JP2006324225A - Heating device, sheet member heating device, rotator heating device, fixing device and image forming device using them - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電磁波を放射する熱源を用いた加熱装置に関し、反射板の熱を有効に利用できるようにしたものに関する。またこの加熱装置を用いてトナー画像を記録材上に定着する定着装置や、この定着装置を備えた複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に関する。 The present invention relates to a heating apparatus using a heat source that radiates electromagnetic waves, and relates to an apparatus that can effectively use the heat of a reflector. The present invention also relates to a fixing device that fixes a toner image on a recording material using the heating device, and an image forming apparatus such as a copying machine, a printer, and a facsimile equipped with the fixing device.
電磁波を放射する熱源としてはハロゲンヒータ、セラミックスヒータ、カーボンヒータまたはフラッシュランプ等を使用するのが一般的である。熱源からの電磁波は全方向に放射するので、電磁波を被加熱物方向に向けるために反射板を用いる。反射板の電磁波の反射率が１００％であれば熱源のエネルギをすべて被加熱物に供給することができるが、高反射率と言われるものでも反射率は９５％程度であることが多く、また熱源が放射する電磁波の全波長域において高反射率であるものは、本願発明者の知るところでは存在していない。反射しない残りの数％の電磁波は反射板に吸収され、吸収されたエネルギは反射板の温度上昇に寄与し、周囲に放熱されて熱エネルギのロスになる。図１はこのような熱エネルギのロスが生じている状態を示す。図中１は熱源、２は反射板、３は被加熱物である。 Generally, a halogen heater, a ceramic heater, a carbon heater, a flash lamp, or the like is used as a heat source that radiates electromagnetic waves. Since electromagnetic waves from the heat source radiate in all directions, a reflector is used to direct the electromagnetic waves toward the object to be heated. If the reflectivity of the electromagnetic wave of the reflector is 100%, all the energy of the heat source can be supplied to the object to be heated. However, even if it is said to be high reflectivity, the reflectivity is often about 95%. The inventors of the present application do not know what has a high reflectance in the entire wavelength range of the electromagnetic wave emitted by the heat source. The remaining several percent of electromagnetic waves that are not reflected are absorbed by the reflector, and the absorbed energy contributes to the temperature rise of the reflector and is radiated to the surroundings, resulting in a loss of thermal energy. FIG. 1 shows a state in which such a loss of heat energy occurs. In the figure, 1 is a heat source, 2 is a reflector, and 3 is an object to be heated.
ところで、複写機、プリンタ、ファクシミリあるいはこれらの少なくとも１つの機能を備えた複合機等として構成する画像形成装置の定着プロセスとしては、加熱または加熱と圧力によりトナーを溶融し、溶融したトナーを記録材上に定着させる方式が一般的である。最も広く用いられているのは熱ローラ方式で、内部にヒータ等の熱源を有する定着ローラと加圧ローラの圧接によりニップを形成し、ローラ対の回転により記録材を搬送し、トナー像を定着させるものである。 By the way, as a fixing process of an image forming apparatus configured as a copying machine, a printer, a facsimile, or a multifunction machine having at least one of these functions, the toner is melted by heating or heating and pressure, and the melted toner is used as a recording material. The method of fixing on top is common. The most widely used method is a heat roller system, in which a nip is formed by pressure contact between a fixing roller having a heat source such as a heater and a pressure roller, and a recording material is conveyed by rotation of a roller pair to fix a toner image. It is what
このような定着方式に用いるローラは、金属芯金上に弾性層及び離型層を積層したもので、熱容量が比較的大きいため、室温から設定温度まで加熱するのに掛かる昇温時間が長くなる。昇温時間を短縮することは省エネルギのために重要であり、芯金や弾性層を薄肉化することで装置を低熱容量にでき、立ち上がり時間をかなり短縮することが可能である。 The roller used in such a fixing method is a laminate of an elastic layer and a release layer on a metal core, and since the heat capacity is relatively large, the temperature rise time required for heating from room temperature to a set temperature becomes long. . Shortening the temperature raising time is important for energy saving, and by reducing the thickness of the metal core and the elastic layer, the apparatus can have a low heat capacity, and the rise time can be considerably shortened.
しかし、立ち上がり時間は短縮できるものの、熱源が内部にあるために定着ローラの内面から表面まで熱伝導で熱が伝わるのに時間のロスがある。特に十分な厚さの弾性層が必要なカラー画像の定着装置においてはこの時間のロスが大きくなる。このため昇温時間の遅れや、通紙時の定着ローラの温度低下からの復帰に時間が掛かり、連続通紙時に定着部材の温度が下がるので、定着性が悪くなる等の問題がある。 However, although the rise time can be shortened, there is a time loss for heat transfer from the inner surface to the surface of the fixing roller due to the heat source inside. In particular, in a color image fixing device that requires a sufficiently thick elastic layer, this time loss becomes large. For this reason, there is a problem that the temperature rise time is delayed, and it takes time to recover from a decrease in the temperature of the fixing roller during paper feeding, and the temperature of the fixing member is lowered during continuous paper feeding, resulting in poor fixability.
この問題に対するトナーによる改善として、定着性能と耐ホットオフセット性能の両立を図るために、今日までバインダー樹脂を中心にさまざまな研究がなされてきた。低粘度樹脂と、高粘度樹脂の組合せによる低温定着とホットオフセットの両立、バインダー樹脂の分子量分布を広げ、相反する定着性及びホットオフセットのバランスを最適化するなど多数あるが、相反する特性はこの２つだけではなく低分子量成分が大きく影響する耐熱保存性をも満足させなければならない。 To solve this problem with toners, various studies have been made to date centering on binder resins in order to achieve both fixing performance and resistance to hot offset. A combination of low-viscosity resin and high-viscosity resin achieves both low-temperature fixing and hot offset, broadens the molecular weight distribution of the binder resin, and optimizes the balance between conflicting fixability and hot offset. Not only the two but also the heat-resistant storage stability, which is greatly influenced by low molecular weight components, must be satisfied.
これらは分子量分布による効果や低分子量オレフィンによる効果で低温定着や耐熱保存性は向上するものの、昨今の省エネルギ化や低電力化に対してはいまだ十分でなく、さらなる改善が望まれている。特に、低温定着性を上げるには、バインダー樹脂のガラス転移点（Ｔｇ）や分子量を低くすることが要求されるが、ホットオフセットや保存性とのバランスを考えるとこれらすべてを満足させるトナーの開発は難しいものがある。 These are the effects of molecular weight distribution and low molecular weight olefins, which improve low-temperature fixing and heat-resistant storage stability, but are still insufficient for the recent energy saving and low power consumption, and further improvements are desired. In particular, in order to improve low-temperature fixability, it is required to lower the glass transition point (Tg) and molecular weight of the binder resin, but development of a toner that satisfies all of these in consideration of the balance with hot offset and storage stability There is something difficult.
この問題点についての装置側の対策として、電磁波を放射する熱源と反射板を有する加熱装置を用い、被加熱物を外側から加熱する定着装置、システムが数多く提案されている。例えば定着ローラの表面側に熱源を配置し、定着部材表面を直接加熱する外部加熱方式や、輻射熱源により直接記録材上のトナーを加熱するシステム、または輻射加熱と熱ローラ方式を組み合わせたものや転写定着部材上のトナーを輻射加熱で溶融状態にし、ニップで記録材に転写定着するもの等がある。これらのシステムは内部からの加熱のように熱伝導による時間的ロスがないので昇温時間や復帰時間を短くすることができるが、反射板に関わる熱エネルギのロスについての考慮がなされていない。 As countermeasures on the apparatus side for this problem, many fixing apparatuses and systems for heating an object to be heated from the outside using a heating apparatus having a heat source that radiates electromagnetic waves and a reflecting plate have been proposed. For example, an external heating method in which a heat source is arranged on the surface side of the fixing roller and the surface of the fixing member is directly heated, a system in which toner on the recording material is directly heated by a radiant heat source, or a combination of radiant heating and a heat roller method. In some cases, the toner on the transfer and fixing member is melted by radiation heating and transferred and fixed to the recording material at the nip. Since these systems have no time loss due to heat conduction as in the case of heating from the inside, the temperature raising time and the recovery time can be shortened, but no consideration is given to the loss of heat energy related to the reflector.
この点については、例えば、発熱体近傍の反射部材とベルトガイド内面の反射部材により、定着部に光線を集中させるもの（例えば特許文献１参照）や、定着熱をファン、ダクトにより定着部に通し、定着エネルギとして利用するもの（例えば特許文献２参照）等がある。 Regarding this point, for example, a reflecting member in the vicinity of the heating element and a reflecting member on the inner surface of the belt guide concentrate the light beam on the fixing unit (see, for example, Patent Document 1), or fixing heat is passed through the fixing unit by a fan or duct. There are those that are used as fixing energy (for example, see Patent Document 2).
ところが特許文献１に開示されている技術のように内部からの加熱では、光吸収層で発熱し、熱伝導層を通して離型層を加熱するという熱伝導による時間的ロスがある。この点は、離型層の下に弾性層が必要となるカラー画像形成装置の場合は、熱伝導による時間的ロスがかなり大きくなる。また特許文献２では、空気流と反射板により熱を内部に閉じ込めて効率を上げるようにしているが、反射板から外の空気へ逃げてしまう熱については考慮されていない。 However, in the case of heating from the inside as in the technique disclosed in Patent Document 1, there is a time loss due to heat conduction in which heat is generated in the light absorption layer and the release layer is heated through the heat conduction layer. In this respect, in the case of a color image forming apparatus that requires an elastic layer under the release layer, the time loss due to heat conduction becomes considerably large. Further, in Patent Document 2, heat is confined to the inside by an air flow and a reflecting plate to increase efficiency, but heat that escapes from the reflecting plate to the outside air is not considered.
本発明は、上記従来の点について考慮し、電磁波を放射する熱源と反射板を用いた、ロスの少ない高効率の加熱装置、この加熱装置を備える定着装置や画像形成装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in consideration of the above-described conventional points, and an object thereof is to provide a highly efficient heating device with little loss using a heat source that radiates electromagnetic waves and a reflector, and a fixing device and an image forming apparatus including the heating device. And
本発明の請求項１に係る加熱装置は、電磁波を放射する熱源と、加熱領域に電磁波が通過する開口部を備えるとともに前記熱源を囲うように配置した反射板とを有し、該反射板が前記熱源からの電磁波を被加熱物方向へ向け、前記熱源からの電磁波により前記被加熱物を加熱する加熱装置において、前記反射板の熱を前記被加熱物へ輸送する熱輸送手段を備えることを特徴とする。 A heating apparatus according to claim 1 of the present invention includes a heat source that radiates electromagnetic waves, and a reflector that includes an opening through which electromagnetic waves pass in a heating region and is disposed so as to surround the heat source. In the heating device that directs the electromagnetic wave from the heat source toward the object to be heated and heats the object to be heated by the electromagnetic wave from the heat source, the apparatus includes heat transport means for transporting the heat of the reflector to the object to be heated. Features.
同請求項２に係るものは、電磁波を放射する熱源と、加熱領域に電磁波が通過する開口部を備えるとともに前記熱源を囲うように配置した反射板とを有し、該反射板が前記熱源からの電磁波を被加熱物方向へ向け、前記熱源からの電磁波により前記被加熱物を、該被加熱物の外側から加熱する加熱装置において、前記反射板の熱を前記被加熱物へ輸送する熱輸送手段を備えることを特徴とする。 According to the second aspect of the present invention, there is provided a heat source that radiates electromagnetic waves, and a reflection plate that includes an opening through which the electromagnetic waves pass and is disposed so as to surround the heat source. In the heating device that directs the electromagnetic wave of the object toward the heated object and heats the heated object from the outside of the heated object by the electromagnetic wave from the heat source, heat transport for transporting heat of the reflector to the heated object Means are provided.
同請求項３に係るものは、請求項１または２の加熱装置において、前記熱輸送手段が、前記熱源及び前記反射板を囲うように配置した第２の反射板であることを特徴とする。 According to Claim 3 of the present invention, in the heating apparatus according to Claim 1 or 2, the heat transporting means is a second reflecting plate disposed so as to surround the heat source and the reflecting plate.
同請求項４に係るものは、請求項１または２の加熱装置において、前記熱輸送手段がヒートパイプであることを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in the heating apparatus according to the first or second aspect, the heat transporting means is a heat pipe.
同請求項５に係るものは、請求項１または２の加熱装置において、前記熱輸送手段が前記反射板の熱で加熱された空気をファンによって前記被加熱物に送る手段であることを特徴とする。 According to the fifth aspect of the present invention, in the heating device according to the first or second aspect, the heat transporting means is means for sending air heated by the heat of the reflecting plate to the object to be heated by a fan. To do.
同請求項６に係るものは、請求項１または２の加熱装置において、前記熱輸送手段が前記反射板の熱を熱電変換素子により電気エネルギに変換し、該電気エネルギにより第２の熱源を駆動するものであることを特徴とする。 According to claim 6 of the present invention, in the heating device according to claim 1 or 2, the heat transport means converts the heat of the reflecting plate into electric energy by a thermoelectric conversion element, and the second heat source is driven by the electric energy. It is a thing to do.
同請求項７に係るものは、請求項１ないし６のいずれかの加熱装置において、前記反射板の前記被加熱物に対向しない面が高反射率処理してあることを特徴とする。 According to the seventh aspect of the present invention, in the heating apparatus according to any one of the first to sixth aspects, a surface of the reflector plate that does not face the object to be heated is subjected to a high reflectance treatment.
同請求項８に係るものは、請求項１ないし６のいずれかの加熱装置において、前記反射板の前記被加熱物に対向しない面が低放射率処理してあることを特徴とする。 According to the eighth aspect of the present invention, in the heating device according to any one of the first to sixth aspects, a surface of the reflector plate that does not face the object to be heated is subjected to a low emissivity treatment.
同請求項９に係るものは、請求項１ないし８のいずれかの加熱装置において、前記反射板の被加熱物に対向する面の少なくとも一部が高放射率処理してあることを特徴とする。 According to the ninth aspect of the present invention, in the heating apparatus according to any one of the first to eighth aspects, at least a part of a surface of the reflecting plate facing the object to be heated is subjected to a high emissivity treatment. .
同請求項１０に係るシート部材加熱装置は、被加熱物がシート部材であり、該シート部材を搬送する搬送ベルトを有し、該搬送ベルトと対向する位置に請求項１ないし９のいずれかの加熱装置を配し、前記搬送ベルトの動作を検知する検知手段からの信号により、前記搬送ベルトが停止している時には前記加熱装置をオフとする制御手段を有することを特徴とする。 The sheet member heating device according to claim 10 is the sheet member according to any one of claims 1 to 9, wherein the object to be heated is a sheet member, has a conveyance belt that conveys the sheet member, and is positioned opposite to the conveyance belt. A heating device is provided, and control means for turning off the heating device when the conveyance belt is stopped by a signal from a detection unit that detects the operation of the conveyance belt is provided.
同請求項１１に係る回転体加熱装置は、被加熱物が回転体であり、該回転体の外周部に対向した位置に請求項１ないし９のいずれかの加熱装置を配し、前記回転体の動作を検知する検知手段からの信号により、前記回転体が停止している時には前記加熱装置をオフとする制御手段を有することを特徴とする。 In the rotating body heating device according to claim 11, the object to be heated is a rotating body, and the heating device according to any one of claims 1 to 9 is arranged at a position facing an outer peripheral portion of the rotating body, and the rotating body And a control means for turning off the heating device when the rotating body is stopped by a signal from a detection means for detecting the operation.
本発明の請求項１２に係る定着装置は、請求項１ないし９のいずれかの加熱装置を用いてトナー画像を記録材上に定着することを特徴とする。 A fixing device according to a twelfth aspect of the present invention is characterized in that the toner image is fixed on a recording material using the heating device according to any one of the first to ninth aspects.
本発明の請求項１３に係る画像形成装置は、請求項１ないし１１のいずれかの加熱装置を備えることを特徴とする。 An image forming apparatus according to a thirteenth aspect of the present invention includes the heating device according to any one of the first to eleventh aspects.
同請求項１４に係るものは、請求項１２の定着装置を備えることを特徴とする。 According to a fourteenth aspect of the present invention, the fixing device of the twelfth aspect is provided.
同請求項１５に係るものは、請求項１３または１４の画像形成装置において、使用するトナーが、少なくとも結着樹脂、着色剤、離型剤を含有し、離型剤成分が樹脂中に島状に分散され、離型剤の平均分散粒径が０．１〜１．０μｍであることを特徴とする。 According to the fifteenth aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to the thirteenth or fourteenth aspect, the toner to be used contains at least a binder resin, a colorant, and a release agent, and the release agent component is island-shaped in the resin. The average dispersion particle size of the release agent is 0.1 to 1.0 μm.
同請求項１６に係るものは、請求項１３または１４の画像形成装置において、使用するトナーが、少なくとも結着樹脂、着色剤、離型剤を含有し、重量平均粒径（Ｄ４）が２．５〜５．０μｍ、平均円形度が０．９５〜０．９９であることを特徴とする。 According to the sixteenth aspect of the present invention, in the image forming apparatus of the thirteenth or fourteenth aspect, the toner used contains at least a binder resin, a colorant, and a release agent, and the weight average particle diameter (D4) is 2. It is 5 to 5.0 μm and the average circularity is 0.95 to 0.99.
同請求項１７に係るものは、請求項１３または１４の画像形成装置において、使用するトナーが、少なくとも結着樹脂及び離型剤を含有し、前記結着樹脂は高化式フローテスターにおける１／２流出温度が１１０〜１４５℃のポリエステル樹脂を主成分とし、また前記離型剤として酸価５以下の脱遊離脂肪酸型カルナウバワックス、モンタン系エステルワックス、酸価１０〜３０の酸化ライスワックス、合成エステルワックスからなる群より少なくとも１種含有することを特徴とする。 According to the seventeenth aspect of the present invention, in the image forming apparatus of the thirteenth or fourteenth aspect, the toner to be used contains at least a binder resin and a release agent, and the binder resin is 1/2 in the Koka flow tester. 2. A polyester resin having an outflow temperature of 110 to 145 ° C. as a main component, and a release fatty acid type carnauba wax having an acid value of 5 or less, a montan ester wax, an oxidized rice wax having an acid value of 10 to 30 as the release agent, It contains at least one selected from the group consisting of synthetic ester waxes.
本発明は電磁波を放射する熱源と反射板を用いてロスが少なく、高効率の加熱装置を実現できる。 The present invention can realize a highly efficient heating apparatus with little loss by using a heat source that radiates electromagnetic waves and a reflector.
また本発明の加熱装置を用いた画像形成装置は、トナー画像を直接あるいは定着部材を表面側から電磁波で加熱して昇温時間を短くでき、また従来は放熱ロスとなっていた反射板の熱を有効利用しているのでエネルギ効率の高い装置となる。 Further, the image forming apparatus using the heating device of the present invention can heat the toner image directly or the fixing member with electromagnetic waves from the surface side to shorten the temperature rising time. Since it is effectively used, it becomes an energy efficient device.
以下本発明を実施するための最良の形態を、図に示す実施例を参照して説明するが、まず、図２により本発明の概念を説明する。
図２に示すように、本発明に係る加熱装置は、輻射熱源１を焦点に位置させて放物形状の反射板２が被加熱物３側に開口部２ａを向けて配置してある。熱源１からの電磁波は、一部は直接被加熱物３に、一部は反射板２で反射して平行光となって被加熱物３に到達する。これにより電磁波は略均一の強度で被加熱物３を加熱できる。
The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the embodiments shown in the drawings. First, the concept of the present invention will be described with reference to FIG.
As shown in FIG. 2, the heating device according to the present invention has a radiant heat source 1 positioned at the focal point, and a parabolic reflector 2 is arranged with the opening 2a facing the heated object 3 side. The electromagnetic waves from the heat source 1 partially reach the object 3 to be heated, and part of the electromagnetic waves are reflected by the reflecting plate 2 to become parallel light and reach the object 3 to be heated. Thereby, the electromagnetic wave can heat the article 3 to be heated with substantially uniform intensity.
反射板２の反射面は電磁波の反射効率の良いもの、特に赤外領域での反射率が高いものが望ましく、蒸着やメッキで反射率の高い金属である金、銀やアルミ等の反射層を形成したものを使用することが好ましい。 The reflecting surface of the reflecting plate 2 should have a high electromagnetic wave reflection efficiency, particularly a high reflectance in the infrared region. A reflective layer such as gold, silver or aluminum, which is a metal having a high reflectance by vapor deposition or plating, is used. It is preferable to use the one formed.
しかしながら、どのような素材を用いても反射率は１００％ではないので、反射板２は熱源１からの電磁波の一部を吸収して徐々に昇温していく。従来はこの昇温分のエネルギは放熱ロスとなっていたが、本発明では熱輸送手段４によりこのエネルギを被加熱物３に輸送することで加熱効率を高くする。 However, the reflectivity is not 100% regardless of which material is used, so the reflector 2 absorbs part of the electromagnetic waves from the heat source 1 and gradually rises in temperature. Conventionally, the energy for the temperature rise has been a heat dissipation loss, but in the present invention, the heating efficiency is increased by transporting this energy to the object to be heated 3 by the heat transport means 4.
以下、熱輸送手段を備えた本発明の実施例を説明する。 Examples of the present invention provided with heat transporting means will be described below.
図３は本発明に係る加熱装置の第１実施例であるシート部材加熱装置の断面図である。シート部材搬送装置１０は、２本のローラ１１、１２に巻き回した搬送ベルト１３で構成してある。シート部材１４は、図示しない静電あるいはエア吸着装置により搬送ベルト１３に吸着した状態で搬送させる。搬送されるシート部材１４に対向させて放物形状の第１反射板１５を配置し、この第１反射板１５の焦点にハロゲンヒータ１６を配置してある。第１反射板１５の外側には、一回り大きいサイズの第２反射板１７を、第１反射板１５を外側から囲うように配置してある。ハロゲンヒータ１６からの電磁波の一部は第１反射板１５に吸収され、それによって第１反射板１５は昇温していく。第１反射板１５の温度が高くなると、第１反射板１５から裏側（外側）へも電磁波が放射されるが、放熱ロスにはならずに第２反射板１７で反射され、再びシート部材１４方向に向けられ、シート部材１４の加熱に利用される。 FIG. 3 is a cross-sectional view of a sheet member heating apparatus which is a first embodiment of the heating apparatus according to the present invention. The sheet member conveying device 10 is constituted by a conveying belt 13 wound around two rollers 11 and 12. The sheet member 14 is conveyed while being adsorbed to the conveying belt 13 by an electrostatic or air adsorption device (not shown). A parabolic first reflecting plate 15 is arranged to face the conveyed sheet member 14, and a halogen heater 16 is arranged at the focal point of the first reflecting plate 15. On the outside of the first reflecting plate 15, a second reflecting plate 17 that is one size larger is disposed so as to surround the first reflecting plate 15 from the outside. A part of the electromagnetic wave from the halogen heater 16 is absorbed by the first reflecting plate 15, whereby the temperature of the first reflecting plate 15 increases. When the temperature of the first reflecting plate 15 increases, electromagnetic waves are also radiated from the first reflecting plate 15 to the back side (outside), but are reflected by the second reflecting plate 17 without causing a heat dissipation loss, and again the sheet member 14. The sheet member 14 is used for heating the sheet member 14.
第１、第２反射板１５、１７は、凹面（熱源側）、凸面（熱源と反対側）の両面をアルミ蒸着による高反射率（低放射率）処理することで、凹面の電磁波吸収を少なくすると同時に、凸面からの電磁波放射を少なくすることができるようにしてある。また、搬送ベルト１３の動作をローラ１１に対して設けた回転検知手段１８により検知し、搬送ベルト１３の停止時にはハロゲンヒータ１６がオフになるように制御する。そのための制御に用いるヒータ制御装置１９には適宜公知のものを用いればよいので、図示及び詳細な説明は省略する。 The first and second reflectors 15 and 17 have a concave surface (heat source side) and a convex surface (opposite side of the heat source) on both surfaces so that high reflectivity (low emissivity) treatment is performed by aluminum deposition, thereby reducing electromagnetic wave absorption on the concave surface. At the same time, the electromagnetic radiation from the convex surface can be reduced. Further, the operation of the conveyor belt 13 is detected by a rotation detecting means 18 provided for the roller 11, and the halogen heater 16 is controlled to be turned off when the conveyor belt 13 is stopped. Since a well-known device may be used as appropriate for the heater control device 19 used for the control, illustration and detailed description are omitted.
図４は本発明に係る加熱装置の第２実施例である他のシート部材加熱装置の断面図である。シート部材１４、搬送ベルト１３、回転検知手段１８とヒータ制御装置１９、熱源１６及び第１反射板１５は前記実施例１と同じ構成であるので重複する説明並びに共通する作用の説明は省略する。 FIG. 4 is a sectional view of another sheet member heating apparatus which is a second embodiment of the heating apparatus according to the present invention. Since the sheet member 14, the conveyor belt 13, the rotation detecting unit 18, the heater control device 19, the heat source 16, and the first reflector 15 have the same configuration as those of the first embodiment, overlapping descriptions and descriptions of common actions are omitted.
この実施例では、第１反射板１５の凸面にヒートパイプ２０の一端を密着させて取り付けてある。ヒートパイプ２０の他端は、搬送ベルト１３の内側に密着し、搬送ベルト１３を介してシート部材１４を裏面から加熱している。図においてはヒートパイプ２０の高温部（反射板）が上で、低温部（搬送ベルト１３内側）が下になっているが、装置構成上可能ならば高温部が下になった方がヒートパイプ２０の熱輸送効率は高くなる。 In this embodiment, one end of the heat pipe 20 is attached in close contact with the convex surface of the first reflecting plate 15. The other end of the heat pipe 20 is in close contact with the inside of the transport belt 13 and heats the sheet member 14 from the back surface via the transport belt 13. In the figure, the high-temperature part (reflector) of the heat pipe 20 is on the top and the low-temperature part (inner side of the conveyor belt 13) is on the bottom. The heat transport efficiency of 20 is increased.
図５は本発明に係る加熱装置の第３実施例である回転体加熱装置の断面図である。被加熱物である中空回転体２１の外周に対向し、放物形状の反射板２２を配し、反射板２２の焦点にハロゲンヒータ１６を配置してある。反射板２２は中空構造になっており、ファン２３によって反射板２２内の空気を被加熱物である中空回転体２１の内部に送り込む。反射板２２は、熱源１６からの電磁波吸収により昇温するが、ファン２３による強制対流で反射板２２の熱を中空回転体２１に輸送し、中空回転体２１を内部から加熱する。また、中空回転体２１の動作は回転検知手段１８により検知し、中空回転体２１の停止時にはハロゲンヒータ１６がオフになるようにヒータ制御装置１９で制御する。 FIG. 5 is a sectional view of a rotating body heating device which is a third embodiment of the heating device according to the present invention. A parabolic reflector 22 is disposed opposite to the outer periphery of the hollow rotating body 21 that is the object to be heated, and the halogen heater 16 is disposed at the focal point of the reflector 22. The reflecting plate 22 has a hollow structure, and the air in the reflecting plate 22 is sent into the inside of the hollow rotating body 21 that is a heated object by a fan 23. The reflector 22 rises in temperature due to electromagnetic wave absorption from the heat source 16, but transports the heat of the reflector 22 to the hollow rotator 21 by forced convection by the fan 23 to heat the hollow rotator 21 from the inside. Further, the operation of the hollow rotating body 21 is detected by the rotation detecting means 18 and controlled by the heater control device 19 so that the halogen heater 16 is turned off when the hollow rotating body 21 is stopped.
図６は本発明に係る加熱装置の第４実施例である他の回転体加熱装置の断面図である。被加熱物である中空回転体２１、回転検知手段１８とヒータ制御装置１９、熱源１６については前記実施例１、３と同じ構成であるので重複する説明並びに共通する作用の説明は省略する。 FIG. 6 is a cross-sectional view of another rotating body heating apparatus which is a fourth embodiment of the heating apparatus according to the present invention. Since the hollow rotating body 21, the rotation detecting means 18, the heater control device 19, and the heat source 16 which are the objects to be heated are the same as those in the first and third embodiments, the overlapping description and the description of the common action are omitted.
本実施例では、熱源１６を囲う放物形状の反射板２５の凸面側に温度差を電気エネルギに変換する熱電変換素子２６が設けてあり、反射板２５の温度と環境温度の温度差を利用し、ゼーベック効果により電気エネルギに変換することができるようになっている。この電気エネルギにより中空回転体２１の内部に配置した補助ヒータ２７に通電することで、中空回転体２１を内部から加熱できる。補助ヒータ２７は回転体外部に設けてもよく、また熱電変換素子２６によって得られた電気エネルギを一時的に蓄電装置（図示せず）に蓄えて、室温からの昇温時等必要に応じてヒータに通電しても良い。蓄電装置には適宜公知のものを採用すればよい。 In this embodiment, a thermoelectric conversion element 26 that converts a temperature difference into electric energy is provided on the convex surface side of a parabolic reflector 25 surrounding the heat source 16, and the temperature difference between the temperature of the reflector 25 and the environmental temperature is used. However, it can be converted into electric energy by the Seebeck effect. By energizing the auxiliary heater 27 disposed inside the hollow rotator 21 by this electric energy, the hollow rotator 21 can be heated from the inside. The auxiliary heater 27 may be provided outside the rotating body, and the electrical energy obtained by the thermoelectric conversion element 26 is temporarily stored in a power storage device (not shown), and when necessary, for example, when raising the temperature from room temperature. The heater may be energized. What is necessary is just to employ | adopt a well-known thing suitably for an electrical storage apparatus.
なお以上の実施例においては、熱輸送手段として第２反射板１７及びヒートパイプ２０については被加熱物としてシート部材１４を、ファン２３及び熱電変換素子２６については被加熱物を中空回転体２１とした組み合わせで説明したが、第２反射板１７及びヒートパイプ２０と中空回転体２１、ファン２３及び熱電変換素子２６とシート部材１４の組み合わせでも加熱効率を向上させ得ることはもちろんであり、本発明が図示した組み合わせに限定されることはない。 In the above embodiment, the second reflector 17 and the heat pipe 20 as the heat transport means are the sheet member 14 as the heated object, and the fan 23 and the thermoelectric conversion element 26 are the heated object as the hollow rotating body 21. However, it is needless to say that the heating efficiency can be improved by combining the second reflector 17, the heat pipe 20, the hollow rotating body 21, the fan 23, the thermoelectric conversion element 26, and the sheet member 14. Are not limited to the illustrated combinations.
また、上述した各種反射板の表面は、凹面、凸面ともに高反射率処理してあることが望ましいと説明したが、反射板の一部を黒体塗料を塗装する等の低反射率（高放射率）処理をしても良い。 In addition, it has been explained that the surface of each of the above-mentioned various reflecting plates is preferably treated with high reflectivity for both concave and convex surfaces. However, low reflectivity (high radiation) such as painting a part of the reflecting plate with black body paint. Rate) processing.
例えば図７に示すようなパターンが考えられる。図７（Ａ）のように、反射板３０の、熱源３１からは死角であり、かつ被加熱物に対向する面に位置する部位３０ａを高放射率処理すると、熱源３１からの電磁波が当たる面は高反射率のために吸収量は少ないが、反射板３０から放射される電磁波は高放射率部分からより強く放射するので、被加熱物へより効率よくエネルギを伝えることができる。反射板から放射される電磁波はハロゲンヒータ１６からの電磁波と比べて遠赤外寄りの波長の電磁波なので、有機物等の加熱には効率がよい。 For example, a pattern as shown in FIG. As shown in FIG. 7A, when the portion 30a of the reflecting plate 30 that is a blind spot from the heat source 31 and located on the surface facing the object to be heated is subjected to high emissivity processing, the surface on which the electromagnetic wave from the heat source 31 hits. Although the amount of absorption is small due to the high reflectivity, the electromagnetic wave radiated from the reflector 30 radiates more strongly from the high emissivity portion, so that energy can be more efficiently transmitted to the object to be heated. Since the electromagnetic wave radiated from the reflector is an electromagnetic wave having a wavelength closer to the far infrared than the electromagnetic wave from the halogen heater 16, it is efficient for heating organic substances.
図７（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）は遠赤外線の効果をより高めたもので、（Ｂ）、（Ｃ）の反射板３０は熱源３１からの電磁波の当たる面の一部３０ｂ、３０ｃを、（Ｄ）の反射板は全面３０ｄを高放射率処理したものである。図７（Ａ）に比べ、熱源３１からの電磁波が直接当たる面で積極的に吸収し、反射板３０から放射される遠赤外線のエネルギの割合が多くなる。被加熱物の電磁波吸収効率の波長依存性に応じて、反射板３０の高放射率処理面の比率を変えることで、熱源３１からの直接の近赤外の電磁波と反射板３０からの遠赤外の電磁波の強度比を変えるようにしても良い。 7 (B), (C), and (D) show the effect of far-infrared rays being further enhanced, and the reflector 30 of (B) and (C) is a part 30b of a surface that is exposed to electromagnetic waves from the heat source 31. The reflector 30D is obtained by processing the entire surface 30d with high emissivity. Compared to FIG. 7A, the proportion of far-infrared energy radiated from the reflecting plate 30 is increased by actively absorbing the electromagnetic wave from the heat source 31 directly. By changing the ratio of the high emissivity treated surface of the reflector 30 according to the wavelength dependency of the electromagnetic wave absorption efficiency of the object to be heated, the direct near-infrared electromagnetic wave from the heat source 31 and the far red from the reflector 30 are changed. You may make it change the intensity ratio of an outside electromagnetic wave.
図８は、本発明の加熱装置を用いた画像形成装置の一実施例としてのタンデム型のカラー複写機を示す。以下にその構成及び動作の概要を説明する。図示のカラー複写機は、装置本体（図示せず）の中央部に位置する画像形成部５０と、この画像形成部５０の図中右方に位置する給紙部５１と、画像形成部５０の上方に位置する図示しない画像読取部を有している。 FIG. 8 shows a tandem type color copying machine as an embodiment of an image forming apparatus using the heating device of the present invention. The outline of the configuration and operation will be described below. The illustrated color copying machine includes an image forming unit 50 located in the center of an apparatus main body (not shown), a paper feeding unit 51 located on the right side of the image forming unit 50 in the drawing, and an image forming unit 50. An image reading unit (not shown) located above is provided.
画像形成部５０には、水平方向に延びる転写面を有する中間転写体としての中間転写ベルト５２が配置してあり、この中間転写ベルト５２の上面には、画像を形成するための構成が設けてある。すなわち、画像を形成する４種のトナー（イエロー、マゼンタ、シアン、黒）による像を担持可能な像担持体として感光体５３（図ではトナーの色に合わせて５３Ｙ、５３Ｍ、５３Ｃ、５３Ｋとして示してあるが、本説明では特に必要がなければ単に符号５３で示す。）が中間転写ベルト５２の転写面に沿って並置してある。 An intermediate transfer belt 52 as an intermediate transfer member having a transfer surface extending in the horizontal direction is disposed in the image forming unit 50, and a configuration for forming an image is provided on the upper surface of the intermediate transfer belt 52. is there. That is, the photosensitive member 53 (shown as 53Y, 53M, 53C, and 53K in accordance with the color of the toner is shown as an image carrier capable of carrying an image of four types of toners (yellow, magenta, cyan, and black) that form an image. However, in this description, the reference numeral 53 is simply placed along the transfer surface of the intermediate transfer belt 52 unless otherwise required.
各感光体５３はそれぞれ同じ方向（反時計回り方向）に回転可能なドラムで構成してあり、その周りには、回転過程において画像形成処理を実行する帯電装置（帯電ローラ）５４、光書き込み手段としての書き込み装置５５、現像装置５６、１次転写装置（１次転写ローラ）５７、及びクリーニング装置５８が配置してあり、各現像装置５６には、それぞれの色のトナーが収容してある。 Each photoconductor 53 is composed of a drum that can rotate in the same direction (counterclockwise direction), and there are a charging device (charging roller) 54 that performs image forming processing in the rotating process, and an optical writing unit. A writing device 55, a developing device 56, a primary transfer device (primary transfer roller) 57, and a cleaning device 58 are arranged. Each developing device 56 stores toner of each color.
中間転写ベルト５２は、駆動ローラ５９、２次転写ローラ対６０及び支持ローラ６１に掛け回して感光体５３との対峙位置において同方向に移動可能な構成を有している。駆動ローラ５９と対向する位置には、中間転写ベルト５２の表面をクリーニングするクリーニング装置６２が設けてある。 The intermediate transfer belt 52 is configured to be able to move around the drive roller 59, the secondary transfer roller pair 60, and the support roller 61 in the same direction at a position facing the photoconductor 53. A cleaning device 62 that cleans the surface of the intermediate transfer belt 52 is provided at a position facing the drive roller 59.
次に本装置の動作を説明する。まず、感光体５３の表面を帯電装置５４により一様に帯電させ、図示しない画像読取部からの画像情報に基づいて感光体５３上に静電潜像を形成する。この静電潜像は、トナーを収容した現像装置５６によりトナー像として可視像化し、このトナー像を、所定のバイアスが印加される１次転写装置５７により中間転写ベルト５２上に１次転写する。各色のトナーの感光体５３で同様の画像形成を行い、それぞれのトナー像を中間転写ベルト５２上に順次転写して重ね合わせる。 Next, the operation of this apparatus will be described. First, the surface of the photosensitive member 53 is uniformly charged by the charging device 54, and an electrostatic latent image is formed on the photosensitive member 53 based on image information from an image reading unit (not shown). The electrostatic latent image is visualized as a toner image by a developing device 56 containing toner, and the toner image is primary-transferred onto the intermediate transfer belt 52 by a primary transfer device 57 to which a predetermined bias is applied. To do. Similar image formation is performed on the toner 53 of each color toner, and the respective toner images are sequentially transferred onto the intermediate transfer belt 52 and superimposed.
転写を終えた感光体５３上に残留しているトナーは、クリーニング装置５８により除去し、また転写後、図示しない除電ランプにより感光体５３の電位を初期化し、次の作像工程に備える。 The toner remaining on the photosensitive member 53 after the transfer is removed by the cleaning device 58, and after the transfer, the potential of the photosensitive member 53 is initialized by a neutralizing lamp (not shown) to prepare for the next image forming process.
各感光体５３を備えた作像部は、単一色もしくは複数色の画像形成モードに応じて選択使用するもので、選択された画像形成モードに対応した作像部が上述した作像工程を実施する。 The image forming unit including each photoconductor 53 is selected and used in accordance with a single-color or multiple-color image forming mode, and the image forming unit corresponding to the selected image forming mode performs the above-described image forming process. To do.
給紙部５１は、記録媒体としてのシート部材、用紙等の記録材を積載収容する給紙トレイ６３と、この給紙トレイ６３内の記録材Ｐを最上のものから順に１枚ずつ分離して給紙する給紙コロ６４と、給紙された記録材Ｐを搬送する搬送ローラ対６５と、記録材Ｐを一旦停止させ、斜めずれを修正した後、中間転写ベルト５２上の画像の先端と搬送方向の所定位置とが一致するタイミングでニップに向けて送り出すレジストローラ対６６を有している。６７は搬送ガイドである。 The paper feeding unit 51 separates the paper feeding tray 63 for storing recording materials such as sheet members and paper as recording media and the recording material P in the paper feeding tray 63 one by one in order from the top. A paper feed roller 64 that feeds paper, a conveyance roller pair 65 that transports the fed recording material P, and temporarily stops the recording material P to correct an oblique shift, and then the leading edge of the image on the intermediate transfer belt 52 A registration roller pair 66 is sent out toward the nip at a timing that coincides with a predetermined position in the transport direction. 67 is a conveyance guide.
感光体５３から中間転写ベルト５２上に１次転写されたトナー像（以下、単にトナーともいう）は、図示しないバイアス印加手段により２次転写ローラ対６０に印加されるバイアス（ＡＣ、パルス等の重畳を含む）により搬送される記録材Ｐに対して静電的に２次転写される。 A toner image (hereinafter also simply referred to as “toner”) primarily transferred from the photoreceptor 53 onto the intermediate transfer belt 52 is biased (AC, pulse, etc.) applied to the secondary transfer roller pair 60 by a bias applying means (not shown). The recording material P is conveyed to the recording material P conveyed by the electrostatic transfer (including superposition).
画像を転写された記録材Ｐは搬送ガイド６７を通り、定着装置７０に搬送され、記録材Ｐ上のトナーは熱源からの電磁波により加熱され、溶融して記録材Ｐに定着する。定着装置７０は、図３で示した実施例１で説明した加熱装置を用いており、熱源としてのハロゲンヒータ１６と、ハロゲンヒータ１６からの電磁波の方向を被加熱物であるトナー側に向ける第１反射板１５とこの第１反射板１５を囲う第２反射板１７、及びトナー画像が形成された記録材Ｐを搬送する搬送ベルト１３で構成してある。 The recording material P to which the image has been transferred passes through the conveyance guide 67 and is conveyed to the fixing device 70, and the toner on the recording material P is heated by electromagnetic waves from a heat source and melted and fixed on the recording material P. The fixing device 70 uses the heating device described in the first embodiment shown in FIG. 3, and the halogen heater 16 as a heat source and the direction of electromagnetic waves from the halogen heater 16 are directed to the toner side that is the object to be heated. The first reflection plate 15, the second reflection plate 17 surrounding the first reflection plate 15, and the conveyance belt 13 for conveying the recording material P on which the toner image is formed.
このような輻射熱源を用いた画像形成装置では、ジャム、巻きつきにより記録材Ｐが熱源に接触すると、瞬時に発煙、発火してしまう恐れがあるが、ハロゲンヒータ１６と被加熱物である記録材Ｐの間に記録材Ｐの進入を妨げる遮断部材を設けておくと、接触を防止することができる。遮断部材としては輻射熱源の電磁波、特に赤外領域を遮断しないものが望ましく、石英ガラス、ＰＦＡフィルム等で第１反射板１５の開口１５ａ全面を覆うか、またはワイヤーやメッシュ等で必要部分だけをガードしても良い。 In an image forming apparatus using such a radiant heat source, if the recording material P comes into contact with the heat source due to jamming or wrapping, there is a possibility that smoke and fire may be instantaneously generated. If a blocking member that prevents the recording material P from entering is provided between the materials P, contact can be prevented. The blocking member is preferably one that does not block the electromagnetic wave of the radiant heat source, particularly the infrared region, and covers the entire opening 15a of the first reflector 15 with quartz glass, PFA film or the like, or covers only the necessary portion with a wire or mesh. You may guard.
なお、反射板１５、１７の先端と被加熱物である記録材Ｐの隙間は電磁波の漏れが少なくなるようにできるだけ狭く、かつトナー画像の擦れが発生しないように設定することが望ましい。また記録材Ｐは搬送ベルト１３に静電またはエアー等で吸着すると、浮きが発生せず、擦れを防止することができる。さらに、反射板１５、１７の軸方向（図の紙面垂直方向）の端部には電磁波の漏れがないように、ハロゲンヒータ１６の位置以外を覆うように反射板（図示せず）を設けるとよい。 It is desirable that the gap between the tip of the reflectors 15 and 17 and the recording material P, which is the object to be heated, be as narrow as possible so as to reduce the leakage of electromagnetic waves, and so that the toner image does not rub. Further, when the recording material P is adsorbed to the conveying belt 13 by static electricity or air, the recording material P does not float and can be rubbed. Further, when a reflector (not shown) is provided so as to cover the portions other than the position of the halogen heater 16 so that electromagnetic waves do not leak at the ends of the reflectors 15 and 17 in the axial direction (perpendicular to the plane of the drawing). Good.
図９は本発明の加熱装置を用いた画像形成装置の他の実施例としてのタンデム型のカラー複写機を示す。定着装置８０以外は、図８の装置と同じ構成である。 FIG. 9 shows a tandem type color copying machine as another embodiment of the image forming apparatus using the heating device of the present invention. Except for the fixing device 80, the configuration is the same as that of the apparatus of FIG.
定着装置８０は、図４で示した実施例２で説明した加熱装置で第１定着部８１を構成してあり、その記録材Ｐの搬送方向下流に熱ローラ方式の第２定着部８２が配置してある。この実施例では、第１定着部８１における輻射熱だけではなく、第２定着部８２を構成する定着ローラ８３、加圧ローラ８４による加熱、加圧により、光沢のある画像を得ることができるようになっている。また輻射による予熱を行っているので、通常の熱ローラ定着装置と比べると第２定着部８２における定着の設定温度を低くすることができ、省エネルギ化も図れる。 The fixing device 80 is the heating device described in the second embodiment shown in FIG. 4 and constitutes the first fixing unit 81, and the second fixing unit 82 of the heat roller type is arranged downstream in the conveyance direction of the recording material P. It is. In this embodiment, a glossy image can be obtained not only by the radiant heat in the first fixing unit 81 but also by heating and pressurizing by the fixing roller 83 and the pressure roller 84 constituting the second fixing unit 82. It has become. Further, since preheating by radiation is performed, the set temperature of fixing in the second fixing unit 82 can be lowered and energy saving can be achieved as compared with a normal heat roller fixing device.
図１０は、本発明の加熱装置を用いた画像形成装置のさらに他の実施例としてのタンデム型のカラー複写機を示す。定着装置８５以外は、図８の装置と同じ構成である。 FIG. 10 shows a tandem type color copying machine as still another embodiment of the image forming apparatus using the heating device of the present invention. Except for the fixing device 85, the configuration is the same as that of the device of FIG.
定着装置８５は、図５で示した実施例３で説明した加熱装置を用いており、実施例３の被加熱物である中空回転体２１が定着ローラ８６になっている。そして、定着ローラ８６とこれに圧接する加圧ローラ８７とでニップを形成し、記録材Ｐを搬送することでトナー画像を定着させている。実施例３で説明した加熱装置を用いて定着ローラ８６を表面側から加熱し、かつ反射板２２の熱を有効に利用しているので、定着装置としての昇温時間を短くすることができるようになっている。 The fixing device 85 uses the heating device described in the third embodiment shown in FIG. 5, and the hollow rotating body 21 that is the object to be heated in the third embodiment is a fixing roller 86. A nip is formed by the fixing roller 86 and the pressure roller 87 in pressure contact therewith, and the recording material P is conveyed to fix the toner image. Since the fixing roller 86 is heated from the surface side using the heating device described in the third embodiment and the heat of the reflection plate 22 is effectively used, the temperature raising time as the fixing device can be shortened. It has become.
図１１は、本発明の加熱装置を用いた画像形成装置のまたさらに他の実施例としての転写定着方式の画像形成装置を示す。定着装置９０には、図６で示した実施例４で説明した加熱装置を用いている。この画像形成装置では、トナー画像は中間転写ベルト５２上にイエロートナー、マゼンタトナー、シアントナー、黒トナーの順で積層させる。形成されたトナー画像は、中間転写ベルト５２上に設置された定着装置９０からの電磁波により加熱され溶融状態になり、中間転写ベルト５２がそのまま定着ベルトとなり、２次転写ローラ対６０をなす定着ローラ９１（図６の例の中空回転体２１に相当する）と加圧ローラ９２とのニップで記録材Ｐに熱転写される。輻射熱源に加えて定着ローラ９１内にもヒータを配置し、中間転写ベルト（定着ベルト）５２側からも加熱する構成としても良い。 FIG. 11 shows an image forming apparatus of a transfer fixing system as still another embodiment of the image forming apparatus using the heating device of the present invention. As the fixing device 90, the heating device described in the fourth embodiment shown in FIG. 6 is used. In this image forming apparatus, the toner image is laminated on the intermediate transfer belt 52 in the order of yellow toner, magenta toner, cyan toner, and black toner. The formed toner image is heated and melted by electromagnetic waves from the fixing device 90 installed on the intermediate transfer belt 52, and the intermediate transfer belt 52 becomes the fixing belt as it is, and the fixing roller forming the secondary transfer roller pair 60. The recording material P is thermally transferred at a nip between the pressure roller 92 and the pressure roller 92 (corresponding to the hollow rotating body 21 in the example of FIG. 6). In addition to the radiant heat source, a heater may be disposed in the fixing roller 91 to heat from the intermediate transfer belt (fixing belt) 52 side.
図１２は、本発明の加熱装置を用いた他の転写定着方式を採用した画像形成装置の実施例を示す。定着装置９５には、図３で示した実施例１で説明した加熱装置を用いている。この画像形成装置では、中間転写ベルト５２上に黒トナー、シアントナー、マゼンタトナー、イエロートナーの順で積層し、中間転写ベルト５２から定着ベルト９６に転写する。形成されたトナー画像は定着ローラ９１上で実施例１の加熱装置の輻射熱源により加熱して溶融状態とし、加圧ローラ９２とのニップで記録材Ｐに熱転写する。輻射熱源に加えて定着ローラ９１内にもヒータを配置しても良い。中間転写ベルト５２は定着ベルト９６の加熱部分とは反対側で接触しているので、中間転写ベルト５２や感光体５３等に熱が伝わらず、温度上昇することがない。 FIG. 12 shows an embodiment of an image forming apparatus employing another transfer fixing method using the heating device of the present invention. As the fixing device 95, the heating device described in the first embodiment shown in FIG. In this image forming apparatus, black toner, cyan toner, magenta toner, and yellow toner are stacked in this order on the intermediate transfer belt 52 and transferred from the intermediate transfer belt 52 to the fixing belt 96. The formed toner image is heated on the fixing roller 91 by the radiant heat source of the heating device of the first embodiment to be in a molten state, and is thermally transferred to the recording material P at the nip with the pressure roller 92. A heater may be disposed in the fixing roller 91 in addition to the radiant heat source. Since the intermediate transfer belt 52 is in contact with the side opposite to the heating portion of the fixing belt 96, heat is not transmitted to the intermediate transfer belt 52, the photoconductor 53, etc., and the temperature does not increase.
本発明に用いられるトナーは、特に少なくとも結着樹脂、着色剤、離型剤を含有するトナーであって、離型剤成分が結着樹脂中に島状に分散され、離型剤の平均分散粒径が０．１〜１．０μｍであること特徴とする。 The toner used in the present invention is a toner containing at least a binder resin, a colorant, and a release agent, and the release agent component is dispersed in an island shape in the binder resin, and the average dispersion of the release agent The particle size is 0.1 to 1.0 μm.
また、少なくとも結着樹脂、着色剤、離型剤を含有し、重量平均粒径（Ｄ４）が２．５〜５．０μｍ、平均円形度が０．９５〜０．９９であることを特徴とする。 Further, it contains at least a binder resin, a colorant, and a release agent, and has a weight average particle diameter (D4) of 2.5 to 5.0 μm and an average circularity of 0.95 to 0.99. To do.
また、少なくとも結着樹脂及び離型剤を含有し、前記結着樹脂は高化式フローテスターにおける１／２流出温度が１１０〜１４５℃のポリエステル樹脂を主成分とし、また前記離型剤として酸価５以下の脱遊離脂肪酸型カルナウバワックス、モンタン系エステルワックス、酸価１０〜３０の酸化ライスワックス、合成エステルワックスからなる群より少なくとも１種含有することを特徴とする。 The binder resin contains at least a binder resin and a release agent. The binder resin is mainly composed of a polyester resin having a 1/2 outflow temperature of 110 to 145 ° C. in the Koka flow tester, and an acid as the release agent. It is characterized by containing at least one member selected from the group consisting of de-free fatty acid type carnauba wax having a valence of 5 or less, montan ester wax, oxidized rice wax having an acid value of 10 to 30, and synthetic ester wax.
本発明の画像形成装置は、熱効率が高く、低消費電力といった優れた点があるが、特に、前記記載のトナーを用いることにより、トナーの低温定着性が向上し、更なる省エネルギ化が可能になるとともに、トナーの離型性が更に向上し、転写紙の分離性が良好になり、転写紙の巻き付きが改善する事が明らかになった。 The image forming apparatus of the present invention has excellent advantages such as high thermal efficiency and low power consumption. In particular, by using the toner described above, the low-temperature fixability of the toner is improved and further energy saving is possible. At the same time, it became clear that the releasability of the toner was further improved, the transfer paper was better separated, and the winding of the transfer paper was improved.
すなわち、本発明の定着装置に対して、用いるトナーは、離型剤成分が結着樹脂中に島状に分散され、離型剤の平均分散粒径が０．１〜１．０μｍであることから、定着時に適量の離型剤がトナー表面に染み出して、耐オフセット性が優れる。離型剤を必要な大きさに分散させる方法として、樹脂とＷＡＸの相溶性を考慮した選択及び、離型剤の分散助剤も使用でき、離型剤分散剤の量においても制御できる。 That is, in the toner used for the fixing device of the present invention, the release agent component is dispersed in islands in the binder resin, and the average dispersion particle size of the release agent is 0.1 to 1.0 μm. Therefore, an appropriate amount of the release agent oozes out on the toner surface during fixing, and the offset resistance is excellent. As a method for dispersing the release agent in a required size, selection in consideration of the compatibility between the resin and WAX, and a dispersion aid for the release agent can be used, and the amount of the release agent dispersant can be controlled.
本発明において、トナー中の全成分中の離型剤の量は、微粒子化された離型剤の平均分散径にも依存するが、通常２重量％〜１０重量％が適当で、２重量％を下回ると、所望するホットオフセット性が得られず、１０重量％を超えると、現像性や転写性が低下し、感光体や帯電付与部材へのフィルミングか顕著になるため、いずれも好ましくない。 In the present invention, the amount of the release agent in all the components in the toner depends on the average dispersion diameter of the finely divided release agent, but usually 2 to 10% by weight is appropriate, and 2% by weight. If it is less than 10%, the desired hot offset property cannot be obtained, and if it exceeds 10% by weight, the developability and transferability are deteriorated, and filming on the photoreceptor and the charge imparting member becomes remarkable. .
また、本発明の範囲よりもトナーの重量平均粒子径が小さい場合、二成分現像剤では現像装置における長期の攪拌においてキャリアの表面にトナーが融着し、キャリアの帯電能力を低下させ、一成分現像剤として用いた場合には、現像ローラへのトナーのフィルミングや、トナーを薄層化するためのブレード等の部材へのトナーの融着を発生させやすくなる。 In addition, when the weight average particle diameter of the toner is smaller than the range of the present invention, in the two-component developer, the toner is fused to the surface of the carrier in a long-term stirring in the developing device, and the charging ability of the carrier is lowered. When used as a developer, toner filming on the developing roller and toner fusion to a member such as a blade for thinning the toner are likely to occur.
逆に、トナーの粒子径が本発明の範囲よりも大きい場合には、転写紙上のトナー層が不均一となり、トナーの離型性が悪化し、転写紙の分離性が不十分になる場合があることが明らかとなった。 On the other hand, when the toner particle diameter is larger than the range of the present invention, the toner layer on the transfer paper becomes non-uniform, the toner releasability is deteriorated, and the transfer paper may be insufficiently separated. It became clear that there was.
また、トナーの形状と定着時の離型性についての検討を行った結果、トナーの粒径の要因に加え、トナーの平均円形度は０．９５〜０．９９であることが好ましく、０．９５よりも小さい場合には、転写紙上のトナー層が不均一になり、トナーの離型性が悪化し、転写紙の分離性が不十分になる場合があることが明らかとなった。０．９９より大きい場合には、転写時にトナーが散りやすく、画像上に問題が発生する場合がある。 Further, as a result of studying the toner shape and the releasability at the time of fixing, in addition to the factor of the toner particle size, the average circularity of the toner is preferably 0.95 to 0.99. When the ratio is smaller than 95, it has been clarified that the toner layer on the transfer paper becomes non-uniform, the toner releasability is deteriorated, and the transfer paper may be insufficiently separated. If it is larger than 0.99, the toner is likely to be scattered during transfer, which may cause a problem on the image.
本発明のベルトタイプ定着装置に対して、用いるトナーの結着樹脂として高化式フローテスターにおける１／２流出温度が１１０〜１４５℃のポリエステル樹脂を主成分として用いることで、定着性と、十分な耐オフセット性が優れる。 For the belt-type fixing device of the present invention, as a binder resin for the toner to be used, a polyester resin having a ½ outflow temperature of 110 to 145 ° C. as a main component in the Koka type flow tester is used as a main component. Excellent offset resistance.
また、本発明に用いられる離型剤は、前記ポリエステル樹脂に適度な分散性を示し、定着時に十分な離型性を示す。すなわち、離型剤がポリエステル樹脂に相溶し、定着時に十分な離型剤の染み出しが得られず、離型性が悪化するといった現象が無く、また逆に、ポリエステル樹脂への分散不良によって、トナーの中に存在せず、安定した定着時離型性が得られないといった現象が発生しない。 Further, the release agent used in the present invention exhibits an appropriate dispersibility in the polyester resin, and exhibits a sufficient release property at the time of fixing. In other words, the release agent is compatible with the polyester resin, and sufficient release of the release agent cannot be obtained at the time of fixing, and the release property is not deteriorated. In other words, the toner does not exist in the toner, and the phenomenon that stable releasability at the time of fixing cannot be obtained does not occur.
なお１／２流出温度が１１０℃未満ではトナーのブロッキング性が悪化し、オフセット性が悪化する場合があり、また、１／２流出温度が１４５℃より高い場合には、トナーの定着性が不十分となる場合がある。 If the ½ outflow temperature is less than 110 ° C., the toner blocking property may be deteriorated and the offset property may be deteriorated. If the ½ outflow temperature is higher than 145 ° C., the toner fixing property is not good. May be sufficient.
ＴＥＭでの離型剤分散粒径測定について説明する。本発明においては、離型剤の最大方向の粒径をもって離型剤分散径とした。具体的には、トナーをエポキシ樹脂に包埋して約１００ｎｍに超薄切片化し、四酸化ルテニウムにより染色した後、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）により倍率１００００〜５００００倍で観察を行い、写真を撮影し、この写真を画像評価することにより、５０点の離型剤の分散状態を観察し分散径を測定し平均した。以下、特性測定方法について説明する。 The measurement of the release agent dispersed particle diameter by TEM will be described. In the present invention, the particle size in the maximum direction of the release agent is defined as the release agent dispersion diameter. Specifically, the toner is embedded in an epoxy resin, sliced to about 100 nm, dyed with ruthenium tetroxide, and then observed with a transmission electron microscope (TEM) at a magnification of 10,000 to 50,000 times. The photograph was taken and image evaluation of this photograph was carried out to observe the dispersion state of 50 release agents, and the dispersion diameter was measured and averaged. Hereinafter, the characteristic measuring method will be described.
＜トナーの粒径（重量平均粒径（Ｄ４）＞ まずトナーの重量平均粒径は、コールターエレクトロニクス社製のコールターカウンターモデルＴＡ−IIにて測定した。この測定装置を用い、個数分布、重量分布を出力するインターフェイス（日科機バイオス株式会社製）及びＰＣ９８０１パーソナルコンピューター（日本電気株式会社製）を接続し、電解液は１級塩化ナトリウムを用いて１％ＮａＣｌ水溶液を調製する。測定法としては、前記電解水溶液１００〜１５０ｍｌ中に分散剤として界面活性剤、好ましくはアルキルベンゼンスルフオン酸塩を０．１〜５ｍｌ加え、さらに測定試料を２〜２０ｍｇ加え、超音波分散器で約１〜３分にわたり分散処理を行う。別のビーカーに電解水溶液１００〜２００ｍｌを入れ、その中に前記サンプル分散液を所定の濃度になるように加え、懸濁液を作成する。この懸濁液を用いて、前記コールターカウンターＴＡII型によりアパーチャーとして５０μｍアパーチヤーを用いて個数を基準として２〜４０μｍの粒子の粒度分布を測定し、１．５８〜４９．１８μｍの粒子の重量分布と個数分布を算出し、重量分布から求めた重量基準の重量平均粒径（Ｄ４：各チャンネルの中央値をチャンネルの代表値とする）を求めた。 <Toner Particle Size (Weight Average Particle Size (D4)> First, the toner weight average particle size was measured with a Coulter Counter Model TA-II manufactured by Coulter Electronics Co., Ltd. Using this measuring apparatus, the number distribution and weight distribution were measured. Is connected to a PC9801 personal computer (manufactured by NEC Corporation), and 1% NaCl aqueous solution is prepared using first-grade sodium chloride as the electrolyte. In addition, 0.1 to 5 ml of a surfactant, preferably alkylbenzenesulfonate is added as a dispersant in 100 to 150 ml of the electrolytic aqueous solution, and 2 to 20 mg of a measurement sample is added, and about 1 to 3 minutes with an ultrasonic disperser. In another beaker, 100 to 200 ml of an electrolytic aqueous solution is placed, and the sample portion is placed therein. A dispersion is added so as to obtain a predetermined concentration, and a suspension is prepared by using the Coulter Counter TAII type with a 50 μm aperture as an aperture and particles of 2 to 40 μm on the basis of the number. The particle size distribution is measured, the weight distribution and number distribution of particles of 1.58 to 49.18 μm are calculated, and the weight-based weight average particle diameter obtained from the weight distribution (D4: the median value of each channel is the representative value of the channel) ).
＜円形度の計測方法＞ つぎに、粒子を含む懸濁液（上記トナーの粒径の測定において作成したものと同じものを使用）を平板上の撮像部検知帯に通過させ、ＣＣＤカメラで光学的に粒子画像を検知し解析する光学的検知帯の手法を用いた。この値はフロー式粒子像分析装置ＦＰＩＡ−１０００（東亜医用電子株式会社製）により平均円形度として計測できる。具体的な測定方法としては、容器中の予め不純固形物を除去した水１００〜１５０ｍｌ中に分散剤として界面活性剤のアルキルベンゼンスフォン酸塩を０．１〜０．５ｍｌ加え、更に測定試料を０．１〜０．５ｇ程度加える。試料を分散した懸濁液は超音波分散器で約１〜３分間分散処理を行い、分散液濃度を３０００〜１万個／μｌとして前記装置によりトナーの形状を測定することにより行った。 <Measurement Method of Circularity> Next, a suspension containing particles (the same one as used in the measurement of the particle size of the toner described above) is passed through an imaging zone detection zone on a flat plate, and optically detected by a CCD camera. An optical detection zone technique was used to detect and analyze particle images. This value can be measured as an average circularity by a flow type particle image analyzer FPIA-1000 (manufactured by Toa Medical Electronics Co., Ltd.). As a specific measurement method, 0.1 to 0.5 ml of a surfactant alkylbenzene sulfonate as a dispersant is added to 100 to 150 ml of water from which impure solids have been removed in advance, and a measurement sample is further added. Add about 0.1-0.5g. The suspension in which the sample was dispersed was subjected to dispersion treatment with an ultrasonic disperser for about 1 to 3 minutes, and the shape of the toner was measured with the above apparatus at a dispersion concentration of 3000 to 10,000 / μl.
１：熱源
２：反射板
３：被加熱物
１０：シート部材搬送装置
１１、１２：ローラ
１３：搬送ベルト
１４：シート部材
１５：第１反射板
１５ａ：第１反射板の開口
１６：ハロゲンヒータ
１７：第２反射板
１８：回転検知手段
１９：ヒータ制御装置
２０：ヒートパイプ
２１：中空回転体
２２：反射板
２３：ファン
２５：反射板
２６：熱電変換素子
２７：補助ヒータ
３０：反射板
３１：熱源
５０：画像形成部
５１：給紙部
５２：中間転写ベルト
５３：感光体
５４：帯電装置
５５：書き込み装置
５６：現像装置
５７：１次転写装置
５８：クリーニング装置
５９：駆動ローラ
６０：２次転写ローラ対
６１：支持ローラ
６２：クリーニング装置
６３：給紙トレイ
６４：給紙コロ
６５：搬送ローラ対
６６：レジストローラ対
６７：搬送ガイド
７０：定着装置
８０：定着装置
８１：第１定着部
８２：第２定着部
８３：定着ローラ
８４：加圧ローラ
８５：定着装置
８６：定着ローラ
８７：加圧ローラ
９０：定着装置
９１：定着ローラ
９２：加圧ローラ
９５：定着装置
９６：定着ベルト
Ｐ：記録材
1: Heat source 2: Reflector plate 3: Heated object 10: Sheet member conveying device 11, 12: Roller 13: Conveyor belt 14: Sheet member 15: First reflector 15a: Opening 16 of first reflector 16: Halogen heater 17 : Second reflecting plate 18: rotation detecting means 19: heater control device 20: heat pipe 21: hollow rotating body 22: reflecting plate 23: fan 25: reflecting plate 26: thermoelectric conversion element 27: auxiliary heater 30: reflecting plate 31: Heat source 50: Image forming unit 51: Paper feeding unit 52: Intermediate transfer belt 53: Photoconductor 54: Charging device 55: Writing device 56: Developing device 57: Primary transfer device 58: Cleaning device 59: Driving roller 60: Secondary Transfer roller pair 61: Support roller 62: Cleaning device 63: Paper feed tray 64: Paper feed roller 65: Transport roller pair 66: Registration roller pair 67: Transport guide 70: Fixing device 80: fixing device 81: first fixing unit 82: second fixing unit 83: fixing roller 84: pressure roller 85: fixing device 86: fixing roller 87: pressure roller 90: fixing device 91: fixing roller 92: pressure Roller 95: Fixing device 96: Fixing belt P: Recording material
Claims (17)
15. The image forming apparatus according to claim 13, wherein the toner to be used contains at least a binder resin and a release agent, and the binder resin has a ½ outflow temperature of 110 to 145 ° C. in a Koka flow tester. At least one selected from the group consisting of a polyester resin as a main component and a release fatty acid type carnauba wax having a acid value of 5 or less, a montan ester wax, an oxidized rice wax having an acid value of 10 to 30 and a synthetic ester wax as the release agent. An image forming apparatus comprising a seed.
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