(57)【要約】      （修正有）【課題】簡単で、かつ低コストで、所望の膜厚の泡状定着液を塗布手段に形成することができる定着装置および画像形成装置を提供する。【解決手段】樹脂の少なくとも一部を溶解又は膨潤させることで樹脂を含有する樹脂含有微粒子を軟化させる軟化剤と起泡剤と水とを少なくとも含有した定着液を泡化し、泡状定着液を記録媒体上の未定着の樹脂含有微粒子層に塗布手段で塗布して定着を行う本発明の定着装置１０は、塗布手段における泡状定着液を所望の泡量に規制する規制手段１６と、当該規制手段に設けられ、規制手段を介して泡状定着液の泡膜を付勢する付勢手段２２とを具備している。そして、塗布手段における泡状定着液を所望の泡量になるための付勢手段の付勢圧力値を泡状定着液の泡の反発力と均等となる圧力値に設定する。【選択図】図１
2010230738.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂の少なくとも一部を溶解又は膨潤させることで樹脂を含有する樹脂含有微粒子を軟化させる軟化剤と起泡剤と水とを少なくとも含有した定着液を泡化し、泡状定着液を記録媒体上の未定着の樹脂含有微粒子層に塗布手段で塗布して定着を行う定着装置において、
前記塗布手段における前記泡状定着液を所望の泡量に規制する規制手段と、
該規制手段に設けられ、前記規制手段を介して前記泡状定着液の泡膜を付勢する付勢手段とを具備し、
前記塗布手段における前記泡状定着液を所望の泡量になるための前記付勢手段の付勢圧力値を前記泡状定着液の泡の反発力と均等となる圧力値に設定することを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記塗布手段における前記泡状定着液の所望の泡量を０とする場合は、前記泡状定着液を前記塗布手段から除去するように前記付勢手段の付勢圧力値を設定することを特徴とする請求項１記載の定着装置。
【請求項３】
前記付勢手段は、前記塗布手段における前記泡状定着液を所望の泡量になるための前記付勢手段の付勢圧力値を前記泡状定着液の泡の反発力と均等となる圧力値に可変する圧力可変部材を有することを特徴とする請求項１記載の定着装置。
【請求項４】
前記塗布手段における前記泡状定着液の所望の泡量を０とする場合は、前記泡状定着液を前記塗布手段から除去するように前記圧力可変部材によって前記付勢手段の付勢圧力値を可変することを特徴とする請求項３記載の定着装置。
【請求項５】
樹脂含有微粒子が色剤を含有したトナーで静電記録プロセスを行い媒体上に未定着トナー画像を形成する画像形成手段と、請求項１〜４のいずれか１項に記載の定着装置により前記未定着トナー画像を記録媒体に定着させる定着手段とを具備することを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は定着装置及び画像形成装置に関し、詳細にはトナー像を記録紙上に定着させて画像を形成する複写機、プリンタ、ファクシミリ等の定着装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、複写機やプリンタ、ファクシミリ等記録紙上に画像を形成する装置は多くあり、その中でも主流なのがトナーを使用した、いわゆる電子写真方式で、普通紙で高速に、高密度にまた最近ではカラー画像も手軽に作成できることからオフィス等に広く普及している。この電子写真方式ではほとんど熱を利用した定着方式を採用している。これはハロゲンヒーターやセラミックヒータ等の発熱体でローラやフィルム等を熱し、未定着トナーが形成された記録紙を加圧ローラで挟んで加熱・加圧してトナーを溶融、変形させ、記録紙の繊維中にアンカリングすることで定着させる。この方式は均一性、安定性に優れているため広く普及しているが、一方でエネルギーを使いすぎる欠点がある。そこで、この欠点を解決するために特許文献１に示されるように古くから定着方式には蒸気定着方式が考えられていた。蒸気定着法式はトナーを溶かす溶媒蒸気中に未定着トナーが形成された記録紙を挿入するもので、確かにこの方式は熱方式に比べてエネルギーの消費は少ない。しかし、液に臭気があったり、また人体に害を及ぼしたりする懸念があり、広く普及しなかった。ところが、近来、無臭・無害でトナーを膨潤・溶解させ定着可能な液が開発されてきたことで、再び液による非加熱定着方式が見直されてきている。
【０００３】
ところで、定着液を記録紙上の未定着トナーに付与する方法として、特許文献２のように定着液が塗られた塗布ローラを未定着トナーが形成された記録紙に押し付ける方法がある。しかし、この方法を実際に行うと記録紙上の未定着トナーの大部分が塗布ローラ側に転写される現象であるオフセットが生じ、画像が著しく劣化することが判っている。これは、未定着トナーは静電力だけで記録紙に付いているために液体が触れると静電力が無くなり定着液内に拡散してしまうからである。そこで、特許文献３のように定着液を泡状にしてから同様の工程を行うとオフセットが著しく少なくなり良好な画像が得られるという技術が提案されている。これは泡内に空気が大量に存在するため定着液内に拡散する力が働かないのでトナーは記録紙上から動かずにその場で定着液の作用で定着されることによる。また、この特許文献３には塗布ローラに泡膜を形成し、それを未定着トナーが形成された記録紙に押しつける方法が記載されている。塗布ローラに泡膜を作る方法としては、塗布ローラに泡膜規制ブレードを両者の隙間を所望の泡膜厚と等しくなるように配置し、その隙間を泡が通り抜けることにより不要な泡を取り除き塗布ローラ上に一定厚の膜を作成する方法が一般的である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、必要な泡膜厚は例えば約９０μｍ程度であるので、塗布ローラ規制ブレードの隙間を塗布幅全てに渡って必要な泡膜厚とする必要があり、部品そのものの寸法精度を非常に厳しくしたり、またローラの偏心などに追従してギャップを常に一定に保つ機構が必要になる等、構成が複雑になり、また部品も高精度を要求され、高コストとなる要因であった。
【０００５】
本発明はこれらの問題点を解決するためのものであり、簡単で、かつ低コストで、所望の膜厚の泡状定着液を塗布手段に形成することができる定着装置及び画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記問題点を解決するために、樹脂の少なくとも一部を溶解又は膨潤させることで樹脂を含有する樹脂含有微粒子を軟化させる軟化剤と起泡剤と水とを少なくとも含有した定着液を泡化し、泡状定着液を記録媒体上の未定着の樹脂含有微粒子層に塗布手段で塗布して定着を行う本発明の定着装置は、塗布手段における泡状定着液を所望の泡量に規制する規制手段と、当該規制手段に設けられ、規制手段を介して泡状定着液の泡膜を付勢する付勢手段とを具備している。そして、塗布手段における泡状定着液を所望の泡量になるための付勢手段の付勢圧力値を泡状定着液の泡の反発力と均等となる圧力値に設定する。よって、部品数を減らし部品精度を大きくゆるめることができるため、コストの削減と品質の向上に繋がる。
【０００７】
また、塗布手段における泡状定着液の所望の泡量を０とする場合は、泡状定着液を塗布手段から除去するように付勢手段の付勢圧力値を設定することにより、泡状定着液の塗布が不要である場合、例えば記録媒体と記録媒体の間など記録媒体が存在しない領域に相当する塗布手段での領域には泡状定着液の塗布を行わず、効率が上がり無駄な定着液の消費を抑えて低コスト化を図ることができる。
【０００８】
更に、付勢手段は、塗布手段における泡状定着液を所望の泡量になるための付勢手段の付勢圧力値を泡状定着液の泡の反発力と均等となる圧力値に可変する圧力可変部材を有することにより、簡単な構成で、所望の膜厚の泡状定着液を塗布手段に形成することができる。
【０００９】
また、塗布手段における泡状定着液の所望の泡量を０とする場合は、泡状定着液を塗布手段から除去するように圧力可変部材によって付勢手段の付勢圧力値を可変することにより、泡状定着液の塗布が不要である場合、例えば記録媒体と記録媒体の間など記録媒体が存在しない領域に相当する塗布手段での領域には泡状定着液の塗布を行わず、無駄な定着液の消費を抑えて低コスト化を図ることができる。
【００１０】
更に、別の発明として画像形成装置は、樹脂含有微粒子が色剤を含有したトナーで静電記録プロセスを行い媒体上に未定着トナー画像を形成する画像形成手段と、上記定着装置により未定着トナー画像を記録媒体に定着させる定着手段とを具備することに特徴がある。よって、非加熱定着を搭載した画像形成装置を作ることができ、省エネ効果の高い画像形成装置を提供することができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の定着装置によれば、規制手段が塗布手段における泡状定着液を所望の泡量に規制し、規制手段に設けられた付勢手段は規制手段を介して泡状定着液の泡膜を付勢する。そして、塗布手段における泡状定着液を所望の泡量になるための付勢手段の付勢圧力値を泡状定着液の泡の反発力と均等となる圧力値に設定する。よって、部品数を減らし部品精度を大きくゆるめることができるため、コストの削減と品質の向上に繋がる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施の形態に係る定着装置の構成を示す概略断面図である。
【図２】バネ圧と泡状定着液の膜厚の関係を示す特性図である。
【図３】本実施の形態の定着装置における泡状定着液の膜厚制御の様子を示す概略断面図である。
【図４】別の発明に係る画像形成装置の構成を示す概略断面図である。
【符号の説明】
【００１３】
１０；定着装置、１５；塗布ローラ、１６；ブレード、
２２；バネ、２３；カム、１００；画像形成装置。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図１は本発明の一実施の形態に係る定着装置の構成を示す概略断面図である。同図に示す本実施の形態の定着装置１０において、泡状定着液生成手段１１によって生成された泡状定着液１２は塗布ヘッド１３及びマニホールド１４を介して矢印Ａの方向に回転する塗布ローラ１５の表面に塗布され、塗布ヘッド１３及びマニホールド１４が配置された位置より塗布ローラ１５の下流側に配置されているブレード１６によって泡状定着液の泡量が所望値に規制されて調整される。そして、未定着トナー１７が形成された記録紙１８が塗布ローラ１５とバックアップローラ１９との間に形成されるニップ部に挟み込み、塗布ローラ１５上の泡状定着液が未定着トナー１７及び記録紙１８に付与され、ニップ通過後未定着トナー１７は記録紙１８に定着されて定着トナー２０を形成する。そして、塗布ローラ１５から記録紙１８に付与しきれなかった泡状定着液１２及び記録紙１８からオフセットして塗布ローラ１５上に残った少量のトナーはクリーニングブレード２１によって除去される。
【００１５】
ここで、泡状定着液生成について説明する。図１のタンク内に入った定着液を空気と混ぜることで発泡させて泡を作る。実験的には定着液と空気の割合は１対２５から１対５０程度、すなわち密度として０．０４〜０．０２［ｇ／ｃｍ３］であることが望ましい。これより密度が高いと液体に近くなり、液体内にトナーが巻き込まれて塗布ローラ側に移行する所謂の現象であるオフセットが発生し易くなり画像劣化が起きる。また、逆に密度が低すぎると破泡しづらくなるため記録紙に必要量の定着液が移行せず定着不良が起きたり、また定着液の使用効率が落ちるため必要以上の量の定着液を使用することになってしまう。更に、泡径は実験的に平均で２０［μｍ］程度が望ましい。泡の空気部には定着液がないため、泡が大きいと空気部にあるトナーは軟化せず定着しない。つまり、定着ムラが起きてしまう。また、小さ過ぎると塗布ローラへの濡れ性が極端に落ちたドライフォームのような状態になり、塗布ローラ上で均一な泡膜ならないためやはりムラになってしまう。以上のような理由により泡の密度と泡径は定着性能に対して良好な範囲がある。もちろん、定着液の種類やトナー種等により良好な部分は異なるが、定着液を泡にして定着させる方式には基本的にこのような範囲が存在する。
【００１６】
このような特性の泡状定着液を泡状定着液生成手段１１で作成した後塗布ヘッド１３及びマニホールド１４に送る。この後ブレード１６により所望の泡膜に規制される。塗布ローラ１５上での必要な泡膜厚は、次の計算で簡単に求められる。
【００１７】
Ａ４（２９７×２１０ｍｍ）サイズの記録紙に必要な定着液量を０．１［ｇ］とする。これより多いと紙が膨潤しカールが目立つようになり、商品価値を著しく落としてしまう。また、少ないと勿論定着不良を起こしてしまう。泡密度を０．０２［ｇ／ｃｍ３］、定着液の比重を１、塗布ローラ上での必要な泡膜厚をｔ［ｍｍ］とすると、
（２９７×２１０×ｔ）×０．０２／１０００［ｇ／ｍｍ３］＝０．１［ｇ］
【００１８】
よって、ｔ＝０．０８［ｍｍ］となり、必要な泡膜は約８０［μｍ］となる。実際には泡状定着液が全て記録紙に転写する訳ではない。仮に泡状定着液に転写率が９０％であるとすると、８０［μｍ］／０．９≒８９［μｍ］となる。すなわち、約９０［μｍ］の泡膜を塗布ローラ上に作成すれば良いことになる。通常９０［μｍ］の泡膜を作るには、泡を９０μｍのスリットに通せば良い。すなわち、塗布ローラ上に膜厚規制のブレードを置き、塗布ローラとの隙間を９０［μｍ］に保ち、その間に泡を通せば良いことになる。しかし、９０［μｍ］のギャップを常時保持するのは機構上大変難しい。なぜならば、部品には必ず公差があるためである。例えば膜厚規制のブレードの平面度や塗布ローラの真直度と真円度、それに塗布ローラは回転するので回転振れも考慮し、記録紙が通る幅全てを９０［μｍ］に保持するのは、プリンタのような量産型の機械で実現するのは非常に困難である。そこで、本発明ではあえて９０［μｍ］のギャップは作らない構成とした。図１に示すように、膜厚規制のブレード１６は、バネ２２によって塗布ローラ１５に付勢され、ブレード１６と塗布ローラ１５が触れている。そして、塗布ローラ１５が時計方向に回転するとマニホールド１４内の泡状定着液１２はブレード１６下に導かれるが、ここで泡状定着液自体の反発力でバネ２２によって付勢されているブレード１５を押し上げる。泡状定着液１２の反発力はほぼ球の泡状態を維持しようとする力に相当する。よって、付勢圧力と泡状定着液１２の反発力が釣り合って互いに均等になったところまでブレード１６は押し上げられて形成された塗布ローラ１５の表面とブレード１６との隙間を泡状定着液１２が通過し所望の泡膜が形成される。なお、バネ２２の付勢圧力を変えることで泡状定着液１２の膜厚を変えられるので、上述したように泡状定着液１２の膜厚が約９０［μｍ］となるように付勢圧力を設定すれば良い。また、図２のバネ圧と泡状定着液の膜厚の関係を示す特性図からわかるように、図１のカム２３でバネ２２の付勢圧力を変化させることにより泡状定着液１２の膜厚を変え、結果的に記録紙への塗布量を制御することができる。例えばモノクロ画像かカラー画像かを判別し、モノクロの場合はトナー量が少ないため少量の定着液で、カラー画像の場合は多量の液を塗布することができる。
【００１９】
ところで、通常複写機やプリンタの場合、連続で印刷またはコピーした場合でも送られてくる記録紙と記録紙の間には、図３に示すように、機種によって異なるが約４０〜８０［ｍｍ］程度の隙間Ｄがある。これは給紙カセットの中に重なっている紙を一枚一枚ピックアップする時のコロの動作に起因する。基本的に一枚通過した後、給紙コロが次の記録紙をピックアップしに行くためどうしても記録紙１８−１と記録紙１８−２の間は０［ｍｍ］にはならない。この記録紙１８−１と記録紙１８−２の間の隙間Ｄに相当する塗布ローラ１５の表面の部分２４には泡状定着液を塗る必要がないので、塗布ローラ１５に記録紙１８が接する部分のみ泡膜があり、接しない部分には泡膜がないことが望ましい。なぜならば、記録紙１８が接する部分は記録紙１８が泡状定着液１２を吸着していくため塗布ローラ１５上に残液は少ないが、接しない部分は記録紙が吸い取らないため多量の泡状定着液１２が残っている。この残液はクリーニングブレード２１で掻き落とすことになるため、クリーニング負荷が大きくなり、また定着液の使用効率も落ちてしまい廃液も多くなってしまう。この課題も解決するために、図３に示すように、カム２３がバネ２２を最大に押し込んだ位置まで回動し、膜厚規制のブレード１６は塗布ローラ１５に最大圧力で付勢される。よって、泡状定着液１２は膜厚規制のブレード１６を押し上げることができずに堰き止められ、泡状定着液１２は記録紙１８と記録紙１８の間の隙間Ｄに相当する、塗布ローラ１５の表面の部分２４で途切れることになる。詳細には、記録紙１８−１、１８−２の先端位置から後端位置までの領域に合わせて図１に示すようにカム２３の回動を制御し、また記録紙１８−１の後端位置から記録紙１８−２の先端位置までの領域に合わせて図３に示すようにカム２３の回動を制御して、塗布ローラ１５上に泡状定着液の泡膜を塗布することにより、記録紙の表面のみに泡状定着液が付与されることになる。
【００２０】
次に、本発明の定着装置を搭載した画像形成装置について説明する。図４は別の発明に係る画像形成装置の構成を示す概略断面図である。同図に示す画像形成装置１００において、２つのローラ１０１，１０２の間に懸架された中間転写ベルト１０３の搬送方向に沿って、ブラックの画像形成部１０４Ｋ、マゼンタの画像形成部１０４Ｍ、シアンの画像形成部１０４Ｃ、イエローの画像形成部１０４Ｙの順で並んでいる。記録紙１８は矢印Ｂの方向に搬送され、ブラック、マゼンタ、シアン、イエローの順で各画像形成部の像担持体からトナー像を転写され、各色のトナー像が重なりカラー画像を作る。４色の未定着トナーのカラー画像が作成された記録紙１８は、上述の本発明の定着装置１０に搬送され、前述の通り泡状定着液を付与され、記録紙１８上の未定着トナーは溶解・定着される。
【００２１】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内の記載であれば多種の変形や置換可能であることは言うまでもない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２２】
【特許文献１】特公昭４０−１０８６７号公報
【特許文献２】特開２００６−７８５７３号公報
【特許文献３】特開２００７−２１９１０５号公報
【図１】
2010230738.tif 000003
【図２】
2010230738.tif 000004
【図３】
2010230738.tif 000005
【図４】
2010230738.tif 000006