(57)【要約】【課題】長期にわたる使用後においても画像品位が低下することなく、従来よりも省エネルギーを達成可能な画像形成装置を提供すること。【解決手段】記録材上に有色トナーにより形成する未定着トナー像と、該有色トナーよりも定着適正温度の下限温度が低い無色透明の接着用樹脂とを、定着装置の定着ニップ部において加熱および加圧することで定着処理を行う画像形成装置において、前記定着装置が少なくとも定着部材と、前記定着部材に圧接し定着ニップ部を形成する加圧部材と、前記定着部材を加熱するための加熱体と、前記接着用樹脂を前記定着部材上に塗布するための接着用樹脂塗布機構を備える定着装置であって、前記接着用樹脂は前記接着用樹脂塗布機構により前記定着部材表面に塗布された後、前記定着部材の回転動作に従って、前記定着ニップ部に供給されることを特徴とする。【選択図】図２
2016045280.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録材上に有色トナーにより形成する未定着トナー像と、該有色トナーよりも定着適正温度の下限温度が低い無色透明の接着用樹脂とを、定着装置の定着ニップ部において加熱および加圧することで定着処理を行う画像形成装置において、
前記定着装置が少なくとも定着部材と、前記定着部材に圧接し定着ニップ部を形成する加圧部材と、前記定着部材を加熱するための加熱体と、前記接着用樹脂を前記定着部材上に塗布するための接着用樹脂塗布機構を備える定着装置であって、前記接着用樹脂は前記接着用樹脂塗布機構により前記定着部材表面に塗布された後、前記定着部材の回転動作に従って、前記定着ニップ部に供給されることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記接着用樹脂塗布機構が前記接着用樹脂を保持するための保持部材と、前記接着用樹脂を前記定着部材に加圧するための加圧機構を備えることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記接着用樹脂塗布機構が前記接着用樹脂を収容するための収容容器と、前記収容容器に収容される前記接着用樹脂を溶融するための第２の加熱体と、前記接着用樹脂を前記定着部材に塗布するための塗布部材を備えることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記塗布部材がローラ形状であり、該ローラ表面の一部が前記収容容器に収容される接着用樹脂と、更に該ローラ表面の異なる部分が前記定着部材と当接することを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
【請求項５】
更に、前記塗布部材を加熱するための第３の加熱体を備えることを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の画像形成装置。
【請求項６】
更に、前記塗布部材の回転方向において、前記接着用樹脂と接触する部分の下流側、且つ、前記定着部材と接触部分の上流側に、前記塗布部材表面上の前記接着用樹脂の量を規制するための規制部材を備えることを特徴とする請求項３乃至請求項５の何れか一項に記載の画像形成装置。
【請求項７】
少なくとも、前記定着装置が前記定着処理を行う時の前記定着部材の温度が前記接着用樹脂の定着適正温度の下限温度よりも高く、且つ、前記有色トナーの定着適正温度の下限温度よりも低い温度に設定されることを特徴とする請求項１乃至請求項６の何れか一項に記載の画像形成装置。
【請求項８】
更に、無色透明の第２の接着用樹脂が、記録材上に有色トナー像が形成されるよりも以前に、該記録材上に塗布されることを特徴とする請求項１乃至請求項７の何れか一項に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機やプリンタ、ファクシミリなどの電子写真方式を用いた画像形成装置に搭載する定着装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の複写機、レーザービームプリンタ等の画像形成装置に用いられる定着装置は画像形成部で記録材上に形成担持させた未定着トナー画像を記録材上に定着する役割を担う。定着装置としては加熱された定着ローラと加圧ローラとの間で形成される定着ニップ部で記録材を挟持搬送し、加熱・加圧して未定着トナー画像を記録材上に定着させる方式が一般に用いられる。
【０００３】
この種の画像形成装置で消費される電力の大部分は定着装置での加熱処理のために用いられるため、定着装置での電力消費を低減することが画像形成装置の省エネルギー化を図る有効な手段である。低電力で定着処理を行うための定着方法として、特許文献１、特許文献２に開示される構成がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平５−７２９１８号公報
【特許文献２】特開２０１０−４９０６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、筆者らが鋭意検討した結果、特許文献１、特許文献２の画像形成装置では下記の問題が発生することがわかった。
【０００６】
特許文献１の画像形成装置では、溶融温度が低いトナーを使用するため、記録材上にトナーを定着するのに必要な電力を低減できるものの、画像形成を繰り返し行った後に、現像装置の現像ローラ表面にトナーが固着してしまう。トナーが固着した現像ローラ表面上はトナーがコートされく、画像に白抜けが発生し、画像品位が低下してしまう。
【０００７】
この原因は以下のとおりである。予熱された記録材に対して繰り返し定着処理を施すと感光性フィルムベルトの温度が上昇し、それに伴って現像ローラの温度も上昇する。そのため、溶融温度が低いトナーが現像ローラ表面上に固着するのである。
【０００８】
特許文献２の画像形成装置は、ガラス転移温度が高い樹脂と低い樹脂とが層分離状態を形成することで、高圧力下で流動性を示すバロプラスチックからなるトナーと、圧力定着装置を備える構成である。その加圧力は０．１から５．０ＭＰａであり、定着温度が１５℃から５０℃である。然しながら、この画像形成装置では像担持体表面へのトナー固着と定着装置での消費電力を低減を両立することができない。
【０００９】
つまり、一般的な電子写真方式の画像形成方法において転写工程後に像担持体表面上のトナーを除去するためのクリーニング工程では０．５〜１．０ＭＰａ程度の圧が像担持体表面に加圧される。トナーが流動性を示す圧力がクリーニング工程における圧力を下回ると、トナーが像担持体上に固着してしまう。該固着部分では像担持体表面への帯電が正常に成されないので、トナー像が正常に形成されず、画像品位が低下してしまう。そのため、トナーとしては１．０Ｍｐａ以上、理想的には２．０Ｍｐａ以上の圧力下で流動性を示す特性が必要となる。
【００１０】
一方で、定着ニップ部において２．０ＭＰａ以上の圧力を長手方向において均一に形成するためには、定着ローラおよび加圧ローラには非常に高い剛性が要求され、そのに伴い、定着ローラおよび加圧ローラの熱容量が大きくなってしまう。従って、特許文献２の画像形成装置では定着処理時に消費する電力は低減できるが、定着部材を定着温度まで加熱するために消費される電力が増大するので、結果的には定着装置で消費する電力の低減を図ることができない。
【００１１】
以上を鑑みて本発明の目的は、長期にわたる使用後においても画像品位が低下することなく、従来よりも省エネルギーを達成可能な画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
請求項１に係る発明は、記録材上に有色トナーにより形成する未定着トナー像と、該有色トナーよりも定着適正温度の下限温度が低い無色透明の接着用樹脂とを、定着装置の定着ニップ部において加熱および加圧することで定着処理を行う画像形成装置において、前記定着装置が少なくとも定着部材と、前記定着部材に圧接し定着ニップ部を形成する加圧部材と、前記定着部材を加熱するための加熱体と、前記接着用樹脂を前記定着部材上に塗布するための接着用樹脂塗布機構を備える定着装置であって、前記接着用樹脂は前記接着用樹脂塗布機構により前記定着部材表面に塗布された後、前記定着部材の回転動作に従って、前記定着ニップ部に供給されることを特徴とする画像形成装置である。
【００１３】
請求項２に係る発明は、前記接着用樹脂塗布機構が前記接着用樹脂を保持するための保持部材と、前記接着用樹脂を前記定着部材に加圧するための加圧機構を備えることを特徴とする画像形成装置である。
【００１４】
請求項３に係る発明は、前記接着用樹脂塗布機構が前記接着用樹脂を収容するための収容容器と、前記収容容器に収容される前記接着用樹脂を溶融するための第２の加熱体と、前記接着用樹脂を前記定着部材に塗布するための塗布部材を備えることを特徴とする画像形成装置である。
【００１５】
請求項４に係る発明は、前記塗布部材がローラ形状であり、該ローラ表面の一部が前記収容容器に収容される接着用樹脂と、更に該ローラ表面の異なる部分が前記定着部材と当接することを特徴とする画像形成装置である。
【００１６】
請求項５に係る発明は、更に、前記塗布部材を加熱するための第３の加熱体を備えることを特徴とする画像形成装置である。
【００１７】
請求項６に係る発明は、更に、前記塗布部材の回転方向において、前記接着用樹脂と接触する部分の下流側、且つ、前記定着部材と接触部分の上流側に、前記塗布部材表面上の前記接着用樹脂の量を規制するための規制部材を備えることを特徴とする画像形成装置である。
【００１８】
請求項７に係る発明は、少なくとも、前記定着装置が前記定着処理を行う時の前記定着部材の温度が前記接着用樹脂の定着適正温度の下限温度よりも高く、且つ、前記有色トナーの定着適正温度の下限温度よりも低い温度に設定されることを特徴とする画像形成装置である。
【００１９】
請求項８に係る発明は、更に、無色透明の第２の接着用樹脂が、記録材上に有色トナー像が形成されるよりも以前に、該記録材上に塗布されることを特徴とする画像形成装置である。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、長期にわたる使用後においても画像品位が低下することなく、従来よりも省エネルギーを達成可能な画像形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の画像形成装置を説明する図。
【図２】本発明の実施例１の定着装置を説明する断面図。
【図３】本発明の実施例１の定着装置を説明する鳥瞰図。
【図４】本発明の実施例１および実施例２の定着処理後のトナー像の状態を説明する模式図。
【図５】本発明の画像形成装置のブロック図。
【図６】本発明の実施例１の定着装置の動作手順を説明する図。
【図７】本発明の定着ローラ温度と定着性との関係を示す図。
【図８】定着ローラ温度と消費電力との関係を示す図。
【図９】本発明の異なる形態の画像形成装置を説明する図。
【図１０】本発明の実施例２の定着装置を説明する断面図。
【図１１】本発明の実施例２の定着装置の動作手順を説明する図。
【図１２】本発明の異なる形態の画像形成装置を説明する図。
【図１３】本発明の実施例１および実施例３の接着用樹脂の形状を説明する図。
【図１４】本発明の実施例１および実施例３の接着用樹脂塗布機構の脱着機構を説明する図。
【図１５】本発明の実施例３の第２の接着用樹脂供給機構６６０の構成を示す断面図。
【図１６】本発明の実施例３の画像形成装置の動作手順を説明する図。
【図１７】本発明の実施例３の定着処理後のトナー像の状態を説明する模式図。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明を実施するための形態を図面に基づいて説明する。
【実施例１】
【００２３】
図１は本発明に従う画像形成装置の一例である電子写真プリンタの概略構成を示す縦断面模式図である。まず、画像形成部の概略を説明する。このプリンタは、制御回路部（制御基板：ＣＰＵ）５００と通信可能に接続した外部ホスト装置（不図示）からの入力画像情報に応じて作像動作して、記録材上にモノクロルカラー画像を形成して出力することができる。外部ホスト装置は、コンピュータ、イメージリーダー等である。制御回路部５００は、外部ホスト装置と信号の授受をする。また各種作像機器と信号の授受をし、作像シーケンス制御を司る。    
【００２４】
１は画像形成部である。画像形成部はレーザ露光方式の電子写真プロセス機構であり、矢印の時計方向に所定の速度で回転駆動される像担持体としてのドラム型の電子写真感光体（以下、ドラムと略記する）２を有する。ドラム２の周囲には、一次帯電器３、現像装置４、転写手段としての転写ローラ５、ドラムクリーナ装置６が配置されている。転写ローラ５はドラム２に対して圧接させてある。ドラム２と転写ローラ５との当接部が転写部である。７は画像形成部のドラム２に対するレーザ露光装置であり、与えられる画像情報の時系列電気デジタル画素信号に対応した発光を行うレーザ発光手段、反射ミラー等で構成されている。
【００２５】
制御回路部５００は外部ホスト装置から入力された画像信号に基づいて、画像形成部を作像動作させる。これにより、画像形成部１において回転するドラム２の面に対して所定の制御タイミングで、有色のトナー像が形成される。なお、ドラム２にトナー像を形成する電子写真作像原理・プロセスは公知に属するのでその説明は省略する。
【００２６】
一方、所定の給紙タイミングにて、記録材Ｐを積載収容させた給紙カセット１３の給紙ローラ１４が駆動される。これにより、給紙カセット１３に積載収納されている記録材Ｐが１枚分離給紙されて縦搬送パス１５を通ってレジストローラ１６に搬送される。レジストローラ１６は、回転するドラム２上の未定着トナー像の先端が転写部に到達するタイミングに合わせて記録材Ｐをタイミング搬送し、転写部においてドラム２上の未定着トナー像が記録材Ｐの面に転写される。転写部を出た記録材Ｐはガイド１９に案内されて、定着装置２０に導入される。
【００２７】
この定着装置２０により、トナー像が後述する接着用樹脂と混合されて記録材Ｐに定着される。定着装置２０を出た記録材は画像形成物として搬送パス２１を通って排紙ローラ２２により排紙トレイ２３上に送り出される。転写部にて記録材上にトナー像を転写した後のドラム２はドラムクリーナ装置６により転写残トナー等の残留付着物の除去を受けて清掃され、繰り返して作像に供される。
【００２８】
次に、本実施例で使用するトナーについて説明する。画像形成用の有色トナーは、スチレン系樹脂やポリエステル樹脂等の結着樹脂、カーボンブラックや染料、顔料等の着色剤、ワックス等の離型剤、荷電制御剤等を適当量用いることにより構成される。このようなトナーは、粉砕法や重合法などの方法により製造することができる。
【００２９】
本実施例の有色トナーは、ポリエステル樹脂１００重量部、パラフィンワックス６重量部、公知の負帯電性電荷制御剤２．０重量部、負帯電性疎水性シリカ１．５重量部の組成で、顔料としてカーボンを定着画像の光学濃度を維持するのに必要な量配合した。また、有色トナーの粒径は、特に限定する必要はないが、粒状性や階調性の良好な画像を得るという観点から４μｍ以上８μｍ以下であることが好ましい。
【００３０】
更に、本実施例で用いる有色トナーの定着適正温度は１５０〜１８０℃であった。定着適正温度とは高温での定着ローラオフセット温度の上限温度、低温での記録材に対するトナーの定着性を満たすための下限温度を定着ローラの表面温度で表したものである。定着性は、定着後の記録材上のトナー像を５０ｇ／ｃｍ２の加重をかけたシルボン紙で往復５回摺擦して摺擦前後のトナー像の反射濃度低下率を測定することで評価し、２０％を定着適正温度の下限温度とした。
【００３１】
次に、接着用樹脂１４０は、低温での軟化性、高温での耐オフセット性の向上のため、パラフィンワックスを２０重量部に増量し、顔料を除くその他の成分は画像形成トナーと同じ材料を図１３に示す形状に成型した樹脂である。その形状は、長辺の長さＬが３００ｍｍ、短辺の長さＷが１０ｍｍ、高さＨが５０ｍｍの直方体の１面に半径が１５ｍｍの曲面部１４０ａを備える形状である。本実施例で用いる接着用樹脂１４０の定着適正温度は１００〜１８０℃である。
【００３２】
図２は、定着装置２０の概略構成模型図である。定着装置２０は記録材上の有色トナー像に接着用樹脂を供給して加熱、加圧することで記録材Ｐに有色トナー像を定着する。
【００３３】
定着ローラ１００及び加圧ローラ１１０としては、金属芯金上にフッ素ゴム、シリコーンゴム等の弾性層、表層にトナーに対して高い離型性を有するＰＦＡ、ＰＴＦＥ等のフッ素樹脂、シリコーン樹脂等の材料が積層されたものが使用できる。
【００３４】
本実施例の定着ローラ１００はアルミニウム合金からなる中空芯金上に弾性層として厚さ１．０ｍｍのシリコーンゴム層を備える。その表面上に厚さ５０μｍのＰＦＡ（テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体）樹脂チューブが被覆される、外径が３０ｍｍ、長手方向の長さが３００ｍｍのローラである。また、定着ローラ１００は図示しない定着モータにより駆動される。
【００３５】
加圧ローラ１１０はステンレスの中空芯金上に厚さ２．０ｍｍのシリコーンゴム層を備え、その表面上に厚さ５０μｍのＰＦＡ樹脂チューブが被覆される、外径が３０ｍｍのローラであり、定着ローラと従動して回転する。
【００３６】
定着ローラ１００の芯金の両端部は不図示の加圧手段によりその一端側が１５６．８Ｎ（１６ｋｇｆ）、総圧３１３．６Ｎ（３２ｋｇｆ）の力で加圧ローラ１１０の軸線方向に付勢される。定着ローラ１００が加圧ローラ１１０に圧接することで、未定着トナー像および接着用樹脂を加熱および加圧するための定着ニップ部Ｎが形成される。
【００３７】
定着ローラ１００の内部には加熱体としての定着ヒータ１２０を配置し、定着ローラ１００の表面には定着ローラ１００の表面の温度を検知するためのサーミスタ１３０を配置する。サーミスタ１３０はＡ／Ｄコンバータを介して制御回路部５００に接続され、制御回路部５００はサーミスタ１３０の出力を所定の周期でサンプリングし、得られた出力を温度制御に反映させる。つまり、制御回路部５００はサーミスタ１３０の出力をもとに、電力供給部であるヒータ駆動回路部５１０によって定着ヒータ１２０への通電を制御する。次に、本実施例の特徴的な部分である、接着用樹脂塗布機構について説明する。図２に示すように、接着用樹脂塗布機構３００は定着ローラ１００の定着ニップ部とは反対側に設けられ、接着用樹脂１４０を定着ローラ１００に押圧し、定着ローラ１００の表面上に接着用樹脂を供給する機能を担う。
【００３８】
保持部材１５０は接着用樹脂１４０を保持する部材であり、接着用樹脂１４０の曲面部１４０ａを定着ローラ１００に押圧するように保持する。そして、加圧バネ１６０による加圧力により保持部材１５０を介して接着用樹脂１４０は定着ローラ１００に押圧される。
【００３９】
図３は本実施例の定着装置を説明する横断図である。保持部材１５０は長手方向の両端部と中央部の３箇所において加圧バネ１６０により、定着ローラ１００方向に加圧される。そのため、長手方向において接着用樹脂１４０は定着ローラに１００へ均一な力で加圧される。尚、１つの加圧バネによる荷重値は５ｋｇｆであり、総荷重値は１５ｋｇｆである。
【００４０】
上記構成によって、接着用樹脂１４０を加熱された定着ローラ１００に押圧することで、溶融した接着用樹脂１４０が定着ローラ１００の表面に供給されるのである。更に、本実施例では接着用樹脂１４０の曲面部１４０ａを定着ローラ１００に押圧するので、接着用樹脂と定着ローラとが広い幅で接触することが可能となり、十分な量の接着用樹脂を定着ローラ１００に供給することができる。
【００４１】
図３および図１４に定着ローラ１００と接着用樹脂１４０との接離を自在にするための脱着機構を示す。本実施例の脱着機構は定着ローラ１００の芯金１１５と保持部材１５０との間隔を可変とする変芯カム１７０と変芯カム１７０を駆動するためのカムシャフト１７５からなる。図示しない駆動手段によりカムシャフト１７５を回転駆動することで、定着ローラ１００と接着用樹脂１４０との接離を自在に行うことができる。従って、定着ローラ１００を予熱するタイミングなど、記録材への定着処理を行わないタイミングにおいて、定着ローラ１００と接着用樹脂１４０を離間することで、接着用樹脂１４０が定着ローラ１００へ過剰に供給されることを防止することができる。
【００４２】
次に、本実施例の定着装置における定着処理動作について説明する。図６は定着装置の動作手順を示すフローチャートである。尚、画像形成装置のブロック図を図５に示す。
【００４３】
画像形成装置本体が起動されると制御回路部（ＣＰＵ）５００は図示しないヒータ駆動回路部からの定着ヒータ１２０への通電および定着ローラ１００の駆動を開始する（Ａ１）。サーミスタ１３０の検知温度Ｔ１が１００℃に達すると（Ａ２）画像形成装置は画像形成が可能な状態であるタンバイ状態となる（Ａ３）。操作部などの入力装置からプリント開始命令を受けるとドラム２上にトナー像の形成が開始される（Ａ４）。その後、上述の手順に従って、有色トナー像が転写された記録材Ｐが定着装置２０に搬送される。
【００４４】
記録材Ｐにトナー像が転写されるタイミングになると、ＣＰＵ５００は接着用樹脂塗布機構の変芯カムの駆動をい、接着用樹脂１４０は定着ローラ１００に加圧され（Ａ５）、定着ローラ１００の熱によって溶融され、定着ローラ１００表面への接着用樹脂の供給が開始される。記録材Ｐが定着ニップ部Ｎに導入されると、記録材Ｐ上の有色トナー像は定着ローラ１００に塗布された接着用樹脂と混合され、定着ニップ部Ｎにおける加熱および加圧処理によって、接着用樹脂とともに記録材上に定着される（Ａ６）。定着処理中はサーミスタ１３０の検知温度が１００℃となるようヒータ駆動回路から定着ヒータ１２０への通電が制御される。
【００４５】
最終紙の後端が定着ニップ部Ｎを通過すると（Ａ７）、速やかにＣＰＵ５００は駆動モータによって変芯カムの駆動を行い、接着用樹脂１４０と定着ローラ１００とを離間する（Ａ８）。そして、定着ヒータ１２０への通電および定着ローラの駆動を停止（Ａ９）し、プリント動作が終了する（Ａ１０）。
【００４６】
図４が定着処理後の記録材Ｐと有色トナーＴと接着用樹脂Ｓの様子を示す断面模式図である。接着用樹脂Ｓは有色トナーＴを覆いつつ、有色トナーＴ間の隙間に浸透することで、記録材Ｐの表面に達している。そのため、記録材Ｐと有色トナーＴを含む接着用樹脂Ｓとは十分に接着しており、有色トナーＴは接着トナーＳを介して記録材Ｐに定着している。
【００４７】
次に、図７は定着ローラ１００の温度Ｔ１と定着性との関係を示す図である。尚、定着性は定着後の記録材上のトナー像を５０ｇ／ｃｍ２の加重をかけたシルボン紙で往復５回摺擦して摺擦前後のトナー像の反射濃度低下率が２０％未満の場合に定着性が満足されるものとした。本実施例の画像形成装置では定着ローラ１００の温度Ｔ１が１００℃以上の場合に定着性が満足される。この温度は接着用樹脂の定着適正温度の下限温度と同じ温度であり、溶融した接着用樹脂を定着ニップ部に供給することで定着性が満足されることを示している。
【００４８】
次に、図８は定着ローラ１００の温度Ｔ１と定着ヒータ１２０で消費する電力との関係を示す図である。図８の通り、本実施例の定着装置２０で消費する電力は６００Ｗ程度であった。一方、本実施例で用いた有色トナーの定着適正温度の下限温度は上述の通り１６０℃である。従って、接着用樹脂を用いることなく有色トナーの定着性を満足するためには定着ローラ１００の温度を１６０℃に設定する必要がある。その場合、図８から定着装置２０で消費する電力は１０００Ｗ程度である。つまり、接着用樹脂を用いて定着処理を行うことにより、４００Ｗ程度の電力の低減を図ることができた。
【００４９】
更に、本実施例の画像形成装置で用いる有色トナーはその溶融温度が従来より用いられているトナーと同様であるので、長期にわたる使用後に本体内の温度が上昇しても、現像ローラや像担持体へのトナー固着が発生することは無く、画像品位が低下することが無い。つまり、本実施例の画像形成装置は長期にわたる使用後においてもトナーが現像ローラや像担持体の表面に固着することが無いので、画像品位の低下が発生することなく、従来の画像形成装置よりも省エネルギーを達成することが可能となる。
【００５０】
尚、本発明はモノクロ画像を形成する画像形成装置のみへの適用に限定されるものではなく、複数の有彩色のトナーによりフルカラーの画像を形成する画像形成装置をはじめ、様々な形態の画像形成装置に適用可能であることはいうまでも無い。
【００５１】
更に、有色トナーおよび接着用樹脂の構成、定着ローラおよび加圧ローラの構成、サーミスタの目標温度などの条件は本実施例に限定されるものでは無いことは言うまでも無い。
【００５２】
以上の説明したように、本発明により、長期にわたる使用後においても画像品位が低下することなく、従来よりも省エネルギーを達成可能な画像形成装置を提供することができる。
【実施例２】
【００５３】
本実施例は接着用樹脂塗布機構が、予め溶融した接着用樹脂を供給ローラにより定着ローラに供給する構成である。これ以外の画像形成装置、定着装置、温度設定等の構成は実施例１と同様である。
【００５４】
次に、本実施例の接着用樹脂塗布機構について説明する。図１０は本実施例の定着装置の概略断面図である。図１０に示すように、本実施例の接着用樹脂塗布機構４００は接着用樹脂を収容するための収容容器４１０、収容容器４１０内の溶融した接着用樹脂を定着ローラ１００に供給するための供給ローラ４２０、接着用樹脂を加熱するための第２のヒータ４３０、供給ローラを加熱するための第３のヒータ４４０から構成される。
【００５５】
収容容器４１０は接着用樹脂を収容および溶融するための第１収容室４１１と第１収容室４１１へ供給する接着用樹脂を収容するための第２収容室４１２とに隔壁４１３により二分される。
【００５６】
第１収容室４１１の底面部４１１ａには第２のヒータ４３０ａを配置し、側面部４１１ｂには第１収容室４１１の温度を検知するための第２サーミスタ４５０を備える。第２サーミスタ４５０はＡ／Ｄコンバータを介して制御回路部５００に接続され、制御回路部５００は第２サーミスタ４５０の出力を所定の周期でサンプリングし、得られた出力を温度制御に反映させる。具体的には、第２サーミスタの検知温度が１００℃となるように、制御回路部５００はヒータ駆動回路部によって第２のヒータ４３０への通電を制御する。
【００５７】
一方、収容容器４１０の底面は第１収容室４１１から第２収容室４１２にかけて鉛直方向上方に向けて傾斜した形状である。更に、第２収容室４１２に収容される接着用樹脂は粒径が３０μｍ程度の粉末である。故に、第１収容室４１１内の接着用樹脂が供給ローラ４２０に供給され、第１収容室４１１内の接着用樹脂が減少すると、第２収容室４１２内の接着用樹脂は自重によって、第１収容室４１１に供給される。
【００５８】
供給ローラ４２０はステンレスの中空芯金上に厚さ１００μｍのシリコーンゴム層を被覆された、外径が１６ｍｍのローラである。更に、表面の一部が第１収容室４１１の溶融した接着用樹脂と、他の部分が定着ローラ１００と接触しており、定着ローラと従動して回転する。上記構成によって、第１収容室４１１で供給ローラ４２０上に付着した接着用樹脂は供給ローラ４２０の回転動作によって、定着ローラ１００表面に塗布され、更に、定着ローラ１００の回転動作によって、定着ニップ部Ｎに供給され、定着処理に用いられる。
【００５９】
供給ローラ４２０の内部には第３のヒータ４４０を配置し、供給ローラ４２０の表面には供給ローラの温度を検知するための第３のサーミスタ４７０を配置する。第３サーミスタ４７０はＡ／Ｄコンバータを介して制御回路部５００に接続され、制御回路部５００は第３サーミスタ４７０の出力を所定の周期でサンプリングし、得られた出力を温度制御に反映させる。具体的には、第３サーミスタの検知温度が１００℃となるように、制御回路部５００はヒータ駆動回路部によって第３のヒータ４４０への通電を制御する。
【００６０】
更に、接着用樹脂塗布機構４００は図示しない脱着機構と駆動モータとを備え、この脱着機構により供給ローラ４２０と定着ローラ１１０とが脱離自在である。
【００６１】
次に、本実施例の定着装置における定着処理動作について説明する。図１１は定着装置の動作手順を示すフローチャートである。
【００６２】
画像形成装置本体が起動されると制御回路部（ＣＰＵ）５００は図示しないヒータ駆動回路部からの定着ヒータ１２０、第２のヒータ４３０、第３のヒータ４４０への通電および定着ローラ１００の駆動を開始する（Ｂ１）。第１サーミスタ１４０、第２サーミスタ４５０および第３サーミスタ４７０の検知温度Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３が１００℃に達すると（ＢＡ２）画像形成装置は画像形成が可能な状態であるスタンバイ状態となる（Ｂ３）。操作部などの入力装置からプリント開始命令を受けるとドラム２上にトナー像の形成が開始される（Ｂ４）。その後、上述の手順に従って、有色トナー像が転写された記録材Ｐが定着装置２０に搬送される。
【００６３】
記録材Ｐにトナー像が転写されるタイミングになると、ＣＰＵ５００は脱着機構の駆動モータの駆動を行い、供給ローラ４２０は定着ローラ１００に加圧され（Ｂ５）、定着ローラ１００表面への接着用樹脂の供給が開始される。
【００６４】
その後、記録材Ｐが定着ニップ部Ｎに導入されると、記録材Ｐ上の有色トナー像は定着ローラ１００に塗布された接着用樹脂と混合され、定着ニップ部Ｎにおける加熱および加圧処理によって、接着用樹脂とともに記録材上に定着される（Ｂ６）。定着処理中はサーミスタ１４０の検知温度が１００℃となるようヒータ駆動回路から定着ヒータ１２０への通電が制御される。
【００６５】
その後、最終紙の後端が定着ニップ部Ｎを通過すると（Ｂ７）、速やかにＣＰＵ５００は駆動モータによって、供給ローラ４２０と定着ローラ１００とを離間する（Ｂ８）。その後、定着ヒータ１２０、第２のヒータ４３０、第３のヒータ４４０への通電および定着ローラの駆動を停止（Ｂ９）し、プリント動作が終了する（Ｂ１０）。
【００６６】
本実施例の画像形成装置における定着ローラ１００の温度Ｔ１と定着性との関係および、定着ローラ１００の温度Ｔ１と定着ヒータ１２０で消費する電力との関係は実施例１の画像形成装置と同様に図７および図８の通りである。即ち、定着ヒータ１２０で消費する電力は６００Ｗ程度である。更に、本実施例の画像形成装置では収容容器４１０において接着用樹脂の溶融を行うために第２のヒータ４３０で消費する電力が１００Ｗ程度、供給ローラ４２０を加熱するために第３のヒータ４４０で消費する電力が２００Ｗ程度必要となる。従って、本実施例の定着装置で消費する電力は９００Ｗ程度となる。
【００６７】
上述のように、接着用樹脂を用いずに有色トナーの定着性を満足するために定着装置２０で消費する電力は１０００Ｗ程度である。つまり、本実施例の構成において接着用樹脂を用いて定着処理を行うことにより、１００Ｗ程度の電力の低減を図ることができた。
【００６８】
更に、本実施例の画像形成装置で用いる有色トナーはその溶融温度が従来より用いられているトナーと同様であるので、長期にわたる使用後に本体内の温度が上昇しても、現像ローラや像担持体へのトナー固着が発生することは無く、画像品位が低下することが無い。つまり、本実施例の画像形成装置は長期にわたる使用後においてもトナーが現像ローラや像担持体の表面に固着することが無いので、画像品位の低下が発生することなく、従来の画像形成装置よりも省エネルギーを達成することが可能となる。
【００６９】
尚、本発明における接着用樹脂供給機構は本実施例の構成に限定されるものでは無く、様々な形態の画像形成装置に適用可能であることはいうまでも無い。
【００７０】
例えば、図１２に示すように、供給ローラ４２０上の接着用樹脂の厚みを規制する規制部材４８０を設ける構成を採用可能であることは言うまでも無い。この構成では安定的な量の接着用樹脂を定着ローラ１００に供給することが可能となるので、定着ローラ１００への接着用樹脂の供給不足および供給過多を防止することができる。
【００７１】
更に、有色トナーおよび接着用樹脂の構成、定着ローラ、加圧ローラの構成、サーミスタの目標温度などの条件は本実施例に限定されるものでは無いことは言うまでも無い。
【００７２】
以上の説明したように、本発明により、長期にわたる使用後においても画像品位が低下することなく、従来よりも省エネルギーを達成可能な画像形成装置を提供することができる。
【実施例３】
【００７３】
本実施例は記録材Ｐ上に有色トナーを転写するよりも先に、接着用樹脂を記録材Ｐ上に塗布する第２の接着用樹脂塗布機構６６０を設ける構成である。これ以外の画像形成装置、定着装置、温度設定等の構成は実施例１と同様である。
【００７４】
次に、本実施例の接着用樹脂塗布方法について説明する。図９は本実施例の画像形成装置装置の概略断面図である。図９に示すように、本実施例の画像形成装置には、記録材Ｐ上に有色トナーを転写するよりも先に、第２接着用樹脂６８０を記録材Ｐ上に塗布する第２の接着用樹脂供給機構６６０を設ける構成を採用している。図１５が第２の接着用樹脂供給機構６６０の構成を示す断面図である。第２の接着用樹脂供給機構６６０の構成は接着用樹脂供給機構３００と同様の構成である。
【００７５】
接着用樹脂供給ローラ６００の内部には加熱体としての第５ヒータ６３０を配置し、接着用樹脂供給ローラ６００の表面には接着用樹脂供給ローラ６００の温度を検知するための第５サーミスタ６４０を配置する。第５サーミスタ６４０はＡ／Ｄコンバータを介して制御回路部５００に接続され、制御回路部５００は第５サーミスタ６４０の出力を所定の周期でサンプリングし、得られた出力を温度制御に反映させる。つまり、制御回路部５００は第５サーミスタ６４０の出力をもとに、電力供給部であるヒータ駆動回路部によって第５ヒータ６３０への通電を制御する。
【００７６】
更に、接着用樹脂供給ローラ６００の芯金の両端部は不図示の加圧手段によりその一端側が１５６．８Ｎ（１６ｋｇｆ）、総圧３１３．６Ｎ（３２ｋｇｆ）の力で第２加圧ローラ６２０の軸線方向に付勢される。接着樹脂供給ローラ６００が第２加圧ローラ６２０に圧接することで接着用樹脂６５０を加熱および加圧するための塗布ニップ部Ｍが形成される。接着用樹脂供給ローラ６００と第２加圧ローラ６２０の構成はそれぞれ実施例１記載の定着ローラ１００、加圧ローラ１１０と同じ構成である。
【００７７】
第２の接着用樹脂塗布機構６６０は接着用樹脂供給ローラ６００の塗布ニップＭとは反対側に設けられ、第２接着用樹脂６８０を接着用樹脂供給ローラ６００に押圧し接着用樹脂供給ローラ６００の表面上に接着用樹脂を供給する機能を担う。
【００７８】
第２接着用樹脂６８０の構成および形状は実施例１の接着用樹脂１４０と同様である。つまり、第２接着用樹脂６８０は、低温での軟化性、高温での耐オフセット性の向上のため、パラフィンワックスを２０重量部に増量し、顔料を除くその他の成分は画像形成トナーと同じ材料を図１３に示す形状に成型した樹脂である。その形状は、長辺の長さＬが３００ｍｍ、短辺の長さＷが１０ｍｍ、高さＨが５０ｍｍの直方体の１面に半径が２０ｍｍの曲面部１４０ａを備える形状である。本実施例で用いる接着用樹脂６８０の定着適正温度は１００〜１８０℃であった。
【００７９】
保持部材６５０は第２接着用樹脂６８０を保持する部材であり、第２接着用樹脂６８０の曲面部６８０ａを接着樹脂供給ローラ６００に押圧するように保持する。そして、加圧バネ６６０による加圧力により保持部材６５０を介して第２接着用樹脂６８０は接着樹脂供給ローラ６００に押圧される。尚、保持部材６５０を接着樹脂供給ローラ６００へ加圧する構成およびその加圧力は図２および図３で示す実施例１の接着樹脂塗布機構と同様である。
【００８０】
上記構成によって、第２接着用樹脂６８０を加熱された接着用樹脂供給ローラ６００に押圧することで、第２接着用樹脂６８０が接着用樹脂供給ローラ６００の表面に供給されるのである。更に、本実施例では第２接着用樹脂６８０の曲面部６８０ａを定着ローラ１００に押圧するので、第２接着用樹脂６８０と接着用樹脂供給ローラ６００とが広い幅で接触することが可能となり、十分な量の接着用樹脂を接着樹脂供給ローラ６００に供給することができる。
【００８１】
更に、第２の接着用樹脂供給機構６６０は接着用樹脂供給ローラ６００と第２接着用樹脂６８０との接離を自在にするための脱着機構を有する。そのため、接着樹脂供給ローラ６００を予熱するタイミングなど、記録材へ接着用樹脂の塗布を行わないタイミングにおいて、接着用樹脂供給ローラ６００と第２接着用樹脂６８０を離間することで、第２接着用樹脂６８０が接着用樹脂供給ローラ６００へ過剰に供給されることを防止することができる。
【００８２】
従って、本実施例の画像形成装置では、有色トナーと記録材Ｐとの間に接着用樹脂を安定的に塗布することができ、有色トナーを含む接着用樹脂と記録材Ｐとのアンカー効果を十分に得ることができるので、特に、表面が粗い記録材における定着性を向上することが可能となる。
【００８３】
次に、本実施例の定着装置における定着処理動作について説明する。図１６は定着装置および第２の接着用樹脂塗布機構の動作手順を示すフローチャートである。
【００８４】
画像形成装置本体が起動されると制御回路部（ＣＰＵ）５００は図示しないヒータ駆動回路部からの定着ヒータ１２０および第５ヒータ６３０への通電および定着ローラ１００と接着用樹脂供給ローラ６００の駆動を開始する（Ｃ１）。サーミスタ１３０および第５サーミスタ６４０の検知温度Ｔ１およびＴ５が１００℃に達すると（Ｃ２）画像形成装置は画像形成が可能な状態であるスタンバイ状態となる（Ｃ３）。操作部などの入力装置からプリント開始命令を受けるとドラム２上にトナー像の形成が開始される（Ｃ４）。
【００８５】
一方、給紙搬送装置によって記録材Ｐの搬送が開始されるとＣＰＵ５００は第２接着用樹脂塗布機構の脱着機構の駆動をい、第２接着用樹脂６８０は接着用樹脂供給ローラ６００に加圧され（Ｃ５）、接着用樹脂供給ローラ６００の熱によって溶融され、接着用樹脂供給ローラ６００表面への接着用樹脂の供給が開始される。記録材Ｐには第２の接着用樹脂供給機構６６０において、その表面上に接着用樹脂が塗布される（Ｃ６）。尚、記録材Ｐへ接着用樹脂を塗布する際には、サーミスタ６４０の検知温度が１００℃となるようヒータ駆動回路から第２ヒータ６３０への通電が制御される。その後、有色トナー像が転写された記録材Ｐが定着装置２０に搬送される。
【００８６】
記録材Ｐにトナー像が転写されるタイミングになると、ＣＰＵ５００は接着用樹脂塗布機構３００の変芯カム１７０の駆動をい、接着用樹脂１４０は定着ローラ１００に加圧され（Ｃ７）、定着ローラ１００の熱によって溶融され、定着ローラ１００表面への接着用樹脂の供給が開始される。
【００８７】
その後、記録材Ｐが定着ニップ部Ｎに導入されると、記録材Ｐ上の有色トナー像は定着ローラ１００に塗布された接着用樹脂と混合され、定着ニップ部Ｎにおける加熱および加圧処理によって、接着用樹脂とともに記録材上に定着される（Ｃ８）。定着処理中はサーミスタ１４０の検知温度が１００℃となるようヒータ駆動回路から定着ヒータ１２０への通電が制御される。
【００８８】
その後、最終紙の後端が第２の接着用樹脂塗布機構６６０の塗布ニップ部Ｍを通過すると（Ｃ９）、速やかにＣＰＵ５００は脱着機構の駆動を行い、第２の接着用樹脂６８０と接着用樹脂供給ローラ６００とを離間する（Ｃ１０）。更に、最終紙の後端が定着ニップ部Ｎを通過すると（Ｃ１１）、速やかにＣＰＵ５００は駆動モータによって変芯カム１７０の駆動を行い、接着用樹脂１４０と定着ローラ１００とを離間する（Ｃ１２）。その後、定着ヒータ１２０への通電および定着ローラ１００の駆動を停止（Ｃ１３）し、プリント動作が終了する（Ｃ１４）。
【００８９】
図１７が定着処理後の記録材Ｐ上のトナー像の断面模式図である。本実施例においては、転写前に接着用樹脂を記録材Ｐ上に供給するので、接着用樹脂Ｓが記録材Ｐ上の有色トナーＴと記録材Ｐの間に入り込んでいる。そのためアンカー効果により記録材Ｐと接着用樹脂Ｓとの接着は十分に成され、記録材Ｐから有色トナーＴを含む接着用樹脂Ｓが剥がれることが無い。つまり、記録材Ｐと有色トナーＴは接着用樹脂Ｓを介して定着している。
【００９０】
尚、有色トナーおよび接着用樹脂の構成、定着部材および加圧部材の構成、サーミスタの目標温度などの条件は本実施例に限定されるものでは無いことは言うまでも無い。
【００９１】
以上の説明したように、本発明により、長期にわたる使用後においても画像品位が低下することなく、従来よりも省エネルギーを達成可能な画像形成装置を提供することができる。
【００９２】
以上説明したように、本発明によると、記録材上に有色トナーにより形成する未定着トナー像と、該有色トナーよりも定着適正温度の下限温度が低い無色透明の接着用樹脂とを、定着装置の定着ニップ部において加熱および加圧することで定着処理を行う画像形成装置において、前記定着装置が少なくとも定着部材と、前記定着部材に圧接し定着ニップ部を形成する加圧部材と、前記定着部材を加熱するための加熱体と、前記接着用樹脂を前記定着部材上に塗布するための接着用樹脂塗布機構を備える定着装置であって、前記接着用樹脂は前記接着用樹脂塗布機構により前記定着部材表面に塗布された後、前記定着部材の回転動作に従って、前記定着ニップ部に供給されることを特徴とする画像形成装置によって、長期にわたる使用後においても画像品位が低下することなく、従来よりも省エネルギーを達成可能な画像形成装置を提供することができる。
【符号の説明】
【００９３】
２０  定着装置、１００  定着ローラ、１１０  加圧ローラ、１２０  定着ヒータ、
１４０  接着用樹脂、１５０  保持部材、３００，４００  接着用樹脂塗布機構、
５００  制御回路部（ＣＰＵ）
【図１】
2016045280.tif 000003
【図２】
2016045280.tif 000004
【図３】
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【図４】
2016045280.tif 000006
【図５】
2016045280.tif 000007
【図６】
2016045280.tif 000008
【図７】
2016045280.tif 000009
【図８】
2016045280.tif 000010
【図９】
2016045280.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
2016045280.tif 000013
【図１２】
2016045280.tif 000014
【図１３】
2016045280.tif 000015
【図１４】
2016045280.tif 000016
【図１５】
2016045280.tif 000017
【図１６】
2016045280.tif 000018
【図１７】
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