JP2001215767A - カラー画像形成装置 - Google Patents

カラー画像形成装置

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JP2001215767A JP2000028966A JP2000028966A JP2001215767A JP 2001215767 A JP2001215767 A JP 2001215767A JP 2000028966 A JP2000028966 A JP 2000028966A JP 2000028966 A JP2000028966 A JP 2000028966A JP 2001215767 A JP2001215767 A JP 2001215767A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】カラー画像形成装置について、オイルレスでク
イックスタート可能なフルカラー定着システムの構築を
目的とする。 【解決手段】ワックスをバインダーに内包したMI値
0.5g〜100gの範囲のトナーtと、基層である金
属、あるいは樹脂フィルム上に弾性層を設け、表層に離
型層を設けたフィルム状定着部材10を用い、加圧手段
30により被記録材Pをニップ面圧5.9Pa〜24.
5Paで定着部材に押圧することで、オイル塗布手段の
不要なフルカラーの定着システムが構築出来るととも
に、火ぶくれや「す」の様な不良のない、かつ光沢度が
高すぎることのない良好なグロス値の画像が得られる。
しかも、上記定着部材を電磁誘導方式、または直接加熱
方式で加熱することでクイックスタート可能な省エネル
ギー定着システムが構築できた。

Description

【発明の詳細な説明】
【発明の属する技術分野】本発明は、被記録材に複数色
のトナー像の重ね合わせによるカラー画像を形成担持さ
せ、その被記録材を定着手段により加熱及び加圧して前
記カラー画像を被記録材に定着する、複写機・ファック
ス・レーザプリンタ等のカラー画像形成装置に関する。
【従来の技術】画像形成装置において、電子写真プロセ
ス等の適宜の画像形成プロセス手段で被記録材(用紙)
に間接(転写)あるいは直接に形成担持させた未定着ト
ナー画像を被記録材面に永久固着画像として加熱定着さ
せる定着装置(定着器)としては従来より熱ローラ方式
の装置が広く用いられている。近年では、クイックスタ
ートや省エネルギーの観点からフィルム加熱方式の装置
が実用化されている。また金属からなるフィルム自身を
発熱させる電磁誘導加熱方式の装置も提案されている。 a)フィルム加熱方式の定着装置 フィルム加熱方式の定着装置は、例えば特開昭63−3
13182号公報・特開平2−157878号公報・特
開平4−44075号公報・特開平4−204980号
公報等に提案されている。即ち、加熱体としてのセラミ
ックヒータと、加圧部材としての加圧ローラとの間に耐
熱性フィルム(以下、定着フィルムと記す)を挟ませて
圧接ニップ部(以下、定着ニップ部と記す)を形成さ
せ、該定着ニップ部の定着フィルムと加圧ローラとの間
に未定着トナー画像を形成担持させた被記録材を導入し
て定着フィルムと一緒に挟持搬送させることで、定着フ
ィルムを介してセラミックヒータの熱を与えながら定着
ニップ部の加圧力で未定着トナー画像を被記録材面に定
着させるものである。このフィルム加熱方式の定着装置
は、セラミックヒータ及びフィルムに低熱容量の部材を
用いてオンデマンドタイプの装置を構成することがで
き、画像形成実行時のみ熱源のセラミックヒータに通電
して所定の定着温度に発熱させればよく、画像形成装置
の電源オンから画像形成実行可能状態までの待ち時間が
短く(クイックスタート性)、スタンバイ時の消費電力
も大幅に小さい(省電力)等の利点がある。 b)電磁誘導加熱方式の定着装置 実開昭51−109739号公報には、磁束により定着
フィルムの金属層(発熱層)に渦電流を誘導させて、そ
のジュール熱で発熱させる誘導加熱定着装置が開示され
ている。これは、誘導電流の発生を利用することで直接
定着フィルムを発熱させることができ、ハロゲンランプ
を熱源とする熱ローラ方式の定着装置よりも高効率の定
着プロセスを達成している。しかしながら、磁場発生手
段としての励磁コイルにより発生した交番磁束のエネル
ギーは定着フィルム全体の昇温に使われるため放熱損失
が大きい。そのため、投入したエネルギーに対して定着
に作用するエネルギーの割合が低く、効率が悪いという
欠点があった。そこで、定着に作用するエネルギーを高
効率で得るために、発熱体である定着フィルムに励磁コ
イルを接近させたり、励磁コイルの交番磁束分布を定着
ニップ部近傍に集中させたりして、高効率の定着装置が
考案された。図16に、励磁コイルの交番磁束分布を定
着ニップ部に集中させて効率を向上させた電磁誘導加熱
方式の定着装置の一例の概略構成を示す。10は電磁誘
導発熱層(導電体層、磁性体層、抵抗体層)を有する回
転体としての円筒状の定着フィルムである。16は横断
面略半円弧状樋型のフィルムガイド部材であり、円筒状
定着フィルム10はこのフィルムガイド部材16の外側
にルーズに外嵌させてある。15はフィルムガイド部材
16の内側に配設した磁場発生手投であり、励磁コイル
18とE型の磁性コア(芯材)17とからなる。30は
弾性加圧ローラであり、定着フィルム10を挟ませてフ
ィルムガイド部材16の下面と所定の圧接力をもって所
定幅の定着ニップ部Nを形成させて相互圧接させてあ
る。上記磁場発生手段15の磁性コア17は定着ニップ
部Nに対応させて配設してある。加圧ローラ30は駆動
手段Mにより矢示の反時計方向に回転駆動される。この
加圧ローラ30の回転駆動により、該加圧ローラ30と
定着フィルム10の外面との摩擦力で定着フィルム10
に回転力が作用して、該定着フィルム10がその内面が
定着ニップ部Nにおいてフィルムガイド部材16の下面
に密着して摺動しながら矢示の時計方向に加圧ローラ3
0の周速度にほぼ対応した周速度をもってフィルムガイ
ド部材16の外周を回転する(加圧ローラ駆動方式)。
フィルムガイド部材16は、定着ニップ部Nへの加圧、
磁場発生手段15としての励磁コイル18と磁性コア1
7の支持、定着フィルム10の支持、該フィルム10の
回転時の搬送安定性を図る役目をする。このフィルムガ
イド部材16は磁束の通過を妨げない絶縁性の部材であ
り、高い荷重に耐えられる材料が用いられる。励磁コイ
ル18は不図示の励磁回路から供給される交番電流によ
って交番磁束を発生する。交番磁束は定着ニップ部Nの
位置に対応しているE型の磁性コア17により定着ニッ
プ部Nに集中的に分布し、その交番磁束は定着ニップ部
Nにおいて定着フィルム10の電磁誘導発熱層に渦電流
を発生させる。この渦電流は電磁誘導発熱層の固有抵抗
によってジュール熱を発生させる。この定着フィルム1
0の電磁誘導発熱は交番磁束を集中的に分布させた定着
ニップ部Nにおいて集中的に生じて定着ニップ部Nが高
効率に加熱される。定着ニップ部Nの温度は、不図示の
温度検知手段を含む温調制御系により、励磁コイル17
への電流供給が制御されることで所定の温度が維持され
るように温調される。而して、加圧ローラ30が回転駆
動され、それに伴って円筒状の定着フィルム10がフィ
ルムガイド部材16の外回りを回転し、励磁回路からの
励磁コイル17への給電により、上記のように定着フィ
ルム10の電磁誘導発熱がなされて定着ニップ部Nが所
定の温度に立ち上がる。そして温調された状態におい
て、不図示の画像形成手段部から搬送された未定着トナ
ー画像tが形成された被記録材Pは、定着ニップ部Nの
定着フィルム10と加圧ローラ30との間に画像面が上
向きに、即ち定着フィルム面に対向して導入され、定着
ニップ部Nにおいて画像面が定着フィルム10の外面に
密着して定着フィルム10と一緒に定着ニップ部Nを挟
持搬送されていく。この定着ニップ部Nを定着フィルム
10と一緒に被記録材Pが挟持搬送されていく過程にお
いて定着フィルム10の電磁誘導発熱で加熱されて被記
録材P上の未定着トナー画像tが加熱定着される。被記
録材Pは定着ニップ部Nを通過すると回転定着フィルム
10の外面から分離して排出搬送されていく。 c)カラー画像形成装置 次に、フルカラー方式の画像形成装置に用いるトナー
と、定着方法について説明する。電子写真プロセス等を
用いたフルカラーの画像形成方法に使用されるトナー
は、これに熱を印加した際の溶融性及び混色性が良いこ
とが必要であり、軟化点が低く、且つ溶融粘度の低いシ
ャープメルト性の高いトナーを使用することが好まし
い。斯かるシャープメルトトナーを使用することによ
り、複写物の色再現範囲を広め、原稿像に忠実なカラー
コピーを得ることができる。しかしながらこのようなシ
ャープメルト性の高いカラートナーは、定着ローラ或い
は定着フィルムとの親和性が高く、定着時に定着ローラ
や定着フィルムにオフセットし易い傾向にある。特にカ
ラー画像形成装置における定着装置の場合、被記録材上
にマゼンタ、シアン、イエロー、ブラックと複数層のト
ナー層が形成されるため、特にオフセットが発生しやす
い傾向にある。ここで、熱ローラ方式による定着装置を
一例に挙げて説明すると、従来、シャープメルトトナー
使用時においては、定着ローラからのトナーの離型性を
向上させるため、定着ローラにシリコーンオイルの如き
離型剤を塗布することが行われている。しかしながらこ
のような画像形成方法においては、以下のような不具合
が生じていた。即ち、オイルの如き離型剤をローラに塗
布する現行の定着システムにおいては、本体の構成が複
雑になり、メンテナンス性が悪くなることはもちろんの
こと、このオイル塗布が定着ローラの短寿命化を促進す
るという問題点がある。さらに近年多様な複写のニーズ
に伴い、加えて最近のエコロジーブームを反映してか紙
の消費軽減を目的とした被記録材の両方の面に画像を形
成する画像形成方法、いわゆる両面コピーに対するニー
ズも日増しに高まってきている。この様な状況に加え、
上記のオイルの如き離型剤をローラに塗布する現行の定
着システムにおいては、二回目の定着時に一回目の定着
を行った画像上の一部トナーがオフセットしやすいとい
う不具合が生じることも有った。シャープメルトトナー
使用時における、上記問題点は前述a),b)のフィル
ム加熱方式、あるいは電磁誘導加熱方式の定着装置にお
いても全く同様であり、フィルム部分にオイルを塗布す
ることがトナー離型のために必要で、その結果、オイル
起因の諸問題を併発していた。一方、上記問題を一挙に
解決する方法として、色剤成分を有するバインダーに、
離型剤であるワックスを内包したトナーを用いる方法が
有る。この方法によれば定着ローラや定着フィルム等の
定着部材にオイルを塗布する必要がなく、定着時におい
て、定着ニップ部でトナーからしみ出したワックス成分
が定着部材表面に付着し、離型層が形成されることで、
オフセットを防止する事が出来る。また、近年、カラー
プリントが普及するにつれ、写真画像のみならず、一般
のビジネス文書もカラーで出力する機会が増えており、
この観点ではプリント出力画像の光沢をなるべく低く抑
えたいという要求が高い。この点で、上記のトナーにお
いても、溶融粘度をあまり下げず(従来のシャープメル
トトナーは低粘度)定着後のプリント画像が低グロスと
なる様にトナーを設計することが求められる様になって
きた。以上の内容をまとめると、オンデマンド性や省エ
ネルギーを達成し、なおかつイメージメンテナンス性や
良好な両面画像を得るためのフルカラー定着システムと
しては、前述a),b)の様なフィルム加熱方式、ある
いは電磁誘導加熱方式の定着装置に、色剤成分を有する
バインダーに、離型剤を内包したトナーを適用する画像
形成装置を構成するのが望ましい。更に、ビジネス文書
も含むカラー画像の画像特性として光沢度があまり高く
なりすぎず、適度なグロス値とするのが望ましいので、
上記トナーの溶融粘度をあまり下げず、適度な粘性を保
たせることが必要となる。
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記の様な
特性を有するワックス含有トナーを、前述した図16の
電磁誘導加熱方式の定着装置で定着させたところ、以下
の様な新たな問題が発生した。 (1)定着ニップ部Nにおける定着フィルム10と加圧
ローラ30の当接圧が低いと、トナーがなめらかに溶融
されず、中間調から高濃度の画像にかけて「す」と称す
るこまかいモザイク状の画像欠陥が生じた。特に、オー
バーヘッドプロジェクター用の透明シート(OHT)で
は現象が顕著で投映画像が著しく劣化した。 (2)上記(1)の欠陥を改善するために、定着フィル
ム10と加圧ローラ30の当接圧を上げると、高濃度の
画像部分に火ぶくれ状の定着不良が生じた(図17参
照)。これはトナー表面が溶融、内部は不完全溶融、と
いう状態で、高い圧力が印加されたため、トナーの紙
(被記録材)に対するアンカー効果が十分に得られず、
離型時において定着フィルム側にトナー表面が引張られ
ることによるものと推測される。上記(1),(2)は
相反する現象であり、結果として良好な定着画像を得る
ことが出来ない。因に、上記現象は、前述a)のフィル
ム加熱方式の定着装置においても同様に観測された。そ
こで本発明はカラー画像形成装置について、オイルレス
でクイックスタート可能なフルカラー定着システムの構
築を目的とする。
【課題を解決するための手段】本発明は下記の構成を特
徴とするカラー画像形成装置である。 (1)被記録材に複数色のトナー像の重ね合わせによる
カラー画像を形成担持させ、その被記録材を定着手段に
より加熱及び加圧して前記カラー画像を被記録材に定着
するカラー画像形成装置において、 .前記トナー像のトナーは、色剤成分を有するバイン
ダーに離型剤であるワックスを内包し、その溶融粘度
は、Melt Index測定方法にてMI値が0.5gから10
0gの範囲内に設定するものであり、 .前記定着手段は、フィルム状定着部材と、そのフィ
ルム状定着部材の内面側バックアップ部材と、そのバッ
クアップ部材に対し前記フィルム状定着部材を介して圧
接ニップ部を形成する加圧部材と、前記フィルム状定着
部材を昇温せしめフィルム状定着部材と共に前記圧接ニ
ップ部内を搬送される被記録材を加熱する加熱手段とを
有し、被記録材上の前記カラー画像を定着するものであ
り、 .前記フィルム状定着部材は、少なくとも基材上に弾
性層を設け、その外側の表層に前記トナーに対して離型
性を有する離型層を設けることで構成し、 .前記圧接ニップ部内の平均面圧が5.9×104
a(0.6Kgf/cm2 )以上、24.5×104
a(2.5Kgf/cm2 )以下となるように加圧力を
設定する、ことを特徴とするカラー画像形成装置。 即ち、上記の・・・の条件の有機的関連下にお
いて、前述a),b)の様なフィルム加熱方式あるいは
電磁誘導加熱方式の定着装置を、フルカラートナー画像
の定着にオイルレスにて問題なく使用することが可能と
なり、カラー画像形成装置について、離型剤オイル塗布
の必要がなく、しかも良好な定着性を確保でき、かつク
イックスタート可能なフルカラー定着システムが構築さ
れた。 (2)前記(1)に記載のカラー画像形成装置におい
て、像担持体上に形成した潜像をトナーを用いて現像し
て各色のトナー像を形成し、その各色のトナー像を中間
転写体を介し又は介さずに被記録材上に転写して、被記
録材上に各色のトナー像が重ね合わされたカラー画像を
形成担持させることを特徴とするカラー画像形成装置。 (3)前記(1)または(2)に記載のカラー画像形成
装置において、前記フィルム状定着部材の弾性層の単体
硬度は、JIS−A硬度測定にて30度以下、より好ま
しくは25度以下であることを特徴とするカラー画像形
成装置。 (4)前記(1)から(3)の何れかに記載のカラー画
像形成装置において、前記フィルム状定着部材の弾性層
の厚さをt1、離型層の厚さをt2としたとき、 50μm≦t1≦500μm 5μm≦t2≦100μm t1≧3×t2 であることを特徴とするカラー画像形成装置。 (5)前記(1)から(4)の何れかに記載のカラー画
像形成装置において、前記フィルム状定着部材の弾性層
はシリコーンゴム層であることを特徴とするカラー画像
形成装置。 (6)前記(1)から(5)の何れかに記載のカラー画
像形成装置において、前記フィルム状定着部材の離型層
はフッ素系樹脂チューブ層であることを特徴とするカラ
ー画像形成装置。 (7)前記(1)から(5)の何れかに記載のカラー画
像形成装置において、前記フィルム状定着部材の離型層
はフッ素系樹脂コート層であることを特徴とするカラー
画像形成装置。 (8)前記(1)から(7)の何れかに記載のカラー画
像形成装置において、前記フィルム状定着部材は回転体
であることを特徴とするカラー画像形成装置。 (9)前記(1)から(8)の何れかに記載のカラー画
像形成装置において、前記フィルム状定着部材は電磁誘
導発熱性であり、前記加熱手段は該フィルム状定着部材
に磁場を作用させて電磁誘導発熱・昇温させる磁場発生
手段であることを特徴とするカラー画像形成装置。 (10)前記(1)から(8)の何れかに記載のカラー
画像形成装置において、前記フィルム状定着部材を昇温
させる加熱手段がセラミックヒータであることを特徴と
するカラー画像形成装置。 (11)前記(1)から(10)の何れかに記載のカラ
ー画像形成装置において、前記加圧部材は芯金上に弾性
層を設け、その外側の表層に離型層を設けた弾性ローラ
であることを特徴とするカラー画像形成装置。 (12)前記(1)から(11)の何れかに記載のカラ
ー画像形成装置において、前記加圧部材の表面硬度は、
アスカーC硬度測定にて45度から75度の範囲である
ことを特徴とするカラー画像形成装置。
【発明の実施の形態】〈第1の実施例〉(図1〜図1
2) (1)カラー画像形成装置例 図1はカラー画像形成装置の一例の構成略図である。本
例はカラーレーザプリンタである。101は有機感光体
やアモルファスシリコン感光体でできた感光ドラム(像
担持体)であり、矢示の反時計方向に所定のプロセス速
度(周速度)で回転駆動される。感光ドラム101はそ
の回転過程で帯電ローラ等の帯電装置102で所定の極
性・電位の一様な帯電処理を受ける。次いでその帯電処
理面にレーザ光学箱(レーザスキャナー)110から出
力されるレーザ光103により、目的の画像情報の走査
露光処理を受ける。レーザ光学箱110は不図示の画像
読み取り装置等の画像信号発生装置からの目的画像情報
の時系列電気デジタル画素信号に対応して変調(オン/
オフ)したレーザ光103を出力し、感光ドラム101
面に走査露光した目的画像情報に対応した静電潜像が形
成される。109はレーザ光学箱110からの出力レー
ザ光103を感光ドラム101の露光位置に偏向させる
ミラーである。フルカラー画像形成の場合は、目的のフ
ルカラー画像の第1の色分解成分画像、例えばイエロー
成分画像についての走査露光・潜像形成がなされ、その
潜像が4色カラー現像装置104のうちのイエロー現像
器104Yの作動でイエロートナー画像として現像され
る。そのイエロートナー画像は感光ドラム101と中間
転写ドラム105との接触部(或いは近接部)である1
次転写部T1において中間転写ドラム105面に転写さ
れる。中間転写ドラム105面に対するトナー画像転写
後の感光ドラム101面はクリーナ107により転写残
トナー等の付着残留物の除去を受けて清掃される。上記
のような帯電・走査露光・現像・一次転写・清掃のプロ
セスサイクルが、目的のフルカラー画像の第2の色分解
成分画像(例えはマゼンタ成分画像、マゼンタ現像器1
04Mが作動)、第3の色分解成分画像(例えばシアン
成分画像、シアン現像器104Cが作動)、第4の色分
解成分画像(例えば黒成分画像、黒現像器104BKが
作動)の各色分解成分画像について順次実行され、中間
転写ドラム105面にイエロートナー画像・マゼンタト
ナー画像・シアントナー画像・黒トナー画像の4色のト
ナー画像が順次重ねて転写されて、目的のフルカラー画
像に対応したカラートナー画像が形成される。中間転写
ドラム105は、金属ドラム上に中抵抗の弾性層と高抵
抗の表層を設けたもので、感光ドラム101に接触して
或いは近接して感光ドラム101とほぼ同じ周速度で矢
示の時計方向に回転駆動され、中間転写ドラム105の
金属ドラムにバイアス電位を与えて感光ドラム101と
の電位差で感光ドラム101側のトナー画像を前記中間
転写ドラム105面側に転写させる。上記の中間転写ド
ラム105面に形成されたカラートナー画像は、前記中
間転写ドラム105と転写ローラ106との接触ニップ
部である二次転写部T2において、前記二次転写部T2
に不図示の給紙部から所定のタイミングで送り込まれた
被記録材(以下、転写材あるいは用紙と記す)Pの面に
転写されていく。転写ローラ106は転写材Pの背面か
らトナーと逆極性の電荷を供給することで中間転写ドラ
ム105面倒から転写材P側へ合成カラートナー画像を
順次に一括転写する。二次転写部T2を通過した転写材
Pは中間転写ドラム105面から分離されて定着装置
(像加熱装置)100へ導入され、未定着トナー画像の
加熱定着処理を受けて、機外の不図示の排紙トレーに排
出される。転写材Pに対するカラートナー画像転写後の
中間転写ドラム105はクリーナ108により転写残ト
ナー・紙粉等の付着残留物の除去を受けて清掃される。
このクリーナ108は常時は中間転写ドラム105に非
接触状態に保持されており、中間転写ドラム105から
転写材Pに対するカラートナー画像の二次転写実行過程
において中間転写ドラム105に接触状態に保持され
る。また転写ローラ106も常時中間転写ドラム105
に非接触状態に保持されており、中間転写ドラム105
から転写材Pに対するカラートナー画像の二次転写実行
過捏において中間転写ドラム105に転写材Pを介して
接触状態に保持される。本例装置は、白黒画像などモノ
カラー画像のプリントモードも実行できる。また両面画
像プリントモードも実行できる。両面画像プリントモー
ドの場合は、定着装置100を出た1面目画像プリント
済みの転写材Pは不図示の再循環搬送機構を介して表裏
反転されて再び二次転写部T2へ送り込まれて2面に対
するトナー画像転写を受け、再度、定着装置100に導
入されて2面に対するトナー画像の定著処理を受けるこ
とで両面画像プリントが出力される。 (2)トナー 本発明のカラー画像形成装置で用いるトナーはオイルレ
ス定着を可能にすべく前記したように、色剤成分を有す
るバインダーに離型剤であるワックスを内包し、その溶
融粘度は、Melt Index測定方法にてMI値が0.5gか
ら100gの範囲内に設定するものである。この項では
そのトナーについて説明する。トナーは、結着樹脂、着
色剤、荷電制御剤及び低軟化物質を含有している非磁性
一成分微粒径トナーが好ましく用いられる。 a)結着樹脂 結着樹脂としては、カラートナー用に通常用いられてい
るものでよく、例えば、スチレン−ポリエステル、スチ
レン−ブチルアクリレート等のスチレン系共重合体;ポ
リエステル系樹脂;エポキシ樹脂等が挙げられる。 b)着色剤 着色剤は、カラートナー用に通常用いられているもので
良く、例えば、イエロートナー用としては、ベンジン系
黄色顔料、フォロンイエロー、アセト酢酸アニリド系不
溶性アゾ顔料、モノアゾ染料、アゾメチン系色素等が挙
げられる。マゼンタトナー用としては、キサンテン系マ
ゼンタ染料のリンタングステンモリブテン酸レーキ顔
料、2,9−ジメチルキナクリドン、ナフトール系不溶
性アゾ顔料、アントラキノン系染料、キサンテン系染料
と有機カルボン酸とからなる色材、チオインジゴ、ナフ
トール系不溶性アゾ顔料等が挙げられる。シアントナー
用としては、銅フタロシアニン系顔料が挙げられる。 c)荷電制御剤 荷電制御剤としては、カラートナー用に通常用いられて
いるもので良く、例えば、負電荷制御剤としては、アル
キルサリチル酸の金属錯体、ジガルボン酸の金属錯体、
多環体サリチル酸金属塩等が挙げられ、正電荷制御剤と
しては、4級アンモニウム塩、ベンゾチアゾール誘導
体、グアナミン誘導体、ジブチルチンオキサイド、その
他の含窒素化合物等が挙げられる。 d)低軟化物質 低軟化物質としては、パラフィンワックス、ポリオレフ
ィンワックス、マイクロクリスタリンワックス、フィッ
シャートロピッシュワックスの如きポリメチレンワック
ス;アミドワックス;高級脂肪酸;長鎖アルコール;エ
ステルワックス;及びこれらのグラフト化合物、ブロッ
ク化合物の如き誘導体が挙げられ、トナーに対し、5〜
30重量%の含有量が好ましい。また、トナーは、重合
性単量体、着色剤、荷電制御剤及び低軟化点物質を含む
重合性単量体組成物を重合することによりトナー粒子を
製造する重合法によって得られる重合トナーであること
が好ましく、より好ましくは、重合性単量体組成物を液
媒体中で重合することにより得られる重合トナーが形状
を球形にすることができることから良い。特に、重合性
単量体組成物を水系媒体中で懸濁重合することによって
得られる懸濁重合トナーの場合には、水系媒体中で重合
性単量体組成物中に含まれている材料の極性差を用いる
ことにより、低軟化点物質としてのワックスをトナー粒
子中に内包化できることから、好ましく用いられる。ま
た、トナーは、形状係数SF1が100〜140、好ま
しくは100〜120であり、形状係数SF2が100
〜120であり、重量平均粒径が5〜7μmの実質的球
形である非磁性一成分微粒径重合トナーが好ましく用い
られる。ここでいう形状係数SF1とは、図2の(a)
に示すように、球形物質の形状の丸さの割合を示す値で
あり、球形物質を2次元平面上に投影して出来る楕円状
図形の最大長MXLNGの二乗を図形面積AREAで割
って、100π/4を乗じたときの値で表される。つま
り、形状係数SF1は次式で定義されるものである。 SF1={(MXLNG)2 /AREA}×(100π
/4) SF1の値が大きいほど、球形物質の形状は不定形とな
る。SF1が大きすぎると、球形状に付随する特性は薄
れ、電界クリーニング性能は弱まることがある。形状係
数SF2は、図2の(b)に示すように、物質の形状の
凹凸の割合を示す数値であり、物質を2次元平面上に投
影してできる図形の周長PERIの二乗を図形面積AR
EAで割って、100π/4を乗じたときの値で表され
る。つまり、形状係数SF2の次式で定義されるもので
ある。SF2の値が大きいほど、物質の表面の凹凸は顕
著となる。 SF2={(PERI)2 /AREA}×(100/4
π) で定義されるものである。本実施例では、日立製作所製
FE−SEM(S−800)を用い、トナー像を100
回無作為にサンプリングし、その画像情報は、ニレコ社
製画像解析装置(LUSEX3)に導入して解析を行
い、上式より算出したものである。トナーの形状が球形
に限りなく近づくと、転写効率が高くなるといわれてい
る。これは、個々のトナーの表面エネルギーが小さくな
って、流動性が高まり、感光体ドラム等に対する吸着力
(鏡映力)が弱まって、転写電界の影響が受けやすくな
るためと考えられる。トナーの粒度分布は、例えば、以
下の方法で測定できる。すなわち、トナーの粒度分布
は、コールターカウンターTA−II型あるいはコールタ
ーマルチサイザー(コールター社製)を用いて測定でき
る。電解液は、1級塩化ナトリウムを用いて、1%Na
Cl水溶液を調製する。例えば、ISOTONR−II
(コールターサイエンティフィックジャパン社製)が使
用できる。測定法としては、前記電解水溶液100〜1
50ml中に分散剤として界面活性剤、好ましくはアル
キルベンゼンスルフォン酸塩を0.1〜5ml加え、更
に測定試料を2〜20mg加える。試料を懸濁した電解
液は、超音波分散器で約1〜3分間分散処理を行い、前
記測定装置により、アパーチャーとして100μmアパ
ーチャーを用いて、2μm以上のトナーの体積、個数を
測定して体積分布と個数分布とを算出する。それからト
ナーの体積分布から求めた重量基準(各チャンネルの代
表値をチャンネル毎の代表値とする)の重量平均粒径
(D4 )を求めることができる。チャンネルとしては、
例えば、2.00〜2.52μm未満;2.52〜3.
17μm未満;3.17〜4.00μm未満;4.00
〜5.04μm未満;5.04〜6.35μm未満;
6.35〜8.00μm未満;8.00〜10.08μ
m未満;10.08〜12.70μm未満;12.70
〜16.00μm未満;16.00〜20.20μm未
満;20.20〜25.40μm未満;25.40〜3
2.00μm未満;32.00〜40.30μm未満の
13チャンネルを用いる。上記重合トナー粒子の一つの
実施の形態の断面模型図を図3に示す。重合トナー90
は球形である。コア93/シェル92構造を有し、コア
/シェル構造のコア部93の主たる成分が低軟化点物質
であり、該低軟化点物質の融点が40〜120℃である
ことが好ましい。例えば、コア93に低軟化点物質であ
るエステル系ワックスを内包し、シェル部92である樹
脂層にスチレン−ブチルアクリレート、表層91にスチ
レン−ポリエステルという構成の重合トナーを用いるこ
とができる。3層構成となって、コア93にワックスを
内包することで、定着工程でのオフセット防止効果が得
られ、また表層91に樹脂層を設けることによって帯電
効率のアップを図ることが可能なためで、また実際に使
用時には、トリボ安定化のためにオイル処理したシリカ
を外添することもできる。トナーには、実質的な悪影響
を与えない範囲内で、更に他の添加剤 ・例えばテフロン粉末、ステアリン酸亜鉛粉末、ポリフ
ッ化ビニリデン粉末の如き滑剤粉末 ・例えば酸化セリウム粉末、炭化硅素粉末、チタン酸ス
トロンチウム粉末の如き研磨剤 ・例えばシリカ粉末、酸化チタン粉末、酸化アルミニウ
ム粉末並びにこれらをシランカップリング剤及び/又は
シリコーンオイルで処理した粉末の如き流動性付与剤 ・ケーキング防止剤 ・例えばカーボンブラック粉末、酸化亜鉛粉末、酸化ス
ズ粉末の如き導電性付与剤 ・逆極性の有機微粒子及び逆極性の無機微粒子の如き現
像性向上剤 を用いることもできる。重合トナーの製造方法として
は、以下のような方法が挙げられる。即ち、重合性単量
体中に離型剤、着色剤、荷電制御剤、重合開始剤及びそ
の他の添加剤を加え、ホモジナイザー、超音波分散機の
如き混合機によって均一に溶解又は分散せしめた単量体
組成物を、分散安定剤を含有する水相中で、ホモミキサ
ーの如き分散機により分散せしめる。単量体組成物から
なる液滴が所望のトナー粒子のサイズが得られた段階
で、造粒を停止する。その後は、分散安定剤の作用によ
り、粒子状態が維持され、且つ粒子の沈降が防止される
程度の撹拌を行なえば良い。重合温度は40℃以上、一
般的には、50〜90℃の温度に設定して重合を行な
う。分子量分布のコントロールの目的で、重合反応後半
に昇温しても良く、更に、未反応の重合性単量体、副生
成物を除去するために反応後半、又は、反応終了後に一
部水系媒体を留去しても良い。反応終了後、生成したト
ナー粒子を洗浄・ろ過により回収し、乾燥する。懸濁重
合法においては、通常単量体組成物100重量部に対し
て水300〜3000重量部を分散媒として使用するの
が好ましい。上記製法にて、溶融粘度が後述のMelt
Index測定法にてMI値が略0.5g〜100g
のトナーとする(MI値が大きい程粘度は小)ことで、
定着時のオフセット性が良好で光沢度も高すぎず、文書
からグラフィックや写真画像まで視認性の良い画像を得
ることが出来る。上記MI値の測定としては東京精機
(株)製のセミオートマチック2−A Melt In
dexerを用い、測定条件として2mmオリフィス/
荷重5kg/ヒートチャンバー125℃/10分で行っ
た。因に、上記MI値が上記100gを超えると、画像
光沢度が上昇し、更に数値が大となるに従って定着時の
高温オフセットが悪化する。また、上記MI値が0.5
gを下回ると、定着が困難となる。 (3)定着装置100 A)装置の全体的構成 本例において定着装置100は電磁誘導加熱方式の装置
である。図4は本例の定着装置100の要部の横断側面
模型図、図5は要部の正面模型図、図6は要部の縦断正
面模型図である。本例装置100は図16の定着装置と
同様に、定着部材として円筒状の電磁誘導発熱フィルム
(円筒状回転体)を用いた、加圧ローラ駆動方式で、電
磁誘導加熱方式の装置である。図16の装置と共通の構
成部材・部分には同一の符号を付して再度の説明を省略
する。磁場発生手投15は磁性コア17a・17b・1
7c及び励磁コイル18からなる。磁性コア17a・1
7b・17cは高透磁率の部材であり、フェライトやパ
ーマロイ等といったトランスのコアに用いられる材料が
よく、より好ましくは100kHz以上でも損失の少な
いフェライトを用いるのがよい。励磁コイル18には給
電部18a・18b(図7)に励磁回路27を接続して
ある。この励磁回路27は20kHzから500kHz
の高周波をスイッチング電源で発生できるようになって
いる。励磁コイル18は励磁回路27から供給される交
番電流(高周波電流)によって交番磁束を発生する。1
6a・16bは横断面略半円弧状樋型のフィルムガイド
部材であり、開口側を互いに向かい合わせて略円柱体を
構成し、外側に円筒状の電磁誘導発熱フィルムである定
着フィルム10をルーズに外嵌させてある。前記フィル
ムガイド部材16aは、磁場発生手段15としての磁性
コア17a・17b・17cと励磁コイル18を内側に
保持している。また、フィルムガイド部材16aには良
熱伝導性部材40が定着ニップ部Nの加圧ローラ30と
の対向面側で、定着フィルム10の内側に配設してあ
り、定着フィルム内面側バックアップ部材としても機能
している。本例においては、良熱伝導性部材40に厚さ
1mmのアルミニウムを用いている。また、良熱伝導性
部材40は磁場発生手投15である励磁コイル18と磁
性コア17a・17b・17cから発生する磁場の影響
を受けないように、この磁場の外に配設してある。具体
的には、良熱伝導性部材40を励磁コイル18に対して
磁性コア17cを隔てた位置に配設し、励磁コイル18
による磁路の外側に位置させて良熱伝導性部材40に影
響を与えないようにしている。22は良熱伝導性部材4
0のニップ部Nに対応する部分の裏面側とフィルムガイ
ド部材16bの内面平面部とに当接させて配設した横長
の加圧用剛性ステイである。19は磁性コア17a・1
7b・17c及び励磁コイル18と加圧用剛性ステイ2
2の間を絶縁するための絶縁部材である。フランジ部材
23a・23bはフィルムガイド部材16a・16bの
アセンブリの左右両端部に外嵌し、前記左右位置を固定
しつつ回転自在に取り付け、定着フィルム10の回転時
に前記定着フィルム10の端部を受けて定着フィルムの
フィルムガイド部材長手に沿う寄り移動を規制する役目
をする。加圧部材としての加圧ローラ30は、芯金30
aと、前記芯金周りに同心一体にローラ状に成形被覆さ
せた、シリコーンゴム・フッ素ゴム・フッ素樹脂などの
耐熱性・弾性材層30b及び、表層の離型層30cとし
てPFA,PTFE,FEP等のフッ素樹脂層(厚さ1
0μm〜100μm程度)で構成されており、芯金30
aの両端部を装置の不図示のシャーシ側板間に回転自由
に軸受け保持させて配設してある。加圧用剛性ステイ2
2の両端部と装置シャーシ側のバネ受け部材29a・2
9bとの間にそれぞれ加圧バネ25a・25bを縮設す
ることで加圧用剛性ステイ22に押し下げ力を作用させ
ている。これにより良熱伝導性部材40のニップ部Nに
対応する部分の下面と加圧ローラ30の上面とが定着フ
ィルム10を挟んで圧接して所定幅の定着ニップ部Nが
形成される。ここで、ニップNの幅をある程度確保する
には、加圧ローラ30の硬度が高すぎると好ましくな
い。加圧ローラ30の硬度は、ニップ確保のため上限7
5度、機械強度から下限45度程度(加圧ローラの表層
上からのアスカーC硬度測定、1kg加重)の範囲とす
るのが望ましい。加圧ローラ30は駆動手段Mにより矢
示の反時計方向に回転駆動される。この加圧ローラ30
の回転駆動により、前記加圧ローラ30と定着フィルム
10の外面との摩擦力で定着フィルム10に回転力が作
用し、前記定着フィルム10がその内面が定着ニップN
において良熱伝導性部材40の下面に密着して摺動しな
がら矢示の時計方向に加圧ローラ30の周速度にほぼ対
応した周速度をもってフィルムガイド部材16a・16
bの外周を回転する。この場合、定着ニップ部Nにおけ
る良熱伝導性部材40の下面と定着フィルム10の内面
との相互摺動摩擦力を低減化させるために定着ニップ部
Nの良熱伝導性部材40の下面と定着フィルム10の内
面との間に耐熱性グリスなどの潤滑剤を介在させる、あ
るいは良熱伝導性部材40の下面を潤滑部材41で被覆
することもでさる。これは、良熱伝導性部材40として
アルミニウムを用いた場合のように表面滑り性が材質的
によくない或いは仕上げ加工を簡素化した場合に、摺動
する定着フィルム10に傷をつけて定着フィルム10の
耐久性が悪化してしまうことを防ぐものである。良熱伝
導性部材40は長手方向の温度分布を均一にする効果が
あり、例えば、転写材(被記録材)Pとして小サイズ紙
を通祇した場合、定着フィルム10での非通紙部の熱量
が、良熱伝導性部材40へ伝熱し、良熱伝導性部材40
における長手方向の熱伝導により、非通紙部の熱量が小
サイズ紙通紙部へ伝熱される。これにより、小サイズ紙
通紙時の消費電力を低減させる効果も得られる。また、
図7に示すように、フィルムガイド部材16aの周面
に、その長手に沿い所定の間隔を置いて凸リブ部16e
を形成具備させ、フィルムガイド部材16aの周面と定
着フィルム10の内面との接触摺動抵抗を低減させて定
着フィルム10の回転負荷を少なくしている。このよう
な凸リブ部16eはフィルムガイド部材16bにも同様
に形成具備することができる。図8は交番磁束の発生の
様子を模式的に表したものである。磁束Cは発生した交
番磁束の一部を表す。磁性コア17a・17b・17c
に導かれた交番磁束Cは、磁性コア17aと磁性コア1
7bとの間、そして磁性コア17aと磁性コア17cと
の間において定着フィルム10の電磁誘導発熱層1に渦
電流を発生させる。この渦電流は電磁誘導発熱層1の固
有抵抗によって電磁誘導発熱層1にジュール熱(渦電流
損)を発生させる。ここでの発熱量Qは電磁誘導発熱層
1を通る磁束の密度によって決まり、図8のグラフよう
な分布を示す。図8のグラフは、縦軸が磁性コア17a
の中心を0とした角度θで表した定着フィルム10にお
ける円周方向の位置を示し、横軸が定着フィルム10の
電磁誘導発熱層1での発熱量Qを示す。ここで、発熱域
Hは最大発熱量をQとした場合、発熱量がQ/e以上の
領域と定義する。これは、定着に必要な発熱量が得られ
る領域である。この定着ニップ部Nの温度は、温度検知
手段26(図4)を含む温調系により励磁コイル18に
対する電流供給が制御されることで所定の温度が維持さ
れるように温調される。温度検知手段26は定着フィル
ム10の温度を検知するサーミスタなどの温度センサで
あり、本例においてはこの温度センサ26で測定した定
着フィルム10の温度情報をもとに定着ニップ都Nの温
度を制御するようにしている。而して、定着フィルム1
0が回転し、励磁回路27から励磁コイル18への給電
により上記のように定着フィルム10の電磁誘導発熱が
なされて定着ニップ部Nが所定の温度に立ち上がって温
調された状態において、画像形成手段部から搬送された
未定着トナー画像tが形成された転写材Pが定着ニップ
部Nの定着フィルム10と加圧ローラ30との間に画像
面が上向き、即ち定着フィルム面に対向して導入され、
定着ニップ部Nにおいて画像面が定着フィルム10の外
面に密着して定着フィルム10と一緒に定着ニップ部N
を挟持搬送されていく。この定着ニップ部Nを定着フィ
ルム10と一緒に転写材Pが挟持搬送されていく過程に
おいて定着フィルム10の電磁誘導発熱で加熱されて転
写材P上の未定着トナー画像tが加熱定着される。転写
材Pは定着ニップ部Nを通過すると定着フィルム10の
外面から分離して排出搬送されていく。転写材P上の加
熱定着トナー画像は定着ニップ部通過後、冷却して永久
固着像となる。本例においては、図4に示すように、定
着フィルム10の発熱域H(図8)の対向位置に暴走時
の励磁コイル18への給電を遮断するため温度検知素子
であるサーモスイッチ50を配設している。図9は本例
で使用した安全回路の回路図である。温度検知素子であ
るサーモスイッチ50は24VのDC電源とリレースイ
ッチ51と直列に接続されており、サーモスイッチ50
が切れると、リレースイッチ51への給電が速断され、
リレースイッチ51が動作し、励磁回路27への給電が
速断されることにより励磁コイル18への給電を遮断す
る構成をとっている。サーモスイッチ50はOFF動作
温度を220℃に設定した。また、サーモスイッチ50
は定着フィルム10の発熱域Hに対向して定着フィルム
10の外面に非接触に配設した。サーモスイッチ50と
定着フィルム18との間の距離は約2mmとした。これ
により、定着フィルム10にサーモスイッチ50の接触
による傷が付くことがなく、耐久による定着画像の劣化
を防止することができる。本例の定着装置の場合は、装
置故障による定着装置暴走時、前述の図16の定着装置
のような定着ニップ部Nで発熱する構成とは違い、定着
ニップ部Nに紙(転写材)Pが挟まった状態で定着装置
が停止し、励磁コイル18に給電が続けられ定着フィル
ム10が発熱し続けた場合でも、紙が挟まっている定着
ニップ部Nでは発熱していないために紙が直接加熱され
ることがない。また、発熱量が多い発熱域Hには、サー
モスイッチ50が配設してあるため、サーモスイッチ5
0が220℃を感知して、サーモスイッチ50が切れた
時点で、リレースイッチ51により励磁コイル18への
給電が速断される。本例によれば、紙の発火温度は約4
00℃近辺であるため紙が発火することなく、定着フィ
ルム10の発熱を停止することができる。温度検知素子
としてサーモスイッチ50のほかに温度ヒューズを用い
ることもできる。本例ではトナーtに低軟化物質を含有
させたトナーを使用したため、定着装置、にオフセット
防止のためのオイル塗布機構を設けていない。 B)励磁コイル18 励磁コイル18はコイル(線輪)を構成させる導線(電
線)として、一本ずつがそれぞれ絶縁被覆された銅製の
細線を複数本束ねたもの(束線)を用い、これを複数回
巻いて励磁コイルを形成している。本例では10ターン
巻いて励磁コイル18を形成している。絶縁被覆は定着
フィルム10の発熱による熱伝導を考慮して耐熱性を有
する被覆を用いるのがよい。たとえば、アミドイミドや
ポリイミドなどの被覆を用いるとよい。励磁コイル18
は外部から圧力を加えて密集度を向上させてもよい。励
磁コイル18の形状は、図4・図8のように定着フィル
ム10の発熱層1の曲面に沿うようにしている。本例で
は定着フィルム10の発熱層1と励磁コイル18との間
の距離は約2mmになるように設定した。フィルムガイ
ド部材(励磁コイル保持部材)16a・16bの材質と
しては絶縁性に渡れ、耐熱性がよいものがよい。例え
ば、フェノール樹脂、フッ素樹脂、ポリイミド樹脂、ポ
リアミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、PEEK樹脂、
PES樹脂、PPS樹脂、PFA樹脂、PTFE樹脂、
FEP樹脂、LCP樹脂などを選択するとよい。磁性コ
ア17a・17b・17c及び励磁コイル18と、定着
フィルム10の発熱層1との間の距離はできる限り近づ
けた方が磁束の吸収効率が高いのであるが、この距離が
5mmを越えるとこの効率が著しく低下するため5mm
以内にするのがよい。また、5mm以内であれば定着フ
ィルム10の発熱層1と励磁コイル18の距離が一定で
ある必要はない。励磁コイル18のフィルムガイド部材
16aからの引出線すなわち給電部18a・18b(図
7)については、フィルムガイド部材16aから外の部
分について束線の外側に絶縁被覆を施している。 C)定着フィルム10 図10の(a)は本例における定着フィルム10の層構
成模型図である。本例の定着フィルム10は、電磁誘導
発熱性の定着フィルム10の基層となる金属フィルム等
でできた発熱層1と、その外面に積層した弾性層2と、
その外面に積層した離型層3の複合構造のものである。
発熱層1と弾性層2との間の接着、弾性層2と離型層3
との間の接着のため、各層間にプライマー層(不図示)
を設けてもよい。略円筒形状である定着フィルム10に
おいて発熱層1が内面側であり、離型層3が外面側であ
る。前述したように、発熱層1に交番磁束が作用するこ
とで前記発熱層1に渦電流が発生して前記発熱層1が発
熱する。その熱が弾性層2・離型層3を介して定着フィ
ルム10を加熱し、前記定着ニップNに通紙される被加
熱材としての転写材Pを加熱してトナー画像の加熱定着
がなされる。 a.発熱層1 発熱層1はニッケル、鉄、強磁性SUS、ニッケル−コ
バルト合金といった強磁性体の金属を用いるとよい。非
磁性の金属でも良いが、より好ましくは磁束の吸収の良
いニッケル、鉄、磁性ステンレス、コバルト−ニッケル
合金等の金属が良い。その厚みは次の式で表される表皮
深さより厚くかつ200μm以下にすることが好まし
い。表皮深さはσ[mm]は、励磁回路27の周波数f
[Hz]と透磁率μと固有抵抗ρ[Ωm]で σ=503×(ρ/fμ)1/2 と表される。これは電磁誘導で使われる電磁波の吸収の
深さを示しており、これより深いところでは電磁波の強
度は1/e以下になっており、逆にいうと殆どのエネル
ギーはこの深さまでで吸収されている(図11)。発熱
層1の厚さは好ましくは1〜100μmがよい。発熱層
1の厚みが1μmよりも小さいとほとんどの電磁エネル
ギーが吸収しきれないため効率が悪くなる。また、発熱
層1が100μmを超えると剛性が高くなりすぎ、また
屈曲性が悪くなり回転体として使用するには現実的では
ない。従って、発熱層1の厚みは1〜100μmの範囲
で機械的強度を考慮して決定するのが好ましい。本例で
は、50μmの厚さのニッケル電鋳メッキ品を用いた。 b.弾性層2 弾性層2は、シリコーンゴム、フッ素ゴム、フルオロシ
リコーンゴム等で耐熱性がよく、熱伝導率がよい材質で
ある。従来例において説明を行なった「す」と称するこ
まかいモザイク状欠陥を防止するのに、この弾性層が重
要となる。すなわち、前述のワックス内包トナー使用時
においては、従来のシャープメルト系トナー使用時と異
なり、弾性層2のやわらかさを反映して定着フィルム1
0の表層である離型層3がトナー自体をつつみ込む効果
(図12参照)が「す」を防止するのに必要である。こ
のために弾性層2としては、ゴム単体での硬度がJIS
−A測定、すなわちJIS−K6301のA型硬度計に
より規定される硬度にて30度以下、より好ましくは2
5度以下、厚さは50μm以上より好ましくは100μ
m以上とする必要がある。一方、弾性層2の厚さが50
0μmを超えると弾性層の熱抵抗が大きくなりすぎてし
まい、クイックスタートが実現困難(1000μm以上
ではほぼ不可能)となる。このため、弾性層2の厚さは
500μm以下とするのが望ましい。また、弾性層2の
熱伝導率λに関しては、2.5×10-1〜8.4×10
-1[W/m/℃](6×10-4〜2×10-3[cal/
cm・sec・deg.])がよい。熱伝導率λが2.
5×10-1[W/m/℃]よりも小さい場合には、熱抵
抗が大きく、定着フィルムの表層(離型層3)における
温度上昇が遅くなる。熱伝導率λが8.4×10-1[W
/m/℃]よりも大きい場合には、硬度が高くなりすぎ
たり、圧縮永久歪みが悪化する。よって熱伝導率λは
2.5×10-1〜8.4×10-1[W/m/℃]がよ
い。より好ましくは3.3×10-1〜6.3×10
-1[W/m/℃](8×10-4〜1.5×10-3[ca
l/cm・sec・deg.])がよい。本実施例では
ゴム硬度が単体の硬度で10度(JIS−A)、熱伝導
率が4.2×10-1[W/m/℃](1×10-3[ca
l/cm・sec・deg.])、厚さが300μmの
シリコーンゴムを用いた。 c.離型層3 離型層3はフッ素樹脂、シリコーン樹脂、フルオロシリ
コーンゴム、フッ素ゴム、シリコーンゴム、PFA、P
TFE、FEP等の離型性かつ耐熱性のよい材料を選択
することができる。離型層3はこのようなフッ素系樹脂
のチューブ層あるいは樹脂コート層にすることができ
る。前述の弾性層2のやわらかさを十分に表面に伝える
ためには、離型層3の厚さが最大でも100μm以下よ
り好ましくは80μm以下である必要がある。100μ
mより大きいと、トナーをつつみ込む効果が発揮されな
くなり、ベタ画像上に「す」が発生する。更に、弾性層
2が薄くなるに従い、離型層3の厚さの上限値も小さく
する必要が有る。本件出願人の検討の結果では、離型層
3の厚さは最大でも弾性層2の厚さの1/3以下とする
必要が有り、これ以上では弾性層2のやわらかさが表層
まで十分に反映されなくなった。一方、離型層3の厚さ
が5μmを下回ると、弾性層に加わる機械的ストレスを
緩和出来なくなり、弾性層や離型層自体が劣化してしま
う。このため、離型層3の厚さの下限値として5μm以
上、より好ましくは10μm以上が必要である。本実施
例では離型層3として厚さ30μmのPFAチューブを
用いた。上記弾性層2と離型層3相互の層厚の関係をま
とめると、弾性層2の厚さをt1、離型層3の厚さをt
2としたとき、50μm≦t1≦500μm、5μm≦
t2≦100μm、t1≧3×t2、であることが好ま
しい。 d.断熱層4 また、図10の(b)に示すように、定着フィルム10
の構成において、発熱層1のフィルムガイド部材面側
(発熱層1の弾性層2とは反対面側)に断熱層4を設け
てもよい。断熱層4としては、フッ素樹脂、ポリイミド
樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、PEE
K樹脂、PES樹脂、PPS樹脂、PFA樹脂、PTF
E樹脂、FEP樹脂などの耐熱樹脂がよい。また、断熱
層4の厚さとしては10〜1000μmが好ましい。断
熱層4の厚さが10μmよりも小さい場合には断熱効果
が得られず、また、耐久性も不足する。一方、1000
μmを超えると磁性コア17a・17b・17c及び励
磁コイル18から発熱層1までの距離が大きくなり、磁
束が十分に発熱層1に吸収されなくなる。断熱層4は、
発熱層1に発生した熱が定着フィルム10の内側に向か
わないように断熱できるので、断熱層4がない場合と比
較して転写材P側への熱供給効率が良くなる。よって、
消費電力を抑えることができる。 D)定着ニップ部N 以上の構成の装置を用いて、フルカラー画像を形成し、
これを定着するためには、定着ニップ部N内において十
分な加熱時間を確保する必要がある。転写材の定着速度
(搬送速度)が速い程、ニップを大きく取る必要が生じ
るが、転写材が100mm/秒程度の速度でニップを通
過する場合、ニップ量は少なくとも6mm以上、好まし
くは7mm以上確保する必要がある。一方、大きなニッ
プ量を確保するには一般に定着フィルム10と加圧ロー
ラ30の当接圧を大きくするのが有効であるが、本発明
の様にワックス内包トナーを使用すると、前述のごとく
火ぶくれ状の定着不良が生じる。表−1に定着ニップ量
と定着ニップ内の平均面圧を変化させた場合の定着不良
の発生状態を示す。なお、ニップ量と面圧のパラメータ
は加圧ローラ30の硬度または直径、定着フィルム10
と加圧ローラ30の当接総圧、加圧用剛性ステイ22の
幅や形状、定着フィルム10の弾性層2の硬度または厚
さ等により所定の値に変化させることが出来る。
【表1】 表−1によれば定着性自体はニップ量6mm以上で実用
限度、7mm以上で良好となるのに対し、火ぶくれに関
しては面圧29.4×104 Pa(3.0kgf/cm
2 )では不良、24.5×104 Pa(2.5kgf/
cm2 )以下で実用限度、19.6×104 Pa(2.
0kgf/cm2 )以下で良好となることが判る。すな
わち、定着性が十分に確保出来るニップ領域であって
も、面圧が高いと火ぶくれが発生して不良画像となる。
換言すれば、火ぶくれに関してはニップ内を転写材が通
過する速度に関わらず、所定の面圧を超えると発生する
ことが判る。なお、面圧5.9×104 Pa(0.6k
gf/cm2 )においても定着性は確保出来ているが、
定着後の画像表面が十分に平滑にならず、光沢の低い画
像となっており、OHP用紙等に定着を行なうと透過性
が劣る様になる。このため、実質的には面圧5.9×1
4 Pa(0.6kgf/cm2 )程度が実用下限値と
なる。本実施例では、一例として、加圧ローラ30とし
て、長さ250mm、外径25mm、弾性層30bの厚
さを4mmとし、その上に厚さ50μmのPFAチュー
ブ30Cを被覆した構成とし、PFAチューブ上から測
定した加圧ローラ30の製品硬度を56度(アスカーC
硬度測定、9.8N(1kg)加重時)とし、また定着
フィルム10内の加圧用剛性ステイの幅を10mmとし
て、定着フィルム10と加圧ローラ30を総圧196.
1N(20kg)で当接させ、略8mmのニップを形成
させたところ「す」や火ぶくれの無い良好な定着画像を
得ることが出来た。また、プリント画像の光沢度はトナ
ーの濃度により変化するが、最大でもグロス値30%以
下(日本電色工業製PG−3D、入射角θ=75°使用
にて)の、光沢を抑えたプリント画像が得られた。な
お、OHT用紙の透過性のところで述べたのと同様の理
由であるが、ニップ内の面圧を下げるとグロス値は低下
し、面圧を下げるとグロス値が上昇する傾向がある。こ
のため、前述の適正面圧5.9×104 Pa〜24.5
×104 Pa(0.6kgf/cm2 〜2.5kgf/
cm2 )の範囲内で面圧を制御することにより、ある程
度画像の光沢度を制御することが可能である。 〈第2の実施例〉(図13) 第1の実施例では定着装置100の装置構成として加圧
ローラ駆動方式の場合について説明を行ったが、定着フ
ィルム10の内部に駆動手段を設けることも出来る。図
13は本例における定着装置100の横断面模型図であ
る。すなわち、ベルトガイド16と、駆動ローラ31
と、テンションローラ32との間に、電磁誘導発熱性の
エンドレスベルト状の定着ベルト10を懸回張設し、ベ
ルトガイド16の下面部と加圧部材としての加圧ローラ
30とを定着ベルト10に挟んで圧接させて定着ニップ
部Nを形成させ、定着ベルト10を駆動ローラ31によ
って回転駆動させる装置構成にすることもできる。この
場合、加圧ローラ30は従動回転ローラである。この様
に構成することで、ベルト10を駆動する際のトルクを
低減することが出来、ニップNの幅を大きくしてもベル
ト10を容易に駆動することが出来る。特に高速でプリ
ントを行なう装置においては高い定着性が要求されるに
もかかわらず、前述の火ぶくれの問題を防止するために
はニップ内の面圧を上げることが出来ないため、ニップ
幅Nを拡大して、ニップ内での定着時間を稼がねばなら
ない。この様な場合、図13の様に駆動ローラ31で定
着ベルト10を直接駆動してやれば、ニップNの幅をあ
る程度大きくしてもベルト10を支障なく駆動すること
が出来る。一例としてニップNの幅を12mm、ニップ
内の平均面圧を9.8×104 Pa(1kgf/cm
2 )程度とすることで、転写材Pの速度を170mm/
秒に高速化しても、火ぶくれのない良好な定着性能が得
られ、しかも定着ベルト10も容易に回転駆動させるこ
とが出来た。 〈第3の実施例〉(図14・図15) 本実施形態例は加熱体としてセラミックヒータを用いた
フィルム加熱方式の定着装置例である。図14は本例に
おける定着装置100の横断面模型図である。16cは
横断面略半円弧状樋型の耐熱性・断熱性のフィルムガイ
ド、12は加熱体としてのセラミックヒータであり、フ
ィルムガイド16cの下面の略中央部にガイド長手に沿
って形成具備させた溝部に嵌入して固定支持させてあ
る。11は円筒状もしくはエンドレス状の耐熱性の定着
フィルムである。この定着フィルム11はフィルムガイ
ド16cにルーズに外嵌させてある。22はフィルムガ
イド16cの内側に挿通した加圧用剛性ステイである。
30は加圧部材で、本例は弾性加圧ローラであり、芯金
30aにシリコーンゴム等の弾性屠30bを設けて硬度
を下げたもので、芯金30aの両端部を装置の不図示の
手前側と奥側のシャーシ側板間に回転自由に軸受け保持
させて配設してある。表面性を向上させるために、さら
に外周に、PTFE、PFA、FEP等のフッ素樹脂層
30cを設けてもよい。定着ニップNを形成するための
加圧手段及び定着フィルム端部の保持手段については第
1の実施例と同様の構成を取り、ここでの説明は省略す
る。加圧ローラ30の第1の実施例と同様のものを用い
ることが出来る。ここで、加圧ローラ30は駆動手段M
により矢示の反時計方向に回転駆動される。この加圧ロ
ーラ30の回転駆動による加圧ローラ30と定着フィル
ム11の外面との摩擦力で定着フィルム11に回転力が
作用して、定着フィルム11がその内面が定着ニップ部
Nにおいてセラミックヒータ12の下面に密着して摺動
しながら矢示の時計方向に加圧ローラ30の回転周速度
にほぼ対応した周速度をもってフィルムガイド16cの
外回りを回転状態になる(加圧ローラ駆動方式)。定着
ニップ部Nにおけるセラミックヒータ12の下面と定着
フィルム11の内面との相互摺動摩擦力を低減化させる
ために定着ニップ部Nのセラミックヒータ12の下面に
潤滑部材40を配設し定着フィルム11の内面との間に
耐熱性グリスなどの潤滑剤を介在させる。プリントスタ
ート信号に基づいて加圧ローラ30の回転が開始され、
またセラミックヒータ12のヒートアップが開始され
る。加圧ローラ30の回転による定着フィルム11の回
転周速度が定常化し、セラミックヒータ12の温度が所
定に立ち上がった状態において、定着ニップ部Nの定着
フィルム11と加圧ローラ30との間に被加熱材として
のトナー画像tを担持させた転写材Pがトナー画像担持
面側を定着フィルム11側にして導入されることで、転
写材Pは定着ニップ部Nにおいて定着フィルム11を介
してセラミックヒータ12の下面に密着して定着ニップ
部Nを定着フィルム11と一緒に移動通過していく。そ
の移動通過過程においてセラミックヒータ12の熱が定
着フィルム11を介して転写材Pに付与されてトナー画
像tが転写材P面に加熱定着される。定着ニップ部Nを
通過した転写材Pは定着フィルム11の面から分離され
て搬送される。定着フィルム11は図15に示す様に、
基層201、弾性層202、離型層203から成る。こ
こで基層201は熱容量を小さくしてクイックスタート
性を向上させるために、フィルム膜厚は100μm以
下、好ましくは50μm以下20μm以上の耐熱性のポ
リイミド、ポリイミドアミド、PEEK、PES、PP
S、PTFE、PFA、FEP等のフィルムを使用でき
る。本例では、直径25mmの円筒状ポリイミドフィル
ムを用いた。また、弾性層202はゴム硬度10度(J
IS−A)、熱伝導率4.18605×10-1W/m・
℃(1×10-3[cal/cm.sec.deg])、
厚さ200μmのシリコーンゴムを用い、離型層203
は厚さ20μmのPFAコート層を用いた。離型層20
3としては、第1の実施例と同様のPFAチューブを用
いても良い。PFAコートは、厚さが薄く出来、材質的
にもPFAチューブに比較してトナーをつつみ込む効果
がより大きい点が優れている。一方、機械的及び電気的
強度はPFAチューブがPFAコートよりも優っている
ので、場合により使い分けることが出来る。加熱体とし
てのセラミックヒータ12は、定着フィルム11・転写
材Pの移動方向に直交する方向を長手とする低熱容量の
横長の線状加熱体である。チッ化アルミニウム等ででき
たヒータ基板12aと、このヒータ基板12aの表面に
その長手に沿って設けた発熱層12b、例えばAg/P
d(銀/パラジウム)等の電気抵抗材料を約10μm、
幅1〜5mmにスクリーン印刷等により塗工して設けた
発熱層12bと、更にその上に設けたガラスやフッ素樹
脂等の保護層12cを基本構成とするものである。前記
セラミックヒータ12の発熱層12bの両端間に通電さ
れることで発熱層12bは発熱してヒータ12が急速に
昇温する。そのヒータ温度が不図示の温度センサに検知
され、ヒータ温度が所定の温度に維持されるように不図
示の制御回路で発熱層12bに対する通電が制御されて
ヒータ12は温調管理される。前記セラミックヒータ1
2は、フィルムガイド16cの下面の略中央部にガイド
長手に沿って形成具備させた溝部に保護層12c側を上
向きに嵌入して固定支持させてある。定着フィルム11
との接触する定着ニップ部Nにはこのセラミックヒータ
12の摺動部材40の面と定着フィルム11の内面が相
互接触摺動する。上記構成の装置において、定着フィル
ム11と加圧ローラ30を総圧147.1N(15k
g)で当接させ、略8mmのニップを形成させたとこ
ろ、第1の実施例と同様のワックス内包トナーを用い、
「す」や火ぶくれの無い、良好な定着画像を得ることが
出来た。 [その他] 1)以上の第1〜第3の実施例において、ワックス内包
トナーとしては、一例として重合法による球形トナーを
使用する例で説明を行ったが、この他に粉砕法により製
造した非球形、或いは略球形状のワックス内包トナーを
用いても、本発明は同様に有効である。 2)第1、第2の実施例における電磁誘導発熱型の定着
装置は、発熱部がニップに近く特に熱応答性に優れてい
るので、第1の実施例の図1における様な1つの感光体
を用いたプリント装置以外にも、例えば4つの感光体を
用いて一括でフルカラープリントを行なうことの出来
る、インラインタイプのプリンターにも好適に用いるこ
とが出来、高速度の連続プリント時においても定着性の
低下することのないクイックスタートのオイルレス定着
を実現出来る。 3)フィルム状定着部材10・11は円筒状あるいはエ
ンドレスベルト状の部材に限らない。例えば、ロール巻
きにして繰り出し走行される有端の長尺ウエブ状部材の
形態にすることもできる。
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、ワ
ックスをバインダーに内包したMI値0.5g〜100
gの範囲のトナーと、基層である金属、あるいは樹脂フ
ィルム上に弾性層を設け、表層に離型層を設けたフィル
ム状定着部材を用い、加圧手段により被記録材をニップ
面圧5.9Pa〜24.5Pa(0.6kgf/cm2
〜2.5kgf/cm2 )で定着部材に押圧すること
で、オイル塗布手段の不要なフルカラーの定着システム
が構築出来るとともに、火ぶくれや「す」の様な不良の
ない、かつ光沢度が高すぎることのない良好なグロス値
の画像が得られた。しかも、上記定着部材を電磁誘導方
式、または直接加熱方式で加熱することでクイックスタ
ート可能な省エネルギー定着システムが構築できた。す
なわち、フィルム加熱方式あるいは電磁誘導加熱方式の
定着装置を、フルカラートナー画像の定着にオイルレス
にて問題なく使用することが可能となり、カラー画像形
成装置について、離型剤オイル塗布の必要がなく、しか
も良好な定着性を確保でき、かつクイックスタート可能
なフルカラー定着システムが構築された。
【図面の簡単な説明】
【図1】 第1の実施例におけるカラー画像形成装置の
概略構成模型図
【図2】 トナーの形状係数SF1とSF2の説明図
【図3】 重合トナーの断面模型図
【図4】 第1の実施例における定着装置の要部の横断
側面模型図
【図5】 同装置の要部の正面模型図
【図6】 同装置の要部の縦断正面模型図
【図7】 磁場発生手段部分の斜視模型図
【図8】 交番磁束の発生の様子を示す模式図
【図9】 安全回路図
【図10】 定着フィルムの層構成模型図
【図11】 発熱層深さと電磁波強度の関係図
【図12】 定着フィルムの離型層がトナー像をつつみ
込む効果の模式図
【図13】 第2の実施例における定着装置の要部の横
断側面模型図
【図14】 第3の実施例における定着装置の要部の横
断側面模型図
【図15】 定着フィルムの層構成模型図
【図16】 従来例の定着装置の要部の横断側面模型図
【図17】 定着トナー画像の火ぶくれ部を示す模式図
【符号の説明】
1・・発熱層、2・・弾性層、3・・離型層、10・・
定着フィルム、30・・加圧ローラ、t,90・・トナ
ー、100・・定着手段、101・・感光ドラム、10
4・・現像手段
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) G03G 15/20 101 G03G 9/08 361 Fターム(参考) 2H005 AA01 AA06 AA21 CA14 CA21 EA03 FB01 2H030 AD01 AD04 BB02 BB23 BB42 2H033 AA02 AA30 AA36 BA58 BB30 BB33 BB34 BE03 BE06

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】被記録材に複数色のトナー像の重ね合わせ
    によるカラー画像を形成担持させ、その被記録材を定着
    手段により加熱及び加圧して前記カラー画像を被記録材
    に定着するカラー画像形成装置において、 .前記トナー像のトナーは、色剤成分を有するバイン
    ダーに離型剤であるワックスを内包し、その溶融粘度
    は、Melt Index測定方法にてMI値が0.5gから10
    0gの範囲内に設定するものであり、 .前記定着手段は、フィルム状定着部材と、そのフィ
    ルム状定着部材の内面側バックアップ部材と、そのバッ
    クアップ部材に対し前記フィルム状定着部材を介して圧
    接ニップ部を形成する加圧部材と、前記フィルム状定着
    部材を昇温せしめフィルム状定着部材と共に前記圧接ニ
    ップ部内を搬送される被記録材を加熱する加熱手段とを
    有し、被記録材上の前記カラー画像を定着するものであ
    り、 .前記フィルム状定着部材は、少なくとも基材上に弾
    性層を設け、その外側の表層に前記トナーに対して離型
    性を有する離型層を設けることで構成し、 .前記圧接ニップ部内の平均面圧が5.9×104
    a(0.6Kgf/cm2 )以上、24.5×104
    a(2.5Kgf/cm2 )以下となるように加圧力を
    設定する、 ことを特徴とするカラー画像形成装置。
  2. 【請求項2】請求項1に記載のカラー画像形成装置にお
    いて、像担持体上に形成した潜像をトナーを用いて現像
    して各色のトナー像を形成し、その各色のトナー像を中
    間転写体を介し又は介さずに被記録材上に転写して、被
    記録材上に各色のトナー像が重ね合わされたカラー画像
    を形成担持させることを特徴とするカラー画像形成装
    置。
  3. 【請求項3】請求項1または2に記載のカラー画像形成
    装置において、前記フィルム状定着部材の弾性層の単体
    硬度は、JIS−A硬度測定にて30度以下、より好ま
    しくは25度以下であることを特徴とするカラー画像形
    成装置。
  4. 【請求項4】請求項1から3の何れかに記載のカラー画
    像形成装置において、前記フィルム状定着部材の弾性層
    の厚さをt1、離型層の厚さをt2としたとき、 50μm≦t1≦500μm 5μm≦t2≦100μm t1≧3×t2 であることを特徴とするカラー画像形成装置。
  5. 【請求項5】請求項1から4の何れかに記載のカラー画
    像形成装置において、前記フィルム状定着部材の弾性層
    はシリコーンゴム層であることを特徴とするカラー画像
    形成装置。
  6. 【請求項6】請求項1から5の何れかに記載のカラー画
    像形成装置において、前記フィルム状定着部材の離型層
    はフッ素系樹脂チューブ層であることを特徴とするカラ
    ー画像形成装置。
  7. 【請求項7】請求項1から5の何れかに記載のカラー画
    像形成装置において、前記フィルム状定着部材の離型層
    はフッ素系樹脂コート層であることを特徴とするカラー
    画像形成装置。
  8. 【請求項8】請求項1から7の何れかに記載のカラー画
    像形成装置において、前記フィルム状定着部材は回転体
    であることを特徴とするカラー画像形成装置。
  9. 【請求項9】請求項1から8の何れかに記載のカラー画
    像形成装置において、前記フィルム状定着部材は電磁誘
    導発熱性であり、前記加熱手段は該フィルム状定着部材
    に磁場を作用させて電磁誘導発熱・昇温させる磁場発生
    手段であることを特徴とするカラー画像形成装置。
  10. 【請求項10】請求項1から8の何れかに記載のカラー
    画像形成装置において、前記フィルム状定着部材を昇温
    させる加熱手段がセラミックヒータであることを特徴と
    するカラー画像形成装置。
  11. 【請求項11】請求項1から10の何れかに記載のカラ
    ー画像形成装置において、前記加圧部材は芯金上に弾性
    層を設け、その外側の表層に離型層を設けた弾性ローラ
    であることを特徴とするカラー画像形成装置。
  12. 【請求項12】請求項1から11の何れかに記載のカラ
    ー画像形成装置において、前記加圧部材の表面硬度は、
    アスカーC硬度測定にて45度から75度の範囲である
    ことを特徴とするカラー画像形成装置。
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