(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナーとキャリア液とを含む液体現像剤で現像されたトナー画像を転写材に定着させる定着装置であって、
前記トナー画像を転写した前記転写材を加圧する表面が撥油性材料からなる非加熱の圧力付与部材と、
前記圧力付与部材よりも前記転写材の搬送方向下流側に設けられ、前記転写材を非接触で加熱する非接触加熱装置と、
前記非接触加熱装置よりも前記転写材の搬送方向下流側に設けられた前記転写材を加熱加圧するローラ定着装置と、
前記圧力付与部材の温度を、ＤＳＣで測定したときの前記トナーの軟化点で定義される温度よりも低く調節する調節機構と、
を備え
前記圧力付与部材は、２００〜３０００ｋＰａで前記転写材を加圧する
ことを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記圧力付与部材よりも前記転写材の搬送方向上流側に、前記転写材を非接触で加熱するプレ加熱装置が設けられ、
前記調節機構は、前記圧力付与部材を冷却することにより前記調節を行う請求項１に記載の定着装置。
【請求項３】
前記圧力付与部材の表面は、前記キャリア液の接触角が４０°以上の撥油性材料からなる請求項１または請求項２に記載の定着装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、転写材にトナー画像を定着させる定着装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、商業用印刷などの高画質及び高解像度が要求されるオンデマンド印刷装置等として、トナー粒子径が小さく、高速で印刷が可能な湿式電子写真方式が利用されるようになってきている。
【０００３】
湿式電子写真方式では、キャリア液にトナーを分散させた液体現像剤が用いられる。このようにキャリア液が用いられるため、定着工程においては、トナー中または紙表面のキャリア液が、トナーの紙への定着に重大な影響を及ぼすことが知られている。
【０００４】
トナー中にキャリア液が存在する状態で接触定着部材を通過させても、キャリア液を含むため熱容量が大きく、トナーが十分に軟化しない。また更に、キャリア液は、トナー同士の結合あるいはトナーと転写材との接着を阻害するように作用する。そのため、他のトナーと十分に結合出来なかったトナー、あるいは紙への接着が出来なかったトナーが接触定着部材に移行して、トナーのオフセットが発生し易い。
【０００５】
この対策として、まず、非接触加熱装置を通過させてから接触定着部材を作用させる技術がある。非接触加熱装置の役割は、キャリア液を含むトナー層に熱エネルギーを与えトナーを軟化変形させ、キャリア液をトナー層から排出させることにある。この過程においてキャリアが完全には排出されず、トナー同士が結合することはないものの、次段の接触定着部材を通過させた時にトナー同士が結合し易くなっており、接触定着部材にトナーが移行（オフセット）することはある程度抑制される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−１６７４５６号公報
【特許文献２】特開２００３−９８８６４号公報
【特許文献３】特開平４−３１１９８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、トナー層から排出されたキャリア液はトナー層の上面あるいは転写材表面に一時留まり、やがてトナー層上面にあったキャリア液も時間をかけて転写材表面に移行してくる。このようになると、転写材表面のキャリア液はトナーと転写材との接着を阻害する。そのため、次段の接触定着部材においてある程度のトナー移行（オフセット）を抑制したとしても、定着強度が不足する課題については十分な解決に至らなかった。
【０００８】
また一般に、転写材表面に浸透したキャリア液を短時間で除去するのは難しい。例えば、吸着性のあるローラなどを接触させることでキャリア液を吸着除去する技術も知られているが、トナー中のキャリア液はある程度除去できても、転写材表面に浸透したキャリア液に対しては、ローラを接触させるような短時間では到底除去できない。
【０００９】
また、吸着性のあるローラでは吸着させる必要上、キャリア液に対し親和性が高く多孔質な材料が用いられることが多い。このため、トナー層に接触させた際、トナーがキャリア液と共に吸着部材に移行して像を乱すという、相反した課題があった。本発明は上述した事情に鑑み、転写材へのトナーの定着強度を確保し、トナーのオフセット等を抑えることが可能となる定着装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る定着装置は、トナーとキャリア液とを含む液体現像剤で現像されたトナー画像を転写材に定着させる定着装置であって、前記トナー画像を転写した前記転写材を加圧する圧力付与部材と、前記圧力付与部材よりも前記転写材の搬送方向下流側に設けられ、前記転写材を非接触で加熱する非接触加熱装置とを備えた構成とする。
【００１１】
本構成によれば、転写材へのトナーの定着強度を確保し、トナーのオフセット等を抑えることが可能となる。なお、以下、特に断りの無い限り、転写材の搬送方向上流側および下流側を単に「上流側」および「下流側」と記す。
【００１２】
また、上記構成としてより具体的には、前記転写材を加熱加圧するローラ定着装置が、前記非接触加熱装置の下流側に設けられた構成としてもよい。また、上記構成としてより具体的には、前記圧力付与部材の温度を、前記トナーの種類に応じて決められた所定温度よりも低く調節する調節機構が設けられた構成としてもよい。また、当該所定温度は、ＤＳＣで測定したときの前記トナーの軟化点で定義される温度であってもよい。
【００１３】
また、上記構成としてより具体的には、前記圧力付与部材の上流側に、前記転写材を非接触で加熱するプレ加熱装置が設けられ、前記調節機構は、前記圧力付与部材を冷却することにより前記調節を行う構成としてもよい。
【００１４】
また、上記構成としてより具体的には、前記圧力付与部材の表面は、前記キャリア液の接触角が４０°以上の撥油性材料からなる構成としてもよい。また、上記構成としてより具体的には、前記圧力付与部材は、２００〜３０００ｋＰａで前記転写材を加圧する構成としてもよい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係る定着装置によれば、転写材へのトナーの定着強度を確保し、トナーのオフセット等を抑えることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本実施形態に係る画像形成装置の概略的な構成を示すブロック図である。
【図２】本実施形態に係る作像転写装置の構成図である。
【図３】本実施形態に係る構成形態１の定着装置の構成図である。
【図４】本実施形態に係る構成形態２の定着装置の構成図である。
【図５】本実施形態に係る調節機構についての説明図である。
【図６】本実施形態に係る調節機構についての説明図である。
【図７】本実施形態に係る調節機構についての説明図である。
【図８】吸熱シフトのショルダー値の測定結果に関するグラフである。
【図９】構成形態３の定着装置の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明の実施形態について、各図面を参照しながら以下に説明する。但し本発明の内容は、当該実施形態に何ら限定されるものではない。
【００１８】
図１は、本実施形態に係る画像形成装置１の概略的な構成を示すブロック図である。本図に示すように画像形成装置１は、給紙装置３、作像転写装置４、および定着装置５を有している。画像形成装置１は湿式電子写真方式の画像形成装置（例えばプリンター）であり、基本動作として、外部（例えばＰＣ）から画像データの入力を受付け、その画像を転写材（例えば印刷用紙）に印刷して外部へ排出する動作を行う。
【００１９】
給紙装置３は、転写材を蓄えておくトレイなどを備え、トナー画像の転写のタイミングに合わせて作像転写装置４へ新しい転写材を供給する。作像転写装置４は、入力された画像データに基づいてトナー画像を作成する処理（作像処理）と、そのトナー画像を転写材へ転写する処理（転写処理）を行う。作像転写装置４によってトナー画像が転写された転写材は、定着装置５へ搬送される。
【００２０】
定着装置５は、転写材に転写されたトナー画像をその転写材へ定着させる役割を果たす。トナー画像の定着によって印刷が達成され、定着済みの転写材は画像形成装置１から排出される。以下、作像転写装置４と定着装置５のより詳細な構成等について順に説明する。
【００２１】
［作像転写装置］
まず、作像転写装置４について説明する。図２は、作像転写装置４の構成図である。本図に示すように作像転写装置４は、感光体ドラム４１、帯電装置４２、露光装置４３、液体現像装置４４、中間転写ローラ（中間転写体）４５、二次転写ローラ４７、感光体ドラム用のクリーニング装置４８ａ、および中間転写ローラ用のクリーニング装置４８ｂを備えている。
【００２２】
なお、図２では、液体現像装置４４が一台のみ配置されているが、カラー画像形成のために複数台配置されていてもよい。カラー現像の方式や中間転写の有無などは、任意に設定され得るものであり、それに合わせた任意の配置構成が適用可能である。
【００２３】
まず、感光体周辺のプロセスについて説明する。感光体ドラム４１は、表面に感光体層（不図示）が形成された円筒形状であって、図２に示す矢印Ａ方向に回転する。感光体ドラム４１の外周には、クリーニング装置４８ａ、帯電装置４２、露光装置４３、液体現像装置４４、及び中間転写ローラ４５が、感光体ドラム４１の回転方向に沿って順次配置されている。
【００２４】
帯電装置４２は、感光体ドラム４１の表面を所定電位に帯電させる。露光装置４３は、感光体ドラム４１の表面に光を照射し、照射領域内の帯電レベルを低下させて静電潜像を形成する。液体現像装置４４は、感光体ドラム４１上に形成された潜像を現像する。すなわち、感光体ドラム４１の現像領域へ液体現像剤を搬送し、その液体現像剤に含まれるトナーを感光体ドラム４１の表面の静電潜像に供給してトナー像を形成する。
【００２５】
次に、現像のプロセスについて説明する。当該プロセスにおいては、液体現像装置４４の現像ローラに電源（不図示）からトナーと同極性の現像バイアス電圧が印加される。同じくトナーと同極性の感光体ドラム４１上の潜像の電位とのバランスで電界の大小差が形成され、潜像に従って液体現像剤中のトナーが感光体ドラム４１に静電吸着され、感光体ドラム４１上の潜像が現像される。
【００２６】
次に、一次転写のプロセスについて説明する。中間転写ローラ４５は、感光体ドラム４１と対向するように配置されており、感光体ドラム４１と接触しながら、図２に示す矢印Ｂの方向に回転する。これら中間転写ローラ４５と感光体ドラム４１とのニップ部で、感光体ドラム４１から中間転写ローラ４５への一次転写が行われる。
【００２７】
また、一次転写のプロセスにおいては、中間転写ローラ４５に、電源（不図示）からトナーと逆極性の転写バイアス電圧が印加される。これにより、一次転写位置における前記中間転写ローラ４５と感光体ドラム４１との間に電界が形成され、感光体ドラム４１上のトナー像が中間転写ローラ４５に静電吸着され、中間転写ローラ４５上に転写される。トナー像が中間転写ローラ４５に転写されると、クリーニング装置４８ａが感光体ドラム４１上の残存トナーを除去し、次の画像形成が行われる。
【００２８】
次に、二次転写プロセスについて説明する。中間転写ローラ４５と二次転写ローラ４７とは、転写材Ｘを挟んで対向するように配置されており、転写材Ｘを介して接触回転する。これら中間転写ローラ４５と二次転写ローラ４７とのニップ部で、中間転写ローラ４５から転写材Ｘへの二次転写が行われる。
【００２９】
転写材Ｘは、二次転写のタイミングに合わせて二次転写位置へ（図２に示す矢印Ｃの方向に）搬送される。また、二次転写プロセスにおいては、二次転写ローラ４７に、電源（不図示）からトナーと逆極性の転写バイアス電圧が印加される。これにより、中間転写ローラ４５と二次転写ローラ４７との間に電界が形成され、中間転写ローラ４５と二次転写ローラ４７との間を通過させた転写材Ｘ上へ中間転写ローラ４５上のトナー像が静電吸着され、転写材Ｘ上に転写される。
【００３０】
次に、現像に用いる液体現像剤について説明する。液体現像剤は、溶媒であるキャリア液体中に着色されたトナー粒子を高濃度で分散している。また、液体現像剤には、分散剤や荷電制御剤などの添加剤を適宜に選んで添加してもよい。
【００３１】
キャリア液としては、絶縁性の、常温で不揮発性の溶媒が用いられる。不揮発性の溶媒としては、例えばシリコンオイル、ミネラルオイル、パラフィンオイル等を挙げることができる。トナー粒子は、主として樹脂と着色のための顔料や染料からなる。この樹脂には、顔料や染料をその樹脂中に均一に分散させる機能と、転写材Ｘに定着される際のバインダーとしての機能がある。
【００３２】
なお、この樹脂としては、例えば、ポリスチレン樹脂、スチレン−アクリル樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリウレタン樹脂等の熱可塑性樹脂を用いることができる。また、これらの樹脂の複数種を混合して用いても良い。
【００３３】
また、トナーの着色に用いる顔料及び染料も一般市販のものを用いることができる。例えば、顔料として、カーボンブラック、ベンガラ、酸化チタン、シリカ、フタロシアニンブルー、フタロシアニングリーン、スカイブルー、ベンジジンイエロー、レーキレッドＤ等を用いることができる。染料としては、ソルベントレッド２７やアシッドブルー９等を用いることができる。
【００３４】
液体現像剤の調整方法としては、一般に用いられる技法に基づいて調整することができる。例えば、樹脂と顔料とを所定の配合比で、加圧ニーダやロールミルなどを用いて溶融混練し、均一に分散させ、得られた分散体を例えばジェットミルによって微粉砕する。さらに得られた微粉末を、例えば風力分級機などにより分級することで、所定の粒径の着色トナーを得ることができる。
【００３５】
続いて、得られたトナーをキャリア液としての絶縁性液体と所定の配合比で混合する。この混合物をボールミル等の分散手段により均一に分散させ、液体現像剤を得ることができる。トナーの体積平均粒子径は、０．１μｍ以上で５μｍ以下の範囲が適当である。トナーの平均粒子径が０．１μｍを下回ると現像性が大きく低下する。一方、平均粒子径が５μｍを超えると画像の品質が低下する。
【００３６】
液体現像剤の質量に対するトナー粒子の質量の割合は、１０〜５０％程度が適当である。１０％未満の場合、トナー粒子の沈降が生じ易く、長期保管時の経時的な安定性に問題がある。また、必要な画像濃度を得るために多量の液体現像剤を供給する必要があり、紙上に付着するキャリア液が増加し、定着時に乾燥せねばならず、蒸気が発生し環境上の問題が生じる。５０％を超える場合には、液体現像剤の粘度が高くなりすぎ、製造上も、また取り扱いも困難になる。
【００３７】
液体現像剤の粘度は、２５℃において０．１ｍＰａ・ｓ以上、１００００ｍＰａ・ｓ以下が好ましい。１００００ｍＰａ・ｓ以上になると、液体現像剤の撹拌や送液などの取り扱いが困難となり、均一な液体現像剤を得るための装置面での負担が大きい。
【００３８】
［定着装置］
次に、定着装置５について説明する。以下の説明では、定着装置５について、構成形態１と構成形態２（何れも本実施形態に係る構成の例）を挙げて説明する。なお、構成形態１に係る定着装置５を「定着装置５ａ」とし、構成形態２に係る定着装置５を「定着装置５ｂ」とする。
【００３９】
図３は、構成形態１に係る定着装置５ａの構成図である。本図に示すように定着装置５ａは、ローラ定着器５０、非接触ヒーター６０、および圧力付与部材８０を有している。これらは上流側から、非加熱の圧力付与部材８０、非接触ヒーター６０、ローラ定着器５０の順に並んで配置されている。
【００４０】
定着装置５ａは、定着のための複数の加熱手段として、加熱加圧手段であるローラ定着器５０と非接触ヒーター６０を有する。そして、非接触ヒーター６０の上流側には、圧力付与部材８０が備えられている。未定着のトナー画像を担持する転写材Ｘは、圧力付与部材８０を通過し、非接触ヒーター６０の熱放射を受けた後、ローラ定着器５０（接触加熱手段）を通過するようになっている。
【００４１】
次に、非接触加熱手段である非接触ヒーター６０について説明する。非接触ヒーター６０は、断熱カバー６１内にヒーター６２が設置されている。ヒーター６２は、不図示の制御手段により、所望の温度に表面温度が制御される。非接触ヒーター６０において転写材Ｘは、非画像面側に配置される不図示の記録紙搬送手段により搬送される。
【００４２】
ヒーター６２は、セラミックヒーター等の長波長のものを用いればよい。セラミックヒーターの表面温度は３００〜７００℃程度である。非接触ヒーター６０内を高温に保つための断熱カバー６１の材料としては、セラミックファイバー等の高断熱性、高耐熱性の材料を用いればよい。
【００４３】
次に、圧力付与部材８０について説明する。圧力付与部材８０は、上下２本のローラ（８１、８２）により構成される。画像を加圧する加圧ローラ８１は、金属製のローラであり、表面はＰＦＡチューブ（厚み１０〜５０μｍ）で構成されている。この材料については、一般に定着ローラ等の離形層として使用されるフッ素系の材料であればよい。
【００４４】
バックアップローラ８２は、金属製ローラであり、表面には弾性層が設けられている。この弾性層の材料としては、ＮＲＢやシリコンゴム等を使用すればよく、その厚みは０．５〜５．０ｍｍ程度である。両ローラ（８１、８２）は、回転可能に支持され、かつ転写材Ｘを挟んで搬送する際に圧力を付与するために、加圧ローラ８１の支持部はバネで圧力が付与される構造になっている。当該バネを交換することで、任意の圧力を付与することができる。
【００４５】
次に、加熱加圧手段であるローラ定着器５０について説明する。ローラ定着器５０は、定着ローラ５１ａおよび加圧ローラ５１ｂを有している。定着ローラ５１ａと加圧ローラ５１ｂは、図３に示すように上下に回転軸が並行になるよう配置され、それぞれ軸方向両端側を不図示の軸受け部材に回転自在に支持させている。
【００４６】
また、バネなどを用いた不図示の加圧機構によって、加圧ローラ５１ｂが所定の圧接力で定着ローラ５１ａの方向に付勢され、定着ローラ５１ａの下面部に圧接ニップ部が形成されている。加圧ローラ５１ｂは、不図示の駆動機構によって、転写材Ｘが下流側へ搬送されるように（図３における時計回りの方向に）、所定の周速度で回転駆動される。定着ローラ５１ａは、圧接ニップ部での加圧ローラ５１ｂとの圧接摩擦力によって、加圧ローラ５１ｂの回転に従動回転する。なお、この代わりに、定着ローラ５１ａを回転駆動させて、加圧ローラ５１ｂを従動回転させるようにしても良い。
【００４７】
定着ローラ５１ａ及び加圧ローラ５１ｂは、それぞれヒーターランプ５２ａ、５２ｂが内蔵され、不図示の制御手段により所望の温度に表面温度が制御される。定着ローラ５１ａ及び加圧ローラ５１ｂは、アルミ等の熱伝導率の良好な金属製芯金の外周に、ニップ幅確保のための弾性層としてのシリコンゴムの層と、表面の離型性を高めるための離型層（例えばＰＴＦＥやＰＦＡ等の厚さ１０〜５０μｍのフッ素系樹脂製離型層）を設けたローラである。
【００４８】
図４は、構成形態２に係る定着装置５ｂの構成図である。本図に示すように定着装置５ｂは、ローラ定着器５０、非接触ヒーター６０、圧力付与部材８０、およびプレヒーター９０（プレ加熱装置）を有している。これらは上流側から、プレヒーター９０、圧力付与部材８０、非接触ヒーター６０、ローラ定着器５０の順に並んで配置されている。
【００４９】
定着装置５ｂは、定着のための複数の加熱手段として、加熱加圧手段であるローラ定着器５０、非接触ヒーター６０、およびプレヒーター９０を有する。そして、非接触ヒーター６０の上流側に圧力付与部材８０が備えられ、更に圧力付与部材８０の上流側にプレヒーター９０が備えられている。未定着のトナー画像を担持する転写材Ｘは、プレヒーター９０と圧力付与部材８０を順に通過し、非接触ヒーター６０の熱放射を受けた後、ローラ定着器５０（接触加熱手段）を通過するようになっている。
【００５０】
プレヒーター９０は、非接触ヒーター６０と同様に転写材Ｘを非接触で加熱するものである。プレヒーター９０により、圧力付与部材８０による加圧がなされる前の段階で、転写材Ｘを加熱しておくことが出来る。なお、ローラ定着器５０、非接触ヒーター６０、および圧力付与部材８０については構成形態１と同様であるため、ここでは説明を省略する。
【００５１】
また、構成形態１と構成形態２の何れにおいても、圧力付与部材８０の温度を調節するための調節機構が設けられている。この調節機構としては、例えば、図５〜図７の各々に示す形態のものが挙げられる。
【００５２】
図５に示す調節機構は、排気ファンと吸気ファンが設けられ、加圧ローラ８１とバックアップローラ８２を冷却する機構である。より具体的に説明すると、加圧ローラ８１とバックアップローラ８２をシールド８３で囲い、シールド８３には排気用と吸気用のファンが取り付けられている。なお、シールド８３は、他の加熱装置からの熱を遮断するために取り付けられている。また、吸気ファンは、画像形成装置１の外部から吸気を行うように設置されていることが望ましい。
【００５３】
図６に示す調節機構は、送風機（ブロア）とエアー配管が設けられ、主に加圧ローラ８１を冷却する機構である。当該調節機構によれば、送風機のエアーがエアー配管によって加圧ローラ８１の近傍に導かれ、エアー配管の送風口から加圧ローラ８１に向かってエアーが吹き付けられる。なお、当該調節機構は、バックアップローラ８２にもエアーを吹き付ける構成となっていても良い。
【００５４】
図７に示す調節機構は、冷却液循環装置（チラー）が設けられるとともに、冷却液（水など）を通過させることが可能な加圧ローラ８１ａが採用された形態である。加圧ローラ８１ａの冷却液入口および出口は、冷却液循環装置に接続されており、これにより加圧ローラ８１ａに冷却液を循環させ、加圧ローラ８１ａを冷却することが可能である。なお、当該調節機構は、バックアップローラ８２にも冷却液を循環させる構成となっていても良い。
【００５５】
また、本発明者等は、後述する各種の実施例と比較例について実験評価を行った。まず、当該実験評価の手順や条件等について説明する。
【００５６】
［トナーの軟化点について］
まず、トナーの軟化点の測定方法について説明する。液体現像剤をそれぞれタイル等の支持体上に厚み２〜３μｍとなるように塗布し、常温常圧下で２４時間放置して、支持体上に液体現像剤の乾燥固形物を得る。次に、この固形物２０ｍｇを秤量し、測定試料とした。
【００５７】
続いて、この測定試料とリファレンスであるアルミナ２０ｍｇとを、示差走査熱量計（商品名：「DSC-6200」、セイコーインスツルメンツ株式会社製）にセットし、窒素ガス雰囲気下（３０〜５０ｍｌ／ｍｉｎ）、昇温速度１０℃／ｍｉｎの条件で室温から２００℃まで加温した。その後、３０℃／ｍｉｎで０℃まで冷却した後、再度、昇温速度１０℃／ｍｉｎの条件で昇温させることにより、吸熱シフトのショルダー値を測定した。
【００５８】
吸熱シフトのショルダー値の測定結果の一例を図８に示す。縦軸は熱流を示し、横軸は温度を示す。この吸熱シフトのショルダー値は、２度目の昇温時の３０〜１００℃の範囲において、ベースラインの延長線（図８中、勾配が緩やかな方の破線）と吸熱シフト（屈曲点）の接線との交点であり、その温度を軟化点（ＤＳＣで測定したときのトナーの軟化点で定義される温度であり、図中の「ａ」で示す温度）とした。
【００５９】
なお、後述の実施例や比較例において使用されるトナーＡおよびトナーＢについては、トナーＡの軟化点が６５℃、およびトナーＢの軟化点が７５℃という軟化点測定結果が得られた。本実施形態では、先述した調節機構（図５〜図７を参照）により、圧力付与部材８０の温度が上記の軟化点より低い温度に調節される。
【００６０】
［圧力測定方法について］
次に、圧力付与部材８０の圧力測定方法について説明する。圧力の測定には市販の圧力分布測定装置（ニッタ株式会社製PINCH）を使用した。センサーの厚みは１８０〜２００μｍ、横幅方向は約３２０ｍｍのシート型センサー（PINCH A3-40）であって、概ね紙の厚みと合致している。これをローラ間に挟んで静止させ、圧力のピーク値を測定した。なお、圧力付与部材８０のニップ長が１ｍｍ以下の場合には、センサーの分解能の制約で測ることが出来ないので注意が必要である。
【００６１】
［接触角の測定方法について］
次に、圧力付与部材８０の表面（転写材Ｘとの接触部）におけるキャリア液の接触角の測定方法について説明する。接触角の測定には共和界面科学製のＤＭ７００を使用し、液の吐出ニードルには「テフロン（登録商標）１８Ｇ」を使用した。これを使用して、後述の実施例で使用する以下の表層材について測定を行った。なお、測定に使用した溶媒はＩｐ２０２８（出光興産）である。
・表層材１（ＰＦＡ）      ：４０．５°
・表層材２（ＰＴＦＥ）    ：３４．０°
・表層材３（フッ素系塗料）：２３．５°
【００６２】
［各実施例・比較例の条件について］
次に、実験評価を行った各実施例（実施例１〜１０）および各比較例（比較例１〜１２）の条件について、順に説明する。
【００６３】
＜実施例１＞
実施例１では、構成形態１（図３を参照）の定着装置５ａが適用され、トナーについては、先述したトナーＡが使用された。圧力付与部材８０のローラ径については、加圧ローラ８１とバックアップローラ８２ともに直径１００ｍｍであった。加圧ローラ８１の表層材には、ＰＦＡである表層材１を使用した。バックアップローラ８２のゴム厚は３ｍｍであった。ゴム材はＮＢＲであり、硬度は６０°（JISK6253）であった。
【００６４】
また、圧力付与部材８０のピーク圧力を２００ｋＰａに設定し、圧力付与部材８０の温度を約３０℃に設定した。使用した転写材Ｘは、転写材１（金菱２０９ｇ）、転写材２（金菱１２７．９ｇ）、および転写材３（ＳＡ金藤２０９．３）の３種類である。液体現像剤としては、ポリエステル系のトナー粒子に、流動パラフィンであるＩＰ２０２８（出光興産製）をキャリア液としたものを用いた。画像としては１５ｍｍ×１００ｍｍのベタパッチが作成されるようにし、付着量は液体現像剤固形分で２ｇ／ｍ２に設定した。
【００６５】
非接触ヒーター６０の出力は、同出口に非接触温度計を用い、ベタパッチ部の温度が約７０℃となるように駆動電力を調整した。ローラ定着器５０の設定は、同じく当該定着器出口に非接触温度計を設置し、ベタパッチ部の温度が１００℃、１１０℃、１２０℃、および１３０℃の４水準の条件が出せる駆動電力を予め調べておき、実験評価ではこの４水準において評価を行った。
【００６６】
ここで評価方法について説明する。まず、定着強度について、ローラ定着器５０の出口紙温度１００℃におけるベタパッチ画像に対しテープ剥離試験を行った。使用したテープは、Scotchメンディングテープ（型番810-1-18D）である。定着直後にテープを張り付けた後に剥離してトナー像の剥がれるレベルを官能評価した。なお、全く剥がれない場合を「Ｒ３（ランク３）」、僅かでもテープにトナーが付いた場合を「Ｒ２（ランク２）」、その中でも転写材Ｘの素地が見えるものを「Ｒ１（ランク１）」として評価した。Ｒ３が最も良い評価であり、Ｒ２、Ｒ１となるにつれて悪い評価であると言える。
【００６７】
また、圧力付与部材８０への転移については、実験後に透明テープを圧力付与部材８０に貼り付けて付着しているであろうトナーを採取し、光学顕微鏡を用いて透明テープ上のトナーを調べた。付着が認められれば「×」の評価とし、認められなければ「○」の評価とした。なお、透明テープとしては「アメニティＢ−コートＴ」（キハラ株式会社、型番894100）を使用した。
【００６８】
オフセット評価については、ローラ定着の各温度水準においてオフセットを調べた。調査方法は、各実験の直後に白紙を通過させて、定着ローラに転移したトナーを白紙に再転移させ、これを目視確認する方法とした。白紙への再転移が認められれば「×」の評価とし、認められなければ「○」の評価とした。
【００６９】
＜実施例２＞
実施例２では、構成形態１（図３を参照）の定着装置５ａを適用し、トナーについては、トナーＡを使用した。また、圧力付与部材８０の圧力を１０００ｋＰａに設定し、圧力付与部材８０の温度を約３０℃に設定した。その他の条件については実施例１と同等である。
【００７０】
＜参考例３＞
参考例３では、構成形態１（図３を参照）の定着装置５ａを適用し、トナーについては、トナーＡを使用した。また、圧力付与部材８０の圧力を１０００ｋＰａに設定し、圧力付与部材８０の温度を約６０℃に設定した。その他の条件については実施例１と同等である。
【００７１】
＜実施例４＞
実施例４では、構成形態１（図３を参照）の定着装置５ａを適用し、トナーについては、トナーＡを使用した。また、圧力付与部材８０の圧力を３０００ｋＰａに設定し、圧力付与部材８０の温度を約３０℃に設定した。その他の条件については実施例１と同等である。
【００７２】
＜実施例５＞
実施例５では、構成形態２（図４を参照）の定着装置５ｂを適用し、トナーについては、トナーＡを使用した。また、圧力付与部材８０の圧力を２００ｋＰａに設定し、圧力付与部材８０の温度を約３０℃に設定した。プレヒーター９０の設定については、プレヒーター９０の出口に非接触温度計を設置し、実際に転写材Ｘを通紙しながらベタパッチ部の温度を調べ、ベタパッチ部の温度が約５０〜６０℃となるように、プレヒーター９０に印加する電力を調整した。その他の条件については実施例１と同等である。
【００７３】
＜実施例６＞
実施例６では、構成形態２（図４を参照）の定着装置５ｂを適用し、トナーについては、トナーＡを使用した。また、圧力付与部材８０の圧力を１０００ｋＰａに設定し、圧力付与部材８０の温度を約３０℃に設定した。その他の条件については実施例５と同等である。
【００７４】
＜実施例７＞
実施例７では、構成形態２（図４を参照）の定着装置５ｂを適用し、トナーについては、トナーＡを使用した。また、圧力付与部材８０の圧力を３０００ｋＰａに設定し、圧力付与部材８０の温度を約３０℃に設定した。その他の条件については実施例５と同等である。
【００７５】
＜実施例８＞
実施例８では、構成形態２（図４を参照）の定着装置５ｂを適用し、トナーについては、トナーＡを使用した。また、圧力付与部材８０の圧力を１０００ｋＰａに設定し、圧力付与部材８０の温度を約６０℃に設定した。その他の条件については実施例５と同等である。
【００７６】
＜参考例９＞
参考例９では、構成形態１（図３を参照）の定着装置５ａを適用し、トナーについては、トナーＢを使用した。また、圧力付与部材８０の圧力を１０００ｋＰａに設定し、圧力付与部材８０の温度を約６０℃に設定した。その他の条件については実施例５と同等である。
【００７７】
＜参考例１０＞
参考例１０では、構成形態１（図３を参照）の定着装置５ａを適用し、トナーについては、トナーＢを使用した。また、圧力付与部材８０の圧力を１０００ｋＰａに設定し、圧力付与部材８０の温度を約７０℃に設定した。その他の条件については実施例５と同等である。
【００７８】
＜比較例１＞
比較例１では、構成形態１（図３を参照）の定着装置５ａから圧力付与部材８０を取り除いたものを適用し、トナーについては、トナーＡを使用した。その他の条件については実施例１と同等である。
【００７９】
＜参考比較例２＞
参考比較例２では、構成形態１（図３を参照）の定着装置５ａを適用し、トナーについては、トナーＡを使用した。また、圧力付与部材８０の圧力を１０００ｋＰａに設定し、圧力付与部材８０の温度を約６５℃に設定した。その他の条件については実施例１と同等である。
【００８０】
＜参考比較例３＞
参考比較例３では、構成形態１（図３を参照）の定着装置５ａを適用し、トナーについては、トナーＡを使用した。また、圧力付与部材８０の圧力を１０００ｋＰａに設定し、圧力付与部材８０の温度を約７０℃に設定した。その他の条件については実施例１と同等である。
【００８１】
＜比較例４＞
比較例４では、構成形態１（図３を参照）の定着装置５ａを適用し、トナーについては、トナーＡを使用した。また、圧力付与部材８０の圧力を１００ｋＰａに設定し、圧力付与部材８０の温度を約３０℃に設定した。その他の条件については実施例１と同等である。
【００８２】
＜比較例５＞
比較例２では、構成形態１（図３を参照）の定着装置５ａを適用し、トナーについては、トナーＡを使用した。また、圧力付与部材８０の圧力を１５０ｋＰａに設定し、圧力付与部材８０の温度を約３０℃に設定した。その他の条件については実施例１と同等である。
【００８３】
＜比較例６＞
比較例６では、構成形態２（図４を参照）の定着装置５ｂから圧力付与部材８０を取り除いたものを適用し、実施例５〜７との比較を行ったものである。トナーについては、トナーＡを使用した。その他の条件については実施例５と同等である。
【００８４】
＜比較例７＞
比較例７では、構成形態２（図４を参照）の定着装置５ｂを適用し、トナーについては、トナーＡを使用した。また、圧力付与部材８０の圧力を１５０ｋＰａに設定し、圧力付与部材８０の温度を約６０℃に設定した。その他の条件については実施例５と同等である。
【００８５】
＜比較例８＞
比較例８では、構成形態２（図４を参照）の定着装置５ｂを適用し、トナーについては、トナーＡを使用した。また、圧力付与部材８０の圧力を１０００ｋＰａに設定し、圧力付与部材８０の温度を約６５℃に設定した。その他の条件については実施例５と同等である。
【００８６】
＜参考比較例９＞
参考比較例９では、構成形態１（図３を参照）の定着装置５ａを適用し、トナーについては、トナーＢを使用した。また、圧力付与部材８０の圧力を１０００ｋＰａに設定し、圧力付与部材８０の温度を約７５℃に設定した。その他の条件については実施例５と同等である。
【００８７】
＜比較例１０＞
比較例１０では、図９に示される構成形態３の定着装置５ｃ（圧力付与部材８０を非接触ヒーター６０の下流側に配置したもの）を適用し、トナーについては、トナーＡを使用した。また、圧力付与部材８０の圧力を１０００ｋＰａに設定し、圧力付与部材８０の温度を約３０℃に設定した。その他の条件については実施例１と同等である。
【００８８】
＜比較例１１＞
比較例１１では、構成形態１（図３を参照）の定着装置５ａを適用し、圧力付与部材８０の表層に先述した表層材２を使用した。その他の条件については実施例２と同等である。
【００８９】
＜比較例１２＞
比較例１２では、構成形態１（図３を参照）の定着装置５ａを適用し、圧力付与部材８０の表層に先述した表層材３を使用した。その他の条件については実施例２と同等である。
【００９０】
［評価結果について］
表１に、全実施例および比較例の設定条件と評価結果を纏めて示す。なお、オフセットの評価結果については、転写材１についての結果を示している。表１に示す評価結果によって判明した各事項について、以下に説明する。
【００９１】
【表１】
0006488614.tif 000002
【００９２】
＜圧力付与部材の効果＞
比較例１（構成形態１において圧力付与部材８０を取り除いた場合）と実施例１、２、および４とを比較すると、圧力付与部材８０の存在により定着強度に大きな効果が現れることが認められる。一方、比較例４と５の結果から、圧力付与部材８０があっても、圧力が２００ｋＰａに達しない場合には十分に効果が現れていない。また、構成形態２においても同じ事が言え、比較例６と実施例５、６、および７とを比べると、圧力付与部材８０の効果が認められる。また、比較例７の結果から、圧力付与部材８０があっても、圧力が２００ｋＰａに達しない場合にはその効果は小さい。
【００９３】
＜圧力付与部材の位置＞
比較例１０（非接触ヒーター６０の下流側に圧力付与部材８０を配置した場合）と実施例２とを比べると、圧力付与部材８０の下流側に非接触ヒーター６０（非接触加熱部材）を配置した方が、オフセット等の点において良い効果が得られると言える。
【００９４】
＜圧力付与部材の温度設定＞
軟化点が６５℃付近にあるトナーＡでは、実施例２および参考例３と参考比較例２および３の結果から、圧力付与部材８０の温度を６５℃未満にすることで、トナーの移行が抑制されていることが分かる。また、構成形態による差異は殆どなく、構成形態２においても、実施例６および８と比較例８の結果から同じ事が言える。軟化点が７５℃付近にあるトナーＢでは、参考例９および１０と参考比較例９の結果から、やはり圧力付与部材８０の温度を軟化点未満に設定することが必要であることが分かる。
【００９５】
＜圧力付与部材の表層材＞
加圧ローラ８１の表層材が異なる実施例２と比較例１１および１２の結果から、表層材２と３ではトナーの移行が見られるが、表層材１であればトナーの移行が無い。このことから、圧力付与部材の表面部（転写材Ｘとの接触部）は、キャリア液の接触角が少なくとも４０°以上となる撥油性材料からなることが、望ましいと言える。
【００９６】
［その他］
本実施形態に係る定着装置５は、上述した実施例１〜８の何れかの条件、或いはこれに準じた条件を満たすように設定され得る。なお、定着装置５は、トナーとキャリア液とを含む液体現像剤を用いる湿式電子写真方式で採用され、トナー画像を転写材Ｘに定着させる定着装置である。そして、定着装置５は、トナー画像を転写した転写材Ｘを加圧する圧力付与部材８０と、圧力付与部材８０の下流側に設けられ、転写材Ｘを非接触で加熱する非接触ヒーター６０とを備えている。そのため定着装置５は、転写材Ｘへのトナーの定着強度を確保し、トナーのオフセット等を抑えることが可能となっている。
【００９７】
また、定着装置５では、転写材Ｘを加熱加圧するローラ定着器５０が、非接触ヒーター６０の下流側に設けられている。また、定着装置５には、圧力付与部材８０の温度を、ＤＳＣで測定したときのトナーの軟化点で定義される温度（トナーの種類に応じて決められた所定温度）よりも低く調節する調節機構が設けられている。また、圧力付与部材８０の表面は、キャリア液の接触角が４０°以上の撥油性材料からなっており、圧力付与部材８０は、２００〜３０００ｋＰａで転写材Ｘを加圧するようになっている。そして、構成形態２の定着装置５ｂでは、圧力付与部材８０の上流側に、転写材Ｘを非接触で加熱するプレヒーター９０が設けられている。また、調節機構は、圧力付与部材８０を冷却することにより、トナーの軟化点より低く調節するようになっている。
【００９８】
また、本実施形態に係る定着装置は、先に示した特許文献１〜３に比べて優れた作用効果を有している。この点について、特許文献ごとにより詳細に説明する。
【００９９】
特許文献１（特開2003-167456）に開示されたものは、転写材に画像を転写し、その下流側で１段目の接触加熱部材により加熱を行い、その後、トナー層上にあるキャリア液をブロッタローラに接触させてキャリア液を吸着除去する。これによりトナー層中のキャリア液がある程度除去されるため、その後段である２段目の接触定着部材で定着強度を稼ぐようになっている。
【０１００】
しかし、転写後のトナー層をいきなり接触加熱部材に通過させても、トナー層中にはキャリア液が未だ十分に存在している状態であり、トナー間を十分に結合させるには至らない。従って、トナーが接触加熱部材へ移行（オフセット）し易く、画像が乱されてしまう。また、ブロッタローラはトナー層上のキャリア液を吸着回収する作用はあるが、トナー間の結合を促進することはないため、トナーが十分に結合していない状態で２段目の接触定着部材を通過することになる。この結果、定着強度も十分に得られるとは言い難い。
【０１０１】
一方で本実施形態によれば、転写後に圧力付与部材が作用する。同部材は先述のブロッタローラとは作用が異なり、キャリア液を吸着して回収することはしない。トナー層中にあるキャリア液を圧力の作用で転写材の厚み方向へ強制的に浸透させる。この結果、トナー層中のキャリア液はもとより、トナー層と転写材界面（転写材表面）のキャリア液濃度も低下させる効果がある。
【０１０２】
同効果を発揮させるために多大な圧力を印加しているのが、本実施形態の定着装置の特徴の一つである。そして、副作用でもある圧力付与部材へのトナー移行を抑止するために、表層は撥油性の材料からなるのも特徴の一つである。本実施形態のものは、特許文献１のものとは異なってキャリア液が付着し難く、トナーの移行が発生し難い。更に、圧力付与部材の温度をトナーの軟化点以下に設定していることも、本実施形態の特徴の一つである。この事もトナー移行を抑制することに貢献している。
【０１０３】
本実施形態の定着強度に対する効果の要因は、前述の圧力付与条件の工夫に加え、圧力付与部材の下流側に非接触加熱手段を備えることにもある。この作用について説明すると、圧力付与部材によってトナー層中のキャリア液は転写材の厚み方向に分散され、トナー層中のキャリア液は殆ど無い状態となり、加えて、転写材表面のキャリア液濃度もやはり転写材厚み方向に分散され濃度が低い状態となる。この状態で、非接触加熱手段を通過させると、トナー間の結合が飛躍的に進むことになり、更にはトナーと転写材間にも接着力が発現する。特許文献１での最終段の接触定着部材に突入する前のトナー層の状態と比較すると、本実施形態の方が定着強度を稼ぐことが出来ることは明らかである。
【０１０４】
また、特許文献２（特開2003-98864）に開示されたものは、転写材に画像を転写した後、その下流側でまず非接触加熱手段によって加熱される。その後、トナー層上にあるキャリア液をブロッタローラに接触させ、キャリア液を吸着除去する。トナー層中のキャリア液がある程度除去されるので、後段の接触定着部材で定着強度を稼げるようになっている。この技術は、特許文献１の技術が改良されたものであり、キャリア液が浸透し難い転写材を使用した場合に発生し易い１段目の接触加熱部材での像乱れを改善するため、非接触加熱手段に替えたものである。発明の目的およびブロッタローラの作用は特許文献１の場合と同様である。
【０１０５】
特許文献１の技術では１段目の接触加熱部材でトナーの移行が発生し易いが、特許文献２の技術では非接触加熱のため移行が発生しない。しかし、この点は改善されるものの、それ以外では特許文献２のものも、特許文献１の場合と同じ課題を残している。すなわち転写後のキャリア液を含む状態でいきなり非接触加熱手段を通過させても、トナー間は十分には結合しない。そして、ブロッタローラはトナー間を結合する機能は有していないため、十分にトナーが結合していない状態で２段目の接触定着部材に突入することになる。また、転写材表面のキャリア液濃度も本実施形態の方が低く、トナーと転写材間の接着力の観点も含めて、本実施形態の方が定着強度では有利と言える。
【０１０６】
また、特許文献３（特開平4-311986）に開示されたものは、転写材に画像を転写し、その下流側でブロッタローラを接触させてキャリア液を吸着除去する。トナー層中のキャリア液がある程度除去されるので、後段の接触定着部材での画像乱れを防止するものとなっている。しかし、特許文献３の技術では、転写後のキャリア液を含むトナー層にブロッタローラを作用させてトナー層上のキャリア液を回収するが、トナー間を結合する機能は有していないので、十分にトナー間が結合していない状態で接触定着部材に突入することになる。先述の通り本実施形態では、トナー間が十分に結合した状態で接触定着部材に突入することになり、定着強度の点で有利である。また、転写材表面のキャリア液濃度も本実施形態の方が低く、トナーと転写材間の接着力の観点からも有利と言える。
【０１０７】
以上のように、本実施形態では圧力付与部材の作用が従来技術と異なり、キャリア液を吸着させて除去するのではなく、圧力によってトナー中そして転写材表面に存在するキャリア液を転写材の厚み方向へ浸透分散させる。なお、本実施形態では、圧力付与部材の圧力をこの趣旨に適した状態に設定する事、トナーが圧力付与部材に移行しないようにその表面に撥油性部材を使用する事、および、圧力付与部材の表面温度をトナー軟化点以下にする事が重要となる。更に本実施形態は、圧力付与部材の下流側に非接触加熱手段を設けて、トナー間の結合、およびトナーと転写材の間に接着力を発現させることが特徴である。そして、この下流側に接触定着部材を配置することにより、十分な定着強度が確保されるようになっている。
【０１０８】
以上、本発明の実施形態について具体例を挙げて説明したが、本発明はその内容に限定されるものではない。本発明はその趣旨を逸脱しない範囲において、様々な具体的形態により実施され得る。
【産業上の利用可能性】
【０１０９】
本発明は、例えばプリンター用の定着装置などに利用可能である。
【符号の説明】
【０１１０】
１        画像形成装置
３        給紙装置
４        作像転写装置
４１      感光体ドラム
４２      帯電装置
４３      露光装置
４４      液体現像装置
４５      中間転写ローラ
４７      二次転写ローラ
４８ａ    感光体ドラム用のクリーニング装置
４８ｂ    中間転写ローラ用のクリーニング装置
５        定着装置
５ａ      構成形態１の定着装置
５ａ      構成形態２の定着装置
５０      ローラ定着器（ローラ定着装置）
５１ａ    定着ローラ
５１ｂ    加圧ローラ
５２ａ    ヒーターランプ
５２ｂ    ヒーターランプ
６０      非接触ヒーター（非接触加熱装置）
６１      断熱カバー
６２      ヒーター
８０      圧力付与部材
８１      加圧ローラ
８２      バックアップローラ
９０      プレヒーター
Ｘ        転写材
【図１】
0006488614.tif 000003
【図２】
0006488614.tif 000004
【図３】
0006488614.tif 000005
【図４】
0006488614.tif 000006
【図５】
0006488614.tif 000007
【図６】
0006488614.tif 000008
【図７】
0006488614.tif 000009
【図８】
0006488614.tif 000010
【図９】
0006488614.tif 000011