JP4436405B2 - 画像形成記録装置 - Google Patents
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Description
(イ)安価に構成可能な単一の中間転写体により用紙へトナー転写を行うカラー画像形成記録装置においては、各色毎の中間転写体を有する同一4色印刷速度(ページ/分で表記される)のカラー画像形成記録装置と比して4倍の定着速度{定着ローラの周速(mm/秒)で表記される}が要求され、高速定着を実現しなければならない。
(ロ)画像形成記録装置に電源投入してから、最初の印刷が始まるまでの時間(ファーストプリント時間)を短くするためには、熱容量の大きい定着ローラ表面ゴム層のゴム厚を小さくする必要があるが、その場合は、ゴム厚が厚い場合と比較して、トナーに大きい熱および圧力を加える必要がある。
(ハ)画像形成記録装置の使い勝手を向上するための定着ローラ表面にオイルの供給を全く行わないオイルレス定着方式においては、ワックスを含浸したトナーは硬い殻に覆われているため、定着部では、大きい熱および圧力を加える必要がある。
上記(イ)(ロ)(ハ)をすべて満足できる加圧ベルト型定着方式について検討を行ったところ、従来技術の加圧手段および加圧条件では実現できないことが判明した。
以下に説明する実施例では、単一の中間転写体により用紙へのトナー転写を行うカラー画像形成記録装置において、高速定着を実現でき、ファーストプリント時間を短くでき、かつオイルレス定着を実現する、定着装置を有する画像形成記録装置を提供する。
入口加圧部材(用紙予熱+トナー溶融の大部分):加圧力(△+○、中)
中央加圧部材(トナー溶融の一部+トナー用紙定着の大部分):加圧力(△+◎、大)
出口加圧部材(トナー用紙定着の一部+用紙剥離の全部):加圧力(△+○、中)
これから、高速定着、短いウォームアップ時間、オイルレストナー定着を実現するために3ケの加圧部材を用い、加圧力は用紙進入側から2番目の加圧部材を1、3番目より大とした。
定着を実現する加圧条件について、図5、図6を用いて説明する。図5、図6は、図1に示すような3ケの加圧部材の140℃で定着できる条件を基に、2ケの加圧部材の加圧条件は固定、他の1ケの加圧部材の加圧条件を変えて、等しい定着温度(140℃)で定着できる加圧条件をプロットしたものである。図5は低定着速度(100mm/s)の場合の結果を示しており、図6は高定着速度(200mm/s)の場合の結果を示している。
定着装置では、ニップ部の形状が定着ローラ側が凸な形状をしているため、用紙を通紙すると、ニップ出口より出てくる用紙は定着ローラ2側に巻付き気味である。用紙が巻付き気味である挙動は、出口加圧部材8cの圧力を高め、定着ローラ2のゴム層5を弾性変形させることにより、ニップ出口の形状を定着ローラ側に局所的に凹な形状にすることが有効であり、出口加圧部材の圧力と用紙の剥離の状況を図7により説明する。
(1)ニップ幅:入口加圧部材(例4.5mm)>中央加圧部材(例3.5mm)>出口加圧部材(例2mm)
(2)面圧:中央加圧部材(例0.5MPa)>出口加圧部材(例0.22MPa),入口加圧部材(例0.2MPa)
(3)加圧力(ニップ幅と面圧の積に対応):中央加圧部材>入口加圧部材,出口加圧部材
の順であり、図6の結果も併せて考えると、望ましい加圧条件の具体的範囲は下記である。
(a)入口加圧部材:(1)ニップ幅:3(mm)から7(mm)、(2)面圧:0.05(MPa)より0.2(MPa)
(b)中央加圧部材:(1)ニップ幅:2(mm)より4(mm)、(2)面圧:0.2(MPa)より0.5(MPa)
(c)出口加圧部材:(1)1(mm)より3(mm)、(3)面圧:0.1(MPa)より0.3(MPa)
このように、入口加圧部材、中央加圧部材、出口加圧部材で要求される加圧条件が求められることから、各加圧部材8a,8b,8cは独立した加圧手段9a,9b,9cにより加圧されることが望ましい。
(1)ニップ幅確保:加圧パッドが有利
(2)面圧付与:同等
(3)ベルト回転負荷:加圧ローラが有利
これから、入口加圧部材としては、ニップ幅確保が重要であることから加圧パッドが好適、中央加圧部材としては、面圧、ニップ幅ともに要求されるため、加圧ローラもしくは加圧パッド、出口加圧部材は、ニップ幅は要求されず面圧が要求されることから、加圧ローラもしくは加圧パッド、とすることが望ましい。
(1)入口加圧部材:加圧パッド、中央加圧部材:加圧パッド、出口加圧部材:加圧パッド、
(2)入口加圧部材:加圧パッド、中央加圧部材:加圧ローラ、出口加圧部材:加圧パッド、
(3)入口加圧部材:加圧パッド、中央加圧部材:加圧パッド、出口加圧部材:加圧ローラ、
とする構成のうちのいずれかが望ましい。このような構成とすることにより、本実施例で述べた加圧条件が実現でき、高速定着を実現できる。
非回転型加圧部材表面材とベルト裏面材の加圧接触時における静摩擦係数について図11を用いて説明する。ここでは、ベルト材として、耐熱性の高いポリイミドベルトを用いた場合を対象とした測定結果を示す。
(1)非回転型加圧部材表面材がステンレスの場合:0.1
(2)非回転型加圧部材表面材がシリコンゴムの場合:1.0
(3)非回転型加圧部材表面材がフッ素繊維シートの場合(潤滑剤(フッ素オイル)無し):0.08
(4)非回転型加圧部材表面材がフッ素繊維シートの場合(潤滑剤(フッ素オイル)有り):0.03
これから、非回転型加圧部材表面材として、シリコンゴム層の上にフッ素繊維シートを設けることにより、潤滑剤無の場合は(1)並みに摩擦係数を低くできる。さらに潤滑剤を設けることにより、著しく摩擦係数を低くできることが明らかになった。尚、潤滑剤としては、フッ素繊維と親和性の高いフッ素オイルを用いるとよい。
また、従来知られているベルト内周面に接触するように潤滑剤供給部(フェルトなどからなる)を設ける構成と、本実施例の構成とでの一定時間回転時の潤滑剤漏れ量を比較すると、図16のようになり、本実施例の構成とすることにより、漏れ量を著しく低減することができる。
駆動ローラ23、ベルトに張力を与えるテンションローラを兼ね備えた従動ローラ16により垂直方向に張架され矢印方向に一定速度で回転する感光体ベルト25と、感光体ベルト25と接触配置される中間転写体27と、感光体ベルト25の表面を一様に帯電する帯電器17と、一様に帯電された感光体ベルト25表面を露光して該表面に静電潜像を形成する露光装置14と、感光体ベルト25の水平面に当接するよう配置され静電潜像を現像してトナー像を形成する4つの現像器15a、15b、15c、15dと、用紙など記録媒体28を収納したカセット13から記録媒体を給紙する給紙ローラ20と、カセット13より給紙された記録媒体の姿勢を矯正するレジストローラ21と、トナー像を記録媒体に転写する転写ローラ22と、定着装置1と、定着された記録媒体を機外へ排出する排紙部24と、感光体ベルト25表面に残留する電荷を除去するイレーズランプ19と、残留するトナーを除去するブレード18と、転写後に中間転写体27表面に残留するトナーを除去するクリーナ26を備える。
電源投入後、プリント待機状態になったプリンタ本体に図示されない情報処理装置からプリント信号が送られると、露光装置14より、トナー像に該当する部位にレーザ光が、帯電器17により一様に帯電された感光体ベルト25上に照射され、感光体ベルト25上には静電潜像が形成される。
まず、感光体ベルト25上に露光装置14によりシアン色のトナー像に対応する静電潜像を形成し、シアン現像器15dにより現像しトナー像とする。ここで、15dはシアン色のトナーを使用する現像器、15cはマゼンタ色のトナーを使用する現像器、15bはイ
エロー色のトナーを使用する現像器、15aはブラック色のトナーを使用する現像器であり、各現像器にはバイアス電圧を制御することにより現像機能が付与または消失されるようになっている。感光体ベルト25上に形成されたトナー像は中間転写体27との接触部で中間転写体27表面に転写され、該表面に保持される。
一方、トナー像転写後の感光体ベルト25上は感光体ベルト25表面に残留する電荷をイレーズランプ19で除去した後、転写されずに残留したトナーをブレード18により除去する構成になっている。
これら感光体ベルト25表面を初期状態に戻す工程が終了した後、次色であるマゼンタ色のトナー像を同様に感光体ベルト25表面に形成し、中間転写体27表面上に保持されている前記シアン色のトナー像に重ねあわせて転写して中間転写体27上に保持する。
Claims (3)
- ヒータを内蔵した定着ローラと、
ベルト加圧部とを有し、
未定着トナー画像を記録媒体に定着させる定着装置において、
前記ベルト加圧部は、エンドレスベルトと、前記定着ローラに前記エンドレスベルトを裏面から押し当てニップを形成する加圧部材とを有し、
前記加圧部材は、回転型加圧部材と非回転型加圧部材の両方を含み、
前記加圧部材を、前記記録媒体進入側で前記ニップの入口より入口加圧部材、中央加圧部材、出口加圧部材に分割し、
前記入口加圧部材および前記中央加圧部材をいずれも前記非回転型加圧部材とし、前記出口加圧部材を前記回転型加圧部材とし、
前記中央加圧部材の加圧力(=面圧*ニップ幅)は、前記入口加圧部材の加圧力、前記出口加圧部材の加圧力よりも大きくし、
前記出口加圧部材の面圧が0.1MPaから0.3MPaの範囲にあり、
前記定着ローラ表面にオイル供給を行なうことなしにワックスを含むトナーを用いた未定着トナー画像を記録媒体に定着させることを特徴とする定着装置。 - 定着速度が200mm/sより大きいことを特徴とする請求項1に記載の定着装置。
- 請求項1または2に記載の定着装置を備えた画像形成記録装置。
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