WO2020204115A1 - 定着装置 - Google Patents

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WO2020204115A1
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developer
belt
fixing device
transport belt
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修平 髙橋
田村 修一
智治 北嶋
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キヤノン株式会社
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    • G03G15/2017Structural details of the fixing unit in general, e.g. cooling means, heat shielding means
    • G03G15/2028Structural details of the fixing unit in general, e.g. cooling means, heat shielding means with means for handling the copy material in the fixing nip, e.g. introduction guides, stripping means

Definitions

  • the present invention relates to a fixing device including a heating source and a suction transfer belt.
  • the heating source is a means for heating the image forming material.
  • the suction transport belt is a means for sucking and transporting the recording material carrying the image forming material from the holes formed in the transport belt.
  • Patent Document 1 and Patent Document 2 are known as means for solving such a problem.
  • Japanese Unexamined Patent Publication No. 2013-03441 suppresses image unevenness due to vents by shifting the positions where the holes of a plurality of transport belts and the paper come into contact with different transport belts.
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. 2013-116638 mitigates the effect of heat escaping to the belt side by adopting a configuration in which the suction transport belt is heated.
  • an object of the present invention is to provide a fixing device capable of reducing image unevenness without increasing the number of parts.
  • the present invention is provided in a fixing device for fixing an image made of a liquid developer formed on a recording material to a recording material, in a transport belt for transporting the recording material and a region for transporting the recording material of the transport belt.
  • Fixing device d b ⁇ ⁇ b ⁇ K ⁇ 44.9 which has a source and satisfies the following K: ⁇ b ⁇ c b / ⁇ p ⁇ ⁇ p ⁇ d p ⁇ c p c p : Specific heat of developer and paper (J / g ⁇ K) ⁇ p : Density of developer and recording material (g / cm 3 ) d p : Film thickness (mm) of developer and recording material ⁇ p : Thermal conductivity of developer and recording material (W / (m ⁇ K)) c b : Specific heat of the belt (J / g ⁇ K) ⁇ b : Belt density (g / cm 3 ) d b: belt of film thickness (mm) ⁇ b : Belt vent diameter (mm)
  • the fixing device according to the present invention can reduce image unevenness without increasing the number of parts.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of a fixing device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram schematically showing a cross section of a liquid developer on a recording material according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of the recording material transport device and the electromagnetic wave irradiation device according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a temperature step of the developer according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a diagram plotting the relationship between the film thickness of the transport belt and the hole diameter ⁇ of the transport belt in order to make the gloss step 2 ° or less in the embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a diagram plotting the relationship between the film thickness of the transport belt and the hole diameter of the transport belt in order to reduce the gloss step to 1 ° or less in the embodiment of the present invention.
  • the fixing device of the present invention includes an electromagnetic wave irradiating device for irradiating a recording material carrying a liquid developer consisting of a resin containing a coloring agent and a carrier liquid containing the resin with an electromagnetic wave serving as a heating source, and a suction mechanism.
  • a recording material conveying device a fixing device that satisfies d b ⁇ ⁇ b ⁇ K ⁇ 44.9 ( equation 1).
  • the carrier liquid is a volatile carrier liquid.
  • the electromagnetic wave that is the heating source is infrared rays or ultraviolet rays.
  • the suction mechanism is composed of a transport belt for transporting the recording material and a suction fan.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of the image forming apparatus 300 according to the first embodiment.
  • the image forming apparatus 300 of this embodiment is a wet image forming apparatus using an electrophotographic method, which uses a liquid developer in which toner 22 is dispersed in a volatile carrier liquid 21 as shown in FIG.
  • the image forming unit 10 and the liquid developer 13 function as an image forming unit for forming an image on the recording material 14.
  • the image forming apparatus 300 has a photosensitive drum 19 which is a rotatable drum-type electrophotographic photosensitive member as an image carrier for supporting an electrostatic latent image.
  • the photosensitive drum 19 is rotationally driven counterclockwise as shown in FIG.
  • the following devices are arranged around the photosensitive drum 19 in order along the rotation direction of the photosensitive drum 19.
  • a charger 17 as a charging means is arranged.
  • an exposure apparatus 16 as an exposure means is arranged.
  • the exposure apparatus 16 irradiates the surface of the charged photosensitive drum 19 with light corresponding to the image information to form an electrostatic latent image on the photosensitive drum 1.
  • the developing device 15 includes an accommodating portion (not shown) for accommodating the liquid developing agent, and develops an electrostatic latent image on the photosensitive drum 19 using the liquid developing agent.
  • a transfer roller 20 as a transfer means is arranged. The transfer roller 20 is pressed toward the photosensitive drum 19 to form an image.
  • the cleaning device 18 as a means for cleaning the photoconductor is arranged.
  • the cleaning device 18 has a cleaning blade arranged in contact with the surface of the photosensitive drum 19.
  • the cleaning blade has a rubber portion made of urethane rubber or the like and a support portion made of a metal plate or the like that supports the rubber portion. The cleaning blade scrapes off the liquid developer remaining on the photosensitive drum 19 after the primary transfer and removes it from the photosensitive drum 19.
  • the image forming apparatus 300 has an intermediate transfer belt composed of an endless belt (endless belt) as an intermediate transfer body so as to face each photosensitive drum 19 of each image forming unit 10. An image may be formed on the recording material through the body. (Liquid developer)
  • FIG. 2 is a diagram schematically showing a cross section of the liquid developer on the recording material.
  • the liquid developer 13 has a structure in which the toner 22 is dispersed in the carrier liquid 21.
  • the toner 22 contains the pigment 24.
  • the carrier liquid is the volatile carrier liquid 21.
  • the carrier liquid 21 evaporates and the toner melts.
  • a light absorbing material that absorbs electromagnetic waves and converts them into heat may be mixed in the carrier liquid or the toner. (Electromagnetic wave irradiation device)
  • the electromagnetic wave irradiation device 11 in FIG. 1 uses a halogen heater, a quartz tube heater, and a ceramic heater that radiate infrared rays as a light source. Alternatively, a UV-LED or the like that emits ultraviolet rays is used.
  • the electromagnetic wave irradiation device of FIG. 1 has one light source, but a plurality of light sources may be arranged in the transport direction.
  • the wavelength of the electromagnetic wave can also be selected according to the light absorbing material that absorbs the electromagnetic wave put in the carrier liquid or the toner and converts it into heat. (Recording material transfer device)
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of the recording material transport device 30 and the electromagnetic wave irradiation device 12.
  • the recording material transport device 30 is a unit that carries and transports a recording material 14 on which an image of an unfixed developer is carried on the recording material 14 by a transfer unit and delivers it to the next discharge unit.
  • the recording material transport device 30 includes an endless transport belt 31 provided with a large number of vents, a drive roller 35 for tensioning the transport belt 31, and driven rollers 36, 37, 38.
  • the transport belt 31 is rotated in the direction of arrow R2 in the figure by a drive motor (not shown) via a drive roller 35.
  • the transport belt 31 is uniformly provided with vents in a region where the recording material can be supported (within the maximum width region of the recording material) in a direction orthogonal to the moving direction of the transport belt 31.
  • vents are provided over the entire circumference of the transport belt 31 at predetermined intervals in the moving direction of the transport belt 31 and in the direction orthogonal to the moving direction of the transport belt 31.
  • the transport belt 31 in this embodiment has a width of 350 mm and a peripheral length of 900 mm. Ethylene propylene diene rubber or polyimide resin is used as the material.
  • the transport belt 31 rotates at a peripheral speed of 1000 mm / s.
  • An air suction system is arranged inside the transport belt 31.
  • a perforated suction plate 306 and a box 307 made of heat-resistant resin fixed so as to be in close contact with the perforated plate are arranged. If it is made of heat-resistant resin, the suction box 307 has two chambers, and a duct 308 through which air passes is connected to each chamber, and a fan 309 for air suction is attached to the end of each chamber.
  • the surface of the perforated suction plate 306 is fixed so as to slide inside the transport belt 31.
  • the suction fan sucks air from the upper surface side of the transport belt 31 and constantly forms an air flow in the back direction. Then, when the recording material 14 to be conveyed comes onto the transfer belt 31, the side (back side) of the recording material 14 having no unfixed image is adsorbed and conveyed on the upper surface of the transfer belt 31.
  • the recording material transport unit 30 supports the recording material 14 on which the image 15 is formed by the image forming unit 10 on the transport belt 31, and makes the recording material 14 pass under the ultraviolet irradiation device 12.
  • Transport. Temporal difference of developer
  • FIG. 4 shows the “heat flow” and “heat distribution” of the developer in each heat transfer of (1) radiation (2) transfer / conduction perpendicular to the recording material transport direction and (3) conduction horizontal to the recording material transport direction. It is a figure explaining.
  • the developer and recording material are heated by the heating source ((1) radiation).
  • the objects to be heated are a developer and a recording material, but the recording material is abbreviated as a developer below.
  • the heat capacity and calorific value of the developer are described below, it means the heat capacity and calorific value of the developer and the recording material combined.
  • heat is transferred / conducted in the belt direction on the vent and around the vent (air direction on the vent).
  • the area of the “position of the vent” is half the area of the “position around the vent”. Therefore, assuming that the heat capacity of the position of the vent is C p , the heat capacity around the hole is 2 C p. It becomes.
  • the distance x at which the temperature gradient is generated is ⁇ / 2 ( ⁇ is the diameter of the vent) when the distance from the center of the hole to the end of the hole is defined as (Equation 6).
  • Q 1 A ⁇ p (T 20- T 10 ) / x ...
  • Q 1 2A ⁇ p (T 20 ⁇ T 10 ) / ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ (Equation 6)
  • Q 2 is the flow of heat conduction from the developer to belt.
  • the film thickness of the developer is thinner than that of paper, the physical properties of the recording material are dominant, so the physical properties of the recording material are used.
  • the film thickness of the developer is 1/10 or less of the film thickness of the paper. In the case of more than that, the average value of the sum of the physical property values of the developer and the recording material is used.
  • ⁇ p Thermal conductivity of developer and recording material (W / (m ⁇ K))
  • c b Specific heat of the belt (J / g ⁇ K)
  • ⁇ b Belt density (g / cm 3 )
  • d b belt of film thickness (mm)
  • m b ⁇ b d b .
  • Figure 5 is a graph plotting the relationship between the diameter [Phi b of the film thickness d b and the conveying belt of the conveyor belt to below the allowable range gloss level difference.
  • indicates that the gloss step is 1 ° or less and the gloss step is invisible.
  • indicates a gloss step of 1 ° to 2 ° and a range in which visual approval or disapproval varies.
  • X indicates a gloss step of 2 ° or more and visual approval. This example is the case where polyethylene terephthalate (PET) is used as the recording material.
  • PET polyethylene terephthalate
  • the transport belt is made of ethylene propylene diene rubber (EPDM).
  • Specific gravity ⁇ b 0.86 (g / cm 3 )
  • the gloss here is a glossiness of 60 ° using PG-1M manufactured by Nippon Denshoku Kogyo.
  • is preferably 0.5 mm or more from the viewpoint of clogging of paper dust and the like.
  • the hole diameter ⁇ is not limited to a perfect circle, but is the distance to the maximum diameter. In the present embodiment, the hole opening ratio needs to be 0.4% or more in order to obtain the suction force of 200 Pa or more required for sucking and transporting the recording material.
  • the hole diameter is 0.5 mm, the pitch between the holes is 9.5 mm. Therefore, the rate of interference between the temperatures of the developer and the recording material between adjacent holes can be ignored.
  • the hole diameter is an average value of 20 holes.
  • the developing agent of the present embodiment may be an ink composed of a pigment and a volatile carrier liquid or a pigment and an ultraviolet curing liquid.
  • the volatile carrier liquid may be any liquid such as mineral oil and silicone oil that is easily volatilized and has electrical insulation.
  • the ultraviolet curable resin may be any one containing a polymerization initiator that absorbs ultraviolet rays and initiates polymerization in an acrylate-based or vinyl ether-based liquid monomer. It is not limited to the above-mentioned monomer as long as it is cured by ultraviolet rays. (Second Embodiment)
  • FIG. 6 is a diagram plotting the relationship between the film thickness d (mm) of the transport belt and the hole diameter ⁇ (mm) of the transport belt in order to reduce the gloss step to 1 ° or less. This is the case when polyethylene terephthalate (PET) is used as the recording material. Specifically, a belt in the range of the film thickness d (mm) of the transport belt and the hole diameter ⁇ (mm) of the transport belt, which is in the lower left range of the curve, may be used.
  • PET polyethylene terephthalate
  • PET polyethylene terephthalate
  • EPDM polyethylene terephthalate
  • the recording material has a rough surface and a low gloss. Specifically, it is the case of 30 or less.
  • the gloss is 30 ° or less, the absolute value of the gloss is small and it becomes visible even if it is 1 ° or more, so it is necessary to set the gloss step to 1 ° or less.
  • the gloss level difference in a 1 ° or less may be a d b ⁇ ⁇ b ⁇ K ⁇ 22.5.

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Abstract

記録材を搬送する搬送ベルトと、前記搬送ベルトの記録材を搬送する領域に設けられ、記録材を前記搬送ベルトに吸引するための複数の通気口と、記録材を搬送ベルトに向けて吸引するためのファンと、前記搬送ベルトで搬送された記録材上の画像を輻射熱で加熱する加熱源と、を有し、以下を満たす液体現像剤からなる画像を記録材に定着する定着装置。 d・Φ・K<44.9  K:ρ・c/λ・ρp・p・:現像剤と記録材の比熱(J/g・K)  ρ:現像剤と記録材の密度(g/cm)  d:現像剤と記録材の膜厚さ(mm)  λ:現像剤と記録材の熱伝導率(W/(m・K))  c:ベルトの比熱(J/g・K)  ρ:ベルトの密度(g/cm)  d:ベルトの膜厚(mm)  Φ:ベルトの通気口の径(mm)

Description

定着装置
 本発明は、加熱源と吸引搬送ベルトから構成される定着装置に関する。
 加熱源は、画像形成材料を加熱する手段である。そして、吸引搬送ベルトは、搬送ベルトに空いた穴から画像形成材料を担持した記録材を吸引し搬送する手段である。
 このような定着装置には、従来、通気口による画像ムラ(光沢ムラ)の課題があることが知られている。このような課題を解決するための手段として特許文献1や特許文献2が知られている。
 特開2013−03441号公報は、複数の搬送ベルトの穴と紙が接触する位置を異なる搬送ベルトごとずらす構成により、通気口による画像ムラを抑制する。
 特開2013−116638号公報は、吸引搬送ベルトを加熱する構成をとることでベルト側に熱が逃げる影響を緩和する。
 しかしながら、部品点数を多くすることなく、上記の画像ムラを低減する構成が要望されている。
 そこで、本発明は、部品点数を多くすることなく、画像ムラを低減することができる定着装置を提供することを目的とする。
 本発明は、記録材上に形成された液体現像剤からなる画像を記録材に定着する定着装置において、記録材を搬送する搬送ベルトと、前記搬送ベルトの記録材を搬送する領域に設けられ、記録材を前記搬送ベルトに吸引するための複数の通気口と、記録材を搬送ベルトに向けて吸引するためのファンと、前記搬送ベルトで搬送された記録材上の画像を輻射熱で加熱する加熱源と、を有し、以下を満たす定着装置
・Φ・K<44.9
K:ρ・c/λ・ρ・d・c:現像剤と紙の比熱(J/g・K)
ρ:現像剤と記録材の密度(g/cm
:現像剤と記録材の膜厚さ(mm)
λ:現像剤と記録材の熱伝導率(W/(m・K))
:ベルトの比熱(J/g・K)
ρ:ベルトの密度(g/cm
:ベルトの膜厚(mm)
Φ:ベルトの通気口の径(mm)
 本発明に係る定着装置は、部品点数を多くすることなく、画像ムラを低減することができることができる。
 図1は本発明の実施例に係る定着装置の概略構成を示す断面図である。
 図2は本発明の実施例に係る記録材上での液体現像剤の断面を模式的に表した図である。
 図3は本発明の実施例に係る記録材搬送装置と電磁波照射装置の断面図である。
 図4は本発明の実施例に係る現像剤の温度段差を説明する図である。
 図5は本発明の実施例において、グロス段差を2°以下とするための搬送ベルトの膜厚と搬送ベルトの穴径φの関係をプロットした図である。
 図6は本発明の実施例において、グロス段差を1°以下とするための搬送ベルトの膜厚と搬送ベルトの穴径の関係をプロットした図である。
 本発明の定着装置は、色剤を内包した樹脂と樹脂を内包するキャリア液からなる液体現像剤が担持される記録材に加熱源となる電磁波を照射する電磁波照射装置と、吸引機構を備えた記録材搬送装置を有し、d・Φ・K<44.9(式1)を満たす定着装置である。
 キャリア液は、揮発性のキャリア液である。加熱源となる電磁波は、赤外線もしくは紫外線である。吸引機構は、記録材を搬送する搬送ベルトと吸引ファンから構成されている。
 そして、d・Φ・K<44.9(式1)を満たすことにより、搬送ベルトの記録材を担持する領域に設けられた吸引するための通気口に起因する画像のグロスムラを低減することができる。
 以下、図面を用いて本発明に係る表示装置について具体的に説明する。ただし、この実施形態に記載されている構成要素はあくまで例示であり、本発明を実施形態に記載されたものだけに限定するものではない。
(第1の実施の形態)
(画像形成装置の全体的な構成と動作)
 図1は、実施例1に係る画像形成装置300の概略構成を示す断面図である。
 本実施例の画像形成装置300は、図2のように揮発性のキャリア液21中にトナー22が分散された液体現像剤を用いる、電子写真方式を利用した湿式の画像形成装置である。
 本実施例では、画像形成ユニット10、液体現像剤13を用いて記録材14上に画像を形成する画像形成部として機能する。画像形成装置300は、静電潜像を担持する像担持体として、回転可能なドラム型の電子写真感光体である感光ドラム19を有する。感光ドラム19は、図1に示すように反時計回りに回転駆動される。画像形成装置300において、感光ドラム19の周囲には、感光ドラム19の回転方向に沿って順に、次の各機器が配置されている。まず、帯電手段としての帯電器17が配置されている。次に、露光手段としての露光装置16が配置されている。露光装置16は、帯電した感光ドラム19の表面に画像情報に応じた光を照射して、感光ドラム1上に静電潜像を形成するものである。
 次に、現像手段としての現像装置15が配置されている。現像装置15は、液体現像剤を収容する収容部(不図示)を備え、液体現像剤を用いて感光ドラム19上の静電潜像を現像する。次に、転写手段としての転写ローラ20が配置されている。転写ローラ20は、感光ドラム19に向けて押圧され、画像を形成する。
 次に、感光体のクリーニング手段としてのクリーニング装置18が配置されている。クリーニング装置18は、感光ドラム19の表面に当接して配置されたクリーニングブレードを有する。クリーニングブレードは、ウレタンゴムなどからなるゴム部と、このゴム部を支持する金属の板などからなる支持部とを有する。クリーニングブレードは、一次転写後の感光ドラム19に残存する液体現像剤を掻き落として感光ドラム19上から除去する。
 また、画像形成装置300は、各画像形成ユニット10の各感光ドラム19と対向するように、中間転写体としての無端状のベルト(エンドレスベルト)で構成された中間転写ベルトを有し、中間転写体を介して記録材上に画像を形成してもよい。
(液体現像剤)
 図2は、記録材上での液体現像剤の断面を模式的に表した図である。液体現像剤13は、キャリア液21の中に、トナー22が分散した構成である。トナー22は顔料24を含有している。
 本実施例では、キャリア液は揮発性のキャリア液21である。本実施例では、記録材を出力する際には、キャリア液21は蒸発しつつ、トナーが融解する。なお、キャリア液中もしくはトナー中には、電磁波を吸収し熱に変換する光吸収材料を混合してもよい。
(電磁波照射装置)
 図1における電磁波照射装置11は、光源として赤外線を放射する、ハロゲンヒーター、石英管ヒーター、セラミックヒーターを用いる。もしくは、紫外線を放射すUV−LED等を用いる。図1の電磁波照射装置は光源が一つであるが、搬送方向に複数の光源を並べてもよい。電磁波の波長は、キャリア液中もしくはトナー中に入れた電磁波を吸収し熱に変換する光吸収材料に合わせて選択することもできる。
(記録材搬送装置)
 図3は記録材搬送装置30と電磁波照射装置12の断面図である。
 まず、図3を用いて記録材搬送装置30について説明する。
 記録材搬送装置30は転写部により記録材14上に未定着の現像剤を担持した画像を載せた記録材14を担持搬送し、次の排出ユニットへと受け渡すユニットである。
 記録材搬送装置30は多数の通気口が設けられた無端状の搬送ベルト31と、この搬送ベルト31を張架する駆動ローラ35および従動ローラ36、37、38を備えている。搬送ベルト31は駆動ローラ35を介して駆動モータ(不図示)により図中矢印R2の方向に回転する。搬送ベルト31には、搬送ベルト31の移動方向と直交する方向において記録材を担持可能な領域内(記録材の最大幅領域内)に、均一に通気口が設けられている。本実施では、搬送ベルト31の移動方向及び、搬送ベルト31の移動方向と直交する方向にそれぞれ所定の間隔毎に、搬送ベルト31の全周にわたって通気口が設けられている。
 本実施例における搬送ベルト31は、幅が350mm、周長は900mmである。材質はエチレンプロピレンジエンゴムやポリイミド樹脂を採用している。搬送ベルト31は周速度1000mm/sで回転している。搬送ベルト31の内側には、エアー吸引システムが配置されている。
 エアー吸引システムの詳細は穴あき吸引プレート306と穴あきプレートに密着するように固定された耐熱樹脂から成るボックス307が配置される。耐熱樹脂からなら吸引ボックス307は二つのチャンバーがありそれぞれのチャンバーには空気の通過するダクト308が連結され、その先にエアー吸引用のファン309が取り付けられている。そして、穴あき吸引プレート306はその表面が搬送ベルト31の内側に摺動するように固定されている。
 即ち、吸引ファンは空気を搬送ベルト31の上面側から吸い込んで、奥の方向へのエアーフローを常時形成する。そして、搬送するべき記録材14が搬送ベルト31上に来た際は、搬送ベルト31上面に記録材14の未定着画像の無い側(裏側)を吸着搬送する。
 記録材搬送部30は、画像形成部10により画像15が形成された記録材14を搬送ベルト31上に担持し、記録材14が紫外線照射装置12の下を通過するように、記録材14を搬送する。
(現像剤の温度差)
図4は、(1)輻射(2)記録材搬送方向に垂直な伝達/伝導(3)記録材搬送方向に水平な伝導の各熱移動における現像剤の「熱の流れ」と「熱量分布」を説明する図である。
 まず、現像剤と記録材が加熱源によって加熱される((1)輻射)。加熱される対象は現像剤と記録材であるが、以下記録材は省略して現像剤と記述する。また、以下で現像剤の熱容量や熱量と記述するが、現像剤と記録材をあわせた熱容量や熱量を意味する。続いて、通気口上と通気口周辺のベルト方向(通気口上は空気方向)へ熱伝達/伝導する。(2)記録材搬送方向に垂直な伝達/伝導)。空気は熱伝達しにくいため、通気口上と周辺間で熱量差が発生すると考えている。この熱量差により、通気口上と穴周辺の現像剤温度に差が発生するため、熱伝導がおきると考えられる((3)記録材搬送方向に水平な伝導)。
 以下、詳細を説明する。加熱源によって現像剤が熱量Qで加熱される。したがって、通気口位置の現像剤熱量も通気口周辺の現像剤熱量もQとなる。したがって、通気口位置の現像剤温度TはT=Q/Cとなり、周辺の現像剤温度TはT=(式2)=Q/Cとなる。ここでは図4のとおり、「通気口の位置」の面積は「通気口周辺の位置」の面積の半分であるから、通気口の位置の熱容量をCとすると、穴周辺の熱容量は2Cとなる。
 2Q/2C      ・・・(式2)
通気口位置は、熱伝達が対空気のため小さいと考えられ、通気口位置の熱量は略Qのままであり、通気口位置の現像剤温度T=Q/C(=T20)となる。周辺の現像剤温度は(2)伝達/伝導差のためT=(式3)=(式4)であり、(式4)=T10である。
(2Q−2Q)/2C・・・(式3)
(Q−Q)/C   ・・・(式4)
 このように、ベルト方向への(2)伝達/伝導のため、通気口上部の現像剤温度T20(=(Q/C))が通気口周辺の現像剤温度T10(=(式4))より高くなる。したがって、通気口位置の現像剤の熱量が周辺に拡散する。この拡散する熱量をQとすると、熱伝導方程式から(式5)である。Aは定数である。T20はベルト方向への(2)伝達/伝導後の通気口上の現像剤温度、T10は通気口周辺の現像剤温度である。温度勾配が発生する距離xは穴の中心から穴端部までとするとΦ/2(Φは通気口の直径である)であり、(式6)となる。
=Aλ(T20−T10)/x ・・・(式5)
=2Aλ(T20−T10)/Φ・・・(式6)
(3)伝導後の通気口上部の現像剤温度をT、穴周辺部の現像剤温度をTとすると、現像剤の度差ΔTは、ΔT=T−Tである。Tは図4の(3)伝導後であるから、通気口上の現像剤の熱量はQ−2Q1、通気口周辺の熱量は2(Q−Q+Q)である。したがって、通気口上の現像剤の温度TはT=(Q−2Q)/Cとなり、通気口周辺の現像剤の温度はT=2(Q−Q+Q)/2Cである。したがって、ΔT=T−T=(式7)=(式8)となる。Qは熱伝導する熱量であるから、Qはλ/Φに比例する。
(Q−2Q)/C−(Q−Q+Q)/C・・・(式7)
(−3Q+Q)/C           ・・・(式8)
 Qは現像剤からベルトへの伝導する熱の流れである。Qは搬送ベルトの熱伝導率依存の感度が小さく、搬送ベルトの熱容量が支配的であることを確認しており、Qはベルトの熱容量Cに概ね比例する(比例定数をBとする)と考えている(Q=B・C)。
 温度差ΔTはΔT=T−T =(式8)=(式9)である。ΔTは(式8)からQに負の相関であるから、温度差はΔT=D(C/Q)と仮定し(Dは比例定数)、ΔTを算出した。ΔT=D(C/Q)に熱容量C (C=m)と(式6)を入力すると、ΔT=(式9)となる(Qは前述のQ=(式6)とC=mp・を用いた)。
ただし、紙に対して現像剤の膜厚は薄い場合、記録材の物性値が支配的であるため、記録材の物性を用いた。ただし、現像剤の膜厚が紙の膜厚の10分1以下の場合である。それ以上の場合は現像剤と記録材の物性値の和の平均値を用いる。
(DB/2A)・d・Φ・K・・・(式9)
K:ρ・c/λ・ρ・d・c:単位面積当たりの現像剤と記録材の比熱質量(g/cm)c:現像剤と紙の比熱(J/g・K)
ρ:現像剤と記録材の密度(g/cm
:現像剤と記録材の膜厚さ(mm)
であり、m=ρの関係である。
λ:現像剤と記録材の熱伝導率(W/(m・K))
:ベルトの比熱(J/g・K)
ρ:ベルトの密度(g/cm
:ベルトの膜厚(mm)
であり、m=ρの関係である。
 ΔTが一定の場合、グロス段差ΔGはある値に決まる。図5はdとΦが反比例であるから、前述したΔT=D(C/Q)の仮定(Dは比例定数)は妥当と考えている。グロス段差ΔGはd・Φ・Kに比例する。したがってグロス段差ΔGをある値以下にするにはd・Φ・Kを44.9(d・Φ・K<44.9(式1))より小さくする必要がある。
(現像剤の温度(段差)の結果)
 図5はグロス段差を許容範囲以下にするための搬送ベルトの膜厚さdと搬送ベルトの穴径Φの関係をプロットした図である。○はグロス段差が1°以下かつグロス段差が視認不可の場合である。△がグロス段差1°~2°かつ視認可否がばらつく範囲である。×がグロス段差2°以上かつ視認可の場合である。この例は、記録材がポリエチレンテレフタレート(PET)を用いた場合である。
熱伝導率λ=0.31((W/(m・K))
比熱c=1.26(J/(g・K))
比重ρ=1.57(g/cm
膜厚d=7×10−2(mm)
搬送ベルトはエチレンプロピレンジエンゴム(EPDM)を用いた場合である。
比重ρ=0.86(g/cm
比熱c=1.6(J/(g・K))
グロス段差ΔTを2°以下にするには(式1)である必要がある。(図5)ここにおけるグロスは日本電色工業製のPG−1Mを用いた60°の光沢度である。JIS Z 8741に準拠している。Φは紙粉等の目詰まりの観点から0.5mm以上であることが好ましい。穴径Φは真円に限らず、最大径までの距離とする。本実施の形態では記録材を吸引搬送するために必要な吸着力200Pa以上にするには、穴の開口率は0.4%以上必要である。穴径を0.5mmとした場合、穴の間のピッチは9.5mmとなる。したがって隣接する穴間で現像剤と記録材の温度が干渉する割合は無視できる。ここで、穴径は、20個の平均値である。
 本実施の形態の現像剤は顔料と揮発性キャリア液もしくは顔料と紫外線硬化液からなるインキであってもよい。揮発性キャリア液としては鉱物油、シリコーンオイルのような揮発しやすく電気的に絶縁性をもつ液体であればよい。ただし、前記の条件を備えれば前記のみに限らない。紫外線硬化樹脂としては、アクリレート系もしくはビニルエーテル系の液体モノマーに紫外線を吸収し重合を開始させる重合開始剤を含むものであればよい。紫外線で硬化するものであれば前記モノマーに限らない。(第2の実施の形態)
 図6はグロス段差を1°以下にするための搬送ベルトの膜厚d(mm)と搬送ベルトの穴径φ(mm)の関係をプロットした図である。記録材はポリエチレンテレフタレート(PET)を用いた場合である。具体的には曲線の左下の範囲である搬送ベルトの膜厚d(mm)と搬送ベルトの穴径φ(mm)の範囲のベルトを用いればよい。
 ここで示している範囲は、記録材としてポリエチレンテレフタレート(PET)を用い、搬送ベルトはEPDMを用いた場合である。ポリエチレンテレフタレート(PET)とEPDMの物性値は、第1の実施の形態と同じである。
 第2の実施の形態では、第1の実施の形態と違い表面性が粗く、グロスが低い記録材の場合である。具体的には30以下の場合である。グロスが30°以下になるとグロスの絶対値が小さく1°以上でも視認可能となってくるからグロス段差を1°以下とする必要がある。
グロス段差を1°以下とするには、d・Φ・K<22.5であればよい。
 第2の実施の形態では、d・Φ・K<22.5であるから、グロス段差を1°以下とすることができるから、表面性が粗くグロスが低い記録材でも視認困難となる。
[産業上の利用可能性]
本発明によれば、部品点数を多くすることなく、画像ムラを低減することができることができる画像形成装置が提供される。
 本発明は上記実施の形態に制限されるものではなく、本発明の精神及び範囲から離脱することなく、様々な変更及び変形が可能である。従って、本発明の範囲を公にするために以下の請求項を添付する。
 本願は、2019年03月29日提出の日本国特許出願特願2019−065188を基礎として優先権を主張するものであり、その記載内容の全てをここに援用する。

Claims (6)

  1.  記録材上に形成された液体現像剤からなる画像を記録材に定着する定着装置において、
    記録材を搬送する搬送ベルトと、
    前記搬送ベルトの記録材を搬送する領域に設けられ、記録材を前記搬送ベルトに吸引するための複数の通気口と、
    記録材を搬送ベルトに向けて吸引するためのファンと、
    前記搬送ベルトで搬送された記録材上の画像を輻射熱で加熱する加熱源と、
    を有し、以下を満たす定着装置。
    ・Φ・K<44.9
    K:ρ・c/λ・ρp・p・:現像剤と記録材の比熱(J/g・K)
    ρ:現像剤と記録材の密度(g/cm
    :現像剤と記録材の膜厚さ(mm)
    λ:現像剤と記録材の熱伝導率(W/(m・K))
    :ベルトの比熱(J/g・K)
    ρ:ベルトの密度(g/cm
    :ベルトの膜厚(mm)
    Φ:ベルトの通気口の径(mm)
  2.  d・Φ・K<22.5を満たす請求項1に記載の定着装置。
  3.  前記加熱源は赤外線を照射する請求項1または請求項2に記載の定着装置。
  4.  前記搬送ベルトはエチレンプロピレンジエンゴムである請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の定着装置。
  5.  前記搬送ベルトはポリイミド樹脂である請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の定着装置。
  6.  液体現像剤は、キャリア液とトナーを有する請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の定着装置。
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