JP2010072371A - 定着装置および定着方法ならびに電子写真印刷機 - Google Patents

Abstract

【課題】両面電子写真印刷を行う場合に、印刷媒体の両面の画質および画像の大きさを揃えること。
【解決手段】印刷媒体の一方の面にトナーを転写させ、次いで印刷媒体の他方の面にトナーを転写させる態様で印刷媒体を搬送させる電子写真印刷機１に用いられ、印刷媒体に転写されたトナーを加熱して印刷媒体に定着させる定着装置１６において、印刷媒体の一方の面にトナーが転写される下流側であって印刷媒体の他方の面にトナーが転写される上流側の主搬送路Ｐ１中に配置され、印刷媒体の一方の面に転写されたトナーを加熱する一次加熱部１６１と、印刷媒体の他方の面にトナーが転写される下流側の主搬送路Ｐ１中に配置され、印刷媒体の両面に転写されたトナーを加熱し定着させる二次加熱部１６２とを備え、一次加熱部１６１で加熱する熱量を、二次加熱部１６２で加熱する熱量よりも低く設定する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、電子写真印刷について両面印刷を行うのに好適な定着装置および定着方法ならびに電子写真印刷機に関するものである。

電子写真印刷を行う一般的な電子写真印刷機では、感光ドラムと、帯電装置と、露光装置と、現像装置と、転写装置と、定着装置とを備えている。感光ドラムの周面には、帯電装置により静電位が一様に印加されて帯電される。また、感光ドラムの周面には、露光装置により光像が照射されて静電潜像が露光される。その後、感光ドラムの静電潜像が形成された部分には、現像装置により帯電したトナーが供給され静電潜像が顕像化されたトナー像が形成される。感光ドラムの周面に形成されたトナー像は、転写装置に転写される。さらに、転写装置に転写されたトナー像は、転写装置に至り搬送された所定の印刷媒体に転写される。最後に、印刷媒体に転写されたトナー像は、定着装置により定着される。

このような電子写真印刷機における定着装置は、トナー像が転写された印刷媒体の搬送路中に設けられており、印刷媒体のトナー像を加熱する加熱ローラと、加熱ローラとの間で印刷媒体を挟むことで印刷媒体に所定の圧を加える加圧ローラとで構成されている。

なお、従来の定着装置として、加熱ローラおよび加圧ローラの位置を通過する以前に、印刷媒体およびトナー像を所定温度に加熱しておくことで、加熱ローラでの加熱に要する熱量を削減しつつ、加熱ローラでの印刷媒体の通紙部と非通紙部とでの温度差を少なくして非通紙部の温度が以上に上昇することを防止するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

また、他の従来の定着装置として、加熱ローラおよび加圧ローラの位置を通過する以前に、印刷媒体およびトナー像を所定温度に予熱しておくことで、トナーの液体キャリア物質を蒸発させて定着される像品質を改善するものが知られている（例えば、特許文献２参照）。

特開２０００−３０５３８５号公報 特開昭６２−２６７７８７号公報

ところで、両面印刷を行う場合、印刷媒体の一方の面にトナー像を転写し定着させ、次いで印刷媒体の他方の面にトナー像を転写し定着させることが考えられる。

しかしながら、このように両面印刷を行うと、印刷媒体の一方の面は、各定着装置により２度加熱されることになる。このため、印刷媒体の一方の面と他方の面とでトナーの吸液性が異なることで転写効率が異なり、印刷媒体の一方の面と他方の面とで画質差が生じてしまう。しかも、印刷媒体の一方の面にトナー像を転写し定着させたとき、定着装置による熱で水分が抜けて印刷媒体が収縮し、さらに印刷媒体の他方の面にトナー像を転写し定着させたときも、定着装置による熱で印刷媒体が収縮するため、印刷媒体の一方の面の画像が他方の面の画像と比較して縮小されてしまう。

本発明は上述した課題を解決するものであり、両面電子写真印刷を行う場合に、印刷媒体の両面の画質および画像の大きさを揃えることのできる定着装置および定着方法ならびに電子写真印刷機を提供することを目的とする。

上述の目的を達成するために、本発明の定着装置では、印刷媒体の一方の面にトナーを転写させ、次いで前記印刷媒体の他方の面にトナーを転写させる態様で前記印刷媒体を搬送させる電子写真印刷機に用いられ、前記印刷媒体に転写されたトナーを加熱して前記印刷媒体に定着させる定着装置において、前記印刷媒体の一方の面にトナーが転写される下流側であって前記印刷媒体の他方の面にトナーが転写される上流側の搬送路中に配置され、前記印刷媒体の一方の面に転写されたトナーを加熱する一次加熱部と、前記印刷媒体の他方の面にトナーが転写される下流側の搬送路中に配置され、前記印刷媒体の両面に転写されたトナーを加熱し定着させる二次加熱部と、を備え、前記一次加熱部で加熱する熱量が、前記二次加熱部で加熱する熱量よりも低く設定されていることを特徴とする。

この定着装置によれば、印刷媒体の一方の面に転写されたトナーは、他に移ることがないように二次加熱部よりも低い熱量の一次加熱部により半定着され、その後、印刷媒体の両面にトナーが転写された後、このトナーが二次加熱部により完全定着される。このように、印刷媒体の両面に電子写真印刷を行うにあたり、印刷媒体の片面に転写されたトナーが半定着され、その後、印刷媒体の両面のトナーが共に完全定着される。このため、印刷媒体は、二段階で加熱され、一次加熱では、二次加熱でトナーを印刷媒体に定着させる熱量よりも低い熱量でトナーを加熱するから、印刷媒体の一方の面がトナーを定着させる程の熱量で２度加熱されることはない。この結果、印刷媒体の一方の面と他方の面とでトナーの吸液性、および印刷媒体の含水量（つまり、印刷媒体の抵抗値）が異なる事態を抑制し転写効率がほぼ等しくなるので、印刷媒体の一方の面と他方の面とで画質を揃えられる。しかも、印刷媒体の両面にトナーが転写された後で、二次加熱部の熱により印刷媒体の収縮が生じるので、印刷媒体の一方の面と他方の面とで画像の大きさを揃えられる。

また、本発明の定着装置では、前記一次加熱部は、前記印刷媒体に対して非接触な形態で前記印刷媒体のトナーを加熱し、前記二次加熱部は、前記印刷媒体に対して接触する形態で前記印刷媒体のトナーを加熱することを特徴とする。

この定着装置によれば、一次加熱部では、非接触で加熱することから、印刷媒体の面やトナーに汚れが付着する事態を防げる。しかも、一次加熱部では、非接触で熱を直接与えないことから、熱量を容易に変化させることができ、これにより一次加熱部および二次加熱部の総熱量を制御することで、液体トナーの液量や印刷媒体の含水量に応じた定着熱量にして良好な印刷品質を常に維持できる。一方、二次加熱部では、接触型であることから定着させるトナーを押圧力で平滑化して印刷面に光沢を与えられる。

また、本発明の定着装置では、前記トナーは不揮発性の液体トナーが適用されることを特徴とする。

この定着装置によれば、不揮発性の液体トナーは、湿った状態で印刷媒体に転写されるため、印刷媒体の吸液性が変わると転写状態が変化して印刷品質に影響する。したがって、液体トナーを適用対象とすることにより、印刷品質の改善効果がより顕著に得られる。

上述の目的を達成するために、本発明の定着方法では、印刷媒体の一方の面にトナーが転写された後、前記印刷媒体の一方の面に転写されたトナーを加熱する一次加熱工程と、次に、前記印刷媒体の他方の面にトナーが転写された後、前記印刷媒体の両面に転写されたトナーを加熱し定着させる二次加熱工程と、を含み、前記一次加熱工程で加熱する熱量が、前記二次加熱工程で加熱する熱量よりも低く設定されていることを特徴とする。

この定着方法によれば、印刷媒体の両面に電子写真印刷を行うにあたり、印刷媒体の片面に転写されたトナーが半定着され、その後、印刷媒体の両面のトナーが共に完全定着される。このため、印刷媒体は、二段階で加熱され、一次加熱では、二次加熱でトナーを印刷媒体に定着させる熱量よりも低い熱量でトナーを加熱するから、印刷媒体の一方の面がトナーを定着させる程の熱量で２度加熱されることはない。この結果、印刷媒体の一方の面と他方の面とでトナーの吸液性、および印刷媒体の含水量（つまり、印刷媒体の抵抗値）が異なる事態を抑制し転写効率がほぼ等しくなるので、印刷媒体の一方の面と他方の面とで画質を揃えられる。しかも、印刷媒体の両面にトナーが転写された後で、二次加熱部の熱により印刷媒体の収縮が生じるので、印刷媒体の一方の面と他方の面とで画像の大きさを揃えられる。

上述の目的を達成するために、本発明の電子写真印刷機では、感光ドラムと、前記感光ドラムの周面を帯電させる帯電装置と、帯電した前記感光ドラムの周面に潜像を露光する露光装置と、前記感光ドラムの潜像にトナーを帯電させてトナー像を形成する現像装置と、前記感光ドラムの周面に対接して前記感光ドラムのトナー像が転写される転写ドラムとを備え、前記転写ドラムのトナー像を印刷媒体の一方の面に転写させ、次いで前記転写ドラムまたは他の転写ドラムのトナー像を前記印刷媒体の他方の面に転写させる電子写真印刷機であって、前記印刷媒体に転写されたトナーを加熱して前記印刷媒体に定着させる定着装置として、上記何れか一つに記載の定着装置が適用されることを特徴とする。

この電子写真印刷機によれば、印刷媒体の両面に電子写真印刷を行うにあたり、印刷媒体の片面に転写されたトナー像が半定着され、その後、印刷媒体の両面のトナー像が共に完全定着される。このため、印刷媒体は、二段階で加熱され、一次加熱では、二次加熱でトナー像を印刷媒体に定着させる熱量よりも低い熱量でトナー像を加熱するから、印刷媒体の一方の面がトナー像を定着させる程の熱量で２度加熱されることはない。この結果、印刷媒体の一方の面と他方の面とでトナーの吸液性、および印刷媒体の含水量（つまり、印刷媒体の抵抗値）が異なる事態を抑制し転写効率がほぼ等しくなるので、印刷媒体の一方の面と他方の面とで画質を揃えられる。しかも、印刷媒体の両面にトナー像が転写された後で、二次加熱部の熱により印刷媒体の収縮が生じるので、印刷媒体の一方の面と他方の面とで画像の大きさを揃えられる。

また、一次加熱部では、非接触で加熱することから、印刷媒体の面やトナー像に汚れが付着する事態を防げる。しかも、一次加熱部では、非接触で熱を直接与えないことから、熱量を容易に変化させることができ、これにより一次加熱部および二次加熱部の総熱量を制御することで、液体トナーの液量や印刷媒体の含水量に応じた定着熱量にして良好な印刷品質を常に維持できる。一方、二次加熱部では、接触型であることから定着させるトナー像を押圧力で平滑化して印刷面に光沢を与えられる。

不揮発性の液体トナーは、湿った状態で印刷媒体に転写されるため、印刷媒体の吸液性が変わると転写状態が変化して印刷品質に影響する。したがって、液体トナーを適用対象とすることにより、印刷品質の改善効果がより顕著に得られる。

本発明によれば、両面電子写真印刷を行う場合に、印刷媒体の両面の画質および画像の大きさを揃えることができる。

以下に、本発明にかかる定着装置および定着方法ならびに電子写真印刷機の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施の形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。

図１は、本発明の実施の形態にかかる電子写真印刷機の概略図である。電子写真印刷機１は、図１に示すように、感光ドラム１１と、帯電装置１２と、露光装置１３と、現像装置１４と、転写装置１５と、定着装置１６とを備えている。

感光ドラム１１は、アルミニウムなどの導電性基体からなる円柱体の外周に、有機系またはアモルファスシリコン系の感光層が設けられている。感光ドラム１１は、図示しないフレームに対し、後述する転写ドラム１５１の回転方向とは逆方向に回転自在に支持されている。

帯電装置１２は、感光ドラム１１の周囲に配設され、コロナ放電などにより感光ドラム１１の感光層表面に静電位を一様に印加するものである。そして、露光装置１３は、感光ドラム１１の感光層表面に光像を照射することにより、感光層表面に静電潜像を形成できる。

露光装置１３は、感光ドラム１１の周囲に配設され、感光ドラム１１の感光層表面に像を露光するものである。露光装置１３は、上流より画像データを受け、露光して感光ドラム１１の感光層表面に静電潜像を形成する。すなわち、光が当たった部分は、導電化するので電荷が消失し、光の当たらなかった部分は電荷の像である静電潜像として残る。

現像装置１４は、感光ドラム１１の周囲に配設され、感光ドラム１１の感光層表面の静電潜像が形成された部分に、帯電したトナーを供給して静電潜像をトナー像として顕像化するものである。現像装置１４は、タンク（図示せず）に貯留された所定濃度の液体トナーに一部が浸漬しつつ回転可能に設けられて液体トナーを汲み上げる供給ローラ１４１を含む。また、現像装置１４は、供給ローラ１４１に対接すると共に感光ドラム１１に対接しつつ回転可能に設けられて供給ローラ１４１から感光ドラム１１へ液体トナーを受け渡す現像ローラ１４２を含む。なお、図には明示しないが、現像ローラ１４２の周りには、現像ローラ１４２の周面に供給された液体トナーを均一にする均しブレードと、現像ローラ１４２にバイアス電圧を印加する電圧印加装置とが設けられている。

ここで、トナーとしての液体トナーは、例えば特定の極性に帯電したトナー粒子を絶縁性液体（キャリアまたは溶媒とも言う）中に分散させたものである。トナー粒子は、樹脂，顔料，帯電材，分散材などから形成されており、正（＋）に帯電されている。また、本実施の形態では、高粘度，高濃度で不揮発性の絶縁性液体を用いている。

なお、図には明示しないが、感光ドラム１１の周囲には、帯電装置１２および露光装置１３よりも感光ドラム１１の回転方向の上流側に除電装置、さらに上流にクリーニング装置が配設され、感光ドラム１１の感光層表面に残留した液体トナーを除電および除去しつつタンクに回収できる。

上述した感光ドラム１１、帯電装置１２、露光装置１３、および現像装置１４は、１色の印刷を行う１ユニットとして構成されている。そして、本実施の形態では、カラー写真印刷を行うように、シアン、マゼンダ、イエロー、ブラックの４色の印刷を行う４ユニットが配設されている。なお、カラー写真印刷を行わない単色や多色印刷の場合は、色数に応じた数のユニットを配設すればよい。

転写装置１５は、転写ドラム１５１と二次転写ローラ１５２とから構成されている。転写ドラム１５１は、その周面に、感光ドラム１１（各ユニットの感光ドラム１１）が対接して配置されており、図示しないフレームに対し、図１にて時計回り方向に回転自在に支持されている。転写ドラム１５１は、電位差により感光ドラム１１の感光層表面のトナー像が自身の周面に１次転写されるものである。二次転写ローラ１５２は、転写ドラム１５１に向き合って対をなすように、図示しないフレームに対し、図１にて反時計回り方向に回転自在に支持されている。二次転写ローラ１５２は、転写ドラム１５１との間に搬送される印刷媒体を、転写ドラム１５１との間で挟持しつつ転写ドラム１５１に押圧するものである。さらに、二次転写ローラ１５２は、トナー像が転写された印刷媒体の反対面からトナーと逆極性電圧を印加するように構成されている。したがって、転写ドラム１５１に一次転写されたトナー像を印刷媒体に二次転写できる。

定着装置１６は、一次加熱部１６１と、二次加熱部１６２とで構成されている。これら一次加熱部１６１と二次加熱部１６２とは、図１にて矢印で示す印刷媒体の搬送路Ｐ中に配設されている。

搬送路Ｐは、印刷媒体として、シート状の枚葉紙を搬送するため、図示しない搬送ローラなどで構成されている。印刷媒体の搬送速度は、例えば０．５ｍ／ｓ〜１．０ｍ／ｓである。本実施の形態の電子写真印刷機１では、印刷媒体の表裏面に電子写真印刷を行う。そこで、図１で示すように搬送路Ｐは、印刷媒体を転写装置１５の転写ドラム１５１と二次転写ローラ１５２との間に搬送する主搬送路Ｐ１と、主搬送路Ｐ１における転写装置１５の上流側と下流側と繋ぎ、転写装置１５の下流側から転写装置１５の上流側に印刷媒体を搬送するようにループ状に形成された副搬送路Ｐ２とを備えている。そして、主搬送路Ｐ１と副搬送路Ｐ２とが繋がる分岐部分および合流部分には、分岐搬送切換部１７１および合流搬送切換部１７２が設けられている。分岐搬送切換部１７１は、主搬送路Ｐ１における転写装置１５の下流側（分岐部分）に配設され、印刷媒体を主搬送路Ｐ１に送るか、または印刷媒体を副搬送路Ｐ２に送るかを選択的に切り換えるものである。合流搬送切換部１７２は、主搬送路Ｐ１における転写装置１５の上流側（合流部分）に配設され、主搬送路Ｐ１に搬送されている印刷媒体を転写装置１５に送るか、または副搬送路Ｐ２に搬送されている印刷媒体を転写装置１５に送るかを選択的に切り換えるものである。さらに、副搬送路Ｐ２には、印刷媒体反転部１７３が設けられている。印刷媒体反転部１７３は、副搬送路Ｐ２を搬送されている印刷媒体の表裏を反転させるものである。この印刷媒体反転部１７３は、印刷媒体の搬送方向の先端側と後端側とを入れ替えて表裏を反転させる構成、または印刷媒体の幅方向（搬送方向に直交する方向）の各側端部を入れ替えて表裏を反転させる構成がある。

一次加熱部１６１は、主搬送路Ｐ１における転写装置１５と分岐搬送切換部１７１との間であって、転写装置１５を通過した直後の印刷媒体に対応するように配設されている。一次加熱部１６１は、転写装置１５を通過することで印刷媒体に二次転写されたトナー像を加熱するもので、例えば、フラッシュランプまたは温風機からなる非接触型のものとして構成されている。フラッシュランプは、赤外線の波長を含む光エネルギを印刷媒体のトナー像に照射するもので、図には明示しないが、主にキセノンランプまたはヒートランプなどと、ランプの光エネルギを反射させる反射板とからなる。この場合、トナーには赤外線吸収材が含有されており、この赤外線吸収材が光エネルギを吸収して温度が上昇することでトナー像を加熱できる。このフラッシュランプは、ランプの光量を変えることで、トナー像を加熱する熱量を変化させることが可能である。一方、温風機は、主にヒータとファンとからなり、熱風を印刷媒体のトナー像に当てることでトナー像を加熱できる。この温風機は、ヒータの温度を変えることで、トナー像を加熱する熱量を変化させることが可能である。

二次加熱部１６２は、主搬送路Ｐ１における分岐搬送切換部１７１の下流側であって、転写装置１５を通過した後の印刷媒体に対応するように配設されている。二次加熱部１６２は、転写装置１５を通過することで印刷媒体に二次転写されたトナー像を加熱するもので、相互に向き合う一対の定着ローラ１６２ａからなる接触型のものとして構成されている。定着ローラ１６２ａは、シリコンスポンジローラなどにヒータが内蔵され、図示しないフレームに対し、主搬送路Ｐ１の上側の定着ローラ１６２ａが図１にて反時計回り方向に回転自在に支持され、主搬送路Ｐ１の下側の定着ローラ１６２ａが図１にて時計回り方向に回転自在に支持されている。この定着ローラ１６２ａは、その間に搬送される印刷媒体を挟持しつつ押圧する。従って、一対の定着ローラ１６２ａにより挟持された印刷媒体は加熱され、トナー像におけるトナー粒子の樹脂が溶融して印刷媒体に定着される。

この定着装置１６において、一次加熱部１６１が印刷媒体のトナー像を加熱する熱量は、二次加熱部１６２が印刷媒体のトナー像を加熱する熱量よりも低く設定されている。二次加熱部１６２の熱量は、上述したようにトナーにおけるトナー粒子の樹脂が溶融することで印刷媒体にトナーを定着させる熱量であり、トナーを印刷媒体に完全定着させる熱量である。一方、一次加熱部１６１の熱量は、トナーにおけるトナー粒子の樹脂を溶融させる熱量であるが、トナーを印刷媒体に完全定着させるほどの熱量はなく、搬送路Ｐをなす搬送ローラや、分岐搬送切換部１７１、合流搬送切換部１７２、印刷媒体反転部１７３、および転写装置１５の構成部品が印刷媒体に転写されたトナー像に接触した場合、これらにトナーが移ることがない程度にトナー粒子の樹脂を溶融させる、いわゆるトナーを印刷媒体に半定着させる熱量である。

なお、一次加熱部１６１は、フラッシュランプまたは温風機からなる非接触型のものとして構成されている以外に、定着ローラと加圧ローラとからなる接触型のものや、汚れ付着防止対策を施したベルトを用いて加熱を行う接触型のものとして構成されていてもよい。すなわち、一次加熱部１６１は、少なくとも、その熱量が、二次加熱部１６２が印刷媒体のトナー像を加熱する熱量よりも低く設定されていればよい。

なお、本実施の形態での電子写真印刷機１は、感光ドラム１１、供給ローラ１４１、現像ローラ１４２、転写ドラム１５１、二次転写ローラ１５２、定着ローラ１６２ａには、図示しない１つの駆動モータの駆動力が複数のギヤやチェーンなどを介して伝達されることで、同期回転が可能に構成されている。なお、この駆動方法に限らず、例えば、感光ドラム１１、供給ローラ１４１、現像ローラ１４２、転写ドラム１５１、二次転写ローラ１５２、定着ローラ１６２ａを個別の駆動モータにより回転するように構成してもよい。

上述した電子写真印刷機１の作動について説明する。

まず、帯電装置１２により感光ドラム１１に対してコロナ放電することで、感光ドラム１１の表面をトナー特性に応じた極性で帯電させる。次に、帯電した感光ドラム１１の表面に、露光装置１３により像を露光し、静電潜像を形成する。

一方、現像装置１４により感光ドラム１１の表面の静電潜像を顕像化する。すなわち、供給ローラ１４１を回転することで、この供給ローラ１４１によりタンク内に貯留された液体トナーが汲み上げられ、この供給ローラ１４１の液体トナーが現像ローラ１４２に直接供給され、この現像ローラ１４２上に薄層の液体トナー層が形成される。このとき、電圧印加装置により現像ローラ１４２に印加するバイアス電圧を調整することで、この現像ローラ１４２に生じる電界により感光ドラム１１に転写される液体トナー層の膜厚を調節できる。また、現像ローラ１４２の周面に設けられている均しブレードにより現像ローラ１４２に供給された液体トナーを予め均すことで膜厚を均一にできる。

そして、現像ローラ１４２上の液体トナー層を、感光ドラム１１の表面に形成された静電潜像に近接させることで、電位差により帯電した液体トナーを感光ドラム１１上に移動させ、感光ドラム１１上にトナー像を形成する。このとき、現像ローラ１４２上の液体トナー層は、均一な膜厚でトナー粒子が互いに密着した整列状態にあるため、この液体トナー層が感光ドラム１１の表面に形成された静電潜像に近接すると、帯電している液体トナー層は均一な膜厚でトナー粒子が整列状態に密着したままで感光ドラム１１上に移動し、この感光ドラム１１上に均一した膜厚のトナー像が形成できる。

続いて、感光ドラム１１上に形成されたトナー像を、転写装置１５により印刷媒体の一方の面に転写する。すなわち、主搬送路Ｐ１に搬送される印刷媒体を、合流搬送切換部１７２を通過させて転写装置１５に送り込む。転写装置１５では、感光ドラム１１上に形成されたトナー像を、転写ドラム１５１との間に生じる電位差により、転写ドラム１５１上に一次転写する。そして、転写ドラム１５１上に一次転写されたトナー像を、二次転写ローラ１５２による転写ドラム１５１への押圧力、および逆極性電圧の印加により、転写ドラム１５１と二次転写ローラ１５２との間に送り込まれた印刷媒体の一方の面に二次転写する。

続いて、定着装置１６の一次加熱部１６１により、印刷媒体の一方の面に転写されたトナー像を加熱する。すなわち、印刷媒体の一方の面のトナー像を、印刷媒体に半定着させる。

続いて、一次加熱部１６１の位置を通過した印刷媒体を、分岐搬送切換部１７１を切り換えて副搬送路Ｐ２に送る。副搬送路Ｐ２では、印刷媒体反転部１７３により、印刷媒体の表裏を反転させる。そして、表裏が反転された印刷媒体を、合流搬送切換部１７２を介して転写装置１５の上流側に送る。すなわち、印刷媒体は、トナー像が転写された一方の面とは反対側の他方の面を転写ドラム１５１に向けるように転写装置１５に送り込まれる。

続いて、印刷媒体の他方の面に、感光ドラム１１上に形成されたトナー像を転写装置１５により転写する。

続いて、定着装置１６の一次加熱部１６１により、印刷媒体の他方の面に転写されたトナー像を加熱する。すなわち、印刷媒体の他方の面のトナー像を、印刷媒体に半定着させる。

続いて、一次加熱部１６１の位置を通過した印刷媒体を、分岐搬送切換部１７１を通過させて定着装置１６の二次加熱部１６２に送り込む。二次加熱部１６２では、印刷媒体の両面に転写されたトナー像を加熱する。すなわち、半定着されている印刷媒体の両面のトナー像を、印刷媒体に完全定着させる。なお、二次加熱部１６２を経て印刷媒体の両面のトナー像が完全定着された印刷媒体の表面の温度は、１００℃に至る。

このように、本実施の形態にかかる定着装置１６および定着方法ならびに電子写真印刷機１にあっては、印刷媒体の一方の面にトナーが転写される下流側であって印刷媒体の他方の面にトナーが転写される上流側の主搬送路Ｐ１中に配置された一次加熱部１６１により、印刷媒体の一方の面に転写されたトナーを加熱する一次加熱工程を行い、印刷媒体の他方の面にトナーが転写される下流側の主搬送路Ｐ１中に配置された二次加熱部１６２により、印刷媒体の両面に転写されたトナーを加熱し定着させる二次加熱工程を行う。そして、一次加熱部１６１で加熱する熱量は、二次加熱部１６２で加熱する熱量よりも低く設定されている。

これにより、印刷媒体の一方の面に転写されたトナー像は、他に移ることがないように二次加熱部１６２よりも低い熱量の一次加熱部１６１により半定着され、その後、印刷媒体の両面にトナー像が転写された後、このトナー像が二次加熱部１６２により完全定着される。このように、印刷媒体の両面に電子写真印刷を行うにあたり、印刷媒体の片面に転写されたトナー像が半定着され、その後、印刷媒体の両面のトナー像が共に完全定着される。このため、印刷媒体は、定着装置１６により二段階で加熱され、一次加熱工程では、二次加熱工程でトナーを印刷媒体に定着させる熱量よりも低い熱量でトナー像を加熱するから、印刷媒体の一方の面がトナー像を定着させる程の熱量で２度加熱されることはない。この結果、印刷媒体の一方の面と他方の面とでトナーの吸液性、および印刷媒体の含水量（印刷媒体の抵抗値）が異なる事態を抑制し転写効率がほぼ等しくなるので、印刷媒体の一方の面と他方の面とで画質を揃えることができる。しかも、印刷媒体の両面にトナー像が転写された後で、二次加熱部１６２の熱により印刷媒体の収縮が生じるので、印刷媒体の一方の面と他方の面とで画像の大きさを揃えることができる。

また、本実施の形態では、一次加熱部１６１は、印刷媒体に対して非接触な形態で印刷媒体のトナーを加熱する非接触型として構成され、二次加熱部１６２は、印刷媒体に対して接触する形態で印刷媒体のトナーを加熱して定着する接触型として構成されている。このため、一次加熱部１６１では、非接触型であることから、印刷媒体の面やトナー像に汚れが付着する事態を防ぐことができる。しかも、一次加熱部１６１では、非接触型で熱を直接与えないことから、熱量を容易に変化させることができ、これにより一次加熱部１６１および二次加熱部１６２の総熱量を制御することで、液体トナーの液量や印刷媒体の含水量に応じた定着熱量にして良好な印刷品質を常に維持できる。一方、二次加熱部１６２では、接触型であることから定着させるトナー像を押圧力で平滑化して印刷面に光沢を与えることができる。

また、本実施の形態では、トナーは不揮発性の液体トナーが適用される。不揮発性の液体トナーは、湿った状態で印刷媒体に転写されるため、印刷媒体の吸液性が変わると転写状態が変化して印刷品質に影響する。したがって、液体トナーを適用対象とすることにより、印刷品質の改善効果がより顕著に得られることになる。

ところで、上述した実施の形態では、転写装置１５を一つ配置し、この転写装置１５に対して副搬送路Ｐ２の印刷媒体反転部１７３を経て表裏反転した印刷媒体を巡回搬送するようにした電子写真印刷機１を適用したが、この限りではない。

例えば、図２に示す電子写真印刷機２や、図３に示す電子写真印刷機３を適用してもよい。図２および図３は、本発明の他の実施の形態にかかる電子写真印刷機の概略図である。この他の実施の形態において、図１で示す電子写真印刷機１と同等部分には、同一の符号を付し、説明を省略する。

図２および図３で示す電子写真印刷機２，３は、印刷媒体として、シート状の枚葉紙の他、連続紙であるウェブを適用できるものである。

図２で示す電子写真印刷機２は、２つの転写装置１５を並列して配置したもので、各転写装置１５に順次印刷媒体を搬送するように搬送路Ｐが一連に形成されている。搬送路Ｐの上流側および下流側に配置された各転写装置１５の転写ドラム１５１の周りには、感光ドラム１１、帯電装置１２、露光装置１３、および現像装置１４を１ユニットとし、カラー写真印刷を行うように、シアン、マゼンダ、イエロー、ブラックの４色の印刷を行う４ユニットが配設されている。なお、カラー写真印刷を行わない単色や多色印刷の場合は、色数に応じた数のユニットを配設すればよい。そして、各転写装置１５の間の搬送路Ｐには、定着装置１６の一次加熱部１６１が配設されている。また、各転写装置１５の間であって一次加熱部１６１の下流側の搬送路Ｐには、印刷媒体反転部１７３が配設されている。また、下流側の転写装置１５の下流側の搬送路Ｐには、定着装置１６の二次加熱部１６２が配設されている。

ここで、印刷媒体反転部１７３は、印刷媒体がシート状の枚葉紙の場合は、図１に示す電子写真印刷機１における印刷媒体反転部１７３と同様に構成できる。一方、印刷媒体反転部１７３は、印刷媒体がウェブの場合は、印刷媒体の幅方向（搬送方向に直交する方向）の各側端部を入れ替えて表裏を反転させる構成が適用される。

この図２で示す電子写真印刷機２では、搬送路Ｐに搬送される印刷媒体を、上流側の転写装置１５に送り込むことで、感光ドラム１１上に形成されたトナー像を印刷媒体の一方の面に転写する。

続いて、定着装置１６の一次加熱部１６１により、印刷媒体の一方の面に転写されたトナー像を加熱する。すなわち、印刷媒体の一方の面のトナー像を、印刷媒体に半定着させる。

続いて、一次加熱部１６１の位置を通過した印刷媒体を、印刷媒体反転部１７３により、印刷媒体の表裏を反転させる。そして、表裏が反転された印刷媒体を、下流側の転写装置１５に送り込むことで、感光ドラム１１上に形成されたトナー像を印刷媒体の他方の面に転写する。

続いて、定着装置１６の二次加熱部１６２により、印刷媒体の両面に転写されたトナー像を加熱する。すなわち、印刷媒体の両面のトナー像を、印刷媒体に完全定着させる。

図３で示す電子写真印刷機３は、２つの転写装置１５を並列して配置したもので、各転写装置１５に順次印刷媒体を搬送するように搬送路Ｐが一連に形成されている。さらに、一方の転写装置１５は、他方の転写装置１５に対して転写ドラム１５１と二次転写ローラ１５２の配置が反転して構成されている。搬送路Ｐの上流側および下流側に配置された各転写装置１５の転写ドラム１５１の周りには、感光ドラム１１、帯電装置１２、露光装置１３、および現像装置１４を１ユニットとし、カラー写真印刷を行うように、シアン、マゼンダ、イエロー、ブラックの４色の印刷を行う４ユニットが配設されている。なお、カラー写真印刷を行わない単色や多色印刷の場合は、色数に応じた数のユニットを配設すればよい。そして、各転写装置１５の間の搬送路Ｐには、定着装置１６の一次加熱部１６１が配設されている。また、下流側の転写装置１５の下流側の搬送路Ｐには、定着装置１６の二次加熱部１６２が配設されている。

この図３で示す電子写真印刷機３では、搬送路Ｐに搬送される印刷媒体を、上流側の転写装置１５に送り込むことで、感光ドラム１１上に形成されたトナー像を印刷媒体の一方の面に転写する。

続いて、定着装置１６の一次加熱部１６１により、印刷媒体の一方の面に転写されたトナー像を加熱する。すなわち、印刷媒体の一方の面のトナー像を、印刷媒体に半定着させる。

続いて、一次加熱部１６１の位置を通過した印刷媒体を、下流側の転写装置１５に送り込むことで、感光ドラム１１上に形成されたトナー像を印刷媒体の他方の面に転写する。

続いて、定着装置１６の二次加熱部１６２により、印刷媒体の両面に転写されたトナー像を加熱する。すなわち、印刷媒体の両面のトナー像を、印刷媒体に完全定着させる。

このように、他の実施の形態にかかる定着装置１６および定着方法ならびに電子写真印刷機２，３にあっても、印刷媒体の一方の面にトナーが転写される下流側であって印刷媒体の他方の面にトナーが転写される上流側の搬送路Ｐ中に配置された一次加熱部１６１により、印刷媒体の一方の面に転写されたトナーを加熱する一次加熱工程を行い、印刷媒体の他方の面にトナーが転写される下流側の搬送路Ｐ中に配置された二次加熱部１６２により、印刷媒体の両面に転写されたトナーを加熱し定着させる二次加熱工程を行う。そして、一次加熱部１６１で加熱する熱量は、二次加熱部１６２で加熱する熱量よりも低く設定されている。

これにより、印刷媒体の一方の面に転写されたトナー像は、他に移ることがないように二次加熱部１６２よりも低い熱量の一次加熱部１６１により半定着され、その後、印刷媒体の両面にトナー像が転写された後、このトナー像が二次加熱部１６２により完全定着される。このように、印刷媒体の両面に電子写真印刷を行うにあたり、印刷媒体の片面に転写されたトナー像が半定着され、その後、印刷媒体の両面のトナー像が共に完全定着される。このため、印刷媒体は、定着装置１６により二段階で加熱され、一次加熱工程では、二次加熱工程でトナーを印刷媒体に定着させる熱量よりも低い熱量でトナー像を加熱するから、印刷媒体の一方の面がトナー像を定着させる程の熱量で２度加熱されることはない。この結果、印刷媒体の一方の面と他方の面とでトナーの吸液性、および印刷媒体の含水量（印刷媒体の抵抗値）が異なる事態を抑制し転写効率がほぼ等しくなるので、印刷媒体の一方の面と他方の面とで画質を揃えることができる。しかも、印刷媒体の両面にトナー像が転写された後で、二次加熱部１６２の熱により印刷媒体の収縮が生じるので、印刷媒体の一方の面と他方の面とで画像の大きさを揃えることができる。

また、他の実施の形態であっても、一次加熱部１６１は、印刷媒体に対して非接触な形態で印刷媒体のトナーを加熱する非接触型として構成され、二次加熱部１６２は、印刷媒体に対して接触する形態で印刷媒体のトナーを加熱して定着する接触型として構成されている。このため、一次加熱部１６１では、非接触型であることから、印刷媒体の面やトナー像に汚れが付着する事態を防ぐことができる。しかも、一次加熱部１６１では、非接触型で熱を直接与えないことから、熱量を容易に変化させることができ、これにより一次加熱部１６１および二次加熱部１６２の総熱量を制御することで、液体トナーの液量や印刷媒体の含水量に応じた定着熱量にして良好な印刷品質を常に維持できる。一方、二次加熱部１６２では、接触型であることから定着させるトナー像を押圧力で平滑化して印刷面に光沢を与えることができる。

また、他の実施の形態であっても、トナーは不揮発性の液体トナーが適用される。不揮発性の液体トナーは、湿った状態で印刷媒体に転写されるため、印刷媒体の吸液性が変わると転写状態が変化して印刷品質に影響する。したがって、液体トナーを適用対象とすることにより、印刷品質の改善効果がより顕著に得られることになる。

なお、図２および図３に示す電子写真印刷機２，３において、印刷媒体にウェブを適用する場合、図には明示しないが定着装置の一次加熱部や二次加熱部は、ウェブを周面に巻き付ける加熱ローラとして構成されていてもよい。加熱ローラからなる一次加熱部や二次加熱部では、その巻き付け角を変えることで、印刷媒体に転写されたトナーを加熱する熱量を変えることが可能である。

以上のように、本発明にかかる定着装置および定着方法ならびに電子写真印刷機は、両面電子写真印刷を行う場合に、印刷媒体の両面の画質および画像の大きさを揃えることに適している。

本発明の実施の形態にかかる電子写真印刷機の概略図である。 本発明の他の実施の形態にかかる電子写真印刷機の概略図である。 本発明の他の実施の形態にかかる電子写真印刷機の概略図である。

符号の説明

１，２，３ 電子写真印刷機
１１ 感光ドラム
１２ 帯電装置
１３ 露光装置
１４ 現像装置
１４１ 供給ローラ
１４２ 現像ローラ
１５ 転写装置
１５１ 転写ドラム
１５２ 二次転写ローラ
１６ 定着装置
１６１ 一次加熱部
１６２ 二次加熱部
１６２ａ 定着ローラ
１７１ 分岐搬送切換部
１７２ 合流搬送切換部
１７３ 印刷媒体反転部
Ｐ 搬送路
Ｐ１ 主搬送路
Ｐ２ 副搬送路

Claims (5)

1. 印刷媒体の一方の面にトナーを転写させ、次いで前記印刷媒体の他方の面にトナーを転写させる態様で前記印刷媒体を搬送させる電子写真印刷機に用いられ、前記印刷媒体に転写されたトナーを加熱して前記印刷媒体に定着させる定着装置において、
   前記印刷媒体の一方の面にトナーが転写される下流側であって前記印刷媒体の他方の面にトナーが転写される上流側の搬送路中に配置され、前記印刷媒体の一方の面に転写されたトナーを加熱する一次加熱部と、
   前記印刷媒体の他方の面にトナーが転写される下流側の搬送路中に配置され、前記印刷媒体の両面に転写されたトナーを加熱し定着させる二次加熱部と、
   を備え、前記一次加熱部で加熱する熱量が、前記二次加熱部で加熱する熱量よりも低く設定されていることを特徴とする定着装置。
2. 前記一次加熱部は、前記印刷媒体に対して非接触な形態で前記印刷媒体のトナーを加熱し、前記二次加熱部は、前記印刷媒体に対して接触する形態で前記印刷媒体のトナーを加熱することを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
3. 前記トナーは不揮発性の液体トナーが適用されることを特徴とする請求項１または２に記載の定着装置。
4. 印刷媒体の一方の面にトナーが転写された後、前記印刷媒体の一方の面に転写されたトナーを加熱する一次加熱工程と、
   次に、前記印刷媒体の他方の面にトナーが転写された後、前記印刷媒体の両面に転写されたトナーを加熱し定着させる二次加熱工程と、
   を含み、前記一次加熱工程で加熱する熱量が、前記二次加熱工程で加熱する熱量よりも低く設定されていることを特徴とする定着方法。
5. 感光ドラムと、前記感光ドラムの周面を帯電させる帯電装置と、帯電した前記感光ドラムの周面に潜像を露光する露光装置と、前記感光ドラムの潜像にトナーを帯電させてトナー像を形成する現像装置と、前記感光ドラムの周面に対接して前記感光ドラムのトナー像が転写される転写ドラムとを備え、前記転写ドラムのトナー像を印刷媒体の一方の面に転写させ、次いで前記転写ドラムまたは他の転写ドラムのトナー像を前記印刷媒体の他方の面に転写させる電子写真印刷機であって、
   前記印刷媒体に転写されたトナーを加熱して前記印刷媒体に定着させる定着装置として、請求項１〜３の何れか一つに記載の定着装置が適用されることを特徴とする電子写真印刷機。

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