JP2011053615A - Fixing device and image forming apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置、及び、画像形成装置に用いられる定着装置に関するものである。詳しくは、トナーの樹脂成分の少なくとも一部を溶解又は膨潤させて記録媒体上に定着させる定着液を記録媒体上またトナー像担持体上のトナー像に付与する定着装置、及びこれを備えた画像形成装置に関するものである。 The present invention relates to an image forming apparatus such as a copying machine, a facsimile, and a printer, and a fixing device used in the image forming apparatus. More specifically, a fixing device that applies a fixing liquid that dissolves or swells at least a part of the resin component of the toner and fixes the toner component on the recording medium to the toner image on the recording medium or the toner image carrier, and an image including the fixing device. The present invention relates to a forming apparatus.
プリンタ、ファクシミリ及び複写装置のような画像形成装置は、紙、布、及びOHP用シートのような記録媒体に、画像情報に基づいて文字や記号を含む画像を形成する装置である。画像形成装置には種々の方式があるが、電子写真方式の画像形成装置が普通紙に高精細な画像を高速で形成することができる点から広くオフィスで使用されている。この電子写真方式の画像形成装置では、定着速度、定着画像品質等の点から記録媒体上のトナーを加熱して軟化あるいは溶融させ、軟化等させたトナーを加圧することによって、トナーを記録媒体上に定着させる熱定着方式が広く普及している。この熱定着方式は、高い定着速度及び高い定着画像品質を提供することができるため、好適に用いられている。 Image forming apparatuses such as printers, facsimile machines, and copying machines are apparatuses that form images including characters and symbols on recording media such as paper, cloth, and OHP sheets based on image information. There are various types of image forming apparatuses, and electrophotographic image forming apparatuses are widely used in offices because they can form high-definition images on plain paper at high speed. In this electrophotographic image forming apparatus, the toner on the recording medium is heated and softened or melted from the viewpoint of fixing speed, fixed image quality, etc., and the softened toner is pressed to apply the toner onto the recording medium. The heat fixing method for fixing to the surface is widely spread. This thermal fixing method is suitably used because it can provide a high fixing speed and high fixed image quality.
しかし、このような熱定着方式を採用した電子写真方式の画像形成装置における消費電力の半分以上は、熱定着方式の定着装置においてトナーを加熱するために消費されている。一方、近年における環境問題対策の観点からは、低消費電力(省エネルギー)の画像形成装置が望まれている。そこで、従来の画像形成装置における消費電力の半分以上を消費する定着装置での省エネルギー化が求められている。従来の熱定着方式の定着装置では加熱処理に多くの電力を消費していたため、トナーを定着するためにトナーを加熱する温度を今までよりも極端に低下させる定着方式、又は、トナーを加熱することを必要としない定着方式が望まれている。特に、トナーを加熱することなくトナーを記録媒体に定着させる非加熱定着方式が低消費電力の点で理想的である。
このような非加熱定着方式としては、トナーの樹脂成分の少なくとも一部を溶解または膨潤させることでトナーを軟化させる軟化剤を含有する定着液を記録媒体表面上のトナー像に付与してトナー像を定着させる湿式定着方式が知られている(例えば、特許文献1〜特許文献4に記載の定着装置で用いる定着方式)。このように、湿式定着方式の定着装置ではトナーを軟化させるために加熱処理を行う必要がないため、熱定着方式に比べて省エネルギー化を実現することができる。
However, more than half of the power consumption in the electrophotographic image forming apparatus adopting such a heat fixing method is consumed for heating the toner in the heat fixing method fixing device. On the other hand, an image forming apparatus with low power consumption (energy saving) is desired from the viewpoint of countermeasures for environmental problems in recent years. Therefore, there is a demand for energy saving in the fixing device that consumes more than half of the power consumption in the conventional image forming apparatus. The conventional heat fixing type fixing device consumes a large amount of electric power for the heat treatment, and therefore, the fixing method that heats the toner extremely to fix the toner or the toner is heated much lower than before. A fixing method that does not require this is desired. In particular, a non-heat fixing method in which toner is fixed to a recording medium without heating the toner is ideal in terms of low power consumption.
In such a non-heat fixing method, a toner image is formed by applying a fixing solution containing a softening agent that softens the toner by dissolving or swelling at least a part of the resin component of the toner to the toner image on the surface of the recording medium. There is known a wet fixing method for fixing a toner (for example, a fixing method used in a fixing device described in Patent Documents 1 to 4). As described above, the wet fixing type fixing device does not need to perform heat treatment to soften the toner, so that energy saving can be realized as compared with the thermal fixing type.
特許文献1〜特許文献4の何れの特許文献に記載の定着装置も、接触型の定着液付与手段である塗布ローラを用いて定着液を液状のまま記録媒体に塗布することで、定着液を記録媒体上の未定着トナー像に付与する構成である。このような液状の定着液をトナー像に塗布して定着を行う構成では、記録媒体上のトナー像への定着液の微量塗布と塗布ローラへのトナーオフセット防止を両立させることが極めて難しいという問題があった。以下、この問題について説明する。 In any of the fixing devices described in Patent Documents 1 to 4, the fixing liquid is applied to the recording medium in a liquid state using an application roller that is a contact-type fixing liquid application unit, so that the fixing liquid is applied. In this configuration, the toner image is applied to an unfixed toner image on the recording medium. In a configuration in which such a liquid fixing solution is applied to a toner image for fixing, it is extremely difficult to achieve both the application of a small amount of the fixing solution to the toner image on the recording medium and the prevention of toner offset to the application roller. was there. Hereinafter, this problem will be described.
塗布ローラを用いて記録媒体上の未定着トナー像へ定着液を塗布する構成において、定着液を記録媒体に微量付与するために、塗布ローラ上の定着液の層の厚みが未定着トナー像の層よりも薄くした場合、次のような問題が生じることがあった。塗布ローラの表面が記録媒体と接触した後、塗布ローラの表面が記録媒体から剥離する位置で、記録媒体に付与されず塗布ローラ表面に残った定着液の液膜によって生じる表面張力で記録媒体上のトナー層のトナー粒子が引っ張られてしまう。これにより、塗布ローラの表面にオフセットしたトナー粒子が付着し、塗布ローラと剥離した後の記録媒体上のトナー像が大幅に乱れてしまう。 In the configuration in which the fixing liquid is applied to the unfixed toner image on the recording medium using the application roller, the thickness of the fixing liquid layer on the application roller is set to When it was made thinner than the layer, the following problem sometimes occurred. After the surface of the coating roller comes into contact with the recording medium, the surface of the coating roller peels from the recording medium, and the surface tension generated by the liquid film of the fixing liquid not applied to the recording medium and remaining on the surface of the coating roller The toner particles in the toner layer are pulled. As a result, offset toner particles adhere to the surface of the coating roller, and the toner image on the recording medium after peeling off from the coating roller is greatly disturbed.
逆に、塗布ローラ上の定着液の層の厚みを未定着トナー層よりも十分厚くすると、塗布ローラが記録媒体から剥離する位置では、液量が多いため塗布ローラの表面の液膜による表面張力が記録媒体上のトナー層のトナー粒子に作用しにくくなる。これにより、塗布ローラ側にトナーが付着しにくくなるが、記録媒体の表面に多量の定着液が塗布されるため、記録媒体上で過剰な定着液により定着液の拡散にともないトナー粒子が流れ画質劣化を生じたり、定着液の乾燥時間が長くなり定着応答性に問題が生じたりしてしまう。また、記録媒体に著しい残液感(紙を手で触れたときの湿った感触)が発生する。また、定着液が水を含有するものであると、紙等のセルロースを含有する記録媒体への定着液の塗布量が多い場合、紙等の記録媒体が著しくカールし、画像形成装置などの装置内における記録媒体搬送時に紙詰まりが発生の恐れがある。
このように、塗布ローラを用いて定着液を塗布する構成では、定着液の塗布量が多すぎると、トナー粒子が流されることによる画質劣化、定着液の乾燥時間が長くなることによる定着応答性の低下、記録媒体によっては紙詰まりが発生しやすくなる、といった問題が生じる。一方、これらの問題を防止するために定着液を微量塗布する構成とすると、上述したように塗布ローラの表面にトナー粒子がオフセットしてしまう。
よって、塗布ローラで定着液を塗布する構成では、定着応答性向上や残液感低減やカール防止のために記録媒体上のトナー層に定着液を微量塗布することと塗布ローラへのトナーオフセットを防止することとを両立することが極めて難しい。
Conversely, if the thickness of the fixing liquid layer on the application roller is sufficiently thicker than the unfixed toner layer, the surface tension of the application roller surface due to the liquid film is large because the amount of liquid is large at the position where the application roller peels off the recording medium. Is less likely to act on the toner particles of the toner layer on the recording medium. This makes it difficult for toner to adhere to the coating roller side, but since a large amount of fixing liquid is applied to the surface of the recording medium, toner particles flow as the fixing liquid diffuses on the recording medium due to excessive fixing liquid. Deterioration occurs, or the drying time of the fixing solution becomes long, causing problems in fixing responsiveness. In addition, a remarkable residual liquid feeling (a wet feeling when touching paper) is generated on the recording medium. In addition, when the fixing solution contains water, when the amount of the fixing solution applied to the recording medium containing cellulose such as paper is large, the recording medium such as paper curls remarkably, and the image forming apparatus or the like There is a risk of paper jams when the recording medium is transported inside.
As described above, in the configuration in which the fixing solution is applied using the application roller, if the amount of the fixing solution applied is too large, the image quality deteriorates due to the flow of toner particles, and the fixing responsiveness due to the longer drying time of the fixing solution. And a problem that paper jam easily occurs depending on the recording medium. On the other hand, if a configuration in which a small amount of fixing solution is applied to prevent these problems, the toner particles are offset on the surface of the application roller as described above.
Therefore, in the configuration in which the fixing liquid is applied by the application roller, a small amount of the fixing liquid is applied to the toner layer on the recording medium and the toner offset to the application roller is performed in order to improve the fixing response, reduce the residual liquid feeling, and prevent curling. It is extremely difficult to achieve both prevention.
定着液の微量塗布とトナーオフセットの防止とを両立することができる定着方式として、特許文献5には、定着液を液中に気泡が分散した泡状定着液とし、この泡状定着液を記録媒体上のトナー像に塗布する構成が記載されている。このように、定着液を泡状とすることにより定着液の密度を下げることが出来るため、従来よりも少量の定着液で塗布ローラ表面上の定着液の膜厚を厚くすることが出来、液体の表面張力の記録媒体上のトナー粒子に対する影響を軽減することができる。また、少量の定着液であるため、記録媒体上の残液感を抑制することが出来、泡状の定着液は通常の液体状の定着液よりも流れ難いため、定着液によってトナー粒子が流されることによる画像劣化も防止することができる。よって、特許文献5のように泡状定着液を用いて定着を行うことにより、従来よりも少量の定着液塗布量でトナー画像を乱すことなく定着することができる。 As a fixing method capable of satisfying both the application of a small amount of fixing solution and the prevention of toner offset, Patent Document 5 discloses that the fixing solution is a foamed fixing solution in which bubbles are dispersed in the solution, and this foamed fixing solution is recorded. A configuration for applying to a toner image on a medium is described. In this way, since the density of the fixing solution can be lowered by making the fixing solution foamy, the thickness of the fixing solution on the surface of the coating roller can be increased with a smaller amount of fixing solution than in the past. The influence of the surface tension on the toner particles on the recording medium can be reduced. Also, since the amount of the fixing solution is small, the residual liquid feeling on the recording medium can be suppressed, and the foam-like fixing solution is less likely to flow than the normal liquid fixing solution. It is also possible to prevent image deterioration due to the occurrence of image deterioration. Therefore, by performing fixing using a foamy fixing solution as in Patent Document 5, it is possible to fix the toner image without disturbing the toner with a smaller amount of fixing solution applied than before.
特許文献5の定着装置では、定着液に起泡剤として脂肪酸アミン塩を含有している。この脂肪酸アミン塩は液状定着液を泡状定着液とするときの起泡性に優れているものの、一部の脂肪酸が遊離しているため、液状定着液において経時で脂肪酸の分散安定性が低下し、脂肪酸が徐々に分離する。脂肪酸が分離した液状定着液を泡状定着液にしようとしても、脂肪酸が分離した状態では定着液の起泡性や泡沫安定性が低下するため、所望の泡状定着液を得ることができず、定着不良が生じる。このような定着液に含有された起泡剤を構成する成分が分離する不具合は、起泡剤として脂肪酸アミン塩を含有するものに限るものではない。
また、定着液を構成する成分が経時で分離する不具合は、起泡剤中の成分が分離するものに限らず、定着液に含有された軟化剤と水など溶媒とが分離することによっても生じる。軟化剤と溶媒とが分離すると液状定着液中の軟化剤の濃度に偏りが生じ、このような液状定着液を泡状定着液として定着を行おうとしても、所望の軟化性能を得ることが出来ず、定着不良が生じるおそれがある。
また、定着液を構成する成分が経時で分離する不具合は、液状定着液の状態で保管する構成に限らず、液状定着液を構成する定着液成分を含有し、他の定着液成分を含有する液と混合して液状定着液として機能する定着液成分液をそれぞれ個別に保管する構成であっても生じる。例えば、起泡剤を含有する起泡剤液において、起泡剤の成分の分散安定性が低下し、この成分が分離した状態で他の定着液成分液と混合して液状定着液とすると、定着液の起泡性や泡沫安定性が低下し、所望の泡状定着液を得ることができず、定着不良が生じる。また、軟化剤を含有する軟化剤液において、軟化剤と溶媒とが分離した状態で他の定着液成分液と混合して液状定着液とし、この液状定着液を泡状定着液として定着を行おうとしても、所望の軟化性能を得ることが出来ず、定着不良が生じるおそれがある。
In the fixing device of Patent Document 5, the fixing solution contains a fatty acid amine salt as a foaming agent. Although this fatty acid amine salt is excellent in foaming properties when a liquid fixing solution is used as a foam fixing solution, since some fatty acids are liberated, the dispersion stability of the fatty acid in the liquid fixing solution decreases with time. And the fatty acids are gradually separated. Even when trying to make a liquid fixer from which fatty acids have been separated into a foamy fixer, the foamability and foam stability of the fixer will be reduced in the state where the fatty acids have been separated, so the desired foamy fixer cannot be obtained. Fixing failure occurs. The problem that the components constituting the foaming agent contained in the fixing solution are not limited to those containing a fatty acid amine salt as the foaming agent.
In addition, the problem that the components constituting the fixing solution are separated over time is not limited to the components in the foaming agent, but also occurs when the softener contained in the fixing solution and a solvent such as water are separated. . When the softening agent and the solvent are separated, the concentration of the softening agent in the liquid fixing solution is biased. Even if such a liquid fixing solution is used as a foamy fixing solution, the desired softening performance can be obtained. Inadequate fixing may occur.
Further, the problem that the components constituting the fixing solution are separated with time is not limited to the configuration of storing in the state of the liquid fixing solution, but includes the fixing solution component constituting the liquid fixing solution and other fixing solution components. This occurs even when the fixer component liquids that are mixed with the liquid and function as a liquid fixer are stored individually. For example, in a foaming agent liquid containing a foaming agent, the dispersion stability of the component of the foaming agent is lowered, and when this component is separated, it is mixed with another fixing solution component liquid to form a liquid fixing solution. The foamability and foam stability of the fixing solution are lowered, and a desired foamy fixing solution cannot be obtained, resulting in poor fixing. In addition, in the softener liquid containing the softener, the softener and the solvent are separated and mixed with other fixer component liquids to form a liquid fixer, and this liquid fixer is used as a foamy fixer for fixing. Even if it is going to be, the desired softening performance cannot be obtained, and there is a possibility that fixing failure will occur.
本発明は以上の問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、樹脂微粒子を軟化させる軟化剤を含有する液状定着液を泡状定着液として、樹脂微粒子に付与して樹脂微粒子を記録媒体に定着させる定着装置で、定着液を構成する成分が経時で分離することに起因して液状定着液が所望の機能を発揮できなくなることを防止し、安定した定着性能を維持することができる定着装置及びこれを備えた画像形成装置を提供することである。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a liquid fixer containing a softening agent for softening resin fine particles as a foamy fixer and apply the resin fine particles to the resin fine particles. Fixing device that can fix the fixing solution that prevents the liquid fixing solution from performing the desired function due to separation of components constituting the fixing solution over time, and maintains stable fixing performance An apparatus and an image forming apparatus including the same are provided.
上記目的を達成するために、請求項1の発明は、樹脂の少なくとも一部を溶解または膨潤させることで樹脂微粒子を軟化させる軟化剤を含有する液状定着液を液中に気泡が分散した泡状定着液とする定着液泡状化手段と、該樹脂微粒子からなる樹脂微粒子層を担持する定着液付与対象の表面に該泡状定着液を付与する泡状定着液付与手段とを有し、該泡状定着液を付与することで軟化した該樹脂微粒子を記録媒体に定着する定着装置において、上記液状定着液を収容するための定着液収容器と、該定着液収容器の形状を変化させ、該定着液収容器の内部の上記液状定着液に流れを生じさせる液体流動手段を備えることを特徴とするものである。
また、請求項2の発明は、請求項1の定着装置において、上記定着液収容器の少なくとも一部は柔軟性を有する材質で構成され、上記液体流動手段は、該定着液収容器の柔軟性を有する材質で構成された部分を加圧し、加圧する位置を変位させ、または、加圧する力を変化させることによって該定着液収容器の形状を変化させることを特徴とするものである。
また、上記目的を達成するために、請求項3の発明は、樹脂の少なくとも一部を溶解または膨潤させることで樹脂微粒子を軟化させる軟化剤を含有する液状定着液を液中に気泡が分散した泡状定着液とする定着液泡状化手段と、該樹脂微粒子からなる樹脂微粒子層を担持する定着液付与対象の表面に該泡状定着液を付与する泡状定着液付与手段とを有し、該泡状定着液を付与することで軟化した該樹脂微粒子を記録媒体に定着する定着装置において、上記液状定着液を構成する定着液成分を含有し、他の定着液成分を含有する液と混合して該液状定着液として機能する複数の定着液成分液をそれぞれ収容する複数の定着液成分液収容器と、該複数の定着液成分液収容器のうちの少なくとも一つの定着液成分液収容器の形状を変化させ、その内部の上記定着液成分液に流れを生じさせる液体流動手段とを有することを特徴とするものである。
また、請求項4の発明は、請求項3の定着装置において、上記液体流動手段が形状を変化させる上記定着液成分液収容器の一部は柔軟性を有する材質で構成され、該液体流動手段は、該定着液成分液収容器の柔軟性を有する材質で構成された部分を加圧し、加圧する位置を変位させ、または、加圧する力を変化させることによって該定着液成分液収容器の形状を変化させることを特徴とするものである。
また、請求項5の発明は、請求項3または4の定着装置において、上記複数の定着液成分液収容器として、上記軟化剤を含有する軟化剤液を収容する軟化剤液収容器と、上記液状定着液の泡状化を促す起泡剤を含有する起泡剤液を収容する起泡剤液収容器とを備えることを特徴とするものである。
また、請求項6の発明は、樹脂と色剤とを含有する樹脂微粒子を含むトナーを用いて記録媒体上に画像情報に基づいてトナー像を形成するトナー像形成手段と、記録媒体に転写するトナー像を担持するトナー像担持体の表面、または、トナー像を担持する記録媒体の表面である定着液付与対象の表面に泡状定着液を塗布し、該記録媒体上に該トナー像を定着せしめる定着手段とを備える画像形成装置であって、該定着手段として、請求項1乃至5に記載の定着装置を用いることを特徴とするものである。
In order to achieve the above object, the invention of claim 1 is a foam in which bubbles are dispersed in a liquid fixing solution containing a softening agent that softens resin fine particles by dissolving or swelling at least part of the resin. A fixing liquid foaming means serving as a fixing liquid; and a foamy fixing liquid applying means for applying the foamy fixing liquid to a surface of a fixing liquid application target carrying a resin fine particle layer made of the resin fine particles. In a fixing device for fixing the resin fine particles softened by applying a state fixer to a recording medium, a fixer container for storing the liquid fixer, and a shape of the fixer container are changed. It is characterized by comprising liquid flow means for generating a flow in the liquid fixer inside the fixer container.
According to a second aspect of the present invention, in the fixing device according to the first aspect, at least a part of the fixer container is made of a flexible material, and the liquid flow means is a flexible member of the fixer container. The shape of the fixing solution container is changed by pressurizing a portion made of a material having a displacement, displacing a position to be pressed, or changing a pressing force.
In order to achieve the above object, the invention of
According to a fourth aspect of the present invention, in the fixing device according to the third aspect, a part of the fixing liquid component liquid container in which the liquid flow means changes shape is made of a flexible material, and the liquid flow means The shape of the fixer component liquid container can be obtained by pressurizing a portion of the fixer component liquid container made of a flexible material, displacing the pressurizing position, or changing the pressurizing force. It is characterized by changing.
According to a fifth aspect of the present invention, in the fixing device according to the third or fourth aspect, as the plurality of fixing liquid component liquid containers, a softener liquid container that contains a softener liquid that contains the softener, and the above And a foaming agent container that contains a foaming agent liquid that contains a foaming agent that promotes foaming of the liquid fixing solution.
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a toner image forming means for forming a toner image on a recording medium based on image information using a toner containing resin fine particles containing a resin and a colorant, and transferring the toner image to the recording medium. A foam-like fixing solution is applied to the surface of the toner image carrier that carries the toner image or the surface of the fixing liquid application target that is the surface of the recording medium that carries the toner image, and the toner image is fixed on the recording medium. An image forming apparatus including a fixing unit for fixing, wherein the fixing unit according to any one of claims 1 to 5 is used as the fixing unit.
本発明者らが鋭意検討を重ねたところ、経時で液状定着液を構成する成分の分散安定性が低下し、その成分が液中で分離しても、分離した成分によっては液状定着液中に再分散させることで、分離前と同様の機能を発揮することが出来ることが分かった。
請求項1の構成を備えた定着装置では、液体流動手段が、液状定着液を収容する定着液収容器の形状を変化させ、その内部の液状定着液に流れを生じさせる。よって、定着液収容器内の液状定着液を構成する成分の分散安定性が経時で低下して、その成分が液状定着液中で分離しても、その成分が分離しても再分散することで分離前と同様の機能を発揮することが出来る成分であれば、液体流動手段が、液状定着液に流れを生じさせることで、分離した成分を液状定着液中に再分散させることができ、所望の機能を発揮させることが出来る。
また、請求項2の構成を備えた定着装置では、液体流動手段が、複数の定着液成分液収容器のうちの少なくとも一つの定着液成分液収容器の形状を変化させ、その内部の定着液成分液に流れを生じさせる。よって、定着液成分液収容器内の定着液成分液を構成する成分の分散安定性が経時で低下して、その成分が定着液成分液中で分離しても、その成分が分離しても再分散することで分離前と同様の機能を発揮することが出来る成分であれば、液体流動手段が、定着液成分液に流れを生じさせることで、分離した成分を定着液成分液中に再分散させることができ、所望の機能を発揮させることが出来る。
As a result of intensive studies by the present inventors, the dispersion stability of the component constituting the liquid fixing solution is lowered over time, and even if the component is separated in the liquid, depending on the separated component, It was found that the same function as before separation can be exhibited by redispersion.
In the fixing device having the configuration of the first aspect, the liquid flow means changes the shape of the fixing solution container that stores the liquid fixing solution, and causes a flow in the liquid fixing solution therein. Therefore, the dispersion stability of the component constituting the liquid fixing solution in the fixing solution container decreases with time, and the component is separated in the liquid fixing solution or re-dispersed even if the component is separated. If the component can perform the same function as before separation, the liquid flow means can cause the liquid fixer to flow, so that the separated component can be redispersed in the liquid fixer, A desired function can be exhibited.
Further, in the fixing device having the configuration of claim 2, the liquid flow means changes the shape of at least one fixing liquid component liquid container among the plurality of fixing liquid component liquid containers, and the fixing liquid therein A flow is generated in the component liquid. Therefore, the dispersion stability of the components constituting the fixing liquid component liquid in the fixing liquid component liquid container decreases with time, so that even if the components are separated in the fixing liquid component liquid or the components are separated. If the component can perform the same function as before separation by redispersion, the liquid flow means causes the fixer component liquid to flow to re-separate the separated component into the fixer component liquid. It can be dispersed and a desired function can be exhibited.
本発明によれば、定着液を構成する成分の分散安定性が経時で低下して、その成分が液中で分離したとしても、その成分が分離しても再分散することで分離前と同様の機能を発揮することが出来る成分であれば、その成分を液中に再分散させることで所望の機能を発揮させることが出来るため、定着液を構成する特定の成分が経時で分離することに起因して液状定着液が所望の機能を発揮できなくなることを防止し、安定した定着性能を維持することができる。 According to the present invention, even if the dispersion stability of the components constituting the fixing solution decreases with time and the components are separated in the solution, the components are separated and re-dispersed as in the case before separation. Any component capable of exhibiting the above function can exhibit a desired function by redispersing the component in the liquid, so that the specific component constituting the fixing solution is separated over time. As a result, the liquid fixing solution can be prevented from failing to exhibit a desired function, and stable fixing performance can be maintained.
以下、本発明を適用した画像形成装置として、電子写真方式のタンデム方式のカラープリンタ(以下、単にプリンタ100という)の実施形態について説明する。
まず、実施形態に係るプリンタ100の基本的な構成について説明する。図2は、プリンタ100の要部を示す概略構成図である。同図において、プリンタ100は、イエロー(Y),マゼンタ(M),シアン(C),黒(K)のトナー像を形成する4つのプロセスユニット3Y,M,C,K、転写ユニット20、紙搬送ユニット28、レジストローラ対15、定着装置30、図示しない光書込装置などを備えている。また、転写ユニット20は、トナー像担持体としての中間転写ベルト25を備えており、この中間転写ベルト25の上部の張架面に沿って、ブラック、イエロー、マゼンタ及びシアンの各色の画像形成ユニットである4つのプロセスユニット3Y,M,C,Kが配列されている。
Hereinafter, an embodiment of an electrophotographic tandem color printer (hereinafter simply referred to as a printer 100) will be described as an image forming apparatus to which the present invention is applied.
First, a basic configuration of the
4つのプロセスユニット3Y,M,C,Kの上方には、図示しない光書込装置が配置されている。例えば、プリンタ100が複写機である場合には、スキャナで原稿の画像情報を読み込み、この画像情報に応じて、光書込装置のレーザーダイオードやLED等の光源を駆動して、プロセスユニット3Y,M,C,Kにおけるドラム状の感光体4Y,M,C,Kに向けて各レーザー光L1〜L4を照射する。この照射により、感光体4Y,M,C,Kの表面には静電潜像が形成され、この潜像は所定の現像プロセスを経由してトナー像になる。なお、符号の後に付されたY,M,C,Kという添字は、イエロー,マゼンタ,シアン,黒用の仕様であることを示している。
An optical writing device (not shown) is disposed above the four
プロセスユニット3Y,M,C,Kはそれぞれ、潜像担持体たる感光体4と、その周囲に配設される各種機器とを1つのユニットとして共通の支持体に支持するものであり、プリンタ本体に対して着脱可能になっている。プロセスユニット3Y,M,C,Kは使用するトナーの色が異なる点以外は同様の構成であり、図3は、4つのプロセスユニット3Y,M,C,Kのうちの一つのプロセスユニット3の拡大説明図である。図3に示すように、4つのプロセスユニット3はそれぞれ、感光体4の他、現像装置6、帯電装置7、除電装置の除電ランプ8、ドラムクリーニング装置9等を備えている。また、中間転写ベルト25を挟んで感光体4と対向する位置には、一次転写装置の一次転写ローラ26が設けられている。
Each of the
感光体4としては、アルミニウム等の素管に、感光性を有する有機感光材の塗布による感光層を形成したドラム状のものを用いている。無端ベルト状のものを用いても良い。 As the photoreceptor 4, a drum-shaped member is used in which a photosensitive layer is formed by applying a photosensitive organic photosensitive material to a base tube made of aluminum or the like. An endless belt may be used.
現像装置6は、図示しない磁性キャリアと非磁性トナーとを含有する二成分現像剤を用いて感光体4上の静電潜像にトナーを付着させてトナー像を得ることで、静電潜像を現像して可視化する二成分現象方式のものである。二成分現像剤の代わりに、磁性キャリアを含まない一成分現像剤によって現像を行うタイプのものを使用してもよい。感光体4の表面上で現像されたトナー像は、後述する一次転写ニップで中間転写ベルト25に一次転写される。
ここで、各色に対応するトナーは、それぞれの色に着色された樹脂微粒子からなり、これらの樹脂微粒子は、後述する定着液により溶解または膨潤する。現像装置6は、二成分現像剤を収容し撹拌する攪拌部と、現像ローラが配置された現像部とを有し、現像ローラの表面に供給され現像に使用されなかった現像剤は、攪拌部に戻され、再利用される。攪拌部における二成分現像剤のトナー濃度は、トナー濃度センサによって検出され、トナー濃度が、一定であるように制御されている。
The developing
Here, the toner corresponding to each color is composed of resin fine particles colored in the respective colors, and these resin fine particles are dissolved or swollen by a fixing solution described later. The developing
一次転写ニップを通過した後の感光体4表面に付着している転写残トナーは、ドラムクリーニング装置9によって感光体4表面から除去される。ドラムクリーニング装置9によって感光体4表面から除去されたトナーは、不図示の回収スクリュ及びトナーリサイクル装置によって現像装置6に搬送され、再利用される。本実施形態では、ドラムクリーニング装置9として、ポリウレタンゴム製のクリーニングブレードによって転写残トナーを掻き取る方式のものを示しているが、他の方式によって転写残トナーを除去するものを用いてもよい。
Transfer residual toner adhering to the surface of the photoconductor 4 after passing through the primary transfer nip is removed from the surface of the photoconductor 4 by the drum cleaning device 9. The toner removed from the surface of the photoreceptor 4 by the drum cleaning device 9 is conveyed to the developing
除電ランプ8は、光照射によって感光体4を除電する。除電された感光体4の表面は、帯電装置7によって一様に帯電せしめられることで、初期化する。本実施形態の帯電装置7は、帯電バイアスが印加される帯電ローラを感光体4に当接させる接触型帯電方式である。帯電装置7は、帯電ローラに帯電バイアスを印加して感光体4に当接させることにより、感光体4の表面を一様に帯電する。帯電装置7としては、接触型帯電方式に限るものではなく、感光体4に対して非接触で帯電処理を行うスコロトロンチャージャ等を採用した非接触帯電方式の帯電装置を用いてもよい。
The
先に示した図2において、4つのプロセスユニット3Y,M,C,Kの感光体4Y,M,C,Kには、これまで説明してきたプロセスによってY,M,C,Kトナー像が形成される。4つのプロセスユニット3Y,M,C,Kの下方には、転写ユニット20が配設されている。この転写ユニット20は、複数の張架ローラ(21、22、23)によって張架している中間転写ベルト25を、感光体4Y,M,C,Kに当接させてY,M,C,K用の一次転写ニップを形成している。そして、中間転写ベルト25は駆動ローラ21の回転駆動によって図中時計回り方向(図中の矢印A方向)に無端移動する。
In FIG. 2 described above, Y, M, C, and K toner images are formed on the photoreceptors 4Y, M, C, and K of the four
Y,M,C,K用の一次転写ニップの近傍では、中間転写ベルト25のベルトループ内側に配設された一次転写ローラ26Y,M,C,Kによって中間転写ベルト25を感光体4Y,M,C,Kに向けて押圧している。これら一次転写ローラ26Y,M,C,Kには、それぞれ図示しない電源によって一次転写バイアスが印加されている。これにより、Y,M,C,K用の一次転写ニップには、感光体4Y,M,C,K上のトナー像を中間転写ベルト25に向けて静電移動させる一次転写電界が形成されている。図中時計回り方向の無端移動に伴ってY,M,C,K用の一次転写ニップを順次通過していく中間転写ベルト25のおもて面には、各一次転写ニップで各色トナー像が順次重ね合わせて一次転写される。この重ね合わせの一次転写により、中間転写ベルト25のおもて面には4色重ね合わせトナー像(以下、4色トナー像という)が形成される。
本実施形態の一次転写装置は、ローラ状の一次転写ローラ26を備える構成であるが、一次転写装置としては、導電性ブラシ、非接触のコロナチャージャー等を採用することもできる。
In the vicinity of the primary transfer nips for Y, M, C, and K, the
Although the primary transfer device of the present embodiment is configured to include a roller-shaped
転写ユニット20の図中下方の中間転写ベルト25を挟んで、転写バックアップローラ23に対向する位置には、二次転写装置として機能する紙搬送ユニット28が設けられている。紙搬送ユニット28は、駆動ローラ29bと二次転写ローラ29aとの間に、無端状の紙搬送ベルト29を掛け渡して無端移動させる構成である。この紙搬送ユニット28は、自らの二次転写ローラ29aと、転写ユニット20の中間転写ベルト25との間に、紙搬送ベルト29を挟み込んでいる。これにより、中間転写ベルト25のおもて面と、紙搬送ベルト29のおもて面とが当接する二次転写ニップが形成されている。二次転写装置としては、ベルト状の部材を中間転写ベルト25に対向させる構成に限らず、ローラ状の部材を中間転写ベルト25に対向させる構成であってもよい。
A
紙搬送ユニット28の二次転写ローラには図示しない電源によって二次転写バイアスが印加されている。一方、転写ユニット20の中間転写ベルト25のループ内で、中間転写ベルト25が掛け回されている転写バックアップローラ23は、接地されている。これにより、二次転写ニップに二次転写電界が形成されている。
A secondary transfer bias is applied to the secondary transfer roller of the
この二次転写ニップの図中右側方には、レジストローラ対15が配設されており、ローラ間に挟み込んだ転写紙Pを中間転写ベルト25上の4色トナー像に同期させ得るタイミングで二次転写ニップに送り出す。二次転写ニップ内では、中間転写ベルト25上の4色トナー像が二次転写電界やニップ圧の影響によって転写紙Pに一括二次転写され、転写紙Pの白色と相まってフルカラー画像となる。二次転写ニップを通過した転写紙Pは、中間転写ベルト25から離間して、紙搬送ベルト29のおもて面に保持されながら、その無端移動に伴って定着装置30へと搬送される。
A
中間転写ベルト25の複数の張架ローラ(21、22、23)のうちのクリーニング対向ローラ22に対して中間転写ベルト25を挟んで対向する位置には、ベルトクリーニング装置24が配置されている。二次転写ニップを通過した中間転写ベルト25の表面には、二次転写ニップで転写紙Pに転写されなかった転写残トナーが付着しており、この転写残トナーは、中間転写ベルト25に当接するベルトクリーニング装置24によって掻き取り除去される。
A belt cleaning device 24 is disposed at a position facing the cleaning
〔実施形態1〕
次に、本発明を適用した定着装置30の一つ目の実施形態(以下、実施形態1と呼ぶ)について説明する。
図1は、実施形態1に係る定着装置30の概略構成図である。この定着装置30は、転写紙Pに定着液を塗布する定着液付与手段である定着液塗布部140と、泡状定着液生成手段である定着液供給部130とからなる。定着液塗布部140は、塗布ローラ41、加圧ローラ43などを備える。実施形態1の定着装置30では、軟化剤と起泡剤とを含有した液状定着液310を定着液収容器31内で保管し、この液状定着液310から泡状定着液生成手段によって泡状定着液Buを生成する構成である。実施形態1の定着装置30では、複数の定着液成分液を混合して定着液を作製する定着液作製手段が不要であるため、装置の構成を簡略化できる。
[Embodiment 1]
Next, a first embodiment of the fixing
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a fixing
図4は、実施形態1の定着装置30の定着液供給部130を示す拡大構成図であり、図5は、実施形態1の定着装置30の定着液塗布部140を示す拡大構成図である。
定着液供給部130は、定着液収容器31内に収容されている液状定着液310を泡化させながら、得られた泡状定着液Buを塗布ローラ41に供給するものである。具体的には、定着液収容器31内に収容されている液状定着液310を、液搬送ポンプ33及び液搬送パイプ34等からなる定着液輸送手段によって気体・液体混合手段であるバブリング槽35に送る。
FIG. 4 is an enlarged configuration diagram illustrating the fixing
The fixing
液搬送ポンプ33としては、ギヤポンプ、ベローズポンプ、チューブポンプ等を用いることが可能であるが、中でもチューブポンプを用いることが望ましい。ギヤポンプ等などのように、振動機構や回転機構といった定着液中で駆動する機構があると、ポンプ内で液が起泡し、液に圧縮性が出て、搬送能力が低下するおそれがある。また、前述の駆動する機構の部品を構成する材料によって定着液を汚染したり、逆に駆動する機構の部品を定着液で劣化させたりするおそれもある。これに対し、チューブポンプは、チューブ内の液を、チューブを変形させながら押し出す機構であり、定着液内で駆動する機構がない。このため、定着液と接する部材はチューブだけであり、チューブとして定着液に対して耐液性を有する部材を用いることで、定着液の汚染や液搬送ポンプ33を構成する部品の劣化を防止することが出来る。また、チューブを変形させるだけであるため、定着液が起泡せず、搬送能力の低下を防止できる。なお、液搬送ポンプ33が搬送する液体が液状定着液である場合に限らず、混合することで定着液を生成する軟化剤液や起泡剤液を搬送する液搬送ポンプ33としてもチューブポンプを用いることが望ましい。この場合、チューブとして搬送する液に対して耐液性を有する部材を用いることで液の汚染や液搬送ポンプ33を構成する部品の劣化を防止することが出来る。
As the
定着装置30の稼動時には、液搬送ポンプ33を駆動することにより、液状定着液310をバブリング槽35に搬送する。ここで、液状定着液310がバブリング槽35に到達するタイミングで空気ポンプ36を作動させることで、液状定着液310をバブリングして、定着液を泡化させる。このときに得られる泡状定着液Buは目視でも泡の粒が確認できるくらいの大きな泡からなる。別の大きな泡の生成方法としては、バブリング槽35内で空気ともに液状定着液310を微小孔シートに通すことで、泡径がそろった大きな泡を生成することが出来る。微小孔シートの孔径は、30〜100[μm]程度であることが望ましい。また、微小孔シートの代わりに、連泡構造の多孔質部材も用いることができ、孔径が30〜100[μm]程度である焼結セラミックス板、不織布、発泡樹脂シート等を用いてもよい。また、バブリング槽35内で液状定着液310と空気とを羽根状攪拌子で攪拌して液状定着液310に気泡を巻き込むことで大きな泡の泡状定着液Buを生成する構成を採用してもよい。
When the fixing
気体・液体混合手段としては上述の何れの構成であっても、例えば0.5〜1[mm]程度の比較的大きな泡径の泡をごく短時間で生成することができる。但し、後述するように、定着用の泡としては、できるだけ細かくする方が望ましい。そこで、定着装置30では、バブリング槽35で得られた比較的大きな泡の泡状定着液Buを、泡微細化部38で微細化させる。
As for the gas / liquid mixing means, any of the above-described configurations can generate bubbles having a relatively large bubble diameter of, for example, about 0.5 to 1 [mm] in a very short time. However, as will be described later, it is desirable to make the fixing bubbles as fine as possible. Therefore, in the fixing
バブリング槽35で生成された比較的大きな泡の泡状定着液Buは、泡搬送パイプ38cを通って泡微細化部38に供給される。
泡微細化部38は、比較的大きな泡径の泡をせん断力の付与によって2つ以上に分割して微細化させる。泡微細化部38は、閉じた外側円筒38aの中に内側円筒38bを内包する二重円筒構造になっており、泡搬送パイプ38cを通過した泡状定着液Buを、不動の外側円筒38aと、回転する内側円筒38bとの隙間に供給し、この隙間を通すことで、泡状定着液Buの比較的大きな泡径の泡に対して回転する内側円筒38bによりせん断力を付与する。このせん断力により、大きな泡を2つ以上の微小な泡に分割され、大きな泡を分割された泡状定着液Buは、外側円筒38aに設けられた排出パイプ38dからノズル39へと搬送される。これにより、ノズル39から所望の微小な泡径を有する泡状定着液Buを排出する。
The relatively large foam fixing solution Bu generated in the bubbling
The
液搬送速度は、回転する内側円筒38bの回転数や、内側円筒38bの軸線方向長さに基づいて決定することが望ましい。外側円筒38aの内径をd1[mm]、内側円筒38bの軸線方向長さをL[mm]で表し、且つ内側円筒38bの外径d2[mm]、回転数をR[rpm]で表すと、微小な泡を生成するための液搬送速度V[mm3/秒]は、「V=L×π×(d12−d22)/4/(1000/R)」という演算式で決まることがわかった。
The liquid conveyance speed is desirably determined based on the number of rotations of the rotating
例えば、d1が10[mm]、d2が8[mm]、Lが50[mm]、回転数が1000[rpm]とすると、液搬送速度は約1400[mm3/秒](1.4[cc/秒])となる。A4サイズの転写紙Pに定着処理を施すために必要な泡状定着液の量が3[cc]であると仮定すると、液状定着液310から必要量の泡状定着液Buを生成するのに、約2[秒]の立ち上がり時間ですみ、極めて素早く、所望の泡径を有する泡状定着液Buを生成可能となる。また、内側円筒38bにらせん状の溝を設けて、外側円筒38a内での搬送性を向上させてもよい。
For example, when d1 is 10 [mm], d2 is 8 [mm], L is 50 [mm], and the rotation speed is 1000 [rpm], the liquid conveyance speed is about 1400 [mm 3 / sec] (1.4 [ cc / sec]). Assuming that the amount of the foam-like fixing solution necessary for performing the fixing process on the A4-size transfer paper P is 3 [cc], the required amount of the foam-like fixing solution Bu is generated from the
一般的に、泡径が0.5[mm]〜1[mm]程度の大きな泡の場合、単なる撹拌等により比較的容易に泡を生成可能であり、大きな泡の生成には数秒以下の時間(0.1[秒]もかからない)で生成することができる。そこで、この所望の泡径よりも大きな泡であって、目視で観察できる程度の大きさの泡の生成が容易で、かつすばやく得ることができる点に着目し、大きな泡から素早く5[μm]〜50[μm]程度の微小な泡を生成する方法を鋭意検討した結果、大きな泡にせん断力を加えることで大きな泡を分泡すると、液状態から起泡させて微小な泡径の泡状定着液を生成する方法に比べて、極めて素早く所望の大きさの微小な泡径の泡状定着液が生成できることがわかった。
実施形態1の定着装置30では、液状定着液310を大きな泡径の泡からなる泡状定着液Buへと泡化させる大きな泡生成部であるバブリング槽35と、大きな泡にせん断力を加えて微小な泡に分割する泡微細化部38とを組み合わせることで、液状定着液310を極めて短時間に5〜50[μm]程度の微小な泡径の泡からなる泡状定着液Buに変化させることができる。
In general, in the case of a large bubble having a bubble diameter of about 0.5 [mm] to 1 [mm], it is possible to generate the bubble relatively easily by simple stirring or the like. (It does not take 0.1 [second]). Therefore, paying attention to the fact that bubbles larger than the desired bubble diameter and having a size that can be visually observed can be easily and quickly obtained, 5 μm from a large bubble can be quickly obtained. As a result of intensive studies on a method of generating fine bubbles of about 50 [μm], when large bubbles are separated by applying a shearing force to large bubbles, bubbles are formed from a liquid state to form bubbles with a small bubble diameter. It has been found that a bubble-like fixing solution having a desired bubble size can be generated very quickly as compared with a method of generating a fixing solution.
In the fixing
図1及び図5に示すように、ノズル39から排出される所望の微小な泡径を有する泡状定着液Buは、定着液塗布部140の塗布ローラ41の表面に供給される。定着液塗布部140は、図5に示すように、泡状定着液Buを転写紙P上の樹脂微粒子である未定着トナーTに付与する塗布ローラ41を備える。また、定着液塗布部140は、塗布ローラ41の表面上に供給された泡状定着液Buの膜厚を転写紙P上の未定着トナーTのトナー層の厚さに応じて制御し、泡状定着液Buの膜厚を最適な膜厚に制御する泡状定着液膜厚制御手段である膜厚調整ブレード42を備える。さらに、定着液塗布部140は、膜厚調整ブレード42が対向する位置に対して塗布ローラ41の表面移動方向下流側で、塗布ローラ41と対峙する位置に加圧ローラ43を備える。
As shown in FIGS. 1 and 5, the foam-like fixing liquid Bu having a desired fine bubble diameter discharged from the
図5に示すように、塗布ローラ41上の泡状定着液Buは、膜厚調整ブレード42との対向部を通過することにより、泡状定着液Buの気泡の大きさ、泡粘度及び塗布加圧力並びに未定着トナーTの層厚に応じて、泡状定着液Buの未定着トナーTのトナー層への浸透時間に対して最適化した膜厚の泡状定着液膜Bu1となる。定着液供給部130で所望の泡径となった泡状定着液Buは、泡状定着液供給口を備えたノズル39より塗布ローラ41と膜厚調整ブレード42との間に滴下される。
As shown in FIG. 5, the foam-like fixing solution Bu on the
泡状定着液Buのかさ密度としては、0.01〜0.1[g/cm3]の範囲が望ましい。更に、定着液付与時に媒体面に残液感を生じないようにするためには、泡の密度として、0.01[g/cm3]〜0.02[g/cm3]が好ましく、0.02[g/cm3]以下がより好ましい。これは以下の理由による。
すなわち、塗布ローラ41が転写紙Pに泡状定着液Buを塗布する塗布ニップCでの泡状定着液膜Bu1は、転写紙P上の未定着トナーTのトナー層の厚み以上であることが必須条件であるため(トナー層の隙間を泡状定着液Buで埋めるため)、泡状定着液膜Bu1の膜厚は、おおよそ、50[μm]〜80[μm]が好ましい。一方、転写紙Pの表面への定着液の付与による定着後の残液感(ぬれたような感触)がないためには、定着液付着量として、0.1[mg/cm2]以下が好ましい。このことから、泡状定着液Buのかさ密度としては、0.0125[g/cm3]〜0.02[g/cm3]の範囲が好ましく、0.02[g/cm3]以下がより好ましい。
The bulk density of the foamy fixing solution Bu is preferably in the range of 0.01 to 0.1 [g / cm 3 ]. Further, in order to prevent a feeling of residual liquid on the medium surface when the fixing solution is applied, the density of the bubbles is preferably 0.01 [g / cm 3 ] to 0.02 [g / cm 3 ], and 0 0.02 [g / cm 3 ] or less is more preferable. This is due to the following reason.
That is, the foam-like fixing liquid film Bu1 in the application nip C where the
また、定着液は、転写紙P上のトナー等の樹脂含有微粒子の層への塗布時に泡状となっていればよく、定着液収容器31内で泡状である必要はない。定着液収容器31中では気泡を含有しない液体の状態にしておき、容器から液を供給する時点や、樹脂含有微粒子の層へ付与するまでの液搬送経路で泡状にすることで、定着液の輸送体積や保存体積の減容を図って、輸送コストや保存コストを低減することができる。
Further, the fixing solution only needs to be foamed when applied to the layer of resin-containing fine particles such as toner on the transfer paper P, and does not need to be foamed in the fixing
泡微細化部38で得られた微細な泡状定着液Buは、図1及び図5に示したように、ノズル39から、塗布ローラ41表面に供給される。供給された泡状定着液Buは、塗布ローラ41表面に対して自らの先端を所定の間隙を介して対向させている膜厚調整ブレード42により、塗布ローラ41表面上での膜厚が調整される。この膜厚調整ブレード42は、図6、図7に示すように、片持ち支持された状態で、固定端側のブレード回動軸42aを中心にして回動することで、自らの先端と、塗布ローラ41との間隙を変化させる。図示しない制御部は、モータ駆動によってブレード回動軸42aを回転させることで膜厚調整ブレード42を回転させて前述の間隙を調整する。泡状定着液膜Bu1の膜厚を薄くするときには、図6に示すように膜厚調整ブレード42と塗布ローラ41表面との間の間隙を狭くし、泡状定着液膜Bu1の膜厚を厚くするときには、図7に示すように膜厚調整ブレード42と塗布ローラ41表面との間の間隙を広くする。このように膜厚調整ブレード42と塗布ローラ41表面との間の間隙を調整することにより、トナー層の厚さや環境温度等、更には泡状定着液Buの気泡の大きさ、泡粘度及び塗布加圧力並びに未定着トナーTのトナー層厚に応じた泡状定着液の未定着トナー層での浸透時間を調製するために最適な泡状定着液膜Bu1の膜厚を制御することができる。
As shown in FIGS. 1 and 5, the fine foam-like fixing liquid Bu obtained by the
また、定着装置30では、図示していない光書込装置で用いる画像情報に基づいて、膜厚調整ブレード42の回転を制御し、泡状定着液膜Bu1の膜厚を調整する。すなわち、転写紙Pに転写されたトナー像を形成する未定着トナーTには、図示していない光書込装置で用いる画像情報(例えば、カラー画像または黒ベタ画像)に基づいて泡状定着液膜Bu1の膜厚が調整された泡状定着液Buが塗布される。これにより、各トナー像を形成する未定着トナーTのトナー層の層厚に応じた泡状定着液Buの塗布を行うことができ、適切な定着条件でトナー像を転写紙Pに定着させることができる。
Further, the fixing
膜厚調整の構成としては、膜厚調整ブレード42の代わりに、ワイヤーバーによって膜厚を調整してもよい。ワイヤーバーによって膜厚を調整する場合、上述した定着液供給部130で所望の泡径となった泡状定着液Buは、泡状定着液供給口を備えたノズル39より塗布ローラ41とワイヤーバーとの間に滴下される。このように、ワイヤーバーを泡状定着液膜厚制御手段として用いた場合、膜厚調整ブレード42に比べ、塗布ローラ41表面上における軸線方向の膜厚を均一にすることが可能になる。
As a configuration for adjusting the film thickness, the film thickness may be adjusted by a wire bar instead of the film
トナー像が形成された転写紙Pに泡状定着液Buを塗布するための塗布ローラ41には、弾性ローラ部を具備する加圧ローラ43が当接して塗布ニップCを形成している。上述した紙搬送ベルト29によって二次転写ニップから定着装置30に向けて搬送される転写紙Pは、画像面を塗布ローラ41に向けた状態でこの塗布ニップC内に挟み込まれる。そして、塗布ニップC内において、塗布ローラ41上の泡状定着液Buが画像面に塗布される。
A
次に本発明に係る定着装置30の定着の原理について概説する。
本発明は、樹脂の少なくとも一部を溶解又は膨潤させることで樹脂を含有する微粒子を軟化させる軟化剤を含有した泡状定着液を、記録媒体等の定着液塗布対象の表面上の樹脂微粒子に付与する。これにより、定着液塗布対象の表面上の樹脂微粒子を軟化させ、樹脂微粒子を記録媒体に定着する定着方法を取っている。言うまでもないことだが、ここで、表記している樹脂微粒子とは、特に何であるかを限定はしないが、画像形成装置に適用した場合だと、トナーのことを指す。
Next, the principle of fixing of the fixing
In the present invention, a foamy fixing solution containing a softening agent that softens fine particles containing a resin by dissolving or swelling at least a part of the resin is used as a resin fine particle on the surface of a fixing solution application target such as a recording medium. Give. Thus, a fixing method is adopted in which the resin fine particles on the surface of the fixing liquid application target are softened and the resin fine particles are fixed on the recording medium. Needless to say, the resin fine particles described here are not particularly limited as to what they are, but they refer to toner when applied to an image forming apparatus.
ここで、従来の湿式定着方式を用いた定着装置について説明する。
上記特許文献1には、トナーを溶解または膨潤可能で、水に不溶または難溶な有機化合物が水に分散混合された水中油滴型の定着液を用いる湿式定着方式の定着装置が記載されている。この定着装置では、未定着のトナーが所定位置に配設された被定着物の表面に対して定着液を噴霧または滴下してトナーを溶解または膨潤させた後、被定着物を乾燥させる構成である。
Here, a fixing device using a conventional wet fixing method will be described.
Patent Document 1 describes a fixing device of a wet fixing type using an oil-in-water type fixing solution in which an organic compound that can dissolve or swell toner and insoluble or hardly soluble in water is dispersed and mixed in water. Yes. In this fixing device, unfixed toner is sprayed or dripped on the surface of the fixing object disposed at a predetermined position to dissolve or swell the toner, and then the fixing object is dried. is there.
しかし、上記特許文献1の定着装置では、水に不溶又は難溶な有機化合物が、水に分散混合された水中油滴型の定着液を用いている。このため、多量の定着液を未定着トナーに付与した場合には、転写紙などの記録媒体(被定着物)が、定着液の水分を吸収し、記録媒体にシワやカールが発生する。これにより、画像形成装置に必要とされる安定かつ高速な記録媒体の搬送を著しく損なうこととなる。そこで、乾燥装置を用いて、定着液に含まれる多量の水を蒸発させることにより、記録媒体に付与された定着液から水分を除去しようとすると、熱定着方式を用いる画像形成装置の消費電力に匹敵する電力を必要とすることとなる。 However, the fixing device of Patent Document 1 uses an oil-in-water type fixing solution in which an organic compound insoluble or hardly soluble in water is dispersed and mixed in water. For this reason, when a large amount of fixing liquid is applied to the unfixed toner, a recording medium (fixed object) such as transfer paper absorbs moisture of the fixing liquid, and wrinkles and curls are generated on the recording medium. This significantly impairs the stable and high-speed conveyance of the recording medium required for the image forming apparatus. Therefore, if water is removed from the fixing liquid applied to the recording medium by evaporating a large amount of water contained in the fixing liquid using a drying apparatus, the power consumption of the image forming apparatus using the thermal fixing method is reduced. You will need comparable power.
また、撥水性処理された未定着トナーを弾かない定着液として、油性溶媒に、トナーを溶解又は膨潤させる材料を溶解させた油性の定着液が従来よりいくつか提案されている。その一つとして例えば、上記特許文献2には、トナーを構成する樹脂成分を溶解又は膨潤させる材料を成分としての脂肪族二塩基酸エステル等を希釈液(溶媒)として不揮発性のジメチルシリコーンで希釈した(溶解させた)定着液が提案されている。また、上記特許文献3には、定着液として、トナーを溶解し、かつシリコーンオイルと相溶性を有する溶剤の100の容量に対し、シリコーンオイル8〜120容量部を混合してなる相溶状態の未定着トナー画像の定着液が提案されている。これにより、静電気的方式で形成された未定着トナー像を、画像を乱すことなく鮮明にかつ容易に記録媒体上に固着できる。このような油性の定着液は、撥水性処理された未定着トナーとの高い親和性を有する油性溶媒を含むため、撥水性処理された未定着トナーを弾くことなく、トナーを溶解又は膨潤させ、トナーを記録媒体に定着させることができる。
In addition, several oil-based fixing solutions in which a material that dissolves or swells toner is dissolved in an oil-based solvent have been proposed as fixing solutions that do not repel water-repellent unfixed toner. As one example, for example, in Patent Document 2 described above, an aliphatic dibasic acid ester or the like having a material that dissolves or swells the resin component constituting the toner as a diluent (solvent) is diluted with nonvolatile dimethyl silicone. A fixed (dissolved) fixer has been proposed.
このような従来の湿式定着方式では定着液を通常の液体状のまま記録媒体状のトナー像に付与していたため、記録媒体上のトナー像への定着液の微量塗布と塗布ローラへのトナーオフセット防止を両立することが極めて難しいという問題があった。この問題について図23及び図24を用いて説明する。 In such a conventional wet fixing method, since the fixing solution is applied to the toner image on the recording medium in a normal liquid state, a small amount of the fixing solution is applied to the toner image on the recording medium and the toner offset to the application roller. There was a problem that it was extremely difficult to achieve both preventions. This problem will be described with reference to FIGS.
図23は、従来の湿式定着方式の液状定着液を塗布する定着装置60の説明図である。図23(a)は液状定着液を塗布する定着装置60の概略説明図である。また、図23(b)は、液状定着液を塗布する定着装置60における記録媒体である転写紙Pと転写紙Pに接触して液状定着液310を塗布する塗布部材である塗布ローラ41との近接部の拡大説明図である。
図23(a)に示すように、塗布ローラ41を用いて転写紙P上の未定着トナーTへ液状定着液310を塗布する構成において、液状定着液310を転写紙Pに微量付与するために、塗布ローラ41上の液状定着液310の膜厚が未定着トナーTの厚みよりも薄くなる場合、図23(b)のようになる。塗布ローラ41上の液状定着液310には、塗布ローラ41の表面が転写紙Pと接触する塗布位置で塗布ローラ41から転写紙Pに付与されるものの他に、図23(b)中の矢印F1で示すように塗布位置を通過した後も塗布ローラ41の表面に残留するものがある。そして、塗布ローラ41の表面が転写紙Pから分離する位置で、塗布ローラ41表面に残留する液状定着液310の液膜によって生じる表面張力(図23(b)中の矢印F2方向に働く)で未定着トナーTのトナー粒子が引っ張られてしまう。これにより、塗布ローラ41の表面にオフセットトナーTaが付着し、塗布ローラ41と剥離した後の転写紙P上の定着トナー層Tbによって形成される画像が大幅に乱れてしまう。
FIG. 23 is an explanatory diagram of a fixing
As shown in FIG. 23A, in a configuration in which the
逆に、塗布ローラ41上の液状定着液310の膜厚を未定着トナーTよりも十分厚くすると、図24のようになる。塗布ローラ41の表面が転写紙Pから分離する位置では、液状定着液310の液量が多いため塗布ローラ41表面の液膜による表面張力が未定着トナーTのトナー粒子に作用しにくくなる。これにより、塗布ローラ41側にオフセットしたトナーが付着しにくくなるが、転写紙Pの紙面に多量の液状定着液310が塗布されるため、過剰な液状定着液310により転写紙P上のトナー粒子が流され画質劣化を生じたり、転写紙Pに付与した液状定着液310の乾燥時間が長くなり定着応答性に問題が生じたりしてしまう。また、転写紙Pに著しい残液感(紙を手で触れたときの湿った感触)が発生する。さらに、液状定着液310が水を含有するものであると、記録媒体として紙等のセルロースを含有する転写紙Pへの液状定着液310の塗布量が多い場合、紙等の転写紙Pが著しくカールし、画像形成装置などの装置内における記録媒体搬送時に紙詰まりが発生する恐れがある。
このように、塗布ローラ41を用いて液状定着液310を塗布する構成では、液状定着液310の塗布量が多すぎると、トナー粒子が流されることによる画質劣化、液状定着液310の乾燥時間が長くなることによる定着応答性の低下という問題が生じる。さらに、記録媒体の材質によっては紙詰まりが発生しやすくなるという問題が生じる。一方、これらの問題を防止するために液状定着液310を微量塗布する構成とすると、上述したように塗布ローラ41の表面にトナー粒子がオフセットしてしまう。よって、定着応答性向上や残液感低減やカール防止のために転写紙P上のトナー層に定着液を微量塗布することと塗布ローラ41へのトナーオフセットを防止することとを両立することが極めて難しい。なお、記録媒体に接触して定着液を塗布する接触塗布手段として、ダイコート手段、ブレード塗布手段、ワイヤーバー塗布手段を用いた場合も、定着液が微量になると接触塗布手段に表面張力でトナーが付着してしまい、画像劣化が生じる。
Conversely, when the film thickness of the liquid fixing liquid 310 on the
As described above, in the configuration in which the
以上のように、接触塗布手段によって液状定着液310を塗布する構成では、定着応答性を向上するための紙上のトナー層への定着液微量塗布とトナー画像を乱さず均一塗布することとを両立することが極めて難しい。また、液状定着液を塗布するときの定着液微量塗布と樹脂微粒子層を乱さず均一塗布することとを両立することが極めて難しいという問題は、記録媒体上のトナーに限ったことではなく、媒体上の樹脂微粒子層に液状定着液を付与する構成ではどの場合も生じる問題である。
As described above, in the configuration in which the
定着液の微量塗布とトナーオフセットの防止とを両立することができる定着方式として、上記特許文献5には、定着液を液中に気泡が分散した泡状定着液とし、この泡状定着液を塗布ローラを用いて記録媒体上のトナー像に塗布する構成が記載されている。このように、定着液を泡状とすることにより定着液の密度を下げることが出来るため、従来よりも少量の定着液で塗布ローラ表面上の定着液の膜厚を厚くすることが出来、液体の表面張力の記録媒体上のトナー粒子に対する影響を軽減することができる。また、少量の定着液であるため、記録媒体上の残液感を抑制することが出来、泡状の定着液は通常の液体状の定着液よりも流れ難いため、定着液によってトナー粒子が流されることによる画像劣化も防止することができる。よって、上記特許文献5のように泡状定着液を用いて定着を行うことにより、従来よりも少量の定着液塗布量でトナー画像を乱すことなく定着することができる。
そして、本実施形態の定着装置30も上記特許文献5と同様に定着液を泡状にして記録媒体上のトナー層に塗布する構成である。
As a fixing method capable of achieving both the application of a small amount of fixing solution and the prevention of toner offset, Patent Document 5 discloses that the fixing solution is a foam-like fixing solution in which bubbles are dispersed in the solution. A configuration in which a toner image on a recording medium is applied using an application roller is described. In this way, since the density of the fixing solution can be lowered by making the fixing solution foamy, the thickness of the fixing solution on the surface of the coating roller can be increased with a smaller amount of fixing solution than in the past. The influence of the surface tension on the toner particles on the recording medium can be reduced. Also, since the amount of the fixing solution is small, the residual liquid feeling on the recording medium can be suppressed, and the foam-like fixing solution is less likely to flow than the normal liquid fixing solution. It is also possible to prevent image deterioration due to the occurrence of image deterioration. Therefore, by performing fixing using a foamy fixing solution as in Patent Document 5, the toner image can be fixed without disturbing the toner with a smaller amount of fixing solution applied than before.
The fixing
また、上記特許文献5に記載の定着装置は、塗布部材である塗布ローラ上の泡状定着液の膜厚を制御する泡状定着液膜厚制御手段を備えている。そして、塗布ローラが記録媒体に接して泡状定着液を記録媒体上の樹脂微粒子に付与している時間が、塗布ローラによって塗布される泡状定着液が記録媒体上の樹脂微粒子層を浸透して記録媒体に到達する浸透時間より同じ又は長くなるように膜厚を制御する。これにより、樹脂微粒子の塗布ローラへのオフセット付着を防止でき、樹脂微粒子を乱すことなく、かつ樹脂微粒子を担持した記録媒体に定着液を塗布した後は素早く樹脂微粒子の記録媒体への定着が可能となる。このため、定着応答性に優れた定着を行うことができる。 The fixing device described in Patent Document 5 includes a foam-like fixing liquid film thickness control unit that controls the film thickness of the foam-like fixing liquid on the coating roller that is a coating member. Then, the time during which the coating roller is in contact with the recording medium and applying the foamy fixing solution to the resin fine particles on the recording medium penetrates the resin fine particle layer on the recording medium. Thus, the film thickness is controlled to be the same or longer than the permeation time to reach the recording medium. As a result, offset adhesion of resin fine particles to the application roller can be prevented, and the resin fine particles can be quickly fixed to the recording medium after the fixing liquid is applied to the recording medium carrying the resin fine particles without disturbing the resin fine particles. It becomes. Therefore, it is possible to perform fixing with excellent fixing response.
図8は、本実施形態の定着装置30において塗布ローラ41が転写紙Pと接触する部分(塗布ニップC)の拡大説明図である。
定着液を、少量であっても厚みの嵩張る泡状定着液Buの状態で転写紙Pに塗布することで、図示のように、液状の場合に比べてニップ出口から遠い位置で塗布ローラ41表面上の定着液と転写紙P上の定着液とを分離させる。更に、泡状にすることで、塗布ローラ41表面上の定着液の表面張力によるトナーの引き込みを解消する。これらの結果、塗布ローラ41へのトナーのオフセットを有効に抑えることができ、オフセットによる白抜け画像の発生を解消することができた。
FIG. 8 is an enlarged explanatory view of a portion (application nip C) where the
By applying the fixer to the transfer paper P in a foamy fixer Bu having a large thickness even in a small amount, the surface of the
未定着トナーTのトナー粒子Tpの平均粒径が5〜10[μm]程度である場合、未定着トナーTのトナー層を乱すことなく泡状定着液Buを未定着トナーTに付与するには、泡状定着液Buの泡径範囲を5〜50[μm]程度にすることが望ましい。プリンタ100では、泡微細化部38での泡微細化により、このような微細な径の泡をつくり出している。
When the average particle size of the toner particles Tp of the unfixed toner T is about 5 to 10 [μm], the foamy fixing liquid Bu is applied to the unfixed toner T without disturbing the toner layer of the unfixed toner T. It is desirable that the bubble diameter range of the foam-like fixing solution Bu be about 5 to 50 [μm]. In the
また、泡微細化部38で微細化した泡は、図9に示すように、気泡Bu−Aと、それぞれの気泡Bu−Aを区切る液膜境界Bu−B(以下、プラトー境界と称することがある)とから構成されている。
Further, as shown in FIG. 9, the bubbles refined by the
定着装置30の加圧ローラ43は、弾性層としてスポンジ素材を用いている。ここで、塗布ニップCでは、泡状定着液Buが樹脂微粒子である未定着トナーTのトナー層に浸透して、記録媒体である転写紙Pまで到達した後に、塗布ローラ41とトナー層とが分離するように、転写紙Pの塗布ニップ通過時間のタイミングを設定するする必要がある。
定着装置30では、転写紙Pの塗布ニップ通過時間(例えば先端が塗布ニップCの入口に進入してから先端が塗布ニップCの出口から排出される間での時間)を、50[ms](ミリ秒)から300[ms]の範囲に設定している。これにより、転写紙Pの塗布ニップ通過時間を、泡状定着液Buの浸透時間と同じかそれ以上にしている。そして、この範囲の転写紙Pの塗布ニップ通過時間を確保するために、小さな加圧力の変化で比較的大きく変形可能なスポンジ素材からなる弾性層を備えた加圧ローラ43を用いている。
The
In the fixing
塗布ニップ通過時間(以下、ニップ時間という)については、「ニップ時間=(ニップ幅)/(紙の搬送速度)」という数式によって算出することが可能である。転写紙Pの搬送速度は、紙搬送駆動機構の設計データにより求めることができる。ニップ幅は、塗布ローラ全面に乾燥しない着色塗料を薄くつけて、転写紙Pを塗布ローラ41及び対峙する加圧ローラ43に挟んで加圧(ローラは回転させない状態で)し、転写紙Pに着色塗料を付着させ、着色部(通常長方形の形に着色)における紙搬送方向の長さをニップ幅として測定することで求めることができる。転写紙Pの搬送速度に応じて、ニップ幅を調整することでニップ時間を泡状定着液のトナー層浸透時間と同じかそれ以上にする必要がある。
The coating nip passage time (hereinafter, referred to as nip time) can be calculated by a mathematical formula: “nip time = (nip width) / (paper conveyance speed)”. The transfer speed of the transfer paper P can be obtained from design data of the paper transport drive mechanism. The width of the nip is such that a colored paint that does not dry is applied thinly on the entire surface of the application roller, and the transfer paper P is sandwiched between the
図1に示す実施形態1の定着装置30では、加圧ローラ43を弾性多孔質体(以下、スポンジと記す)とすることで、転写紙Pの搬送速度に応じて、塗布ローラ41とスポンジの加圧ローラ43の軸間距離を変更してニップ幅を変えることが容易となる。加圧ローラ43のスポンジの代わりに、弾性ゴムも適するが、スポンジは、弾性ゴムよりも弱い力で変形させることが可能であり、塗布ローラ41の加圧力を過剰に高くすることなく長いニップ幅を確保することができる。
In the fixing
定着液中には樹脂軟化剤または膨潤剤が含有されており、スポンジ素材で形成された加圧ローラ43に定着液が万が一付着した場合、スポンジ素材が軟化する等の不具合が発生する恐れがある。このため、スポンジ素材の樹脂材は、軟化剤または膨潤剤に対し軟化や膨潤を示さない素材が望ましい。また、ローラ部がスポンジ素材からなる加圧ローラ43については、ローラ表面を可撓性フィルムで覆った構成であってもよい。このような構成であれば、スポンジ素材が軟化剤または膨潤剤で劣化する素材であっても、軟化剤または膨潤剤により軟化や膨潤を示さない可撓性フィルムで覆うことでスポンジローラの劣化を防止することができる。スポンジ素材としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアミドなどの樹脂の多孔質体などが適する。また、スポンジを覆う可撓性フィルムとしては、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレン、ポリプロピレン、四フッ化エチレン・バーフロロアルキルビニルエーテル共重合体(PFA)などが適する。
The fixer contains a resin softener or swelling agent, and if the fixer should adhere to the
図1に示す定着装置30において、塗布ローラ41とローラ部がスポンジからなる加圧ローラ43とが常時接触している場合、転写紙Pが搬送されていない時に塗布ローラ41上の泡状定着液Buがスポンジの加圧ローラ43に付着し汚す恐れがある。この付着を防止する狙いから、紙先端検知手段(図示せず)を塗布ニップCに転写紙Pが搬送される手前に設け、紙先端検知信号に応じて、転写紙Pの先端から後方にのみ泡状定着液Buが塗布されるようなタイミングで塗布ローラ41に泡状定着液Buを供給することが望ましい。
In the fixing
また、定着装置30においては、不図示の接離機構により、待機時には塗布ローラ41と加圧ローラ43とを互いに離間させ、塗布時のみ、塗布ローラ41と加圧ローラ43とを当接させる構成とすることが望ましい。このような構成では、塗布ローラ41と加圧ローラ43とを互いに離間させた待機時の状態から上記紙先端検知手段による転写紙Pの先端検知の検知結果に基づいて、接離機構を駆動し、塗布ローラ41と加圧ローラ43とを当接させる。そして、紙先端検知手段による転写紙Pの後端検知、または、別に設けた不図示の紙後端検知手段による転写紙Pの後端検知の検知結果に基づいて、接離機構を駆動し、塗布ローラ41と加圧ローラ43とを離間させる。
Further, in the fixing
次に、液状定着液310の組成について説明する。定着装置30で用いる液状定着液310は、少なくとも軟化剤と起泡剤とを含有する。
先ず、軟化剤について説明する。
軟化剤は、トナーに含まれる樹脂の少なくとも一部を溶解または膨潤させることで樹脂微粒子を軟化させる機能を有する。
軟化剤としては、エステル化合物であることが好ましい。エステル化合物は、トナー等の樹脂微粒子に含まれる樹脂の少なくとも一部を溶解または膨潤させる溶解性または膨潤性に優れている。上記エステル化合物の中でも、脂肪族エステル、炭酸エステルが、樹脂の軟化能力が優れている点で特に好ましい。また、後述する起泡剤としてのアニオン系界面活性剤による起泡性を阻害しない点からも好ましい。
Next, the composition of the liquid fixing liquid 310 will be described. The liquid fixing liquid 310 used in the fixing
First, the softener will be described.
The softening agent has a function of softening the resin fine particles by dissolving or swelling at least part of the resin contained in the toner.
The softening agent is preferably an ester compound. The ester compound is excellent in solubility or swelling property that dissolves or swells at least a part of the resin contained in resin fine particles such as toner. Among the above ester compounds, aliphatic esters and carbonate esters are particularly preferable in terms of excellent resin softening ability. Moreover, it is preferable also from the point which does not inhibit the foaming property by the anionic surfactant as a foaming agent mentioned later.
また、記録媒体に対する樹脂微粒子としてのトナーの定着は、密封された環境において頻繁に使用される機器で行われ、軟化剤はトナーの記録媒体への定着後にもトナー中に残留するため、記録媒体に対するトナーの定着は揮発性有機化合物(VOC)及び不快臭の発生を伴わないことが好ましい。すなわち、軟化剤は揮発性有機化合物(VOC)及び不快臭の原因となる物質を含まないことが好ましい。脂肪族エステルは、一般に汎用される有機溶剤(トルエン、キシレン、メチルエチルケトン、酢酸エチルなど)と比較して、高い沸点及び低い揮発性を有し、刺激臭を持たない。 Further, the fixing of the toner as the resin fine particles to the recording medium is performed by an apparatus frequently used in a sealed environment, and the softening agent remains in the toner even after the toner is fixed on the recording medium. It is preferable that the fixing of the toner with respect to the toner does not involve generation of a volatile organic compound (VOC) and an unpleasant odor. That is, the softener preferably does not contain volatile organic compounds (VOC) and substances that cause unpleasant odors. Aliphatic esters have a high boiling point and low volatility and have no irritating odor as compared to generally used organic solvents (toluene, xylene, methyl ethyl ketone, ethyl acetate, etc.).
オフィス環境等における臭気を高い精度で測定することができる実用的な臭気の測定尺度として、官能測定である三点比較式臭袋法による臭気指数〔10×log(物質の臭気が感じられなくなるまでの物質の希釈倍率)〕を臭気の指標とすることができる。また、軟化剤に含まれる脂肪族エステルの臭気指数は、10以下であることが好ましい。この場合、通常のオフィス環境では、不快臭を感じなくなる。更に、軟化剤のみならず、定着液に含まれる他の液剤も同様に、不快臭及び刺激臭を有さないことが好ましい。 As a practical odor measurement scale that can measure odors in office environments with high accuracy, the odor index [10 × log (until the substance odor is no longer felt) by the three-point comparison odor bag method, which is a sensory measurement Can be used as an indicator of odor. The odor index of the aliphatic ester contained in the softener is preferably 10 or less. In this case, an unpleasant odor is not felt in a normal office environment. Furthermore, it is preferable that not only the softening agent but also other liquid agents contained in the fixing solution have no unpleasant odor and irritating odor.
上記脂肪族エステルは、飽和脂肪族エステルを含む。上記脂肪族エステルが、飽和脂肪族エステルを含む場合には、軟化剤の保存安定性(酸化、加水分解などに対する耐性)を向上させることができる。また、多くの飽和脂肪族エステルは、トナーに含まれる樹脂を1[秒]以内で溶解または膨潤させることができる。更に、飽和脂肪族エステルは、記録媒体に提供されたトナーの粘着感を低下させることができる。これは、飽和脂肪族エステルが、溶解または膨潤したトナーの表面に油膜を形成するためであると考えられる。 The aliphatic ester includes a saturated aliphatic ester. When the aliphatic ester contains a saturated aliphatic ester, the storage stability (resistance to oxidation, hydrolysis, etc.) of the softener can be improved. Further, many saturated aliphatic esters can dissolve or swell the resin contained in the toner within 1 [second]. Furthermore, saturated aliphatic esters can reduce the tackiness of the toner provided on the recording medium. This is considered to be because the saturated aliphatic ester forms an oil film on the surface of the dissolved or swollen toner.
よって、定着液としては、上記飽和脂肪族エステルが「R1COOR2」の一般式で表される化合物を含むものを用いることが望ましい。この化合物の一般式におけるR1は、炭素数が11以上14以下のアルキル基を示しており、R2は、炭素数が1以上6以下の直鎖型もしくは分岐型アルキル基を示している。R1及びR2の炭素数がそれぞれ所望の範囲よりも少ないと臭気が発生し、所望の範囲よりも多いと樹脂軟化能力が低下する。定着液としては、上記飽和脂肪族エステルが「R1COOR2」の一般式で表される化合物を含むものを用いることにより、トナーに含まれる樹脂に対する溶解性または膨潤性を向上させることができる。また、上記一般式「R1COOR2」で表される化合物の臭気指数は、10以下であり、不快臭及び刺激臭を有さない。 Therefore, as the fixing solution, it is desirable to use a solution in which the saturated aliphatic ester contains a compound represented by the general formula “R1COOR2”. R1 in the general formula of this compound represents an alkyl group having 11 to 14 carbon atoms, and R2 represents a linear or branched alkyl group having 1 to 6 carbon atoms. If the number of carbon atoms in R1 and R2 is less than the desired range, odor is generated, and if it is greater than the desired range, the resin softening ability is lowered. As the fixing solution, the saturated aliphatic ester containing a compound represented by the general formula “R1COOR2” can improve the solubility or swelling property with respect to the resin contained in the toner. In addition, the odor index of the compound represented by the general formula “R1COOR2” is 10 or less, and does not have an unpleasant odor or an irritating odor.
上記化合物を含む上記飽和脂肪族エステルである脂肪族モノカルボン酸エステルとしては、例えばラウリン酸エチル、ラウリン酸ヘキシル、トリデシル酸エチル、トリデシル酸イソプロピル、ミリスチン酸エチル、ミリスチン酸イソプロピル、などが挙げられる。上記化合物を含むこれらの脂肪族モノカルボン酸エステルの多くは、油性溶媒に溶解するが、水には溶解しない。よって、上記化合物である脂肪族モノカルボン酸エステルの多くについて、水性溶媒では、グリコール類を溶解助剤として定着液に含有し、溶解又はマイクロエマルジョンの形態とする。 Examples of the aliphatic monocarboxylic acid ester that is the saturated aliphatic ester containing the above compound include ethyl laurate, hexyl laurate, ethyl tridecylate, isopropyl tridecylate, ethyl myristate, isopropyl myristate, and the like. Many of these aliphatic monocarboxylic esters containing the above compounds are soluble in oily solvents but not in water. Therefore, for many of the aliphatic monocarboxylic acid esters which are the above-mentioned compounds, in an aqueous solvent, glycols are contained in the fixing solution as a dissolution aid to form a solution or a microemulsion.
また、定着液としては、上記脂肪族エステルが脂肪族ジカルボン酸エステルを含むものを用いることが望ましい。上記脂肪族エステルが、脂肪族ジカルボン酸エステルを含む場合には、より短い時間でトナーに含まれる樹脂を溶解または膨潤させることができる。例えば、60[ppm]程度の高速印字では、記録媒体における未定着のトナーに定着液を付与し、トナーが記録媒体に定着するまでの時間は、1[秒]以内であることが好ましい。上記脂肪族エステルが、脂肪族ジカルボン酸エステルを含む場合には、記録媒体における未定着のトナー等に定着液を付与し、トナーが記録媒体に定着するのに要する時間を、0.1[秒]以内にすることが可能となる。更に、より少量の軟化剤を添加することによって、トナーに含まれる樹脂を溶解または膨潤させることができるため、定着液に含まれる軟化剤の含有量を低減することができる。 Further, as the fixing solution, it is desirable to use a solution in which the aliphatic ester contains an aliphatic dicarboxylic acid ester. When the aliphatic ester contains an aliphatic dicarboxylic acid ester, the resin contained in the toner can be dissolved or swollen in a shorter time. For example, in high-speed printing of about 60 [ppm], it is preferable that the time until the toner is fixed on the recording medium after applying the fixing liquid to the unfixed toner on the recording medium is within 1 [second]. When the aliphatic ester contains an aliphatic dicarboxylic acid ester, a time required for fixing the toner on the recording medium by applying a fixing solution to the unfixed toner or the like on the recording medium is 0.1 [second. ] Within. Furthermore, since the resin contained in the toner can be dissolved or swollen by adding a smaller amount of the softening agent, the content of the softening agent contained in the fixing solution can be reduced.
よって、定着液としては、上記脂肪族ジカルボン酸エステルが「R3(COOR4)2」の一般式で表される化合物を含むものを用いることが望ましい。この化合物の一般式におけるR3は、炭素数が3以上8以下のアルキレン基を示しており、R4は、炭素数が3以上5以下の直鎖型又は分岐型アルキル基を示している。R3及びR4の炭素数がそれぞれ所望の範囲よりも少ないと臭気が発生し、所望の範囲よりも多いと樹脂軟化能力が低下する。定着液としては、上記脂肪族ジカルボン酸エステルが「R3(COOR4)2」の一般式で表される化合物を含むものを用いることにより、トナーに含まれる樹脂に対する溶解性または膨潤性を向上させることができる。また、上記一般式「R3(COOR4)2」で表される化合物の臭気指数は、10以下であり、不快臭及び刺激臭を有さない。 Therefore, as the fixing solution, it is desirable to use a fixing liquid containing a compound represented by the general formula of “R3 (COOR4) 2 ”. R3 in the general formula of this compound represents an alkylene group having 3 to 8 carbon atoms, and R4 represents a linear or branched alkyl group having 3 to 5 carbon atoms. If the number of carbon atoms in R3 and R4 is less than the desired range, odor is generated, and if it is greater than the desired range, the resin softening ability decreases. As the fixing solution, the aliphatic dicarboxylic acid ester containing a compound represented by the general formula “R3 (COOR4) 2 ” is used to improve the solubility or swellability of the resin contained in the toner. Can do. Moreover, the odor index of the compound represented by the general formula “R3 (COOR4) 2 ” is 10 or less, and does not have an unpleasant odor or an irritating odor.
上記化合物を含む上記脂肪族ジカルボン酸エステルとしては、例えばコハク酸2エチルヘキシル、アジピン酸ジブチル、アジピン酸ジイソブチル、アジピン酸ジイソプロピル、アジピン酸ジイソデシル、セバシン酸ジエチル、セバシン酸ジブチル等が挙げられる。上記化合物を含むこれらの脂肪族ジカルボン酸エステルの多くは、油性溶媒に溶解するが、水には溶解しない。よって、水性溶媒では、グリコール類を溶解助剤として定着液に含有し、溶解またはマイクロエマルジョンの形態とする。 Examples of the aliphatic dicarboxylic acid ester containing the above compound include 2-ethylhexyl succinate, dibutyl adipate, diisobutyl adipate, diisopropyl adipate, diisodecyl adipate, diethyl sebacate, dibutyl sebacate and the like. Many of these aliphatic dicarboxylic acid esters containing the above compounds are soluble in oily solvents but not in water. Therefore, in an aqueous solvent, glycols are contained in the fixing solution as a dissolution aid and are dissolved or in the form of a microemulsion.
更に、本発明における定着液において、好ましくは、上記脂肪族エステルは、脂肪族ジカルボン酸ジアルコキシアルキルを含む。上記脂肪族エステルが、脂肪族ジカルボン酸ジアルコキシアルキルを含む場合には、記録媒体に対するトナーの定着性を向上させることができる。 Furthermore, in the fixing solution according to the present invention, preferably, the aliphatic ester contains an aliphatic dicarboxylate dialkoxyalkyl. When the aliphatic ester contains an aliphatic dicarboxylate dialkoxyalkyl, the fixability of the toner to the recording medium can be improved.
定着液としては、上記脂肪族ジカルボン酸ジアルコキシアルキルが「R5(COOR6−O−R7)2」の一般式で表される化合物を含むものを用いることが望ましい。この化合物の一般式におけるR5は、炭素数が2以上8以下のアルキレン基を示しており、R6は、炭素数が2以上4以下のアルキレン基を示し、R7は、炭素数が1以上4以下のアルキル基を示している。R5、R6及びR7の炭素数がそれぞれ所望の範囲よりも少ないと臭気が発生し、所望の範囲よりも多いと樹脂軟化能力が低下する。定着液としては、上記脂肪族ジカルボン酸ジアルコキシアルキルが「R5(COOR6−O−R7)2」の一般式で表される化合物を含むものを用いることにより、トナーに含まれる樹脂に対する溶解性または膨潤性を向上させることができる。また、上記一般式「R5(COOR6−O−R7)2」で表される化合物の臭気指数は、10以下であり、不快臭及び刺激臭を有さない。
As the fixing solution, it is preferable to use a fixer containing a compound in which the aliphatic dicarboxylic acid dialkoxyalkyl is represented by the general formula “R5 (
上記化合物を含む上記脂肪族ジカルボン酸ジアルコキシアルキルとしては、例えばコハク酸ジエトキシエチル、コハク酸ジブトキシエチル、コハク酸ジカルビトール、アジピン酸ジメトキシエチル、アジピン酸ジエトキシエチル、アジピン酸ジブトキシエチル、セバシン酸ジエトキシエチル等が挙げられる。上記化合物を含むこれらの脂肪族ジカルボン酸ジアルコキシアルキルを水性溶媒で用いる場合には、必要に応じてグリコール類を溶解助剤として定着液に含有させ、溶解またはマイクロエマルジョンの形態とする。 Examples of the aliphatic dicarboxylate dialkoxyalkyl containing the compound include, for example, diethoxyethyl succinate, dibutoxyethyl succinate, dicarbitol succinate, dimethoxyethyl adipate, diethoxyethyl adipate, dibutoxyethyl adipate, sebacin Examples include diethoxyethyl acid. When these aliphatic dicarboxylic acid dialkoxyalkyls containing the above compounds are used in an aqueous solvent, glycols are included in the fixing solution as a solubilizing agent, if necessary, to form a solution or microemulsion.
上記炭酸エステルとしては、例えば炭酸エチレン、炭酸プロピレン(プロピレンカーボネート)、グリセロール1,2−カルボナート、4−メトキシメチル−1,3−ジオキソラン−2−オンなどが挙げられる。 Examples of the carbonate ester include ethylene carbonate, propylene carbonate (propylene carbonate), glycerol 1,2-carbonate, 4-methoxymethyl-1,3-dioxolan-2-one, and the like.
また、上記以外のエステル化合物としては、例えばクエン酸トリエチル、アセチルクエン酸トリエチル、クエン酸トリブチル、アセチルクエン酸トリブチル等のクエン酸エステル;エチレングリコールジアセタート、ジエチレングリコールジアセタート、トリエチレングリコールジアセタート等のグリコールをエステル化した化合物;モノアセチン、ジアセチン、トリアセチン等のグリセリンをエステル化した化合物などが挙げられる。 Examples of other ester compounds include citric acid esters such as triethyl citrate, acetyl triethyl citrate, tributyl citrate, and tributyl acetyl citrate; ethylene glycol diacetate, diethylene glycol diacetate, and triethylene glycol diacetate. And compounds obtained by esterifying glycols such as monoacetin; compounds obtained by esterifying glycerol such as monoacetin, diacetin, and triacetin.
液状定着液310における上記軟化剤の含有量は、0.5[質量%]〜50[質量%]が好ましく、5[質量%]〜40[質量%]がより好ましい。上記軟化剤の含有量が、0.5[質量%]未満であると、トナーに含まれる樹脂を溶解乃至膨潤させる効果が不十分になることがあり、50[質量%]を超えると、長時間に亘りトナーに含まれる樹脂の流動性を低下させることができず、定着トナー層が粘着性を有する可能性がある。
The content of the softening agent in the
次に、液状定着液310が含有する溶解助剤について説明する。
液状定着液310中の軟化剤の濃度が高くなると希釈溶媒である水に軟化剤が溶解しにくくなる場合がある。そこで、溶解助剤として、多価のアルコール類、具体的にはエチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ポリエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、1,3−ブチレングリコール、グリセリンなどを定着液中に含有させることで、軟化剤が高濃度でも溶解し、かつ脂肪酸塩による起泡性を劣化させず、むしろ起泡性が向上することがわかった。また、液状定着液310における上記多価のアルコール類の含有量は、1[質量%]〜30[質量%]の範囲が好ましい。上記多価のアルコール類の含有量が、30[質量%]を超えると、起泡性がむしろ劣化するため適さない。
Next, the dissolution aid contained in the
When the concentration of the softening agent in the
次に、液状定着液310が含有する起泡剤について説明する。
アニオン系界面活性剤は優れた起泡性と泡沫安定性を実現することができ、起泡剤として用いられる。
上記アニオン系界面活性剤のなかでも、脂肪酸塩は、最も泡沫安定性に優れ、定着液の起泡剤として最も適する。一方、軟化剤は、消泡作用が強く、定着液中で軟化剤の濃度上昇と共に、定着液の起泡性及び泡沫安定性が悪くなり、なかなか起泡しなくなり、泡が直ぐに破泡するため泡密度の低い泡状定着液を得ることができなくなる。
Next, the foaming agent contained in the liquid fixing liquid 310 will be described.
Anionic surfactants can achieve excellent foaming properties and foam stability, and are used as foaming agents.
Among the anionic surfactants, fatty acid salts are most excellent in foam stability and are most suitable as a foaming agent for fixing solutions. On the other hand, the softening agent has a strong defoaming effect, and as the concentration of the softening agent increases in the fixing solution, the foaming property and foam stability of the fixing solution deteriorates, so it is difficult to foam and the foam breaks immediately. It becomes impossible to obtain a foam-like fixing solution having a low foam density.
そこで、この定着液中の軟化剤濃度を高めたときの起泡性劣化問題を解決するため、アニオン系界面活性剤の種類や濃度を因子として多種の試作を行った。また、非特許文献1にも記載されている「スーパーファット」と呼称される技術、つまり固形洗浄剤(石鹸)に含有されている遊離脂肪酸に着目して試作を行った。ここで、スーパーファットと呼称される技術について概説すると、酸化されにくい遊離脂肪酸を少量加え、過剰油脂分を増やす方法であり、ケン化されない油脂を少量分残すことによって、例えば保湿作用を高めるなどの効果があるとされている。上記非特許文献1には、石鹸水溶系に極少量の脂肪酸を添加すると、起泡性能が向上する上、泡質が一層クリーミィになることが知られており、スーパーファットソープと呼ばれていると記載されている。このスーパーファットと同様に軟化剤を有する定着液に極少量の脂肪酸を添加して泡化しようとしたが起泡性及び泡沫安定性のいずれも悪かった。 Therefore, in order to solve the problem of foaming deterioration when the concentration of the softening agent in the fixing solution is increased, various prototypes were made using the type and concentration of the anionic surfactant as factors. Further, a prototype was made by paying attention to a technique called “super fat” described in Non-Patent Document 1, that is, a free fatty acid contained in a solid detergent (soap). Here, to outline the technology called super fat, it is a method of adding a small amount of free fatty acids that are difficult to oxidize to increase the excess fat and oil, leaving a small amount of fat and oil that is not saponified, for example, to enhance the moisturizing action, etc. It is said to be effective. In Non-Patent Document 1, it is known that when a very small amount of fatty acid is added to a soap water-based system, the foaming performance is improved and the foam quality becomes more creamy, which is called super fat soap. It is described. Similar to this super fat, an attempt was made to foam by adding a very small amount of fatty acid to a fixing solution having a softening agent, but both foamability and foam stability were poor.
ところが、後述するように、起泡剤として炭素数12〜18の脂肪酸塩を用い、更に炭素数12〜18の脂肪酸を定着液中に含有することにより、軟化剤の濃度が高くなっても、定着液の起泡性が劣化しない泡状定着液を提供できることが分かった。
ここで、軟化剤を含有した定着液において、単に水を起泡する場合に比較して、脂肪酸塩の炭素数としては、12〜18が起泡性に優れている。具体的には、ラウリン酸塩(炭素数12)、ミリスチン酸塩(炭素数14)、パルミチン酸塩(炭素数16)、ステアリン酸塩(炭素数18)が適する。また、ペンタデシル酸(炭素数15)、マルガリン酸(炭素数17)なども適する。一方、脂肪酸と軟化剤との作用について説明すると、軟化剤はエステル基を化学構造中に有しており、脂肪酸はカルボニル基を化学構造中に有している。この点から、軟化剤のエステル基と脂肪酸のカルボニル基が定着液の系内で、電気的な作用を示し、またそれが分子間の結合作用を生じさせ、定着液の特性として起泡性及び泡沫安定性を向上させている。
However, as will be described later, by using a fatty acid salt having 12 to 18 carbon atoms as a foaming agent and further containing a fatty acid having 12 to 18 carbon atoms in the fixing solution, the concentration of the softening agent is increased. It has been found that it is possible to provide a foamy fixing solution in which the foamability of the fixing solution does not deteriorate.
Here, in the fixing solution containing the softening agent, as compared with the case where water is simply foamed, the number of carbon atoms of the fatty acid salt is excellent in foamability. Specifically, laurate (12 carbon atoms), myristate (14 carbon atoms), palmitate (16 carbon atoms), and stearate (18 carbon atoms) are suitable. Further, pentadecylic acid (carbon number 15), margaric acid (carbon number 17), and the like are also suitable. On the other hand, the action of the fatty acid and the softening agent will be described. The softening agent has an ester group in the chemical structure, and the fatty acid has a carbonyl group in the chemical structure. From this point, the ester group of the softening agent and the carbonyl group of the fatty acid show an electrical action in the fixing solution system, and this causes an intermolecular binding action, and the fixing solution has foaming properties and Improves foam stability.
また、脂肪酸塩の炭素数12〜18の範囲においても、炭素数が少ないほうが起泡性に優れているが泡沫安定性が悪く、炭素数が多いほうが起泡性にあまりよくないが泡沫安定性に極めて優れている。そこで、定着液中で、単独の脂肪酸塩でもよいが、炭素数12〜18の脂肪酸塩を混合する方が更に優れている。混合比率としては、ミリスチン酸塩(炭素数14)を最も多く含み、ラウリン酸塩(炭素数12)、ステアリン酸塩の割合を低くすることが好ましい。より具体的な脂肪酸塩の比率としては、ラウリン酸塩:ミリスチン酸塩:パルミチン酸塩:ステアリン酸塩の質量比で、0:6:3:1、1:5:3:1、1:4:4:1などが適する。 Even in the range of 12 to 18 carbon atoms of the fatty acid salt, the smaller the number of carbons, the better the foaming property, but the foam stability is poor, and the higher the number of carbons, the less foamable, the foam stability. It is extremely excellent. Therefore, a single fatty acid salt may be used in the fixing solution, but it is more excellent to mix a fatty acid salt having 12 to 18 carbon atoms. As a mixing ratio, it is preferable to contain the most myristate (carbon number 14) and to lower the ratio of laurate (carbon number 12) and stearate. More specific fatty acid salt ratios are 0: 6: 3: 1, 1: 5: 3: 1, 1: 4 in terms of mass ratio of laurate: myristate: palmitate: stearate. : 4: 1 is suitable.
上記アニオン系界面活性剤の液状定着液310中の含有量は、0.1[質量%]〜20[質量%]が好ましく、0.5[質量%]〜10[質量%]がより好ましい。上記アニオン系界面活性剤の液状定着液310中の含有量が、0.1[質量%]未満であると、起泡性が不十分になることがあり、上記アニオン系界面活性剤の液状定着液310中の含有量が、20[質量%]を超えると、定着液の粘度が高くなり、起泡性が低下する可能性がある。
The content of the anionic surfactant in the
定着液中に起泡剤である脂肪酸塩と同じ炭素数の脂肪酸を含有することで軟化剤の濃度が高くなっても起泡性及び泡沫安定性を維持することができる。液状定着液310中における上記軟化剤の濃度が10[質量%]未満であると、脂肪酸を含有しなくても起泡性は問題ない。しかし、液状定着液310中における軟化剤の濃度が10[質量%]以上、特に軟化剤の濃度が30[質量%]以上になると、脂肪酸塩だけでは、ほとんど起泡しなくなり起泡性が悪くなる。このような軟化剤の液状定着液310中の含有量が30[質量%]である場合において、脂肪酸塩と同じ炭素数の脂肪酸を含有させると、起泡性を維持できる。
ただし、上記脂肪酸の液状定着液310における含有量が多くなりすぎると、起泡剤である脂肪酸塩の比率が下がり、起泡性が再び悪くなる。そこで、後述する具体例からわかるように、脂肪酸塩のモル数を、脂肪酸のモル数と同じに、又は大きくするほうがよい。あるいは、脂肪酸と脂肪酸塩の比率を、5:5〜1:9の範囲とした場合起泡性が優れている。
By containing a fatty acid having the same number of carbon atoms as the foaming agent fatty acid salt in the fixing solution, foamability and foam stability can be maintained even when the concentration of the softening agent is increased. When the concentration of the softening agent in the
However, if the content of the fatty acid in the
なお、同じ炭素数の脂肪酸と脂肪酸塩の組み合わせだけでなく、例えば、脂肪酸塩がミリスチン酸アミンで、脂肪酸がステアリン酸の組み合わせや脂肪酸塩がパルミチン酸カリウムで脂肪酸がステアリン酸のような炭素数が12〜18の範囲で異なる組み合わせであってもよい。要は、炭素数12〜18の範囲の脂肪酸を定着液に含有することで、高濃度の軟化剤を含有しても、起泡性が悪くならず、泡沫安定性に優れ、密度の極めて低い泡化を可能とする。 In addition to the combination of fatty acid and fatty acid salt having the same carbon number, for example, the fatty acid salt is amine myristate, the fatty acid is stearic acid, the fatty acid salt is potassium palmitate, and the fatty acid is stearic acid. Different combinations in the range of 12-18 may be used. In short, by containing a fatty acid having 12 to 18 carbon atoms in the fixing solution, even if a high-concentration softening agent is contained, the foamability is not deteriorated, the foam stability is excellent, and the density is extremely low. Allows foaming.
また、他のアニオン系界面活性剤、例えばアルキルエーテル硫酸塩(AES)を起泡剤として、炭素数12〜18の脂肪酸を含有した定着液であっても、軟化剤濃度の増加による起泡性が悪くなるのを防止する効果があることがわかった。ただし、組み合わせとして最も優れているのは脂肪酸塩との組み合わせである。 In addition, even if the fixing solution contains a fatty acid having 12 to 18 carbon atoms using another anionic surfactant, for example, alkyl ether sulfate (AES) as a foaming agent, the foaming property due to an increase in the softener concentration. It has been found that there is an effect of preventing the deterioration. However, the best combination is a combination with a fatty acid salt.
更に、上記脂肪酸塩としては、脂肪酸ナトリウム塩、脂肪酸カリウム塩、脂肪酸アミン塩が適している。更に、最も適している脂肪酸アミンは、具体的には、水を加熱し、脂肪酸を添加し、その後トリエタノールアミンを添加して、一定時間撹拌しながら加熱して中和反応させることで作製することができる。このとき、脂肪酸とトリエタノールアミンとのモル比を、1:0.5〜1:0.9の範囲と脂肪酸比率を高くすることで、中和反応後、未反応の脂肪酸が残留し、定着液中に脂肪酸と脂肪酸アミン塩を混合させることができる。同じことは、ナトリウム塩やカリウム塩でも可能である。 Furthermore, fatty acid sodium salt, fatty acid potassium salt, and fatty acid amine salt are suitable as the fatty acid salt. Furthermore, the most suitable fatty acid amine is specifically prepared by heating water, adding a fatty acid, adding triethanolamine, and then heating and stirring for a certain period of time for a neutralization reaction. be able to. At this time, by increasing the molar ratio of fatty acid to triethanolamine in the range of 1: 0.5 to 1: 0.9 and the fatty acid ratio, unreacted fatty acid remains after the neutralization reaction, and fixing. Fatty acid and fatty acid amine salt can be mixed in the liquid. The same is possible with sodium and potassium salts.
なお、定着液中で、不飽和脂肪酸塩を用いてもよく、炭素数18で2重結合数が1〜3の不飽和脂肪酸が好ましい。具体的には、オレイン酸、リノール酸、リノレン酸が適する。2重結合が4以上では反応性が強いため、定着液の放置安定性が劣ってしまう。これらの不飽和飽和脂肪酸による不飽和脂肪酸塩を単独もしくは混合して起泡剤として用いる。また、上記飽和脂肪酸塩と不飽和脂肪酸塩を混合して起泡剤として用いてもよい。 In the fixing solution, an unsaturated fatty acid salt may be used, and an unsaturated fatty acid having 18 carbon atoms and 1 to 3 double bonds is preferred. Specifically, oleic acid, linoleic acid, and linolenic acid are suitable. Since the reactivity is strong when the double bond is 4 or more, the stability of the fixing solution is poor. These unsaturated fatty acid salts with unsaturated saturated fatty acids are used alone or in combination as a foaming agent. Further, the saturated fatty acid salt and the unsaturated fatty acid salt may be mixed and used as a foaming agent.
泡状定着液Buにおいて、塗布ニップCにてトナー層に泡状定着液Buを押し込みながら浸透させる際に泡が破泡すると浸透阻害となる。そこで泡沫安定性に優れる泡が求められる。このため、定着液中に脂肪酸アルカノールアミド(1:1)型を含有することが好ましい。脂肪酸アルカノールアミドには(1:1)型と(1:2)型があるが、本発明における泡沫安定性には(1:1)型が好適である。 In the foam-like fixing liquid Bu, if the foam breaks when the foam-like fixing liquid Bu is permeated while being pushed into the toner layer at the coating nip C, the penetration is inhibited. Therefore, a foam excellent in foam stability is required. For this reason, it is preferable to contain a fatty acid alkanolamide (1: 1) type in the fixing solution. Fatty acid alkanolamides include (1: 1) type and (1: 2) type, but (1: 1) type is suitable for foam stability in the present invention.
次に、液状定着液310が含有する溶媒について説明する。
上記溶媒としては、水、水にアルコール類等を添加した水性溶媒、などが好ましい。
水としては、例えばイオン交換水、限外濾過水、逆浸透水、蒸留水等の純水、又は超純水を用いることができる。
上記水性溶媒を用いる場合には、界面活性剤を添加することで、表面張力を20[mN/m]〜30[mN/mと]することが好ましい。上記アルコール類としては、泡状定着液Buにおける気泡の安定性を高め、破泡しにくくする利点から、例えばセタノール等の単価アルコール;エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ポリエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、1,3−ブチレングリコール、グリセリン等の多価アルコールが好ましい。また、これらの単価又は多価のアルコール類を含有することで紙等の媒体のカール防止に効果を有する。
Next, the solvent contained in the
As the solvent, water, an aqueous solvent obtained by adding alcohol or the like to water, and the like are preferable.
As water, for example, pure water such as ion exchange water, ultrafiltration water, reverse osmosis water, distilled water, or ultrapure water can be used.
When the aqueous solvent is used, it is preferable that the surface tension is 20 [mN / m] to 30 [mN / m] by adding a surfactant. Examples of the alcohols include unitary alcohols such as cetanol; ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, polyethylene glycol, propylene glycol, diethylene alcohol, and the like because of the advantage of improving the stability of bubbles in the foamed fixing solution Bu and making it difficult to break the bubbles. Polyhydric alcohols such as propylene glycol, tripropylene glycol, 1,3-butylene glycol and glycerin are preferred. Further, containing these unit price or polyhydric alcohols has an effect of preventing curling of a medium such as paper.
また、定着液中に浸透性改善や紙等媒体のカール防止のために油性成分を含有してO/WエマルジョンやW/Oエマルジョンを形成する構成も好ましい。その場合、具体的な分散剤としては、ソルビタンモノオレエートやソルビタンモノステレートやソルビタンセスキオレートなどのソルビタン脂肪酸エステルやショ糖ラウリン酸エステルやショ糖ステアリン酸エステルなどのショ糖エステルなどが好ましい。 Also preferred is a constitution in which an O / W emulsion or a W / O emulsion is formed by containing an oily component in the fixing solution in order to improve permeability and prevent curling of a medium such as paper. In this case, as a specific dispersant, sorbitan fatty acid esters such as sorbitan monooleate, sorbitan monosterate and sorbitan sesquioleate, and sucrose esters such as sucrose laurate and sucrose stearate are preferable.
なお、定着中での軟化剤を溶解もしくはマイクロエマルジョン分散させるため方法としては、例えば、回転羽根によるホモミキサーやホモジナイザーのような機械的に攪拌する手段、及び超音波ホモジナイザーのような振動を与える手段が挙げられる。いずれにしても、強いせん断応力を定着液収容器31内の液状定着液310に加えることで軟化剤を溶解もしくはマイクロエマルジョン分散させる。
In addition, as a method for dissolving the softening agent or fixing the microemulsion during fixing, for example, a mechanical stirring means such as a homomixer or a homogenizer using a rotary blade, and a means for applying vibration such as an ultrasonic homogenizer Is mentioned. In any case, the softener is dissolved or dispersed in the microemulsion by applying a strong shear stress to the
次に、液状定着液310が含有するpH調整剤について説明する。
液状定着液310は、pH7以上で良好な起泡性を有するため、必要に応じて、pH調整剤を添加しても良い。pH調整剤としては、アミン類や有機酸が望ましい。
液状定着液310を、軟化剤を含有する液(以下、軟化剤液と称す)と起泡剤を含有する液(以下、起泡剤液と称す)とに分けて保管する場合、その各々にpH調整剤を添加しても良い。軟化剤液のpHは6〜7の弱酸に設定すると、軟化剤の加水分解が抑制されるためより望ましい。軟化剤液に用いるpH調整剤としては、乳酸、クエン酸、リンゴ酸などの有機酸が望ましい。起泡剤液のpHは7〜10の弱アルカリ性に設定すると、軟化剤と混合した際のpHが7以上になるため望ましい。起泡剤液に用いるpH調整剤としては、トリエタノールアミンなどのアミン類が望ましい。
Next, the pH adjuster contained in the
Since the
When the
本実施形態で用いる樹脂微粒子はトナーであるが、定着の対象となる樹脂を含有する樹脂微粒子としては、トナーに限定されず、樹脂を含有する微粒子であれば何れでもよく、導電性部材を含有した樹脂微粒子でもよい。上記樹脂微粒子のうち、電子写真プロセスで用いるトナーは、本発明の定着液との組合せにおいて最も定着に対する効果が高い。
また、上記トナーは、着色剤と、帯電制御剤と、結着樹脂と、離型剤とを含有し、更に必要に応じてその他の成分を含有してなる。上記トナーが含有する上記結着樹脂としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えばポリスチレン樹脂、スチレン−アクリル共重合体、ポリエステル樹脂、などが挙げられる。また、上記離型剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えばカルバナウワックスやポリエチレンなどのワックス成分などが挙げられる。また、上記着色剤としては、特に制限はなく、公知の染料及び顔料の中から目的に応じて適宜選択することができる。
The resin fine particles used in the present embodiment are toners, but the resin fine particles containing a resin to be fixed are not limited to toners, and any fine particles containing a resin may be used, including a conductive member. Resin fine particles may be used. Among the resin fine particles, the toner used in the electrophotographic process has the highest fixing effect in combination with the fixing solution of the present invention.
The toner contains a colorant, a charge control agent, a binder resin, and a release agent, and further contains other components as necessary. There is no restriction | limiting in particular as said binder resin which the said toner contains, According to the objective, it can select suitably, For example, a polystyrene resin, a styrene-acryl copolymer, a polyester resin etc. are mentioned. The releasing agent is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. Examples thereof include wax components such as carbanau wax and polyethylene. Moreover, there is no restriction | limiting in particular as said coloring agent, According to the objective, it can select suitably from well-known dyes and pigments.
また、上記上記トナーが含有する上記帯電制御剤としては、特に制限はなく、公知のもの中から目的に応じて適宜選択することができ、例えばトリフェニルメタン系染料、モリブデン酸キレート顔料、ローダミン系染料、アルコキシ系アミン、4級アンモニウム塩(フッ素変性4級アンモニウム塩を含む)、アルキルアミド、燐の単体又はその化合物、タングステンの単体又はその化合物、フッ素系活性剤、サリチル酸の金属塩、サリチル酸誘導体の金属塩などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
また、上記トナーが含有する上記その他の成分としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、外添剤、流動性向上剤、クリーニング性向上剤、磁性材料、金属石鹸、等が挙げられる。
また、トナーは、メチル基を有する疎水性シリカ及び疎水性酸化チタンのような疎水性微粒子をトナーの粒子の表面に固着させることによって、撥水性処理されていることが好ましい。
The charge control agent contained in the toner is not particularly limited and may be appropriately selected from known ones according to the purpose. For example, triphenylmethane dyes, molybdate chelate pigments, rhodamines, and the like. Dyes, alkoxy amines, quaternary ammonium salts (including fluorine-modified quaternary ammonium salts), alkylamides, phosphorus alone or compounds thereof, tungsten alone or compounds thereof, fluorine activators, salicylic acid metal salts, salicylic acid derivatives And metal salts thereof. These may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together.
The other components contained in the toner are not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. For example, external additives, fluidity improvers, cleaning improvers, magnetic materials, metals Soap and the like.
Further, the toner is preferably subjected to a water repellency treatment by fixing hydrophobic fine particles such as hydrophobic silica having a methyl group and hydrophobic titanium oxide to the surface of the toner particles.
また、泡状定着液Buは、撥水性処理されたトナー粒子に対して、十分な親和性を有することが好ましい。ここで、親和性とは、液体が固体に接触したときに、固体の表面に対する液体の拡張濡れの程度を意味する。即ち、定着液が泡状となった泡状定着液Buは、撥水性処理されたトナーに対して十分な濡れ性を示すことが好ましい。疎水性シリカ及び疎水性酸化チタンのような疎水性微粒子で撥水性処理されたトナーの表面は、疎水性シリカ及び疎水性酸化チタンの表面に存在するメチル基によって覆われており、おおよそ20[mN/m]程度の表面エネルギーを有する。現実には撥水性処理されたトナーの表面の全面が疎水性微粒子によって完全に覆われてはいないため、撥水性処理されたトナーの表面エネルギーは、おおよそ、20[mN/m]〜30[mN/m]であると推測される。よって、撥水性トナーに対して親和性を有する(十分な濡れ性を有する)ためには、泡状定着液Buの表面張力は、20[mN/m]〜30[mN/m]であることが好ましい。 Further, it is preferable that the foam-like fixing liquid Bu has sufficient affinity for the water-repellent treated toner particles. Here, affinity means the degree of extended wetting of the liquid with respect to the surface of the solid when the liquid comes into contact with the solid. That is, it is preferable that the foam-like fixer Bu in which the fixer becomes foamy exhibits sufficient wettability with respect to the water-repellent treated toner. The surface of the toner subjected to water repellency treatment with hydrophobic fine particles such as hydrophobic silica and hydrophobic titanium oxide is covered with methyl groups present on the surface of hydrophobic silica and hydrophobic titanium oxide, and is approximately 20 [mN / M] surface energy. Actually, since the entire surface of the water-repellent treated toner is not completely covered with the hydrophobic fine particles, the surface energy of the water-repellent treated toner is approximately 20 [mN / m] to 30 [mN]. / M]. Therefore, the surface tension of the foam-like fixing liquid Bu is 20 [mN / m] to 30 [mN / m] in order to have an affinity for the water-repellent toner (having sufficient wettability). Is preferred.
実施形態1では、媒体として転写紙Pを用いているが媒体としては、記録紙に限定されず、金属、樹脂、セラミックス等の何れでもよい。ただし、媒体は定着液に対し浸透性を有することが好ましく、媒体基板が液浸透性を持たない場合は、基板上に液浸透層を有する媒体が好ましい。
上記媒体の形態もシート状に限定されず、平面及び曲面を有する立体物でもよい。例えば、紙等の媒体に透明樹脂微粒子を均一に定着させ紙面を保護する(所謂、ニスコート)用途においても、本発明は適用できる。
上記媒体のうち、記録媒体としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、紙、布、及び液体透過層を有するOHP用シートのようなプラスチックフィルムなどが挙げられる。
In the first embodiment, the transfer paper P is used as the medium, but the medium is not limited to the recording paper, and any of metal, resin, ceramics, and the like may be used. However, the medium is preferably permeable to the fixing solution, and when the medium substrate does not have the liquid permeability, a medium having a liquid permeable layer on the substrate is preferable.
The form of the medium is not limited to a sheet shape, and may be a three-dimensional object having a flat surface and a curved surface. For example, the present invention can also be applied to applications in which transparent resin fine particles are uniformly fixed on a medium such as paper to protect the paper surface (so-called varnish coating).
Among the above media, the recording medium is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the purpose. Examples thereof include paper, cloth, and a plastic film such as an OHP sheet having a liquid permeable layer. .
なお、実施形態1の液状定着液310や上記特許文献5に記載の定着液に用いられている起泡剤の脂肪酸アミン塩は定着液の起泡性に優れているものの、一部の脂肪酸が遊離しているため、液状定着液310において経時で脂肪酸の分散安定性が低下し、定着液中で脂肪酸が徐々に分離する問題があった。脂肪酸が分離した液状定着液310を定着液供給部130で泡状定着液Buにしようとしても、液状定着液310の起泡性や泡沫安定性が低下しているため、所望の泡状定着液Buを生成することが出来ず、定着不良が生じる。
The fatty acid amine salt of the foaming agent used in the
本発明者らが鋭意検討を重ねたところ、液中で脂肪酸が分離した液状定着液であっても、脂肪酸を再分散させると、定着液の起泡性や泡沫安定性は分離前と変わらないことがわかった。上記特許文献5に記載の定着装置は、脂肪酸が分離した液状定着液の脂肪酸を再分散させる手段を設けていないため、液状定着液において経時で脂肪酸が分離すると、所望の泡状定着液Buを生成することが出来ず、定着不良が生じる。一方、実施形態1の定着装置30は、定着液収容器31の内部の液状定着液310に流れを生じさせる詳細は後述する液体流動手段を備え、液状定着液310に流れを生じさせることにより、液中で脂肪酸が分離した液状定着液310の脂肪酸を再分散させることができる。
As a result of extensive investigations by the present inventors, even when the liquid fixing solution is a fatty acid separated in the liquid, when the fatty acid is redispersed, the foamability and foam stability of the fixing solution are the same as before the separation. I understood it. Since the fixing device described in Patent Document 5 does not include means for redispersing the fatty acid in the liquid fixing solution from which the fatty acid has been separated, when the fatty acid is separated over time in the liquid fixing solution, a desired foam-like fixing solution Bu is obtained. It cannot be generated, and fixing failure occurs. On the other hand, the fixing
なお、液状定着液を構成する成分が分離する問題は、遊離した脂肪酸によるものだけではなく、軟化剤が分離する場合もある。軟化剤の中には溶媒である水に溶解しにくいものがあり、溶解助剤を添加することで軟化剤の水への溶解性を高めている。それでも、軟化剤が高濃度になると溶解が不十分になり、溶解系定着液でも分離が発生していた。また、定着液をエマルジョン系にする場合は、エマルジョンの長期安定性に問題あった。軟化剤が分離した液状定着液を発泡させた泡状定着液で定着を行おうとしても、所望の軟化性能を発揮することが出来ず、定着不良が生じる。このように、軟化剤が分離した場合であっても、実施形態1の定着装置30のように、液体流動手段によって液状定着液310に流れを生じさせることにより、軟化剤が分離した液状定着液310の軟化剤を再分散させることができ、分離前と変わらない軟化性能を発揮することが出来る。
The problem that the components constituting the liquid fixing solution are separated is not only due to the free fatty acid, but also the softener may be separated. Some softeners are difficult to dissolve in water as a solvent, and the solubility of the softener in water is increased by adding a solubilizing agent. Nevertheless, when the concentration of the softening agent becomes high, the dissolution becomes insufficient, and separation has occurred even in the dissolution system fixing solution. Further, when the fixing solution is an emulsion system, there is a problem in the long-term stability of the emulsion. Even if fixing is performed with a foamy fixing solution obtained by foaming the liquid fixing solution from which the softening agent has been separated, the desired softening performance cannot be exhibited and fixing failure occurs. As described above, even when the softening agent is separated, the liquid fixing liquid from which the softening agent has been separated is generated by causing the liquid fixing liquid 310 to flow by the liquid flow means as in the fixing
次に、実施形態1の定着装置30の特徴部について説明する。
実施形態1の定着装置30は、図1に示すように、定着液保持手段である定着液収容器31、泡状定着液生成手段である定着液供給部130、及び、泡状定着液付与手段である定着液塗布部140を備え、さらに、液体流動手段として、容器加圧部材311と容器押さえ部材312とを備える。
図1に示す定着装置30が備える定着液収容器31は柔軟性を有する密封容器であり、密閉容器の先端には、液状定着液310をバブリング槽35に供給するための供給口313が設けられており、液搬送パイプ34に接続されている。そして、定着装置30は柔軟性を有する定着液収容器31の側面を容器加圧部材311及び容器押さえ部材312によって加圧し、加圧状態を変化させることによって定着液収容器31の内部の上記液状定着液に流れを生じさせる。
Next, features of the fixing
As shown in FIG. 1, the fixing
A fixing
図10は、実施形態1の定着装置30が備える定着液収容器31と容器加圧部材311及び容器押さえ部材312との説明図である。図10(a)は、定着液収容器31を図1と同方向から見た説明図であり、図10(b)は、定着液収容器31を図10(a)中の矢印E方向から見た説明図であり、図10(c)は、定着液収容器31の内部の液状定着液310に流れが生じた状態の説明図である。
定着装置30では、図10に示すように、容器加圧部材311を定着液収容器31に加圧させながら、不図示の移動機構によって容器加圧部材311を図10中の矢印D方向に移動させる。これにより、容器加圧部材311の定着液収容器31に対する加圧状態が変化し、定着液収容器31が変形して図10(c)に示すように定着液収容器31の内部の液状定着液310に流れが生じる。液状定着液310に流れが生じることで、液状定着液310が撹拌され、液状定着液310内で定着液を構成する成分が経時で分離していたとしても、分離していた成分が再分散され、液状定着液310が所望の機能を発揮することができる。
FIG. 10 is an explanatory diagram of the fixing
In the fixing
このような容器加圧部材311を有することによって、液状定着液310内で定着液を構成する成分が経時で分離していたとしても、分離していた成分の再分散を容易に行うことができる。また、容器加圧部材311及び容器押さえ部材312に対して定着液収容器31を独立した部材とし、容器加圧部材311の定着液収容器31に対する加圧を解除することで、定着液収容器31を容器加圧部材311及び容器押さえ部材312から容易に分離可能な構成とすることで、定着液収容器31の交換を容易に行うことが出来る。
By having such a
定着液収容器31に用いる柔軟性を有する密封容器としては、樹脂フィルムからなる密閉容器が挙げられる。樹脂フィルムとしては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアミド、ポリエチレンテレフタレート、四フッ化エチレン・パーフロロアルキルビニルエーテル共重合体(PFA)等が挙げられ、それらを組み合わせて多層構造にしても良い。樹脂フィルムにはガスバリア性を持たせるために、アルミ等の金属を蒸着しても良い。
また、容器加圧部材311としては、樹脂ローラ、金属ローラ等が挙げられる。容器加圧部材311は定着液収容器31に接触するため、定着液収容器31を傷つけないよう、容器加圧部材311の表面は平滑であることが好ましいが、定着液収容器31に傷がつかない程度ならば、突起を有していても良い。
容器押さえ部材312としては、圧力変形しにくい部材が用いられ、樹脂板、金属板等が挙げられる。
Examples of the flexible sealed container used for the
Examples of the
As the
図10に示すように、実施形態1の定着装置30では、一つの容器加圧部材311によって定着液収容器31の一方を加圧し、他方を容器押さえ部材312で押さえて、容器加圧部材311を移動させることによって定着液収容器31の内部の液状定着液310に流れを生じさせる構成である。
定着液収容器31の内部の液状定着液310に流れを生じさせる構成としては、図11に示すように、2つの容器加圧部材311によって定着液収容器31を挟むように加圧し、2つの容器加圧部材311を移動させる構成であってもよい。
図11(a)は、2つの容器加圧部材311を備える構成の定着液収容器31の正面図であり、図11(b)は、定着液収容器31を図11(a)中の矢印E方向から見た説明図であり、図11(c)は、2つの容器加圧部材311によって定着液収容器31を加圧した状態の説明図である。
As shown in FIG. 10, in the fixing
As a configuration for causing a flow in the
FIG. 11A is a front view of the fixing
図11(a)及び図11(b)に示す状態から、図11(c)に示すように、2つの容器加圧部材311を定着液収容器31に加圧させながら、不図示の移動機構によって容器加圧部材311を図11(c)中の矢印D方向に移動させる。これにより、図10を用いて説明した構成と同様に定着液収容器31が変形して定着液収容器31の内部の液状定着液310に流れが生じ、液状定着液310が撹拌される。このため、液状定着液310内で定着液を構成する成分が経時で分離していたとしても、分離していた成分が再分散され、液状定着液310が所望の機能を発揮することが出来る。
また、図11に示す構成においても、2つの容器加圧部材311に対して定着液収容器31を独立した部材とし、容器加圧部材311の定着液収容器31に対する加圧を解除することで、定着液収容器31を2つの容器加圧部材311から容易に分離可能な構成とすることで、定着液収容器31の交換を容易に行うことが出来る。
なお、図10を用いて説明した構成であれば、定着液収容器31の片側に容器押さえ部材312を設け、1つの容器加圧部材311の移動によって液状定着液310に流れが生じさせることができるため、2つの容器加圧部材311を移動させる構成に比して不図示の移動機構を簡易な構成とすることができる。
From the state shown in FIGS. 11 (a) and 11 (b), as shown in FIG. 11 (c), while the two
In the configuration shown in FIG. 11 as well, the
In the configuration described with reference to FIG. 10, a
実施形態1の定着装置30では、泡状定着液生成手段である定着液供給部130を稼動する前に液体流動手段を稼動し、成分の分離が生じている液状定着液310に流れを生じさせ、分離した成分を再分散した後、泡状定着液Buを生成する。すなわち、定着液供給部130を稼動する前に、容器加圧部材311によって定着液収容器31の側面を加圧し、図10中の矢印D方向に移動させる動作を行う。また、光センサーで液状定着液310の透過光または反射光をモニタリングし、初期状態からの変動を検知して、液体流動手段を稼動させてもよい。液体流動手段は、図示していない駆動源によって上記移動機構を駆動する。
In the fixing
図1に示す実施形態1の定着装置30では、定着液収容器31内の液状定着液310を構成する成分が経時で分離していたとしても、その分離した成分が、分離しても再分散することで分離前と同様の機能を発揮することが出来る成分であれば、液体流動手段によって液状定着液310内に流れを生じさせることで分離していた成分が再分散され、定着液の成分が分離する前と同様の機能を発揮させることが出来る。このため、定着液の成分が分離していない液状定着液310を定着液供給部130によって泡状定着液Buとすることができるため、経時に渡って起泡性及び泡沫安定性を維持し、泡状定着液Buの所望の機能を経時に渡って維持することができ、所望の泡径の泡状定着液Buを未定着トナーTに付与することができる。これにより、経時に渡って安定した定着性を維持することができる。
In the fixing
液中で分離しても再分散することで分離前と同様の機能を発揮することが出来る成分としては、例えば、起泡剤を構成する成分や溶媒としての水に対する軟化剤があるが、これに限るものではない。
液状定着液310の起泡剤として脂肪酸アミン塩を含有するものを用いた場合、液状定着液310を長期保管すると、液状定着液310おいて経時で脂肪酸の分散安定性が低下し、脂肪酸が分離した状態となった。このように脂肪酸が分離した状態のままの液状定着液310を泡化すると、分離する前に比べて液状定着液310の起泡性が悪くなり、泡化して得られる泡状定着液Buの密度が所望の値よりも高くなった。一方、実施形態1の定着装置30では、定着液収容器31内の液状定着液310が脂肪酸アミン塩の脂肪酸が液中で分離した状態となっても、泡化の前に液体流動手段を稼動させ、液状定着液310内に流れを生じさせることで、分離した状態となる前と同様の起泡性を発揮することができる。
また、液状定着液310の軟化剤として飽和脂肪族エステルを含有するものを用い、軟化剤を希釈する溶媒として水を用いた場合、液状定着液310を長期保管すると、軟化剤と水とが分離し、液状定着液310中の軟化剤の濃度分布に偏りが生じた。このように軟化剤の濃度分布に偏りが生じた状態のままの液状定着液310を泡化して定着に用いると、泡状定着液Bu中に含まれる軟化剤の分布が不均一になり、定着性が不均一になった。一方、実施形態1の定着装置30では、定着液収容器31内の液状定着液310が軟化剤と溶媒とが分離した状態となっても、泡化の前に液体流動手段を稼動させ、液状定着液310内に流れを生じさせた後に泡状定着液Buを生成することで、分離した状態となる前に生成した泡状定着液Buと同様の定着性を発揮することができる。
Examples of the component that can exhibit the same function as before separation by being redispersed even if separated in a liquid include a component constituting a foaming agent and a water softening agent as a solvent. It is not limited to.
When the
Further, when a
また、この定着装置30は、転写紙Pに定着液を塗布する定着液付与手段である定着液塗布部140と、泡状定着液生成手段である定着液供給部130とからなる。定着液塗布部140は、塗布ローラ41、加圧ローラ43などを備える。実施形態1の定着装置30では、軟化剤と起泡剤とを含有した液状定着液310を定着液収容器31内で保管し、この液状定着液310から泡状定着液生成手段によって泡状定着液Buを生成する構成である。実施形態1の定着装置30では、複数の定着液成分液を混合して定着液を作製する定着液作製手段が不要であるため、装置の構成を簡略化できる。
The fixing
〔実施形態2〕
次に、本発明を適用した定着装置30の二つ目の実施形態(以下、実施形態2と呼ぶ)について説明する。
図12は、実施形態2に係る定着装置30の概略構成図であり、図13は、実施形態2の定着装置30の定着液供給部130を示す拡大構成図である。
実施形態2の定着装置30は、液状定着液310を構成する軟化剤液610と起泡剤液620とを独立して保管し、泡状定着液Buを生成するときに軟化剤液610と起泡剤液620とを混合し、この混合によって得られた液状定着液310を定着液供給部130に供給して、泡状定着液Buを生成する構成である。実施形態2の定着装置30は、バブリング槽35に液状定着液310を供給する前の構成が実施形態1の定着装置30と異なり、バブリング槽35で大きな泡の泡状定着液Buを生成した後の定着液供給部130や定着液塗布部140の構成は、実施形態1と同様の構成である。よって、実施形態2の定着装置30については、実施形態1の定着装置30との相違点について説明し、共通する構成については説明を省略する。
実施形態2の定着装置30は、定着液保持手段、液体流動手段、定着液作製手段、泡状定着液生成手段及び泡状定着液付与手段を有してなり、更に必要に応じてその他の手段を有してなる。
[Embodiment 2]
Next, a second embodiment (hereinafter referred to as a second embodiment) of the fixing
FIG. 12 is a schematic configuration diagram of the fixing
The fixing
The fixing
図12に示すように、実施形態2の定着装置30は、軟化剤液610を収容する軟化剤液収容器61と、起泡剤液620を収容する起泡剤液収容器62とを備え、軟化剤液610と起泡剤液620とを独立して保管する構成である。軟化剤液収容器61内の軟化剤液610は、軟化剤液搬送ポンプ33aを駆動することによって軟化剤液搬送パイプ34aを通ってバブリング槽35に供給される。また、起泡剤液収容器62内の起泡剤液620は、起泡剤液搬送ポンプ33bを駆動することによって起泡剤液搬送パイプ34bを通ってバブリング槽35に供給される。このとき、軟化剤液搬送ポンプ33aと起泡剤液搬送ポンプ33bとの駆動を制御して、軟化剤液610の搬送量と起泡剤液620の搬送量との比を調節することにより、2つの液を混合して成る液状定着液310における軟化剤液610と起泡剤液620との混合比を調節することが出来る。軟化剤液搬送ポンプ33a及び起泡剤液搬送ポンプ33bとしては、実施形態1の液搬送ポンプ33と同様のものを用いることができる。
軟化剤と起泡剤とを含有した液状定着液310の状態で長期保管すると、軟化剤の化学分解が生じるおそれがある。これに対して、実施形態2の定着装置30では、軟化剤液610と起泡剤液620とを独立して保管することにより、長期保管しても軟化剤の化学分解を防止することができる。
As shown in FIG. 12, the fixing
If the
実施形態2の定着装置30では、稼動時に、2つの液搬送ポンプ33(軟化剤液搬送ポンプ33a及び起泡剤液搬送ポンプ33b)によって軟化剤液610と起泡剤液620とが所望の混合比となるようにバブリング槽35に供給し、バブリング槽35で供給された2つの液が混合する。
ここで、2つの液がバブリング槽35に到達するタイミングで空気ポンプ36を作動させることで、2つの液をバブリングの振動によって混合し、混合して得られる液状定着液310をバブリングして、定着液を泡状にする。このときに得られる泡状定着液Buは目視でも泡の粒が確認できるくらいの大きな泡からなる。
バブリング槽35で生成された比較的大きな泡の泡状定着液Buは、空気ポンプ36からの空気圧によって泡搬送パイプ38c内を搬送され、泡微細化部38に送られる。そして、泡微細化部38に送られた泡状定着液Buは実施形態1と同様に、二重円筒構造によって大きな泡にせん断力が加えられ細かな泡となり、ノズル39から所望の微小な泡径の泡状定着液Buとして排出される。
In the fixing
Here, by operating the
The relatively large foam fixing solution Bu generated in the bubbling
実施形態2の定着装置30では、バブリング槽35よりも下流側の液搬送路(バブリング槽35、泡搬送パイプ38c、外側円筒38aと、回転する内側円筒38bとの隙間、排出パイプ38d及びノズル39)内では、軟化剤液610と起泡剤液620とが混合した定着液の状態で存在する。定着液の状態で長期放置すると軟化剤の化学的分解が起こるおそれがある。このため、定着終了時もしくは、定着開始時に、バブリング槽35から泡状定着液供給口を備えたノズル39までの液搬送路内の定着液を廃棄しておくことが望ましい。この液搬送路内の定着液を廃棄する方法としては、2つの液搬送ポンプ33の駆動を停止した状態で空気ポンプ36を所定の時間駆動し続ける方法がある。これにより、この液搬送路内の定着液をノズル39から廃棄することができる。更に、この廃棄により定着液が無駄に消費されるため、バブリング槽35からノズル39までの液搬送路内の容積は極力小さいことが望ましい。
In the fixing
軟化剤液610と起泡剤液620とを混合して液状定着液310を生成する方法では、軟化剤液610と起泡剤液620とが、十分均一に混合されないと混合後の液状定着液310の泡化のときに起泡性が悪くなる。液状定着液310の起泡性が悪くなると泡化して得られる泡状定着液Buの密度が所望の値よりも高くなり、泡膜形成ができなくなる恐れがある。また、軟化剤が泡のプラトー境界にて不均一に分布し、定着が不均一になる恐れがある。
軟化剤液610と起泡剤液620とを混合して液状定着液310を得る方法としては、図13に示す構成のようにバブリングの振動によって軟化剤液610と起泡剤液620とを混合する方法もあるが、軟化剤液610と起泡剤液620とを混合する液混合部を別途設けることが望ましい。
In the method in which the softening
As a method of obtaining the
図14は、2つの液搬送ポンプ33とバブリング槽35との間に、軟化剤液610と起泡剤液620とを混合する液混合部63を備え、液混合部63とバブリング槽35とを定着液搬送パイプ34cで接続した構成の説明図である。液混合部63は、軟化剤液搬送パイプ34aを通過した軟化剤液610と起泡剤液搬送パイプ34bを通過した起泡剤液620とが合流する流路に回転する混合撹拌羽根を組み込んだ構成である。このような液混合部63を備えることにより、泡化を行うバブリング槽35に到達する前に軟化剤液610と起泡剤液620とを均一に混合した液状定着液310を得ることができる。このようにして得た液状定着液310をバブリング槽35で泡化することにより、所望の起泡性を得ることができるとともに、生成した泡状定着液Buのプラトー境界内の軟化剤の分布が均一になって均一な定着を行うことが出来る。液混合部63において、2つの液を混合するために撹拌する構成としては、混合撹拌羽根を組み込む構成の他に、超音波振動などが望ましい。
FIG. 14 includes a
また、液混合部63としては、駆動する撹拌部材を設けず流路だけから構成されるものであってもよい。
図15は、流路だけからなる液混合部63の拡大説明図である。
図15に示す液混合部63は、軟化剤液搬送パイプ34aに接続された軟化剤液610の流路と、起泡剤液搬送パイプ34bに接続された起泡剤液620の流路と、定着液搬送パイプ34cに接続され、軟化剤液610の流路と起泡剤液620の流路とが合流する混合液の流路とから構成する。図15に示す液混合部63では、図中矢印G1及びG2で示すように2つの流路に軟化剤液610及び起泡剤液620がそれぞれ流入し、2つの流路が合流する一つの流路内で軟化剤液610と起泡剤液620とを混合し、液状定着液310として図中矢印Gで示すように定着液搬送パイプ34cに向けて排出する。この液混合部63では、軟化剤液610の流路の流体抵抗と起泡剤液620の流路の流体抵抗とに比べて混合液の流路の流体抵抗が小さくなるように設定する。このように設定することにより、混合液の流路内での流速が速くなって乱流が形成されるため、軟化剤液610と起泡剤液620とが十分に混合される。
実施形態2の定着装置30では、独立して保管された軟化剤液610と起泡剤液620とを混合して、液状定着液310を生成する構成が定着液作製手段である。また、図15に示すような流路だけからなる液混合部63であれば駆動部がないため、極めて簡便な構成で混合が可能となる。
Further, the
FIG. 15 is an enlarged explanatory view of the
The
In the fixing
上述した実施形態1の定着装置30、軟化剤と起泡剤とを含有した液状定着液310における定着液を構成する成分が分離した場合であっても、液体流量手段によって液状定着液310に流れを生じさせることにより、分離した成分を液状定着液310中に再分散させ、分散前と変わらない起泡性及び軟化性を得るものである。
構成する成分が分離することによって、液状定着液310が所望の性能を発揮することができなくなる不具合が発生する構成は、実施形態1の定着装置30のように、液収容器内に液状定着液310の状態で保管する構成に限るものではない。この不具合は、実施形態2の定着装置30のように混合することで液状定着液310として機能する軟化剤液610と起泡剤液620とを独立した液収容器内に保管する構成であっても生じ得る不具合である。
Even when the components constituting the fixing solution in the fixing
The configuration in which the
実施形態2の定着装置30では、起泡剤液収容器62内に起泡剤液620を収容している。起泡剤液620が含有する起泡剤として脂肪酸アミン塩を含むものを用いると、軟化剤液610と混合したときに、起泡性に優れた液状定着液310を得ることができる。しかし、脂肪酸アミン塩を含む起泡剤を含有する起泡剤液620では、一部の脂肪酸が遊離しているため、起泡剤液620において経時で脂肪酸の分散安定性が低下し、脂肪酸が徐々に分離する。脂肪酸が分離した状態の起泡剤液620を軟化剤液610と混合して得た液状定着液310を泡化して、泡状定着液Buを生成しようとしても、液状定着液310の起泡性や泡沫安定性が低下しているため、所望の泡状定着液Buを生成することが出来ず、定着不良が生じる。
また、実施形態2の定着装置30では、軟化剤液収容器61内に軟化剤液610を収容している。軟化剤液610に含有される軟化剤の中には溶媒である水に溶解しにくいものがあり、溶解助剤を添加することで軟化剤の水への溶解性を高めている。それでも、軟化剤が高濃度になると溶解が不十分になり、軟化剤液610中で軟化剤と水との間で分離が発生していた。そして、軟化剤と水とが分離した状態の軟化剤液610を起泡剤液620と混合して得た液状定着液310を泡化して定着に用いると、泡状定着液Bu中に含まれる軟化剤の分布が不均一になり、定着性が不均一になる。
このため、軟化剤液610や起泡剤液620のように、液状定着液310を構成する定着液成分を含有し、他の定着液成分を含有する液と混合して液状定着液310として機能する定着液成分液を、独立して保管する構成であっても、それぞれの液中内で分離した成分を再分散させることが望まれる。
In the fixing
In the fixing
For this reason, like the
図16は、実施形態2の定着装置30が備える軟化剤液収容器61及び起泡剤液収容器62と容器加圧部材311及び容器押さえ部材312との説明図である。
軟化剤液収容器61及び起泡剤液収容器62は実施形態1の定着液収容器31と同様に柔軟性を有する密封容器であり、軟化剤液610及び起泡剤液620をバブリング槽35に向けて供給するための軟化剤液供給口613及び起泡剤液供給口623がそれぞれ設けられている。軟化剤液610と起泡剤液620とを独立して密封容器に保管する構成になっているため、軟化剤が起泡剤により徐々に加水分解されることがない。このため、軟化剤液610と起泡剤液620とを混合して得られる定着液の定着性能を長期間にわたって安定に維持できる。
FIG. 16 is an explanatory diagram of the softening
The
実施形態2の定着装置30では、図16に示すように、2つの容器加圧部材311を軟化剤液収容器61及び起泡剤液収容器62のそれぞれに加圧させながら、不図示の移動機構によって容器加圧部材311を図16中の矢印D方向に移動させる。これにより、容器加圧部材311の軟化剤液収容器61及び起泡剤液収容器62に対する加圧状態が変化し、軟化剤液収容器61及び起泡剤液収容器62が変形し、軟化剤液収容器61の内部の軟化剤液610と起泡剤液収容器62の内部の起泡剤液620とのそれぞれに流れが生じる。軟化剤液610と起泡剤液620とのそれぞれに流れが生じることで、軟化剤液610と起泡剤液620とが撹拌され、各定着液成分液内で定着液成分液を構成する成分が経時で分離していたとしても、分離していた成分が再分散され、その後、軟化剤液610と起泡剤液620とを混合して得られる液状定着液310が所望の機能を発揮することが出来る。
液収容器に対する容器加圧部材311の移動させる構成としては、2つの容器加圧部材311を同時に移動させて、軟化剤液610と起泡剤液620とを同時に撹拌する構成でも良いし、2つの容器加圧部材311の一方を移動させて、軟化剤液610と起泡剤液620との一方のみを撹拌する構成としてもよい。このような構成により、各定着液成分液を撹拌し、分離した成分を再分散するタイミングを任意に設定できる。
In the fixing
The configuration in which the
また、図16に示す構成では、軟化剤液収容器61と起泡剤液収容器62との両方に2つの容器加圧部材311がそれぞれ加圧する構成であるが、軟化剤液収容器61と起泡剤液収容器62とを備える構成であっても一方のみに容器加圧部材311が加圧する構成であってもよい。
例えば、定着液成分液を構成する成分の分散安定性が経時で低下し、その成分が分離するが、分離しても再分散することで分離前と同様の機能を発揮することが出来る成分を含有する定着液成分液が、軟化剤液610と起泡剤液620とのいずれか一方である場合は、その一方の定着液成分液を収容する液収容器にのみ容器加圧部材311を設ける構成としても良い。
図17に示す構成は、軟化剤液収容器61と起泡剤液収容器62とを備える構成で、軟化剤液収容器61のみを容器加圧部材311によって加圧する構成であるが、起泡剤液収容器62のみを加圧する構成としても良い。
Further, in the configuration shown in FIG. 16, the two
For example, the dispersion stability of the components constituting the fixer component liquid decreases with time, and the components are separated. When the fixer component liquid contained is either the
The configuration shown in FIG. 17 is a configuration provided with a
実施形態2の定着装置30では、定着液作製手段や泡状定着液生成手段を稼動する前に液体流動手段を稼動し、成分の分離が生じている軟化剤液610及び起泡剤液620に流れを生じさせ、分離した成分を再分散した後、液状定着液310を生成し、泡状定着液Buを生成する。すなわち、軟化剤液搬送ポンプ33a及び起泡剤液搬送ポンプ33bを駆動する前に、容器加圧部材311によって軟化剤液収容器61と起泡剤液収容器62の側面を加圧し、図16中の矢印D方向に移動させる動作を行う。また、光センサーで軟化剤液610と起泡剤液620との透過光または反射光をモニタリングし、初期状態からの変動を検知して、撹拌が必要な液に対してのみ液体流動手段を稼動させてもよい。
In the fixing
図12に示す実施形態2の定着装置30では、軟化剤液収容器61や起泡剤液収容器62内の軟化剤液610や起泡剤液620を構成する成分が経時で分離していたとしても、その分離した成分が、分離しても再分散することで分離前と同様の機能を発揮することが出来る成分であれば、液体流動手段によって軟化剤液610や起泡剤液620に流れを生じさせることで分離していた成分が再分散され、各定着液成分液について、成分が分離する前と同様の機能を発揮させることができる。そして、成分が分離する前と同様の機能を発揮することができる状態となった軟化剤液610及び起泡剤液620は定着液作製手段によって十分に混合され、続く泡状定着液生成手段である定着液供給部130によって所望の泡径を有する泡状定着液Buとなる。その後、この泡状定着液Buは、泡状定着液付与手段である定着液塗布部140に供給され、膜厚を制御された状態で未定着トナーTに付与され、定着に用いられる。このように、成分が分離する前と同様の機能を発揮することができる状態となった軟化剤液610及び起泡剤液620によって泡状定着液Bu生成することによって、経時に渡って起泡性及び泡沫安定性を維持し、泡状定着液Buの所望の機能を経時に渡って維持することができ、所望の泡径の泡状定着液Buを未定着トナーTに付与することができる。これにより、経時に渡って安定した定着性を維持することができる。
In the fixing
図18は、実施形態2と同様に、液状定着液310を構成する軟化剤液610と起泡剤液620とを独立して保管する定着装置30の他の構成例の概略説明図である。
図18に示す定着装置30は、実施形態2と同様に軟化剤液610及び起泡剤液620は加圧により再分散できる構成になっている。分離していない軟化剤液610及び起泡剤液620は定着液作製手段の液混合部63で十分に混合され、続く泡状定着液生成手段である定着液供給部130によって所望の泡径を有する泡状定着液Buとなり、泡状定着液付与手段である定着液塗布部140に供給される。そして、定着液塗布部140では泡状定着液Buの膜厚が制御され、膜厚が制御された泡状定着液Buが未定着トナーTに付与され、定着が行われる。
また、図18に示す定着装置30では、実施形態2の定着装置30が備える加圧ローラ43の代わりに、加圧ベルト430を備えている。加圧ベルト430としては、例えばシームレスニッケルベルト、シームレスPETファイルなどの基体にPFAのような離型性フッ素樹脂をコートした部材を用いる。
FIG. 18 is a schematic explanatory diagram of another configuration example of the fixing
The fixing
18 includes a
図18に示す定着装置30のように、塗布ニップCを形成する部材にベルトを用いる構成では、ニップ幅を容易に広くすることが可能となる。従って、塗布ニップCを形成する部材にベルトを用いる構成としては、図18に示すように加圧部材にベルト部材を用いる構成に限らず、塗布ローラ41の代わりにベルト状の塗布部材を用い、加圧部材をローラ状の部材を用いる構成であっても良い。
このように、塗布側又は加圧側の少なくとも一方をベルト状の部材とする構成にすることで、ニップ幅を容易に広くすることが可能となり、紙にしわが発生するような無理な力をかけることもなく、ニップ時間が同じだとすると紙の搬送速度を速くすることが可能となり、高速定着が可能となる。
In the configuration in which a belt is used as a member for forming the coating nip C as in the fixing
Thus, by using at least one of the application side or the pressure side as a belt-like member, it is possible to easily widen the nip width and apply an excessive force that causes wrinkles on the paper. If the nip time is the same, the paper conveyance speed can be increased, and high-speed fixing is possible.
また、定着装置30としては、トナーに定着液を付与する塗布ニップCを通過した転写紙Pに対して、転写紙P上で溶融また軟化したトナーを加圧する一対の平滑化ローラ(ハードローラ)を配置してもよい。一対の平滑化ローラによって、転写紙P上で溶融また軟化したトナーを加圧することによって、溶融または軟化したトナーの層の表面を平滑化して、定着後のトナー像に光沢を与えることが可能となる。更に、溶融または軟化したトナーを転写紙Pに押し込むことによって、転写紙Pに対するトナーの定着性を向上させることができる。
Further, as the fixing
〔参考構成例1〕
上述した実施形態1及び実施形態2の定着装置30は、液収容器の形状を変化させることによって、液収容器の内部の液に流れを生じさせる液体流動手段を備える構成である。
以下、液収容器の形状を変化させる構成とは異なる構成によって液収容器内部の液に流れを生じさせる液体流動手段を備えた定着装置の、一つ目の参考構成例(以下、参考構成例1と呼ぶ)について説明する。
[Reference configuration example 1]
The fixing
Hereinafter, a first reference configuration example (hereinafter referred to as a reference configuration example) of a fixing device provided with a liquid flow means for generating a flow in the liquid inside the liquid container with a configuration different from the configuration for changing the shape of the liquid container. 1).
図19は、参考構成例1の定着装置30の概略構成図である。
参考構成例1の定着装置30は、液体流動手段の構成以外は、実施形態2の定着装置30と共通するため、実施形態2の定着装置30との相違点について説明し、共通する構成については説明を省略する。
図20は、参考構成例1の定着装置30が備える定着液成分液収容器である軟化剤液収容器61及び起泡剤液収容器62と液体流動手段とを示す概略図である。
図19及び図20に示すように、参考構成例1の定着装置30では、軟化剤液610及び起泡剤液620が振動を伝達する密封容器からなる軟化剤液収容器61及び起泡剤液収容器62にそれぞれ収容されている。また、軟化剤液収容器61及び起泡剤液収容器62の下方には、軟化剤液610及び起泡剤液620をバブリング槽35に向けて供給するための軟化剤液供給口613及び起泡剤液供給口623がそれぞれ設けられている。
FIG. 19 is a schematic configuration diagram of the fixing
Since the fixing
FIG. 20 is a schematic diagram showing a
As shown in FIGS. 19 and 20, in the fixing
さらに、参考構成例1の定着装置30は、軟化剤液収容器61及び起泡剤液収容器62のそれぞれに接するように、液体流動手段としての振動源70を備えている。このような定着装置30では、振動源70が稼動することで、振動が軟化剤液610及び起泡剤液620に伝達し、軟化剤液610及び起泡剤液620に流れが生じる。この構成により、各定着液成分液内で定着液成分液を構成する成分が経時で分離していたとしても、分離していた成分を定着液成分液中で容易に再分散することができる。ここで、2つの振動源70のうちの一方の振動源70のみを稼動させることで、軟化剤液610及び起泡剤液620のうちの成分を再分散したい液のみを再分散することができる。
参考構成例1の定着装置30が備える軟化剤液収容器61及び起泡剤液収容器62を構成する振動を伝達する密封容器としては、ウレタン以外の樹脂フィルム、樹脂板等からなる密閉容器を挙げることができる。また、振動源70としては、モータ、超音波発生装置などを挙げることができる。
Furthermore, the fixing
As a sealed container for transmitting vibrations constituting the
図19に示す参考構成例1の定着装置30は、軟化剤液610や起泡剤液620内の成分が分離したとしても、振動により分離した成分を再分散できる構成になっている。このような構成であれば、成分が分離する前と同様の機能を発揮することができる状態となった軟化剤液610及び起泡剤液620は定着液作製手段によって十分に混合され、続く泡状定着液生成手段である定着液供給部130によって所望の泡径を有する泡状定着液Buとなる。その後、この泡状定着液Buは、泡状定着液付与手段である定着液塗布部140に供給され、膜厚を制御された状態で未定着トナーTに付与され、定着に用いられる。このように、成分が分離する前と同様の機能を発揮することができる状態となった軟化剤液610及び起泡剤液620によって泡状定着液Bu生成することによって、経時に渡って起泡性及び泡沫安定性を維持し、泡状定着液Buの所望の機能を経時に渡って維持することができ、所望の泡径の泡状定着液Buを未定着トナーTに付与することができる。これにより、経時に渡って安定した定着性を維持することができる。
なお、参考構成例1の定着装置30は、実施形態2と同様に軟化剤液610と起泡剤液620とを独立して保管する構成で、各定着液成分液に対して振動を付与する構成である。参考構成例1のように、液体流動手段として振動を付与する構成は、実施形態1のように一つの液収容器に液状定着液310の状態で保管する構成の液状定着液310に流れを生じさせる液体流動手段にも適用可能である。
The fixing
The fixing
〔参考構成例2〕
次に、液収容器の形状を変化させる構成とは異なる構成によって液収容器内部の液に流れを生じさせる液体流動手段を備えた定着装置の、二つ目の参考構成例(以下、参考構成例2と呼ぶ)について説明する。
図21は、参考構成例1の定着装置30の概略構成図である。
参考構成例2の定着装置30は、液体流動手段の構成以外は、実施形態2の定着装置30と共通するため、実施形態2の定着装置30との相違点について説明し、共通する構成については説明を省略する。
図22は、参考構成例2の定着装置30が備える定着液成分液収容器である軟化剤液収容器61及び起泡剤液収容器62と液体流動手段とを示す概略図である。
[Reference configuration example 2]
Next, a second reference configuration example (hereinafter referred to as a reference configuration) of a fixing device provided with a liquid flow means for generating a flow in the liquid inside the liquid container by a configuration different from the configuration for changing the shape of the liquid container. (Referred to as Example 2).
FIG. 21 is a schematic configuration diagram of the fixing
Since the fixing
FIG. 22 is a schematic diagram showing a
図21及び図22に示すように、参考構成例2の定着装置30では、軟化剤液610及び起泡剤液620が密封容器からなる軟化剤液収容器61及び起泡剤液収容器62にそれぞれ収容されている。また、軟化剤液収容器61及び起泡剤液収容器62の下方には、軟化剤液610及び起泡剤液620をバブリング槽35に向けて供給するための軟化剤液供給口613及び起泡剤液供給口623がそれぞれ設けられている。
さらに、軟化剤液収容器61及び起泡剤液収容器62の内部には攪拌子81がそれぞれ配置されており、軟化剤液収容器61と起泡剤液収容器62との近傍には各液収容器内の攪拌子81を回転させるための回転源80が設けられている。参考構成例2の定着装置30では、2つの攪拌子81と回転源80とにより液体流動手段を構成する。
As shown in FIGS. 21 and 22, in the fixing
Further, a
参考構成例2の定着装置30では、回転源80が稼動することで、各液収容器内の攪拌子81が回転し、軟化剤液610及び起泡剤液620に流れが生じる。この構成により、各定着液成分液内で定着液成分液を構成する成分が経時で分離していたとしても、分離していた成分を定着液成分液中で容易に再分散することができる。図21及び図22に示す構成では、1つの回転源80を駆動することで軟化剤液610と起泡剤液620とに対して同時に分離した成分を再分散することができる。また、回転源80を2つ設けることで、2つの回転源80のうちの一方の回転源80のみを稼動させることで、軟化剤液610及び起泡剤液620のうちの成分を再分散したい液のみを再分散することができる。攪拌子81と回転源80との組み合わせとしては、攪拌子81として磁石を樹脂コーティングしたものと、回転源80として磁石をモータで回転させる装置との組み合わせを挙げることができる。
In the fixing
図21に示す参考構成例2の定着装置30は、軟化剤液610や起泡剤液620内の成分が分離したとしても、攪拌子81の回転により分離した成分を再分散できる構成になっている。このような構成であれば、成分が分離する前と同様の機能を発揮することができる状態となった軟化剤液610及び起泡剤液620は定着液作製手段によって十分に混合され、続く泡状定着液生成手段である定着液供給部130によって所望の泡径を有する泡状定着液Buとなる。その後、この泡状定着液Buは、泡状定着液付与手段である定着液塗布部140に供給され、膜厚を制御された状態で未定着トナーTに付与され、定着に用いられる。このように、成分が分離する前と同様の機能を発揮することができる状態となった軟化剤液610及び起泡剤液620によって泡状定着液Bu生成することによって、経時に渡って起泡性及び泡沫安定性を維持し、泡状定着液Buの所望の機能を経時に渡って維持することができ、所望の泡径の泡状定着液Buを未定着トナーTに付与することができる。これにより、経時に渡って安定した定着性を維持することができる。
なお、参考構成例2の定着装置30は、実施形態2と同様に軟化剤液610と起泡剤液620とを独立して保管する構成で、各定着液成分液内に設けた攪拌子81を回転させる構成である。参考構成例2のように、液体流動手段として流れを生じされる液体中で攪拌子を回転させる構成は、実施形態1のように一つの液収容器に液状定着液310の状態で保管する構成の液状定着液310に流れを生じさせる液体流動手段にも適用可能である。
The fixing
The fixing
〔実験〕
実施形態1及び実施形態2の定着装置30を用いた実施例、参考構成例1及び参考構成例2の定着装置30を用いた参考例、及び、比較例について行った実験について説明する。
なお、後述する実施例1及び実施例2では、本発明の実施例を説明するが、本発明は、これらの実施例に何ら限定されるものではない。
[Experiment]
An experiment using the fixing
In addition, although Example 1 and Example 2 which are mentioned later demonstrate the Example of this invention, this invention is not limited to these Examples at all.
〔製造例1〕
−脂肪酸トリエタノールアミン塩の調製−
ミリスチン酸(関東化学株式会社製、試薬)、パルミチン酸(関東化学株式会社製、試薬)、ステアリン酸(関東化学株式会社製、試薬)の質量比を4:3:1とした脂肪酸と、中和剤であるトリエタノールアミン(関東化学株式会社製、試薬)のモル比が1:1になるように計量し、それを液温80[℃]のイオン交換水中で、1[時間]撹拌し、室温になるまで放冷して、脂肪酸トリエタノールアミン塩を調製した。
〔製造例2〕
−脂肪酸ジエタノールアミン塩の調製−
上記製造例1において、中和剤をジエタノールアミン(関東化学株式会社製、試薬)にした以外は、製造例1と同様にして、脂肪酸ジエタノールアミン塩を調製した。
[Production Example 1]
-Preparation of fatty acid triethanolamine salt-
Fatty acid with a mass ratio of 4: 3: 1 of myristic acid (manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd., reagent), palmitic acid (manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd., reagent), and stearic acid (manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd., reagent) Weighed so that the molar ratio of the triethanolamine (reagent made by Kanto Chemical Co., Ltd.) is 1: 1, and stirred it in ion-exchanged water at a liquid temperature of 80 ° C. for 1 hour. The mixture was allowed to cool to room temperature to prepare a fatty acid triethanolamine salt.
[Production Example 2]
-Preparation of fatty acid diethanolamine salt-
A fatty acid diethanolamine salt was prepared in the same manner as in Production Example 1 except that the neutralizing agent was changed to diethanolamine (manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd., reagent).
〔製造例3〕
−定着液(1)の調製−
軟化剤であるプロピレンカーボネート(関東化学株式会社製、試薬)40[質量%]、溶解助剤であるジプロピレングリコール(関東化学株式会社製、試薬)10[質量%]、起泡剤である脂肪酸トリエタノールアミン塩(製造例1で調整)4.0[質量%]、増泡剤であるヤシ油脂肪酸ジエタノールアミド(1:1)型(松本油脂製薬株式会社製、マーポンMM)0.5[質量%]、希釈剤であるイオン交換水45.5[質量%]を超音波ホモジナイザーにて10[分間]撹拌し、定着液(1)を調製した。定着液(1)に分離は見られなかった。
[Production Example 3]
-Preparation of Fixer (1)-
Propylene carbonate (reagent) 40 [mass%] as a softening agent, dipropylene glycol (reagent) 10 [mass%] as a solubilizer, fatty acid as a foaming agent Triethanolamine salt (adjusted in Production Example 1) 4.0 [mass%], coconut oil fatty acid diethanolamide (1: 1) type (Matsumoto Yushi Seiyaku Co., Ltd., Marpon MM) 0.5 [foaming agent] % By mass] and 45.5 [% by mass] ion-exchanged water as a diluent were stirred for 10 [minutes] with an ultrasonic homogenizer to prepare a fixing solution (1). No separation was observed in the fixer (1).
〔製造例4〕
−定着液(2)の調製−
◇軟化剤液(2)の調整
軟化剤であるコハク酸ジカルビトール(高級アルコール工業株式会社製、試薬)60[質量%]、希釈剤であるイオン交換水40[質量%]を超音波ホモジナイザーにて10[分間]撹拌し、軟化剤液(2)を調製した。軟化剤液(2)に分離は見られなかった。
◇起泡剤液(2)の調整
起泡剤である脂肪酸トリエタノールアミン塩(製造例1で調整)4.0[質量%]、溶解助剤であるトリプロピレングリコール(和光純薬工業株式会社製、試薬)10[質量%]、増泡剤であるヤシ油脂肪酸ジエタノールアミド(1:1)型(松本油脂製薬株式会社製、マーポンMM)1.0[質量%]、希釈剤であるイオン交換水85.0[質量%]を超音波ホモジナイザーにて10[分間]撹拌し、起泡剤液(2)を調製した。起泡剤液(2)に分離は見られなかった。
[Production Example 4]
-Preparation of Fixer (2)-
◇ Adjustment of softener liquid (2) Dicarbitol succinate (manufactured by Higher Alcohol Industry Co., Ltd., reagent) 60 [mass%] and ion-exchanged water 40 [mass%] as a diluent are mixed with an ultrasonic homogenizer. The mixture was stirred for 10 minutes to prepare a softener liquid (2). No separation was observed in the softener liquid (2).
◇ Preparation of foaming agent liquid (2) Fatty acid triethanolamine salt as foaming agent (adjusted in Production Example 1) 4.0 [mass%], tripropylene glycol as dissolution aid (Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) Manufactured, reagent) 10 [mass%], coconut oil fatty acid diethanolamide (1: 1) type (Matsumoto Yushi Seiyaku Co., Ltd., Marpon MM) 1.0 [mass%] as a foaming agent, ion as a diluent 85.0 [mass%] of the exchange water was stirred for 10 [minutes] with an ultrasonic homogenizer to prepare a foaming agent liquid (2). No separation was observed in the foaming agent liquid (2).
〔製造例5〕
−定着液(3)の調製−
◇軟化剤液(3)の調整
軟化剤であるトリエチレングリコールジアセタート(東京化成株式会社製、試薬)60[質量%]、溶解助剤であるトリプロピレングリコール(和光純薬工業株式会社製、試薬)10[質量%]、希釈剤であるイオン交換水30[質量%]を超音波ホモジナイザーにて10[分間]撹拌し、軟化剤液(3)を調製した。軟化剤液(3)に分離は見られなかった。
◇起泡剤液(3)の調整
起泡剤である脂肪酸ジエタノールアミン塩(製造例2で調整)4.0[質量%]、溶解助剤であるトリプロピレングリコール(和光純薬工業株式会社製、試薬)10[質量%]、増泡剤であるヤシ油脂肪酸ジエタノールアミド(1:1)型(松本油脂製薬株式会社製、マーポンMM)1.0[質量%]、希釈剤であるイオン交換水85.0[質量%]を超音波ホモジナイザーにて10[分間]撹拌し、起泡剤液(3)を調製した。起泡剤液(3)に分離は見られなかった。
[Production Example 5]
-Preparation of Fixer (3)-
◇ Preparation of softener liquid (3) Triethylene glycol diacetate (reagent) 60% by mass as a softener, tripropylene glycol (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) as a dissolution aid , Reagent) 10 [mass%] and ion exchange water 30 [mass%] as a diluent were stirred for 10 [min] with an ultrasonic homogenizer to prepare a softener liquid (3). No separation was observed in the softener liquid (3).
◇ Preparation of foaming agent liquid (3) Fatty acid diethanolamine salt as foaming agent (adjusted in Production Example 2) 4.0 [mass%], tripropylene glycol as dissolution aid (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., Reagent) 10 [mass%], coconut oil fatty acid diethanolamide (1: 1) type as a foaming agent (Matsumoto Yushi Seiyaku Co., Ltd., Marpon MM) 1.0 [mass%], ion-exchanged water as a diluent 85.0 [mass%] was stirred with an ultrasonic homogenizer for 10 minutes to prepare a foaming agent liquid (3). No separation was observed in the foaming agent liquid (3).
〔製造例6〕
−定着液(4)の調製−
◇軟化剤液(4)の調整
軟化剤であるアジピン酸ジイソブチル(高級アルコール工業株式会社製、試薬)20[質量%]、溶解助剤であるジプロピレングリコール(関東化学株式会社製、試薬)40[質量%]、希釈剤であるイオン交換水40[質量%]を超音波ホモジナイザーにて10[分間]撹拌し、軟化剤液(4)を調製した。軟化剤液(4)に分離は見られなかった。
◇起泡剤液(4)の調整
起泡剤である脂肪酸ジエタノールアミン塩(製造例2で調整)8.0[質量%]、溶解助剤であるジプロピレングリコール(関東化学株式会社製、試薬)20[質量%]、増泡剤であるヤシ油脂肪酸ジエタノールアミド(1:1)型(松本油脂製薬株式会社製、マーポンMM)1.0[質量%]、希釈剤であるイオン交換水71.0[質量%]を超音波ホモジナイザーにて10[分間]撹拌し、起泡剤液(4)を調製した。起泡剤液(4)に分離は見られなかった。
[Production Example 6]
-Preparation of Fixer (4)-
◇ Preparation of softener liquid (4) Diisobutyl adipate (reagent) 20 [mass%] as a softener, dipropylene glycol (reagent) 40 as a solubilizer [Mass%] and ion-exchanged water 40 [mass%] as a diluent were stirred with an ultrasonic homogenizer for 10 minutes to prepare a softener liquid (4). No separation was observed in the softener liquid (4).
◇ Preparation of foaming agent liquid (4) Fatty acid diethanolamine salt as foaming agent (adjusted in Production Example 2) 8.0 [mass%], Dipropylene glycol as dissolution aid (manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd., reagent) 20 [mass%], palm oil fatty acid diethanolamide (1: 1) type (Matsumoto Yushi Seiyaku Co., Ltd., Marpon MM) 1.0 [mass%] which is a foam increasing agent, ion-exchanged water 71. 0 [mass%] was stirred with an ultrasonic homogenizer for 10 minutes to prepare a foaming agent liquid (4). No separation was observed in the foaming agent liquid (4).
〔実施例1〕
図1を用いて説明した実施形態1の定着装置30おいて、液状定着液310として、上記定着液(1)(製造例3で調整)200[mL]をポリエチレンテレフタレート(PET)樹脂フィルム製の密閉容器からなる定着液収容器31に収容し、室温で5[時間]放置したところ、定着液(1)に分離が見られた。そこで、上記液体流動手段を20[秒間]稼動させ、定着液(1)を再分散した。図1に示す容器加圧部材311としては、アルミニウム合金製ローラ(直径10[mm])を用いた。アルミニウム合金製ローラは、図示していないが、回転軸に固定されており、回転駆動モータにより回転する構造になっている。容器押さえ部材312としては、ポリカーボネート板(厚さ2[mm])を用いた。
[Example 1]
In the fixing
続いて、チューブポンプからなる液搬送ポンプ33を稼動させ、再分散した定着液(1)を流量6[mL/分]で5[秒間]バブリング槽35へ供給した。液搬送ポンプ33を停止した後、ダイヤフラム型エアーポンプからなる空気ポンプ36を稼動させ、バブリング槽35内で15[秒間]バブリングして大きな泡径の泡状定着液Buを作製した。
Subsequently, the
続いて、二重円筒構造の泡微細化部38を稼動させて、微小な泡径の泡状定着液Buを作製した。泡微細化部38の内側円筒38bは不図示の回転軸に固定されており、回転駆動モータにより回転する構造になっている。泡微細化部38の外側円筒38a及び内側円筒38bは、PET樹脂とした。外側円筒38aは内径d1を10[mm]、軸線方向の長さを120[mm]とし、内側円筒38bの外径d2を8[mm]、軸線方向の長さLを100[mm]とした。内側円筒38bの回転数は1000[rpm]とし、回転時間は10[秒間]とした。
そして、得られた泡径の微小な泡状定着液Buについて、以下に示す評価基準に基づいて起泡性、泡沫安定性、定着性を評価した。評価した結果を表1に示す。
Subsequently, the
And about the obtained foam fixing solution Bu with a fine bubble diameter, foamability, foam stability, and fixability were evaluated based on the evaluation criteria shown below. The evaluation results are shown in Table 1.
<起泡性の評価>
起泡性を評価するために、微小な泡状定着液の泡密度を測定した。
ここで、塗布ローラのように、接触付与手段面の定着液の泡膜は、媒体上の樹脂微粒子層の厚み以上であることが必須条件であり(樹脂微粒子層の隙間を泡状定着液で埋めるため)、おおよそ、泡膜厚みは50[μm]〜80[μm]が望まれる。一方、媒体面への定着液付着における残液感(ぬれたような感触)がないためには、定着液付着量として、0.1[mg/cm2]以下が望まれる。このことから、泡の密度としては、0.0200[g/cm3]以下が好ましく、0.0125[g/cm3]〜0.0200[g/cm3]がより好ましい。
そこで、微小な泡径の泡状定着液Buの泡密度の値から、起泡性を以下に示す評価基準で評価した。なお、泡密度は容積が既知である容器に泡を隙間なく充填して重量を測定し、算出した。
〔評価基準〕
0.0125〜0.0200[g/cm3]:○(起泡性良好)
0.0201〜0.0300[g/cm3]:△
0.0301〜0.0500[g/cm3]:×(起泡性不良)
<Evaluation of foamability>
In order to evaluate the foaming property, the foam density of a fine foam-like fixing solution was measured.
Here, it is an essential condition that the foam film of the fixing liquid on the surface of the contact applying means, as in the application roller, is not less than the thickness of the resin fine particle layer on the medium. In general, the thickness of the foam film is desirably 50 [μm] to 80 [μm]. On the other hand, in order to prevent the residual liquid feeling (wet feeling) from adhering to the fixing surface to the medium surface, the fixing liquid adhering amount is preferably 0.1 [mg / cm 2 ] or less. From this, the density of the bubbles is preferably 0.0200 [g / cm 3 ] or less, more preferably 0.0125 [g / cm 3 ] to 0.0200 [g / cm 3 ].
Therefore, the foamability was evaluated according to the evaluation criteria shown below from the value of the bubble density of the bubble-shaped fixing solution Bu having a small bubble diameter. The foam density was calculated by filling a container with a known volume with foam without a gap and measuring the weight.
〔Evaluation criteria〕
0.0125 to 0.0200 [g / cm 3 ]: ○ (good foaming property)
0.0201 to 0.0300 [g / cm 3 ]: Δ
0.0301 to 0.0500 [g / cm 3 ]: x (poor foaming property)
<泡沫安定性の評価>
泡沫安定性を評価するために、微小な泡径の泡状定着液Buを1[分間]放置し、泡の状態を目視で観察し、以下に示す評価基準で評価した。
〔評価基準〕
1[分間]放置後も泡の状態が変化しない場合:○(泡沫安定性良好)
1[分間]放置後に泡が消泡した場合 :×(泡沫安定性不良)
<Evaluation of foam stability>
In order to evaluate the foam stability, the foam-like fixing solution Bu having a minute foam diameter was left for 1 [minute], the state of the foam was visually observed, and the evaluation criteria shown below were evaluated.
〔Evaluation criteria〕
When the foam state does not change even after being left for 1 [minute]: ○ (good foam stability)
When bubbles disappear after standing for 1 [minute]: × (Foam stability is poor)
<定着性の評価>
定着性を評価するために、未定着トナーTのトナ-像が形成された転写紙Pの上に微小な泡径の泡状定着液Buを付与した。ここで、未定着トナーTのトナー像が形成された転写紙Pとしては、電子写真方式のプリンタ(株式会社リコー製、imagioMPC2500)を用い、未定着トナーのカラー画像をPPC用紙(株式会社リコー製、T−6200)に形成した。
このように形成したカラー画像において、未定着トナーTのトナー層の厚みは30[μm]〜40[μm]であった。続いて、定着開始にあわせ、図1を用いて説明した実施形態1のように、ノズル39から微小な泡径の泡状定着液Buを塗布ローラ41と膜厚調整ブレード42との間に供給した。微小な泡径の泡状定着液Buが塗布ローラ41と膜厚調整ブレード42との間に供給開始され始めたタイミングで、塗布ローラ41を駆動しながら、未定着トナーTからなる未定着画像が形成された転写紙Pを塗布ニップCに挿入した。
このとき、塗布ローラ41の表面には膜厚約80[μm]の泡状定着液膜Bu1が均一に形成され、転写紙Pの表面に均一に微小な泡径の泡状定着液Buが付与された。また、膜厚調整ブレード42と塗布ローラ41との間隙は50[μm]とし、転写紙Pに対する定着液の塗布量は100[mg/A4]前後とした。加圧ローラ43としては、アルミニウム合金製ローラ(直径10[mm])を芯金とし、外径50[mm]のポリウレタンフォーム材(イノアック社製、商品名「カラーフォームEMO」)を形成したスポンジローラを用いた。塗布ローラ41としては、PFA樹脂を焼付け塗装したSUS製ローラ(直径30[mm])を用いた。そして、2つのローラの線速は300[mm/s]とした。
また、膜厚調整ブレード42は、アルミニウム合金製支持板に厚み1[mm]の並板ガラスを接着し、ガラス面を塗布ローラ41側に向け、10[μm]〜100[μm]の範囲で塗布ローラ41とガラス面の隙間を制御できるようにした。紙搬送速度は300[mm/s]とした。
このようにして定着された画像の定着性は、以下に示す評価基準で評価した。
〔評価基準〕
トナーが紙に定着している場合 :○(定着性良好)
トナーが紙に定着していない場合 :×(定着性不良)
<Evaluation of fixability>
In order to evaluate the fixability, a foam-like fixing liquid Bu having a fine bubble diameter was applied on the transfer paper P on which the toner image of the unfixed toner T was formed. Here, as the transfer paper P on which the toner image of the unfixed toner T is formed, an electrophotographic printer (manufactured by Ricoh Co., Ltd., imageMPC 2500) is used, and the color image of the unfixed toner is printed on PPC paper (manufactured by Ricoh Co., Ltd.). , T-6200).
In the color image thus formed, the thickness of the toner layer of the unfixed toner T was 30 [μm] to 40 [μm]. Subsequently, in accordance with the start of fixing, as in the first embodiment described with reference to FIG. 1, a foamy fixing solution Bu having a small bubble diameter is supplied between the
At this time, a foam-like fixing liquid film Bu1 having a film thickness of about 80 [μm] is uniformly formed on the surface of the
Further, the film
The fixability of the image fixed in this way was evaluated according to the following evaluation criteria.
〔Evaluation criteria〕
When toner is fixed on paper: ○ (good fixability)
When toner is not fixed on paper: × (Fixing failure)
〔実施例2〕
図12を用いて説明した実施形態2の定着装置30において、軟化剤液610として上記軟化剤液(2)(製造例4で調整)100[mL]をPET樹脂フィルム製の密閉容器からなる軟化剤液収容器61に収容した。また、起泡剤液620として上記起泡剤液(2)(製造例4で調整)100[mL]をPET樹脂フィルム製の密閉容器からなる起泡剤液収容器62に収容した。そして、室温で30[日間]放置したところ、起泡剤液(2)に分離が見られた。そこで、起泡剤液収容器62の上記液体流動手段を20[秒間]稼動させ、起泡剤液(2)のみを再分散した。
図12に示す容器加圧部材311としては、アルミニウム合金製ローラ(直径10[mm])を用いた。アルミニウム合金製ローラは、図示していないが、回転軸に固定されており、回転駆動モータにより回転する構造になっている。容器押さえ部材312としては、ポリカーボネート板(厚さ2[mm])を用いた。
[Example 2]
In the fixing
As the
続いて、チューブポンプからなる2つの液搬送ポンプ33を稼動させ、軟化剤液(2)を流量3[mL/分]、再分散した起泡剤液(2)を流量3[mL/分]で5[秒間]バブリング槽35へ供給した。2つの液搬送ポンプ33を停止した後、ダイヤフラム型エアーポンプからなる空気ポンプ36を稼動させ、バブリング槽35内で15[秒間]バブリングして、軟化剤液(2)と起泡剤液(2)とを十分に混合して定着液(2)を作製すると同時に、大きな泡径の泡状定着液Buを作製した。
続いて、二重円筒構造の泡微細化部38を稼動させて、微小な泡径の泡状定着液Buを作製した。微小な泡径の泡状定着液Buの作製条件は上記実施例1と同様にした。
そして、得られた微小な泡径の泡状定着液Buについて、実施例1と同様に、起泡性、泡沫安定性、定着性を評価した。結果を表1に示す。
Subsequently, the two liquid transfer pumps 33 composed of tube pumps are operated, the softener liquid (2) is supplied at a flow rate of 3 [mL / min], and the re-dispersed foaming agent liquid (2) is supplied at a flow rate of 3 [mL / min]. Was supplied to the bubbling
Subsequently, the
Then, with respect to the obtained foam-like fixing solution Bu having a small bubble diameter, the foamability, foam stability, and fixability were evaluated in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 1.
〔参考例1〕
図19を用いて説明した参考構成例1の定着装置30において、軟化剤液610として上記軟化剤液(3)(製造例5で調整)100[mL]をPET樹脂フィルム製の密閉容器からなる軟化剤液収容器61に収容した。また、起泡剤液620として上記起泡剤液(3)(製造例5で調整)100[mL]をPET樹脂フィルム製の密閉容器からなる起泡剤液収容器62に収容した。そして、室温で30[日間]放置したところ、起泡剤液(3)に分離が見られた。そこで、起泡剤液収容器62の上記液体流動手段を10秒間稼動させ、起泡剤液(3)のみを再分散した。なお、図19に示す振動源70としては、モータによる振動を用いた。
[Reference Example 1]
In the fixing
続いて、チューブポンプからなる2つの液搬送ポンプ33を稼動させ、軟化剤液(3)を流量3[mL/分]、再分散した起泡剤液(3)を流量3[mL/分]で5[秒間]バブリング槽35へ供給した。2つの液搬送ポンプ33を停止した後、ダイヤフラム型エアーポンプからなる空気ポンプ36を稼動させ、バブリング槽35内で15[秒間]バブリングして、軟化剤液(3)と起泡剤液(3)とを十分に混合して定着液(3)を作製すると同時に、大きな泡径の泡状定着液Buを作製した。
続いて、二重円筒構造の泡微細化部38を稼動させて、微小な泡径の泡状定着液Buを作製した。微小な泡径の泡状定着液Buの作製条件は上記実施例1と同様にした。
そして、得られた微小な泡径の泡状定着液Buについて、実施例1と同様に、起泡性、泡沫安定性、定着性を評価した。結果を表1に示す。
Subsequently, the two liquid transfer pumps 33 composed of tube pumps are operated, the softener liquid (3) is supplied at a flow rate of 3 [mL / min], and the re-dispersed foaming agent liquid (3) is supplied at a flow rate of 3 [mL / min]. Was supplied to the bubbling
Subsequently, the
Then, with respect to the obtained foam-like fixing solution Bu having a small bubble diameter, the foamability, foam stability, and fixability were evaluated in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 1.
〔参考例2〕
図21を用いて説明した参考構成例2の定着装置30において、軟化剤液610として上記軟化剤液(4)(製造例6で調整)100[mL]をPET樹脂フィルム製の密閉容器からなる軟化剤液収容器61に収容した。また、起泡剤液620として上記起泡剤液(4)(製造例6で調整)100[mL]をPET樹脂フィルム製の密閉容器からなる起泡剤液収容器62に収容した。そして、室温で30[日間]放置したところ、軟化剤液(4)と起泡剤液(4)との両方に分離が見られた。そこで、軟化剤液収容器61及び起泡剤液収容器62の液体流動手段を20[秒間]稼動させ、軟化剤液(4)と起泡剤液(4)を再分散した。図21に示す回転源80としては、モータで回転する磁石を用いた。また、攪拌子81としては、磁石をフッ素樹脂でコーティングした攪拌子(スピンクロス型、外径25[mm])を用いた。
[Reference Example 2]
In the fixing
続いて、チューブポンプからなる2つの液搬送ポンプ33を稼動させ、再分散した軟化剤液(4)を流量3[mL/分]、再分散した起泡剤液(4)を流量3[mL/分]で5[秒間]、液混合部63を経由して、バブリング槽35へ供給した。液混合部63としては、図15を用いて説明した、流路だけで2つの液を混合できる構造のものを用い、軟化剤液(4)と起泡剤液(4)から定着液(4)が作製できる。2つの液搬送ポンプ33を停止した後、ダイヤフラム型エアーポンプからなる空気ポンプ36を稼動させ、バブリング槽35内で15[秒間]バブリングして、大きな泡径の泡状定着液Buを作製した。
続いて、二重円筒構造の泡微細化部38を稼動させて、微小な泡径の泡状定着液Buを作製した。微小な泡径の泡状定着液Buの作製条件は上記実施例1と同様にした。
そして、得られた微小な泡径の泡状定着液Buについて、実施例1と同様に、起泡性、泡沫安定性、定着性を評価した。結果を表1に示す。
Subsequently, the two liquid transfer pumps 33 composed of tube pumps are operated, the redispersed softener liquid (4) is supplied at a flow rate of 3 [mL / min], and the redispersed foaming agent liquid (4) is supplied at a flow rate of 3 [mL. / Min] for 5 [seconds] via the
Subsequently, the
Then, with respect to the obtained foam-like fixing solution Bu having a small bubble diameter, the foamability, foam stability, and fixability were evaluated in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 1.
〔比較例1〕
実施例2において、調整直後の軟化剤液(2)と調整直後の起泡剤液(2)を用いたい以外は、実施例2と同様にして、微小な泡径の泡状定着液Buを作製した。得られた微小な泡径の泡状定着液Buについて、実施例1と同様に、起泡性、泡沫安定性、定着性を評価した。結果を表1に示す。
〔比較例2〕
実施例2において、分離した起泡剤液(2)をそのまま用いたい以外は、実施例2と同様にして、微小な泡径の泡状定着液Buを作製した。得られた微小な泡径の泡状定着液Buについて、実施例1と同様に、起泡性、泡沫安定性、定着性を評価した。結果を表1に示す。
[Comparative Example 1]
In Example 2, a foam-like fixing solution Bu having a minute bubble diameter was prepared in the same manner as in Example 2 except that the softener solution (2) just after adjustment and the foaming agent solution (2) just after adjustment were used. Produced. For the obtained foam-like fixing solution Bu having a fine bubble diameter, the foamability, foam stability, and fixability were evaluated in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 1.
[Comparative Example 2]
In Example 2, a foamy fixing solution Bu having a fine bubble diameter was prepared in the same manner as in Example 2 except that the separated foaming agent liquid (2) was used as it was. For the obtained foam-like fixing solution Bu having a fine bubble diameter, the foamability, foam stability, and fixability were evaluated in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 1.
表1の結果から、構成する成分が分離した液状定着液310、軟化剤液610または起泡剤液620に流れを生じさせ、分離した成分を再分散して得られた微小な泡径の泡状定着液Buは、良好な起泡性と泡沫安定性と定着性を示した。
従来の定着液を用いる定着装置は、構成する成分が分離した液を再分散する手段が設けられていなかったため、液を構成する成分が分離すると起泡性、泡沫安定性、定着性が低下する問題が生じていた。これに対して、本発明の定着装置を用いることで、液を構成する成分が分離しても容易に再分散させることができ、定着液の起泡性や泡沫安定性や定着性能を長期間にわたって安定に維持できる。
From the results of Table 1, bubbles having a fine bubble diameter obtained by causing a flow in the
Conventional fixing devices using a fixing solution are not provided with means for redispersing the liquid from which the constituent components are separated, so that the foamability, foam stability, and fixability are reduced when the constituent components are separated. There was a problem. On the other hand, by using the fixing device of the present invention, the components constituting the liquid can be easily redispersed even if the components are separated, and the foaming property, foam stability and fixing performance of the fixing solution can be improved over a long period of time. Can be maintained stably over the entire range.
上述した実施形態1及び実施形態2の定着装置30では、塗布部材である塗布ローラ41が泡状定着液Buを付与する定着液付与対象がトナー像を担持する記録媒体としての転写紙Pの表面である。泡状定着液Buを用いてトナー像を転写紙Pに定着させる定着装置30としては、トナー像を担持する中間転写ベルト等のトナー像担持体に泡状定着液Buを付与して、トナー像担持体上のトナー像を泡状定着液Buとともに転写紙Pに転写するものであっても適用可能である。
また、各実施形態及び各参考構成例では、本発明の定着装置30を備えた画像形成装置がカラープリンタである構成について説明した。本発明の定着装置30を備えた画像形成装置としては、プリンターに限るものではなく、例えばレーザープリンタ、ダイレクトデジタル製版機、直接又は間接の電子写真多色画像現像方式を用いたフルカラー複写機、フルカラーレーザープリンター、及びフルカラー普通紙ファックス等に幅広く適用可能である。
In the fixing
In each embodiment and each reference configuration example, the configuration in which the image forming apparatus including the fixing
上述した実施形態1及び実施形態2では、定着液収容器31、軟化剤液収容器61及び起泡剤液収容器62といった液収容器に対する容器加圧部材311の加圧位置を変位させることで、液収容器の形状を変化させ、内部の液に流れを生じさせる構成である。容器加圧部材311による加圧状態を変化させる方法としては、容器加圧部材311による加圧位置を変位させるものに限らず、加圧する力を変化させて、液収容器の凹み量を変化させることによって、液収容器の形状を変化させ、内部の液に流れを生じさせても良い。
また、上述した実施形態1及び実施形態2では、容器加圧部材311による液収容器に対する加圧状態を変化させることによって、定着液収容器の形状を変化させ、内部の液に流れを生じさせる構成である。液収容器の形状を変化させる構成としては、容器加圧部材311の加圧状態を変化させる構成に限るものではない。例えば、折り曲げ可能な液収容器の折り曲げ状態を変化させたり、一端が支持された液容器の撓み量を変化させたりすることによって、液収容器の形状を変化させてもよい。液収容器の形状を変化させて、内部の液体に流れを生じさせる構成であれば、本発明の液体流動手段として適用可能である。
In the first and second embodiments described above, the pressurizing position of the
In the first and second embodiments described above, the shape of the fixer container is changed by causing the
以上、実施形態1の定着装置30は、樹脂の少なくとも一部を溶解または膨潤させることで樹脂微粒子を軟化させる軟化剤を含有する液状定着液310を液中に気泡が分散した泡状定着液Buとする定着液泡状化手段である定着液供給部130と、樹脂微粒子からなる樹脂微粒子層である未定着トナーTからなるトナー層を担持する定着液付与対象である転写紙Pの表面に泡状定着液Buを付与する泡状定着液付与手段である定着液塗布部140とを有し、泡状定着液Buを付与することで軟化したトナー粒子からなるトナー層を記録媒体である転写紙Pに定着する定着装置である。そして、液状定着液310を収容するための定着液収容器31と、定着液収容器31の形状を変化させることによって、定着液収容器31の内部の液状定着液310に流れを生じさせる液体流動手段とを有するため、定着液収容器31内の液状定着液310を構成する成分が経時で分離しても、その成分が分離しても再分散することで分離前と同様の機能を発揮することが出来る成分であれば、液体流動手段が、液状定着液310に流れを生じさせることで、分離した成分を液状定着液310中に再分散させることができ、所望の機能を発揮させることが出来る。このため、液状定着液310を構成する特定の成分が経時で分離することに起因して液状定着液310が所望の機能を発揮できなくなることを防止し、安定した定着性能を維持することができる。
As described above, in the fixing
また、実施形態1の定着装置30では、定着液収容器31の少なくとも一部は柔軟性を有する材質で構成され、液体流動手段は、定着液収容器31の柔軟性を有する材質で構成された部分を容器加圧部材311によって加圧し、容器加圧部材311を移動させることで、加圧する位置を変位させ、または、加圧する力を変化させることによって定着液収容器31の形状を変化させる。このように、容器加圧部材311によって定着液収容器31を加圧し、容器加圧部材311を移動させる構成によって、定着液収容器31の形状を変化させる構成である。このような構成により、定着液収容器31の内部の液状定着液310に流れを生じさせる液体流動手段を実現することができる。
In the fixing
また、実施形態2の定着装置30は、樹脂の少なくとも一部を溶解または膨潤させることで樹脂微粒子を軟化させる軟化剤を含有する液状定着液310を液中に気泡が分散した泡状定着液Buとする定着液泡状化手段である定着液供給部130と、樹脂微粒子からなる樹脂微粒子層である未定着トナーTからなるトナー層を担持する定着液付与対象である転写紙Pの表面に泡状定着液Buを付与する泡状定着液付与手段である定着液塗布部140とを有し、泡状定着液Buを付与することで軟化したトナー粒子からなるトナー層を記録媒体である転写紙Pに定着する定着装置である。そして、液状定着液310を構成する定着液成分を含有し、他の定着液成分を含有する液と混合して液状定着液310として機能する複数の定着液成分液である軟化剤液610及び起泡剤液620をそれぞれ収容するための複数の定着液成分液収容器である軟化剤液収容器61及び起泡剤液収容器62と、軟化剤液収容器61及び起泡剤液収容器62の形状を変化させ、その内部の軟化剤液610及び起泡剤液620に流れを生じさせる液体流動手段とを有するため、軟化剤液610及び起泡剤液620を構成する成分が経時で分離しても、その成分が分離しても再分散することで分離前と同様の機能を発揮することが出来る成分であれば、液体流動手段が、軟化剤液610及び起泡剤液620に流れを生じさせることで、分離した成分を軟化剤液610及び起泡剤液620中に再分散させることができ、所望の機能を発揮させることが出来る。このため、軟化剤液610及び起泡剤液620を構成する特定の成分が経時で分離することに起因して、軟化剤液610及び起泡剤液620を混合して得られる液状定着液310が所望の機能を発揮できなくなることを防止し、安定した定着性能を維持することができる。
Further, the fixing
また、実施形態2の定着装置30では、液体流動手段が形状を変化させる定着液成分液収容器である軟化剤液収容器61及び起泡剤液収容器62の一部は柔軟性を有する材質で構成され、液体流動手段は、軟化剤液収容器61及び起泡剤液収容器62の柔軟性を有する材質で構成された部分を容器加圧部材311によって加圧し、加圧する位置を変位させ、または、加圧する力を変化させることによって軟化剤液収容器61及び起泡剤液収容器62の形状を変化させる構成である。このような構成により、軟化剤液収容器61及び起泡剤液収容器62の内部の軟化剤液610及び起泡剤液620に流れを生じさせる液体流動手段を実現することができる。
Further, in the fixing
また、実施形態2の定着装置30は、複数の定着液成分液収容器として、軟化剤を含有する軟化剤液610を収容する軟化剤液収容器61と、液状定着液310の泡状化を促す起泡剤を含有する起泡剤液620を収容する起泡剤液収容器62とを備える。このような構成により、軟化剤を含有する軟化剤液610と起泡剤を含有する起泡剤液620とを独立して保管することができ、軟化剤が起泡剤により徐々に加水分解されることがないため、軟化剤液610と起泡剤液620とを混合して得られる定着液の定着性能を長期間にわたって安定に維持できる。
The fixing
また、本実施形態の画像形成装置としてのプリンタ100は、樹脂と色剤を含有する樹脂微粒子を含むトナーを用いて記録媒体である転写紙P上に未定着トナーTを形成するトナー像形成手段であるプロセスユニット3等と、トナー像を担持する転写紙Pの表面に泡状定着液Buを塗布し、転写紙P上にトナー像を定着せしめる定着手段とを備え、定着手段として、実施形態1や実施形態2に記載の定着装置30を用いる。実施形態1や実施形態2に記載の定着装置30は、経時に渡って安定した定着性を維持することができるので、プリンタ100は、経時に渡って定着不良や画像品質の低下を防止することができ、経時に渡って良好な画像形成を行うことができる。さらに、定着装置30は非加熱の定着方式であるため、熱定着方式の定着装置を備えた構成よりも省エネルギー化を実現できる。
In addition, the
3 プロセスユニット
4 感光体
6 現像装置
7 帯電装置
8 除電ランプ
9 ドラムクリーニング装置
15 レジストローラ対
20 転写ユニット
21 駆動ローラ
23 転写バックアップローラ
24 ベルトクリーニング装置
25 中間転写ベルト
26 一次転写ローラ
28 紙搬送ユニット
29 紙搬送ベルト
29a 二次転写ローラ
29b 駆動ローラ
30 定着装置
31 定着液収容器
33 液搬送ポンプ
33a 軟化剤液搬送ポンプ
33b 起泡剤液搬送ポンプ
34 液搬送パイプ
34a 軟化剤液搬送パイプ
34b 起泡剤液搬送パイプ
34c 定着液搬送パイプ
35 バブリング槽
36 空気ポンプ
38 泡微細化部
38a 外側円筒
38b 内側円筒
38c 泡搬送パイプ
38d 排出パイプ
39 ノズル
41 塗布ローラ
42 膜厚調整ブレード
42a ブレード回動軸
43 加圧ローラ
60 液状定着液を塗布する定着装置
63 液混合部
70 振動源
80 回転源
81 攪拌子
130 定着液供給部
140 定着液塗布部
310 液状定着液
311 容器加圧部材
312 容器押さえ部材
313 供給口
430 加圧ベルト
610 軟化剤液
613 軟化剤液供給口
620 起泡剤液
623 起泡剤液供給口
Bu 泡状定着液
Bu1 泡状定着液膜
Bu−A 気泡
Bu−B 液膜境界
C 塗布ニップ
P 転写紙
T 未定着トナー
Ta オフセットトナー
Tb定着トナー層
Tp トナー粒子
3 Process unit 4
Claims (6)
該樹脂微粒子からなる樹脂微粒子層を担持する定着液付与対象の表面に該泡状定着液を付与する泡状定着液付与手段とを有し、
該泡状定着液を付与することで軟化した該樹脂微粒子を記録媒体に定着する定着装置において、
上記液状定着液を収容するための定着液収容器と、
該定着液収容器の形状を変化させることによって、該定着液収容器の内部の上記液状定着液に流れを生じさせる液体流動手段とを有することを特徴とする定着装置。 A fixing liquid foaming means for forming a liquid fixing liquid containing a softening agent that softens resin fine particles by dissolving or swelling at least a part of the resin into a foamy fixing liquid in which bubbles are dispersed in the liquid;
A foam-like fixing solution applying means for applying the foam-like fixing solution to the surface of the fixing solution application target carrying the resin particle layer composed of the resin particles;
In a fixing device for fixing the resin fine particles softened by applying the foamy fixing solution to a recording medium,
A fixing solution container for containing the liquid fixing solution;
A fixing device comprising: a liquid flow means for generating a flow in the liquid fixing solution inside the fixing solution container by changing the shape of the fixing solution container.
上記定着液収容器の少なくとも一部は柔軟性を有する材質で構成され、
上記液体流動手段は、該定着液収容器の柔軟性を有する材質で構成された部分を加圧し、加圧する位置を変位させ、または、加圧する力を変化させることによって該定着液収容器の形状を変化させることを特徴とする定着装置。 The fixing device according to claim 1.
At least a part of the fixer container is made of a flexible material,
The liquid flow means pressurizes a portion of the fixing solution container made of a flexible material, displaces the position to be pressurized, or changes the pressure force to change the shape of the fixing solution container. A fixing device characterized by changing the angle.
該樹脂微粒子からなる樹脂微粒子層を担持する定着液付与対象の表面に該泡状定着液を付与する泡状定着液付与手段とを有し、
該泡状定着液を付与することで軟化した該樹脂微粒子を記録媒体に定着する定着装置において、
上記液状定着液を構成する定着液成分を含有し、他の定着液成分を含有する液と混合して該液状定着液として機能する複数の定着液成分液をそれぞれ収容するための複数の定着液成分液収容器と、
該複数の定着液成分液収容器のうちの少なくとも一つの定着液成分液収容器の形状を変化させ、その内部の上記定着液成分液に流れを生じさせる液体流動手段とを有することを特徴とする定着装置。 A fixing liquid foaming means for forming a liquid fixing liquid containing a softening agent that softens resin fine particles by dissolving or swelling at least a part of the resin into a foamy fixing liquid in which bubbles are dispersed in the liquid;
A foam-like fixing solution applying means for applying the foam-like fixing solution to the surface of the fixing solution application target carrying the resin particle layer composed of the resin particles;
In a fixing device for fixing the resin fine particles softened by applying the foamy fixing solution to a recording medium,
A plurality of fixing solutions for containing a plurality of fixing solution component liquids each containing a fixing solution component constituting the liquid fixing solution and mixed with a liquid containing other fixing solution components to function as the liquid fixing solution Component liquid container;
And a liquid flow means for changing the shape of at least one fixing liquid component liquid container among the plurality of fixing liquid component liquid containers and generating a flow in the fixing liquid component liquid therein. Fixing device to do.
上記液体流動手段が形状を変化させる上記定着液成分液収容器の一部は柔軟性を有する材質で構成され、
該液体流動手段は、該定着液成分液収容器の柔軟性を有する材質で構成された部分を加圧し、加圧する位置を変位させ、または、加圧する力を変化させることによって該定着液成分液収容器の形状を変化させることを特徴とする定着装置。 The fixing device according to claim 3.
Part of the fixer component liquid container in which the liquid flow means changes shape is made of a flexible material,
The liquid flow means pressurizes a portion of the fixer component liquid container made of a flexible material, displaces the pressurizing position, or changes the pressurizing force to change the fixer component liquid. A fixing device that changes a shape of a container.
上記複数の定着液成分液収容器として、上記軟化剤を含有する軟化剤液を収容する軟化剤液収容器と、上記液状定着液の泡状化を促す起泡剤を含有する起泡剤液を収容する起泡剤液収容器とを備えることを特徴とする定着装置。 The fixing device according to claim 3 or 4,
As the plurality of fixing liquid component liquid containers, a softener liquid container that stores a softener liquid containing the softener, and a foaming agent liquid that includes a foaming agent that promotes foaming of the liquid fixing liquid. A fixing device comprising: a foaming agent container for storing the liquid.
記録媒体に転写するトナー像を担持するトナー像担持体の表面、または、トナー像を担持する記録媒体の表面、である定着液付与対象の表面に泡状定着液を付与し、
該記録媒体上に該トナー像を定着せしめる定着手段とを備える画像形成装置であって、
該定着手段として、請求項1乃至5に記載の定着装置を用いることを特徴とする画像形成装置。 A toner image forming means for forming a toner image on a recording medium based on image information using a toner containing resin fine particles containing a resin and a colorant;
A foam-like fixing liquid is applied to the surface of a fixing liquid application target that is a surface of a toner image carrier that carries a toner image to be transferred to a recording medium or a surface of a recording medium that carries a toner image,
An image forming apparatus comprising fixing means for fixing the toner image on the recording medium,
An image forming apparatus using the fixing device according to claim 1 as the fixing unit.
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JP2009204937A JP2011053615A (en) | 2009-09-04 | 2009-09-04 | Fixing device and image forming apparatus |
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