JP2010181505A - Transfer fixing device and image forming device - Google Patents
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Images
Landscapes
- Fixing For Electrophotography (AREA)
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Abstract
Description
この発明は、記録媒体上にトナー像を転写するとともに定着する転写定着装置と、それを備えた複写機、プリンタ、ファクシミリ、又は、それらの複合機等の電子写真方式を用いた画像形成装置と、に関するものである。 The present invention relates to a transfer fixing device for transferring and fixing a toner image on a recording medium, and an image forming apparatus using an electrophotographic system such as a copying machine, a printer, a facsimile, or a composite machine including the same. , About.
従来から、複写機、プリンタ等の画像形成装置では、転写工程と定着工程とを同時におこなう転写定着装置を用いる技術が知られている(例えば、特許文献1、特許文献2等参照。)。
このような転写定着装置を備えた画像形成装置は、転写工程と定着工程とを別々におこなう画像形成装置に比べて、表面性の粗い記録媒体を使用しても画像品質の低下が起こり難いという利点がある。
2. Description of the Related Art Conventionally, in image forming apparatuses such as copiers and printers, a technique using a transfer fixing device that simultaneously performs a transfer process and a fixing process is known (see, for example,
An image forming apparatus provided with such a transfer fixing device is less likely to cause a decrease in image quality even when a recording medium having a rough surface is used, compared to an image forming apparatus that performs a transfer process and a fixing process separately. There are advantages.
詳しくは、転写工程と定着工程とを別々におこなう画像形成装置では、表面性の粗い記録媒体を使用すると、中間転写ベルト等の中間転写体が記録媒体の表面性に追従できずに中間転写体と記録媒体との間に微小ギャップが形成されてしまう。そのため、その微小ギャップが形成された部分で異常放電が発生して、中間転写体上に担持された画像が記録媒体上に正常に転写されずに、画像が全体としてボソボソになってしまう。
これに対して、転写定着装置を備えた画像形成装置では、トナー像に対して転写と同時に熱を加えるため、トナーが軟化・溶融して粘弾性を帯びたブロック状の塊になる。そのため、表面性の粗い記録媒体を使用して定着部材と記録媒体との間に微小ギャップが形成されても、その部分に画像が塊として転写されてしまう。したがって、画像は、ボソボソにならずに、良好で高画質なものになる。
Specifically, in an image forming apparatus that performs a transfer process and a fixing process separately, when a recording medium with a rough surface is used, an intermediate transfer body such as an intermediate transfer belt cannot follow the surface characteristics of the recording medium. A small gap is formed between the recording medium and the recording medium. For this reason, abnormal discharge occurs in the portion where the minute gap is formed, and the image carried on the intermediate transfer member is not normally transferred onto the recording medium, and the image becomes rough as a whole.
On the other hand, in an image forming apparatus provided with a transfer and fixing device, heat is applied to a toner image simultaneously with transfer, so that the toner is softened and melted to form a block-like lump having viscoelasticity. Therefore, even if a minute gap is formed between the fixing member and the recording medium using a recording medium having a rough surface, the image is transferred as a lump to that portion. Therefore, the image is good and has a high image quality without being distorted.
さらに、転写定着装置を備えた画像形成装置は、転写・定着工程がおこなわれるニップ部(転写定着ベルトと加圧部材との当接位置である。)に搬送される記録媒体上に未定着のトナー像が担持されないために、転写工程と定着工程とを別々におこなう画像形成装置に比べて、記録媒体の搬送経路に対する制約が少なくなる。すなわち、転写工程と定着工程とを別々におこなう画像形成装置は、定着工程がおこなわれるニップ部(定着部材と加圧部材との当接位置である。)に搬送される記録媒体上に未定着のトナー像が担持されるために、転写部から定着部に至る搬送経路には未定着トナー像に接触しないための制約が課せられる。したがって、転写定着装置を備えた画像形成装置は、記録媒体の搬送経路に対する設計上の自由度が高く、記録媒体の搬送性を高めることができる。 Further, the image forming apparatus provided with the transfer fixing device is not fixed on the recording medium conveyed to the nip portion (the contact position between the transfer fixing belt and the pressure member) where the transfer / fixing process is performed. Since the toner image is not carried, restrictions on the transport path of the recording medium are reduced as compared with an image forming apparatus that performs the transfer process and the fixing process separately. That is, an image forming apparatus that performs a transfer process and a fixing process separately is not fixed on a recording medium conveyed to a nip portion (a contact position between a fixing member and a pressure member) in which the fixing process is performed. Since the toner image is carried, restrictions are imposed on the conveyance path from the transfer unit to the fixing unit so as not to contact the unfixed toner image. Therefore, the image forming apparatus provided with the transfer fixing device has a high degree of design freedom with respect to the recording medium conveyance path, and can improve the conveyance of the recording medium.
上述した従来の転写定着装置は、トナー像を担持する転写定着ベルトを加熱してトナー像を加熱・溶融しているために、長寿命化のために転写定着ベルトが厚くなったり、大型のタンデム型の画像形成装置に設置するために転写定着ベルトの周長が長くなったりした場合に、転写定着ベルトの熱効率が低下してしまっていた。そのため、転写定着装置における消費エネルギが大きくなっていた。
さらに、従来の転写定着装置は、上述した転写定着ベルトの加熱工程に加えて、作像部の熱的損傷を低減するために転写・定着工程後の転写定着ベルトを冷却する冷却工程がおこなわれている場合が多かった。このような加熱・冷却のサイクルが繰り返されるために、転写定着装置における消費エネルギが大きくなっていた。
The conventional transfer fixing apparatus described above heats and melts the toner image by heating the transfer fixing belt carrying the toner image, so that the transfer fixing belt becomes thicker for a longer life or a large tandem. When the circumference of the transfer / fixing belt becomes long because it is installed in the image forming apparatus of the mold, the thermal efficiency of the transfer / fixing belt is lowered. For this reason, the energy consumption in the transfer fixing apparatus has been increased.
Further, in addition to the above-described heating process of the transfer fixing belt, the conventional transfer fixing apparatus is provided with a cooling process for cooling the transfer fixing belt after the transfer / fixing process in order to reduce thermal damage of the image forming unit. There were many cases. Since such a heating / cooling cycle is repeated, energy consumption in the transfer and fixing device is large.
本願発明者は、このような問題を解決するために研究を重ねた結果、転写定着ベルトの加熱を最小限に抑えて、トナーの加熱・溶融に必要な熱量を、ニップ部に搬送される直前に記録媒体を効率的に加熱することで補足する方策を知得した。このような方策を具現化するためには、ニップ部に対して記録媒体の搬送方向上流側であってニップ部の近傍に、記録媒体の転写定着面を加熱する加熱手段を設けることが考えられる。 The inventor of the present application has conducted research to solve such problems, and as a result, the heating of the transfer fixing belt is minimized, and the amount of heat necessary for heating and melting the toner is immediately transferred to the nip portion. In addition, they learned how to supplement the recording medium by heating it efficiently. In order to realize such a measure, it is conceivable to provide a heating unit that heats the transfer fixing surface of the recording medium on the upstream side of the nip portion in the conveyance direction of the recording medium and in the vicinity of the nip portion. .
他方、商業印刷を目的とした画像形成装置では、記録媒体として普通紙の他に、表面の凹凸性が大きな凹凸紙や、表面の平滑性が高いコート紙、等のような種々の紙種に対しても、高画質な画像を形成することが求められている。しかし、凹凸紙に対して高画質な画像を形成するために、転写定着ベルトの表面層をゴム材料で形成して、凹凸紙の凸凹な表面への転写定着ベルトの密着性を高める方策をとった場合、転写定着ベルトの表面層のタック性(粘性)が高くなり、表面平滑性が高いコート紙を通紙したときに、転写定着工程後のコート紙が転写定着ベルトから分離されずに転写定着ベルトに巻き付いてしまう不具合が生じる可能性があった。これに対して、転写定着ベルトの表面層のタック性を低くするために、転写定着ベルトの表面層をフッ素樹脂等の樹脂材料で形成してしまうと、凹凸紙の凸凹な表面への転写定着ベルトの密着性を高めることができずに、凹凸紙を通紙したときに、画像のドット再現性が低下する等の不具合が生じて高画質な画像を形成することができない可能性があった。 On the other hand, in an image forming apparatus for commercial printing, in addition to plain paper as a recording medium, various paper types such as uneven paper having a large surface unevenness, coated paper having a high surface smoothness, etc. On the other hand, it is required to form a high-quality image. However, in order to form a high-quality image on uneven paper, the surface layer of the transfer and fixing belt is formed of a rubber material, and measures are taken to increase the adhesion of the transfer and fixing belt to the uneven surface of the uneven paper. In this case, when the coated paper having a high surface smoothness is passed and the surface layer of the transfer and fixing belt is high, the coated paper after the transfer and fixing process is transferred without being separated from the transfer and fixing belt. There is a possibility that a problem of winding around the fixing belt may occur. On the other hand, if the surface layer of the transfer and fixing belt is formed of a resin material such as a fluororesin in order to reduce the tackiness of the surface layer of the transfer and fixing belt, the transfer and fixing to the uneven surface of the uneven paper The belt adhesion could not be improved, and there was a possibility that a high-quality image could not be formed due to a problem such as a drop in the dot reproducibility of the image when the concavo-convex paper was passed. .
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、消費エネルギが低く、凹凸紙やコート紙等の種々の記録媒体を通紙した場合であっても、転写定着ベルトへの記録媒体の巻き付きが生じることなく、ドット再現性が低下する等の不具合が生じることなく、定着性が良好で高画質な画像を形成することができる、転写定着装置及び画像形成装置を提供することにある。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and has low energy consumption. Even when various recording media such as concavo-convex paper and coated paper are passed through the transfer fixing belt, To provide a transfer fixing device and an image forming apparatus capable of forming a high-quality image with good fixability without causing a problem such as winding of a recording medium and lowering of dot reproducibility. It is in.
この発明の請求項1記載の発明にかかる転写定着装置は、記録媒体の転写定着面にトナー像を転写するとともに定着する転写定着装置であって、トナー像を担持するとともに、所定方向に走行する転写定着ベルトと、前記転写定着ベルトに圧接して記録媒体が搬送されるニップ部を形成する加圧部材と、前記ニップ部に向けて搬送される記録媒体の前記転写定着面を加熱する加熱手段と、を備え、前記転写定着ベルトは、記録媒体に接触する側に、弾性材料と多孔質化されたフッ素樹脂材料とからなり導電性を有する表面層を具備したものである。 The transfer fixing device according to the first aspect of the present invention is a transfer fixing device that transfers and fixes a toner image onto a transfer fixing surface of a recording medium, and carries the toner image and travels in a predetermined direction. A transfer fixing belt; a pressure member that forms a nip portion that is pressed against the transfer fixing belt to convey the recording medium; and a heating unit that heats the transfer fixing surface of the recording medium conveyed toward the nip portion. The transfer fixing belt is provided with a conductive surface layer made of an elastic material and a porous fluororesin material on the side in contact with the recording medium.
また、請求項2記載の発明にかかる転写定着装置は、前記請求項1に記載の発明において、前記転写定着ベルトの前記表面層は、弾性材料と、導電性を有するとともに多孔質化されたフッ素樹脂材料と、からなるものである。 According to a second aspect of the present invention, there is provided the transfer fixing device according to the first aspect, wherein the surface layer of the transfer fixing belt is made of an elastic material and a conductive and porous fluorine. And a resin material.
また、請求項3記載の発明にかかる転写定着装置は、前記請求項2に記載の発明において、前記転写定着ベルトは、導電性を有するとともに多孔質化された前記フッ素樹脂材料における加工時の延伸方向と、前記転写定着ベルトの走行方向と、が一致するように形成されたものである。 According to a third aspect of the present invention, there is provided the transfer fixing device according to the second aspect of the present invention, wherein the transfer fixing belt is stretched during processing in the fluororesin material having conductivity and being made porous. The direction and the traveling direction of the transfer and fixing belt coincide with each other.
また、請求項4記載の発明にかかる転写定着装置は、前記請求項1〜請求項3のいずれかに記載の発明において、前記転写定着ベルトは、導電性を有する基材層上に弾性層を介して前記表面層を形成したものである。 According to a fourth aspect of the present invention, in the transfer fixing device according to any one of the first to third aspects, the transfer fixing belt has an elastic layer on a conductive base material layer. The surface layer is formed through.
また、請求項5記載の発明にかかる転写定着装置は、前記請求項4に記載の発明において、前記弾性層は、前記表面層よりも高い体積抵抗率を有するように形成されたものである。 According to a fifth aspect of the present invention, in the transfer fixing device according to the fourth aspect of the present invention, the elastic layer is formed so as to have a higher volume resistivity than the surface layer.
また、請求項6記載の発明にかかる転写定着装置は、前記請求項1〜請求項5のいずれかに記載の発明において、前記弾性材料は、シリコーンゴムであって、前記多孔質化されたフッ素樹脂材料を、ポリテトラフルオロエチレンとしたものである。 The transfer fixing device according to a sixth aspect of the present invention is the transfer fixing device according to any one of the first to fifth aspects, wherein the elastic material is silicone rubber, and the porous fluorine material. The resin material is polytetrafluoroethylene.
また、請求項7記載の発明にかかる転写定着装置は、前記請求項1〜請求項6のいずれかに記載の発明において、前記加熱手段は、加熱体によって加熱されるとともに、前記ニップ部に向けて搬送される記録媒体を案内しながら当該記録媒体の前記転写定着面を加熱する伝熱板と、前記伝熱板に案内される記録媒体を当該伝熱板に向けて付勢する付勢部材と、を具備したものである。 According to a seventh aspect of the present invention, in the transfer fixing device according to the first to sixth aspects, the heating means is heated by a heating body and directed toward the nip portion. A heat transfer plate that heats the transfer and fixing surface of the recording medium while guiding the recording medium that is conveyed, and a biasing member that biases the recording medium guided by the heat transfer plate toward the heat transfer plate And.
また、請求項8記載の発明にかかる転写定着装置は、前記請求項1〜請求項7のいずれかに記載の発明において、前記ニップ部を通過した後の前記転写定着ベルトを冷却する冷却手段をさらに備えたものである。 According to an eighth aspect of the present invention, there is provided the transfer fixing device according to any one of the first to seventh aspects, further comprising a cooling means for cooling the transfer fixing belt after passing through the nip portion. In addition.
また、この発明の請求項9記載の発明にかかる画像形成装置は、請求項1〜請求項8のいずれかに記載の転写定着装置を備えたものである。 An image forming apparatus according to a ninth aspect of the present invention includes the transfer fixing apparatus according to any one of the first to eighth aspects.
本発明は、転写定着ベルトと加圧部材とのニップ部に搬送される記録媒体の転写定着面を加熱する加熱手段を設けるとともに、転写定着ベルトの表面層の材質を最適化したために、消費エネルギが低く、凹凸紙やコート紙等の種々の記録媒体を通紙した場合であっても、転写定着ベルトへの記録媒体の巻き付きが生じることなく、ドット再現性が低下する等の不具合が生じることなく、定着性が良好で高画質な画像が形成される、転写定着装置及び画像形成装置を提供することができる。 The present invention provides a heating means for heating the transfer fixing surface of the recording medium conveyed to the nip portion between the transfer fixing belt and the pressure member, and optimizes the material of the surface layer of the transfer fixing belt, thereby reducing the energy consumption. Even when various recording media such as concavo-convex paper and coated paper are passed, the recording medium does not wrap around the transfer and fixing belt, and the dot reproducibility is reduced. In addition, it is possible to provide a transfer fixing device and an image forming apparatus in which a high-quality image with good fixability is formed.
以下、この発明を実施するための形態について、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。 Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In addition, in each figure, the same code | symbol is attached | subjected to the part which is the same or it corresponds, The duplication description is simplified or abbreviate | omitted suitably.
実施の形態1.
図1〜図6にて、この発明の実施の形態1について詳細に説明する。
まず、図1にて、画像形成装置全体の構成・動作について説明する。
図1において、1は画像形成装置としての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(露光部)、20Y、20M、20C、20BKは各色(イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック)に対応したプロセスカートリッジ、21は各プロセスカートリッジ20Y、20M、20C、20BKにそれぞれ収容された感光体ドラム(像担持体)、22は感光体ドラム21上を帯電する帯電部、23Y、23M、23C、23BKは感光体ドラム21上に形成される静電潜像を現像する現像装置、24は感光体ドラム21上に形成されたトナー像を転写定着ベルト27に転写する転写バイアスローラ、25は感光体ドラム21上の未転写トナーを回収するクリーニング装置、を示す。
The first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS.
First, the configuration and operation of the entire image forming apparatus will be described with reference to FIG.
In FIG. 1, 1 is an apparatus main body of a color copying machine as an image forming apparatus, 2 is a writing section (exposure section) that emits laser light based on input image information, and 20Y, 20M, 20C, and 20BK are colors (yellow, magenta). , Cyan, black), 21 is a photosensitive drum (image carrier) accommodated in each of the
また、27は複数色のトナー像が重ねて転写される転写定着部材としての転写定着ベルト、29は転写・定着工程後の転写定着ベルト27を清掃するクリーニング装置(ベルトクリーニング装置)、32Y、32M、32C、32BKは各現像装置23Y、23M、23C、23BKに各色のトナーを補給するトナー補給部、51は原稿Dを原稿読込部55に搬送する原稿搬送部、55は原稿Dの画像情報を読み込む原稿読込部、61は転写紙等の記録媒体Pが収納される給紙部、66は記録媒体P上にトナー像を転写・定着する転写定着装置、67は転写・定着工程直前の記録媒体Pを加熱する加熱手段としての加熱装置、68は転写定着ベルト27に圧接してニップ部を形成する加圧部材としての加圧ローラ、70は転写定着ベルト27を加熱するヒータ、85は転写定着ベルト27の幅方向温度分布を均一化するとともに転写定着ベルト27を冷却する冷却手段としての均しローラ、91は記録媒体をPを加熱装置67に向けて付勢する付勢部材としてのブラシ状部材、を示す。
ここで、転写定着装置66は、転写定着ベルト27(転写定着部材)、加熱手段としての加熱装置67、加圧部材としての加圧ローラ68、ヒータ70、冷却手段としての均しローラ85、付勢部材としてのブラシ状部材91、等で構成される。
また、各プロセスカートリッジ20Y、20M、20C、20BKは、それぞれ、感光体ドラム21、帯電部22、クリーニング装置25が、一体化されたものである。そして、各プロセスカートリッジ20Y、20M、20C、20BKにおける感光体ドラム21上では、それぞれ、各色(イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック)の画像形成がおこなわれる。
The
The
以下、画像形成装置における、通常のカラー画像形成時の動作について説明する。
まず、原稿Dは、原稿搬送部51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55のコンタクトガラス53上に載置される。そして、原稿読込部55で、コンタクトガラス53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。
Hereinafter, an operation during normal color image formation in the image forming apparatus will be described.
First, the document D is transported from the document table in the direction of the arrow in the drawing by the transport roller of the
詳しくは、原稿読込部55は、コンタクトガラス53上の原稿Dの画像に対して、照明ランプから発した光を照射しながら走査させる。そして、原稿Dにて反射した光を、ミラー群及びレンズを介して、カラーセンサに結像する。原稿Dのカラー画像情報は、カラーセンサにてRGB(レッド、グリーン、ブルー)の色分解光ごとに読み取られた後に、電気的な画像信号に変換される。さらに、RGBの色分解画像信号をもとにして画像処理部(不図示である。)で色変換処理、色補正処理、空間周波数補正処理等の処理をおこない、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのカラー画像情報を得る。
Specifically, the
そして、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色の画像情報は、書込み部2に送信される。そして、書込み部2からは、各色の画像情報に基づいたレーザ光(露光光)が、それぞれ、対応するプロセスカートリッジ20Y、20M、20C、20BKの感光体ドラム21上に向けて発せられる。
Then, the image information of each color of yellow, magenta, cyan, and black is transmitted to the
一方、4つの感光体ドラム21は、それぞれ、図1の時計方向に回転している。そして、まず、感光体ドラム21の表面は、帯電部22との対向位置で、一様に帯電される(帯電工程である。)。こうして、感光体ドラム21上には、帯電電位が形成される。その後、帯電された感光体ドラム21表面は、それぞれのレーザ光の照射位置に達する。
書込み部2において、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射出される。レーザ光は、ポリゴンミラー3に入射して反射した後に、レンズ4、5を透過する。レンズ4、5を透過した後のレーザ光は、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。)。
On the other hand, the four
In the
イエロー成分に対応したレーザ光は、ミラー6〜8で反射された後に、紙面左側から1番目のプロセスカートリッジ20Yの感光体ドラム21表面に照射される。このとき、イエロー成分のレーザ光は、高速回転するポリゴンミラー3により、感光体ドラム21の回転軸方向(主走査方向)に走査される。こうして、帯電部22にて帯電された後の感光体ドラム21上には、イエロー成分に対応した静電潜像が形成される。
The laser beam corresponding to the yellow component is reflected by the
同様に、マゼンタ成分に対応したレーザ光は、ミラー9〜11で反射された後に、紙面左から2番目のプロセスカートリッジ20Mの感光体ドラム21表面に照射されて、マゼンタ成分に対応した静電潜像が形成される。シアン成分のレーザ光は、ミラー12〜14で反射された後に、紙面左から3番目のプロセスカートリッジ20Cの感光体ドラム212表面に照射されて、シアン成分の静電潜像が形成される。ブラック成分のレーザ光は、ミラー15で反射された後に、紙面左から4番目のプロセスカートリッジ20BKの感光体ドラム21表面に照射されて、ブラック成分の静電潜像が形成される。
Similarly, the laser beam corresponding to the magenta component is reflected by the mirrors 9 to 11 and then irradiated to the surface of the
その後、各色の静電潜像が形成された感光体ドラム21表面は、それぞれ、現像装置23Y、23M、23C、23BKとの対向位置に達する。そして、各現像装置23Y、23M、23C、23BKから感光体ドラム21上に各色のトナーが供給されて、感光体ドラム21上の潜像が現像される(現像工程である。)。
その後、現像工程後の感光体ドラム21表面は、それぞれ、複数のローラ部材28A〜28C、85に張架・支持された転写定着ベルト27との対向位置に達する。ここで、それぞれの対向位置には、転写定着ベルト27の内周面に当接するように転写バイアスローラ24が設置されている。そして、転写バイアスローラ24の位置で、転写定着ベルト27上に、感光体ドラム21上に形成された各色の画像(トナー像)が、順次重ねて転写される(第1転写工程である。)。
Thereafter, the surface of the
Thereafter, the surface of the
そして、第1転写工程後の感光体ドラム21表面は、それぞれ、クリーニング装置25との対向位置に達する。そして、クリーニング装置25で、感光体ドラム21上に残存する未転写トナーが回収される(クリーニング工程である。)。
その後、感光体ドラム21表面は、不図示の除電部を通過して、感光体ドラム21における一連の作像プロセスが終了する。
Then, the surface of the
Thereafter, the surface of the
他方、感光体ドラム21上の各色のトナー像が重ねて転写・担持された転写定着ベルト27の表面は、図中の矢印方向に走行して、加圧ローラ68(加圧部材)との当接位置(ニップ部である。)に達する。ここで、本実施の形態1における転写定着装置66には、ニップ部の上流側で転写定着ベルト27(又は、転写定着ベルト27に担持されたトナー像)を加熱するヒータ70が設置されているが、このヒータ70による加熱量は従来のものに比べてかなり少なく設定されている。
転写定着ベルト27に担持されたトナー像は、転写定着ベルト27と加圧ローラ68とのニップ部にて、記録媒体Pの転写定着面(おもて面)に転写されるとともに定着される(転写・定着工程である。)。詳しくは、記録媒体Pの転写定着面がニップ部の直前で加熱装置67(加熱手段)によって加熱されて、ニップ部にて、転写定着面の熱と、ヒータ70によって予備的に加熱された転写定着ベルト27の熱と、によってトナー像が加熱・溶融されるとともに、ニップ部の圧力によってトナー像が転写定着面に定着される。なお、転写定着装置66の構成・動作については、後で図2〜図4を用いてさらに詳しく説明する。
その後、転写定着ベルト27表面は、ベルトクリーニング部29の位置に達する。そして、転写定着ベルト27上の残トナー等の付着物がベルトクリーニング装置29に回収されて、転写定着ベルト27上の一連の転写定着プロセスが完了する。
On the other hand, the surface of the transfer and fixing
The toner image carried on the
Thereafter, the surface of the
ここで、転写定着装置66のニップ部に搬送される記録媒体Pは、給紙部61から搬送ガイド63、レジストローラ64、加熱装置67等を経由して搬送されたものである。
詳しくは、記録媒体Pを収納する給紙部61から、給紙ローラ62により給送された転写紙Pが、搬送ガイド63を通過した後に、レジストローラ64に導かれる。レジストローラ64に達した記録媒体Pは、転写定着ベルト27上のトナー像とタイミングを合わせて、転写定着ベルト27と加圧ローラ68とのニップ部に向けて搬送される。このとき、ニップ部に向けて搬送される記録媒体Pは加熱装置67の伝熱板67b(図2を参照できる。)に案内されるとともに、ブラシ状部材91によって伝熱板67bに向けて付勢されながら、記録媒体Pの転写定着面のみが加熱装置67(伝熱板67b)によって加熱される。
その後、フルカラー画像が転写・定着された記録媒体Pは、排紙搬送経路を通過して、排紙ローラ80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。なお、本実施の形態1における画像形成装置は、記録媒体Pの搬送速度(又は、プロセス線速)が、300mm/秒程度に設定されている。
Here, the recording medium P transported to the nip portion of the
Specifically, the transfer paper P fed by the
Thereafter, the recording medium P on which the full-color image has been transferred and fixed passes through the paper discharge conveyance path, and is discharged as an output image outside the apparatus
なお、本実施の形態1において用いられるトナーは、低温定着に適したものであることが好ましい。具体的に、トナーの軟化点(1/2流出温度)は100℃程度であることが好ましい。
トナー結着樹脂としては、以下の組成のものを使用することができる。
例えば、ポリエステル、ポリスチレン、ポリp−クロロスチレン、ポリビニルトルエン等のスチレン及びその置換体の単重合体;スチレン−p−クロロスチレン共重合体、スチレン−プロピレン共重合体、スチレン−ビニルトルエン共重合体、スチレン−ビニルナフタリン共重合体、スチレン−アクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリル酸エチル共重合体、スチレン−アクリル酸ブチル共重合体、スチレン−アクリル酸オクチル共重合体、スチレン−メタクリル酸メチル共重合体、スチレン−メタクリル酸エチル共重合体、スチレン−メタクリル酸ブチル共重合体、スチレン−α−クロルメタクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリロニトリル共重合体、 スチレン−ビニルメチルエーテル共重合体、スチレン−ビニルエチルエーテル共重合体、スチレン−ビニルメチルケトン共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレンーイソプレン共重合体、スチレン−アクリロニトリル−インデン共重合体、スチレン−マレイン酸共重合体、スチレン−マレイン酸エステル共重合体等のスチレン系共重合体が挙げられる。
また、以下の樹脂を混合して使用することもできる。ポリメチルメタクリレート、ポリブチルメタクリレート、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリウレタン、ポリアミド、エポキシ樹脂、ポリビニルブチラール、ポリアクリル酸樹脂、ロジン、変性ロジン、テルペン樹脂、フェノール樹脂、脂肪族又は脂環族炭化水素樹脂、芳香族系石油樹脂、塩素化パラフィン、パラフィンワックス等が挙げられる。この中で特に、ポリエステル樹脂を含有しているものは充分な定着性を得るために、好ましい。特に結晶性ポリエステル樹脂は、紙接触時に充分に軟化溶融し、定着強度とともに色再現性の高い画像形成が可能となる。ポリエステル樹脂は、アルコールとカルボン酸との縮重合によって得られるが、用いられるアルコールとはポリエチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、1,2−プロピレングリコール、1,3−プロピレングリコール、1,4−ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、1,4−ブテンジオール等のジオール類、1,4−ビス(ヒドロキシメチル)シクロヘキサン、ビスフェノールA、水素添加ビスフェノールA、ポリエキシエチレン化ビスフェノールA、ポリオキシプロピレン化ビスフェノールA等のエーテル化ビスフェノル類、これらを炭素数3〜22の飽和もしくは不飽和の炭化水素基で置換した2価のアルコール単体、その他の2価のアルコール単体を挙げることができる。
また、ポリエステル樹脂を得るために用いられるカルボン酸としては、例えばマレイン酸、フマール酸、メサコン酸、シトラコン酸、イタコン酸、グルタコン酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、シクロヘキサンジカルボン酸、コハク酸、アジピン酸、セバチン酸、マロン酸、これらを炭素数3〜22の飽和もしくは不飽和の炭化水素基で置換した2価の有機酸単量体、これらの酸無水物、低級アルキルエステルとリノレイン酸の2量体、その他の2価の有機酸単量体を挙げることができる。
バインダー樹脂として用いるポリエステル樹脂を得るためには、以上の2官能性単量体のみによる重合体のみでなく、3官能以上の多官能性単量体による成分を含有する重合体を用いることも好適である。かかる多官能性単量体である3価以上の多価アルコール単量体としては、例えばソルビトール、1,2,3,6−ヘキサンテトロール、1,4−サルビタン、ペンタエスリトール、ジペンタエスリトール、トリペンタエスリトール、蔗糖、1,2,4−ブタントリオール、1,2,5−ペンタントリオール、グリセロール、2−メチルプロパントリオール、2−メチル−1,2,4−ブタントリオール、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、1.3.5−トリヒドロキシメチルベンゼン、その他を挙げることができる。
また3価以上の多価カルボン酸単量体としては、例えば1,2,4−ペンゼントリカルボン酸、1,2,5−ペンゼントリカルボン酸、1,2,4−シクロヘキサントリカルボン酸、2,5,7−ナフタレントリカルボン酸、1,2,4−ナフタレントリカルボン酸、1,2,4−ブタントリカルボン酸、1,2,5−ヘキサントリカルボン酸、1,3−ジカルボキシル−2−メチル−2−メチレンカルボキシプロパン、テトラ(メチレンカルボキシル)メタン、1,2,7,8−オクタンテトラカルボン酸、エンボール3量体酸、これらの酸無水物、その他を挙げることができる。
The toner used in
As the toner binder resin, one having the following composition can be used.
For example, homopolymers of styrene such as polyester, polystyrene, poly p-chlorostyrene, polyvinyltoluene and the like; and styrene-p-chlorostyrene copolymers, styrene-propylene copolymers, styrene-vinyltoluene copolymers. Styrene-vinyl naphthalene copolymer, styrene-methyl acrylate copolymer, styrene-ethyl acrylate copolymer, styrene-butyl acrylate copolymer, styrene-octyl acrylate copolymer, styrene-methyl methacrylate Copolymer, styrene-ethyl methacrylate copolymer, styrene-butyl methacrylate copolymer, styrene-α-chloromethyl methacrylate copolymer, styrene-acrylonitrile copolymer, styrene-vinyl methyl ether copolymer, Styrene-vinyl ethyl ether Copolymer, styrene-vinyl methyl ketone copolymer, styrene-butadiene copolymer, styrene-isoprene copolymer, styrene-acrylonitrile-indene copolymer, styrene-maleic acid copolymer, styrene-maleic acid ester copolymer Examples thereof include styrenic copolymers such as polymers.
Moreover, the following resin can also be mixed and used. Polymethyl methacrylate, polybutyl methacrylate, polyvinyl chloride, polyvinyl acetate, polyethylene, polypropylene, polyurethane, polyamide, epoxy resin, polyvinyl butyral, polyacrylic acid resin, rosin, modified rosin, terpene resin, phenol resin, aliphatic or fat Examples thereof include cyclic hydrocarbon resins, aromatic petroleum resins, chlorinated paraffin, and paraffin wax. Among these, those containing a polyester resin are preferred in order to obtain sufficient fixing properties. In particular, the crystalline polyester resin is sufficiently softened and melted at the time of paper contact, and can form an image with high color reproducibility as well as fixing strength. The polyester resin is obtained by condensation polymerization of alcohol and carboxylic acid, and the alcohol used is polyethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, 1,2-propylene glycol, 1,3-propylene glycol, 1,4-butane. Diols such as diol, neopentyl glycol, 1,4-butenediol, 1,4-bis (hydroxymethyl) cyclohexane, bisphenol A, hydrogenated bisphenol A, polyexethylenated bisphenol A, polyoxypropylenated bisphenol A, etc. And a divalent alcohol simple substance obtained by substituting these with a saturated or unsaturated hydrocarbon group having 3 to 22 carbon atoms, and other divalent alcohol simple substance.
Examples of the carboxylic acid used to obtain the polyester resin include maleic acid, fumaric acid, mesaconic acid, citraconic acid, itaconic acid, glutaconic acid, phthalic acid, isophthalic acid, terephthalic acid, cyclohexanedicarboxylic acid, succinic acid, Adipic acid, sebacic acid, malonic acid, divalent organic acid monomers in which these are substituted with a saturated or unsaturated hydrocarbon group having 3 to 22 carbon atoms, acid anhydrides thereof, lower alkyl esters and linolenic acid Dimers and other divalent organic acid monomers can be mentioned.
In order to obtain a polyester resin to be used as a binder resin, it is also preferable to use not only a polymer with only the above bifunctional monomer but also a polymer containing a component with a trifunctional or higher polyfunctional monomer. It is. Examples of the polyhydric alcohol monomer having three or more valences that are such polyfunctional monomers include sorbitol, 1,2,3,6-hexanetetrol, 1,4-sarbitane, pentaesitol, dipenta. Esitol, tripentaerythritol, sucrose, 1,2,4-butanetriol, 1,2,5-pentanetriol, glycerol, 2-methylpropanetriol, 2-methyl-1,2,4-butanetriol , Trimethylolethane, trimethylolpropane, 1.3.5-trihydroxymethylbenzene, and others.
Examples of the trivalent or higher polyvalent carboxylic acid monomer include 1,2,4-benzenetricarboxylic acid, 1,2,5-benzenetricarboxylic acid, 1,2,4-cyclohexanetricarboxylic acid, 5,7-naphthalenetricarboxylic acid, 1,2,4-naphthalenetricarboxylic acid, 1,2,4-butanetricarboxylic acid, 1,2,5-hexanetricarboxylic acid, 1,3-dicarboxyl-2-methyl-2 -Methylenecarboxypropane, tetra (methylenecarboxyl) methane, 1,2,7,8-octanetetracarboxylic acid, embol trimer acid, acid anhydrides thereof, and the like.
また、本実施の形態1に用いるトナーには、転写定着工程時の転写定着ベルト27表面でのトナーの離型性を向上する目的で、離型剤を含有させることができる。離型剤として、公知のものをすべて使用できるが、特に脱遊離脂肪酸型カルナウバワックス、モンタンワックス及び酸化ライスワックス、エステルワックスを単独又は組み合わせて使用することができる。カルナウバワックスとしては、微結晶のものが良く、酸価が5以下であり、トナーバインダー中に分散したときの粒子径が1μm以下の粒径であるものが好ましい。モンタンワックスについては、一般に鉱物より精製されたモンタン系ワックスを指し、カルナウバワックス同様、微結晶であり、酸価が5〜14であることが好ましい。酸化ライスワックスは、米ぬかワックスを空気酸化したものであり、その酸価は10〜30が好ましい。各ワックスの酸価が各々の範囲未満であった場合、低温定着温度が上昇し低温定着化が不充分となる。逆に酸価が各々の範囲を超えた場合、コールドオフセット温度が上昇し低温定着化が不充分となる。ワックスの添加量としてはバインダー樹脂100重量部に対して1〜15重量部、好ましくは3〜10重量部の範囲で用いられる。1重量部未満では、その離型効果が薄く所望の効果が得られにくい。また、15重量部を超えた場合はキャリアへのスペントが顕著になる等の問題が生じる。
また、外添加剤として、トナーの流動性を向上させる目的で、シリカ、酸化チタン、アルミナ等、さらに必要に応じて脂肪酸金属塩類やポリフッ化ビニリデン等を添加しても良い。
特に、転写定着装置66は、トナーを充分に加熱することが可能であるため、サブミクロンの大粒径シリカ等の添加剤を比較的多量に用いても定着性や定着温度に影響を与えないため、流動性・転写性を考慮した外添処方が可能である。
Further, the toner used in the first exemplary embodiment can contain a release agent for the purpose of improving the release property of the toner on the surface of the
Further, as an external additive, for the purpose of improving the fluidity of the toner, silica, titanium oxide, alumina, and the like, and if necessary, fatty acid metal salts, polyvinylidene fluoride, and the like may be added.
In particular, since the
次に、図2〜図4にて、本実施の形態1において特徴的な転写定着装置66について詳述する。
図2は、転写定着装置66の一部を示す拡大図である。図3は、加熱手段としての加熱装置67を図2のX方向から幅方向にみた図である。図4は、転写定着ベルト27を示す拡大断面図である。
図2に示すように、転写定着装置66は、転写定着ベルト27(転写定着部材)、加熱装置67(加熱手段)、ヒータ70、加圧部材としての加圧ローラ68、付勢部材としてのブラシ状部材91、冷却手段としての均しローラ85、等で構成される。
Next, with reference to FIGS. 2 to 4, the characteristic
FIG. 2 is an enlarged view showing a part of the
As shown in FIG. 2, the
ここで、転写定着ベルト27は、図4を参照して、内周面側に形成された基材層27c上に、弾性層27b、表面層27a(被覆層)が順次形成された多層構造のエンドレスベルトである。転写定着ベルト27の基材層27c(ベースフィルム)は、ローラ部材28A〜28Cへの巻回に適した可撓性と強度とを有するものであればよく、例えば、高分子フィルム、金属フィルム、又は、これらを複合化して得られた複合フィルムを使用することができる。具体的に、高分子フィルムとしては、ポリイミド類、ポリアミドイミド類、ポリエステル類、ポリカーボネート類、等のシート状又はクロス状の成形物等を挙げることができる。また、このような高分子フィルムは、内部にカーボンブラック、グラファイト等の導電化剤、帯電防止剤、磁性体、剥離剤、補強材等の添加剤を添加したものであってもよい。本実施の形態1では、基材層27cとしてポリイミドが用いられ、弾性層27bとしてシリコーンゴムが用いられている。
Here, referring to FIG. 4, the
ここで、本実施の形態1における転写定着ベルト27は、記録媒体Pに接触する側(外周面側である。)に形成される表面層27aが、耐熱性(定着温度よりも大きな200℃程度で強度や弾性率等の物性値の大きな変化がない性質である。)を有する弾性材料と、多孔質化されたフッ素樹脂材料と、からなる複合材料で形成されていて、さらに導電性を有するように形成されている。
具体的に、多孔質化されたフッ素樹脂材料としては、PTFE(ポリテトラフルオロエチレン)に圧延、押し出し、混練、延伸等の手段により剪断力を作用させて、これらの樹脂を連続気孔を有するように多孔質化させて得られるフィブリル化樹脂を挙げることができる。また、このような多孔質化されたフッ素樹脂材料と複合化される弾性材料は、表面層27aに離型性(反タック性)に加えて弾性を付与する上で重要であり、常温硬化型(RTV)や低温硬化型(LTV)のゴム材料を使用することができる。具体的に、表面層27aの弾性材料としては、RTVシリコーンゴム、LTVシリコーンゴム、フッ素ゴム、フッ化シリコーンゴム、フルオロカーボンシロキサンゴム等を挙げることができる。また、これらのゴム中に、表面層27aの離型性をより一層向上させるためにシリコーン油等を添加したり、熱伝導性等の性能を向上させるためにカーボンブラック、グラファイト、窒化硼素、アルミナ、シリカ等の無機粉末を添加してもよい。
このように、転写定着ベルト27の表面層27aを形成することで、表面の凸凹が大きな凹凸紙を通紙する場合であっても、ニップ部にて凹凸紙の凸凹な表面への転写定着ベルトの密着性(追従性)を高めることができるために、凹凸紙に対して画像のドット再現性が低下することなく高画質な画像を形成することができる。さらに、表面平滑性が高いコート紙を通紙する場合であっても、表面層27aのタック性が比較的低いために、転写定着工程後のコート紙が転写定着ベルト27から分離されずに転写定着ベルト27に巻き付いてしまう不具合を抑止することができる。なお、本願における、「多孔質化された」フッ素樹脂材料とは、空隙率が概ね50%以上(体積比率が50%以下)の略網目構造のフッ素樹脂材料である。
Here, in the
Specifically, as a porous fluororesin material, a shear force is applied to PTFE (polytetrafluoroethylene) by means of rolling, extruding, kneading, stretching, etc. so that these resins have continuous pores. Examples thereof include fibrillated resins obtained by making them porous. The elastic material combined with such a porous fluororesin material is important for imparting elasticity to the
In this way, by forming the
なお、転写定着ベルト27は、その厚さが300μm以下(好ましくは100μm以下)に設定するのが好ましい。転写定着ベルト27の厚さが薄すぎると、所望の強度を達成できなくなるほか、離型性と弾性とを付与する上で重要な表面層27aに所望の性能を付与するのが困難になるので、最低でも80μm程度の厚さが必要になる。また、ベルトの厚さが300μmを超えると、ベルトを張架したときの曲率を大きくすることができなくなるため、ベルトの耐久性を確保しつつ装置の小型化を達成することができなくなる。
また、転写定着ベルト27において、基材層27cの層厚は15〜200μm(好ましくは50〜75μm)に、弾性層27b(中間層)の層厚は50〜200μm(好ましくは80〜160μm)に、表面層27aの層厚は10〜40μmに設定することが好ましい。
また、転写定着ベルト27の表面と記録媒体Pとの摩擦係数が0.1〜0.5の範囲になるように設定することが好ましい。摩擦係数が0.5を超えてしまうと、記録媒体Pと転写定着ベルト27との密着力が大きくなりすぎて、記録媒体Pが転写定着ベルト27から分離しずらくなり、さらには転写定着ベルト27の表面に紙粉やゴミ等の不溶融物が付着してクリーニング性が悪化してしまう。
なお、転写定着ベルト27は、基材層27cが完全なシームレス構造でなくても、基材層27c上に弾性層27bや表面層27aが積層されることにより画質に影響を与えない程度の高精度な継目が形成されていれば実質的にシームレス構造のものと変わりなく使用上問題がない。
The thickness of the
In the
Further, it is preferable that the friction coefficient between the surface of the
The transfer and fixing
このようにフィブリル化樹脂で多孔質化されたフッ素樹脂材料を含有する表面層27aを有する転写定着ベルト27は、次のように製造される。
まず、予めフッ素樹脂をフィブリル化させてフィブリル化樹脂の多孔質体を形成して、この多孔質体の空隙中にゴム材料(弾性材料)を含浸させる。その後、これを接着性が改善処理された基材層27c(又は弾性層27b)の表面に貼り合わせて、その後に加熱処理してゴム材料を硬化させる。その際、上述した多孔質体の一面に接着剤を塗布してから基材層27c(又は弾性層27b)の上に表面層27aを積層してもよいし、多孔質体の空隙中にゴム材料を含浸させて加熱硬化させてからその一面に接着剤を塗布して、これを基材層27c(又は弾性層27b)の表面に貼り合わせて積層してもよい。さらには、上述した多孔質体を接着剤により基材層27c(又は弾性層27b)の表面に貼り合わせ積層してから、積層された多孔質体の空隙中にゴムを含浸させて、その後に加熱硬化させてもよい。
The
First, a fluororesin is fibrillated in advance to form a porous body of the fibrillated resin, and a rubber material (elastic material) is impregnated in the voids of the porous body. Thereafter, this is bonded to the surface of the
ここで、本実施の形態1における転写定着ベルト27は、幅方向(図2の紙面垂直方向である。)の長さが300mmに、周長(走行方向の長さである。)が1150mmに設定されている。また、転写定着ベルト27における、基材層27cは層厚が70μm程度のポリイミドで形成され、弾性層27bは層厚が110μm程度のシリコーンゴムで形成され、表面層27aは厚さが10μmで空隙率80%の導電性の延伸多孔質PTFEの中に付加重合型シリコーンゴムを含浸させて120℃で1時間加熱硬化させて形成されたものである。このように形成された転写定着ベルト27は、その体積抵抗率が108Ω・cm程度である。
Here, the transfer and fixing
また、加圧部材としての加圧ローラ68は、アルミニウム等からなる円筒状の芯金上に表面層(離型層)が形成されたものであって、図2の時計方向に回転する。加圧ローラ68は、不図示の加圧機構によって、転写定着ベルト27を介してローラ部材28Aに圧接する。こうして、加圧ローラ68と転写定着ベルト27との間に、所望のニップ部が形成される。なお、本実施の形態1では、加圧ローラ68によってニップ部にかかる圧力が0.3〜0.5MPa程度に設定されていて、ニップ部におけるニップ幅が12mm程度に設定されている。
加圧ローラ68の表面層としては、PTFE(ポリテトラフルオロエチレン)、PFA(4フッ化エチレンバーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体)、FEP(テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体)、等を用いることができる。
The
As the surface layer of the
加熱手段としての加熱装置67は、転写定着装置66におけるニップ部の入口側の近傍に配設されている。加熱装置67は、加熱体67a、伝熱板67b、電極67c、等で構成される。
加熱体67aは、伝熱板67bと電極67cとに挟持されている。本実施の形態1では、加熱体67aとして、所定のキューリー点に達すると抵抗が急激に上昇する抵抗発熱体を用いている。具体的に、加熱体67aとして、チタン酸バリウム系半導体磁器素体からなる正特性サーミスタを用いている。また、本実施の形態1では、図3に示すように、加熱体67a(正特性サーミスタ)を幅方向に10個並設している。
伝熱板67b(伝熱部材)は、板厚が0.2mmのステンレス鋼板である。伝熱板67bは、レジストローラ64の近傍からニップ部の近傍にかけて延設されていて、ニップ部に向けて搬送される記録媒体Pを案内する案内板(ガイド板)として機能する。また、伝熱板67bは、ニップ部に向けて搬送される記録媒体Pの転写定着面(おもて面)に接触して、加熱体67aで発生した熱を記録媒体P(転写定着面)に伝熱する機能を有する。さらに、伝熱板67bには交流電源71が接続されていて、一方の電極としても機能することになる。
A
The
The
加熱体67aを挟持する電極67c及び伝熱板67bには、交流電源71が接続されていて、スイッチ72が接続されることにより加熱体67aの両端にAC100ボルトの電圧が印加される。これにより、加熱体67a内に電流が流れて加熱体67aが発熱することになる。さらには、加熱体67aの熱が伝熱板67bから記録媒体Pの転写定着面に伝えられる。
なお、本実施の形態1では、伝熱板67bの材料として、熱伝導率が高く、同体積における熱容量が低く、比較的安価な銅を用いているために、加熱効率が高く比較的安価な加熱装置67を提供することができる。
An
In the first embodiment, as the material of the
ここで、加熱体67aは、記録媒体Pの発火点よりも低いキューリー点を有するものを用いることが好ましい。これにより、加熱体67aは、その自己温度制御機能によって、記録媒体Pの発火点以上に昇温する不具合が抑止される。
具体的に、本実施の形態1では、加熱体67aのキューリー点を200℃に設定している。これにより、加熱体67aの温度が200℃を超えたときに、電極67cと伝熱板67bとの間の抵抗が急激に上昇して、加熱体67a内に流れる電流が低下する。詳しくは、加熱体67aの温度が210℃のとき加熱体67a内に流れる電流は1/2に低下して、加熱体67aの温度が220℃のとき加熱体67a内に流れる電流は1/4に低下する。
このように構成された加熱体67aは、1200ワットの電力で6秒後に190〜200℃にまで昇温して、その後は自己温度制御機能により210℃以上に昇温することはない。加熱体67aを210℃以下で制御する場合には、図示しない温度センサを用いてPID制御等によって所望の温度に制御する。制御回路が故障しても、上述のように210℃以上にはなり得ないので安全性が確保される。また、本実施の形態1では、幅方向に複数の加熱体67aを並設しているために、複数の加熱体67aによってそれぞれの自己温度制御がおこなわれて、幅方向の温度ムラを10℃以下にすることができる。
Here, it is preferable to use a
Specifically, in the first embodiment, the Curie point of the
The
このように構成された加熱装置67は、上述したように、転写・定着工程直前の記録媒体Pの転写定着面(おもて面)のみを加熱するものである。換言すると、加熱装置67は、記録媒体Pの裏面(転写定着面に対する裏面である。)が昇温する前に(おもて面から裏面に熱が伝達される前に)記録媒体Pがニップ部に搬送されるように転写定着面を加熱する。
As described above, the
本願発明者は、160℃に加熱された銅板(厚さ1mm)に記録媒体P(厚紙300g紙)を60msec接触させてその後に雰囲気温度40℃の空中に搬送(空走)したときの、記録媒体Pの転写定着面の温度変動をシミレーションした。その結果、銅板によって約140℃まで加熱された記録媒体Pが、雰囲気温度40℃の空中に10msec(搬送速度300mm/秒の場合、3mmの搬送距離に相当する。)搬送されるだけで110℃まで温度が低下するのがわかった。したがって、転写定着工程前の記録媒体Pの加熱効率を上げるためには、記録媒体を加熱する伝熱部材(伝熱板)をできる限りニップ部に近接させることが必要になる。
本実施の形態1では、伝熱板67bを板状に形成して、その先端をできる限りニップ部に近づけるとともに、その搬送方向の長さをできる限り長く設定しているために、転写定着工程前の記録媒体Pの加熱効率を向上させることができる。
The inventor of the present application made a recording when the recording medium P (thick paper 300 g paper) was brought into contact with a copper plate (
In the first embodiment, the
ここで、本実施の形態1における伝熱板67bは、記録媒体Pを案内する案内面(記録媒体Pに接触する面である。)に、フッ素樹脂粒子を含有するニッケルメッキが覆設されている。具体的には、ニッケルメッキの皮膜中に30vol%のPTFE(ポリテトラフルオロエチレン)を分散させている。このようなコーティングは、析出状態の硬度がHv300程度であって通常の樹脂コーティングに比べて硬く、すべり性、耐摩耗性、離型性にも優れている。したがって、伝熱板67bにトナーや紙粉が付着する不具合を軽減できるとともに、伝熱板67bの耐久性を向上させることができる。
なお、伝熱板67bの案内面(記録媒体Pに接触する面である。)を、耐摩耗性が高いダイヤモンドライクカーボン(DLC)やグラファイトライクカーボン(GLC)で覆設することもできる。
Here, the
The guide surface of the
本実施の形態1における加熱装置67は、記録媒体Pの転写定着面の温度が転写定着ベルト27の表面温度よりも高くなるように、転写定着面を加熱している。すなわち、転写定着ベルト27に担持されたトナー像Tは、ニップ部にて、主として記録媒体Pから受ける熱により加熱・溶融されることになる。
本実施の形態1では、記録媒体Pの転写定着面を加熱していて、出力画像上にて充分な光沢を得るための温度を独立して設定できるので、ヒータ70によって加熱される転写定着ベルト27の温度(定着設定温度)を低くできる。また、記録媒体Pは転写・定着工程の直前に加熱されるので、過剰に加熱されずに、トナーTと記録媒体Pとの密着性も必要以上に高められることはない。
すなわち、本実施の形態1の構成によれば、低温定着が可能であって、装置のウォームアップ時間を短縮できて、省エネルギ化を向上させることができる。また、転写定着ベルト27への熱移動を抑制できるので、転写定着ベルト27の耐久性を向上させることができる。さらに、転写定着ベルト27の加熱温度が低減されるために、転写定着ベルト27の熱劣化を抑制できる。
The
In the first embodiment, the transfer and fixing surface of the recording medium P is heated, and the temperature for obtaining sufficient gloss on the output image can be set independently. Therefore, the transfer and fixing belt heated by the
That is, according to the configuration of the first embodiment, it is possible to perform low-temperature fixing, reduce the warm-up time of the apparatus, and improve energy saving. In addition, since heat transfer to the
また、本実施の形態1における転写定着装置66は、伝熱板67bによってニップ部に案内される記録媒体Pを、ブラシ状部材91(付勢部材)によって伝熱板67bに押し付ける(付勢する)ように構成されている。このように構成することにより、伝熱板67bに対する記録媒体Pの密着力と密着時間が向上するために、伝熱板67bによって記録媒体Pの表面を確実に目標温度まで温度上昇させて、定着不良を抑制することが可能となる。
Further, the
ここで、ブラシ状部材91は、耐熱性を有するポリイミド繊維(直径0.2mm)からなり密度50本/cm2にて植毛されたブラシ毛91aが、伝熱板67bに案内される記録媒体Pに複数個所で点接触又は線接触するように構成されたものである。記録媒体Pとの接触面積を極力小さくして記録媒体Pを伝熱板67bに押圧することで、ブラシ状部材91の側に熱が移動して記録媒体Pの加熱効率が低下する不具合を抑止することができるとともに、記録媒体Pの搬送性が低下する不具合を抑止することができる。
Here, the brush-
このように、本実施の形態1における転写定着装置66は、転写定着ベルト27の加熱を最小限に抑えて、トナーの加熱・溶融に必要な熱量を、ニップ部に搬送される直前に記録媒体Pを効率的に加熱することで補足するものである。しかし、その場合に、加熱された記録媒体Pから転写定着ベルト27が多量かつ不均一な分布の熱を受けて、転写定着ベルト27の幅方向(記録媒体の搬送方向に直交する方向である。)に温度ムラが生じて、定着ムラやオフセット等の定着不良画像が発生しやすくなってしまう。
これに対して、本実施の形態1では、図2に示すように、ニップ部を通過した後の転写定着ベルト27の表面の幅方向の温度分布を均一化するとともに、転写定着工程後の転写定着ベルト27を冷却する冷却手段としての均しローラ85を設置している。
均しローラ85は、ニップ部に対して転写定着ベルト27の走行方向下流側に配設されたローラ部材であって、3つのローラ部材28A〜28Cとともに転写定着ベルト27を張架・支持する。冷却手段としての均しローラ85は、ヒートパイプであって、その内部で熱を効率的に対流させることで、転写定着ベルト27を冷却するとともに転写定着ベルト27表面の幅方向の温度分布を均一化する。これにより、転写定着ベルト27の加熱を最小限に抑えてニップ部に搬送される直前の記録媒体Pを加熱装置67によって加熱する場合であっても、定着ムラやオフセット等の定着不良が発生するのを抑止することができる。
As described above, the
In contrast, in the first embodiment, as shown in FIG. 2, the temperature distribution in the width direction of the surface of the transfer and fixing
The leveling
以上説明したように、本実施の形態1における転写定着ベルト27は、記録媒体Pに接触する外周面側に形成される表面層27aが、耐熱弾性材料と、多孔質化されたフッ素樹脂材料と、からなる複合材料で形成されていて、さらに導電性を有するように形成されているために、記録媒体Pの凸凹な表面への転写定着ベルト27の密着性(追従性)と、記録媒体Pの平滑な表面に対する転写定着ベルト27の離型性(反タック性)と、を両立させることができる。具体的には、記録媒体Pの種類が異なり、その表面のRy(最大高さ)が0.5〜40μmの範囲で変化しても、上述した密着性と離型性とを両立させることができる。
As described above, the
ここで、転写定着ベルト27の表面層27aの導電性は、ニップ部の入口近傍で異常放電が生じて記録媒体P上に転写されるトナー像に転写チリが発生するのを防止するために必要な特性であって、108〜1011Ω・cm程度の体積抵抗率を有する必要がある。
転写定着ベルト27の表面層27aに導電性を付与する方法としては、ゴム材料(弾性材料)にカーボンブラック等を添加して導電性を付与させてもよいが、多孔質化されたフッ素樹脂材料にカーボンブラック等を添加して導電性を付与するのが好ましい。これは、ゴム材料(弾性材料)にカーボンブラック等を添加して導電性を付与した場合には、ゴム材料の線膨張が200〜300ppm/℃と大きいために、加熱・冷却のサイクルを繰り返すことによりゴム材料内の導電経路が遮断されて材料の導電性が経時で低下してしまう可能性があるためである。これに対して、多孔質化されたフッ素樹脂材料に導電性を付与した場合には、フッ素樹脂材料の線膨張が100〜120ppm/℃と比較的小さいために、加熱・冷却のサイクルを繰り返しても膨張収縮が小さくて導電性の変化が生じにくい。
なお、表面層27aに導電性を付与する方法としては、多孔質化した網目状のフッ素樹脂にカーボン等を混練等により充填する方法や、多孔質化した網目状のフッ素樹脂にナノカーボン等を吸着させる方法や、多孔質化した網目状のフッ素樹脂に存在するゴム材料(弾性材料)にカーボン等を混練等により充填する方法がある。
Here, the conductivity of the
As a method for imparting conductivity to the
In addition, as a method of imparting conductivity to the
また、上述したように、多孔質化されたフッ素樹脂材料にカーボンブラック等の導電性充填剤を添加して導電性を付与する場合に、多孔質化されたフッ素樹脂材料における加工時の延伸方向と、前記転写定着ベルト27の走行方向と、が一致するように形成することが好ましい。多孔質化されたフッ素樹脂材料における加工時の延伸方向は、それに直交する方向に比べて、その材料内に含まれる導電性充填剤の間隔が大きくなる方向である。したがって、その延伸方向と転写定着ベルト27の走行方向とを一致させることで、転写定着ベルト27における走行方向の抵抗を高くすることができるため、ニップ部の入口でのバイアス効果が低減して、入口近傍の空間における放電が低下して、記録媒体P上に転写されるトナー像に転写チリが生じにくくなる。
In addition, as described above, when a conductive filler such as carbon black is added to the porous fluororesin material to impart conductivity, the stretching direction during processing of the porous fluororesin material And the traveling direction of the transfer and fixing
また、本実施の形態1における転写定着ベルト27は、上述したように、基材層27c上に弾性層27bを介して表面層27cを形成している。このように、基材層27cと表面層27cとの間に弾性層27bを設けることで、転写定着ベルト27全体としての弾性を確保することができて、記録媒体Pの表面の凹凸への密着性(追従性)が向上することになる。
また、その弾性層27bは、表面層27aよりも高い体積抵抗率を有するように形成されている。このように、表面層27aに内接する弾性層27bの体積抵抗率を高く設定することで、転写定着ベルト27の表面抵抗が高くなるために、ニップ部の入口でのバイアス効果が低減して、入口近傍の空間における放電が低下して、記録媒体P上に転写されるトナー像に転写チリが生じにくくなる。
Further, as described above, the
The
図5は、本実施の形態1における転写定着装置66を用いることによる効果を確認するために、本願発明者がおこなった実験の条件及び結果を示す表図である。
実験は、本実施の形態1における画像形成装置を用いて、転写定着ベルト27の表面層27aの材料を12種類(実施例1〜7、比較例1〜5)振って、種々の記録媒体Pについての通紙性(転写定着ベルト27への記録媒体Pの巻き付き)と画質(ドット再現性)とを確認したものである。
比較例1は転写定着ベルト27の表面層27aをシリコーンゴム(JIS−A硬度が20Hsのものである。)のみで形成して、実施例1〜3は転写定着ベルト27の表面層27aをシリコーンゴム(JIS−A硬度が20Hsのものである。)と体積比率(100%−空隙率である。)が10、20、30%の多孔質PTFEとで形成した。比較例2は転写定着ベルト27の表面層27aをシリコーンゴム(JIS−A硬度が40Hs)のみで形成して、実施例4〜5は転写定着ベルト27の表面層27aをシリコーンゴム(JIS−A硬度が40Hs)と体積比率が10、20%の多孔質PTFEとで形成した。比較例3は転写定着ベルト27の表面層27aを信越化学工業製「SIFEL」(JIS−A硬度が30Hs)のみで形成して、実施例6〜7は転写定着ベルト27の表面層27aを信越化学工業製「SIFEL」(JIS−A硬度が30Hs)と体積比率が10、20%の多孔質PTFEとで形成した。比較例4は転写定着ベルト27の表面層27aをフッ素ゴム(JIS−A硬度が50Hs)のみで形成した。比較例5は転写定着ベルト27の表面層27aをPTFE(多孔質化されていないものである。)のみで形成した。
FIG. 5 is a table showing the conditions and results of an experiment conducted by the inventors of the present application in order to confirm the effect of using the
In the experiment, using the image forming apparatus according to the first embodiment, 12 kinds of materials of the
In Comparative Example 1, the
また、図5において、A〜Fの記号は、下記の記録媒体に対応している。
Aは「王子製紙 POD グロスコート紙」(坪量80g/m2、Ry0.5μm)であり、Bは「王子製紙 ミラーコートプラチナ」(坪量104g/m2、Ry0.4μm)であり、Cは「NBSリコー タイプ6200」(坪量80g/m2、Ry5.2μm)であり、Dは「NBSリコー タイプCF135W」(坪量155g/m2、Ry6.3μm)であり、Eは「特種製紙 マーメイド」(坪量105g/m2、Ry30μm)であり、Fは「特種製紙 レザック66」(坪量116g/m2、Ry36μm)である。なお、上記の「Ry」は、測定長さを25mm、λcを8mmに設定したときの、記録媒体の表面性(最大高さ)である。なお、記録媒体A、Bはコート紙であって、記録媒体C、Dは普通紙であって、記録媒体E、Fは凹凸紙である。
これらの6種類の記録媒体A〜Fのすべてについて、所定枚数の通紙をおこない、転写定着ベルト27への記録媒体の巻き付きの有無と、600dpiの2×2画像におけるドット再現性の良否(ドットの欠損の有無)と、を確認した。なお、ドット再現性の良否は、加圧ローラ68の加圧条件を2種類(圧力0.5MPaと、圧力0.3MPaと、である。)振ったもので評価した。また、ドット再現性の良否は、2×2画像の拡大写真を観察して、図6(A)のようにドットPDの欠損がまったくないものを「良」として、図6(B)のようにドットPDの欠損が生じたものを「否」とした。
例えば、比較例1においては、加圧条件に関わらずA〜Fのすべての紙種でドット再現性が良好であったのに対して、A、Bの2種類の紙種(いずれもコート紙である。)で転写定着ベルト27への記録媒体の巻き付きが生じたことになる。
In FIG. 5, symbols A to F correspond to the following recording media.
A is “Oji Paper POD gloss coated paper” (basis weight 80 g / m 2 , Ry 0.5 μm), B is “Oji Paper Mirror Coat Platinum” (basis weight 104 g / m 2 , Ry 0.4 μm), C Is “NBS Ricoh type 6200” (basis weight 80 g / m 2 , Ry 5.2 μm), D is “NBS Ricoh type CF135W” (basis weight 155 g / m 2 , Ry 6.3 μm), and E is “special papermaking” Mermaid ”(basis weight 105 g / m 2 ,
With respect to all of these six types of recording media A to F, a predetermined number of sheets are passed, whether or not the recording medium is wound around the transfer and fixing
For example, in Comparative Example 1, the dot reproducibility was good for all the paper types A to F regardless of the pressurizing conditions, whereas two paper types A and B (both coated papers) Thus, the recording medium is wound around the
また、図5において、転写定着ベルト27への記録媒体の巻き付きの有無に関わる代用特性としての、転写定着ベルト27のタック性(離型性)を調べるためにボールタック試験をおこなった結果(一部の実施例、比較例のみおこなったものである。)を示している。
ボールタック試験は、「JIS Z 0237」に準拠するものであって、傾斜角度のみを20度に変更しておこなった。図5中に記載の結果は、試験において測定されたボールナンバー(例えば、ボールナンバー2は直径1.59mmのボールである。)であって、ボールナンバーが小さいほどタック性が低く転写定着ベルトへの巻き付きが生じにくいことになる。
Further, in FIG. 5, a result of performing a ball tack test in order to investigate the tack property (release property) of the
The ball tack test was based on “JIS Z 0237” and was performed by changing only the inclination angle to 20 degrees. The results shown in FIG. 5 are the ball numbers measured in the test (for example,
また、図5において、ドット再現性の良否に関わる代用特性としての、記録媒体の凹凸面に対する転写定着ベルト27の密着性(追従性)を調べるためにユニバーサル硬度(HU)を測定・算出した結果を示している。
ユニバーサル硬度(HU)は、ビッカース圧子の押込み深さ30μmでの反発力を測定して、面積で除すことで応力に換算して求めたものである。詳しくは、測定には微小硬度試験機「フィッシャースコープH100」(ヘルムートフィッシャー社製)を使用した。転写定着ベルトをヒータ等の加熱源で加熱して、実際の定着温度に保持した状態で測定をおこなう。測定には、正四角錐ダイヤモンド圧子であるビッカース圧子を用いる。ビッカース圧子をサンプルに垂直に押し込み、圧子の進入深さ(h)と荷重(F)からユニバーサル硬さ(HU)を計算する。正四角錐の対面角は136°であるため、ユニバーサル硬さ(HU)は次式で定義される。
HU(N/mm2)=F(mN)×103/(26.43×h(μm)2)
この値がニップ部の圧力を下回ると記録媒体E、Fのような凹凸紙に対しても転写定着ベルトが追従することになる。
Further, in FIG. 5, the result of measuring and calculating the universal hardness (HU) in order to examine the adhesion (following property) of the
The universal hardness (HU) is obtained by measuring the repulsive force at the indentation depth of 30 μm of the Vickers indenter and dividing it by the area to obtain a stress. Specifically, a micro hardness tester “Fischer Scope H100” (manufactured by Helmut Fischer) was used for the measurement. The transfer fixing belt is heated by a heating source such as a heater, and measurement is performed while the transfer fixing belt is held at an actual fixing temperature. For the measurement, a Vickers indenter which is a regular quadrangular diamond indenter is used. The Vickers indenter is pushed vertically into the sample, and the universal hardness (HU) is calculated from the indenter penetration depth (h) and load (F). Since the facing angle of the regular quadrangular pyramid is 136 °, the universal hardness (HU) is defined by the following equation.
HU (N / mm 2 ) = F (mN) × 10 3 /(26.43×h (μm) 2 )
If this value falls below the pressure at the nip portion, the transfer and fixing belt follows the uneven paper such as the recording media E and F.
なお、この実験で用いる転写定着装置は、転写定着ベルトの走行速度を300mm/秒、転写定着ベルトの表面温度を60℃、記録媒体のニップ部突入温度を100〜120℃に設定したものである。また、画像形成装置におけるプリントスピードは、60枚/分(A4サイズの記録媒体)に設定されていて、所定枚数の連続通紙をおこなった。
また、この実験で用いたトナーは、「imagio MP C6000用P×Pトナー」(リコー社製)である。なお、追加実験として、「EAトナー」(富士ゼロックス社製)、「Sトナー」(キャノン社製)を用いて、同様の試験をおこなった結果、図5の実験結果とほぼ同様の結果を得ることができた。なお、上述したいずれのトナーを用いた場合にも、記録媒体のニップ部突入温度は±1℃の範囲であった。
The transfer fixing apparatus used in this experiment is set such that the transfer fixing belt traveling speed is set to 300 mm / second, the surface temperature of the transfer fixing belt is set to 60 ° C., and the nip entry temperature of the recording medium is set to 100 to 120 ° C. . Further, the printing speed in the image forming apparatus was set to 60 sheets / minute (A4 size recording medium), and a predetermined number of continuous sheets were passed.
The toner used in this experiment is “P × P toner for imagio MP C6000” (manufactured by Ricoh). As an additional experiment, the same test was performed using “EA Toner” (Fuji Xerox Co., Ltd.) and “S Toner” (Canon Co.). As a result, almost the same result as the experimental result of FIG. 5 was obtained. I was able to. Note that the nip entry temperature of the recording medium was within a range of ± 1 ° C. when any of the above-described toners was used.
図5の実験結果において、比較例1と実施例1〜3との比較、比較例2と実施例4〜5との比較、比較例3と実施例6〜7との比較等から、同一のゴム材料(弾性材料)に対して多孔質PTFEを複合してタック性を低下させることで、転写定着ベルトへの記録媒体(特に、A、B等のコート紙)の巻き付きが低減されることがわかる。また、比較例5と実施例1〜7との比較等から、PTFEを多孔質化してゴム材料を複合化することで転写定着ベルトのユニバーサル硬度が大幅に小さくなり、記録媒体(特に、E、F等の凹凸紙)に対する密着性が高まってドット再現性が大幅に向上することがわかる。
また、全体的な実験結果から、転写定着ベルト27の表面層27aを、ゴム材料(弾性材料)としてのシリコーンゴムと、多孔質化されたフッ素樹脂材料としての多孔質PTFEと、で形成することで、種々の記録媒体に対して、転写定着ベルトへの記録媒体の巻き付き防止と、ドット再現性の向上と、をバランスよく両立させることができることがわかる。特に、実施例2の条件(シリコーンゴム20Hs+空隙率80%の多孔質PTFE)は、ニップ部における加圧条件に関わらず、巻き付き防止とドット再現性の向上とを高いレベルで両立させることができることがわかる。また、実施例3、4、6の条件についても、ニップ部における加圧条件を高め(0.5MPa程度)に設定することにより、巻き付き防止とドット再現性の向上とを高いレベルで両立させることができることがわかる。なお、これらの条件のとき、5万枚の連続通紙試験をおこなっても、転写定着ベルトに対する記録媒体の離型性は良好で、出力画像における濃度安定性や発色性等の画質も良好であった。
In the experimental results of FIG. 5, the same results are obtained from the comparison between Comparative Example 1 and Examples 1 to 3, the comparison between Comparative Example 2 and Examples 4 to 5, the comparison between Comparative Example 3 and Examples 6 to 7, and the like. By combining porous PTFE with a rubber material (elastic material) to reduce tackiness, winding of a recording medium (particularly coated paper such as A or B) around a transfer and fixing belt may be reduced. Recognize. Further, from the comparison between Comparative Example 5 and Examples 1 to 7, the PTFE is made porous and the rubber material is combined to greatly reduce the universal hardness of the transfer and fixing belt, and the recording medium (in particular, E, It can be seen that the adhesiveness to uneven paper such as F is improved and the dot reproducibility is greatly improved.
Further, from the overall experimental results, the
なお、図5に関わる実験は、導電性を有するPTFEと絶縁性のゴム材料とからなる表面層を形成して、体積抵抗が108Ω・cm程度に、表面抵抗が1011Ω/□に設定された転写定着ベルトを用いておこなったものである。
これに対して、絶縁性を有するPTFEと導電性のゴム材料とからなる表面層を具備した転写定着ベルトを用いて連続通紙試験をおこなったところ、通紙枚数が1万枚を超えたころに転写定着ベルトの表面抵抗が1桁以上増加して、画像の転写不良によるかすれが発生してしまうことを確認した。
また、転写定着ベルトの走行方向と導電性を有する多孔質PTFEの加工時の延伸方向とを一致させたものと、転写定着ベルトの幅方向(走行方向に直交する方向である。)と導電性を有する多孔質PTFEの加工時の延伸方向とを一致させたものと、を用いて出力画像の画質を比較したところ、前者のものが後者のものに比べて、ドット面積の標準偏差が約30%小さく、転写チリの小さい画質が得られた。また、基材層となるポリイミドを体積抵抗が109Ω・cmのものに代えると、さらにドットの転写チリが減少した。
In the experiment relating to FIG. 5, a surface layer made of conductive PTFE and an insulating rubber material is formed, and the volume resistance is about 10 8 Ω · cm and the surface resistance is 10 11 Ω / □. This is performed using a set transfer fixing belt.
In contrast, when a continuous sheet passing test was performed using a transfer fixing belt having a surface layer made of PTFE having an insulating property and a conductive rubber material, the number of passing sheets exceeded 10,000. Further, it was confirmed that the surface resistance of the transfer fixing belt increased by an order of magnitude or more, and blurring due to poor image transfer occurred.
In addition, the transfer fixing belt traveling direction and the stretching direction at the time of processing the porous PTFE having conductivity coincide with the width direction of the transfer fixing belt (the direction perpendicular to the traveling direction) and the conductivity. When the image quality of the output image was compared using the one in which the stretching direction at the time of processing the porous PTFE having the same was used, the standard deviation of the dot area of the former was about 30 compared to the latter. % Small image quality with small transfer dust was obtained. Further, when the polyimide used as the base material layer was replaced with one having a volume resistance of 10 9 Ω · cm, dot transfer dust was further reduced.
以上説明したように、本実施の形態1によれば、転写定着ベルト27と加圧ローラ68(加圧部材)とのニップ部に搬送される記録媒体Pの転写定着面を加熱する加熱装置67(加熱手段)を設けるとともに、転写定着ベルト27の表面層27aの材質を最適化したために、消費エネルギが低く、凹凸紙やコート紙等の種々の記録媒体Pを通紙した場合であっても、転写定着ベルト27への記録媒体Pの巻き付きが生じることなく、ドット再現性が低下する等の不具合が生じることなく、定着性が良好で高画質な画像を形成することができる。
As described above, according to the first embodiment, the
なお、本実施の形態1では、加熱装置67の加熱体67aとして抵抗発熱体(正特性サーミスタ)を用いて伝熱板67bを加熱体67aによって加熱されるように構成した。しかし、加熱手段としての加熱装置67は、このような構成に限定されるものではない。例えば、伝熱板67bを所定のキューリー点に達すると透磁率が低下する金属材料で形成して、伝熱板67bを電磁誘導により加熱することもできる。そして、このような場合にも、本実施の形態1と同様の効果を得ることができる。
また、本実施の形態1では、記録媒体Pを伝熱板67bの側に付勢する付勢部材としてブラシ状部材91を用いたが、付勢部材としてバネ材を用いることもできる。その場合、記録媒体Pとの摩擦を低減するために、バネ材の摺動面にフッ素樹脂等の低摩擦材料をコーティングすることが好ましい。
In the first embodiment, a resistance heating element (positive characteristic thermistor) is used as the
In the first embodiment, the brush-
また、本実施の形態1では、転写定着工程後の転写定着ベルト27を冷却する冷却手段として均しローラ85を用いたが、冷却手段として転写定着ベルトの表面に対向する冷却ファンを用いることもできる。
In the first embodiment, the leveling
実施の形態2.
図7にて、この発明の実施の形態2について詳細に説明する。
図7は、実施の形態2における転写定着装置の近傍を示す拡大図であって、前記実施の形態1における図2に相当する図である。本実施の形態2における転写定着装置は、各色の感光体ドラム21上に形成されたトナー像が中間転写ベルト95に1次転写された後に転写定着ベルト27に2次転写されて記録媒体Pに3次転写される点が、各色の感光体ドラム21上に形成されたトナー像が転写定着ベルト27に1次転写されて記録媒体Pに2次転写される前記実施の形態1のものと相違する。
A second embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG.
FIG. 7 is an enlarged view showing the vicinity of the transfer fixing device in the second embodiment, and corresponds to FIG. 2 in the first embodiment. In the transfer fixing apparatus according to the second embodiment, the toner images formed on the
本実施の形態2における画像形成装置は、各色の感光体ドラム(図示は省略するが、中間転写ベルト95に対向するように並設されている。)に形成されたトナー像が中間転写ベルト95に重ねて1次転写された後に、中間転写ベルト95と転写定着ベルト27との間で、そのトナー像が転写定着ベルト27に2次転写される。さらに、転写定着ベルト27に転写されたトナー像Tが、加圧ローラ68とのニップ部の位置で、記録媒体Pに3次転写されるとともに定着される(転写定着される。)。
ここで、本実施の形態2においても、転写定着ベルト27と加圧ローラ68とのニップ部の近傍に、転写定着工程直前の記録媒体Pを加熱する加熱装置67(加熱手段)が設置されている。また、転写定着ベルト27は3つのローラ部材97a〜97cに張架・支持されていて、ニップ部の上流側であって転写定着ベルト27に対向する位置にはヒータ70が配設されている。
そして、本実施の形態2における転写定着ベルト27も、前記実施の形態1のものと同様に、記録媒体Pに接触する外周面側に形成される表面層27aが、耐熱弾性材料と、多孔質化されたフッ素樹脂材料と、からなる複合材料で形成されていて、さらに導電性を有するように形成されている。
In the image forming apparatus according to the second embodiment, the toner images formed on the photosensitive drums for each color (not shown, but arranged in parallel so as to face the intermediate transfer belt 95) are
Here, also in the second embodiment, a heating device 67 (heating means) for heating the recording medium P immediately before the transfer fixing process is installed in the vicinity of the nip portion between the
In the
以上説明したように、本実施の形態2においても、前記実施の形態1と同様に、転写定着ベルト27と加圧ローラ68(加圧部材)とのニップ部に搬送される記録媒体Pの転写定着面を加熱する加熱装置67(加熱手段)を設けるとともに、転写定着ベルト27の表面層27aの材質を最適化したために、消費エネルギが低く、凹凸紙やコート紙等の種々の記録媒体Pを通紙した場合であっても、転写定着ベルト27への記録媒体Pの巻き付きが生じることなく、ドット再現性が低下する等の不具合が生じることなく、定着性が良好で高画質な画像を形成することができる。
As described above, also in the second embodiment, similarly to the first embodiment, the transfer of the recording medium P conveyed to the nip portion between the
実施の形態3.
図8にて、この発明の実施の形態3について詳細に説明する。
図8は、実施の形態3における転写定着装置の近傍を示す拡大図であって、前記実施の形態1における図2に相当する図である。本実施の形態3における画像形成装置は、転写定着装置66とは別に定着装置98が設置されている点が、前記実施の形態1のものと相違する。
A third embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG.
FIG. 8 is an enlarged view showing the vicinity of the transfer fixing device in the third embodiment, and corresponds to FIG. 2 in the first embodiment. The image forming apparatus according to the third embodiment is different from that according to the first embodiment in that a fixing
本実施の形態3における画像形成装置は、前記実施の形態1のものとは異なり、転写定着工程後の記録媒体を補助的に再定着するための定着装置98が設置されている。定着装置98は、ヒータが内設された定着ローラ、定着ローラに圧接してニップを形成する加圧ローラ、等で構成されている。この定着装置98は、転写工程と定着工程とを別々におこなう従来の画像形成装置に設置される定着装置とは異なり、転写定着工程後の記録媒体上のトナー像を補助的に再定着するものであるため、その加熱量や加圧力が従来のものよりも低く設定されている。
ここで、本実施の形態3においても、転写定着ベルト27と加圧ローラ68とのニップ部の近傍に、転写定着工程直前の記録媒体Pを加熱する加熱装置67(加熱手段)が設置されている。また、本実施の形態3では、前記実施の形態1のものとは異なり、転写定着ベルト27に対向するヒータ70は配設されていない。
そして、本実施の形態3における転写定着ベルト27も、前記各実施の形態のものと同様に、記録媒体Pに接触する外周面側に形成される表面層27aが、耐熱弾性材料と、多孔質化されたフッ素樹脂材料と、からなる複合材料で形成されていて、さらに導電性を有するように形成されている。
Unlike the first embodiment, the image forming apparatus according to the third embodiment is provided with a fixing
Here, also in the third embodiment, a heating device 67 (heating means) for heating the recording medium P immediately before the transfer fixing process is installed in the vicinity of the nip portion between the
Also, in the
以上説明したように、本実施の形態3においても、前記各実施の形態と同様に、転写定着ベルト27と加圧ローラ68(加圧部材)とのニップ部に搬送される記録媒体Pの転写定着面を加熱する加熱装置67(加熱手段)を設けるとともに、転写定着ベルト27の表面層27aの材質を最適化したために、消費エネルギが低く、凹凸紙やコート紙等の種々の記録媒体Pを通紙した場合であっても、転写定着ベルト27への記録媒体Pの巻き付きが生じることなく、ドット再現性が低下する等の不具合が生じることなく、定着性が良好で高画質な画像を形成することができる。
As described above, also in the third embodiment, the transfer of the recording medium P conveyed to the nip portion between the
実施の形態4.
図9にて、この発明の実施の形態4について詳細に説明する。
図9は、実施の形態4における画像形成装置の一部を示す構成図である。本実施の形態4における画像形成装置は、1つの感光体ドラム21が設置されている点が、4つの感光体ドラム21が設置されている前記実施の形態1のものと相違する。
Embodiment 4 FIG.
A fourth embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG.
FIG. 9 is a configuration diagram illustrating a part of the image forming apparatus according to the fourth embodiment. The image forming apparatus according to the fourth embodiment is different from that of the first embodiment in which four
図9に示すように、本実施の形態4における画像形成装置は、1つの感光体ドラム21の周囲に、各色(イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック)に対応した書込み部(不図示である。)、帯電部(不図示である。)、現像装置23Y、23M、23C、23BKや、クリーニング装置25、等が配設されている。そして、感光体ドラム21上で各色の画像(トナー像)が重ねて形成されて、そのカラー画像が転写バイアスローラ24との対向位置で転写定着ベルト27上に転写される。
その後、転写定着ベルト27上に担持されたトナー像Tは、加圧ローラ68とのニップ部の位置で、前記各実施の形態と同様に、加熱装置67によって加熱された記録媒体P上に転写・定着される。
As shown in FIG. 9, the image forming apparatus according to the fourth embodiment has a writing unit (not shown) corresponding to each color (yellow, magenta, cyan, black) around one
After that, the toner image T carried on the
そして、本実施の形態4における転写定着ベルト27も、前記各実施の形態のものと同様に、記録媒体Pに接触する外周面側に形成される表面層27aが、耐熱弾性材料と、多孔質化されたフッ素樹脂材料と、からなる複合材料で形成されていて、さらに導電性を有するように形成されている。
In the
以上説明したように、本実施の形態4においても、前記各実施の形態と同様に、転写定着ベルト27と加圧ローラ68(加圧部材)とのニップ部に搬送される記録媒体Pの転写定着面を加熱する加熱装置67(加熱手段)を設けるとともに、転写定着ベルト27の表面層27aの材質を最適化したために、消費エネルギが低く、凹凸紙やコート紙等の種々の記録媒体Pを通紙した場合であっても、転写定着ベルト27への記録媒体Pの巻き付きが生じることなく、ドット再現性が低下する等の不具合が生じることなく、定着性が良好で高画質な画像を形成することができる。
As described above, also in the fourth embodiment, the transfer of the recording medium P conveyed to the nip portion between the
なお、本発明が前記各実施の形態に限定されず、本発明の技術思想の範囲内において、前記各実施の形態の中で示唆した以外にも、前記各実施の形態は適宜変更され得ることは明らかである。また、前記構成部材の数、位置、形状等は前記各実施の形態に限定されず、本発明を実施する上で好適な数、位置、形状等にすることができる。 It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and within the scope of the technical idea of the present invention, the embodiments can be modified as appropriate in addition to those suggested in the embodiments. Is clear. In addition, the number, position, shape, and the like of the constituent members are not limited to the above embodiments, and can be set to a number, position, shape, and the like that are suitable for carrying out the present invention.
1 画像形成装置本体(装置本体)、
27 転写定着ベルト(転写定着部材)、
27a 表面層、 27b 弾性層、 27c 基材層、
28A〜28C ローラ部材、
66 転写定着装置、
67 加熱装置(加熱手段)、
67a 加熱体、
67b 伝熱板、
67c 電極、
68 加圧ローラ(加圧部材)、
85 均しローラ(冷却手段)、
91 ブラシ状部材(付勢部材)、
95 中間転写ベルト、 P 記録媒体。
1 image forming apparatus body (apparatus body),
27 transfer fixing belt (transfer fixing member),
27a surface layer, 27b elastic layer, 27c base material layer,
28A-28C roller member,
66 transfer fixing device,
67 Heating device (heating means),
67a heating element,
67b heat transfer plate,
67c electrode,
68 Pressure roller (pressure member),
85 Leveling roller (cooling means),
91 brush-like member (biasing member),
95 Intermediate transfer belt, P recording medium.
Claims (9)
トナー像を担持するとともに、所定方向に走行する転写定着ベルトと、
前記転写定着ベルトに圧接して記録媒体が搬送されるニップ部を形成する加圧部材と、
前記ニップ部に向けて搬送される記録媒体の前記転写定着面を加熱する加熱手段と、
を備え、
前記転写定着ベルトは、記録媒体に接触する側に、弾性材料と多孔質化されたフッ素樹脂材料とからなり導電性を有する表面層を具備したことを特徴とする転写定着装置。 A transfer fixing device for transferring and fixing a toner image to a transfer fixing surface of a recording medium,
A transfer fixing belt that carries a toner image and travels in a predetermined direction;
A pressure member that forms a nip portion to which the recording medium is conveyed in pressure contact with the transfer fixing belt;
Heating means for heating the transfer fixing surface of the recording medium conveyed toward the nip portion;
With
The transfer-fixing apparatus, wherein the transfer-fixing belt comprises a conductive surface layer made of an elastic material and a porous fluororesin material on the side in contact with the recording medium.
前記多孔質化されたフッ素樹脂材料は、ポリテトラフルオロエチレンである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転写定着装置。 The elastic material is silicone rubber,
The transfer fixing device according to claim 1, wherein the porous fluororesin material is polytetrafluoroethylene.
加熱体によって加熱されるとともに、前記ニップ部に向けて搬送される記録媒体を案内しながら当該記録媒体の前記転写定着面を加熱する伝熱板と、
前記伝熱板に案内される記録媒体を当該伝熱板に向けて付勢する付勢部材と、
を具備し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転写定着装置。 The heating means includes
A heat transfer plate that is heated by a heating body and that heats the transfer-fixing surface of the recording medium while guiding the recording medium conveyed toward the nip portion;
A biasing member that biases the recording medium guided by the heat transfer plate toward the heat transfer plate;
The transfer fixing device according to claim 1, wherein the transfer fixing device is provided.
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