JP2022026473A - Image forming apparatus - Google Patents
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Images
Landscapes
- Fixing For Electrophotography (AREA)
- Paper Feeding For Electrophotography (AREA)
- Electrophotography Configuration And Component (AREA)
- Folding Of Thin Sheet-Like Materials, Special Discharging Devices, And Others (AREA)
Abstract
Description
本発明は、シートに画像を形成する画像形成装置に関する。 The present invention relates to an image forming apparatus that forms an image on a sheet.
従来、給与明細書等の内容に秘匿性があり密封が必要な書類を作成する場合は、予め接着剤が塗布されたプレプリント紙を事前に用意し、バリアブルデータをプレプリント紙に印刷した後に、後処理として密封処理が行われていた。この方式では、接着剤の塗布等を必要とするプレプリント紙の作成に時間が掛かる上、必要数量の少ない用途では非効率であった。 Conventionally, when creating documents that require confidentiality and sealing, such as pay slips, prepare preprinted paper coated with adhesive in advance and print variable data on the preprinted paper. , A sealing process was performed as a post-treatment. This method takes time to produce preprinted paper that requires the application of an adhesive, and is inefficient in applications where the required quantity is small.
特許文献1では、電子写真プロセスを用いて画像形成用トナーに加えて接着用トナー(粉末接着剤)を使用することにより、普通紙を用いながら1台の装置で密封された書類を出力する画像形成装置を提案している。接着用トナーは画像形成用トナーよりも低い温度で溶融するよう設計されており、画像形成用トナーと同じく電子写真プロセスで転写されることで記録媒体であるシートに塗布される。その後、接着用トナー像が形成されている面が対向するようにシートを折り畳み、最後に接着用トナーを介してシートの接着面同士を密着させた状態で加熱することでシートを接着する。この方式は1台の画像形成装置で印刷工程及び接着工程が完結しているため、必要数量の少ない用途でも効率が良い。また、接着剤の加熱溶融により接着を行う方式は、強い圧力を必要としないため、装置の小型化や静音化に有利である。
In
上記文献のように、1台の画像形成装置内で印刷工程と接着工程とを行う場合、画像の定着を行うための加熱装置とシートの接着を行うための加熱装置が併用される。加熱装置の発熱体としては、発熱抵抗体、ハロゲンランプ、誘導加熱機構等が知られているが、いずれも画像形成装置の中でも消費電力が大きい要素であるため、省電力化が求められる。また、接着工程において加熱ローラ等の加熱部材の温度が高すぎる場合、定着されたはずの印刷画像が再溶融してシートに付着するホットオフセットと呼ばれる画像不良が生じる懸念がある。 As described in the above document, when the printing step and the bonding step are performed in one image forming device, a heating device for fixing the image and a heating device for bonding the sheets are used in combination. As a heating element of a heating device, a heating resistor, a halogen lamp, an induction heating mechanism, and the like are known, but since all of them are elements that consume a large amount of power among image forming devices, power saving is required. Further, if the temperature of a heating member such as a heating roller is too high in the bonding step, there is a concern that an image defect called hot offset may occur in which the printed image that should have been fixed is remelted and adheres to the sheet.
そこで、本発明は、接着工程においてシートに供給する熱量を低減しつつ、十分な接着強度を得ることを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to obtain sufficient adhesive strength while reducing the amount of heat supplied to the sheet in the adhesive process.
本発明の一態様に係る画像形成装置は、印刷用トナーを用いてシートにトナー像を形成し、かつ、粉末接着剤をシートに塗布する画像形成手段と、前記画像形成手段によりシートに形成された前記トナー像を加熱してシートに定着させる定着手段と、前記定着手段を通過したシートを折り畳む折り手段と、前記折り手段により折り畳まれたシートを加熱し、前記粉末接着剤によってシートを接着する接着手段と、を備えた画像形成装置であって、前記折り手段は、シートに接触して回転する回転体を有し、前記回転体の表面の十点平均粗さRzjisは、10μm以上である、ことを特徴とする。 The image forming apparatus according to one aspect of the present invention is formed on a sheet by an image forming means for forming a toner image on a sheet using a printing toner and applying a powder adhesive to the sheet, and the image forming means. The fixing means for heating and fixing the toner image to the sheet, the folding means for folding the sheet that has passed through the fixing means, and the sheet folded by the folding means are heated, and the sheets are bonded with the powder adhesive. An image forming apparatus comprising an adhesive means, wherein the folding means has a rotating body that rotates in contact with a sheet, and the ten-point average roughness Rzjis of the surface of the rotating body is 10 μm or more. , Characterized by that.
本発明の他の一態様に係る画像形成装置は、印刷用トナーを用いてシートにトナー像を形成し、かつ、粉末接着剤をシートに塗布する画像形成手段と、前記画像形成手段によりシートに形成された前記トナー像を加熱してシートに定着させる定着手段と、前記定着手段を通過したシートを折り畳む折り手段と、前記折り手段により折り畳まれたシートを加熱して前記粉末接着剤によってシートを接着する接着手段と、を備えた画像形成装置であって、前記折り手段は、シートに接触して回転する回転体を有し、前記回転体は、中空構造である、ことを特徴とする。 The image forming apparatus according to another aspect of the present invention is an image forming means for forming a toner image on a sheet using a printing toner and applying a powder adhesive to the sheet, and the image forming means for forming the sheet. A fixing means for heating and fixing the formed toner image to the sheet, a folding means for folding the sheet that has passed through the fixing means, and a sheet folded by the folding means for heating the sheet with the powder adhesive. An image forming apparatus including an adhesive means for adhering, wherein the folding means has a rotating body that rotates in contact with a sheet, and the rotating body has a hollow structure.
本発明のさらに他の一態様に係る画像形成装置は、印刷用トナーを用いてシートにトナー像を形成し、かつ、粉末接着剤をシートに塗布する画像形成手段と、前記画像形成手段によりシートに形成された前記トナー像を加熱してシートに定着させる定着手段と、前記定着手段を通過したシートを折り畳む折り手段と、前記折り手段により折り畳まれたシートを加熱して前記粉末接着剤によってシートを接着する接着手段と、前記折り手段及び前記接着手段の上方に設けられ、重力方向に見て前記折り手段及び前記接着手段を覆うカバー部と、を備えた画像形成装置であって、前記カバー部には、前記画像形成装置の上方の空間と前記画像形成装置の内部空間とを連通する開口部が設けられ、前記開口部の開口面積の、重力方向に見た前記カバー部の面積に対する比率が5%以下である、ことを特徴とする。 The image forming apparatus according to still another aspect of the present invention is an image forming means for forming a toner image on a sheet using a printing toner and applying a powder adhesive to the sheet, and the sheet by the image forming means. The fixing means for heating and fixing the toner image formed on the sheet to the sheet, the folding means for folding the sheet that has passed through the fixing means, and the sheet folded by the folding means for heating the sheet with the powder adhesive. An image forming apparatus comprising an adhesive means for adhering the folding means and a cover portion provided above the folding means and the adhesive means and covering the folding means and the adhesive means when viewed in the direction of gravity. The portion is provided with an opening that communicates the space above the image forming apparatus and the internal space of the image forming apparatus, and the ratio of the opening area of the opening to the area of the cover portion as viewed in the direction of gravity. Is 5% or less.
本発明のさらに他の一態様に係る画像形成装置は、印刷用トナーを用いてシートにトナー像を形成し、かつ、粉末接着剤をシートに塗布する画像形成手段と、前記画像形成手段によりシートに形成された前記トナー像を加熱してシートに定着させる定着手段と、前記定着手段を通過したシートを折り畳む折り手段と、前記折り手段により折り畳まれたシートを加熱して前記粉末接着剤によってシートを接着する接着手段と、を備えた画像形成装置であって、前記接着手段のシート搬送速度は、前記定着手段のシート搬送速度より遅く、前記折り手段は、前記接着手段のシート搬送速度より速いシート搬送速度で前記接着手段へ向けてシートを搬送し始めた後、シート搬送方向におけるシートの先端が前記接着手段に到達する前に、前記接着手段のシート搬送速度までシート搬送速度を減速する、ことを特徴とする。 The image forming apparatus according to still another aspect of the present invention is an image forming means for forming a toner image on a sheet using a printing toner and applying a powder adhesive to the sheet, and the sheet by the image forming means. The fixing means for heating and fixing the toner image formed on the sheet to the sheet, the folding means for folding the sheet that has passed through the fixing means, and the sheet folded by the folding means for heating the sheet with the powder adhesive. An image forming apparatus comprising an adhesive means for adhering the adhesive means, wherein the sheet conveying speed of the adhesive means is slower than the sheet conveying speed of the fixing means, and the folding means is faster than the sheet conveying speed of the adhesive means. After starting to convey the sheet toward the adhesive means at the sheet transfer speed, the sheet transfer speed is reduced to the sheet transfer speed of the adhesive means before the tip of the sheet in the sheet transfer direction reaches the adhesive means. It is characterized by that.
本発明のさらに他の一態様に係る画像形成装置は、印刷用トナーを用いてシートにトナー像を形成し、かつ、粉末接着剤をシートに塗布する画像形成手段と、前記画像形成手段によりシートに形成された前記トナー像を加熱してシートに定着させる定着手段と、前記定着手段を通過したシートを折り畳む折り手段と、前記折り手段により折り畳まれたシートを加熱して前記粉末接着剤によってシートを接着する接着手段と、を備えた画像形成装置であって、前記粉末接着剤は、結着樹脂と、前記結着樹脂と相溶する結晶性材料であって前記定着手段によって加熱された際に溶融する結晶性材料と、を含有し、シートに塗布された後に前記定着手段によって加熱された前記粉末接着剤の表面温度が、前記結晶性材料の降温時の結晶化温度より高い状態で、前記折り手段がシートを折り畳む、ことを特徴とする。 The image forming apparatus according to still another aspect of the present invention is an image forming means for forming a toner image on a sheet using a printing toner and applying a powder adhesive to the sheet, and the sheet by the image forming means. The fixing means for heating and fixing the toner image formed on the sheet to the sheet, the folding means for folding the sheet that has passed through the fixing means, and the sheet folded by the folding means for heating the sheet with the powder adhesive. An image forming apparatus comprising an adhesive means for adhering the above, wherein the powder adhesive is a crystalline material compatible with the binder resin and is heated by the fixing means. The surface temperature of the powder adhesive, which contains a crystalline material that melts into a sheet and is heated by the fixing means after being applied to the sheet, is higher than the crystallization temperature at the time of lowering the temperature of the crystalline material. The folding means folds the sheet.
本発明によれば、接着工程においてシートに供給する熱量を低減しつつ、十分な接着強度を得ることができる。 According to the present invention, sufficient adhesive strength can be obtained while reducing the amount of heat supplied to the sheet in the adhesive process.
以下、本発明の例示的な実施形態について、図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(全体の装置構成)
最初に、画像形成装置の全体構成について、図1、図2、図6を用いて説明する。図1は、実施例1に係る画像形成装置本体(以下、装置本体10と記載する)と、装置本体10と接続された後処理ユニット30と、を備えた画像形成装置1の断面構成を表す概略図である。画像形成装置1は、電子写真式の印刷機構を備えた装置本体10と、シート処理装置としての後処理ユニット30とによって構成される電子写真画像形成装置(電子写真システム)である。
(Overall equipment configuration)
First, the overall configuration of the image forming apparatus will be described with reference to FIGS. 1, 2, and 6. FIG. 1 shows a cross-sectional configuration of an
図6は画像形成装置1の外観を表す斜視図である。後処理ユニット30は、装置本体10の上部に装着されている。画像形成装置1は、下部にシートカセット8を有し、右側面部に開閉可能なトレイ20を有し、上面部に第1排出トレイ13を備えている。
FIG. 6 is a perspective view showing the appearance of the
まず、装置本体10の内部構成を説明する。図1に示すように、装置本体10は、記録媒体としてのシートPを収納するシート収納部としてのシートカセット8と、画像形成手段としての画像形成ユニット1eと、定着手段としての第1定着器6と、これらを収容する筐体19と、備えている。装置本体10は、シートカセット8から給送されるシートPに画像形成ユニット1eによってトナー像を形成し、第1定着器6によって定着処理を施した印刷物を作成する印刷機能を有する。なお、記録媒体であるシートPとしては、例えば紙が用いられる。
First, the internal configuration of the apparatus
シートカセット8は、装置本体10の下部において筐体19に対して引き出し可能に挿入されており、多数枚のシートPを収納している。シートカセット8に収納されたシートPは、給送ローラ等の給送部材でシートカセット8から給送され、分離ローラ対によって1枚ずつ分離された状態で、搬送ローラ8aによって搬送される。また、開いた状態のトレイ20(図6)にセットされたシートを1枚ずつ給送することも可能である。
The
画像形成ユニット1eは、4つのプロセスカートリッジ7n,7y,7m,7cと、スキャナユニット2と、転写ユニット3と、を備えたタンデム型の電子写真ユニットである。プロセスカートリッジとは、画像形成プロセスを担う複数の部品を一体的に交換可能にユニット化したものである。装置本体10には、筐体19に支持されるカートリッジ支持部9が設けられており、各プロセスカートリッジ7n,7y,7m,7cはカートリッジ支持部9に設けられた装着部9n,9y,9m,9cに着脱可能に装着される。なお、カートリッジ支持部9は、筐体19から引き出し可能なトレイ部材であってもよい。
The
各プロセスカートリッジ7n,7y,7m,7cは、4つの粉体収容部104n,104y,104m,104cに収容される粉体の種類を除いて実質的に共通の構成を備えている。即ち、各プロセスカートリッジ7n,7y,7m,7cは、像担持体である感光ドラム101、帯電器である帯電ローラ102、粉体を収容する粉体収容部104n,104y,104m,104c、及び粉体を用いて現像を行う現像ローラ105と含む。
Each
4つの粉体収容部のうち、図中右側3つの粉体収容部104y,104m,104cには、シートPに可視像を形成するためのトナー(第1の粉体、粉体現像剤)として、それぞれイエロー、マゼンタ、シアンの印刷用トナーTy,Tm,Tcが収容されている。これに対し、図中最も左側の粉体収容部104nには、印刷後に接着処理を行うためのトナー(第2の粉体)である粉末接着剤Tnが収容されている。粉体収容部104y,104m,104cは、いずれも印刷用トナーを収容する第1収容部の例であり、粉体収容部104nは粉末接着剤を収容する第2収容部の例である。また、プロセスカートリッジ7y,7m,7cは、いずれも印刷用トナーを用いてトナー像を形成する第1プロセスユニットの例であり、プロセスカートリッジ7nは、所定の塗布パターンで粉末接着剤の像を形成する第2プロセスユニットの例である。
Of the four powder accommodating portions, the three
本実施例では、テキスト等の黒色の画像を印刷する場合は、イエロー(Ty)、マゼンタ(Tm)、シアン(Tc)のトナーを重畳したプロセスブラックで表現する。ただし、例えば画像形成ユニット1eにブラックの印刷用トナーを用いる5つ目のプロセスカートリッジを追加し、黒色の画像をブラックの印刷用トナーで表現できるようにしてもよい。これに限らず、画像形成装置1の用途に応じて印刷用トナーの種類及び数は変更可能である。
In this embodiment, when printing a black image such as text, it is represented by process black on which yellow (Ty), magenta (Tm), and cyan (Tc) toners are superimposed. However, for example, a fifth process cartridge using black printing toner may be added to the
スキャナユニット2は、プロセスカートリッジ7n,7y,7m,7cの下方、かつシートカセット8の上方に配置されている。スキャナユニット2は、各プロセスカートリッジ7n,7y,7m,7cの感光ドラム101にレーザ光Gを照射して静電潜像を書き込む本実施例の露光手段である。
The
転写ユニット3は、中間転写体(二次的な像担持体)としての転写ベルト3aを備えている。転写ベルト3aは、二次転写内ローラ3b及び張架ローラ3cに巻き回されたベルト部材であり、外周面において各プロセスカートリッジ7n,7y,7m,7cの感光ドラム101に対向している。転写ベルト3aの内周側には、各感光ドラム101に対応する位置に一次転写ローラ4が配置されている。また、二次転写内ローラ3bに対向する位置に、転写手段としての二次転写ローラ5が配置されている。二次転写ローラ5と転写ベルト3aとの間の転写ニップ5Nは、転写ベルト3aからシートPにトナー像が転写される転写部(二次転写部)である。
The
第1定着器6は、二次転写ローラ5の上方に配置されている。図9は第1定着器6の詳細図である。第1定着器6は、筒状の定着フィルム(エンドレスベルト)6aと、定着フィルム6aの内面に接触するヒータ6a1と、定着フィルム6aを介してヒータ6a1と共に定着ニップ6Nを形成する加圧ローラ6bとを有する。定着フィルム6a及び加圧ローラ6bは、シートPを挟持して回転する回転体対(第1回転体対)として機能する。定着フィルム6aは、ポリイミド、ポリアミド、PEEK等の耐熱樹脂、又はステンレス等の金属からなる厚さ30~70μmの基層を有する。定着フィルム6aは、基層上に、シリコーンゴム等からなる厚さ0.1~1mmの弾性層と、PFA、PTFE等のフッ素樹脂からなる厚さ5~30μmの離型層を設けたものである。定着フィルム6aの表層は溶融したトナー及び粉末接着剤と接する面となり、定着工程を終えた後のトナー表面は、後述するように定着フィルム6aの表面の形状に倣って均される。
The
加圧ローラ6bは、鉄やアルミニウム等からなる芯金6b1と、シリコーンゴム等からなる厚さ2~4mmの弾性層6b2と、最表面に設けられたPFA、PTFE等のフッ素樹脂からなる離型層と、を有する。
The
加熱手段(第1加熱手段)としてのヒータ6a1は、アルミナ等からなるセラミックスを主成分とする薄板状の基板6a11に、通電により発熱するAg/Pd(銀パラジウム)等の発熱抵抗体6a12と絶縁保護層(本実施例ではガラス層)6a13を有する。基板6a11にはサーミスター等の温度検知素子6a2が当接しており、画像形成装置1に搭載された制御部としてのCPU6a3に通じている。ヒータ6a1は、発熱抵抗体6a12に給電することにより昇温する。その昇温が温度検知素子6a2で検知され、CPU6a3はトライアック6a4を介して発熱抵抗体6a12への通電を制御する。例えば温度検知素子6a2の検知温度が所定の設定温度より低いとヒータ6a1が昇温するように発熱抵抗体6a12に供給する電力量を上げ、設定温度より高いと降温するように電力量を下げるよう制御することで、ヒータ6a1は一定温度に保たれる。
The heater 6a1 as a heating means (first heating means) insulates a thin plate-shaped substrate 6a11 mainly made of ceramics made of alumina or the like from a heat generating resistor 6a12 such as Ag / Pd (silver-palladium) that generates heat by energization. It has a protective layer (glass layer in this embodiment) 6a13. A temperature detecting element 6a2 such as a thermistor is in contact with the substrate 6a11, and is connected to the CPU 6a3 as a control unit mounted on the
ヒータ6a1はLCP(液晶ポリマ)等の耐熱樹脂製の保持部材6a5に保持されている。保持部材6a5は定着フィルム6aの回転を案内するガイド機能も有している。保持部材6a5は、金属製のステー6a6に取り付けられた不図示のバネから加圧ローラ6bに近付く方向の力を加えられている。加圧ローラ6bは、不図示のバネ部材等の加圧手段により、総圧10~30kgfの圧力で定着フィルム6aを介してヒータ6a1方向に圧接している。これにより、加圧ローラ6bと、ニップ部形成ユニットを構成するヒータ6a1及び保持部材6a5との間に、シート搬送方向の幅が5~11mmの定着ニップ6Nが形成される。
The heater 6a1 is held by a holding member 6a5 made of a heat-resistant resin such as LCP (liquid crystal polymer). The holding member 6a5 also has a guide function for guiding the rotation of the fixing
加圧ローラ6bは、不図示のモータから動力を受けて図9における矢印r1方向に回転する。そして加圧ローラ6bが回転することによって定着フィルム6aが従動して回転する。未定着トナー画像を担持するシートPは、定着ニップ6NにおいてシートPのトナー像及び粉末接着剤Tnを担持している面(画像面)を定着フィルム6aの外面に密着させながら定着フィルム6aと一緒に定着ニップ6Nをシート搬送方向に搬送される。本構成の特徴として、定着フィルムとヒータの熱容量が特に小さく、保持部材6a5も断熱性の高い材料で構成されるため、少ない供給熱量でより早く、定着フィルム6aの表面を高温にすることが可能である。
The pressurizing
筐体19には、装置本体10からシートPを排出するための開口部である排出口12(第1の排出口)が設けられており、排出口12には排出ユニット34が配置されている。本実施例の排出手段である排出ユニット34は、第1排出ローラ34aと、中間ローラ34bと、第2排出ローラ34cと、を有するいわゆる三連ローラを使用している。また、第1定着器6と排出ユニット34との間には、シートPの搬送経路を切り替えるフラップ状のガイドである切替ガイド33が設けられている。切替ガイド33は、軸部33aを中心に先端33bが図中矢印c方向に往復するように回動可能である。
The
装置本体10は、両面印刷を行うための機構を備えている。排出ユニット34には不図示のモータが接続され、中間ローラ34bの回転方向を正転及び逆転可能に構成されている。また、主搬送路1mに対してループ状に接続された搬送路としての両面搬送路1rが設けられている。主搬送路1mを通過する間に第1面に画像形成されたシートPは、時計方向に回動した切替ガイド33(破線位置)によって第1排出ローラ34aと中間ローラ34bとによって挟持搬送される。シートPの進行方向後端が切替ガイド33を通過した後、切替ガイド33が反時計方向に回動する(実線位置)と共に中間ローラ34bが逆転し、シートPは両面搬送路1rへと反転搬送される。そして、シートPが表裏を反転した状態で主搬送路1mを再び通過する間に、シートPの第2面に画像が形成される。両面印刷後のシートPは、反時計方向に回動した切替ガイド33(実線位置)に案内され、中間ローラ34bと第2排出ローラ34cによって挟持搬送され、装置本体10から排出される。
The apparatus
また、装置本体10において搬送ローラ8a、転写ニップ5N及び定着ニップ6Nを通る搬送経路は、シートPに対する画像形成が行われる主搬送路1mを構成している。主搬送路1mは、画像形成時の主走査方向(主搬送路1mを搬送されるシートの搬送方向に垂直なシートの幅方向)から見た場合に、画像形成ユニット1eに対して水平方向の一方側を通って下方から上方に延びている。言い換えると、本実施例の装置本体10は、主搬送路1mが略鉛直方向に延びる、いわゆる垂直搬送型(縦パス型)のプリンタである。なお、鉛直方向に見た場合、第1排出トレイ13、中間パス15及びシートカセット8は互いに重なっている。そのため、水平方向に関して排出ユニット34がシートPを排出するときのシートの移動方向は、水平方向に関してシートカセット8からシートPが給送されるときのシートの移動方向とは反対向きとなる。
Further, the transfer path passing through the
また、図1の視点(画像形成時の主走査方向に見た場合)において、後処理ユニット30の第2排出トレイ35を除いた本体部分の水平方向の占有範囲は、装置本体10の占有範囲に収まっていると好適である。このように後処理ユニット30を装置本体10の上方の空間に収めることで、装置本体10及び後処理ユニット30が横並びになる配置に比べて、接着印刷を行う場合のシート搬送経路(後述の第2経路)を短く設計することができる。これにより、第1定着器6を通過して装置本体10から排出されたシートPは、すぐに後処理ユニット30に導入されることになり、定着工程で加熱されたシートPの熱を極力逃がさずに折り工程及び接着工程に入ることができる。後述するように、定着工程で供給された熱をシートPに可能な限り保持させることにより、接着工程の消費エネルギーを低減することが可能となる。
Further, from the viewpoint of FIG. 1 (when viewed in the main scanning direction at the time of image formation), the horizontal occupied range of the main body portion of the
(後処理ユニット)
図2に示すように、後処理ユニット30は装置本体10の上部に取り付けられている。後処理ユニット30は、折り手段としての折り器31と、接着手段(第2の定着手段)としての第2定着器32とが、筐体(第2の筐体)39に収容されて一体化された後処理ユニットである。
(Post-processing unit)
As shown in FIG. 2, the
本実施例における第2定着器32の構成は、図10(b)に示すように第1の定着器6と同一の構成とする。筒状の加熱フィルム(エンドレスベルト)32bと加圧ローラ32aを有し、折り器31によって折り畳まれたシートPを、加熱フィルム32bと加圧ローラ32aのニップ部である接着ニップ32N(第2定着ニップ)で挟持搬送する。加熱フィルム32b及び加圧ローラ32aは、シートPを挟持して回転する回転体対(第2回転体対)として機能する。加熱フィルム32bの内面側には第1定着器6と同じように加熱手段としてのヒータ32b1と温度検知素子32b2とが設けられている。加熱フィルム32bが矢印r2方向に回転する加圧ローラ32aに従動回転することで、接着ニップ32NにシートPが挟持されて搬送される。その過程でシートPが加熱及び加圧されることで、シートPに塗布されている粉末接着剤Tnが再び軟化し、シートPは折り畳まれた状態で接着される。
The configuration of the
また、後処理ユニット30は、トレイ切替ガイド13aを回転自在に保持する第1排出トレイ13と、中間パス15と、第2排出トレイ35とが設けられている。第1排出トレイ13は、後処理ユニット30の上面に設けられていると共に、画像形成装置1全体の上面(図1)に位置している。後処理ユニット30が備える各部の機能は後述する。
Further, the
また、図6に示すように、熱源である第2定着器32の上方を覆うカバー部材の天面部(点線で示す領域39a)に、画像形成装置1の内部空間と画像形成装置1の上方の空間とを連通する開口部38として4mm×150mmのスリットが3本、形成されている。重力方向に見た領域39aの面積は、460mm×160mmである。カバー部材の天面部に対する開口部38の開口率(スリットの開口面積の合計の、領域39aの面積に対する比率)は約2.4%である。開口部38の開口率は、0.1%~5%程度が好ましい。開口部38は、画像形成装置において通常の画像の熱定着に用いる定着器に比べて、定着器付近の空気の排出を少なくし、領域39aの下側の領域に温かい空気が滞留しやすい設計としている。その理由を以下に説明する。
Further, as shown in FIG. 6, the internal space of the
通常の定着器の周辺には、シートから水分が蒸発して水蒸気が発生することが知られており、結露対策として定着器周辺の空気が排出されやすいように設計する。しかし、本実施例に係る第2定着器32の場合、第1定着器6による定着工程(第1の加熱工程)を終えた時にシートから水分が放出されるため、第2定着器32による接着工程(第2の加熱工程)の後に大量の水蒸気が発生することは通常は起こらない。そのため、第1定着器6と比べて第2定着器32では結露が生じるリスクが低く、カバー部材の天面部(領域39a)の開口率を低くしても問題が生じにくい。
It is known that water evaporates from the sheet to generate water vapor around the normal fuser, and the air around the fuser is designed so that it is easily discharged as a measure against dew condensation. However, in the case of the
そして、カバー部材の天面部の開口率を低くすることで、第2定着器32によって暖められた空気を後処理ユニット30の内部に滞留させて、折り器31を温めるために再利用することができる。後述するように、折り器31においてシートに接触するローラ部材の温度が高ければ、接着工程における消費エネルギーを低減する上で有利である。
Then, by lowering the opening ratio of the top surface portion of the cover member, the air warmed by the
後処理ユニット30には、筐体39を装置本体10の筐体19(第1の筐体)に対して位置決めするための位置決め部(例えば、筐体19の凹部に係合する凸形状)が設けられている。また、後処理ユニット30には、装置本体10とは別の駆動源及び制御部が設けられており、後処理ユニット30のコネクタ36と装置本体10のコネクタ37が結合することで装置本体10と電気的に接続される。これにより、後処理ユニット30は、装置本体10を介して供給される電力を用いて、装置本体10に設けられた制御部からの指令に基づいて動作する状態となる。
The
(プロセスカートリッジ)
各プロセスカートリッジ7n,7y,7m,7cは、先述したように、4つの粉体収容部104n,104y,104m,104cに収容される粉体の種類を除いて実質的に共通の構成を備えている。ここでは代表してプロセスカートリッジ7nについて説明する。図8はプロセスカートリッジ7nの概略構成を表す断面図である。プロセスカートリッジ7nは、感光ドラム101等を備えた感光体ユニットCCと、現像ローラ105等を備えた現像ユニットDTと、から成り立っている。
(Process cartridge)
As described above, the
感光体ユニットCCには、不図示の軸受を介して、ドラム状に成形された電子写真感光体(像担持体)である感光ドラム101が回転可能に取り付けられている。また感光ドラム101は、不図示の駆動手段(駆動源)としてのモータの駆動力を受けることによって、画像形成動作に際して図中時計回り方向(矢印w)に回転駆動される。さらに感光体ユニットCCには、感光ドラム101の周囲に感光ドラム101を帯電するための帯電ローラ102、クリーニング部材103が配置されている。
A
現像ユニットDTには、感光ドラム101と接触して図中反時計回り方向(矢印d)に回転する現像剤担持体としての現像ローラ105が設けられている。現像ローラ105と感光ドラム101は、対向部(接触部)において互いの表面が同方向に移動するようにそれぞれ回転する。
The developing unit DT is provided with a developing
また現像ユニットDTには、図中時計回り方向(矢印e)に回転する現像剤供給部材としての現像剤供給ローラ(以下、単に「供給ローラ106」という。)が配置されている。供給ローラ106と現像ローラ105は、対向部(接触部)において互いの表面が同方向に移動するようにそれぞれ回転する。供給ローラ106は、現像ローラ105上に粉末接着剤(プロセスカートリッジ7y,7m,7cの場合は、印刷用トナー)を供給する。同時に、供給ローラ106は、現像ローラ105上に残留した粉末接着剤(プロセスカートリッジ7y,7m,7cの場合は、印刷用トナー)を現像ローラ105から剥ぎ取る作用をなす。また、現像ユニットDTには、供給ローラ106によって現像ローラ105上に供給された粉末接着剤(プロセスカートリッジ7y,7m,7cの場合は、印刷用トナー)の層厚を規制する現像剤規制部材としての現像ブレード107が配置されている。
Further, the developing unit DT is arranged with a developing agent supply roller (hereinafter, simply referred to as “
粉体収容部104nには、粉体として粉末接着剤(プロセスカートリッジ7y,7m,7cの場合は、印刷用トナー)が収納されている。また粉体収容部104n内には、回転自在に支持された搬送部材108が設けられている。搬送部材108は、図中時計回り方向(矢印f)に回転して粉体収容部104n内に収納された粉体を撹拌すると共に、上記現像ローラ105や供給ローラ106が設けられた現像室109へと粉体を搬送する。
The powder adhesive (printing toner in the case of
ここで、感光体ユニットCC、現像ユニットDTをそれぞれ別体として、感光体ユニットカートリッジ、現像ユニットカートリッジとし、画像形成装置本体に着脱可能に構成することも可能である。また、感光体及び現像剤担持体を有するプロセスカートリッジとは別に、粉体収容部104及び搬送部材108だけを有し、装置本体に着脱可能な粉体カートリッジとして構成することも可能である。
Here, it is also possible to separate the photoconductor unit CC and the developing unit DT into a photoconductor unit cartridge and a developing unit cartridge so that they can be attached to and detached from the image forming apparatus main body. Further, apart from the process cartridge having the photoconductor and the developer carrier, it is also possible to have only the powder accommodating portion 104 and the
(印刷用トナー)
本実施例の印刷用トナーTm,Tc,Tyとしては、従来公知の印刷用トナーを用いることができる。その中でも、熱可塑性樹脂を結着樹脂として用いた印刷用トナーが好ましい。熱可塑性樹脂は特に限定されることはなく、ポリエステル樹脂、ビニル系樹脂、アクリル系樹脂、スチレンアクリル系樹脂などの従来印刷用トナーに用いられるものを使用することができる。これらの樹脂を複数含有しても良い。その中でも、スチレンアクリル系樹脂を用いた印刷用トナーがより好ましい。また、印刷用トナー(印刷用現像剤)は、着色剤、磁性体、荷電制御剤、ワックス、外部添加剤を含有しても良い。
(Printing toner)
As the printing toners Tm, Tc, and Ty of this embodiment, conventionally known printing toners can be used. Among them, a printing toner using a thermoplastic resin as a binder resin is preferable. The thermoplastic resin is not particularly limited, and those used for conventional printing toners such as polyester resin, vinyl resin, acrylic resin, and styrene acrylic resin can be used. A plurality of these resins may be contained. Among them, a printing toner using a styrene acrylic resin is more preferable. Further, the printing toner (printing developer) may contain a colorant, a magnetic substance, a charge control agent, a wax, and an external additive.
(粉末接着剤)
また、本実施例の粉末接着剤Tnとしては、結着樹脂として熱可塑性樹脂を含有する粉末接着剤を用いることができる。熱可塑性樹脂は特に限定されることはなく、ポリエステル樹脂、ビニル系樹脂、アクリル系樹脂、スチレンアクリル系樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリオレフィン、エチレン-酢酸ビニル共重合樹脂、エチレン-アクリル酸共重合樹脂などの公知の熱可塑性樹脂が挙げられる。これらの樹脂を複数含有しても良い。
(Powder adhesive)
Further, as the powder adhesive Tn of this example, a powder adhesive containing a thermoplastic resin can be used as the binder resin. The thermoplastic resin is not particularly limited, and is not particularly limited, such as polyester resin, vinyl resin, acrylic resin, styrene acrylic resin, polyethylene, polypropylene, polyolefin, ethylene-vinyl acetate copolymer resin, ethylene-acrylic acid copolymer resin, etc. Examples of the known thermoplastic resin of the above. A plurality of these resins may be contained.
また、粉末接着剤Tnはさらに結着樹脂に対して相溶性を有する結晶性材料を含有することが好ましい。この結晶性材料としては、結晶性のポリエステル樹脂、結晶性のビニル系樹脂などの公知の結晶性樹脂や、アルコールと酸とのエステル類であるエステルワックス、パラフィンワックスなどの炭化水素系ワックスなど、公知のワックスを用いることができる。結晶性樹脂とワックスを併用してもよい。これらの結晶性材料は、加熱時に粉末接着剤Tnに可塑性を与える可塑剤としての作用がある。即ち、常温では結着樹脂中に結晶状態で分散している結晶性材料が、粉末接着剤Tnの加熱時には瞬時に溶融して結着樹脂と相溶することで、粉末接着剤Tnの変形を容易にする作用がある。 Further, the powder adhesive Tn preferably further contains a crystalline material having compatibility with the binder resin. Examples of the crystalline material include known crystalline resins such as crystalline polyester resin and crystalline vinyl resin, ester wax which is an ester of alcohol and acid, and hydrocarbon wax such as paraffin wax. Known waxes can be used. A crystalline resin and wax may be used in combination. These crystalline materials act as a plasticizer that imparts plasticity to the powder adhesive Tn when heated. That is, the crystalline material dispersed in the binder resin in a crystalline state at room temperature instantly melts when the powder adhesive Tn is heated and is compatible with the binder resin, thereby causing deformation of the powder adhesive Tn. It has the effect of facilitating.
また、粉末接着剤Tnは、着色剤を含んでいても良い。この着色剤としては、ブラック用着色剤、イエロー用着色剤、マゼンタ用着色剤、及びシアン用着色剤など公知の着色剤が使用可能である。粉末接着剤中の着色剤の含有量は、1.0質量%以下であることが好ましく、0.1質量%以下であることがより好ましい。さらに、粉末接着剤Tnは、磁性体、荷電制御剤、ワックス、外部添加剤を含有しても良い。 Further, the powder adhesive Tn may contain a colorant. As the colorant, known colorants such as a black colorant, a yellow colorant, a magenta colorant, and a cyan colorant can be used. The content of the colorant in the powder adhesive is preferably 1.0% by mass or less, and more preferably 0.1% by mass or less. Further, the powder adhesive Tn may contain a magnetic substance, a charge control agent, a wax, and an external additive.
電子写真方式を利用してシートPに粉末接着剤による接着部を形成するためには、粉末接着剤Tnの重量平均粒子径は、5.0μm以上30μm以下であることが好ましく、6.0μm以上20μm以下であることがより好ましい。なお、接着性を満たすものであれば、粉末接着剤Tnとして印刷用トナーを用いても構わない。 In order to form an adhesive portion with a powder adhesive on the sheet P by using an electrophotographic method, the weight average particle size of the powder adhesive Tn is preferably 5.0 μm or more and 30 μm or less, preferably 6.0 μm or more. It is more preferably 20 μm or less. A printing toner may be used as the powder adhesive Tn as long as it satisfies the adhesiveness.
(粉末接着剤の製造例)
以下、粉末接着剤Tnの製造方法を例示する。本製造例に係る粉末接着剤Tnは、結着樹脂(スチレン-ブチルアクリレート共重合体及びポリエステル樹脂)に対して相溶性を有する結晶性材料として、エステルワックス及び炭化水素ワックスを含有する。
(Manufacturing example of powder adhesive)
Hereinafter, a method for producing the powder adhesive Tn will be illustrated. The powder adhesive Tn according to this production example contains an ester wax and a hydrocarbon wax as a crystalline material having compatibility with a binder resin (styrene-butyl acrylate copolymer and polyester resin).
まず、下記の材料を用意した。
・スチレン 75.0部
・n-ブチルアクリレート 25.0部
・ポリエステル樹脂 4.0部
(重量平均分子量(Mw)20000、ガラス転移温度(Tg)75℃、酸価8.2mgKOH/gの非晶性ポリエステル樹脂)
・エチレングリコールジステアレート 14.0部
(エチレングリコールとステアリン酸をエステル化させたエステルワックス)
・炭化水素ワックス(HNP-9、日本精蝋製) 2.0部
・ジビニルベンゼン 0.5部
First, the following materials were prepared.
-Styrene 75.0 parts-n-butyl acrylate 25.0 parts-Polyester resin 4.0 parts (weight average molecular weight (Mw) 20000, glass transition temperature (Tg) 75 ° C., acid value 8.2 mgKOH / g amorphous Sexual polyester resin)
・ Ethylene glycol distearate 14.0 parts (ester wax obtained by esterifying ethylene glycol and stearic acid)
・ Hydrocarbon wax (HNP-9, manufactured by Nippon Seiro) 2.0 parts ・ Divinylbenzene 0.5 parts
上記材料を混合した混合物を60℃に保温し、T.K.ホモミクサー(特殊機化工業株式会社製)を用いて、500rpmで撹拌し、均一に溶解し、重合性単量体組成物を調製した。 The mixture of the above materials was kept warm at 60 ° C., and T.I. K. Using a homomixer (manufactured by Tokushu Kagaku Kogyo Co., Ltd.), the mixture was stirred at 500 rpm and uniformly dissolved to prepare a polymerizable monomer composition.
一方、高速撹拌装置クレアミックス(エム・テクニック社製)を備えた容器中に0.10mol/L-Na3PO4水溶液850.0部及び10%塩酸8.0部を添加し、回転数を15000rpmに調整し、70℃に加温した。ここに、1.0mol/L-CaCl2水溶液127.5部を添加し、リン酸カルシウム化合物を含む水系媒体を調製した。 On the other hand, 850.0 parts of 0.10 mol / L-Na 3 PO 4 aqueous solution and 8.0 parts of 10% hydrochloric acid were added to a container equipped with a high-speed stirrer Clairemix (manufactured by M-Technique) to increase the rotation speed. The temperature was adjusted to 15000 rpm and heated to 70 ° C. To this, 127.5 parts of a 1.0 mol / L-CaCl 2 aqueous solution was added to prepare an aqueous medium containing a calcium phosphate compound.
水系媒体中に上記重合性単量体組成物を投入後、重合開始剤であるT-ブチルパーオキシピバレート7.0部を添加し、15000回転/分の回転数を維持しつつ10分間造粒した。その後、高速撹拌機からプロペラ撹拌翼に撹拌機を変え、還流しながら70℃で5時間反応させた後、液温85℃とし、さらに2時間反応させた。 After putting the above-mentioned polymerizable monomer composition into an aqueous medium, 7.0 parts of T-butylperoxypivalate as a polymerization initiator is added, and the mixture is prepared for 10 minutes while maintaining the rotation speed of 15,000 rpm. Grained. Then, the stirrer was changed from a high-speed stirrer to a propeller stirring blade, and the mixture was reacted at 70 ° C. for 5 hours while refluxing, and then the liquid temperature was set to 85 ° C., and the reaction was further carried out for 2 hours.
重合反応終了後、得られたスラリーを冷却し、さらに、スラリーに塩酸を加えpHを1.4にし、1時間撹拌することでリン酸カルシウム塩を溶解させた。その後、スラリーの3倍の水量で洗浄し、ろ過、乾燥の後、分級して粉末接着剤粒子を得た。 After completion of the polymerization reaction, the obtained slurry was cooled, and hydrochloric acid was further added to the slurry to adjust the pH to 1.4, and the mixture was stirred for 1 hour to dissolve the calcium phosphate salt. Then, it was washed with three times the amount of water of the slurry, filtered, dried, and then classified to obtain powder adhesive particles.
その後、粉末接着剤粒子100.0部に対して、外添剤として、ジメチルシリコーンオイル(20質量%)を用いて疎水化処理されたシリカ微粒子(1次粒子の個数平均粒径:10nm、BET比表面積:170m2/g)2.0部を加えた。そして、シリカ微粒子を加えた粉末接着剤粒子を、三井ヘンシェルミキサ(三井三池化工機株式会社製)を用い、3000rpmで15分間混合して粉末接着剤を得た。得られた粉末接着剤の重量平均粒子径は6.8μmであった。 Then, silica fine particles (number average particle size of primary particles: 10 nm, BET) treated with dimethyl silicone oil (20% by mass) as an external additive to hydrophobicize 100.0 parts of the powder adhesive particles. Specific surface area: 170 m 2 / g) 2.0 parts were added. Then, the powder adhesive particles to which the silica fine particles were added were mixed with Mitsui Henchel Mixer (manufactured by Mitsui Miike Kakoki Co., Ltd.) at 3000 rpm for 15 minutes to obtain a powder adhesive. The weight average particle size of the obtained powder adhesive was 6.8 μm.
(ガラス転移温度(Tg)の測定方法)
粉末接着剤Tnのガラス転移温度(Tg)は、示差走査熱量分析装置「Q1000」(TA Instruments社製)を用いて測定することができる。装置検出部の温度補正はインジウムと亜鉛の融点を用い、熱量の補正についてはインジウムの融解熱を用いる。
(Measurement method of glass transition temperature (Tg))
The glass transition temperature (Tg) of the powder adhesive Tn can be measured using a differential scanning calorimeter "Q1000" (manufactured by TA Instruments). The melting point of indium and zinc is used for temperature correction of the device detection unit, and the heat of fusion of indium is used for the correction of calorific value.
具体的には、サンプル1mgを精秤し、これをアルミニウム製のパンの中に入れ、リファレンスとして空のアルミニウム製のパンを用いる。モジュレーション測定モードを用い、昇温速度1℃/分、温度変調条件±0.6℃/60秒で0℃から100℃の範囲で測定を行う。昇温過程において比熱変化が得られるので、比熱変化が出る前と出た後のベースラインの中間点の線と示差熱曲線との交点をガラス転移温度(Tg)とする。得られた粉末接着剤Tnのガラス転移温度(Tg)は52℃であった。 Specifically, 1 mg of a sample is precisely weighed, placed in an aluminum pan, and an empty aluminum pan is used as a reference. Using the modulation measurement mode, the measurement is performed in the range of 0 ° C. to 100 ° C. at a heating rate of 1 ° C./min and a temperature modulation condition of ± 0.6 ° C./60 seconds. Since the specific heat change is obtained in the heating process, the intersection of the line between the midpoint of the baseline before and after the specific heat change and the differential thermal curve is defined as the glass transition temperature (Tg). The glass transition temperature (Tg) of the obtained powder adhesive Tn was 52 ° C.
(印刷用トナーの製造例)
次に、印刷用トナーTy,Tm,Tcの製造方法を例示する。まず、下記の材料を用意した。
・スチレン 60.0部
・着色剤 6.5部
(C.I.PigmenT Blue 15:3、大日精化社製)
(Manufacturing example of printing toner)
Next, a method for manufacturing the printing toners Ty, Tm, and Tc will be illustrated. First, the following materials were prepared.
・ Styrene 60.0 parts ・ Colorant 6.5 parts (CI Pigment Blue 15: 3, manufactured by Dainichiseika Co., Ltd.)
上記材料をアトライタ(三井三池化工機株式会社製)に投入し、さらに直径1.7mmのジルコニア粒子を用いて、220rpmで5時間分散させて、顔料分散液を得た。 The above material was put into an attritor (manufactured by Mitsui Miike Machinery Co., Ltd.) and further dispersed using zirconia particles having a diameter of 1.7 mm at 220 rpm for 5 hours to obtain a pigment dispersion liquid.
さらに、次の材料を用意した。
・スチレン 15.0部
・n-ブチルアクリレート 25.0部
・ポリエステル樹脂 4.0部
(重量平均分子量(Mw)20000、ガラス転移温度(Tg)75℃、酸価8.2mgKOH/gのポリエステル樹脂)
・ベヘン酸ベヘニル 12.0部
(ベヘン酸とベヘニルアルコールをエステル化させたエステルワックス)
・ジビニルベンゼン 0.5部
In addition, the following materials were prepared.
・ Styrene 15.0 parts ・ n-butyl acrylate 25.0 parts ・ Polyester resin 4.0 parts (weight average molecular weight (Mw) 20000, glass transition temperature (Tg) 75 ° C., acid value 8.2 mgKOH / g polyester resin )
・ Behenic behenic acid 12.0 parts (ester wax obtained by esterifying behenic acid and behenic alcohol)
・ 0.5 part of divinylbenzene
上記材料を混合し、顔料分散液に加えた。得られた混合物を60℃に保温し、T.K.ホモミクサー(特殊機化工業株式会社製)を用いて、500rpmで撹拌し、均一に溶解、分散し、重合性単量体組成物を調製した。 The above materials were mixed and added to the pigment dispersion. The resulting mixture was kept warm at 60 ° C. to T.I. K. Using a homomixer (manufactured by Tokushu Kagaku Kogyo Co., Ltd.), the mixture was stirred at 500 rpm and uniformly dissolved and dispersed to prepare a polymerizable monomer composition.
一方、高速撹拌装置クレアミックス(エム・テクニック社製)を備えた容器中に0.10mol/L-Na3PO4水溶液850.0部及び10%塩酸8.0部を添加し、回転数を15000rpmに調整し、70℃に加温した。ここに、1.0mol/L-CaCl2水溶液127.5部を添加し、リン酸カルシウム化合物を含む水系媒体を調製した。 On the other hand, 850.0 parts of 0.10 mol / L-Na 3 PO 4 aqueous solution and 8.0 parts of 10% hydrochloric acid were added to a container equipped with a high-speed stirrer Clairemix (manufactured by M-Technique) to increase the rotation speed. The temperature was adjusted to 15000 rpm and heated to 70 ° C. To this, 127.5 parts of a 1.0 mol / L-CaCl 2 aqueous solution was added to prepare an aqueous medium containing a calcium phosphate compound.
水系媒体中に上記重合性単量体組成物を投入後、重合開始剤であるT-ブチルパーオキシピバレート7.0部を添加し、15000回転/分の回転数を維持しつつ10分間造粒した。その後、高速撹拌機からプロペラ撹拌翼に撹拌機を変え、還流しながら70℃で5時間反応させた後、液温85℃とし、さらに2時間反応させた。 After putting the above-mentioned polymerizable monomer composition into an aqueous medium, 7.0 parts of T-butylperoxypivalate as a polymerization initiator is added, and the mixture is prepared for 10 minutes while maintaining the rotation speed of 15,000 rpm. Grained. Then, the stirrer was changed from a high-speed stirrer to a propeller stirring blade, and the mixture was reacted at 70 ° C. for 5 hours while refluxing, and then the liquid temperature was set to 85 ° C., and the reaction was further carried out for 2 hours.
重合反応終了後、得られたスラリーを冷却し、さらに、スラリーに塩酸を加えpHを1.4にし、1時間撹拌することでリン酸カルシウム塩を溶解させた。その後、スラリーの3倍の水量で洗浄し、ろ過、乾燥の後、分級してトナー粒子を得た。 After completion of the polymerization reaction, the obtained slurry was cooled, and hydrochloric acid was further added to the slurry to adjust the pH to 1.4, and the mixture was stirred for 1 hour to dissolve the calcium phosphate salt. Then, it was washed with three times the amount of water of the slurry, filtered, dried, and then classified to obtain toner particles.
その後、トナー粒子100.0部に対して、外添剤として、ジメチルシリコーンオイル(20質量%)を用いて疎水化処理されたシリカ微粒子(1次粒子の個数平均粒径:10nm、BET比表面積:170m2/g)2.0部を加えた。そして、シリカ微粒子を加えたトナー粒子を、三井ヘンシェルミキサ(三井三池化工機株式会社製)を用い、3000rpmで15分間混合してトナーを得た。得られた印刷用トナーの重量平均粒子径は、6.5μmであった。 After that, silica fine particles (number average particle size of primary particles: 10 nm, BET specific surface area) were hydrophobically treated with dimethyl silicone oil (20% by mass) as an external additive with respect to 100.0 parts of toner particles. : 170 m 2 / g) 2.0 parts were added. Then, the toner particles to which silica fine particles were added were mixed with Mitsui Henschel Mixer (manufactured by Mitsui Miike Machinery Co., Ltd.) at 3000 rpm for 15 minutes to obtain toner. The weight average particle size of the obtained printing toner was 6.5 μm.
(重量平均粒子径の測定方法)
印刷用トナーTy,Tm,Tc及び粉末接着剤Tnの重量平均粒子径は、以下のようにして算出する。測定装置としては、100μmのアパーチャーチューブを備えた細孔電気抵抗法による精密粒度分布測定装置「コールター・カウンター MulTisizer 3」(登録商標、ベックマン・コールター社製)を用いる。測定条件の設定及び測定データの解析は、付属の専用ソフト「ベックマン・コールター MulTisizer 3 Version3.51」(ベックマン・コールター社製)を用いる。なお、測定は実効測定チャンネル数2万5千チャンネルで行う。
(Measuring method of weight average particle size)
The weight average particle diameters of the printing toners Ty, Tm, Tc and the powder adhesive Tn are calculated as follows. As the measuring device, a precision particle size distribution measuring device “
測定に使用する電解水溶液は、特級塩化ナトリウムをイオン交換水に溶解させて濃度が1質量%となるようにしたもの、例えば、「ISOTON II」(ベックマン・コールター社製)が使用できる。 As the electrolytic aqueous solution used for the measurement, one in which special grade sodium chloride is dissolved in ion-exchanged water so that the concentration becomes 1% by mass, for example, "ISOTON II" (manufactured by Beckman Coulter) can be used.
なお、測定、解析を行う前に、以下のように専用ソフトの設定を行う。専用ソフトの「標準測定方法(SOM)を変更」画面において、コントロールモードの総カウント数を50000粒子に設定し、測定回数を1回、Kd値は「標準粒子10.0μm」(ベックマン・コールター社製)を用いて得られた値を設定する。「閾値/ノイズレベルの測定ボタン」を押すことで、閾値とノイズレベルを自動設定する。また、カレントを1600μAに、ゲインを2に、電解液をISOTON IIに設定し、「測定後のアパーチャーチューブのフラッシュ」にチェックを入れる。専用ソフトの「パルスから粒径への変換設定」画面において、ビン間隔を対数粒径に、粒径ビンを256粒径ビンに、粒径範囲を2μmから60μmまでに設定する。 Before performing measurement and analysis, set the dedicated software as follows. On the "Change standard measurement method (SOM)" screen of the dedicated software, set the total count number in the control mode to 50,000 particles, measure once, and set the Kd value to "standard particles 10.0 μm" (Beckman Coulter). The value obtained by using (manufactured by) is set. By pressing the "threshold / noise level measurement button", the threshold and noise level are automatically set. Also, set the current to 1600 μA, the gain to 2, and the electrolyte to ISOTON II, and check "Flash of aperture tube after measurement". On the "Pulse to particle size conversion setting" screen of the dedicated software, set the bin spacing to logarithmic particle size, the particle size bin to 256 particle size bins, and the particle size range from 2 μm to 60 μm.
具体的な測定法は以下の通りである。
(1)MulTisizer 3専用のガラス製250mL丸底ビーカーに電解水溶液200mLを入れ、サンプルスタンドにセットし、スターラーロッドの撹拌を反時計回りで24回転/秒にて行う。そして、専用ソフトの「アパーチャーチューブのフラッシュ」機能により、アパーチャーチューブ内の汚れと気泡を除去しておく。
(2)ガラス製の100mL平底ビーカーに電解水溶液30mLを入れる。この中に分散剤として「コンタミノンN」(非イオン界面活性剤、陰イオン界面活性剤、及び有機ビルダーからなるpH7の精密測定器洗浄用中性洗剤の10質量%水溶液、和光純薬工業社製)をイオン交換水で3質量倍に希釈した希釈液を0.3mL加える。
(3)発振周波数50kHzの発振器2個を、位相を180度ずらした状態で内蔵し、電気的出力120Wの超音波分散器「UlTrasonic Dispersion SysTem TeTora150」(日科機バイオス社製)を準備する。超音波分散器の水槽内に3.3Lのイオン交換水を入れ、この水槽中にコンタミノンNを2mL添加する。
(4)上記(2)のビーカーを前述超音波分散器のビーカー固定穴にセットし、超音波分散器を作動させる。そして、ビーカー内の電解水溶液の液面の共振状態が最大となるようにビーカーの高さ位置を調製する。
(5)上記(4)のビーカー内の電解水溶液に超音波を照射した状態で、トナー又は粉末接着剤を、10mgになるよう少量ずつ電解水溶液に添加し、分散させる。そして、さらに60秒間超音波分散処理を継続する。なお、超音波分散にあたっては、水槽の水温が10℃以上40℃以下となるように適宜調節する。
(6)サンプルスタンド内に設置した前述(1)の丸底ビーカーに、ピペットを用いてトナー又は粉末接着剤を分散させた前述(5)の電解水溶液を滴下し、測定濃度が5%となるように調製する。そして、測定粒子数が50000個になるまで測定を行う。
(7)測定データを装置付属の専用ソフトにて解析を行い、重量平均粒子径を算出する。
The specific measurement method is as follows.
(1) Put 200 mL of the electrolytic aqueous solution in a 250 mL round bottom beaker made of glass exclusively for
(2) Put 30 mL of the electrolytic aqueous solution in a 100 mL flat-bottomed beaker made of glass. Among them, as a dispersant, "Contaminone N" (a 10% by mass aqueous solution of a neutral detergent for cleaning a pH 7 precision measuring instrument consisting of a nonionic surfactant, an anionic surfactant, and an organic builder, Wako Pure Chemical Industries, Ltd. Is diluted 3 times by mass with ion-exchanged water, and 0.3 mL of the diluted solution is added.
(3) Two oscillators with an oscillation frequency of 50 kHz are built in with the phase shifted by 180 degrees, and an ultrasonic disperser "Ultrasonic Dispersion System TeTora 150" (manufactured by Nikkei Bios) with an electrical output of 120 W is prepared. Put 3.3 L of ion-exchanged water in the water tank of the ultrasonic disperser, and add 2 mL of contaminationon N to this water tank.
(4) The beaker of (2) above is set in the beaker fixing hole of the ultrasonic disperser, and the ultrasonic disperser is operated. Then, the height position of the beaker is adjusted so that the resonance state of the liquid level of the electrolytic solution in the beaker is maximized.
(5) With the electrolytic aqueous solution in the beaker of (4) above being irradiated with ultrasonic waves, toner or powder adhesive is added little by little to the electrolytic aqueous solution so as to be 10 mg, and dispersed. Then, the ultrasonic dispersion processing is continued for another 60 seconds. For ultrasonic dispersion, the water temperature in the water tank is appropriately adjusted to be 10 ° C. or higher and 40 ° C. or lower.
(6) The electrolytic aqueous solution of (5) above, in which toner or powder adhesive is dispersed, is dropped onto the round bottom beaker of (1) above installed in the sample stand, and the measured concentration becomes 5%. To prepare. Then, the measurement is performed until the number of measured particles reaches 50,000.
(7) The measurement data is analyzed by the dedicated software attached to the device, and the weight average particle size is calculated.
(画像形成時の動作)
次に、本実施例の画像形成装置1が行う画像形成動作について、図1~図8を用いて説明する。図3、図4は、画像形成装置1におけるシートの搬送経路を表す図である。図5(a~f)は、折り工程の内容を説明するための図である。図7(a~c)は、画像形成装置1が1枚のシートPから袋状の接着印刷物である紙袋を作成する過程を表す図である。図7(a)は、印刷用トナーでシートPの1面目に形成する画像を表し、図7(b)は、シートPの2面目に対する粉末接着剤の塗布パターンを表し、図7(c)は接着工程後に成果物として出力される紙袋を表す。
(Operation during image formation)
Next, the image forming operation performed by the
画像形成装置1に対して印刷すべき画像のデータ及び印刷の実行指令が入力されると、画像形成装置1の制御部はシートPを搬送して画像を形成し、必要に応じて後処理ユニット30による後処理を施す一連の動作(画像形成動作)を開始する。画像形成動作では、まず、図1に示すように、シートPがシートカセット8から1枚ずつ給送され、搬送ローラ8aを介して転写ニップ5Nへ向けて搬送される。
When the image data to be printed and the print execution command are input to the
なお、本実施例の画像形成装置1は、210mm/secの速度(プロセス速度)でシートを搬送しながら、一分間に片面印字40枚のプリントスピードでシートに画像形成又は粉末接着剤の塗布を行うことができる。図7(c)の紙袋を作成する場合、シートPの1面目と2面目に画像形成又は粉末接着剤の塗布を行うため、およそ一分間に20部のペースで紙袋の連続作成を実行可能である。
The
シートPの給送に並行して、プロセスカートリッジ7n,7y,7m,7cが順次駆動され、感光ドラム101が図中時計回り方向(矢印w)に表面速度210mm/secで回転駆動される。このとき感光ドラム101は、帯電ローラ102によって表面に一様な電荷を付与される。また、スキャナユニット2が、画像データに基づいて変調したレーザ光Gを各プロセスカートリッジ7n,7y,7m,7cの感光ドラム101に照射して、感光ドラム101の表面に静電潜像を形成する。具体的には、図7(a)に示す画像53cに対応した位置に静電潜像を形成すべく、スキャナユニット2はプロセスカートリッジ7y,7m,7cの感光ドラム101にレーザ光Gを照射する。次に、プロセスカートリッジ7y,7m,7cの現像ローラ105に担持された印刷用トナーによって、感光ドラム101上の静電潜像がトナー像として現像される。
In parallel with the feeding of the sheet P, the
転写ベルト3aは、図中反時計回り方向(矢印v)に210mm/secの速度で回転する。各プロセスカートリッジ7y,7m,7cにおいて形成されるトナー像は、感光ドラム101と一次転写ローラ4との間に形成される電界によって、感光ドラム101から転写ベルト3aに一次転写される。
The
ここで、図1に示すように、転写ベルト3aの回転方向において、粉末接着剤Tnを用いるプロセスカートリッジ7nが4つのプロセスカートリッジの中で最も上流に位置する。また、プロセスカートリッジ7nから転写ベルト3aの回転方向下流側に向かって、イエロー、マゼンタ、シアンのプロセスカートリッジ7y,7m,7cが順に並んでいる。従って、4種類のトナー像が転写ベルト3a上で重なると、粉末接着剤Tnが最下層(転写ベルト3aに接触する層)となり、その上にイエロー(Ty)、マゼンタ(Tm)、シアン(Tc)の印刷用トナーが順に重なった状態となる。
Here, as shown in FIG. 1, the
転写ベルト3aに担持されて転写ニップ5Nに到達したトナー像は、二次転写ローラ5と二次転写内ローラ3bとの間に形成される電界によって、主搬送路1mを搬送されてきたシートPに二次転写される。その際、トナー層の上下は反転する。即ち、転写ニップ5nを通過したシートPには、最下層(シートPに接触する層)からシアン(Tc)、マゼンタ(Tm)、イエロー(Ty)の印刷用トナーが重なり、さらにその上に粉末接着剤Tnの層が形成される。従って、シートPに転写されたトナー像において、粉末接着剤Tnの層が最表面となる。
The toner image supported on the
その後、未定着トナー画像を担持するシートPは、定着ニップ6NにおいてシートPの画像面側を定着フィルム6aの外面に密着させながら定着フィルム6aと一緒に定着ニップ6Nを挟持搬送されていく。第1定着器6は、加圧ローラ6bの表面速度が210mm/secになるよう速度調整されており、転写工程と同期しながらシートPを挟持して搬送する。この挟持搬送過程において、ヒータ6a1の熱が定着フィルム6aを介してシートPの画像面に加えられ、印刷用トナーTy,Tm,Tc及び粉末接着剤Tnが溶融し、シートP上に定着される。定着ニップ6Nを通過したシートPは、定着されたトナー画像を保持したまま、定着フィルム6aから曲率分離され、シートPに定着した画像が得られる。
After that, the sheet P carrying the unfixed toner image is conveyed by sandwiching the fixing nip 6N together with the fixing
シートPは、時計方向に回動した切替ガイド33によって第1排出ローラ34aと中間ローラ34bとによって挟持搬送される。前記シートPの進行方向後端が切替ガイド33を通過した後、切替ガイド33が反時計方向に回動すると共に中間ローラ34bが逆転し、シートPは両面搬送路1rへと反転搬送される。そして、シートPが表裏を反転した状態で主搬送路1mを再び通過する間に、シートPの第2面に粉末接着剤Tnが図7(b)に示す塗布パターンで塗布される。粉末接着剤TnをシートPの第2面に塗布する過程は、現像剤として印刷用トナーTy,Tm,Tcに代えて粉末接着剤Tnを用いる点以外は、第1面に対する画像53cの形成時と同様である。
The sheet P is sandwiched and conveyed by the
なお、粉末接着剤Tnを塗布するのは、両面印刷動作における1面目よりも2面目であることが好ましい。なぜなら、仮に1面目に粉末接着剤Tnを塗布すると、粉末接着剤Tnは1面目の定着工程で加熱された後に2面目の定着工程で定着フィルム6aとは反対側の加圧ローラ6bに接することになり、温度が下がってしまうためである。これに対し、2面目に塗布された粉末接着剤Tnは、2面目の定着工程において定着フィルム6aから熱を受け取り、比較的温度が高いまま折り工程に入ることができる。
It is preferable that the powder adhesive Tn is applied to the second surface rather than the first surface in the double-sided printing operation. This is because if the powder adhesive Tn is applied to the first surface, the powder adhesive Tn is heated in the fixing step of the first surface and then comes into contact with the
片面印刷・両面印刷に依らず、装置本体10より排出されるシートPは、図3、図4に示すように、中間ローラ34bと第2排出ローラ34cにより挟持され、トレイ切替ガイド13aにより第1経路R1もしくは第2経路R2へと搬送される。
The sheet P discharged from the apparatus
図3に示す第1経路R1は、後処理ユニット30を使わない通常印刷のモードにおいて、第1定着器6を通過したシートPが排出ユニット34によって第1排出トレイ13に排出される経路である。図4に示す第2経路R2は、接着印刷のモードにおいて、第1定着器6を通過したシートPが排出ユニット34、折り器31及び第2定着器32を介して第2排出トレイ35に排出される経路である。
The first path R1 shown in FIG. 3 is a path in which the sheet P that has passed through the
第2経路R2における第1定着器6と折り器31との間には、中間パス15が設けられている。中間パス15は、画像形成装置1の上面部(天面部)を通るシート搬送路であり、第1排出トレイ13の下側で第1排出トレイ13と略平行に延びている。なお、シート搬送方向に関してトレイ切替ガイド13aから折り器31までの領域にかけては開口部を設けず、シートPが持つ熱を極力空気中に排出しない構成となっている。なお、中間パス15及び第1排出トレイ13は、水平方向に関して折り器31に向かって鉛直方向の上方に傾斜している。従って、折り器31の入口(下記のガイドローラ対(31c,31d)は、装置本体10の出口(中間ローラ34bと第2排出ローラ34cのニップ)よりも鉛直方向で上方に位置する。
An
折り器31は、第1ガイドローラ31c、第2ガイドローラ31d、第1折りローラ31a及び第2折りローラ31bの4本のローラと、引き込み部31eと、を有している。第1ガイドローラ31c及び第2ガイドローラ31dは、折り器31の上流側の搬送パス(本実施例では中間パス15)から受け取ったシートPを挟持して搬送するガイドローラ対である。第1折りローラ31a及び第2折りローラ31bは、シートPを折り曲げながら送り出す折りローラ対である。この構成により、排出ユニット34からガイドローラ対に滞りなくシートPが受け渡される。
The
シートに接する回転体である第2ガイドローラ31dは、シートP上の粉末接着剤Tnに接触するため、極力粉末接着剤Tnの熱を奪わないように熱伝導率の低い材質で表面を覆い、かつ表面に適度な凸凹を持たせて接触面積を減らすことが望ましい。第2ガイドローラ31dの表面にはEPDMゴム層を形成し、表面粗さ(十点平均粗さRzjisとする)を10μm以上とした。十分な摩擦力を得ながら、紙との接触を最小限にするためには表面粗さで10μm以上が好適である。ここで示した表面粗さ(Rzjis)は、(株)小阪研究所製の表面粗さ測定器SE-3400(商品名)を用いて測定した値である。
Since the
また、第2ガイドローラ31dは、中空構造(シートに接する外周部の径方向内側に空間が設けられた構造)とすることで、少ない熱量で早く温度が上昇するように熱容量を小さくすることが望ましい。本実施例では、第2ガイドローラ31dの芯金は厚み1mmのパイプ状の中空ローラである。
Further, the
シートに接する回転体の他の例である第1ガイドローラ31c、第1折りローラ31a及び第2折りローラ31bの3本のローラに関しても、シートの熱を極力奪わないように、第2ガイドローラ31dと同様の構成としている。
Regarding the three rollers of the
なお、第2経路R2に沿ったシートの搬送方向における第2排出ローラ34cから第1ガイドローラ31cまでの間隔M(図1)は、折り処理前のシートPの搬送方向の全長L(図5(a))よりも短くなるように構成されている。これにより、第2排出ローラ34cから折り器31までの間に追加の搬送ローラを設ける必要がなくなり、シートの熱がそのような搬送ローラに奪われてしまうことを防止する。
The distance M (FIG. 1) from the
図5(a~f)に沿って折り器31による折り処理を説明する。折り処理を実行する場合、第1ガイドローラ31c及び第1折りローラ31aは図中時計回り方向に、第2ガイドローラ31d及び第2折りローラ31bは図中反時計回りに回転する。回転速度は、シートPの導入時には各ローラの表面速度で210mm/secである。まず、排出ユニット34から送り出されたシートPの先端qが、図5(a)に示すようにガイドローラ対(31c,31d)に引き込まれる。このとき、粉末接着剤TnはシートPの図中下側の面に塗布されているので、粉末接着剤Tnはガイドローラ31dにのみ接触する。シートPの先端qは、図5(b)に示すように、ガイド壁31fにより下向きに案内されて第1折りローラ31aに接触し、互いに対向している第1折りローラ31aと第2ガイドローラ31dに引き込まれて引き込み部31eの壁31gに当接する。
The folding process by the
ガイドローラ対(31c,31d)によるシートPの引き込みに連れて、先端qは壁31gに摺接しながら引き込み部31eの奥へと進む。やがて、先端qは図5(c)に示すように引き込み部31eの端部31hに突き当たる。なお、引き込み部31eは、中間パス15の下方側で中間パス15と略平行に延びた空間を形成しており、図5(c)の段階で、シートPは第2ガイドローラ31dに巻き付いてU字型に曲がった状態となる。
As the sheet P is pulled in by the guide roller pair (31c, 31d), the tip q advances to the back of the pulling
図5(c)の状態からガイドローラ対(31c,31d)によってさらにシートPが引き込まれると、図5(d)に示すように中腹部rでたわみが生じはじめる。やがて図5(e)に示すように、中腹部rが第2折りローラ31bに接することで、第2折りローラ31bから受ける摩擦力により折りローラ対(31a,31b)のニップ部に引き込まれる。そして、図5(f)に示すように、中腹部rを折り目として折り畳まれた状態で、折りローラ対(31a,31b)によって中腹部rを先頭にシートPが排出される。
When the sheet P is further pulled in by the guide roller pair (31c, 31d) from the state of FIG. 5 (c), deflection begins to occur in the middle abdomen r as shown in FIG. 5 (d). Eventually, as shown in FIG. 5 (e), when the middle abdomen r comes into contact with the
ここで、引き込み部31eの深さN(図5(e))、即ち折りローラ対(31a,31b)のニップ部から引き込み部31eの端部31hまでの距離は、シートPの全長Lの半分の長さに設定している。これにより、折り器31は、シートPを半分の長さで二つ折りにする処理(中折り)を実行可能である。なお、引き込み部31eの深さNを変えることで、折り目の位置を任意に変えることができる。
Here, the depth N of the pull-in
シートPを排出するとき、第2定着器32の接着ニップ32NにシートPが到達する直前に、第2定着器32の搬送速度に合わせて折りローラ対の搬送速度(表面速度)が減速される。つまり、折り器31は、シート搬送方向におけるシートPの先端が第2定着器32に到達する前に、シート搬送速度を第1定着器6のシート搬送速度V1から第2定着器32のシート搬送速度V2に減速する。具体的には、第2定着器32のシート搬送速度V2は105mm/secとしているので、折りローラ対のシート搬送速度は210mm/secから105mm/secに減速される。減速するタイミングは極力遅いことが望ましく、これにより定着工程の終了から接着工程の開始までの時間差を短くすることができる。この時間差が短いほど、定着工程においてシートPに蓄えられた熱を極力逃がさず粉末接着剤Tnの温度が高い間に接着工程を開始することができる。
When the sheet P is discharged, the transfer speed (surface speed) of the folding roller pair is decelerated according to the transfer speed of the
以上説明した折り器31は折り手段の一例であり、例えばシートPにブレードを押し当ててローラ対のニップ部に押し込むことで折り目を形成する折り機構を用いてもよい。また、折り処理の内容は二つ折りに限らず、例えばZ折りや三つ折りを実行する折り機構を用いてもよい。なお、本実施例の折り器31は、回転するローラと固定された引き込み部31eで構成されるため、往復運動をするブレードを用いる折り機構に比べて駆動機構の簡素化が可能である。また、本実施例の折り器31は、4本のローラ以外に、シート長さの半分の深さNを有する引き込み部31eを設ければよいため、後処理ユニット30の小型化が可能である。
The
折り器31で折り畳まれたシートPは、第2定着器32に搬送され、接着ニップ32Nで挟持搬送されながら加熱・加圧される接着処理を受ける。第2定着器32の加圧ローラ32aは、表面速度が105mm/secになるよう回転駆動されている。シートPは、接着ニップ32Nで挟持搬送されながら接着処理(粉末接着剤が塗布された画像面に対する2回目の熱定着)を受けることで、図10に示すように折り畳まれた状態のまま接着される。即ち、シートPが接着ニップ32Nを通過する際にシートP上の粉末接着剤Tnが加熱されて再び軟化した状態で加圧されることで、粉末接着剤Tnを介してシートPの内側の面同士が結合(接着)する。
The sheet P folded by the
第2定着器32による接着処理を受けたシートPは、図4に示すように、後処理ユニット30の筐体39に設けられた排出口32c(第2の排出口)から図中左側に排出される。そして、装置本体10の左側面に設けられた第2排出トレイ35(図1参照)に収納される。以上で、シートPが第2経路R2を搬送される場合の画像形成の動作が終了し、図7(c)に示す最終成果物としての紙袋を得ることができる。以上が画像形成時の一連の動作に関する説明である。
As shown in FIG. 4, the sheet P that has undergone the adhesive treatment by the
上記のように本実施例の画像形成装置1は、プレプリント紙ではない白紙等の原紙から、接着処理によって接着された成果物を出力することができる。なお、シートPに対する粉末接着剤Tnの塗布パターンによって、折り畳まれたシートPの結合箇所を変えることが可能となる。例えば文書を封入するための封筒や、給与明細書のように後で剥がすことを前提にした半接着の成果物を作成可能である。また、画像形成装置1が印刷用トナーを用いて記録する画像には、プレプリント紙を用いる場合のフォーマット(不変部分)と、個人情報等の可変部分とを含めることができる。また、プレプリント紙を記録媒体として使用し、可変部分の印刷処理と接着処理を行う用途で本実施例の画像形成装置1を使用すてもよい。
As described above, the
(ホットオフセット)
次に、1つの画像形成装置1内で定着工程(一次定着工程、第1の加熱工程)と接着工程(二次定着工程、第2の加熱工程)を行う場合に生じ得る課題について説明する。接着工程の温度や電力の条件によっては、図10(a)に示すようなホットオフセットと呼ばれる画像不良53dが発生してしまうことがある。成果物54を出力する場合、図10(b)に示すように粉末接着剤Tnは折り畳んだシートPの内側に塗布されている。出力される成果物54に十分な接着力を得るには、塗布された粉末接着剤Tnが十分に軟化するように、接着工程における第2定着器32のヒータ32b1への供給電力(以下、単に「接着工程の供給電力」とする)を設定する必要がある。
(Hot offset)
Next, problems that may occur when the fixing step (primary fixing step, first heating step) and the bonding step (secondary fixing step, second heating step) are performed in one
接着工程の供給電力を増やすと、加熱フィルム32bの温度は高くなる。しかし、加熱フィルム32bの温度が過度に高くなってしまうと、シートPの表面に形成されている(つまり、加熱フィルム32bに直接接触する)印刷用トナーの画像53cが過度に溶融し液体状になる。液体状に溶融して粘度が低下しトナーの一部は、シートPの表面から加熱フィルム32bに汚れとして付着してしまう。付着した汚れは加熱フィルム32bが一回転することでシートPに再付着し、図10(a)の画像不良53dとして顕在化する。
When the power supply in the bonding process is increased, the temperature of the
成果物54の接着強度を確保しながらホットオフセットの発生を防止するためには、加熱フィルム32bの過度な温度上昇を避けながら、粉末接着剤Tnを介した接着を実現する必要がある。言い換えると、接着工程においてシートPに供給する供給熱量は抑制しながら、シートPの接着面に塗布された粉末接着剤Tn同士が結合するようにする必要がある。
In order to prevent the occurrence of hot offset while ensuring the adhesive strength of the
また、接着工程においてシートPに供給する供給熱量を抑制すべき他の理由として、消費電力の低減がある。第1定着器6及び第2定着器32は、熱定着式の加熱装置(像加熱装置)であり、電子写真プロセスの中で最も消費電力の大きいプロセスを実行する。本実施例の画像形成装置1は、定着工程用と接着工程用に2つの加熱装置を有しているため、可能な限り省電力化が求められる。装置本体10と後処理ユニット30への電力供給を1つのコンセント(商用電源のプラグ差込口)で賄う場合、例えばコンセントに流れる電流を15A以内に収めなくてはいけない等の制約を受ける場合がある。
Further, another reason why the amount of heat supplied to the sheet P in the bonding step should be suppressed is a reduction in power consumption. The
(定着工程後のシート表面の温度変化)
図11(a)は、シートPとして用いる紙を第1定着器6に通紙させ始めた時から、シートPの折り面が当接するまでのシート表面の温度の時間変化を示す。横軸は時間、縦軸は温度測定結果である。温度検知部の熱容量が小さい熱電対(例えば、安立計器(株)製K型熱電対線 径50μm以下)をシートPの表面に貼り付け、そのシートPに第1定着器6の定着ニップ6Nを通過させて測定を行った。その際、熱電対から電位差信号を日置電機(株)製メモリハイコーダーで測定し、温度の時間変化を得た。
(Temperature change on the sheet surface after the fixing process)
FIG. 11A shows the time change of the temperature of the sheet surface from the time when the paper used as the sheet P is started to be passed through the
グラフから分かるように、シート表面の測定領域(定着フィルム6aに対向する面のうち熱電対が貼り付けられた部位)が定着ニップ6Nを通過している間は温度が上昇し続け、ピーク温度である110℃程度まで到達(点X)している。測定領域が定着ニップ6Nを出た瞬間から温度低下が始まり、図5(a)に示すように折り器31に突入する時(点Y)には60℃程度に下がっている。その後、熱電対が貼り付けられている面を内側にして図5(e)に示すようにシートPを折り始めた時間(点Z)には50℃まで低下している。
As can be seen from the graph, the temperature continues to rise at the peak temperature while the measurement area on the sheet surface (the part of the surface facing the fixing
本実施例の画像形成装置1では、この点Zのタイミングにおける温度、即ち、粉末接着剤Tnが塗布されている接着面同士が当接し始めるタイミングの温度が重要になる。具体的には、この時点における粉末接着剤Tnが塗布された面の表面温度を、例えば粉末接着剤Tnに添加された相溶性ワックスの結晶化温度(本実施例では45℃)より高くすることで、接着工程の温度を低く設定しても十分な接着強度が得られる。以下その理由について説明する。
In the
図11(b)のグラフは、折り始めのタイミングにおける粉末接着剤の温度Z[℃](横軸)と、強接着に要する接着時のヒータ温度[℃](縦軸)との関係を示す。「強接着に要する接着時のヒータ温度」は、第2定着器32のヒータ温度の設定を徐々に上げながら画像形成装置1にサンプルのシートPを通紙して成果物(接着印刷物)を繰り返し出力させ、得られた成果物を手で剥がして接着性を評価することで決定した。評価基準としては「接着面を引き剥がす方向に外力を加えた時に接着面が剥離せず、シートの強度が先に限界を迎えてしまう状態」のレベルをOKと判断する。そして、OKと評価される接着性を達成できた第2定着器32のヒータ温度の中で最低温度を「強接着に要する接着時のヒータ温度」と定義している。
The graph of FIG. 11B shows the relationship between the temperature Z [° C.] (horizontal axis) of the powder adhesive at the timing of the start of folding and the heater temperature [° C.] (vertical axis) at the time of bonding required for strong adhesion. .. For the "heater temperature at the time of adhesion required for strong adhesion", the sample sheet P is passed through the
折り始めのタイミングにおける粉末接着剤の温度Zを変化させながら、折り工程及び接着工程を経て出力される成果物の接着性の評価を繰り返し行った。その結果、定着工程後にサンプルを完全に室温(20℃)まで冷ました場合は、第2定着器32のヒータ温度を200℃にしなければ十分な接着性が得られなかった。また、定着工程後にサンプルを冷ます時間を徐々に縮めて温度Zを高くしていくと、「強接着に要する接着時のヒータ温度」は低くなる傾向が見られた。
While changing the temperature Z of the powder adhesive at the timing of the start of folding, the adhesiveness of the product output through the folding step and the bonding step was repeatedly evaluated. As a result, when the sample was completely cooled to room temperature (20 ° C.) after the fixing step, sufficient adhesiveness could not be obtained unless the heater temperature of the
ここで、第1定着器6から折り器31までの搬送距離を非常に短くして、折り始めのタイミングにおける粉末接着剤の温度Zを75℃にした場合は、強接着に要する接着時のヒータ温度は160℃となった。そして、温度Zが75℃と20℃の間である場合について、強接着に要する接着時のヒータ温度をプロットしていくと、Z=45[℃]付近で不連続になっている2本の直線K,Lで近似することができることが分かった。
Here, when the transport distance from the
仮に、プロット点が不連続点を持たずに連続的に変化している場合、強接着に要する接着時のヒータ温度と折り始めのタイミングにおける粉末接着剤の温度Zとの負の相関関係は、単なる蓄熱量の大小関係で説明できると考えられる。つまり、シートPが第2定着器32の接着ニップ32Nに到達する時点でシートPに蓄えられている熱量が少ないほど、接着工程では粉末接着剤Tnを接着に適した温度まで加熱するために第2定着器32のヒータ32b1の温度を高くしなければならない。しかし、図11(b)に上述の不連続性が見られることから、定着工程から接着工程までの間にこれ以外の現象が生じている。図11(b)の不連続点が発生する原因は、以下のように説明できる。
If the plot points change continuously without having discontinuities, the negative correlation between the heater temperature at the time of bonding required for strong bonding and the temperature Z of the powder adhesive at the timing of the start of folding is It is thought that this can be explained simply by the magnitude relationship of the amount of heat stored. That is, the smaller the amount of heat stored in the sheet P when the sheet P reaches the
(ワックス成分の影響)
図12は粉末接着剤Tnの熱流を示差走査熱量測定装置「Q1000」(TA Instruments社製)を用いて測定した結果である。装置検出部の温度補正はインジウムと亜鉛の融点を用い、熱量の補正についてはインジウムの融解熱を用いる。具体的には、サンプル1mgを精秤し、これをアルミニウム製のパンの中に入れ、リファレンスとして空のアルミニウム製のパンを用いる。モジュレーション測定モードを用い、昇温速度20℃/分及び降温速度20℃/分で10℃から90℃の範囲で測定を行う。曲線Quは昇温過程を示し、70℃付近にワックスの融点のピークQu1(融解時の吸熱によるピーク)が表れている。曲線Qdは降温過程を示し、45℃付近にワックスの結晶化による発熱のピークQd1が表れている。
(Effect of wax component)
FIG. 12 shows the results of measuring the heat flow of the powder adhesive Tn using a differential scanning calorimetry device “Q1000” (manufactured by TA Instruments). The melting point of indium and zinc is used for temperature correction of the device detection unit, and the heat of fusion of indium is used for the correction of calorific value. Specifically, 1 mg of a sample is precisely weighed, placed in an aluminum pan, and an empty aluminum pan is used as a reference. Using the modulation measurement mode, measurement is performed in the range of 10 ° C. to 90 ° C. at a heating rate of 20 ° C./min and a temperature-decreasing rate of 20 ° C./min. The curve Qu shows the temperature rise process, and the peak Qu1 (peak due to endothermic heat at the time of melting) of the melting point of the wax appears around 70 ° C. The curve Qd shows the temperature lowering process, and the peak Qd1 of heat generation due to the crystallization of wax appears around 45 ° C.
一般に、電子写真画像形成装置に用いられるトナーにおいて、結着樹脂に対して相溶性を有する結晶性材料を含有する場合、結晶性材料が溶融して結着樹脂と相溶しているか否かによってトナーの硬度(可塑性)が大きく変わることが知られている。本実施例に係る粉末接着剤Tnにおいても、結晶性材料として含有しているワックスが溶融しているか否かによって粉末接着剤Tnの硬度(可塑性)が大きく変わる。そして、第1定着器6による定着処理を受けることで溶融したワックスが折り工程までに結晶化しているか否かによって、折り工程及び接着工程における粉末接着剤Tnの挙動が変化すると考えられる。即ち、図12に現れる不連続点の境界を決めているのは、本実施例の粉末接着剤Tnが含有する結晶性材料であるワックスの降温時の結晶化温度であると考えられる。
Generally, when the toner used in the electrophotographic image forming apparatus contains a crystalline material having compatibility with the binder resin, it depends on whether or not the crystalline material is melted and compatible with the binder resin. It is known that the hardness (plasticity) of the toner changes significantly. Also in the powder adhesive Tn according to the present embodiment, the hardness (plasticity) of the powder adhesive Tn greatly changes depending on whether or not the wax contained as the crystalline material is melted. Then, it is considered that the behavior of the powder adhesive Tn in the folding step and the bonding step changes depending on whether or not the wax melted by the fixing treatment by the
なお、粉末接着剤Tnが含有する結晶性材料の「降温時の結晶化温度」は、例えば図12に示すような熱流の測定結果から、降温過程における発熱のピーク温度(Qd1)として求めることができる。なお、高分子が結晶化する際には温度だけでなく時間が変数として重要であり、一般的には分子量の増大と共に結晶化速度は低下する傾向にある。そのため、結晶性材料として結晶性ポリエステル等の高分子を用いる場合は、温度降下が速い程、結晶化の開始温度が低くなる場合がある。従って、降温時の結晶化温度を定める際の降温速度は、実際の画像形成装置において定着ニップ6Nの通過後から折りローラ対到達までの期間における平均的な降温速度に近い速度を設定することが望ましい。 The "crystallization temperature at the time of temperature decrease" of the crystalline material contained in the powder adhesive Tn can be obtained as the peak temperature (Qd1) of heat generation in the temperature decrease process from the measurement result of the heat flow as shown in FIG. 12, for example. can. When a polymer crystallizes, not only temperature but also time is important as a variable, and in general, the crystallization rate tends to decrease as the molecular weight increases. Therefore, when a polymer such as crystalline polyester is used as the crystalline material, the faster the temperature drop, the lower the crystallization start temperature may be. Therefore, the temperature lowering rate when determining the crystallization temperature at the time of lowering temperature may be set to a rate close to the average temperature lowering rate in the period from the passage of the fixing nip 6N to the arrival of the folding roller pair in the actual image forming apparatus. desirable.
以下、接着印刷時の粉末接着剤Tnの挙動を説明する。図13(a)はシートPとしての紙の上に粉末接着剤Tnが転写された状態である。図13(b)は、第1定着器6により定着工程による粉末接着剤Tnの状態が変化する様子を表している。第1定着器6の定着ニップ6Nでは、定着フィルム6aを介してヒータ6a1の熱が粉末接着剤Tnに与えられ、粉末接着剤Tnの温度が例えば120℃まで上昇することで、粉末接着剤Tnは液体状になる。このとき、粉末接着剤Tnに含まれる結晶性材料としてのワックスは、溶融して結着樹脂と相溶した状態となっている。液体状に溶融した粉末接着剤Tnが定着ニップ6Nにおいて定着フィルム6aに押圧される結果、紙の表面の凹に倣う(凹凸を均す)ように紙の表面を濡らす接着剤Tn1の層が形成される。
Hereinafter, the behavior of the powder adhesive Tn during adhesive printing will be described. FIG. 13A shows a state in which the powder adhesive Tn is transferred onto the paper as the sheet P. FIG. 13B shows how the state of the powder adhesive Tn is changed by the
シートPが第1定着器6を通過した後、接着剤Tn1は、図13(c)に示すように紙の間の凹凸を埋めた状態で固化し、セルロースと接着剤Tn1が十分な接触面積を持つことによって分子間引力(ファンデルワールス力)が生じる。また、固化した接着剤Tn1が紙の繊維と立体的に絡み合うことで、接着剤と紙との間に全体的な機械的結合(アンカー効果)が得られる。さらに、定着ニップ6Nを通過する間に接着剤Tn1の表面は定着フィルム6aに均されるため、ニップ通過後の接着剤Tn1の表面は定着フィルム6aの表面(本実施例ではフッ素樹脂の離型層)と同程度の表面粗さに滑らかになる。
After the sheet P has passed through the
図14(a)は、折り器31によって接着剤Tn2が塗布された接着面P1,P2が対向するようにシートPが折られた状態(図5(e)参照)を表している。シートPとしての紙は、折りローラ対を構成する第1折りローラ31a及び第2折りローラ31bによって挟持されて加圧される。この折りローラ対の圧力によって接着剤Tn2の面同士が変形し、十分に密着できるかどうかが、図11(b)に現れる直線K,Lの不連続点の原因となっていると考えられる。以下、折り工程の開始時までに接着剤Tn1が冷えて可塑性を失っていた場合と、接着剤Tn1の可塑性が保たれていた場合とを場合分けして説明する。
FIG. 14A shows a state in which the sheet P is folded so that the adhesive surfaces P1 and P2 coated with the adhesive Tn2 face each other by the folding device 31 (see FIG. 5E). The paper as the sheet P is sandwiched and pressed by the
まず、折り工程の開始時までに接着剤Tn1が冷えて可塑性を失っていた場合を考える。この場合、接着剤Tn2の硬度が高いことから、折りローラ対による加圧を受けても接着面P1,P2上の接着剤Tn2が変形しにくく、図14(a)に示すように接着剤Tn2の表面同士の間に隙間が残る。第2定着器32によってシートPが加熱される場合、シートPはいずれかの接着面P1又はP2の側から加熱フィルム32bを介してヒータ32b1からの熱を供給される(図10(b))。このとき、図14(a)に示す隙間が一方の接着面側から他方の接着面側へのスムーズな熱伝導を妨げる。そのため、両側の接着面P1,P2上の接着剤Tn2を再び可塑化させて十分な接着性を得るためには、接着工程において短時間に大きな熱量を供給する必要がある。
First, consider the case where the adhesive Tn1 has cooled and lost its plasticity by the start of the folding process. In this case, since the adhesive Tn2 has a high hardness, the adhesive Tn2 on the adhesive surfaces P1 and P2 is not easily deformed even when pressed by the folding roller pair, and the adhesive Tn2 is not easily deformed as shown in FIG. 14 (a). A gap remains between the surfaces of. When the sheet P is heated by the
これに対し、折りローラ対によって折り始める時点で接着剤Tn2の硬度が低い場合、折りローラ対による加圧を受けることで接着面P1,P2上の接着剤Tn2は比較的容易に変形し、図14(b)に示すように接着剤Tn3の表面同士が密着する。この場合、加熱フィルム32bを介してヒータ32b1から供給された熱は一方の接着面側から他方の接着面側にスムーズに伝達される。その結果、図14(b)に示す状態に比べて、接着工程の供給熱量が少なくとも十分な接着性が得られる。
On the other hand, when the hardness of the adhesive Tn2 is low at the time of starting folding by the folding roller pair, the adhesive Tn2 on the adhesive surfaces P1 and P2 is deformed relatively easily by being pressed by the folding roller pair. As shown in 14 (b), the surfaces of the adhesive Tn3 are in close contact with each other. In this case, the heat supplied from the heater 32b1 via the
図11(b)における不連続点より低温側の直線Kでは、シートPが折り器31に到達するまでに接着剤が冷えてワックスが結晶化したことで、折り器31による折り始めの時点での接着剤の硬度が高かったものと考えられる。その結果、折りローラ対によって折られた後も接着剤同士の間に隙間が残り、強接着に要する接着時のヒータ温度が高くなる。
In the straight line K on the lower temperature side than the discontinuity in FIG. 11B, the adhesive cooled and the wax crystallized by the time the sheet P reached the
一方、図11(b)における不連続点より高温側の直線Lでは、シートPが折り器31に到達するまでの温度低下が小さく、基本的にはワックスが溶融して結着樹脂と相溶している状態が維持されていたものと考えられる。この状態では、ワックスの可塑化作用により接着剤の可塑性が維持されていることから、折りローラ対によって折られた際に接着剤同士が比較的容易に密着する。その結果、強接着に要する接着時のヒータ温度が、直線Kを外挿した直線上の温度よりも低くなったものと考えられる。以上のように、折り始めのタイミングにおける粉末接着剤の温度Zについて、ワックスの結晶化温度である45℃近辺を境にして、強接着に要する接着時のヒータ温度(図11(b)の直線K,L)が不連続となるメカニズムを説明できる。
On the other hand, in the straight line L on the high temperature side of the discontinuity in FIG. 11B, the temperature drop until the sheet P reaches the
以上説明したように、結晶性材料としてのワックスが結晶化する前に折り合わせて接着剤の表面同士を密着させることによって、接着工程のヒータ温度を可能な限り低く抑えつつ、十分な接着強度を得ることができる。ヒータ温度を低く抑えることで、印刷用トナーで形成された画像のホットオフセットが発生する可能性を低減することができる。また、接着工程の消費電力を削減できる。 As described above, by folding the wax as a crystalline material before crystallizing and bringing the surfaces of the adhesive into close contact with each other, the heater temperature in the bonding process is kept as low as possible while maintaining sufficient adhesive strength. Obtainable. By keeping the heater temperature low, it is possible to reduce the possibility of hot offset of the image formed by the printing toner. In addition, the power consumption of the bonding process can be reduced.
これを実現するには、定着工程から折り工程までの経過時間を短くすることが有効である。これにより、定着工程においてシートに蓄えられた熱のより多くの部分が残っている間に、折り工程を行うことが可能となる。また、定着工程から折り工程までの間にシートに接触する部材(特に、折りローラ対)がシートから奪う熱量を小さくすることが有効である。具体的に、本実施例では、以下の構成を組み合わせている。
(a)折りローラ対の表面粗さを適度に粗くしてシートとの接触面積を小さくすることにより、折りローラ対がシートから奪う熱量を小さくする。
(b)折りローラ対を中空構造にして熱容量を小さくすることにより、折りローラ対がシートから奪う熱量を小さくする。
(c)折り器31が搭載されている後処理ユニット30の上面を覆うカバー部材の天面部(図6の領域39a)の開口率を5%以下にすることで、折りローラ対の周辺に温かい空気を滞留させ、折りローラ対がシートから奪う熱量を小さくする。
(d)第1定着器6をシートが通過してからシートの先端が第2定着器32の接着ニップ32Nに到達する直前まで、可能な限りシート搬送速度を維持し、シートの先端が接着ニップ32Nに到達する直前にシート搬送速度を減速する。これにより、定着工程から折り工程までの経過時間を短くして定着工程においてシートに蓄えられた熱を利用することができる。
In order to realize this, it is effective to shorten the elapsed time from the fixing process to the folding process. This makes it possible to perform the folding process while a larger portion of the heat stored in the sheet remains in the fixing process. Further, it is effective to reduce the amount of heat taken from the sheet by the member (particularly, the folding roller pair) that comes into contact with the sheet between the fixing process and the folding process. Specifically, in this embodiment, the following configurations are combined.
(A) By appropriately roughening the surface roughness of the folding roller pair to reduce the contact area with the sheet, the amount of heat taken from the sheet by the folding roller pair is reduced.
(B) By making the folding roller pair a hollow structure to reduce the heat capacity, the amount of heat taken from the sheet by the folding roller pair is reduced.
(C) By setting the opening ratio of the top surface portion (
(D) The sheet transport speed is maintained as much as possible from the time when the sheet passes through the
なお、粉末接着剤Tnの可塑性が保たれている状態で折り工程を行うためには、上記の(a)~(d)を単独で用いてもよく、複数を組み合わせて用いてもよい。即ち、粉末接着剤に可塑性を付与する結晶性材料の性質(特に、降温時の結晶化温度)や、第1定着器6の温度設定等に応じて、定着工程から折り工程までの区間におけるシートの冷却をどの程度抑制すべきかを考慮すればよい。
In addition, in order to perform the folding step in a state where the plasticity of the powder adhesive Tn is maintained, the above (a) to (d) may be used alone or in combination of two or more. That is, the sheet in the section from the fixing step to the folding step depends on the properties of the crystalline material that imparts plasticity to the powder adhesive (particularly, the crystallization temperature at the time of lowering the temperature), the temperature setting of the
実施例1では、粉末接着剤の可塑性が保たれている状態で折り工程を行う手法として、定着工程でシートに供給される熱を可能な限り保持させることで結晶性材料としてのワックスの溶融状態を維持することを説明した。本実施例では、より低温でも結晶性材料の可塑性が維持されるように結晶性材料の調製方法を検討する。以下、実施例1と共通の参照符号を付した要素は実施例1と実質的に同一の構成及び作用を有するものとし、実施例1と異なる部分を説明する。 In Example 1, as a method of performing the folding process in a state where the plasticity of the powder adhesive is maintained, the molten state of the wax as a crystalline material is maintained by retaining the heat supplied to the sheet in the fixing process as much as possible. Explained to maintain. In this example, a method for preparing a crystalline material is examined so that the plasticity of the crystalline material is maintained even at a lower temperature. Hereinafter, it is assumed that the elements having the same reference numerals as those of the first embodiment have substantially the same configuration and operation as those of the first embodiment, and the parts different from those of the first embodiment will be described.
本実施例に係る粉末接着剤の製造例を説明する。この粉末接着剤は、実施例1の粉末接着剤Tnと同様に、画像形成装置1の粉体収容部104nに収容され、接着印刷物を作成する際に電子写真プロセスによってシートに塗布されるものである。
An example of manufacturing the powder adhesive according to this embodiment will be described. Similar to the powder adhesive Tn of Example 1, this powder adhesive is contained in the
(結晶性ポリエステル分散液の製造例)
撹拌装置のついたビーカーに、100.0部の酢酸エチル、30.0部の結晶性ポリエステル(1,10-デカンジオールとセバシン酸の縮合物、数平均分子量(Mn)は7200、融点は72℃)、0.1mol/Lの水酸化ナトリウム0.3部、及びアニオン性界面活性剤(第1 工業製薬(株)製、ネオゲンRK)0.2部を投入し、60.0℃に加熱して、完全に溶解するまで撹拌を続けた。さらに撹拌しながら、徐々にイオン交換水90.0部を加え、転相乳化させ、脱溶剤することにより結晶性ポリエステル分散液(固形分濃度:20質量%)を得た。
(Production example of crystalline polyester dispersion)
In a beaker with a stirrer, 100.0 parts ethyl acetate, 30.0 parts crystalline polyester (condensation of 1,10-decanediol and sebacic acid, number average molecular weight (Mn) 7200, melting point 72 ° C), 0.3 part of 0.1 mol / L sodium hydroxide, and 0.2 part of anionic surfactant (Neogen RK, manufactured by Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd.) and heated to 60.0 ° C. Then, stirring was continued until it was completely dissolved. While further stirring, 90.0 parts of ion-exchanged water was gradually added, emulsified in phase, and the solvent was removed to obtain a crystalline polyester dispersion (solid content concentration: 20% by mass).
(非晶性ポリエステルの製造例)
まず、以下の材料を用意した。
・テレフタル酸 30.0部
・イソフタル酸 10.0部
・セバシン酸 15.0部
・ドデセニルコハク酸 20.0部
・トリメリット酸 6.9部
・ビスフェノールAエチレンオキサイド(2モル)付加物 70.0部
・ビスフェノールAプロピレンオキサイド(2モル)付加物 90.0部
・ジブチルスズオキシド 0.1部
(Production example of amorphous polyester)
First, the following materials were prepared.
・ Telephthalic acid 30.0 parts ・ Isophthalic acid 10.0 parts ・ Sebasic acid 15.0 parts ・ Dodecenyl succinic acid 20.0 parts ・ Trimellitic acid 6.9 parts ・ Bisphenol A ethylene oxide (2 mol) adduct 70.0 Part ・ Bisphenol A propylene oxide (2 mol) adduct 90.0 part ・ Dibutyltin oxide 0.1 part
上記材料を加熱乾燥した二口フラスコに入れ、容器内に窒素ガスを導入して不活性雰囲気に保ち撹拌しながら昇温した。その後、150~230℃で約13時間縮重合反応させた後、210~250℃で徐々に減圧して、非晶性ポリエステルを得た。得られた非晶性ポリエステルの数平均分子量(Mn)は19400、重量平均分子量(Mw)は85000、ガラス転移温度(Tg)は58℃であった。 The above material was placed in a heat-dried two-necked flask, and nitrogen gas was introduced into the container to maintain an inert atmosphere and the temperature was raised while stirring. Then, the polycondensation reaction was carried out at 150 to 230 ° C. for about 13 hours, and then the pressure was gradually reduced at 210 to 250 ° C. to obtain an amorphous polyester. The obtained amorphous polyester had a number average molecular weight (Mn) of 19,400, a weight average molecular weight (Mw) of 85,000, and a glass transition temperature (Tg) of 58 ° C.
(非晶性樹脂分散液の製造例)
上記の結晶性ポリエステルを非晶性ポリエステルに変更した以外は、結晶性ポリエステル分散液の製造例と同様にして非晶性樹脂粒子分散液を得た。
(Production example of amorphous resin dispersion)
An amorphous resin particle dispersion was obtained in the same manner as in the production example of the crystalline polyester dispersion except that the above crystalline polyester was changed to the amorphous polyester.
(ワックス分散液の製造例)
以下の材料を用意した。
・ベヘン酸ベヘニル(融点72℃) 50.0部
・アニオン性界面活性剤 0.3部(第1工業製薬(株)製、ネオゲンRK)
・イオン交換水 150.0部
(Production example of wax dispersion)
The following materials were prepared.
・ Behenic behenate (melting point 72 ° C) 50.0 parts ・ Anionic surfactant 0.3 parts (manufactured by Dai-ichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd., Neogen RK)
・ 150.0 parts of ion-exchanged water
以上を混合して95℃に加熱し、ホモジナイザー(IKA社製、ウルトラタラックスT50)を用いて分散した。その後、マントンゴーリン高圧ホモジナイザ(ゴーリン社製)で分散処理し、ワックス粒子を分散させてなるワックス分散液(固形分濃度:20質量%)を調製した。 The above was mixed, heated to 95 ° C., and dispersed using a homogenizer (Ultratalax T50 manufactured by IKA). Then, it was dispersed with a manton-goulin high-pressure homogenizer (manufactured by Gorin) to prepare a wax dispersion (solid content concentration: 20% by mass) in which wax particles were dispersed.
(粉末接着剤の製造例)
以下の材料を用意した。
・非晶性樹脂分散液(固形分20質量%) 150.0部
・結晶性ポリエステル分散液(固形分20質量%) 65.0部
・ワックス分散液(固形分20質量%) 20.0部
(Manufacturing example of powder adhesive)
The following materials were prepared.
・ Amorphous resin dispersion (
ビーカーに、上記材料を投入し、水の総部数が250部になるように調整した後、30.0℃に温調した。その後、ホモジナイザー(IKA社製、ウルトラタラックスT50)を用いて、5000rpmで1分間撹拌することにより混合した。 The above materials were put into a beaker, adjusted so that the total number of copies of water was 250, and then the temperature was adjusted to 30.0 ° C. Then, the mixture was mixed by stirring at 5000 rpm for 1 minute using a homogenizer (Ultratarax T50 manufactured by IKA).
さらに凝集剤として多価金属化合物である10.0部の塩化アルミニウム2.0質量%水溶液を徐々に添加した。撹拌装置、温度計を備えた重合釜に原料分散液を移し、マントルヒーターで50.0℃に加熱し撹拌することで凝集粒子の成長を促進させた。 Further, as a flocculant, 10.0 parts of a 2.0 mass% aqueous solution of aluminum chloride, which is a polyvalent metal compound, was gradually added. The raw material dispersion was transferred to a polymerization kettle equipped with a stirrer and a thermometer, heated to 50.0 ° C. with a mantle heater, and stirred to promote the growth of aggregated particles.
60分間経過した段階でエチレンジアミンテトラ酢酸(EDTA)5.0質量%水溶液を200.0部添加し凝集粒子分散液を調製した。続いて、凝集粒子分散液を0.1mol/Lの水酸化ナトリウム水溶液を用いてpH8.0に調整した後、凝集粒子分散液を80.0℃に加熱し、180分間放置して、凝集粒子の合一を行った。 After 60 minutes had passed, 200.0 parts of a 5.0 mass% aqueous solution of ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA) was added to prepare an aggregated particle dispersion. Subsequently, the aggregated particle dispersion was adjusted to pH 8.0 using a 0.1 mol / L sodium hydroxide aqueous solution, and then the aggregated particle dispersion was heated to 80.0 ° C. and left for 180 minutes to allow the aggregated particles. We went to unite.
180分間経過後、粉末接着剤粒子が分散した粉末接着剤粒子分散液を得た。300℃/分の降温速度で40℃以下まで冷却した後、粉末接着剤粒子分散液をろ過し、イオン交換水で通水洗浄し、粉末接着剤粒子を取り出した。得られた粉末接着剤粒子を、40℃のオーブン中で24時間乾燥し、粉末接着剤粒子を得た。 After 180 minutes, a powder adhesive particle dispersion liquid in which the powder adhesive particles were dispersed was obtained. After cooling to 40 ° C. or lower at a temperature lowering rate of 300 ° C./min, the powder adhesive particle dispersion was filtered and washed with ion-exchanged water, and the powder adhesive particles were taken out. The obtained powder adhesive particles were dried in an oven at 40 ° C. for 24 hours to obtain powder adhesive particles.
100部の粉末接着剤粒子に、粒子径100nmのゾルゲルシリカを0.5部、一次粒子の個数平均粒径が12nmのシリカ微粒子をシリコーンオイルで処理し、処理後のBET比表面積値が120m2/gの疎水性シリカ微粒子を0.8部添加した。そして、FMミキサ(日本コークス工業株式会社製)を用い混合し、粉末接着剤を得た。得られた粉末接着剤のガラス転移温度は49℃、重量平均粒子径は5.8μmであった。 0.5 parts of sol-gel silica having a particle diameter of 100 nm and silica fine particles having an average particle size of 12 nm are treated with silicone oil on 100 parts of powder adhesive particles, and the BET specific surface area value after the treatment is 120 m2 / 0.8 parts of hydrophobic silica fine particles of g were added. Then, FM mixer (manufactured by Nippon Coke Industries Co., Ltd.) was used for mixing to obtain a powder adhesive. The glass transition temperature of the obtained powder adhesive was 49 ° C., and the weight average particle size was 5.8 μm.
上記の方法で得られる粉末接着剤において、結晶性ポリエステルは、加熱時に粉末接着剤に可塑性を与える可塑剤としての作用がある。言い換えると、結晶性ポリエステルは、本実施例の結晶性材料として機能する。即ち、結晶性ポリエステルと非晶性樹脂との凝集体である粉末接着剤が加熱されると、結晶性ポリエステルが溶融して非晶性樹脂と相溶することで、粉末接着剤の変形を容易にする作用がある。 In the powder adhesive obtained by the above method, the crystalline polyester acts as a plasticizer that imparts plasticity to the powder adhesive when heated. In other words, the crystalline polyester functions as the crystalline material of this example. That is, when the powder adhesive, which is an aggregate of the crystalline polyester and the amorphous resin, is heated, the crystalline polyester melts and is compatible with the amorphous resin, so that the powder adhesive can be easily deformed. Has the effect of making it.
そして、本実施例の粉末接着剤の場合、定着処理後に実施例1のワックスの結晶化温度(約45℃)より低い温度まで接着剤の温度が低下しても結晶性ポリエステルの結晶化が起こらない。つまり、図12のグラフを描いた場合、直線K,Lが不連続となる温度はより低い値(例えば5℃以下)となる。この場合、本実施例の粉末接着剤を用いた場合は、定着処理後に接着剤の表面温度が例えば室温まで低下しても接着剤の可塑性が保たれていることになる。従って、折り工程で接着剤の表面同士を比較的容易に密着させることができ、接着工程においてシートに供給する熱量を低減しつつ、十分な接着強度を得ることができる。 Then, in the case of the powder adhesive of this example, crystallization of crystalline polyester occurs even if the temperature of the adhesive is lowered to a temperature lower than the crystallization temperature (about 45 ° C.) of the wax of Example 1 after the fixing treatment. do not have. That is, when the graph of FIG. 12 is drawn, the temperature at which the straight lines K and L are discontinuous becomes a lower value (for example, 5 ° C. or less). In this case, when the powder adhesive of this example is used, the plasticity of the adhesive is maintained even if the surface temperature of the adhesive drops to, for example, room temperature after the fixing treatment. Therefore, the surfaces of the adhesive can be relatively easily adhered to each other in the folding step, and sufficient adhesive strength can be obtained while reducing the amount of heat supplied to the sheet in the bonding step.
また、本実施例では、定着工程でシートに供給される熱を保持させるための構成(上記(a)~(d))を設けることなく、接着工程においてシートに供給する熱量を低減しつつ十分な接着強度を得ることができるため、設計自由度が増すメリットがある。ただし、粉末接着剤が含有する結晶性材料の降温時の結晶化温度を下げる手法と、定着工程でシートに供給される熱を保持させる手法とを併用することも可能である。 Further, in this embodiment, it is sufficient to reduce the amount of heat supplied to the sheet in the bonding process without providing the configuration ((a) to (d) above) for retaining the heat supplied to the sheet in the fixing process. Since it is possible to obtain a high degree of adhesive strength, there is an advantage that the degree of design freedom is increased. However, it is also possible to use both a method of lowering the crystallization temperature of the crystalline material contained in the powder adhesive when the temperature is lowered and a method of retaining the heat supplied to the sheet in the fixing step.
(その他の実施形態)
実施例1,2ではクイックスタート性に優れるフィルム方式の像加熱装置を第1定着器6及び第2定着器32として採用しているが、像加熱装置の構成はこれに限らない。例えば加圧ローラ6b,32aに圧接する加熱ローラを介してシートP上のトナー及び粉末接着剤を加熱する方式の像加熱装置を第1定着器6及び/又は第2定着器32として用いてもよい。加熱ローラは、例えば、金属製の円筒の外周部にシリコーンゴム等の弾性層及びフッ素樹脂等の離型層を形成したものである。また、フィルム方式におけるニップ形成ユニットは、ヒータがフィルムの内面に直接接触するものに限らず、ヒータが鉄合金やアルミ等の熱伝導性が高いシート材を介してフィルムに接触する構成であってもよい。また、加熱手段は発熱抵抗体を用いたものに限らず、例えばハロゲンランプ又は誘導加熱機構であってもよい。
(Other embodiments)
In Examples 1 and 2, a film-type image heating device having excellent quick startability is adopted as the
1…画像形成装置/1e…画像形成手段(画像形成ユニット)/6…定着手段(第1定着器)/31…折り手段(折り器)/31a,31b…回転体、ローラ部材(第1折りローラ、第2折りローラ)/32…接着手段(第2定着器)/Tn…粉末接着剤/Ty,Tm,Tc…印刷用トナー 1 ... Image forming apparatus / 1e ... Image forming means (image forming unit) / 6 ... Fixing means (first fixing device) / 31 ... Folding means (folding device) / 31a, 31b ... Rotating body, roller member (first folding) Roller, 2nd folding roller) / 32 ... Adhesive means (2nd fixing device) / Tn ... Powder adhesive / Ty, Tm, Tc ... Printing toner
Claims (13)
前記画像形成手段によりシートに形成された前記トナー像を加熱してシートに定着させる定着手段と、
前記定着手段を通過したシートを折り畳む折り手段と、
前記折り手段により折り畳まれたシートを加熱し、前記粉末接着剤によってシートを接着する接着手段と、
を備えた画像形成装置であって、
前記折り手段は、シートに接触して回転する回転体を有し、
前記回転体の表面の十点平均粗さRzjisは、10μm以上である、
ことを特徴とする画像形成装置。 An image forming means for forming a toner image on a sheet using printing toner and applying a powder adhesive to the sheet.
A fixing means for heating and fixing the toner image formed on the sheet by the image forming means to the sheet.
A folding means for folding the sheet that has passed through the fixing means, and a folding means.
An adhesive means for heating a sheet folded by the folding means and adhering the sheet with the powder adhesive,
It is an image forming apparatus equipped with
The folding means has a rotating body that rotates in contact with the sheet.
The ten-point average roughness Rzjis of the surface of the rotating body is 10 μm or more.
An image forming apparatus characterized in that.
ことを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。 The rotating body has a hollow structure.
The image forming apparatus according to claim 1.
前記画像形成手段によりシートに形成された前記トナー像を加熱してシートに定着させる定着手段と、
前記定着手段を通過したシートを折り畳む折り手段と、
前記折り手段により折り畳まれたシートを加熱して前記粉末接着剤によってシートを接着する接着手段と、
を備えた画像形成装置であって、
前記折り手段は、シートに接触して回転する回転体を有し、
前記回転体は、中空構造である、
ことを特徴とする画像形成装置。 An image forming means for forming a toner image on a sheet using printing toner and applying a powder adhesive to the sheet.
A fixing means for heating and fixing the toner image formed on the sheet by the image forming means to the sheet.
A folding means for folding the sheet that has passed through the fixing means, and a folding means.
An adhesive means for heating a sheet folded by the folding means and adhering the sheet with the powder adhesive,
It is an image forming apparatus equipped with
The folding means has a rotating body that rotates in contact with the sheet.
The rotating body has a hollow structure.
An image forming apparatus characterized in that.
ことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の画像形成装置。 The rotating body is a roller member that sandwiches and rotates the sheet and conveys the sheet while folding it so that the surface to which the powder adhesive is applied is on the inside.
The image forming apparatus according to any one of claims 1 to 3.
前記カバー部には、前記画像形成装置の上方の空間と前記画像形成装置の内部空間とを連通する開口部が設けられ、
前記開口部の開口面積の、重力方向に見た前記カバー部の面積に対する比率が5%以下である、
ことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の画像形成装置。 A cover portion provided above the folding means and the bonding means and covering the folding means and the bonding means when viewed in the direction of gravity is further provided.
The cover portion is provided with an opening for communicating the space above the image forming apparatus and the internal space of the image forming apparatus.
The ratio of the opening area of the opening to the area of the cover as seen in the direction of gravity is 5% or less.
The image forming apparatus according to any one of claims 1 to 4.
前記画像形成手段によりシートに形成された前記トナー像を加熱してシートに定着させる定着手段と、
前記定着手段を通過したシートを折り畳む折り手段と、
前記折り手段により折り畳まれたシートを加熱して前記粉末接着剤によってシートを接着する接着手段と、
前記折り手段及び前記接着手段の上方に設けられ、重力方向に見て前記折り手段及び前記接着手段を覆うカバー部と、
を備えた画像形成装置であって、
前記カバー部には、前記画像形成装置の上方の空間と前記画像形成装置の内部空間とを連通する開口部が設けられ、
前記開口部の開口面積の、重力方向に見た前記カバー部の面積に対する比率が5%以下である、
ことを特徴とする画像形成装置。 An image forming means for forming a toner image on a sheet using printing toner and applying a powder adhesive to the sheet.
A fixing means for heating and fixing the toner image formed on the sheet by the image forming means to the sheet.
A folding means for folding the sheet that has passed through the fixing means, and a folding means.
An adhesive means for heating a sheet folded by the folding means and adhering the sheet with the powder adhesive,
A cover portion provided above the folding means and the adhesive means and covering the folding means and the adhesive means when viewed in the direction of gravity.
It is an image forming apparatus equipped with
The cover portion is provided with an opening for communicating the space above the image forming apparatus and the internal space of the image forming apparatus.
The ratio of the opening area of the opening to the area of the cover as seen in the direction of gravity is 5% or less.
An image forming apparatus characterized in that.
前記折り手段は、前記接着手段のシート搬送速度より速いシート搬送速度で前記接着手段へ向けてシートを搬送し始めた後、シート搬送方向におけるシートの先端が前記接着手段に到達する前に、前記接着手段のシート搬送速度までシート搬送速度を減速する、
ことを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の画像形成装置。 The sheet transport speed of the adhesive means is slower than the sheet transport speed of the fixing means.
The folding means said that after starting to convey a sheet toward the adhesive means at a sheet transfer speed faster than the sheet transfer speed of the adhesive means, and before the tip of the sheet in the sheet transfer direction reaches the adhesive means. Decrease the sheet transfer speed to the sheet transfer speed of the adhesive means,
The image forming apparatus according to any one of claims 1 to 6.
前記画像形成手段によりシートに形成された前記トナー像を加熱してシートに定着させる定着手段と、
前記定着手段を通過したシートを折り畳む折り手段と、
前記折り手段により折り畳まれたシートを加熱して前記粉末接着剤によってシートを接着する接着手段と、
を備えた画像形成装置であって、
前記接着手段のシート搬送速度は、前記定着手段のシート搬送速度より遅く、
前記折り手段は、前記接着手段のシート搬送速度より速いシート搬送速度で前記接着手段へ向けてシートを搬送し始めた後、シート搬送方向におけるシートの先端が前記接着手段に到達する前に、前記接着手段のシート搬送速度までシート搬送速度を減速する、
ことを特徴とする画像形成装置。 An image forming means for forming a toner image on a sheet using printing toner and applying a powder adhesive to the sheet.
A fixing means for heating and fixing the toner image formed on the sheet by the image forming means to the sheet.
A folding means for folding the sheet that has passed through the fixing means, and a folding means.
An adhesive means for heating a sheet folded by the folding means and adhering the sheet with the powder adhesive,
It is an image forming apparatus equipped with
The sheet transport speed of the adhesive means is slower than the sheet transport speed of the fixing means.
The folding means said that after starting to convey a sheet toward the adhesive means at a sheet transfer speed faster than the sheet transfer speed of the adhesive means, and before the tip of the sheet in the sheet transfer direction reaches the adhesive means. Decrease the sheet transfer speed to the sheet transfer speed of the adhesive means,
An image forming apparatus characterized in that.
前記接着手段のシート搬送速度をV2とすると、
シートが前記定着手段を通過してから前記折り手段のシート搬送速度が減速されるまで、シートはV1の速度で搬送され、
前記折り手段は、前記シート搬送方向におけるシートの先端が前記接着手段に到達する前に、シート搬送速度をV1からV2に減速する、
ことを特徴とする請求項7又は8に記載の画像形成装置。 The sheet transfer speed of the fixing means is V1,
Assuming that the sheet transport speed of the adhesive means is V2,
The sheet is conveyed at the speed of V1 from the time the sheet passes through the fixing means until the sheet conveying speed of the folding means is reduced.
The folding means reduces the sheet transport speed from V1 to V2 before the tip of the sheet in the sheet transport direction reaches the bonding means.
The image forming apparatus according to claim 7 or 8.
シートに塗布された後に前記定着手段によって加熱された前記粉末接着剤の表面温度が、前記結晶性材料の降温時の結晶化温度より高い状態で、前記折り手段がシートを折り畳む、
ことを特徴とする請求項1乃至9のいずれか1項に記載の画像形成装置。 The powder adhesive contains a binder resin and a crystalline material that is compatible with the binder resin and melts when heated by the fixing means.
The folding means folds the sheet in a state where the surface temperature of the powder adhesive heated by the fixing means after being applied to the sheet is higher than the crystallization temperature at the time of lowering the temperature of the crystalline material.
The image forming apparatus according to any one of claims 1 to 9.
前記画像形成手段によりシートに形成された前記トナー像を加熱してシートに定着させる定着手段と、
前記定着手段を通過したシートを折り畳む折り手段と、
前記折り手段により折り畳まれたシートを加熱して前記粉末接着剤によってシートを接着する接着手段と、
を備えた画像形成装置であって、
前記粉末接着剤は、結着樹脂と、前記結着樹脂と相溶する結晶性材料であって前記定着手段によって加熱された際に溶融する結晶性材料と、を含有し、
シートに塗布された後に前記定着手段によって加熱された前記粉末接着剤の表面温度が、前記結晶性材料の降温時の結晶化温度より高い状態で、前記折り手段がシートを折り畳む、
ことを特徴とする画像形成装置。 An image forming means for forming a toner image on a sheet using printing toner and applying a powder adhesive to the sheet.
A fixing means for heating and fixing the toner image formed on the sheet by the image forming means to the sheet.
A folding means for folding the sheet that has passed through the fixing means, and a folding means.
An adhesive means for heating a sheet folded by the folding means and adhering the sheet with the powder adhesive,
It is an image forming apparatus equipped with
The powder adhesive contains a binder resin and a crystalline material that is compatible with the binder resin and melts when heated by the fixing means.
The folding means folds the sheet in a state where the surface temperature of the powder adhesive heated by the fixing means after being applied to the sheet is higher than the crystallization temperature at the time of lowering the temperature of the crystalline material.
An image forming apparatus characterized in that.
ことを特徴とした請求項10又は11に記載の画像形成装置。 The crystalline material comprises an ester wax or a hydrocarbon wax.
The image forming apparatus according to claim 10 or 11.
ことを特徴とした請求項10乃至12のいずれか1項に記載の画像形成装置。 The crystalline material comprises a crystalline resin.
The image forming apparatus according to any one of claims 10 to 12, characterized in that.
Priority Applications (2)
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Applications Claiming Priority (1)
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JP2020129962A JP2022026473A (en) | 2020-07-31 | 2020-07-31 | Image forming apparatus |
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2020
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