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WO2008149963A1 - 像加熱装置 - Google Patents

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Info

Publication number
WO2008149963A1
WO2008149963A1 PCT/JP2008/060409 JP2008060409W WO2008149963A1 WO 2008149963 A1 WO2008149963 A1 WO 2008149963A1 JP 2008060409 W JP2008060409 W JP 2008060409W WO 2008149963 A1 WO2008149963 A1 WO 2008149963A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
toner image
temperature
image
pressure
recording material
Prior art date
Application number
PCT/JP2008/060409
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Masatsugu Toyonori
Tomohito Ishida
Tetsuya Atsumi
Isami Itoh
Original Assignee
Canon Kabushiki Kaisha
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from JP2008139167A external-priority patent/JP4942213B2/ja
Application filed by Canon Kabushiki Kaisha filed Critical Canon Kabushiki Kaisha
Priority to US12/270,275 priority Critical patent/US7792447B2/en
Publication of WO2008149963A1 publication Critical patent/WO2008149963A1/ja

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Classifications

    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03GELECTROGRAPHY; ELECTROPHOTOGRAPHY; MAGNETOGRAPHY
    • G03G15/00Apparatus for electrographic processes using a charge pattern
    • G03G15/20Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for fixing, e.g. by using heat
    • G03G15/2003Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for fixing, e.g. by using heat using heat
    • G03G15/2014Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for fixing, e.g. by using heat using heat using contact heat
    • G03G15/2064Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for fixing, e.g. by using heat using heat using contact heat combined with pressure
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03GELECTROGRAPHY; ELECTROPHOTOGRAPHY; MAGNETOGRAPHY
    • G03G15/00Apparatus for electrographic processes using a charge pattern
    • G03G15/20Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for fixing, e.g. by using heat
    • G03G15/2003Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for fixing, e.g. by using heat using heat
    • G03G15/2014Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for fixing, e.g. by using heat using heat using contact heat
    • G03G15/206Structural details or chemical composition of the pressure elements and layers thereof
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03GELECTROGRAPHY; ELECTROPHOTOGRAPHY; MAGNETOGRAPHY
    • G03G2215/00Apparatus for electrophotographic processes
    • G03G2215/00362Apparatus for electrophotographic processes relating to the copy medium handling
    • G03G2215/00789Adding properties or qualities to the copy medium
    • G03G2215/00805Gloss adding or lowering device
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03GELECTROGRAPHY; ELECTROPHOTOGRAPHY; MAGNETOGRAPHY
    • G03G2215/00Apparatus for electrophotographic processes
    • G03G2215/20Details of the fixing device or porcess
    • G03G2215/2003Structural features of the fixing device
    • G03G2215/2006Plurality of separate fixing areas

Definitions

  • the present invention relates to an image heating apparatus suitable for use as an image heating fixing apparatus (fixing device) mounted on an image forming apparatus such as an electrophotographic copying machine or an electrophotographic printer.
  • Image forming apparatuses such as electrophotographic copiers and printers are required to have high image quality, and recording resolutions are increasing in density, such as 1200 dpi, 2400 dpi, and 3600 dpi.
  • the outer peripheral surface (surface) of a drum-shaped electrophotographic photosensitive member (hereinafter referred to as a photosensitive drum) is irradiated with a laser beam, and the amount of light irradiated at that time As a result, an image (electrostatic latent image) is recorded on the surface of the photosensitive drum.
  • a variety of images can be formed on the surface of the photoconductive drum, from binary images such as letters to images including halftones such as photographs.
  • various patterns are formed on the surface of the photosensitive drum by using a pulse width modulation method (PWM method) and an image processing method such as a dither method or a density pattern method. be able to.
  • PWM method pulse width modulation method
  • an image processing method such as a dither method or a density pattern method.
  • Patent Document 1 describes a fixing device that includes a heating assumption fixing means and an image gloss control means.
  • the assumed heating means applies at least heat to the recording material on which the unfixed toner image is formed, and softens or melts the toner of the unfixed toner image.
  • the image gloss control means imparts gloss to the toner image by pressurizing the toner image without heating. Also, the temperature of the image gloss control means is controlled to be kept below a certain temperature by a cooling means such as a cooling fan so as to keep the temperature of the image gloss control means constant when continuously outputting images. .
  • Patent Document 1 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2 0 0 4-1 3 9 0 3 9
  • the fixing device mounted on the electrophotographic image forming apparatus is configured such that when the unfixed toner image is pressed to give gloss to the surface of the unfixed toner image carried by the recording material, the toner in the unfixed toner image It is desired not to cause crushing. This is because if the toner is crushed, the graininess of the image including the halftone will deteriorate, the fine lines will become thicker and blurred, and the visibility of the small point characters will deteriorate.
  • Patent Document 1 Although sufficient gloss can be imparted to the toner image on the recording material, the deterioration of graininess due to the collapse of each pixel of the image, the thickening and blurring of fine lines, and the recognition of small point characters It was not taken into account until sex deterioration.
  • An object of the present invention is to provide an image heating apparatus capable of imparting gloss to the surface of an unfixed toner image without causing the unfixed toner image carried by the recording material to be dipped.
  • a first two-up portion forming unit for forming a first two-up portion for sandwiching and conveying a recording material, and a recording material that has passed through the first two-up portion are provided.
  • a second-up portion forming unit for forming a second two-up portion for nipping and conveying, and In the fixing device that heats the unfixed toner image on the recording material in the first two-up portion, and imparts gloss to the toner image on the recording material in the second nip portion.
  • a temperature detecting unit for detecting a temperature of the second two-up portion forming unit, a pressing force changing unit for changing a pressing force applied to the second two-up portion, and a control unit for controlling the pressing force changing unit.
  • the peak value of the applied pressure in the second nip portion is set to 8 kg / cm 2 or less, and the temperature of the toner image on the recording material within the period of passing through the second ep portion Decreases from a temperature higher than the glass transition point of the toner to a temperature lower than the glass transition point, and the control unit increases the temperature applied to the second two-up unit as the detection temperature of the temperature detection unit increases.
  • the pressurizing force changing unit is controlled so that the pressure decreases.
  • FIG. 1 is a structural model diagram of an example of an image forming apparatus.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of an example of the fixing device of this embodiment.
  • FIG. 3 is a schematic longitudinal sectional view of the image heating device of the fixing device of this embodiment.
  • Figure 4 shows the image heating device viewed from the recording material introduction side.
  • FIG. 5 is a schematic longitudinal sectional view of an image pressurizing device of the fixing device of the present embodiment.
  • Figure 6 shows the image pressurization device as seen from the recording material introduction side.
  • FIG. 7 is an explanatory diagram of an example of a cam.
  • FIG. 8 is a diagram showing the relationship between the pressure peak at the nip portion of the image pressurizing device, the toner temperature at the pressure peak, and the image characteristics.
  • Fig. 9 shows an example of the temperature profile during the heating / pressurizing operation of the fixing device of this embodiment.
  • Fig. 1 OA is an assumed toner image after being heated by the nip of the image heating device. The figure showing an image.
  • FIG. 10B is a view showing a fixed toner image after being pressed by the nip portion of the image pressurizing apparatus.
  • FIG. 10C is a view showing a hypothetical toner image crushed by the nip portion of the image pressurizing apparatus.
  • Figure 11 shows the relationship between the number of recording materials introduced into the nip of the image pressurizer and the temperature of the image pressurizer after the recording material is introduced.
  • Figure 12 shows the relationship between the surface temperature of the fixing roller of the image pressure unit and the total load at the nip.
  • FIG. 13 is a diagram showing an example of a temperature profile when the temperature of the fixing port of the image pressurizing apparatus is raised during the heating / pressing operation of the fixing apparatus of the present embodiment.
  • FIG. 14 is an explanatory diagram (1) showing the effect of the fixing device of this embodiment.
  • FIG. 15 is an explanatory diagram (2) showing the effect of the fixing device of this embodiment.
  • Figure 16 is an explanatory diagram showing the effect of the fixing device of Comparative Example 1 (Do
  • FIG. 17 is an explanatory diagram (2) showing the effect of the fixing device of Comparative Example 1.
  • Figure 18 is an explanatory diagram showing the effect of the fixing device of Comparative Example 2 (Do
  • FIG. 19 is an explanatory diagram (2) showing the effect of the fixing device of Comparative Example 2.
  • FIG. 20 is a schematic cross-sectional view of the fixing device of Example 2.
  • Figure 21 shows the relationship between the pressure peak at the nip of the image pressurizing device, the toner temperature at the pressure peak, and the image characteristics.
  • FIG. 22 is a diagram illustrating an example of a temperature profile during heating / pressing operation of the fixing device according to the second embodiment.
  • Fig. 23 A is a diagram showing an assumed toner image after being heated and pressurized by the nip portion of the heating and pressing device.
  • FIG. 23 B shows the fixed toner image after being pressed by the nip of the pressure device.
  • FIG. 23C shows the fixed toner image crushed by the fixing device of Comparative Example 3.
  • FIG. 23D is a view showing an assumed toner image after being heated and pressed by the heating and pressing device of the fixing device of Comparative Example 4.
  • Figure 23 E shows a fixed toner image crushed by the fixing device of Comparative Example 4.
  • FIG. 24 is an explanatory diagram (1) showing the effect of the fixing device of the second embodiment.
  • FIG. 25 is an explanatory diagram (2) showing the effect of the fixing device according to the second embodiment.
  • FIG. 26 is an explanatory diagram (1) showing the difference in the effects of the fixing devices of Example 2, Comparative Example 3, and Comparative Example 4.
  • FIG. 27 is an explanatory diagram (2) showing the difference in the effects of the fixing devices of Example 2, Comparative Example 3, and Comparative Example 4.
  • FIG. 28 is a schematic cross-sectional view of the fixing device of Comparative Example 5. BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
  • FIG. 1 is a structural model diagram of an example of an image forming apparatus in which the image heating apparatus according to the present invention can be mounted as an image heating fixing apparatus.
  • This image forming apparatus is an electrophotographic tandem type color laser printer.
  • the image forming apparatus shown in the present embodiment has four image forming units Pa′Pb′Pc′Pd of the first, second, third, and fourth, and the four image forming units Pa ⁇ Toner images of different colors in Pb, Pc, and Pd are formed through the latent image, development, and transfer processes.
  • Each image forming unit P a ⁇ P b ⁇ P c ⁇ P d is a drum as an image carrier.
  • photosensitive drum Electrophotographic photosensitive member in shape
  • An intermediate transfer belt 1 1 1 as an intermediate transfer member is installed adjacent to each of the photosensitive drums 3a, 3b, 3c, and 3d.
  • the toner image of each color formed on the surface of the photosensitive drum 3a, 3b, 3c, 3d is primarily transferred to the outer peripheral surface (front surface) of the intermediate transfer belt 1 1 1 and then transferred to the secondary transfer section. Transferred onto recording material P. Further, the recording material P onto which the toner image has been transferred is introduced into the image calorie heat fixing device 9 where the toner image is fixed and discharged as a recorded image formed product to a discharge tray (not shown) outside the device (end of image output). .
  • Photoconductor drums 3a, 3b, 3c, and 3d have drum chargers 2a'2b'2c'2d and developing units 1a, 1b, 1c, 1d, Primary transfer chargers 7 a ⁇ 7 b ⁇ 7 c ⁇ 7 d and cleaners 4 a ⁇ 4 b ⁇ 4 c ⁇ 4 d are provided. Further, laser scanners 5 a, 5 b, 5 c, and 5 d are further installed in the upper part inside the apparatus.
  • the photosensitive drums 3a, 3b, 3c, and 3d are driven to rotate in the direction of the arrow, and the surface of the photosensitive drums 3a, 3b, 3c, and 3d is uniformly set to a predetermined polarity and potential by the drum chargers 2a, 2b, 2c, and 2d.
  • Each of the photosensitive drums 3a, 3b, 3c, and 3d has a uniformly charged surface and is modulated according to the image signal output from the laser scanner 5a, 5b, 5c, and 5d. Scanning exposure with the laser beams L a, L b, L c, and L d is performed.
  • the laser scanners 5 a, 5 b, 5 c, and 5 d each have a light source device, a polygon mirror, a ⁇ lens, and the like.
  • the laser scanners 5a, 5b, 5c, and 5d scan the laser light emitted from the light source device by rotating the polygon mirror, deflect the light beam of the scanning light by the reflection mirror, and f ⁇ lens
  • the light is condensed and exposed on the bus on the surface of the photosensitive drum 3a, 3b, 3c, 3d.
  • the photosensitive drum 3a, 3b, 3c, 3d table A latent image corresponding to the image signal is formed on the surface.
  • Developers 1a, 1b, 1c, and 1d are filled with a predetermined amount of cyan, magenta, yellow, and black toner, respectively, as developer by toner supply devices 6a, 6b, 6c, and 6d. Has been. Developers 1a, 1b, 1c, and 1d develop the latent image on the surface of photoreceptor drum 3a, 3b, 3c, and 3d, respectively, and use cyan toner image, magenta toner image, and yellow toner. Visualize as an image and black toner image.
  • the intermediate transfer belt 1 1 1 is an endless belt that is stretched around three parallel rollers 1 12 1 13 1 14 and is in the direction of the arrow with the photosensitive drums 3 a 3 b 3 c 3 d It is rotationally driven with the same peripheral speed.
  • the yellow toner image of the first color formed and supported on the surface of the photosensitive drum 3 a of the first image forming portion Pa is formed by bringing the surface of the photosensitive drum 3 a and the surface of the intermediate transfer belt 1 1 1 into contact.
  • the intermediate transfer belt 1 1 1 is primarily transferred onto the surface. That is, the yellow toner image is transferred onto the surface of the intermediate transfer belt i 1 1 by the electric field and pressure formed by the primary transfer bias applied to the primary transfer charger 7a.
  • the second, third, and fourth image forming portions Pb, Pc, and Pd photosensitive drums 3b, 3c, and 3d are formed and supported on the surface of the second color magenta toner image,
  • the third color cyan toner image and the fourth color black toner image are superimposed and transferred onto the surface of the intermediate transfer belt 1 1 1.
  • a synthetic force toner image corresponding to the target color image is formed on the surface of the intermediate transfer belt 1 1 1.
  • the secondary transfer roller 120 has an intermediate transfer belt 1 1 1 against the roller 1 1 3 of the three rollers 1 12 * 1 13 * 1 14 in which the intermediate transfer beret 1 1 1 is suspended.
  • a secondary transfer double-up portion is formed between the intermediate transfer belt 1 1 1 and sandwiched and pressed.
  • the two types of feeding cassettes 1 15 One of the recording materials P to be printed is separated and fed one by one from the feeding cassette 1 1 5 or 1 1 6 and passes through the sheet path 1 1 7 and sheet path 1 1 8 to the registration controller 1 1 Transported to 9.
  • the registration rollers 1 19 feed the recording material P to the secondary transfer nip section at a predetermined timing.
  • a secondary power supply bias (not shown) is applied to the secondary transfer roller 1 2 0.
  • the synthetic force Lartner image superimposed and transferred onto the surface of the intermediate transfer belt 1 1 1 is collectively transferred onto the surface of the recording material P.
  • the recording material P that has received the resultant toner image at the secondary transfer nip is separated from the surface of the intermediate transfer belt 1 1 1.
  • Photoreceptor drum 3a, 3b, 3c, and 3d after primary transfer is cleaned by removing residual toner by cleaners 4a, 4b, 4c, and 4d. For image formation.
  • the toner and other foreign matters remaining on the surface of the intermediate transfer belt 1 1 1 are wiped off by contacting the surface of the intermediate transfer belt 1 1 1 with a cleaning web (nonwoven fabric) 1 2 1.
  • FIG. 2 is a cross-sectional model view of an example of the fixing device 9.
  • FIG. 3 is a schematic longitudinal sectional view of the image heating device (first two-pitch forming unit) 10 in the fixing device 9.
  • FIG. 4 is a view of the image heating apparatus 10 as seen from the recording material P introduction side.
  • FIG. 5 is a schematic longitudinal sectional view of the image pressurizing device (second two-part forming unit) 20 in the fixing device 9.
  • FIG. 6 is a view of the image pressurizing apparatus 20 as viewed from the recording material P introduction side.
  • the longitudinal direction is a direction orthogonal to the recording material conveyance direction on the surface of the recording material.
  • the short direction is a direction parallel to the recording material conveyance direction on the surface of the recording material.
  • the length is a dimension in the longitudinal direction.
  • the width is a dimension in the short direction.
  • the fixing device 9 shown in this embodiment includes an image heating device 10 including a heat source, and a heat source. And an image pressurizing apparatus 20.
  • the heating device 10 includes a fixing roller 1 1 and a pressure roller 1 2.
  • the pressurizing device 20 is provided on the downstream side of the heating device 10 in the recording material conveyance direction.
  • the pressure device 20 includes a fixing roller 21 and a pressure roller 22.
  • the fixing roller 11 and the pressure roller 12 of the heating device 10 are heating means for heating the unfixed toner image held by the recording material P. Further, the fixing roller 2 1 and the pressure roller 2 2 of the pressure device 20 are heated.
  • the heating device 10 presses the toner image heated by the fixing roller 1 1 and the pressure roller 1 2 of the pressure device, and the heating device.
  • the fixing roller 11 has a metal core 11 a formed in a hollow cylindrical body elongated in the longitudinal direction, and an elastic layer 11 b is provided on the outer periphery other than both ends of the metal core 11 a.
  • a release layer 1 1 c is provided on the outer periphery of the layer 1 1 b.
  • the material of the release layer 11c is a fluororesin such as FRP, PFA, PTFE, etc., and the outer periphery of the elastic layer 11b is formed by coating a fluorine resin or a tube.
  • the elastic layer 1 1 b can follow the variation in the thickness of the toner image (several to several tens of ⁇ ), and secures the first two-ply section ⁇ 1 between the fixing roller 1 1 and the pressure roller 1 2. It is for making it possible. For this reason, silicone rubber or fluoro rubber having bullets 4 is used as the material of the elastic layer 1 1 b. If the elastic layer 1 lb has low elasticity, it will cause poor image quality such as insufficient fixing of the recesses in the unfixed toner image and deterioration of graininess due to toner crushing.
  • the core metal 1 1 a is formed into a hollow cylinder using a material such as aluminum, and both ends rotate to the device frame 3 1 L ⁇ 3 1 R of the fixing device 9 via bearings 3 3 L ⁇ 3 3 R It is held freely.
  • a halogen heater 13 elongated in the longitudinal direction is incorporated. Both ends of the heater 13 are held by the device frame 3 1 L ⁇ 3 1 R.
  • the fixing roller 1 1 is not yet fixed by the heater 1 3 The amount of heat necessary to melt the deformed toner image ta and deposit it on the recording material P is supplied.
  • the pressure roller 12 has a metal core 1 2 a formed in a hollow cylindrical body elongated in the longitudinal direction, like the fixing roller 1 1, and an elastic layer on the outer periphery other than both ends of the metal core 1 2 a. 1 2 b is provided, and a release layer 1 2 c is provided on the outer periphery of the elastic layer 1 2 b.
  • the material of the core metal 1 2 a, elastic layer 1 2 b and release layer 1 2 c is the same as the material of the core metal 1 1 a, elastic layer 1 1 b and release layer 1 1 c of the fixing roller 1 1 is there.
  • the pressure roller 1 2 is arranged below the fixing roller 1 1 in parallel with the fixing roller 1 1, and both ends of the core metal 1 2 a are bearing on the device frame 3 2 L ⁇ 3 2 R 3 4 L ⁇ 3 4 It is held so that it can rotate and move up and down via R.
  • the pressure roller 1 2 is fixed by pressure springs (pressure members) 3 5 L ⁇ 3 5 R provided between both ends of the core metal 1 2 a and the device frame 3 2 L ⁇ 3 2 R Pressure is applied to roller 1 1 side. Due to this pressure, the release layer 1 2 c of the pressure roller 1 2 contacts the release layer 1 1 c of the fixing roller 1 1, and the elastic layer 1 2 b of the pressure roller 1 2 and the fixing roller 1 1 1 Each elastic layer 1 1 b is elastically deformed.
  • N 1 part (hereinafter referred to as heating-up part or first-up part) N 1 is formed.
  • a halogen heater 14 which is elongated in the longitudinal direction is built. Both ends of heater 14 are held by device frame 3 2 L ⁇ 3 2 R.
  • the pressure roller 12 is supplied with the amount of heat necessary for presuming the unfixed toner image ta carried by the recording material P on the recording material P by the heater 14.
  • the fixing roller 21 has a metal core 21 a formed on a solid round shaft elongated in the longitudinal direction, and an elastic layer 21 b is provided on the outer periphery of the metal core 21 a except for both ends.
  • a release layer 21c is provided on the outer periphery of the elastic layer 21b.
  • Release layer 2 1 c is made of FRP Alternatively, it is a fluororesin such as PFA or PTFE, and the outer circumference of the elastic layer 21 b is formed by coating fluororesin with a coat or tube.
  • the elastic layer 21 b can follow the thickness variation (several to several tens of ⁇ ) of the toner image, and can secure the second two-up portion ⁇ 2 between the fixing roller 21 and the pressure roller 22.
  • the pressure roller 22 has a metal core 22a formed on a solid round shaft elongated in the longitudinal direction, and an elastic layer 2 2 b on the outer periphery other than both ends of the metal core 22a. And a release layer 22 c is provided on the outer periphery of the elastic layer 22 b.
  • the materials of the core metal 22a, the elastic layer 22b, and the release layer 22c are the same as the materials of the core metal 21a, the elastic layer 21b, and the release layer 21c of the fixing roller 21.
  • the pressure roller 22 is arranged below the fixing roller 21 in parallel with the fixing roller 21, and both ends of the cored bar 22a can be rotated on the device frame 32L.32R via bearings 37L and 37R.
  • the pressure roller 22 is pressed against the fixing roller 21 by pressure springs (pressure members) 38 L and 38 R provided between both ends of the core metal 22 a and the device frames 32 L and 32 R. ing. Due to the pressure, the release layer 22 c of the pressure roller 22 contacts the release layer 21 c of the fixing roller 21, and the elastic layer 22 b of the pressure roller 22 and the elastic layer 21 b of the fixing roller 21 Each bullet 14 transforms. As a result, a nipped part (hereinafter referred to as a pressure-up part or a second nip part) is formed between the outer peripheral surface (front surface) of the pressure roller 22 and the outer peripheral surface (front surface) of the fixing roller 21. N 2 is formed.
  • the pressure roller 22 is pressed against the toner image tb heated by the heating device 10 by the pressure spring 3 8 L * 38R, and gloss is given to the surface of the toner image tb. Necessary addition Pressure is given.
  • the heater 13 of the fixing roller 11 and the heater 14 of the pressure roller 12 are supplied with electric power from the power supply unit (not shown) of the temperature control unit 41 (FIG. 4) as temperature control means.
  • Heaters 13 ⁇ 14 generate heat.
  • the temperature control unit 41 is composed of RAM and ROM memory and CPU, and the temperature control tape necessary for temperature control is stored in the memory.
  • the heater 13 generates heat, the cored bar 1 1 a of the fixing roller 1 1, the elastic layer 1 1 b and the release layer 1 1 c are heated, and the surface of the fixing roller 1 1 is heated. Further, due to the heat generated by the heater 14, the metal core 12a, the elastic layer 12b, and the release layer 12c of the pressure roller 12 are heated and the surface of the pressure roller 12 is heated.
  • the temperature of the fixing roller 11 is detected by a thermistor 15 (FIG. 4) as temperature detecting means, and an output signal (temperature information) of the thermistor 15 is captured by a temperature control unit 41.
  • the temperature of the pressure roller 12 is detected by a thermistor 16 (FIG. 4) as temperature detecting means, and an output signal (temperature information) of the thermistor 16 is captured by a temperature control unit 41.
  • the thermistor 15 is in contact with the surface of the fixing roller 1 1, but the thermistor 15 can be in non-contact with the surface of the fixing roller 1 1. Further, the thermistor 16 is also in contact with the surface of the pressure roller 12. The thermistor 15 may not be in contact with the surface of the pressure roller 12.
  • the temperature control unit 41 controls the heater 1 3 * 14 to be turned on and off by the power supply control unit (not shown) based on the signals from the thermistors 15 and 16, and the temperature of the fixing roller 1 1 and the pressure roller 1 2 Maintain the temperature at the specified temperature (target temperature).
  • the temperature control unit 41 heats the unfixed toner image ta carried by the recording material P to soften and melt the toner in the unfixed toner image, so that the fixing roller 11 and the pressure roller 1 Maintain 2 at the specified temperature (target temperature).
  • the driving gear G1 (FIG. 4) provided at one end of the core 1 la of the fixing roller 11 is fixed as a driving source via a gear train (not shown). Driven by motor Ml.
  • the gear G 1 is driven to rotate, the fixing roller 11 rotates in the direction of the arrow (FIG. 2).
  • the rotation of the fixing roller 1 1 is transmitted to the surface of the pressure roller 1 2 via the nipping part N 1, and the pressure roller 1 2 is rotated in the direction of the arrow in response to the rotation of the fixing roller 1 1 (Fig. 2). .
  • a drive gear G 2 (FIG. 6) provided at one end of the core bar 21 of the fixing roller 21 is rotated by a fixing motor M l via a gear train (not shown).
  • the gear G 2 is driven to rotate, the fixing roller 21 rotates in the direction of the arrow (FIG. 2).
  • the rotation of the fixing roller 21 is transmitted to the surface of the pressure roller 2 2 via the nipping part N 2, and the pressure roller 2 2 receives the rotation of the fixing roller 21 and rotates in the direction of the arrow ( Figure 2 ).
  • the fixing motor M l is commonly used for the heating device 10 and the pressure device 20.
  • the gear G 1 and gear train of the heating device 10 and the gear G 2 and gear train of the pressure device 20 are the same peripheral speeds of the fixing roller 1 1 ⁇ 2 1 and the pressure roller 1. 1 ⁇ 2 2 ( It is configured to rotate at the process speed.
  • the temperature and rotation state of the fixing roller 1 1 and the pressure roller 1 2 in the heating device 10 are stable, and the rotation state of the fixing roller 2 1 and the pressure roller 2 2 in the pressure device 20 is stable.
  • the recording material P is introduced in the order of the nipped part N 1 and the nip part N 2.
  • the recording material P is nipped and conveyed between the surface of the fixing roller 11 and the surface of the pressure roller 1 2 at the epoxy part N 1. During the conveyance process, the recording material P and the unfixed toner image ta are heated by the surface of the fixing roller 1 1 and the surface of the pressure roller 1 2.
  • the unfixed toner image ta carried by the recording material P becomes a toner image tb that is softened and melted and can be deformed by an external force.
  • the toner image tb is referred to as a hypothetically attached toner image tb.
  • the recording material P that has come out of the nipped portion N 1 is nipped and conveyed by the surface of the fixing roller 21 and the surface of the pressure roller 22 at the nipped portion N 2. Then, the surface of the fixing roller 21 for the assumed toner image tb (Fig.
  • the pressure roller 22 2 are pressed to give gloss to the surface of the assumed toner image tb.
  • the assumed toner image tb is fixed on the recording material P and becomes a toner image tc (FIG. 2) having gloss on its surface.
  • the recording material P that has come out of the nipping part N 2 is discharged to a discharge tray outside the apparatus.
  • the pressure device 10 may not be provided with the thermistor 16.
  • the power supply control unit controls the heaters 1 3 and 14 based on the output signal of the thermistor 15 and controls the temperature of the fixing roller 1 1 and the pressure roller 1 2 to a predetermined temperature. maintain.
  • the toner for forming the unfixed toner image ta is not particularly limited, and a toner having a general configuration is used.
  • the heating device 10 as described above is used in the case of a toner in which a release agent such as wax is internally added.
  • silicone oil or the like is used in the case of using toner in which a release agent such as wax is not internally added. Release agent to fixing roller
  • a fixing roller 11 having a surface layer that is easily impregnated with a release agent such as silicone oil without providing a release layer such as fluorine resin.
  • the toner image tb carried by the recording material P is nipped and conveyed by the pressure device 20 while being maintained in a state where it can be deformed by an external force.
  • This makes it possible to improve the glossiness by smoothing the surface of the toner image.
  • the toner image is crushed too much, the glossiness is improved but the graininess is deteriorated.
  • the toner amount (volume) of each pixel constituting the toner image differs from pixel to pixel, if the pressure applied by the pressure device 20 is too strong, the toner height of each pixel is crushed to substantially the same height.
  • the toner amount (volume) of each pixel is different, the toner spread (area) will be different for each pixel if it is crushed until the toner height is the same. This difference in the area of each pixel is a cause of deterioration in graininess. Therefore, the pressure applied to the assumed toner image tb at the two-up portion N 2 of the pressure device 20 (Nipp If the pressure is too strong, for example, 16 to 2 1 kg Z cm 2 , the toner in the assumed toner image tb is crushed. In particular, when the recording material P is coated paper, since the softened and melted toner does not penetrate into the paper fiber, the softened and melted toner is more crushed. When the toner is crushed, it may lead to deterioration of the graininess of the image including halftone, thickening and blurring of fine lines, and poor visibility of small point characters.
  • the assumed toner image tb and the recording material P which are in a state that can be deformed by an external force, were heated by the heat.
  • the fixing roller 21 and the pressure roller 2 2 of the pressure device 20 continue to rise in temperature due to thermal energy. Therefore, if the assumed toner image tb is continuously pressed with a constant pressure, the higher the temperature of the fixing roller 21 and the pressure roller 22, the more easily the toner is crushed. This may cause uneven glossiness on the toner image tc of the recording material P.
  • the pressure applied to the assumed toner image tb by the fixing roller 2 1 and the pressure roller 2 2 is determined by the fixing roller 21 and the pressure roller 2.
  • the configuration is changed according to the temperature of 2.
  • the timing of changing the pressing force is to press the assumed toner image t b between the fixing roller 21 and the pressure roller 22.
  • reference numeral 51 denotes a thermistor as temperature detecting means for detecting the temperature of the fixing roller 21.
  • Reference numeral 52 denotes a thermistor as a temperature detecting means for detecting the temperature of the pressure roller 22.
  • the thermistor (temperature detector) 5 1 ⁇ 5 2 is used to set the surface temperature of the fixing roller 2 1 and the pressure roller 2 2 during the standby state (standby state) of the fixing device 9 and the heating and pressure operation of the fixing device 9. Detect.
  • the standby state of the fixing device 9 means a state in which the image forming apparatus is waiting for an image formation start command while maintaining a state in which image formation is possible.
  • the thermistor 5 1 is in contact with the fixing roller 2 1 surface.
  • the thermistor 51 may be in non-contact with the surface of the fixing roller 21.
  • the thermistor 52 is also in contact with the surface of the pressure roller 22, but the thermistor 52 may not be in contact with the surface of the pressure roller 22.
  • 53 is a pressurization control unit (control unit) as a pressurization control means.
  • 5 4 L * 5 4 R is the force of the force change means (force change portion).
  • M 2 L ⁇ M 2 R is a cam motor as a drive source.
  • the cam 5 4 L has a cam shaft 5 4 La, and the cam shaft 5 4 La is rotatably held by the device frame 31 L via a bearing 55L.
  • the cam 5 4 R has a cam shaft 5 4 R a, and the cam shaft 5 4 R a is rotatably held by the device frame 3 1 R via a bearing 5 5 R.
  • Cam 5 4 L '5 4 R is a flat plate cam formed in the same shape.
  • One of the cams 5 4 L ⁇ 5 4 R is shown in Fig. 7.
  • the force m 5 4 L ⁇ 5 4 R has five force surfaces a, b, c, d and e with different curvature radii on the surface of the cam 5 4 L ⁇ 5 4 R (Fig. 7).
  • the radii of curvature of surfaces a, b, c, d, and e are designed such that e ⁇ d ⁇ c ⁇ b> a.
  • the cam 5 4 L ⁇ 5 4 R is pressed by changing the distance between the shafts of the fixing roller 2 1 and the pressure roller 2 2 against the pressure of the pressure spring 3 8 L ⁇ 3 8 R.
  • the pressure of the spring 3 8 L ⁇ 3 8 R is changed.
  • the cam surface a is used when the fixing device 9 is in a standby state.
  • the cam surfaces b, c, d and e are used when the pressurizing device 20 performs a pressurizing operation, respectively.
  • the cams 5 4 L and 5 4 R are connected to the surface of the nipping portion N 2 by contacting the cam surfaces a, b, c, d and e with the surface of the metal core 2 2 a of the pressure roller 22.
  • the peak pressure can be changed to multiple levels (5 levels).
  • the pressurizing control unit 53 includes a memory such as a RAM and a ROM and a CPU, and the memory stores tables and various programs necessary for controlling the pressurizing force of the pressurizing device 20.
  • the table contains data for determining whether the temperature at the fixing port-La 2 1 and the pressure roller 2 2 is rising or falling, and a cam 5 4 L * 5 4 R Data for calculating the rotational drive amount Have.
  • the CPU captures the output signal (temperature information) of the thermistor 5 1 ⁇ 5 2 2
  • the table determines whether the temperature of the fixing roller 2 1 and the pressure roller 2 2 is rising or falling by the table.
  • the CPU obtains the rotational drive amount based on the output signal of the thermistor 5 1 ⁇ 5 2, and controls the cam motor M 2 L ⁇ M 2 R based on the rotational drive amount, thereby controlling the cam 5 4 L ⁇ 5 4 Rotate R to reduce the pressure applied by pressure roller 22.
  • the temperature of the fixing roller 21 and the pressure roller 22 are lowered, before the assumed toner image tb is pressed by the fixing roller 21 and the pressure roller 22.
  • control is performed to increase the pressure applied to the pressure port 22. That is, the CPU obtains the rotational drive amount based on the output signal of the thermistor 5 1, 5 2, and controls the cam motor M 2 L. M 2 R based on the rotational drive amount, thereby controlling the cam 5 4 L 5 Rotate 4 R to apply pressure to pressure roller 22.
  • the pressure changing means is not limited to the cams 5 4 L and 5 4 R, and may be configured to change the distance between the fixing roller 21 and the pressure roller 22 using a ball screw. .
  • fixing device 9 of the present embodiment An example of the fixing device 9 of the present embodiment will be specifically described. However, the fixing device 9 of the present embodiment is not limited to the fixing device 9 described below.
  • Fusing roller 1 1 ⁇ 2 1 of heating device 10 and pressure device 20 diameter is 6 O mm and length is 3 3 O mm.
  • Aluminum was used as the material of the core metal 1 1 a ⁇ 2 1 a, and silicone rubber as an elastic layer 1 1 b .2 1 b was coated thereon to a thickness of 2.5 mm.
  • the release layer on the elastic layer 1 1 b ⁇ 2 1 b 1 1 c ⁇ 2 1 c consists of a PFA tube with a thickness of 5 ⁇ .
  • Pressure roller 1 2 ⁇ 22 of heating device 10 and pressure device 20 Diameter is 6 Omm and length is 330 mm. Aluminum was used as the material for the core metal 1 2 a ⁇ 22 a, and silicone rubber was coated on the elastic layer 1 2 b ⁇ 22 b to a thickness of 1.5 mm. Further, the release layer 1 2 c ⁇ 22 c on the elastic layer 1 2 b ⁇ 22 b is composed of a P F A tube having a thickness of 5 ⁇ .
  • Nipple N 2 of the pressure device 20 at the start of image output Total load of N 2 140 kg • Pressure change means: Pressurization port —La 22 is separated from fixing roller 2 1 by cam 54 L ⁇ 54 R It is possible to change the pressure applied to the pressure roller 22 to 80 kg, 100 kg, 120 kg, and 140 kg. In other words, it is possible to control the pressurizing force of the pressure port roller 22 in five stages.
  • 80 kg, 100 kg, 120 kg, 140 kg the separated state is on the cam surface a of the cam 54 L ⁇ 54 R, and 80 kg is the cam of the cam 54 L ⁇ 54R 100 kg corresponds to the cam surface c of the cam 54 L ⁇ 54R.
  • 120 kg corresponds to the cam surface d of the cam 54 L ⁇ 54 R
  • 140 kg corresponds to the cam surface e of the cam 54 4 L-54R.
  • the peak pressures of these applied pressures are 0 kgZcm 2 , 4.1 kg / cm 4.9 kg / cm ⁇ 5.6 kg / cm 2 , and 6.2 kgZcm 2 , respectively.
  • the recording material P carrying the unfixed toner image ta is introduced into the epoxy parts N 1 and N 2 to fix the unfixed toner image ta.
  • coated paper (A4, 1 70 g / cm 2 ) of 60 ° dalos 40 was used for the formation of an unfixed toner image ta.
  • cyan toner, magenta toner, yellow toner, and black toner containing wax were used, and a gradation image was output with an applied amount of 0.55 mgZ cm 2 for each color.
  • the toner used this time has a glass transition point of 85 ° C and a melting point of 125 ° C.
  • the glossiness was evaluated by “VG 2000J (manufactured by Nippon Denshoku Industries Co., Ltd.) and measured at 60 ° dalos. Also, the graininess was evaluated in black where the change in graininess was most noticeable.
  • the RMS granularity a D which is the standard deviation of the density distribution D i is generally used.
  • the measurement conditions are defined in ANSI PJ-2.40-1985 “root mean square, rms no granularity if film J”.
  • Fig. 8 shows the relationship between the pressure peak (peak pressure) of the two-nipped part N 2 of the pressurizing device 20, the toner temperature at the pressure peak (temperature at the pressure peak), and the image characteristics.
  • the toner temperature was determined from the following temperature profile. The temperature profile measurement will be explained. A 5 ⁇ K-type thermocouple was passed through the fixing device 9 together with the recording material, and the temperature was monitored at any time to obtain a temperature profile with respect to the recording material passage time. Since the heat capacity of the toner is small compared to the recording material, the toner and the recording material reach thermal equilibrium, and the toner temperature is considered to be equivalent to the temperature of the recording material. Therefore, the toner temperature was obtained from this temperature profile.
  • the wrinkle is a condition that can give a gloss without deteriorating the graininess.
  • X is a condition in which the gloss imparting effect was not obtained or the graininess was deteriorated. Note that ⁇ indicates that the gloss-imparting effect was obtained without deteriorating the graininess, but the glossiness of the recording paper is low.
  • the peak pressure at the ep portion N 2 is 7 k gZcm 2 or more, the fixing roller 21 and the pressure roller 22 of the pressure device 20 are overloaded, and the fixing roller 21 and the pressure roller 2 2 It will shorten the durable life of the.
  • the peak pressure at the nip N 2 should be 4 kgZcni 2 or more and 7 kgZcm 2 or less. preferable.
  • the recording material P carrying the unfixed toner image ta is introduced into the nipping part N1 of the heating device 10 and heated to 120 ° C, so that the unfixed toner image ta is softened and melted.
  • the This The fixing property of the unfixed toner image ta on the recording material P is ensured, and the surface shape of the toner image reaches a state following the surface shape of the fixing roller 11.
  • the toner image on the recording material P is separated from the surface of the fixing roller 11, the toner image that has reached a high temperature and has decreased in viscosity is pulled on the surface of the fixing roller 11.
  • Fig. 1 shows a cross-sectional model of a hypothetical toner image tb after it has been heated on the OA by the nipped part N1.
  • FIG. 10A shows a state where the surface of the toner image is rough.
  • the recording material P carrying the assumed toner image tb is introduced into the nipping part N 2 of the pressure device 20. Since the recording material P and the assumed toner image tb are in contact with the surface of the fixing roller 21 and the pressure roller 22 having a temperature as low as 25 ° C., the temperature of the recording material P and the assumed toner image tb is The temperature drops more rapidly than the temperature drops due to heat dissipation. In this embodiment, the temperature at the start of this rapid temperature drop is defined as the pressurization start temperature T 1. That is, the pressurization start temperature T 1 is the temperature of the toner when the pressurization unit starts pressurizing the unfixed toner image (assumed toner image tb) heated by the heating unit.
  • T 1 100 ° C. in this example. That is, the temperature T 1 of the toner when the pressurizing means (the fixing roller 21 and the pressure roller 2 2) starts to press the unfixed toner image is not less than the glass transition point of the toner and not more than the melting point of the toner. It is.
  • the assumed toner image tb reaches a state in which the surface shape follows the surface shape of the fixing roller 21 1 while suppressing the amount of crushing caused by being pressed by the nipping portion N 2, and the assumed toner image The surface of tb becomes a smooth glossy surface.
  • the recording material P and the assumed toner image tb are discharged from the nipped portion N 2 while being cooled in the nipped portion N 2.
  • the temperature T of the toner when the pressing means presses the unfixed toner image (assumed toner image tb) heated by the heating means. 2 is below the glass transition point of the toner.
  • the viscosity of the toner image tc when discharged from the pressure device 20 is high. For this reason, the toner image tc is not pulled again on the surface of the fixing roller 21 and the surface shape of the toner image tc does not become rough again, and an image with good graininess, smooth surface, and high gloss is formed.
  • FIG. 10B shows a cross-sectional model of the toner image tc after being pressed by the nipping part N 2.
  • the temperature of the toner image on the recording material is higher than the glass transition point of the toner from the glass transition point within the period of passing through the second two-up portion N2. Lower to lower temperature T2.
  • FIG. 11 shows the number of recording materials introduced into the nip N 2 of the caloric pressure device 20 (number of sheets passed) and the temperature of the pressure device 20 after the recording material is introduced (after paper feeding) (of the fixing roller 21 It is a figure showing the relationship with (temperature).
  • the pressure controller 5 3 presses the temperature of the fixing roller 21 according to the signal from the thermistor 51 and the signal from the thermistor 52 in the standby state of the fixing device 9 and during the heating / pressing operation of the fixing device 9.
  • the temperature change of roller 22 is constantly monitored.
  • the pressure control unit 53 controls the temperature based on the detection results of the temperatures of the fixing roller 21 and the pressure roller 22 by the thermistors 51 and 52 and the table for each recording material stored in the memory. Determine the optimum pressure of the pressure roller 2 2.
  • the pressure control unit 53 changes the pressing force of the pressure roller 22 to an optimum pressure by controlling the rotation of the cams 5 4 L ⁇ 54 R.
  • Figure 12 shows the relationship between the surface temperature of the fixing roller 21 and the total load (load) of the top N 2.
  • the surface temperature of the fixing roller 21 is referred to as the pressure device temperature
  • the total load of the nipped part N 2 is referred to as the load.
  • Figure 13 shows the temperature profile when the temperature of the fixing roller 21 is increased to S 7 0 ° C.
  • the pressurization control unit 53 rotates the cam 5 4 L and 5 4 R based on the temperature of the fixing roller 21 and the pressure roller 22 detected by the thermistor 5 1 and 52.
  • the pressure roller 22 is operated so as to control and lower the total load of the nipped part N2. That is, the pressure roller 22 is operated so as to reduce the pressure of the pressure roller 22. As a result, the pressing force of the pressure roller 22 is changed to an appropriate pressing force.
  • the control unit 53 increases the pressure applied to the second nip portion N 2 as the detection temperature of the temperature detection units 5 1 and 52 increases. Controls the pressure change section (cam 5 4 L * 5 4 R). Also, when the fixing device 9 is stopped in the standby state, if the fixing roller 21 and the pressure roller 2 2 are in contact with each other, the endurance life of the fixing roller 21 and the pressure roller 22 is shortened. .
  • the pressure control unit 53 controls the rotation of the cams 5 4 L and 54 R so that the fixing roller 21 and the pressure roller 22 are separated in the standby state where image output is not performed. Operate the pressure roller 2 2 so that the total load of the N part 2 becomes 0 (zero). Then, immediately before resuming image output, the pressure controller 53 controls the cams 5 4 L and 5 4 R based on the temperatures of the fixing roller 21 and the pressure roller 22 detected by the thermistors 51 and 52. Operate the pressure roller 2 2 to control the rotation and increase the total load on the top N 2. As a result, the pressing force of the pressure roller 22 is set to an appropriate pressing force.
  • FIG. 14 shows an image passed through only the heating device 10, and 100 consecutive images on the heating device 10 and the pressure device 20. Shows the glossiness (Daros) with respect to the density of the first and 100th images.
  • Figure 15 shows the graininess with respect to image density.
  • the pressure applied to the pressure roller 2 2 is changed according to the temperature of the fixing roller 2 1 and the pressure roller 2 2 detected by the thermistor 5 1.5.
  • image degradation such as differences in glossiness between images when images are output continuously, deterioration in graininess of images including halftones, thick lines and blurring of fine lines, and deterioration in visibility of small point characters.
  • a high-gloss image equivalent to recording material P could be output without causing any problems.
  • Comparative Example 1 there is a fixing device having the following configuration.
  • the fixing device of Comparative Example 1 has the same configuration as the fixing device 9 of this embodiment. However, even if the temperature of the fixing roller 2 1 and the pressure roller 2 2 changes, the pressure roller 2 2 does not operate and the nipping part N 2 When the temperature of the fixing roller 2 1 and the pressure roller 2 2 is 25 ° C, the applied pressure is fixed to 1400 kg, which is optimal. For comparison with the fixing device 9 of the present embodiment, 100 images were continuously output under the same conditions as the fixing device 9 of the present embodiment.o
  • FIG. 16 shows an image in which the recording material is passed only through the heating device 10 and the recording device connected to the heating device 10 and the press device 20 in a continuous manner. It shows the glossiness with respect to the density of the first and 100th images when it is passed continuously.
  • Figure 17 shows the graininess with respect to image density.
  • the fixing roller 21 and the pressure roller 22 continue to rise in temperature by continuously outputting an image in the same manner as the fixing device 9 of the present embodiment.
  • the load is fixed at a high value of 140 kg.
  • the temperature of the assumed toner image tb is increased in the two-up portion N 2 of the pressure device 20 as the temperature of the fixing roller 21 and the pressure roller 22 rises. It won't fall down. For this reason, the assumed toner image t b is gradually crushed by the nipping part N 2 of the pressure device 20.
  • FIG. 10 C shows a cross-sectional model of the temporarily fixed toner image t c crushed by the nipped portion N 2.
  • the model in Fig. 10 C shows that the toner has been crushed too much and the area has become too large. If the toner in each pixel is crushed too much in this way, the difference in toner amount (volume) in each pixel appears as a difference in area, and the graininess deteriorates. Also, as shown in FIG. 16, the difference in glossiness between the first sheet and the 100th sheet increases. In addition, in the 100th image when the fixing roller 21 reaches the saturation temperature of 70 ° C., the granularity of the image including the halftone (FIG. 17), the thickening of the thin line, Smearing will cause deterioration of the visibility of small point characters.
  • Comparative Example 2 there is a fixing device having the following configuration.
  • Fixing device of Comparative Example 2 This is also the same configuration as the fixing device 9 of the present embodiment. Even if the temperature of the fixing roller 2 1 and the pressure roller 2 2 changes, the pressure roller 2 2 does not operate and the total load of the nipped part N 2 is It is fixed at the optimum 80 kg when it reaches 0 ° C. For comparison with the fixing device 9 of this example, 100 sheets of images were continuously output under the same conditions as the fixing device 9 of this example.
  • FIG. 18 shows an image in which the recording material is passed through only the heating device 10, and 100 0 recording materials in the heating device 10 and the pressure device 20. Indicates the glossiness with respect to the density of the first and 100th images when continuously passed.
  • Figure 19 shows the graininess with respect to image density.
  • the fixing roller 21 and the pressure roller 22 continue to rise in temperature by continuously outputting an image in the same manner as the fixing device 9 of the present embodiment.
  • the load is fixed at a low 8 O kg in order to produce gloss without crushing the assumed landing toner image tb. Yes. Therefore, when the recording material is continuously passed, the assumed toner image tb is gradually crushed at the two-up portion N.2 of the pressure device 20 as the temperature of the fixing roller 21 and the pressure roller 22 rises.
  • the graininess does not deteriorate ( Figure 19). Assuming landing toner on the first image output when the recording material is continuously passed, the pressure is too low for one image tb. It is not possible to obtain the effect of imparting the light due to. Therefore, a large gloss difference is generated between the fixing roller 21 and the image of the 100th sheet output when the temperature is around 70 ° C., which is the saturation temperature (FIG. 18).
  • Table 1 shows the gloss difference between the first sheet and the 100th sheet and the evaluation of the graininess of the assumed toner image in each of the fixing devices of the present embodiment, comparative example 1, and comparative example 2 described above. (table 1 )
  • the fixing device of this example is different from the fixing devices of Comparative Example 1 and Comparative Example 2 in terms of glossiness when printing the first sheet of continuous printing and glossiness when printing multiple sheets. There is little difference in gloss and the deterioration of graininess is also suppressed. (Example 2)
  • the fixing device includes a heating unit that heats the recording material in a non-contact state between the first two-up part forming unit and the second two-up part forming unit. Then, the heating unit heats the toner image on the recording material so that the temperature of the toner image at the time of entering the second nip portion becomes higher than the temperature of the toner image at the time when the heating at the first nip portion is finished. .
  • a fixing device having a gloss higher than that of the fixing device of Example 1 while suppressing the deterioration of graininess is provided.
  • a heating / pressurizing device (first nip forming unit) 10
  • a non-contact heating device heating unit
  • a pressing device second two-up portion forming
  • the fixing roller 1 1 ⁇ 3 1 of the heating and pressing device 10 and the pressing device 30 has a diameter of 60 mm and a length of 3 3 O mm.
  • Aluminum was used as the material for the core metal 1 1 a ⁇ 3 1 a, and silicone rubber was coated to a thickness of 2.5 mm as a bullet 14 layer 1 1 b ⁇ 3 1 b.
  • the release layer on the elastic layer 1 1 b ⁇ 3 1 b 1 1 c ⁇ 31 c is made of PFA tube with a thickness of 5 ⁇ .
  • the pressure rollers 12 ⁇ 32 of the heating and pressing device 10 and the pressing device 30 have a diameter of 60 mm and a length of 33 Omm.
  • Aluminum was used as the material for the core metal 12 a ⁇ 32 a, and silicone rubber was coated on the elastic layer 12 b ⁇ 32 b to a thickness of 1.5 mm.
  • the release layer 1 2 c ⁇ 32 c on the elastic layer 1 2 b ⁇ 32 b is composed of a P F A tube having a thickness of 5 ⁇ .
  • Non-contact heating device 20 Halogen heater 21 with a length of 34 Omm was used.
  • Fixing speed (recording material conveyance speed (process speed)): 22 Omm / s e c ⁇ Distance between heating / pressurizing device 10 and non-contact heating device 20: 30mm
  • the peak pressure of the heating / pressurizing device 10 is 5.6 kg / cm 2 .
  • the recording material P carrying the unfixed toner image ta is introduced into the nipping parts N1 and N3 to fix the unfixed toner image ta.
  • coated paper (A4, 1 70 g / cm 2 ) of 60 ° daros 40 was used for the recording material P.
  • Unfixed toner image ta uses cyan toner, magenta toner, yellow toner, and black toner with wax in each color 0.5 mg
  • a gradation image was output with a loading of cm 2 .
  • the toner used this time has a glass transition point of 85 ° C and a melting point of 125 ° C.
  • the glossiness was measured by “VG 2000” (manufactured by Nippon Denshoku Industries Co., Ltd.) at 60 ° dalos. In addition, the graininess was evaluated with black, where the graininess change was most noticeable.
  • Fig. 21 shows the relationship between the pressure peak (peak pressure) of the Nip part N 3 of the pressure device 30, the toner temperature at the pressure peak (pressure peak temperature), and the image characteristics.
  • is a condition that can give gloss without deteriorating the graininess.
  • X is a condition in which the gloss imparting effect was not obtained or the graininess was deteriorated. Note that ⁇ indicates that the gloss imparting effect was obtained without deteriorating the graininess, but the glossiness is low with respect to the recording paper.
  • the peak pressure at the nip part (second nip part) N3 is higher than 8 kg / cm 2 , the graininess deteriorates, so it must be 8 kgZ cm 2 or less. Absent. However, if the peak pressure at the nip part N3 is 7 kgZm 2 or more, the fixing roller 21 and the pressure roller 22 of the pressure device 20 are overloaded, and the fixing roller 21 and the pressure roller 22 It will shorten the durable life of the.
  • the peak pressure at the nip part N 3 should be 4 kg / cm 2 or more and 7 kg / cm 2 or less. Is preferred.
  • the recording material P carrying the unfixed toner image ta is introduced into the nipping part (first nip part) N1 of the heating and pressing device 10 and heated to soften the unfixed toner image ta. To be melted. Also, By applying the pressure simultaneously with the heating, the fixing property of the toner image on the recording material P is secured, and the toner is mixed in the secondary color portion and the tertiary color portion. The surface shape of the toner image reaches the state following the surface shape of the fixing roller 11. When the toner image on the recording material P is separated from the surface of the fixing roller 11, the toner image is pulled to the surface of the fixing roller 11.
  • the surface shape of the assumed toner image tb that exits the nipped portion N 1 becomes rough from the state following the surface shape of the fixing roller 11 (FIG. 5 (2 3 a)).
  • the recording material P and the assumed toner image tb heated by the nipping portion N 1 are used.
  • the temperature of the heat sink decreases with heat dissipation. In this embodiment, the temperature at the start of this temperature drop is defined as the temperature T 1 at the end of heating and pressurization.
  • the temperature T 1 at the end of heating and pressurization is the temperature of the toner when the heating and pressurizing means 10 finishes heating and pressurizing the unfixed toner image ta.
  • T 1 1 15 ° C in this example. That is, the temperature T 1 of the toner when the heating and pressing means (fixing roller 1 1 and pressure roller 1 2) finish pressing the unfixed toner image ta is equal to or higher than the toner glass transition point. It is. As a result, the unfixed toner image ta is presupposed without being crushed by the heating and pressing device 10.
  • the recording material P and the assumed toner image tb approach the non-contact heating device 20, they are heated by the heat rays from the non-contact heating device 20, and the temperatures of the recording material P and the assumed toner image rise. When passing just below the non-contact heating device 20, the temperature rises to 1 42 ° C. After the recording material P and the assumed toner image t b have passed directly under the non-contact heating device 20, the temperatures of the recording material P and the assumed toner image t b are reduced due to heat dissipation.
  • the recording material P carrying the assumed toner image tb is introduced into the nipping part N 3 of the pressure device 30. Since the recording material P and the assumed toner image tb are in contact with the surface of the fixing roller 3 1 and the pressure roller 3 2 at a temperature as low as 25 ° C., The temperature of the material P and the assumed toner image tb decreases more rapidly than the temperature decrease due to heat dissipation. In this embodiment, the temperature at the start of this rapid temperature drop is defined as the pressurization start temperature T2. In other words, the pressurization start temperature T 2 is the temperature of the toner when the pressurizing unit starts pressurizing the assumed landing toner image tb. As a result of judging from the temperature profile of FIG.
  • T 2 120 ° C. in this example. That is, pressure means (fixing roller 3 1 and pressure roller 3 2) force S The toner temperature T 2 when pressing the toner image is equal to or higher than the toner transition temperature.
  • the recording material P and the assumed toner image tb are pressed by the nipped part N 3, the surface of the assumed toner image tb reaches the state following the fixing roller 31, and the surface of the toner image is smooth and glossy It becomes a surface.
  • the recording material P and the assumed toner image tb start to be pressed at a temperature higher than the temperature T 1 at the end of pressurization by the heating and pressurizing device 10 in the two-up portion N 3.
  • the hypothetical landing toner image tb is solidified by being rapidly cooled simultaneously with pressurization by the pressurizer 30. As a result, the toner image is discharged from the nipping portion N 3 without being crushed.
  • the temperature of the recording material P and the fixed toner image tc slightly rises due to the heat generated by the recording material P after discharging, but then starts to decrease again due to heat dissipation.
  • the temperature at which the temperature has fallen the most in the nipping part N 3 is defined as the pressurization end temperature T 3.
  • the pressurization end temperature T 3 is the temperature of the toner when the pressurization unit finishes pressurizing the assumed toner image tb.
  • T 3 73 ° C. in this example. That is, the temperature T 3 of the toner when the pressurizing means (the fixing roller 31 and the pressure roller 3 2) finishes pressing the toner image tb is below the glass transition point of the toner. From the pressure device 30, the toner image tc is discharged with a high viscosity. Therefore, when the toner image tc is pulled on the surface of the fixing roller 31, the surface shape does not become rough again, and a toner image having a smooth surface following the surface of the fixing roller 31 is formed ( Figure 2 3 B). As a result, an image with good graininess, a smooth surface and a high gloss is formed. In order to investigate the effect of the fixing device 9 of this embodiment, FIG.
  • FIG. 24 shows an image passed through only the heating and pressing device 10 and a non-contact heating device 20 after passing through the heating and pressing device 10.
  • the image that has passed through the fixing device of this embodiment has a higher gloss image than the image that has passed through only the heating and pressing device 10.
  • Figure 25 shows the graininess with respect to image density.
  • the image that has passed through the fixing device of the present example shows the same graininess as the image that has passed through only the heating and pressing device 10. That is, it can be seen that the pressurizing device 30 pressurizes the toner image without deteriorating the graininess.
  • the entire surface of the assumed toner image tb can be smoothed without excessively crushing the entire assumed toner image tb.
  • a high-gloss image equivalent to the recording material P is output without causing image deterioration such as deterioration of graininess of images including halftones, thickening and blurring of fine lines, and deterioration of visibility of small-point characters. I was able to.
  • Comparative Example 3 As Comparative Example 3 with respect to Example 2, there is a fixing device having the following configuration.
  • FIG. 26 shows the glossiness with respect to the image density.
  • the image output by the fixing device of Comparative Example 3 is not sufficiently glossy compared to the image output by the fixing device 9 of this embodiment.
  • Figure 27 shows the graininess with respect to image density.
  • the image output by the fixing device of Comparative Example 3 shows a graininess equivalent to that of the image output by the fixing device 9 of this embodiment.
  • the entire assumed toner image tb was not crushed like the fixing device 9 of the present example.
  • the fixing device of Comparative Example 3 does not cause image deterioration such as deterioration of the graininess of the image including halftones, thickening and blurring of fine lines, and deterioration of the visibility of small point characters, but it has the same high gloss as recording material P. It was not possible to output a correct image. Therefore, it is effective to improve the glossiness of the toner image by heating the temperature of the toner image when the recording material enters the second nip portion to a temperature higher than the temperature at the time of exiting the first two-up portion. .
  • Comparative Example 4 there is a fixing device having the following configuration.
  • the fixing device of Comparative Example 4 has the same configuration as the fixing device 9 of the present embodiment.
  • the surface temperature of the fixing port roller 1 1 and the pressure roller 1 2 of the heating and pressing device 10 is adjusted.
  • the image was output at a setting of 200 ° C.
  • T 1 1 40 ° C
  • T 2 120 ° C
  • T 3 73 ° C.
  • FIG. 26 shows the glossiness with respect to the image density.
  • the image output by the fixing device of Comparative Example 4 is higher in gloss than the image output by the fixing device 9 of this embodiment.
  • Figure 27 shows the graininess with respect to image density.
  • the image output by the fixing device of Comparative Example 4 is The granularity is worse than the image output by the fixing device 9 of this embodiment.
  • the toner is crushed by the heating and pressurizing device 10 to increase the area of the toner image, and the pressurizing device 30 smoothes the surface of the toner image.
  • a glossiness higher than that of the image output by the fixing device 9 of the present embodiment was obtained (FIG. 26).
  • the image output by the fixing device of Comparative Example 4 may be crushed when heated and pressed by the heating and pressing device 10. Therefore, the graininess was worse than in this example (Fig. 27).
  • a fixing device having the following configuration is raised.
  • a non-contact heating device 20 is provided downstream of the flash fixing device 40 that performs non-contact assumption as shown in FIG. 28, and a pressure device 30 is further provided downstream thereof. It is a thing.
  • the fixing device of Comparative Example 5 the glossiness and graininess are the same as in the example. However, since the toner image is not pressurized when the assumption is made with the flash fixing device 40, the fixing property and the mixed colors of the secondary color portion and the tertiary color portion are the same. An image inferior to device 9 was output. As described above, the fixing device 9 of the second embodiment performs heating and pressurization without excessive heating with the heating and pressurizing device 10, and after heating with the non-contact heating device 20, with the pressurizing device 30. By applying the pressure, it was possible to output an image excellent in both glossiness and graininess as compared with the fixing devices of Comparative Example 3 and Comparative Example 4.

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Abstract

記録材が担持する加熱されたトナー画像に潰れを発生させることなく加熱されたトナー画像の表面に光沢を付与できるようにした像加熱装置の提供。 記録材Pが担持する未定着トナー画像taに対して加熱を行なう加熱手段11・12と、前記加熱手段で加熱した未定着トナー画像tbに対して加圧を行ない未定着トナー画像の表面に光沢を付与する加圧手段21・22と、を有する像加熱装置9において、前記加圧手段が前記未定着トナー画像に対して加圧を行なうときの加圧力を変更する加圧力変更手段54L・54Rと、前記加圧手段の温度を検知する温度検知手段51・52と、加圧制御手段53と、を有し、前記加圧制御手段は、前記加圧手段が前記未定着トナー画像に対して加圧を行なう前に、前記温度検知手段の温度情報に応じて前記圧力変更手段を制御することにより前記加圧手段の加圧力を変更することを特徴とする。

Description

像加熱装置
技術分野
本発明は、 電子写真複写機、 電子写真プリンタなどの画像形成装置に搭載す る画像加熱定着装置 (定着器) として用いれば好適な像加熱装置に関する。
明 背景技術
電子写真式の複写機やプリンタなどの画像形成装置は、 高画質化が要求され、 1200 d p i、 2400 d p i、 3600 d p iなど、 記録解像度の高密度 化が進んでいる。
上記の画像形成装置にあっては、 ドラム形状の電子写真感光体 (以下、 感光体 ドラムと記す) の外周面 (表面) にレーザービームにより光を照射し、 そのと き光が照射された量により感光体ドラム表面に画像(静電潜像)が記録される。 感光体ドラム表面には、 文字などの 2値的な画像から、 写真などの中間調を含 んだ画像まであらゆる画像を形成することができる。 このときの中間濃度を再 現する際に、 パルス幅変調方式 (PWM方式) と、 ディザ法や濃度パターン法 などの画像処理手法を用いることで、 様々なパターンを感光体ドラム表面に形 成することができる。
また、 上記の画像形成装置は、 近年の、 記録密度の高度化、 高画質化の要求 に伴って、 小ボイント文字といった微細なラインパターンの再現性が課題とな つている。 その一方で、 写真などの中間調を含んだ画像をコート紙等の高光沢 な記録材上に出力した際には記録材の光沢度に近い高光沢でかつ、 光沢ムラが 少ない画像の出力が課題となっている。 その課題を解決するために、 様々な技 術が提案されている。 特許文献 1には、 加熱仮定着手段と、 画像光沢制御手段と、 を有する定着装 置が記載されている。 加熱仮定着手段は、 未定着トナー画像が形成された記録 材に少なくとも熱を与え、 未定着トナー画像のトナーを軟化ないし、 溶融させ る。 そして、 トナー画像が外力により変形し得る状態のうちに画像光沢制御手 段は、 これを非加熱で加圧することにより トナー画像に光沢を付与している。 また、 連続して画像を出力する時に画像光沢制御手段の温度を一定に保つよう に、 冷却ファン等の冷却手段によつて画像光沢制御手段の温度を一定温度以下 に保つように制御している。
(特許文献 1 ) 特開 2 0 0 4— 1 3 9 0 3 9号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
電子写真式の画像形成装置に搭載する定着装置は、 記録材が担持する未定着 トナー画像の表面に光沢を付与するために未定着トナー画像を加圧する際、 そ の未定着トナー画像中のトナーに潰れを発生させないことが望まれている。 ト ナ一に潰れが発生すると、 中間調を含んだ画像の粒状性の悪化、 細線の太りや にじみ、 小ポイント文字の視認性の悪化につながるからである。
上述の特許文献 1では、 記録材上のトナー画像に充分な光沢を付与できるも のの、 画像の各画素の潰れに起因する粒状性の悪化や、 細線の太りやにじみ、 小ポィント文字の視認性の悪化まで考慮したものではなかった。
本発明の目的は、 記録材が担持する未定着トナー画像に漬れを発生させるこ となく未定着トナー画像の表面に光沢を付与できるようにした像加熱装置を 提供することにある。
本発明の目的を達成するための構成は、 記録材を挟持搬送する第 1二ップ部 を形成する第 1二ップ部形成ユニットと、 前記第 1二ップ部を通過した記録材 を挟持搬送する第 2二ップ部を形成する第 2 -ップ部形成ュニットと、 を有し、 前記第 1二ップ部で記録材上の未定着トナー像を加熱し、 前記第 2ニップ部で 記録材上のトナー像に光沢を付与する定着装置において、
前記第 2二ップ部形成ュニットの温度を検知する温度検知部と、 前記第 2二 ップ部に掛かる加圧力を変更する加圧力変更部と、 前記加圧力変更部を制御す る制御部と、 を有し、 前記第 2ニップ部内の加圧力のピーク値は 8 k g / c m 2以下に設定されており、 前記第 2エップ部を通過する期間内で記録材上のト ナー像の温度はトナーのガラス転移点より高い温度から前記ガラス転移点よ り低い温度へ低下し、 前記制御部は前記温度検知部の検知温度が高くなるに連 れて前記第 2二ップ部に掛かる加圧力が低下するように前記加圧力変更部を 制御することを特徴とする。
本発明によれば、 トナー画像に潰れを発生させることなく、 トナー画像の表 面に光沢を付与できるようにした像加熱装置を提供できる。 図面の簡単な説明
図 1は、 画像形成装置の一例の構成模型図。
図 2は、 本実施例の定着装置の一例の横断面模型図。
図 3は、 本実施例の定着装置の画像加熱装置の縦断面模型図。
図 4は、 画像加熱装置を記録材の導入側から見た図。
図 5は、 本実施例の定着装置の画像加圧装置の縦断面模型図。
図 6は、 画像加圧装置を記録材の導入側から見た図。
図 7は、 カムの一例の説明図。
図 8は、 画像加圧装置のニップ部の圧力ピークと圧力ピーク時のトナー温度 と画像特性との関係を表わす図。
図 9は、 本実施例の定着装置の加熱 ·加圧動作時の温度プロファイルの一例 を表わす図
図 1 O Aは、 画像加熱装置のニップ部により加熱された後の仮定着トナー画 像を表わす図。
図 1 0 Bは、 画像加圧装置のニップ部により加圧された後の定着トナー画像 を表わす図。
図 1 0 Cは、 画像加圧装置のニップ部により押し潰された仮定着トナー画像 を表わす図。
図 1 1は、 画像加圧装置のニップ部への記録材の導入枚数と記録材導入後の 画像加圧装置の温度との関係を表わす図
図 1 2は、 画像加圧装置の定着ローラの表面温度とニップ部の総荷重の関係 を表わす図
図 1 3は、 本実施例の定着装置の加熱 ·加圧動作時に画像加圧装置の定着口 一ラが昇温したときの温度プロフアイルの一例を表わす図。
図 1 4は、 本実施例の定着装置の効果を表わす説明図 ( 1 )。
図 1 5は、 本実施例の定着装置の効果を表わす説明図 ( 2 )。
図 1 6は、 比較例 1の定着装置の効果を表わす説明図 ( Do
図 1 7は、 比較例 1の定着装置の効果を表わす説明図 ( 2 )。
図 1 8は、 比較例 2の定着装置の効果を表わす説明図 ( Do
図 1 9は、 比較例 2の定着装置の効果を表わす説明図 ( 2 )。
図 2 0は、 実施例 2の定着装置の横断面模型図。
図 2 1は、 画像加圧装置のニップ部の圧力ピークと圧力ピーク時のトナー温 度と画像特性との関係を表わす図。
図 2 2は、 実施例 2の定着装置の加熱 ·加圧動作時の温度プロファイルの一 例を表わす図。
図 2 3 Aは、 加熱加圧装置のニップ部により加熱及ぴ加圧された後の仮定着 トナー画像を表わす図。
図 2 3 Bは、 加圧装置のニップ部により加圧された後の定着トナー画像を表 わす図。 図 23Cは、 比較例 3の定着装置により押し潰された定着トナー画像を表わ す。
図 23 Dは、 比較例 4の定着装置の加熱加圧装置により加熱及び加圧された 後の仮定着トナー画像をあらわす図。
図 23 Eは、 比較例 4の定着装置により押し潰された定着トナー画像を表わ す図
図 24は、 実施例 2の定着装置の効果を表わす説明図 (1)。
図 25は、 実施例 2の定着装置の効果を表わす説明図 (2)。
図 26は、 実施例 2、 比較例 3、 比較例 4の定着装置の効果の差異を表わす 説明図 (1)。
図 27は、 実施例 2、 比較例 3、 比較例 4の定着装置の効果の差異を表わす 説明図 (2)。
図 28は、 比較例 5の定着装置の横断面模型図。 発明を実施するための最良の形態
本発明を図面に基づいて説明する。
(実施例 1 )
(1) 画像形成装置例
図 1は本発明に係る像加熱装置を画像加熱定着装置として搭載できる画像形 成装置の一例の構成模型図である。 この画像形成装置は電子写真式のタンデム タイプのカラーレーザプリンタである。
本実施例に示す画像形成装置は、 第 1、 第 2、 第 3、 第 4の 4つの画像形成 部 P a ' Pb ' P c ' P dを有し、 その 4つの画像形成部 P a · P b · P c · P dで各々異なった色のトナー像が潜像、 現像、 転写のプロセスを経て形成さ れる。
各画像形成部 P a · P b · P c · P dは、 それぞれ像担持体としてのドラム 形状の電子写真感光体 (以下、 感光体ドラム記す) 3 a * 3 b ' 3 c ' 3 dを 具備する。 画像出力を開始すると、 各感光体ドラム 3 a ' 3 b ' 3 c ' 3 dの 外周面 (表面) に各色のトナー像が形成される。 各感光体ドラム 3 a · 3 b · 3 c · 3 dに隣接して中間転写体としての中間転写ベルト 1 1 1が設置されて いる。 その感光体ドラム 3 a · 3 b · 3 c · 3 d表面に形成された各色のトナ 一像が、 中間転写ベルト 1 1 1の外周面 (表面) に 1次転写され、 2次転写部 で記録材 P上に転写される。 さらにトナー像が転写された記録材 Pは、 画像カロ 熱定着装置 9に導入されてトナー画像が定着され記録画像形成物として装置 外の排出トレィ (不図示) に排出される (画像出力終了)。
感光体ドラム 3 a · 3 b · 3 c · 3 d表面の周囲には、 それぞれドラム帯電 器 2 a ' 2 b ' 2 c ' 2 d、 現像器 1 a · 1 b · 1 c · 1 d, 1次転写帯電器 7 a · 7 b · 7 c · 7 d及びクリーナ 4 a · 4 b · 4 c · 4 dが設けられてい る。 また、 装置内部の上方部にはさらにレーザスキャナ 5 a · 5 b · 5 c · 5 dが設置されている。
感光体ドラム 3 a · 3 b · 3 c · 3 dは矢印方向に回転駆動され、 その表面 がドラム帯電器 2 a · 2 b · 2 c · 2 dにより所定の極性 ·電位に一様に 1次 帯電される。 その各感光体ドラム 3 a · 3 b · 3 c · 3 d表面の一様帯電面に 対して、 レーザスキャナ 5 a · 5 b · 5 c · 5 dから出力される、 画像信号に 応じて変調されたレーザ光 L a · L b · L c · L dによる走査露光がなされる。 これによつて、 各感光体ドラム 3 a · 3 b · 3 c · 3 d表面に画像信号に応じ た静電潜像が形成される。 すなわち、 レーザスキャナ 5 a · 5 b · 5 c · 5 d は、 それぞれ、 光源装置、 ポリゴンミラー、 ίθ レンズなどを有する。 そして レーザスキャナ 5 a · 5 b · 5 c · 5 dは、 光源装置から発せられたレーザ光 をポリゴンミラ一を回転して走査し、 その走査光の光束を反射ミラーによって 偏向し、 f Θ レンズにより感光体ドラム 3 a · 3 b · 3 c · 3 d表面の母線上 に集光して露光する。 これによつて、 感光体ドラム 3 a · 3 b · 3 c · 3 d表 面に画像信号に応じた潜像が形成される。
現像器 1 a · 1 b · 1 c · 1 dには、 それぞれ現像剤として、 シアン、 マゼ ンタ、 イェロー及びブラックのトナーがトナー供給装置 6 a · 6 b · 6 c · 6 dにより所定量充填されている。 現像器 1 a · 1 b · 1 c · 1 dは、 それぞれ 感光体ドラム 3 a · 3 b · 3 c · 3 d表面の潜像を現像して、 シアントナー画 像、 マゼンタトナー画像、 イェロートナー画像及びブラック トナー画像として 可視化する。
中間転写ベルト 1 1 1は 3本の並行ローラ 1 12 · 1 13 · 1 14間に懸回 張設したエンドレスベルトであり、矢印方向に感光体ドラム 3 a · 3 b · 3 c · 3 dと同じ周速度をもって回転駆動されている。
第 1の画像形成部 P aの感光体ドラム 3 a表面に形成担持された第 1色目 のイェロートナー画像は、 感光体ドラム 3 a表面と中間転写ベルト 1 1 1表面 とを接触させて形成してある二ップ部を通過する過程で、 中間転写ベルト 1 1 1表面に 1次転写されていく。 即ち、 イェロートナー画像は、 1次転写帯電器 7 aに印加される 1次転写バイアスにより形成される電界と圧力により、 中間 転写ベルト i 1 1表面に転写されていく。
同様に、 第 2、 第 3、 第 4の画像形成部 P b · P c · P dの感光体ドラム 3 b · 3 c · 3 d表面に形成担持された、 第 2色目のマゼンタトナー画像、 第 3 色目のシアントナー画像、 第 4色目のブラック トナー画像が中間転写ベルト 1 1 1表面に重畳転写される。 これによつて、 中間転写ベルト 1 1 1表面に目的 のカラー画像に対応した合成力ラートナー画像が形成される。
1 20は 2次転写ローラである。 2次転写ローラ 120は、 中間転写べノレト 1 1 1を懸回張設させた 3本のローラ 1 12 * 1 13 * 1 14のうちのローラ 1 1 3に対して中間転写ベルト 1 1 1を挟ませて圧接させて中間転写ベルト 1 1 1との間に 2次転写二ップ部を形成している。
一方、 2つの給送カセット 1 15 · 1 16に積載収納されている種類の異な る記録材 Pのうち所定の記録材 Pが給送カセット 1 1 5又は 1 1 6から 1枚 ずつ分離給紙され、 シートパス 1 1 7、 シートパス 1 1 8を通ってレジス トロ ーラ 1 1 9に搬送される。 レジストローラ 1 1 9はその記録材 Pを 2次転写二 ップ部に所定のタイミングで給送する。 2次転写ローラ 1 2 0には 2次転写バ ィァスがバイアス電源 (不図示) 力 印加される。 これにより中間転写ベルト 1 1 1表面に重畳転写された合成力ラートナー画像が記録材 Pの面に一括転 写される。
2次転写ニップ部にて合成力ラートナー画像の転写を受けた記録材 Pは、 中 間転写ベルト 1 1 1表面から分離される。
1次転写が終了した感光体ドラム 3 a · 3 b · 3 c · 3 d表面は、 それぞれ クリーナ 4 a · 4 b · 4 c · 4 dにより転写残トナーが除去されてクリーニン グされ、 引き続き次の画像形成に供される。
中間転写ベルト 1 1 1表面に残留したトナー及びその他の異物は、 中間転写 ベルト 1 1 1表面にクリ一二ングウェブ (不織布) 1 2 1を当接させて拭い取 るようにしている。
( 2 ) 定着装置 9
図 2は定着装置 9の一例の横断面模型図である。 図 3は定着装置 9における画 像加熱装置 (第 1二ップ部形成ユニット) 1 0の縦断面模型図である。 図 4は 画像加熱装置 1 0を記録材 Pの導入側から見た図である。 図 5は定着装置 9に おける画像加圧装置(第 2二ップ部形成ュニット) 2 0の縦断面模型図である。 図 6は画像加圧装置 2 0を記録材 Pの導入側から見た図である。
以下の説明において、 定着装置及びその定着装置を構成する部材に関し、 長 手方向とは記録材の面において記録材搬送方向と直交する方向である。 短手方 向とは記録材の面において記録材搬送方向と平行な方向である。 長さとは長手 方向の寸法である。 幅とは短手方向の寸法である。
本実施例に示す定着装置 9は、 熱源を内蔵する画像加熱装置 1 0と、 熱源がな い画像加圧装置 2 0と、 を有する。 加熱装置 1 0は、 定着ローラ 1 1と、 加圧 ローラ 1 2と、 を有する。 加圧装置 2 0は、 記録材搬送方向において加熱装置 1 0の下流側に設けられている。 その加圧装置 2 0は、 定着ローラ 2 1と、 加 圧ローラ 2 2と、 を有する。
ここで、 加熱装置 1 0の定着ローラ 1 1と加圧ローラ 1 2が、 記録材 Pが担 持する未定着トナー画像に対して加熱を行なう加熱手段である。 また、 加圧装 置 2 0の定着ローラ 2 1と加圧ローラ 2 2力 加熱装置 1 0の定着ローラ 1 1 と加圧ローラ 1 2で加熱したトナー画像に対して加圧を行ない、 加熱装置 1 0 で加熱されたトナー画像の表面に光沢を付与する加圧手段である。
2— 1 ) 加熱装置 (第 1二ップ部形成ユニット) 1 0
定着ローラ 1 1は、 長手方向に細長い中空の筒体に形成された芯金 1 1 aを有 し、 その芯金 1 1 aの両端部以外の外周に弾性層 1 1 bを設け、 その弾性層 1 1 bの外周に離型層 1 1 cを設けたものである。 離型層 1 1 cの材料は F R P 又は P F A、 P T F E等のフッ素樹脂であり、 弾性層 1 1 bの外周にフッ素樹 脂をコート若しくはチューブを用いて形成してある。 弾性層 1 1 bは、 トナー 画像の厚み変動 (数〜数十 μπχ) に追従可能であり、 また定着ローラ 1 1と加 圧ローラ 1 2との間に第 1二ップ部 Ν 1を確保できるようにするためのもの である。 そのため、 弾性層 1 1 bの材料として、 弾4を有するシリコーンゴム やフッ素ゴムを用いている。 弾性層 1 l bは弾性が小さいと、 未定着トナー画 像の凹部の定着不足や、 トナーの潰れによる粒状性の悪化といった画質の低下 をもたらすので、 所定の大きさの弾性を要する。 芯金 1 1 aはアルミニウム等 の材料を用いて中空の筒体に形成され、 両端部が定着装置 9の装置フレーム 3 1 L · 3 1 Rに軸受 3 3 L · 3 3 Rを介して回転自在に保持されている。 その 芯金 1 1 aの中空内には、 長手方向に細長いハロゲンヒータ 1 3が内蔵されて いる。 ヒータ 1 3の両端部は装置フレーム 3 1 L · 3 1 Rにより保持されてい る。 定着ローラ 1 1には、 そのヒータ 1 3によって、 記録材 Pが担持する未定 着トナー像 t aを溶融変形させて記録材 P上に仮定着するために必要な熱量 が供給される。
加圧ローラ 1 2は、 定着ローラ 1 1と同様、 長手方向に細長い中空の筒体に 形成された芯金 1 2 aを有し、 その芯金 1 2 aの両端部以外の外周に弾性層 1 2 bを設け、 その弾性層 1 2 bの外周に離型層 1 2 cを設けたものである。 芯 金 1 2 a、 弾性層 1 2 b及び離型層 1 2 cの材料は、 定着ローラ 1 1の芯金 1 1 a、 弾性層 1 1 b及び離型層 1 1 cの材料と同じである。 その加圧ローラ 1 2は、 定着ローラ 1 1の下方に定着ローラ 1 1と平行に配置され、 芯金 1 2 a の両端部が装置フレーム 3 2 L · 3 2 Rに軸受 3 4 L · 3 4 Rを介して回転可 能にかつ上下移動可能に保持されている。 そして加圧ローラ 1 2は、 芯金 1 2 aの両端部と装置フレーム 3 2 L · 3 2 Rとの間に設けられた加圧バネ (加圧 部材) 3 5 L · 3 5 Rにより定着ローラ 1 1側に加圧されている。 その加圧に よって加圧ローラ 1 2の離型層 1 2 cが定着ローラ 1 1の離型層 1 1 cと接 触し、 加圧ローラ 1 2の弾性層 1 2 bと定着ローラ 1 1の弾性層 1 1 bがそれ ぞれ弾性変形する。 これによつて、 加圧ローラ 1 2の外周面 (表面) と定着口 ーラ 1 1の外周面 (表面) との間に、 記録材 Pが担持する未定着トナー画像 t aに対して加熱を行なうための二ップ部 (以下、 加熱-ップ部、 または第 1 - ップ部と称する) N 1を形成している。 芯金 1 1 aの中空内には長手方向に細 長いハロゲンヒータ 1 4が内蔵されている。 ヒータ 1 4の両端部は装置フレー ム 3 2 L · 3 2 Rにより保持されている。 加圧ローラ 1 2には、 そのヒータ 1 4によって、 記録材 Pが担持する未定着トナー像 t aを記録材 P上に仮定着す るために必要な熱量が供給される。
2 - 2 ) 加圧装置 (第 2二ップ部形成ユニット) 2 0
定着ローラ 2 1は、 長手方向に細長い中実の丸軸に形成された芯金 2 1 aを有 し、 その芯金 2 1 aの両端部以外の外周に弾性層 2 1 bを設け、 その弾性層 2 1 bの外周に離型層 2 1 cを設けたものである。 離型層 2 1 cの材料は F R P 又は PFA、 PTFE等のフッ素樹脂であり、 弾性層 21 bの外周にフッ素樹 脂をコート若しくはチューブを用いて形成してある。 弾性層 21 bは、 トナー 画像の厚み変動 (数〜数十 μπι) に追従可能であり、 また定着ローラ 21と加 圧ローラ 22との間に第 2二ップ部 Ν 2を確保できるようにするためのもの である。 そのため、 弾性層 21 bの材料として、 弾性を有するシリコーンゴム やフッ素ゴムを用いている。 弾性層 21 bは弾性が小さいと、 トナーの潰れに よる粒状性の悪化といった画質の低下をもたらすので、 所定の大きさの弾性を 要する。 芯金 21 aは両端部が装置フレーム 31 L ' 31 Rに軸受 36 L · 3 6 Rを介して回転自在に保持されている。
加圧ローラ 22は、 定着ローラ 21と同様、 長手方向に細長い中実の丸軸に 形成された芯金 22 aを有し、 その芯金 22 aの両端部以外の外周に弾性層 2 2 bを設け、 その弾性層 22 bの外周に離型層 22 cを設けたものである。 芯 金 22 a、 弾性層 22 b及び離型層 22 cの材料は、 定着ローラ 21の芯金 2 1 a、 弾性層 21 b及び離型層 21 cの材料と同じである。 その加圧ローラ 2 2は、 定着ローラ 21の下方に定着ローラ 21と平行に配置され、 芯金 22 a の両端部を装置フレーム 32 L . 32Rに軸受 37 L · 37 Rを介して回転可 能にかつ上下移動可能に保持させている。 そして加圧ローラ 22は、 芯金 22 aの両端部と装置フレーム 32 L · 32 Rとの間に設けられた加圧バネ (加圧 部材) 38 L · 38Rにより定着ローラ 21側に加圧されている。 その加圧に よって加圧ローラ 22の離型層 22 cが定着ローラ 21の離型層 21 cと接 触し、 加圧ローラ 22の弾性層 22 bと定着ローラ 21の弾性層 21 bがそれ ぞれ弾 14変形する。 これによつて、 加圧ローラ 22の外周面 (表面) と定着口 ーラ 21の外周面 (表面) との間に二ップ部 (以下、 加圧-ップ部、 または第 2ニップ部と称する) N 2を形成している。 加圧ローラ 22には、 加圧バネ 3 8 L * 38Rによって、 上記の加熱装置 10で加熱したトナ一画像 t bに対し て加圧を行ない、 そのトナー画像 t bの表面に光沢を付与するために必要な加 圧力が与えられている。
2-3) 定着装置 9の加熱 ·加圧動作
加熱装置 10において、 定着ローラ 1 1のヒータ 13と加圧ローラ 12のヒー タ 14には温度制御手段としての温度制御部 41 (図 4) の電源部 (不図示) 力 ら電力が供給されてヒータ 13 · 14が発熱する。 温度制御部 41は RAM や ROMのメモリと CPUからなり、 メモリには温度制御に必要な温調テープ ルゃ各種プログラムが記憶されている。 ヒータ 13が発熱することにより定着 ローラ 1 1の芯金 1 1 a、 弾性層 1 1 b、 離型層 1 1 cが加熱されて定着ロー ラ 1 1表面が昇温する。 またヒータ 14の発熱により加圧ローラ 12の芯金 1 2 a、 弾性層 12 b、 離型層 12 cが加熱されて加圧ローラ 12表面が昇温す る。その定着ローラ 1 1の温度を温度検知手段としてのサーミスタ 15 (図 4) により検知し、 そのサーミスタ 15の出力信号 (温度情報) を温度制御部 41 が取り込む。 またその加圧ローラ 12の温度を温度検知手段としてのサーミス タ 16 (図 4) により検知し、 そのサーミスタ 16の出力信号 (温度情報) を 温度制御部 41が取り込む。 サーミスタ 15は定着ローラ 1 1表面と接触して いるが、 サーミスタ 1 5は定着ローラ 1 1表面と非接触でもよレ、。 またサーミ スタ 16も加圧ローラ 1 2表面と接触している力 サーミスタ 15は加圧ロー ラ 12表面と非接触でもよい。 温度制御部 41は、 サーミスタ 15 · 16から の信号に基づいて電力供給制御部 (不図示) によりヒータ 1 3 * 14を ON, OFF制御し、 定着ローラ 1 1の温度と加圧ローラ 1 2の温度を所定の温度 (目標温度) に維持する。 つまり、 温度制御部 41は、 記録材 Pが担持する未 定着トナー画像 t aに対して加熱を行ない未定着トナー画像中のトナーを軟 ィ匕、 溶融させるために、 定着ローラ 1 1及び加圧ローラ 1 2を所定の温度 (目 標温度) に維持する。
また、 加熱装置 10において、 定着ローラ 1 1の芯金 1 l aの一端部に設け られた駆動ギア G1 (図 4) がギア列 (不図示) を介して駆動源としての定着 モータ M lにより回転駆動される。 ギア G 1が回転駆動されることにより定着 ローラ 1 1は矢印方向へ回転する(図 2 )。 定着ローラ 1 1の回転は二ップ部 N 1を介して加圧ローラ 1 2表面に伝わり、 加圧ローラ 1 2は定着ローラ 1 1の 回転を受けて矢印方向へ従動回転する (図 2 )。
加圧装置 2 0において、 定着ローラ 2 1の芯金 2 1 aの一端部に設けられた 駆動ギア G 2 (図 6 ) がギア列 (不図示) を介して定着モータ M lにより回転 駆動される。 ギア G 2が回転駆動されることにより定着ローラ 2 1は矢印方向 へ回転する (図 2 )。 定着ローラ 2 1の回転は二ップ部 N 2を介して加圧ロー ラ 2 2表面に伝わり、 加圧ローラ 2 2は定着ローラ 2 1の回転を受けて矢印方 向へ従動回耘する (図 2 )。
定着モータ M lは加熱装置 1 0と加圧装置 2 0に共通して用いられている。 また加熱装置 1 0のギア G 1とギア列、 及び加圧装置 2 0のギア G 2とギア列 は、 定着ローラ 1 1 · 2 1と加圧ローラ 1 .1 · 2 2が同じ周速度 (プロセスス ピード) で回転するように構成してある。
加熱装置 1 0における定着ローラ 1 1及び加圧ローラ 1 2の温度と回転状 態が安定し、 かつ加圧装置 2 0における定着ローラ 2 1及び加圧ローラ 2 2の 回転状態が安定した状態で、 記録材 Pは二ップ部 N 1、 ニップ部 N 2の順に導 入される。 その記録材 Pはエップ部 N 1で定着ローラ 1 1表面と加圧ローラ 1 2表面とにより挟持搬送される。 そしてその搬送過程で記録材 Pと未定着トナ 一画像 t aが定着ローラ 1 1表面と加圧ローラ 1 2表面により加熱される。 こ れによって、 記録材 Pが担持する未定着トナー画像 t aは、 軟化、 溶融され、 外力によって変形し得る状態のトナー画像 t bとなる。 以下、 そのトナー画像 t bと二ップ部 N 1に導入される前の未定着トナー画像 t aと区別するため、 トナー画像 t bを仮定着トナー画像 t bと記す。 二ップ部 N 1を出た記録材 P は二ップ部 N 2で定着ローラ 2 1表面と加圧ローラ 2 2表面とにより挟持搬 送される。 そして仮定着トナー画像 t b (図 2 ) に対して定着ローラ 2 1表面 と加圧ローラ 2 2表面とにより加圧を行ない仮定着トナー画像 t bの表面に 光沢を付与する。 これによつて、 仮定着トナー画像 t bは、 記録材 Pに定着さ れ、 その表面に光沢を有するトナー画像 t c (図 2 ) となる。 二ップ部 N 2を 出た記録材 Pは装置外の排出トレイに排出される。
本実施例において、 加圧装置 1 0にはサーミスタ 1 6を設けないこともある。 その場合はサーミスタ 1 5の出力信号に基づいて電力供給制御部によりヒー タ 1 3 · 1 4を O NZO F F制御し、 定着ローラ 1 1の温度と加圧ローラ 1 2 の温度を所定の温度に維持する。
また、 未定着トナー画像 t aを形成するトナーには特に制限はなく、 一般的 な構成のトナーを使用する。 ワックスなどの離型剤が内添されたトナーの場合 は上記のような加熱装置 1 0を用いるが、 ワックスなどの離型剤が内添されて いないトナーを使用する場合にはシリコーンオイル等の離型剤を定着ローラ
1 1表面に塗布したほうが好ましい。 この場合、 定着ローラ 1 1として、.フッ 素樹脂等の離型層も設けずにシリコーンオイル等の離型剤が含浸し易い表層 を有するものを使用するのが好ましい。
( 3 ) トナー画像潰れ等の発生原因
上述のように、 記録材 Pが担持するトナー画像 t bは外力によって変形し得る 状態を維持したまま加圧装置 2 0により挟持搬送されて加圧される。 これによ り トナー画像の表面を平滑にして光沢度を向上させることができる。 し力、しな がら、 トナー画像を潰しすぎると、 光沢度は向上するものの粒状性が悪化して しまう。 トナー画像を構成する各画素のトナー量(体積)は画素毎に異なるが、 加圧装置 2 0の加圧力が強すぎると各画素のトナーの高さが略同じ高さまで 潰されてしまう。 各画素のトナー量 (体積) が異なる場合、 トナーの高さが同 じになるまで潰されると、 トナーの広がり (面積) が各画素毎に異なってしま う。 この各画素の面積の違いが粒状性の悪化の要因となっている。 そのため、 加圧装置 2 0の二ップ部 N 2で仮定着トナー画像 t bに付与する加圧力 (ニッ プ圧) が例えば 1 6〜2 1 k g Z c m 2と強すぎる場合に、 仮定着トナー画像 t b中のトナーは押し潰されてしまう。 特に記録材 Pがコート紙の場合には、 軟化、 溶融したトナーが紙繊維内に浸透しないために、 軟化、 溶融したトナー の潰れがより顕著に発生する。 トナーの潰れが発生すると、 中間調を含んだ画 像の粒状性の悪化、 細線の太りやにじみ、 小ポイント文字の視認性の悪ィヒにつ ながる。
また、 複数枚の記録材 Pを二ップ部 N 1 · N 2に連続して導入した際には、 外力によって変形し得る状態にある仮定着トナー画像 t b及び記録材 Pに畜 熱された熱エネルギーによって加圧装置 2 0の定着ローラ 2 1及び加圧ロー ラ 2 2は昇温し続ける。 そのため、 一定の加圧力で仮定着トナー画像 t bを加 圧し続けると、 定着ローラ 2 1及び加圧ローラ 2 2の温度が高い程、 トナーが 押し潰されやすくなり、 粒状性の悪化だけでなく各記録材 Pのトナー画像 t c に光沢ムラを発生させる原因となってしまう。
( 4 ) 画像加圧装置 2 0の加圧力を変更するための構成
本実施例の定着装脣 9は、 定着ローラ 2 1と加圧ローラ 2 2とで仮定着トナー 画像 t bに対して加圧を行なうときの加圧力を、 定着ローラ 2 1及び加圧ロー ラ 2 2の温度に応じて変更する構成としてある。 加圧力を変更するタイミング は定着ローラ 2 1と加圧ローラ 2 2とで仮定着トナー画像 t bの加圧を行な う である。
図 6において、 5 1は定着ローラ 2 1の温度を検知する温度検知手段として のサーミスタである。 5 2は加圧ローラ 2 2の温度を検知する温度検知手段と してのサーミスタである。 サーミスタ (温度検知部) 5 1 · 5 2は、 定着装置 9のスタンバイ状態 (待機状態)、 及び定着装置 9の加熱 ·加圧動作中に定着 ローラ 2 1と加圧ローラ 2 2の表面温度を検知する。 ここで、 定着装置 9のス タンバイ状態とは、 画像形成装置が画像形成可能な状態を保ちながら画像形成 開始命令を待っている状態をいう。 サーミスタ 5 1は定着ローラ 2 1表面と接 触しているが、 サーミスタ 5 1は定着ローラ 2 1表面と非接触でもよい。 サー ミスタ 5 2も加圧ローラ 2 2表面と接触しているが、 サーミスタ 5 2は加圧口 ーラ 2 2表面と非接触でもよい。 5 3は加圧制御手段としての加圧制御部 (制 御部) である。 5 4 L * 5 4 Rは加圧力変更手段 (加圧力変更部) としての力 ムである。 M 2 L · M 2 Rは駆動源としてのカムモータである。
カム 5 4 Lはカム軸 5 4 L aを有し、 そのカム軸 5 4 L aは装置フレーム 3 1 Lに軸受 5 5 Lを介して回転自在に保持されている。 カム 5 4 Rはカム軸 5 4 R aを有し、 そのカム軸 5 4 R aは装置フレーム 3 1 Rに軸受 5 5 Rを介し て回転自在に保持されている。 カム 5 4 L ' 5 4 Rは同じ形状に形成された平 板カムである。 カム 5 4 L · 5 4 Rのうち 1つのカム 5 4 Lを図 7に示す。 力 ム 5 4 L · 5 4 Rは、 カム 5 4 L · 5 4 Rの表面に曲率半径の異なる 5つの力 ム面 a , b, c , d, eを有し (図 7 )、 そのカム面 a , b, c, d, eの曲 率半径が e〉 d〉 c〉 b > aとなるように設計してある。 つまり、 カム 5 4 L · 5 4 Rは、 加圧バネ 3 8 L · 3 8 Rの加圧力に抗して定着ローラ 2 1と加 圧ローラ 2 2の軸間距離を変更することにより加圧バネ 3 8 L · 3 8 Rの加圧 力を変更するものである。 カム面 aは、 定着装置 9のスタンバイ状態のときに 用いられる。 カム面 b, c , d , eは、 それぞれ、 加圧装置 2 0に加圧動作を 行なわせるときに用いられる。 つまり、 カム 5 4 L · 5 4 Rは、 各カム面 a, b , c, d , eが加圧ローラ 2 2の芯金 2 2 a表面と接触することにより、 二 ップ部 N 2の加圧力のピーク圧を多段階 (5段階) に変更することができるよ うになっている。
加圧制御部 5 3は R AMや R OMなどのメモリと C P Uからなり、 メモリに は加圧装置 2 0の加圧力制御に必要なテーブルや各種プログラムが記憶され ている。 テーブルは、 画像形成装置に用いられる記録材 Pの種類毎に、 定着口 —ラ 2 1と加圧ローラ 2 2の温度が上昇しているか下降しているかの判断す るためのデータと、 カム 5 4 L * 5 4 Rの回転駆動量を求めるためのデータを 有する。 C P Uは、 サーミスタ 5 1 · 5 2の出力信号 (温度情報) を取り込む と、 その信号に基づいてテーブルにより定着ローラ 2 1と加圧ローラ 2 2の温 度が上昇しているか下降しているかを判断するとともにカム 5 4 L · 5 4 Rの 回転駆動量を求める。 定着ローラ 2 1と加圧ローラ 2 2の温度が上昇している 場合には、 定着ローラ 2 1と加圧ローラ 2 2とで仮定着トナー画像 t bの加圧 を行なう前に、 加圧ローラ 2 2の加圧力を減圧する制御を行なう。 即ち、 C P Uは、 サーミスタ 5 1 · 5 2の出力信号に基づいて回転駆動量を求め、 その回 転駆動量に基づきカムモータ M 2 L · M 2 Rを回転制御することによりカム 5 4 L · 5 4 Rを回転させて加圧ローラ 2 2の加圧力を減圧する。 これとは逆に、 定着ローラ 2 1と加圧ローラ 2 2の温度が下降している場合には、 定着ローラ 2 1と加圧ローラ 2 2とで仮定着トナー画像 t bの加圧を行なう前に、 加圧口 ーラ 2 2の加圧力を加圧する制御を行なう。即ち、 C P Uは、サーミスタ 5 1 · 5 2の出力信号に基づいて回転駆動量を求め、 その回転駆動量に基づきカムモ ータ M 2 L . M 2 Rを回転制御することによりカム 5 4 L · 5 4 Rを回転させ て加圧ローラ 2 2の加圧力を加圧する。
本実施例において、 圧力変更手段はカム 5 4 L · 5 4 Rに限られずボールネ ジを用いて定着ローラ 2 1と加圧ローラ 2 2の軸間距離を変更するように構 成してもよい。
本実施例の定着装置 9の一例を具体的に説明する。 しかし、 本実施例の定着 装置 9は、 以下に説明する定着装置 9に限定されるものではない。
定着装置 9において、 加熱装置 1 0と加圧装置 2 0の具体的な構成は以下の 通りである。
•加熱装置 1 0及び加圧装置 2 0の定着ローラ 1 1 · 2 1 :直径 6 O mmで長 さは 3 3 O mmである。芯金 1 1 a · 2 1 aの材料としてアルミニウムを用レ、、 その上に弾性層 1 1 b . 2 1 bとしてシリコーンゴムを 2 . 5 mmの厚さにコ 一ティングした。 さらにその弾性層 1 1 b · 2 1 bの上の離型層 1 1 c · 2 1 cは厚さ 5 Ομπιの P FAチューブで構成されている。
•加熱装置 1 0及び加圧装置 20の加圧ローラ 1 2 · 22 :直径 6 Ommで長 さは 330 mmである。芯金 1 2 a · 22 aの材料としてアルミニウムを用い、 その上に弾性層 1 2 b · 22 bとしてシリコーンゴムを 1. 5 mmの厚さにコ 一ティングした。 さらにその弾性層 1 2 b · 22 bの上の離型層 1 2 c · 22 cは厚さ 5 Ομπιの P F Aチューブで構成されている。
•定着速度 (記録材搬送速度 (プロセススピード)) : 22 Omm/s e c •加熱装置 1 0と加圧装置 20との間隔: 1 1 Omm
•加熱装置 1 0の二ップ部 N 1の総荷重: 1 20 k g
·加熱装置 1 0の二ップ部 N 1の幅: 1 Omm
•加熱装置 1 0の定着ローラ 1 1及び加圧ローラ 1 2の表面温度: 1 70¾ •画像出力開始時の加圧装置 20の表面温度: 25°C
•画像出力開始時の加圧装置 20の二ップ部 N 2の総荷重: 140 k g •圧力変更手段:カム 54 L · 54 Rによって定着ローラ 2 1に対して加圧口 —ラ 22を離間状態とし、 加圧ローラ 2 2の加圧力を 80 k g、 1 00 k g, 1 20 k g、 140 k gに変更することが可能となっている。 つまり、 加圧口 ーラ 22の加圧力を 5段階に制御することが可能となっている。 ここで、 上記 の離間状態、 80 k g、 1 00 k g、 1 20 k g、 140 k gのうち、 離間状 態がカム 54 L · 54 Rのカム面 aに、 80 k gがカム 54 L · 54Rのカム 面 に、 1 00 k gがカム 54 L · 54Rのカム面 cに、 それぞれ対応してい る。 また 1 20 k gがカム 54 L · 54 Rのカム面 dに、 1 40 k gがカム 5 4 L - 54Rのカム面 eに、 それぞれ対応している。 これらの加圧力のピーク 圧は、 それぞれ、 0 k gZcm2、 4. 1 k g/cm 4. 9 k g / c m\ 5. 6 k g/cm2、 6. 2 k gZcm2である。
以上の構成の定着装置 9に対し、 未定着トナー画像 t aを担持している記録 材 Pをエップ部 N 1 · N 2に導入して未定着トナー画像 t aの定着を行なった。 記録材 Pには 60°ダロス 40のコート紙 (A4、 1 70 g/cm2) を使用し た。 未定着トナ一画像 t aの形成にはワックスを内包したシアントナー、 マゼ ンタトナー、 イェロートナー、 ブラックトナーを使用し、 各色 0. 55mgZ cm2の載り量で階調画像を出力した。 今回使用したトナーのガラス転移点は 85°C、 融点は 1 25°Cである。 なお、 光沢度評価は 「VG 2000J (日本電色 工業株式会社製) で 60°ダロスの測定を行なった。 また、粒状性の評価は最も 粒状性の変化が目に付くブラックで行なった。
ここで、 粒状性の算出法について説明する。
銀塩写真の粒状度測定には、 一般に濃度分布 D iの標準偏差である RMS粒 状度 aDが用いられている。 その測定条件は、 ANSI PJ-2.40- 1985 「root mean square、rmsノ granularity if film J に規 'さォし飞レヽる。
(数 1)
W ', また、 濃度変動のパワースぺク トルであるウィナースぺク トルを用いた粒状 度の測定も提案されている。 画像のウィナースぺクトルと視覚の空間周波数特 性 (Visual Transfer Function: VTF)とカスケードした後、 積分した値を粒状 性 (GS)とする。 GSは値が大きいほど、 粒状性が悪いことを示すものである。
(数 2)
GS = exp(-1.8D) Sjmiui-^F(u}du
ここで、 uは Φ間周波数、 !fS(ij)はウィナースペクトル、 VTF(U)は視覚 ©空間庵 数と空間掏波数 あ. ;る。. exp(—l.5): 項ほ濃 gfe人め .知 す ¾明 さ.め ¾を¾主'する 《6'0?.、,率均' 度- :を 数. £ ( 参 考 文 献 1 ) R.P.Dooley, R.Shaw : "Noise Perception in Electrophotography"J.Appl.Photogr.Eng.,5(4)
加圧装置 20の二ップ部 N 2の圧力ピーク (ピーク圧) と、 圧力ピーク時のト ナー温度 (圧ピーク時温度) と、 画像特性との関係を図 8に示す。 ここで、 トナー温度を下記の温度プロファイルから求めた。 温度プロフアイ ルの測定について説明する。 記録材と共に 5 Ομπιの K型熱電対を定着装置 9 に通し、 随時温度をモニターし、 記録材の通過時間に対する温度プロファイル を得た。 記録材に比べると、 トナーの熱容量は小さいため、 トナーと記録材は 熱平衡に達し、 トナーの温度は記録材の温度と同等と考えられることから、 こ の温度プロファイルからトナー温度を求めた。
図 8において、 秦は粒状性を悪化させずに光沢を出すことが可能な条件であ る。 Xは光沢付与効果が得られなかった、 若しくは粒状性を悪ィヒさせた条件で ある。 なお、 ▲は粒状性を悪化させずに光沢付与効果を得られたが、 記録紙に 対して光沢度が低い条件である。
この結果、 中間調を含む画像において粒状性を悪ィ匕させることなく光沢を出 すことが可能な圧力と温度の領域が存在することがわかつた。
また、 二ップ部 Ν 2でのピーク圧が 8 k gZcm2より高いと、 粒状性が悪 化してしまうため 8 k gZ cm2以下でなくてはならない。 しかし、 エップ部 N 2でのピーク圧が 7 k gZc m2以上では加圧装置 20の定着ローラ 21と 加圧ローラ 22に負荷が掛かりすぎてしまレ、、 定着ローラ 21と加圧ローラ 2 2の耐久寿命を縮めてしまう。
また、 二ップ部 N 2でのピーク圧は低すぎても充分な光沢付与効果が得られ ないので、ニップ N 2でのピーク圧は 4 k gZcni2以上 7 k gZcm2以下と するのが好ましい。
まず、 1枚目の画像を出力した時の、 記録 P、 仮定着トナー画像 t b及び 定着ローラ 21と加圧ローラ 22の温度変化について説明する。
上述の具体的な定着装置 9の定着条件で温度プロファイルの測定を行なつ たところ、 図 9のような結果が得られた。 未定着トナー画像 t aを担持してい る記録材 Pは、 加熱装置 10の二ップ部 N 1に導入されて 120°Cまで加熱さ れることにより、 未定着トナー画像 t aが軟化、 ^融される。 これによつて記 録材 Pに対する未定着トナー画像 t aの定着性は確保され、 トナー画像の表面 形状は定着ローラ 1 1の表面形状に倣った状態に達する。 し力 し、 記録材 Pの トナー画像が定着ローラ 1 1表面からから分離する際に、 高温に達し、 粘度が 下がったトナー画像が定着ローラ 1 1表面に引っ張られる。 そのために、 ニッ プ部 N 1を出た仮定着トナー画像 t bの表面形状は定着ローラ 1 1の表面形 状に倣った状態から粗くなつてしまう。 図 1 O Aに二ップ部 N 1により加熱さ れた後の仮定着トナー画像 t bの断面モデルを示す。 図 1 0 Aは、 トナー画像 表面が粗くなつている状態を示している。 その後、 記録材 P及び仮定着トナー 画像 t bが加熱装置 1 0から加圧装置 2 0に搬送される間に、 二ップ部 N 1で 加熱された記録材 P及び仮定着トナー画像 t bの温度は放熱によって低下す る。
仮定着トナー画像 t bを担持している記録材 Pは、 加圧装置 2 0の二ップ部 N 2に導入される。 その記録材 P及び仮定着トナー画像 t bは、 2 5 °Cと低い 温度の定着ローラ 2 1表面と加圧ローラ 2 2表面と接触するために、 記録材 P 及び仮定着トナー画像 t bの温度は放熱による温度低下よりも急激に温度低 下をする。 本実施例では、 この急激な温度低下の開始時の温度を加圧開始時温 度 T 1と定義する。 つまり、 加圧開始時温度 T 1は、 加圧手段が加熱手段で加 熱した未定着トナー画像 (仮定着トナー画像 t b ) に対して加圧を開始すると きのトナーの温度である。 図 9の温度プロファイルから判断した結果、 本実施 例では T 1 = 1 0 0 °Cであった。 即ち、 加圧手段 (定着ローラ 2 1と加圧ロー ラ 2 2 ) が未定着トナー画像に対して加圧を開始するときのトナーの温度 T 1 は、 トナーのガラス転移点以上トナーの融点以下である。 仮定着トナー画像 t bは二ップ部 N 2により加圧されることによって押し潰される量を抑えなが ら表面形状が定着ローラ 2 1の表面形状に倣った状態に達し、 仮定着トナー画 像 t bの表面が平滑な光沢面となる。 そしてその記録材 P及び仮定着トナー画 像 t bは二ップ部 N 2内で冷却された状態で二ップ部 N 2から排出される。 排 出後に記録材 Pに畜熱された熱によって記録材 P及び定着トナー画像 t cの 温度が若干上昇するが、 その後、 放熱によって再び温度低下が始まる。 本実施 例では、 エップ部 N 2内で最も温度が下がりきつた時の温度を加圧終了時温度 T 2と定義する。 つまり、 加圧終了時温度 T 2は、 加圧手段が仮定着トナー画 像 t bに対して加圧を終了したときのトナーの温度である。 図 9の温度プロフ アイルから判断した結果、 本実施例では T 2 = 6 2 °Cであった。 即ち、 加圧手 段 (定着ローラ 2 1と加圧ローラ 2 2 ) が加熱手段で加熱した未定着トナー画 像 (仮定着トナー画像 t b ) に対して加圧を終了したときのトナーの温度 T 2 は、 トナーのガラス転移点以下である。 加圧装置 2 0からは排出される時のト ナー画像 t cの粘度は高い。 そのため、 トナー画像 t cが定着ローラ 2 1表面 に引っ張られることによってトナー画像 t cの表面形状が再度粗くなること はなく、 粒状性が良く、 表面が平滑で、 高光沢な画像が形成される。 図 1 0 B に、 二ップ部 N 2により加圧された後のトナー画像 t cの断面モデルを示す。 以上のように、 本実施例の定着装置では、 第 2二ップ部 N 2を通過する期間内 で記録材上のトナー像の温度はトナーのガラス転移点より高い温度 T 1から ガラス転移点より低い温度 T 2へ低下する。
また、 二ップ部 N 2に記録材 Pが導入されている過程において定着ローラ 2 1 と加圧ローラ 2 2、 記録材 P及び仮定着トナー画像 t bの間で熱交換が行なわ れ、 定着ローラ 2 1の表面温度は導入前の 2 5 °Cから排出後には 3 7 °Cまで昇 温した。
このように、 加熱装置 1 0の二ップ部 N 1で加熱された記録材 P及び仮定着 トナー画像 t bが加圧装置 2 0のエップ部 N 2を通過する毎に定着ローラ 2 1は昇温し続けて、 1 0枚目以降は 7 0 °Cで飽和する (図 1 1 )。 図 1 1はカロ 圧装置 2 0のニップ部 N 2への記録材の導入枚数 (通紙枚数) と記録材導入後 (通紙後) の加圧装置 2 0の温度 (定着ローラ 2 1の温度) との関係を表わす 図である。 加圧制御部 5 3は、 定着装置 9のスタンバイ状態、 及び定着装置 9の加熱 · 加圧動作中において、 サーミスタ 5 1の信号により定着ローラ 2 1の温度変化 とサーミスタ 5 2の信号により加圧ローラ 2 2の温度変化を常時監視してい る。 そして加圧制御部 5 3は、 サーミスタ 5 1 · 5 2による定着ローラ 2 1と 加圧ローラ 2 2の温度の検知結果とメモリに記憶されている記録材毎のテー ブルをもとに、 加圧ローラ 2 2の最適な加圧力を決定する。 そして加圧制御部 5 3は、 カム 5 4 L · 5 4 Rを回転制御することにより加圧ローラ 2 2の加圧 力を最適な加圧力に変更する。
定着ローラ 2 1の表面温度とエップ部 N 2の総荷重 (荷重) の関係を図 1 2 に示す。図 1 2においては、定着ローラ 2 1の表面温度を加圧装置温度と記し、 二ップ部 N 2の総荷重を荷重と記している。 図 1 3に定着ローラ 2 1力 S 7 0 °C に昇温したときの温度プロフアイルを示す。
定着装置 9が加熱 ·加圧動作を行なう稼動時において、 定着ローラ 2 1が昇 温すると、 図 1 3に示すように仮定着トナー画像 t bは冷え難くなり、 仮定着 トナー画像 t bは粘度の低い状態を維持する。 このため、 仮定着トナー画像 t bが充分冷却される定着ローラ 2 1が 2 5 °Cの時と同じ圧力を加圧ローラ 2 2にかけた場合、 定着ローラ 2 1は仮定着トナー画像 t bの表面を平滑にする だけでなく、 トナー像 2全体を押し潰してしまう。 これを防止するために、 加 圧制御部 5 3は、 サーミスタ 5 1 · 5 2が検知する定着ローラ 2 1と加圧ロー ラ 2 2の温度に基づいてカム 5 4 L · 5 4 Rを回転制御し二ップ部 N 2の総荷 重を下げるように加圧ローラ 2 2を動作する。 つまり、 加圧ローラ 2 2の加圧 力を減圧するように加圧ローラ 2 2を動作する。 これによつて、 加圧ローラ 2 2の加圧力を適切な加圧力に変更する。 このように、 本実施例の定着装置は、 制御部 5 3が温度検知部 5 1 · 5 2の検知温度が高くなるに連れて第 2ニップ 部 N 2に掛かる加圧力が低下するように加圧力変更部 (カム 5 4 L * 5 4 R) を制御する。 また、 定着装置 9のスタンバイ状態の停止時において、 定着ローラ 2 1と加 圧ローラ 2 2が接触した状態にあると、 定着ローラ 2 1と加圧ローラ 2 2の耐 久寿命が短くなつてしまう。 そのため、 加圧制御部 5 3は、 画像出力を行わな いスタンバイ状態時は定着ローラ 2 1と加圧ローラ 2 2とを離間させるよう にカム 5 4 L · 5 4 Rを回転制御し二ップ部 N 2の総荷重を 0 (ゼロ) にする ように加圧ローラ 2 2を動作する。 そして加圧制御部 5 3は、 画像出力を再開 する直前に、 サーミスタ 5 1 · 5 2が検知する定着ローラ 2 1と加圧ローラ 2 2の温度に基づいてカム 5 4 L · 5 4 Rを回転制御しエップ部 N 2の総荷重を 上げるように加圧ローラ 2 2を動作する。 これによつて、 加圧ローラ 2 2の加 圧力を適切な加圧力に設定する。
本実施例の定着装置 9の効果を調べるために、 図 1 4に、 加熱装置 1 0のみ に通した画像と、 加熱装置 1 0及び加圧装置 2 0に 1 0 0枚連続して画像を通 した時の 1枚目と 1 0 0枚目の画像の濃度に対する光沢度 (ダロス) を示す。 図 1 5に画像の濃度に対する粒状性を示す。
サーミスタ 5 1 . 5 2が検知する定着ローラ 2 1と加圧ローラ 2 2の温度に 応じて加圧ローラ 2 2の加圧力を変更する。 これによつて、 連続して画像を出 力した場合でも、 仮定着トナー画像 t b全体を押し潰すことなく、 仮定着トナ 一画像 t bの表面だけを平滑にすることができた。 これにより、 連続して画像 を出力したときの画像間での光沢度の差、 中間調を含む画像の粒状性の悪化、 細線の太りやにじみ、 小ポイント文字の視認性の悪化といった、 画像劣化を起 こさずに記録材 Pと同等の高光沢な画像を出力することができた。 [比較例 1 ] つまり、 各画素のトナーの押しつぶしを抑えることにより、 各画素間での面積 差を抑え粒状性の悪化を抑えている。
比較例 1として、 次のような構成の定着装置を挙げる。 比較例 1の定着装置 は、 本実施例の定着装置 9と同じ構成である。 しかし、 定着ローラ 2 1と加圧 ローラ 2 2の温度が変化しても加圧ローラ 2 2を動作させずに二ップ部 N 2 の総荷重を、 定着ローラ 2 1と加圧ローラ 2 2の温度が 2 5 °Cの時に最適な 1 4 0 k gに加圧力を固定したものである。 本実施例の定着装置 9と比較をする ために、 本実施例の定着装置 9と同じ条件で 1 0 0枚連続して画像出力を行な つた o
比較例 1の定着装置の効果を調べるために、 図 1 6に、 加熱装置 1 0のみに 記録材を通した画像と加熱装置 1 0及び加圧装置 2 0に記録材を 1 0 0枚連 続して通した時の 1枚目と 1 0 0枚目の画像の濃度に対する光沢度を示す。 図 1 7に画像の濃度に対する粒状性を示す。 '
比較例 1の定着装置においては、 本実施例の定着装置 9と同様に連続して画 像出力を行なうことで定着ローラ 2 1と加圧ローラ 2 2は昇温し続ける。 しか し、 定着ローラ 2 1と加圧ローラ 2 2の温度が 2 5 °Cと低い場合に光沢を出す ために、 荷重が 1 4 0 k gと高めに固定されている。 そのために、 記録材を連 続して通したとき定着ローラ 2 1と加圧ローラ 2 2が昇温するにつれて加圧 装置 2 0の二ップ部 N 2内で仮定着トナー画像 t bの温度が下がりきらなく なる。 そのため、 加圧装置 2 0の二ップ部 N 2によって仮定着トナー画像 t b が次第に押し潰されてしまう。 図 1 0 Cに二ップ部 N 2により押し潰された仮 定着トナー画像 t cの断面モデルを示す。 図 1 0 Cのモデルは、 トナーが潰さ れすぎて面積が大きくなり過ぎていることを示している。 このように各画素の トナーが潰されすぎると、 各画素のトナー量 (体積) の違いが面積の違いとな つて現れ、 粒状性が悪化してしまう。 また、 図 1 6に示すように、 1枚目と 1 0 0枚目の間で、 光沢度の差が大きくなる。 また、 定着ローラ 2 1が飽和温度 である 7 0 °Cに達した 1 0 0枚目の画像では、 中間調を含む画像の粒状性の悪 ィ匕 (図 1 7 ) や、 細線の太りやにじみ、 小ポイント文字の視認性の悪化を発生 させてしまう。
(比較例 2 )
比較例 2として、 次のような構成の定着装置を挙げる。 比較例 2の定着装置 も、 本実施例の定着装置 9と同じ構成である。 し力 し、 定着ローラ 2 1と加圧 ローラ 2 2の温度が変化しても加圧ローラ 2 2を動作させずに二ップ部 N 2 の総荷重を、 定着ローラ 2 1が飽和温度 7 0 °Cに達した時に最適な 8 0 k gに 固定したものである。 本実施例の定着装置 9と比較をするために、 本実施例の 定着装置 9と同じ条件で 1 0 0枚連続して画像出力を行なった。
比較例 2の定着装置の効果を調べるために、 図 1 8に、 加熱装置 1 0のみに 記録材を通した画像と、 加熱装置 1 0及び加圧装置 2 0に記録材を 1 0 0枚連 続して通した時の 1枚目と 1 0 0枚目の画像の濃度に対する光沢度を示す。 図 1 9に画像の濃度に対する粒状性を示す。
比較例 2の定着装置においても、 本実施例の定着装置 9と同様に連続して画 像出力を行なうことで定着ローラ 2 1と加圧ローラ 2 2は昇温し続ける。 しか し、 定着ローラ 2 1の温度が飽和温度である 7 0 °Cに近い場合に、 仮定着トナ 一画像 t bを潰さずに光沢を出すために、 荷重が 8 O k gと低めに固定されて いる。 そのために、 記録材を連続して通したとき定着ローラ 2 1と加圧ローラ 2 2が昇温するにつれて加圧装置 2 0の二ップ部 N. 2で仮定着トナー画像 t bが次第に押し潰されることはなく、粒状性が悪化することはない(図 1 9 )。 し力、し、 記録材を連続して通したときの 1枚目に出力した画像上の仮定着トナ 一画像 t bに対しては圧力が低すぎるために、 二ップ部 N 2の加圧力による光 沢付与の効果が充分得ることができない。 そのため、 定着ローラ 2 1の温度が 飽和温度である 7 0 °C近辺の時に出力した 1 0 0枚目の画像との間に大きな 光沢差が生じてしまう (図 1 8 )。
表 1に、 上述した本実施例、 比較例 1、 比較例 2のそれぞれの定着装置にお ける 1枚目と 1 0 0枚目の光沢差と仮定着トナー画像の粒状性の評価を示す。 (表 1 )
Figure imgf000029_0001
表 1から明らかなように、 本実施例の定着装置は、 比較例 1及び比較例 2の 定着装置に比べて連続プリントの 1枚目のプリント時の光沢度と複数枚プリ ントした時の光沢度の光沢差が少なく、 粒状性の悪化も抑えられている。 (実施例 2 )
次に本発明の実施例 2を説明する。 本実施例の定着装置は、 第 1二ップ部形 成ュニットと第 2二ップ部形成ュニットの間に記録材に対して非接触状態で 加熱する加熱部を有する。 そして、 第 1ニップ部で加熱が終了した時点のトナ 一像の温度よりも第 2ニップ部に進入する時点のトナー像の温度が高くなる ように加熱部は記録材上のトナー像を加熱する。 これにより、 粒状性の悪ィ匕を 抑えつつ実施例 1の定着装置よりも更に光沢度が優れた定着装置を提供する ものである。
図 2 0に示す定着装置 9において、 加熱加圧装置 (第 1ニップ部形成ュニッ ト) 1 0と、 非接触加熱装置 (加熱部) 2 0と、 加圧装置 (第 2二ップ部形成 ユニット) 3 0の具体的な構成は以下の通りである。
•加熱加圧装置 1 0及ぴ加圧装置 3 0の定着ローラ 1 1 · 3 1は、 直径 6 0 mmで長さは 3 3 O mmである。 芯金 1 1 a · 3 1 aの材料としてアルミニゥ ムを用い、 その上に弾 14層 1 1 b · 3 1 bとしてシリコーンゴムを 2 . 5 mm の厚さにコーティングした。 さらにその弾性層 1 1 b · 3 1 bの上の離型層 1 1 c · 31 cは厚さ 5 Ομιηの P FAチューブで構成されている。
'加熱加圧装置 10及び加圧装置 30の加圧ローラ 12 · 32は、 直径 60 mmで長さは 33 Ommである。 芯金 12 a · 32 aの材料としてアルミニゥ ムを用い、 その上に弾性層 12 b · 32 bとしてシリコーンゴムを 1. 5mm の厚さにコーティングした。 さらにその弾性層 1 2 b · 32 bの上の離型層 1 2 c · 32 cは厚さ 5 Ομπιの P F Aチューブで構成されている。
•非接触加熱装置 20 :ハロゲンヒータ 21は、 長さ 34 Ommのものを用 いた。
•定着速度 (記録材搬送速度 (プロセススピード)) : 22 Omm/s e c ·加熱加圧装置 10と非接触加熱装置 20との間隔: 30mm
•非接触加熱装置 20と加圧装置 30との間隔: 1 Omm
•加熱加圧装置 10の二ップ部 N 1の総荷重: 120 k g
•加熱加圧装置 10の加圧力のピーク : 5. 6 k g/ cm2である。
•加熱加圧装置 10のニップ部 N 1の幅: 10 mm
·加熱加圧装置 10の定着ローラ 1 1及び加圧ローラ 1 2の表面温度: 16
0。C
•画像出力開始時の加熱装置 10の二ップ部 N 1の総荷重: 120 k g •加圧装置 30の表面温度: 25 °C
•加圧装置 30の二ップ部 N 3の総荷重: 140 k g
'加圧装置 30の加圧力のピーク : 6. 2 k g/cm2
'加圧装置 30の二ップ部 N 3の幅: 12mm
以上の構成の定着装置 9に対し、 未定着トナー画像 t aを担持している記録 材 Pを二ップ部 N1 · N 3に導入して未定着トナー画像 t aの定着を行なった。 記録材 Pには 60°ダロス 40のコート紙 (A4、 1 70 g/cm2) を使用 した。 未定着トナー画像 t aの形成にはワックスを内包したシアントナー、 マ ゼンタトナー、 イェロートナー、 ブラック トナーを使用し、 各色 0. 55mg cm2の載り量で階調画像を出力した。 今回使用したトナーのガラス転移点 は 85°C、 融点は 125°Cである。 なお、 光沢度評価は 「VG 2000」 (日本電 色工業株式会社製) で 60°ダロスの測定を行なった。 また、粒状性の評価は最 も粒状性の変化が目に付くブラックで行なった。
加圧装置 30の二ップ部 N 3の圧力ピーク (ピーク圧) と、 圧力ピーク時の トナー温度 (圧ピーク時温度) と、 画像特性との関係を図 21に示す。
図 21において、 ·は粒状性を悪化させずに光沢を出すことが可能な条件で ある。 Xは光沢付与効果が得られなかった、 若しくは粒状性を悪化させた条件 である。 なお、 ▲は粒状性を悪化させずに光沢付与効果を得られたが、 記録紙 に対して光沢度が低い条件である。
この結果、 中間調を含む画像において粒状性を悪化させることなく光沢を出 すことが可能な圧力と温度の領域が存在する。
また、 二ップ部 (第 2ニップ部) N3でのピーク圧が 8 k g/cm2以上で はより高いと、 粒状性が悪化してしまうため 8 k gZ cm2以下でなくてはな らない。 しかし、 二ップ部 N3でのピーク圧が 7 k gZcm2以上では加圧装 置 20の定着ローラ 21と加圧ローラ 22に負荷が掛かりすぎてしまレ、、 定着 ローラ 21と加圧ローラ 22の耐久寿命を縮めてしまう。
また、 二ップ部 N 3でのピーク圧は低すぎても充分な光沢付与効果が得られ ないので、ニップ N 3でのピーク圧は 4 k g/ cm2以上 7 k g/ cm2以下と するのが好ましい。
まず、 画像を出力した時の、 記録材 、 未定着着トナー画像 t a及び仮定着 トナー画像 t bの温度変化について説明する。
上述の具体的な定着装置 9の定着条件で温度プロファイルの測定を行なつ たところ、 図 22のような結果が得られた。 未定着トナー画像 t aを担持して いる記録材 Pは、 加熱加圧装置 10の二ップ部 (第 1ニップ部) N1に導入さ れて加熱されることにより、未定着トナー画像 t aが軟化、溶融される。また、 加熱と同時に加圧されることによつて記録材 Pに対するトナー画像の定着性 は確保され、 2次色部、 3次色部ではトナーの混色も行なわれる。 トナー画像 の表面形状は定着ローラ 1 1の表面形状に倣った状態に達する。 し力 し、 記録 材 P上のトナー画像が定着ローラ 1 1表面からから分離する際に、 トナー画像 が定着ローラ 1 1表面に引っ張られる。 そのために、 二ップ部 N 1を出た仮定 着トナー画像 t bの表面形状は定着ローラ 1 1の表面形状に倣った状態から 粗くなつてしまう (図 5 ( 2 3 a ) )。 その後、 記録材 P及び仮定着トナー画像 t bが加熱加圧装置 1 0から加圧装置 3 0に搬送される間に、 二ップ部 N 1で 加熱された記録材 P及び仮定着トナー画像 t bの温度は放熱によって低下す る。 本実施例では、 この温度低下の開始時の温度を加熱加圧終了時温度 T 1と 定義する。 つまり、 加熱加圧終了時温度 T 1は、 加熱加圧手段 1 0が未定着ト ナー画像 t aに対して加熱及び加圧を終了するときのトナーの温度である。 図 2 3の温度プロファイルから判断した結果、 本実施例では T 1 = 1 1 5 °Cであ つた。 即ち、 加熱加圧手段 (定着ローラ 1 1と加圧ローラ 1 2 ) が未定着トナ 一画像 t aに対して加圧を終了したときのトナーの温度 T 1は、 トナーのガラ ス転移点以上でである。 これにより、 未定着トナー画像 t aは、 加熱加圧装置 1 0によって押し潰されることなく仮定着されている。
記録材 P及び仮定着トナー像 t bが非接触加熱装置 2 0に接近するにつれ て、 非接触加熱装置 2 0からの熱線によって加熱され、 記録材 P及び仮定着ト ナー像の温度は上昇し、 非接触加熱装置 2 0の真下を通過するときには、 1 4 2 °Cまで温度上昇する。記録材 P及び仮定着トナー画像 t bが非接触加熱装置 2 0の真下を通過した後は、放熱により記録材 P及び仮定着トナー像 t bの温 度が低下する。
仮定着トナー画像 t bを担持している記録材 Pは、 加圧装置 3 0の二ップ部 N 3に導入される。 その記録材 P及び仮定着トナー画像 t bは、 2 5 °Cという 低い温度の定着ローラ 3 1表面と加圧ローラ 3 2表面と接触するために、 記録 材 P及び仮定着トナー画像 t bの温度は放熱による温度低下よりも急激に温 度低下をする。 本実施例では、 この急激な温度低下の開始時の温度を加圧開始 時温度 T 2と定義する。 つまり、 加圧開始時温度 T 2は、 加圧手段が仮定着ト ナー画像 t bに対して加圧を開始するときのトナーの温度である。 図 2 2の温 度プロファイルから判断した結果、 本実施例では T 2 = 1 2 0 °Cであった。 即 ち、 加圧手段 (定着ローラ 3 1と加圧ローラ 3 2 ) 力 Sトナー画像に対して加圧 を開始するときのトナーの温度 T 2は、 トナ二のガラス転移点以上である。 記 録材 P及び仮定着トナー画像 t bは二ップ部 N 3により加圧され、 仮定着トナ 一画像 t bの表面は定着ローラ 3 1に倣った状態に達し、 トナー画像の表面が 平滑な光沢面となる。 記録材 P及び仮定着トナー画像 t bは、 二ップ部 N 3に おいて、 加熱加圧装置 1 0での加圧終了時の温度 T 1よりも高い温度で加圧を 開始されるが、 加圧装置 3 0によって加圧と同時に急激に冷却され、 仮定着ト ナー画像 t bは固化する。 その結果、 トナー画像は押し潰されることなく、 二 ップ部 N 3から排出される。 排出後に記録材 Pに畜熱された熱によって記録材 P及び定着トナー画像 t cの温度が若干上昇するが、 その後、 放熱によって再 び温度低下が始まる。 本実施例では、 二ップ部 N 3内で最も温度が下がりきつ た時の温度を加圧終了時温度 T 3と定義する。つまり、加圧終了時温度 T 3は、 加圧手段が仮定着トナー画像 t bに対して加圧を終了したときのトナーの温 度である。 図 2 2の温度プロファイルから判断した結果、 本実施例では T 3 = 7 3 °Cであった。 即ち、 加圧手段 (定着ローラ 3 1と加圧ローラ 3 2 ) が仮定 着トナー画像 t bに対して加圧を終了したときのトナーの温度 T 3は、 トナー のガラス転移点以下である。 加圧装置 3 0からはトナー画像 t cの粘度が高い 状態で排出される。 そのため、 トナー画像 t cが定着ローラ 3 1表面に引っ張 られることによって、 その表面形状が再度粗くなることはなく、 定着ローラ 3 1の表面に倣った平滑な表面を持ったトナー画像が形成される (図 2 3 B )。 この結果、 粒状性が良く、 表面が平滑で、 高光沢な画像が形成される。 本実施例の定着装置 9の効果を調べるために、 図 2 4に、 加熱加圧装置 1 0 のみに通した画像と、 加熱加圧装置 1 0に通した後に非接触加熱装置 2 0で加 熱し、 加圧装置 3 0に画像を通した画像の濃度に対する光沢度 (ダロス) を示 す。 本実施例の定着装置を通した画像は加熱加圧装置 1 0のみに通した画像に 比べて高光沢な画像が得られている。 図 2 5に、 画像の濃度に対する粒状性を 示す。 本実施例の定着装置を通した画像は、 加熱加圧装置 1 0のみを通した画 像と比べて同等の粒状性を示している。 すなわち、 加圧装置 3 0で粒状性を悪 化させることなく トナー画像を加圧していることがわかる。 本実施例において、 仮定着トナー画像 t b全体を押し潰し過ぎることなく、 仮定着トナー画像 t b の表面全域を平滑にすることができた。 これにより、 中間調を含む画像の粒状 性の悪化、 細線の太りやにじみ、 小ポイント文字の視認性の悪化といった、 画 像劣化を起こさずに記録材 Pと同等の高光沢な画像を出力することができた。
(比較例 3 )
実施例 2に対する比較例 3として、 次のような構成の定着装置を挙げる。 比 較例 3の定着装置は、 本実施例の定着装置 9と同じ構成である。 しかし、 非接 触加熱装置 2 0のヒータ 2 1を動作させずに画像出力を行なった。 このとき、 T 1 = 1 1 5 °C、 T 2 = 9 0 °C、 T 3 = 5 5 °Cであった。
本実施例の定着装置 9と比較例 3の定着装置の効果を比較するために、 図 2 6に、 画像の濃度に対する光沢度を示す。 比較例 3の定着装置で出力した画像 は本実施例の定着装置 9で出力した画像にくらべると充分な光沢度は得られ ていない。 また、 図 2 7に画像の濃度に対する粒状性を示す。 比較例 3の定着 装置で出力した画像は本実施例の定着装置 9で出力した画像と同等の粒状性 を示している。 比較例 3の定着装置においては、 本実施例の定着装置 9と同様 に仮定着トナー画像 t b全体を押し潰すことはなかった。 し力 し、 加圧手段 3 0の二ップ部 N 3での加圧開始の温度が低いために、 二ップ部 N 3で仮定着ト ナー像 t bの表面を充分に平滑にする前に、 トナーが固化してしまった。 その 結果、 仮定着トナー画像 t bの表面の一部を平滑にするだけに留まり、 定着ト ナー画像 t cの表面には加圧装置 3 0で加圧されることによって平滑に変形 した部分と、加圧を変形できず表面が粗いままの部分が混在する (図 2 3 C)。 比較例 3の定着装置で出力した画像は、 定着トナー像 t cの表面が一部粗いた め、 本実施例の定着装置 9で出力した画像のように充分な光沢度を得ることが できなかった (図 2 6 )。 また、 比較例 3の定着装置で出力した画像は、 加圧 装置 3 0で加圧を行なうときに、 仮定着トナー画像 t bの表面が充分に平滑に なる前にトナーが固化してしまうため、 加圧装置 3 0においてトナー潰れは発 生しなかった。そのため、本実施例と同等の粒状性を持った画像が得られた(図 2 7 )。
比較例 3の定着装置では、 中間調を含む画像の粒状性の悪化、 細線の太りや にじみ、 小ポイント文字の視認性の悪化といった、 画像劣化は起こさないが、 記録材 Pと同等の高光沢な画像を出力することはできなかった。 したがって、 第 2ニップ部に記録材が進入する時のトナー像の温度を、 第 1二ップ部脱出時 の温度よりも高く加熱することがトナー像の光沢度を向上させるために有効 である。
(比較例 4 )
比較例 4として、 次のような構成の定着装置を挙げる。 比較例 4の定着装置 も、 本実施例の定着装置 9と同じ構成である。 しかし、 非接触加熱装置 2 0を 用いずに、 実施例 1と T 2、 Τ 3を揃えるために、 加熱加圧装置 1 0の定着口 ーラ 1 1、 加圧ローラ 1 2の表面温度を 2 0 0 °Cに設定して画像出力を行なつ た。 このとき、 T 1 = 1 4 0 °C、 T 2 = 1 2 0 °C、 T 3 = 7 3 °Cであった。 本実施例の定着装置 9と比較例 4の定着装置の効果を比較するために、 図 2 6に、 画像の濃度に対する光沢度を示す。 比較例 4の定着装置で出力した画像 は、 本実施例の定着装置 9で出力した画像よりも光沢度が高い。 また、 図 2 7 に画像の濃度に対する粒状性を示す。 比較例 4の定着装置で出力した画像は、 本実施例の定着装置 9で出力した画像よりも粒状性が悪化している。
比較例 4の定着装置においては、 本実施例の定着装置 9と同様に加圧装置 3 0の二ップ部 N 3で、 仮定着トナー像 t bが固化する前に、 仮定着トナー像 t bの表面全域を充分に変形させ、 平滑にすることができた。 し力 し、 加熱加圧 装置 1 0の二ップ部 N 1で未定着トナー画像 t aがトナ一の融点以上に加熱 され、 未定着トナー画像 t aは実施例 1よりも軟らかい状態で加圧され、 押し 潰されてしまった (図 2 3 D)。 加圧装置 3 0では本実施例と同様に仮定着ト ナー画像 t bを押し潰すことなく、 仮定着トナー像 t bの表面を平滑にした (図 2 3 E )。 比較例 2の定着装置で出力した画像は、 加熱加圧装置 1 0によ つてトナーが押し潰され、 トナー像の面積が増え、 加圧装置 3 0でトナー像の 表面を平滑にするため、 本実施例の定着装置 9で出力した画像以上の光沢度を 得ることができた (図 2 6 )。 また、 比較例 4の定着装置で出力した画像は、 加熱加圧装置 1 0で加熱及び加圧を行なうときに、 トナ一潰れが発生してしま う。 そのため、 本実施例よりも粒状性が悪化した (図 2 7 )。
比較例 4の定着装置では、 記録材 Pよりも高光沢な画像を形成した。 しかし ながら、 中間調を含む画像の粒状性の悪化、 細線の太りやにじみ、 小ポイント 文字の視認性の悪化といった、 画像劣化をおこしてしまった。
(比較例 5 )
比較例 3として、 次のような構成の定着装置を上げる。 比較例 3の定着装置 は、 図 2 8のように非接触で仮定着をおこなうフラッシュ定着装置 4 0の下流 に非接触加熱装置 2 0を設け、 更にその下流に加圧装置 3 0を設けたものであ る。 この時、 T 2 = 1 2 0 °C、 T 3 = 7 3 °Cであった。
比較例 5の定着装置においては、 光沢度、 粒状性は実施例と同等である。 し かし、 フラッシュ定着装置 4 0で仮定着を行なう際にトナー画像に対して加圧 をしていないため、 定着性及び 2次色部、 3次色部の混色が本実施例の定着装 置 9よりも劣る画像が出力された。 以上述べてきたように、 本実施例 2の定着装置 9は、 加熱加圧装置 10で加 熱しすぎることなく加熱及び加圧をおこない、 非接触加熱装置 20で加熱した 後に、 加圧装置 30で加圧することで、 比較例 3及び比較例 4の定着装置に比 ベて、 光沢、 粒状性ともに優れた画像を出力することができた。 また、 加熱加 圧装置によつて加熱及び加圧を行なうことで、 比較例 5よりも定着性、 混色性 が優れた画像を出力できた。 この出願は 2007年 6月 1日に出願された日本国特許出願第 2007- 1 4651 8号及び 2008年 5月 28日に出願された日本国特許出願第 20 08— 139167からの優先権を主張するものであり、 その内容を引用して この出願の一部とするものである。

Claims

請 求 の 範 囲
1 . 記録材を挟持搬送する第 1二ップ部を形成する第 1二ップ部形成ュニッ トと、 前記第 1二ップ部を通過した記録材を挟持搬送する第 2二ップ部を形成 する第 2エップ部形成ユニットと、 を有し、 前記第 1ニップ部で記録材上の未 定着トナー像を加熱し、 前記第 2エップ部で記録材上のトナー像に光沢を付与 する定着装置において、
前記第 2エップ部形成ュ-ットの温度を検知する温度検知部と、 前記第 2二 ップ部に掛かる加圧力を変更する加圧力変更部と、 前記加圧力変更部を制御す る制御部と、 を有し、 前記第 2ニップ部内の加圧力のピーク値は 8 k c m 2以下に設定されており、 前記第 2二ップ部を通過する期間内で記録材上のト ナー像の温度はトナーのガラス転移点より高い温度から前記ガラス転移点よ り低レ、温度へ低下し、 前記制御部は前記温度検知部の検知温度が高くなるに連 れて前記第 2ニップ部に掛かる加圧力が低下するように前記加圧力変更部を 制御することを特徴とする定着装置。
2 . 前記第 2ニップ部内の加圧力のピーク値は 4 k g Z c m 2以上 7 k g / c m 2以下に設定されていることを特徴とする請求項 1に記載の定着装置。
3 . 前記装置は更に、 前記第 1二ップ部形成ユニットと前記第 2二ップ部形 成ュニットの間に記録材に対して非接触状態で加熱する加熱部を有し、 前記第 1ニップ部で加熱が終了した時点のトナー像の温度よりも前記第 2二ップ部 に進入する時点のトナー像の温度が高くなるように前記加熱部は記録材上の トナー像を加熱することを特徴とする請求項 1に記載の定着装置。
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