【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、レーザービームプリンター、ファクシミリ等の画像形成装置に用いられるトナー画像を定着または後処理する加熱装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、電子写真装置等の画像形成装置は、高速化、高機能化、高画質化、カラー化が進められてきており、各種方式のプリンターが上市されている。
【０００３】
プリンターの高速化という観点からは、異なる色画像を形成する複数の電子写真ユニットを直列に配置し、これらを同時に駆動する事によって画像形成を行うインライン方式の装置の開発が、また装置の電源オンやプリントコマンドを受信してからプリントが完了するまでのファーストプリントタイムの短縮という観点からは低熱容量のオンデマンド定着装置（定着器）の開発が進められており、これらを満足する装置では、高速でカラー画像の形成が可能であることからビジネスユースでの広い可能性を秘めている。
【０００４】
高画質化という観点では、カラープリントにおいてはプリントの光沢度（以下グロス）が印字品質と大きな関係があり、高いグロスを実現することによって高級感のある、あざやかな色を実現することが可能となる。
【０００５】
グロスはプリントの印字面のトナー像からの反射光量を表す指標であり、特に用紙からの正反射成分量と人間が感じる光沢感に高い相関がある。このことからトナー表面の微視的な形状が平滑であり、正反射成分量が多い条件において高いグロスを得ることができる。
【０００６】
一般的にカラービジネス文書に対しては１５以上のグロスを得ることが望ましく、写真画質を目的とする場合には５０以上のグロスが得られることが望ましい。
【０００７】
ビジネス文書に極端に高いグロスが望まれない理由は、トナー像のぎらつきが文字のてかりを生じて、書類が読みにくくなるという弊害があるためである。
【０００８】
電子写真装置において、グロス値を決定するのはトナー自体の特性と定着装置の構成である。
【０００９】
先に述べたように、オフィスで用いられる電子写真装置には高速性とオンデマンド性が益々要求されるようになっている。つまり、プリントやコピーボタンを押してからプリントが完了するまでのファーストプリント時間を短縮することはユーザビリティの改善には非常に大きな効果をもたらし、商品価値を大きくあげるものである。
【００１０】
装置のオンデマンド性を決定する大きな要因としては、定着装置が定着可能な温度にまで達するまでのウオームアップ時間が大きな要因を閉めているため、近年は図４にその一例を示すように，薄肉の定着フィルム１１１を介し、ヒーター１１２を記録材（被加熱材、用紙）Ｐに押し当てて加熱するよう構成に代表される、低熱容量のフィルム定着装置を用いることが一般的である（例えば、特許文献１〜４参照）。
【００１１】
定着フィルム１１１は、例えば厚さ５０μｍ程度の耐熱樹脂製のエンドレス（円筒状）フィルムを用い、その表面に厚さ１０μｍ程度の離型性層（フッ素樹脂コーティング層など）を形成したものであり、フィルムガイドステー１１５にルーズに外嵌させてある。
【００１２】
ヒーター１１２はセラミック基板上に抵抗発熱体を形成したものであり、フィルムガイドステー１１５の下面に固定支持させてある。抵抗発熱体に通電されることで迅速に昇温し、そのヒーター温度がヒーターに当接させた温度検知手段１１３により検知され、その検知温度に基づいて制御回路部（不図示）が給電回路（不図示）から抵抗発熱体への供給電力を制御することで、ヒーター１１２が所定の温度に温調される。
【００１３】
１１４は弾性加圧ローラであり、上記ヒーター１１２に対して定着フィルム１１１を挟ませて圧接させて定着ニップ部を形成させてある。この加圧ローラ１１４は不図示の駆動手段により矢印の方向に回転駆動される。この加圧ローラ１１４の回転駆動により定着ニップ部において定着フィルム１１１に回転トルクが作用して定着フィルム１１１がヒーター１１２に密着して摺動しながらフィルムガイドステー１１５の外回りを従動回転する。
【００１４】
加圧ローラ１１４が回転駆動され、これに伴い定着フィルム１１１が従動回転し、かつヒーター１１２の抵抗発熱体に通電がなされてヒーター１１２が所定の温度に立ち上がって温調された状態において、未定着トナー画像ｔを載せた記録材Ｐが入口ガイド１１６に案内されて定着ニップ部に導入され、定着ニップ部で挟持搬送される。その挟持搬送過程で未定着トナー画像ｔが定着フィルム１１１を介してヒーター１１２により加熱され、またニップ部圧で加圧されて記録材Ｐ上に固着画像として定着される。記録材Ｐは定着ニップ部を出て定着フィルム１１１の面から分離され、定着排紙ローラ１１７で排出搬送される。
【００１５】
このような構成の定着装置では、定着フィルムの熱容量が非常に小さくなっているので、ヒーターに電力を投入した後、短時間で定着ニップ部をトナー画像の定着可能温度まで昇温させることが可能である。一方で、従来用いられてきたような剛性の高い熱ロールを用いた場合に可能であったように、定着装置として高い圧力を用紙とトナーにかけることは困難となっている。
【００１６】
定着後のトナー表面を平滑にする手法としては、定着装置の加圧力、定着温度、定着スピードとトナーの特性を最適化する方法が有効である。
【００１７】
トナーに対して、ゆっくりと温度をかけて高い圧力を印加すると、アイロン効果によって高い平滑性を得ることが可能である。
【００１８】
トナーに関しては、溶融時の粘性が少なく流動性の高いものを使用することによって、定着後のグロスを高くコントロールすることが可能である。これは、定着ニップ内で流動性が高い方が定着装置で圧力をかけた時にすばやくトナー表面にアイロン効果を及ぼすことができるためである。
【００１９】
一方で、トナーは現像器内でトリボ付与のために各種パーツと摺擦されることによって自己昇温して劣化を引き起こす。具体的には一成分接触現像方式を用いた場合、トナー供給ローラ、現像ローラ、ＯＰＣ（感光体ドラム）は周速差を持って回転されるため、これらの摩擦熱によってトナー劣化が引き起こされるため、グロスを高くすることができる溶融しやすいトナーは、トナー劣化に起因する画像問題を発生させる可能性が高くなる。
【００２０】
また、グロスを高くするために高い圧力をかけてゆっくりと定着させる手法はプリントの高速化と、高い定着温度については省エネルギー化と背反する要素であり、一方で先に述べたように熱ローラ定着装置を代表とする高い圧力を印加することができる定着装置は一般的に大型化する傾向があるため、熱容量の増加によって定着装置のオンデマンド性を損なうことが一般的である。
【００２１】
また、溶融しやすいトナーに対して過大な圧力、温度をかけると、定着ニップ内でトナーの流動性が極端に低下して定着ローラに転移、付着して画像不良を引き起こす、いわゆるホットオフセットが発生しやすくなるという問題が生じる。特にグロスを向上させるための溶融しやすく設計されたトナーではこの挙動が強い。
【００２２】
一般的に定着温度を上げると一般的にグロス値は上昇するが、ホットオフセットが発生しだすと一旦溶融したトナー層が定着ニップ出口において、記録材と定着ローラに泣き別れして分離することにより、トナー表層があれてしまい、逆にグロスが低下するという現象を引き起こすため、溶融しやすいトナーにおいては高グロスを実現できる定着温度とホットオフセットの両立が非常に困難であった。
【００２３】
以上のように、従来では小型、省エネルギー、オンデマンド性を有する定着装置において高いグロスを実現すること、更に溶融しやすいトナーを用いながら安定した現像性を維持することは非常に困難であった。
【００２４】
これら問題点は、これら従来の定着装置はいずれも記録材が定着ニップを通過した直後に記録材のトナー像面が定着ローラもしくは定着フィルム表面から剥離される。すなわち剥離時にはトナーは十分に冷え固まっておらず、その状態でトナー層の剥離界面は定着ローラ表面もしくは定着フィルム表面との間に発生する応力にさらされる。この結果、トナー層の剥離界面つまりトナー像表面は微視的な凹凸形状を持つこととなり、この凹凸によって白色光は乱反射してしまうので光沢度（グロス）が失われ、例えば銀塩写真のような超光沢画像を得ることは極めて困難であったことに起因している。また、トナーを溶融させて記録材に固着させるプロセスと、高グロスを実現するためにトナーを平滑化するプロセスを同じ定着ニップの中で実現することに起因する問題点であった。
【００２５】
このような課題に対して、冷却分離方式により光沢画像を得ることが知られている（例えば、特許文献５〜８参照）。
【００２６】
特許文献５では、記録シートにコーティングされた現像剤の作用により発色する無色染料もしくはトナー材料を用いて、記録材の染料・トナー像面側に光沢化シートを重ねてこれを加熱・加圧し、さらに光沢化シートおよび記録材を加熱・加圧時の温度に比べて２０℃以上低い温度まで冷却した後に光沢化シートを剥離することで超光沢画像を得る手法が提案されており、これによれば、光沢化シートの表面平滑性により、トナー像表面が高度に平滑化されて光沢度が高くなり、超光沢画像を得ることが可能となるものである。
【００２７】
特許文献６には、定着ベルト表面に記録媒体のトナー画像面を密着させて加熱定着させ、該記録媒体の定着ベルト表面からの剥離は剥離部分におけるトナー画像または記録媒体の温度がトナーのガラス転移温度Ｔｇ℃＋２０℃以下となるように調整して行うことが提案されており、これによれば、定着ベルトへのトナー付着力が低い状態で剥離できるため、剛性の小さい記録媒体でも良好に剥離でき、オフセットなく、記録媒体上に定着ベルトの表面性にならった光沢のある定着トナー画像を得ることが可能となるものである。
【００２８】
特許文献７や８にも、定着ベルト表面に記録媒体のトナー画像面を密着させて加熱定着させ、該記録媒体の定着ベルト表面からの剥離は密着を保たせて十分な冷却後に行うことで、光沢のある定着トナー画像を得ることが開示されている。
【００２９】
また、一旦トナーが乗った記録材を定着装置によって定着を行い、その後、別ユニットを用いてこの定着画像のトナー像面側にフィルムを重ねてこれを再度加熱・加圧し、その後にフィルムを剥離することで超光沢画像を得る手法が提案されている。これによれば、フィルムの表面平滑性により、トナー像表面が高度に平滑化されて光沢度が高くなり、超光沢画像を得ることが可能となるものである。
【特許文献１】
特開昭６３−３１３１８２号公報
【特許文献２】
特開平２−１５７８７８号公報
【特許文献３】
特開平４−４４０７５号公報
【特許文献４】
特開平４−２０４９８０号公報
【特許文献５】
特開昭６４−３５４５２号公報
【特許文献６】
特開２００２−１２３０８９号公報
【特許文献７】
特開平５−２４９８５３号公報
【特許文献８】
特開平９−１９００９９号公報
【００３０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような超光沢画像においては、グロスアップ処理過程において、フィルムと用紙の密着不良が発生した場合に、全体のグロスが低い場合には目立たなかったグロスムラが顕著に発生してしまい、画像欠陥となってしまうという問題点が存在していた。
【００３１】
特に、この手法においては、フィルム自体にシワを発生させずに安定して搬送することに加えて、用紙とフィルムを完全に均一に重ね合わせて密着させ、加熱、加圧を行わなければならないという非常に技術的難易度の高い要求を満足させることが必要であった。
【００３２】
そこで本発明の目的は、冷却分離方式で画像のグロスアップを行う加熱装置において、簡単な手段構成によりグロスムラによる画像不良を防止することにある。
【００３３】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明においては、フィルム部材と、加熱部材と、前記フィルム部材を挟んで前記加熱部材に当接する加圧部材とを有し、前記フィルム部材と前記加圧部材との当接によって形成されるニップ部においてトナー像を担持した被加熱材（記録材、用紙）を前記トナー像が担持された面と前記フィルム部材が当接するように挟持搬送して加圧および加熱する加熱装置において、以下の▲１▼〜▲６▼の構成をとることを特徴とする。これによって、前記フィルム部材を安定して搬送しながらも、かつ被加熱材とフィルム部材の密着不良に起因するグロスムラ画像不良を防止することが可能となる。
【００３４】
▲１▼．加熱部材と加圧部材が形成するニップ内で、被加熱部材と加熱部材の界面において長手方向の端部の搬送速度が中央部よりも速くなるように構成する。
【００３５】
▲２▼．加熱部材にフィルム部材を供給する、もしくは加熱部材からフィルム部材を引き出す少なくとも一つのローラを逆クラウン形状とする。
【００３６】
▲３▼．加熱部材に対して、フィルム部材を介して対向する加圧部材がローラ形状であり、この加圧部材が逆クラウン形状とする。
【００３７】
▲４▼．被加熱部材の法線方向に対して、加熱部材の長手両端部の突き出し量が中央部よりも大きく構成する。
【００３８】
▲５▼．フィルムの端部の厚みを中央部より大きくする。
【００３９】
▲６▼．トナー像を形成するトナーが樹脂バインダー中にワックス類を含有させたワックス内包トナーとする。
【００４０】
【発明の実施の形態】
〈第１の実施例〉
（１）画像形成装置例
図３は本実施の形態における画像形成装置例の概略構成図である。本例の画像形成装置は電子写真プロセス利用、インライン方式のフルカラー画像形成装置（レーザープリンターあるいは複写機）である。
【００４１】
すなわち、イエローＹ、マゼンタＭ、シアンＣ、ブラックＢｋの各色用の、画像担持体として繰り返し使用される回転ドラム型の電子写真感光体（以下、感光体ドラムと記す）１Ｙ・１Ｍ・１Ｃ・１Ｂｋ、２）１次帯電ローラ２Ｙ・２Ｍ・２Ｃ・２Ｂｋ、３）現像器８Ｙ・８Ｍ・８Ｃ・８Ｂｋ、４）クリーニングブレード９Ｙ・９Ｍ・９Ｃ・９Ｂｋを具備したクリーニング装置１０Ｙ・１０Ｍ・１０Ｃ・１０Ｂｋ、をそれぞれ有する４つの独立したカートリッジ（カラーステーション）３１Ｙ、３１Ｍ、３１Ｃ、３１Ｂｋを縦一列に配置して、これらに静電転写ベルト１４に吸着させた用紙を搬送して転写を行う事によってフルカラー画像を得る構成となっている。
【００４２】
各感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｂｋは矢示の反時計方向に所定の周速度（プロセススピード）をもって回転駆動される。感光体ドラムは直径３０ｍｍの負帯電ＯＰＣ感光体であり、本実施例の画像形成装置のプロセススピードは９４ｍｍ／ｓｅｃである。
【００４３】
各感光体ドラムは回転過程で、１次帯電ローラ２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｂｋにより所定の極性・電位に一様に帯電処理され、次いで画像露光手段１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｂｋ（レーザダイオード、ポリゴンスキャナー、レンズ群、等によって構成される）による画像露光を受けることによりそれぞれ目的のカラー画像の色成分像（例えばイエロー、マゼンダ、シアン、ブラック成分像）に対応した静電潜像が形成される。
【００４４】
帯電装置は−１．２ｋｖのＤＣ電圧を印加した実抵抗１ｅ６Ωのローラを、感光体ドラムに総圧９．８Ｎで従動当接させて帯電を行うＤＣ接触帯電方式であり、感光体ドラム表面は−６００Ｖに帯電される。
【００４５】
また、本実施例で用いた画像露光手段はレーザダイオードを用いたポリゴンスキャナーであり、画像信号により変調されたレーザビームを感光体ドラム上に結像し、静電潜像を形成する。
【００４６】
レーザ露光の書き出しは、主走査方向（記録材の進行と直交方向）では各走査ライン毎にＢＤと呼ばれるポリゴンスキャナー内の位置信号から、副走査方向（記録材の進行方向）は記録材搬送路内のスイッチを起点とするＴＯＰ信号から、所定の時間遅延させて行う事によって、各色ステーションでは常に記録材上の同じ位置に露光を行える構成となっている。
【００４７】
次いで、静電潜像はそれぞれのステーションの現像器８Ｙ、８Ｍ、８Ｃ、８Ｂｋにより現像される。トナーは磁性体を含まないいわゆるノンマグトナーであり、非接触一成分ジャンピング現像方式によって現像される。現像器は、感光体ドラムに対して２５０μｍの距離を持って対向した直径１６ｍｍのアルミニウム製の現像スリーブに対して金属薄板にナイロンコートを施した現像ブレードでトナーをコートし、感光体ドラムと等速で回転駆動される現像スリーブに周波数１ｋＨｚ、ピーク間電圧１６００ｖの矩形波を印加して感光体ドラムとの間でトナーを飛翔させて現像を行う。
【００４８】
トナーは重合方式によって製造された二層構造の球状トナーであり、中心部のワックスの周りをシェルと呼ばれる樹脂バインダー層が取り囲んでいる。製造時の架橋条件を最適化することによって、溶融時のＭＩ値は３０と高くコントロールしている。
【００４９】
ＭＩ値はＪＩＳ法で規定されている測定方法において、測定温度１３５℃、加重１９．６Ｎ（２ｋｇ）にて試験した値を記載している。
【００５０】
このように高いＭＩ値を有するトナーを使用することによって、高いグロス値を実現することが可能になる。
【００５１】
１４は記録材担持搬送体としての静電吸着搬送ベルト（以下、転写ベルトと記す）であり、駆動ローラ２３、吸着対向ローラ２２、テンションローラ１３ａ、１３ｂに懸回張設してあり、矢示方向に感光体ドラムと同じ周速度をもって回転駆動されている。
【００５２】
転写ベルトは１ｅ１１Ωｃｍに抵抗調整された厚み１００μｍのＰＶＤＦの単層樹脂ベルトであり、背面両側に接着されたリブによってベルトの蛇行や、寄りを規制する構成となっている。
【００５３】
転写部材としては体積抵抗率１ｅ７Ωｃｍに調整した高圧印加可能のエピクロルヒドリンゴムの転写ローラ４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｂｋを用いており、転写ベルト１４の背面から感光体ドラムのニップ部に当接している。
【００５４】
記録材Ｐは、給紙カセット１５から給紙ローラ１７、１８によって画像形成装置内に送り出されると、まず、画像形成動作と同期をとりながら用紙Ｐを搬送するローラ状の同期回転体、即ち、搬送（レジスト）ローラ１９ａ、及び搬送（レジスト）対向ローラ１９ｂに一旦挟持された後、記録材Ｐと搬送ベルト１４との吸着がおこなわれる帯電部に導かれる。
【００５５】
帯電部では、例えば帯電部材としての吸着ローラ２０が転写ベルト１４を介して吸着対向ローラ２２と対向し、転写ベルト１４及び記録材Ｐを挟持するよう構成されている。吸着ローラ２０には高電圧源である吸着バイアス電源３２Ａより電圧が印加されることによって、記録材Ｐに電荷が付与される。電荷を付与された記録材Ｐは、転写ベルト１４を分極し、それによって転写ベルト１４に静電吸着される。
【００５６】
本実施例では、プリンターは接地面積を最小化するためや、カートリッジ交換やジャム処理の為に前扉のみの開閉で所望の目的が達成できるようにカートリッジを縦に配置して、転写ベルト１４とカートリッジの間で本体を分割する構成となっている。
【００５７】
上記構成から、記録材Ｐは重力に逆らって上方に搬送されるため、記録材Ｐと転写ベルト１４が十分に吸着している事が必要である。
【００５８】
記録材Ｐと転写ベルト１４の接触点付近にはバイアスを印加した吸着ローラ２０が設けられており、画像形成中は高圧電源３２Ａから＋１ＫＶの電圧を印加して紙に電荷を与える事によって吸着搬送力を発生させている。
【００５９】
吸着ローラ２０はＥＰＤＭゴムに抵抗調整のためにカーボンブラックを分散させた直径１２ｍｍのソリッドゴムローラであり、芯金に吸着用の高圧バイアスを印加できるような構成となっている。吸着ローラ２０の抵抗値は幅１ｃｍの金属箔をローラ外周に巻き付け、芯金との間に５００ｖの電圧を印加した時の抵抗値を１ｅ６Ωに調整してある。
【００６０】
給紙カセット１５から給紙され、レジストローラ１９、吸着ローラ２０を通過して転写ベルト１４との間に吸着力を得た記録材Ｐは、第一色目の転写ステーションにはいる。転写部は、転写ベルト背面に設けた転写ローラによって第一色目の感光体ドラムからのトナー像を転写される。転写ローラに印加されるバイアスは、通紙中に吸着ローラに流れる電流から算出された転写ベルトや記録材のインピーダンスから計算され、通常環境の片面プリントでは各ステーション共に約＋１．５ｋｖのＤＣバイアスが高圧電源３２Ｙ、３２Ｍ、３２Ｃ、３２Ｂｋから印加される。
【００６１】
以下、各カラーステーションを通過するごとに、感光体ドラムから異なる各色のトナー像を転写されてフルカラー画像を作られる。
【００６２】
全色の転写が終了し、転写ベルト１４の後端から曲率によって分離された記録材Ｐは、第１の加熱装置としての定着装置２１に導入されて未定着のカラートナー画像が加熱・加圧定着されて永久画像となる。
【００６３】
上記の定着装置２１で画像定着を受けて該定着装置２１を出た記録材Ｐは、次いで、ガイド板４８に案内されて、定着装置２１のプロセス方向下流側に配設した第２の加熱装置としての後処理装置（グロスアップユニット）Ｆへと搬送され、この後処理装置Ｆで画像の超光沢化処理を受けて排紙部４９に排紙される。図１は上記の定着装置２１と後処理装置Ｆの部分の拡大模型図である。
【００６４】
（２）定着装置２１
第１の加熱装置としての定着装置２１は、熱ローラ定着装置やフィルム定着装置など従来公知の適宜の加熱定着装置を用いることができる。
【００６５】
本例では低熱容量のオンデマンド装置であるフィルム定着装置である。２２は定着フィルムアセンブリ、２３は加圧部材としての弾性加圧ローラである。定着フィルムアセンブリ２２は、フィルムガイドステー２４、該ステー２４に固定支持させたセラミックヒーター等の加熱体２５、該ヒーターを固定支持させたステー２４にルーズに外嵌させた円筒状の耐熱性薄肉定着フィルム２６等よりなり、加熱体２５側を上向きにして配設してある。弾性加圧ロ―ラ２３は上記の定着フィルムアセンブリ２２の上側に定着フィルムアセンブリ２２に並行に配列して定着フィルム２６を挟んで加熱体２５に対して加圧ロ―ラ２３の弾性に抗して所定の押圧力で圧接させて所定幅の定着ニップ部を形成させてある。
【００６６】
加熱体２５は給電回路（不図示）からの給電により迅速に昇温し、その加熱体温度が温度検知手段（不図示）により検知され、その検知温度に基づいて制御回路部（不図示）が給電回路から加熱体２５への供給電力を制御することで、加熱体２５が所定の温度に温調される。
【００６７】
加圧ローラ２３は駆動手段（不図示）により矢印の方向に回転駆動される。この加圧ローラ２３の回転駆動により定着ニップ部において定着フィルム２６に回転トルクが作用して定着フィルム２６が加熱体２５に密着して摺動しながらフィルムガイドステー２４の外回りを従動回転する。
【００６８】
加圧ローラ２３が回転駆動され、これに伴い定着フィルム２６が従動回転し、かつ加熱体２５に通電がなされて加熱体２５が所定の温度に立ち上がって温調された状態において、未定着トナー画像を載せた記録材Ｐがトナー画像面下向きで定着ニップ部に導入され、定着ニップ部で挟持搬送される。その挟持搬送過程で未定着トナー画像が定着フィルム２６を介して加熱体２５により加熱され、またニップ部圧で加圧されて記録材Ｐ上に固着画像として定着される。記録材Ｐは定着ニップ部を出て定着フィルム２６の面から分離され、ガイド板４８に案内されて次の第２の加熱装置としての後処理装置Ｆへと搬送される。
【００６９】
（３）後処理装置（グロスアップユニット）Ｆ
上記（２）項の第１の加熱装置としての定着装置２１で加熱定着されたトナー画像は、前述したように、光沢度（グロス）が低い。第２の加熱装置としての後処理装置Ｆはその低グロスのトナー画像の超光沢化処理をするものである。
【００７０】
図１の後処理装置Ｆを第１の実施例の後処理装置とする。４１はフィルム部材としての光沢化フィルムであり、本実施例装置ではエンドレスベルト型の耐熱性フィルム（以下、ベルトと記す）である。このベルト４１は駆動ローラ４３、従動ローラ４４の２部材間に懸回張設してあり、ローラ４３・４４による駆動とテンションにより矢示の時計方向に所定のプロセススピード（周速度）をもって回動駆動される。また、ベルト内面には加熱部材としての低熱容量線状加熱体（発熱ヒータ）４２が設置されている。
【００７１】
４５は加熱体４２の上面にベルト４１を挟ませて圧接させた加圧部材としての圧接ローラであり、ベルト４１を挾んだ加熱体４２と圧接ローラ４５との圧接ニップ部が加熱部Ｎである。
【００７２】
ベルト４１は一例として厚み２０μｍの耐熱フィルム、例えばポリイミド・ポリエーテルイミド・ＰＥＳ・ＰＦＡ等の耐熱フィルムの少なくとも画像当接面側にＰＴＦＥ・ＰＡＦ等のフッ素樹脂に導電材を添加した離型層を１０μｍコートしたものである。また、必要に応じて加熱体当接面側には加熱体との摺動性を確保する目的でポリイミド・ポリエーテルイミドやフッ素樹脂・シリコン樹脂等の摺動層を０．１から１０μｍの範囲で設けてもよい。該ベルトは一般的には総厚１００μｍ、より好ましくは４０μｍ未満のものである。
【００７３】
低熱容量線状加熱体４２は不図示の支持部材を介して装置に固定支持させてあり、一例として厚み１．０ｍｍ・巾１０ｍｍ・長さ２４０ｍｍのアルミナ基板に抵抗材料（通電発熱体）を巾１．０ｍｍに塗工したもので、その抵抗材料に長手方向両端より通電される。通電はＤＣ１００Ｖの周期２０ｍｓｅｃのパルス状波形で検温素子（サーミスタ）４２ａの抵抗値変化に基づきコントロールされた所望の温度・エネルギー放出量に応じたパルスをそのパルス巾を変化させて与える。略パルス巾は０．５ｍｓｅｃ〜５ｍｓｅｃとなる。この様に加熱体４２はエネルギー・温度制御される。本実施形態における加熱体温度は１８０℃一定となるように制御した。
【００７４】
圧接ローラ４５はシリコンゴム等の離型性の良いゴム弾性層を有するローラであり、総圧４０〜７０Ｎでベルト４１を挟んで加熱体４２を圧接し該ベルト４１と圧接回転（従動回転）する。本実施例では外径１０ｍｍの芯金に厚さ５ｍｍのシリコンゴムを巻き付け、更に厚さ３０μｍのＰＦＡチューブを最外層に設けたものを用いた。
【００７５】
定着装置２１のプロセス方向下流Ａ側から後処理装置Ｆへ搬送された、下面に定着済画像（トナー画像）を担持した記録材Ｐはガイド板４８に案内されて加熱部Ｎのベルト４１と圧接ローラ４５との間に進入して、画像担持面がベルト４１の上面に密着して該ベルト４１と一緒に加熱部Ｎを通過していく。この通過過程でトナー像表面は加熱体４２の熱エネルギーをベルト４１を介して受けて加熱溶融もしくは軟化される。圧接ローラ４５は記録材Ｐを背面から押圧して記録材Ｐの画像担持面をベルト４１を介して加熱体４２に圧接させて熱接触を高めるとともに、ローラ自身の蓄熱により記録材背面側から加熱する作用も有している。
【００７６】
加熱部Ｎを通過した記録材Ｐはベルト４１の面に密着したまま該ベルト４１の回動と一緒に搬送されて分離部Ｂとしての従動ローラ４４の位置へ至り、このローラ４４の位置でベルト４１がローラ４４に沿って進路転向することで該ベルト４１と記録材Ｐとは曲率分離する。ベルト４１から分離した記録材Ｐは排紙部４９へ送られる。
【００７７】
上記の加熱部Ｎと分離部Ｂとの間のベルト・記録材移動パス部をベルト・記録材冷却部として、加熱部Ｎを通過した互いに密着しているベルト４１と記録材Ｐとが自然冷却される。
【００７８】
あるいは該冷却部に送風冷却手段等（不図示）を配設して強制冷却を行ったり、ベルト４１あるいは記録材Ｐが所定の温度まで冷却されるのに充分な時間を確保するために制御回路部のプログラミングでベルト４１あるいは記録材Ｐの搬送速度を減速あるいは停止させるなどの制御を行ってもよい。
【００７９】
そして、分離部Ｂへ至るまでにベルト４１の温度がトナー像を形成するトナーの樹脂成分のガラス転移温度以下に冷却され、分離部Ｂにおいてオフセットなしに記録材Ｐとベルト４１との分離がなされる。
【００８０】
これによってトナー像表面はベルト４１表面の平滑性が維持されるので、銀塩写真のような超光沢を有する高画質で安定した印刷画像を得ることができる。
【００８１】
本発明においては、グロス値は日本電飾（株）製のグロスメーターＰＧ−３Ｄを使用し、用紙面の鉛直方向に対して７５度の入出力角度において測定した、いわゆる７５度測定値でグロス値を定義するが、本実施例の光沢処理を行った後の画像のグロスは７０以上という非常に高い値を実現することができた。
【００８２】
測定パターンとしては、用紙上に０．６ｇ／ｍ２の載り量でシアン色のベタ画像を印刷したものを用いた。
【００８３】
なお、ビジネス文書等においては画像に光沢感を付与すると文字のギラツキによって視認性が低下してしまう。このため一般的にはビジネス文書に対しては低グロスが求められるが、このような場合には、モード切り換え操作に連携させて後処理装置Ｆのヒーター４２への通電を停止させればよい。これによって、定着装置２１から後処理装置Ｆに搬送された低グロス画像の記録材Ｐは後処理装置Ｆの加熱部Ｎでのトナー表面の溶融あるいは軟化は抑えられ、定着装置２１から排出されたままの低グロス画像が維持されて、排紙部４９に排紙される。
【００８４】
本実施例において使用されるトナーとしては樹脂バインダー中にワックス類を含有させたワックス内包トナーを用いることがより好ましい。これにより記録材Ｐが分離部Ｂでベルト４１から曲率分離される際にトナー面のベルト４１に対する離型性が大幅に上昇し、分離不良に起因したグロスムラや剥離音、あるいは記録材Ｐの巻き付きなどが防止でき、より安定した分離を行うことが可能となる。
【００８５】
ワックス内包トナーを用いる場合にはベルト・記録材冷却部にてトナーのワックス類成分の凝固温度以下にまでベルト４１の温度を低下させてから分離部Ｂにて分離させることが望ましい。これにより、少なくともトナー像表面近傍のワックス類は結晶化が阻害されてアモルファス状のまま固化して透明性を維持するため、得られた印刷画像は超光沢を有する画像となる。
【００８６】
ワックス類成分の凝固温度以上、すなわちワックス類が固化する前にトナー面からベルト１が剥離されると該ワックス類のうち少なくともトナー像表面近傍のものは結晶化して粒界を生じてしまう。この結果、粒界において光の散乱が生じてしまい、上述アモルファス状の場合と比較すると光沢性が損なわれる結果となってしまう。
【００８７】
上記述べた第２の加熱装置としての後処理装置（グロスアップユニット）Ｆを用いて超高グロス処理を行う場合に、記録材Ｐとベルト４１の密着不良に起因する画像不良が発生することがある。
【００８８】
本手法におけるグロス処理は、トナー面をベルト４１の表面性を転写しながら冷却固定させるものであるため、処理を行わない場合のグロス値である約１５と、処理を行った場合のグロス７０の差は非常に大きい。
【００８９】
一方で、記録材Ｐ上のトナー面とベルト４１の密着不良部が存在すると、非常に高いグロスの領域の中に、部分的にグロスが低い領域ができてしまい、そのグロスの差の大きさゆえに非常に目に付きやすい画像欠陥となってしまう。
【００９０】
このような問題は、加熱ニップＮにベルト４１と記録材Ｐが搬送される時点で、ベルト４１にシワが寄っていることに起因することが多い。図１に示されるように、ベルト４１は一般的に加熱部Ｎの前後に配置される二つのローラ４３と４４に張架されて搬送されるが、ベルト４１を安定して搬送させるためにはテンションを強くとることが一般的であり、これによる引っ張りシワが加熱ニップＮ内部にまで及び、記録材Ｐとの間の密着不良を引き起こす。
【００９１】
冷却分離においては、加熱ニップＮ内での密着不良のみならず加熱ニップＮを出た後でも密着不良が発生してしまうと、トナーの冷えムラによってグロス差が発生してしまうため、加熱体と被加熱が完全にトナーのワックスの凝固点以下の温度にまで冷えて、ユニットによって強制的に分離されるまで、両者は良い密着状態を保たなければならないため、通常のベルト搬送と比較にならない特性が要求される。
【００９２】
また、高いテンションや高い温度をかけて回転を続けることによって、ベルト４１自体が部分的に伸び（クリープ）たり変形してしまい、ベルト４１の形状自体にシワがはいってしまうことがある。
【００９３】
このような状況下においても、記録材Ｐとベルト４１を密着性良く接触させて加熱ニップ部Ｎに導入するためには、ベルト４１自体を両端にひっぱりながら搬送することが有効である。
【００９４】
具体的には、加熱ニップＮにベルト４１を供給するローラ４３、もしくは加熱ニップＮからベルト４１を引き出すローラ４４の少なくとも一方を逆クラウン形状とすることによって、ベルト４１の引っ張りシワの影響がニップＮ内に及ばないように、また仮にクリープ等で変形してしまったベルト４１に対しても両端部方向（ベルト搬送方向に直交方向、ベルト幅方向）に張力を与えながら搬送することによって、ベルト４１のシワが画像に悪影響を及ぼさないようにすることができる。
【００９５】
本実施例では、図１に示す第２の加熱装置としての後処理装置（グロスアップユニット）Ｆにおいて、外径２０ｍｍのニップ上流側の張架ローラ４３に２００μｍの逆クラウン量を付与した。
【００９６】
張架ローラ４３は１８ｍｍの芯金に厚さ１ｍｍのＥＰＤＭゴム層を形成し、これを図５に示す逆クラウン形状に研磨し、所望の形状を得たものである。すなわち、平均外径が２０．０になるように端部外径が２０．１、中央外径が１９．９になるように構成した。
【００９７】
本実施例で上流側の張架ローラ４３に逆クラウン形状を設けたのは、加熱ユニットに近い張架ローラ４３に対策を施した方が、ニップＮ内のベルトシワに対しての高い効果を見込めるためであるが、下流側の張架ローラ４４に同様の処理を施しても一定の効果を上げることが可能である。また、ローラ表面にゴム層を設けることによって、ベルト４１の内面とローラの摩擦係数を高くし、ベルト両端の搬送速度を中央部に対して早くする効果を高められるため、少ない逆クラウン量でより高いシワ防止効果を期待することが可能である。
【００９８】
以上述べたように、本実施例ではベルトタイプのグロスアップユニットにおいて、ベルト４１の張架ローラ４３又は／及び４４を逆クラウン形状にすることによって、冷却分離で顕著に発生するベルト４１のシワに起因するグロスムラ画像不良に大きな対策効果を得ることができるようになった。
【００９９】
〈第２の実施例〉
本実施例では、定着画像と光沢フィルムを対向させてグロスアップユニット内を通過させて再度加熱させ、冷却後に両者を分離させることによって光沢フィルムの平滑な表面性をトナー像に転写してグロスアップ処理を行うユニットにおいて、加熱ユニットの加圧部材もしくは加熱部材に逆クラウン形状をもたせることによって、密着不良によるグロスムラ画像不良を防止することを特徴とする。
【０１００】
図２は本発明の他の実施形態例における加熱装置としての後処理装置Ｆの概略構成を示す横断側面図である。
【０１０１】
図２において、第１の加熱装置としての定着装置２１は図１の装置と同じフィルム定着装置であるので再度の説明は省略する。第２の加熱装置としての後処理装置（グロスアップユニット）Ｆにおいて、５１はフィルム部材としての光沢化フィルムである。この光沢化フィルム５１は長尺の耐熱性リボン（以下、リボンと記す）であり、供給コア６０に巻き取られたフィルムロール形態となっている。供給コア６０から巻き出されたリボン５１はガイドローラ５６、加熱部材としての低熱容量線状加熱体（発熱ヒータ）５２、従動ローラ５４の３部材に張設された後、巻き取りコア６１で巻き取られる。
【０１０２】
低熱容量線状加熱体５２と対向する位置には加圧部材としての加圧ローラ５３が設置されていて、この加圧ローラ５３はシリコンゴム等の離型性の良いゴム弾性層を有しており、リボン５１を挟んだ加熱体５２と加圧ローラ５３との圧接ニップ部が加熱部Ｎとなる。
【０１０３】
供給コア６０・巻き取りコア６１のトルクはリボン５１が一定の張力をもって保持されるように調整されており、駆動ローラ５３による駆動によって矢示の時計方向に所定のプロセススピードをもってシワやたるみを生じることなくなく駆動される。
【０１０４】
シワやたるみを生じさせないためには、第１の実施例で述べたように駆動ローラや従動ローラに逆クラウン形状をもたせることが有効である。
【０１０５】
逆クラウン形状を加圧ローラに持たせた場合、ローラによって搬送される被加熱部材は、ローラ外径が大きい端部の送り速度（周速）が中央部に比べて大きくなるため、非加熱部材が両端部に向かって引き伸ばされるような力を作用される。このスラスト力によって被加熱部材もしくはフィルムを両端部に引っ張って、シワを引き伸ばすような効果を期待することができる。
【０１０６】
リボン５１は一例として厚み６μｍの耐熱フィルム、例えばポリイミド・ポリエーテルイミド・ＰＥＳ・ＰＦＡ・ＰＥＴ等の耐熱フィルムを用いることができる。また、必要に応じて加熱体当接面側には加熱体との摺動性を確保する目的でポリイミド・ポリエーテルイミドやフッ素樹脂・シリコン樹脂等の摺動層を０．１から１０μｍの範囲で設けてもよい。該リボンは一般的には総厚５０μｍ、より好ましくは２０μｍ未満のものである。
【０１０７】
低熱容量線状加熱体５２として第一実施例と同様のものを用いることができ、総圧４０〜７０Ｎでリボン５１を挟んで駆動ローラ５３に圧接されている。本実施例においては、加熱体温度は１３０℃一定となるように温調制御した。５２ａは加熱体５２に設けた温調用の検温素子（サーミスタ）である。
【０１０８】
定着装置２１のプロセス方向下流Ａ側から後処理装置Ｆへ搬送された、下面に定着済画像（トナー画像）を担持した記録材Ｐはガイド板５８に案内されて加熱部Ｎのリボン５１と駆動ローラ５３との間に進入して、供給コア６０から供給されたリボン５１の上面に画像担持面が密着してリボン５１と一緒に加熱部Ｎを通過していく。この通過過程でトナー像表面は加熱体５２の熱エネルギーをリボン５１を介して受けて加熱溶融もしくは軟化される。駆動ローラ５３は記録材Ｐを背面から押圧して記録材Ｐの画像担持面をリボン５１を介して加熱体５２に圧接させて熱接触を高めるとともに、ローラ自身の蓄熱により記録材背面側から加熱する作用も有している。
【０１０９】
加熱部Ｎを通過した記録材Ｐはリボン５１の上面に密着したままリボン５１と一緒に搬送されて分離部Ｂとしての従動ローラ５４の位置へ至り、このローラ５４の位置でリボン５１がローラ５４に沿って進路転向することで該ローラ５４と記録材Ｐとは曲率分離する。ローラ５４から分離した記録材Ｐは排紙部５９へ送られる。一方、分離したリボン５１は巻き取りコア６１に巻き取られる。
【０１１０】
第１の実施例と同様に、加熱部Ｎと分離部Ｂとの間のリボン・記録材移動パス部をリボン・記録材冷却部として、加熱部Ｎを通過した互いに密着しているリボン５１と記録材Ｐとが自然冷却される。該冷却部に送風冷却手段５７等を配設して強制冷却を行なってもよい。
【０１１１】
そして分離部Ｂへ至るまでにリボン５１の温度がトナー像を形成するトナーの樹脂成分のガラス転移温度以下もしくはワックス類成分の凝固温度以下に冷却され、分離部Ｂにおいてオフセットなしに記録材Ｐとベルト１との分離がなされる。これによってトナー像表面はリボン表面の平滑性が維持されるので、銀塩写真のような超光沢を有する高画質で安定した印刷画像を得ることができる。
【０１１２】
本実施例においては、リボン・記録材冷却部におけるリボン５１の温度を検知するための手段として検温素子（サーミスタ）６２をリボン５１の記録材Ｐと対向する面に設けた。これによって検温素子６２の抵抗値変化に基づいてリボン５１の温度がトナーの樹脂成分のガラス転移温度以下、あるいはワックス類成分の凝固温度以下であるか否かを判別することが可能となる。
【０１１３】
リボン・記録材冷却部にリボン５１と記録材Ｐが搬送されると、検温素子６２の抵抗値変化は温度信号としてコントローラ部（不図示）に取り込まれる。コントローラ部ではこの温度信号が予め設定された温度（例えばトナーのワックス類成分の凝固温度）よりも高い場合には駆動ローラ５３の駆動および加熱体５２への通電を停止させるとともに、送風冷却手段５７を稼動させて強制冷却を行う。温度信号が設定された温度以下となった時点で送風冷却手段５７を停止させて駆動ローラ５３の駆動を再開させ、リボン５１・記録材Ｐは分離部Ｂへと搬送される。
【０１１４】
なお、上記の検温素子６２・送風冷却手段５７による冷却部におけるフィルム部材の温度検知と走行制御・強制冷却制御は第１の実施例の後処理装置Ｆの制御にも適用できる。
【０１１５】
本実施例では、加熱部材５２、もしくは加圧ローラ５３の形状に工夫を加えることによって、リボン５１と記録材Ｐに対して長手両端部方向（搬送方向に直交方向、リボン幅方向）へのスラスト力を付与することにより、両者５１・Ｐの密着不良に起因するグロスムラを防止する。
【０１１６】
スラスト力によって、リボン５１と記録材Ｐの界面では長手方向両端部に向かって微小なズレが生じ、この力が両者の間の空気層を押しつぶしたり、シワを伸ばすことによって密着不良を防止することが可能である。
【０１１７】
以下に具体的な例を示す。
【０１１８】
図２に示す第２の加熱装置としての後処理装置（グロスアップユニット）Ｆにおいて、加圧ローラ５３を逆クラウン形状として実験を行った。
【０１１９】
本実施例では、直径１４ｍｍの芯金に３ｍｍのシリコーンゴム層を成型し、これに研磨を行って２００μｍの逆クラウン量をつけ、さらにこの上に厚さ５０μｍのＰＦＡチューブを被覆した直径約２０ｍｍの部材を加圧ローラとして用いた。また、ゴム層に研磨を行わないで製造したストレート形状のローラも比較例として同様に作成した。
【０１２０】
この加圧ローラを図２に示す後処理装置Ｆに装着してプリントを行った。
【０１２１】
本実施例では、第１の実施例で用いたベルト４１ではなく、リボン５１として厚み５μｍと非常に薄いフィルムを用いたためフィルム自体にシワがよりやすく、比較例として用いたストレート形状の加圧ローラでプリントを行ったところ非加熱体である記録材Ｐとフィルム５１の微視的な密着不良によって、画像上に放射状のグロスムラ画像不良が激しく発生した。これは、記録材Ｐとフィルム５１が密着する際に、両者が等速で重ねあわされたために、フィルム５１のシワがそのまま記録材Ｐ上のトナー像をおしつぶしてしまった結果である。
【０１２２】
これに対して、本実施例の構成である逆クラウン形状の加圧ローラ５３を用いたところ、グロスムラ画像不良は発生しなかった。これは、若干シワがよったフィルム５１と非加熱体である記録材ＰがニップＮ内で重ねあわされても、加圧ローラ５３の逆クラウン形状によって、ニップＮ内では記録材Ｐを長手両端方向に引っ張る力が働き、これが両者の間に存在していたシワを引き伸ばしたための効果である。
【０１２３】
つまり、ニップＮ内でフィルム５１もしくは記録材Ｐを長手両端方向に引き伸ばす力を働かせることによって、グロスムラ画像不良を防止することができるのである。
【０１２４】
このようなスラスト力を発生させる手段としては、先に述べたように加圧ローラ５３の外径を逆クラウン形状にする他、図６に示すように加熱体１１２側の記録材Ｐに対する長手両端部の突き出し量を中央部よりも大きくする方法や、フィルム５１自体の端部の厚みを中央より大きくする手法が効果的である。
【０１２５】
どの手法においても、長手端部の記録材Ｐの周速を中央部と比較して早くすることによって、記録材Ｐもしくはフィルム５１のスラスト方向への引き伸ばし力を発生させ、フィルム５１と記録材Ｐの界面においてシェアをかけることによってシワや密着の不均一さを解消するものである。
【０１２６】
また一方で、図６に示すように加熱対ユニットを図２の装置に取り付けることによって同様の効果を得ることも可能である。具体的には加熱体であるセラミックヒーター５２がとりつけられているプラスチックホルダーを１１５の形状に最適化して、記録材Ｐに対する長手端部の突き出し量が中央部に比べて２００μｍ大きくなるように構成したり、その他の実現手段としては端部の膜厚が中央より２μｍ厚いようなフィルムを用いることによって、グロスムラ画像不良を防止することができた。１１３はヒーター１１２に当接させた温調用の温度検知手段、１１４は加圧ローラである。
【０１２７】
なお、一般的に定着装置では、加圧ローラや加熱部材に逆クラウン形状を付与する手法が用いられることがあるが、これらは記録材のシワを防止する目的で行われるものであり、リボン（を含む被加熱体）と記録材の間にズレ応力を設けて両者の密着不良を防止するという本発明の主旨とは全く異なるものである。
【０１２８】
また、一般的な定着装置では、定着部材と記録材と加圧部材という三つの部材の構成要素の間で記録材を挟み込んで搬送する構成であるが、本実施例では、定着部材５２と被加熱体と記録材と加圧部材という四つの構成で実現されるものであり、実現手段としても異なるものである。
【０１２９】
以上説明した実施例・実験例は本発明の実施形態例を示したものであり、本発明の内容はこれらに限定されるものではない。
【０１３０】
例えば、本実施例では本願発明の加熱装置を後処理装置、すなわち未定着画像を定着する定着装置２１のプロセス方向下流側に設けて定着済みのトナー像を後処理する装置として説明した。しかし、本願発明の加熱装置は未定着画像を定着させる機能も本質的に有していることは言うまでもなく、従来の定着装置の代替として機能させることも可能である。この場合においても高光沢画像を得るための具体的手段は前述実施例にて述べたのと同様の手法にて達成することが可能である。
【０１３１】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、冷却分離方式で画像のグロスアップを行う加熱装置において、フィルム部材と画像を担持した被加熱材（記録材）の密着不良に起因するグロスムラ画像不良を簡単な手段構成により発生させること無く、超光沢画像を安定して供給することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施例のグロスアップユニットの概略図
【図２】第２の実施例のグロスアップユニットの概略図
【図３】第１の実施例の電子写真装置の概略図
【図４】従来例の定着装置（フィルム定着装置）の概略図
【図５】第２の実施例で用いた加圧ローラの逆クラウン形状を表す図
【図６】第２の実施例の加熱部材の形状を表す図
【符号の説明】
１は感光体、２は帯電ローラ、４は転写ローラ、８は現像装置、９はクリーニングブレード、１０はクリーニングユニット、１１はレーザスキャナ、１３は転写ベルトの張架ローラ、１４は転写ベルト、１５は給紙カセット、１７・１８は搬送ローラ、１９はレジストローラ、２１は定着スリーブ、３２は高圧電源、２２は転写ベルトの従動ローラ、２３は転写ベルトの駆動ローラ、４１は（グロスアップ）ベルト、４２はヒーター、４３・４４は張架ローラ、４５は加圧ローラ、４９は排紙部、５０はリボン供給ローラ、５１は（グロスアップ）フィルム、５２はヒーター、５３は加圧ローラ、５４は（巻き取り）張架ローラ、５６は（供給）張架ローラ、５７は冷却装置、５８は用紙、５９は排紙部、６１はリボン巻き取りローラ、１１１は定着スリーブ、１１２はセラミックヒーター、１１３はサーミスタ、１１４は加圧ローラ、１１５はプラスチックステー[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a heating device for fixing or post-processing a toner image used in an image forming apparatus such as a copying machine, a laser beam printer, and a facsimile.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art In recent years, image forming apparatuses such as electrophotographic apparatuses have been improved in speed, function, image quality, and color, and various types of printers have been put on the market.
[0003]
From the viewpoint of increasing the speed of the printer, the development of an inline-type device that forms an image by arranging a plurality of electrophotographic units that form different color images in series and driving them at the same time, has also turned on the power of the device. From the viewpoint of reducing the first print time from the reception of a print command to the completion of printing, a low-heat-capacity on-demand fixing device (fixing device) is being developed. Since it is possible to form a color image by using it, it has wide potential for business use.
[0004]
From the viewpoint of higher image quality, in color printing, the glossiness (hereinafter referred to as gloss) of the print has a great relationship with the printing quality. By realizing high gloss, it is possible to realize high-quality, vivid colors. Become.
[0005]
The gloss is an index indicating the amount of reflected light from the toner image on the print surface of the print, and particularly has a high correlation between the amount of specular reflection component from the paper and the glossiness felt by humans. Accordingly, a high gloss can be obtained under the condition that the microscopic shape of the toner surface is smooth and the amount of the regular reflection component is large.
[0006]
Generally, it is desirable to obtain 15 or more gloss for a color business document, and it is desirable to obtain 50 or more gloss for the purpose of photographic quality.
[0007]
The reason why extremely high gloss is not desired for the business document is because there is a problem that the glare of the toner image causes the character to be blurred and the document becomes difficult to read.
[0008]
In an electrophotographic apparatus, the gloss value is determined by the characteristics of the toner itself and the configuration of the fixing device.
[0009]
As described above, electrophotographic apparatuses used in offices are increasingly required to be fast and on-demand. In other words, shortening the first print time from when the print or copy button is pressed to when the print is completed has a very significant effect on improving usability, and greatly increases the commercial value.
[0010]
One of the major factors that determine the on-demand performance of the apparatus is that the warm-up time until the fixing device reaches a temperature at which the fixing device can be fixed is a major factor, and in recent years, as shown in FIG. Generally, a low-heat-capacity film fixing device, such as a configuration in which a heater 112 is pressed against a recording material (a material to be heated, paper) P and heated through a fixing film 111 (for example, Patent Documents 1 to 4).
[0011]
The fixing film 111 is, for example, an endless (cylindrical) film made of a heat-resistant resin having a thickness of about 50 μm and having a release layer (such as a fluororesin coating layer) having a thickness of about 10 μm formed on the surface thereof. The film guide stay 115 is loosely fitted to the outside.
[0012]
The heater 112 has a resistance heating element formed on a ceramic substrate, and is fixedly supported on the lower surface of the film guide stay 115. When the resistance heating element is energized, the temperature rises quickly, and the temperature of the heater is detected by the temperature detecting means 113 in contact with the heater. Based on the detected temperature, a control circuit (not shown) controls the power supply circuit (not shown). By controlling the power supplied to the resistance heating element (not shown), the temperature of the heater 112 is adjusted to a predetermined temperature.
[0013]
Reference numeral 114 denotes an elastic pressure roller which presses the heater 112 with the fixing film 111 therebetween to form a fixing nip portion. The pressure roller 114 is driven to rotate in a direction indicated by an arrow by driving means (not shown). Due to the rotational driving of the pressure roller 114, a rotational torque acts on the fixing film 111 in the fixing nip portion, and the fixing film 111 is driven to rotate around the outer periphery of the film guide stay 115 while sliding in close contact with the heater 112.
[0014]
When the pressure roller 114 is driven to rotate, the fixing film 111 is driven to rotate accordingly, and the resistance heating element of the heater 112 is energized so that the heater 112 rises to a predetermined temperature and the temperature is adjusted. The recording material P on which the toner image t is placed is guided by the entrance guide 116, is introduced into the fixing nip, and is nipped and conveyed in the fixing nip. In the nipping and conveying process, the unfixed toner image t is heated by the heater 112 via the fixing film 111 and is also pressurized by the nip pressure to be fixed on the recording material P as a fixed image. The recording material P exits the fixing nip portion, is separated from the surface of the fixing film 111, and is discharged and conveyed by a fixing discharge roller 117.
[0015]
In such a fixing device, since the heat capacity of the fixing film is extremely small, it is possible to quickly raise the temperature of the fixing nip to a temperature at which the toner image can be fixed after power is supplied to the heater. It is. On the other hand, it is difficult for a fixing device to apply high pressure to paper and toner, as was possible when using a highly rigid heat roll as conventionally used.
[0016]
As a method for smoothing the toner surface after fixing, it is effective to optimize the pressure of the fixing device, the fixing temperature, the fixing speed, and the characteristics of the toner.
[0017]
When a high pressure is applied to the toner by slowly applying a temperature, high smoothness can be obtained by the ironing effect.
[0018]
By using a toner having a low viscosity at the time of melting and a high fluidity, the gloss after fixing can be controlled to be high. This is because the higher the fluidity in the fixing nip, the faster the ironing effect can be exerted on the toner surface when pressure is applied by the fixing device.
[0019]
On the other hand, the toner rubs against various parts in the developing device to apply a tribo, and self-heats to cause deterioration. Specifically, when the one-component contact developing method is used, the toner supply roller, the developing roller, and the OPC (photosensitive drum) are rotated with a peripheral speed difference, so that the frictional heat thereof causes deterioration of the toner. In addition, easily meltable toner that can increase gloss has a high possibility of causing an image problem due to toner deterioration.
[0020]
In addition, the method of fixing slowly by applying high pressure to increase the gloss is a factor that contradicts high speed printing and high fixing temperature and energy saving.On the other hand, as described above, heat roller fixing Since a fixing device, which can apply a high pressure, typified by the device, generally tends to be large, the on-demand property of the fixing device is generally impaired by an increase in heat capacity.
[0021]
In addition, if excessive pressure and temperature are applied to the toner that is easy to melt, the fluidity of the toner in the fixing nip will be extremely reduced, causing transfer to the fixing roller and adhesion, causing so-called hot offset. A problem arises in that it becomes easier to do so. In particular, this behavior is strong in a toner designed to be easily melted for improving gloss.
[0022]
In general, when the fixing temperature is increased, the gloss value generally increases.However, when hot offset begins to occur, the toner layer that has once melted breaks into the recording material and the fixing roller at the exit of the fixing nip and separates. Since a phenomenon that the surface layer is peeled off and the gloss is reduced is caused, it is very difficult to achieve both the fixing temperature and the hot offset which can realize the high gloss in the easily meltable toner.
[0023]
As described above, conventionally, it has been extremely difficult to achieve high gloss in a compact, energy-saving, and on-demand fixing device, and to maintain stable developability while using a toner that is easy to melt.
[0024]
In these conventional fixing devices, the toner image surface of the recording material is separated from the fixing roller or the surface of the fixing film immediately after the recording material passes through the fixing nip. That is, at the time of peeling, the toner is not sufficiently cooled and hardened, and in this state, the peeling interface of the toner layer is exposed to stress generated between the surface of the fixing roller and the surface of the fixing film. As a result, the peeling interface of the toner layer, that is, the surface of the toner image has a microscopic unevenness, and white light is irregularly reflected by the unevenness, so that glossiness (gloss) is lost. This is because it was extremely difficult to obtain a super-glossy image. Another problem is that the process of melting the toner and fixing it to the recording material and the process of smoothing the toner to achieve high gloss are realized in the same fixing nip.
[0025]
To solve such a problem, it is known to obtain a glossy image by a cooling separation method (for example, see Patent Documents 5 to 8).
[0026]
In Patent Document 5, a glossy sheet is superimposed on a dye / toner image side of a recording material by using a colorless dye or a toner material which develops a color by the action of a developer coated on the recording sheet, and is heated and pressed. Further, a method has been proposed in which a glossy sheet and a recording material are cooled to a temperature 20 ° C. or more lower than the temperature at the time of heating / pressing, and then the glossy sheet is peeled off to obtain a super-gloss image. For example, due to the surface smoothness of the glossy sheet, the surface of the toner image is highly smoothed, the glossiness is increased, and a super gloss image can be obtained.
[0027]
Patent Document 6 discloses that a toner image surface of a recording medium is brought into close contact with a fixing belt surface and heated and fixed, and the recording medium is peeled from the fixing belt surface when the temperature of the toner image or the recording medium at the peeled portion is changed by the glass transition of the toner. It has been proposed to adjust the temperature to Tg ° C. + 20 ° C. or less. According to this method, the toner can be peeled off with a low toner adhesion to the fixing belt, so that even a recording medium having a low rigidity can be peeled well. This makes it possible to obtain a glossy fixed toner image on the recording medium without offset, which is similar to the surface properties of the fixing belt.
[0028]
Patent Documents 7 and 8 also disclose that the toner image surface of a recording medium is brought into close contact with the surface of the fixing belt and heat-fixed, and the recording medium is peeled off from the surface of the fixing belt after sufficient cooling while maintaining close contact. It is disclosed that a glossy fixed toner image is obtained.
[0029]
Also, the recording material on which the toner is loaded is fixed by a fixing device, and then the film is overlaid on the toner image side of the fixed image using another unit, and heated and pressed again, and then the film is peeled. A method of obtaining a super-gloss image by doing so has been proposed. According to this, due to the surface smoothness of the film, the surface of the toner image is highly smoothed, the glossiness is increased, and a super gloss image can be obtained.
[Patent Document 1]
JP-A-63-313182
[Patent Document 2]
JP-A-2-15778
[Patent Document 3]
JP-A-4-44075
[Patent Document 4]
JP-A-4-204980
[Patent Document 5]
JP-A-64-35452
[Patent Document 6]
JP-A-2002-123089
[Patent Document 7]
JP-A-5-249853
[Patent Document 8]
JP-A-9-190099
[0030]
[Problems to be solved by the invention]
However, in such a super-gloss image, in the case of a poor adhesion between the film and the paper during the gloss-up process, gloss unevenness that is inconspicuous when the overall gloss is low is remarkably generated. There was a problem that it became a defect.
[0031]
In particular, in this method, in addition to stably transporting the film itself without causing wrinkles, the paper and the film must be completely overlapped and adhered closely, and heating and pressing must be performed. It was necessary to satisfy very technically demanding requirements.
[0032]
Accordingly, an object of the present invention is to prevent an image defect due to gloss unevenness by a simple means configuration in a heating device that increases the gloss of an image by a cooling separation method.
[0033]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problem, in the present invention, a film member, a heating member, and a pressing member that comes into contact with the heating member across the film member, the film member and the pressing member A heated material (recording material, paper) carrying a toner image is nipped and conveyed in a nip portion formed by the contact so that the surface on which the toner image is carried and the film member come into contact with each other, and are pressed and heated. The heating device is characterized by having the following configurations (1) to (6). This makes it possible to prevent gloss unevenness image defects due to poor adhesion between the material to be heated and the film member while stably transporting the film member.
[0034]
▲ 1 ▼. In the nip formed by the heating member and the pressing member, the transport speed at the longitudinal end at the interface between the member to be heated and the heating member is higher than that at the center.
[0035]
▲ 2 ▼. At least one roller for supplying the film member to the heating member or extracting the film member from the heating member has an inverted crown shape.
[0036]
(3). The pressing member facing the heating member via the film member has a roller shape, and the pressing member has an inverted crown shape.
[0037]
▲ 4 ▼. The projecting amount of the longitudinal end portions of the heating member is larger than that of the central portion in the normal direction of the heated member.
[0038]
▲ 5 ▼. The thickness of the edge of the film is made larger than that of the center.
[0039]
▲ 6 ▼. The toner that forms the toner image is a wax-containing toner in which wax is contained in a resin binder.
[0040]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
<First embodiment>
(1) Example of image forming apparatus
FIG. 3 is a schematic configuration diagram of an example of an image forming apparatus according to the present embodiment. The image forming apparatus of the present embodiment is an in-line type full-color image forming apparatus (laser printer or copier) using an electrophotographic process.
[0041]
That is, a rotating drum type electrophotographic photosensitive member (hereinafter, referred to as a photosensitive drum) 1Y • 1M • 1C • 1Bk repeatedly used as an image carrier for each of yellow Y, magenta M, cyan C, and black Bk. 2) Primary charging rollers 2Y, 2M, 2C, 2Bk, 3) Developing units 8Y, 8M, 8C, 8Bk, 4) Cleaning devices 10Y, 10M, 10C, 10Bk equipped with cleaning blades 9Y, 9M, 9C, 9Bk. And four independent cartridges (color stations) 31Y, 31M, 31C, and 31Bk, each of which has a vertical line, and transports paper adhered to the electrostatic transfer belt 14 to these cartridges to perform full color transfer. It is configured to obtain an image.
[0042]
Each of the photosensitive drums 1Y, 1M, 1C, and 1Bk is driven to rotate at a predetermined peripheral speed (process speed) in a counterclockwise direction indicated by an arrow. The photoconductor drum is a negatively charged OPC photoconductor having a diameter of 30 mm, and the process speed of the image forming apparatus of this embodiment is 94 mm / sec.
[0043]
Each photosensitive drum is uniformly charged to a predetermined polarity and potential by primary charging rollers 2Y, 2M, 2C, and 2Bk in the course of rotation, and then image exposure means 11Y, 11M, 11C, and 11Bk (laser diode, polygon An electrostatic latent image corresponding to a color component image (for example, yellow, magenta, cyan, or black component image) of a target color image is formed by receiving image exposure by a scanner, a lens group, and the like. .
[0044]
The charging device is a DC contact charging system in which a roller having an actual resistance of 1e6Ω to which a DC voltage of -1.2 kv is applied is driven and contacted with the photosensitive drum at a total pressure of 9.8 N to perform charging. It is charged to -600V.
[0045]
The image exposure means used in this embodiment is a polygon scanner using a laser diode, and forms a laser beam modulated by an image signal on a photosensitive drum to form an electrostatic latent image.
[0046]
The writing of the laser exposure is performed based on a position signal in a polygon scanner called a BD for each scanning line in the main scanning direction (a direction orthogonal to the progress of the recording material) in the main scanning direction, and a recording material transport path in the sub-scanning direction (the traveling direction of the recording material). Each of the color stations can always perform exposure at the same position on the recording material by delaying the signal by a predetermined time from the TOP signal starting from the switch in the table.
[0047]
Next, the electrostatic latent images are developed by the developing units 8Y, 8M, 8C, and 8Bk of the respective stations. The toner is a so-called non-mag toner containing no magnetic material, and is developed by a non-contact one-component jumping development method. The developing device coats toner on a 16 mm diameter aluminum developing sleeve, which is opposed to the photosensitive drum at a distance of 250 μm, with a developing blade in which a thin metal plate is coated with nylon, and the like. A rectangular wave having a frequency of 1 kHz and a peak-to-peak voltage of 1600 V is applied to a developing sleeve that is driven to rotate at a high speed, so that toner is caused to fly between the photosensitive drum and development.
[0048]
The toner is a spherical toner having a two-layer structure manufactured by a polymerization method, and a resin binder layer called a shell surrounds a wax at a central portion. By optimizing the crosslinking conditions during the production, the MI value at the time of melting is controlled as high as 30.
[0049]
The MI value is a value measured at a measurement temperature of 135 ° C. and a load of 19.6 N (2 kg) in a measurement method defined by the JIS method.
[0050]
By using a toner having such a high MI value, a high gloss value can be realized.
[0051]
Reference numeral 14 denotes an electrostatic attraction / conveyance belt (hereinafter, referred to as a transfer belt) as a recording material carrying / transporting body, which is suspended around a drive roller 23, an attraction / opposition roller 22, and tension rollers 13a and 13b. It is rotationally driven in the direction at the same peripheral speed as the photosensitive drum.
[0052]
The transfer belt is a 100 μm-thick PVDF single-layer resin belt whose resistance is adjusted to 1e11 Ωcm, and has a configuration in which belts meandering and deviation are regulated by ribs bonded to both sides on the back surface.
[0053]
As the transfer member, transfer rollers 4Y, 4M, 4C, and 4Bk made of epichlorohydrin rubber capable of applying a high pressure and adjusted to a volume resistivity of 1e7 Ωcm are used.
[0054]
When the recording material P is fed from the paper feed cassette 15 into the image forming apparatus by the paper feed rollers 17 and 18, first, a roller-shaped synchronous rotating body that conveys the paper P in synchronization with the image forming operation, that is, After being once sandwiched between the conveyance (registration) roller 19a and the conveyance (registration) opposing roller 19b, the recording material P is guided to a charging unit where the recording material P and the conveyance belt 14 are attracted.
[0055]
In the charging section, for example, a suction roller 20 as a charging member faces the suction opposing roller 22 via the transfer belt 14 so as to sandwich the transfer belt 14 and the recording material P. When a voltage is applied to the attraction roller 20 from an attraction bias power supply 32A which is a high voltage source, a charge is applied to the recording material P. The charged recording material P polarizes the transfer belt 14 and is thereby electrostatically attracted to the transfer belt 14.
[0056]
In the present embodiment, the printer vertically arranges the cartridge so that the desired purpose can be achieved by opening and closing only the front door for the purpose of minimizing the ground contact area, or for replacing the cartridge or clearing the jam, and forming the transfer belt 14 with the cartridge. The main body is divided between the cartridges.
[0057]
With the above configuration, since the recording material P is conveyed upward against gravity, it is necessary that the recording material P and the transfer belt 14 be sufficiently attracted.
[0058]
A suction roller 20 to which a bias is applied is provided near a contact point between the recording material P and the transfer belt 14, and during image formation, a voltage of +1 KV is applied from a high voltage power supply 32A to apply a charge to the paper to thereby attract and convey the paper. Generating power.
[0059]
The suction roller 20 is a solid rubber roller having a diameter of 12 mm in which carbon black is dispersed in EPDM rubber for resistance adjustment, and has a configuration in which a high-pressure bias for suction can be applied to the cored bar. The resistance value of the attraction roller 20 is such that a metal foil having a width of 1 cm is wound around the outer periphery of the roller, and the resistance value when a voltage of 500 V is applied between the roller and the core is adjusted to 1e6Ω.
[0060]
The recording material P fed from the paper feed cassette 15, passed through the registration roller 19 and the suction roller 20, and obtained an attraction force with the transfer belt 14 enters the first color transfer station. The transfer section transfers the toner image from the photosensitive drum of the first color by a transfer roller provided on the back surface of the transfer belt. The bias applied to the transfer roller is calculated from the impedance of the transfer belt and the recording material calculated from the current flowing to the suction roller during paper passing. In a single-sided printing in a normal environment, a DC bias of about +1.5 kv is used for each station. High-voltage power supplies 32Y, 32M, 32C, and 32Bk are applied.
[0061]
Thereafter, each time the image passes through each color station, a different color toner image is transferred from the photosensitive drum to form a full-color image.
[0062]
After the transfer of all colors is completed, the recording material P separated by a curvature from the rear end of the transfer belt 14 is introduced into a fixing device 21 as a first heating device, and an unfixed color toner image is heated and pressed. The image is fixed and becomes a permanent image.
[0063]
The recording material P which has received the image fixation by the fixing device 21 and exited the fixing device 21 is then guided by a guide plate 48, and a second heating device disposed downstream of the fixing device 21 in the process direction. The sheet is conveyed to a post-processing device (gross-up unit) F, and is subjected to super-gloss processing of the image by the post-processing device F, and is discharged to a paper discharge unit 49. FIG. 1 is an enlarged model diagram of a part of the fixing device 21 and the post-processing device F.
[0064]
(2) Fixing device 21
As the fixing device 21 as the first heating device, a conventionally known appropriate heat fixing device such as a heat roller fixing device or a film fixing device can be used.
[0065]
In this example, the film fixing device is an on-demand device having a low heat capacity. 22 is a fixing film assembly, and 23 is an elastic pressure roller as a pressure member. The fixing film assembly 22 includes a film guide stay 24, a heating body 25 such as a ceramic heater fixedly supported on the stay 24, and a cylindrical heat-resistant thin-wall fixing loosely fitted on the stay 24 fixedly supported on the heater. It is composed of a film 26 or the like, and is disposed with the heating body 25 side facing upward. The elastic pressure roller 23 is arranged above the fixing film assembly 22 in parallel with the fixing film assembly 22 and resists the elasticity of the pressure roller 23 against the heating element 25 with the fixing film 26 interposed therebetween. To form a fixing nip portion having a predetermined width.
[0066]
The temperature of the heating body 25 is quickly increased by power supply from a power supply circuit (not shown), and the temperature of the heating body is detected by a temperature detecting means (not shown), and a control circuit unit (not shown) is operated based on the detected temperature. By controlling the power supplied from the power supply circuit to the heating element 25, the temperature of the heating element 25 is adjusted to a predetermined temperature.
[0067]
The pressure roller 23 is driven to rotate in the direction of the arrow by a driving unit (not shown). Due to the rotational driving of the pressure roller 23, a rotational torque acts on the fixing film 26 in the fixing nip, and the fixing film 26 is driven to rotate around the outer periphery of the film guide stay 24 while sliding in close contact with the heating body 25.
[0068]
When the pressure roller 23 is driven to rotate, the fixing film 26 is driven to rotate accordingly, and the heating element 25 is energized to raise the temperature of the heating element 25 to a predetermined temperature. Is introduced into the fixing nip portion with the toner image surface facing downward, and is nipped and conveyed in the fixing nip portion. In the nipping and conveying process, the unfixed toner image is heated by the heater 25 via the fixing film 26, and is also pressurized by the nip pressure to be fixed on the recording material P as a fixed image. The recording material P exits the fixing nip portion, is separated from the surface of the fixing film 26, is guided by a guide plate 48, and is conveyed to a post-processing device F as a second heating device.
[0069]
(3) Post-processing device (gross-up unit) F
The toner image heat-fixed by the fixing device 21 as the first heating device in the above item (2) has a low glossiness (gloss) as described above. The post-processing device F as a second heating device performs a super-gloss process on the low gloss toner image.
[0070]
The post-processing device F of FIG. 1 is a post-processing device of the first embodiment. Reference numeral 41 denotes a glossy film as a film member, which is an endless belt-type heat-resistant film (hereinafter, referred to as a belt) in the present embodiment. The belt 41 is suspended and stretched between two members, a driving roller 43 and a driven roller 44, and is rotated at a predetermined process speed (peripheral speed) clockwise as indicated by an arrow by driving and tension by the rollers 43 and 44. Driven. A low-heat-capacity linear heating element (heating heater) 42 as a heating member is installed on the inner surface of the belt.
[0071]
Reference numeral 45 denotes a pressing roller as a pressing member which presses the upper surface of the heating member 42 with the belt 41 sandwiched therebetween, and a pressing nip portion between the heating member 42 and the pressing roller 45 sandwiching the belt 41 is a heating portion N. is there.
[0072]
The belt 41 has, as an example, a heat-resistant film having a thickness of 20 μm, for example, a release layer obtained by adding a conductive material to a fluororesin such as PTFE or PAF on at least the image contact surface side of a heat-resistant film such as polyimide, polyetherimide, PES, or PFA. The coating was 10 μm. If necessary, a sliding layer of polyimide, polyetherimide, fluororesin, silicon resin, etc. having a thickness of 0.1 to 10 μm is provided on the heating element contact surface side for the purpose of securing the sliding property with the heating element. May be provided. The belt generally has a total thickness of 100 μm, more preferably less than 40 μm.
[0073]
The low-heat-capacity linear heating element 42 is fixedly supported by the apparatus via a support member (not shown). As an example, an alumina substrate having a thickness of 1.0 mm, a width of 10 mm, and a length of 240 mm is coated with a resistive material (electric heating element). The resistive material is applied to a thickness of 1.0 mm, and is supplied with electricity from both ends in the longitudinal direction. The energization is performed by changing the pulse width of a pulse corresponding to a desired temperature and energy release amount controlled based on a change in the resistance value of the temperature detecting element (thermistor) 42a with a pulse-like waveform of DC 100V and a cycle of 20 msec. The approximate pulse width is 0.5 msec to 5 msec. In this way, the heating element 42 is controlled in energy and temperature. The heating element temperature in this embodiment was controlled to be constant at 180 ° C.
[0074]
The pressure contact roller 45 is a roller having a rubber elastic layer having good releasability, such as silicone rubber, and presses the heating body 42 with the total pressure of 40 to 70 N with the belt 41 interposed therebetween, and rotates with pressure (following rotation) with the belt 41. . In this embodiment, a 5 mm-thick silicon rubber is wound around a core bar having an outer diameter of 10 mm, and a PFA tube having a thickness of 30 μm is provided on the outermost layer.
[0075]
The recording material P carrying the fixed image (toner image) on the lower surface, which has been conveyed from the downstream side A in the process direction of the fixing device 21 to the post-processing device F, is guided by the guide plate 48 and pressed against the belt 41 of the heating unit N. The sheet enters the space between the roller 45 and the image bearing surface, and the image bearing surface is in close contact with the upper surface of the belt 41 and passes through the heating unit N together with the belt 41. During this passage, the toner image surface is heated and melted or softened by receiving the thermal energy of the heating member 42 through the belt 41. The pressing roller 45 presses the recording material P from the rear surface to press the image bearing surface of the recording material P against the heating member 42 via the belt 41 to increase thermal contact, and heats the recording material P from the rear surface side by the heat storage of the roller itself. It also has the effect of performing
[0076]
The recording material P that has passed through the heating unit N is conveyed together with the rotation of the belt 41 while being in close contact with the surface of the belt 41, and reaches the position of a driven roller 44 as a separation unit B. The belt 41 and the recording material P are separated from each other in curvature by the course turning of the belt 41 along the roller 44. The recording material P separated from the belt 41 is sent to a paper discharge unit 49.
[0077]
The belt / recording material moving path between the heating unit N and the separation unit B is used as a belt / recording material cooling unit, and the belt 41 and the recording material P that have passed through the heating unit N and are in close contact with each other are naturally cooled. Is done.
[0078]
Alternatively, a control circuit may be provided in the cooling unit to perform forced cooling by arranging an air cooling means or the like (not shown) or to secure a sufficient time for cooling the belt 41 or the recording material P to a predetermined temperature. Control such as reducing or stopping the conveying speed of the belt 41 or the recording material P may be performed by programming the unit.
[0079]
Then, the temperature of the belt 41 is cooled below the glass transition temperature of the resin component of the toner forming the toner image before reaching the separation portion B, and the recording material P is separated from the belt 41 without offset in the separation portion B. You.
[0080]
As a result, the surface of the toner image maintains the smoothness of the surface of the belt 41, so that a high-quality and stable print image having super gloss such as a silver halide photograph can be obtained.
[0081]
In the present invention, the gloss value is a so-called 75-degree gloss value measured using a gloss meter PG-3D manufactured by Nippon Denshoku Co., Ltd. at an input / output angle of 75 degrees with respect to the vertical direction of the paper surface. Although the value is defined, a very high value of 70 or more in gloss of the image after performing the gloss processing of the present embodiment was able to be realized.
[0082]
The measurement pattern is 0.6 g / m on paper. 2 A cyan solid image was printed with the above-mentioned amount.
[0083]
In a business document or the like, when glossiness is imparted to an image, visibility deteriorates due to glare of characters. For this reason, low gloss is generally required for business documents. In such a case, the power supply to the heater 42 of the post-processing device F may be stopped in cooperation with the mode switching operation. Thereby, the recording material P of the low gloss image conveyed from the fixing device 21 to the post-processing device F is prevented from melting or softening of the toner surface in the heating portion N of the post-processing device F, and is discharged from the fixing device 21. The paper is discharged to the paper discharge unit 49 while maintaining the low gloss image as it is.
[0084]
As the toner used in this embodiment, it is more preferable to use a wax-containing toner in which wax is contained in a resin binder. As a result, when the recording material P is separated from the belt 41 by the curvature at the separation portion B, the releasability of the toner surface from the belt 41 is greatly increased, and gloss unevenness and peeling sound due to poor separation, or winding of the recording material P is caused. Can be prevented, and more stable separation can be performed.
[0085]
When a wax-containing toner is used, it is desirable to lower the temperature of the belt 41 to a temperature equal to or lower than the coagulation temperature of the wax component of the toner in the belt / recording material cooling unit, and then separate the belt 41 in the separation unit B. As a result, at least the wax near the surface of the toner image is inhibited from crystallizing and solidified in an amorphous state to maintain transparency, so that the resulting printed image becomes an image having super gloss.
[0086]
If the belt 1 is separated from the toner surface at a temperature higher than the solidification temperature of the wax components, that is, before the wax is solidified, at least those of the wax near the toner image surface are crystallized to form grain boundaries. As a result, light scattering occurs at the grain boundaries, resulting in a loss of glossiness as compared with the case of the amorphous state.
[0087]
When performing the super high gloss processing using the post-processing apparatus (gross-up unit) F as the above-described second heating apparatus, image defects due to poor adhesion between the recording material P and the belt 41 may occur. is there.
[0088]
The gross processing in this method is to cool and fix the toner surface while transferring the surface properties of the belt 41. Therefore, the gross value of about 15 when the processing is not performed and the gross value 70 when the processing is performed. The difference is very large.
[0089]
On the other hand, if there is a poor adhesion portion between the toner surface on the recording material P and the belt 41, an area having a very low gloss is partially formed in an extremely high gloss area, and the difference in the gloss is large. Therefore, the image defect becomes very noticeable.
[0090]
Such a problem is often caused by wrinkles of the belt 41 when the belt 41 and the recording material P are conveyed to the heating nip N. As shown in FIG. 1, the belt 41 is generally stretched and transported by two rollers 43 and 44 disposed before and after the heating unit N. In order to transport the belt 41 stably, In general, the tension is increased, and the tension wrinkle due to the tension extends to the inside of the heating nip N, and causes poor adhesion with the recording material P.
[0091]
In the cooling separation, if a poor adhesion occurs not only in the heating nip N but also after the heating nip N, a gloss difference occurs due to uneven cooling of the toner. Until it is cooled down to a temperature below the freezing point of the toner wax, and it must be kept in good contact with each other until it is forcibly separated by the unit, the characteristics are incomparable to normal belt conveyance. Is required.
[0092]
In addition, if the belt 41 is continuously rotated with high tension or high temperature, the belt 41 itself may partially elongate (creep) or deform, and the shape of the belt 41 may be wrinkled.
[0093]
Even in such a situation, in order to bring the recording material P and the belt 41 into good contact with each other and to introduce the recording material P into the heating nip N, it is effective to convey the belt 41 while pulling the belt 41 to both ends.
[0094]
Specifically, at least one of the roller 43 that supplies the belt 41 to the heating nip N or the roller 44 that pulls out the belt 41 from the heating nip N has an inverted crown shape. The belt 41, which has been deformed by creep or the like, is conveyed while applying tension in both end directions (a direction orthogonal to the belt conveying direction and a belt width direction). Wrinkles do not adversely affect the image.
[0095]
In this embodiment, in the post-processing device (gross-up unit) F as the second heating device shown in FIG. 1, a 200 μm reverse crown amount was applied to the stretching roller 43 on the upstream side of the nip having an outer diameter of 20 mm.
[0096]
The stretching roller 43 is obtained by forming an EPDM rubber layer having a thickness of 1 mm on a core bar of 18 mm and polishing the EPDM rubber layer into an inverted crown shape shown in FIG. 5 to obtain a desired shape. That is, the end outer diameter was set to 20.1 so that the average outer diameter became 20.0, and the center outer diameter was set to 19.9.
[0097]
In the present embodiment, the provision of the inverted crown shape in the tension roller 43 on the upstream side can be expected to have a higher effect on belt wrinkles in the nip N by taking measures against the tension roller 43 close to the heating unit. For this reason, even if the same processing is performed on the stretching roller 44 on the downstream side, a certain effect can be obtained. Also, by providing a rubber layer on the roller surface, the coefficient of friction between the inner surface of the belt 41 and the roller is increased, and the effect of increasing the transport speed at both ends of the belt with respect to the central portion is enhanced. It is possible to expect a high wrinkle prevention effect.
[0098]
As described above, in the present embodiment, in the belt-type gross-up unit, the stretching roller 43 and / or 44 of the belt 41 is formed into an inverted crown shape to reduce wrinkles of the belt 41 which are significantly generated by cooling separation. A great countermeasure effect can be obtained for the resulting gloss unevenness image defect.
[0099]
<Second embodiment>
In the present embodiment, the fixed image and the glossy film are opposed to each other, passed through the gloss-up unit, heated again, and separated after cooling, whereby the smooth surface property of the glossy film is transferred to the toner image to increase the gloss. In the processing unit, the pressing member or the heating member of the heating unit has an inverted crown shape, thereby preventing a gloss unevenness image defect due to a poor adhesion.
[0100]
FIG. 2 is a cross-sectional side view showing a schematic configuration of a post-processing device F as a heating device according to another embodiment of the present invention.
[0101]
In FIG. 2, a fixing device 21 as a first heating device is the same film fixing device as the device in FIG. In a post-processing device (gross-up unit) F as a second heating device, reference numeral 51 denotes a gloss film as a film member. The glossy film 51 is a long heat-resistant ribbon (hereinafter, referred to as a ribbon), and is in the form of a film roll wound around a supply core 60. The ribbon 51 unwound from the supply core 60 is stretched around three members: a guide roller 56, a low-heat-capacity linear heating element (heating heater) 52 as a heating member, and a driven roller 54, and then wound by a winding core 61. Taken.
[0102]
At a position facing the low heat capacity linear heating element 52, a pressing roller 53 as a pressing member is provided. The pressing roller 53 has a rubber elastic layer of silicon rubber or the like with good releasability. The nip portion between the heating body 52 and the pressure roller 53 sandwiching the ribbon 51 is the heating portion N.
[0103]
The torque of the supply core 60 and the take-up core 61 is adjusted so that the ribbon 51 is held with a constant tension, and wrinkles and slacks are generated at a predetermined process speed in the clockwise direction indicated by the arrow when driven by the drive roller 53. It is driven without.
[0104]
In order to prevent wrinkles and sagging, it is effective to make the driving roller and the driven roller have an inverted crown shape as described in the first embodiment.
[0105]
When the pressure roller has an inverted crown shape, the heated member conveyed by the roller has a higher feed rate (peripheral speed) at the end where the outer diameter of the roller is larger than that at the center, so that the non-heated member is not heated. Is applied such that it is stretched toward both ends. This thrust force pulls the member to be heated or the film toward both ends, and can be expected to have an effect of stretching wrinkles.
[0106]
As the ribbon 51, for example, a heat-resistant film having a thickness of 6 μm, for example, a heat-resistant film such as polyimide, polyetherimide, PES, PFA, or PET can be used. If necessary, a sliding layer of polyimide, polyetherimide, fluororesin, silicon resin, etc. having a thickness of 0.1 to 10 μm is provided on the heating element contact surface side for the purpose of securing the sliding property with the heating element. May be provided. The ribbon generally has a total thickness of 50 μm, more preferably less than 20 μm.
[0107]
The same low-heat-capacity linear heating element 52 as that of the first embodiment can be used, and is pressed against the drive roller 53 with the total pressure of 40 to 70 N across the ribbon 51. In the present embodiment, the temperature control was performed so that the temperature of the heating body was constant at 130 ° C. Reference numeral 52a denotes a temperature detecting element (thermistor) provided for the heating element 52 for temperature control.
[0108]
The recording material P carrying the fixed image (toner image) on the lower surface, which is conveyed from the downstream side A in the process direction of the fixing device 21 to the post-processing device F, is guided by the guide plate 58 and driven with the ribbon 51 of the heating unit N. The image carrier enters the space between the roller 53 and the upper surface of the ribbon 51 supplied from the supply core 60, and passes through the heating unit N together with the ribbon 51. During this passage, the toner image surface is heated and melted or softened by receiving the thermal energy of the heating element 52 via the ribbon 51. The driving roller 53 presses the recording material P from the rear surface to press the image bearing surface of the recording material P against the heating body 52 via the ribbon 51 to increase thermal contact, and heats the recording material P from the rear surface side by the heat accumulation of the roller itself. It also has the effect of performing
[0109]
The recording material P that has passed through the heating unit N is conveyed together with the ribbon 51 while being in close contact with the upper surface of the ribbon 51, and reaches the position of a driven roller 54 as a separation unit B. The roller 54 and the recording material P are separated from each other in curvature by turning along the path. The recording material P separated from the rollers 54 is sent to a paper discharge unit 59. On the other hand, the separated ribbon 51 is wound around the winding core 61.
[0110]
Similarly to the first embodiment, the ribbon / recording material moving path between the heating unit N and the separation unit B is used as a ribbon / recording material cooling unit, and the ribbons 51 that have passed through the heating unit N and are in close contact with each other. The recording material P is naturally cooled. Forcible cooling may be performed by disposing an air cooling means 57 or the like in the cooling section.
[0111]
Then, before reaching the separation section B, the temperature of the ribbon 51 is cooled below the glass transition temperature of the resin component of the toner forming the toner image or below the solidification temperature of the wax component. The separation from the belt 1 is performed. As a result, the smoothness of the ribbon surface of the toner image surface is maintained, so that a high-quality and stable printed image having super gloss such as a silver halide photograph can be obtained.
[0112]
In the present embodiment, as a means for detecting the temperature of the ribbon 51 in the ribbon / recording material cooling section, a temperature detecting element (thermistor) 62 is provided on the surface of the ribbon 51 facing the recording material P. This makes it possible to determine whether the temperature of the ribbon 51 is equal to or lower than the glass transition temperature of the resin component of the toner or equal to or lower than the solidification temperature of the wax component based on the change in the resistance value of the temperature detecting element 62.
[0113]
When the ribbon 51 and the recording material P are transported to the ribbon / recording material cooling unit, a change in the resistance value of the temperature detecting element 62 is taken into a controller unit (not shown) as a temperature signal. When the temperature signal is higher than a preset temperature (for example, the solidification temperature of the wax component of the toner), the controller stops driving of the drive roller 53 and energization of the heating element 52, and sends air to the blower / cooler 57. Is operated to perform forced cooling. When the temperature signal becomes equal to or lower than the set temperature, the blower / cooler 57 is stopped to restart the driving of the drive roller 53, and the ribbon 51 and the recording material P are conveyed to the separation unit B.
[0114]
Note that the temperature detection of the film member in the cooling section and the traveling control / forced cooling control by the temperature detecting element 62 and the blast cooling means 57 can also be applied to the control of the post-processing device F of the first embodiment.
[0115]
In the present embodiment, the shape of the heating member 52 or the pressure roller 53 is modified so that the thrust of the ribbon 51 and the recording material P in both longitudinal end directions (the direction orthogonal to the transport direction and the ribbon width direction) is achieved. By applying the force, gloss unevenness caused by poor adhesion between the two 51 and P is prevented.
[0116]
At the interface between the ribbon 51 and the recording material P, a small displacement occurs toward both ends in the longitudinal direction due to the thrust force. This force crushes the air layer between them and expands wrinkles to prevent poor adhesion. Is possible.
[0117]
Specific examples are shown below.
[0118]
In a post-processing device (gross-up unit) F as a second heating device shown in FIG. 2, an experiment was performed with the pressure roller 53 having an inverted crown shape.
[0119]
In this example, a 3 mm silicone rubber layer was molded on a 14 mm diameter cored bar and polished to give an inverse crown amount of 200 μm, on which a 50 μm thick PFA tube was coated to a diameter of about 20 mm. Was used as a pressure roller. Further, a straight roller manufactured without polishing the rubber layer was similarly prepared as a comparative example.
[0120]
The pressure roller was mounted on a post-processing apparatus F shown in FIG. 2 to perform printing.
[0121]
In this embodiment, a very thin film having a thickness of 5 μm is used as the ribbon 51 instead of the belt 41 used in the first embodiment. When the printing was performed in the above manner, radial gloss unevenness image defects were severely generated on the image due to poor microscopic adhesion between the recording material P, which is a non-heated body, and the film 51. This is a result of wrinkles of the film 51 crushing the toner image on the recording material P as it is because the recording material P and the film 51 are overlapped at a constant speed when they come into close contact with each other.
[0122]
On the other hand, when the reverse crown-shaped pressure roller 53 having the configuration of the present embodiment was used, no gloss uneven image defect occurred. This is because even if the wrinkled film 51 and the recording material P, which is a non-heated body, overlap each other in the nip N, the recording material P is held in the nip N at both longitudinal ends by the inverted crown shape of the pressure roller 53. A pulling force acts in the direction, which is the effect of stretching the wrinkles that existed between the two.
[0123]
In other words, by applying a force to stretch the film 51 or the recording material P in both ends in the nip N, it is possible to prevent a gloss uneven image defect.
[0124]
As means for generating such a thrust force, the outer diameter of the pressure roller 53 is formed in an inverted crown shape as described above, and as shown in FIG. A method of making the protrusion amount of the portion larger than that of the center portion and a method of making the thickness of the end portion of the film 51 itself larger than the center portion are effective.
[0125]
In any method, the peripheral speed of the recording material P at the longitudinal end is made faster than that at the center to generate a stretching force in the thrust direction of the recording material P or the film 51, and the film 51 and the recording material P By applying a shear at the interface, wrinkles and non-uniformity of adhesion are eliminated.
[0126]
On the other hand, a similar effect can be obtained by attaching the heating couple unit to the apparatus of FIG. 2 as shown in FIG. Specifically, the plastic holder to which the ceramic heater 52 as the heating element is attached is optimized to the shape of 115, so that the protruding amount of the longitudinal end portion with respect to the recording material P is increased by 200 μm as compared with the central portion. Also, by using a film having a film thickness of 2 μm thicker at the end than at the center as other realizing means, it was possible to prevent gloss unevenness image defects. Reference numeral 113 denotes a temperature detecting means for controlling the temperature brought into contact with the heater 112, and 114 denotes a pressure roller.
[0127]
In general, in a fixing device, a method of giving an inverted crown shape to a pressure roller or a heating member may be used. However, these methods are performed for the purpose of preventing wrinkles of a recording material, and a ribbon ( This is completely different from the gist of the present invention, in which a displacement stress is provided between a recording medium and a recording medium to prevent poor adhesion between them.
[0128]
Further, in a general fixing device, the recording material is sandwiched and conveyed between three components, that is, the fixing member, the recording material, and the pressing member. It is realized by four configurations of a heating element, a recording material, and a pressing member, and is also different as a realizing means.
[0129]
The examples and experimental examples described above show the embodiments of the present invention, and the contents of the present invention are not limited to these.
[0130]
For example, in this embodiment, the heating device of the present invention has been described as a post-processing device, that is, a device that is provided downstream of the fixing device 21 for fixing an unfixed image in the process direction to post-process a fixed toner image. However, it goes without saying that the heating device of the present invention essentially has a function of fixing an unfixed image, and can also function as a substitute for a conventional fixing device. Also in this case, specific means for obtaining a high gloss image can be achieved by the same method as described in the above embodiment.
[0131]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, in a heating apparatus that increases the gloss of an image by a cooling separation method, a gloss unevenness image defect caused by a poor adhesion between a film member and a material to be heated (recording material) carrying an image can be easily detected. It is possible to stably supply a super gloss image without generating the image by the means configuration.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram of a gross-up unit according to a first embodiment.
FIG. 2 is a schematic diagram of a gross-up unit according to a second embodiment.
FIG. 3 is a schematic diagram of the electrophotographic apparatus according to the first embodiment.
FIG. 4 is a schematic view of a conventional fixing device (film fixing device).
FIG. 5 is a diagram showing an inverted crown shape of a pressure roller used in a second embodiment.
FIG. 6 is a diagram illustrating a shape of a heating member according to a second embodiment.
[Explanation of symbols]
1 is a photoreceptor, 2 is a charging roller, 4 is a transfer roller, 8 is a developing device, 9 is a cleaning blade, 10 is a cleaning unit, 11 is a laser scanner, 13 is a transfer roller stretching roller, 14 is a transfer belt, 15 Is a paper feed cassette, 17 and 18 are conveyance rollers, 19 is a registration roller, 21 is a fixing sleeve, 32 is a high voltage power supply, 22 is a driven roller of a transfer belt, 23 is a drive roller of a transfer belt, and 41 is a (gross up) belt. , 42 are heaters, 43 and 44 are stretching rollers, 45 is a pressure roller, 49 is a paper discharge unit, 50 is a ribbon supply roller, 51 is a (gross up) film, 52 is a heater, 53 is a pressure roller, 54 Is a (roll-up) tension roller, 56 is a (supply) tension roller, 57 is a cooling device, 58 is a sheet, 59 is a paper discharge unit, 61 is a ribbon take-up roller, 11 Fixing sleeve 112 is a ceramic heater, 113 a thermistor, 114 pressure roller, 115 is a plastic stays