JP5405900B2 - Fixing apparatus and image forming apparatus - Google Patents
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- Fixing For Electrophotography (AREA)
Description
本発明は、トナーを定着させる定着装置および当該定着装置を備えた画像形成装置に関する。 The present invention relates to a fixing device that fixes toner and an image forming apparatus including the fixing device.
電子写真法に基づいて画像を形成する電子写真方式の画像形成装置(以下、電子写真方式の画像形成装置を単に「画像形成装置」という)は、良好な画質品位を有する画像を容易に形成することができる。画像形成装置は、複写機、プリンタ、ファクシミリ装置および複合機などに広く利用される。画像形成装置は、たとえば感光体と、帯電手段と、露光手段と、現像手段と、転写手段と、定着手段とを含む。画像形成装置は、感光体およびこれらの手段を用いて帯電工程、露光工程、現像工程、転写工程および定着工程を行う。画像形成装置は、記録紙に画像を形成する装置である。 An electrophotographic image forming apparatus that forms an image based on electrophotography (hereinafter, the electrophotographic image forming apparatus is simply referred to as an “image forming apparatus”) easily forms an image having good image quality. be able to. An image forming apparatus is widely used for a copying machine, a printer, a facsimile machine, a multifunction machine, and the like. The image forming apparatus includes, for example, a photoconductor, a charging unit, an exposure unit, a developing unit, a transfer unit, and a fixing unit. The image forming apparatus performs a charging process, an exposure process, a development process, a transfer process, and a fixing process using the photoreceptor and these means. The image forming apparatus is an apparatus that forms an image on recording paper.
定着工程を行う定着手段として、たとえば熱ローラ定着方式の定着装置が用いられる。熱ローラ定着方式の定着装置は、定着ローラと、加圧ローラとを含む。定着ローラおよび加圧ローラは、互いに圧接するローラ対である。定着ローラおよび加圧ローラの少なくともいずれか一方の内部には、加熱手段としてハロゲンヒータなどの熱源が含まれる。 As a fixing means for performing the fixing process, for example, a heat roller fixing type fixing device is used. The heat roller fixing type fixing device includes a fixing roller and a pressure roller. The fixing roller and the pressure roller are a pair of rollers in pressure contact with each other. At least one of the fixing roller and the pressure roller includes a heat source such as a halogen heater as a heating unit.
定着工程において、熱源が定着に必要な所定の温度(以下「定着温度」という)までローラ対を加熱した後に、未定着トナー像が形成された紙などの記録紙が、定着ローラと加圧ローラとの圧接部である定着ニップ部に供給される。定着ニップ部を通過する未定着トナー像は、定着ローラおよび加圧ローラの少なくともいずれか一方から伝わる熱と、定着ローラおよび加圧ローラによる圧力とによって、記録紙に定着される。定着ニップ部のうち記録紙が通過した部分(以下「通紙部」という)は、温度が低下するが、加熱源によって定着温度まで加熱される。 In the fixing process, after the heat source heats the roller pair to a predetermined temperature required for fixing (hereinafter referred to as “fixing temperature”), a recording paper such as paper on which an unfixed toner image is formed is fixed to the fixing roller and the pressure roller. Is supplied to a fixing nip portion which is a pressure contact portion. The unfixed toner image passing through the fixing nip portion is fixed on the recording paper by heat transmitted from at least one of the fixing roller and the pressure roller and pressure by the fixing roller and the pressure roller. The portion of the fixing nip where the recording paper has passed (hereinafter referred to as “sheet passing portion”) is heated to the fixing temperature by a heating source, although the temperature is lowered.
定着ローラとして、弾性層を表面に設けた定着ローラ(以下「弾性ローラ」という)が用いられると、定着ニップ部において、弾性ローラ表面の弾性層が未定着トナー像の凹凸に対応して弾性変形する。弾性ローラは、未定着トナー像を覆い包むようにして未定着トナー像に接触するので、単色画像に比べてトナー量の多いカラーの未定着トナー像に対して、定着性を良好にする。 When a fixing roller having an elastic layer on the surface (hereinafter referred to as “elastic roller”) is used as the fixing roller, the elastic layer on the surface of the elastic roller is elastically deformed corresponding to the unevenness of the unfixed toner image at the fixing nip portion. To do. The elastic roller is in contact with the unfixed toner image so as to cover the unfixed toner image, so that the fixing property is improved for a color unfixed toner image having a larger amount of toner than a single color image.
弾性ローラは、弾性ローラ表面の弾性層の歪み解放効果によって、単色画像に比べてオフセットしやすいカラートナーの離型性を向上させる。具体的には、定着ニップ部で圧縮され、歪の生じた弾性層は、定着ニップ部の出口で、その歪が解放されるので、定着ニップ部の出口では、弾性層とトナー像との間にずれが生じる。その結果、弾性層のトナー像に対する付着力が低減され、離型性が向上する。 The elastic roller improves the releasability of the color toner that is more likely to be offset than a monochromatic image due to the strain relief effect of the elastic layer on the surface of the elastic roller. Specifically, the elastic layer that has been compressed and distorted at the fixing nip portion is released from the distortion at the exit of the fixing nip portion. Deviation occurs. As a result, the adhesive force of the elastic layer to the toner image is reduced and the releasability is improved.
定着ニップ部における定着ローラおよび加圧ローラの形状であるニップ形状は、定着ローラ側に凸(逆ニップ形状)となるので、定着ローラと記録紙との剥離性能を向上させる。定着ローラと記録紙とを剥離する剥離手段として、たとえば剥離爪を用いることなく記録紙と定着ローラとの剥離が可能なセルフストリッピングが実現され、剥離手段に起因する画像欠陥が解消される。フルカラー印刷の可能な画像形成装置に備えられる定着装置では、弾性ローラの弾性層として、たとえばシリコンゴムなどが用いられる。 The nip shape, which is the shape of the fixing roller and the pressure roller in the fixing nip portion, is convex toward the fixing roller (reverse nip shape), thereby improving the separation performance between the fixing roller and the recording paper. As the peeling means for peeling the fixing roller and the recording paper, for example, self-stripping capable of peeling the recording paper and the fixing roller without using a peeling claw is realized, and image defects caused by the peeling means are eliminated. In a fixing device provided in an image forming apparatus capable of full color printing, for example, silicon rubber or the like is used as an elastic layer of an elastic roller.
フルカラー印刷の可能な画像形成装置に備えられる定着装置において、高速化に対応するためには、定着ニップ部の記録紙搬送方向の幅であるニップ幅を広くする必要がある。ニップ幅を広くする手段として、弾性ローラの弾性層を厚くし、または弾性ローラ径を大きくするという2つの方法が挙げられる。しかし、弾性ローラの弾性層の熱伝導性は非常に低いので、弾性ローラ内部に加熱手段がある弾性ローラの弾性層を厚くすると、ウォームアップ時間が長くなる。プロセス速度を高速化すると、定着ローラの温度が定着温度に追従することができなくなる。弾性ローラ径を大きくすると、加熱手段の消費電力が増大する。 In a fixing device provided in an image forming apparatus capable of full-color printing, in order to cope with an increase in speed, it is necessary to widen the nip width that is the width of the fixing nip portion in the recording paper conveyance direction. As means for increasing the nip width, there are two methods of increasing the elastic layer of the elastic roller or increasing the diameter of the elastic roller. However, since the thermal conductivity of the elastic layer of the elastic roller is very low, if the elastic layer of the elastic roller having heating means inside the elastic roller is thickened, the warm-up time becomes longer. When the process speed is increased, the temperature of the fixing roller cannot follow the fixing temperature. Increasing the elastic roller diameter increases the power consumption of the heating means.
特許文献1には、定着ローラと、加圧ローラと、加熱ローラと、定着ベルトとを含んだベルト定着方式の定着装置が開示されている。定着ローラと、加熱用ヒータを内部に含む加熱ローラとの間には、定着ベルトが掛け渡され、定着ベルトを介して、定着ローラと加圧ローラとが圧接させる。広いニップ幅を確保するために、定着ローラのスポンジゴムなどからなる弾性層は厚く設けられ低硬度である。ウォームアップ時間を短くするために、加熱手段である加熱ローラによって熱容量の小さい定着ベルトが加熱される。熱容量の大きい弾性層は加熱されない。 Patent Document 1 discloses a belt fixing type fixing device including a fixing roller, a pressure roller, a heating roller, and a fixing belt. A fixing belt is stretched between the fixing roller and a heating roller including a heater for heating, and the fixing roller and the pressure roller are brought into pressure contact with each other via the fixing belt. In order to ensure a wide nip width, an elastic layer made of sponge rubber or the like of the fixing roller is provided thick and has a low hardness. In order to shorten the warm-up time, the fixing belt having a small heat capacity is heated by a heating roller as heating means. The elastic layer having a large heat capacity is not heated.
特許文献2には、鮮明な画像定着を行うために、カラートナーを包み込む弾力性がある定着ベルトを用いたベルト定着方式の定着装置が開示されている。
特許文献1に示されるように、広いニップ幅を確保するために、定着ローラの硬度は下げられる。特許文献2に示されるように、カラートナーを包み込むために、定着ベルトは、ある程度の弾力性が必要とされる。ベルト定着は、ローラ定着に比べて、ホットオフセットや使用紙巻きつきが発生しやすいので、良好な定着が得られる温度範囲(以下、「定着可能温度範囲」という)が狭い。ベルト定着は、定着可能温度範囲が狭いので、紙種、環境、またはトナー量が変化したときに、定着不良、画像荒れ、または定着部材への使用紙巻きつきが生じやすくなり、画質および利便性が損なわれる。そのために、コスト高な温度制御が必要になり、記録紙が限定され、画質を犠牲にしたトナーの薄層化を強いられ、多量のワックスが添加され、さらには定着強度不足が発生するという問題がある。
As shown in Patent Document 1, the hardness of the fixing roller is lowered in order to ensure a wide nip width. As shown in
定着可能温度範囲を広げるためには、画像面と接する側の部材が圧力から開放されたときに、画像面と接する側の部材である定着ベルトおよび定着ローラが瞬時に復元することが必要である。定着ベルトの弾力性が大きい場合には、定着ローラが瞬時に復元しても、定着ベルトが定着ローラの復元に追従することができない。定着ローラの硬度が低い場合には、定着ローラの反発性が低下するので瞬時の復元性が十分得られない。 In order to widen the fixable temperature range, it is necessary to instantaneously restore the fixing belt and the fixing roller, which are members in contact with the image surface, when the member in contact with the image surface is released from pressure. . When the elasticity of the fixing belt is large, the fixing belt cannot follow the restoration of the fixing roller even if the fixing roller is instantaneously restored. When the hardness of the fixing roller is low, the resilience of the fixing roller is lowered, so that the instantaneous restoring property cannot be obtained sufficiently.
本発明の目的は、従来の技術よりも被定着部材上にトナーを定着させることができる温度範囲が広い定着装置および当該定着装置を備えた画像形成装置を提供することである。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a fixing device having a wider temperature range capable of fixing toner onto a member to be fixed than in the prior art, and an image forming apparatus including the fixing device.
被定着部材上のトナー像と接して前記トナー像を前記被定着部材に定着させる無端状の定着ベルトと、
前記定着ベルトを加熱する加熱ローラと、
前記加熱ローラと共に前記無端状の定着ベルトが張架され、前記被定着部材上のトナー像と前記定着ベルトを介して接する定着ローラと、
前記定着ベルトを介して前記定着ローラに圧接する加圧ローラとを備え、
前記定着ベルトは、前記被定着部材上のトナー像と接する接触面を基準として、前記定着ローラとの接触面に向かってフッ素樹脂層、ゴム弾性層および樹脂基材層を有し、
前記樹脂基材層は、厚みが50μm以上90μm以下のポリイミドからなり、
前記フッ素樹脂層は、厚みが5μm以上20μm以下のテトラフルオロエチレンとパーフルオロアルキルビニルエーテルとの共重合体からなり、
前記ゴム弾性層の厚みは、30μm以上150μm以下であって、
前記定着ベルトの外径をAmmとし、外径13mmで前記定着ベルト幅よりも十分に長い第1の金属シャフトに前記定着ベルトを通して、前記第1の金属シャフトの両端を固定した状態で、さらに前記定着ベルト幅よりも十分長く、前記定着ベルト幅で割った重さが0.359g/mmで外径13mmの第2の金属シャフトを前記定着ベルトが下に伸びるように前記定着ベルトに通したときの前記定着ベルトの上下方向の長さをBmmとし、
定着ベルトの柔軟性をSとしたときに、次式
S=(B−A)/A
で表される定着ベルトの柔軟性Sが0.15〜0.24であり、
前記定着ローラは、長さ50cmの糸に吊るした外径11mmで重さが7gの錘が、静止状態において、定着ローラの中心軸線を含んだ水平面上に前記錘の重心が配置されるように接する最下点にあるとき、錘を前記最下点からH1=10cmの高さだけ引き上げ、錘を静かに放して錘を定着ローラに衝突させたときに錘が跳ね返った最下点からの高さをH2とし、定着ローラの反発係数をRとしたときに、次式
R=H2/H1
で表される定着ローラの反発係数Rが0.6以上であることを特徴とする定着装置である。
An endless fixing belt that contacts the toner image on the fixing member and fixes the toner image on the fixing member;
A heating roller for heating the fixing belt;
The endless fixing belt is stretched together with the heating roller, and the fixing roller is in contact with the toner image on the fixing member via the fixing belt;
A pressure roller in pressure contact with the fixing roller via the fixing belt,
The fixing belt has a fluororesin layer, a rubber elastic layer, and a resin base material layer toward a contact surface with the fixing roller with reference to a contact surface in contact with the toner image on the member to be fixed,
The resin substrate layer is made of polyimide having a thickness of 50 μm or more and 90 μm or less,
The fluororesin layer is made of a copolymer of tetrafluoroethylene and perfluoroalkyl vinyl ether having a thickness of 5 μm or more and 20 μm or less,
The rubber elastic layer has a thickness of 30 μm to 150 μm,
With the outer diameter of the fixing belt being A mm, the fixing belt is passed through a first metal shaft having an outer diameter of 13 mm and sufficiently longer than the width of the fixing belt, and both ends of the first metal shaft are fixed. It is sufficiently longer than the fixing belt width, and the weight divided by the fixing belt width is 0. The vertical length of the fixing belt when passing through a second metal shaft of 359 g / mm and an outer diameter of 13 mm through the fixing belt so that the fixing belt extends downward is Bmm,
When S is the flexibility of the fixing belt, S = (B−A) / A
The flexibility S of the fixing belt represented by: 0.15 to 0.24 ,
In the fixing roller, a weight having an outer diameter of 11 mm and a weight of 7 g suspended from a thread of 50 cm in length is arranged so that the center of gravity of the weight is arranged on a horizontal plane including the central axis of the fixing roller in a stationary state. When at the lowest point of contact, the weight is lifted from the lowest point by a height of H1 = 10 cm, and when the weight is gently released to cause the weight to collide with the fixing roller, the height from the lowest point at which the weight rebounds. When the thickness is H2 and the repulsion coefficient of the fixing roller is R, the following equation is given: R = H2 / H1
The fixing device is characterized in that the restitution coefficient R of the fixing roller is 0.6 or more.
また本発明は、前記定着ローラに前記加圧ローラが圧接する領域である定着ニップ部の面圧が1.4kgf/cm2以上であることを特徴とする。 In the invention, it is preferable that a surface pressure of a fixing nip portion, which is a region where the pressure roller is in pressure contact with the fixing roller, is 1.4 kgf / cm 2 or more.
また本発明は、前記定着ローラの硬度は、アスカーC30度以上50度以下であることを特徴とする。 In the invention, it is preferable that the fixing roller has an Asker C hardness of 30 to 50 degrees.
また本発明は、前記トナー像を形成するトナーの全重量に対するトナーワックスの重量が占める比率は1.5重量%以上、4.8重量%以下であることを特徴とする。 In the invention, it is preferable that the ratio of the weight of the toner wax to the total weight of the toner forming the toner image is 1.5% by weight or more and 4.8% by weight or less.
また本発明は、前記定着ローラは、前記定着ベルトと接する表面部が弾性層によって形成され、
前記弾性層の厚み寸法は、4mm以上であって6mm以下であることを特徴とする。
Further, in the present invention, the fixing roller has a surface portion in contact with the fixing belt formed of an elastic layer,
The elastic layer has a thickness dimension of 4 mm or more and 6 mm or less.
また本発明は、前記定着ローラは、前記定着ベルトと接する表面部が弾性層によって形成され、
前記弾性層は、前記定着ベルトを介して前記加圧ローラによって圧接されているときの厚み寸法と、圧接されていないときの厚み寸法との比率が、25%以上であって35%以下であることを特徴とする。
Further, in the present invention, the fixing roller has a surface portion in contact with the fixing belt formed of an elastic layer,
The ratio of the thickness dimension when the elastic layer is pressed by the pressure roller via the fixing belt and the thickness dimension when the elastic layer is not pressed is 25% or more and 35% or less. It is characterized by that.
また本発明は、前記定着装置を備えることを特徴とする画像形成装置である。 According to another aspect of the present invention, there is provided an image forming apparatus comprising the fixing device.
本発明によれば、定着ベルトは、定着ベルトの外径をAとし、外径13mmで定着ベルト幅よりも十分に長い第1の金属シャフトに定着ベルトを通して、第1の金属シャフトの両端を固定した状態で、さらに定着ベルト幅よりも十分長く、定着ベルト幅で割った重さが0.359g/mmで外径13mmの第2の金属シャフトを定着ベルトが下に伸びるように定着ベルトに通したときの定着ベルトの上下方向の長さをBとし、定着ベルトの柔軟性をSとしたときに、次式
S=(B−A)/A
で表される定着ベルトの柔軟性Sが0.15〜0.24であり、定着ローラは、長さ50cmの糸に吊るした外径11mmで重さが7gの錘が、静止状態において、定着ローラの中心軸線を含んだ水平面上に錘の重心が配置されるように接する最下点にあるとき、錘を最下点からH1=10cmの高さだけ引き上げ、錘を静かに放して錘を定着ローラに衝突させたときに錘が跳ね返った最下点からの高さをH2とし、定着ローラの反発係数をRとしたときに、R=H2/H1で表される定着ローラの反発係数Rが0.6以上であるので、従来よりも被定着部材上にトナーを定着させることができる温度範囲を広くすることができる。
According to the present invention, the fixing belt has the outer diameter of the fixing belt A, the fixing belt is passed through the first metal shaft having an outer diameter of 13 mm and sufficiently longer than the width of the fixing belt, and both ends of the first metal shaft are fixed. In this state, it is sufficiently longer than the fixing belt width, and the weight divided by the fixing belt width is 0. When the second metal shaft having an outer diameter of 359 g / mm is passed through the fixing belt so that the fixing belt extends downward, the vertical length of the fixing belt is B, and the flexibility of the fixing belt is S. When S = (B−A) / A
The fixing belt has a flexibility S of 0.15 to 0.24 , and the fixing roller is fixed in a stationary state with a weight of 11 g and an outer diameter of 11 mm suspended on a 50 cm long thread. When it is at the lowest point that touches so that the center of gravity of the weight is placed on the horizontal plane including the central axis of the roller, lift the weight from the lowest point by a height of H1 = 10 cm, and gently release the weight to release the weight. When the height from the lowest point where the weight bounces when colliding with the fixing roller is H2, and the restitution coefficient of the fixing roller is R, the restitution coefficient R of the fixing roller represented by R = H2 / H1 Is 0.6 or more, the temperature range in which the toner can be fixed on the member to be fixed can be made wider than in the past.
また本発明によれば、前記定着装置を備えているので、従来の技術よりも被定着部材上にトナーを定着させることができる温度範囲が広い定着装置を備えた画像形成装置を提供することができる。 In addition, according to the present invention, since the fixing device is provided, an image forming apparatus including a fixing device having a wider temperature range capable of fixing toner onto a member to be fixed than the conventional technique is provided. it can.
以下の説明においては、各形態に先行する形態ですでに説明している事項に対応している部分には同一の参照符を付し、重複する説明を略する場合がある。構成の一部のみを説明している場合、構成の他の部分は、先行して説明している形態と同様とする。実施の各形態で具体的に説明している部分の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、実施の形態同士を部分的に組合せることも可能である。またそれぞれの実施形態は、本発明に係る技術を具体化するために例示するものであり、本発明の技術的範囲を限定するものではない。本発明に係る技術内容は、特許請求の範囲に記載された技術的範囲内において、種々の変更を加えることが可能である。 In the following description, parts corresponding to matters already described in the forms preceding each form may be denoted by the same reference numerals, and overlapping descriptions may be omitted. When only a part of the configuration is described, the other parts of the configuration are the same as those described in the preceding section. Not only the combination of the parts specifically described in each embodiment, but also the embodiments can be partially combined as long as the combination does not hinder. Moreover, each embodiment is illustrated in order to embody the technique which concerns on this invention, and does not limit the technical scope of this invention. The technical contents according to the present invention can be variously modified within the technical scope described in the claims.
図1は、本発明の実施の第1形態に係る定着装置2の構成を模式的に示す断面図である。画像形成装置1に含まれる定着装置2は、定着ローラ3と、加圧ローラ4と、無端状の定着ベルト5と、定着ベルト5を懸架し加熱するための加熱ローラ6と、加熱ローラ6と加圧ローラ4をそれぞれ加熱するための熱源であるヒータランプ7a,7bと、定着ベルト5および加圧ローラ4などの温度を検出する温度検出手段を構成する温度センサとして第1サーミスタ10および第2サーミスタ11とを備える。
FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of the fixing
定着ローラ3は、略円筒形の形状を有し、略円筒形の中心軸から外周に向かって芯金および弾性層が形成される2層構造である。芯金には、鉄、ステンレス鋼、アルミニウムまたは銅などの金属あるいは、それらの合金などが用いられる。弾性層には、シリコンゴムまたはフッ素ゴムなどの耐熱性を有するゴム材料が適している。本実施形態において、定着ローラ3の直径は30mmである。芯金には、直径20mmのステンレス鋼が用いられ、弾性層には、厚さ5mmのシリコンスポンジゴムが用いられる。定着ローラ3は、略円筒形の中心軸を中心として回転可能に設けられ、加圧ローラ4の回転に従動回転する。定着ローラ3が、定着ベルト5を介して加圧ローラ4に圧接することによって、定着ベルト5を介して、定着ローラ3と加圧ローラ4とが互いに当接する部分である定着ニップ部12が形成される。
The fixing
加圧ローラ4は、略円筒形の形状を有し、略円筒形の中心軸から外周に向かって芯金、弾性層および離型層が形成される3層構造である。芯金には、鉄、ステンレス鋼、アルミニウム銅などの金属あるいは、それらの合金などが用いられる。弾性層にはシリコンゴムまたはフッ素ゴムなどの耐熱性を有するゴム材料が適している。離型層にはPFA(テトラフルオロエチレンとパーフルオロアルキルビニルエーテルとの共重合体)またはPTFE(ポリテトラフルオロエチレン)などのフッ素樹脂が適している。本実施形態において、加圧ローラ4の直径は30mmである。芯金には、直径26mm、肉厚2mmの鉄(STKM)が用いられる。弾性層には、厚さ2mmのシリコンソリッドゴムが用いられる。離型層には、厚さ50μmのPFAチューブが用いられる。
The
ヒータランプ7aは、加圧ローラ4の内部に配置され、加圧ローラ4を加熱する。図示しない制御回路が図示しない電源回路からヒータランプに電力を供給(通電)させることによって、ヒータランプ7aが発光し、ヒータランプ7aから赤外線が放射される。加圧ローラ4は、加圧ローラ4の内周面がヒータランプ7aから放射される赤外線を吸収することによって、加圧ローラ4全体が加熱される。本実施形態では、定格電力300Wのヒータランプ7aが使用される。
The
加圧ローラ4は、略円筒形の中心軸を中心として回転可能に設けられる。加圧ローラ4は、図示しない駆動手段である駆動モータによって回転駆動するローラ状部材である。定着ローラ3は、定着ベルト5を介して加圧ローラ4に圧接することで定着ニップ部12を形成すると同時に、従動回転することによって定着ベルト5を搬送する。定着ローラ3は、加圧ローラ4とは逆方向に回転する。
The
定着ローラ3と加圧ローラ4とは、所定の荷重、たとえば400Nで互いに圧接される。定着ローラ3と加圧ローラ4とが圧接されると、定着ニップ部12が形成される。本実施形態においては、定着ニップ部12の記録紙搬送方向の幅(以下「ニップ幅」という)は8mmである。定着ニップ部12には、未定着トナー画像を担持した被定着部材である記録紙8が給紙される。記録紙8が定着ニップ部12を通過することによって、記録紙8にはトナー画像が定着される。記録紙8が定着ニップ部12を通過する際、定着ベルト5は、記録紙8のトナー画像形成面に当接し、加圧ローラ4は、記録紙8におけるトナー画像形成面とは裏面側の面に当接する。
The fixing
定着ベルト5は、装着しない状態で、直径が50mmである。定着ベルト5は、ポリイミドなどの耐熱樹脂、または、ステンレスおよびニッケルなどの金属材料からなる中空円筒状の基材が形成される。基材の表面には、耐熱性および弾性に優れた、たとえばシリコンゴムなどのエラストマー材料からなる弾性層が形成される。弾性層の表面には、耐熱性および離型性に優れた、たとえばPFAまたはPTFEなどのフッ素樹脂である合成樹脂材料からなる離型層が形成される。定着ベルト5は、基材、弾性層および離型層の3層構成である。本実施形態においては、基材として厚さ70μmのポリイミドが用いられ、弾性層として厚さ150μmのシリコンゴムが用いられ、離型層として厚さ30μmのPFAチューブが用いられる。
The fixing
加熱ローラ6によって所定の温度に加熱された定着ベルト5は、定着ニップ部12を通過する未定着トナー画像が形成された記録紙8を加熱する。定着ベルト5は、加熱ローラ6と定着ローラ3とによって懸架される。定着ベルト5は、加圧ローラ4の回転に従動し、矢符R2の方向に回転する。加圧ローラ4が矢符R1の方向に回転し、定着ベルト5が矢符R2の方向に回転することによって、記録紙8が定着ニップ部12を通過する。
The fixing
加熱ローラ6は、略円筒形の形状を有し、略円筒形の中心軸から外周に向かって赤外線吸収層、芯金および保護層が形成された3層構造からなる。赤外線吸収層は、耐熱性のカーボン含有塗料が芯金内側に塗装、焼成されることによって形成される。芯金には、たとえば、鉄、ステンレス鋼、アルミニウム、銅などの金属またはそれらの合金が用いられる。保護層としては、PFA(テトラフルオロエチレンとパーフルオロアルキルビニルエーテルとの共重合体)またはPTFE(ポリテトラフルオロエチレン)などのフッ素樹脂が適している。保護層は、定着ベルト5と加熱ローラ6との接触によって、定着ベルト5のポリイミド層および加熱ローラ6が磨耗することを防ぐ。
The
本実施形態においては、加熱ローラ6の直径は28mmであり、赤外線吸収層として厚さ100μmのカーボンブラック塗装が用いられ、芯金として直径28mmであって肉厚が1mmである中空アルミニウムが用いられる。保護層としては、厚さ50μmのPTFEコートが用いられる。
In the present embodiment, the
加熱ローラ6の内部には、加熱ローラ6を加熱するヒータランプ7bが配置される。図示しない制御回路が、図示しない電源回路からヒータランプ7bに電力を供給(通電)させることによって、ヒータランプ7bが発光し、ヒータランプ7bから赤外線が放射される。加熱ローラ6は、加熱ローラ6の内周面がヒータランプ7bから放射される赤外線を吸収することによって、加熱ローラ6全体が加熱される。本実施形態では、定格電力900Wのヒータランプ7bが使用される。加熱ローラ6には、加熱ローラ6から見て定着ローラ3が配置される方向とは逆方向に、所定の荷重、たとえば50Nが付与される。定着ベルト5にはテンションが与えられるので、加熱ローラ6は、定着ベルト5の回転に伴って回転する。
A
図2は、定着ベルト5の柔軟性測定方法を説明するための図である。図2(a)は、定着ベルト5の外径Aを示す。定着ベルト5の外径Aは、定着ベルト5が自重等で変形していない状態で測定することが好ましく、具体的には、定着ベルト5の外側の周長を測定し、それを円周率で割った値を定着ベルト5の外径Aとする。図2(b)は、第1の金属シャフトである金属パイプ21および第2の金属シャフトである測定用の荷重ローラ22が装着された状態の定着ベルト5を示す図である。
FIG. 2 is a diagram for explaining a method for measuring the flexibility of the fixing
金属パイプ21は外径13mmで定着ベルト5の幅よりも十分に長く、金属パイプ21に定着ベルト5を通して、金属パイプ21を水平にして両端を固定する。その状態で、測定用の荷重ローラ22を定着ベルト5の下側に通す。荷重ローラ22は外径13mmで、定着ベルト5の幅よりも長いものを用いる。本発明では荷重ローラ22は長さ330mm、重さ115gである。柔軟性を測定する定着ベルト5の外径Aは50mm、ベルト幅は320mmである。荷重ローラ22の重さを定着ベルト5の幅で割った値は0.359g/mmとなる。ここで、荷重ローラ22が定着ベルト5の外にはみ出す量は、定着ベルト5の一方の端と、もう一方の端とで同じ長さであることが望ましい。また、金属パイプ21及び荷重ローラ22は柔軟性測定時に撓まない事が望ましい。
The metal pipe 21 has an outer diameter of 13 mm and is sufficiently longer than the width of the fixing
荷重ローラ22が通された定着ベルト5の外側の上下方向の長さをBとすると、定着ベルト5が柔らかいほど、長さBの値は大きくなる。ここで、定着ベルト5の柔軟性Sとして、S=(B−A)/Aと定める。定着ベルト5が柔らかいほど柔軟性Sの値は大きくなる。た、定着ベルト5の柔軟性Sは、定着ベルト5の層構成、膜厚が同じ場合、定着ベルト5の外径Aに比例する。例えば、外径50mmの定着ベルト5の柔軟性が0.15のとき、定着ベルト5の層構成、膜厚が同じ場合、定着ベルト5の外径が40mmの柔軟性は0.12、定着ベルト5の外径が60mmの柔軟性は0.18となる。ただし定着ベルト5の外径が、金属パイプ21及び荷重ローラ22の外径に近づくと、前記比例関係は崩れてくる。その場合は、金属パイプ21及び荷重ローラ22の外径が定着ベルト5の外径の30%以下になるように、小径のパイプ及びローラを用いる。
Assuming that the length in the vertical direction outside the fixing
図3は、定着ローラ3の反発性測定方法を説明するための図である。定着ローラ3は水平に配置される。球状錘31は、外径11mm、重さが7gであって、長さ50cmの糸32に吊るされる。球状錘31は、静止状態において球状錘31の重心が定着ローラ3の中心軸線を含んだ水平面上に位置し、定着ローラ3と接するように配置される。球状錘31がこのように配置された位置を最下点33とする。球状錘31を吊るす高さは、球状錘31が最下点33に位置するように調整される。
FIG. 3 is a diagram for explaining a method for measuring the resilience of the fixing
次に、糸32が弛まないように、球状錘31は、最下点33から10cm引き上げられる。球状錘31が引き上げられた高さを初期高さH1とする。球状錘31を引き上げる方向は、定着ローラ3の軸方向と垂直な方向である。球状錘31が静かに放されると、球状錘31は定着ローラ3に当たり跳ね返る。このとき、最も高く上がった位置と最下点との垂直方向の差を戻り高さH2とする。定着ローラ3の反発性が高いほどH2は高くなる。定着ローラ3の反発係数Rとして、R=H2/H1と定める。定着ローラ3の反発性が高いほど反発係数Rの値は大きくなる。
Next, the
表1は、定着ベルト5の外径が50mmであり、フッ素樹脂層の厚みが本発明と相違する定着ベルト5の柔軟性Sと定着ローラ3の反発係数Rと定着性との関係を示す。記録紙は、坪量64gの普通紙である。記録紙の用紙サイズは、A4である。画像は、用紙搬送方向の先端および後端にトナーYMCBkの4層ブラックが設けられ、トナー量は1.0mg/cm2である。トナーワックス含有量は3%である。先端ボイドは3mmである。定着温度は、設定温度に対し一定になるように制御されるが、温度リップルなどの温度変動によって、設定値に対して±7.5℃であり、15℃の温度幅を持つ。
Table 1 shows the relationship among the flexibility S of the fixing
定着性は、前記温度変動の範囲内で、オフセットが無く、良好な定着画像が得られた場合は○、オフセットが生じた場合は△、定着直後に用紙巻きつきが発生した場合は×とした。紙の出力は、ウォームアップ直後、待機中、スリープ復帰、連続通紙など様々なモードで行った。定着性は、定着ベルト5の柔軟性Sが0.15以上であって、定着ローラ3の反発係数Rが0.6以上である組み合わせにおいて良好である。つまり、定着ベルト5の柔軟性と定着ローラ3の反発性が組み合わさって初めて、所望の定着性が得られることになる。柔軟性Sの理論限界は外径50mmの定着ベルト5の場合は0.418であり、反発係数Rの理論限界は1である。
The fixability is ◯ when there is no offset and a good fixed image is obtained within the above temperature fluctuation range, △ when offset occurs, and × when paper wrapping occurs immediately after fixing. . Paper output was performed in various modes such as immediately after warming up, during standby, returning from sleep, and continuous paper feeding. The fixability is good in a combination in which the flexibility S of the fixing
定着ベルト5の柔軟性は、定着ベルト5の外径に比例して変化することが実験からわかっている。しかしながら定着ベルト5の層を構成する材料及び各層の膜厚が同じであれば、定着性が良好な条件は変わらない。したがって、定着ベルト5の外径が変わった場合の定着性良好な柔軟性は、例えば外径が40mmの場合0.12以上、外径が60mmの場合0.18以上というように、外径によって定着性が良好となる柔軟性の値は変化する。定着ベルト5の外径をAmmとすると、定着性が良好となる柔軟性Sは
S=A×0.003
と表すことができる。
Experiments have shown that the flexibility of the fixing
It can be expressed as.
定着ベルト5の外径が変わった場合の良好な組み合わせは、外径が50mmの定着ベルト5の柔軟性が得られるベルトの層構成及び膜厚であり、定着ベルト5の外径が40mmのとき、柔軟性Sは0.12以上、定着ベルト5の外径が60mmのとき、柔軟性Sは0.18以上となる。
A good combination when the outer diameter of the fixing
表2は、定着ベルト5の外径が50mmで、フッ素樹脂層の厚みが本発明と相違する定着ベルト5の柔軟性Sとベルト基材の膜厚との関係を示す。ベルト基材としてユーピレックスS(宇部興産社の商標)およびカプトン(東レ・デュポン社の商標)の2種類のポリイミドが用いられた。表2は、ポリイミドの厚みを変えたときの柔軟性を示す。定着ベルト5は、ポリイミド基材と厚み150μmのシリコンゴム層と厚み30μmのPFAチューブとからなる。
Table 2 shows the relationship between the flexibility S of the fixing
定着ローラ3の反発係数Rは、定着ローラ3の硬度、またはスポンジゴムの材質、気泡の大きさなどに影響する。たとえば外径30mm、スポンジゴム厚5mm、アスカーC硬度40度の定着ローラ3の反発係数は0.6となる。また、外径30mm、スポンジゴム厚5mm、アスカーC硬度20度の定着ローラ3の反発係数は0.5となる。
The coefficient of restitution R of the fixing
表3は、柔軟性S=1.04の定着ベルト5および反発係数R=0.6の定着ローラ3を用いて、ニップ面圧を変化させたときの画像評価を示す。表4は、定着ローラ3の硬度に対する光沢ムラの発生の有無を示す。ニップ面圧を増すことによって、トナー量が多いカラーの未定着トナー像の定着性は、良好になる。ニップ面圧が低い場合には、定着ベルト5が記録紙8の凹凸に追従しにくいので、微小な光沢ムラが発生し画質が低下する。画質評価からニップ面圧の下限は、1.4kgf/cm2(1.37E+5 Pa)である。
Table 3 shows the image evaluation when the nip surface pressure is changed using the fixing
スポンジローラの場合には、ニップ面圧の上限は、定着ローラ3の耐久性によって決まる。ニップ面圧の上限は、2.6kgf/cm2(2.55E+5 Pa)である。定着ローラ3の耐久性は、反発係数Rの低下による定着可能範囲の減少、および硬度低下による定着可能温度範囲の下限温度が上昇して定着可能温度範囲が狭くなることから決めることができる。通紙枚数が200K枚(20万枚)の時点で、オフセットが発生したときは、耐久性がないものとする。
In the case of a sponge roller, the upper limit of the nip surface pressure is determined by the durability of the fixing
定着ローラ3の反発性が良好であれば、定着可能温度範囲は広い。定着ローラ3の反発性を確保するために、定着ローラ3は、アスカーC30度以上の硬度が必要である。スポンジゴムは、熱伝導が小さいので、定着ローラ3としてスポンジゴムが用いられる。加熱ローラ6で加熱された定着ベルト5の熱が定着ローラ3に奪われないので、ウォームアップ時間が短縮される。
If the resilience of the fixing
スポンジローラは、シリコンゴムを発泡することによって得られる。定着ローラ3の硬度の上限は、定着ローラ3がスポンジローラの気泡が均一な状態で製造される硬度である。定着ローラ3の硬度の上限は、アスカーC50度である。スポンジローラの気泡が均一でなければ、硬度が不均一になる。硬度が不均一であると、光沢ムラが発生して画質低下に繋がる。さらに、長時間の使用によって、気泡が潰れやすくなるので、定着ローラ3の反発性が低下する。たとえば、アスカーC30度の定着ローラ3を用いて、荷重300Nをかけると面圧は1.42kgf/cm2(1.39E+5 Pa)となる。このときのニップ幅は6.6mm、ニップ長さは320mmである。
The sponge roller is obtained by foaming silicon rubber. The upper limit of the hardness of the fixing
図4は、定着ベルト5の寄り止め41について説明するための図である。定着ベルト5の寄り止め41に定着ベルト5が当接したとき、基材の耐久性が不十分な場合には、定着ベルト5に割れが生じる。ユーピレックスSの場合には、定着ベルト5に割れが生じない条件として、少なくとも45μm以上の厚さが必要である。円筒状のベルト寄り止め41は、加熱ローラ6に挿入され、加熱ローラ6の回転に伴って回転する。
FIG. 4 is a view for explaining the
定着ローラ3、加圧ローラ4および加熱ローラ6の各ローラの平行度、荷重の左右バランスおよびベルトテンションの左右バランスが適切でない場合には、定着ベルト5が軸方向に移動し、移動速度は大きくなる。定着装置2の組み立て精度および各部品の寸法が許容範囲内であって、十分にバランスが取れた状態において、ベルトの移動は、寄り止め41によって止めることができる。寄り止め41には、耐熱性樹脂であるPPSを用いる。寄り止め41は、定着ベルト5の端部と垂直に当たる。定着ベルト5の基材の強度が弱い場合には、寄り止め41に接する定着ベルト5の端部に割れが生じる。ここで、定着ベルト5の厚みは定着ベルト5端部の周方向の複数点の測定値の平均値である。好ましくは定着ベルト5の端部から10mmの範囲内の測定値である。仮に、定着ベルト5の厚みの一部分が40μmであっても、平均値が45μm以上あれば、定着ベルト5に割れが生じない。また、定着ベルト5の端部から10mmより内側の厚みが45μmよりも薄く、例えば40μmの場合でも定着ベルト5の端部割れは生じない。
When the parallelism of the fixing
表5は、定着ベルト5の外径が50mmで、フッ素樹脂層の厚みが本発明と相違する場合の定着性および耐久性が良好な定着ベルト5の基材の条件を示す。シリコンゴム層は、JIS硬度20度であって、厚さ150μmである。離型層は、厚さ30μmのPFAチューブが用いられる。ベルト基材として、宇部興産社製のユーピレックスSと東レ・デュポン社製のカプトンとを用いた例を示す。基材の厚みの下限は、基材の耐久性によって決められる。定着性は、前記温度変動の範囲内で、オフセットが無く、良好な定着画像が得られた場合は○、オフセットが生じた場合は△、定着直後に用紙巻きつきが発生した場合は×とした。耐久性については、通紙枚数が200K枚(20万枚)までオフセットが発生しない場合は○とし、ベルト端部に割れが発生した場合は×とした。なお、表6〜表8についても同様の評価とした。
Table 5 shows the conditions of the base material of the fixing
他のシリコンゴム層、離型層の厚さの選択も可能である。表6においては、定着ベルト5のシリコンゴム層はJIS硬度20度であって、厚さ150μmである。離型層は、厚さ20μmのPFAチューブが用いられる。表7においては、フッ素樹脂層の厚みが本発明と相違する定着ベルト5のシリコンゴム層はJIS硬度20度であって、厚さ250μm、離型層は、厚さ30μmのPFAチューブが用いられる。表8においては、定着ベルト5のシリコンゴム層はJIS硬度20度であって、厚さ150μm、離型層は、厚さ20μmのPFAコートが用いられる。
Other silicon rubber layers and release layer thicknesses can also be selected. In Table 6, the silicon rubber layer of the fixing
基材が同じでも、離型層を薄くすると柔軟性Sが向上することが分かる。またシリコンゴム層を厚くすると柔軟性Sは低下する。さらに離型層が同じ厚みでも、チューブよりもコートのほうが柔軟性Sが向上する。表5から表8までを総合して、ポリイミド基材の適切な膜厚は45〜90μmであることがわかる。 It can be seen that even when the base material is the same, the flexibility S is improved when the release layer is thinned. Further, when the silicon rubber layer is thickened, the flexibility S decreases. Furthermore, even if the release layer has the same thickness, the flexibility S of the coat is better than that of the tube. From Table 5 to Table 8, it can be seen that an appropriate film thickness of the polyimide base material is 45 to 90 μm.
以上の実施例における柔軟性は、定着ベルト5の外径が50mmの場合であるが、他の外径φmmの定着ベルト5を用いた場合は、表1,2、5、6,7,8の柔軟性Sにφ/50を乗じた値が外径φmmの定着ベルト5の柔軟性の値となり、それ以外の値、及び評価結果は同じとなる。表9、10を用いて、外径が50mm以外の定着ベルト5について説明する。
The flexibility in the above embodiment is when the fixing
表9に定着ベルト5の外径が40mmの場合の柔軟性と反発係数の良好な組み合わせを示す。また、表10に定着ベルト5の外径が65mmの場合の柔軟性と反発係数の良好な組み合わせを示す。良好な組み合わせは、φ40ベルトの場合、柔軟性が0.12以上かつ反発係数が0.6以上となり、φ65ベルトの場合、柔軟性が0.2以上かつ反発係数が0.6以上となる。このように定着ベルト5の外径をAとすると、柔軟性はA*0.003以上必要なことがわかる。
Table 9 shows a good combination of flexibility and coefficient of restitution when the outer diameter of the fixing
図8は、定着ベルト5の外径を変えたときの柔軟性の実施例A1,参考例B1と柔軟性の理論限界を示す。横軸は、定着ベルト5の外径(mm)を示し、縦軸は、柔軟性指標を示す。四角形は実施例A1を示し、三角形は実施例B1を示す。実施例A1は、外径44mmと50mmと64mmの3種類の定着ベルト5の柔軟性を示す。定着ベルト5の構成は、表層がPFAコート20μm、ゴム層が150μm、基材が50μmのユーピレックスSポリイミドである。参考例B1は外径40mmと50mmと65mmの3種類の定着ベルト5の柔軟性を示す。定着ベルト5の構成は、表層がPFAチューブ30μm、ゴム層が150μm、基材が50μmのユーピレックスSポリイミドである。このように、定着ベルト5の外径が少なくとも40mmから65mmの範囲において、柔軟性は定着ベルト5の外径に比例する。実施例A1,参考例B1は、ともに反発係数が0.6以上の定着ローラ3との組み合わせにおいて、良好な定着性能を示す。
FIG. 8 shows flexibility example A1, reference example B1 and the theoretical limit of flexibility when the outer diameter of the fixing
表11は、定着ローラ3の弾性層の厚みと定着性との関係を示す。図9は、定着ローラ3の弾性層の定着ニップ部12の出口での形状と用紙剥離性との関係を説明するための図である。図9では、定着ローラ3および加圧ローラ4の芯金を省略して示している。定着ローラ3の弾性層の最適な厚み寸法について説明する。
Table 11 shows the relationship between the thickness of the elastic layer of the fixing
実験条件を以下に示す。定着ローラ3は、外径が30mmであり、弾性層が厚み3〜7mmのシリコンスポンジゴム、芯金が無垢の鉄である。定着ベルト5は、柔軟性Sが0.15である。定着ローラ3の弾性層を、以下「定着ローラ弾性層」121ともいう。定着ベルト5の構成は、基材のポリイミド層が厚み50μm、弾性層であるゴム層が厚み150μm、離型層であるフッ素樹脂層の厚みは本発明と相違し、PFAチューブが厚み30μmである。
Experimental conditions are shown below. The fixing
加熱ローラ6は、直径が28mmであり、芯金が肉厚0.7mmのアルミニウム、赤外線吸収層が厚み100μmのカーボンブラック塗料、保護層が厚み50μmのPTFEコートである。加圧ローラ4は、直径が30mmであり、弾性層が厚み1mmのシリコンソリッドゴム、芯金が厚み1mmの中空の鉄、離型層が50μmのPFAチューブである。加圧ローラ4の弾性層を、以下「加圧ローラ弾性層」122ともいう。
The
プロセス速度、すなわち定着速度は、220mm/sに設定し、用紙は、坪量64gの普通紙を用いた。画像は、シアン(C)、マゼンタ(M)、イエロー(Y)、ブラック(B)の4色積層によって、用紙搬送方向の先端に、トナー量が1.0mg/cm2の黒べたで形成される。 The process speed, that is, the fixing speed was set to 220 mm / s, and plain paper having a basis weight of 64 g was used. The image is formed with a black solid with a toner amount of 1.0 mg / cm 2 at the tip in the paper transport direction by stacking four colors of cyan (C), magenta (M), yellow (Y), and black (B). The
定着ローラ弾性層121において、定着ベルト5を介して加圧ローラ4によって圧接されているときの厚み寸法Mと、圧接されていないときの厚み寸法Nとの比率を、「押込み率」Lとする。定着ローラ弾性層121の押込み率Lは、
L=(N−M)/N×100
で表わされる。
In the fixing roller
L = (N−M) / N × 100
It is represented by
本実験では、定着ローラ弾性層121の押込み率Lが30%となる荷重を、定着ローラ3と加圧ローラ4とに加えた。定着性については、前記温度変動の範囲において、トナーオフセットおよび極端な光沢の低下が見られないとき○とし、トナーオフセットおよび極端な光沢の低下が見られたとき×とした。
In this experiment, a load with which the pressing rate L of the fixing roller
図9において、加圧ローラ4は、定着ベルト5を介して定着ローラ3を圧接している。定着ローラ3は、定着ベルト5と接する表面部が定着ローラ弾性層121によって形成される。定着ベルト5は、図示せず省略して説明する。矢符R2は、定着ローラ3が回転する向きを示し、矢符R1は、加圧ローラ4が回転する向きを示す。
In FIG. 9, the
本発明の定着ベルト5は、定着ローラ弾性層121であるシリコンスポンジゴムの変形に対する形状の追従性に優れるので、定着ベルト5の定着ニップ部12の出口での形状は、定着ローラ弾性層121の形状とほぼ同じである。定着ニップ部12の出口とは、定着ニップ部12において用紙が搬送される下流側の端部である。
Since the fixing
定着ニップ部12の出口において、定着ローラ弾性層121と加圧ローラ弾性層122とは、互いに曲面を形成して接する。この定着ニップ部12の出口において、定着ローラ弾性層121の接線123と、加圧ローラ弾性層122の接線124との角度Vが大きいほど、用紙の剥離性が優れる。定着ローラ3および加圧ローラ4は、小径のものを用いることによって、角度Vを大きくして用紙の剥離性を良好にすることができる。
At the exit of the fixing nip 12, the fixing roller
図9(a)の定着ローラ弾性層121は、厚み寸法が3mmで形成される。定着ローラ弾性層121は、加圧ローラ弾性層122によって荷重をかけられても、大きく圧縮することはない。したがって、定着ローラ弾性層121は、定着ニップ部12の出口において角度Vが小さくなって用紙の剥離性が劣るので、定着温度が変動したときに、ホットオフセット、用紙巻きつきなどの不具合を発生させやすくなる。
The fixing roller
図9(c)の定着ローラ弾性層121は、厚み寸法が7mmで形成される。定着ローラ弾性層121は、定着ニップ部12では加圧ローラ4によって押し込まれて凹状に変形するのに対して、定着ニップ部12の出口付近では凸状に膨らむように変形する。この凸状の膨らみである凸部125は、角度Vを小さくして用紙の剥離性を悪化させる。
The fixing roller
図9(b)の定着ローラ弾性層121は、厚み寸法が4mm以上6mm以下で形成される。角度Vは、上述の図9(a)および図9(c)で示した角度Vよりも大きくなるので、定着ローラ弾性層121は、トナー像に対する付着力が低減され、用紙の離脱性に優れる。
The fixing roller
以上のように、定着ローラ弾性層121の厚み寸法は、用紙にトナー像を定着させるときの最適な厚み寸法が存在する。定着ローラ弾性層121の厚み寸法は、4mm以上6mm以下であることが好ましい。
As described above, the thickness dimension of the fixing roller
表12は、定着ローラ弾性層121の押込み率L、定着性、および耐久性の関係を示す。実験条件を以下に示す。定着ローラ3は、外径が30mmであり、定着ローラ弾性層121が厚み5mmのシリコンスポンジゴム、芯金が無垢の鉄である。定着ベルト5は、柔軟性Sが0.15である。定着ベルト5の構成は、基材のポリイミド層が厚み50μm、弾性層であるゴム層が厚み150μm、離型層であるフッ素樹脂層の厚みは本発明と相違し、PFAチューブが厚み30μmである。
Table 12 shows the relationship between the indentation rate L, the fixing property, and the durability of the fixing roller
加熱ローラ6は、直径が28mmであり、芯金が肉厚0.7mmのアルミニウム、赤外線吸収層が厚み100μmのカーボンブラック塗料、保護層が厚み50μmのPTFEコートである。加圧ローラ4は、直径が30mmであり、加圧ローラ弾性層122が厚み1mmのシリコンソリッドゴム、芯金が厚み1mmの中空の鉄、離型層が50μmのPFAチューブである。
The
プロセス速度、すなわち定着速度は、220mm/sに設定し、用紙は、坪量64gの普通紙を用いた。画像は、シアン(C)、マゼンタ(M)、イエロー(Y)、ブラック(B)の4色積層によって、用紙搬送方向の先端に、トナー量が1.0mg/cm2の黒べたで形成される。 The process speed, that is, the fixing speed was set to 220 mm / s, and plain paper having a basis weight of 64 g was used. The image is formed with a black solid with a toner amount of 1.0 mg / cm 2 at the tip in the paper transport direction by stacking four colors of cyan (C), magenta (M), yellow (Y), and black (B). The
本実験では、定着ローラ弾性層121の押込み率Lが20%、25%、30%、35%、40%となる荷重を、定着ローラ3と加圧ローラ4とに加えた。定着性については、前記温度変動の範囲において、トナーオフセットおよび極端な光沢の低下が見られないとき○とし、トナーオフセットおよび極端な光沢の低下が見られたとき×とした。耐久性については、用紙枚数が200K枚の時点での定着性について、初期の定着性と変化が無ければ耐久性が良好であるとして○とし、初期の定着性よりも悪化すれば耐久性が良好でないとして×とした。
In this experiment, a load with which the pressing rate L of the fixing roller
定着ローラ弾性層121は、押込み率Lが20%のとき、定着性が悪くなり、また図9(a)で示したように角度Vが小さくなるので、用紙の剥離性を低下させる。定着ローラ弾性層121は、押込み率Lが40%のとき、加圧ローラ4から押圧される負荷が大きくなり、耐久性が低下する。
The fixing roller
以上のように、定着ローラ弾性層121の押込み率Lは、定着性および耐久性について最適な範囲が存在する。定着ローラ弾性層121の押込み率Lは、25%以上、35%以下が好ましい。
As described above, the pressing ratio L of the fixing roller
定着ニップ部12の出口での定着直後のトナーは、高温であって粘着性があるため、定着ベルト5から離れにくい。定着ベルト5の柔軟性と定着ローラ3の反発性に加えて、定着ベルト5とトナーとの離型性を高めるために、トナーに添加するワックスが重要な役割を果たす。ワックス量が多い場合には、定着ベルト5に対するトナーの離型性が向上するため、定着可能温度範囲は拡大する。ワックス量が多い場合には、その反面、トナー流動性が低下する。トナー流動性が低下すると、トナー補給が滞り、画質が低下する。ワックス量が少ない場合には、トナー流動性は良好であるが、定着可能温度範囲が狭くなる。ワックス量が少ないので、トナーと定着ベルト5の離型性が低下するためである。
The toner immediately after fixing at the exit of the fixing nip
表13は、ワックス量と定着可能温度範囲とトナー流動性との関係を示す。WAX含有量が1.5%以上であれば定着可能温度範囲に影響はなく、WAX含有率が4.8%以下であれば、トナー流動性の低下はない。 Table 13 shows the relationship among the wax amount, the fixable temperature range, and the toner fluidity. If the WAX content is 1.5% or more, there is no effect on the fixable temperature range, and if the WAX content is 4.8% or less, there is no decrease in toner fluidity.
トナーは、少なくとも結着樹脂、着色剤およびワックスを含む。結着樹脂としては、特に限定されるものではなく、ブラックトナー用の結着樹脂またはカラートナー用の結着樹脂が使用される。たとえば、ポリエステル系樹脂、ポリスチレンおよびスチレン−アクリル酸エステル共重合樹脂などのスチレン系樹脂、ポリメチルメタクリレートなどのアクリル系樹脂、ポリエチレンなどのポリオレフィン系樹脂、ポリウレタン、ならびにエポキシ樹脂などが挙げられる。 The toner contains at least a binder resin, a colorant, and a wax. The binder resin is not particularly limited, and a binder resin for black toner or a binder resin for color toner is used. Examples thereof include polyester resins, styrene resins such as polystyrene and styrene-acrylic acid ester copolymer resins, acrylic resins such as polymethyl methacrylate, polyolefin resins such as polyethylene, polyurethane, and epoxy resins.
あるいは、結着樹脂として、原料モノマー混合物に離型剤を混合し、重合反応させて得られる樹脂を用いてもよい。この場合には、ポリエステル樹脂を含むことが好ましい。結着樹脂にポリエステル樹脂を含むことによって、離型剤の分散状態制御性が向上し、一層優れた定着性を有するトナーが得られる。さらに、トナーに優れた耐久性と透明性とを付与することができる。結着樹脂は、1種を単独で使用することができ、または2種以上を併用することもできる。 Alternatively, as the binder resin, a resin obtained by mixing a release agent with a raw material monomer mixture and performing a polymerization reaction may be used. In this case, it is preferable to include a polyester resin. By including a polyester resin in the binder resin, the dispersion state controllability of the release agent is improved, and a toner having further excellent fixing properties can be obtained. Furthermore, the toner can be provided with excellent durability and transparency. Binder resin can be used individually by 1 type, or can also use 2 or more types together.
ポリエステル樹脂としては、とくに制限されるものではなく公知のものが使用される。たとえば、多塩基酸類と多価アルコール類との縮重合物が挙げられる。多塩基酸類とは、多塩基酸、および多塩基酸の誘導体たとえば多塩基酸の酸無水物またはエステル化物などのことである。多価アルコール類とは、ヒドロキシル基を2個以上含有する化合物のことであり、アルコール類およびフェノール類のいずれをも含む。 The polyester resin is not particularly limited and a known one is used. For example, a polycondensation product of polybasic acids and polyhydric alcohols can be mentioned. Polybasic acids are polybasic acids and derivatives of polybasic acids such as acid anhydrides or esterified products of polybasic acids. Polyhydric alcohols are compounds containing two or more hydroxyl groups, and include both alcohols and phenols.
多塩基酸類としては、ポリエステル樹脂のモノマーとして常用されるものを使用できる。たとえば、テレフタル酸、イソフタル酸、無水フタル酸、無水トリメリット酸、ピロメリット酸およびナフタレンジカルボン酸などの芳香族カルボン酸類、無水マレイン酸、フマル酸、コハク酸およびアジピン酸などの脂肪族カルボン酸類が使用される。多塩基酸類は、1種を単独で使用してもよく、あるいは、2種以上を併用して使用してもよい。 As polybasic acids, those commonly used as monomers for polyester resins can be used. Examples include aromatic carboxylic acids such as terephthalic acid, isophthalic acid, phthalic anhydride, trimellitic anhydride, pyromellitic acid and naphthalenedicarboxylic acid, and aliphatic carboxylic acids such as maleic anhydride, fumaric acid, succinic acid and adipic acid. used. Polybasic acids may be used alone or in combination of two or more.
多価アルコール類としては、ポリエステル樹脂のモノマーとして常用されるものが使用される。たとえば、エチレングリコール、プロピレングリコール、ブタンジオール、ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコールおよびグリセリンなどの脂肪族多価アルコール類、シクロヘキサンジオール、シクロヘキサンジメタノールおよび水添ビスフェノールAなどの脂環式多価アルコール類、ビスフェノールAのエチレンオキサイド付加物およびビスフェノールAのプロピレンオキサイド付加物などの芳香族系ジオール類が挙げられる。 As polyhydric alcohols, those commonly used as monomers of polyester resins are used. For example, aliphatic polyhydric alcohols such as ethylene glycol, propylene glycol, butanediol, hexanediol, neopentyl glycol and glycerin, alicyclic polyhydric alcohols such as cyclohexanediol, cyclohexanedimethanol and hydrogenated bisphenol A, bisphenol Aromatic diols such as an ethylene oxide adduct of A and a propylene oxide adduct of bisphenol A are exemplified.
「ビスフェノールA」とは、2,2−ビス(p−ヒドロキシフェニル)プロパンのことである。ビスフェノールAのエチレンオキサイド付加物としては、たとえばポリオキシエチレン−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパンが挙げられる。ビスフェノールAのプロピレンオキサイド付加物としては、たとえばポリオキシプロピレン−2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパンが挙げられる。多価アルコール類は、1種を単独で使用してもよく、また2種以上を併用して使用してもよい。 “Bisphenol A” is 2,2-bis (p-hydroxyphenyl) propane. Examples of the ethylene oxide adduct of bisphenol A include polyoxyethylene-2,2-bis (4-hydroxyphenyl) propane. Examples of the propylene oxide adduct of bisphenol A include polyoxypropylene-2,2-bis (4-hydroxyphenyl) propane. Polyhydric alcohols may be used alone or in combination of two or more.
ポリエステル樹脂は、縮重合反応によって合成することができる。たとえば、有機溶媒中または無溶媒下で、触媒の存在下に多塩基酸類と多価アルコール類とを重縮合反応、具体的には脱水縮合反応させることによって合成することができる。このとき、多塩基酸類の一部に、多塩基酸のメチルエステル化物を用い、脱メタノール重縮合反応を行なってもよい。多塩基酸類と多価アルコール類との重縮合反応は、生成するポリエステル樹脂の酸価および軟化点が、合成しようとするポリエステル樹脂における値となったところで終了させればよい。 The polyester resin can be synthesized by a condensation polymerization reaction. For example, it can be synthesized by polycondensation reaction, specifically dehydration condensation reaction of polybasic acids and polyhydric alcohols in the presence of a catalyst in an organic solvent or without solvent. At this time, a demethanol polycondensation reaction may be carried out using a methyl esterified product of a polybasic acid as part of the polybasic acid. The polycondensation reaction between polybasic acids and polyhydric alcohols may be terminated when the acid value and softening point of the produced polyester resin reach the values in the polyester resin to be synthesized.
この重縮合反応において、多塩基酸類と多価アルコール類との配合比および反応率などの反応条件を適宜変更することによって、たとえば、得られるポリエステル樹脂の末端に結合するカルボキシル基の含有量、ひいては得られるポリエステル樹脂の酸価、軟化点、その他の物性値を調整することもできる。 In this polycondensation reaction, by appropriately changing the reaction conditions such as the blending ratio of polybasic acids and polyhydric alcohols and the reaction rate, for example, the content of carboxyl groups bonded to the terminal of the resulting polyester resin, and thus The acid value, softening point, and other physical properties of the resulting polyester resin can also be adjusted.
本実施形態において、結着樹脂の酸価は、5mgKOH/g以上30mgKOH/g以下であることが好ましい。結着樹脂の酸価が5mgKOH/g未満であると、結着樹脂の酸価が5mgKOH/g以上である場合と比較して、結着樹脂と離型剤との親和性が大きくなるので、定着の際に離型剤がトナー表面に溶出しにくくなり、定着不良として高温オフセットが発生しやすくなる。結着樹脂の酸価が30mgKOH/gを超えると、結着樹脂の酸価が30mgKOH/g未満の場合より、トナー表面に残存する官能基が多くなり、水分を吸収しやすくなるので、高湿条件下においてトナー帯電量が低下し、帯電安定性が損なわれるおそれがある。 In the present embodiment, the acid value of the binder resin is preferably 5 mgKOH / g or more and 30 mgKOH / g or less. When the acid value of the binder resin is less than 5 mgKOH / g, the affinity between the binder resin and the release agent is greater than when the acid value of the binder resin is 5 mgKOH / g or more. During fixing, the release agent is less likely to elute on the toner surface, and high temperature offset is likely to occur as a fixing failure. When the acid value of the binder resin exceeds 30 mgKOH / g, the functional value remaining on the toner surface increases and the moisture is easily absorbed, compared to the case where the acid value of the binder resin is less than 30 mgKOH / g. Under such conditions, the charge amount of the toner may be reduced, and charging stability may be impaired.
さらに、結着樹脂中における離型剤の分散性が低下しやすくなるので、トナーの製造の際に混練が不充分である場合には、トナー表面の離型剤の分散径が大きくなる可能性がある。結着樹脂の酸価が5mgKOH/g以上30mgKOH/g以下であることによって、トナー粒子中での離型剤の分散性を所望の範囲にする、具体的には、トナー表面の離型剤の分散径を300nm未満に安定してすることができ、高湿条件下でのトナー帯電量の低下を抑えることができ、定着性が良好になるように結着樹脂と離型剤との親和性を制御することができる。 Furthermore, since the dispersibility of the release agent in the binder resin tends to be lowered, if the kneading is insufficient during the production of the toner, the dispersion diameter of the release agent on the toner surface may increase. There is. When the acid value of the binder resin is 5 mg KOH / g or more and 30 mg KOH / g or less, the dispersibility of the release agent in the toner particles is set to a desired range. Specifically, the release agent on the toner surface The dispersion diameter can be stabilized to less than 300 nm, the decrease in toner charge amount under high-humidity conditions can be suppressed, and the affinity between the binder resin and the release agent to improve the fixing property Can be controlled.
したがって、帯電安定性をより一層良好にすることができ、かつより良好な定着性を有することができるので、長期間にわたって高精細で高解像度の高画質画像をより一層安定して形成することができる。結着樹脂の酸価は、結着樹脂の合成において、結着樹脂の原料モノマー混合物、たとえばポリエステル樹脂の場合には、多塩基酸類、多価アルコール類の配合比および反応率などの反応条件を適宜変更することによって、得られる結着樹脂の末端に結合するカルボキシル基の含有量、ひいては得られる結着樹脂の酸価を調整することができる。 Therefore, the charging stability can be further improved and the fixing property can be improved, so that a high-definition and high-resolution high-quality image can be formed more stably over a long period of time. it can. The acid value of the binder resin is determined by the reaction conditions such as the blending ratio and reaction rate of polybasic acids and polyhydric alcohols in the case of a binder resin raw material monomer mixture, for example, a polyester resin. By appropriately changing the content, the content of the carboxyl group bonded to the terminal of the obtained binder resin, and thus the acid value of the obtained binder resin can be adjusted.
着色剤としては、たとえば、イエロートナー用着色剤、マゼンタトナー用着色剤、シアントナー用着色剤およびブラックトナー用着色剤などが挙げられる。 Examples of the colorant include a yellow toner colorant, a magenta toner colorant, a cyan toner colorant, and a black toner colorant.
イエロートナー用着色剤としては、たとえば、カラーインデックスによって分類されるC.I.ピグメントイエロー1、C.I.ピグメントイエロー5、C.I.ピグメントイエロー12、C.I.ピグメントイエロー15、およびC.I.ピグメントイエロー17、C.I.ピグメントイエロー74、C.I.ピグメントイエロー93、C.I.ピグメントイエロー180、C.I.ピグメントイエロー185などの有機系顔料、黄色酸化鉄および黄土などの無機系顔料、C.I.アシッドイエロー1などのニトロ系染料、C.I.ソルベントイエロー2、C.I.ソルベントイエロー6、C.I.ソルベントイエロー14、C.I.ソルベントイエロー15、C.I.ソルベントイエロー19、およびC.I.ソルベントイエロー21などの油溶性染料などが挙げられる。 Examples of the colorant for yellow toner include C.I. I. Pigment yellow 1, C.I. I. Pigment yellow 5, C.I. I. Pigment yellow 12, C.I. I. Pigment yellow 15 and C.I. I. Pigment yellow 17, C.I. I. Pigment yellow 74, C.I. I. Pigment yellow 93, C.I. I. Pigment yellow 180, C.I. I. Organic pigments such as CI Pigment Yellow 185, inorganic pigments such as yellow iron oxide and ocher, C.I. I. Nitro dyes such as Acid Yellow 1, C.I. I. Solvent Yellow 2, C.I. I. Solvent Yellow 6, C.I. I. Solvent Yellow 14, C.I. I. Solvent Yellow 15, C.I. I. Solvent Yellow 19, and C.I. I. Examples thereof include oil-soluble dyes such as Solvent Yellow 21.
マゼンタトナー用着色剤としては、たとえば、カラーインデックスによって分類されるC.I.ピグメントレッド49、C.I.ピグメントレッド57、C.I.ピグメントレッド81、C.I.ピグメントレッド122、C.I.ソルベントレッド19、C.I.ソルベントレッド49、C.I.ソルベントレッド52、C.I.ベーシックレッド10、およびC.I.ディスパーズレッド15などが挙げられる。
Examples of the colorant for magenta toner include C.I. I. Pigment red 49, C.I. I. Pigment red 57, C.I. I. Pigment red 81, C.I. I. Pigment red 122, C.I. I. Solvent Red 19, C.I. I. Solvent Red 49, C.I. I.
シアントナー用着色剤としては、たとえば、カラーインデックスによって分類されるC.I.ピグメントブルー15、C.I.ピグメントブルー16、C.I.ソルベントブルー55、C.I.ソルベントブルー70、C.I.ダイレクトブルー25、およびC.I.ダイレクトブルー86などが挙げられる。
Examples of the colorant for cyan toner include C.I. I. Pigment blue 15, C.I. I. Pigment blue 16, C.I. I. Solvent Blue 55, C.I. I.
ブラックトナー用着色剤としては、たとえば、チャンネルブラック、ローラーブラック、ディスクブラック、ガスファーネスブラック、オイルファーネスブラック、サーマルブラック、およびアセチレンブラックなどのカーボンブラックが挙げられる。これら各種カーボンブラックの中から、得ようとするトナーの設計特性に応じて、適切なカーボンブラックを適宜選択すればよい。 Examples of the colorant for black toner include carbon black such as channel black, roller black, disk black, gas furnace black, oil furnace black, thermal black, and acetylene black. From these various types of carbon black, an appropriate carbon black may be appropriately selected according to the design characteristics of the toner to be obtained.
これらの顔料以外にも、紅色顔料、緑色顔料などを使用することができる。着色剤は、1種を単独で使用することができ、あるいは、2種以上を併用することができる。同色系のものを2種以上用いることができ、異色系のものをそれぞれ1種または2種以上用いることもできる。 In addition to these pigments, red pigments, green pigments, and the like can be used. A coloring agent can be used individually by 1 type, or can use 2 or more types together. Two or more of the same colors can be used, and one or more of the different colors can also be used.
本発明に用いるトナー中の着色剤は、マスターバッチとして使用されることが好ましい。着色剤のマスターバッチは、たとえば、合成樹脂の溶融物と着色剤とを混練することによって製造することができる。合成樹脂としては、トナーの結着樹脂と同種の樹脂またはトナーの結着樹脂に対して良好な相溶性を有する樹脂が使用される。合成樹脂と着色剤との使用割合は特に制限されないが、好ましくは合成樹脂100重量部に対して30重量部以上100重量部以下である。マスターバッチは、たとえば粒径2〜3mm程度に造粒されて用いられる。 The colorant in the toner used in the present invention is preferably used as a master batch. A master batch of a colorant can be produced, for example, by kneading a synthetic resin melt and a colorant. As the synthetic resin, the same kind of resin as the toner binder resin or a resin having good compatibility with the toner binder resin is used. The use ratio of the synthetic resin and the colorant is not particularly limited, but is preferably 30 parts by weight or more and 100 parts by weight or less with respect to 100 parts by weight of the synthetic resin. The master batch is used after being granulated to a particle size of, for example, about 2 to 3 mm.
着色剤の含有量は、特に制限されないが、好ましくは結着樹脂100重量部に対して4重量部以上20重量部以下である。マスターバッチを用いる場合、本発明のトナーにおける着色剤の含有量が前記範囲になるように、マスターバッチの使用量を調整することが好ましい。着色剤を前記範囲で用いることによって、充分な画像濃度を有し、発色性が高く画像品位に優れる良好な画像を形成することができる。 The content of the colorant is not particularly limited, but is preferably 4 parts by weight or more and 20 parts by weight or less with respect to 100 parts by weight of the binder resin. When using a masterbatch, it is preferable to adjust the usage amount of the masterbatch so that the content of the colorant in the toner of the present invention falls within the above range. By using the colorant in the above-mentioned range, it is possible to form a good image having a sufficient image density, high color developability and excellent image quality.
離型剤としては、特に限定されるものではなく、公知のものを使用することができる。たとえば、パラフィンワックスおよびその誘導体、ならびにマイクロクリスタリンワックスおよびその誘導体などの石油系ワックス、フィッシャートロプシュワックスおよびその誘導体、ポリオレフィンワックスおよびその誘導体、低分子ポリプロピレンワックスおよびその誘導体、ならびにポリオレフィン系重合体ワックスおよびその誘導体などの炭化水素系合成ワックス、カルナバワックスおよびその誘導体、エステル系ワックスなどが挙げられる。 The release agent is not particularly limited, and known ones can be used. For example, paraffin waxes and derivatives thereof, and petroleum waxes such as microcrystalline wax and derivatives thereof, Fischer-Tropsch wax and derivatives thereof, polyolefin waxes and derivatives thereof, low molecular weight polypropylene waxes and derivatives thereof, and polyolefin polymer waxes and derivatives thereof Examples thereof include hydrocarbon synthetic waxes such as derivatives, carnauba wax and derivatives thereof, and ester waxes.
本発明に用いる離型剤の含有量は、トナー全重量に対して1.5重量%以上、4.8重量%以下が良い。1.5重量%未満では、ベルトに対するトナーの離型性が低下し、定着オフセットが発生する。一方、4.8重量%超では、定着性は良好であるものの現像装置内の撹拌熱によりトナーが凝集し、良好な画像が得られない。離型剤の酸価は、4mgKOH/g未満である。離型剤の酸価が4mgKOH/g以上であると、離型剤の酸価が4mgKOH/g未満である場合と比較して、離型剤と結着樹脂との親和性が高くなるので、定着の際に離型剤がトナーから溶出しにくくなり、高温オフセットが発生しやすくなる。 The content of the release agent used in the present invention is preferably 1.5% by weight or more and 4.8% by weight or less with respect to the total toner weight. If it is less than 1.5% by weight, the releasability of the toner with respect to the belt is lowered, and fixing offset occurs. On the other hand, if it exceeds 4.8% by weight, the fixing property is good, but the toner aggregates due to the stirring heat in the developing device, and a good image cannot be obtained. The acid value of the release agent is less than 4 mgKOH / g. When the acid value of the release agent is 4 mgKOH / g or more, the affinity between the release agent and the binder resin is higher than when the acid value of the release agent is less than 4 mgKOH / g. During fixing, the release agent is less likely to elute from the toner, and high temperature offset is likely to occur.
トナーには、結着樹脂、着色剤、離型剤の他に、帯電制御剤などのトナー添加成分を含有することが好ましい。帯電制御剤を含有させることによって、トナーに好ましい帯電性を付与することができる。帯電制御剤としては、正電荷制御用または負電荷制御用の帯電制御剤が使用される。 The toner preferably contains a toner additive component such as a charge control agent in addition to the binder resin, the colorant, and the release agent. By containing a charge control agent, it is possible to impart preferable chargeability to the toner. As the charge control agent, a charge control agent for positive charge control or negative charge control is used.
帯電制御剤としては、たとえば、ニグロシン染料、塩基性染料、四級アンモニウム塩、四級ホスホニウム塩、アミノピリン、ピリミジン化合物、多核ポリアミノ化合物、アミノシラン、ニグロシン染料およびその誘導体、トリフェニルメタン誘導体、グアニジン塩、およびアミジン塩などの正電荷制御用の帯電制御剤と、たとえば、オイルブラックおよびスピロンブラックなどの油溶性染料、含金属アゾ化合物、アゾ錯体染料、ナフテン酸金属塩、サリチル酸およびその誘導体の金属錯体および金属塩(金属はクロム、亜鉛、ジルコニウムなど)、ホウ素化合物、脂肪酸石鹸、長鎖アルキルカルボン酸塩、ならびに樹脂酸石鹸などの負電荷制御用の帯電制御剤とが挙げられる。帯電制御剤は1種を単独で使用することができ、あるいは2種以上を併用することができる。 Examples of the charge control agent include nigrosine dyes, basic dyes, quaternary ammonium salts, quaternary phosphonium salts, aminopyrines, pyrimidine compounds, polynuclear polyamino compounds, aminosilanes, nigrosine dyes and derivatives thereof, triphenylmethane derivatives, guanidine salts, And charge control agents for positive charge control such as amidine salts and oil-soluble dyes such as oil black and spiron black, metal-containing azo compounds, azo complex dyes, metal salts of naphthenic acid, salicylic acid and derivatives thereof And metal salt (metal is chromium, zinc, zirconium, etc.), boron compounds, fatty acid soaps, long chain alkyl carboxylates, and charge control agents for controlling negative charges such as resin acid soaps. One charge control agent can be used alone, or two or more charge control agents can be used in combination.
帯電制御剤の使用量は、好ましくは結着樹脂100重量部に対して0.5重量部以上5重量部以下であり、より好ましくは結着樹脂100重量部に対して0.5重量部以上3重量部以下である。帯電制御剤が5重量部よりも多く含まれると、キャリアが汚染されてしまい、トナー飛散が発生するおそれがある。帯電制御剤の含有量が0.5重量部未満であると、トナーに十分な帯電特性が付与されない。 The amount of the charge control agent used is preferably 0.5 parts by weight or more and 5 parts by weight or less with respect to 100 parts by weight of the binder resin, and more preferably 0.5 parts by weight or more with respect to 100 parts by weight of the binder resin. 3 parts by weight or less. If the charge control agent is contained in an amount of more than 5 parts by weight, the carrier may be contaminated and toner scattering may occur. When the content of the charge control agent is less than 0.5 parts by weight, sufficient charging characteristics cannot be imparted to the toner.
本実施形態において、トナーの体積平均粒子径は5.0μm以上7.0μm以下であり、個数平均粒子径が5.0μm以下であるトナー粒子の含有率は、全トナー粒子の40個数%未満であることが好ましい。トナーの粒径分布および個数分布がこの範囲を満足することによって、トナーの飛散は抑えられ、高精細で高解像度の高画質画像が形成される。体積平均粒子径が5.0μm未満では、流動性低下によるトナー飛散が発生し、体積平均粒子径が7.0μmを超えると、充分に高精細で高解像度化された画像が形成されない。個数平均粒子径が5.0μm以下であるトナー粒子の含有率が、全トナー粒子の40個数%以上では、流動性低下によるトナー飛散および転写効率の悪化によるかぶりが生じる。 In this embodiment, the toner has a volume average particle diameter of 5.0 μm or more and 7.0 μm or less, and the content of toner particles having a number average particle diameter of 5.0 μm or less is less than 40% by number of all toner particles. Preferably there is. When the toner particle size distribution and number distribution satisfy this range, toner scattering is suppressed, and a high-definition and high-resolution high-quality image is formed. When the volume average particle diameter is less than 5.0 μm, toner scattering occurs due to a decrease in fluidity, and when the volume average particle diameter exceeds 7.0 μm, a sufficiently high-definition and high-resolution image is not formed. When the content of the toner particles having a number average particle diameter of 5.0 μm or less is 40% by number or more of all the toner particles, the toner scatters due to a decrease in fluidity and the fogging due to the deterioration of transfer efficiency occurs.
本実施形態において、トナーの体積平均粒径(D50V)および個数平均粒子径が5.0μm以下であるトナー粒子の含有率(体積%、個数%)は、ベックマン・コールター株式会社製粒度分布測定装置「Multisizer3」によって測定される。測定条件を以下に示す。
アパーチャ径:100μm
測定粒子数:50000カウント
解析ソフト:コールターマルチサイザーアキュコンプ バージョン1.19(ベックマン・コールター株式会社製)
電解液:ISOTON−II(ベックマン・コールター株式会社製)
分散剤:アルキルエーテル硫酸エステルナトリウム
In the present embodiment, the toner particle content (volume%, number%) having a volume average particle diameter (D 50V ) and a number average particle diameter of 5.0 μm or less is measured by a particle size distribution manufactured by Beckman Coulter, Inc. It is measured by the device “
Aperture diameter: 100 μm
Measurement particle number: 50000 count Analysis software: Coulter Multisizer AccuComp version 1.19 (manufactured by Beckman Coulter, Inc.)
Electrolyte: ISOTON-II (Beckman Coulter, Inc.)
Dispersant: Sodium alkyl ether sulfate
測定手順は、ビーカーに電解液50ml、試料であるトナー20mgおよび分散剤1mlを加え、超音波分散器にて3分間分散処理して測定用試料を調製し、測定装置「Multisizer3」により粒径の測定を行う。得られた測定結果から試料粒子の体積粒度分布および個数粒度分布を求め、体積粒度分布からトナーの体積平均粒径(D50V)を求める。また個数粒度分布から、個数平均粒子径が5.0μm以下であるトナー粒子の含有率(個数%)を求める。 The measurement procedure was as follows: 50 ml of electrolyte, 20 mg of sample toner and 1 ml of dispersant were added to a beaker, a dispersion sample was prepared for 3 minutes with an ultrasonic disperser, and a measurement sample was prepared. Measure. From the obtained measurement results, the volume particle size distribution and number particle size distribution of the sample particles are obtained, and the volume average particle size (D 50V ) of the toner is obtained from the volume particle size distribution. Further, the content (number%) of toner particles having a number average particle diameter of 5.0 μm or less is determined from the number particle size distribution.
トナーには、たとえば、粉体流動性向上、摩擦帯電性向上、耐熱性、長期保存性改善、クリーニング特性改善および感光体表面磨耗特性制御などの機能を担う外添剤を混合してもよい。外添剤としては、たとえば、シリカ微粉末、酸化チタン微粉末およびアルミナ微粉末などが挙げられる。外添剤は、1種を単独で使用することができ、あるいは、2種以上を併用することができる。 For example, an external additive having functions such as powder flowability improvement, triboelectric chargeability improvement, heat resistance, long-term storability improvement, cleaning property improvement, and photoreceptor surface wear property control may be mixed with the toner. Examples of the external additive include silica fine powder, titanium oxide fine powder, and alumina fine powder. One type of external additive can be used alone, or two or more types can be used in combination.
外添剤の添加量としては、トナーに必要な帯電量、外添剤を添加することによる感光体の摩耗に対する影響、トナーの環境特性などを考慮して、トナー粒子100重量部に対し0.1重量部以上10重量部以下が好適であり、2.0重量部以上4.0重量部未満がより好適である。外添剤を2.0重量部以上4.0重量部未満含むことにより、さらに流動性が良好で個々のトナー粒子の帯電を適正に制御することができるので、定着性を損なうことなく、かぶりが発生しない、高画質な画像を形成することができる。 The external additive is added in an amount of 0.1 to 100 parts by weight of the toner particles in consideration of the charge amount necessary for the toner, the influence of the external additive on the abrasion of the photoreceptor, the environmental characteristics of the toner, and the like. 1 to 10 parts by weight is preferred, and 2.0 to less than 4.0 parts by weight is more preferred. By containing 2.0 parts by weight or more and less than 4.0 parts by weight of the external additive, the fluidity is further improved and the charging of individual toner particles can be controlled appropriately, so that the fixing property is not impaired and the fogging is not impaired. It is possible to form a high-quality image that does not occur.
外添剤の含有量が2.0重量部未満であると、トナー(特に小粒径トナー)に十分な流動性を付与することができないため、個々のトナー粒子が十分帯電されずに非画像部でのかぶりが発生しやすくなる。外添剤の含有量が4.0重量部以上であると、外添剤粒子同士が凝集しやすくなるため、トナー表面を効率よく覆うことができずに流動性を上げることができないため、個々のトナー粒子が十分帯電されずに非画像部でのかぶりが発生しやすい。 If the content of the external additive is less than 2.0 parts by weight, sufficient fluidity cannot be imparted to the toner (particularly small-diameter toner), so that the individual toner particles are not sufficiently charged and are not imaged. It becomes easy for fogging to occur at the part. When the content of the external additive is 4.0 parts by weight or more, the external additive particles tend to aggregate with each other, so that the toner surface cannot be efficiently covered and the fluidity cannot be increased. The toner particles are not sufficiently charged, and fog is likely to occur in the non-image area.
トナーの製造方法は、少なくとも、結着樹脂、着色剤および離型剤を含む樹脂組成物を乾式混合(前混合)して溶融混練後、粉砕分級してトナーの母体(コア)を作成する。次いで、トナーの母体(コア)と外添剤とを乾式混合して所望のトナーを得る。乾式混合に用いられる混合機としては、公知のものを使用でき、たとえば、ヘンシェルミキサ(商品名:FMミキサ、三井鉱山株式会社製)、スーパーミキサ(商品名、株式会社カワタ製)およびメカノミル(商品名、岡田精工株式会社製)などのヘンシェルタイプの混合装置、オングミル(商品名、ホソカワミクロン株式会社製)、ハイブリダイゼーションシステム(商品名、株式会社奈良機械製作所製)、ならびにコスモシステム(商品名、川崎重工業株式会社製)などが挙げられる。 In the toner production method, a resin composition containing at least a binder resin, a colorant, and a release agent is dry-mixed (premixed), melt-kneaded, and pulverized and classified to prepare a toner base (core). Next, the toner base (core) and the external additive are dry-mixed to obtain a desired toner. A known mixer can be used for dry mixing. For example, a Henschel mixer (trade name: FM mixer, manufactured by Mitsui Mining Co., Ltd.), a super mixer (trade name, manufactured by Kawata Co., Ltd.) and a mechano mill (product) Name, Okada Seiko Co., Ltd. and other Henschel type mixing devices, Ongmill (trade name, manufactured by Hosokawa Micron Corporation), hybridization system (trade name, manufactured by Nara Machinery Co., Ltd.), and Cosmo System (trade name, Kawasaki) Heavy Industries, Ltd.).
トナーは、前述の前混合における離型剤の添加量を結着樹脂100重量部に対して2.5重量部以上6.0重量部以下とする。混練機としては公知のものが使用される、たとえば、二軸押出し機、三本ロールおよびラボブラストミルなどの一般的な混練機が使用される。たとえば、TEM−100B(商品名、東芝機械株式会社製)、PCM−65/87、PCM−30(以上いずれも商品名、株式会社池貝製)などの1軸または2軸のエクストルーダ、ニーデックス(商品名、三井鉱山株式会社製)などのオープンロール方式の混練機が挙げられる。これらの中でも、オープンロール方式の混練機が好ましい。トナー原料混合物は、複数の混練機を用いて溶融混練されてもよい。 In the toner, the amount of the release agent added in the pre-mixing is 2.5 parts by weight or more and 6.0 parts by weight or less with respect to 100 parts by weight of the binder resin. As the kneading machine, a known kneading machine is used. For example, a general kneading machine such as a twin-screw extruder, a three-roll mill and a lab blast mill is used. For example, uniaxial or biaxial extruders such as TEM-100B (trade name, manufactured by Toshiba Machine Co., Ltd.), PCM-65 / 87, and PCM-30 (all of which are trade names, manufactured by Ikegai Co., Ltd.), Needex ( Open roll type kneaders such as trade name, manufactured by Mitsui Mining Co., Ltd.). Among these, an open roll type kneader is preferable. The toner raw material mixture may be melt-kneaded using a plurality of kneaders.
トナーの粉砕には、たとえば、超音速ジェット気流を利用して粉砕するジェット式粉砕機、高速で回転する回転子であるロータと固定子であるライナとの間に形成される空間に、粗粉砕物を導入して粉砕する衝撃式粉砕機などが用いられる。 For toner pulverization, for example, a jet pulverizer that pulverizes using a supersonic jet stream, or coarse pulverization in a space formed between a rotor that is a rotor that rotates at high speed and a liner that is a stator. An impact pulverizer that introduces and pulverizes an object is used.
分級には、遠心力による分級または風力による分級によって過粉砕トナー粒子および粗大トナー粒子を除去することができる公知の分級機が使用される。たとえば、旋回式風力分級機(ロータリー式風力分級機)などが使用される。トナーは、球形化処理をしても良い。機械的衝撃力による球形化処理に用いられる衝撃式球形化装置としては、市販されているものを使用することができ、たとえば、ファカルティ(商品名、ホソカワミクロン株式会社製)などが用いられる。熱風による球形化処理に用いられる熱風式球形化装置としては、市販されているものを使用することができる。たとえば、表面改質機メテオレインボー(商品名、日本ニューマチック工業株式会社製)などが用いられる。 For classification, a known classifier capable of removing excessively pulverized toner particles and coarse toner particles by classification by centrifugal force or classification by wind force is used. For example, a swirl type wind classifier (rotary type wind classifier) or the like is used. The toner may be spheroidized. As the impact spheroidizing device used for the spheroidizing treatment by mechanical impact force, a commercially available device can be used, for example, Faculty (trade name, manufactured by Hosokawa Micron Corporation) or the like is used. A commercially available device can be used as the hot air spheronizing device used for the spheroidizing treatment with hot air. For example, a surface reformer meteoreinbo (trade name, manufactured by Nippon Pneumatic Kogyo Co., Ltd.) is used.
球形化処理は、トナーの円形度が、前述の好ましいトナーの円形度の範囲、具体的には、0.950以上0.960以下となるように行われることが好ましい。本発明のトナーの製造方法として粉砕法を例示したが、特に粉砕法に限定しなくてもよい。たとえば、懸濁重合法、乳化重合法、溶解懸濁法、エステル伸張重合法などが用いられる。 The spheroidizing treatment is preferably performed so that the circularity of the toner is in the above-described preferable range of circularity of the toner, specifically, 0.950 or more and 0.960 or less. Although the pulverization method is exemplified as the method for producing the toner of the present invention, the method is not particularly limited to the pulverization method. For example, a suspension polymerization method, an emulsion polymerization method, a dissolution suspension method, an ester extension polymerization method, or the like is used.
上述のようにして製造される本発明のトナーは、そのまま1成分現像剤として使用することができ、またキャリアと混合して2成分現像剤として使用することができる。すなわち、本発明の実施の一形態である現像剤は、本発明のトナーを含む。これによって、良好な定着性と良好な帯電安定性とを有し、長期の使用にわたり特性の安定した現像剤とすることができるので、良好な現像性を維持することのできる現像剤が得られる。 The toner of the present invention produced as described above can be used as it is as a one-component developer, or can be mixed with a carrier and used as a two-component developer. That is, the developer that is one embodiment of the present invention includes the toner of the present invention. As a result, a developer having good fixability and good charge stability and having stable characteristics over a long period of use can be obtained, so that a developer capable of maintaining good developability can be obtained. .
現像剤は、本発明のトナーとキャリアとからなる2成分現像剤であることが好ましい。本発明のトナーは、保存安定性に優れるので、現像剤の流動性低下を抑え、帯電安定性および現像性の良好な2成分現像剤が得られる。このような2成分現像剤を用いることによって、トナー飛散がなく、長期間にわたって高精細で高解像度の高画質画像を安定して形成することができる。 The developer is preferably a two-component developer comprising the toner of the present invention and a carrier. Since the toner of the present invention is excellent in storage stability, it is possible to obtain a two-component developer having excellent charge stability and developability by suppressing a decrease in developer fluidity. By using such a two-component developer, high-definition and high-resolution high-quality images can be stably formed over a long period of time without toner scattering.
2成分現像剤を構成するキャリアとしては、磁性を有する粒子が使用される。磁性を有する粒子の具体例としては、たとえば、鉄、フェライトおよびマグネタイトなどの金属、これらの金属とアルミニウムまたは鉛などの金属との合金などが挙げられる。これらの中でも、フェライトが好ましい。 As the carrier constituting the two-component developer, magnetic particles are used. Specific examples of the particles having magnetism include metals such as iron, ferrite, and magnetite, and alloys of these metals with metals such as aluminum or lead. Among these, ferrite is preferable.
磁性を有する粒子に樹脂を被覆した樹脂被覆キャリア、または樹脂に磁性を有する粒子を分散させた樹脂分散型キャリアなどをキャリアとして用いてもよい。樹脂被覆キャリアに用いられる樹脂としては特に制限はないけれども、たとえば、オレフィン系樹脂、スチレン系樹脂、スチレン/アクリル系樹脂、シリコン系樹脂、エステル系樹脂、およびフッ素含有重合体系樹脂などが挙げられる。また樹脂分散型キャリアに用いられる樹脂としても特に制限されないけれども、たとえば、スチレンアクリル樹脂、ポリエステル樹脂、フッ素系樹脂、およびフェノール樹脂などが挙げられる。 A resin-coated carrier in which magnetic particles are coated with a resin, or a resin-dispersed carrier in which magnetic particles are dispersed in a resin may be used as the carrier. Although there is no restriction | limiting in particular as resin used for a resin-coated carrier, For example, an olefin resin, a styrene resin, a styrene / acrylic resin, a silicon resin, an ester resin, a fluorine-containing polymer resin, etc. are mentioned. Moreover, although it does not restrict | limit especially as resin used for a resin dispersion type carrier, For example, a styrene acrylic resin, a polyester resin, a fluorine resin, a phenol resin, etc. are mentioned.
キャリアの形状は、球形または扁平形状が好ましい。キャリアの体積平均粒子径は特に制限されないけれども、高画質化を考慮すると、10μm以上100μm以下であることが好ましく、30μm以上50μm以下であることが、より好ましい。キャリアの体積平均粒子径が10μm未満である場合には、キャリアの体積平均粒子径が10μm以上である場合と比較して、キャリアと現像ローラとの間の磁力が弱くなるので、現像工程において、キャリアがトナーと一緒に現像されやすくなる。 The shape of the carrier is preferably a spherical shape or a flat shape. Although the volume average particle diameter of the carrier is not particularly limited, it is preferably 10 μm or more and 100 μm or less, more preferably 30 μm or more and 50 μm or less in view of high image quality. When the volume average particle diameter of the carrier is less than 10 μm, the magnetic force between the carrier and the developing roller is weaker than when the volume average particle diameter of the carrier is 10 μm or more. The carrier is easily developed together with the toner.
キャリアの体積平均粒子径が100μmを超えると、個々のトナー粒子を充分に帯電させることができないおそれがある。キャリアの体積平均粒子径が10μm以上100μm以下であることによって、キャリアの体積平均粒子径が100μmを超える場合と比較して、トナーとキャリアとの接触機会を増やすことができるので、個々のトナー粒子の帯電を制御し、充分なトナー帯電性を付与することができる。したがって、トナーの現像性が良好な2成分現像剤を得ることができる。キャリアの体積平均粒子径が30μm以上50μm以下であることによって、上記の効果をより安定して発揮することができる。 When the volume average particle diameter of the carrier exceeds 100 μm, there is a possibility that the individual toner particles cannot be sufficiently charged. Since the volume average particle diameter of the carrier is 10 μm or more and 100 μm or less, the chance of contact between the toner and the carrier can be increased as compared with the case where the volume average particle diameter of the carrier exceeds 100 μm. Can be controlled to provide sufficient toner chargeability. Therefore, a two-component developer having good toner developability can be obtained. When the volume average particle diameter of the carrier is 30 μm or more and 50 μm or less, the above effect can be more stably exhibited.
本実施形態において、キャリアの体積平均粒子径は、レーザ回折、散乱式粒度分布測定装置マイクロトラック(商品名:マイクロトラックMT3000、日機装株式会社製)を用いて測定する。 In the present embodiment, the volume average particle diameter of the carrier is measured using a laser diffraction, scattering type particle size distribution measuring device Microtrac (trade name: Microtrac MT3000, manufactured by Nikkiso Co., Ltd.).
本発明に用いたトナーの製造方法の一例を下記に示す。ポリエステル樹脂A、81.8重量部、マスターバッチ(C.I.Pigment Red57:1を40重量%含有)
12重量部、パラフィンワックス(離型剤、商品名:HNP10、日本精鑞株式会社製、酸価0mgKOH/g、融点75℃)5.0重量部、アルキルサリチル酸金属塩(帯電制御剤、商品名:BONTRON E−84、オリエント化学株式会社製)1.5重量部を、ヘンシェルミキサで10分間混合することによって、混合物を作製する。混合物を、オープンロール型連続混練機(商品名:MOS320−1800、三井鉱山株式会社製)で溶融混練し、溶融混練物を作製する。
An example of a method for producing the toner used in the present invention is shown below. Polyester resin A, 81.8 parts by weight, masterbatch (containing 40% by weight of CI Pigment Red 57: 1)
12 parts by weight, paraffin wax (release agent, trade name: HNP10, manufactured by Nippon Seiki Co., Ltd.,
溶融混練物をカッティングミル(商品名:VM−16、菱興産業株式会社製)で粗粉砕して粗粉砕物を作製した後、粗粉砕物をカウンタジェットミルで微粉砕する。粉砕後、ロータリー式分級機で過粉砕トナーを分級除去することによって、体積平均粒子径が約6.7μmであるトナー母体(コア)が作製される。 The melt-kneaded product is coarsely pulverized with a cutting mill (trade name: VM-16, manufactured by Ryoko Sangyo Co., Ltd.) to prepare a coarsely pulverized product, and then the coarsely pulverized product is finely pulverized with a counter jet mill. After pulverization, the toner base (core) having a volume average particle diameter of about 6.7 μm is produced by classifying and removing the excessively pulverized toner with a rotary classifier.
衝撃式球形化装置(商品名:ファカルティF−600型、ホソカワミクロン株式会社製)を用いて粉砕物の球形化物を作製する。トナー100重量部、および外添剤として疎水性シリカ(商品名:R−974、日本アエロジル株式会社製)2.2重量部と、疎水性チタン(商品名:T−805、日本アエロジル株式会社製)1.6重量部との合計3.8重量部をヘンシェルミキサ(商品名:FMミキサ、三井鉱山株式会社製)で混合することによってトナーに外添剤が外添される。WAXの含有量は、トナー全重量に対して4.8重量%である。 Using an impact spheroidizing device (trade name: Faculty F-600, manufactured by Hosokawa Micron Corporation), a spheroidized product of the pulverized product is produced. 100 parts by weight of toner, 2.2 parts by weight of hydrophobic silica (trade name: R-974, manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd.) as an external additive, and hydrophobic titanium (trade name: T-805, manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd.) ) A total of 3.8 parts by weight with 1.6 parts by weight is mixed with a Henschel mixer (trade name: FM mixer, manufactured by Mitsui Mining Co., Ltd.), so that an external additive is externally added to the toner. The content of WAX is 4.8% by weight based on the total weight of the toner.
パラフィンワックスを1.5重量部(トナー全重量に対する含有量は、1.49重量%)、2重量部(トナー全重量に対する含有量は、1.98重量%)、3.5重量部(トナー全重量に対する含有量は、3.41重量%)とした場合は、いずれも良好な定着性が得られ、現像装置内でのトナーの凝集も見られず、良好な画像が得られる。ワックスの含有量は、1.5重量%以上4.8重量%以下の場合は良好である。 1.5 parts by weight of paraffin wax (content with respect to the total weight of the toner is 1.49% by weight), 2 parts by weight (content with respect to the total weight of the toner is 1.98% by weight), 3.5 parts by weight (toner When the content with respect to the total weight is 3.41% by weight), good fixability can be obtained, and no toner aggregation is observed in the developing device, and a good image can be obtained. The wax content is good when it is 1.5 wt% or more and 4.8 wt% or less.
しかし、パラフィンワックスを1重量部(トナー全重量に対する含有量は、1.0重量%)では、定着オフセットが発生する。パラフィンワックスを5.5重量部(トナー全重量に対する含有量は、5.26重量%)では、定着性は良好であるが、現像装置内でトナーの凝集が発生し、画像にトナー凝集物が認められる。 However, when 1 part by weight of the paraffin wax (the content with respect to the total weight of the toner is 1.0% by weight), a fixing offset occurs. With 5.5 parts by weight of paraffin wax (content is 5.26% by weight based on the total weight of the toner), the fixability is good, but toner agglomeration occurs in the developing device, and the toner agglomerates appear in the image. Is recognized.
2成分現像剤の作製は、キャリアとして、体積平均粒子径が45μmであるフェライトコアキャリアを用いて、キャリアに対するトナーの被覆率が60%となるようにV型混合器混合機(商品名:V−5、株会社特寿工作所製)で20分間混合することによって、実施例1のトナーを含む2成分現像剤とする。 A two-component developer is produced by using a ferrite core carrier having a volume average particle diameter of 45 μm as a carrier and a V-type mixer (trade name: V) so that the coverage of the toner with respect to the carrier is 60%. -5, manufactured by Tokuju Kogyo Co., Ltd.) for 20 minutes to obtain a two-component developer containing the toner of Example 1.
図5は、定着装置2を備えた画像形成装置1を模式的に示す概略図である。画像形成装置1をカラー複合機に適用した例である。本発明の実施の形態に係るカラー複合機は、第1〜第4可視像形成ユニット51,52,53,54、中間転写ベルト55、2次転写ユニット56、定着ユニット2、内部給紙ユニット57および手差し給紙ユニット58を備える。第1〜第4可視像形成ユニット51,52,53,54、中間転写ベルト55および2次転写ユニット56は、トナー像形成手段を構成する。
FIG. 5 is a schematic diagram schematically showing the image forming apparatus 1 including the
第1可視画像形成ユニット51は、感光体59と、帯電ユニット60と、図示しない光学系ユニットと、現像ユニット61と、1次転写ユニット62とを含み、これらのユニットで感光体59にトナー像を形成し、それを中間転写ベルト55に転写する。第1可視画像形成ユニット51は、像担持体となる感光体59の周囲に、帯電ユニット60、現像ユニット61およびクリーニングユニット63を配置する。図示しない光学系ユニットは、光源64からのデータが4組の感光体59,65,66,67に届くように配置される。1次転写ユニット62は、中間転写ベルト55を介して第1可視画像形成ユニット51と圧接して配置される。
The first visible
他の第2〜第4可視画像形成ユニット52,53,54は、第1可視画像形成ユニット51と同様の構成であるので、それらの記載は省略する。各ユニットの現像ユニットにはイエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(B)の各色のトナーが収容される。
The other second to fourth visible
中間転写ベルト55には、上述の各色のトナー像が転写されて、カラートナー像が形成される。中間転写ベルト55は、テンションローラ68,69によってたわむことなく配置され、テンションローラ69側に廃トナーBOX70が当接して配置される。2次転写ユニット56は、中間転写ベルト55に形成されたカラートナー像を紙体に転写する。テンションローラ68側に2次転写ユニット56が当接して配置される。定着ユニット2は、本発明の定着装置2である。定着ユニット2は、定着部材71、加圧部材72から構成され、図示していない加圧手段により所定の圧力で圧接されており、2次転写ユニット56の下流に配置されている。
The toner image of each color described above is transferred to the intermediate transfer belt 55 to form a color toner image. The intermediate transfer belt 55 is disposed without being bent by the
画像形成装置1を用いた画像形成の工程を示す。感光体59表面を帯電ユニット60で一様に帯電した後、図示しない光学系ユニットにより感光体59表面を画像情報に応じてレーザー露光し静電潜像を形成する。帯電ユニット60としては、感光体59表面を一様に、またオゾンを極力発生させることなく帯電するために、帯電ローラ方式を採用する。現像ユニット61により感光体59上の静電潜像に対しトナー像を現像し、この顕像化されたトナー像をトナーとは逆極性のバイアス電圧が印加された1次転写ユニット62により中間転写ベルト55上に転写する。他の3組の第2〜第4可視画像形成ユニット52,53,54も同様に動作し順次中間転写ベルト55上に転写するようになっている。
An image forming process using the image forming apparatus 1 will be described. After the surface of the
中間転写ベルト55上のトナー像は2次転写ユニット56まで搬送され、別途、内部給紙ユニット57の給紙ローラ73または手差し給紙ユニット58の給紙ローラ74から給紙された記録紙に、トナーとは逆極性のバイアス電圧が印加されて転写される。転写されたトナー像を担持する記録紙は、定着ユニットに搬送され、定着ローラ3および加圧ローラ4によって充分に加熱されて、トナー像が記録紙に融着し、外部へ排出される。
The toner image on the intermediate transfer belt 55 is conveyed to the
図6は、本発明の第2の実施形態に係る定着装置91の構成を模式的に示す断面図である。定着装置91は、第1のエンドレスベルトとしての定着ベルト92と、第2のエンドレスベルトとしての加圧ベルト93を備えている。定着部は、定着ベルト92と、定着ローラ94と、加熱ローラ111で構成され、加圧部は、加圧ローラ95と加圧ベルト93、加圧ローラ95とテンションローラ96で構成されたツインベルト定着装置の構成となっている。
FIG. 6 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of the fixing
定着ベルト92は、定着ローラ94と加熱ローラ111との間に張架されてループ状の移動経路を形成する無端ベルト状部材である。定着ベルト92は、定着ローラ94と加圧ローラ95との圧接点で加圧ベルト93に接触するように設けられ、記録紙97に担持されるトナー像を構成するトナーを加熱溶融させて記録紙97に定着させるものである。定着ベルト92は、定着ローラ94の矢符X方向の回転駆動によって、矢符X方向に従動回転する。
The fixing
定着ベルト92は、基材層と、弾性層、離型層とを含む3層構造よりなり、直径80mmの円筒形状に形成された厚さ270μmの無端ベルトである。基材層を形成する材料としては、耐熱性および耐久性に優れるものであれば特に制限されず、たとえば、耐熱性合成樹脂が用いられる。耐熱性合成樹脂の中でも、ポリイミド(PI)またはポリアミドイミド(PAI)などが好ましい。これらの樹脂は、強度、耐熱性、価格性等に優れている。基材層の厚さは、45〜90μmが望ましい。本実施形態においては、ポリイミドが用いられ、厚さは70μmである。
The fixing
弾性層を構成する材料としては、ゴム弾性を有するものであれば特に制限はないけれども、さらに耐熱性にも優れるものが好ましい。たとえば、シリコンゴム、フッ素ゴム、フルオロシリコンゴムなどが用いられるが、これらの中でも、特にゴム弾性に優れるシリコンゴムが好ましい。弾性層の硬度は、JIS−A硬度1〜60度であることが好ましい。JIS−A硬度の範囲内であれば、弾性層の強度の低下、密着性の不良を防止しつつ、トナーの定着性の不良を防止することができる。シリコンゴムとしては具体的には、1成分系、2成分系又は3成分系以上のシリコンゴム、LTV型、RTV型又はHTV型のシリコンゴム、縮合型又は付加型のシリコンゴム等が使用される。弾性層の厚さは、30〜150μmであることが好ましい。この厚さの範囲内であれば、弾性層の弾性効果を維持しつつ、断熱性を低く抑えることができるので、省エネルギー効果が発揮される。本実施形態では、JIS−A硬度5度、厚さ150μmのシリコンゴムが使用される。 The material constituting the elastic layer is not particularly limited as long as it has rubber elasticity, but is preferably superior in heat resistance. For example, silicon rubber, fluorine rubber, fluorosilicon rubber, or the like is used. Among these, silicon rubber that is particularly excellent in rubber elasticity is preferable. The elastic layer preferably has a JIS-A hardness of 1 to 60 degrees. Within the range of JIS-A hardness, it is possible to prevent poor toner fixability while preventing a decrease in strength of the elastic layer and poor adhesion. Specific examples of the silicon rubber include one-component, two-component or three-component or more silicon rubber, LTV type, RTV type or HTV type silicon rubber, condensation type or addition type silicon rubber. . The thickness of the elastic layer is preferably 30 to 150 μm. Within this thickness range, the heat insulating property can be kept low while maintaining the elastic effect of the elastic layer, so that the energy saving effect is exhibited. In the present embodiment, silicon rubber having a JIS-A hardness of 5 degrees and a thickness of 150 μm is used.
離型層は、フッ素樹脂チューブよりなる。定着ベルト92の外周側に形成される離型層は、フッ素樹脂チューブより構成される。フッ素樹脂チューブより構成される離型層は、フッ素樹脂を含有する樹脂を塗布し、これを焼成することにて形成される離型層よりも耐久性に優れている。塗布・焼成によって離型層を形成する場合に、寸法精度の高い離型層を得ようとすると、高精度で高価な金型が必要となるが、チューブを用いることで、上述のような金型を用いずとも、寸法精度の高い離型層が得られている。離型層の厚さは、5〜20μmであることが好ましい。離型層の厚さがこの範囲内であれば、離型層は、適度な強度を持ち、弾性層の弾性を活かしながら、記録材の微小な凹凸に追従することができる。本形態において、離型層には、本発明と相違し、厚さ約30μmのPFAチューブが用いられる。
The release layer is made of a fluororesin tube. The release layer formed on the outer peripheral side of the fixing
定着ローラ94としては、芯金98と、弾性体層99と表面層100とを含む直径30mmの円筒形状に形成されるローラ状部材が使用される。芯金98を形成する金属には熱伝導率の高い金属が使用される。たとえば、アルミニウム、鉄などが用いられる。芯金98の形状としては、円筒状、円柱状などが挙げられるけれども、芯金98からの放熱量が少ない円筒状の形状が好ましい。
As the fixing
弾性体層99を構成する材料としては、ゴム弾性を有するものであれば特に制限はされないが、さらに耐熱性にも優れるものが好ましい。たとえば、シリコンゴム、フッ素ゴム、フルオロシリコンゴムなどが挙げられる。これらの中でも、特にゴム弾性に優れるシリコンゴムが好ましい。定着ベルト92の寄りを修正するため、弾性層上に表面層100を設ける構成としてもよい。これにより定着ローラ94の表面の摺動性が向上し、定着ベルト92の寄りを修正し易くなる。
The material constituting the
表面層を構成する材料としては、耐熱性および耐久性に優れ、摺動性が高いものであれば特に制限されない。たとえば、PFA(テトラフルオロエチレンとペルフルオロアルキルビニルエーテルとの共重合体)、PTFE(ポリテトラフルオロエチレン)などのフッ素系樹脂材料、フッ素ゴムなどが使用される。 The material constituting the surface layer is not particularly limited as long as it is excellent in heat resistance and durability and has high slidability. For example, fluorine resin materials such as PFA (copolymer of tetrafluoroethylene and perfluoroalkyl vinyl ether) and PTFE (polytetrafluoroethylene), fluorine rubber, and the like are used.
また、定着ローラ94の内部に、加熱手段を設けてもよい。これは、画像形成装置90の電源ONから画像形成可能になるまでの立ち上げ時間の短縮、トナー像定着時に記録紙97に熱が移行することに起因する定着ローラ94の表面温度の低下などを防止するためである。
A heating unit may be provided inside the fixing
加熱ローラ111は、回転自在に支持されかつ図示しない加圧手段によって定着ベルト92にテンションを加えられるように設けられたローラ状部材である。加熱ローラ111は、定着ベルト92の矢符X方向の回転に従動し回転する。加熱ローラ111には、アルミニウム、鉄などの熱伝導率の高い金属からなる金属製ローラが使用される。金属製ローラは必要に応じてその表面にフッ素樹脂層が形成されてもよい。
The
加熱ローラ111は、その内部に加熱手段101を有する。これによって、定着ベルト92が加熱される。加熱手段101には図示しない電源が接続され、加熱手段101を発熱させるための電力が供給される。加熱手段101には一般的な加熱手段が用いられる。本実施の形態では加熱手段101にはハロゲンランプが用いられる。
The
加圧ベルト93は、ベルト懸架部材としてのテンションローラ96と加圧ローラ95とによって張架されている。テンションローラ96と加圧ローラ95とは、各々定着装置91の不図示の左右の側板間に回転自由に軸受されて支持される。加圧ベルト93は、定着ベルト92に従動回転する。ここで、定着ニップ最下流の部分をローラ対により定着ベルト92と加圧ベルト93とを挟んで搬送する構成としたことで、ベルトのスリップを防止することができる。定着ニップ最下流の部分は定着ニップでの圧分布(記録材搬送方向)が最大となる部分である。
The
加圧ローラ95として、芯金102と、弾性体層103と、表面層104とを含む径30mmのローラ状部材が使用される。芯金102、弾性体層103および表面層104を形成する材料としては、それぞれ、定着ローラ94の芯金98、弾性体層99および表面層100を形成する金属または材料と同じものが使用される。芯金102の形状も定着ローラ94の芯金98と同様である。
As the
加圧ローラ95の内部には、加熱手段105が設けられる。これは、画像形成装置90の電源ONから画像形成可能になるまでの立ち上げ時間の短縮、トナー像定着時に記録紙97に熱が移行することに起因する加圧ローラ95の表面温度の急激な低下などを防止するためである。本実施の形態では、加熱手段105にはハロゲンランプが用いられる。
A
テンションローラ96は、外径が30mmで、内径が26mmである鉄合金製の芯金106に、熱伝導率を小さくして加圧ベルト93からの熱伝導を少なくするためにシリコンスポンジ層を設けている。ここで、定着ベルト92と加圧ベルト93との間に画像加熱ニップとしての定着ニップを形成するために、加圧ローラ95は、所定の加圧力にて定着ローラ94に向けて加圧されている。
The
また、装置を大型化することなく幅広い定着ニップを得るために、定着ベルト92を加圧ベルト93に向けて加圧する第1の加圧パッドとしての定着パッド107と、加圧ベルト93を定着ベルト92に向けて加圧する第2の加圧パッドとしての加圧パッド108が設けられる。定着パッド107および加圧パッド108は装置の不図示の左右の側板間に支持させて配設される。加圧パッド108は、不図示の加圧機構により定着パッド107の方向である矢印Zの方向に、所定の加圧力にて加圧される。
Further, in order to obtain a wide fixing nip without increasing the size of the apparatus, a
第1の加圧パッドである定着パッド107および第2の加圧パッドである加圧パッド108はPPS製(ポリフェニレンサルファイド樹脂)のものが使用される。回転体ではないパッドによってニップを形成すると、ベルトの内周面はパッドと擦れる。ベルト内周面とパッドとの摩擦係数が大きい場合には、摺動抵抗が大きくなる。その結果として、画像のズレ、ギア破損、駆動モータの消費電力アップなどの問題が発生する。これらの問題は、特に上下のベルト方式において顕著である。そのために、第1の加圧パッドである定着パッド107および加圧パッド108には、低摩擦シートが設けられ、低摩擦シートがベルトと接する。これにより、ベルトとの摺擦によるパッド削れが防止され、摺動抵抗も低減することができ、良好なベルト走行性およびベルト耐久性が得られる。
The
図7は、定着装置91の制御を行うブロック図を示す。電源回路A2から加熱ローラ111のハロゲンヒータに電力が供給され、加熱ローラ111が加熱される。加熱ローラ111によって、回動する定着ベルト92が加熱される。定着ベルト92の表面温度が、サーミスタA109などの温度検知素子によって検知される。温度検知素子で検知される定着ベルト92の温度に関する信号が制御回路部に入力される。制御回路部は、温度検知素子から入力される温度情報が所定の定着温度に維持されるように、電源回路からハロゲンヒータに対する供給電力を制御して、定着ベルト92の温度を所定の定着温度に調整する。
FIG. 7 is a block diagram for controlling the fixing
定着ベルト92が所定の定着温度に立ち上がって温度が調整された状態において、定着ベルト92と加圧ベルト93間の定着ニップに、未定着トナー画像を有する記録紙97が搬送される。記録紙97は、未定着トナー画像を担持した面を、定着ベルト92側に向けて導入される。記録紙97の未定着トナー画像が定着ベルト92の外周面に密着したまま挟持搬送されていく。未定着トナー画像は、定着ベルト92から熱が付与され、さらに加圧力を受けて記録紙97の表面に定着される。
In a state where the fixing
サーミスタA109は、定着ベルト92を介して加熱ローラ111に対向する位置において定着ベルト92に近接するように設けられる。サーミスタA109は、定着ベルト92の温度を検知する。サーミスタB110は、加圧ベルト93を介して加圧ローラ95に対向する位置において、加圧ベルト93に近接するように設けられる。サーミスタB110は、加圧ベルト93の温度を検知する。サーミスタA109およびサーミスタB110による検知結果は中央処理装置(以下CPUという)に入力される。
The
CPU112は、サーミスタA109の検知結果から、サーミスタA109の温度が設定範囲内にあるか否かを判定する。定着ベルト92の温度が設定範囲よりも低い場合には、加熱手段A101に接続される電源に制御信号が送られ、加熱手段A101に電力を供給して発熱を促す。定着ベルト92の温度が設定範囲よりも高い場合には、加熱手段A101への給電力の有無を確認する。電力供給が継続されている場合は、電力供給を停止する制御信号を送る。
The
さらに、CPU112は、サーミスタB110の検知結果から、サーミスタB110の温度が設定範囲内にあるか否かを判定する。加圧ベルト93の温度が設定範囲よりも低い場合には、加熱手段B105に接続される電源に制御信号を送り、加熱手段B105に電力を供給して発熱を促す。定着ベルト92の温度が設定範囲よりも高い場合には、加熱手段B105への給電力の有無を確認する。電力供給が継続されている場合には、電力供給を停止する制御信号を送る。
Further, the
定着ベルト92を介して加熱ローラ111に対向し、かつサーミスタA109よりも定着ベルト92の回転方向下流側の位置には、図示しないサーモスタット115が配設される。サーモスタット115は、定着ベルト92に近接するように設けられ、定着ベルト92の異常昇温を検知する。サーモスタット115による検知結果はCPU112に入力される。CPU112はサーモスタット115の検知結果に応じて加熱手段A101に接続される電源からの給電を停止する。
A thermostat 115 (not shown) is disposed at a position facing the
定着ローラ94と加熱ローラ111と定着ベルト92と加圧ローラ95とを含む定着機構は、画像形成装置90の全動作を制御する図示しないCPU112によって制御される。CPU112は、画像形成指示の入力を受けると、加熱ローラ111、加圧ローラ95の内部に設けられる加熱手段A101および加熱手段B105に電力を供給する電源に制御信号を送る。画像形成指示は、画像形成装置90の鉛直方向上面に設けられる図示しない操作パネルまたは画像形成装置90に接続されるコンピュータなどの外部機器から入力される。制御信号を受けた電源は電力を供給して加熱手段A101および加熱手段B105を起動させる。
The fixing mechanism including the fixing
加熱手段A101および加熱手段B105は、定着ローラ94、加熱ローラ111、加圧ローラ95および定着ベルト92の表面がそれぞれの設定温度になるように加熱する。定着ローラ94および加圧ローラ95の近傍に設けられる図示しない温度検知センサが設定温度に到達したことを検知し、その検知結果がCPU112に入力されると、CPU112は定着ローラ94を回転駆動させる図示しない駆動手段に制御信号を送り、加圧ローラ95を矢符Yの方向に回転駆動させる。
The heating unit A101 and the heating unit B105 heat the surfaces of the fixing
それに伴って定着ベルト92、定着ローラ94および加熱ローラ111が従動回転する。この状態で、未定着トナー像を担持する記録紙97が定着ニップ部12に搬送される。この記録紙97が定着ニップ部12を通過する際に、トナー像を構成するトナーが加熱加圧され、記録紙97に定着され、画像が形成される。
Accordingly, the fixing
図7に示した定着装置91では、加熱ローラ111内部に加熱手段A101としてハロゲンランプを用いたが、加熱ローラ111の外周に外部加熱装置を設けてもよい。また、誘導加熱を利用した誘導加熱装置を用いてもよく、これらを適宜組み合わせて構成しても良い。
In the fixing
このように、定着ベルト5は、前記定着ベルト5の外径をAmmとし、外径13mm、定着ベルト幅よりも十分に長い金属パイプ21に前記定着ベルト5を通して、金属パイプ21の両端を固定した状態で、さらに定着ベルト幅よりも十分長く、定着ベルト幅で割った重さが0.359g/mmで外径13mmの荷重ローラ22を定着ベルト5が下に伸びるように定着ベルト5に通したときの定着ベルト5の上下方向の長さをBmmとし、定着ベルト5の柔軟性をSとしたときに、次式
S=(B−A)/A
で表される定着ベルト5の柔軟性Sが0.15〜0.24であり、定着ローラ3は、長さ50cmの糸32に吊るした外径11mmで重さが7gの球状錘31が、静止状態において、定着ローラ3の中心軸線を含んだ水平面上に錘の重心が配置されるように接する最下点33にあるとき、錘を最下点からH1=10cmの高さだけ引き上げ、錘を静かに放して錘を定着ローラ3に衝突させたときに錘が跳ね返った最下点33からの高さをH2とし、定着ローラ3の反発係数をRとしたときに、R=H2/H1で表される定着ローラ3の反発係数Rが0.6以上であるので、従来よりも被定着部材上にトナーを定着させることができる温度範囲を広くすることができる。
As described above, the fixing
The fixing
さらに、定着ローラ3に加圧ローラ4が圧接する領域である定着ニップ部12の面圧が1.4kgf/cm2以上であるので、定着性を良好にすることができる。
Furthermore, since the surface pressure of the fixing nip
さらに、定着ローラ3の硬度は、アスカーC30度以上50度以下であるので、定着ローラ3の反発性が良好であり、定着性を良好にすることができる。
Further, since the hardness of the fixing
さらに、定着ベルト5は、被定着部材上のトナー像と接する接触面を基準として、定着ローラ3との接触面に向かってフッ素樹脂層、ゴム弾性層および樹脂基材層を有し、樹脂基材層の厚みは45μm以上であって90μm以下であるので、定着ベルト5に割れが生じることなく定着ベルト5の柔軟性を確保することができ、定着性を良好にすることができる。
Further, the fixing
さらに、トナー像を形成するトナーの全重量に対するトナーワックスの重量が占める比率は1.5重量%以上、4.8重量%以下であるので、トナーの流動性の低下がなく定着ベルトに対するトナーの離型性を向上させることができる。 Furthermore, since the ratio of the toner wax weight to the total weight of the toner forming the toner image is 1.5% by weight or more and 4.8% by weight or less, the fluidity of the toner does not decrease and the toner with respect to the fixing belt does not deteriorate. The releasability can be improved.
さらに、定着ローラ3は、定着ベルト5と接する表面部が定着ローラ弾性層121によって形成され、定着ローラ弾性層121の厚み寸法は、4mm以上であって6mm以下であるので、定着ローラ弾性層121は、トナーの定着性を良好にすることができる。また、定着ローラ弾性層121は、非定着部材である用紙の剥離性を向上させることがきる。これによって、定着装置2は、定着温度が変動したときに、ホットオフセット、用紙巻きつきなどの不具合が発生することを防止することができる。
Further, the surface of the fixing
さらに、定着ローラ3は、定着ベルト5と接する表面部が定着ローラ弾性層121によって形成され、定着ローラ弾性層121は、定着ベルト5を介して加圧ローラ4によって圧接されているときの厚み寸法Mと、圧接されていないときの厚み寸法Nとの比率である押込み率Lが、25%以上であって35%以下であるので、トナーの定着性を良好にし、かつ定着ローラ弾性層121の耐久性を高めることができる。
Further, the fixing
さらに、定着装置2を備えているので、従来よりも被定着部材上にトナーを定着させることができる温度範囲が広い定着装置2を備えた画像形成装置1を提供することができる。
Further, since the fixing
このようにして、本実施形態の画像形成装置は実現される。本実施形態の定着装置は、前述のような優れた本発明の定着装置を備えて構成される。本発明の定着装置によれば、トナーの定着性が良好な温度範囲を広くすることができる。 In this way, the image forming apparatus of the present embodiment is realized. The fixing device according to the present embodiment includes the excellent fixing device of the present invention as described above. According to the fixing device of the present invention, it is possible to widen the temperature range in which the toner fixability is good.
1 画像形成装置
2 定着装置
3 定着ローラ
4 加圧ローラ
5 定着ベルト
6,111 加熱ローラ
7a,7b ヒータランプ
8,97 記録紙
9 トナー
10 第1サーミスタ
11 第2サーミスタ
12 定着ニップ部
21 金属パイプ
22 測定用の荷重ローラ
31 球状錘
32 糸
33 最下点
41 ベルト寄り止め
51 第1可視画像形成ユニット
52 第2可視画像形成ユニット
53 第3可視画像形成ユニット
54 第4可視画像形成ユニット
55 中間転写ベルト
56 2次転写ユニット
57 内部給紙ユニット
58 手差し給紙ユニット
59,65,66,67 感光体
60 帯電ユニット
61 現像ユニット
62 1次転写ユニット
63 クリーニングユニット
64 光源
68,69 テンションローラ
70 廃トナーBOX
71 定着部材
72 加圧部材
73,74 給紙ローラ
90 画像形成装置
91 定着装置
92 定着ベルト
93 加圧ベルト
94 定着ローラ
95 加圧ローラ
96 テンションローラ
98 芯金
99 弾性体層
100 表面層
101 加熱手段A
102 芯金
103 弾性体層
104 表面層
105 加熱手段B
106 芯金
107 定着パッド
108 加圧パッド
109 サーミスタA
110 サーミスタB
111 加熱ローラ
112 CPU
113 電源回路
114 制御回路
115 サーモスタット
116 定着ローラ駆動モータ
121 定着ローラ弾性層
122 加圧ローラ弾性層
123 定着ローラ弾性層の接線
124 加圧ローラ弾性層の接線
125 凸部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
DESCRIPTION OF
102
106
110 Thermistor B
111
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記定着ベルトを加熱する加熱ローラと、
前記加熱ローラと共に前記無端状の定着ベルトが張架され、前記被定着部材上のトナー像と前記定着ベルトを介して接する定着ローラと、
前記定着ベルトを介して前記定着ローラに圧接する加圧ローラとを備え、
前記定着ベルトは、前記被定着部材上のトナー像と接する接触面を基準として、前記定着ローラとの接触面に向かってフッ素樹脂層、ゴム弾性層および樹脂基材層を有し、
前記樹脂基材層は、厚みが50μm以上90μm以下のポリイミドからなり、
前記フッ素樹脂層は、厚みが5μm以上20μm以下のテトラフルオロエチレンとパーフルオロアルキルビニルエーテルとの共重合体からなり、
前記ゴム弾性層の厚みは、30μm以上150μm以下であって、
前記定着ベルトの外径をAmmとし、外径13mmで前記定着ベルト幅よりも十分に長い第1の金属シャフトに前記定着ベルトを通して、前記第1の金属シャフトの両端を固定した状態で、さらに前記定着ベルト幅よりも十分長く、前記定着ベルト幅で割った重さが0.359g/mmで外径13mmの第2の金属シャフトを前記定着ベルトが下に伸びるように前記定着ベルトに通したときの前記定着ベルトの上下方向の長さをBmmとし、
定着ベルトの柔軟性をSとしたときに、次式
S=(B−A)/A
で表される定着ベルトの柔軟性Sが0.15〜0.24であり、
前記定着ローラは、長さ50cmの糸に吊るした外径11mmで重さが7gの錘が、静止状態において、定着ローラの中心軸線を含んだ水平面上に前記錘の重心が配置されるように接する最下点にあるとき、錘を前記最下点からH1=10cmの高さだけ引き上げ、錘を静かに放して錘を定着ローラに衝突させたときに錘が跳ね返った最下点からの高さをH2とし、定着ローラの反発係数をRとしたときに、次式
R=H2/H1
で表される定着ローラの反発係数Rが0.6以上であることを特徴とする定着装置。 An endless fixing belt that contacts the toner image on the fixing member and fixes the toner image on the fixing member;
A heating roller for heating the fixing belt;
The endless fixing belt is stretched together with the heating roller, and the fixing roller is in contact with the toner image on the fixing member via the fixing belt;
A pressure roller in pressure contact with the fixing roller via the fixing belt,
The fixing belt has a fluororesin layer, a rubber elastic layer, and a resin base material layer toward a contact surface with the fixing roller with reference to a contact surface in contact with the toner image on the member to be fixed,
The resin substrate layer is made of polyimide having a thickness of 50 μm or more and 90 μm or less,
The fluororesin layer is made of a copolymer of tetrafluoroethylene and perfluoroalkyl vinyl ether having a thickness of 5 μm or more and 20 μm or less,
The rubber elastic layer has a thickness of 30 μm to 150 μm,
With the outer diameter of the fixing belt being A mm, the fixing belt is passed through a first metal shaft having an outer diameter of 13 mm and sufficiently longer than the width of the fixing belt, and both ends of the first metal shaft are fixed. It is sufficiently longer than the fixing belt width, and the weight divided by the fixing belt width is 0. The vertical length of the fixing belt when passing through a second metal shaft of 359 g / mm and an outer diameter of 13 mm through the fixing belt so that the fixing belt extends downward is Bmm,
When S is the flexibility of the fixing belt, S = (B−A) / A
The flexibility S of the fixing belt represented by: 0.15 to 0.24 ,
In the fixing roller, a weight having an outer diameter of 11 mm and a weight of 7 g suspended from a thread of 50 cm in length is arranged so that the center of gravity of the weight is arranged on a horizontal plane including the central axis of the fixing roller in a stationary state. When at the lowest point of contact, the weight is lifted from the lowest point by a height of H1 = 10 cm, and when the weight is gently released to cause the weight to collide with the fixing roller, the height from the lowest point at which the weight rebounds. When the thickness is H2 and the repulsion coefficient of the fixing roller is R, the following equation is given: R = H2 / H1
A fixing device having a restitution coefficient R of 0.6 or more expressed by:
前記弾性層の厚み寸法は、4mm以上であって6mm以下であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1つに記載の定着装置。 In the fixing roller, a surface portion in contact with the fixing belt is formed by an elastic layer,
Thickness of the elastic layer, the fixing device according to any one of claims 1-4, characterized in that there is 4mm or more and 6mm or less.
前記弾性層は、前記定着ベルトを介して前記加圧ローラによって圧接されているときの厚み寸法と、圧接されていないときの厚み寸法との比率を示す押込み率が、25%以上であって35%以下であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1つに記載の定着装置。 In the fixing roller, a surface portion in contact with the fixing belt is formed by an elastic layer,
The elastic layer has a pressing ratio indicating a ratio of a thickness dimension when pressed by the pressure roller via the fixing belt and a thickness dimension when not pressed to the elastic layer is 25% or more and 35 the fixing device according to any one of claims 1-4, characterized in that% or less.
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