JP2009020343A - Image forming apparatus and image forming method - Google Patents

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JP2009020343A JP2007183365A JP2007183365A JP2009020343A JP 2009020343 A JP2009020343 A JP 2009020343A JP 2007183365 A JP2007183365 A JP 2007183365A JP 2007183365 A JP2007183365 A JP 2007183365A JP 2009020343 A JP2009020343 A JP 2009020343A
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Mitsunobu Honda
充信 本田
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain an image forming apparatus and an image forming method with which the smoothness of the surface of a toner image is improved to enhance gloss without causing the deterioration of an image. <P>SOLUTION: The image forming apparatus includes a fixing means 8 heating a toner image formed on a recording medium 22 to temperature higher than a softening point of toner to fix the toner image, and a cooling means 9 rapidly cooling the fixed toner image from a higher temperature side than the softening point of the toner to a lower temperature side than the softening point. In the image forming method, the toner image formed on the recording medium is heated to the temperature higher than the softening point of the toner to fix the toner image, and then the fixed toner image is rapidly cooled from the higher temperature side than the softening point of the toner to the lower temperature side than the softening point. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、例えば電子写真法などにより記録媒体上にトナー像を形成し、トナーを定着して画像を形成する画像形成装置、および画像形成方法に関する。   The present invention relates to an image forming apparatus and an image forming method for forming a toner image on a recording medium by, for example, electrophotography and fixing the toner to form an image.

電子写真法による画像形成装置では、例えば感光体に形成されたトナー像を中間転写体に転写した後、該中間転写体と転写ローラとの間に通される用紙(記録媒体)に転写し、さらに、トナーを加熱溶融させることで転写されたトナー像を記録媒体上に加熱定着させている。
トナー像を記録媒体上に加熱定着する方法には、大別して接触方式と非接触方式があり、接触方式としては加熱ローラ定着、ベルト定着、フィルム定着などが知られている。一方、非接触方式としてはフラッシュ定着、オーブン定着などが知られている。これらの中で加熱ローラ定着を用いた接触方式は、トナー像と加熱ローラが直接接触するため熱効率が高く、装置も小型化できるため最も一般化している。
In an image forming apparatus based on electrophotography, for example, a toner image formed on a photosensitive member is transferred to an intermediate transfer member, and then transferred to a sheet (recording medium) passed between the intermediate transfer member and a transfer roller. Further, the toner image transferred by heating and melting the toner is heated and fixed on the recording medium.
Methods for heat-fixing a toner image on a recording medium are roughly classified into a contact method and a non-contact method. Heating roller fixing, belt fixing, film fixing and the like are known as contact methods. On the other hand, flash fixing and oven fixing are known as non-contact methods. Among them, the contact method using heating roller fixing is most generalized because the toner image and the heating roller are in direct contact with each other so that the thermal efficiency is high and the apparatus can be miniaturized.

しかし、加熱ローラ定着を用いた接触方式では、記録媒体が加熱ローラを通過した際に、溶融したトナーが加熱ローラに残るといったオフセット現象が発生しやすかった。
そこで、オフセット現象を抑制する方法として、加熱ローラ表面に離型性が高いシリコーンオイルなどの離型剤を塗布する方法や、トナー内部にワックスを練り込み(分散させ)、加熱時にワックスが溶けてトナー表面を覆うことによって離型性を確保する方法などが提案されている。特に装置の小型化、メンテナンス削減が可能であり、また近年、重合法によるトナー製造においてワックスの分散技術が飛躍的に向上したため、トナーにワックスを分散させたオイルレス定着方式が主流になっている。
However, in the contact method using heating roller fixing, an offset phenomenon is likely to occur in which molten toner remains on the heating roller when the recording medium passes through the heating roller.
Therefore, as a method of suppressing the offset phenomenon, a method of applying a release agent such as silicone oil having high releasability to the surface of the heating roller, or a method of kneading (dispersing) wax inside the toner and melting the wax during heating. A method for ensuring releasability by covering the toner surface has been proposed. In particular, it is possible to reduce the size of the device and reduce maintenance, and in recent years, the wax dispersion technology has been greatly improved in the production of toner by the polymerization method, so the oilless fixing method in which the wax is dispersed in the toner has become the mainstream. .

ところで、カラー画像の普及により、画像形成装置に対する画質への要求も多様化しており、例えばポスターや高級雑誌を作成する場合では、従来の電子写真法の画像では困難であった高品質の画質(例えば、高光沢な画像など)が求められている。
しかし、加熱されたトナー(溶融トナー)が室温程度にまで冷却されると、冷却の過程でトナーに含まれる樹脂が収縮し、収縮痕が画像の表面に形成されることがあった。収縮痕が形成されると画像表面の平滑性が低下するので、光沢の低い画像が得られることとなる。
By the way, with the widespread use of color images, the demands on image quality for image forming apparatuses are diversified. For example, when creating posters and high-quality magazines, high-quality image quality (which has been difficult with conventional electrophotographic images ( For example, a highly glossy image is required.
However, when the heated toner (molten toner) is cooled to about room temperature, the resin contained in the toner contracts during the cooling process, and shrinkage marks may be formed on the surface of the image. When shrinkage marks are formed, the smoothness of the image surface is lowered, so that an image with low gloss can be obtained.

近年、高光沢な画像が得られることから、表面の凹凸を低減させた用紙や、熱伝導性が高く、表面の凹凸を埋めて平滑にする材料を塗布したコート紙の需要が高まっている。
また、高光沢な画像を得る方法として、例えば特許文献1には、加熱ベルト定着方式において、定着温度で定着させる非光沢モードと、該非光沢モードよりさらに高い温度で定着させる光沢モードとを選択制御可能な画像形成装置が開示されている。
さらに、特許文献2には、トナー像に含まれるワックスの融点近傍でトナー像を急速に冷却するワックス融点近傍冷却手段を含む画像形成装置が開示されている。該画像形成装置では、例えば、ワックス融点80〜85℃を基準として、トナー像の表面温度が88℃の時点で冷却ローラ(金属ローラ)にトナー像を接触させ、88℃から76℃まで急激に冷却させることにより、ワックスの結晶化を抑制し、画像表面を被覆したワックス層の白濁化を抑えて、光沢を向上させている。
また、特許文献3には、ヒートパイプと従動ローラと断熱材とから構成される冷却装置を用いて、トナー像を急冷する画像形成方法が開示されている。該画像形成方法によれば、トナー像の定着後の体積変化や面積変化を抑制して、画像のざらつき(粒状感)を改善している。
さらに、特許文献4には、定着装置と搬送ローラとの間に複数のエア吹付孔を有するトナー像冷却用送風装置を備えた画像形成装置が開示されている。該画像形成装置によれば、エアを吹き付けてトナー像および記録媒体を冷却し、低光沢部分が発生するのを防止している。
特開平4−195079号公報 特開2005−250335号公報 特開2003−208047号公報 特開2003−21978号公報
In recent years, since a highly glossy image can be obtained, there is an increasing demand for papers with reduced surface irregularities and coated papers coated with a material that has high thermal conductivity and fills the surface irregularities and smoothes them.
As a method for obtaining a highly glossy image, for example, in Patent Document 1, in the heating belt fixing method, a non-gloss mode for fixing at a fixing temperature and a gloss mode for fixing at a higher temperature than the non-gloss mode are selected and controlled. A possible image forming apparatus is disclosed.
Further, Patent Document 2 discloses an image forming apparatus including a wax melting point vicinity cooling unit that rapidly cools a toner image in the vicinity of the melting point of the wax included in the toner image. In the image forming apparatus, for example, the toner image is brought into contact with a cooling roller (metal roller) when the surface temperature of the toner image is 88 ° C. with a wax melting point of 80 to 85 ° C. as a reference, and the temperature is rapidly increased from 88 ° C. to 76 ° C. By cooling, the crystallization of the wax is suppressed, the white turbidity of the wax layer covering the image surface is suppressed, and the gloss is improved.
Patent Document 3 discloses an image forming method for rapidly cooling a toner image using a cooling device including a heat pipe, a driven roller, and a heat insulating material. According to the image forming method, the change in volume and area after fixing of the toner image is suppressed, and the roughness (graininess) of the image is improved.
Further, Patent Document 4 discloses an image forming apparatus including a toner image cooling blower having a plurality of air blowing holes between a fixing device and a conveyance roller. According to the image forming apparatus, air is blown to cool the toner image and the recording medium, thereby preventing the occurrence of a low gloss portion.
JP-A-4-195079 JP 2005-250335 A JP 2003-208047 A Japanese Patent Laid-Open No. 2003-21978

しかしながら、特許文献1に記載の画像形成装置は、トナーを完全に溶融させるか、粒子形状を残すかによって光沢を切り替えるものであり、完全にトナーを溶融させた上で更に光沢を高めることは困難であった。
また、ワックスは溶融トナーの表面を極薄くコーティングすることで鏡面化し、光沢を高める作用がある。光沢は表面の反射率に依存するため、特許文献2に記載のようにワックス層の白濁化を抑制したとしても、必ずしも光沢を向上させることは十分ではなかった。
However, the image forming apparatus described in Patent Document 1 switches the gloss depending on whether the toner is completely melted or leaves the particle shape, and it is difficult to further increase the gloss after completely melting the toner. Met.
Also, the wax has a function of making the surface of the molten toner a mirror surface by coating it with a very thin surface, thereby improving the gloss. Since the gloss depends on the reflectance of the surface, even if the whitening of the wax layer is suppressed as described in Patent Document 2, it is not always sufficient to improve the gloss.

特許文献3に記載の画像形成方法は、トナー温度が高い状態で搬送ローラなどに挟持される際に起こる、ドット画像やライン画像が潰れるのを防ぐ方法であり、ベタ画像部の光沢に対しては十分な効果が得られにくかった。またトナー像の定着後の体積変化率を30%、面積変化率を20%に規定しているが、これらの値は加熱条件、定着圧力、トナー載せ量などで変化するものであり、トナーの特性によるものではない。従って、体積変化率や面性変化率を規定しても、画像の光沢や艶といったトナーの表面性を向上させることは困難であった。
特許文献4に記載の画像形成装置では、トナー像冷却用送風装置に隣接する定着装置もエアによって冷却されやすくなり、消費電力が増加したり、定着装置に備わる加熱ローラの軸方向の温度にバラツキが生じたりすることがあった。また、定着装置周辺の暖気を画像形成装置内に撒き散らす可能性があり、感光体の感度変化や現像剤の帯電量変化による画像劣化を引き起こすこともあった。
The image forming method described in Patent Document 3 is a method for preventing the dot image and the line image from being crushed when being nipped by a conveyance roller or the like with a high toner temperature. It was difficult to obtain a sufficient effect. Further, the volume change rate after fixing the toner image is defined as 30% and the area change rate as 20%. These values change depending on heating conditions, fixing pressure, toner loading amount, etc. It is not due to characteristics. Therefore, even if the volume change rate and the surface property change rate are defined, it is difficult to improve the surface properties of the toner such as gloss and gloss of the image.
In the image forming apparatus described in Patent Document 4, the fixing device adjacent to the air blower for cooling the toner image is also easily cooled by air, which increases power consumption or varies in the temperature in the axial direction of the heating roller provided in the fixing device. Sometimes occurred. Further, there is a possibility that warm air around the fixing device is scattered in the image forming apparatus, which may cause image deterioration due to a change in the sensitivity of the photosensitive member or a change in the charge amount of the developer.

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、画像劣化を引き起こすことなく、画像表面の平滑性を向上させ、光沢を高める画像形成装置、および画像形成方法の実現を目的とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to realize an image forming apparatus and an image forming method that improve the smoothness of the image surface and increase the gloss without causing image deterioration.

本発明の画像形成装置は、記録媒体上に画像形成されたトナー像を、トナーの軟化点より高温に加熱して定着させる定着手段と、定着されたトナー像を、トナーの軟化点より高温側から軟化点より低温側に、急速に冷却する冷却手段とを有することを特徴とする。
また、前記冷却手段における冷却速度が150〜250℃/秒であることが好ましい。
The image forming apparatus of the present invention includes a fixing unit that heats and fixes a toner image formed on a recording medium to a temperature higher than the softening point of the toner, and the fixed toner image on the higher temperature side than the softening point of the toner. And a cooling means for rapidly cooling on the lower temperature side than the softening point.
Moreover, it is preferable that the cooling rate in the said cooling means is 150-250 degreeC / sec.

また、本発明の画像形成方法は、記録媒体上に画像形成されたトナー像を、トナーの軟化点より高温に加熱して定着させた後、定着されたトナー像を、トナーの軟化点より高温側から軟化点より低温側に、急速に冷却することを特徴とする。
さらに、冷却速度が150〜250℃/秒であることが好ましい。
Further, the image forming method of the present invention heats and fixes the toner image formed on the recording medium at a temperature higher than the softening point of the toner, and then fixes the fixed toner image at a temperature higher than the softening point of the toner. It is characterized by rapid cooling from the side to a lower temperature side than the softening point.
Furthermore, the cooling rate is preferably 150 to 250 ° C./second.

本発明の画像形成装置、および画像形成方法によれば、画像劣化を引き起こすことなく、画像表面の平滑性を向上させ、光沢を高めることができ、高品質な画像が得られる。
また、本発明によれば、深みのある色材本来の鮮やかな色合いが得られるので、特にカラー画像を形成する場合に好適である。
さらに、トナー像を急冷する際に、記録媒体も冷却されるので、排出紙の温度を低下できる。
According to the image forming apparatus and the image forming method of the present invention, the smoothness of the image surface can be improved and the gloss can be increased without causing image deterioration, and a high-quality image can be obtained.
In addition, according to the present invention, a deep color material original vivid hue can be obtained, which is particularly suitable for forming a color image.
Further, when the toner image is rapidly cooled, the recording medium is also cooled, so that the temperature of the discharged paper can be lowered.

以下、図を参照して、本発明を詳細に説明する。
図1は、本発明の画像形成装置の一例を示す概略構成図である。この例の画像形成装置100は、ほぼ中央に画像形成部10が設けられている。画像形成部10は、感光体ドラム1を備えるとともに、感光体ドラム1の周囲に配設されている帯電手段2、露光手段3、現像手段4、転写手段5、クリーニングブレード6、およびローラ7を備えている。また、感光体ドラム1の記録媒体(用紙)搬送方向下流側には定着手段8と、該定着手段の下流にトナー像を冷却する冷却手段9が配設されている。画像形成装置100の下部には給紙部20が設けられており、給紙部20の給紙方向の下流側には給紙ローラ21が配設されている。さらに、画像形成後の記録媒体22を排出する排紙部30が配設されている。
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an example of an image forming apparatus of the present invention. In the image forming apparatus 100 of this example, the image forming unit 10 is provided substantially at the center. The image forming unit 10 includes a photosensitive drum 1, and includes a charging unit 2, an exposing unit 3, a developing unit 4, a transfer unit 5, a cleaning blade 6, and a roller 7 disposed around the photosensitive drum 1. I have. A fixing unit 8 is disposed downstream of the photosensitive drum 1 in the recording medium (paper) conveyance direction, and a cooling unit 9 is disposed downstream of the fixing unit to cool the toner image. A sheet feeding unit 20 is provided at the lower part of the image forming apparatus 100, and a sheet feeding roller 21 is disposed downstream of the sheet feeding unit 20 in the sheet feeding direction. Further, a paper discharge unit 30 for discharging the recording medium 22 after image formation is provided.

感光体ドラム1は、表面に静電潜像が形成されるものである。感光体ドラム1としては、アモルファスシリコン感光体を用いるのが好ましく、その構成は導電性基体上にSi:H:B:Oなどからなるキャリア注入阻止層、Si:Hなどからなるキャリア励起・輸送層(光導電層)、SiC:Hなどからなる表面保護層が順次積層されている。
帯電手段2は、感光体ドラム1の上方に設置されており、感光体ドラム1を一様に帯電させるものである。
露光手段3は画像データ入力部(図示略)から読み取った原稿画像に基づいて、感光体ドラム1上に静電潜像を形成させるものである。
The photosensitive drum 1 has an electrostatic latent image formed on the surface. As the photosensitive drum 1, it is preferable to use an amorphous silicon photosensitive member, and the constitution thereof is a carrier injection blocking layer made of Si: H: B: O or the like on a conductive substrate, and carrier excitation / transport made of Si: H or the like. A layer (photoconductive layer) and a surface protective layer made of SiC: H or the like are sequentially stacked.
The charging unit 2 is installed above the photosensitive drum 1 and uniformly charges the photosensitive drum 1.
The exposure unit 3 forms an electrostatic latent image on the photosensitive drum 1 based on a document image read from an image data input unit (not shown).

現像手段4は、静電潜像が形成された感光体ドラム1表面にトナーを供給してトナー像を形成させるものである。ここで、現像手段4は、ロータリラック40と、複数の現像器4Y,4M,4C,4Kとを備えている。ロータリラック40は、回転手段(図示略)により回転軸41を中心に回転しながら複数の現像器4Y,4M,4C,4Kを感光体ドラムに対向する現像位置に順に移動させて現像を行わせるものである。複数の現像器のうち、イエロー現像器4Y、マゼンタ現像器4M、シアン現像器4C、ブラック現像器4Kは、4Y,4M,4C,4Kの順にロータリラック40の円周方向に並べて保持され、隣接する現像器は円周方向に約90度の間隔で配置される。   The developing means 4 supplies toner to the surface of the photosensitive drum 1 on which the electrostatic latent image is formed to form a toner image. Here, the developing means 4 includes a rotary rack 40 and a plurality of developing devices 4Y, 4M, 4C, 4K. The rotary rack 40 rotates the plurality of developing devices 4Y, 4M, 4C, and 4K sequentially to the developing positions facing the photosensitive drum while performing rotation by rotating means (not shown) around the rotation shaft 41. Is. Among the plurality of developing devices, the yellow developing device 4Y, the magenta developing device 4M, the cyan developing device 4C, and the black developing device 4K are held side by side in the circumferential direction of the rotary rack 40 in the order of 4Y, 4M, 4C, and 4K. The developing devices are arranged at intervals of about 90 degrees in the circumferential direction.

転写手段5は、感光体ドラム1のトナー像を記録媒体に転写するものであり、中間転写ベルト51、一次転写ローラ52および53、駆動ローラ55、二次転写対向ローラ54、二次転写ローラ56を備えている。中間転写ベルト51は、一次転写ローラ52および53、駆動ローラ55、二次転写対向ローラ54にエンドレス状に巻きかけられ、駆動ローラ55によって駆動されており、感光体ドラム1に形成されたトナー像が転写され一時的に保持される転写体の役割を果たしている。二次転写ローラ56は、中間転写ベルト51の外周面において二次転写対向ローラ54に対向する位置に配置され、記録媒体にトナー像を二次転写する役割を果たしている。   The transfer unit 5 transfers the toner image on the photosensitive drum 1 to a recording medium, and includes an intermediate transfer belt 51, primary transfer rollers 52 and 53, a driving roller 55, a secondary transfer counter roller 54, and a secondary transfer roller 56. It has. The intermediate transfer belt 51 is wound endlessly around the primary transfer rollers 52 and 53, the drive roller 55, and the secondary transfer counter roller 54, and is driven by the drive roller 55, and the toner image formed on the photosensitive drum 1. Plays the role of a transcript that is transferred and temporarily held. The secondary transfer roller 56 is disposed at a position facing the secondary transfer counter roller 54 on the outer peripheral surface of the intermediate transfer belt 51, and plays a role of secondary transfer of the toner image to the recording medium.

クリーニングブレード6は、感光体ドラム1に残留した残留現像剤などの付着物をクリーニングするものであり、例えば硬度77°のウレタンゴムを感光体ドラムに圧接している。
ローラ7は、感光体ドラム1の表面に当接して、トナーを回収したり吐き出したりするバッファの機能を有している。ローラ7は、金属シャフトの周りを発泡ゴムで覆った構成となっており、バネ(図示略)により感光体ドラム1に9.8N(片側4.9N)で付勢されている。また、ローラ7は感光体ドラム1に対して、接触部における表面速度がドラムの表面速度より速く、1.2倍で回転している。
The cleaning blade 6 is for cleaning deposits such as residual developer remaining on the photosensitive drum 1, and for example, urethane rubber having a hardness of 77 ° is pressed against the photosensitive drum.
The roller 7 is in contact with the surface of the photosensitive drum 1 and has a buffer function for collecting and discharging toner. The roller 7 has a configuration in which a metal shaft is covered with foamed rubber, and is biased to the photosensitive drum 1 by a spring (not shown) at 9.8 N (one side: 4.9 N). Further, the roller 7 rotates with respect to the photosensitive drum 1 at a surface speed at the contact portion that is 1.2 times faster than the surface speed of the drum.

定着手段8は、図2に示すように、回転自在に配設された定着体たる定着ローラ(加熱ローラ)81と、定着ローラ81に圧接しながら回転する加圧体たる加圧ローラ82から構成されている。定着ローラ81の内部には、ハロゲンランプ等のヒータ83が配設されている。又、定着ローラ81にはサーミスタ84が接触するように配設されており、温度調節回路を介してヒータ83への電圧を制御することにより定着ローラ81の表面の温度調節を行っている。この状態において、記録媒体22が搬送されてくると、定着ローラ81と加圧ローラ82は一定速度で回転し、記録媒体22が定着ローラ81と加圧ローラ82との間を通過する際に表裏両面から一定の圧力、温度で加圧、加熱され記録媒体表面上の未定着トナー像は溶融して定着され、記録媒体22上にフルカラー画像が形成される。画像が定着された記録媒体22は分離爪(図示略)によって定着ローラから81分離され、機外へ排出される。   As shown in FIG. 2, the fixing unit 8 includes a fixing roller (heating roller) 81 that is a rotatable fixing member, and a pressure roller 82 that is a pressure member that rotates while being in pressure contact with the fixing roller 81. Has been. A heater 83 such as a halogen lamp is disposed inside the fixing roller 81. A thermistor 84 is disposed in contact with the fixing roller 81, and the temperature of the surface of the fixing roller 81 is adjusted by controlling the voltage to the heater 83 through a temperature adjustment circuit. In this state, when the recording medium 22 is conveyed, the fixing roller 81 and the pressure roller 82 rotate at a constant speed, and the recording medium 22 passes through between the fixing roller 81 and the pressure roller 82. The unfixed toner image on the surface of the recording medium is melted and fixed by pressing and heating at a constant pressure and temperature from both sides, and a full-color image is formed on the recording medium 22. The recording medium 22 on which the image is fixed is separated 81 from the fixing roller by a separation claw (not shown) and is discharged outside the apparatus.

上述のような定着手段8に使用される定着ローラ81としては、例えばアルミ管などの金属の管の表面に、フッ素系樹脂等の離型性が良く、耐熱性、耐摩耗性に優れた材料が被覆してその外層を形成しているものが好ましい。画像形成装置が電子写真方式を用いたカラー複写機のように、特に画質を重視するものである場合は、定着ローラ81にはシリコーンゴムをローラの外層としたものを用いるのが好ましい。ただし、シリコーンゴムはフッ素樹脂に比べて離型性がやや劣るので、離型剤としてシリコーンオイルをシリコーンゴムの表面に塗布するのが望ましい。なお、シリコーンゴムにフッ素樹脂シートを巻きつけたものも用いてもよい。
一方、加圧ローラ82としては、特に制限されないが、例えば、中実鉄棒などを芯にもつ、シリコーンゴムローラを用いるのが好ましい。
As the fixing roller 81 used in the fixing unit 8 as described above, for example, a surface of a metal tube such as an aluminum tube has a good releasability such as a fluorine-based resin, and has excellent heat resistance and wear resistance. Are preferably coated to form the outer layer. In the case where the image forming apparatus emphasizes image quality especially like an electrophotographic color copier, it is preferable to use a fixing roller 81 having silicone rubber as an outer layer of the roller. However, silicone rubber is slightly inferior to fluororesin, so it is desirable to apply silicone oil as a release agent to the surface of silicone rubber. In addition, you may use what wound the fluororesin sheet | seat around the silicone rubber.
On the other hand, the pressure roller 82 is not particularly limited. For example, it is preferable to use a silicone rubber roller having a solid iron bar or the like as a core.

冷却手段9は、図2に示すように、回転自在に配設された冷却体たる冷却ローラ91と、冷却ローラ91に圧接しながら回転し、記録媒体22を搬送する搬送体たる搬送ローラ92を具備している。
冷却手段9は、定着手段8にて加熱されたトナー像を、トナーの軟化点より高温側から軟化点より低温側に(すなわち、トナーの軟化点近傍において)、急速に冷却するものである。
As shown in FIG. 2, the cooling unit 9 includes a cooling roller 91 that is a rotatably disposed cooling body, and a conveying roller 92 that is a conveying body that rotates while being pressed against the cooling roller 91 and conveys the recording medium 22. It has.
The cooling unit 9 rapidly cools the toner image heated by the fixing unit 8 from the high temperature side of the toner to the low temperature side of the softening point (that is, in the vicinity of the softening point of the toner).

加熱されたトナー像が冷却されると、冷却の過程でトナーに含まれる樹脂が収縮し、収縮痕が画像の表面に形成されやすくなる。特に、トナーの軟化点近傍では、体積変化が著しく、樹脂の収縮が最も起きやすい。また、トナーの軟化点近傍でトナー像を徐々に冷却すると(徐冷すると)樹脂の収縮が起こりやすくなる。収縮痕が形成されると画像表面の平滑性が低下するので、高光沢の画像が得られにくくなる。
しかし、本発明では、トナー像を、トナーの軟化点近傍にて急速に冷却することで、トナーに含まれる樹脂の収縮を抑制できる。そのため、画像表面の平滑性が向上し、高光沢の画像が得られる。
When the heated toner image is cooled, the resin contained in the toner shrinks during the cooling process, and shrinkage marks are easily formed on the surface of the image. Particularly, in the vicinity of the softening point of the toner, the volume change is remarkable and the resin is most likely to shrink. Further, when the toner image is gradually cooled (slowly cooled) near the softening point of the toner, the resin tends to shrink. When the shrinkage marks are formed, the smoothness of the image surface is lowered, so that it is difficult to obtain a high gloss image.
However, in the present invention, the shrinkage of the resin contained in the toner can be suppressed by rapidly cooling the toner image in the vicinity of the softening point of the toner. Therefore, the smoothness of the image surface is improved, and a high gloss image can be obtained.

トナーの軟化点近傍におけるトナー像の冷却速度は、150〜250℃/秒が好ましく、150〜230℃/秒がより好ましい。冷却速度が150℃/秒未満であると、冷却が不十分となり、樹脂の収縮を抑制しにくくなる傾向にある。一方、冷却速度が250℃/秒を超えると、画像表面に亀裂が生じる場合がある。
なお、冷却ローラ91を通過後のトナー像の表面温度が、トナーの軟化点よりも10〜35℃低くなることが好ましい。
The cooling rate of the toner image in the vicinity of the softening point of the toner is preferably 150 to 250 ° C./second, and more preferably 150 to 230 ° C./second. When the cooling rate is less than 150 ° C./second, the cooling is insufficient and the shrinkage of the resin tends to be difficult to suppress. On the other hand, if the cooling rate exceeds 250 ° C./second, cracks may occur on the image surface.
The surface temperature of the toner image after passing through the cooling roller 91 is preferably 10 to 35 ° C. lower than the softening point of the toner.

冷却ローラ91としては、例えばヒートパイプ(銅製)を用いるのが好ましい。ヒートパイプは、熱伝達に優れるため、トナー像に直接触れることでトナーを急冷することができる。しかしトナーとの密着性が低下するため、冷却速度にバラツキが生じてムラ画像になりやすい。そこで、溶融トナーとの離型性を確保する目的で、ヒートパイプの表面に、PFA(四フッ化エチレンとパーフロロアルコキシエチレン共重合体)シートを、プライマーを介して接着したものを用いてもよい。PFAシートの厚さは、ヒートパイプの外形φが20mmの場合、30μm程度が好ましい。さらに、PFAシートの代わりにシリコーンゴムを接着したものを用いてもよい。   As the cooling roller 91, for example, a heat pipe (made of copper) is preferably used. Since the heat pipe is excellent in heat transfer, the toner can be rapidly cooled by directly touching the toner image. However, since the adhesiveness with the toner is lowered, the cooling rate varies, and a non-uniform image is likely to occur. Therefore, for the purpose of ensuring releasability from the molten toner, a PFA (tetrafluoroethylene and perfluoroalkoxyethylene copolymer) sheet adhered to the surface of the heat pipe via a primer may be used. Good. The thickness of the PFA sheet is preferably about 30 μm when the outer diameter φ of the heat pipe is 20 mm. Furthermore, you may use what adhered the silicone rubber instead of the PFA sheet.

ヒートパイプは、冷媒を注入して用いるのが好ましい。冷媒としては、代替フロン;アンモニア冷媒;イソブタン系、メタノール、エタノール等の炭化水素;水などが挙げられる。
本発明では、上述したような冷却ローラ91を用いることで、エアなどを用いずにトナー像を冷却できるので、隣接する定着手段8は冷却されにくくなる。従って、消費電力が増加したり、定着手段8に備わる定着ローラ81の軸方向の温度にバラツキを低減したりできる。また、定着手段8周辺の暖気を画像形成装置内に撒き散らすことも少ないので、感光体ドラム1の感度変化や現像剤の帯電量変化による画像劣化が起こりにくくなる。
The heat pipe is preferably used by injecting a refrigerant. Examples of the refrigerant include alternative chlorofluorocarbons; ammonia refrigerants; hydrocarbons such as isobutane-based, methanol and ethanol; water and the like.
In the present invention, since the toner image can be cooled without using air or the like by using the cooling roller 91 as described above, the adjacent fixing unit 8 is hardly cooled. Therefore, power consumption can be increased, and variations in the axial temperature of the fixing roller 81 provided in the fixing unit 8 can be reduced. Further, since warm air around the fixing unit 8 is hardly scattered in the image forming apparatus, image deterioration due to a change in sensitivity of the photosensitive drum 1 or a change in the charge amount of the developer is less likely to occur.

さらに、冷却ローラ91は、図3に示すように、端部が通紙領域外まで伸ばされて、放熱フィン93に接続されている。放熱フィン93の直下にはファン94が設けられており、冷却ローラ91内に注入された冷媒を、放熱フィン93内で冷やしている。従って、連続通紙をした場合でも冷却ローラ91表面の温度を、雰囲気温度+3℃程度に維持することができる。   Further, as shown in FIG. 3, the end of the cooling roller 91 is extended to the outside of the sheet passing area and is connected to the heat radiation fin 93. A fan 94 is provided directly below the radiating fin 93, and the refrigerant injected into the cooling roller 91 is cooled in the radiating fin 93. Accordingly, even when continuous paper is passed, the surface temperature of the cooling roller 91 can be maintained at the ambient temperature + 3 ° C.

一方、搬送ローラ92としては、例えばシリコーンゴムローラを用いることができる。搬送ローラ92は、冷却ローラ91と押圧力29.4(片側)で圧接されている。
なお、搬送ローラ92は記録媒体22を介して冷却ローラ91に熱を奪われるので積極的に冷却する必要はない。
On the other hand, as the conveyance roller 92, for example, a silicone rubber roller can be used. The conveying roller 92 is in pressure contact with the cooling roller 91 with a pressing force of 29.4 (one side).
Note that the conveyance roller 92 is deprived of heat by the cooling roller 91 via the recording medium 22 and therefore does not need to be actively cooled.

冷却ローラ91と、搬送ローラ92の配置場所は、定着後のトナー温度が自然冷却で軟化点近傍まで下がらない距離であれば特に制限されないが、例えば定着ニップ部の出口から冷却ニップ部の入口までの距離dが10〜50mmになるように配置するのが好ましい。
ここで、定着ニップ部とは、図2に示すように、記録媒体22の搬送方向の、定着ローラ81と加圧ローラ82間の接触部分のことであり、定着ニップ部の出口とは、定着ニップ部の冷却手段9側の端部85のことである。一方、冷却ニップ部とは、図2に示すように、記録媒体22の搬送方向の、冷却ローラ91と搬送ローラ92間の接触部分のことであり、冷却ニップ部の入口とは、冷却ニップ部の定着手段8側の端部96のことである。
The location of the cooling roller 91 and the conveying roller 92 is not particularly limited as long as the toner temperature after fixing does not fall to the vicinity of the softening point due to natural cooling. For example, from the outlet of the fixing nip portion to the inlet of the cooling nip portion. The distance d is preferably 10 to 50 mm.
Here, as shown in FIG. 2, the fixing nip portion is a contact portion between the fixing roller 81 and the pressure roller 82 in the conveyance direction of the recording medium 22, and the outlet of the fixing nip portion is fixing. It is the end portion 85 on the cooling means 9 side of the nip portion. On the other hand, the cooling nip portion is a contact portion between the cooling roller 91 and the conveyance roller 92 in the conveyance direction of the recording medium 22 as shown in FIG. 2, and the inlet of the cooling nip portion is the cooling nip portion. This is an end portion 96 on the fixing unit 8 side.

また、冷却手段9には、図2に示すように、冷却ローラ91を通過する前後において、記録媒体22上のトナー像の表面温度を測定できるように、冷却ローラ91の前後に温度センサー95を設けてもよい。
温度センサー95としては、例えば非接触型の温度計を用いることができる。
In addition, as shown in FIG. 2, the cooling means 9 includes a temperature sensor 95 before and after the cooling roller 91 so that the surface temperature of the toner image on the recording medium 22 can be measured before and after passing through the cooling roller 91. It may be provided.
As the temperature sensor 95, for example, a non-contact type thermometer can be used.

次に、図1の画像形成装置100を用いて、本発明の画像形成方法について説明する。
まず、帯電手段2によって感光体ドラム1に帯電が行われた後、ロータリラック40がその中心部に設けられている回転軸41を中心に回転する。そして、ロータリラック40は、最初色であるブラックに対応した現像器4Kが感光体ドラム1に対向する位置である現像位置に停止する。この状態で、ブラックに対応した露光が露光手段3によって行われ、ブラックに対応した静電潜像が感光体ドラム1の表面に形成される。この静電潜像は、現像器4Kでトナー像化され、感光体ドラム1表面に形成されたこのトナー像は一次転写ローラ52および53に印加された転写バイアスによって転写ベルト51上に転写される。
このようしてブラックのトナー像の転写ベルト51上への形成が完了すると、ロータリラック40がその中心部に設けられている回転軸41を中心に回転し、シアンに対応した現像器4Cが現像位置に位置づけられる。このような動作が他の色、シアン、マゼンタ、イエローに関しても行われて、転写ベルト51上にフルカラーのトナー像が形成される。
Next, the image forming method of the present invention will be described using the image forming apparatus 100 of FIG.
First, after the photosensitive drum 1 is charged by the charging unit 2, the rotary rack 40 rotates around the rotary shaft 41 provided at the center thereof. Then, the rotary rack 40 stops at the developing position where the developing device 4K corresponding to the first color, black, faces the photosensitive drum 1. In this state, exposure corresponding to black is performed by the exposure unit 3, and an electrostatic latent image corresponding to black is formed on the surface of the photosensitive drum 1. The electrostatic latent image is converted into a toner image by the developing device 4K, and the toner image formed on the surface of the photosensitive drum 1 is transferred onto the transfer belt 51 by a transfer bias applied to the primary transfer rollers 52 and 53. .
When the formation of the black toner image on the transfer belt 51 is completed in this way, the rotary rack 40 rotates around the rotation shaft 41 provided at the center thereof, and the developing device 4C corresponding to cyan develops. Positioned to position. Such an operation is also performed for other colors, cyan, magenta, and yellow, and a full-color toner image is formed on the transfer belt 51.

上記のように、トナー像が中間転写ベルト51に一次転写する過程では、二次転写ローラ56は転写ベルト51から離間される。一方、フルカラーのトナー像が転写ベルト51に形成されると、二次転写ローラ56は転写ベルト51に当接される。その際、タイミングを合わせて給紙部20から給紙ローラ21等によって転写位置まで搬送された記録媒体22に、二次転写ローラ56に印加された二次転写バイアスにより転写ベルト51に形成されたフルカラーのトナー像が転写される。   As described above, the secondary transfer roller 56 is separated from the transfer belt 51 in the process of primary transfer of the toner image to the intermediate transfer belt 51. On the other hand, when a full-color toner image is formed on the transfer belt 51, the secondary transfer roller 56 is brought into contact with the transfer belt 51. At this time, the transfer belt 51 is formed on the recording medium 22 conveyed from the paper supply unit 20 to the transfer position by the paper supply roller 21 or the like at the same timing by the secondary transfer bias applied to the secondary transfer roller 56. A full color toner image is transferred.

次いで、記録媒体に転写されたフルカラーのトナー像は、図2に示すように定着手段8による加熱・加圧によって記録媒体22に定着される。トナーの加熱温度は、トナーの軟化点より高温であればよいが、トナーの軟化点より25〜40℃高温であることが好ましい。
定着手段8により加熱されたトナー像は、冷却手段9によって、トナーの軟化点より高温側から軟化点より低温側に(すなわち、トナーの軟化点近傍にて)、急速に冷却される。冷却速度は、150〜250℃/秒が好ましく、150〜230℃/秒がより好ましい。
その後、記録媒体22は図1に示す排紙部30に排出される。
Next, the full-color toner image transferred to the recording medium is fixed to the recording medium 22 by heating and pressing by the fixing unit 8 as shown in FIG. The heating temperature of the toner may be higher than the softening point of the toner, but is preferably 25 to 40 ° C. higher than the softening point of the toner.
The toner image heated by the fixing unit 8 is rapidly cooled by the cooling unit 9 from the high temperature side of the toner to the low temperature side of the softening point (that is, near the softening point of the toner). The cooling rate is preferably 150 to 250 ° C./second, and more preferably 150 to 230 ° C./second.
Thereafter, the recording medium 22 is discharged to the paper discharge unit 30 shown in FIG.

一方、感光体ドラム1に残留した残留現像剤は、クリーニングブレード6によりクリーニングされて、廃トナーコンテナ(図示略)に廃棄される。また、転写ベルト51に残留したトナーは、転写ベルト51の清掃装置(図示略)を二次転写後に転写ベルト51に当接させることによってクリーニングされ、廃トナーコンテナ(図示略)に廃棄される。転写ベルト51の清掃装置は転写ベルト51の一周分をクリーニングした後、転写ベルト51から離間される。   On the other hand, the residual developer remaining on the photosensitive drum 1 is cleaned by the cleaning blade 6 and discarded in a waste toner container (not shown). The toner remaining on the transfer belt 51 is cleaned by bringing a cleaning device (not shown) of the transfer belt 51 into contact with the transfer belt 51 after the secondary transfer, and is discarded in a waste toner container (not shown). The cleaning device for the transfer belt 51 is separated from the transfer belt 51 after cleaning the entire circumference of the transfer belt 51.

以上、説明したように、本発明によれば、トナーの軟化点近傍にてトナー像を急速に冷却することで、トナーに含まれる樹脂の収縮を抑制し、画像表面の平滑性を向上させることができ、高光沢の画像が得られる。
また、本発明によれば、深みのある色材本来の鮮やかな色合いが得られるので、特にカラー画像を形成する場合に好適である。
さらに、トナー像を急冷する際に、記録媒体(用紙)も冷却されるので、排出紙の温度を低下できる。
また、画像表面の平滑性が向上するので、排出紙のスタッキング性も向上する。
As described above, according to the present invention, the toner image is rapidly cooled in the vicinity of the softening point of the toner, thereby suppressing the shrinkage of the resin contained in the toner and improving the smoothness of the image surface. And a high gloss image can be obtained.
In addition, according to the present invention, a deep color material original vivid hue can be obtained, which is particularly suitable for forming a color image.
Furthermore, since the recording medium (paper) is also cooled when the toner image is rapidly cooled, the temperature of the discharged paper can be lowered.
Further, since the smoothness of the image surface is improved, the stacking property of the discharged paper is also improved.

なお、本発明においては、冷却手段にエアを用いていなので、冷却手段に隣接する定着手段は冷却されにくい。従って、消費電力が増加したり、定着手段に備わる定着ローラの軸方向の温度にバラツキが生じたりすることが少ない。また、定着手段周辺の暖気を画像形成装置内に撒き散らすことも少ないので、感光体ドラムの感度変化や現像剤の帯電量変化による画像劣化が起こりにくい。   In the present invention, since air is used for the cooling means, the fixing means adjacent to the cooling means is not easily cooled. Therefore, there is little increase in power consumption or variation in the axial temperature of the fixing roller provided in the fixing unit. Further, since the warm air around the fixing unit is hardly scattered in the image forming apparatus, image deterioration due to a change in the sensitivity of the photosensitive drum and a change in the charge amount of the developer hardly occurs.

以下、本発明について実施例を挙げて具体的に説明する。
[トナーAの製造]
スチレン80質量部、2-エチルヘキシルメタクリレート20質量部、着色剤としてシアン顔料(C.I.ピグメントブルー15:3)5質量部、低分子量ポリプロピレン3質量部、電荷制御剤として4級アンモニウム塩化合物(オリエント化学工業社製、「P−51」)2質量部、架橋剤としてジビニルベンゼン1質量部の混合溶液に重合開始剤2,2-アゾビス(2,4-ジメチルバレロニトリル)2質量部加え、これらを精製水400質量部に加え、さらに懸濁安定剤として第三リン酸カルシウム5質量部とドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム0.1質量部を添加し、TKホモミキサー(特殊機化工業社製)を用いて、回転数7000rpmで20分間攪拌し、さらに窒素雰囲気下、70℃、100rpmで10時間重合反応させ、体積平均粒径6.3μmの粉体を得た。この粉体に疎水性シリカ粉末を1.5質量部加え、ヘンシェルミキサー(三井鉱山社製)にて混合することにより体積平均粒径6.3μmのトナーA(シアントナー)を得た。なお、体積平均粒径は、マルチマイザーIII(コールスターカウンター社製)にて測定した。
得られたトナーAの帯電量を吸引式帯電量測定装置(トレック社)にて測定したところ、33μC/gであった。
Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to examples.
[Production of Toner A]
80 parts by mass of styrene, 20 parts by mass of 2-ethylhexyl methacrylate, 5 parts by mass of a cyan pigment (CI Pigment Blue 15: 3) as a colorant, 3 parts by mass of low molecular weight polypropylene, and a quaternary ammonium salt compound ( 2 parts by mass of “P-51” manufactured by Orient Chemical Industries Co., Ltd. and 2 parts by mass of a polymerization initiator 2,2-azobis (2,4-dimethylvaleronitrile) are added to a mixed solution of 1 part by mass of divinylbenzene as a crosslinking agent. These are added to 400 parts by mass of purified water, and 5 parts by mass of tribasic calcium phosphate and 0.1 part by mass of sodium dodecylbenzenesulfonate are added as suspension stabilizers, and a TK homomixer (manufactured by Tokushu Kika Kogyo Co., Ltd.) is used. And stirred for 20 minutes at a rotational speed of 7000 rpm, and further subjected to a polymerization reaction in a nitrogen atmosphere at 70 ° C. and 100 rpm for 10 hours. To obtain a powder having an average particle diameter of 6.3 [mu] m. To this powder, 1.5 parts by mass of hydrophobic silica powder was added and mixed with a Henschel mixer (manufactured by Mitsui Mining) to obtain toner A (cyan toner) having a volume average particle size of 6.3 μm. The volume average particle size was measured with Multimizer III (Colestar Counter).
The charge amount of the obtained toner A was measured by a suction-type charge amount measuring device (Trek) and found to be 33 μC / g.

(軟化点の測定)
得られたトナーAの軟化点を、フローテスター(島津製作所社製、「CFT−500A」)で測定したところ、117℃であった。
なお、軟化点の測定は、1.5gのトナーAを、16MPaの圧力にて直径1cmの円柱状に圧縮した測定サンプルを用い、押出圧力:1.2732MPa、昇温速度:6℃/分、ダイ径:1.0mm、ダイ長さ:1.0mmの条件下にて、測定サンプルが半分流出した時の温度を軟化温度とした。
(Measurement of softening point)
The softening point of the obtained toner A was measured by a flow tester (manufactured by Shimadzu Corporation, “CFT-500A”) and found to be 117 ° C.
The softening point was measured using a measurement sample obtained by compressing 1.5 g of toner A into a cylindrical column having a diameter of 1 cm at a pressure of 16 MPa, extrusion pressure: 1.2732 MPa, temperature increase rate: 6 ° C./min, Under the conditions of die diameter: 1.0 mm and die length: 1.0 mm, the temperature when the measurement sample half-flowed was defined as the softening temperature.

[二成分系現像剤の製造]
<結着樹脂の製造>
スチレン70質量部、アクリル酸ブチル30質量部からなるモノマー溶液を、重合開始剤として2,2’−アゾビス−(2,4−ジメチルバレロニトリル)(和光純薬社製、「V−65」)6質量部と、溶媒としてトルエン200質量部が入っている溶液中(コンデンサーを具備し、トルエンを還流)に3時間かけて滴下した。滴下後、60℃に保った状態で12時間重合した後、トルエンを減圧蒸留して除去し、トナー用の結着樹脂No.1を得た。
<トナーBの製造>
結着樹脂No.1に、電荷制御材として4級アンモニウム塩化合物(オリエント化学工業社製、「P−51」)3質量部、着色剤としてシアン顔料(チバガイキー社製、「PB15−3」)4質量部、及び離型剤としてポリエチレンワックス(日本石油社製、「155マイクロワックス」)5質量部をヘンシェルミキサーで混合した後、2軸押出機で溶融混練してトナー用樹脂組成物を調製した。
得られたトナー用樹脂組成物を気流式粉砕機で微粉砕し、風力分級機で分級処理し、体積基準での平均粒径が8μmのトナー粒子を得た。
このトナー粒子100質量部に対して、表面処理剤としての疎水性シリカ(キャボット社製、「TG820」)を0.5質量部、酸化チタン(チタン工業社製、「EC−100T」)を0.8質量部添加し、ヘンシェルミキサーで高撹拌混合してトナーB(シアントナー)とした。
<二成分系現像剤の製造>
トナーBをシリコーン樹脂で表面被覆した平均粒径80μmのフェライトキャリヤ(パウダ−テック社製、「EF−60B」)にトナー濃度が5質量%となるように配合し、均一に攪拌混合して二成分系現像剤を得た。
[Manufacture of two-component developer]
<Manufacture of binder resin>
A monomer solution composed of 70 parts by mass of styrene and 30 parts by mass of butyl acrylate was used as a polymerization initiator, and 2,2′-azobis- (2,4-dimethylvaleronitrile) (“V-65” manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) 6 parts by mass and a solution containing 200 parts by mass of toluene as a solvent (having a condenser and refluxing toluene) were added dropwise over 3 hours. After the dropwise addition, polymerization was carried out for 12 hours while maintaining the temperature at 60 ° C., and then toluene was removed by distillation under reduced pressure. 1 was obtained.
<Manufacture of toner B>
Binder resin no. 1, 3 parts by mass of a quaternary ammonium salt compound (“P-51”, manufactured by Orient Chemical Co., Ltd.) as a charge control material, 4 parts by mass of a cyan pigment (“PB15-3”, manufactured by Ciba-Gaykey, Inc.) as a colorant, and A resin composition for toner was prepared by mixing 5 parts by mass of polyethylene wax (“155 microwax”, manufactured by Nippon Oil Co., Ltd.) as a release agent with a Henschel mixer, and then melt-kneading with a twin screw extruder.
The obtained resin composition for toner was finely pulverized with an airflow pulverizer and classified with an air classifier to obtain toner particles having an average particle diameter of 8 μm on a volume basis.
With respect to 100 parts by mass of the toner particles, 0.5 part by mass of hydrophobic silica (manufactured by Cabot, “TG820”) as a surface treatment agent, and 0 by titanium oxide (manufactured by Titanium Industry Co., “EC-100T”) .8 parts by mass was added and mixed with high agitation with a Henschel mixer to obtain toner B (cyan toner).
<Manufacture of two-component developer>
Toner B is blended with a ferrite carrier (“PF-60B” manufactured by Powder Tech Co., Ltd.) having an average particle diameter of 80 μm whose surface is coated with a silicone resin so that the toner concentration becomes 5% by mass, and the mixture is uniformly stirred and mixed. A component developer was obtained.

(軟化点の測定)
得られたトナーBの軟化点を、フローテスター(島津製作所社製、「CFT−500A」)で測定したところ、110℃であった。
なお、軟化点の測定はトナーAと同様に行った。
(Measurement of softening point)
It was 110 degreeC when the softening point of the obtained toner B was measured with the flow tester (Shimadzu Corporation make, "CFT-500A").
The softening point was measured in the same manner as toner A.

[実施例1〜4]
<画像形成装置の構成>
画像形成装置として、図1、2に示す構成のものを、現像剤に合わせて適宜改造して用いた。また、現像剤として、先に得られたトナーA(シアントナー)を用い、現像容器に収容した。なお、定着手段8および冷却手段9の構成は以下示す通りである。
(定着手段)
定着ローラ81として、外径φ30mm、肉厚1.0mmのアルミ管の表面に、硬度5度(JIS−A)、厚み200μmのシリコーンゴムを被覆し、さらにその表面に厚み30μmのPFA(四フッ化エチレンとパーフロロアルコキシエチレン共重合体)チューブを、プライマーを介して接着させたものを用いた。定着ローラ81の内部にハロゲンヒータランプ83を配置し、定着ローラ81の表面に接触させたサーミスタ84により定着ローラ表面温度が常に170℃になるようにランプの点灯制御を行なった。
加圧ローラ82として、外径30mm、硬度5度(JIS−A)、厚み6mmのシリコーンゴムの芯に、外形φ18mmの芯金を有する中実鉄棒を用いた。
[Examples 1 to 4]
<Configuration of image forming apparatus>
The image forming apparatus having the configuration shown in FIGS. 1 and 2 was appropriately modified according to the developer. Further, the toner A (cyan toner) obtained previously was used as a developer, and the developer was stored in a developing container. The configurations of the fixing unit 8 and the cooling unit 9 are as follows.
(Fixing means)
As the fixing roller 81, the surface of an aluminum tube having an outer diameter of 30 mm and a wall thickness of 1.0 mm is coated with a silicone rubber having a hardness of 5 degrees (JIS-A) and a thickness of 200 μm, and a PFA having a thickness of 30 μm is applied to the surface. (Ethylene fluoride and perfluoroalkoxyethylene copolymer) tube bonded with a primer was used. A halogen heater lamp 83 is arranged inside the fixing roller 81, and the lamp lighting is controlled by a thermistor 84 in contact with the surface of the fixing roller 81 so that the surface temperature of the fixing roller is always 170 ° C.
As the pressure roller 82, a solid iron rod having a core metal having an outer diameter of 18 mm was used on a silicone rubber core having an outer diameter of 30 mm, a hardness of 5 degrees (JIS-A), and a thickness of 6 mm.

(冷却手段)
冷却ローラ91と、該冷却ローラ91に対向する搬送ローラ92は、定着ニップ部の出口から冷却ニップ部の入口までの距離dが30mm(すなわち、記録媒体の搬送速度が150mm/秒なので時間的には0.2秒下流)になるように配置した。
搬送ローラ92として、外形φ20mm、硬度5度(JIS−A)のシリコーンゴムローラを用いた。
冷却ローラ91として、外形φが20mmのヒートパイプに代替フロン(冷媒)を注入した冷却ローラA〜Dを用いた。なお、冷却ローラ通過後のトナー像の表面温度が、表1に示す値になるように、各ヒートパイプに注入する代替フロンの注入量を調整した。
(Cooling means)
The cooling roller 91 and the conveying roller 92 opposed to the cooling roller 91 have a distance d from the outlet of the fixing nip portion to the inlet of the cooling nip portion of 30 mm (that is, since the recording medium conveying speed is 150 mm / sec. Was placed 0.2 seconds downstream).
As the conveying roller 92, a silicone rubber roller having an outer diameter of 20 mm and a hardness of 5 degrees (JIS-A) was used.
As the cooling roller 91, cooling rollers A to D were used in which alternative chlorofluorocarbon (refrigerant) was injected into a heat pipe having an outer diameter φ of 20 mm. In addition, the injection amount of the alternative chlorofluorocarbon to be injected into each heat pipe was adjusted so that the surface temperature of the toner image after passing through the cooling roller became the value shown in Table 1.

<評価>
前記画像形成装置に各冷却ローラを取付け、冷却ローラ通過前後(38mm=0.25秒後)のトナー像の表面温度を記録しながら画像サンプルを採取した。なお、測定間隔は冷却ローラ91の回転中心と搬送ローラ92の回転中心を結ぶ直線と、記録媒体の搬送路との交点を中心として搬送方向上流、下流側にそれぞれ19mmとした。また、記録媒体として、mondi社製の「Color Copy紙、坪量90g/m」を用いた。また、記録媒体上のトナー量は1.5mg/cm、冷却ローラ通過前のトナー像の表面温度は、140℃であった。
印字枚数200枚目における、冷却ローラ通過後のトナー像の表面温度、冷却手段における冷却速度、および画像サンプルの画像表面の光沢度を表1に示す。ただし、冷却速度および光沢度は以下のようにして求めた。
<Evaluation>
Each cooling roller was attached to the image forming apparatus, and an image sample was taken while recording the surface temperature of the toner image before and after passing through the cooling roller (38 mm = 0.25 seconds later). The measurement interval was 19 mm upstream and downstream in the transport direction with the intersection of the straight line connecting the rotation center of the cooling roller 91 and the rotation center of the transport roller 92 and the transport path of the recording medium as the center. Further, “Color Copy paper, basis weight 90 g / m 2 ” manufactured by mondi was used as a recording medium. The toner amount on the recording medium was 1.5 mg / cm 2 , and the surface temperature of the toner image before passing through the cooling roller was 140 ° C.
Table 1 shows the surface temperature of the toner image after passing through the cooling roller, the cooling speed in the cooling means, and the glossiness of the image surface of the image sample when the number of printed sheets is 200. However, the cooling rate and the glossiness were determined as follows.

(冷却速度)
下記式(1)より冷却速度を算出した。
冷却速度[℃/秒]={(冷却ローラ通過前のトナー像の表面温度)−(冷却ローラ通過後のトナー像の表面温度)}/0.25 ・・・(1)
(光沢度)
画像サンプルの画像表面の光沢度を、光沢計(堀場製作所社製、「ハンディグロスチェッカIG−331」、入射角:60°)にて測定し、光沢度の値から以下の評価基準にて評価した。なお、◎、○を合格とする。
◎:光沢度が41以上。
○:光沢度が31以上、40未満。
×:光沢度が30未満。
(Cooling rate)
The cooling rate was calculated from the following formula (1).
Cooling rate [° C./second]={(surface temperature of toner image before passing through cooling roller) − (surface temperature of toner image after passing through cooling roller)} / 0.25 (1)
(Glossiness)
The glossiness of the image surface of the image sample was measured with a gloss meter (manufactured by HORIBA, Ltd., “Handy Gloss Checker IG-331”, incident angle: 60 °), and evaluated from the gloss value according to the following evaluation criteria. did. ◎ and ○ are acceptable.
A: The glossiness is 41 or more.
○: Glossiness is 31 or more and less than 40.
X: Glossiness is less than 30.

[実施例5]
現像剤としてトナーBより製造した二成分系現像剤を用いた以外は、実施例2と同様に行い、評価した。結果を表1に示す。
[Example 5]
Evaluation was performed in the same manner as in Example 2 except that a two-component developer produced from toner B was used as the developer. The results are shown in Table 1.

[実施例6]
現像剤としてトナーBより製造した二成分系現像剤を用いた以外は、実施例3と同様に行い、評価した。結果を表1に示す。
[Example 6]
Evaluation was performed in the same manner as in Example 3 except that a two-component developer produced from toner B was used as the developer. The results are shown in Table 1.

[比較例1]
冷却ローラとして、冷却ローラ通過後のトナー像の表面温度が、表1に示す値になるように、代替フロンの注入量を調整しながら、ヒートパイプに代替フロンを注入した冷却ローラEを用いた以外は、実施例1〜4と同様に行い、評価した。結果を表1に示す。
[Comparative Example 1]
As the cooling roller, a cooling roller E was used in which an alternative chlorofluorocarbon was injected into the heat pipe while adjusting the injection amount of the alternative chlorofluorocarbon so that the surface temperature of the toner image after passing through the cooling roller became the value shown in Table 1. Except for the above, evaluation was performed in the same manner as in Examples 1 to 4. The results are shown in Table 1.

[比較例2]
冷却ローラを取付けなかった以外は、実施例1〜4と同様に行い、評価した。結果を表1に示す。
[Comparative Example 2]
Evaluation was performed in the same manner as in Examples 1 to 4, except that no cooling roller was attached. The results are shown in Table 1.

Figure 2009020343
Figure 2009020343

表1から明らかなように、各実施例で得られた画像は、いずれも比較例のものに比べて光沢度が高かった。また、目視においても高光沢であることが明らかであり、コート紙でないと得られないような高品質な画像が得られた。実施例1〜6の場合、本実施例で用いたシアントナー(トナーAまたはトナーB)の軟化点(117℃または110℃)よりも高温側から低温側にトナー像を急冷したことにより、トナーに含まれる樹脂の収縮が効果的に抑制され、結果、画像表面の平滑性が向上し、光沢度が上昇したと推測できる。ただし、実施例1の場合は、冷却速度が実施例2、3に比べて速かったため(すなわち、シアントナーの軟化点よりも40℃以上も下回る温度まで冷却したため)、画像表面に亀裂が生じていた。そのため、光沢度の値は実施例2、3よりは低かった。
一方、比較例1は、トナー像を、シアントナーの軟化点近傍にて急冷しなかったため、光沢度が実施例に比べて劣っていた。
また、比較例2は、冷却ローラを用いなかったため、トナー像がほとんど冷却されず、光沢度はさらに劣っていた。
As apparent from Table 1, the glossiness of the images obtained in each example was higher than that of the comparative example. Moreover, it was clear that it was highly glossy visually, and a high-quality image that could only be obtained with coated paper was obtained. In Examples 1 to 6, the toner image was rapidly cooled from the higher temperature side to the lower temperature side than the softening point (117 ° C. or 110 ° C.) of the cyan toner (toner A or toner B) used in this example. It can be presumed that the shrinkage of the resin contained in is effectively suppressed, and as a result, the smoothness of the image surface is improved and the glossiness is increased. However, in the case of Example 1, since the cooling rate was higher than that of Examples 2 and 3 (that is, the temperature was lowered to 40 ° C. or more below the softening point of the cyan toner), the image surface was cracked. It was. Therefore, the gloss value was lower than those in Examples 2 and 3.
On the other hand, in Comparative Example 1, since the toner image was not rapidly cooled in the vicinity of the softening point of the cyan toner, the glossiness was inferior to that of the Example.
In Comparative Example 2, since the cooling roller was not used, the toner image was hardly cooled and the glossiness was further inferior.

なお、各実施例、比較例で得られた画像サンプルの画像表面をデジタルマイクロスコープ(株式会社キーエンス製、「VHX−600」、1000〜2000倍)にて観察した結果、各実施例では、僅かに凹んだ斑点が確認され、光沢度が高くなるに連れて斑点の大きさが小さく、間隔が狭く、深さが浅くなっていた。
一方、各比較例では、実施例に比べて、大きく、間隔が広く、凹みの大きい斑点が確認された。
In addition, as a result of observing the image surface of the image sample obtained by each Example and the comparative example with the digital microscope (the Keyence Corporation make, "VHX-600", 1000-2000 times), in each Example, it is slightly As the glossiness increased, the size of the spots became smaller, the interval was narrower, and the depth became shallower.
On the other hand, in each comparative example, spots larger than those of the example, wide in intervals, and large indentations were confirmed.

本発明の画像形成装置の一例を示す概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram illustrating an example of an image forming apparatus of the present invention. 定着手段および冷却手段の一例を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows an example of a fixing means and a cooling means. 図2に示す冷却手段の側面図である。It is a side view of the cooling means shown in FIG.

符号の説明Explanation of symbols

2:帯電手段、3:露光手段、4:現像手段、5:転写手段、8:定着手段、81:定着ローラ、82:加圧ローラ、9:冷却手段、91:冷却ローラ、92:搬送ローラ、100:画像形成装置   2: charging means, 3: exposure means, 4: developing means, 5: transfer means, 8: fixing means, 81: fixing roller, 82: pressure roller, 9: cooling means, 91: cooling roller, 92: transport roller , 100: Image forming apparatus

Claims (4)

記録媒体上に画像形成されたトナー像を、トナーの軟化点より高温に加熱して定着させる定着手段と、定着されたトナー像を、トナーの軟化点より高温側から軟化点より低温側に、急速に冷却する冷却手段とを有することを特徴とする画像形成装置。   Fixing means for fixing the toner image formed on the recording medium by heating to a temperature higher than the softening point of the toner, and fixing the toner image from the high temperature side to the lower temperature side than the softening point of the toner, An image forming apparatus comprising: a cooling unit that rapidly cools the image forming apparatus. 前記冷却手段における冷却速度が150〜250℃/秒であることを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。   The image forming apparatus according to claim 1, wherein a cooling rate in the cooling unit is 150 to 250 ° C./second. 記録媒体上に画像形成されたトナー像を、トナーの軟化点より高温に加熱して定着させた後、定着されたトナー像を、トナーの軟化点より高温側から軟化点より低温側に、急速に冷却することを特徴とする画像形成方法。   After the toner image formed on the recording medium is heated and fixed at a temperature higher than the softening point of the toner, the fixed toner image is rapidly moved from the high temperature side to the low temperature side from the softening point. And an image forming method. 冷却速度が150〜250℃/秒であることを特徴とする請求項3に記載の画像形成方法。   The image forming method according to claim 3, wherein the cooling rate is 150 to 250 ° C./second.
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