JP2005266079A - Image forming apparatus, wax removal device and image forming method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えば電子写真方式を用いた画像形成装置等に係り、より詳しくは、記録媒体上に形成されたトナー像を加熱、溶融して記録媒体に定着させる画像処理装置等に関する。 The present invention relates to an image forming apparatus using, for example, an electrophotographic system, and more particularly to an image processing apparatus that heats and melts a toner image formed on a recording medium and fixes the toner image on the recording medium.
電子写真方式を利用したプリンタや複写機等の画像形成装置では、ドラムまたはベルト形状の有機感光体等からなる像担持体の表面に、公知の電子写真プロセスにより静電潜像を形成した後、その静電潜像をトナーを用いて現像してトナー像とし、次いでこのトナー像を直接または中間転写体を介して記録媒体(用紙など)に静電的に転写した後、例えば加熱定着機構によりトナー像を記録媒体に定着させることにより画像形成が行われる。この加熱定着機構としては、ラジアント方式、フラッシュ方式、加熱ローラと加圧ローラとを用いた2ローラ方式、加熱ローラとバックアップフリーベルトを用いたフリーベルトニップ方式などが用いられる。2ローラ方式を例に挙げると、例えばヒータにより加熱された加熱ローラと弾性体で被覆された加圧ローラとで構成されたローラ対を定着部に備え、トナー像が転写された記録媒体をこのローラ対の間に通過させることで、未定着トナー像を記録媒体に定着させている。フルカラー画像が形成可能な画像形成装置では、例えばY(イエロー)M(マゼンタ)C(シアン)K(ブラック)の4色のトナー像を記録媒体に転写させ、この4色のトナー像を有する記録媒体を、このローラ対を通過させることにより定着させて、フルカラー画像を形成している。 In an image forming apparatus such as a printer or a copier using an electrophotographic method, an electrostatic latent image is formed on the surface of an image carrier made of a drum or belt-shaped organic photoconductor by a known electrophotographic process, The electrostatic latent image is developed with toner to form a toner image, and then the toner image is electrostatically transferred to a recording medium (such as paper) directly or via an intermediate transfer member, and then, for example, by a heat fixing mechanism. Image formation is performed by fixing a toner image on a recording medium. As the heat fixing mechanism, a radiant method, a flash method, a two-roller method using a heating roller and a pressure roller, a free belt nip method using a heating roller and a backup free belt, and the like are used. Taking a two-roller system as an example, a fixing unit is provided with a roller pair composed of, for example, a heating roller heated by a heater and a pressure roller covered with an elastic body. The unfixed toner image is fixed on the recording medium by passing between the pair of rollers. In an image forming apparatus capable of forming a full-color image, for example, toner images of four colors Y (yellow) M (magenta) C (cyan) K (black) are transferred to a recording medium, and the recording having the toner images of these four colors is performed. The medium is fixed by passing through the roller pair to form a full-color image.
このようなフルカラー画像を定着する際に使用されるトナーは、熱を印加した際の溶融性、混色性が高いことが要求されており、所謂シャープメルト性の高いものが好ましい。その一方で、加熱ローラ等のトナーに対する離型性は充分ではなく、特にシャープメルト性の高いトナーは、定着時に加熱ローラ等にオフセットし易い傾向にある。そこで従来では、加熱ローラ等にシリコンオイルなどを塗布し、トナーの離型性を向上させて加熱ローラ等へのオフセットを防止していた。しかしながら、シリコンオイルなどのオイルを加熱ローラに塗布するためには、オイルを供給する装置を別途、設ける必要があり、装置が複雑化してしまう問題があった。また、出力された記録媒体上におけるオイルのべた付き感が避けらない点も課題になっていた。そこで、シリコンオイルを塗布する代わりに、外部オイル供給を不要としたオイルレストナーを用いて画像形成を行う装置が開発されている。このオイルレストナーでは、例えばポリエチレンワックスやパラフィンワックス、シリコンワックスなどの離型剤ワックスをトナーに添加することで、着色剤を含有したトナーに離型性が付与されている。 The toner used for fixing such a full-color image is required to have high meltability and color mixing properties when heat is applied, and preferably has a high so-called sharp melt property. On the other hand, the releasability from the toner such as the heating roller is not sufficient, and particularly toner having a high sharp melt property tends to be offset to the heating roller or the like at the time of fixing. Therefore, conventionally, silicon oil or the like is applied to the heating roller or the like to improve the toner releasability and prevent the offset to the heating roller or the like. However, in order to apply oil such as silicon oil to the heating roller, it is necessary to separately provide a device for supplying oil, which causes a problem that the device becomes complicated. Another problem is that the stickiness of oil on the output recording medium cannot be avoided. Therefore, an apparatus for forming an image using an oilless toner that does not require external oil supply instead of applying silicon oil has been developed. In this oilless toner, a release agent such as polyethylene wax, paraffin wax, silicon wax, or the like is added to the toner, so that the toner containing the colorant is given release properties.
ここで、上述したようなオイルレストナーを用いた場合には、一般に、ワックスの存在により光沢性が損なわれるが、近年、かかるワックスを用いた場合でも、色再現性が広く印刷並みの高光沢が画質要求として出されている。そこで、高グロス(高光沢)画質を実現するために、溶融性の高い材料からなるワックスをトナーに内包させる技術が検討されている。 Here, when the oilless toner as described above is used, the glossiness is generally impaired due to the presence of the wax. However, in recent years, even when such a wax is used, the color reproducibility is wide and the glossiness is as high as printing. Is issued as a request for image quality. Therefore, in order to realize a high gloss (high gloss) image quality, a technique for encapsulating a wax made of a material having a high melting property in a toner has been studied.
このように熱定着器への像残りを防ぐために主にワックス入りトナーが使用されているが、ワックス入りトナーでは記録媒体の画質表面にワックス成分が析出するため、それによる乱反射作用及び入射光吸収が発生し、画像のグロス低下や色にごりにつながってしまう。 As described above, the toner containing wax is mainly used to prevent the image remaining on the heat fixing device. However, in the toner containing wax, a wax component is deposited on the surface of the image quality of the recording medium. Occurs, leading to a decrease in gloss and color of the image.
公報記載の従来技術として、例えば、定着後の記録媒体に対してその表面のワックス成分を含む不要物をクリーニングする技術が存在する(例えば、特許文献1参照。)。 As a conventional technique described in the publication, for example, there is a technique for cleaning an unnecessary material including a wax component on the surface of a recording medium after fixing (see, for example, Patent Document 1).
しかしながら、上記従来技術によるワックス除去方法は、布又は多孔質体の吸着性によるため、その材料特性により除去性能が大きく左右される場合がある。例えば「ウォセップ」(東レ株式会社製)、「パワーソープ」(住友スリーエム株式会社製)等の吸着材料を用いる必要があり、他の一般的な材料での代替えが難しいこともある。
また、ワックス除去に繰り返し使用すると機能上吸着性が落ちるため、使用開始から徐々にワックス除去性能が低下していき、用紙ごとの画像品質にばらつきが生じるという課題が残されている。
さらに、ワックス除去材料の吸着が飽和すると全く除去できなくなってしまうため、長期の使用ないしは連続的な使用に際しては、ワックス除去材料の交換が必要になり、ランニングコストが割高になることが懸念されている。
However, since the wax removal method according to the above prior art depends on the adsorptivity of the cloth or the porous body, the removal performance may be greatly influenced by the material characteristics. For example, it is necessary to use an adsorbent material such as “Wosep” (manufactured by Toray Industries, Inc.), “Power Soap” (manufactured by Sumitomo 3M Ltd.), and substitution with other general materials may be difficult.
In addition, when used repeatedly for wax removal, the adsorptivity decreases in function, so that the wax removal performance gradually decreases from the start of use, and there remains a problem that image quality varies for each sheet.
Furthermore, since the removal of the wax removal material becomes saturated, it cannot be removed at all. Therefore, it is necessary to replace the wax removal material for long-term use or continuous use, and there is a concern that the running cost may be expensive. Yes.
本発明は、以上のような技術的課題を解決するためになされたものであって、その目的とするところは、定着後のトナー像にワックスが含まれる場合であっても、連続的なワックス除去を可能にしてグロス(光沢度)の向上を図ることにある。 The present invention has been made to solve the technical problems as described above, and an object of the present invention is to provide a continuous wax even when the toner image after fixing contains a wax. It is intended to improve the gloss (glossiness) by enabling removal.
かかる目的のもと、本発明が適用される画像処理装置は、トナー像におけるワックス成分とトナー材料成分との融点差に着目し、接触による直接除去方式を採用したものである。すなわち、トナー材料にて画像形成されたトナー像を記録媒体上に加熱定着する定着手段と、定着手段により加熱定着されたトナー像に含まれるワックスの融点以上でかつトナー材料の融点よりも低い温度の記録媒体の表面にワックス非吸着部材を接触させて記録媒体表面のワックスを除去するワックス除去手段とを含む。ここにいうワックス非吸着部材とは、ワックスを吸着できる布等以外であって、トナー材料の融点では溶融しないようなゴム材料やフィルム材料等からなるものをいい、たとえば搬送されてくる記録媒体の表面に比較的硬質の端部を当接させてワックスを削ぎ落とすブレード等が含まれる。ここで用いられるワックスは、トナー材料よりも融点が低い離型剤ワックスであることを特徴とすることができる。
ここで、ワックス除去手段におけるワックス非吸着部材の記録媒体の表面に接触する部分が、記録媒体の搬送方向に直交する方向における記録媒体の長さと同じ長さを少なくとも有することを特徴にすることができる。
また、ワックス除去手段が、記録媒体の裏面側に配置された対向ロールを備え、対向ロールとワックス非吸着部材との間に記録媒体を挟み込んでワックス除去を行うことを特徴とすることができる。
For this purpose, the image processing apparatus to which the present invention is applied employs a direct removal method by contact, focusing on the melting point difference between the wax component and the toner material component in the toner image. That is, a fixing unit that heat-fixes a toner image formed with a toner material on a recording medium, and a temperature that is equal to or higher than the melting point of the wax contained in the toner image heat-fixed by the fixing unit and lower than the melting point of the toner material. And a wax removing means for removing the wax on the surface of the recording medium by bringing the wax non-adsorbing member into contact with the surface of the recording medium. The non-wax-absorbing member here means a material other than a cloth or the like that can adsorb wax, and is made of a rubber material or a film material that does not melt at the melting point of the toner material. Examples include a blade that scrapes off wax by bringing a relatively hard end into contact with the surface. The wax used here may be a release agent wax having a melting point lower than that of the toner material.
Here, the portion of the wax removing unit that contacts the surface of the recording medium of the wax non-adsorbing member has at least the same length as the length of the recording medium in the direction orthogonal to the conveyance direction of the recording medium. it can.
Further, the wax removing means may include an opposing roll disposed on the back side of the recording medium, and the wax removal may be performed by sandwiching the recording medium between the opposing roll and the non-wax-adsorbing member.
ここで、定着手段からのワックス除去手段の位置は、トナー像が加熱定着された記録媒体表面の搬送に伴う温度降下に基づいて定められていることを特徴とすることができる。また、ワックス除去手段が、ワックス非吸着部材が接触する記録媒体表面の温度をトナー像に含まれるワックスの融点以上でかつトナー材料の融点よりも低い温度にする温度設定部を備えていることを特徴とすることができる。
ワックス除去手段が、ワックス非吸着部材を記録媒体に対して接離可能に移動させる移動部を備えていることを特徴とすることができる。また、ワックス除去手段が、記録媒体の表面から除去したワックスを収容するためのワックス収容部を備えていることを特徴とすることができる。
Here, the position of the wax removing unit from the fixing unit can be characterized in that it is determined based on a temperature drop accompanying the conveyance of the surface of the recording medium on which the toner image is heated and fixed. In addition, the wax removing means includes a temperature setting unit that sets the temperature of the surface of the recording medium in contact with the wax non-adsorbing member to a temperature that is equal to or higher than the melting point of the wax included in the toner image and lower than the melting point of the toner material. Can be a feature.
The wax removing unit may include a moving unit that moves the wax non-adsorbing member so as to be movable toward and away from the recording medium. Further, the wax removing means may be provided with a wax accommodating portion for accommodating the wax removed from the surface of the recording medium.
更に本発明を別の観点から捉えると、本発明が適用されるワックス除去装置は、画像形成装置に設置されるものであって、トナー材料にて画像形成されたトナー像が加熱定着された記録媒体を受け入れる受入手段と、トナー像に含まれるワックスの融点以上でかつトナー材料の融点よりも低い温度の記録媒体の表面にワックス非吸着部材を接触させて記録媒体表面全体のワックスを除去するワックス除去手段とを含む。 Further, from another point of view of the present invention, the wax removing apparatus to which the present invention is applied is installed in an image forming apparatus, and is a recording in which a toner image formed with a toner material is heated and fixed. A receiving means for receiving the medium, and a wax that removes the wax on the entire surface of the recording medium by bringing the wax non-adsorbing member into contact with the surface of the recording medium at a temperature equal to or higher than the melting point of the wax contained in the toner image and lower than the melting point of the toner material Removing means.
一方、本発明が適用される画像形成方法は、画像形成装置内でトナー材料にて画像形成されたトナー像が加熱定着された記録媒体を、トナー像に含まれるワックスの融点以上でかつトナー材料の融点よりも低い温度にし、記録媒体表面に析出したワックスを、ワックス非吸着部材の端部を記録媒体表面に当接させることにより掻き取ることを含む。ここで、高グロスモード時にワックス非吸着部材が記録媒体の表面に接触し、低グロスモード時には非接触にすることを更に含ませることができる。 On the other hand, an image forming method to which the present invention is applied includes a recording medium on which a toner image image-formed with a toner material in an image forming apparatus is heated and fixed. The wax deposited on the surface of the recording medium is scraped by bringing the end of the wax non-adsorbing member into contact with the surface of the recording medium. Here, it may be further included that the wax non-adsorbing member is in contact with the surface of the recording medium in the high gloss mode and is not in contact in the low gloss mode.
本発明によれば、定着後のトナー像にワックスが含まれる場合であっても連続的なワックス除去によってグロス(光沢度)の向上を図ることが可能となる。 According to the present invention, it is possible to improve the gloss (glossiness) by continuously removing the wax even if the toner image after fixing contains wax.
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図1は本実施の形態に係る画像形成装置の全体構成を示した図であり、所謂タンデム型のデジタルカラープリンタを示している。図1に示す画像形成装置は、本体1に、各色の階調データに対応して画像形成を行う画像プロセス系10、記録媒体(用紙などのシート部材)を搬送するシート搬送系40、例えばパーソナルコンピュータや画像読み取り装置等に接続され、受信された画像データに対して所定の画像処理を施す画像処理系であるIPS(Image Processing System)50、本実施の形態における特徴的な構成として定着後のトナー像に含まれるワックスを除去するためのワックス除去部60を備えている。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a diagram showing the overall configuration of an image forming apparatus according to the present embodiment, and shows a so-called tandem type digital color printer. An image forming apparatus shown in FIG. 1 includes an
画像プロセス系10は、水平方向に一定の間隔を置いて並列的に配置されるイエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、黒(K)の4つの画像形成ユニット11Y,11M,11C,11Kを備えている。また、この画像形成ユニット11Y,11M,11C,11Kの感光体ドラム12に形成された各色のトナー像を中間転写ベルト21上に多重転写させる転写ユニット20、画像形成ユニット11Y,11M,11C,11Kに対してレーザ光を照射する光学系ユニットであるROS(Raster Output Scanner)30を備えている。また本体1には、転写ユニット20によって二次転写された記録媒体上の画像(トナー像)を、例えば加熱定着ローラ29aと加圧ローラ29bとにより、熱および圧力を用いて記録媒体に定着させる定着器29を備えている。更に、画像形成ユニット11Y,11M,11C,11Kに対して各色のトナーを供給するためのトナーカートリッジ19Y,19M,19C,19Kが設けられている。
The
トナーカートリッジ19Y,19M,19C,19Kに供給される各色のカラートナーは、ポリエステル樹脂、着色剤(染料、昇華性染料)、荷電制御材等が溶融、混錬され、粉砕、分級、重合されることにより製造される。また、像担持体上に造形性されたトナー像を中間転写体もしくは記録媒体上に良好に転写させるために、離型性のある外添剤などを添加することができる。カラートナーは、耐オフセット性、定着性、シャープメルト性を考慮すると、結着樹脂としてポリエステル樹脂を使用したものが特に好ましい。更に、本実施の形態に用いられるトナーは、例えば0.1重量%乃至40重量%のワックスが含有されている。トナーにワックスを含有させることにより、ワックスが離型材として作用し、定着器29に設けられた加熱定着ローラ29aの表面に離型オイルを用いない場合でも、より広い定着ラチチュードを得ることができる。この定着ラチチュードとは、加熱定着ローラ29aの温度を変化させたときに、未定着トナー像が記録媒体に定着し得る低温側の温度(最低定着温度)から、トナー像が加熱定着ローラ29aから離型できなくなる高温側の温度(オフセット発生温度)までの温度領域をいう。
Each color toner supplied to the
トナー中のワックスの含有量としては、0.1重量%程度とすることによりオフセット発生温度が急激に高くなり、更にワックスの含有量を増加させると、オフセット発生温度は緩やかに上昇する。一方、最低定着温度は、ワックスの含有量の増加に伴い、緩やかに上昇する。そして、ワックスの含有量が40重量%を超えると極端に最低定着温度が高くなる。そこで、ワックスの含有量は、0.1重量%乃至40重量%、好ましくは1〜10重量%程度とすることで、低い定着ラチチュードと低い定着温度を実現することができる。 By setting the wax content in the toner to about 0.1% by weight, the offset generation temperature rapidly increases, and when the wax content is further increased, the offset generation temperature gradually increases. On the other hand, the minimum fixing temperature gradually increases as the wax content increases. When the wax content exceeds 40% by weight, the minimum fixing temperature becomes extremely high. Therefore, by setting the wax content to 0.1 to 40% by weight, preferably about 1 to 10% by weight, a low fixing latitude and a low fixing temperature can be realized.
また、ワックスの融点は、例えば110℃以下のもの、例えば融点が80℃〜100℃のものが用いられる。ワックスの融点をトナー中の結着樹脂の融点よりもある程度低くすることにより、ワックスが結着樹脂よりも先に有効にトナーから溶け出す。これによって、加熱定着ローラ29aと加圧ローラ29bとのニップ部の出口での剥離時においてトナーと加熱定着ローラ29aとの界面にワックスが介在することで、効果的に離型性能を向上させることができる。
The melting point of the wax is, for example, 110 ° C. or less, for example, the melting point is 80 ° C. to 100 ° C. By making the melting point of the wax somewhat lower than the melting point of the binder resin in the toner, the wax is effectively dissolved out of the toner before the binder resin. As a result, the wax is interposed at the interface between the toner and the heat-fixing
本実施の形態が適用されるトナーに用いられるワックスとしては、離型性を有するものであれば特に限定されるものではなく、具体的には以下の材料を挙げることができる。ロウ類およびワックス類としては、カルナバワックス、綿ロウ、木ロウ、ライスワックス等の植物系ワックス、ミツロウ、ラノリン等の動物系ワックス、オゾケライト、セルシン等の鉱物系ワックス、およびパラフィン、マイクロクリスタリン、ペトロラタム等の石油ワックスが挙げられる。また、これらの天然ワックスの他に、フィッシャー・トロプシュワックス、ポリエチレンワックス等の合成炭化水素ワックス、12−ヒドロキシステアリン酸アミド、ステアリン酸アミド、無水フタル酸イミド、塩素化炭化水素等の脂肪酸アミド、エステル、ケトン、エーテル等の合成ワックスも使用できる。更に低分子量の結晶性高分子樹脂としては、ポリn−ステアリルメタクリレート、ポリn−ラウリルメタクリレート等のポリアクリレートのホモ重合体あるいは共重合体(例えば、n−ステアリルアクリレート−エチルメタクリレートの共重合体)等、側鎖に長いアクリル基を有する結晶性高分子が挙げられる。これらの中でより好ましいものとしては、パラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス等の石油ワックスあるいは合成ワックスである。 The wax used in the toner to which the exemplary embodiment is applied is not particularly limited as long as it has releasability, and specific examples include the following materials. Waxes and waxes include plant waxes such as carnauba wax, cotton wax, wood wax, and rice wax, animal waxes such as beeswax and lanolin, mineral waxes such as ozokerite and cercin, and paraffin, microcrystalline, and petrolatum. And petroleum wax. In addition to these natural waxes, synthetic hydrocarbon waxes such as Fischer-Tropsch wax and polyethylene wax, fatty acid amides such as 12-hydroxystearic acid amide, stearic acid amide, phthalic anhydride imide, and chlorinated hydrocarbons, esters Synthetic waxes such as ketones and ethers can also be used. Further, as a low molecular weight crystalline polymer resin, a polyacrylate homopolymer or copolymer such as poly n-stearyl methacrylate and poly n-lauryl methacrylate (for example, a copolymer of n-stearyl acrylate-ethyl methacrylate) Examples thereof include crystalline polymers having a long acrylic group in the side chain. Among these, more preferable are petroleum waxes such as paraffin wax and microcrystalline wax, or synthetic waxes.
また、本実施の形態に適するトナー中の結着樹脂としては、特に制限されるものではなく、トナー用の結着樹脂として一般に用いられる樹脂(ポリマー)を使用することができる。より具体的には、ポリエステル樹脂、スチレン樹脂、アクリル樹脂、スチレン・アクリル樹脂、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、ジエン系樹脂、フェノール樹脂、エチレン・酢酸ビニル樹脂等であるが、特に好ましいものとしては、前述のようにポリエステル樹脂が挙げられる。ポリエステル樹脂を結着樹脂に用いると、その分子量が大きい場合でも表面平滑性が高く、透明性に優れた画像を形成することができる。 Further, the binder resin in the toner suitable for the present embodiment is not particularly limited, and a resin (polymer) generally used as a binder resin for toner can be used. More specifically, polyester resin, styrene resin, acrylic resin, styrene / acrylic resin, silicone resin, epoxy resin, diene resin, phenol resin, ethylene / vinyl acetate resin, etc. are particularly preferable. A polyester resin is mentioned as follows. When a polyester resin is used as a binder resin, an image having high surface smoothness and excellent transparency can be formed even when the molecular weight is large.
一方、転写ユニット20は、中間転写体である中間転写ベルト21を駆動するドライブローラ22、中間転写ベルト21に一定のテンションを付与するテンションローラ23、重畳された各色のトナー像を記録媒体に二次転写するためのバックアップローラ24、中間転写ベルト21上に存在する残留トナー等を除去するクリーニング装置25を備えている。中間転写ベルト21は、このドライブローラ22とテンションローラ23およびバックアップローラ24との間に一定のテンションで掛け回されており、定速性に優れた専用の駆動モータ(図示せず)によって回転駆動されるドライブローラ22により、矢印方向に所定の速度で循環駆動される。この中間転写ベルト21は、例えば、チャージアップを起こさないベルト素材(ゴムまたは樹脂)にて抵抗調整されたものが使用されている。クリーニング装置25は、クリーニングブラシ25aおよびクリーニングブレード25bを備えており、トナー像の転写工程が終了した後の中間転写ベルト21の表面から残留トナーや紙粉等を除去して、次の画像形成プロセスに備えるように構成されている。
On the other hand, the
ROS30は、図示しない半導体レーザ、変調器の他、半導体レーザから出射されたレーザ光(LB-Y,LB-M,LB-C,LB-K)を偏向走査するポリゴンミラー31を備えている。図1に示す例では、ROS30は、画像形成ユニット11Y,11M,11C,11Kの下方に備えられることから、トナー等の落下による汚損の危険性を有している。そこで、ROS30は、各構成部材を密閉するための直方体状のフレーム32を設け、また、レーザ光(LB-Y,LB-M,LB-C,LB-K)が通過するガラス製のウィンドウ33をこのフレーム32の上方に設けて、走査露光と共にシールド効果を高めるように構成されている。
In addition to a semiconductor laser and a modulator (not shown), the
シート搬送系40は、画像が記録される記録媒体(シート)を積載して供給する給紙装置41、給紙装置41から記録媒体を取り上げて供給するナジャーローラ42、ナジャーローラ42から供給された記録媒体を1枚ずつ分離して搬送するフィードローラ43、フィードローラ43により1枚ずつに分離された記録媒体を画像転写部に向けて搬送する搬送路44を備えている。また、搬送路44を介して搬送された記録媒体に対し、二次転写位置に向けてタイミングを合わせて搬送するレジストローラ45、二次転写位置に設けられバックアップローラ24に圧接して記録媒体上に画像を二次転写する二次転写ローラ46を備えている。更に、定着器29によってトナー画像が定着されワックス除去部60を経由して排出された記録媒体を積載する排出トレイ48を備えている。
The
次に、図1に示す画像形成装置の動作について説明する。図示しない原稿読み取り装置によって読み取られた原稿の色材反射光像や、図示しないパーソナルコンピュータ等にて形成された色材画像データは、例えばR(赤)、G(緑)、B(青)の各8ビットの反射率データとしてIPS50に入力される。IPS50では、入力された反射率データに対して、シェーディング補正、位置ズレ補正、明度/色空間変換、ガンマ補正、枠消しや色編集、移動編集等の各種画像編集等の所定の画像処理が施される。画像処理が施された画像データは、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、黒(K)の4色の色材階調データに変換され、ROS30に出力される。
Next, the operation of the image forming apparatus shown in FIG. 1 will be described. A color material reflected light image of a document read by a document reading device (not shown) and color material image data formed by a personal computer (not shown) are, for example, R (red), G (green), and B (blue). Each 8-bit reflectance data is input to the
ROS30では、入力された色材階調データに応じて、半導体レーザ(図示せず)から出射されたレーザ光(LB-Y,LB-M,LB-C,LB-K)を、f−θレンズ(図示せず)を介してポリゴンミラー31に出射している。ポリゴンミラー31では、入射されたレーザ光を各色の階調データに応じて変調し、偏向走査して、図示しない結像レンズおよび複数枚のミラーを介して画像形成ユニット11Y,11M,11C,11Kの感光体ドラム12に照射している。画像形成ユニット11Y,11M,11C,11Kの感光体ドラム12では、帯電された表面が走査露光され、静電潜像が形成される。形成された静電潜像は、各々の画像形成ユニット11Y,11M,11C,11Kにて、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、黒(K)の各色のトナー像として現像される。
In the
画像形成ユニット11Y,11M,11C,11Kの感光体ドラム12上に形成されたトナー像は、中間転写体である中間転写ベルト21上に多重転写される。このとき、黒色のトナー像を形成する黒の画像形成ユニット11Kは、中間転写ベルト21の移動方向の最下流側に設けられ、黒色のトナー像は、中間転写ベルト21に対して最後に一次転写される。
The toner images formed on the
一方、シート搬送系40では、画像形成のタイミングに合わせてナジャーローラ42が回転し、給紙装置41から所定サイズの記録媒体が供給される。フィードローラ43により1枚ずつ分離された記録媒体は、搬送路44を経てレジストローラ45に搬送され、一旦、停止される。その後、トナー像が形成された中間転写ベルト21の移動タイミングに合わせてレジストローラ45が回転し、記録媒体は、バックアップローラ24および二次転写ローラ46によって形成される二次転写位置に搬送される。二次転写位置にて下方から上方に向けて搬送される記録媒体には、圧接力および所定の電界を用いて、4色が多重されているトナー像が副走査方向に順次、転写される。そして、各色のトナー像が転写された記録媒体は、定着器29によって熱および圧力で定着処理を受けた後、ワックス除去部60に搬送される。ワックス除去部60は、定着器29の下流側でかつ記録媒体が機外に排出される前の位置に配設されている。ワックス除去部60では、後述するような構成によってワックス除去処理が施され、本体1の上部に設けられた排出トレイ48に排出される。
On the other hand, in the
次に、本実施形態の特徴的な構成であるワックス除去処理について説明する。本実施形態は、トナー像におけるワックス成分とトナー材料成分との融点差に着目し、接触による直接除去方式を採用し、これによりワックスの連続除去を可能にするものである。 Next, the wax removal process that is a characteristic configuration of the present embodiment will be described. The present embodiment pays attention to the melting point difference between the wax component and the toner material component in the toner image, adopts a direct removal method by contact, and thereby enables continuous removal of the wax.
図2は、ワックス除去部60の構成を示した構成図である。ワックス除去部60は、定着器29によって熱および圧力で定着処理を受けた記録媒体70の表面71に接触して、加熱定着されたトナー像に含まれるワックスを除去するためのブレード(ワックス非吸着部材)61と、記録媒体70の裏面72に接するようにブレード61に対向して配置された対向ロール62と、記録媒体70の表面71からブレード61で除去したワックスを収容するための廃却ワックス収容部63とを備えている。
FIG. 2 is a configuration diagram showing the configuration of the
図3は、対向ロール62とブレード61と記録媒体70との位置関係を示した斜視図である。同図に示すように、ブレード61は、記録媒体70の搬送方向における横方向の寸法と同じ長さを有している。
FIG. 3 is a perspective view showing the positional relationship among the facing
図4は、重量平均分子量と融点との関係を示したグラフであり、縦軸が融点(℃)で横軸が重量平均分子量である。一般的なトナー材料の分子量は104〜105であり、通常トナー材料としては一般にポリエステルやスチレンブタジエン混合系ポリマーが用いられている。これらの材料の融点はおよそ130℃である。なお、分子量が104の定着ラチチュードは約130〜160℃程度であり、分子量が105の定着ラチチュードは約140〜200℃程度である。 FIG. 4 is a graph showing the relationship between the weight average molecular weight and the melting point, where the vertical axis is the melting point (° C.) and the horizontal axis is the weight average molecular weight. A general toner material has a molecular weight of 10 4 to 10 5 , and a polyester or styrene butadiene mixed polymer is generally used as the toner material. The melting point of these materials is approximately 130 ° C. The fixing latitude with a molecular weight of 10 4 is about 130 to 160 ° C., and the fixing latitude with a molecular weight of 10 5 is about 140 to 200 ° C.
また、ワックスとして一般的なn−パラフィンの融点は、下表から明らかなようにおよそ30〜100℃であり、おおむね100℃未満である。 In addition, the melting point of n-paraffin, which is common as a wax, is approximately 30 to 100 ° C. as is apparent from the table below, and is generally less than 100 ° C.
したがって、ワックス除去処理を行うときの温度をワックスの融点とトナー材料の融点との間すなわち約100〜130℃に設定することにより、トナー材料とワックスを使用している画像からワックスだけを除去することができる。 Therefore, by setting the temperature during the wax removal process between the melting point of the wax and the melting point of the toner material, that is, about 100 to 130 ° C., only the wax is removed from the image using the toner material and the wax. be able to.
図5は、ブレード61の主な材料と融点との関係を示したグラフであり、縦軸が融点(℃)で横軸に主な材料が記載されている。同図から明らかなように、熱硬化性エラストマー(エチレン−プロピレン重合体他)は融点がなく、一般的なフィルムシールのポリウレタンの融点はおよそ160〜60℃で、一般的なフィルムシールのPET(Polyethilene Terephthalate)がおよそ220〜260℃である。上述したように、ブレード61の材料は、100〜130℃程度で溶融しないものであれば使用可能であり、一般的なゴム材料(例えば熱硬化性エラストマー等のウレタンゴム)やフィルム材料(例えばポリウレタン、PET)等を使用することができる。なお、ポリウレタンは、100℃以下の融点であれば、表1に示したように、例えばNonadecaneの融点は32℃であるので、用いるワックスの種別を適宜選択するようにすれば、ポリウレタンをブレード61の材料とすることができる。すなわち、本実施形態は、ワックスの融点以上でかつトナー材料の融点よりも低い温度をワックス除去処理における温度とし、ブレード61をワックス除去処理における温度よりも高い融点を有する材料で形成するものであり、このような構成により、トナー像に含まれるワックス成分だけを接触により直接除去してワックスの連続除去を可能にしたものである。
FIG. 5 is a graph showing the relationship between the main material and the melting point of the
図6は、定着器29によりトナー像が加熱定着された記録媒体70の表面温度と定着器29からの距離との関係を示したグラフであり、縦軸が温度(℃)で横軸が定着器29からの距離(mm)である。同図から明らかなように、定着器29から搬送された直後では約160℃であるが、搬送に伴って自然空冷されて温度降下していく。定着器29から30mmの位置では153℃、60mmの位置では約132℃、80mmの位置では約95℃、100mmの位置では約70℃になる。したがって、ブレード61の位置を定着器29の下流側60〜80mmの範囲内にすれば、ワックス除去処理する際の適温になる。このように、本実施形態では、ワックス除去処理における温度設定を、トナー像が加熱定着された記録媒体70の搬送に伴うその表面71の温度降下に基づいて定着器29からのブレード61の位置を定めることにより行っている。
FIG. 6 is a graph showing the relationship between the surface temperature of the
ここで、トナー材料をより高い融点を有するものとし、かつ、ワックスをより低い融点を有するものとすることによって、ワックス除去処理の適温範囲を広げることができる。 Here, by setting the toner material to have a higher melting point and the wax having a lower melting point, it is possible to widen the appropriate temperature range for the wax removal treatment.
本実施の形態では、上述したように構成されているため、次のように作用する。定着器29によりトナー像が加熱定着された記録媒体70は、ブレード61と対向ロール62との間に挟み込まれるときにはワックス成分の融点以上でトナー材料の融点よりも低い表面温度になるので、ブレード61の上端部が記録媒体70の表面に当接してワックスを掻き取る(削ぎ落とす)。すなわち、ブレード61の上端部が記録媒体70の表面71に接触することによりトナー像に含まれるワックスを直接除去するので、従来の吸着タイプのように高コストの吸着材料を用いる必要がなく、繰り返し使用により吸着性能が落ちることもなく、吸着材料の定期的な交換が不要になる。このため、定期的に交換作業をしなくてもワックス除去性能が悪化することはなく、連続的なワックス除去を行うことができる。なお、掻き取ったワックスは、ブレード61をつたって廃却ワックス収容部63に集められる。
また、ブレード61が記録媒体70の表面71に接触する部分の長さは、記録媒体70の搬送方向における横方向の寸法と同じ長さを有しているので、1つのブレード61で記録媒体70の表面全体にわたってワックスを除去することができ、装置の構成を簡略化することができる。
また、対向ロール62とブレード61との間に記録媒体70を挟み込んでワックス除去を行うので、ブレード61と記録媒体70との安定的な接触状態が確保でき、より確実なワックス除去を行うことができる。
また、定着器29からのブレード61の位置を、トナー像が加熱定着された記録媒体70の搬送に伴う表面71の温度降下によりワックス除去処理における適温になるようにしているので、別途温度設定部を設ける必要がなく、ワックス除去処理による構成部材の増加を極力抑えることができ、画像形成装置の大型化を防ぐことができる。
Since the present embodiment is configured as described above, it operates as follows. Since the
In addition, the length of the portion where the
In addition, since the
Further, the position of the
ここで、定着器29からのブレード61の位置をワックス除去処理の適温になる場所とすることができない場合の構成について図7を用いて説明する。図7は、一変形例によるワックス除去部60の構成を示した構成図である。同図に示すように、定着器29とブレード61との間に温度設定部64を設けている。この温度設定部64は、加熱部または冷却部である。すなわち、ブレード61の位置における記録媒体70の表面温度がワックス除去処理の適温よりも低いときには温度設定部64として加熱部(熱源等)を設け、その一方で、適温よりも高いときには温度設定部64として冷却部(ファン等)を設けることにより、ワックス除去処理の適温にすることができる。このように温度設定部64を追加することにより定着器29とブレード61との間の位置関係が任意となり、装置内レイアウトの自由度を大きくすることができる。
なお、温度設定部64に記録媒体70の表面温度を検出する温度センサ(図示せず)を設け、この温度センサの検出結果に基づき、記録媒体70の表面71をワックス除去処理の適温にするために加熱又は冷却することができるように構成することもできる。このように構成することにより、自然空冷による温度勾配が装置外の温度によって変わってくるような場合にも対応することができる。
Here, a configuration in the case where the position of the
The temperature setting unit 64 is provided with a temperature sensor (not shown) for detecting the surface temperature of the
更に本実施形態を拡張し、ブレード61を記録媒体70に対して接離可能に移動させる移動機構(移動部)を設けるようにすることも可能である。その一例を図8を用いて説明する。図8は、一変形例によるワックス除去部60の構成を示した構成図である。同図に示すように、ブレード61は、中間部を支点65で回動自在に保持され、上端部が対向ロール62の方向に押圧されるように下端部側が引張りばね66にて付勢されている。上端部側にはソレノイドスイッチ67が取り付けられている。ソレノイドスイッチ67にはコントローラ68が電気的に接続されていて、コントローラ68の信号によりソレノイドスイッチ67がオンオフ制御される。このように、コントローラ68の信号によりブレード61が記録媒体70の表面71に対して接触するかまたは非接触となるかの切り替えを行うことができる。したがって、必要に応じて接触と非接触の切り替えを行うことができる。例えば高グロスモード時にブレード61が記録媒体70の表面71に接触し、低グロスモード時には非接触にすることが考えられる。なお、図8は移動機構としての一例を示したものであり、その他の周知慣用技術を用いて移動機構を構成することもできる。
Furthermore, the present embodiment can be expanded to include a moving mechanism (moving unit) that moves the
なお、本実施形態では、ワックス除去部を画像形成装置の本体1内に設置しているが、ワックス除去装置として構成することも考えられる。すなわち、このワックス除去装置は、画像形成装置の本体1に設置できるものである。ワックス除去装置は、画像形成装置の本体1内においてトナー材料にて画像形成されたトナー像が加熱定着された記録媒体70を受け入れる受入部を有し、この受入部からワックス除去部へと搬送される。ワックス除去部におけるワックス除去処理は上述した内容と同じ内容で行われる。ワックス除去装置では、ワックス除去処理した記録媒体を排出トレイ48へと排出するように構成することができる。また、両面印刷の場合には、ワックス除去処理した記録媒体を再度画像形成装置の本体1へ排出するように構成することもできる。
In this embodiment, the wax removing unit is installed in the
以上、詳述したように、本実施の形態によれば、トナー像に含まれるワックスを連続的に除去して画質のグロスを向上やグロスむらを防ぐことができる。 As described above in detail, according to the present embodiment, it is possible to continuously remove the wax contained in the toner image to improve the gloss of image quality and prevent uneven gloss.
本発明の活用例としては、ワックスを含むトナーを用いて画像形成を行うプリンタや複写機等の画像形成装置、また、ワックスを含むトナーを用いた画像形成方法への活用がある。 Examples of utilization of the present invention include utilization in image forming apparatuses such as printers and copiers that perform image formation using toner containing wax, and image forming methods using toner containing wax.
29…定着器、60…ワックス除去部、61…ブレード、62…対向ロール、63…廃却ワックス収容部、64…温度設定部、65…支点、66…引張りばね、67…ソレノイドスイッチ、68…コントローラ、70…記録媒体、71…表面、72…裏面
DESCRIPTION OF
Claims (12)
前記定着手段により加熱定着されたトナー像に含まれるワックスの融点以上でかつ前記トナー材料の融点よりも低い温度の前記記録媒体の表面にワックス非吸着部材を接触させて記録媒体表面のワックスを除去するワックス除去手段と
を含む画像形成装置。 Fixing means for heating and fixing a toner image formed with a toner material on a recording medium;
A wax non-adsorbing member is brought into contact with the surface of the recording medium at a temperature equal to or higher than the melting point of the wax contained in the toner image heat-fixed by the fixing unit and lower than the melting point of the toner material to remove the wax on the surface of the recording medium. An image forming apparatus comprising: a wax removing unit.
前記対向ロールと前記ワックス非吸着部材との間に記録媒体を挟み込んでワックス除去を行うことを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。 The wax removing means comprises an opposing roll disposed on the back side of the recording medium;
The image forming apparatus according to claim 1, wherein a wax is removed by sandwiching a recording medium between the facing roll and the non-wax-adsorbing member.
トナー材料にて画像形成されたトナー像が加熱定着された記録媒体を受け入れる受入手段と、
前記トナー像に含まれるワックスの融点以上でかつ前記トナー材料の融点よりも低い温度の前記記録媒体の表面にワックス非吸着部材を接触させて記録媒体表面全体のワックスを除去するワックス除去手段と
を含むワックス除去装置。 A wax removing device installed in an image forming apparatus,
Receiving means for receiving a recording medium on which a toner image formed with a toner material is heat-fixed;
Wax removing means for removing the wax on the entire surface of the recording medium by bringing a wax non-adsorbing member into contact with the surface of the recording medium at a temperature equal to or higher than the melting point of the wax contained in the toner image and lower than the melting point of the toner material. Including wax removal equipment.
前記記録媒体表面に析出したワックスを、ワックス非吸着部材の端部を前記記録媒体表面に当接させることにより掻き取ることを特徴とする画像形成方法。 The recording medium on which the toner image formed with the toner material in the image forming apparatus is heated and fixed is set to a temperature that is equal to or higher than the melting point of the wax included in the toner image and lower than the melting point of the toner material.
An image forming method, wherein the wax deposited on the surface of the recording medium is scraped off by bringing an end of a wax non-adsorbing member into contact with the surface of the recording medium.
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