JP2010091627A - トナー定着装置、電子写真印刷機 - Google Patents

Abstract

【課題】多色画像形成における定着性に特に優れ、加熱効率、省スペース性に優れたトナー定着装置、該トナー定着装置が設けられた電子写真印刷機の提供。
【解決手段】ウェブ１０１の印刷面１０１ａに赤外線を照射する赤外線ヒータ２０２を有する仮定着器２０が設けられてなる仮定着部２と、前記仮定着部２のウェブ流れ方向下流側に設けられ、本定着用のヒートローラ３１、３２によってウェブ１０１をニップする１又は複数の本定着ユニット３３を有する本定着部３とを具備することを特徴とするトナー定着装置を提供する。
【選択図】図１

Description

本発明は、液体トナーとキャリア液とからなる現像液を用いる湿式の電子写真印刷機のトナー定着装置、該トナー定着装置が設けられた電子写真印刷機に関する。

液体トナー（以下、単にトナーとも言う）とキャリア液とからなる現像液を用いる画像形成システムでは、中間転写体へ転写されたトナー像が用紙に転写されるときに、キャリア液が用紙に吸収される。用紙を、中間転写体を具備する多数のユニットに通過させ、多色画像を形成する場合、用紙は色数分、大量のキャリア液を含むことになる（例えば、特許文献１）。このため、用紙から大量のキャリア液を乾燥除去し、トナーを定着させる手段が必要になる。
用紙に吸収されたキャリア液を乾燥除去してトナーを定着させるための技術としては、従来から熱ローラ方式が知られているが、この熱ローラ方式では、印刷面の接触時間と接触温度に限界がある。これに鑑みて、例えば特許文献２に示される、非接触式の熱風定着装置が提案されている。これによれば、定着装置を用紙の移動経路に沿って長く形成することで用紙に対する熱風の接触時間を長く確保することを容易に実現でき、また、熱風温度を上昇させることで、用紙に対する熱風の接触温度の上昇も容易に実現できる。
特開２００７−１１１４２号公報 実開平２−５１３５３号公報

しかしながら、上述の非接触式の熱風定着装置には、以下のような問題があった。
（ａ）上述の非接触式の熱風定着装置は、プレート状のヒーター体に設けられた多数の貫通孔から熱風を噴出させ、この熱風を用紙に接触させる構成であるが、用紙に対する熱風の接触面積の増大、接触時間の確保のために装置を長大化すると、熱風吹き付け領域（すなわち、ヒーター体を連設した領域）の中央部付近の貫通孔の空気の抜けが悪くなり、熱風が循環しなくなることによる熱効率の低下、残留トナーの蒸発成分停滞による汚染を引き起こす。
（ｂ）また、定着性を良くするために熱風温度を上昇させると、余熱により紙じわや紙伸び等が発生し、用紙の送り移動に影響を与えるようになる。
（ｃ）また、色数に対応して、定着装置の長さを長くする程、装置が大型化するため、設置スペースの問題が生じてくる。

本発明は、前記課題に鑑みて、多色画像形成における定着性に特に優れ、加熱効率、省スペース性に優れたトナー定着装置、該トナー定着装置が設けられた電子写真印刷機の提供を目的としている。

上記課題を解決するために、本発明では以下の構成を提供する。
第１の発明は、液体トナーとキャリア液とからなる現像液を用いる湿式の電子写真印刷機のトナー定着装置であって、前記電子写真印刷機にて送り移動されるウェブの印刷面に赤外線を照射する赤外線ヒータを有する仮定着器が設けられてなる仮定着部と、前記仮定着部のウェブ流れ方向下流側に設けられ、ヒートローラを含む複数のローラによってウェブをニップする１又は複数の本定着用ユニットを有する本定着部とを具備することを特徴とするトナー定着装置を提供する。
第２の発明は、前記仮定着器の前記赤外線ヒータからの赤外線の照射によって前記ウェブから蒸発したキャリア液の蒸気を排気するために前記ウェブに沿う方向のエア流を形成するエア流形成装置を具備することを特徴とする第１の発明のトナー定着装置を提供する。
第３の発明は、前記ウェブは、その長手方向において前記仮定着器の赤外線ヒータからの赤外線の照射が照射される部位である仮定着領域がそのウェブ流れ方向上流端を上端、ウェブ流れ方向下流端を下端とするように上下方向に延在され、前記エア流形成装置として、前記仮定着領域の下側から上方への送風によって前記仮定着領域に沿う前記エア流を形成する送風機、及び／又は、前記仮定着領域の上側に配置されてエア吸引によって前記仮定着領域に沿う前記エア流を形成するブロアが設けられていることを特徴とする第２の発明のトナー定着装置を提供する。
第４の発明は、前記ウェブを介して前記仮定着器とは反対側に前記ウェブに沿って延在する熱遮蔽板が設けられ、前記ウェブが、前記熱遮蔽板と前記仮定着器との間に確保された空間である仮定着処理空間内に通され、前記エア流形成装置が前記仮定着処理空間内に前記ウェブに沿う方向のエア流を形成するものであることを特徴とする第２又は３の発明のトナー定着装置を提供する。
第５の発明は、前記仮定着器は、前記ウェブに沿って設けられた仮定着器本体に、前記赤外線ヒータと、前記ウェブの印刷面への送風用の送風ファンとを取り付けた構成とされていることを特徴とする第１〜４のいずれかの発明のトナー定着装置を提供する。
第６の発明は、前記ヒートローラは赤外線ヒータを内蔵するものであることを特徴とする第１〜５のいずれかの発明のトナー定着装置を提供する。
第７の発明は、前記赤外線ヒータは、最大エネルギー波長が１．２〜２．５μｍの赤外線を出力するものであることを特徴とする第１〜５のいずれかの発明のトナー定着装置を提供する。
第８の発明は、液体トナーとキャリア液とからなる現像液を用いる湿式の電子写真印刷機であって、ウェブに印刷を行うための電子写真印刷ユニットと、第１〜７のいずれかの発明のトナー定着装置とを具備することを特徴とする電子写真印刷機を提供する。

本発明によれば、仮定着部におけるウェブへの赤外線の照射によるキャリア液の乾燥除去（蒸発可能成分を蒸発させることによる乾燥を指す）は、トナー定着のための主たる熱源が赤外線の光エネルギーによるキャリア液内部での内部振動により発生する摩擦熱である。光エネルギーによるキャリア液の内部振動でトナー定着のため加熱を行う加熱方式であるため、例えば特許文献２記載の技術のように熱風の滞留が熱効率に影響を与える（熱効率の低下）といった不都合を回避することができる。
ウェブへの赤外線の照射によるキャリア液の乾燥除去する構成は、いわば、赤外線の光エネルギーによってキャリア液を直接的に加熱する加熱方式であるため、熱風の吹き付けによる乾燥除去に比べて、キャリア液の乾燥除去（蒸発除去）を短時間で実現できる。仮定着部は、キャリア液の乾燥除去を効率良く行えることから、小型化を容易に実現でき、トナー定着装置、電子写真印刷機の小型化、省スペース化に有効に寄与する。高温の熱風の吹き付けによるキャリア液の蒸発除去に比べて紙じわや紙伸び等が発生しにくく、円滑な用紙送りの安定維持の点でも有利である。
また、赤外線ヒータによる加熱方式であれば、加熱対象物を短時間で目標温度に到達させることが可能であることから、効率の良い稼働が可能である。このように短時間での加熱が可能である構成であれば損紙の発生も低減できる。しかも、従来技術の熱風の吹き付けによる乾燥除去に比べて、定着装置の管理が容易であり管理作業性を向上できるため、良好な生産管理により生産効率の向上を図ることができる。
また、仮定着部での赤外線の照射による仮定着（キャリア液の蒸発乾燥による仮定着）と、本定着部でのヒートローラによる加熱加圧による本定着の、２段階の工程によって定着を実現する構成であるため、例えば仮定着を行わずに加熱加圧の１段階で定着を実現する構成に比べて、急激な加圧、加熱による被記録材（ウェブ）の損傷を生じにくい。このため、高速処理の場合においても良好な乾燥定着及び印刷品質を確実に得ることができる。ウェブの損傷が送り移動に影響を与えるといった不都合も防止でき、円滑な送り移動の安定維持にも有効に寄与する。

さらに、第２の発明のように、エア流形成装置によって、ウェブから蒸発したキャリア液の蒸気を排気するために前記ウェブに沿う方向のエア流を形成する構成であれば、キャリア液の蒸発乾燥をさらに短時間で効率良く行うことができる。また、紙じわや紙伸びの発生をより確実に抑えることができる。また、ウェブに沿う方向のエア流によって、蒸発キャリア液や残留トナーの蒸発成分の滞留を防ぎ、排気を円滑に行うことができるため、環境汚染の防止にも有効である。さらに、熱気の滞留による周囲の環境、機器への影響を防止できる利点もある。

以下、本発明を実施したトナー定着装置、電子写真印刷機の一例について、図面を参照して説明する。
図１は本発明に係るトナー定着装置１を適用した電子写真印刷機１０の構成を示す正面図、図２はトナー定着装置１の仮定着器２０をその開口側から見た構成を示す図、図３はトナー定着装置１の本定着部３の本定着用ユニット３３の構成を示す図、図４は図３の本定着用ユニット３３の構造を示す断面図である。
なお、図１〜図４において、上側を上、下側を下、として説明する。

図１に例示する電子写真印刷機１０は、多色印刷を行うために上下多段（図示例では４段）に設けられた電子写真印刷ユニット１２と、これら電子写真印刷ユニット１２を経て印刷後のウェブ１０１を乾燥させてトナーを定着させるトナー定着装置１とを具備する。
図１中、符号１１は電子写真印刷機１０のフレーム、１４は仕切壁である。

仕切壁１４は、フレーム１１内に上下方向に延在するように形成されて、上下多段の電子写真印刷ユニット１２とトナー定着装置１との間に介在設置されている。トナー定着装置１は、仕切壁１４を介して上下多段の電子写真印刷ユニット１２とは反対側に設けられている。また、この仕切壁１４は、後述するように前記トナー定着装置１の赤外線ヒータから放出される赤外線や熱を遮蔽して前記赤外線や熱電子写真印刷ユニット１２に到達することを阻止する熱遮蔽壁としても機能する。
なお、仕切壁１４の上部には、最上段の電子写真印刷ユニット１２（上下多段の電子写真印刷ユニット１２の内、ウェブ１０１の送り方向（以下、流れ方向とも言う）最下流に位置するもの）からトナー定着装置１へ送り移動されるウェブ１０１を通すための窓１４ａが形成されている。

電子写真印刷ユニット１２は、液体トナーとキャリア液とからなる現像液を用いる湿式の電子写真印刷装置である。
この電子写真印刷ユニット１２は、感光体ドラム１２１、該感光体ドラム１２１の表面を均一に帯電させる帯電装置１２２、帯電装置１２２によって帯電された前記感光体ドラム２表面の電荷を露光によって除去して静電潜像を形成する露光装置１２３、前記現像液を前記感光体ドラム１２１に供給して前記感光体ドラム１２１表面に前記静電潜像を可視像化したトナー像を形成する現像器１２４、感光体ドラム１２１に接して回転して前記トナー像を感光体ドラム１２１表面からウェブ１０１に転写する転写ローラ１２５、ウェブ１０１を転写ローラ１２５に押し付けるバックアップローラ１２６を具備した構成となっている。

電子写真印刷機１０に設けられた上下多段の電子写真印刷ユニット１２は、印刷色が互いに異なる。
長尺帯状のウェブ１０１は、電子写真印刷機１０の機内での縦方向の送り移動（図示例では最下段の電子写真印刷ユニット１２の下方から上方への送り移動）によって上下多段の電子写真印刷ユニット１２を順次経由して、多色印刷が実現される。

上下多段の電子写真印刷ユニット１２の内、ウェブ１０１の送り方向において最も下流側に位置する電子写真印刷ユニット１２（図示例では最上段の電子写真印刷ユニット１２）から送り出されたウェブ１０１は、電子写真印刷機１０の機内にて上下に互いに離隔させて設けられたローラ１３１、１３２によって、上下多段の電子写真印刷ユニット１２に通された部分とは逆方向（図示例では、上側のローラ１３１から下方向）に案内され、上下のローラ１３１、１３２間に設けられたトナー定着装置１によりトナーが定着される。
なお、図中、符号１５は上下のローラ１３１、１３２間にてウェブ１０１に張力を与えるテンションローラ、符号１６は下側のローラ１３２から送り方向下流側へ送り出されるウェブ１０１に張力を与えるテンションローラである。

トナー定着装置１について説明する。
図１に示すように、図示例の電子写真印刷機１０において、トナー定着装置１は、ウェブ１０１の上下のローラ１３１、１３２間に張設された部分の印刷面１０１ａに赤外線を照射する仮定着器２０が設けられてなる仮定着部２と、この仮定着部２のウェブ流れ方向下流側（図１において仮定着部２の下側）に設けられた本定着部３とを具備する。

前記仮定着部２は、前記仮定着器２０と、ウェブ１０１の上下のローラ１３１、１３２間に張設された部分を介して前記仮定着器２０とは反対の側にてウェブ１０１に沿って延在配置された熱遮蔽板２１と、この熱遮蔽板２１と前記仮定着器２０との間に確保された空間である仮定着処理空間２２内に前記ウェブ１０１に沿うエア流を形成するための送風機２３及びブロア２４とを具備する。
前記仮定着処理空間２２には、ウェブ１０１が上下方向に延在するように通されている。また、仮定着処理空間２２を介して対向する仮定着器２０及び熱遮蔽板２１は、ウェブ１０１に接触しないように、ウェブ１０１の前記仮定着処理空間２２に通された部分から離隔して設けられている。

前記仮定着器２０は、前記ウェブ１０１に沿って設けられた仮定着器本体２０１に、赤外線ヒータ２０２と、前記ウェブ１０１の印刷面１０１ａへの送風用の送風ファン２０３とを取り付けた構成とされている。
図１、図２に示すように、仮定着器本体２０１は、背板部２０１ａと、この背板部２０１ａの外周部から該背板部２０１ａの片面側に突設された四角枠状の側壁部２０１ｂとを具備し、側壁部２０１ｂの内側に赤外線ヒータ２０２を収容する凹形のカバー状に形成されている。

赤外線ヒータ２０２は外観棒状に形成されており、その長手方向をウェブ１０１の流れ方向に揃えるようにして、前記仮定着器本体２０１の内側に複数本並列に配列設置されている。複数本の赤外線ヒータ２０２は、仮定着処理空間２２に通されているウェブ１０１の印刷面１０１ａと略平行の面内に横並びに配列設置されている。
なお、赤外線ヒータ２０２の設置数は、特には限定は無い。
また、赤外線ヒータ２０２は、必ずしも、その長手方向をウェブ１０１の流れ方向に揃えた向きで設置する必要は無く、例えば水平方向に延在する向きで上下多段に設置しても構わない。
また、本発明において、赤外線ヒータの形状は特に限定は無く、外観棒状のものに限定されない。

この赤外線ヒータ２０２は、通電により加熱されて赤外線を放射するフィラメント２０２ａを赤外線透過性の収納管２０２ｂ内に収納した構成になっている。収納管２０２ｂは例えば石英ガラス等の赤外線透過性に優れる材質によって形成されている。フィラメント２０２ａは収納管２０２ｂの長手方向全長にわたって収納されている。フィラメント２０２ａの材質としては、例えば、カンタル線、タングステン、カーボン等を挙げることができる。

前記仮定着器本体２０１は、側壁部２０１ｂによって囲まれた内側の空間（ヒータ収容空間２０１ｃ）を介して前記背板部２０１ａとは反対の側（以下、開口側とも言う）がウェブ１０１側となる向きで設けられている。これにより、仮定着器２０は、赤外線ヒータ２０２から放射された赤外線を、仮定着器本体２０１の開口側からウェブ１０１に照射できるようになっている。
なお、仮定着器本体２０１は、ヒータ収容空間２０１ｃ内面を、赤外線を反射する反射板の取り付けなどによって赤外線反射面としてもよい。仮定着器本体２０１自体を赤外線反射性の材質によって形成して、ヒータ収容空間２０１ｃ内面を赤外線反射面としてもよい。これにより、赤外線ヒータ２０２から放射された赤外線を、無駄なくウェブ１０１に照射することができる。

前記送風ファン２０３は、仮定着器本体２０１の背板部２０１ａに開口された給気口２０１ｄに組み込まれている。この送風ファン２０３は、仮定着器本体２０１の外部のエアを仮定着器本体２０１内に取り込んで、ウェブ１０１に吹き付けるように送風する。
この送風ファン２０３による送風は、ウェブ１０１に吸収されているキャリア液の乾燥除去（蒸発による除去）に利用される。また、仮定着器２０の過熱防止にも有効に寄与する。

送風機２３及びブロア２４は、それぞれ、仮定着処理空間２２内にその下端部から上方へのエア流を形成して、前記仮定着器２０の前記赤外線ヒータ２０２からの赤外線の照射によって前記ウェブ１０１から蒸発したキャリア液の蒸気を排気するためのエア流形成装置として機能する。
エア流は、ウェブ１０１の仮定着処理空間２２に通されている部分（主として、ウェブ１０１の長手方向において、前記仮定着器２０の赤外線ヒータ２０２の全長に沿わせるようにして設けられた領域（以下、仮定着領域１０１ｂとも言う））から蒸発したキャリア液（キャリア液の蒸気）を仮定着処理空間２２から排出する機能を果たす。

送風機２３は、熱遮蔽板２１と前記仮定着器２０との間の仮定着処理空間２２の下側に設置されており、上方への送風によって、仮定着処理空間２２内にその下端部から上方へのエア流を形成する。つまり、この送風機２３は、仮定着処理空間２２に通されているウェブ１０１に沿って上昇するエア流を仮定着処理空間２２内に形成する。
送風機２３は、ウェブ１０１を介して両側（ウェブ１０１の厚み方向において、ウェブ１０１を介して両側）にそれぞれ設置されている。ウェブ１０１は、仮定着処理空間２２の下側にて互いに離隔させて設置されている一対の送風機２３の間に通されている。

ブロア２４は、仮定着処理空間２２の上端に設置されており、仮定着処理空間２２内のエアを吸引排気することで、仮定着処理空間２２内にその下端部から上方へのエア流を形成する。

なお、本発明に係るトナー定着装置、電子写真印刷機としては、仮定着処理空間２２内にその下端部から上方へのエア流を形成するためのエア流形成装置として、送風機２３及びブロア２４の両方を採用した構成に限定されず、送風機２３及びブロア２４の片方のみを採用した構成としても良い。
エア流形成装置によって仮定着処理空間２２内のエア流を形成するために仮定着処理空間２２内に導入されるエア（図示例では送風機２３によって仮定着処理空間２２に送り込まれるエア）の温度は例えば１０〜４０℃であることが好ましい。
また、ここでは、エア流形成装置の具体例として、仮定着処理空間２２内を上昇するエア流を形成するものを説明するが、エア流形成装置としてはこれに限定されない。エア流形成装置としては、仮定着処理空間２２内にウェブ１０１に沿う方向（ウェブ１０１の面に沿う方向）のエア流を形成するものであれば良く、例えば、仮定着処理空間２２内を下降するエア流を形成するものや、水平方向のエア流を形成するものであっても良い。
但し、上述のように、仮定着処理空間２２内を上昇するエア流を形成する構成であれば、仮定着器２０の赤外線ヒータ２０２からの赤外線照射によって加熱されてウェブ１０１から放出されるキャリア液の蒸気（この蒸気はウェブ１０１の仮定着領域１０１ｂから上方に立ち上る）の仮定着処理空間２２からの排出を円滑に行う点で有利である。

送風機２３及びブロア２４によって仮定着処理空間２２内に形成されるエア流は、該仮定着処理空間２２に通されているウェブ１０１の仮定着領域１０１ｂ全体に接触される。これにより、キャリア液を吸収して濡れた状態にあるウェブ１０１が、前記仮定着器２０の前記赤外線ヒータ２０２からの赤外線の照射による乾燥と、仮定着処理空間２２内に形成されたエア流による乾燥の相乗効果によって効率良く乾燥される。その結果、ウェブ１０１に対するトナーの仮定着を短時間で実現できる。
しかも、赤外線の照射によって前記ウェブ１０１から蒸発したキャリア液の蒸気は、送風機２３及びブロア２４によって仮定着処理空間２２内に形成されるエア流によって、仮定着処理空間２２から円滑に排気される。これにより、仮定着処理空間２２内でのキャリア液の蒸気の滞留を防止できる。このことも、ウェブ１０１の短時間での乾燥に有効に寄与する。また、残留トナーの蒸発成分停滞による汚染防止にも有効であることは言うまでも無い。

赤外線の照射によるウェブ１０１の乾燥は、赤外線がウェブ１０１に吸収されているキャリア液に吸収されることで、キャリア液内での光エネルギーによる内部振動による摩擦でキャリア液が加熱されて、キャリア液の蒸発、乾燥が行われるものである。赤外線の照射によるウェブ１０１の乾燥であれば、例えば特許文献２記載のように熱風の吹き付けによってウェブをその表面から加熱する方式に比べて、ウェブ１０１に吸収されているキャリア液を短時間で効率良く加熱して、キャリア液の乾燥除去、ウェブ１０１の乾燥を短時間で効率良く実現することができる。
さらに、上述のように、エア流形成装置によって仮定着処理空間２２内に形成したエア流をウェブ１０１（特に、仮定着領域１０１ｂ）に接触させることで、このエア流によってもウェブ１０１の乾燥が促進される。これにより、短時間でのウェブ１０１の乾燥を実現できる。

ウェブ１０１の乾燥に赤外線を利用すること、これによりキャリア液の乾燥除去、ウェブ１０１の乾燥を短時間で行えることは、乾燥のためのウェブ１０１の入熱を少なく抑えることができるという利点がある。これにより、余熱による紙じわや紙伸びといった、障害の発生を防止できる。さらに、エア流形成装置によって仮定着処理空間２２内に形成したエア流も併用して、キャリア液の乾燥除去、ウェブ１０１の乾燥を行うことにより、ウェブ１０１の入熱を一層少なくできるため、余熱による紙じわや紙伸びといった、ウェブの送り移動に影響を与える障害の発生をより確実に防止できる。
また、このように、キャリア液の乾燥除去、ウェブ１０１の乾燥を短時間で行える仮定着部２の構成であれば、仮定着部２の小型化も容易であり、トナー定着装置全体、電子写真印刷機全体の小型化、省スペース化に有効に寄与する。

赤外線ヒータ２０２は、最大エネルギー波長が１．２〜２．５μｍの赤外線を出力するものであることが好ましい。最大エネルギー波長とは、赤外線ヒータ２０２が出力（放射）する赤外線の波長域において、エネルギーが最大の波長を指す。
この赤外線ヒータ２０２としては、例えば、通電によるフィラメント２０２ａの温度が１４００〜２１００℃で、最大エネルギー波長が１．２〜１．７μｍ、最大エネルギー密度が１２０ｋｗ／ｍ^２のもの、通電によるフィラメント２０２ａの温度が９５０〜１２００℃で、最大エネルギー波長が２．０〜２．５μｍ、最大エネルギー密度が１００ｋｗ／ｍ^２程度のものを用いることが好適である。このような赤外線ヒータは、加熱対象物の短時間での昇温に有効である。例えば、ウェブ１０１を、赤外線の照射開始から１〜３秒程度の短時間でキャリア液を乾燥除去できる温度まで昇温することが可能である。したがって、このような赤外線ヒータは、キャリア液の乾燥除去、ウェブ１０１の乾燥の時間短縮に有利である。
また、例えば、印刷準備時間後の立ち上げや一時停止後の再立ち上げにおいて、損紙の発生を少なくすることができ、これにより印刷物の生産効率の向上が可能となるといった利点もある。

また、図示例のトナー定着装置１、電子写真印刷機１０にあっては、既述のように、仮定着器２０の送風ファン２０３による送風も、ウェブ１０１に吸収されているキャリア液の乾燥除去に利用される。この送風ファン２０３による送風は、仮定着器２０の仮定着器本体２０１内側のヒータ収容空間２０１ｃを通過することで加熱されてウェブ１０１（仮定着領域１０１ｂ）に吹き付けられる。この送風ファン２０３によってウェブ１０１に吹き付けられたエアは、エア流形成装置によって仮定着処理空間２２内に形成されたエア流によって押し流されて、仮定着処理空間２２から排出される。

次に、本定着部３を説明する。
図１に示すように、本定着部３は、本定着用の一対のヒートローラ３１、３２によってウェブ１０１をニップする本定着用ユニット３３を上下多段（図１では６段）に設置した構成となっている。
なお、ヒートローラ３１、３２は、いずれも、赤外線ヒータ３９を内蔵しており、該赤外線ヒータ３９によって加熱される構成となっている。

図１、図３に示すように、前記本定着用ユニット３３は、フレーム１１に固定のヒートローラ３１である固定側ローラ３１と、この固定側ローラ３１にウェブ１０１を押し付けるヒートローラ３２である押圧用ローラ３２と、この押圧用ローラ３２を固定側ローラ３１に押圧するための押圧機構３４とを具備して構成されている。
図３、図４に示すように、図示例の本定着用ユニット３３において、前記押圧用ローラ３２は、その軸心方向両端が、フレーム１１に設けられた回転軸３５に回転自在に取り付けられたブラケット３６に回転自在に軸支されており、ブラケット３６と一体に前記回転軸３５を中心に回転可能になっている。前記押圧機構３４は具体的には駆動シリンダ装置（以下、押圧機構が駆動シリンダ装置を指す場合、押圧機構を駆動シリンダ装置とも言う）であり、フレーム１１にピン結合（ピン結合部３４ａ）されたシリンダ本体３４ｂから突出されたピストンシャフト３４ｃの先端が、ピン３７を介して前記ブラケット３６に回転自在に連結され、ピストンシャフト３４ｃのシリンダ本体３４ｂからの突出によって押圧用ローラ３２を固定側ローラ３１に向かって押圧できるようになっている。これにより、一対のヒートローラ３１、３２によってウェブ１０１をニップすることができる。

また、この本定着部３の本定着用ユニット３３は、押圧用ローラ３２を固定側ローラ３１に向かって押圧する際に、駆動シリンダ装置３４のピストンシャフト３４ｃの先端に突設されている当接片３４ｄが当接されるストッパ３８を具備している。
前記ストッパ３８はフレーム１１に固定して設けられている。このストッパ３８は、フレーム１１に固定された固定ブロック３８ａと、この固定ブロック３８ａに螺着され回転操作によって該固定ブロック３８ａからの突出寸法を変更できるボルト３８ｂと、このボルト３８ｂに螺着され締め付けることで前記ボルト３８ｂを固定ブロック３８ａに固定するための固定用ナット３８ｃと、前記ボルト３８ｂの前記固定ブロック３８ａから突出された先端に形成され前記駆動シリンダ装置３４のピストンシャフト３４ｃ先端の当接片３４ｄが当接される頭部３８ｄとを具備している。
この本定着用ユニット３３にあっては、ボルト３８ｂの固定ブロック３８ａに対する螺着位置の変更によって、ボルト３８ｂの固定ブロック３８ａからの突出寸法を変更することで、一対のヒートローラ３１、３２がウェブ１０１をニップするニップ力を調整できる。

一対のヒートローラ３１、３２の間にウェブ１０１をニップした状態（図３実線で示す状態）から、ピストンシャフト３４ｃをシリンダ本体３４ｂ内に引き込み、ピストンシャフト３４ｃのシリンダ本体３４ｂからの突出量を縮小すれば、押圧用ローラ３２を固定側ローラ３１から離隔させるように移動できる。これにより、一対のヒートローラ３１、３２の間にウェブ１０１をニップした状態を解除でき、一対のヒートローラ３１、３２間に、ウェブ１０１の挿入、取り出しを楽に行える距離を確保できる。
このとき、図３中仮想線で示すように、駆動シリンダ装置３４のピストンシャフト３４ｃ先端の当接片３４ｄが、ストッパ３８のボルト３８ｂの頭部３８ｄから離隔される。このように、駆動シリンダ装置３４のピストンシャフト３４ｃ先端の当接片３４ｄが、ストッパ３８から離隔（具体的にはボルト３８ｂの頭部３８ｄから離隔）された状態から、ピストンシャフト３４ｃがシリンダ本体３４ｂから突出すれば、押圧用ローラ３２が固定側ローラ３１に接近する。押圧用ローラ３２の固定側ローラ３１に対する接近は、ピストンシャフト３４ｃ先端の当接片３４ｄがストッパ３８に当接（具体的にはボルト３８ｂの頭部３８ｄに当接）したところで停止する。

駆動シリンダ装置３４のピストンシャフト３４ｃの突出、引き込みによる押圧用ローラ３２の移動（回転軸３５を中心とする回転）は、該押圧用ローラ３２の軸心、固定側ローラ３１の軸心が互いに平行な状態を保ってなされる。一対のヒートローラ３１、３２によるウェブ１０１のニップは、ウェブ１０１をその厚み方向両側から一対のヒートローラ３１、３２によって挟み込むことでなされる。

図３、図４に示すように、押圧用ローラ３２は、金属製筒体３２ａ１の外周面をゴム被覆層３２ａ２によって被覆してなる外胴３２ａ内に、赤外線ヒータ３９を収納した構成になっている。赤外線ヒータ３９は、仮定着器２０の赤外線ヒータ２０２と同様の構成である。すなわち、通電により加熱されて赤外線を放射するフィラメント３９ａを赤外線透過性の収納管３９ｂ内に収納した、外観棒状の構成になっている。フィラメント３９ａは、仮定着器２０の赤外線ヒータ２０２のフィラメント２０２ａとして使用可能なものを採用できる。このフィラメント３９ａは収納管３９ｂの長手方向全長にわたって収納されている。前記赤外線ヒータ３９は、押圧用ローラ３２の外胴３２ａの軸心上に配置され、外胴３２ａの軸心方向全長にわたって設けられている。押圧用ローラ３２の外胴３２ａは、通電加熱されたフィラメント３２ｂが放射する赤外線によって加熱される。

この本定着用ユニット３３の固定側ローラ３１も、押圧用ローラ３２と同様の構成になっている。図３において、符号３１ａは固定側ローラ３１の外胴である。この外胴３１ａは、金属製筒体３１ａ１の外周面をゴム被覆層３１ａ２によって被覆した構成になっている。固定側ローラ３１は、前記外胴３１ａ内に赤外線ヒータ３９を収納した構成になっている。固定側ローラ３１において、赤外線ヒータ３９は、固定側ローラ３１の外胴３１ａの軸心上に配置され、外胴３１ａの軸心方向全長にわたって設けられている。固定側ローラ３１の外胴３１ａは、通電加熱されたフィラメントが放射する赤外線によって加熱される。

本定着用ユニット３３は、赤外線ヒータ３９によって加熱された一対のヒートローラ３１、３２によってウェブ１０１をニップすることで、加熱圧着によりトナーを確実にウェブ１０１に定着させることができる。また、このように、一対のヒートローラ３１、３２によって加熱圧着する構成であれば、ウェブ１０１の印刷面１０１ａにおける表面性を良好に確保することができる。この結果、印刷面１０１ａにおける表面性及び乾燥の両方を満たす良好な定着を実現できる。

赤外線ヒータ３９は、仮定着器２０の赤外線ヒータ２０２と同様に、最大エネルギー波長が１．２〜２．５μｍの赤外線を出力するものであることが好ましい。
この赤外線ヒータ３９としては、例えば、通電によるフィラメント３９ａの温度が１４００〜２１００℃で、最大エネルギー波長が１．２〜１．７μｍ、最大エネルギー密度が１２０ｋｗ／ｍ^２のもの、通電によるフィラメント３９ａの温度が９５０〜１２００℃で、最大エネルギー波長が２．０〜２．５μｍ、最大エネルギー密度が１００ｋｗ／ｍ^２程度のものを用いることが好適である。
このような赤外線ヒータは加熱対象物の短時間での昇温に有効であるため、例えば、印刷準備時間後の立ち上げや一時停止後の再立ち上げにおいて、損紙の発生を少なくすることができる。これにより印刷物の生産効率の向上が可能となる。
また、ヒートローラ３１、３２の外胴のウェブ１０１と接触して温度が低下した部分を、ヒートローラ３１、３２の回転によってウェブ１０１と再接触するまでに所期の温度まで短時間で昇温させるといったことが可能であり、ヒートローラ３１、３２の表面温度の安定化にも有効に寄与する。

図１に示すように、本定着部３は複数の本定着用ユニット３３を具備し、ウェブ１０１を複数の本定着用ユニット３３に経由させて、各本定着用ユニット３３における加熱圧着によりウェブ１０１に対するトナーの本定着を行う構成である。このような構成であれば、電子写真印刷機１０における電子写真印刷ユニット１２の設置数や印刷速度に応じて、本定着用ユニット３３の設置数を設定することにより、むらの無い安定した定着状態を得るといったことが可能である。また、複数の本定着用ユニット３３によって、ウェブ１０１の加熱、加圧を複数回に分けて行うので、むらの無い安定した定着状態を容易かつ確実に得ることができ、しかも、これにより被記録材（ウェブ１０１）に紙じわや紙伸び等の障害が発生することを抑えることができる。

また、このトナー定着装置１、電子写真印刷機１０によれば、仮定着部２についても、仮定着器２０のサイズ（特に、ウェブ１０１の流れ方向に沿った方向の寸法）によって、電子写真印刷機１０における電子写真印刷ユニット１２の設置数や印刷速度に応じて、むらの無い安定した定着状態を得るべく対応することが可能である。

また、このトナー定着装置１、電子写真印刷機１０によれば、複数の本定着用ユニット３３を上下多段に設置した構成の本定着部３の上側に、仮定着部２を設けた構成であるため、印刷機の横方向における一定スペースにて、印刷色数や印刷速度などの印刷条件に応じた構成（仮定着器２０のサイズの選択、及び／又は、本定着用ユニット３３の設置数の設定）で自由に組み立てることができる。このため、印刷品質、生産効率、設置スペース、設備コストの面で無駄が無く、品質及び経済性に優れたシステムを提供することができる。

なお、本発明は、上述の実施形態に限定されず、その主旨を逸脱しない範囲で適宜設計変更が可能である。
例えば、上述の実施形態では、複数の本定着用ユニット３３を上下多段に設置した構成の本定着部３の上側に、仮定着部２が設けられた構成のトナー定着装置１、電子写真印刷機１０を説明したが、本発明に係るトナー定着装置、電子写真印刷機にあっては、赤外線の照射によって仮定着を行う仮定着器を具備する仮定着部と、本定着用のヒートローラを含む複数のローラによってウェブをニップすることでトナーの本定着を行う本定着部とを具備する構成であれば良く、仮定着部と本定着部との位置関係、本定着部の本定着用ユニットの設置数、設置位置については、上述の実施形態にて説明した構成に限定されるものでは無い。

上述の実施形態では、本定着用ユニット３３について一対のヒートローラ３１、３２によってウェブをニップして本定着を行う構成を例示したが、本定着ユニットとしては、ウェブをニップするためのローラとして、ヒートローラと、ヒートローラ以外のローラ（加熱機能が設けられていないローラ）とを具備する構成も採用可能である。
また、本発明に係る本定着部に設けられるヒートローラとしては、上述の実施形態に例示したような赤外線ヒータを内蔵した構成のものに限定されない。本発明は、このヒートローラとして、湿式の電子写真印刷機におけるトナー定着用の周知のヒートローラを採用することも可能である。

本発明に係るトナー定着装置を適用した電子写真印刷機の構成を示す正面図である。 トナー定着装置の仮定着器をその開口側から見た構成を示す図である。 トナー定着装置の本定着部の本定着用ユニットの構成を示す図である。 図３の本定着用ユニットの構造を示す断面図である。

符号の説明

１…トナー定着装置、
２…仮定着部、２０…仮定着器、２０１…仮定着器本体、２０２…赤外線ヒータ、２０３…送風ファン、２１…熱遮蔽板、２２…仮定着処理空間、２３…エア流形成装置（送風機）、２４…エア流形成装置（ブロア）、
３…本定着部、３１…ヒートローラ（固定側ローラ）、３２…ヒートローラ（押圧用ローラ）、３３…本定着用ユニット、３９…赤外線ヒータ、
１０…電子写真印刷機、１１…熱遮蔽板（仕切壁）、１２…電子写真印刷ユニット、
１０１…ウェブ、１０１ａ…印刷面、１０１ｂ…仮定着領域。

Claims (8)

1. 液体トナーとキャリア液とからなる現像液を用いる湿式の電子写真印刷機のトナー定着装置であって、
   前記電子写真印刷機にて送り移動されるウェブの印刷面に赤外線を照射する赤外線ヒータを有する仮定着器が設けられてなる仮定着部と、前記仮定着部のウェブ流れ方向下流側に設けられ、ヒートローラを含む複数のローラによってウェブをニップする１又は複数の本定着用ユニットを有する本定着部とを具備することを特徴とするトナー定着装置。
2. 前記仮定着器の前記赤外線ヒータからの赤外線の照射によって前記ウェブから蒸発したキャリア液の蒸気を排気するために前記ウェブに沿う方向のエア流を形成するエア流形成装置を具備することを特徴とする請求項１記載のトナー定着装置。
3. 前記ウェブは、その長手方向において前記仮定着器の赤外線ヒータからの赤外線の照射が照射される部位である仮定着領域がそのウェブ流れ方向上流端を上端、ウェブ流れ方向下流端を下端とするように上下方向に延在され、
   前記エア流形成装置として、前記仮定着領域の下側から上方への送風によって前記仮定着領域に沿う前記エア流を形成する送風機、及び／又は、前記仮定着領域の上側に配置されてエア吸引によって前記仮定着領域に沿う前記エア流を形成するブロアが設けられていることを特徴とする請求項２記載のトナー定着装置。
4. 前記ウェブを介して前記仮定着器とは反対側に前記ウェブに沿って延在する熱遮蔽板が設けられ、前記ウェブが、前記熱遮蔽板と前記仮定着器との間に確保された空間である仮定着処理空間内に通され、前記エア流形成装置が前記仮定着処理空間内に前記ウェブに沿う方向のエア流を形成するものであることを特徴とする請求項２又は３記載のトナー定着装置。
5. 前記仮定着器は、前記ウェブに沿って設けられた仮定着器本体に、前記赤外線ヒータと、前記ウェブの印刷面への送風用の送風ファンとを取り付けた構成とされていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のトナー定着装置。
6. 前記ヒートローラは赤外線ヒータを内蔵するものであることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のトナー定着装置。
7. 前記赤外線ヒータは、最大エネルギー波長が１．２〜２．５μｍの赤外線を出力するものであることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のトナー定着装置。
8. 液体トナーとキャリア液とからなる現像液を用いる湿式の電子写真印刷機であって、
   ウェブに印刷を行うための電子写真印刷ユニットと、請求項１〜７のいずれかに記載のトナー定着装置とを具備することを特徴とする電子写真印刷機。

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