JP2017161617A - Fixing device and image forming apparatus - Google Patents
Fixing device and image forming apparatus Download PDFInfo
- Publication number
- JP2017161617A JP2017161617A JP2016044139A JP2016044139A JP2017161617A JP 2017161617 A JP2017161617 A JP 2017161617A JP 2016044139 A JP2016044139 A JP 2016044139A JP 2016044139 A JP2016044139 A JP 2016044139A JP 2017161617 A JP2017161617 A JP 2017161617A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- recording medium
- superheated steam
- fixing device
- unit
- fixing
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Fixing For Electrophotography (AREA)
Abstract
Description
本発明は、電子写真プロセスにおいて、記録媒体上の未定着トナー画像を記録媒体に定着させるための定着装置及びこの定着装置を備えた画像形成装置に関するものである。特に、記録媒体上の未定着トナー画像を非接触加熱方式で加熱して定着する点に特徴を有するものである。 The present invention relates to a fixing device for fixing an unfixed toner image on a recording medium to a recording medium in an electrophotographic process, and an image forming apparatus including the fixing device. In particular, it is characterized in that an unfixed toner image on a recording medium is heated and fixed by a non-contact heating method.
従来から、複写機,プリンター,ファクシミリ及びこれらの複合機などの画像形成装置においては、像保持部材の表面上に保持されているトナー画像を記録媒体に転写させた後に、定着装置によって前記転写された未定着トナー画像を記録媒体に定着させることが行われている。 Conventionally, in an image forming apparatus such as a copying machine, a printer, a facsimile machine, and a composite machine thereof, a toner image held on the surface of an image holding member is transferred to a recording medium, and then transferred by a fixing device. The unfixed toner image is fixed on the recording medium.
前記定着装置として、従来においては、加熱ローラー等を用いた接触加熱方式の定着装置の他に、石英ランプ等の輻射熱を用いるラジアント定着やキセノンランプなどの閃光を用いるフラッシュ定着などの非接触加熱方式の定着装置が知られており、さらに、近年においては、水蒸気を未定着トナー画像に吹き付ける非接触加熱方式を用いた定着装置が開発されている。 As the fixing device, conventionally, in addition to a contact heating type fixing device using a heating roller or the like, non-contact heating method such as radiant fixing using radiant heat such as a quartz lamp or flash fixing using flash light such as a xenon lamp. In recent years, a fixing device using a non-contact heating method in which water vapor is blown onto an unfixed toner image has been developed.
ここで、水蒸気を未定着トナー画像に吹き付ける非接触加熱方式を用いた定着装置としては、例えば、特許文献1には、著量の水蒸気を含有する熱ガスを用いて未定着トナー画像を定着することが開示されている。 Here, as a fixing device using a non-contact heating method in which water vapor is blown onto an unfixed toner image, for example, in Patent Document 1, an unfixed toner image is fixed using a hot gas containing a considerable amount of water vapor. It is disclosed.
また、特許文献2には、記録媒体に対して過熱水蒸気を供給する過熱水蒸気供給部を有し、前記記録媒体に転写された未定着トナー画像を過熱水蒸気で加熱して定着することが開示されている。
しかし、特許文献1及び特許文献2に開示された定着装置は、その入口部及び出口部を狭くすることで密閉性を高くしたものとなっている。特に、特許文献1では、定着装置における記録媒体の出入口にシール部材を設けて密閉性を高めており、また、特許文献2では、ケーシングによって定着装置の内部空間を外部から隔離することで密閉性を高めている。
However, the fixing devices disclosed in Patent Document 1 and
ところが、このように定着装置内の密閉性を高くすると、定着装置内に供給される水蒸気が前記出口部の側で跳ね返されて渦状になり、この渦状の水蒸気によってトナーが飛散し、画像ノイズが発生することがある。また、定着装置内でカールや浮きを生じた記録媒体が前記出口部に引っ掛かり、搬送不良やジャムが発生し易くなる。 However, when the hermeticity in the fixing device is increased in this way, the water vapor supplied into the fixing device is bounced back on the side of the outlet and becomes vortex, and the toner is scattered by the vortex water vapor, resulting in image noise. May occur. In addition, a recording medium that has been curled or lifted in the fixing device is caught by the exit portion, and conveyance failure or jamming is likely to occur.
本発明は、記録媒体上の未定着トナー画像に過熱水蒸気を吹き付ける非接触加熱方式を用いるとともに、前記過熱水蒸気が定着装置内で渦状になるのを軽減することにより、画像ノイズ等の発生を抑制することができる定着装置及び画像形成装置を提供することを課題とする。 The present invention uses a non-contact heating method in which superheated steam is blown onto an unfixed toner image on a recording medium, and suppresses occurrence of image noise and the like by reducing the vortex in the fixing device. It is an object of the present invention to provide a fixing device and an image forming apparatus that can be used.
本発明における定着装置においては、前記の課題を解決するため、電子写真プロセスにおける転写過程を経た未定着トナー画像を非接触で溶融して記録媒体上に定着させる非接触定着部を備え定着装置において、前記非接触定着部は、過熱水蒸気を生成する過熱水蒸気生成部と、前記未定着トナー画像が形成された記録媒体が搬入される入口部と、前記記録媒体上の未定着トナー画像に対して、前記過熱水蒸気を、大気圧下で、前記記録媒体の搬送方向と順方向に吹き付ける過熱水蒸気吹き付け部と、前記過熱水蒸気の吹き付けによって非接触でトナー画像が定着された記録媒体が搬出される出口部と、を備えており、少なくとも上記出口部が気流を通過させる開放性を有するようにした。 In order to solve the above-described problems, the fixing device according to the present invention includes a non-contact fixing unit that melts an unfixed toner image that has undergone a transfer process in an electrophotographic process in a non-contact manner and fixes the image on a recording medium. The non-contact fixing unit includes a superheated steam generation unit that generates superheated steam, an inlet portion into which a recording medium on which the unfixed toner image is formed, and an unfixed toner image on the recording medium. A superheated steam spraying unit that sprays the superheated steam in the forward direction and the transport direction of the recording medium at atmospheric pressure, and an outlet from which the recording medium on which the toner image is fixed in a non-contact manner by the spraying of the superheated steam is carried out And at least the outlet portion has an opening property that allows airflow to pass therethrough.
このように、記録媒体の未定着トナー画像に対して、過熱水蒸気を、前記記録媒体の搬送方向と順方向に吹き付けるので、前記過熱水蒸気の吹き付けによる前記未定着トナー画像への煽りは生じ難くなり、未定着トナー画像の飛散が少なくなる。また、前記出口部は気流を通過させる開放性を有するので、前記過熱水蒸気の気流が前記出口部で跳ね返されて渦を生じることも抑制され、この渦による未定着トナー画像の飛散も少なくできる。このように、未定着トナー画像の飛散が少なくなることで、画像ノイズの発生が抑制されることになる。さらに、前記過熱水蒸気の渦が抑制されると、前記記録媒体のカールや浮きも生じ難くなり、また、たとえ記録媒体にカールや浮きが生じたとしても、前記出口部の開放性により、記録媒体が前記出口部に引っ掛かることも少なくなり、搬送不良やジャムの発生も抑制できる。 In this way, since the superheated steam is blown against the unfixed toner image on the recording medium in the forward direction with respect to the transport direction of the recording medium, the unfixed toner image is hardly distorted by the blowing of the superheated steam. Further, scattering of the unfixed toner image is reduced. In addition, since the outlet portion is open to allow airflow to pass therethrough, the airflow of the superheated steam is prevented from being bounced back at the outlet portion, and vortexes are suppressed, and scattering of an unfixed toner image due to the vortices can be reduced. Thus, the occurrence of image noise is suppressed by reducing the scattering of the unfixed toner image. Further, when the vortex of the superheated steam is suppressed, the recording medium is less likely to curl or float, and even if the recording medium is curled or lifted, the opening of the outlet portion causes the recording medium to open. Is less likely to be caught by the exit portion, and it is possible to suppress the occurrence of conveyance failure and jamming.
また、前記入口部も気流を通過させる開放性を有するようにしてもよい。このようにすると、非接触定着部内の開放性が増し、前記過熱水蒸気の気流がさらに安定することになり、画像ノイズの発生や搬送不良やジャムの発生がさらに抑制される。 Moreover, you may make it the said entrance part also have the openness which allows airflow to pass through. In this way, the openness in the non-contact fixing unit is increased, the air flow of the superheated steam is further stabilized, and the occurrence of image noise, conveyance failure and jamming are further suppressed.
また、前記過熱水蒸気生成部は、水を加熱して得た飽和水蒸気を大気圧下でさらに加熱して100℃以上400℃以下の過熱水蒸気を生成させるようにすることが好ましい。このようにして生成された過熱水蒸気の場合、気体の水分子がトナー粒子表面を覆い、トナー粒子の内部にまで効率よく入り込むことができるため、トナー粒子の内部を素早く均一に加熱することができる。また、過熱水蒸気の温度は100℃以上であるので、トナーの溶融が不十分で定着性が低下するのを回避でき、また、400℃以下とされるので、記録媒体の燃焼や焦げを回避することができる。 Moreover, it is preferable that the said superheated steam production | generation part produces | generates 100 degreeC or more and 400 degrees C or less superheated steam by further heating the saturated water vapor | steam obtained by heating water under atmospheric pressure. In the case of superheated steam generated in this way, gaseous water molecules cover the toner particle surface and can efficiently enter the toner particles, so that the toner particles can be heated quickly and uniformly. . In addition, since the temperature of the superheated steam is 100 ° C. or higher, it is possible to prevent the toner from being insufficiently melted and to prevent the fixing property from being lowered. be able to.
また、前記非接触定着部は、前記入口部よりも前記記録媒体の搬送方向下流側に、前記記録媒体に吹き付けられた過熱水蒸気を回収する過熱水蒸気回収部を備えるようにしてもよい。このようにすると、前記記録媒体に吹き付けられた過熱水蒸気が上記出口部から定着装置の外に拡散するのを抑制することができる。 Further, the non-contact fixing unit may include a superheated steam recovery unit that recovers superheated steam sprayed on the recording medium on the downstream side in the transport direction of the recording medium with respect to the inlet. In this way, it is possible to suppress the superheated steam sprayed onto the recording medium from diffusing out of the fixing device from the outlet portion.
また、前記過熱水蒸気回収部は、回収した過熱水蒸気を冷却して水に戻す冷却部と、この水を貯留する貯水部とを備えようにしてもよい。このようにすると、回収した水蒸気による水の再利用を図ることができる。 Further, the superheated steam recovery unit may include a cooling unit that cools the recovered superheated steam and returns it to water, and a water storage unit that stores the water. If it does in this way, reuse of the water by the collect | recovered water vapor | steam can be aimed at.
前記冷却部と前記貯水部との間に、水と水以外の物質を分離する分離部を備えようにしてもよい。このようにすると、水以外の物質が過熱水蒸気に混入して記録媒体に吹き付けられるのを防止することができる。 A separation unit that separates water and substances other than water may be provided between the cooling unit and the water storage unit. In this way, it is possible to prevent substances other than water from being mixed into the superheated steam and sprayed onto the recording medium.
前記入口部及び前記出口部には、前記記録媒体に接触しないように前記記録媒体の方にカバーが突出しており、前記出口部のカバーの突出端は、前記入口部のカバーの突出端よりも前記記録媒体に近い側に位置するようにしてもよい。このようにすると、前記記録媒体上を流れる前記過熱水蒸気を前記出口部のカバーの突出端で効率よく回収することができる。 A cover protrudes toward the recording medium so as not to contact the recording medium at the inlet portion and the outlet portion, and a protruding end of the cover of the outlet portion is more than a protruding end of the cover of the inlet portion. It may be located on the side close to the recording medium. In this way, the superheated steam flowing on the recording medium can be efficiently recovered at the protruding end of the cover of the outlet portion.
また、前記過熱水蒸気回収部は、前記搬送される記録媒体に近い側ほど広がる略三角形状の回収ノズルを有するようにしてもよい。このようにすると、前記記録媒体上に広がる過熱水蒸気を効率よく回収することができる。 The superheated steam recovery section may have a substantially triangular recovery nozzle that expands toward the side closer to the transported recording medium. In this way, it is possible to efficiently recover the superheated steam spreading on the recording medium.
また、前記過熱水蒸気吹き付け部は、前記搬送される記録媒体に近い側ほど広がる略三角形状の吹き付けノズルを有するようにしてもよい。このようにすると、吹き付ける前記過熱水蒸気を前記記録媒体上に極力均一に広げることができる。 Further, the superheated steam spraying section may have a substantially triangular spray nozzle that spreads toward the side closer to the transported recording medium. If it does in this way, the said superheated steam to spray can be spread on the said recording medium as uniformly as possible.
また、前記非接触定着部は、前記入口部から前記出口部にかけて前記記録媒体を支持搬送する記録媒体支持部を備えており、この記録媒体支持部は耐熱性を有する搬送ベルトを回転駆動させる構造を有するようにしてもよい。このようにすると、前記記録媒体の搬送を前記過熱水蒸気による高熱下において適切に行うことができる。 The non-contact fixing section includes a recording medium support section that supports and conveys the recording medium from the inlet section to the outlet section, and the recording medium support section rotates and drives a heat-resistant conveying belt. You may make it have. If it does in this way, conveyance of the recording medium can be performed appropriately under the high heat by the superheated steam.
また、前記非接触定着部は、前記過熱水蒸気生成部の加熱停止後に、余熱で発生する過熱水蒸気が前記過熱水蒸気吹き付け部から漏出するのを防止する漏出防止手段を備えるようにしてもよい。ここで、例えば、定着装置内で発生した記録媒体の搬送トラブルに対して前記過熱水蒸気生成部における加熱を停止したとしても、余熱で発生する過熱水蒸気が前記過熱水蒸気吹き付け部から漏出して停止中の記録媒体を焦がすおそれがある。前記漏出防止手段を備えることで、前記停止中の記録媒体が焦げるのを防止することができる。 In addition, the non-contact fixing unit may include leakage prevention means for preventing the superheated steam generated by the residual heat from leaking from the superheated steam spraying unit after the heating of the superheated steam generation unit is stopped. Here, for example, even if the heating in the superheated steam generation unit is stopped due to a conveyance trouble of the recording medium generated in the fixing device, the superheated steam generated by the residual heat leaks from the superheated steam spraying unit and is stopped. May burn the recording medium. By providing the leakage prevention means, the stopped recording medium can be prevented from being burnt.
また、前記非接触定着部は、発生した水滴を受け止める水滴受け手段を備えるようにしてもよい。このようにすると、例えば、水滴が記録媒体上に滴下して、記録媒体を汚損する事態を防止することができる。 In addition, the non-contact fixing unit may include a water droplet receiving unit that receives the generated water droplets. In this way, for example, it is possible to prevent a situation in which water droplets are dropped on the recording medium and the recording medium is soiled.
また、前記記録媒体の搬送方向に沿って配置された、前記記録媒体の側方を覆う側面カバーを備えるようにしてもよい。このようにすると、前記記録媒体の側方からの前記過熱水蒸気の拡散を抑制することができる。 Moreover, you may make it provide the side cover which covers the side of the said recording medium arrange | positioned along the conveyance direction of the said recording medium. In this way, diffusion of the superheated steam from the side of the recording medium can be suppressed.
また、使用されるトナーは、水媒体中で処理されて離型成分を内包したカプセル化トナーであってもよい。このようなトナーの中には、比較的高い定着温度を必要とする一方、比較的安価に作製できるものもある。高温の過熱水蒸気を用いる定着装置において前記のようなトナーを使用することにより、比較的高い定着温度を必要とすることを特に不利とせずに安価に画像形成を行うことができる。 The toner to be used may be an encapsulated toner that is treated in an aqueous medium and includes a release component. Some of these toners require a relatively high fixing temperature and can be made relatively inexpensively. By using the toner as described above in a fixing device using high-temperature superheated steam, it is possible to form an image at low cost without particularly detrimental to requiring a relatively high fixing temperature.
また、前記出口部から搬出される記録媒体に対して接触し加圧することにより温度調整を行うとともに前記記録媒体上のトナー画像を平滑に固着させる加圧接触部を備えるようにしてもよい。このようにすると、過熱水蒸気で非接触により定着されたトナー画像の表面を滑らかにできるとともに、前記温度調整により、定着処理後の記録媒体を人が触れる適度な温度に調整することが可能になる。 In addition, a pressure contact portion may be provided that adjusts the temperature by contacting and pressurizing the recording medium transported from the outlet portion and fixes the toner image on the recording medium smoothly. In this way, the surface of the toner image fixed in a non-contact manner with superheated steam can be made smooth, and the temperature adjustment can adjust the recording medium after the fixing process to an appropriate temperature that a person can touch. .
また、前記加圧接触部は、当該加圧接触部の温度を検出する温度センサーと、当該加圧接触部を冷却する冷却手段とを備えるようにしてもよい。このようにすると、当該加圧接触部による前記記録媒体の温度調整を的確に行うことが可能になる。 The pressure contact portion may include a temperature sensor that detects the temperature of the pressure contact portion and a cooling unit that cools the pressure contact portion. In this way, it is possible to accurately adjust the temperature of the recording medium by the pressure contact portion.
また、前記出口部から搬出された記録媒体の温度を検出する温度センサーを備えるようにしてもよい。このようにすると、前記加圧接触部による加圧定着前に前記記録媒体の温度を事前に検出できるので、前記加圧接触部で記録媒体の温度調整をより的確に行うことが可能になる。 Further, a temperature sensor for detecting the temperature of the recording medium carried out from the outlet portion may be provided. In this way, since the temperature of the recording medium can be detected in advance before the pressure fixing by the pressure contact portion, the temperature of the recording medium can be more accurately adjusted by the pressure contact portion.
そして、本発明における画像形成装置においては、未定着トナー画像を溶融して記録媒体上に定着させる定着装置として、本発明における前記のような定着装置を用いるようにした。 In the image forming apparatus according to the present invention, the fixing apparatus as described above according to the present invention is used as a fixing apparatus that melts and fixes an unfixed toner image on a recording medium.
本発明における定着装置においては、記録媒体の未定着トナー画像に対して、過熱水蒸気を、前記記録媒体の搬送方向と順方向に吹き付けるので、前記過熱水蒸気の吹き付けによる前記未定着トナー画像への煽りは生じ難くなり、未定着トナー画像の飛散が少なくなる。また、前記出口部は、記録媒体及び気流が通る開放性を有するので、前記過熱水蒸気の気流が前記出口部で跳ね返されて渦を生じることも抑制され、この渦による未定着トナー画像の飛散も少なくできる。このように、未定着トナー画像の飛散を少なくできることで、画像ノイズの発生が抑制される。さらに、前記過熱水蒸気の渦が抑制されると、前記記録媒体のカールや浮きも生じ難くなり、また、たとえ記録媒体にカールや浮きを生じたとしても、前記出口部の開放性により、記録媒体が前記出口部に引っ掛かることも少なくなり、搬送不良やジャムの発生も抑制できる。 In the fixing device according to the present invention, the superheated steam is sprayed on the unfixed toner image on the recording medium in the forward direction with respect to the transport direction of the recording medium. Is less likely to occur and scattering of unfixed toner images is reduced. In addition, since the outlet portion has an opening property through which the recording medium and the airflow pass, the superheated steam airflow is also prevented from being rebounded at the outlet portion, and a vortex is also suppressed, and scattering of an unfixed toner image due to the vortex Less. Thus, the occurrence of image noise can be suppressed by reducing the scattering of the unfixed toner image. Further, when the vortex of the superheated steam is suppressed, the recording medium is less likely to curl or float, and even if the recording medium is curled or lifted, the recording medium can be opened due to the openness of the outlet portion. Is less likely to be caught by the exit portion, and it is possible to suppress the occurrence of conveyance failure and jamming.
次に、本発明の実施形態に係る定着装置を添付図面に基づいて具体的に説明する。なお、本発明に係る定着装置は、下記の実施形態に示したものに限定されず、その要旨を変更しない範囲において適宜変更して実施できるものである。 Next, a fixing device according to an embodiment of the present invention will be specifically described with reference to the accompanying drawings. The fixing device according to the present invention is not limited to the one shown in the following embodiment, and can be implemented with appropriate modifications within a range not changing the gist thereof.
図1に示している定着装置1は、電子写真プロセスにおける転写過程を経た記録媒体11上の未定着トナー画像12を溶融して記録媒体11上に定着させる装置であり、非接触定着部2と、加圧接触部3とを備えている。
A fixing device 1 shown in FIG. 1 is a device that melts and fixes an
前記非接触定着部2は、下側が開放されたケーシング2a内に、過熱水蒸気Aを生成する過熱水蒸気生成部21と、前記記録媒体11の搬送方向の上流側に位置し、前記未定着トナー画像12が形成された記録媒体11が搬入される入口部22と、前記入口部22に入った記録媒体11の未定着トナー画像12に対して前記過熱水蒸気Aを大気圧下で吹き付ける過熱水蒸気吹き付け部23と、前記記録媒体11の搬送方向の下流側に位置し、記録媒体11が搬出される出口部24とを備えている。
The
また、前記非接触定着部2には、前記入口部22から前記出口部24にかけて前記記録媒体11を支持搬送する記録媒体支持部25が設けられており、この記録媒体支持部25は耐熱性を有する搬送ベルト25aをローラー25bにて回転駆動するようになっている。
The
ここで、前記搬送ベルト25aによる記録媒体11の搬送方向は図1中のB方向であり、また、前記記録媒体11のB方向搬送速度と前記過熱水蒸気AのB方向移動速度が略同じになるようにしている。なお、図1においては、前記過熱水蒸気吹き付け部23から出される過熱水蒸気Aを湯気の様に描いているが、過熱水蒸気Aは外気に触れて温度が下がっても、過熱状態を保っていれば凝縮しないため、湯気として見えるものではない。また、過熱水蒸気Aは同じ圧力の飽和蒸気よりも熱量を多く保有しているので、分子の動きはより活発になり、密度は小さくなる。
Here, the conveyance direction of the
また、前記入口部22及び前記出口部24は、シール部材を備えておらず、前記記録媒体11及び気流が通ることができる開放性を有している。前記入口部22及び前記出口部24には、前記記録媒体11に接触しないように、前記記録媒体の方(下方)に向けて板状のカバー22a、24aが突出している。
Further, the
ここで、前記入口部22における開口高さは、前記搬送ベルト25aの上面から、前記カバー22aの下端までの高さとなる。同様に、前記出口部24における開口高さは、前記搬送ベルト25aの上面から、前記カバー24aの下端までの高さとなる。前記入口部22及び前記出口部24における開口高さは、例えば、5mm以上150mm以下の範囲に設定され、望ましくは、10mm以上100mm以下の範囲に設定される。また、前記出口部24の前記カバーの24aの下端(突出端)を、前記入口部のカバーの下端(突出端)よりも前記記録媒体11に近い側(下側)に位置させている。
Here, the opening height at the
また、前記過熱水蒸気吹き付け部23は、前記入口部22の上部側に設けられており、前記過熱水蒸気Aを斜め下方であって、前記記録媒体11の搬送方向(B方向)と順方向に吹き出すようになっている。
The superheated
また、前記過熱水蒸気生成部21は、図1及び図2に示すように、水を加熱して飽和水蒸気を生成する水加熱部21aと、前記飽和水蒸気を大気圧下でさらに加熱して100℃以上400℃以下の過熱水蒸気Aを生成し、この過熱水蒸気Aを前記過熱水蒸気吹き付け部23に供給する水蒸気加熱部21eと、前記水加熱部21aで生成された飽和水蒸気を前記水蒸気加熱部21eに送る配管21dとを備える。
Further, as shown in FIGS. 1 and 2, the superheated
また、前記水加熱部21aは、図3に示すように、例えば、抵抗発熱体であるセラミックヒーター21cと、その上部に設けられた耐熱性多孔質フィルタ21bとからなる。ここで、飽和水蒸気は、既知の方法にて発生させることができるが、水の比熱は1cal/g・K(18℃)と大きいため省エネ性を考慮した場合、加熱部の表面積を大きくする必要があり、耐熱性の多孔質体と抵抗発熱体から構成される水蒸気発生装置が特に好適である。前記耐熱性多孔質フィルタ21bとしては、多孔質ガラスや多孔質セラミックスを用いることができる。
Moreover, as shown in FIG. 3, the said
また、前記水蒸気加熱部21eは、例えば、飽和水蒸気を通す金属製管を電磁誘導加熱(IH)により加熱するように構成されており、短時間で飽和水蒸気を過熱水蒸気Aに変化させることができる。ここで、過熱水蒸気Aの発生方法は、前記飽和水蒸気を大気圧下で100℃以上に加熱できる構成であれば、特に限定はされないが、ウォームアップタイムの短縮を考慮した場合、電磁誘導加熱を用いる過装置が特に好適である。
In addition, the
また、前記配管21dには、この配管21dによる飽和水蒸気の供給をオンオフするように、例えば、電磁ソレノイドからなるバルブ21fが設けられている。このバルブ21fは、前記水蒸気加熱部21eの加熱停止後に、余熱で発生する過熱水蒸気が前記過熱水蒸気吹き付け部23から漏出するのを防止する漏出防止手段となる。例えば、紙詰まりを検知するセンサーによって紙詰まりが検知されたときに、前記水蒸気加熱部21eの加熱停止と前記バルブ21fの閉動作が同時に行われ、前記水蒸気加熱部21eへの前記飽和水蒸気の供給が停止されることにより、過熱水蒸気の生成漏出が防止される。
The
また、前記非接触定着部2は、前記記録媒体11に吹き付けられた過熱水蒸気Aを回収する過熱水蒸気回収部26を備えている。この過熱水蒸気回収部26は、回収ノズル261と、回収配管262と、冷却部263と、分離部264と、貯水部265とを備えている。
Further, the
また、前記回収ノズル261は、前記出口部24よりも前記記録媒体11の搬送方向の上流側となる位置であって前記出口部24の上側の位置に設けられている。そして、この回収ノズル261は、その上部側となる位置に吸引ファン261aを備えており、前記出口部24側へと流れてくる過熱水蒸気Aを上方向に吸引して回収する。
Further, the
また、前記回収配管262は、前記回収ノズル261で回収された過熱水蒸気Aを冷却部263に導く。
The
また、前記冷却部263は、水冷方式、或いは空冷方式等の冷却方式を用い、回収された過熱水蒸気Aを液体の水に変化させる。なお、前記冷却部263は、過熱水蒸気Aから水蒸気、そして、水へと相変化させるために十分に冷却させる必要があるため、細長い管状にされているのが望ましい。
The
また、前記分離部264は、前記冷却部263と前記貯水部265との間に設けられ、水と水以外の物質を分離するものであり、前記冷却部263から供給される水のなかの不純物を取り除く。この分離部264は、着脱して洗浄できる構成或いは交換可能な構成とすることができる。
The
また、前記貯水部265は、前記不純物が取り除かれた水を貯留する。そして、この貯水部265には、貯留水を水加熱部21aに供給するための給水管265aを備えている。なお、この貯水部265に水を補給するための水補給口を設けておくこともできる。
In addition, the
また、前記非接触定着部2は、図6に示すように、前記記録媒体11の両側方を覆う側面カバー27を備えている。この側面カバー27は、前記記録媒体11の搬送方向に沿って配置されており、また、前記記録媒体支持部25の側方をも覆う高さを有している。
Further, as shown in FIG. 6, the
このように、前記非接触定着部2においては、前記記録媒体11の未定着トナー画像12に対して、前記過熱水蒸気Aを、前記記録媒体11の搬送方向と順方向に吹き付けるので、前記過熱水蒸気Aによる前記未定着トナー画像12への煽りは生じ難くなり、未定着トナー画像12の飛散が少なくなる。
Thus, in the
また、前記出口部24は、記録媒体11及び気流が通る開放性を有するので、前記過熱水蒸気Aの気流が前記出口部24で跳ね返されて渦を生じることも抑制され、この渦による未定着トナー画像12の飛散も少なくできる。このように、未定着トナー画像12の飛散を少なくできることで、画像ノイズの発生が抑制されることになる。また、前記過熱水蒸気Aの渦が抑制されることで、前記記録媒体11においてカールや浮きが生じ難くなり、また、たとえ記録媒体11にカールや浮きを生じたとしても、前記出口部24の開放性により、記録媒体11が前記出口部24に引っ掛かることも少なくなり、搬送不良やジャムの発生も抑制できる。
Further, since the
また、前記入口部22も前記記録媒体11及び気流を通過させる開放性を有していると、前記非接触定着部2の開放性が増し、前記過熱水蒸気Aの気流がさらに安定するので、画像ノイズの発生や搬送不良やジャムの発生がさらに抑制される。
Further, if the
そして、前記過熱水蒸気生成部21においては、水を加熱して得た飽和水蒸気を大気圧下でさらに加熱して100℃以上400℃以下の過熱水蒸気Aが生成されるが、このように生成された過熱水蒸気が用いられる場合、気体の水分子がトナー粒子表面を覆い、また、その内部にまで効率よく入り込むことができるため、トナー粒子の内部を素早く均一に加熱することができる。
In the superheated
ここで、いわゆる低温定着用トナーは、溶融温度あるいは軟化温度が100℃近傍となるよう設計されている。軟化温度が100℃近傍のトナーを従来の接触加熱方式の定着器によって100℃で定着させようとすると、低温オフセットが発生したり、定着性が不十分になったりする。しかし、過熱水蒸気の場合、気体の水分子はトナー粒子表面を覆うとともにその内部にまで入り込むことができるため、トナー粒子内部を素早く加熱できる。上述のような低温定着用トナーには、融点が100℃以下の低融点物質と100℃以上の高融点物質の複合粒子もあり、低温定着性を向上させるため、低融点物質の含有比率を高めたり、融点を低下させたりといった改良が施されている。前記非接触定着部2であれば、100℃の過熱水蒸気であっても、トナー内部まで素早く、均一に加熱できるため、低融点物質はトナー粒子内で溶融し、水分子の内部浸透によって、一部、トナー表面に溶出する。前記非接触定着部2を通過した画像は、低融点物質、特に、離型成分が表面に溶出した状態になっており、この表面に溶出した低融点物質がバインダーの役割をして、他の成分を定着させる。100℃の過熱水蒸気においても、低融点物質の含有量によっては、十分な定着性が確保可能となる。
Here, the so-called low-temperature fixing toner is designed so that the melting temperature or softening temperature is around 100 ° C. If a toner having a softening temperature near 100 ° C. is fixed at 100 ° C. by a conventional contact heating type fixing device, a low temperature offset occurs or the fixing property becomes insufficient. However, in the case of superheated water vapor, gaseous water molecules cover the toner particle surface and can penetrate into the toner particle surface, so that the inside of the toner particle can be quickly heated. The low-temperature fixing toner as described above includes composite particles of a low-melting-point material having a melting point of 100 ° C. or lower and a high-melting-point material having a melting point of 100 ° C. or higher. And improvements such as lowering the melting point. The
ここで、前記過熱水蒸気Aの下限温度を100℃に設定するのは、1気圧より低い気圧下でのMFP(多機能周辺機)の使用環境をも想定したものであり、水の沸点が100℃未満の場合でも、前記非接触定着部2においては、100℃以上の過熱水蒸気とする必要があり、より高温の方が高画質性、定着性、高速性においては有利となる。
Here, the reason why the lower limit temperature of the superheated steam A is set to 100 ° C. is that the use environment of the MFP (multifunctional peripheral) under the atmospheric pressure lower than 1 atm is assumed, and the boiling point of water is 100 Even when the temperature is lower than 0 ° C., the
一方、100℃の飽和水蒸気(1気圧下)での定着について考察すると、この飽和水蒸気の場合、水分子は気体状態とはいえ、トナー粒子と接触すると直ちに沸点以下となり、液体の水に変わる。従って、トナー粒子内部まで水分子は入り込むことができないため、トナー内部まで素早く、均一に溶融することができない。また、トナー粒子表面には多量の水分が付着するため、得られる画像の含水率が上がり、記録媒体のカール、しわが発生する恐れがある。 On the other hand, when considering fixing with 100 ° C. saturated water vapor (under 1 atm), in the case of this saturated water vapor, although water molecules are in a gaseous state, they immediately become below the boiling point when they come into contact with the toner particles, and change into liquid water. Accordingly, since water molecules cannot enter the toner particles, the toner particles cannot be melted quickly and uniformly. In addition, since a large amount of moisture adheres to the surface of the toner particles, the moisture content of the obtained image is increased, and there is a possibility that the recording medium curls and wrinkles.
また、過熱水蒸気Aの温度の上限を400℃とするので、記録媒体11(記録紙)の燃焼や焦げを回避することができる。 Moreover, since the upper limit of the temperature of the superheated steam A is set to 400 ° C., it is possible to avoid burning and scorching of the recording medium 11 (recording paper).
また、前記記録媒体11に吹き付けられた過熱水蒸気Aを回収する過熱水蒸気回収部26を備えていると、前記記録媒体11に吹き付けられた過熱水蒸気Aが定着装置1の外に拡散するのを抑制することができる。
Further, when the superheated
また、前記過熱水蒸気回収部26が前記冷却部263と前記貯水部265とを備えていると、回収した水蒸気による水の再利用を図ることができる。
In addition, when the superheated
さらに、前記冷却部263と前記貯水部265との間に、水と水以外の物質を分離する分離部264を備えていると、水以外の物質が過熱水蒸気Aに混入して記録媒体11に吹き付けられるのを防止することができる。
Further, when a
また、前記過熱水蒸気回収部26の回収ノズル261を、前記出口部24よりも前記記録媒体11の搬送方向の上流側の位置に設けていると、前記過熱水蒸気Aの回収効率を上げることができる。なお、前記出口部24は気流を通すことができる開放性を有するので、前記過熱水蒸気回収部26の回収ノズル261を、前記出口部24よりも前記記録媒体11の搬送方向の下流側の位置に設けることも可能である。
If the
また、前記回収ノズル261は、図4に示すように、前記搬送される記録媒体11に近い側ほど広がる略三角形状を有していてもよい。これによれば、前記記録媒体11上に広がった過熱水蒸気Aを効率よく回収することができる。前記回収ノズル261における広くされる側の横幅は、記録媒体11の横幅以上とされるのが望ましい。また、前記回収ノズル261内に、前記略三角形状に対応させてハ字形状に隔壁261bを設けておくと、前記広くされる側において極力均一の力で吸引を行うことができる。
Further, as shown in FIG. 4, the
また、前記吹き付けノズル23aは、図5に示すように、前記搬送される記録媒体11に近い側ほど広がる略三角形状を有してもよい。これによれば、吹き付ける前記過熱水蒸気Aを前記記録媒体11上に効率よく広げることができる。前記吹き付けノズル23aにおける広くされる側の横幅は、記録媒体11の横幅以上とされるのが望ましい。また、前記吹き付けノズル23a内に、前記略三角形状に対応させてハ字形状に隔壁23bを設けておくと、吹き付ける前記過熱水蒸気Aを前記記録媒体11上に極力均一に広げることができる。また、前記隔壁23bで区画される各流路に温度センサー23cを設けることで、吹き付ける前記過熱水蒸気Aの温度を検出し、前記水蒸気加熱部21eによる水蒸気の加熱温度制御、或いは異常検出処理等を行うようにしてもよい。
Further, as shown in FIG. 5, the
また、前記出口部24のカバー24aの突出端が前記入口部22のカバー22aの突出端よりも前記記録媒体11に近い側に位置していると、前記記録媒体11上を流れる前記過熱水蒸気Aを前記出口部24のカバー24aの突出端で効率よく回収することができる。
Further, when the protruding end of the
また、前記記録媒体支持部25が耐熱性を有する搬送ベルト25aを回転駆動させる構造であると、前記記録媒体11の搬送を前記過熱水蒸気Aによる高熱下において適切に行うことができる。なお、前記記録媒体支持部25は、金属プレート、フッ素樹脂などの離型性の高い耐熱性ポリマーで被覆された金属プレート、フッ素樹脂製ファブリックからなるベルトであってもよい。また、両面印刷時におけるトナー汚染及びそれに起因よる画像ノイズを低減させるために、耐熱性と離型性の両方を有するベルト、具体的にはフッ素樹脂製ファブリックからなるベルトを回転駆動させる構成が更に好ましい。
In addition, when the recording
また、前記過熱水蒸気生成部21の加熱停止後に、余熱で発生してしまう過熱水蒸気が前記過熱水蒸気吹き付け部23から漏出されるのを防止する漏水防止手段(例えば、バルブ21f)を備えると、例えば、記録媒体11の搬送トラブルで前記過熱水蒸気生成部21における加熱を停止した後に、前記過熱水蒸気吹き付け部23から過熱水蒸気Aが漏出し、定着装置1内で停止中の記録媒体11が焦げるのを防止することができる。なお、漏水防止手段として、前記過熱水蒸気吹き付け部23に電動でオンオフされるバルブを設けることも可能である。
In addition, when the superheated
また、発生した水滴を受け止める水滴受け手段を、例えば、前記吹き付けノズル23aの近傍や前記回収ノズル261の近傍に備えてもよい。このようにすると、過熱水蒸気Aが前記吹き付けノズル23aや前記回収ノズル261に接触した時に、一部、冷却され水滴となり記録媒体11上に落下し、画像を濡らすことを防ぐことができる。なお、定着装置1のケーシング2aの下部側にも必要に応じて水滴受け手段を設けることもできる。水滴受け手段としては、耐熱性、吸水性を有するものであれば特に限定はないが、ガラス繊維、アラミド繊維などの耐熱性繊維から作製された不織布が特に好適である。
Further, a water droplet receiving means for receiving the generated water droplets may be provided, for example, in the vicinity of the
ここで、使用されるトナーは、熱によって定着できるトナーであれば特に限定されるものではないが、水媒体中で処理されて離型成分を内包したカプセル化トナーであるのがよい。近年、定着装置の省エネルギー化の観点より、更なるトナーの低温定着化が進んでいるが、トナーの低温定着化とバインダー樹脂の耐熱性、機械的強度はトレードオフの関係にあり、トナーのプロセス適合性と低温定着性の両立が課題となっている。主たるバインダー樹脂がスチレンーアクリル系のケミカルトナーは、その分子構造及びポリマー物性の性質上、プロセス適合性と低温定着性の両立が特に課題となっている。一方、主たるバインダー樹脂がポリエステル系のケミカルトナーは、プロセス適合性と低温定着性の両立は比較的容易であるが、バインダー樹脂のコストが高く、トナーのコストアップを招く。前記非接触定着部2は、100℃以上の過熱水蒸気を用いるため、記録媒体11上の未定着トナーを全体的に均一に素早く軟化・溶融温度以上に加熱できるため、バインダー樹脂の熱物性を必要以上に低下させる必要がなく、また、低融点物質を必要以上に添加する必要もないため、プロセス適合性を向上できる。従って、前記非接触定着部2は、主たるバインダー樹脂がスチレンーアクリル系のケミカルトナーに適すると言える。
Here, the toner to be used is not particularly limited as long as it is a toner that can be fixed by heat, but is preferably an encapsulated toner that is processed in an aqueous medium and includes a release component. In recent years, from the viewpoint of energy saving of fixing devices, further low-temperature fixing of toner has progressed. However, there is a trade-off relationship between low-temperature fixing of toner, heat resistance and mechanical strength of binder resin, and toner process. Compatibility between compatibility and low-temperature fixability is an issue. A chemical toner whose main binder resin is a styrene-acrylic type has a particular problem of compatibility between process compatibility and low-temperature fixability due to its molecular structure and polymer properties. On the other hand, a polyester-based chemical toner whose main binder resin is polyester is relatively easy to achieve both process compatibility and low-temperature fixability, but the cost of the binder resin is high, leading to an increase in toner cost. Since the
また、前記記録媒体11の側方を覆う側面カバー27を備えていると、前記記録媒体11の側方からの前記過熱水蒸気Aの拡散を抑制することができる。なお、側面カバー27に前記過熱水蒸気Aが当たって跳ね返ると、側面カバー27の近傍で渦が発生するおそれがあるが、前記記録媒体支持部25上の記録媒体11が位置する付近では、前記渦の影響は軽微なものになると考えられる。
Further, when the
次に、前記の図1を参照して加圧接触部3について説明する。この加圧接触部3は、前記非接触定着部2によってトナー層高さが低くされた非接触定着トナー画像12Aに接触し加圧することにより、前記記録媒体11の温度調整を行うとともに前記記録媒体11上の非接触定着トナー画像12Aを平滑に固着させ、接触定着トナー画像12Bを得るものである。このような加圧接触部3を備えることで、前記非接触定着トナー画像12Aの表面を滑らかにして前記接触定着トナー画像12Bを得ることができるとともに、前記温度調整により、定着処理後の記録媒体11を人が触れる適度な温度に低下させることができる。
Next, the pressure contact portion 3 will be described with reference to FIG. The pressure contact unit 3 adjusts the temperature of the
そして、前記加圧接触部3は、例えば、円筒状の芯金に弾性体を外嵌した定着ローラー31と加圧ローラー32とを圧接状態に備える。前記定着ローラー31と加圧ローラー32との接触部には、十分な大きさのニップ部が形成されるようにしているが、トナーを加圧して潰す必要はないので、前記定着ローラー31と加圧ローラー32とは比較的軽い荷重で圧接させればよい。なお、前記定着ローラー31の表層は、溶融したトナー画像との離型性を高め、非オフセット領域の確保、トナー汚染、トナーの離型成分の付着に起因する画像ノイズを低減する目的で、フッ素コート、PFAチューブ層などの離型層を有することが好ましい。
The pressure contact portion 3 includes, for example, a fixing
また、前記加圧接触部3は、加圧接触部3の温度を非接触で検出する温度センサー33と、加圧接触部3を冷却する冷却手段として、例えば冷却ファン34を備えている。このようにすると、前記定着ローラー31と加圧ローラー32の表面温度が高温オフセット温度以下となるよう温度制御を行うことができる。そして、このような温度センサー33を用いた温度制御を行うことにより、この加圧接触部3から送出される記録媒体11の温度調整を的確に行うことができる。
The pressure contact unit 3 includes a
また、前記加圧接触部3へと搬送される記録媒体11の温度を検出する温度センサー35を備えてもよい。前記非接触定着部2における過熱水蒸気Aの温度は使用環境、トナーの熱特性、トナー付着量、トナー層との接触時間(定着速度と過熱水蒸気の流動距離)に基づき100℃から400℃の範囲内で予め設定されるが、前記非接触定着部2を経た記録媒体11上の非接触定着トナー画像12Aの温度を温度センサー35で検知できるので、過熱水蒸気Aの温度補正及びローラー表面温度の微調整等を行うことが可能になり、その結果、オフセットを確実に抑制し、安定して高品質な画像を得るこができる。
Further, a
また、本発明の画像形成装置は、未定着トナー画像を溶融して記録媒体11上に定着させる定着装置として、本発明における前記のような定着装置1を用いるものである。このような画像形成装置においては、感光体を回転させて、感光体の表面を帯電装置によって帯電させ、このように帯電された感光体に対して、潜像形成装置により画像形成情報に従った露光を行い、感光体の表面に静電潜像を形成するようにしている。そして、このように静電潜像が形成された感光体に対して、現像装置からトナーを感光体の静電潜像に供給して現像を行い、感光体の表面にトナー画像を形成する。次いで、前記のように感光体に形成されたトナー画像を記録媒体に転写し、このように未定着のトナー画像が形成された記録媒体を前記定着装置1に供給する。前記定着装置1によりトナー画像が定着された記録媒体は、排紙ローラーにより装置外に排紙される。もちろん、単色の画像形成装置に限らず、フルカラーの画像形成装置とすることもできる。
The image forming apparatus of the present invention uses the fixing device 1 as described above in the present invention as a fixing device that melts and fixes an unfixed toner image on the
1 :定着装置
2 :非接触定着部
3 :加圧接触部
11 :記録媒体
12 :未定着トナー画像
12A :非接触定着トナー画像
12B :接触定着トナー画像
21 :過熱水蒸気生成部
21a :水加熱部
21b :耐熱性多孔質フィルタ
21c :セラミックヒーター
21d :配管
21e :水蒸気加熱部
21f :バルブ
22 :入口部
22a :カバー
23 :過熱水蒸気吹き付け部
23a :吹き付けノズル
24 :出口部
24a :カバー
25 :記録媒体支持部
25a :搬送ベルト
25b :ローラー
26 :過熱水蒸気回収部
27 :側面カバー
31 :定着ローラー
32 :加圧ローラー
33 :温度センサー
34 :冷却ファン
35 :温度センサー
261 :回収ノズル
261a :吸引ファン
262 :回収配管
263 :冷却部
264 :分離部
265 :貯水部
265a :給水管
A :過熱水蒸気
1: Fixing device 2: Non-contact fixing unit 3: Pressure contact unit 11: Recording medium 12:
Claims (18)
前記非接触定着部は、
過熱水蒸気を生成する過熱水蒸気生成部と、
前記未定着トナー画像が形成された記録媒体が搬入される入口部と、
前記記録媒体上の未定着トナー画像に対して、前記過熱水蒸気を、大気圧下で、前記記録媒体の搬送方向と順方向に吹き付ける過熱水蒸気吹き付け部と、
前記過熱水蒸気の吹き付けによって非接触でトナー画像が定着された記録媒体が搬出される出口部と、を備えており、少なくとも上記出口部が気流を通過させる開放性を有することを特徴とする定着装置。 In a fixing device including a non-contact fixing unit that melts and fixes a non-fixed toner image that has undergone a transfer process in an electrophotographic process onto a recording medium in a non-contact manner,
The non-contact fixing unit is
A superheated steam generator for generating superheated steam;
An inlet portion into which the recording medium on which the unfixed toner image is formed is loaded;
A superheated steam spraying unit that sprays the superheated steam on the unfixed toner image on the recording medium in the forward direction and the transport direction of the recording medium at atmospheric pressure;
A fixing device comprising: an outlet portion from which a recording medium on which a toner image is fixed in a non-contact manner by spraying of the superheated steam is carried out; and at least the outlet portion has an opening property that allows airflow to pass therethrough. .
An image forming apparatus comprising the fixing device according to claim 1.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2016044139A JP2017161617A (en) | 2016-03-08 | 2016-03-08 | Fixing device and image forming apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2016044139A JP2017161617A (en) | 2016-03-08 | 2016-03-08 | Fixing device and image forming apparatus |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2017161617A true JP2017161617A (en) | 2017-09-14 |
Family
ID=59856995
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2016044139A Pending JP2017161617A (en) | 2016-03-08 | 2016-03-08 | Fixing device and image forming apparatus |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2017161617A (en) |
-
2016
- 2016-03-08 JP JP2016044139A patent/JP2017161617A/en active Pending
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101993567B1 (en) | The image forming apparatus | |
| US8682206B2 (en) | Suspended particle collecting member and image forming apparatus including the same | |
| JP6201312B2 (en) | Image forming apparatus | |
| JP5915590B2 (en) | Image forming apparatus | |
| JP5100228B2 (en) | Image heating device | |
| JP5573432B2 (en) | Image forming apparatus | |
| JP6464782B2 (en) | Fixing apparatus and image forming apparatus | |
| JP2011237555A (en) | Fixing device and image-forming apparatus having the same | |
| JP6676371B2 (en) | Image forming device | |
| JP2016206256A (en) | Fixing device and image formation device | |
| JP5748444B2 (en) | Image forming apparatus | |
| US20110097121A1 (en) | Fixing device and image forming apparatus equipped therewith | |
| EP2916176B1 (en) | Image forming apparatus | |
| JP2015200814A (en) | Image forming apparatus and fixing device | |
| JP2017161617A (en) | Fixing device and image forming apparatus | |
| US7505722B2 (en) | Convective hot air impingement device with localized return paths | |
| JP3695343B2 (en) | Fixing apparatus and fixing method | |
| WO2004100610A1 (en) | Heating device | |
| JP2017191227A (en) | Image forming apparatus | |
| JP2014071142A (en) | Fixing apparatus and image forming apparatus | |
| JP5304614B2 (en) | Image forming apparatus | |
| JP2023008457A (en) | Image forming apparatus | |
| JP6296002B2 (en) | Fixing apparatus and image forming apparatus having the same | |
| JP2008287211A (en) | Image heating device | |
| JP2009251158A (en) | Fixing device, image forming apparatus and fixing method |