JP2005215421A - 定着装置及び画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 定着のための立ち上がり時間を短縮し、及び、トナー画像の色味や濃度が異なる場合であっても安定した定着を行う。
【解決手段】 記録媒体1上に転写されたトナー画像に供給する輻射熱を輻射する輻射熱源2と、輻射熱源2から輻射されてトナー画像に供給される熱量をトナー画像の単位体積当たり略一定とする手段と、を有する。記録媒体1上に転写されたトナー画像に対して輻射熱源20から輻射熱が供給され、トナー画像に供給される熱量がトナー画像の単位体積当たり略一定とされるので、トナー画像の濃度や色味にかかわらずトナー画像を均一な軟化状態とすることができ、安定した定着を行うことができる。また、トナー画像を直接加熱するため、定着のための立ち上がり時間を短縮でき、定着のための熱効率を高めることができる。
【選択図】 図1
【解決手段】 記録媒体1上に転写されたトナー画像に供給する輻射熱を輻射する輻射熱源2と、輻射熱源2から輻射されてトナー画像に供給される熱量をトナー画像の単位体積当たり略一定とする手段と、を有する。記録媒体1上に転写されたトナー画像に対して輻射熱源20から輻射熱が供給され、トナー画像に供給される熱量がトナー画像の単位体積当たり略一定とされるので、トナー画像の濃度や色味にかかわらずトナー画像を均一な軟化状態とすることができ、安定した定着を行うことができる。また、トナー画像を直接加熱するため、定着のための立ち上がり時間を短縮でき、定着のための熱効率を高めることができる。
【選択図】 図1
Description
本発明は、定着装置及び画像形成装置に関する。
複写機、プリンタ、ファクシミリ或いはこれらの少なくとも1つの機能を備えた複合機などとして構成される画像形成装置の定着装置としては、加熱または加熱と加圧とによりトナー(トナー画像)を溶融し、溶融したトナー画像を記録媒体上に定着させる方式が広く採用されている。
最も広く用いられているのは熱ローラ方式である。この熱ローラ方式の定着装置は、内部にヒータ等の熱源を有する定着ローラと加圧ローラとを圧接させたニップ部が形成され、トナー画像が転写された記録媒体をそのニップ部を通過させることによりトナー画像を定着させるものである。定着ローラは金属芯金上に弾性層及び離型層が積層されているので、熱容量が大きく、定着ローラを室温から定着処理に適した設定温度まで加熱する時間(立ち上がり時間)が長くなる。
立ち上がり時間を短縮することは省エネのために重要である。芯金や弾性層を薄肉化することで定着装置を低熱容量にでき、立ち上がり時間を短縮することが可能である。これにより立ち上がり時間はかなり短縮できるが、熱源が内部にあるため定着ローラの内面から表面まで熱伝導で熱が伝わるのに時間のロスがある。特に十分な厚さの弾性層が必要なカラー画像の定着装置においては、この時間のロスは大きくなる。
この対策として定着ローラの表面側に熱源を配置し、定着部材表面を直接加熱する外部加熱方式の定着装置が提案されている(特許文献1、2、3参照)。
これらの特許文献1、2、3に記載された定着装置は、定着ローラの表層のみを加熱しているので、昇温時間は内側から加熱するものに比べると速く、また通紙時の温度低下からの復帰のレスポンスも良くなっている。しかし、定着ローラを設定温度まで加熱して、その熱でトナー画像及び記録媒体を加熱しているので、定着ローラを設定温度までの昇温させる時間は必要である。
そこで、輻射熱源により直接記録媒体上のトナーを加熱する定着装置が提案されている(特許文献4参照)。この定着装置は、定着部材を加熱する必要がないので、輻射熱源がオンすれば瞬時にトナー(トナー画像)を加熱することができ、立ち上がり時間をゼロに近付けることができる。
輻射熱源によりトナー画像を直接加熱する他の定着装置としては、輻射加熱と熱ローラ方式を組み合わせたもの(例えば、特許文献5参照)や、転写定着部材上のトナー画像を輻射加熱で溶融状態にし、ニップ部で記録媒体に転写定着するもの(例えば、特許文献6参照)などが知られている。
さらに、輻射熱源によりトナー画像を直接加熱することで、立ち上がり時間を短縮し、及び、輻射熱の吸収効率を大きくする定着装置が知られている(例えば、特許文献7、8参照)。
しかし、特許文献4に記載された定着装置では、トナー画像によって輻射熱の吸収効率が異なるため、トナー画像の色や濃度に応じてトナー画像の溶融状態に差が生じ、定着性や光沢などにムラが発生するという問題がある。カラー画像の場合は画像の色味によって、特に黒トナーとイエロートナーとでは輻射熱の吸収効率に大きな差がある。また、ベタ画像とハーフトーン画像、孤立ドット画像のように同じ色でも画像の濃度によって加熱の状態に差が生じる。具体的には、低濃度部はその周辺の記録媒体の反射率が高く、記録媒体はあまり加熱されず、またトナーの輻射熱の吸収効率の違いにより、トナー画像の加熱の程度が変化する。このため、あらゆる色味や濃度のトナー画像に対し安定した定着性を得るのは難しい。
特許文献5、6に記載された定着装置では、立ち上がり時間をゼロに近付けることができる。しかし、トナー画像の濃度、色味によって輻射熱の吸収効率が異なるので、定着性や光沢などにムラが発生するという問題がある。
特許文献7、8に記載された定着装置では、トナー画像の色味、濃度による輻射熱の吸収効率の差は改善されておらず、トナー画像において加熱ムラが発生する。また、白黒のトナー画像においてもトナー画像の濃度によって単位体積当り吸収熱量は一定ではなく、ベタのトナー画像に比べてハーフトーンのトナー画像は加熱されにくい。このように、トナー画像の色味や濃度が異なる場合でも単位体積当りの輻射熱の吸収量を一定にする技術は開示されていない。
本発明の目的は、定着のための立ち上がり時間を短縮し、及び、トナー画像の色味や濃度が異なる場合であっても安定した定着を行うことである。
請求項1記載の発明は、記録媒体上に転写されたトナー画像を定着させる定着装置において、前記記録媒体上の前記トナー画像に供給する輻射熱を輻射する輻射熱源と、前記輻射熱源から輻射されて前記トナー画像に供給される熱量を前記トナー画像の単位体積当たり略一定とする手段と、を有すること特徴とする。
請求項2記載の発明は、連れ回り方向に回転する定着部材と加圧部材とが圧接されて形成されたニップ部を有し、トナー画像が転写された記録媒体を前記ニップ部を通過させることにより前記トナー画像を前記記録媒体上に定着させる定着装置において、前記記録媒体の搬送方向に沿った前記ニップ部の上流側に配置され、前記記録媒体上の前記トナー画像に供給する輻射熱を輻射する輻射熱源と、前記輻射熱源から輻射されて前記トナー画像に供給される熱量を前記トナー画像の単位体積当たり略一定とする手段と、を有することを特徴とする。
請求項3記載の発明は、トナー画像が転写される定着部材と、連れ回り方向に回転する前記定着部材と加圧部材とが圧接されて形成されたニップ部とを有し、記録媒体を前記ニップ部を通過させることにより前記トナー画像を前記記録媒体上に転写定着する定着装置において、前記定着部材の回転方向に沿った前記ニップ部の上流側に配置され、前記定着部材上の前記トナー画像に供給する輻射熱を輻射する輻射熱源と、前記輻射熱源から輻射されて前記トナー画像に供給される熱量を前記トナー画像の単位体積当たり略一定とする手段と、を有することを特徴とする。
請求項4記載の発明は、請求項1ないし3のいずれか一記載の定着装置において、前記手段は、前記輻射熱源から輻射された輻射熱を前記トナー画像に向けて反射させる反射板であることを特徴とする。
請求項5記載の発明は、請求項4記載の定着装置において、前記反射板の反射面形状は、前記輻射熱源に対向する面が凹面となる放物面形状であることを特徴とする。
請求項6記載の発明は、請求項4又は5記載の定着装置において、前記反射板における前記トナー画像の移動方向と直交する側の端部に、輻射熱を前記反射板の内方側へ戻すように反射させる反射部が設けられていることを特徴とする。
請求項7記載の発明は、請求項4ないし6のいずれか一記載の定着装置において、前記反射板により反射された輻射熱の進行方向が、トナー画像が転写された前記記録媒体に対する垂線方向から傾いていることを特徴とする。
請求項8記載の発明は、請求項3記載の定着装置において、前記手段は、前記定着部材の表面層として設けられて赤外線を吸収する層であることを特徴とする。
請求項9記載の発明は、請求項3記載の定着装置において、前記手段は、前記定着部材の表面層の下側に設けられて赤外線を反射させる層であることを特徴とする。
請求項10記載の発明の画像形成装置は、画像データに基づいたトナー画像と画像データに基づいた透明又は白色の熱吸収用の補助トナー画像とを少なくとも一部を積層させて像担持体上に形成し、これらのトナー画像と補助トナー画像とを合わせた前記像担持体上のトナー層の厚さ寸法を略一定とするプリンタエンジンと、前記トナー画像と前記補助トナー画像とを合わせた前記像担持体上の前記トナー層に対向して配置され、このトナー層に供給する輻射熱を輻射する輻射熱源を備えた定着装置と、を有する。
請求項11記載の発明の画像形成装置は、画像データに基づいたトナー画像と画像データに基づいた透明又は白色であって赤外線吸収剤を含有する熱吸収用の補助トナー画像とを像担持体上に積層させて形成するプリンタエンジンと、前記トナー画像と前記補助トナー画像とを合わせた前記像担持体上のトナー層に対向して配置され、このトナー層に供給する輻射熱を輻射する輻射熱源を備えた定着装置と、を有する。
請求項12記載の発明は、請求項11又は12記載の画像形成装置において、前記定着装置は、前記輻射熱源から輻射された輻射熱を前記トナー層に向けて反射させる反射板が設けられている。
請求項13記載の発明は、請求項12記載の画像形成装置において、前記反射板の反射面形状は放物面形状である。
請求項14記載の発明は、請求項12又は13記載の画像形成装置において、前記反射板における前記トナー画像の移動方向と直交する側の端部に、輻射熱を前記反射板の内方側へ戻すように反射させる反射部が設けられている。
請求項15記載の発明は、請求項12ないし14のいずれか一記載の画像形成装置において、前記反射板により反射された輻射熱の進行方向が、トナー画像が転写された前記記録媒体に対する垂線方向から傾いている。
請求項1記載の発明の定着装置によれば、記録媒体上に転写されたトナー画像に対して輻射熱源から輻射熱が供給され、トナー画像に供給される熱量がトナー画像の単位体積当たり略一定とされるので、トナー画像の濃度や色味にかかわらずトナー画像を均一な軟化状態とすることができ、安定した定着を行うことができる。また、トナー画像を直接加熱するため、定着のための立ち上がり時間を短縮でき、定着のための熱効率を高めることができる。
請求項2記載の発明の定着装置によれば、トナー画像が転写された記録媒体を定着部材と加圧部材とが圧接されて形成されたニップ部を通過させて定着するとき、記録媒体の搬送方向に沿ったニップ部の上流側に配置された輻射熱源から記録媒体上のトナー画像に対して輻射熱が供給され、トナー画像に供給される熱量がトナー画像の単位体積当たり略一定とされるので、トナー画像の濃度や色味にかかわらずトナー画像を均一な軟化状態とすることができ、安定した定着を行うことができる。また、トナー画像を直接加熱するため、定着のための立ち上がり時間を短縮でき、定着のための熱効率を高めることができる。
請求項3記載の発明の定着装置によれば、トナー画像が転写された定着部材と加圧部材とが圧接されて形成されたニップ部に記録媒体を通過させ、トナー画像を記録媒体に転写及び定着するとき、定着部材の回転方向に沿ったニップ部の上流側に配置された輻射熱源から定着部材上のトナー画像に対して輻射熱が供給され、トナー画像に供給される熱量がトナー画像の単位体積当たり略一定とされるので、トナー画像の濃度や色味にかかわらずトナー画像を均一な軟化状態とすることができ、安定した定着を行うことができる。また、トナー画像を直接加熱するため、定着のための立ち上がり時間を短縮でき、定着のための熱効率を高めることができる。
請求項4記載の発明の定着装置によれば、輻射熱源から輻射された輻射熱を反射板でトナー画像に向けて反射させることにより、輻射熱源から輻射された輻射熱を効率よくトナー画像に供給でき、トナー画像に供給される熱量をトナー画像の単位体積当たり略一定とすることができる。
請求項5記載の発明の定着装置によれば、トナー画像に供給されるトナー画像の単位体積当たりの熱量の均一度を高めることができる。
請求項6記載の発明の定着装置によれば、トナー画像に供給されずに輻射される輻射熱を減らすことができ、定着のための熱効率を高めることができる。
請求項7記載の発明の定着装置によれば、記録媒体上のトナー画像を通過する輻射熱の行路長が長くなり、輻射熱によるトナー画像の加熱を効率よく行うことができる。
請求項8記載の発明の定着装置によれば、表面層で吸収した輻射熱で定着部材が発熱するので、トナー画像への輻射熱の供給効率を高めることができる。
請求項9記載の発明の定着装置によれば、トナー画像を通過した輻射熱が定着部材の表面層の下側に位置する赤外線を反射させる層で反射されて再びトナー画像を通過するので、輻射熱をトナー画像の加熱のために有効に使用することができる。
請求項10記載の発明の画像形成装置によれば、トナー画像と補助トナー画像とを少なくとも一部を積層させて像担持体上に形成したトナー層の厚さ寸法が略一定であるので、このトナー層に輻射熱源から輻射熱を供給することにより、トナー画像に供給される熱量をトナー画像の単位体積当たり略一定とすることができ、トナー画像の濃度や色味が異なる場合でもトナー画像を均一に加熱することができ、安定した定着を行うことができる。また、トナー画像を直接加熱するため、定着のための立ち上がり時間を短縮でき、定着のための熱効率を高めることができる。
請求項11記載の発明の画像形成装置によれば、トナー画像と透明又は白色であって赤外線吸収剤を含有する熱吸収用の補助トナー画像とを積層させて像担持体上に形成し、これらのトナー画像と補助トナー画像とを合わせた像担持体上のトナー層に対して輻射熱源から輻射された輻射熱を供給するので、補助トナー画像中に含まれる赤外線吸収剤により輻射熱の吸収が良好に行われ、トナー画像の濃度や色味が異なる場合でもトナー画像を均一に加熱することができ、安定した定着を行うことができる。また、トナー画像を直接加熱するため、定着のための立ち上がり時間を短縮でき、定着のための熱効率を高めることができる。
請求項12記載の発明の画像形成装置によれば、定着装置は、輻射熱源から輻射された輻射熱をトナー層に向けて反射させる反射板が設けられているので、輻射熱源から輻射された輻射熱を反射板でトナー画像に向けて反射させることにより、輻射熱源から輻射された輻射熱を効率よくトナー層に供給でき、定着のための熱効率を高めることができる。
請求項13記載の発明の画像形成装置によれば、反射板の反射面形状は放物面形状であるので、この反射板で反射された輻射熱をトナー層に均一に供給することができる。
請求項14記載の発明の画像形成装置によれば、トナー画像に供給されずに輻射される輻射熱を減らすことができ、定着のための熱効率をさらに高めることができる。
請求項15記載の発明の画像形成装置によれば、像担持体上のトナー層を通過する輻射熱の行路長が長くなり、輻射熱によるトナー画像の加熱を効率よく行うことができる。
本発明の第1の実施の形態を図1ないし図3に基づいて説明する。図1は画像形成装置であるタンデム型のカラー複写機の概略構造を示したものである。このカラー複写機は、像担持体である記録媒体1を収納する給紙トレイ2、給紙トレイ2内から1枚ずつ分離給紙された記録媒体1が排紙トレイ(図示せず)に向けて搬送される搬送経路3、搬送経路3上に配置された搬送ローラ4、レジストローラ5、プリンタエンジン6、定着装置7等により形成されている。なお、図示を省略してあるが、プリンタエンジン6の上方には、原稿の画像を読み取る画像読取装置が設けられている。
プリンタエンジン6は、等間隔で平行に配設された5本の円筒状の感光体8、各感光体8の周囲に配設された帯電装置9、光走査装置10、現像装置11、一次転写装置12、クリーニング装置13、中間転写ベルト14、二次転写装置15を有している。
5本の感光体8は等間隔で平行に配設され、これらの感光体8のうちの4本は各色(イエローY、マゼンタM、シアンC、ブラックB)のトナー画像の形成に用いられる(以下、必要に応じてこれらの感光体を8Y、8M、8C、8Bと表示する)。他の1本の感光体8は透明の熱吸収用の補助トナー画像の形成に用いられる(以下、必要に応じてこの感光体を8Aと記載する)。感光体8Aで形成される補助トナー画像を形成する補助トナーは、着色剤を有しないトナーであり、このトナーの結着樹脂としては、スチレン−アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアクリル樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂などを使用することができる。
帯電装置9は、感光体8の表面を一様に帯電させる。帯電装置9は、例えば、外周面を感光体8の表面に接触させて配設されて感光体8との間に帯電電圧を印加することによって感光体8の表面を帯電させる接触方式の帯電ローラであってもよいし、感光体8の表面を非接触帯電させるコロナ放電方式のコロナチャージャ等であってもよい。
光走査装置10は、帯電装置9によって一様に帯電された感光体8の表面を画像データに基づいて露光走査することにより、感光体8の表面に静電潜像を書き込む。公知の技術であるため詳細な図示および説明を省略するが、一例として、光走査装置10は、光を発する光源と、光源で発した光を走査させるポリゴンミラー、ポリゴンミラーを回転させるモータ、ポリゴンミラーで走査された光をレンズを介して感光体へ向けて反射させるミラー等によって形成することができる。
現像装置11は、トナーボトル(図示せず)から供給されるトナー又は補助トナーおよびキャリアからなる二成分現像剤を収納するケース11aと、ケース11a内に収納されたトナー又は補助トナーを感光体8の表面に供給する現像ローラ11bとを備えており、現像ローラ11bの動作によって感光体8表面にトナー又は補助トナーを供給することにより、光走査装置10による光走査によって感光体8の表面に書き込まれた静電潜像を顕像化する。
一次転写装置12は、中間転写ベルト14を挟んで感光体8に対向され、感光体8との間に転写電圧を印加することにより、感光体8表面に形成されているトナー画像又は補助トナー画像を、中間転写ベルト14上に転写させる。
クリーニング装置13は、一次転写装置12で転写されずに感光体8上に残留したトナー又は補助トナーを回収する。
中間転写ベルト14は、駆動ローラ16と二次転写ローラ17と支持ローラ18とに掛け回されて感光体8との対峙位置で感光体8と同じ方向に移動するように回転駆動されている。駆動ローラ16と対向する位置の中間転写ベルト14の外周側には、中間転写ベルト14の外周面をクリーニングするクリーニング装置19が配設されている。中間転写ベルト上には、各感光体8上に形成された補助トナー画像とトナー画像とが一次転写装置12の働きで次々と転写されて重ね合わされ、カラーのトナー画像が形成される。
二次転写装置15は、二次転写ローラ17に転写電圧を印加することにより、中間転写ベルト14の表面に形成されているトナー画像と補助トナー画像とを、搬送経路3を搬送される記録媒体1に転写させる。
トナー画像を転写された記録媒体1は、引き続き搬送経路3を搬送され、定着装置7に到達する。
定着装置7は、輻射熱源20と、輻射熱源20から輻射される輻射熱(電磁波)の方向を被加熱物である記録媒体1上に転写されたトナー画像側に向ける反射板21と、トナー画像が転写された記録媒体1を搬送する搬送ベルト22とを有している。輻射熱源としては、ハロゲンヒータ、セラミックスヒータ、カーボンヒータまたはフラッシュランプなどを使用することができる。
反射板21は、輻射熱源20に対し被加熱物(記録媒体1上に転写されたトナー画像)の反対側から輻射熱源20を囲むように配設され、輻射熱源20からの電磁波が被加熱物に向かうようになっている。輻射の電磁波は集中しすぎると瞬間的に高温になりすぎるので、反射板21の形状は加熱範囲において輻射の強度が均一な分布になるものが望ましい。そのため、反射板21は放物形状であり、図2(a)に示すように反射板21の焦点に配置された輻射熱源20からの電磁波が反射され、平行光となり被加熱物に照射される。このため照射範囲において略均一な照射強度を得ることができ、被加熱部に供給される熱量が被加熱部の単位体積当たり略一定とされる。反射面は電磁波の反射効率の良いもの、特に赤外領域での反射率が高いものが望ましく、蒸着やメッキで反射率の高い金属である金、銀やアルミなどの反射層を形成したものを使用している。
また、反射板21は、反射板21で反射された電磁波の光軸が被加熱物(トナー画像が転写された記録媒体1)に対する垂線方向から傾いた向きに配設されている。トナー画像の厚さ寸法が数10μmでは電磁波を全て吸収することは難しく、透過してしまうが、図2(a)に示すように光軸を傾けることにより、図2(b)に示すように光軸を記録媒体1に対する垂線方向とした場合に比べると、図2(a)の場合の光路長L1が図2(b)の場合の光路長L2に比べて長くなり、トナー画像内での電磁波の吸収量を大きくすることができる。
また、反射板21の先端とトナー画像との間の隙間は電磁波の漏れが少なくなるようにできるだけ狭いことが望ましく、かつ、トナー画像との擦れが発生しないようにある一定の隙間を確保することが必要である。このため、記録媒体1を搬送ベルト22に静電又ははエアーなどで吸着すると、記録媒体1の浮きが発生せず、記録媒体1と反射板21との擦れを防止することができる。さらに、反射板21の軸方向の端部(反射板21における記録媒体1の移動方向と直交する側の端部)には、電磁波の漏れがないようにするため、電磁波を反射板21の内方側へ戻すように反射させる反射部(図示せず)が設けられている。
つぎに、記録媒体1上に転写されたトナー画像と補助トナー画像とを合わせたトナー層の層構成について図3に基づいて説明する。本実施の形態では、単色トナーのベタ画像はトナー画像の厚さ寸法が略0.4mg/cm2となるように設定されている。このため、イエロー、マゼンタ、シアンの3色のトナー画像を重ねた場合の黒のトナー画像の厚さ寸法は3倍の略1.2mg/cm2となる。イエロートナーのベタ画像部分と、3色のトナー画像を重ねて形成される黒のトナー画像の部分とでは、最表層はともにイエロートナーであり、輻射熱はともにイエロートナーに吸収されるが、トナー画像の熱容量が3倍違うので、溶融状態に差ができてしまう。
そこで、図3(a)に示すように、トナー画像と補助トナー画像との合計のトナー層の厚さ寸法が略1.2mg/cm2となるように、補助トナー画像を形成する。この補助トナー画像の形成は、画像読取装置で読み取った画像データに基づいて形成される。具体的には、イエロー、マゼンタ、シアンの3層のトナー画像が積層されている部分には補助トナー画像は形成せず、一層のトナー画像が形成されている部分には0.8mg/cm2の厚さ寸法の補助トナー画像を形成し、二層のトナー画像が形成されている部分には0.4mg/cm2の厚さ寸法の補助トナー画像を形成する。
または、図3(b)に示すように、トナー画像と補助トナー画像との合計のトナー層の厚さ寸法が略1.6mg/cm2となるように、補助トナー画像を形成する。この補助トナー画像の形成は、画像読取装置で読み取った画像データに基づいて形成される。具体的には、イエロー、マゼンタ、シアンの3層のトナー画像が積層されている部分には補助トナー画像を0.4mg/cm2の厚さ寸法に形成し、一層のトナー画像が形成されている部分には1.2mg/cm2の厚さ寸法の補助トナー画像を形成し、二層のトナー画像が形成されている部分には0.8mg/cm2の厚さ寸法の補助トナー画像を形成する。
図3(a)、(b)に示すように、トナー画像と補助トナー画像との合計のトナー層の厚さ寸法を略一定に形成することにより、定着のためにこのトナー層を加熱したときに、トナー画像に供給される熱量がトナー画像の単位体積当たり略一定となり、トナー画像の濃度や色味が異なる場合でもトナー画像を均一に加熱することができ、安定した定着を行うことができる。また、トナー画像を直接加熱するため、定着のための立ち上がり時間を短縮でき、定着のための熱効率を高めることができる。図3(a)と(b)とを比較すると、図3(b)の場合は補助トナーの消費量は多くなるが、トナー画像の表面の全領域が全て補助トナー画像となるので、熱の吸収状態が均一になり、トナー画像の加熱がより均一化される。
また、補助トナー画像を形成する補助トナーとしては、赤外線吸収剤を含有させることも有効である。トナー画像の上に赤外線吸収剤を含有させた補助トナーで補助トナー画像を形成することにより、これらのトナー画像と補助トナー画像とを合わせた記録媒体1上のトナー層に対して輻射熱源20から輻射熱を供給したときに、補助トナー中に含まれる赤外線吸収剤により電磁波(輻射熱)の吸収が良好に行われ、トナー画像の濃度や色味が異なる場合でもトナー画像を均一に加熱することができ、安定した定着を行うことができる。また、赤外線吸収剤を含有する補助トナーで補助トナー画像を形成した場合には、図3(c)に示すように、補助トナー画像の厚さ寸法を一定とし、トナー画像と補助トナー画像とを合わせたトナー層の厚さ寸法を一定にしなくとも、補助トナーに含有される赤外線吸収剤の働きによって各トナー画像の加熱を略均等に行える。また、赤外線吸収剤を含有する補助トナーで補助トナー層を形成した場合でも、図3(d)に示すようにトナー画像と補助トナー画像とを合わせたトナー層の厚さ寸法が一定となるようにしてもよい。
赤外線吸収剤としては各種のものを使用することができ、例えば、シアニン系,イモニウム系,ランタノイド系,ポリメチン系,アミニウム系,ニッケル錯体系などがあり、これらを単体または混合して使用することができる。また、この赤外線吸収剤は補助トナーだけではなく、色味に影響が出ない範囲で各色のトナーに含有させてもよい。
記録媒体1上では、トナー画像とトナー補助画像とが合わせられた表面側に補助トナー画像が位置するので、記録媒体1に転写される以前の中間転写ベルト14上では、補助トナー画像が最下層に位置し、その上に各色のトナー画像が形成されている。
本発明の第2の実施の形態を図4に基づいて説明する。なお、図1ないし図3において説明した部分と同じ部分は同じ符号で示し、説明も省略する(以下の実施の形態でも同じ)。
本実施の形態のカラー複写機の基本的な構造は図1ないし図3で説明した第1の実施の形態のカラー複写機と同じである。本実施の形態のカラー複写機が第1の実施の形態のカラー複写機と異なるのは、定着装置の構造である。
本実施の形態の定着装置31は、第1の実施の形態で説明した定着装置7と同じ構成の第1定着部32と、記録媒体1の搬送方向に沿った第1定着部32の下流側に位置する第2定着部33とを有する。
第2定着部33は、定着部材である定着ローラ34と加圧部材である加圧ローラ35とを有し、これらの定着ローラ34と加圧ローラ35とは外周面を圧接させて連れ回り方向に回転駆動され、圧接部分にニップ部36が形成されている。定着ローラ34の内部には、ヒータ37が配設されている。
このような構成において、トナー画像と補助トナー画像とを合わせたトナー層が転写された記録媒体1が搬送経路3上を搬送され、その記録媒体1が第1定着部32に到達すると、トナー層は輻射熱源20から供給される輻射熱により加熱される。この加熱は、トナー層を直接加熱するので、短時間で必要な温度に加熱することができる。
第1定着部32を通過した記録媒体1は第2定着部33のニップ部36に送り込まれ、熱と圧力とを加えた定着処理が行われる。
本実施の形態のカラー複写機では、定着装置31での定着処理が、第1定着部32での輻射熱源20から輻射熱を供給することによる定着のみでなく、第2定着部33での熱と圧力とを加えた定着が行われるので、加圧の効果により光沢のある画像を得ることができる。
また、第2定着部33での定着に先立ち、第1定着部32での加熱を行っているので、第2定着部33での設定温度を低くすることができ、第2定着部33の立ち上がり時間を短縮できる。
なお、本実施の形態では、第2定着部33として定着ローラ34と加圧ローラ35とを圧接させた熱ローラ方式を採用した場合を例に挙げて説明したが、このような熱ローラ方式に代えて、図5に示すように、定着ベルト方式の第2定着部38を採用してもよい。定着ベルト方式の第2定着部38は、定着ローラ39と加熱ローラ40との間に定着部材である定着ベルト41が掛け回され、定着ベルト41と加圧ローラ35とが圧接されてその圧接部分にニップ部36が形成されている。加熱ローラ40の内部にはヒータ40aが配設されている。
本発明の第3の実施の形態を図6及び図7に基づいて説明する。本実施の形態のカラー複写機では、補助トナー画像を形成する感光体8Aの位置が変えられており、中間転写ベルト14上にイエローのトナー画像、マゼンタのトナー画像、シアンのトナー画像、ブラックのトナー画像が転写された後、補助トナー画像が転写されるように配置されている。図7は、中間転写ベルト14上に各色のトナー画像と補助トナーのトナー画像とが転写された状態を示している。この場合において、図3で説明したように、トナー画像と補助トナー画像との合計のトナー層の厚さ寸法を同じする(図7(a)、(b)、(d))。また、補助トナー画像を形成する補助トナーに赤外線吸収剤を含有させた場合には、図3(c)で説明したように、補助トナー画像の厚さ寸法を一定とし、トナー画像と補助トナー画像とを合わせたトナー層の厚さ寸法を一定にしなくとも、補助トナーに含有される赤外線吸収剤の働きによって各トナー画像の加熱を略均等に行える(図7(c))。
本実施の形態のカラー複写機で採用されている定着装置51は、記録媒体1へのトナー画像の転写と定着とを同時に行うもので、中間転写ベルト14は定着部材としても機能する。中間転写ベルト14は駆動ローラ16と定着ローラ52との間に掛け回され、中間転写ベルト14の定着ローラ52に掛け回された部分に加圧部材である加圧ローラ53が圧接され、この圧接部分にニップ部54が形成されている。定着ローラ52の内部にはヒータ52aが配設されている。ニップ部54は搬送経路3上に位置し、搬送経路3上を搬送された記録媒体1がニップ部54を通過するときに、中間転写ベルト14上のトナー画像と補助トナー画像とが記録媒体1上に転写され、同時に定着される。
中間転写ベルト14の回転方向に沿ったニップ部54の上流側には、定着装置51の一部となる輻射熱源20と反射板21とが配設されている。
中間転写ベルト14上にはトナー画像と補助トナー画像とを合わせたトナー層が図7に示すように形成されているので、このトナー層に対して輻射熱源20と反射板21とを用いて放射熱を供給することにより、トナー画像に対して単位体積当たり略一定となる熱量を供給でき、トナー画像は一定の溶融状態となり、安定した定着を行うことができる。
本実施の形態のカラー複写機では、トナー画像と補助トナー画像とが記録媒体1に転写されたとき、記録媒体1上では補助トナー画像は最下層となり、補助トナー画像の上にトナー画像が形成される。このため、記録媒体1上のトナー画像は補助トナーの色味の影響を受けにくく、補助トナーは透明ではなく、白色あるいは若干の着色があっても最終的な画像にはほとんど影響が出ない。つまり、より多くの赤外線吸収剤を含有させることができ、輻射吸収の効率を高くすることができる。
また、定着ローラ52と加圧ローラ53とのニップ部54でニップして熱と圧力とを加えて定着することに先立ち、輻射熱源20からの輻射熱でトナー画像と補助トナー画像とを加熱しているので、定着ローラ52の設定温度を低くすることができ、定着ローラ52の立ち上がり時間を短縮できる。
本発明の第4の実施の形態を図8に基づいて説明する。本実施の形態のカラー複写機で採用されている定着装置61は、記録媒体1へのトナー画像の転写と定着とを同時に行うものである。中間転写ベルト14上に転写されたトナー画像と補助トナー画像とが転写される定着部材としての定着ローラ62が配設され、この定着ローラ62に圧接されて連れ回り方向に回転する加圧部材としての加圧ローラ63が配設されている。定着ローラ62の内部には、ヒータ62aが配設されている。定着ローラ62と加圧ローラ63とが圧接された部分にはニップ部64が形成されている。このニップ部64は搬送経路3上に位置し、搬送経路3上を搬送された記録媒体1がニップ部64を通過するときに、定着ローラ62上のトナー画像と補助トナー画像とが記録媒体1上に転写され、同時に定着される。
定着ローラ62の回転方向に沿ったニップ部64の上流側には、定着装置61の一部となる輻射熱源20と反射板21とが配設されている。
定着ローラ62上にはトナー画像と補助トナー画像とを合わせたトナー層が形成されているので、このトナー層に対して輻射熱源20と反射板21とを用いて放射熱を供給することにより、トナー画像に対して単位体積当たり略一定となる熱量を供給でき、トナー画像は一定の溶融状態となり、安定した定着を行うことができる。
また、本実施の形態では第3の実施の形態と同じように、記録媒体1上のトナー画像は補助トナーの色味の影響を受けにくいので、補助トナーは透明ではなく白色あるいは若干の着色がされたもの、例えば、より多くの赤外線吸収剤を含有させたものを使用できる。また、定着ローラ62と加圧ローラ63とのニップ部64でニップして熱と圧力とを加えて定着することに先立ち、輻射熱源20からの輻射熱でトナー画像と補助トナー画像とを加熱しているので、定着ローラ62の設定温度を低くすることができ、定着ローラ62の立ち上がり時間を短縮できる。
なお、本実施の形態では、定着部材として定着ローラ62を用いたものを例に挙げて説明したが、このような定着ローラ62に代えて、図9に示すような定着ベルト65を定着部材として用いてもよい。この場合、定着ベルト65を、中間転写ベルト14側に位置する転写ローラ66と加圧ローラ63側に位置する加熱ローラ67とに掛け回す。加熱ローラ67の内部にはヒータ67aが配設されている。これにより、定着装置61から中間転写ベルト14へ伝わる熱量が低減される。
上述した第3及び第4の実施形態では、定着部材(第3の実施の形態の中間転写ベルト14、第4の実施の形態の定着ローラ62)上でトナー画像、補助トナー画像が加熱溶融されるので、定着部材の表層を離型性の良いPFA、FEP、PTFEなどのフッ素樹脂を用いることが望ましい。フッ素樹脂層の下には輻射熱源20からの電磁波が加熱の必要がない定着部材内部に浸透しないように金、銀、アルミなどの金属反射層が設けてある。また、定着部材表層のフッ素樹脂にカーボンなどを含有させ、赤外線吸収層とすることで、トナー層を透過した輻射熱源20の電磁波を吸収し、定着部材表層を発熱させて定着部材からの熱伝導でトナー画像や補助トナー画像を加熱することができる。
1 記録媒体
6 プリンタエンジン
7 定着装置
20 輻射熱源
21 反射板
31 定着装置
34 定着部材
35 加圧部材
41 定着部材
51 定着装置
53 加圧部材
61 定着装置
62 定着部材
63 加圧部材
6 プリンタエンジン
7 定着装置
20 輻射熱源
21 反射板
31 定着装置
34 定着部材
35 加圧部材
41 定着部材
51 定着装置
53 加圧部材
61 定着装置
62 定着部材
63 加圧部材
Claims (15)
- 記録媒体上に転写されたトナー画像を定着させる定着装置において、
前記記録媒体上の前記トナー画像に供給する輻射熱を輻射する輻射熱源と、
前記輻射熱源から輻射されて前記トナー画像に供給される熱量を前記トナー画像の単位体積当たり略一定とする手段と、
を有すること特徴とする定着装置。 - 連れ回り方向に回転する定着部材と加圧部材とが圧接されて形成されたニップ部を有し、トナー画像が転写された記録媒体を前記ニップ部を通過させることにより前記トナー画像を前記記録媒体上に定着させる定着装置において、
前記記録媒体の搬送方向に沿った前記ニップ部の上流側に配置され、前記記録媒体上の前記トナー画像に供給する輻射熱を輻射する輻射熱源と、
前記輻射熱源から輻射されて前記トナー画像に供給される熱量を前記トナー画像の単位体積当たり略一定とする手段と、
を有することを特徴とする定着装置。 - トナー画像が転写される定着部材と、連れ回り方向に回転する前記定着部材と加圧部材とが圧接されて形成されたニップ部とを有し、記録媒体を前記ニップ部を通過させることにより前記トナー画像を前記記録媒体上に転写定着する定着装置において、
前記定着部材の回転方向に沿った前記ニップ部の上流側に配置され、前記定着部材上の前記トナー画像に供給する輻射熱を輻射する輻射熱源と、
前記輻射熱源から輻射されて前記トナー画像に供給される熱量を前記トナー画像の単位体積当たり略一定とする手段と、
を有することを特徴とする定着装置。 - 前記手段は、前記輻射熱源から輻射された輻射熱を前記トナー画像に向けて反射させる反射板であることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか一記載の定着装置。
- 前記反射板の反射面形状は、前記輻射熱源に対向する面が凹面となる放物面形状であることを特徴とする請求項4記載の定着装置。
- 前記反射板における前記トナー画像の移動方向と直交する側の端部に、輻射熱を前記反射板の内方側へ戻すように反射させる反射部が設けられていることを特徴とする請求項4又は5記載の定着装置。
- 前記反射板により反射された輻射熱の進行方向が、トナー画像が転写された前記記録媒体に対する垂線方向から傾いていることを特徴とする請求項4ないし6のいずれか一記載の定着装置。
- 前記手段は、前記定着部材の表面層として設けられて赤外線を吸収する層であることを特徴とする請求項3記載の定着装置。
- 前記手段は、前記定着部材の表面層の下側に設けられて赤外線を反射させる層であることを特徴とする請求項3記載の定着装置。
- 画像データに基づいたトナー画像と画像データに基づいた透明又は白色の熱吸収用の補助トナー画像とを少なくとも一部を積層させて像担持体上に形成し、これらのトナー画像と補助トナー画像とを合わせた前記像担持体上のトナー層の厚さ寸法を略一定とするプリンタエンジンと、
前記トナー画像と前記補助トナー画像とを合わせた前記像担持体上の前記トナー層に対向して配置され、このトナー層に供給する輻射熱を輻射する輻射熱源を備えた定着装置と、
を有する画像形成装置。 - 画像データに基づいたトナー画像と画像データに基づいた透明又は白色であって赤外線吸収剤を含有する熱吸収用の補助トナー画像とを像担持体上に積層させて形成するプリンタエンジンと、
前記トナー画像と前記補助トナー画像とを合わせた前記像担持体上のトナー層に対向して配置され、このトナー層に供給する輻射熱を輻射する輻射熱源を備えた定着装置と、
を有する画像形成装置。 - 前記定着装置は、前記輻射熱源から輻射された輻射熱を前記トナー層に向けて反射させる反射板が設けられている請求項11又は12記載の画像形成装置。
- 前記反射板の反射面形状は放物面形状である請求項12記載の画像形成装置。
- 前記反射板における前記トナー画像の移動方向と直交する側の端部に、輻射熱を前記反射板の内方側へ戻すように反射させる反射部が設けられている請求項12又は13記載の画像形成装置。
- 前記反射板により反射された輻射熱の進行方向が、トナー画像が転写された前記記録媒体に対する垂線方向から傾いている請求項12ないし14のいずれか一記載の画像形成装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004023130A JP2005215421A (ja) | 2004-01-30 | 2004-01-30 | 定着装置及び画像形成装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2004023130A JP2005215421A (ja) | 2004-01-30 | 2004-01-30 | 定着装置及び画像形成装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JP2005215421A true JP2005215421A (ja) | 2005-08-11 |
Family
ID=34906256
Family Applications (1)
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JP2004023130A Pending JP2005215421A (ja) | 2004-01-30 | 2004-01-30 | 定着装置及び画像形成装置 |
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JP (1) | JP2005215421A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012517609A (ja) * | 2009-02-10 | 2012-08-02 | オセ−テクノロジーズ ビーブイ | 記録材料を媒体に融合する方法及び機器 |
-
2004
- 2004-01-30 JP JP2004023130A patent/JP2005215421A/ja active Pending
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