなくなった時点で、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タンク９０の交換時期であることを表示する。
【０１４１】
定着液供給手段９１は、不図示の駆動手段により、定着液タンク９０内の定着液３５をケーシング８２の定着液溜８４に供給する。ケーシング８２内に設けられる図示しないセンサにより定着液溜８４における定着液３５液面高さを検知し、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前記駆動手段に制御信号を送り、定着液溜８４における定着液３５の消費状況に応じて定着液３５を定着液溜８４に送給する。
【０１４２】
温度センサ８６は、二次転写ローラ７４の表面温度を検知するために、二次転写ローラ７４の回転方向すなわち矢符７５の方向において、二次転写ローラ７４と支持ローラ２６ａとのニップ部の上流側の位置に、二次転写ローラ７４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８６による検知結果は、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は格納される検知結果に基づいて、中間転写媒体加熱手段４に制御信号を送って二次転写ローラ７４の加熱を制御し、二次転写ローラ７４表面は全周にわたって均一な温度に加熱される。本実施の形態では、二次転写ローラ７４の表面温度は、トナー１６に含まれる結着樹脂のガラス転移点（６０℃）よりも高い温度である６５℃に加熱され保持される。これによって、結着樹脂が軟化して、二次転写ローラ７４表面とトナー粒子１６との付着力が適度に増加する。このため、塗布ローラ１６による定着液３５の接触付与の際に、トナー１６が塗布ローラ７６にオフセットするかまたはトナー像に乱れが生じることを防止できる。
【０１４３】
ローラクリーナ８７は、二次転写ローラ７４上のトナー像を後述の転写定着手段７２において記録媒体９に転写した後に、二次転写ローラ７４上に残存するトナー１６および／または定着液３５を除去する部材であり、図示しない加圧手段により二次転写ローラ７４に圧接し、二次転写ローラ７４上の残存トナー１６などを掻き取るクリーニングブレード８７ａと、クリーニングブレード８７ａに掻き取られるトナー１６、定着液３５などを貯留する貯留容器８７ｂとを含んで構成される。
【０１４４】
定着液付与手段７１によれば、トナー像形成手段２において中間転写ベルト２１のトナー像担持面２１ａに形成されるトナー像を、転写電圧の印加により、二次転写ローラ７４表面に静電的に転写する。二次転写ローラ７４上のトナー像は、二次転写ローラ７４に内蔵される中間転写媒体加熱手段４による均一な加熱を受け、さらに塗布ローラ７６との接触により定着液３５の付与を受け、記録媒体９への定着に適する程度まで膨潤・軟化する。このトナー像は、二次転写ローラ７４の回転駆動により転写定着手段７２に搬送される。転写定着手段７２によるトナー像の記録媒体９への転写後に、二次転写ローラ７４上に残存するトナー１６、定着液３５などはローラクリーナ８７により除去され、二次転写ローラ７４表面は清浄化され、再び中間転写媒体２１からトナー像の転写を受ける。この工程が繰返し実行される。
【０１４５】
定着液付与手段７１におけるように、トナー像の厚み方向における一方の面から加熱を行い、さらにもう一方の面から定着液３５の付与を行うことによって、記録媒体９への転写定着に適する程度までトナー像が適度に膨潤・軟化し、加熱および定着液３５の付与のいずれか一方だけを行うよりも、定着強度の高い画像を形成できる。
【０１４６】
転写定着手段７２は、二次転写ローラ７４と、図示しない駆動手段により回転駆動可能に支持され、二次転写ローラ７４に圧接するように設けられる転写定着ローラ４４とを含んで構成される。
【０１４７】
本実施の形態では、転写定着ローラ４４として、芯金表面に硬度５０度（ＪＩＳ−Ａ）のシリコーンゴムからなる厚さ２ｍｍの弾性層を形成し、さらに該弾性層表面にＰＦＡからなる厚さ２０μｍの表面層を形成した外径４０ｍｍのローラ部材が用いられる。また本実施の形態では、転写定着ローラ４４の二次転写ローラ７４に対する押圧力は、１０Ｎ／ｃｍである。
【０１４８】
転写定着手段７２によれば、二次転写ローラ７４表面で加熱されかつ定着液３５の付与を受けて適度な膨潤・軟化状態にあるトナー像を、二次転写ローラ７４の回転駆動により二次転写ローラ７４と転写定着ローラ４４との圧接部に搬送する。それに同期して記録媒体供給手段７から記録媒体９が搬送され、圧接部においてトナー像と記録媒体９とが重ね合わされ、転写定着ローラ４４により加圧（押圧）され、トナー像が記録媒体９に転写定着される。
【０１４９】
トナー像が転写定着された記録媒体９は、排出手段７３において、搬送ローラ９２により搬送され、さらに排紙ローラ９３により画像形成装置７０外部に排出され、画像形成装置７０の上面に設けられる排紙トレイ９４に蓄積される。
【０１５０】
本実施の形態では、二次転写ローラ７４の加熱温度を６５℃とするけれども、加熱温度は、トナー１６中に含まれる成分に応じて適宜変更できる。たとえば、トナー１６が軟化点７０℃のワックスを含む場合は加熱温度を７５℃とし、二次転写ローラ７４の表面温度が、トナー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。
【０１５１】
このように構成することによって、定着液３５を塗布する直前にトナー１６内のワックスが軟化し、トナー１６同士およびトナー１６と二次転写ローラ７４との付着力がさらに増加し、定着液３５塗布時のトナー像の乱れ、トナー１６の塗布ローラ７６への付着などをさらに防止できる。また、定着液３５の塗布による二次転写ローラ７４およびトナー像の温度低下を補う熱量をその場で供給できるので、塗布直後の二次転写ローラ７４、トナー像および定着液３５の温度低下を防止でき、定着液３５を速やかに拡散および浸透させ得る。さらに、トナー粒子中のワックスが軟化することによって、定着液３５がトナー粒子内部まで浸透する。その結果、トナー１６の膨潤・軟化が瞬時に広範囲に生じる。これにより、トナー像を後述の転写定着手段７２において記録媒体９に押圧する時に、記録媒体９への充分な定着強度が得られる。さらに、塗布後の定着液３５の温度が上昇させるので、塗布後に定着液３５を短時間で乾燥させ得る。これにより、画像形成装置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。また、トナー１６が瞬時に膨潤・軟化することによって、定着液３５の付与から記録媒体９への転写までの時間を短縮化できるので、定着液３５の付与位置と記録媒体９への転写位置との間隔を短く設定でき、装置を小型化に寄与できる。
【０１５２】
図９は、本発明の実施の第４形態である画像形成装置９５における要部の構成を概略的に示す断面図である。画像形成装置９５は画像形成装置７０に類似し、対応する部分は図示および説明を省略する。また、図９に示す部分のうち、画像形成装置７０に対応する部分については同一の参照符号を付し、説明を省略する。
【０１５３】
画像形成装置９５は、定着液付与手段９６を有することを特徴とする。
定着液付与手段９６は、二次転写ローラ７４と、定着液霧化ユニット１００と、温度センサ８６と、ローラクリーナ８７とを含んで構成される。
【０１５４】
定着液霧化ユニット１００は、その開口部１０７が二次転写ローラ７４の表面を臨むように設けられ、導電性材料で構成される定着液霧化ユニット本体１０１と、本体１０１の下部に設けられ、定着液３５を貯留する定着液貯留部１０２と、定着液貯留部１０２に貯留される定着液３５と接触または浸漬するように設けられる超音波振動子１０３と、定着液３５を霧化するメッシュ１０４と、定着液３５の霧化液滴を還流させる噴霧ダクト１０５と、噴霧ダクト１０５内に定着液３５の霧化液滴の気流を発生させるファン１０６と、定着液３５の霧化液滴を外方に向けて吐出する開口部１０７と、噴霧ダクト１０５を形成するための内部空間１０８と、本体１０１に電圧を印加する電源１０９とを含んで構成される。さらに、図示しないけれども、内部空間１０８の開口部１０７近傍にコロナチャージャーおよびファンを設け、定着液３５の霧化液滴を開口部１０７から吐出することもできる。
【０１５５】
定着液霧化ユニット１００によれば、定着液貯留部１０２に貯留される定着液３５に、超音波振動子１０３により高周波（本実施の形態では２．４ＭＨｚの高周波）が印加され、その振動により、定着液３５は３μｍ程度の液滴になって噴霧ダクト１０５中に飛散する。液滴の中には、径１ｍｍ以上の大きな液滴も存在する。これらの液滴がファン１０６によりメッシュ１０４（本実施の形態では０．５ｍｍピッチのステンレス鋼製メッシュ）に導かれ、それを通過して、微細な霧状の液滴になる。この霧状液滴はファン１０６による気流に乗って噴霧ダクト１０５内を還流し、開口部１０７の近傍に到達する。ここで、本体１０１には電源１０９によって、二次転写ローラ７４に対して電位差が生じ、霧状液滴が二次転写ローラ７４上のトナー像の帯電極性とは逆極性である正極性に帯電するように電圧が印加される。本実施の形態では、＋２５０Ｖの電位差が生じるように電圧が印加される。このように、霧状液滴はトナー像とは逆極性に帯電し、しかも開口部１０７と二次転写ローラ７４とでは＋２５０Ｖの電位差があるので、霧状液滴は、電界力により開口部１０７から二次転写ローラ７４に向けて付勢される。二次転写ローラ７４上のトナー像を含む領域に付着する。なお、非画像部への定着液３５の付着量は、二次転写ローラ７４と定着液霧化ユニット７８との間の電位差を適宜調整することによって、制御できる。記録媒体９の厚さ、吸水度などの特性に応じて、前記電位差を適宜調整することもできる。
【０１５６】
一方、トナー像を形成するトナーは負極性に帯電するので、正極性に帯電する霧状液滴を引き寄せる。このため、トナー像が存在する画像部には、定着液３５の付与量が非画像部よりも多くなるので、定着液３５の画像部へのほぼ選択的な付与が可能になるとともに、定着液３５の使用量を減らすことができる。
【０１５７】
なお、定着液３５の霧化液滴の液滴径は、トナー１６の平均粒径以下にするのが好ましい。これにより、定着液３５の霧化液滴がトナー像に付着する瞬間に、トナーの流動、凝集などによってトナー像が乱れることを防止できる。さらに、液滴径が小さいと、電界力、電荷などにより液滴の進行経路を適宜変更できる。ここで、液滴径は、超音波振動子１０３の高周波出力、メッシュ１０４のピッチなどを適宜調整することによって、調整できる。定着液３５の液滴が大きい場合には、液滴がトナー像に付着する瞬間に周囲のトナーを凝集させるために、均一なトナー像に微小なムラが生じる。霧化した定着液３５の液滴の径がトナーの平均粒径よりも大きい場合には、凝集させるトナーが多くなり目視でもムラが確認できるほど顕著になる。これは、トナー粒子と液滴に含まれる液量の相対的な関係で規定されると考えられる。液量が大きい場合にはトナー粒子は押し流されるが、相対的にトナー粒子が大きければ、押し流されないと考えられる。すなわち、霧化手段により形成される定着液の微小液滴の径をトナーの平均粒径以下とすることにより、トナー像に定着液滴が付着するときのトナー粒子の凝集を抑制できるので、均一で高品位な定着画像が得られる。
【０１５８】
定着液霧化ユニット１００の定着液貯留部１０２には、定着液３５の消費状況に応じて定着液３５量が一定になるように、定着液タンク９０から定着液供給手段９１を介して定着液３５が補給される。
【０１５９】
本実施の形態では、定着液３５を霧化するために、超音波振動子１０３が用いられるけれども、それに限定されず、高速の気流（たとえば空気流）により定着液３５を噴霧する方式などの、周知の霧化方式を採用しても良い。
【０１６０】
本実施の形態では、二次転写ローラ７４上の加熱状態にあるトナー像に、定着液３５の霧化液滴を付与するけれども、それに限定されず、たとえば、記録媒体９上のトナー像に、定着液３５の霧化液滴を付与しても良い。
【０１６１】
定着液付与手段９６によれば、中間転写ベルト２１上のトナー像を二次転写ローラ７４に転写し、二次転写ローラ７４上で加熱下にトナー像に定着液３５を霧化液滴として付与してトナー１６を軟化および／または膨潤させる。
【０１６２】
本発明の画像形成装置において、トナーを膨潤・軟化させる定着液３５を用いるけれども、それに限定されず、公知の接着成分、粘着成分などを含む定着液を用いることもできる。接着成分の具体例としては、たとえば、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、エチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）、アクリル樹脂などの親水性合成樹脂を水中に分散させてなるエマルジョン接着剤などが挙げられる。この構成を採ることによって、トナーと記録媒体９との付着力が、トナーの膨潤・軟化だけではなく、接着成分または粘着成分によっても付与されるので、付着力を高め、トナー像の記録媒体８への定着強度を向上させ得る。さらに、定着液としては、従来からこの分野で使用されるものおよび知られるものをいずれも使用できる。
【０１６３】
本発明の画像形成装置において、中間転写ベルト、搬送ベルト、各ローラなどに用いられる材料、層構造、寸法などは、前述のものに限定されず、この電子写真方式の画像形成分野で常用されるものをそのまままたは適宜変更して用いることができる。
【０１６４】
また、ローラに代えて、ベルトなどの無端状部材を用いることもできる。さらに中間転写ベルト、搬送ベルトなどは無端状部材とされるけれども、ローラ形態にすることもできる。
【０１６５】
本発明の画像形成装置は、各実施の形態において、タンデム方式のカラー画像形成装置として示すけれども、それに限定されず、たとえば、中間転写ベルトが１回回転する毎に１色の画像を重ね合わせる、いわゆる４回転方式のカラー画像形成装置とすることもできる。また、カラー画像形成装置に限定されず、単色画像形成装置とすることもできる。
【０１６６】
このような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２種以上の複合機として使用される。
【図面の簡単な説明】
【０１６７】
【図１】本発明の実施の第１形態である画像形成装置の構成を概略的に示す断面図である。
【図２】図１に示す画像形成装置の要部の構成を拡大して示す断面図である。
【図３】図１に示す画像形成装置の要部の構成を拡大して示す断面図である。
【図４】塗布部材による中間転写媒体上のトナー像への定着液の付与を説明する図面である。
【図５】本発明の実施の第２形態である画像形成装置における要部の構成を概略的に示す断面図である。
【図６】本発明の実施の第３形態である画像形成装置の構成を概略的に示す断面図である。
【図７】図６に示す画像形成装置の要部の構成を拡大して示す断面図である。
【図８】塗布部材による中間転写媒体上のトナー像への定着液の付与を説明する断面図である。
【図９】本発明の実施の第４形態である画像形成装置における要部の構成を概略的に示す断面図である。
【符号の説明】
【０１６８】
１，５５，７０，９５  画像形成装置
２  トナー像形成手段
３，３ａ  中間転写手段
４  中間転写媒体加熱手段
５，５６，７１，９６  定着液付与手段
６，７２  転写定着手段
７，７ａ  記録媒体供給手段
８，７３  排出手段
９  記録媒体
１０ｙ，１０ｍ，１０ｃ，１０ｂ  作像ユニット
１１ｙ，１１ｍ，１１ｃ，１１ｂ  感光体ドラム
１２ｙ，１２ｍ，１２ｃ，１２ｂ  帯電ローラ
１３  光走査ユニット
１４ｙ，１４ｍ，１４ｃ，１４ｂ  現像装置
１５ｙ，１５ｍ，１５ｃ，１５ｂ  ドラムクリーナ
１６  トナー
１７ｙ，１７ｍ，１７ｃ，１７ｂ  現像ローラ
１８ｙ，１８ｍ，１８ｃ，１８ｂ  現像ブレード
１９ｙ，１９ｍ，１９ｃ，１９ｂ  トナー貯留容器
２０ａ，２０ｂ  攪拌ローラ
２１  中間転写ベルト
２２ｙ，２２ｍ，２２ｃ，２２ｂ  中間転写ローラ
２６，２７，２８  支持ローラ
２９  ベルトクリーナ
３１，８６  温度センサ
３２，５７，７６  塗布ローラ
３５  定着液
４４  転写定着ローラ
４５  搬送ベルト
４６  駆動ローラ
４７  テンションローラ
４８，９３  排紙ローラ
４９，９４  排紙トレイ
５０  記録媒体カセット
５１  ピックアップローラ
５２ａ，５２ｂ  レジストローラ
６２，７８  定着液供給ローラ
６４，８０  定着液規制ローラ
７４  二次転写ローラ
８７  ローラクリーナ
９１  定着液供給手段
９２  搬送ローラ
１００  定着液霧化ユニット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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