(57)【要約】【課題】安定した定着品質を実現できる定着方法、定着装置及び画像形成装置を提供する。【解決手段】電子写真方式の定着装置４０に、記録紙１２上にトナー２３が転写された状態で、記録紙１２に対するトナー２３の付着力を増大させる予備定着部２０と、予備定着部２０により前記付着力が増大したトナー２３を、記録紙１２に定着するための定着液２６を付与する定着液付与部２１と、定着液付与部２１により定着液２６が付与された後、記録紙１２を加圧及び加熱する本定着部２２とを具備する。また、予備定着部２０には、アースされた加圧ローラ２４及び対向ローラと、加圧ローラ２４に内蔵された加熱部２５とを有する。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録材上に転写されたトナー像を前記記録材に定着する定着方法であって、
前記記録材上に前記トナー像が転写された状態で、前記記録材に対する前記トナー像のトナーの付着力を増大させる第１の工程と、第１の工程の後、前記トナーを前記記録材に定着するための定着液を付与する第２の工程とを実行することを特徴とする定着方法。
【請求項２】
前記第２の工程の後、前記記録材を加圧及び加熱する第３の工程を実行することを特徴とする請求項１に記載の定着方法。
【請求項３】
前記第１の工程では、前記記録材を加圧することを特徴とする請求項１に記載の定着方法。
【請求項４】
前記第１の工程では、前記記録材を加圧及び加熱することを特徴とする請求項１に記載の定着方法。
【請求項５】
前記第１の工程で前記記録材を加熱するとき、前記トナーのガラス転移温度領域の温度で加熱することを特徴とする請求項４に記載の定着方法。
【請求項６】
前記第１の工程で、前記記録材を加圧するときの前記トナーとの接触面を接地することを特徴とする請求項３又は４に記載の定着方法。
【請求項７】
記録材上に転写されたトナー像を前記記録材に定着する定着方法であって、
前記記録材上に前記トナー像が転写された状態で、前記トナー像のトナーを前記記録材に定着するための定着液を付与する第１の工程と、第１の工程で前記定着液が付与された後、前記記録材を加圧する第２の工程とを実行することを特徴とする定着方法。
【請求項８】
記録材上に転写されたトナー像を前記記録材に定着する定着方法であって、
前記記録材上に前記トナー像が転写された状態で、前記トナー像のトナーがゴム状になる温度未満で前記記録材を加熱する第１の工程と、第１の工程の後、前記トナーを前記記録材に定着するための定着液を付与する第２の工程と、第２の工程の後、前記トナーがゴム状になる温度未満で前記記録材を加熱する第３の工程とを実行することを特徴とする定着方法。
【請求項９】
記録材上に転写されたトナー像を前記記録材に定着する定着装置であって、
前記記録材上に前記トナー像が転写された状態で、前記記録材に対する前記トナー像のトナーの付着力を増大させる付着力増大手段と、前記付着力増大手段により前記付着力が増大した前記トナーを、前記記録材に定着するための定着液を付与する定着液付与手段とを備えたことを特徴とする定着装置。
【請求項１０】
前記定着液付与手段により前記定着液が付与された後、前記記録材を加圧及び加熱する定着加圧加熱手段を備えたことを特徴とする請求項９に記載の定着装置。
【請求項１１】
前記付着力増大手段には、前記記録材を加圧する加圧手段を備えたことを特徴とする請求項９に記載の定着装置。
【請求項１２】
前記付着力増大手段には、前記記録材を加圧及び加熱する加圧加熱手段を備えたことを特徴とする請求項９に記載の定着装置。
【請求項１３】
前記加圧加熱手段が、前記トナーのガラス転移温度領域の温度で前記記録材を加熱するようにしたことを特徴とする請求項１２に記載の定着装置。
【請求項１４】
前記付着力増大手段には、前記加圧手段が前記記録材を加圧するとき、前記トナーとの接触面を接地する加圧接地手段を備えたことを特徴とする請求項１１に記載の定着装置。
【請求項１５】
前記付着力増大手段には、前記加圧加熱手段が前記記録材を加圧するとき、前記トナーとの接触面を接地する加圧加熱接地手段を備えたことを特徴とする請求項１２に記載の定着装置。
【請求項１６】
前記定着液を付与するとき、前記記録材に衝突して飛散する前記定着液を遮断するように、前記定着液付与手段の周囲を遮蔽する定着液付与遮蔽手段を備えたことを特徴とする請求項９乃至１５のいずれかに記載の定着装置。
【請求項１７】
前記定着加圧加熱手段により前記記録材を加圧及び加熱するとき、前記記録材から蒸発して浮遊する前記定着液を遮断するように、前記定着加圧加熱手段の周囲を遮蔽する定着加圧加熱遮蔽手段を備えたことを特徴とする請求項１６に記載の定着装置。
【請求項１８】
前記定着液付与遮蔽手段及び前記定着加圧加熱遮蔽手段により遮蔽された空間から前記定着液を回収する定着液回収手段を備えたことを特徴とする請求項１７に記載の定着装置。
【請求項１９】
記録材上に転写されたトナー像を前記記録材に定着する定着装置であって、
前記記録材上に前記トナーが転写された状態で、前記トナー像のトナーを前記記録材に定着するための定着液を付与する定着液付与手段と、前記定着液付与手により前記定着液が付与された後、前記記録材を加圧する定着加圧手段とを備えたことを特徴とする定着装置。
【請求項２０】
トナー像を担持したトナー像担持体と、前記トナー像担持体上の前記トナー像を記録材上に転写する転写手段と、前記転写手段により前記記録体上に転写されたトナー像を定着する定着手段とを備えた画像形成装置であって、
前記定着手段として、請求項９乃至１９のいずれかに記載の定着装置を用いたことを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トナーに定着液を付与して、前記トナーを記録材上に定着させる定着方法、定着装置及びこれを備えた複写機、プリンタ、ファクシミリなどの画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、プリンタ、ファクシミリ、複写装置などの画像形成装置においては、画像情報に基づいて紙、布、ＯＨＰ用シートなどの記録材に文字や記号を含む画像を記録している。ここで、電子写真方式の画像形成装置は、普通紙に高精細な画像を高速で記録することができるために広くオフィスで使用されている。さらに、電子写真方式における熱定着方式は、記録材上のトナーを加熱して溶解し、これを加圧することでトナーを記録材上に定着させる方式であって、定着速度、定着画像品質などの点から広く普及している。しかしながら、このような電子写真方式の画像形成装置において、消費電力の約半分以上は熱定着方式のトナー加熱のために消費されており、近年の環境問題クローズアップの観点から、省エネルギー志向で低消費電力の定着装置が望まれている。
【０００３】
そこで、従来の定着装置は、トナーを溶解又は膨潤させる定着液をトナーに付与してトナーを溶解又は膨潤させ、この定着液を乾燥させることでトナーを定着している（例えば「特許文献１」参照）。前記定着装置による定着方式は、前述した熱定着方式と異なり、トナー溶解のための加熱処理が不要であるために、消費電力を低減する点で優れている。
【０００４】
【特許文献１】
特許第３２９０５１３号公報（図１乃至図６）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１の定着装置で採用した定着方式では、記録密度（記録材上のトナーの量）に係らず、記録材に多量の定着材が付与されるために、例えば、定着材の溶媒として水が用いられた場合、この水の量によっては、記録材としての紙の繊維を膨潤させることとなる。この結果、溶解したトナーが記録材の裏面にまで達して画像の裏抜けを生じた場合には、省エネルギーの観点から必要な両面記録の画像品質を劣化させる虞がある。また、前述した水の量によっては、水分の吸収により記録材に皺やカールが発生するために、安定かつ高速な記録材搬送を著しく損なう虞がある。さらに、前述したように多量の水を含む場合には、乾燥装置を用いて蒸発させて除去しようとすると、前述した熱定着方式に匹敵する電力が必要となる。
【０００６】
さらに、特許文献１の定着装置に限らず、定着液の付与手段及び方法によっては、定着液が記録材に衝突して飛散し、周囲に付着すると共に、衝突時に発生するミストが空気中に浮遊して、定着部の上流側に配置された画像形成ユニットなどを汚染するという点に配慮する必要がある。あるいは、定着液乾燥時の加熱により定着液の一部が蒸発し、蒸発した定着液が空気中に微小ミストとして浮遊し、前述した定着液衝突時のミストと同様な弊害をもらすという点に配慮する必要がある。
【０００７】
本発明は、このような問題を解決するためになされたもので、安定した定着品質を実現できる定着方法、定着装置及び画像形成装置を提供するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る本発明の定着方法は、記録材上に転写されたトナー像を前記記録材に定着する定着方法であって、前記記録材上に前記トナー像が転写された状態で、前記記録材に対する前記トナー像のトナーの付着力を増大させる第１の工程と、第１の工程の後、前記トナーを前記記録材に定着するための定着液を付与する第２の工程とを実行している。
【０００９】
また、請求項２に係る本発明の定着方法は、請求項１において、前記第２の工程の後、前記記録材を加圧及び加熱する第３の工程を実行している。
【００１０】
また、請求項３に係る本発明の定着方法は、請求項１において、前記第１の工程では、前記記録材を加圧している。
【００１１】
また、請求項４に係る本発明の定着方法は、請求項１において、前記第１の工程では、前記記録材を加圧及び加熱している。
【００１２】
また、請求項５に係る本発明の定着方法は、請求項４において、前記第１の工程で前記記録材を加熱するとき、前記トナーのガラス転移温度領域の温度で加熱している。
【００１３】
また、請求項６に係る本発明の定着方法は、請求項３又は４において、前記第１の工程で、前記記録材を加圧するときの前記トナーとの接触面を接地している。
【００１４】
また、請求項７に係る本発明の定着方法は、記録材上に転写されたトナー像を前記記録材に定着する定着方法であって、前記記録材上に前記トナー像が転写された状態で、前記トナー像のトナーを前記記録材に定着するための定着液を付与する第１の工程と、第１の工程で前記定着液が付与された後、前記記録材を加圧する第２の工程とを実行している。
【００１５】
また、請求項８に係る本発明の定着方法は、記録材上に転写されたトナー像を前記記録材に定着する定着方法であって、前記記録材上に前記トナー像が転写された状態で、前記トナー像のトナーがゴム状になる温度未満で前記記録材を加熱する第１の工程と、第１の工程の後、前記トナーを前記記録材に定着するための定着液を付与する第２の工程と、第２の工程の後、前記トナーがゴム状になる温度未満で前記記録材を加熱する第３の工程とを実行している。
【００１６】
さらに、請求項９に係る本発明の定着装置は、記録材上に転写されたトナー像を前記記録材に定着する定着装置であって、前記記録材上に前記トナー像が転写された状態で、前記記録材に対する前記トナー像のトナーの付着力を増大させる付着力増大手段と、前記付着力増大手段により前記付着力が増大した前記トナーを、前記記録材に定着するための定着液を付与する定着液付与手段とを備えた構成を有している。
【００１７】
また、請求項１０に係る本発明の定着装置は、請求項９において、前記定着液付与手段により前記定着液が付与された後、前記記録材を加圧及び加熱する定着加圧加熱手段を備えた構成を有している。
【００１８】
また、請求項１１に係る本発明の定着装置は、請求項９において、前記付着力増大手段には、前記記録材を加圧する加圧手段を備えた構成を有している。
【００１９】
また、請求項１２に係る本発明の定着装置は、請求項９において、前記付着力増大手段には、前記記録材を加圧及び加熱する加圧加熱手段を備えた構成を有している。
【００２０】
また、請求項１３に係る本発明の定着装置は、請求項１２において、前記加圧加熱手段が、前記トナーのガラス転移温度領域の温度で前記記録材を加熱するようにした構成を有している。
【００２１】
また、請求項１４に係る本発明の定着装置は、請求項１１において、前記付着力増大手段には、前記加圧手段が前記記録材を加圧するとき、前記トナーとの接触面を接地する加圧接地手段を備えた構成を有している。
【００２２】
また、請求項１５に係る本発明の定着装置は、請求項１２において、前記付着力増大手段には、前記加圧加熱手段が前記記録材を加圧するとき、前記トナーとの接触面を接地する加圧加熱接地手段を備えた構成を有している。
【００２３】
また、請求項１６に係る本発明の定着装置は、請求項９乃至１５のいずれかにおいて、前記定着液を付与するとき、前記記録材に衝突して飛散する前記定着液を遮断するように、前記定着液付与手段の周囲を遮蔽する定着液付与遮蔽手段を備えた構成を有している。
【００２４】
また、請求項１７に係る本発明の定着装置は、請求項１６において、前記定着加圧加熱手段により前記記録材を加圧及び加熱するとき、前記記録材から蒸発して浮遊する前記定着液を遮断するように、前記定着加圧加熱手段の周囲を遮蔽する定着加圧加熱遮蔽手段を備えた構成を有している。
【００２５】
また、請求項１８に係る本発明の定着装置は、請求項１７において、前記定着液付与遮蔽手段及び前記定着加圧加熱遮蔽手段により遮蔽された空間から前記定着液を回収する定着液回収手段を備えた構成を有している。
【００２６】
また、請求項１９に係る本発明の定着装置は、記録材上に転写されたトナー像を前記記録材に定着する定着装置であって、前記記録材上に前記トナーが転写された状態で、前記トナー像のトナーを前記記録材に定着するための定着液を付与する定着液付与手段と、前記定着液付与手により前記定着液が付与された後、前記記録材を加圧する定着加圧手段とを備えた構成を有している。
【００２７】
さらに、請求項２０に係る本発明の画像形成装置は、トナー像を担持したトナー像担持体と、前記トナー像担持体上の前記トナー像を記録材上に転写する転写手段と、前記転写手段により前記記録体上に転写されたトナー像を定着する定着手段とを備えた画像形成装置であって、前記定着手段として、請求項９乃至１９のいずれかに記載の定着装置を用いた構成を有している。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。なお、本出願人により、電子写真方式で用いる定着液の付与量を低減するために、記録材上のトナー像、又は記録材に転写される前のトナー像を担持するトナー像担持体上のトナー像の位置情報に基づき、トナー像にのみ定着液を付与する装置が既に提案されている。この装置では、定着液を選択的にトナーに付与するとき、定着液は塗布ローラや噴出ヘッドで記録材上のトナーに付与されている。ここで、記録材、又はトナー像担持体上のトナーは本来微弱な静電気的付着力で付着しているために、定着ローラでの定着液の流速や、噴出ヘッドでの定着液の衝突力により、記録材上のトナーが定着液で流れる点についてさらに改善の余地がある。本実施形態はこの点に着目したものである。
【００２９】
［第１の実施形態］
図１は、本発明の第１の実施形態に係る電子写真方式の画像形成装置の要部を示す。ここでは、中間転写ベルト１（「トナー像担持体」に含まれる）上にトナー像を形成する画像形成ユニット５Ｂｋ、５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ（「トナー像形成手段」に含まれる）と、前記画像形成ユニットにより中間転写ベルト１上に形成されたトナー像を記録紙１２（「記録材」に含まれる）上に転写する２次転写装置７（「転写手段」に含まれる）と、２次転写装置７により記録紙１２上に転写されたトナー像を定着する定着ユニット４０（「定着手段」に含まれる）とを示す。
【００３０】
画像形成装置１００において、中間転写ベルト１は、画像形成ユニット５Ｂｋ、５Ｙ、５Ｍ、５Ｃによって形成されたトナー像を担持して搬送するトナー像担持体である。また、中間転写ベルト１は、三つの支持ローラ２、３、４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１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）の画像形成ユニット５Ｂｋ、５Ｙ、５Ｍ、５Ｃが配列されている。これらの画像形成ユニットの上方には、不図示の露光装置が配置されている。この露光装置により、画像形成対象の画像情報に応じて感光体ドラム６Ｂｋ、６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ上に静電潜像を書き込むための光ＬＢｋ、ＬＹ、ＬＭ、ＬＣが照射される。例えば、複写機では、スキャナで読み取られた原稿の画像情報により感光体ドラム６Ｂｋ、６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ上に静電潜像が形成されることとなる。また、中間転写ベルト１の支持ローラ４に対向する位置には、２次転写装置７が設けられている。この２次転写装置７は、二つの支持ローラ８、９間に張架された２次転写ベルト１０で構成されている。なお、２次転写装置７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１の支持ローラ２に対向する位置には、ベルトクリーニング装置１１が配置されている。このベルトクリーニング装置１１は、中間転写ベルト１上に残留するトナーを除去するものである。なお、記録紙（「記録材」に含まれる）１２は、一対の給紙ローラ１３で２次転写装置７へ導かれる。ここで、中間転写ベルト１上のトナー像を記録紙１２に転写するときは、２次転写ベルト１０を中間転写ベルト１に押し当て、記録紙１２に前記トナー像を転写するようにしている。
【００３１】
次に、画像形成ユニット５Ｂｋ、５Ｙ、５Ｍ、５Ｃについて説明する。この画像形成ユニットにおいては、それぞれの感光体ドラム６Ｂｋ、６Ｙ、６Ｍ、６Ｃの周辺に、帯電装置１４Ｂｋ、１４Ｙ、１４Ｍ、１４Ｃ、現像装置１５Ｂｋ、１５Ｙ、１５Ｍ、１５Ｃ、感光体クリーニング装置１６Ｂｋ、１６Ｙ、１６Ｍ、１６Ｃ及び除電装置１７Ｂｋ、１７Ｙ、１７Ｍ、１７Ｃがそれぞれ、電子写真プロセスの工程順に配置されている。また、それぞれの感光体ドラム６Ｂｋ、６Ｙ、６Ｍ、６Ｃに対向する位置に、中間転写ベルト１を介して１次転写装置１８Ｂｋ、１８Ｙ、１８Ｍ、１８Ｃがそれぞれ設けられている。ここで、帯電装置１４Ｂｋ、１４Ｙ、１４Ｍ、１４Ｃ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６Ｂｋ、６Ｙ、６Ｍ、６Ｃに接触した状態で電圧が印加されることにより、感光体ドラム６Ｂｋ、６Ｙ、６Ｍ、６Ｃの表面を一様に帯電するようにしている。なお、帯電装置１４Ｂｋ、１４Ｙ、１４Ｍ、１４Ｃを構成するとき、前述した接触帯電方式に替えて、非接触のスコロトロンチャージなどによる非接触帯電方式を採用してもよい。現像装置１５Ｂｋ、１５Ｙ、１５Ｍ、１５Ｃは、現像材中のトナーを感光体ドラム６Ｂｋ、６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ上の静電潜像に対応するように付着させ、可視像化させるものである。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溶解、又は膨潤するように形成されている。なお、現像装置１５Ｂｋ、１５Ｙ、１５Ｍ、１５Ｃには、不図示の攪拌部と現像部とを備え、現像に寄与しない現像剤は前記攪拌部に戻されて再利用され、前記攪拌部のトナー濃度は、不図示のトナー濃度センサで検出され、その濃度が一定になるように制御されている。１次転写装置１８Ｂｋ、１８Ｙ、１８Ｍ、１８Ｃは、感光体ドラム６Ｂｋ、６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ上で可視像化されたトナー（トナー像）を中間転写ベルト１に転写するものである。また、１次転写装置１８Ｂｋ、１８Ｙ、１８Ｍ、１８Ｃの転写方式は、中間転写ベルト１を挟んで感光体ドラム６Ｂｋ、６Ｙ、６Ｍ、６Ｃに転写ローラを押し当てる転写ローラ方式である。前記転写ローラの他に、導電性ブラシ形状のものや、非接触のコロナチャージャなどを採用してもよい。感光体クリーニング装置１６Ｂｋ、１６Ｙ、１６Ｍ、１６Ｃは、感光体ドラム６Ｂｋ、６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ上の不要なトナーを除去するものである。例えば、感光体クリーニング装置１６Ｂｋ、１６Ｙ、１６Ｍ、１６Ｃとしては、その先端を感光体ドラム６Ｂｋ、６Ｙ、６Ｍ、６Ｃに押し当てて不要なトナーを掻き落とすようにしたブレードを用いてもよい。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１５Ｂｋ、１５Ｙ、１５Ｍ、１５Ｃに回収され、再利用されるようにしている。除電装置１７Ｂｋ、１７Ｙ、１７Ｍ、１７Ｃは、除電ランプで構成されており、光を照射して感光体ドラム６Ｂｋ、６Ｙ、６Ｍ、６Ｃの表面電位を初期化するものである。前述したように、画像形成ユニット５Ｂｋ、５Ｙ、５Ｍ、５Ｃで形成されたトナー像が、中間転写ベルト１に転写され、さらに記録紙１２に転写されて定着ユニット４０へ搬送される。
【００３２】
なお、ここでは詳細に図示していないが、画像形成装置１００には、前述の構成の他に、記録給紙部、記録排紙部を具備している。この記録給紙部には、サイズ別の記録用紙がそれぞれ格納されている複数の記録給紙カセット、この記録給紙カセット内の記録用紙を２次転写装置７へ搬送する記録給紙搬送機構などの機構部が含まれる。また、記録排紙部には、定着後の用紙（ここでは、記録紙１２）を排紙するための複数の記録排紙台、この記録排紙台に定着後の記録紙１２を給送するための記録排紙搬送機構などの機構部が含まれる。さらに、画像形成装置１００には、画像形成ユニット５Ｂｋ、５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、２次転写装置７、定着ユニット４０、前記記録給紙部、前記記録排紙部の機構部及び駆動部と、この駆動部の駆動及び一連の画像形成動作（後述の「予備定着工程（Ｓ１０１）」、「定着液付与工程（Ｓ１０２）」、「本定着工程（Ｓ１０３）」を含む）を制御するコントローラとを具備している。
【００３３】
次に、図２、図３を参照して定着ユニット４０について説明する。ここで、図２に示すように、定着ユニット４０には予備定着部２０、定着液付与部２１、本定着部２２を備えている。なお、予備定着部２０は、「付着力増大手段」に含まれる。加圧ローラ２４及び対向ローラ３８は、「加圧手段」に含まれる。加圧ローラ２４及び対向ローラ３８、加熱部２５は、「加圧加熱手段」に含まれる。定着液付与部２１は、「定着液付与手段」に含まれる。本定着部２２は、「定着加圧加熱手段」に含まれる。また、定着ユニット４０による定着動作は図３に示すとおりであって、前記コントローラに、予備定着部２０による予備定着工程（Ｓ１０１）と、定着液付与部２１による定着液付与工程（Ｓ１０２）と、本定着部２２による本定着工程（Ｓ１０３）とを実行させることによって実現する。ここで、予備定着工程（Ｓ１０１）は「第１の工程」に含まれ、定着液付与工程（Ｓ１０２）は「第２の工程」に含まれ、本定着工程（Ｓ１０３）は「第３の工程」に含まれる。
【００３４】
はじめに、予備定着部２０について説明する。この予備定着部２０には、金属製、あるいは表面に導電性ゴムなどの弾性体が設けられた加圧ローラ２４と対向ローラ３８とを備えている。この加圧ローラ２４と対向ローラ３８とのニップにより、所定の圧力で記録紙１２を押圧し、トナー２３の粒子間の付着力、又はトナー２３と記録紙１２の間の付着力を増大させるようにしている。ここで、加圧ローラ２４の表面に電荷があると、この電荷により記録紙１２上のトナー２３が散逸して画像劣化の原因となるために、加圧ローラ２４の表面を接地している（「加圧接地手段」、「加圧加熱接地手段」に相当する）。また、加圧ローラ２４は中空形状を有し、加圧ローラ２４の内部には、「ハロゲンランプ」などの加熱部２５が配設されている。この加熱部２５により、加圧ローラ２４を比較的低温で加熱するようにしているので、加圧効果に加えて予備定着効果をさらに向上させることとなる。
【００３５】
図３の予備定着工程（Ｓ１０１）においては、記録紙１２上にトナー２３が転写された状態で、記録紙１２は予備定着部２０に搬入されてくる。トナー２３は、絶縁体である記録材１２上に所定の電荷量を持ち、記録材１２とコンデンサを形成することにより、微弱な静電気力で付着している。このため、次の定着液付与部２１で定着液付与時に受ける衝撃により、トナー２３が記録紙１２から離れるか、あるいは記録紙上１２を移動するために、画像品質の劣化が起こることとなる。特に定着液が導電性の液体の場合には、トナー２３の表面電荷が消失するために、トナー２３の記録紙１２に対する付着力がさらに低減し、画像品質がさらに劣化することとなる。そこで、予備定着工程２０はこのような画像劣化を防止し、トナー２３と記録紙１２間の付着力を予め増大させる。ここでは、トナー２３がガラス転移領域の温度（８０℃程度）となるように加熱部２５の温度制御を行い、かつ加圧ローラ２４の加圧力によりトナー２３を変形することで、トナー２３間の付着力、及びトナー２３と記録紙１２の間の付着力を増大させている。なお、加熱部２５により電力が消費されることとなるが、従来の熱定着方式で使用される定着温度領域（ゴム状領域から流動域で「１００℃〜１２０℃」程度）に比べて、ガラス転移領域の温度は著しく低いために、十分な省エネルギー効果が得られると共に、短時間での昇温を達成することができる。このように、予備定着工程（Ｓ１０１）で記録紙１２とトナー２３の間の付着力が増大した後、記録紙１２は定着液付与部２１へ搬送される。
【００３６】
次に、定着液付与部２１について説明する。定着液付与部２１には、定着液２６を溜めておくための定着液槽２７と、この定着液槽２７から供給された定着液を記録紙１２上のトナー２３に対して噴射するための定着液噴射ヘッド２８とを備えている。定着液２６は、トナー２３を構成する樹脂成分を溶解又は膨潤させるための材料（溶解・膨潤成分）と水（溶媒）とから構成される。この溶解・膨潤成分は、水との親和性を持つことが必要である。
【００３７】
このような「溶解・膨潤成分」の具体例としては、高級グリコールエーテル、エチレングリコールモノエーテル、ジエチレングリコールモノエーテル、エチレングリコール、モノメチルエーテル＝２−メトキシエタノール、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールブチルセロソルブエチルカルビトール、脂肪族二塩基酸エステル、ＤＢＥ（二塩基酸エステル）エステル系高沸点混合剤、直鎖二塩基酸エステル（マレイン酸エステル）、イタコン酸エステル、トリメリットエステル、二塩基酸エステルなどがあげられる。また、前記「溶解・膨潤成分」を水に分散させるには、「界面活性剤」を用いてもよい。
【００３８】
このような「界面活性剤」の具体例としては、脂肪酸誘導体硫酸エステル、スルホン酸型リン酸エステルなどの陰イオン界面活性剤、四級アンモニウム塩、複素環アミン、アミン誘導体などの陽イオン界面活性剤やアミノ剤、非イオン性界面活性剤、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシアルキレンアルキルエーテルなどがあげられる。本実施形態では前記「溶解・膨潤成分」と前記「界面活性剤」とを水に対して「２０％以下」の濃度で混合した液を定着液２６としている。
【００３９】
このように、定着液２６は水を主成分としているために、多量の水が記録紙１２に付与されると、記録紙１２の紙繊維が膨張して皺やカールが発生し、記録紙１２の搬送性が損なわれ、あるいは一部溶解したトナー２３が記録紙１２の裏面に達して両面記録の場合の画像品質を劣化させることとなる。また、この他に記録材として「ＯＨＰフィルム」などを用いた場合は、表面に残った多量の水分を除去する必要があるので、後述の本定着部２２では、前記多量の水分を蒸発させるときに多量の電力が消費されることとなる。従って、定着液噴射ヘッド２８は、記録紙１２上のトナー２３領域のみに付与することが望ましい。また、定着液２６の付与量を極力少なくすることが望ましい。このため、定着液噴射ヘッド２８としては、記録紙１２の幅方向（図２の紙面に対して垂直な方向）に往復移動可能なインクジェット記録方式で使用される「インクジェットヘッド」や、記録紙１２の幅方向に複数個配置し、個別に定着液２６を付与することが可能な「ミスト発生ヘッド」などを用いることができる。
【００４０】
図３の定着液付与工程（Ｓ１０２）においては、定着液槽２７に貯留されている定着液２６が、定着液噴射ヘッド２８より記録紙１２上のトナー２３（ここでは、予備定着部２０と本定着部２２の間にあるもの）に対して噴射される。この噴射により、トナー２３は定着液２６によって溶解又は膨潤される。定着液付与工程（Ｓ１０２）の後、記録紙１２は本定着部２２へ搬送される。
【００４１】
次に、本定着部２２について説明する。この本定着部２２には、表面にゴムなどの弾性体が設けられた加圧ローラ２９と対向ローラ３７とを備え、それぞれの表面の弾性体でニップを形成している。また、加圧ローラ２９の内部には、「ハロゲンランプ」などの加熱部３０が配設されている。
【００４２】
図３の本定着工程（Ｓ１０３）においては、定着液２６によってトナー２３が溶解又は膨潤された状態で、記録紙１２が加圧ローラ２９と対向ローラ３７とのニップに搬送されてくる。ここで、加熱部３０により、定着液２６の主成分である水が蒸発乾燥する。また、前記ニップ内の加圧力により、トナー２３が平坦化されると共に、記録紙１２へのトナー２３の投錨性が向上する。なお、加熱部３０による加熱温度は、画像が全面に記録されている場合において「７０℃〜１００℃程度」となるように制御している。また、テキストのように画像が５％程度の場合は、加熱部３０よる加熱は実行しない。このような制御により、加熱部３０の電力消費は従来の熱定着方式に比べて減少することとなり、十分な省エネルギー効果が得られると共に、短時間での昇温を達成している。さらに、画像が５％程度の場合には、加熱部３０による加熱は不要となるために、さらなる省エネルギー効果が得られる。前述した予備定着工程（Ｓ１０１）、定着液付与工程（Ｓ１０２）、本定着工程（Ｓ１０３）を経て記録紙１２上のトナー２３の定着処理は終了し、定着処理後の記録紙１２は不図示の前記記録排紙部へ搬送される。
【００４３】
以上のように、本発明の第１の実施形態に係る定着ユニット４０によれば、定着液付与時のトナー流出がなく、安定した定着品質が得られる。また、従来の熱定着方式にくらべ、省エネルギー効果が高く、昇温時間が短いという効果も得られる。さらに、本発明の第１の実施形態に係る画像形成装置１００によれば、前述した効果の得られる定着装置４０を用いているので、安定した画像品質が得られる。また、従来の熱定着方式にくらべ、省エネルギー効果が高く、定着時の昇温時間が短いという効果も得られる。
【００４４】
なお、上述した実施形態では予備定着部２０を設けると共に、本定着部２２として加熱部３０を内蔵した加圧ローラ２９、対向ローラ３７を用いた場合について説明したが、本発明はこのほかに、予備定着部２０、本定着部２２の加熱部３０を省き、定着液付与後に加圧ローラ（図２の２９に相当する）及び対向ローラ（図２の３７に相当する）を用いて加圧するようにした場合も同様の効果が得られるものである。この場合の構成は、請求項１９に係る本発明の実施形態となる。
【００４５】
また、上述した実施形態では予備定着工程（Ｓ１０１）及び本定着工程（Ｓ１０３）において、加熱部２５及び加熱部３０がトナーを加熱するとき、ガラス転移領域の温度となるように温度制御した場合について説明したが、本発明はこのほかに、予備定着工程（Ｓ１０１）及び本定着工程（Ｓ１０３）において、トナーがゴム状になる温度未満で加熱するようにしても同様の効果が得られるものである。この場合の定着方法は、請求項８に係る本発明の実施形態となる。
【００４６】
また、上述した実施形態では予備定着部２０として加圧ローラ２４及び対向ローラ３８、加熱部２５を用いた場合について説明したが、本発明はこのほかに、記録紙１２の裏側（非定着側）に電極を設け、転写電圧より高く、かつトナー２３と逆極性の電圧を印加するようにしても同様の効果が得られるものである。この場合は、定着液２６の導電性に配慮する必要がある。すなわち、トナー２３を裏側から静電的に吸引するので、定着液２６が導電性のものであれば、トナー２３の電荷が消失して静電気力が作用しないか、あるいは逆極性に帯電したトナー２３が散乱して画像品質が劣化する虞がある。
【００４７】
また、上述した実施形態では予備定着部２０として加圧ローラ２４及び対向ローラ３８、加熱部２５を用いた場合について説明したが、本発明はこのほかに、加熱部（図２の２５に相当する）のみを用いても同様の効果が得られるものである。この場合は、トナー２３間、トナー２３と記録紙１２の間の付着力を向上させるために、上述した実施形態よりも加熱温度を高めることが望ましい。
【００４８】
［第２の実施形態］
図４は、本発明の第２の実施形態に係る定着ユニットの要部を示す。本実施形態に係る画像形成装置は、前記定着ユニットを除き、第１の実施形態と概ね同様の構成を有しているために、図１を用いると共に同一構成には同一符号を付与して説明を省略する。また、本実施形態に係る画像定着動作は、第１の実施形態と概ね同様の工程を有しているために、図３を用いると共に説明を簡略にする。
【００４９】
図４に示すように、定着ユニット４０′には予備定着部２０、定着液付与部２１′、本定着部２２′を備えている。なお、予備定着部２０は、「付着力増大手段」に含まれる。加圧ローラ２４及び対向ローラ３８は、「加圧手段」に含まれる。加圧ローラ２４及び対向ローラ３８、加熱部２５は、「加圧加熱手段」に含まれる。定着液付与部２１′は、「定着液付与手段」に含まれる。遮蔽体３１は、「定着液付与遮蔽手段」に含まれる。本定着部２２′は、「定着加圧加熱手段」に含まれる。遮蔽体３２は、「定着加圧加熱遮蔽手段」に含まれる。加圧ローラ２９及び対向ローラ３７は、「定着加圧手段」に含まれる。吸引パイプ３４、３５、吸引装置３３及び回収装置３６は、「定着液回収手段」に含まれる。また、定着ユニット４０′による定着動作は図３に示すとおりであって、前記コントローラに、予備定着部２０による予備定着工程（Ｓ１０１）と、定着液付与部２１′による定着液付与工程（Ｓ１０２）と、本定着部２２′による本定着工程（Ｓ１０３）とを実行させることによって実現する。ここで、予備定着工程（Ｓ１０１）は「第１の工程」に含まれ、定着液付与工程（Ｓ１０２）は「第２の工程」に含まれ、本定着工程（Ｓ１０３）は「第３の工程」に含まれる。
【００５０】
はじめに、予備定着部２０について説明する。この予備定着部２０には、第１の実施形態に準じ、金属製、あるいは表面に導電性ゴムなどの弾性体が設けられた加圧ローラ２４と対向ローラ３８とを備えている。この加圧ローラ２４と対向ローラ３８とのニップにより、所定の圧力で記録紙１２を押圧し、トナー２３の粒子間の付着力、又はトナー２３と記録紙１２の間の付着力を増大させるようにしている。また、第１の実施形態に準じ、加圧ローラ２４の表面を接地している（「加圧接地手段」、「加圧加熱接地手段」に相当する）。また、第１の実施形態に準じ、加圧ローラ２４の内部には、「ハロゲンランプ」などの加熱部２５が配設されている。この加熱部２５により、加圧ローラ２４を比較的低温で加熱するようにしているので、加圧効果に加えて予備定着効果をさらに向上させることとなる。
【００５１】
図３の予備定着工程（Ｓ１０１）においては、第１の実施形態に準じ、トナー２３がガラス転移領域の温度（８０℃程度）となるように加熱部２５の温度制御を行い、かつ加圧ローラ２４の加圧力によりトナー２３を変形することで、トナー２３間の付着力、及びトナー２３と記録紙１２の間の付着力を増大させている。予備定着工程（Ｓ１０１）で記録紙１２とトナー２３の間の付着力が増大した後、記録紙１２は定着液付与部２１′へ搬送される。
【００５２】
次に、定着液付与部２１′について説明する。定着液付与部２１′には、定着液２６を溜めておくための定着液槽２７と、この定着液槽２７から供給された定着液を記録紙１２上のトナー２３に対して噴射するための定着液噴射ヘッド２８とを備えている。定着液２６は、第１の実施形態に準じ、トナー２３を構成する樹脂成分を溶解又は膨潤させるための材料（溶解・膨潤成分）と水（溶媒）とから構成される。さらに、定着液噴射ヘッド２８の周囲（噴射口側）には、定着液２６が噴射される記録紙１２の表面を覆うように遮蔽体３１が設けられている。また、遮蔽体３１の内面には、前記噴射口から噴射された定着液２６が前記内面を伝わって滴下するのを防止するために、前記内面に付着した定着液２６を吸収する吸収体（例えば「スポンジ」など）が設けられている。前述の遮蔽体３１により、定着液付与時の定着液２６の飛散やミスト浮遊を防止するようにしている。さらに、遮蔽体３１の内側には、吸引用パイプ３４が引き込まれている。この吸引用パイプ３４は、ファンやポンプなどからなる吸引装置３３に通じている。この吸引装置３３により、吸引用パイプ３４を通じて吸引された定着液２６やミストは、さらに回収装置３２によって回収するようにしている。この構成により、遮蔽体３１の内部で定着液２６が結露することを防止し、その結果、定着液２６が記録紙１２に滴下して定着品質が劣化することを防止している。
【００５３】
図３の定着液付与工程（Ｓ１０２）においては、第１の実施形態に準じ、定着液槽２７に貯留されている定着液２６が、定着液噴射ヘッド２８より記録紙１２上のトナー２３（ここでは、予備定着部２０と本定着部２２の間にあるもの）に対して噴射される。ここで、定着液噴射ヘッド２８から噴射された定着液２６あるいはミストは、遮蔽体３１によって遮られるために、定着ユニット４０′内に飛散することはない。また、遮蔽体３１によって遮られた定着液２６あるいはミストは、さらに吸引装置３３及び回収装置３２によって吸引、回収されるために、記録紙１２に滴下することはない。勿論、定着液２６の噴射により、記録紙１２上のトナー２３は溶解又は膨潤される。定着液付与工程（Ｓ１０２）の後、記録紙１２は本定着部２２′へ搬送される。
【００５４】
次に、本定着部２２′について説明する。この本定着部２２′には、表面にゴムなどの弾性体が設けられた加圧ローラ２９と対向ローラ３７とを備え、それぞれの表面の弾性体でニップを形成している。また、加圧ローラ２９の内部には、「ハロゲンランプ」などの加熱部３０が配設されている。さらに、加圧ローラ２９の周囲（上側）は、遮蔽体３２によって覆われている。この遮蔽体３２により、定着液乾燥時のミスト浮遊を防止するようにしている。さらに、遮蔽体３２の内側には、吸引用パイプ３５が引き込まれている。この吸引用パイプ３５は、ファンやポンプなどからなる吸引装置３３に通じている。この吸引装置３３により、吸引用パイプ３５を通じて吸引されたミストは、さらに回収装置３２によって回収するようにしている。この構成により、遮蔽体３２の内部でミストが結露することを防止し、その結果、定着液２６が記録紙１２に滴下して定着品質が劣化することを防止している。
【００５５】
図３の本定着工程（Ｓ１０３）においては、定着液２６によってトナー２３が溶解又は膨潤された状態で、記録紙１２が加圧ローラ２９と対向ローラ３７とのニップに搬送されてくる。ここで、加熱部３０により、定着液２６の主成分である水が蒸発乾燥する。また、前記ニップ内の加圧力により、トナー２３が平坦化されると共に、記録紙１２へのトナー２３の投錨性が向上する。なお、加熱部３０による加熱温度は、画像が全面に記録されている場合において「７０℃〜１００℃程度」となるように制御している。また、テキストのように画像が５％程度の場合は、加熱部３０よる加熱は実行しない。ここで、前述した加圧ローラ２９による加圧及び加熱動作によって、記録紙１２上の定着液２６が乾燥した時にミストが発生したとき、このミストは遮蔽体３２によって遮断され、さらに遮蔽体３２の内部から吸引装置３３、回収装置３６によって吸引、回収されるので、前述したように定着品質の劣化を防止することとなる。前述した予備定着工程（Ｓ１０１）、定着液付与工程（Ｓ１０２）、本定着工程（Ｓ１０３）を経て記録紙１２上のトナー２３の定着処理は終了し、定着処理後の記録紙１２は不図示の前記記録排紙部へ搬送される。
【００５６】
なお、前述した定着液付与時における定着液の飛散、定着液乾燥時におけるミストの浮遊による不都合は、以下のようにして生じる。定着液噴射ヘッド２８により、定着液２６が記録紙１２上のトナー２３に対して噴射されたとき、定着液２６は、記録紙１２及びトナー２３と衝突して飛散し、その結果として加圧ローラ２４に付着する。ここで、加圧ローラ２４上の定着液２６とトナー２３間には毛管現象による液架橋力が作用し、トナー２３と加圧ローラ２４間の付着力を増大させてしまい、所望の予備定着効果が得られなくなる。また、衝突時に発生するミストは空気中に浮遊し、定着ユニット４０′の上方に配置された中間転写ベルト１、画像形成ユニット５Ｂｋ、５Ｙ、５Ｍ、５Ｃを汚染することとなる。この汚染により、画像品質の劣化に留まらず、感光体ドラム６Ｂｋ、６Ｙ、６Ｍ、６Ｃの劣化など、装置の信頼性についての問題も生じる。さらに、加圧ローラ２９の加熱部３０により、定着液乾燥のために記録紙１２を加熱したとき、定着液の一部が蒸発し、空気中に微小ミストとして浮遊する。このミストは、定着液２６の噴射時に生じるミストと同様に空気中を浮遊し、定着液付与時のミスト発生と同じ弊害を生じることとなる。
【００５７】
以上のように、本発明の第２の実施形態に係る定着装置４０′によれば、定着液付与時に定着液２６が飛散すること、及び定着液乾燥時に定着液２６が蒸発して浮遊することを防止できるので、前述した不都合を回避し、安定した定着品質が得られる。また、本発明の第２の実施形態に係る画像形成装置１００は、前述した効果が得られる定着装置４０′を用いているので、前述した不都合を回避し、安定した画像品質が得られる。
【００５８】
なお、上述した実施形態では予備定着部２０を設けると共に、本定着部２２′に加熱部３０を内蔵した加圧ローラ２９、対向ローラ３７を備えた場合について説明したが、本発明はこのほかに、予備定着部２０、本定着部２２′の加熱部３０を省き、定着液付与後に加圧ローラ（図２の２９に相当する）及び対向ローラ（図２の３７に相当する）を用いて加圧するようにした場合も同様の効果が得られるものである。この場合の構成は、請求項１９に係る本発明の実施形態となる。
【００５９】
また、上述した実施形態では予備定着工程（Ｓ１０１）及び本定着工程（Ｓ１０３）において、加熱部２５及び加熱部３０がトナーを加熱するとき、ガラス転移領域の温度となるように温度制御した場合について説明したが、本発明はこのほかに、予備定着工程（Ｓ１０１）及び本定着工程（Ｓ１０３）において、トナーがゴム状になる温度未満で加熱するようにしても同様の効果が得られるものである。この場合の定着方法は、請求項８に係る本発明の実施形態となる。
【００６０】
また、上述した実施形態では予備定着部２０として加圧ローラ２４及び対向ローラ３８、加熱部２５を用いた場合について説明したが、本発明はこのほかに、記録紙１２の裏側（非定着側）に電極を設け、転写電圧より高く、かつトナー２３と逆極性の電圧を印加するようにしても同様の効果が得られるものである。この場合は、定着液２６が導電性に配慮する必要がある。すなわち、トナー２３を裏側から静電的に吸引するので、定着液２６が導電性のものであれば、トナー２３の電荷が消失して静電気力が作用しないか、あるいは逆極性に帯電したトナー２３が散乱して画像品質が劣化する虞がある。
【００６１】
また、上述した実施形態では予備定着部２０として加圧ローラ２４及び対向ローラ３８、加熱部２５を用いた場合について説明したが、本発明はこのほかに、加熱部（図２の２５に相当する）のみを用いても同様の効果が得られるものである。この場合は、トナー２３同士の間、トナー２３と記録紙１２の間の付着力を向上させるために、上述した実施形態よりも加熱温度を高めることが望ましい。
【００６２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は記録材（「記録紙」を含む）上にトナー像が転写された状態で、前記記録材に対する前記トナー像のトナーの付着力を増大させる第１の工程（「予備定着工程」を含む）と、第１の工程の後、前記トナーを前記記録材に定着するための定着液を付与する第２の工程（「定着液付与工程」を含む）とを実行することにより、定着液付与時のトナー流出を防いで安定した定着品質が得られるという優れた効果を有する定着方法を提供することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る画像形成装置の要部構成を示す断面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る定着ユニットの構成を示す断面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る定着動作を示すフローチャートである。
【図４】本発明の第２の実施形態に係る定着ユニットの構成を示す断面図である。
【符号の説明】
１  中間転写ベルト
２、３、４、８、９  支持ローラ
５Ｂｋ、５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ  画像形成ユニット
６Ｂｋ、６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ  感光体ドラム
１０  ２次転写ベルト
１１  ベルトクリーニング装置
１２  記録紙
１３  給紙ローラ
１４Ｂｋ、１４Ｙ、１４Ｍ、１４Ｃ  帯電装置
１５Ｂｋ、１５Ｙ、１５Ｍ、１５Ｃ  現像装置
１６Ｂｋ、１６Ｙ、１６Ｍ、１６Ｃ  感光体クリーニング装置
１７Ｂｋ、１７Ｙ、１７Ｍ、１７Ｃ  除電装置
１８Ｂｋ、１８Ｙ、１８Ｍ、１８Ｃ  １次転写装置
２０、２０′  予備定着部
２１、２１′  定着液付与部
２２、２２′  本定着部
２３  トナー
２４、２９  加圧ローラ
２５、３０  加熱部
２６  定着液
２７  定着液槽
２８  定着液噴射ヘッド
３１、３２  遮蔽体
３３  吸引装置
３４、３５  吸引パイプ
３６  回収装置
３７、３８  対向ローラ
４０、４０′  定着ユニット
１００  画像形成装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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