JPH08160788A

JPH08160788A - 画像定着方法

Info

Publication number: JPH08160788A
Application number: JP6329814A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiko Umemura; 和彦梅村; Kazuo Tsubushi; 一男津布子; Akihiko Goto; 明彦後藤; Nobutaka Kinoshita; 宣孝木下; Kazuyo Mizuno; 和代水野
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1994-12-06
Filing date: 1994-12-06
Publication date: 1996-06-21

Abstract

(57)【要約】【目的】消費エネルギーを低く抑えその定着が可能
で、昇温のための待ち時間がなく、容易な手段による画
像定着方法を提供する。【構成】像担持体上のトナー像を記録体に転写した
後、又は記録体上の静電荷像をトナー現像した後、これ
にレーザ光を照射して該トナー像を溶融し被転写紙又は
静電記録紙に定着させることを特徴とする画像定着方法
である。この方法においては、前記レーザ光の照射を被
転写紙等上のトナー像及びその近傍に限って行なうのが
効果である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電子写真法、静電記録法
などにおける画像定着方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子写真法などでの画像定着には、例え
ば被転写紙上に転写されたトナー像を熱圧ローラ定着
法、雰囲気定着法、閃光定着法、溶剤定着法、自然乾燥
定着法などが採用されており、今では、熱圧ローラ方式
が主流になっている。だが、いずれにしてもこれらの方
法では熱容量の大きな加熱媒体を必要とする場合が多
く、高温に加熱媒体を維持するために多くの熱量を消費
しなければならず、定着部を使用しない場合もある程度
高温に維持するためのエネルギーを消費し、使用直前に
は、必要温度まで急速に立ち上げるためのより多くの電
力と昇温待ち時間が必要である。

【０００３】こうしたことの解決策として、近年、セラ
ミックスのヒーターを薄層フィルムを介して接触させる
ことで、消費電力及び待ち時間の有する問題の解消を狙
った考案なども提案され、商品化されている。もっとも
液体現像剤が使用された場合は、乾式トナーの使用とは
異なり、大きな熱量や圧力は本来必要なく、担体液を蒸
発させるだけで定着することが可能である。しかし、被
転写紙又は静電記録紙に奪われて消費される熱量が大き
いため、高速乾燥が必要な複写機などは、前述のような
定着乾燥装置を使用している。これらの定着方法はトナ
ー層を表面から加圧するため、被転写紙又は静電記録紙
が平滑な面である場合、現像液が押し流されてトナー層
が潰されたり流されることがある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、消費
エネルギーを低く抑え、具体的には低消費電力で定着が
可能で、昇温のための待ち時間がなく、容易な手段によ
る画像定着方法を提供するものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、像担持
体上のトナー像を被転写紙に転写した後又は静電記録紙
上の静電荷像を現像してトナー像を形成した後、これに
レーザ光を照射してトナー像を溶融し該被転写紙は該静
電記録紙に定着させることを特徴とする画像定着方法が
提供される。また、本発明によれば、前記レーザ光の照
射を被転写紙又は静電記録紙上のトナー像及びその近傍
に限って行なうようにする画像定着方法が提供される。
なお、数μｍまでに集光された光スポットを用いたレー
ザ加熱によって熱転写インク層を溶解転写させる超高密
度記録法（電子写真学会誌、第３２巻、第４号（１９９
３））も提案されているが、これはインクリボンを用い
る熱溶融転写法の一つであり、トナー定着とは勿論異な
るものである。

【０００６】以下に本発明をさらに詳細に説明する。電
子写真方式により像担持体からトナー像を普通紙などの
被転写紙上に転写させた状態のもの（定着前のトナー画
像を有するもの）は、その後定着ユニットへと搬送され
る。定着ユニット内でトナー粒子に対して所望のビーム
径に絞ったレーザ光を照射し、トナー粒子を加熱、軟化
させ被転写紙上に定着する。また、トナー像が静電記録
紙上に形成されるものでは、このトナー像にレーザ光を
照射してそのところで定着が行なわれる。

【０００７】レーザの照射を受けたトナー粒子は、内部
に含有する着色剤（カーボンブラック、顔料、染料等）
や増感剤、光吸収剤などにより光エネルギーを熱に変換
する。発生した熱は、バインダー樹脂に伝達、拡散さ
れ、バインダー樹脂を軟化させる。一方、湿式現像方式
によりトナー画像が形成されたものでは、熱がさらにキ
ャリア液体に伝達され、キャリア液体の蒸発を促進す
る。

【０００８】トナー粒子は、一般に前述の如く軟化して
定着させる方法を採るが、特に液体現像剤の場合には、
担体液中やトナー粒子中に光硬化性の材料、光重合開始
剤を添加しておいて、重合などの化学反応により定着を
行なうことも可能である。但し、一般に重合反応は、時
間のかかる方法なので、高速定着性を求める場合にはあ
まり有効な手段ではない。従って、本発明に使用される
トナー粒子は、使用されるレーザ光の波長に吸収のある
材料（カーボンブラックなどの黒体や種々の着色剤を含
有するトナー粒子は、発熱が大きくなりやすい）を含有
するもの、昇温時の粘度の低いもの（ポリエチレンやパ
ラフィン等のワックス類のうちでも分子量の低いもの−
殊に軟化点が低く、１２０℃以下好ましくは８０℃以下
であるもの−を用いるとトナー粒子の熱変形が速く定着
が容易である）の使用が望ましい。また、トナーの粒子
径が大きくなりすぎると定着性に支障をもたらすため、
トナー粒径は８μｍ以下好ましくは２μｍ以下であるの
がよい。

【０００９】本発明方法の利点の一つは、トナー粒子を
加圧するための部材を用いないことである。これによ
り、定着部材へのトナーオフセットや画像流れの心配は
なくなり、また、加圧部材を駆動するための大きな動力
を必要としなくなった。しかし、定着を加熱だけに頼る
ことになるため、前記のトナー材料の最適化も必要であ
る。それ故、本発明の方法は液体現像剤に特に適合し易
いものとなっている。液体現像剤は、非常に粒径が小さ
く、液体を乾燥させるだけで十分定着させることができ
る。特にトナーの熱特性（軟化時の粘弾性や流動性等）
を最適化する労力や、定着機構からくるトナー粒子処方
への制約を非常に少なくすることができる。

【００１０】レーザ光の照射方法には、種々のものが考
えられるが、回転多面体を使用して、進行方向に対し、
直角にビームを走査し、連続的に被転写紙（静電記録紙
についても同様、以下同じ）を搬送して被転写紙全面を
加熱する方法が安価で、高速性も得易い。必要であれ
ば、レーザ発信器を複数設置し、同時、または、同期さ
せるなどして使用してもよい。また、レーザ発信器を多
数並列に並べたり、プリズムを重ねるなどして線状のレ
ーザ光として使用することも可能である。

【００１１】レーザ光のビームスポット径は、使用でき
る電力量と要求される定着処理速度でほぼ決定される。
消費可能な電力が大きければ、スポット径を大きくで
き、処理速度も向上させることができる。レーザ発信器
の変換効率も大きな要因であり、直接発熱量にも比例す
る。

【００１２】使用するレーザ発信器はエネルギー変換効
率が高く、出力が十分に高いものであれば特に制約は無
い。十分に高い出力とは、レーザ光を全面に均一に照射
した場合に、加熱直後の表面温度が目標の温度となるた
めに必要な出力であるが、単位面積が受けるエネルギー
はコピースピードが増加すると面積の増加により減少
し、レーザ光のスポット径が大きくなると減少する。コ
ピースピードが特定され、レーザ光のスポット径が特定
されると、単位面積のレーザ光照射時間が特定できるの
で、必要な出力が特定できる。利用しやすいレーザ発信
器としては、近年の技術躍進により出力が大きく、且
つ、小型で、取扱の容易な半導体レーザが好適である。
近年も種々の発信波長のものが開発搬売されるようにな
っている。ガスレーザなどは、高出力を得易いので、機
械全体の容量に余裕がある高速複写機に適している。

【００１３】トナーのレーザ光の吸収波長も重要であ
る。発信器の波長とトナーの吸収波長が一致すると最も
効率よく光エネルギーが消費され、熱に変換される。こ
の為にトナー中に吸収材料を適宜添加することが好まし
い。トナーの色調を変えたくない場合には、赤外や紫外
に吸収のある物質をトナー粒子中に添加し、レーザの発
信波長を合わせると良い。特にカラー画像を形成すると
き、複数の発信器でそれぞれの色に合わせて波長を変え
ることが好ましい。トナーの吸収波長を優先するか、レ
ーザの発信波長を優先するかは、その時々の状況に併せ
て決定すればよい。

【００１４】

【実施例】次に実施例をあげて本発明をさらに具体的に
説明する。

【００１５】実施例１（株）リコー製湿式電子写真式複写機ＣＴ−５０８５の
定着ユニットを取り除き、そこにレーザ光照射式定着ユ
ニットを取り付けた。レーザ発信器には、半導体レーザ
で発信波長８２０ｎｍ、レーザ出力２．０Ｗ、消費電力
５０Ｗ、ビームスポット径１００μｍのものを３個使用
した。発信したレーザ光は回転多面体に反射され、転写
紙全面に照射するように鏡とレンズを調整して設置し
た。レーザ光はわずかに前後して記録紙上に照射される
ように設置した。レーザを連続的に発信した状態で複写
機を稼動し、複写像を得たところ、定着ユニットを通過
して直ぐの複写画像を擦ってもトナー像は崩れず、十分
に定着していることが確かめられた。定着ユニットを使
用しない場合には、複写画像が排出された後、擦っても
トナー像が崩れなくなるまでには、２０℃、６５ＲＨ％
の環境で２０分必要であった。なお、ＣＴ−５０８５に
使用している定着ユニットの消費電力は、定着作業中で
平均して５００Ｗであった。これに対して本実施例で
は、３個併せて１５０Ｗを使用するにとどまった。ま
た、ＣＴ−５０８５の定着ユニットは、加熱ロールが昇
温するまで１分以上時間が必要で、放置中も余熱のた
め、１００〜３００Ｗ程度消費していたが、本実施例で
は、待ち時間も余熱消費電力も必要なかった。

【００１６】実施例２実施例１において、レーザの発信をトナー像の周辺部２
００μｍに限定し、画像情報に従って照射するように設
定した。その結果、定着ユニットの消費電力は１００Ｗ
弱で、非常に少ない消費電力で定着を実施することがで
きた。

【００１７】

【発明の効果】請求項１の発明によれば、レーザ光をト
ナー像に照射し、加熱することで、消費電力を低く抑え
た定着を行なうことができた。請求項２の発明によれ
ば、レーザ光の照射範囲をトナー及びその周辺部に限る
ことで、さらに消費電力を削減することができた。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者木下宣孝東京都大田区中馬込１丁目３番６号株式会社リコー内 (72)発明者水野和代東京都大田区中馬込１丁目３番６号株式会社リコー内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】像担持体上のトナー像を被転写紙に転写
した後又は静電記録紙上の静電荷像を現像してトナー像
を形成した後、これにレーザ光を照射して該トナー像を
溶融し該被転写紙又は該静電記録紙に定着させることを
特徴とする画像定着方法。
【請求項２】前記レーザ光の照射を被転写又は静電記
録紙上のトナー像及びその近傍に限って行なう請求項１
記載の画像定着方法。