JP2012053429A - 画像形成装置及び定着装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】シートからの画像の剥離を抑制する画像形成装置及び定着装置を提供する。
【解決手段】シートを搬送する搬送要素と、前記シートに、液体現像剤を用いて、画像を形成する画像形成部と、前記シート上の前記画像を定着させる定着装置と、を備え、該定着装置は、前記シート上の前記画像を摺擦する摺擦ベルトと、該摺擦ベルトを前記画像に対して摺動させる摺動機構と、を含むことを特徴とする画像形成装置。
【選択図】図5

Description

本発明は、シートに画像を形成する画像形成装置と、シート上の画像を定着させる定着装置に関する。
シートに画像を形成する装置として、液体現像剤を用いる画像形成装置が知られている。この種の画像形成装置は、典型的には、シート上に画像を定着させるための定着装置を備える。定着装置は、シート上に転写された液体現像剤中のトナー成分を溶融するために、比較的高い熱を生じさせる(例えば、特許文献1及び特許文献2参照)。
特開2008−90116号公報 特開2009−98474号公報
高分子化合物をキャリア液に溶解した樹脂溶液と顔料をキャリア液に分散した顔料分散体を混合した液体現像剤は、液体現像剤中のキャリア液がシート内に浸透することによって、高分子化合物がシート表面に析出し、顔料を包埋した状態でシート表面に定着させるので、定着装置からの発熱を不要にする。しかしながら、本発明者は、上述の特性を有する液体現像剤を用いて形成された画像は、シートから剥離しやすいという特性を見出した。
本発明は、シートからの画像の剥離を抑制する画像形成装置及び定着装置を提供することを目的とする。
本発明の一局面に係る画像形成装置は、シートを搬送する搬送要素と、前記シートに、液体現像剤を用いて、画像を形成する画像形成部と、前記シート上の前記画像を定着させる定着装置と、を備え、該定着装置は、前記シート上の前記画像を摺擦する摺擦ベルトと、該摺擦ベルトを前記画像に対して摺動させる摺動機構と、を含むことを特徴とする(請求項1)。
上記構成によれば、画像形成部は、液体現像剤を用いて、搬送要素によって搬送されたシートに画像を形成する。シート上の画像を定着させる定着装置は、シート上の画像を摺擦する摺擦ベルトを含む。摺動機構は、摺擦ベルトを画像に対して摺動させる。この結果、画像を形成する液体現像剤中の成分が、シートの表層内に入り込み、画像の剥離が好適に抑制される。
上記構成において、前記摺動機構は、前記摺擦ベルトが巻出される巻出部と、前記摺擦ベルトが巻き取られる巻取部と、前記巻出部と前記巻取部との間で、前記摺擦ベルトを前記画像に圧接させる圧接機構と、を含むことが好ましい(請求項2)。
上記構成によれば、摺擦ベルトは巻出部から巻出され、巻取部によって巻き取られる。圧接機構は、巻出部と巻取部との間で摺擦ベルトを画像に摺擦させる。この結果、画像を形成する液体現像剤中の成分が、シートの表層内に入り込み、画像の剥離が好適に抑制される。
上記構成において、前記搬送要素は、前記シートを第1速度で搬送する搬送ベルトを含み、前記巻取部は前記第1速度より遅い第2速度で前記摺擦ベルトを巻き取ることが好ましい(請求項3)。
上記構成によれば、搬送ベルトは、シートを第1速度で搬送する。巻取部は第1速度より遅い第2速度で摺擦ベルトを巻き取る。シートの搬送速度と摺擦ベルトの巻取速度との間の差によって、摺擦ベルトと画像との間の摺擦が生ずる。この結果、画像を形成する液体現像剤中の成分が、シートの表層内に入り込み、画像の剥離が好適に抑制される。
上記構成において、前記搬送要素は、前記シートを搬送する搬送ベルトを含み、前記巻取部は、前記搬送ベルトが前記シートを搬送する搬送期間において停止し、前記搬送ベルトが前記シートを搬送しない停止期間において、前記摺擦ベルトを巻き取ることが好ましい(請求項4)。
上記構成によれば、搬送ベルトは、搬送期間において、シートを搬送する。この間、巻取部は停止している。したがって、摺擦ベルトと画像との間の摺擦が生ずる。この結果、画像を形成する液体現像剤中の成分が、シートの表層内に入り込み、画像の剥離が好適に抑制される。巻取部は、搬送ベルトがシートを搬送しない停止期間において、摺擦ベルトを巻き取る。画像に対する搬送ベルトの接触位置が変動するので、後の搬送期間において、摺擦ベルトと画像との間の適切な摺擦が達成される。
上記構成において、前記搬送要素は、前記シートを第1方向へ搬送する搬送ベルトを含み、前記巻取部は、前記圧接機構によって前記画像に圧接された前記摺擦ベルトが前記第1方向とは反対の第2方向へ移動するように、前記摺擦ベルトを巻き取ることが好ましい(請求項5)。
上記構成によれば、搬送ベルトは、シートを第1方向へ搬送する。一方、巻取部は、圧接機構によって画像に圧接された摺擦ベルトが第1方向とは反対の第2方向へ移動するように、摺擦ベルトを巻き取る。シートの搬送方向と摺擦ベルトの移動方向との間の相違によって、摺擦ベルトと画像との間の摺擦が生ずる。この結果、画像を形成する液体現像剤中の成分が、シートの表層内に入り込み、画像の剥離が好適に抑制される。
上記構成において、前記搬送要素は、前記搬送ベルトに前記シートを吸着させるための吸着装置を備えることが好ましい(請求項6)。
上記構成によれば、吸着装置が搬送ベルトにシートを吸着させるので、摺擦ベルトと画像との間の摺擦は、シートの搬送にほとんど影響しない。
上記構成において、前記搬送ベルトには、貫通穴が形成され、前記吸着装置は、前記貫通穴を介して、前記シートを吸引する真空装置を含むことが好ましい(請求項7)。
上記構成によれば、真空装置は、搬送ベルトに形成された貫通穴を介して、シートを吸引する。したがって、画像に対する摺擦ベルトの摺擦は、搬送ベルト上のシートの搬送にほとんど影響を与えない。
上記構成において、前記吸着装置は、前記搬送ベルトを帯電させる帯電装置を含み、前記搬送ベルトは静電気的に前記シートを吸着することが好ましい(請求項8)。
上記構成によれば、帯電装置は、搬送ベルトにシートを静電気的に吸着する。したがって、画像に対する摺擦ベルトの摺擦は、搬送ベルト上のシートの搬送にほとんど影響を与えない。
上記構成において、前記圧接機構は、前記摺擦ベルトを前記画像に圧接させる圧接片と、該圧接片を前記画像に向けて付勢する付勢要素と、を含み、前記摺擦ベルトは、前記摺擦ベルトと前記圧接片とに挟まれることが好ましい(請求項9)。
上記構成によれば、摺擦ベルトは、付勢要素によって画像に向けて付勢された圧接片と摺擦ベルトとに挟まれる。したがって、搬送要素によって搬送されるシートの画像に適切に摺擦される。この結果、画像を形成する液体現像剤中の成分が、シートの表層内に入り込み、画像の剥離が好適に抑制される。
上記構成において、前記圧接機構は、前記圧接片を前記摺擦ベルトから離間させる離間機構を含むことが好ましい(請求項10)。
上記構成によれば、離間機構は、圧接片を摺擦ベルトから離間させる。したがって、摺擦ベルトの不必要な摩耗が抑制される。
上記構成において、前記圧接機構は、前記摺擦ベルトを前記画像に圧接させる圧接片と、該圧接片を前記画像に向けて付勢する付勢要素と、前記圧接片を前記摺擦ベルトから離間させる離間機構と、を含み、前記搬送期間において、前記摺擦ベルトは、前記摺擦ベルトと前記圧接片とに挟まれ、前記停止期間において、前記離間機構は、前記圧接片を前記摺擦ベルトから離間させることが好ましい(請求項11)。
上記構成によれば、搬送期間において、摺擦ベルトは、画像に向けて付勢する付勢要素によって付勢された圧接片と摺擦ベルトとに挟まれる。したがって、搬送要素によって搬送されるシートの画像に適切に摺擦される。この結果、画像を形成する液体現像剤中の成分が、シートの表層内に入り込み、画像の剥離が好適に抑制される。停止期間において、離間機構は、圧接片を前記摺擦ベルトから離間させ、巻取部は、摺擦ベルトを巻き取る。画像に対する搬送ベルトの接触位置が変動するので、後の搬送期間において、摺擦ベルトと画像との間の適切な摺擦が達成される。また、巻取部による摺擦ベルトの巻取の間における摺擦ベルトの摩耗が抑制される。
上記構成において、前記シートは、第1シートと、該第1シートの次に搬送される第2シートと、を含み、前記離間機構は、前記第1シートが前記摺擦ベルトと前記搬送ベルトとの間を通過してから、前記第2シートが前記摺擦ベルトと前記搬送ベルトとの間を通過するまでの間、前記圧接片を前記摺擦ベルトから離間させることが好ましい(請求項12)。
上記構成によれば、離間機構は、第1シートが摺擦ベルトと搬送ベルトとの間を通過してから、第1シートの次に搬送される第2シートが摺擦ベルトと搬送ベルトとの間を通過するまでの間、圧接片を摺擦ベルトから離間させる。したがって、画像を摺擦していない間の摺擦ベルトの摩耗が抑制される。
上記構成において、前記圧接機構は、前記巻出部と前記巻取部との間で前記摺擦ベルトを前記搬送ベルトから離間させる中間片を含み、前記圧接片は、前記シートが前記中間片と前記搬送ベルトとの間を通過する前に前記摺擦ベルトを前記画像に圧接させる上流圧接片と、前記シートが前記中間片と前記搬送ベルトとの間を通過した後に前記摺擦ベルトを前記画像に圧接させる下流圧接片と、を含むことが好ましい(請求項13)。
上記構成によれば、上流圧接片は、シートが中間片と搬送ベルトとの間を通過する前に摺擦ベルトを画像に圧接させる。下流圧接片は、シートが中間片と搬送ベルトとの間を通過した後に摺擦ベルトを画像に圧接させる。したがって、比較的長い画像の摺擦時間が達成される。この結果、画像を形成する液体現像剤中の成分が、シートの表層内に入り込み、画像の剥離が好適に抑制される。
上記構成において、前記離間機構は、前記上流圧接片に接続された上流離間機構と、前記下流圧接片に接続された下流離間機構と、前記上流離間機構と前記下流離間機構とを制御する制御部と、を含み、該制御部は、前記上流圧接片及び前記下流圧接片の前記搬送ベルトからの離接を独立して制御することが好ましい(請求項14)。
上記構成によれば、上流離間機構は、上流圧接片に接続される。下流離間機構は、下流圧接片に接続される。制御部は、上流圧接片及び下流圧接片の搬送ベルトからの離接を独立して制御する。したがって、制御部を用いて、摺擦ベルトと画像との間の適切な摺擦条件が設定される。
上記構成において、前記上流圧接片は、前記下流圧接片よりも小さな力で前記摺擦ベルトを前記画像に圧接させることが好ましい(請求項15)。
上記構成によれば、画像は段階的に強い力で摺擦される。したがって、画像の損傷がほとんど生ずることなく、画像の剥離が好適に抑制される。
本発明の他の局面に係る液体現像剤を用いて形成された画像を前記シート上に定着させる定着装置は、前記シート上の前記画像を摺擦する摺擦ベルトと、該摺擦ベルトを前記画像に対して摺動させる摺動機構と、を含むことを特徴とする(請求項16)。
上記構成によれば、液体現像剤を用いて形成された画像は、摺動機構により摺動される摺擦ベルトによって摺擦される。この結果、画像を形成する液体現像剤中の成分が、シートの表層内に入り込み、画像の剥離が好適に抑制される。
上述の如く、本発明に係る画像形成装置及び定着装置は、シートからの画像の剥離を抑制することができる。
液体現像剤を用いた転写工程を概略的に示す模式図である。 図1に示される転写工程後の定着工程の原理を概略的に示す模式図である。 擦り時間と定着率との関係を概略的に示すグラフである。 様々な不織布材料に対するスクリーニング試験の結果を概略的に示すグラフである。 第1実施形態に係る定着装置及び搬送装置を概略的に示す模式図である。 第2実施形態に係る定着装置に用いられる離間機構及び搬送装置を概略的に示す模式図である。 図6に示される定着装置の動作を概略的に示す模式図である。 図6に示される定着装置の他の動作を概略的に示す模式図である。 第3実施形態に係る定着装置に用いられる離間機構及び搬送装置を概略的に示す模式図である。 第4実施形態に係る定着装置に用いられる離間機構及び搬送装置を概略的に示す模式図である。 第1実施形態に係る定着装置が搭載された画像形成装置を概略的に示す断面図である。 循環装置の部分を除いた画像形成装置の概略断面図である。 図11に示される画像形成装置の画像形成ユニットの一つを拡大して示す断面図である。
以下、図面を参照しつつ、定着原理、定着装置、定着装置が搭載された画像形成装置並びに液体現像剤が説明される。尚、以下の説明で用いられる「上」、「下」、「左」や「右」などの方向を表す用語は、単に、説明の明瞭化を目的とするものであり、限定的に解釈されることを意図するものではない。
<定着原理>
図1は、液体現像剤を用いた画像の転写工程を概略的に説明する図である。図1(a)乃至図1(c)の順に、転写工程が進行する。図1を参照しつつ、シートへの画像の転写並びに転写後の画像が説明される。
図1(a)は、像担持体100からシートSへ転写される画像を形成する液体現像剤の液層Lの概略的断面を示す。像担持体100は、例えば、液体現像剤を用いて画像を形成する画像形成装置(例えば、プリンタ、コピー機、ファクシミリ装置やこれらの機能を備える複合機)が備える転写ベルトであってもよい。像担持体100は、画像を形成する液体現像剤の液層LをシートSへの転写位置まで搬送する。
転写位置において、シートSは、像担持体100上の液層Lに接触する。画像を形成する液体現像剤の液層Lは、キャリア液Cと、画像を発色させるための着色粒子Pと、キャリア液C中に溶解又は膨潤された高分子化合物Rとを含む。キャリア液C中に分散された着色粒子Pは、シートSに静電気的に引きつけられる。かくして、着色粒子Pは、シートS上に付着し、画像を形成する。尚、着色粒子PのシートSへの引きつけは、例えば、シートSを横切る電界によって達成される。着色粒子PのシートSへの引きつけに関する原理は、後述の画像形成装置に関連して詳述される。
図1(b)は、シートSに浸透するキャリア液Cを概略的に示す。比較的低い動粘度を有するキャリア液Cは、シートSに浸透し、浸透層PLをシートSの表層に形成する。シートSへのキャリア液Cの浸透に伴って、液体現像剤の液層L中の高分子化合物Rの濃度は増大する。
図1(c)に示される如く、キャリア液Cが更にシートSに浸透すると、液層L中の高分子化合物Rは析出する。上述の如く、着色粒子PのシートSへの静電気的付着は、高分子化合物Rの析出より先に生ずる。したがって、シートSの表面に析出した高分子化合物Rは、シートS上で画像を形成する着色粒子Pの層上に積層された被膜層を形成する。
図2は、転写工程後に行われる定着工程を概略的に説明する図である。図2(a)は、定着工程を概略的に示す。図2(b)は、定着工程後のシートSの概略的な断面図である。図1及び図2を用いて、定着工程の原理が説明される。
転写工程後、キャリア液Cは、シートSに略浸透され、シートS上に高分子化合物Rと、着色粒子Pとを含む画像層Iが形成される。転写工程において、画像層Iには、像担持体100からシートSへ液層L(画像)を転写する際の圧力及び電界を除いて、物理的な力はほとんど加えられない。このため、定着工程前において、画像層IとシートSとの間の物理的な結合は、比較的弱く、後述されるテープを用いた剥離試験を行うと、画像層Iの顕著な剥離が生ずることとなる。
図2(a)には、定着装置及び/又は摺擦要素として例示される摺擦板200が示される。摺擦板200は、例えば、略直方体形状の基板210と、基板210の表面を被覆する不織布220とを備える。本実施形態において、画像層Iに対向する摺擦板200の下面を形成する不織布220の層が接触面として例示される。本実施形態において、不織布220として、ポリプロピレン不織布が用いられる。代替的に、0.10の動摩擦係数を有するポリテトラフルオロエチレン(PTFE:Polytetrafluoroethylen)製の不織布(以下、PTFEフェルトAと称される)、0.13の動摩擦係数を有するポリテトラフルオロエチレン(PTFE:Polytetrafluoroethylen)製の不織布(以下、PTFEフェルトBと称される)、ポリエステルフェルト、ポリエチレンテレフタレート製のフェルト(以下、PETフェルトと称される)、ポリアミドフェルトや羊毛フェルトが不織布220として用いられてもよい。
シートS上に形成された画像層I上に載置された摺擦板200は、シートSの上面に沿って画像層I上を移動する。この結果、図2(b)に示される如く、画像層Iの成分(着色粒子P及び/又は高分子化合物R)の一部がシートSの表層内に食い込む(アンカー効果)。かくして、画像層IとシートSとの物理的な結合が強められる。
上述の如く、画像層Iの上面は、高分子化合物Rに覆われる。したがって、画像を発色させる着色粒子Pは、形成された高分子化合物Rの皮膜層によって覆われているが、摺擦板200の摺擦動作によってさらに強固な樹脂皮膜が形成され、適切に保護される。かくして、摺擦板200の摺擦に起因する画像の損傷は適切に抑制される。
<試験例>
図3は、摺擦板200が画像層Iに摺擦移動しているときの期間(擦り時間)と画像層Iの定着率との関係を概略的に示すグラフである。図2及び図3を用いて、擦り時間と定着率との関係が説明される。
図3のグラフの横軸に示される擦り時間は、画像層I中の所定の領域が、往復移動している摺擦板200に接触している間の時間長さを表す。
図3のグラフの縦軸に示される定着率FRは、以下に示される数式を用いて算出されている。ここで、Dは、画像層I上に帖着されたテープを剥離する前の画像の濃度を表し、Dは、画像層I上に帖着されたテープを剥離した後の画像の濃度を表す。
定着率FRの評価に用いられたテープは、3M社製のメンディングテープであった。メンディングテープは、専用の治具を用いて画像層I上に帖着された。したがって、図3のグラフに表されるデータ点間において、テストサンプル中の画像層Iとメンディングテープとの帖着強度は略一定に保たれている。また、テストサンプル中の画像層Iに打擲されたメンディングテープは、専用の治具を用いて、略一定の剥離角度及び略一定の剥離速度で、画像層Iから剥離された。
テストサンプルの画像の濃度は、サカタインクスエンジニアリング株式会社製の分光光度計スペクトロアイを用いて測定された。
図3に示される如く、1秒以上、画像層Iが摺擦されると、画像層Iは比較的高い定着率FRを達成することが分かる。また、1秒未満の擦り時間では、画像層Iの定着率FRは急激な増加を示すことが分かる。尚、摺擦板200の重量は、好ましくは、画像層Iの表面の傷の発生が抑制されるように適切に定められる。
図4は、様々な種類の不織布220と、定着率FRとの関係を概略的に示すグラフである。図2乃至図4を用いて、不織布220の種類と定着率FRとの関係が説明される。
図4の横軸は、不織布220の種類を示す。本試験において、PTFEフェルトA、PTFEフェルトB、ポリプロピレン不織布、ポリエステルフェルト、PETフェルト、ポリアミドフェルト及び羊毛フェルトが示されている。
図4の左側の縦軸は、上述の定着率FRを示す。定着率FRは、図4の棒グラフによって表される。尚、本試験で用いられた上述の全ての種類の不織布220は、1秒を超える擦り時間において、比較的高い定着率FRを達成した。したがって、比較的有利な種類の不織布220のスクリーニングのために、図4に示される定着率FRは、0.625秒の擦り時間の下、算出されている。
図4の右側の縦軸は、図4中の点によって表される各種類の不織布220の動摩擦係数を示す。低い動摩擦係数は、シートSの搬送への影響の低減及び画像層Iへの損傷の低減の点から有利である。
図4に示される如く、PTFEフェルトAは、最も低い動摩擦係数を有するとともに最も高い定着率FRを達成している。したがって、テストされた種類の不織布220のうちPTFEフェルトAが最も有利であるということが分かる。尚、不織布220として、図4に示されていない不織布材料が用いられてもよい。好ましくは、0.50以下の動摩擦係数を有する不織布材料が不織布220として用いられる。0.50以下の動摩擦係数を有する不織布材料は、シートSの搬送への影響及び画像層Iへの損傷を好適に抑制することができる。
<定着装置>
(第1実施形態)
図5は、第1実施形態に係る定着装置及び搬送装置を示す概略的な模式図である。図4及び図5を用いて、第1実施形態に係る定着装置及び搬送装置が説明される。
画像層Iが形成されたシートSを搬送する搬送装置400は、ベルトユニット450と、ベルトユニット450の上流に配設される上流ガイドユニット460と、ベルトユニット450の下流に配設される下流ガイドユニット465と、を備える。シートSは、上流ガイドユニット460に案内され、ベルトユニット450に送られる。その後、シートSは、ベルトユニット450によって、下流ガイドユニット465へ送られる。
ベルトユニット450は、駆動ローラ451と、従動ローラ452と、駆動ローラ451と従動ローラ452との間で延びる無端ベルト453と、無端ベルト453に張力を与えるテンションローラ454とを備える。駆動ローラ451の回転により、無端ベルト453は、駆動ローラ451、従動ローラ452及びテンションローラ454の周囲で周回する。従動ローラ452及びテンションローラ454は、無端ベルト453の周回にしたがって回転する。この結果、上流ガイドユニット460から無端ベルト453の外面455上に送り出されたシートSは、無端ベルト453の周回に従って、下流ガイドユニット465へ向かう。シートSは、第1速度V1で上流ガイドユニット460から下流ガイドユニット465へ搬送される。本実施形態において、上流ガイドユニット460から下流ガイドユニット465へ向かう方向は、第1方向D1と称される。ベルトユニット450は、搬送要素として例示される。また、無端ベルト453は、搬送ベルトとして例示される。
ベルトユニット450は、無端ベルト453の外面455を帯電させる帯電装置456を更に備える。帯電装置456によって帯電された無端ベルト453の外面455は、静電気的にシートSを吸着する。したがって、シートSは、無端ベルト453によって安定的に搬送される。本実施形態において、無端ベルト453は、好ましくは、PVDFといった樹脂から形成される。帯電装置456は、吸着装置として例示される。
無端ベルト453は、シートSが吸着される外面455と反対側の内面457を含む。ベルトユニット450は、無端ベルト453の内面457に当接するバックアップローラ340を備える。
定着装置300は、シートS上の画像層Iを摺擦する摺擦帯310を備える。摺擦帯310は、略円筒状のコア芯315に巻回されたロール状の不織布ロール316として用意される。摺擦帯310は、例えば、図4に関連して説明された不織布を用いて帯状に形成された不織布帯であってもよい。本実施形態において、摺擦帯310は、摺擦ベルトとして例示される。
定着装置300は、不織布ロール316が搭載される巻出スピンドル317を備える。巻出スピンドル317は、コア芯315に挿通される。巻出スピンドル317は、好ましくは、コア芯315を保持するためのチャック機構(図示せず)を備える。チャック機構は、巻出スピンドル317上で不織布ロール316を安定的に保持する。摺擦帯310は、巻出スピンドル317上の不織布ロール316から巻出される。巻出スピンドル317は、不織布ロール316からの摺擦帯310の巻出に伴って回転する。本実施形態において、巻出スピンドル317は、巻出部として例示される。
定着装置300は、巻出スピンドル317と協働して回転する巻取スピンドル318を備える。巻取スピンドル318は、略円筒状のコア芯319に挿通される。巻出スピンドル317と同様に、巻取スピンドル318は、コア芯319を保持するためのチャック機構(図示せず)を備える。コア芯319の外周面には、巻出スピンドル317から巻出された摺擦帯310の端部が接続される。巻取スピンドル318の回転に伴って、コア芯319に摺擦帯310が巻回される。かくして、巻取スピンドル318は、摺擦帯310を巻き取ることができる。本実施形態において、巻取スピンドル318は、巻取部として例示される。
定着装置300は、巻出スピンドル317と巻取スピンドル318との間で延びる摺擦帯310をシートS上の画像層Iへ圧接させる圧接機構350を備える。圧接機構350は、バックアップローラ340に対応して設けられた圧接ローラ351と、圧接ローラ351を摺擦帯310に向けて付勢するコイルスプリング352と、を備える。
巻出スピンドル317から巻出された摺擦帯310は、圧接ローラ351と無端ベルト453との間を通過した後、巻取スピンドル318に巻回される。圧接ローラ351を無端ベルト453へ向けて付勢するコイルスプリング352は、摺擦帯310と無端ベルト453との間にシートSを挟むニップ部Nを形成する。シートSがニップ部Nを通過するとき、圧接ローラ351は、画像層Iに摺擦帯310を圧接させる。また、コイルスプリング352は、圧接ローラ351を画像層Iに向けて付勢する。本実施形態において、圧接ローラ351は、圧接片として例示される。また、コイルスプリング352は、付勢要素として例示される。
圧接ローラ351は、回転シャフト312と、回転シャフト312を回転可能に保持する軸受328を備える。本実施形態において、巻出スピンドル317から巻取スピンドル318への摺擦帯310の移動に伴って、圧接ローラ351は回転シャフト312周りに回転する。代替的に、巻出スピンドル317から巻取スピンドル318への摺擦帯310の移動の間、摺擦帯310が摺動する表面を備える棒体や他の要素が圧接片として用いられてもよい。
本実施形態において、軸受328に接続されたコイルスプリング352が付勢要素として例示される。代替的に、圧接片を画像層Iに向けて付勢するシリンダ装置や他の付勢機構が付勢要素として用いられてもよい。
本実施形態において、無端ベルト453がシートSを搬送している間、巻取スピンドル318は摺擦帯310を巻き取る。圧接ローラ351と無端ベルト453との間で挟まれた摺擦帯310は、巻取スピンドル318が回転している間、第1方向D1に、第1速度V1よりも遅い第2速度V2で移動する。シートSの搬送速度(第1速度V1)と巻取スピンドル318による巻取速度(第2速度V2)との間の差異は、画像層Iと摺擦帯310との間の摺擦を引き起こす。したがって、本実施形態において、巻取スピンドル318、巻出スピンドル317及び圧接機構350は、摺動機構として例示される。
(第2実施形態)
第2実施形態に係る定着装置は、圧接ローラ351を無端ベルトから離間させるための離間装置を備える点で第1実施形態に係る定着装置300と相違する。以下、離間装置が説明される。尚、説明の明瞭化のため第1実施形態に関連する説明と重複する説明は省略される。以下の説明において、第1実施形態と同様の要素に対して、同様の符号が割り当てられている。以下において説明されない要素に対し、第1実施形態に係る説明が好適に援用される。
図6は、圧接ローラ351を無端ベルトから離間させるための離間機構を概略的に示す模式図である。図6(a)は、無端ベルトに近接した近接位置に存する圧接ローラ351を示す。図6(b)は、無端ベルトから離間した離間位置に存する圧接ローラ351を示す。尚、図6には、離接機構を明瞭に示すために、摺擦帯は示されていない。図6を用いて、離間機構が説明される。
圧接機構350Aは、圧接ローラ351を無端ベルト453Aから離間させる離間機構380を備える。上述のコイルスプリング352は、圧接ローラ351の回転シャフト312を回転可能に保持する軸受328に接続される第1端部358と、第1端部358と反対側の第2端部359とを含む。離間機構380は、第2端部359に接続される棒状のアーム381を備える。
離間機構380は、アーム381を回動可能に支持する回動シャフト382を備える。アーム381は、回動シャフト382に接続される基端部383と、基端部383と反対側の先端部384とを含む。アーム381の基端部383は、例えば、捻りコイルバネ(図示せず)を介して、回動シャフト382に取り付けられる。捻りコイルバネは、アーム381を下方に付勢する。この結果、圧接ローラ351が近接位置に存する間、コイルスプリング352は圧縮され、圧接ローラ351をシートS上の画像層Iに向けて付勢する。
離間機構380は、回転シャフト385と、回転シャフト385に一体的に取り付けられた偏心カム片386とを備える。回転シャフト385は、例えば、ソレノイドスイッチ(図示せず)や他の適切なアクチュエータにより回転される。この結果、偏心カム片386は、回転シャフト385周りに偏心回転し、アーム381の先端部384を上方へ押し上げる。この結果、圧接ローラ351は、離間位置へ移動する。
図7は、第2実施形態に係る定着装置及び搬送装置を示す概略的な模式図である。図7(a)は、搬送装置がシートSを搬送する搬送期間における定着装置及び搬送装置を示す。図7(b)は、搬送装置がシートSを搬送していない停止期間における定着装置及び搬送装置を示す。図6及び図7を用いて、第2実施形態に係る定着装置及び搬送装置が説明される。
画像層Iが形成されたシートSを搬送する搬送装置400Aは、ベルトユニット450Aと、ベルトユニット450Aの上流に配設される上流ガイドユニット460と、ベルトユニット450Aの下流に配設される下流ガイドユニット465と、を備える。第1実施形態と同様に、搬送期間の間、シートSは、上流ガイドユニット460に案内され、ベルトユニット450Aに送られる。その後、シートSは、ベルトユニット450Aによって、下流ガイドユニット465へ送られる。一方、停止期間の間、ベルトユニット450Aは停止し、シートSは、搬送装置400Aに送られない。
ベルトユニット450Aは、駆動ローラ451と、従動ローラ452と、駆動ローラ451と従動ローラ452との間で延びる無端ベルト453Aと、無端ベルト453Aに張力を与えるテンションローラ454とを備える。駆動ローラ451の回転により、無端ベルト453Aは、駆動ローラ451、従動ローラ452及びテンションローラ454の周囲で周回する。従動ローラ452及びテンションローラ454は、無端ベルト453Aの周回にしたがって回転する。搬送期間の間、上流ガイドユニット460から無端ベルト453Aの外面455上に送り出されたシートSは、無端ベルト453Aの周回に従って、下流ガイドユニット465へ向かう。シートSは、第1速度V1で上流ガイドユニット460から下流ガイドユニット465へ搬送される。本実施形態において、上流ガイドユニット460から下流ガイドユニット465へ向かう方向は、第1方向D1と称される。ベルトユニット450Aは、搬送要素として例示される。また、無端ベルト453Aは、搬送ベルトとして例示される。
ベルトユニット450Aは、シートSを搬送する無端ベルト453Aの外面455と反対側の内面457に沿って配設される真空装置456A及びバックアップローラ340を備える。無端ベルト453Aには、貫通穴458が形成される。真空装置456Aは、搬送期間の間、貫通穴458を介して、シートSを吸引する。この結果、無端ベルト453Aの走行に従って搬送されるシートSは、無端ベルト453Aの外面455に吸着される。本実施形態において、真空装置456Aは、吸着装置として例示される。
定着装置300Aは、第1実施形態と同様に、摺擦帯310、巻出スピンドル317、巻取スピンドル318を備える。また、定着装置300Aは、図6に関連して説明された圧接機構350Aを備える。尚、図7には、圧接機構350Aの離間機構380として、アーム381が部分的に示されている。
搬送期間の間、巻取スピンドル318及び巻出スピンドル317は、停止している。また、離間機構380は、圧接ローラ351を近接位置に保つ。したがって、摺擦帯310及び無端ベルト453Aは、バックアップローラ340と圧接ローラ351との間で挟まれる。ベルトユニット450Aによって搬送されたシートSは、摺擦帯310と無端ベルト453Aとの間に形成されたニップ部Nを通過する。このとき、シートS上の画像層Iは、摺擦帯310によって摺擦される。
その後、ベルトユニット450Aが停止されると、図6に関連して説明された如く、離間機構380は、圧接ローラ351を離間位置に移動させる。この間、巻取スピンドル318は、圧接ローラ351の離間位置への移動に伴って弛んだ摺擦帯310を巻き取る。
再度、ベルトユニット450Aが作動されたとき、離間機構380は、圧接ローラ351を近接位置に移動させる。この間、巻出スピンドル317は、摺擦帯310に加わる張力が一定となるように、摺擦帯310を巻出す。かくして、新たにベルトユニット450Aが作動されたとき、摺擦帯310の新たな部位が画像層Iに摺擦されることとなる。この結果、摺擦帯310の過度の摩耗や汚染(例えば、シートSの紙粉、油成分や埃に起因する汚染)が防止される。また、搬送期間の間、摺擦帯310が停止されるので、摺擦帯310の交換頻度が低減される。
図8は、定着装置300Aの他の動作を示す。図8(a)は、近接位置に存する圧接ローラ351を示す。図8(b)は、離間位置に存する圧接ローラ351を示す。図6及び図8を用いて、定着装置300Aの他の動作が説明される。尚、図8には、圧接機構350Aの離間機構380として、アーム381が部分的に示されている。
搬送装置400Aは、順次、シートSを搬送する。図8には、シートS1と、シートS1に続いて搬送されるシートS2が示されている。本実施形態において、シートS1は、第1シートとして例示される。また、シートS2は、第2シートとして例示される。
図8(a)に示される如く、圧接ローラ351とバックアップローラ340との間のシートS1の通過が開始すると、離間機構380は、圧接ローラ351を近接位置に移動させる。
離間機構380は、その後、シートS1が圧接ローラ351とバックアップローラ340との間を通過している間、離間機構380は、圧接ローラ351を近接位置に保持する。この間、摺擦帯310は、シートS1上の画像層Iを摺擦する。尚、巻取スピンドル318及び巻出スピンドル317は、圧接ローラ351が近接位置に存する間、停止している。
図8(b)に示される如く、シートS1が、圧接ローラ351とバックアップローラ340との間を通過した後、離間機構380は、圧接ローラ351を離間位置に移動させる。この間、巻取スピンドル318は、圧接ローラ351の離間位置への移動に伴って弛んだ摺擦帯310を巻き取る。
離間機構380は、その後、圧接ローラ351とバックアップローラ340との間のシートS2の通過が開始されるまで、圧接ローラ351を離間位置に保つ。圧接ローラ351とバックアップローラ340との間のシートS2の通過が開始されると、離間機構380は、再度、圧接ローラ351を近接位置に移動させる。圧接ローラ351が近接位置に移動される間、巻出スピンドル317は、摺擦帯310の張力が一定となるように、摺擦帯310を巻出す。
本実施形態において、無端ベルト453Aに対する圧接ローラ351の離接のたびに、巻取スピンドル318による摺擦帯310の巻取り並びに巻出スピンドル317による摺擦帯310の巻出しがなされる。代替的に、所定枚数のシートSが圧接ローラ351とバックアップローラ340との間を通過するごとに、巻取スピンドル318による摺擦帯310の巻取り並びに巻出スピンドル317による摺擦帯310の巻出しがなされてもよい。例えば、40枚〜50枚のシートSが圧接ローラ351とバックアップローラ340との間を通過するごとに、巻取スピンドル318による摺擦帯310の巻取り並びに巻出スピンドル317による摺擦帯310の巻出しがなされる。この結果、摺擦帯310の交換頻度が低減される。
(第3実施形態)
第3実施形態に係る定着装置は、巻取スピンドル及び巻出スピンドルの配置の点で第1実施形態に係る定着装置300と相違する。以下、第1実施形態との相違点が説明される。尚、説明の明瞭化のため第1実施形態に関連する説明と重複する説明は省略される。以下の説明において、第1実施形態と同様の要素に対して、同様の符号が割り当てられている。以下において説明されない要素に対し、第1実施形態に係る説明が好適に援用される。
図9は、第3実施形態に係る定着装置及び搬送装置を示す概略的な模式図である。図9を用いて、第3実施形態に係る定着装置及び搬送装置が説明される。
図9には、第1実施形態と同様の搬送装置400が示される。本実施形態に係る定着装置300Bは、第1実施形態と同様に、搬送装置400に隣接して配設される。
定着装置300Bは、第1実施形態と同様の摺擦帯310及び圧接機構350に加えて、巻出スピンドル317B及び巻取スピンドル318Bを備える。第1実施形態とは異なり、巻出スピンドル317Bは、搬送装置400の下流ガイドユニット465の傍に配設される。また、巻取スピンドル318Bは、搬送装置400の上流ガイドユニット460の傍に配設される。
巻出スピンドル317Bは、第1実施形態と同様に、不織布ロール316のコア芯315に挿通される。巻出スピンドル317Bは、好ましくは、コア芯315を保持するためのチャック機構(図示せず)を備える。チャック機構は、巻出スピンドル317B上で不織布ロール316を安定的に保持する。摺擦帯310は、巻出スピンドル317B上の不織布ロール316から巻出される。巻出スピンドル317Bは、不織布ロール316からの摺擦帯310の巻出に伴って回転する。本実施形態において、巻出スピンドル317Bは、巻出部として例示される。
巻取スピンドル318Bは、巻出スピンドル317Bと協働して回転する。巻取スピンドル318Bは、略円筒状のコア芯319に挿通される。巻出スピンドル317Bと同様に、巻取スピンドル318Bは、コア芯319を保持するためのチャック機構(図示せず)を備える。コア芯319の外周面には、巻出スピンドル317Bから巻出された摺擦帯310の端部が接続される。巻取スピンドル318Bの回転に伴って、コア芯319に摺擦帯310が巻回される。かくして、巻取スピンドル318Bは、摺擦帯310を巻き取ることができる。本実施形態において、巻取スピンドル318Bは、巻取部として例示される。
巻出スピンドル317Bから巻出された摺擦帯310は、圧接ローラ351と無端ベルト453との間を通過した後、巻取スピンドル318Bに巻回される。圧接ローラ351を無端ベルト453へ向けて付勢するコイルスプリング352は、摺擦帯310と無端ベルト453との間にシートSを挟むニップ部Nを形成する。シートSがニップ部Nを通過するとき、圧接ローラ351は、画像層Iに摺擦帯310を圧接させる。また、コイルスプリング352は、圧接ローラ351を画像層Iに向けて付勢する。
本実施形態において、無端ベルト453がシートSを搬送している間、巻取スピンドル318Bは摺擦帯310を巻き取る。圧接ローラ351と無端ベルト453との間で挟まれた摺擦帯310は、巻取スピンドル318Bが回転している間、第2方向D2に移動する。シートSの搬送方向(第1方向D1)と巻取スピンドル318Bによる巻取方向(第2方向D2)との間の差異は、画像層Iと摺擦帯310との間の摺擦を引き起こす。したがって、本実施形態において、巻取スピンドル318B、巻出スピンドル317B及び圧接機構350は、摺動機構として例示される。
(第4実施形態)
図10は、第4実施形態に係る定着装置及び搬送装置を示す概略的な模式図である。以下、図10を用いて、第1実施形態との相違点が説明される。尚、説明の明瞭化のため第1実施形態に関連する説明と重複する説明は省略される。以下の説明において、第1実施形態と同様の要素に対して、同様の符号が割り当てられている。以下において説明されない要素に対し、第1実施形態に係る説明が好適に援用される。
画像層Iが形成されたシートSを搬送する搬送装置400Cは、ベルトユニット450Cと、ベルトユニット450Cの上流に配設される上流ガイドユニット460と、ベルトユニット450Cの下流に配設される下流ガイドユニット465と、を備える。シートSは、上流ガイドユニット460に案内され、ベルトユニット450Cに送られる。その後、シートSは、ベルトユニット450Cによって、下流ガイドユニット465へ送られる。
ベルトユニット450Cは、駆動ローラ451と、従動ローラ452と、駆動ローラ451と従動ローラ452との間で延びる無端ベルト453と、無端ベルト453に張力を与えるテンションローラ454とを備える。駆動ローラ451の回転により、無端ベルト453は、駆動ローラ451、従動ローラ452及びテンションローラ454の周囲で周回する。この結果、上流ガイドユニット460から無端ベルト453の外面455上に送り出されたシートSは、無端ベルト453の周回に従って、下流ガイドユニット465へ向かう。
ベルトユニット450Cは、第1実施形態と同様に、無端ベルト453の外面455を帯電させる帯電装置456を備える。帯電装置456によって帯電された無端ベルト453の外面455は、静電気的にシートSを吸着する。
無端ベルト453は、シートSが吸着される外面455と反対側の内面457を含む。ベルトユニット450Cは、無端ベルト453の内面457に当接するバックアップローラ340を備える。本実施形態において、バックアップローラ340は、上流ガイドユニット460側に配設された上流バックアップローラ343と、下流ガイドユニット465側に配設された下流バックアップローラ344とを含む。
定着装置300Cは、第1実施形態と同様に、シートS上の画像層Iを摺擦する摺擦帯310と、不織布ロール316から摺擦帯310を巻出す巻出スピンドル317と、巻出スピンドル317から巻出された摺擦帯310を巻き取る巻取スピンドル318とを備える。定着装置300Cは、摺擦帯310を画像層Iに向けて圧接させる圧接機構350Cを備える。
圧接機構350Cは、巻出スピンドル317と巻取スピンドル318との間に配設された中間ローラ329を備える。中間ローラ329は、無端ベルト453から離間する摺擦帯310の走行経路を規定する。本実施形態において、中間ローラ329は、中間片として例示される。
圧接機構350Cは、上流バックアップローラ343に対応して設けられた上流圧接ローラ323と、下流バックアップローラ344に対応して設けられた下流圧接ローラ324とを含む。シートSが中間ローラ329と無端ベルト453との間を通過する前に、上流圧接ローラ323は、摺擦帯310を画像層Iに圧接させる。シートSが中間ローラ329と無端ベルト453との間を通過した後に、下流圧接ローラ324は、摺擦帯310を画像層Iに圧接させる。本実施形態において、上流圧接ローラ323は、上流圧接片として例示される。また、下流圧接ローラ324は、下流圧接片として例示される。
上流圧接ローラ323は、回転シャフト326と、回転シャフト326を回転可能に保持する軸受361を備える。本実施形態において、巻出スピンドル317から巻取スピンドル318への摺擦帯310の移動に伴って、上流圧接ローラ323は回転シャフト326周りに回転する。
下流圧接ローラ324は、回転シャフト327と、回転シャフト327を回転可能に保持する軸受362を備える。本実施形態において、巻出スピンドル317から巻取スピンドル318への摺擦帯310の移動に伴って、下流圧接ローラ324は回転シャフト327周りに回転する。
圧接機構350Cは、上流圧接ローラ323及び下流圧接ローラ324を無端ベルト453から離間させる離間機構380Cを備える。
離間機構380Cは、上流圧接ローラ323の軸受361に接続される上流シリンダ装置371を備える。上流シリンダ装置371は、作動流体の流入出を受ける外殻体374と、外殻体374に対して出没するロッド375とを備える。ロッド375の先端部は、軸受361に接続される。本実施形態において、上流シリンダ装置371は、市販されるシリンダ装置であってもよい。
作動流体が外殻体374から流出したとき、ロッド375は外殻体374内に没入する。この結果、ロッド375に接続された上流圧接ローラ323は、無端ベルト453から離間した離間位置へ移動する。本実施形態において、上流シリンダ装置371は上流離間機構として例示される。
作動流体が外殻体374へ流入したとき、ロッド375は外殻体374から伸長する。上流圧接ローラ323は、外殻体374内の作動流体の圧縮弾性により、無端ベルト453によって搬送されるシートS上の画像層Iに向けて付勢される。したがって、上流シリンダ装置371は、付勢要素としても用いられる。
離間機構380Cは、下流圧接ローラ324の軸受362に接続される下流シリンダ装置372を備える。下流シリンダ装置372は、作動流体の流入出を受ける外殻体376と、外殻体376に対して出没するロッド377とを備える。ロッド377の先端部は、軸受362に接続される。本実施形態において、下流シリンダ装置372は、市販されるシリンダ装置であってもよい。
作動流体が外殻体376から流出したとき、ロッド377は外殻体376内に没入する。この結果、ロッド377に接続された下流圧接ローラ324は、無端ベルト453から離間した離間位置へ移動する。本実施形態において、下流シリンダ装置372は下流離間機構として例示される。
作動流体が外殻体376へ流入したとき、ロッド377は外殻体376から伸長する。下流圧接ローラ324は、外殻体376内の作動流体の圧縮弾性により、無端ベルト453によって搬送されるシートS上の画像層Iに向けて付勢される。したがって、下流シリンダ装置372は、付勢要素としても用いられる。
離間機構380Cは、上流シリンダ装置371と下流シリンダ装置372とを制御する制御ユニット373を備える。制御ユニット373は、外殻体374,376への作動流体の流入出を独立して制御する。したがって、上流シリンダ装置371及び下流シリンダ装置372は、独立して動作する。
制御ユニット373は、必要に応じて、上流圧接ローラ323及び下流圧接ローラ324のうち一方が無端ベルト453から離間した離間位置に配設され、他方が無端ベルト453に近接した近接位置に配設されるように、上流シリンダ装置371及び/又は下流シリンダ装置372を制御してもよい。例えば、画像層Iが高い印字率を有するとき、上流圧接ローラ323及び下流圧接ローラ324はともに近接位置に配設されてもよい。一方、画像層Iが低い印字率を有するとき、上流圧接ローラ323及び下流圧接ローラ324のうち一方が離間位置に配設されてもよい。
代替的に、下流圧接ローラ324が上流圧接ローラ323よりも大きな力で摺擦帯310をシートS上の画像層Iに圧接させるように、上流シリンダ装置371及び/又は下流シリンダ装置372を制御してもよい。この結果、画像層Iの損傷を、比較的、生じやすい上流工程における摺擦帯310による摺擦が弱い力で行われ、その後、下流工程において強い力で摺擦帯310による摺擦が行われる。したがって、画像層Iへのより少ない損傷及び高い定着率FRが達成される。
<画像形成装置への適用>
図11は、第1実施形態に関連して説明された定着装置300が搭載されたカラープリンタの概略構成図である。図12は、循環装置の部分を除いたカラープリンタの概略断面図である。図13は、カラープリンタの画像形成ユニットの1つを拡大して示す断面図である。以下の説明において、カラープリンタは画像形成装置として説明される。代替的に、画像形成装置は、コピー機、ファクシミリ装置、これらの機能を含む複合機やシートS上に画像を形成することができる他の装置であってもよい。本実施形態において、カラープリンタには、第1実施形態に関連して説明された定着装置300が搭載される。代替的に、第2実施形態、第3実施形態又は第4実施形態に関連して説明された定着装置300A,300B,300Cがカラープリンタに搭載されてもよい。図1、図11乃至図13を用いて、カラープリンタが説明される。
図11に示される如く、カラープリンタ1は、画像形成のための様々なユニットや部品が収納される上側本体部1Aと、この上側本体部1Aの下部に配置され、各色用の循環装置LY、LM、LC、LB(混合液体供給システム)が収納される下側本体部1Bとを備える。ここでは、上側本体部1Aと下側本体部1Bとを結ぶ配管類は図示されていない。循環装置LY、LM、LC、LBは、上側本体部1Aにおいて実行される画像形成工程に用いられる液体現像剤を循環させる。循環装置LY、LM、LC、LBの構成・原理に対して、既知の画像形成装置で用いられる液体現像剤用の循環技術が適宜用いられてもよい。
図12に示される如く、上側本体部1Aは、画像データに基づいてトナー画像を形成するタンデム式の画像形成部2と、シートSを収容するシート収納部3と、画像形成部2で形成されたトナー画像をシートS上に転写する二次転写部4と、転写されたトナー画像をシートS上に定着させる定着部5と、定着の完了したシートSを排紙する排出部6と、シート収納部3から排出部6までシートSを搬送するシート搬送部7とを含む。本実施形態において、定着部5に対して、上述された定着技術の原理が適用される。
画像形成部2は、中間転写ベルト21と、中間転写ベルト21のクリーニング部22と、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(Bk)の各色にそれぞれ対応した画像形成ユニットFY、FM、FC、及びFBとを備える。本実施形態において、中間転写ベルト21は、図1に関連して説明された像担持体100に相当する。
画像形成部2は、ループ状の中間転写ベルト21を駆動するための駆動ローラ41と、中間転写ベルト21の走行に従って回転する従動ローラ49とを備える。導電性の中間転写ベルト21は、駆動ローラ41と従動ローラ49とに巻回される。中間転写ベルト21の幅は、カラープリンタ1が許容する最大の幅のシートSよりも大きく設定される。以下の説明において、中間転写ベルト21の循環駆動において外側を向く面は、表面と称され、他方の面は裏面と称される。
中間転写ベルト21の近傍で連設された画像形成ユニットFY、FM、FC及びFBは、中間転写ベルト21のクリーニング部22と二次転写部4との間に配置される。画像形成ユニットFY、FM、FC及びFBは、感光体ドラム10と、帯電器11と、露光装置12と、現像装置14と、一次転写ローラ20と、クリーニング装置26と、除電装置13と、除去ローラ30とを備える。尚、画像形成ユニットFY、FM、FC及びFBのうち、最も二次転写部4に近い位置に位置する画像形成ユニットFBは、除去ローラ30を備えていない点を除いて、画像形成ユニットFY、FM及びFCと同様の構成である。
各画像形成ユニットFY、FM、FC、FBに対応して、それぞれ循環装置LY、LM、LC、LBが設けられる。循環装置LY、LM、LC、LBは、各色の液体現像剤の供給並びに回収を行う。
円柱状の感光体ドラム10の周面は、帯電(本実施形態ではプラス極性に帯電)されたトナーを含むトナー像を担持可能である。中間転写ベルト21に接触する感光体ドラム10は、中間転写ベルト21の走行方向に沿うように回転する。帯電器11は、感光体ドラム10の表面を一様に帯電させる。
露光装置12は、例えば、LED光源を有する。露光装置12の光源は、外部の機器から入力される画像データに応じて、一様に帯電された感光体ドラム10の表面に光を照射する。この結果、感光体ドラム10の表面には、静電潜像が形成される。
着色粒子P、キャリア液C及び高分子化合物Rを含む液体現像剤を、感光体ドラム10の表面の静電潜像に対向するように保持する現像装置14は、静電潜像に着色粒子P及び高分子化合物Rを付着させる。この結果、静電潜像は着色粒子Pによって発色された画像として現像される。
図13に示される如く、現像装置14は、現像容器140、現像ローラ141、供給ローラ142、支持ローラ143、供給ローラ142に圧接されたブレード144、現像ローラ141を清浄化するためのブレード145、液体現像剤を回収するための回収装置146及び現像ローラ141を帯電するための帯電器147を含む。
キャリア液C中の着色粒子P及び高分子化合物Rの濃度調整が予め行われた液体現像剤は、供給ノズル278から現像容器140へ供給される。尚、液体現像剤は、供給ローラ142と支持ローラ143との間のニップ部へ向けて供給される。余剰の液体現像剤は支持ローラ143の下方へ落下し、現像容器140の底部において貯留される。貯留された液体現像剤は、パイプ82を通して循環装置LY、LM、LC、LBを用いて回収される。
現像容器140の略中央に配置された支持ローラ143は、上方の供給ローラ142に当接し、ニップ部を形成する。供給ローラ142の周面には液体現像剤を保持するための溝が形成される。
供給ノズル278から供給される液体現像剤は、支持ローラ143と供給ローラ142との間のニップ部で一時的に滞留される。ニップ部において、供給ローラ142の溝に保持された液体現像剤は、上方の現像ローラ141へ運ばれる。供給ローラ142の周面に圧接されたブレード144は、供給ローラ142に保持される液体現像剤の量を調整する。ブレード144により掻き落とされた余剰の液体現像剤は、現像容器140の底部で受け取られる。
現像容器140の上部開口部に配設された現像ローラ141は、供給ローラ142と接する。現像ローラ141と供給ローラ142との間のニップ部において、現像ローラ141の周面が、供給ローラ142と反対方向に移動するように、現像ローラ141及び供給ローラ142の回転方向が定められる。この結果、現像ローラ141の周面には、供給ローラ142の周面に保持された液体現像剤が受け渡される。供給ローラ142の液体現像剤の層厚が適切に調整されているので、現像ローラ141の表面に形成される液体現像剤層は画像の形成に適切な厚さとなる。
液体現像剤を受け取った現像ローラ141の表面は、帯電器147の上方を移動する。帯電器147は、着色粒子Pの帯電極性と同極性の帯電電位を与える。この結果、現像ローラ141に担持された液体現像剤中の着色粒子Pは、現像ローラ141の表面側に移動する。
帯電器147を通過した現像ローラ141の表面は、感光体ドラム10と接触する。感光体ドラム10の表面の静電潜像の電位と現像ローラ141に印加された現像バイアスとの間の電位差によって、画像データに応じたトナー像が感光体ドラム10表面に形成される。
感光体ドラム10と接触した後、現像ローラ141の周面は、ブレード145に接触する。ブレード145は、感光体ドラム10への現像動作を終えた現像ローラ141の表面の液体現像剤を除去する。
回収装置146は、ブレード145によって除去された液体現像剤を回収し、循環装置LY、LM、LC、LBのパイプ81へ液体現像剤を送り出す。液体現像剤はブレード145の表面に沿って流下する。液体現像剤の粘度が高いならば、回収装置146は、好ましくは、液体現像剤の送り出しを補助する送り出しローラを備えてもよい。
一次転写ローラ20は、感光体ドラム10と協働して、中間転写ベルト21を挟む。一次転写ローラ20には、電源(図示せず)から感光体ドラム10上の着色粒子Pとは逆極性(本実施形態ではマイナス)の電圧が印加される。一次転写ローラ20は、中間転写ベルト21にトナーと逆極性の電圧を印加する。この結果、導電性の中間転写ベルト21の表面に着色粒子P及び高分子化合物Rが引き付けられる。かくして、感光体ドラム10に形成された画像は、中間転写ベルト21の表面に転写される。その後、中間転写ベルト21は、トナー像を担持して、シートSまで搬送する。
感光体ドラム10から中間転写ベルト21に転写されずに残留した液体現像剤を除去するクリーニング装置26は、搬送スクリュー261と、クリーニングブレード262とを備える。感光体ドラム10の回転軸方向に延びる板状のクリーニングブレード262の端部は、感光体ドラム10の表面に摺接する。クリーニングブレード262は、感光体ドラム10の回転に伴って感光体ドラム10上に残留した液体現像剤を掻き取る。掻き取られた液体現像剤は、クリーニング装置26内に一時的に収容される。クリーニング装置26内の搬送スクリュー261は、残留現像剤を外部へ搬送する。
除電用の光源を有する除電装置13は、次の周回による画像形成に備えて、クリーニングブレード262による液体現像剤の除去の後、感光体ドラム10の表面を光源からの光によって除電する。
略円柱状の除去ローラ30は、中間転写ベルト21に接触する。画像形成ユニットFYと画像形成ユニットFMとの間に配設された除去ローラ30は、画像形成ユニットFYから中間転写ベルト21に乗り移った液体現像剤からキャリア液Cを除去する。画像形成ユニットFMと画像形成ユニットFCとの間に配設された除去ローラ30は、画像形成ユニットFMから中間転写ベルト21に乗り移った液体現像剤からキャリア液Cを除去する。画像形成ユニットFCと画像形成ユニットFBとの間に配設された除去ローラ30は、画像形成ユニットFCから中間転写ベルト21に乗り移った液体現像剤からキャリア液Cを除去する。上述の如く、画像形成ユニットFBは、除去ローラ30を備えないので、中間転写ベルト21は、図1に示される像担持体100と同様に、キャリア液Cを含む液体現像剤を担持する。
図12に示されるように、シートSを収納するシート収納部3は、上側本体部1Aの下部に配置される。シート収納部3は、シートSを収納可能に形成された給紙カセットを含む。
中間転写ベルト21上に形成された画像をシートSに転写する二次転写部4は、中間転写ベルト21を駆動する駆動ローラ41に対向して配置された二次転写ローラ42を備える。二次転写ローラ42は、中間転写ベルト21との間で電界を発生させ、図1に関連して説明された如く、着色粒子PをシートSに引き寄せる。
二次転写部4の上側に配置される定着部5は、上述された定着技術の原理を利用して、シートSにトナー像を定着させる。したがって、定着部5は、第1実施形態に関連して説明された定着装置300と、ベルトユニット450とを備える。上述の如く、シートS上の画像に対する摺擦帯310の摺擦により、好適に定着処理がなされることとなる。加えて、摺擦帯310は、画像全体を摺擦するのに十分な幅を有するので、摺擦帯310との接触により、画像の光沢が一様に変動される。この結果、シートS上の画像が、その後、使用者により触れられても、画像の光沢の局所的な変化が好適に抑制される。
カラープリンタ1の上部に配置される排出部6には、定着部5でトナー像が定着されたシートSが排出される。複数の搬送ローラ組を備えるシート搬送部7は、シート収納部3から二次転写部4、定着部5及び排出部6の順にシートSを搬送する。
<液体現像剤>
液体現像剤は、上述の如く、電気絶縁性のキャリア液Cとキャリア液C中に分散された着色粒子Pとを含む。また、液体現像剤は高分子化合物Rを含有する。好ましくは、液体現像剤は、測定温度25℃において、30〜400mPa・sの粘度を有する。より好ましくは、液体現像剤の粘度(測定温度25℃)は、40〜300mPa・sであり、さらに好ましくは50〜250mPa・sである。
<キャリア液>
液体キャリアの役割を果たす電気絶縁性のキャリア液Cは、液体現像剤の電気絶縁性を高める。電気絶縁性のキャリア液Cとしては、例えば、25℃における体積抵抗が1012Ω・cm以上(換言すれば導電率が1.0pS/cm以下)の電気絶縁性有機溶剤が好ましい。さらに前記物性に加えて、後述の高分子化合物Rを溶解させることができるもの(高分子化合物Rの溶解度が相対的に高いもの)が好ましく用いられる。
また、液体現像剤全体の粘度(測定温度25℃)が30〜400mPa・sとなるように、キャリア液Cの粘度・種類・配合量を適宜調整・選択される。液体現像剤の粘度は、キャリア液Cとして用いられる有機溶剤と後述される高分子化合物Rとの組み合わせによっても左右される。したがって、所望の液体現像剤の粘度及び選択される高分子化合物Rの種類に合わせて有機溶剤の種類及び配合量が適宜決定される。
このような電気絶縁性の有機溶剤としては、例えば、常温で液体の脂肪族炭化水素や植物油が挙げられる。
脂肪族炭化水素としては、例えば、液状のn−パラフィン系炭化水素、iso−パラフィン系炭化水素、ハロゲン化脂肪族炭化水素、分岐鎖を有する脂肪族炭化水素又はそれらの混合物が好ましい。例えば、脂肪族炭化水素として、n−ヘキサン、n−ヘプタン、n−オクタン、ノナン、デカン、ドデカン、ヘキサデカン、ヘプタデカン、シクロヘキサン、パークロロエチレン、トリクロロエタンが用いられる。環境対応(VOC対策)の観点から、不揮発性の有機溶剤及び揮発性が相対的に低い有機溶剤(例えば、沸点が200℃以上のもの)が好ましく、例えば、炭素数が16以上の脂肪族炭化水素を比較的多く含む流動パラフィンが好ましく用いられる。
また、植物油として、例えば、トール油脂肪酸(主成分:オレイン酸、リノール酸)、植物油由来の脂肪酸エステル、大豆油、サフラワー油、ヒマシ油、アマニ油、桐油が挙げられる。なかでもトール油脂肪酸が好ましく用いられる。
キャリア液Cとして、例えば、松村石油研究所社製の流動パラフィン「モレスコホワイトP−55」、「モレスコホワイトP−40」、「モレスコホワイトP−70」、「モレスコホワイトP−200」;ハリマ化成株式会社製のトール油脂肪酸「ハートール FA−1」、「ハートール FA−1P」、「ハートール FA−3」;カネダ株式会社製の植物油ベースソルベント「ベジソルMT」、「ベジソルCM」、「ベジソルMB」、「ベジソルPR」、植物油「桐油」;エクソンモービル社製の「アイソパーG」、「アイソパーH」、「アイソパーK」、「アイソパーL」、「アイソパーM」、「アイソパーV」;コスモ石油社製の流動パラフィン「コスモホワイトP−60」、「コスモホワイトP−70」、「コスモホワイトP−120」;日清オイリオ社製の植物油「大豆油白絞油 S」、「アマニ油」、「サフラワー油」;伊藤製油社製の植物油「ヒマシ油 LAV」、「ヒマシ油 工」が用いられてもよい。
本実施形態では、高分子化合物Rがキャリア液Cに溶解する限り、キャリア液Cとして、高分子化合物Rの溶解度が相対的に高いもの(高分子化合物Rの良溶媒)のみを用いてもよく、又は、高分子化合物Rの溶解度が相対的に低いもの(高分子化合物Rの貧溶媒)を混合して用いてもよい。尚、キャリア液Cの種類に応じて、キャリア液C全体の導電率(液体現像剤の導電率)は、過度に高くならないように適切に調整される。例えば、トール油脂肪酸といった植物性の油は、流動パラフィンのような脂肪族炭化水素と比べると、一般に、導電率が高い。したがって、高分子化合物Rをキャリア液Cに良好に溶解させるために、キャリア液Cとして上述の油類を含むときは、導電率の調整は、比較的慎重に行われることが好ましい。
上述の油類の含有量が多いキャリア液Cは、高分子化合物Rの溶解度の点で有利である一方で、導電率の点で不利となる。油類の含有量が少ないキャリア液Cは、導電率の点で有利である一方で、高分子化合物Rの溶解度の点で不利となる。
キャリア液C中の上述の油類の含有量は、液体現像剤中に含まれる高分子化合物Rの種類や含有量に依存する。好適な油類の含有量として、例えば、2〜80質量%、より好ましくは、5〜60質量%が挙げられる。2質量%未満では、高分子化合物Rをキャリア液Cに良好に溶解させることが困難となる。また、80質量%を超えると、キャリア液C全体の導電率ひいては液体現像剤の導電率が過度に高くなる。過度に高い液体現像剤の導電率は、例えば、画像濃度の低下を引き起こす。
本実施形態では、液体現像剤の導電率は、例えば、200pS/cm以下であることが好ましい。したがって、トール油脂肪酸といった上述の油類に高分子化合物Rを溶解させることにより得られた溶液(以下、「樹脂溶液」と称される)に高電気抵抗の脂肪族炭化水素を混合することにより、キャリア液C全体の導電率(液体現像剤の導電率)を例えば200pS/cm以下に調整することが好ましい。
<着色粒子>
本実施形態では、着色粒子Pとして、顔料そのものが用いられる。顔料そのものを含む液体現像剤は、上述の非加熱方式の定着工程を可能にする。この結果、熱エネルギや光エネルギをほとんど消費することなく、着色粒子Pとしての顔料が記録媒体に定着される。
本実施形態における顔料としては、例えば、従来公知の有機顔料や無機顔料が特に限定することなく用いられる。
例えば、黒色顔料としては、カーボンブラック、オイルファーネスブラック、チャンネルブラック、ランプブラック、アセチレンブラック、アニリンブラックといったアジン系色素、金属塩アゾ色素、金属酸化物、複合金属酸化物が挙げられる。黄色顔料としては、カドミウムイエロー、ミネラルファストイエロー、ニッケルチタンイエロー、ネーブルスイエロー、ナフトールイエローS、ハンザイエローG、ハンザイエロー10G、ベンジジンイエローGR、キノリンイエローレーキ、パーマネントイエローNCG、タートラジンレーキが挙げられる。橙色顔料としては、モリブデンオレンジ、パーマネントオレンジGTR、ピラゾロンオレンジ、バルカンオレンジ、インダンスレンブリリアントオレンジRK、ベンジジンオレンジG、インダンスレンブリリアントオレンジGKが挙げられる。赤色顔料としては、ベンガラ、カドミウムレッド、パーマネントレッド4R、リソールレッド、ピラゾロンレッド、ウォッチングレッドカルシウム塩、レーキレッドD、ブリリアントカーミン6B、エオシンレーキ、ローダミンレーキB、アリザリンレーキ、ブリリアントカーミン3Bが挙げられる。紫色顔料としては、ファストバイオレットB、メチルバイオレットレーキが挙げられる。青色顔料としては、C.I.Pigment Blue 15:3、コバルトブルー、アルカリブルー、ビクトリアブルーレーキ、フタロシアニンブルー、無金属フタロシアニンブルー、フタロシアニンブルー部分塩素化物、ファーストスカイブルー、インダンスレンブルーBCが挙げられる。緑色顔料としては、クロムグリーン、酸化クロム、ピグメントグリーンB、マラカイトグリーンレーキが挙げられる。
液体現像剤中の顔料の含有量は、1〜30質量%が好ましい。より好ましくは、3質量%以上であり、さらに好ましくは、5質量%以上である。また、より好ましくは、20質量%以下であり、さらに好ましくは、10質量%以下である。
液体現像剤中の顔料の平均粒子径すなわち体積基準の中位径(D50)は、0.1〜1.0μmが好ましい。0.1μm未満の平均粒子径を有する顔料は、例えば、画像濃度の低下を引き起こす。1.0μmを超える平均粒子径を有する顔料は、例えば、定着性の低下を引き起こす。ここで、体積基準の中位径(D50)とは、一般に、粒度分布が求められている1群の粒子の全体積を100%として累積カーブを求めたときの累積カーブが50%となる点の粒子径をいう。
<分散安定剤>
本実施形態に係る液体現像剤は、液体現像剤中の粒子の分散を促進し安定化するための分散安定剤を含有していてもよい。本実施形態で使用し得る分散安定剤としては、例えば、ビックケミー社製の「BYK−116」が好適である。その他、ルーブリゾール社製の「ソルスパース9000」、「ソルスパース11200」、「ソルスパース13940」、「ソルスパース16000」、「ソルスパース17000」、「ソルスパース18000」や、ISP社製の「Antaron(登録商標)V−216」、「Antaron(登録商標)V−220」も好ましく用いられ得る。
液体現像剤中の分散安定剤の含有量は、1〜10質量%程度、好ましくは、2〜6質量%程度である。
<高分子化合物>
本実施形態に係る液体現像剤に含有される高分子化合物Rは、有機高分子化合物である。キャリア液Cに溶解性を有する有機高分子化合物として、液体現像剤の粘度を上げ、且つ、画像形成におけるにじみ発生を抑制できる材料が選択される。有機高分子化合物として、環状オレフィン共重合体、スチレン系エラストマー、セルロースエーテル、ポリビニルブチラールが例示される。好ましくは、有機高分子化合物として、スチレン系エラストマーが用いられる。高分子化合物Rとしては、単一種の有機高分子化合物が用いられてもよいし、或いは、複数種の有機高分子化合物が用いられてもよい。
なお、本実施形態に係る液体現像剤では、有機高分子化合物は、キャリア液Cに溶解される。キャリア液Cに溶解している有機高分子化合物は、ゲルの状態であってもよい。有機高分子化合物の種類や分子量によっては、キャリア液C中で相互に絡み合ったゲル状の有機高分子化合物が得られる。ゲル状の有機高分子化合物は、比較的低い流動性を有する。例えば、有機高分子化合物の濃度が高い場合、有機高分子化合物とキャリア液Cとの親和性が低い場合、或いは、気温が低い場合には、ゲル状の有機高分子化合物が得られやすい。一方、キャリア液C中での相互の絡み合いが少ない有機高分子化合物は、比較的流動性が高い溶液となる。
液体現像剤中の有機高分子化合物の含有量は、有機高分子化合物の種類応じて、適切に決定される。有機高分子化合物の含有量は、例えば、1〜10質量%であることが好ましい。
有機高分子化合物の含有量が1質量%未満であると、液体現像剤における十分な粘度が得られず、画像形成におけるにじみ発生が十分に抑制できない可能性がある。また、有機高分子化合物の含有量が10質量%を超えると、シートSの表面上に留まる有機高分子化合物による被膜の量が多くなり過ぎ、被膜の乾燥性が過度に低下し、被膜の粘着性(タック性)が過度に大きくなり、画像の耐擦過性が過度に低下する可能性がある。
以下、本実施形態において好適に使用できる有機高分子化合物が更に説明される。
(環状オレフィン共重合体)
環状オレフィン共重合体は、環状オレフィン骨格を主鎖に有し、環境負荷物質を含まない、非晶性で熱可塑性のオレフィン系樹脂であり、透明性、軽量性、低吸水性等に優れる。本実施形態においては、環状オレフィン共重合体は、主鎖が炭素−炭素結合からなり、主鎖の少なくとも一部に環状炭化水素構造を有する有機高分子化合物である。この環状炭化水素構造は、ノルボルネンやテトラシクロドデセンに代表されるような、環状炭化水素構造中に少なくとも一つのオレフィン性二重結合を有する化合物(環状オレフィン)を単量体として用いることで導入される。
本実施形態で使用可能な環状オレフィン共重合体として、例えば、(1)環状オレフィンの付加(共)重合体又はその水素添加物、(2)環状オレフィンとα−オレフィンとの付加共重合体又はその水素添加物、(3)環状オレフィンの開環(共)重合体又はその水素添加物が挙げられる。
上述の環状オレフィンとして、以下の物質が例示される。
(a)シクロペンテン、シクロヘキセン、シクロオクテン;
(b)シクロペンタジエン、1,3−シクロヘキサジエンといった1環の環状オレフィン;
(c)ビシクロ[2.2.1]ヘプタ−2−エン(ノルボルネン)、5−メチル−ビシクロ[2.2.1]ヘプタ−2−エン、5,5−ジメチル−ビシクロ[2.2.1]ヘプタ−2−エン、5−エチル−ビシクロ[2.2.1]ヘプタ−2−エン、5−ブチル−ビシクロ[2.2.1]ヘプタ−2−エン、5−エチリデン−ビシクロ[2.2.1]ヘプタ−2−エン、5−ヘキシル−ビシクロ[2.2.1]ヘプタ−2−エン、5−オクチル−ビシクロ[2.2.1]ヘプタ−2−エン、5−オクタデシル−ビシクロ[2.2.1]ヘプタ−2−エン、5−メチリデン−ビシクロ[2.2.1]ヘプタ−2−エン、5−ビニル−ビシクロ[2.2.1]ヘプタ−2−エン、5−プロペニル−ビシクロ[2.2.1]ヘプタ−2−エンといった2環の環状オレフィン;
(d)トリシクロ[4.3.0.12,5]デカ−3,7−ジエン(ジシクロペンタジエン)、トリシクロ[4.3.0.12,5]デカ−3−エン;
(e)トリシクロ[4.4.0.12,5]ウンデカ−3,7−ジエン若しくはトリシクロ[4.4.0.12,5]ウンデカ−3,8−ジエン又はこれらの部分水素添加物(又はシクロペンタジエンとシクロヘキセンとの付加物)であるトリシクロ[4.4.0.12,5]ウンデカ−3−エン;
(f)5−シクロペンチル−ビシクロ[2.2.1]ヘプタ−2−エン、5−シクロヘキシル−ビシクロ[2.2.1]ヘプタ−2−エン、5−シクロヘキセニルビシクロ[2.2.1]ヘプタ−2−エン、5−フェニル−ビシクロ[2.2.1]ヘプタ−2−エンといった3環の環状オレフィン;
(g)テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカ−3−エン(テトラシクロドデセン)、8−メチルテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカ−3−エン、8−エチルテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカ−3−エン、8−メチリデンテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカ−3−エン、8−エチリデンテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカ−3−エン、8−ビニルテトラシクロ[4,4.0.12,5.17,10]ドデカ−3−エン、8−プロペニル−テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカ−3−エンといった4環の環状オレフィン;
(h)8−シクロペンチル−テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカ−3−エン、8−シクロヘキシル−テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカ−3−エン、8−シクロヘキセニル−テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカ−3−エン、8−フェニル−シクロペンチル−テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカ−3−エン;
(i)テトラシクロ[7.4.13,6.01,9.02,7]テトラデカ−4,9,11,13−テトラエン(1,4−メタノ−1,4,4a,9a−テトラヒドロフルオレン)、テトラシクロ[8.4.14,7.01,10.03,8]ペンタデカ−5,10,12,14−テトラエン(1,4−メタノ−1,4,4a,5,10,10a−へキサヒドロアントラセン);
(j)ペンタシクロ[6.6.1.13,6.02,7.09,14]−4−ヘキサデセン、ペンタシクロ[6.5.1.13,6.02,7.09,13]−4−ペンタデセン、ペンタシクロ[7.4.0.02,7.13,6.110,13]−4−ペンタデセン;ヘプタシクロ[8.7.0.12,9.14,7.111,17.03,8.012,16]−5−エイコセン、ヘプタシクロ[8.7.0.12,9.03,8.14,7.012,17.113,l6]−14−エイコセン;
(k)シクロペンタジエンの4量体といった多環の環状オレフィン。これらの環状オレフィンは、それぞれ単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
上述のα−オレフィンとしては、炭素数が2〜20、好ましくは2〜8のα−オレフィンが好ましい。α−オレフィンとして、エチレン、プロピレン、1−ブテン、1−ペンテン、1−へキセン、3−メチル−1−ブテン、3−メチル−1−ペンテン、3−エチル−1−ペンテン、4−メチル−1−ペンテン、4−メチル−1−へキセン、4,4−ジメチル−1−ヘキセン、4,4−ジメチル−1−ペンテン、4−エチル−1−へキセン、3−エチル−1−ヘキセン、1−オクテン、1−デセン、1−ドデセン、1−テトラデセン、1−ヘキサデセン、1−オクタデセン、1−エイコセンが例示される。これらのα−オレフィンは、それぞれ単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
本実施形態においては、環状オレフィンの重合方法、環状オレフィンとα−オレフィンとの重合方法、及び得られた重合体の水素添加方法には、格別な制限はなく、公知の方法に従って行うことができる。
本実施形態においては、環状オレフィン共重合体の構造には、格別な制限はない。環状オレフィン共重合体の構造は、鎖状でも、分岐状でも、架橋状でもよいが、好ましくは直鎖状である。
本実施形態においては、環状オレフィン共重合体としては、例えば、ノルボルネンとエチレンとの共重合体、又は、テトラシクロドデセンとエチレンとの共重合体が好ましく用いられる。環状オレフィン共重合体として、特に、ノルボルネンとエチレンとの共重合体がより好ましい。共重合体中のノルボルネンの含有率は、60〜82質量%が好ましく、60〜79質量%がより好ましく、60〜76質量%がさらに好ましく、60〜65質量%が一層好ましい。ノルボルネン含有率が60質量%未満であると、環状オレフィン共重合体の被膜のガラス転移温度が低くなり過ぎ、環状オレフィン共重合体被膜の造膜性が低下する可能性がある。ノルボルネン含有率が82質量%を超えると、環状オレフィン共重合体の被膜のガラス転移温度が高くなり過ぎ、環状オレフィン共重合体被膜による顔料つまり画像の定着性が低下する可能性がある。また、キャリア液Cへの環状オレフィン共重合体の溶解度が過度に低くなる可能性がある。
本実施形態においては、環状オレフィン共重合体として、市販されているものが使用されてもよい。例えば、ノルボルネンとエチレンとの共重合体として、トパス・アドヴァンスト・ポリマーズ・ゲーエムベーハー社製の「TOPAS(登録商標)TM」(ノルボルネン含有率:約60質量%)、「TOPAS(登録商標)TB」(ノルボルネン含有率:約60質量%)、「TOPAS(登録商標)8007」(ノルボルネン含有率:約65質量%)、「TOPAS(登録商標)5013」(ノルボルネン含有率:約76質量%)、「TOPAS(登録商標)6013」(ノルボルネン含有率:約76質量%)、「TOPAS(登録商標)6015」(ノルボルネン含有率:約79質量%)、「TOPAS(登録商標)6017」(ノルボルネン含有率:約82質量%)が挙げられる。これらは状況に応じて単独で用いてもよいし2種以上組み合わせて用いてもよい。
(スチレン系エラストマー)
本実施形態で使用できるスチレン系エラストマーとしては、従来公知のものを特に限定なく使用することができる。スチレン系エラストマーとして、例えば、芳香族ビニル化合物と、オレフィン系化合物又は共役ジエン化合物とからなるブロック共重合体が挙げられる。ブロック共重合体として、例えば、芳香族ビニル化合物からなる重合体ブロックをAとし、オレフィン系化合物又は共役ジエン化合物からなる重合体ブロックをBとしたときに、化学式1で表される構造を有するブロック共重合体が挙げられる。
上述のブロック共重合体を構成する芳香族ビニル化合物として、例えば、スチレン、α−メチルスチレン、o−メチルスチレン、m−メチルスチレン、p−メチルスチレン、2,3−ジメチルスチレン、2,4−ジメチルスチレン、モノクロロスチレン、ジクロロスチレン、p−ブロモスチレン、2,4,5−トリブロモスチレン、2,4,6−トリブロモスチレン、o−tert−ブチルスチレン、m−tert−ブチルスチレン、p−tert−ブチルスチレン、エチルスチレン、ビニルナフタレン、ビニルアントラセンが挙げられる。
重合体ブロックAは、上述の芳香族ビニル化合物のうちの1種から構成されていてもよいし、2種以上から構成されていてもよい。これらのうちでも、スチレン及び/又はα−メチルスチレンから構成されたものが、本実施形態に係る液体現像剤に好ましい物性を与える。
上述のブロック共重合体を構成するオレフィン系化合物として、例えば、エチレン、プロピレン、1−ブテン、2−ブテン、イソブテン、1−ペンテン、2−ペンテン、シクロペンテン、1−ヘキセン、2−ヘキセン、シクロヘキセン、1−ヘプテン、2−ヘプテン、シクロヘプテン、1−オクテン、2−オクテン、シクロオクテン、ビニルシクロペンテン、ビニルシクロヘキセン、ビニルシクロヘプテン、ビニルシクロオクテンが挙げられる。
上述のブロック共重合体を構成する共役ジエン化合物として、例えば、ブタジエン、イソプレン、クロロプレン、2,3−ジメチル−1,3−ブタジエン、1,3−ペンタジエン、1,3−ヘキサジエンが挙げられる。
重合体ブロックBは、上述のオレフィン系化合物及び上述の共役ジエン化合物のうちの1種から構成されていてもよいし、2種以上から構成されていてもよい。これらのうちでも、ブタジエン及び/又はイソプレンから構成されたものが、本実施形態に係る液体現像剤に好ましい物性を与える。
上述のブロック共重合体としては、例えば、ポリスチレン−ポリブタジエン−ポリスチレントリブロック共重合体又はその水素添加物、ポリスチレン−ポリイソプレン−ポリスチレントリブロック共重合体又はその水素添加物、ポリスチレン−ポリ(イソプレン/ブタジエン)−ポリスチレントリブロック共重合体又はその水素添加物、ポリ(α−メチルスチレン)−ポリブタジエン−ポリ(α−メチルスチレン)トリブロック共重合体又はその水素添加物、ポリ(α−メチルスチレン)−ポリイソプレン−ポリ(α−メチルスチレン)トリブロック共重合体又はその水素添加物、ポリ(α−メチルスチレン)−ポリ(イソプレン/ブタジエン)−ポリ(α−メチルスチレン)トリブロック共重合体又はその水素添加物、ポリスチレン−ポリイソブテン−ポリスチレントリブロック共重合体、ポリ(α−メチルスチレン)−ポリイソブテン−ポリ(α−メチルスチレン)トリブロック共重合体が挙げられる。
本実施形態で使用されるスチレン系エラストマーとして、重合体ブロックA及び重合体ブロックBが化学式2で表される構造を有するスチレン−ブタジエン系エラストマー(SBS)が好ましい。
スチレン−ブタジエン系エラストマーは、スチレンモノマーと、共役ジエン化合物であるブタジエンとを共重合させることにより得られる。好ましいスチレンモノマーとしては、スチレン、α−メチルスチレン、o−メチルスチレン、m−メチルスチレン、p−メチルスチレン、p−エチルスチレン、2,4−ジメチルスチレン、p−n−ブチルスチレン、p−ドデシルスチレン、p−メトキシスチレン、p−フェニルスチレン、p−クロロスチレンが例示される。
上述のスチレン−ブタジエン系エラストマーは、GPC(ゲル浸透クロマトグラフィー)による分子量分布において、数平均分子量Mnは、好ましくは、1,000〜100,000の範囲内であり(化学式1参照)、より好ましくは、2,000〜50,000の範囲内である。また、重量平均分子量Mwは、好ましくは、5,000〜1,000,000の範囲内であり、より好ましくは、10,000〜500,000の範囲内である。その場合に、重量平均分子量Mwが2,000〜200,000の範囲内、好ましくは3,000〜150,000の範囲内に、少なくとも1つのピークが存在することが好ましい。
上述のスチレン−ブタジエン系エラストマーは、(重量平均分子量Mw/数平均分子量Mn)の比の値は、好ましくは、3.0以下であり、より好ましくは、2.0以下である。
上述のスチレン−ブタジエン系エラストマーにおけるスチレン含有量(重合体ブロックAの含有量)は、好ましくは、5〜75質量%の範囲内であり(化学式2参照)、より好ましくは、10〜65質量%の範囲内である。スチレン含有量が5質量%未満であると、スチレン系エラストマーの被膜のガラス転移温度が低くなりすぎ、スチレン系エラストマー被膜の造膜性が低下する傾向となる。スチレン含有量が75質量%を超えると、スチレン系エラストマーの被膜の軟化点が高くなりすぎ、スチレン系エラストマー被膜による顔料つまり画像の定着性が低下する傾向となる。
本実施形態において、スチレン系エラストマーとして、市販されているものを使用することができる。例えば、スチレン−共役ジエンブロック共重合体として、クラレ社製の「セプトン」S1001、S2063、S4055、S8007や「ハイブラー」5127、7311、シェル社製の「クレイトン」、旭化成ケミカルズ社製の「アサプレン(登録商標)」T411、T413、T437や「タフプレン(登録商標)」A、315P 等、JSR社製の「JSR TR1086」、「JSR TR2000」、「JSR TR2250」、「JSR TR2827」;スチレン−共役ジエンブロック共重合体の水素添加物として、JSR社製の「ダイナロン」6200P、4600P、1320P 等;スチレン−エチレン共重合体として、ダウ・ケミカル社製の「インデックス」等;組成物として、アロン化成社製の「アロンAR」、三菱化学社製の「ラバロン」等が挙げられる。これらは状況に応じて単独で用いてもよいし2種以上組み合わせて用いてもよい。なお、クラレ社製の「セプトン」S1001、S2063、S4055、S8007や「ハイブラー」5127、7311はスチレン−共役ジエンブロック共重合体の水素添加物である。
(セルロースエーテル)
セルロースエーテルは、セルロース分子内の水酸基がアルコキシ基に置換された高分子である。置換率は、45〜49.5%が好ましい。また、アルコキシ基のアルキル部分が、例えば、ヒドロキシル基によって置換されていてもよい。セルロースエーテルの被膜は、強靭性並びに熱安定性に優れている。
本実施形態で使用可能なセルロースエーテルとして、例えば、メチルセルロース、エチルセルロースといったアルキルセルロース;ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロースといったヒドロキシアルキルセルロース;ヒドロキシエチルメチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、ヒドロキシエチルエチルセルロースといったヒドロキシアルキルアルキルセルロース;カルボキシメチルセルロースといったカルボキシアルキルセルロース;カルボキシメチルヒドロキシエチルセルロースといったカルボキシアルキルヒドロキシアルキルセルロース;が挙げられる。これらは単独で用いてもよいし2種以上組み合わせて用いてもよい。これらのうちでも、アルキルセルロースが好ましく、アルキルセルロースのうちでも、エチルセルロースが好ましい。
本実施形態においては、セルロースエーテルとして、市販されているものを使用することができる。例えば、エチルセルロースとして、日進化成社製の「エトセル(登録商標)STD4」、「エトセル(登録商標)STD7」、「エトセル(登録商標)STD10」等が挙げられる。これらは状況に応じて単独で用いてもよいし2種以上組み合わせて用いてもよい。
(ポリビニルブチラール)
本実施形態において使用できるポリビニルブチラール(ブチラール樹脂:アルキルアセタール化ポリビニルアルコール)は、化学式3に示すように、水酸基を有し、親水性のビニルアルコール単位と、ブチラール基を有し、疎水性のビニルアセタール単位と、アセチル基を有し、ビニルアルコール単位とビニルアセタール単位との中間の性質の酢酸ビニル単位との共重合体である。本実施形態に係る液体現像剤においては、ブチラール化度(親水性部と疎水性部との割合を定めたもの)が60〜85mol%のポリビニルブチラールが被膜形成能(造膜性)に優れる点で好ましい。ポリビニルブチラールは、非極性溶剤に対して溶解性を示すビニルアセタール単位と、紙等の記録媒体に対して結着性を向上させるビニルアルコール単位とを有するため、キャリア液C及び記録媒体の両方に対して高い親和性を有する。
本実施形態で使用し得るポリビニルブチラールとしては、特に限定されない。ポリビニルブチラールとして、例えば、ヘキスト社製の「Mowital(登録商標)」B20H、B30B、B30H、B60T、B60H、B60HH、B70H;積水化学工業社製の「エスレック(登録商標)」BL−1(ブチラール化度:63±3mol%)、BL-2(同:63±3mol%)、BL−S(同:70mol%以上)、BL−L、BH−3(同:65±3mol%)、BM−1(同:65±3mol%)、BM-2(同:68±3mol%)、BM−5(同:63±3mol%)、BM−S;電気化学工業社製の「デンカブチラール」#2000−L、#3000−1、#3000−2、#3000−3、#3000−4、#3000−K、#4000−1、#5000−A、#6000−Cが挙げられる。これらは単独で用いてもよいし、2種以上組み合わせて用いてもよい。
(製造方法)
本実施形態に係る液体現像剤は、キャリア液C、顔料、有機高分子化合物、及び、必要に応じて分散安定剤を、例えば、ボールミル、サンドグラインダー、ダイノーミル、ロッキングミルを用いて(ジルコニアビーズ等を用いるメディア分散型機でもよい)、必要に応じて数分〜10数時間かけて、十分に溶解又は混合・分散させることにより、製造することができる。
上述の混合・分散により、顔料が微細に粉砕される。上述の如く、液体現像剤中の顔料の平均粒子径(D50)が、好ましくは、0.1〜1.0μmとなるように、混合・分散の時間や回転数を調整する。分散時間が過度に短いと、あるいは回転数が過度に少ないと、顔料の平均粒子径(D50)が1.0μmを超え、上述の如く、定着性が低下する可能性がある。分散時間が過度に長いと、あるいは回転数が過度に多いと、顔料の平均粒子径(D50)が0.1μm未満となり、上述の如く、不十分な現像性に起因する画像濃度の低下が引き起こされる。
本実施形態において、キャリア液Cに有機高分子化合物を溶解させた後、顔料(必要に応じて分散安定剤と共に)を混合・分散させることにより、液体現像剤を製造してもよく、あるいは、樹脂溶液(キャリア液Cに有機高分子化合物を溶解させたものをいう)と、顔料分散体(キャリア液Cに顔料(状況に応じて分散安定剤と共に)を混合・分散させたものをいう)とをそれぞれ予め調製しておいて、これらを適宜の混合比(質量比)で混合することにより、液体現像剤を製造してもよい。
なお、顔料の平均粒子径(D50)を算出するために、顔料の粒度分布が測定される。顔料の粒度分布は、例えば、以下に示される手法により測定される。
製造された液体現像剤又は調製された顔料分散体を所定量サンプリングし、液体現像剤又は顔料分散体に用いられているキャリア液Cと同じキャリア液Cで10〜100倍(体積)に希釈し、マルバーン(MALVERN)社製のレーザー回折式粒度分布測定装置「マスターサイザー2000」を用いてフロー方式により、顔料の粒度分布が測定される。
また、製造された液体現像剤の粘度は、測定温度25℃において、CBC社製の振動式粘度計「VISCOMATE VM−10A−L」を用いて測定される。
本発明は、プリンタ、複写機、ファクシミリ装置、これらの機能を併せ持つ複合機などの各種の画像形成装置に適用可能である。
1・・・・・・・・・・・・・・・・・・カラープリンタ(画像形成装置)
2・・・・・・・・・・・・・・・・・・画像形成部
300,300A,300B,300C・定着装置
310・・・・・・・・・・・・・・・・摺擦帯(摺擦ベルト)
317,317B・・・・・・・・・・・巻出スピンドル(摺動機構:巻出部)
318,318B・・・・・・・・・・・巻取スピンドル(摺動機構:巻取部)
323・・・・・・・・・・・・・・・・上流圧接ローラ(圧接片)
324・・・・・・・・・・・・・・・・下流圧接ローラ(圧接片)
350,350A,350C・・・・・・圧接機構(摺動機構)
351・・・・・・・・・・・・・・・・圧接ローラ(圧接片)
352・・・・・・・・・・・・・・・・コイルスプリング(付勢要素)
380,380C・・・・・・・・・・・離間機構
371・・・・・・・・・・・・・・・・上流シリンダ装置(付勢要素:上流離間機構)
372・・・・・・・・・・・・・・・・下流シリンダ装置(付勢要素:下流離間機構)
373・・・・・・・・・・・・・・・・制御ユニット(制御部)
450,450A,450C・・・・・・ベルトユニット(搬送要素)
453,453A・・・・・・・・・・・無端ベルト(搬送ベルト)
456・・・・・・・・・・・・・・・・帯電装置(吸着装置)
456A・・・・・・・・・・・・・・・真空装置(吸着装置)
458・・・・・・・・・・・・・・・・貫通穴
D1・・・・・・・・・・・・・・・・・第1方向
D2・・・・・・・・・・・・・・・・・第2方向
I・・・・・・・・・・・・・・・・・・画像層(画像)
S・・・・・・・・・・・・・・・・・・シート
S1・・・・・・・・・・・・・・・・・シート(第1シート)
S2・・・・・・・・・・・・・・・・・シート(第2シート)
V1・・・・・・・・・・・・・・第1速度
V2・・・・・・・・・・・・・・第2速度

Claims (16)

  1. シートを搬送する搬送要素と、
    前記シートに、液体現像剤を用いて、画像を形成する画像形成部と、
    前記シート上の前記画像を定着させる定着装置と、を備え、
    該定着装置は、
    前記シート上の前記画像を摺擦する摺擦ベルトと、
    該摺擦ベルトを前記画像に対して摺動させる摺動機構と、を含むことを特徴とする画像形成装置。
  2. 前記摺動機構は、
    前記摺擦ベルトが巻出される巻出部と、
    前記摺擦ベルトが巻き取られる巻取部と、
    前記巻出部と前記巻取部との間で、前記摺擦ベルトを前記画像に圧接させる圧接機構と、を含むことを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
  3. 前記搬送要素は、前記シートを第1速度で搬送する搬送ベルトを含み、
    前記巻取部は前記第1速度より遅い第2速度で前記摺擦ベルトを巻き取ることを特徴とする請求項2に記載の画像形成装置。
  4. 前記搬送要素は、前記シートを搬送する搬送ベルトを含み、
    前記巻取部は、前記搬送ベルトが前記シートを搬送する搬送期間において停止し、前記搬送ベルトが前記シートを搬送しない停止期間において、前記摺擦ベルトを巻き取ることを特徴とする請求項2に記載の画像形成装置。
  5. 前記搬送要素は、前記シートを第1方向へ搬送する搬送ベルトを含み、
    前記巻取部は、前記圧接機構によって前記画像に圧接された前記摺擦ベルトが前記第1方向とは反対の第2方向へ移動するように、前記摺擦ベルトを巻き取ることを特徴とする請求項2に記載の画像形成装置。
  6. 前記搬送要素は、前記搬送ベルトに前記シートを吸着させるための吸着装置を備えることを特徴とする請求項3乃至5いずれか1項に記載の画像形成装置。
  7. 前記搬送ベルトには、貫通穴が形成され、
    前記吸着装置は、前記貫通穴を介して、前記シートを吸引する真空装置を含むことを特徴とする請求項6に記載の画像形成装置。
  8. 前記吸着装置は、前記搬送ベルトを帯電させる帯電装置を含み、
    前記搬送ベルトは静電気的に前記シートを吸着することを特徴とする請求項6に記載の画像形成装置。
  9. 前記圧接機構は、
    前記摺擦ベルトを前記画像に圧接させる圧接片と、
    該圧接片を前記画像に向けて付勢する付勢要素と、を含み、
    前記摺擦ベルトは、前記摺擦ベルトと前記圧接片とに挟まれることを特徴とする請求項2乃至8いずれか1項に記載の画像形成装置。
  10. 前記圧接機構は、前記圧接片を前記摺擦ベルトから離間させる離間機構を含むことを特徴とする請求項9に記載の画像形成装置。
  11. 前記圧接機構は、
    前記摺擦ベルトを前記画像に圧接させる圧接片と、
    該圧接片を前記画像に向けて付勢する付勢要素と、
    前記圧接片を前記摺擦ベルトから離間させる離間機構と、を含み、
    前記搬送期間において、前記摺擦ベルトは、前記摺擦ベルトと前記圧接片とに挟まれ、
    前記停止期間において、前記離間機構は、前記圧接片を前記摺擦ベルトから離間させることを特徴とする請求項4に記載の画像形成装置。
  12. 前記シートは、第1シートと、該第1シートの次に搬送される第2シートと、を含み、
    前記離間機構は、前記第1シートが前記摺擦ベルトと前記搬送ベルトとの間を通過してから、前記第2シートが前記摺擦ベルトと前記搬送ベルトとの間を通過するまでの間、前記圧接片を前記摺擦ベルトから離間させることを特徴とする請求項10に記載の画像形成装置。
  13. 前記圧接機構は、前記巻出部と前記巻取部との間で前記摺擦ベルトを前記搬送ベルトから離間させる中間片を含み、
    前記圧接片は、前記シートが前記中間片と前記搬送ベルトとの間を通過する前に前記摺擦ベルトを前記画像に圧接させる上流圧接片と、前記シートが前記中間片と前記搬送ベルトとの間を通過した後に前記摺擦ベルトを前記画像に圧接させる下流圧接片と、を含むことを特徴とする請求項9乃至12いずれか1項に記載の画像形成装置。
  14. 前記離間機構は、前記上流圧接片に接続された上流離間機構と、前記下流圧接片に接続された下流離間機構と、前記上流離間機構と前記下流離間機構とを制御する制御部と、を含み、
    該制御部は、前記上流圧接片及び前記下流圧接片の前記搬送ベルトからの離接を独立して制御することを特徴とする請求項13に記載の画像形成装置。
  15. 前記上流圧接片は、前記下流圧接片よりも小さな力で前記摺擦ベルトを前記画像に圧接させることを特徴とする請求項13又は14に記載の画像形成装置。
  16. 液体現像剤を用いて形成された画像を前記シート上に定着させる定着装置であって、
    前記シート上の前記画像を摺擦する摺擦ベルトと、
    該摺擦ベルトを前記画像に対して摺動させる摺動機構と、を含むことを特徴とする定着装置。
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