JP2008026588A - 定着装置及び画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】磁束を発生させる第1誘導加熱部24と、複数のローラ部材20、21に張架されるとともに第1誘導加熱部24によって加熱される定着ベルト22と、複数のローラ部材30、41に張架されるとともに定着ベルト22との間に搬送される記録媒体Pを加圧する加圧ベルト42と、磁束を発生させて加圧ベルト42を加熱する第2誘導加熱部34と、を備える。
【選択図】図2
Description
このような電磁誘導加熱方式を用いた定着装置は、熱ローラ方式(ヒータランプ加熱方式)等の他方式のものに比べて熱変換効率が高く、少ないエネルギー消費で短い立ち上がり時間にて定着ベルトの表面温度(定着温度)を所望の温度まで昇温できるものとして知られている。
すなわち、電磁誘導加熱方式によって加熱される定着ベルトの立ち上がりをさらに向上させるために、ヒータランプ方式によって加圧ローラを加熱しても、大きな効果がなかった。特に、定着装置を長時間放置した後に(定着温度が充分に低下した後に)、定着装置を立ち上げるときには、上述した現象が顕著になっていた。
3.0≦Dv≦7.0
1.00≦Dv/Dn≦1.20
なる関係が成立するように形成されたものである。
以下、この発明を実施するための最良の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図中、同一又は相当する部分には同一の符号を付しており、その重複説明は適宜に簡略化ないし省略する。
図1において、1は画像形成装置としてのタンデム型カラー複写機の装置本体、2は入力画像情報に基づいたレーザ光を発する書込み部、3は原稿Dを原稿読込部4に搬送する原稿搬送部、4は原稿Dの画像情報を読み込む原稿読込部、7は転写紙等の記録媒体Pが収容される給紙部、9は記録媒体Pの搬送タイミングを調整するレジストローラ、11Y、11M、11C、11BKは各色(イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック)のトナー像が形成される感光体ドラム、12は各感光体ドラム11Y、11M、11C、11BK上を帯電する帯電部、13は各感光体ドラム11Y、11M、11C、11BK上に形成される静電潜像を現像する現像部、14は各感光体ドラム11Y、11M、11C、11BK上に形成されたトナー像を記録媒体P上に重ねて転写する転写バイアスローラ、15は各感光体ドラム11Y、11M、11C、11BK上の未転写トナーを回収するクリーニング部、を示す。
まず、原稿Dは、原稿搬送部3の搬送ローラによって、原稿台から図中の矢印方向に搬送されて、原稿読込部4のコンタクトガラス5上に載置される。そして、原稿読込部4で、コンタクトガラス5上に載置された原稿Dの画像情報が光学的に読み取られる。
書込み部2において、4つの光源から画像信号に対応したレーザ光が各色に対応してそれぞれ射出される。各レーザ光は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの色成分ごとに別の光路を通過することになる(露光工程である。)。
その後、現像工程後の感光体ドラム11Y、11M、11C、11BK表面は、それぞれ、転写ベルト17との対向部に達する。ここで、それぞれの対向部には、転写ベルト17の内周面に当接するように転写バイアスローラ14が設置されている。そして、転写バイアスローラ14の位置で、転写ベルト17上の記録媒体Pに、感光体ドラム11Y、11M、11C、11BK上に形成された各色のトナー像が、順次重ねて転写される(転写工程である。)。
その後、感光体ドラム11Y、11M、11C、11BK表面は、不図示の除電部を通過して、感光体ドラム11Y、11M、11C、11BKにおける一連の作像プロセスが終了する。
その後、転写ベルト17表面は、転写ベルトクリーニング部16の位置に達する。そして、転写ベルト17上に付着した付着物が転写ベルトクリーニング部16に回収される。
詳しくは、記録媒体Pを収納する給紙部7から、給紙ローラ8により給送された記録媒体Pが、不図示の搬送ガイドを通過した後に、レジストローラ9に導かれる。レジストローラ9に達した記録媒体Pは、タイミングを合わせて、転写ベルト17の位置に向けて搬送される。
そして、定着工程後の記録媒体Pは、不図示の排紙ローラによって、装置本体1外に出力画像として排出されて、一連の画像形成プロセスが完了する。
図2に示すように、定着装置19は、定着補助ローラ20、第1支持ローラ21(第1加熱ローラ)、定着ベルト22、第1誘導加熱部24、加圧補助ローラ30、第2支持ローラ41(第2加熱ローラ)、加圧ベルト42、第2誘導加熱部34、等で構成される。
定着ベルト22の発熱層の材料として、鉄、コバルト、ニッケル、又は、それらの合金等の磁性金属材料を用いることができる。
定着ベルト22の弾性層は、シリコーンゴム、フロロシリコーンゴム等からなり、層厚が50〜500μmでアスカー硬度が5〜50度となるように形成されている。これにより、出力画像において、光沢ムラのない均一な画質を得ることができる。
定着ベルト22の離型層は、四フッ化エチレン樹脂(PTFE)、四フッ化エチレン・パーフロロアルキルビニルエーテル共重合体樹脂(PFA)、四フッ化エチレン・六フッ化プロピレン共重合体(FEP)等のフッ素樹脂、これらの樹脂の混合物、又は、これらの樹脂を耐熱性樹脂に分散させたものである。離型層22dの層厚は、5〜50μm(好ましくは、10〜30μmである。)に形成されている。これにより、定着ベルト22上のトナー離型性が担保されるとともに、定着ベルト22の柔軟性が確保される。
なお、定着ベルト22の各層の間に、プライマ層等を設けることもできる。
このように本実施の形態における定着ベルト22は、トナー像を溶融する定着部材として機能するとともに、第1誘導加熱部24によって直接的に電磁誘導加熱される発熱部材としても機能する。
また、定着ベルト22は、第1誘導加熱部24によって電磁誘導加熱された第1支持ローラ21によって、間接的にも加熱(受熱)される。
なお、第1支持ローラ21の内部に、フェライト等の強磁性体からなる内部コアを設置したり、内部コアの外周の一部を覆う磁束遮蔽部材を設置することもできる。
加圧ベルト42は、図2の反時計方向に走行する。そして、加圧ベルト42(発熱層)は、第2誘導加熱部34から発せられる磁束によって電磁誘導加熱される。
このように本実施の形態における加圧ベルト42は、定着ニップ部に搬送される記録媒体Pを加圧する加圧部材として機能するとともに、第2誘導加熱部34によって直接的に電磁誘導加熱される発熱部材としても機能する。
また、加圧ベルト42は、第2誘導加熱部34によって電磁誘導加熱された第2支持ローラ41によって、間接的にも加熱(受熱)される。
なお、第2支持ローラ41の内部に、フェライト等の強磁性体からなる内部コアを設置したり、内部コアの外周の一部を覆う磁束遮蔽部材を設置することもできる。
不図示の駆動モータによって定着補助ローラ20が回転駆動されることによって、定着ベルト22は図2の時計方向に走行するとともに、第1支持ローラ21も時計方向に回転する。さらに、加圧ベルト42が反時計方向に走行するとともに、加圧補助ローラ30及び第2支持ローラ41も反時計方向に回転する。そして、定着ベルト22は第1誘導加熱部24との対向位置で加熱されて、加圧ベルト42は第2誘導加熱部34との対向位置で加熱される。
定着位置を通過した定着ベルト22表面は、その後に再び第1誘導加熱部24との対向位置に達する。
定着位置を通過した加圧ベルト42表面は、その後に再び第2誘導加熱部34との対向位置に達する。
このような一連の動作が連続的に繰り返されて、画像形成プロセスにおける定着工程(記録媒体P上にトナー像を加熱・加圧して定着する工程である。)が完了する。
詳しくは、図3を参照して、第1誘導加熱部24及び第2誘導加熱部34は、商用電源に接続された主電源61と、電力の充放電が可能な補助電源62と、のうち少なくとも一方から電力が供給されるように構成されている。
そして、スイッチ回路65の複数のスイッチ65A〜65Cを切り替えることで、主電源61又は/及び補助電源62から誘導加熱部24、34への電力の供給又は遮断をおこなったり、主電源61から補助電源62へ電力供給して補助電源(コンデンサ)を充電したりする。
図4を参照して、誘導加熱部24、34の稼動が開始されると、スイッチ回路65の第1スイッチ65Aのみが接続されて、主電源61から誘導加熱部24、34への電力供給がおこなわれる。これにより、定着ベルト22及び加圧ベルト42が誘導加熱部24、34による加熱によって所望の温度に昇温して、所定の定着工程がおこなわれる。
そして、誘導加熱部24、34が待機状態(大きな加熱を必要としない状態である。)になると、第2スイッチ65Bが接続されて、主電源61から補助電源62に電力が供給されて補助電源62の充電がおこなわれる。
そして、誘導加熱部24、34が待機状態から再び加熱開始されると、第1スイッチ65A及び第3スイッチ65Cが接続されて、主電源61から誘導加熱部24、34への電力供給に加えて、補助電源62から誘導加熱部24、34への電力供給(放電)がおこなわれる。
すなわち、本実施の形態におけるトナーは、有機溶媒中に変性ポリエステル系樹脂からなるプレポリマーとそのプレポリマーを伸長又は架橋させた化合物とトナー組成分とを溶解又は分散させてその溶解物又は分散物を水系媒体中で架橋反応及び/又は伸長反応させて得られた分散液から溶媒を除去することにより得られたものである。さらに、その中に分散された顔料系着色剤の分散粒径が個数平均径で0.5μm以下であり、その個数平均径が0.7μm以上の個数割合が5個数%以下となるように形成されたものである。
このように形成されたトナーは、低温定着性、帯電安定性、流動性に優れ、高品質の画像を得ることができる。特に、カラー画像形成装置においては、透明性が良く光沢性に優れたカラー画像を得ることができる。
3.0≦Dv≦7.0
1.00≦Dv/Dn≦1.20
なる関係が成立するように形成されたものである。このように形成されたトナーは、耐熱保存性、低温定着性、耐ホットオフセット性に優れ、光沢性に優れたカラー画像を得ることができる。さらに、2成分現像剤において長期にわたるトナーの消費・補給がおこなわれても、現像剤中のトナーの粒子径の変動が少なく、現像部において撹拌が長期間おこなわれても安定した現像性が維持される。
なお、トナーの重量平均粒径及び個数平均粒径は、粒度分布測定装置「コールターカウンターTA−2」、「コールターマルチサイザー2」(いずれもコールター社製)等を用いて求めることができる。
なお、トナーの円形度は、その投影面積と面積の等しい相当円の周囲長を実在粒子の周囲長で除した値であって、フロー式粒子像分析装置「FPIA−2000」(シスメックス社製)等を用いて求めることができる。
図5は、加圧補助ローラ(又は加圧ローラ)の昇温特性を示すグラフである。図5において、実線Rは、第2誘導加熱部34によって加圧ベルト42を加熱する定着装置(本実施の形態における定着装置である。)における、加圧補助ローラ30の昇温特性を示す。また、破線Sは、加圧ローラ内にハロゲンランプ(ヒータランプ)を内設した定着装置(上述した特許文献1等における定着装置である。)における、加圧ローラの昇温特性を示す。
このように、第2誘導加熱部34によって加圧ベルト42を加熱することにより、ウォームアップから作像開始までの所要時間が短縮される。さらに、電磁誘導加熱方式を用いて加圧ベルト42を加熱する定着装置は、ハロゲンヒータを用いた定着装置のように立ち上がり時間の短縮を目的として加圧ローラ内のヒータを断続的にオン・オフする必要がないので、省エネルギー化が向上する。
19 定着装置、
20 定着補助ローラ(ローラ部材)、
21 第1支持ローラ(ローラ部材)、
22 定着ベルト、
24 第1誘導加熱部、
25、35 コイル部、 26、36 コア部、
30 加圧補助ローラ(ローラ部材)、
34 第2誘導加熱部、
41 第2支持ローラ(ローラ部材)、
42 加圧ベルト、
61 主電源、 62 補助電源。
Claims (16)
- 磁束を発生させる第1誘導加熱部と、
複数のローラ部材に張架されるとともに、前記第1誘導加熱部によって発生された前記磁束によって直接的又は間接的に加熱されてトナー像を溶融して記録媒体上に定着する定着ベルトと、
複数のローラ部材に張架されるとともに、圧接する前記定着ベルトとの間に搬送される前記記録媒体を加圧する加圧ベルトと、
磁束を発生させて当該磁束によって前記加圧ベルトを直接的又は間接的に加熱する第2誘導加熱部と、
を備えたことを特徴とする定着装置。 - 前記定着ベルトは、第1支持ローラと定着補助ローラとに張架され、
前記加圧ベルトは、第2支持ローラと加圧補助ローラとに張架され、
前記定着補助ローラ及び前記加圧補助ローラは、前記定着ベルト及び前記加圧ベルトを介して圧接することを特徴とする請求項1に記載の定着装置。 - 前記第1誘導加熱部は、前記定着ベルトを介して前記第1支持ローラに対向するとともに、前記定着ベルト及び前記第1支持ローラのうち少なくとも一方を電磁誘導加熱し、
前記第2誘導加熱部は、前記加圧ベルトを介して前記第2支持ローラに対向するとともに、前記加圧ベルト及び前記第2支持ローラのうち少なくとも一方を電磁誘導加熱することを特徴とする請求項2に記載の定着装置。 - 前記定着補助ローラ及び前記加圧補助ローラのうち少なくとも一方を回転駆動して前記定着ベルト及び前記加圧ベルトを走行させるように構成されたことを特徴とする請求項2又は請求項3に記載の定着装置。
- 装置を立ち上げるときには前記第1誘導加熱部及び前記第2誘導加熱部が通電されて、装置が立ち上がった後には前記第1誘導加熱部及び前記第2誘導加熱部のうち少なくとも一方が通電されるように制御されることを特徴とする請求項1〜請求項4のいずれかに記載の定着装置。
- 前記第1誘導加熱部によって加熱される前記定着ベルトの立ち上がり時間が、前記第2誘導加熱部によって加熱される前記加圧ベルトの立ち上がり時間よりも短くなるように構成されたことを特徴とする請求項1〜請求項5のいずれかに記載の定着装置。
- 前記第1誘導加熱部及び前記第2誘導加熱部は、商用電源に接続された主電源と、電力の充放電が可能な補助電源と、のうち少なくとも一方から電力が供給されるように構成されたことを特徴とする請求項1〜請求項6のいずれかに記載の定着装置。
- 前記トナー像に係わるトナーは、有機溶媒中に変性ポリエステル系樹脂からなるプレポリマーと該プレポリマーを伸長又は架橋させた化合物とトナー組成分とを溶解又は分散させてその溶解物又は分散物を水系媒体中で架橋反応及び/又は伸長反応させて得られた分散液から溶媒を除去することにより得られたものであって、その中に分散された顔料系着色剤の分散粒径が個数平均径で0.5μm以下であり、その個数平均径が0.7μm以上の個数割合が5個数%以下となるように形成されたことを特徴とする請求項1〜請求項7のいずれかに記載の定着装置。
- 前記トナーは、前記顔料系着色剤の分散粒径が個数平均径で0.3μm以下であり、その個数平均径が0.5μm以上の個数割合が10個数%以下となるように形成されたことを特徴とする請求項8に記載の定着装置。
- 前記分散液は、アミンに対して非反応性のポリエステル系樹脂を溶解したものであることを特徴とする請求項8又は請求項9に記載の定着装置。
- 前記トナー像に係わるトナーは、重量平均粒径をDv(μm)として個数平均粒径をDn(μm)としたときに、
3.0≦Dv≦7.0
1.00≦Dv/Dn≦1.20
なる関係が成立するように形成されたことを特徴とする請求項1〜請求項10のいずれかに記載の定着装置。 - 前記トナー像に係わるトナーは、その円形度が0.900〜0.960の範囲内になるように形成されたことを特徴とする請求項1〜請求項11のいずれかに記載の定着装置。
- 前記トナー像に係わるトナーは、その中に含まれるポリエステル系樹脂のテトラヒドロフラン可溶分の分子量分布において、その分子量2500〜10000の領域にメインピークが存在し、その数平均分子量が2500〜50000の範囲になるように形成されたことを特徴とする請求項1〜請求項12のいずれかに記載の定着装置。
- 前記トナー像に係わるトナーは、その中に含まれるポリエステル系樹脂のガラス転移点が40〜65℃であり、その酸価が1〜30mgKOH/gとなるように形成されたことを特徴とする請求項1〜請求項13のいずれかに記載の定着装置。
- 請求項1〜請求項14のいずれかに記載の定着装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。
- キャリアと前記トナー像に係わるトナーとからなる現像剤を収容するとともに像担持体上に形成された潜像を現像する現像部を備えたことを特徴とする請求項15に記載の画像形成装置。
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| JP2006199010A JP2008026588A (ja) | 2006-07-21 | 2006-07-21 | 定着装置及び画像形成装置 |
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