説明

高周波誘電加熱定着装置及びこれを用いた画像形成装置

【課題】 確実かつ高速に定着処理を行うことができる高周波誘電加熱定着方法、及びこの定着方法を用いた画像形成装置を提供すること。
【解決手段】 記録用紙面に平行に記録用紙搬送方向に直行する方向に設けられた少なくとも一対以上の棒状電極211を備え、該電極に高周波電力を印加し、未定着画像を記録用紙に定着させる定着装置の棒状電極を誘電損失の小さな材質で形成された被覆材で被った。被覆材は、膜状や板状とすることができる。ローラ式定着装置230を併用できる他、温風を吹き付け記録用紙100と棒状電極の距離を一定保つことができる。また、記録用紙100の両側に棒状電極を配置することができる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は画像定着装置及びこの画像定着装置を用いた画像形成装置に係り、特に高周波誘電加熱を利用した定着装置及びこれを用いた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【0002】
プリンタ、ファクシミリ、複写装置等の機能を有する画像形成装置は画像情報(記録情報)に基づいて記録用紙、布、プラスチックシート、OHP用シート等の被記録媒体であり、被加熱定着物(以下記録用紙と記す)に文字や記号等を含む画像を記録する。
【0003】
このような画像形成装置には種々の方式があるが、そのうち、インクジェット方式、及び電子写真方式を採用した画像形成装置が画像形成速度、カラー化の容易性、及びランニングコストなどの点で優れており家庭、オフィスなどで広く普及している。
インクジェット方式、及び電子写真方式では紙で代表される記録用紙上のインクやトナーを定着する定着装置を設ける必要がある。また、このような定着装置には電源投入後の待ち時間の短縮、高速定着性、低消費電力、及び紙の焦げや焼け防止などの特性が要求される。このような要求を満たす加熱定着方式として特許文献1から特許文献3には高周波誘電加熱装置が提案されている。
【0004】
はじめに、高周波誘電加熱を利用した画像形成装置の構成について図14を参照して説明する。画像形成装置は給紙部(I)、画像形成部(II)、定着部(III)、及び排紙部(IV)から構成されている。
【0005】
給紙部(I)では、不図示の給紙トレイから被記録媒体(以下記録用紙100と記す)が給紙され、この記録用紙100は一対のローラ101により画像形成部(II)に搬送(矢印A方向)される。
【0006】
画像形成部(II)では、記録用紙100は駆動ローラ102と従動ローラ103に架け渡された搬送ベルト104により記録用紙100が搬送(矢印B方向)されると同時に記録用紙100上に未定着の画像が形成され、その後定着部(III)に搬送される。
【0007】
ここで、画像形成方式としてはインクジェット方式の例を示した。ブラック、シアン、マゼンタ、イエローの各インクを吐出する記録ヘッド105A〜105Dが搬送ベルト104の搬送方向に順次配置されている。また、記録ヘッド105a〜105Dにはほぼ記録用紙100の幅(記録用紙面垂直方向)に渡って所定の間隔でノズルが形成(ライン型記録ヘッド)されている。従って、搬送ベルト104により記録用紙100が定着部(III)に搬送された場合、記録用紙の全領域に所望の未定着画像が形成されている。
【0008】
このようなインクジェット方式の場合、特にカラー画像が形成される場合、記録ヘッド105a〜105Dから吐出されたインク量は多量となり、通常の環境下での急速なインクの乾燥による定着は困難となる。このため、インクが乾燥しない状態(未定着)でインクが排紙部(IV)の排紙トレイに搬送されると、搬送中に記録用紙100の裏面にインクが浸透(裏抜け)して画像を劣化させたり、排紙トレイでインクが他の記録用紙の裏面に写ったりする(裏写り)などの悪影響を及ぼすこととなる。
また、画像形成方式が電子写真方式の場合には、画像形成部(II)では、周知の帯電、露光、現像のプロセスを経て記録用紙100上に未定着のトナー画像が形成される。
【0009】
定着部(III)では、記録用紙100は駆動ローラ106と従動ローラ107間に架け渡された搬送ベルト108により搬送(矢印C方向)されて記録用紙100上の画像が定着され、その後排紙部(IV)へと搬送される。
【0010】
ここで、インク加熱定着方式としては特許文献1から特許文献3に各種方式が提案されているが、特許文献3で提案されている高周波誘電加熱方式を好適に用いることができる。これは、高周波印加手段と記録用紙間の間隔を短く、且つ均一に設定できるために加熱定着効率、及び定着均一性に優れること、及び高周波印加領域の設定の自由度が大きいことなどの特徴があるためである。
【0011】
この高周波誘電加熱定着方式では、記録用紙100の搬送方向に複数の電極109(図14では4本の例を示している)が配置される。このとき、加熱効率向上のために、これら電極は記録用紙100の未定着画像面側に近接して配置される。これらの電極109には交互に極性の異なる高周波電圧が高周波発生回路110から印加される。また、高周波発生回路110のON,OFFや電圧制御などを行う目的で制御回路111が設けられる。これら極性の異なる電極109間に高周波電圧が印加され、電極間に発生する電界内を記録用紙100が搬送されることとなり、周知の高周波誘電加熱の原理でインク自身、記録用紙100中の水分、及び記録用紙100自身が加熱される。また、画像形成方式が電子写真方式の場合には、トナー自身、記録用紙100中の水分、及び記録用紙100自身が加熱される。
【0012】
なお、このような高周波誘電加熱定着では搬送ベルト108の加熱防止が画像均一定着の観点から必要である。このため、搬送ベルト108としては、誘電損失係数の小さいポリプロピレン、ポリエチレン、ポリテトトラフルオロエチレンなどの樹脂が用いられる。また、搬送ベルト108への記録用紙100の保持方式としては、エアー吸着方式を好適に採用することができる。また、このような高周波誘電加熱定着では高周波電界の周囲への漏洩防止が必要であり、このためシールド部材112の配置が必要である。
【0013】
排紙部(IV)では、記録用紙100は一対のローラ113により不図示の排紙トレイなどに搬送(矢印D方向)される。
【0014】
【特許文献1】特公昭49−038171号公報
【特許文献2】特開昭52−020039号公報
【特許文献3】特開平08−096951号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0015】
ところで、このように記録用紙の搬送方向に複数の電極を配置した高周波誘電加熱方式を定着装置として用いた場合、電極に付着したゴミや搬送ベルトに付着したゴミが原因で電極間、電極と搬送ベルト間に放電が起こると言う不具合があった。また、インクジェット方式で形成された未定着画像を加熱定着する場合、電極間に未定着画像が接触し、電極間のインクが放電すると言う不具合があった。さらに、記録用紙が電極直下を搬送される場合、電極と記録用紙間の間隔がばらつくと定着品質がばらつくと言う不具合があった。
【0016】
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、確実かつ高速に定着処理を行うことができる高周波誘電加熱定着方法、及びこの定着方法を用いた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】
【0017】
請求項1の発明は、未定着画像が記録された記録用紙に画像を定着させる定着装置であって、記録用紙面に平行に記録用紙搬送方向に直行する方向に設けたれた少なくとも一対以上の棒状電極を備え、該電極に高周波電力を印加し、未定着画像を記録用紙に定着させる定着装置において、前記電極を誘電損失の小さな材質で形成された被覆材で被ったことを特徴とする。
【0018】
請求項2の発明は、請求項1の高周波誘電加熱装置において、前記被覆材は棒状電極の周囲を被覆する膜状体であることを特徴とする。
【0019】
請求項3の発明は、請求項1の高周波誘電加熱装置において、前記被覆材は板状であり、該被覆材の内部に棒状電極を埋め込み、前記記録用紙近傍に平行に設置する。
【0020】
請求項4の発明は、請求項3の高周波誘電加熱定着装置において、板状の被覆部材には、電損失の小さな物質で形成された板に記録用紙搬送方向に並び、記録用紙の搬送ガイドをなす複数のリブを形成したことを特徴とする。
【0021】
請求項5の発明は、請求項4の高周波誘電加熱定着装置において、前記リブの先端に複数の穴を設け、前記記録用紙を反対側面に押しつける温風を吹き出すことを特徴とする。
【0022】
請求項6の発明は、請求項5の高周波誘電加熱定着装置において、記録用紙の両側に、リブを形成した被覆材である板状部材内に電極を配置し、一方の被覆材に温風が吹き出す穴を形成したものにおいて、他方側に配置されるリブの位置を前記温風を吹き出すリブの穴に対向する位置にしたことを特徴とする。
【0023】
請求項7の発明は、請求項2の高周波誘電加熱定着装置において、前記電極を中空のパイプ材で形成し、記録用紙の面側に複数の穴を開設し、該穴から記録用紙を反対側面に押しつける温風を吹き出すことを特徴とする。
【0024】
請求項8の発明は、請求項2、3、ないし4のいずれかの高周波誘電加熱定着装置において、前記棒状電極は記録用紙の記録用紙の表裏両面側共に設けられていることを特徴とする。
【0025】
請求項9の発明は、請求項1ないし8のいずれかの高周波誘電加熱定着装置において、高周波誘電加熱部分の下流に所定の温度に温められ、前記記録用紙を挟んでで定着処理を行う2本のローラを配置したことを特徴とする。
【0026】
請求項10の発明は、未定着画像を形成する画像形成手段と、前記未定着画像を定着させる定着手段とを備えた画像形成装置において、前記定着手段は請求項1ないし9のいずれかの高周波誘電加熱定着装置を使用したことを特徴とする画像形成装置である。
【発明の効果】
【0027】
本発明によれば、信頼性が高く、均一定着が可能な高周波誘電加熱定着方法、及びこの定着方法を用いた画像形成装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0028】
以下本発明を実施するための最良の形態としての実施例を図面を参照して説明する。
【実施例1】
【0029】
図1、図2は本発明の第1の実施例に係る高周波加熱定着装置200を示す図である。本例では、駆動ローラ106、従動ローラ107及び搬送ベルト108からなる搬送手段に搬送された記録用紙100上には未定着のトナーT(またはインク)が乗っている。本例では、電極210は、棒状電極211、212、213、214の4本からなり、隣り合った電極には異なった極性が印加され、所定の周波数で入れ替わるようになっている。これらの棒状電極211、212、213、214には周波数3〜100MHzの高周波が使用される。そのとき電極と記録用紙100(トナー、インクを含む)と隣の電極との間に電界ができそれが高速で交番するために被加熱物の極性が急激に変化しその際トナーが加熱されて溶け定着される。記録用紙100にインクが付いていればインクは加熱乾燥され記録用紙100に定着される。
【0030】
本例では、電極210の棒状電極211、212、213、214は図2に示すように銅等の導体211a、212a、213a、214aは誘電損失の低い物質、例えばポリプロピレン、ポリエチレン、ポリテトトラフルオロエチレン等からなる絶縁性の被覆部材211b、212b、213b、214bで被われている。このため、電極間や搬送ベルト108にゴミが付着しても、電極間や、電極と搬送ベルト間に放電が起こらずシステムのダウンが発生しない。
【0031】
なお、本例では棒状電極は4本としたが、これは更に多数でも良い。また搬送手段も図のようなベルト搬送に限られない。
【実施例2】
【0032】
図3は本発明の第2の実施例に係る高周波加熱定着装置220を示す断面図である。以下同一の部材には図中において、同一の符号を付している。本例では、実施例1の電極210に加えて、図4に示すローラ式定着装置230を併用する。このローラ式定着装置230において、2つの加圧ローラ231,232はそれぞれヒーター233,234を内蔵する。ここでヒーター233,234は高周波加熱後の自然冷却によるトナーの温度低下防止することを目的としている。本例によれば、加熱された加圧ローラ231,232の間に記録用紙100が挟まれることによってトナーTは所定温度で加熱軟化し、押しつぶされる。このように未定着画像がトナーの場合は単に軟化するだけではなく押しつぶされることにより強固に記録用紙100に付着する他、カラートナーではカラートナー間の空隙が潰されることにより所定の色や光沢が出る効果もあるため、特に有効である。
【0033】
本例ではローラ式定着装置230のヒーター233,234の消費電力は、高周波加熱されない通常の場合よりも小さなエネルギーとすることができる。このローラ式定着装置230の加熱手段は、ヒーター以外のものであっても良い。
【実施例3】
【0034】
図5は本発明の第3の実施例に係る高周波加熱定着装置240を示す断面図である。本例では、電極250は誘電損失の低い物質、例えばポリプロピレン、ポリエチレン、ポリテトトラフルオロエチレンで形成した板材260中に棒状電極251、252、253、254を埋め込んで形成している。本例によれば、棒状電極251、252、253、254間の距離が振動や衝撃で変化することがなく、またゴミ等の付着で距離が変わり放電の原因になることもなくなる。また加熱することで記録用紙100が乾燥して、一方向へカールすることにより発生する電極間へ記録用紙100の進入も防止することができる。
【実施例4】
【0035】
図6は本発明の第4の実施例に係る高周波加熱定着装置270を示す一部破断斜視図である。本例では電極280として、更に記録用紙の搬送性が良くなるように、上述した板材260と同様の板材290の記録用紙100との対向側面291に搬送方向に沿ってリブ292を一体に設けたものである。本例によれば、電極280と記録用紙100との摩擦が少なくなるように構成できるため、より良好な搬送性能が得られる。
【実施例5】
【0036】
図7は第5の実施例に係る高周波加熱定着装置300を示す図であり、(a)装置の縦線断面図、(b)は同横断面図である。本例では、電極310と記録用紙100との距離を一定にするため、板状部材320に形成したリブ311の先端に空気噴出穴321〜324、325〜328を開設し、温風通路329から温風を吹き出す構成としたものである。本例では、板状部材図320には、棒状電極251、252、253、254が内蔵されている。図7(a)は温風通路329から温風が吹き込まれ空気噴出穴321〜324から吹き出している様子を、同(b)は温風通路329から温風が吹き込まれリブ311の先端の空気噴出穴321〜324から吹き出している様子を示している。
【0037】
空気噴出穴321〜324、325〜328をリブ311の先端に開設したのは、リブ311の根本から風を吹き出すと風は両側のリブが障害物となり記録用紙を押しつける力が弱まる他、記録用紙100までの距離が大きくなり効率が落ちるからである。また、吹き出す風を温風としたのは、暖まった記録用紙100の温度を下げないためである。本例によれば、棒状電極251、252、253、254と記録用紙100との間距離は確実に一定に保たれ、記録用紙100に印加される電圧が一様になり、温度分布も一様とすることができる。
【実施例6】
【0038】
図8は本発明に係る第6の実施例に係る高周波加熱定着装置330を示す断面図である。本例は、前述の実施例1で示した電極210に相当する電極340に温風を吹き出す空気噴出穴を開設したものである。本例では、棒状電極341、342、343、344は、導電体341a、342a、343a、344aを中空な銅管等で構成し、この導電体341a、342a、343a、344aの周囲を誘電損失の低い物質、例えばポリプロピレン、ポリエチレン、ポリテトトラフルオロエチレン等で形成した被覆材341b、342b、343b、344bで被い、空気通路341c、342c、343c、344cからの温風を空気噴射穴314d、342d、343d、344dから噴出させるものである。本例によれば、棒状電極341、312、343、344と記録用紙100との距離を一定に保つことができる。また、記録用紙100の温度低下を防止することができる。
【実施例7】
【0039】
図9は本発明の第7の実施例に係る高周波加熱定着装置350を示す断面図である。本例は、前述の実施例1で示した電極210に加えて、記録用紙100及び搬送ベルト108を挟んで上記電極210と同一の構成の電極360を配置したものである。電極360には、棒状電極361、362、363、364を設けている。
【0040】
定着性能はトナーやインクそのものを暖めるだけではなく、裏側から記録用紙そのものも暖めると良好な定着性能が得られることが知られている。これは軟化したトナーが記録用紙繊維内に入り込む時に記録用紙も高温だとより繊維の奥に入り込むためである。インクの定着の場合も同様のことが言える。本例によれば、記録用紙100の裏側面からも加熱することができより良好な定着性能が得られる。なお、電極210と電極360構成する棒状電極に印加する電圧を変えることができることはもちろんである。
【実施例8】
【0041】
図10は本発明の第8の実施例に係る高周波加熱定着装置370を示す断面図である。また、前述のようにトナーを使った場合は、トナーTを記録用紙100上で押し潰す必要もあるため、本例では、実施例6の構成にローラ式定着装置230を配置している。本例に係る高周波加熱定着装置370によれば、特にカラーの発色性能を充分に現すことができる。
【実施例9】
【0042】
図11は本発明の第9の実施例に係る高周波加熱定着装置380を示す断面図である。本例は、前述の実施例3で示した電極250に加えて、記録用紙100及び搬送ベルト108を挟んで上記電極と同一の構成の電極390を設けたものである。この例では電極390は、板材400に棒状電極391、392、393、394を配置して構成している。
【実施例10】
【0043】
図12は本発明の第10の実施例に係る高周波加熱定着装置410を示す斜視図である、本例は、前述の実施例4で示した電極280に加えて、記録用紙100及び搬送ベルト108を挟んで上記電極280と同一の構成の電極420を設けたものである。この例では電極420は、リブ421を形成した板材422に棒状電極を設けている。本例によれば、記録用紙100及び搬送ベルト108と高周波加熱定着装置410との摩擦が著しく小さくなり搬送性能は大幅に向上する。
【実施例11】
【0044】
図13は本発明の第11の実施例に係る高周波加熱定着装置430を示す断面図である。本例では、前述の実施例6に係る高周波加熱定着装置と同様に棒状電極431を備える電極310に加えて、記録用紙100及び搬送ベルト108を挟んで実施例4と同様に棒状電極442を備える電極440を設けたものである。また、本例では、下側の電極440のリブ441の配置個所を、温風通路329に連通する空気噴出穴325〜328を開設した上側の電極310のリブ311の先端と同一位置となるようにしている。本例では、上側電極の空気噴出穴432から噴出した温風は記録用紙100を押し、下側の電極450のリブ451の先端に押しつけられるため記録用紙100は平坦になり、結果的に電極との距離が一定となり記録用紙の温度むらを記録無くすことができる。
【図面の簡単な説明】
【0045】
【図1】図1は、本発明の第1の実施例に係る高周波加熱定着装置の概略構成を示す斜視図である。本発明の第1の実施例に係る高周波加熱定着装置の概略構成を示す斜視図である。
【図2】本発明の第1の実施例に係る高周波加熱定着装置の概略構成を示す断面図である。
【図3】本発明の第2の実施例に係る高周波加熱定着装置を示す断面図である。
【図4】本発明の第2の実施例に係る高周波加熱定着装置の他の加熱装置を示す断面図である。
【図5】本発明の第3の実施例に係る高周波加熱定着装置を示す断面図である。
【図6】本発明の第4の実施例に係る高周波加熱定着装置を示す一部破断斜視図である。
【図7】本発明の第5の実施例に係る高周波加熱定着装置を示す図であり、(a)装置の縦線断面図、(b)は同横断面図である
【図8】本発明に係る第6に実施例に係る高周波加熱定着装置を示す断面図である。
【図9】本発明の第7の実施例に係る高周波加熱定着装置を示す断面図である。
【図10】本発明の第8の実施例に係る高周波加熱定着装置を示す断面図である。
【図11】本発明の第9の実施例に係る高周波加熱定着装置を示す断面図である。
【図12】本発明の第10の実施例に係る高周波加熱定着装置を示す斜視図である。
【図13】本発明の第11の実施例に係る高周波加熱定着装置を示す断面図である。
【図14】本発明に係る画像形成装置の概略構造を示すブロック図である。
【符号の説明】
【0046】
100 記録用紙
101 ローラ
102 駆動ローラ
103 従動ローラ
104 搬送ベルト
105a〜105D 記録ヘッド
106 駆動ローラ
107 従動ローラ
108 搬送ベルト
109 電極
110 高周波発生回路
111 制御回路
112 シールド部材
113 ローラ
114 センサ
200 高周波加熱定着装置
210 電極
211、212、213、214 棒状電極
211a、212a、213a、214a 導体
211b、212b、213b、214b 被覆部材
220 高周波加熱定着装置
230 ローラ式定着装置
231,232 加圧ローラ
233,234 ヒーター
240 高周波加熱定着装置
250 電極
251、252、253、254 棒状電極
260 板材
270 高周波加熱定着装置
280 電極
290 板材
291 対向側面
292 リブ
300 高周波加熱定着装置
310 電極
311 リブ
314d、342d、343d、344d 空気噴射穴
320 板状部材
321、322、323,324 空気噴出穴
325、326、327,328 空気噴出穴
329 温風通路
330 高周波加熱定着装置
340 電極
341、312、343、344 棒状電極
341、342、343、344 棒状電極
341a、342a、343a、344a 導電体
341b、342b、343b、344b 被覆材
341c、342c、343c、344c 空気通路
350 高周波加熱定着装置
360 電極
361、362、363、364 棒状電極
370 高周波加熱定着装置
380 高周波加熱定着装置
390 電極
391、392、393、394 棒状電極
400 板材
410 高周波加熱定着装置
420 電極
430 高周波加熱定着装置
432 空気噴出穴
440 電極
441 リブ
450 電極
451 リブ
T トナー


【特許請求の範囲】
【請求項1】
未定着画像が記録された記録用紙に画像を定着させる定着装置であって、記録用紙面に平行に記録用紙搬送方向に直行する方向に設けた少なくとも一対以上の棒状電極を備え、該電極に高周波電力を印加し、未定着画像を記録用紙に定着させる定着装置において、
前記電極を誘電損失の小さな材質で形成された被覆材で被ったことを特徴とする高周波誘電加熱定着装置。
【請求項2】
前記被覆材は棒状電極の周囲を被覆する膜状体であることを特徴とする請求項1の高周波誘電加熱装置。
【請求項3】
前記被覆材は板状であり、該被覆材の内部に棒状電極を埋め込み、前記記録用紙近傍に平行に設置する請求項1の高周波誘電加熱装置。
【請求項4】
前記板状の被覆部材には、電損失の小さな物質で形成された板に記録用紙搬送方向に並び、前記記録用紙の搬送ガイドをなす複数のリブを形成したことを特徴とする請求項3の高周波誘電加熱定着装置。
【請求項5】
前記リブの先端に複数の穴を設け、前記記録用紙を反対側面に押しつける温風を吹き出すことを特徴とする請求項4の高周波誘電加熱定着装置。
【請求項6】
記録用紙の両側に、リブを形成した被覆材である板状部材内に電極を配置し、一方の被覆材に温風が吹き出す穴を形成したものにおいて、他方側に配置されるリブの位置を前記温風を吹き出すリブの穴に対向する位置にしたことを特徴とする請求項5の高周波誘電加熱定着装置。
【請求項7】
前記電極を中空のパイプ材で形成し、記録用紙の面側に複数の穴を開設し、該穴から記録用紙を反対側面に押しつける温風を吹き出すことを特徴とする請求項2の高周波誘電加熱定着装置。
【請求項8】
前記棒状電極は記録用紙の記録用紙の表裏両面側共に設けられていることを特徴とする請求項2、3、ないし4のいずれかの高周波誘電加熱定着装置。
【請求項9】
高周波誘電加熱部分の下流に所定の温度に温められ、前記記録用紙を挟んで定着処理を行う2本のローラを配置したことを特徴とする請求項1ないし8のいずれかの高周波誘電加熱定着装置。
【請求項10】
未定着画像を形成する画像形成手段と、前記未定着画像を定着させる定着手段とを備えた画像形成装置において、前記定着手段は請求項1ないし9のいずれかの高周波誘電加熱定着装置であることを特徴とする画像形成装置。


【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【図8】
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【図9】
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【図10】
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【図11】
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【図12】
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【図13】
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【図14】
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【公開番号】特開2006−23608(P2006−23608A)
【公開日】平成18年1月26日(2006.1.26)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2004−202760(P2004−202760)
【出願日】平成16年7月9日(2004.7.9)
【出願人】(000006747)株式会社リコー (37,907)
【Fターム(参考)】