JPH0854797A

JPH0854797A - 電子写真印刷機の定着装置

Info

Publication number: JPH0854797A
Application number: JP6190476A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Suzumura; 鈴村　　洋
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 1994-08-12
Filing date: 1994-08-12
Publication date: 1996-02-27

Abstract

(57)【要約】【目的】定着操作時に発生する紙のカール量をある
範囲以下に抑えることができ、カール発生要因（紙中
水分、大気条件である温度・湿度・印刷条件）の変化に
対応でき、カール防止用ロールや画像の汚染を防止で
きる。【構成】定着用裏面ヒートロール１により乾燥した紙
面の反対側を、紙の冷却後、カール防止用ヒートロール
２により乾燥させて、両面の伸び縮みを同程度にするの
で、定着操作時に発生する紙のカール量がある範囲以下
に抑えられる。またカール量をモニタリングしながらカ
ール防止用ヒートロール２の設定温度を変更するので、
カール発生要因（紙中水分、大気条件である温度・湿度
・印刷条件）の変化に対応可能である。また定着用裏面
ヒートロール１からカール防止用ヒートロール２までの
滞留時間を考慮しており、トナーが紙に付着して完全に
固着してから、カール防止用ヒートロール２に接するの
で、このカール防止用ロールや画像の汚染が防止され
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、液体現像剤を用いた複
写機・印刷機・プリンタープロッタ等の電子写真印刷機
の定着装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】電子写真印刷機には、トナーを付着面
に高温度のフラッシュランプ（例えば赤外線ランプ）な
どにより加熱定着させる定着装置、トナーを付着面に
熱ロールにより加熱定着させる定着装置、トナーを付
着面に加熱したフィルムにより加熱定着させる定着装置
等が使用されている。

【０００３】上記の定着装置を使用した電子写真印刷
機の従来例を図６により説明すると、１が定着用裏面ヒ
ートロール、４がニップロール、５がカッター、７が
紙、８が供紙ロール、９が駆動ロール、１０が送紙ロー
ル、１１ａが青色印刷ロール、１１ｂが赤色印刷ロー
ル、１１ｃが黄色印刷ロール、１１ｄが墨色印刷ロー
ル、１２ａ〜１２ｄが上記各印刷ロール１１ａ〜１１ｄ
に対応したニップロール、１３が紙送りロールである。

【０００４】上記図６に示す電子写真印刷機では、供紙
ロール８から送り出された紙７が駆動ロール９→送紙ロ
ール１０を経て印刷ロール１１ａ〜１１ｄとニップロー
ル１２ａ〜１２ｄとの間を通過する。そしてこれら印刷
ロール１１ａ〜１１ｄとニップロール１２ａ〜１２ｄと
の間を通過して、印刷された印刷紙の印刷面が定着用裏
面ヒートロール１により定着され、カッター５を経て排
紙部１６へ入る。

【０００５】本件出願人は、上記図６に示す電子写真印
刷機に適用可能な後記（１）の熱ロール両面定着用液体
現像液、及び後記（２）の定着装置、即ち、（１）高絶縁性低誘電率の炭化水素系溶媒中に主として
着色材とバインダー用樹脂とからなるトナー粒子を分散
した液体現像剤において、前記溶媒で湿潤された状態の
トナーの定着温度Ｔ₁が前記トナーの乾固物の加熱再溶
融温度Ｔ₂よりも低いことを特徴とする熱ロール両面定
着用液体現像剤。（２）熱ロールに接触する紙面温度Ｔ_RがＴ₁＜Ｔ_R＜
Ｔ₂になるように熱ロール（ここで、Ｔ₁：トナー定着
温度、Ｔ₂：トナー乾固物の加熱再溶融温度）の発熱量
を制御して、定着面の裏面から熱ロールで加熱定着する
ことを特徴とする前記熱ロール両面定着用液体現像剤に
適した定着装置。を既に提案した。

【０００６】用紙を定着装置と逆方向から再び再加熱装
置を設けることは、特開昭５９−１１７１６７や特願昭
６２−１５５９６４の特許に見られる。しかし、いずれ
も、カールの検出手段がないし、最も大きな違いとし
て、一度定着したトナーが再溶融しないように滞留時間
すなわち固化時間に対する方策が全くない。いずれも、
再加熱装置はニップ形式となっており、トナー剥離の面
からは、圧力はかけない方がはるかに良い。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】前記図６に示す電子写
真印刷機には、次の問題があった。即ち、（ａ）前記（１）の熱ロール両面定着用液体現像剤及び
前記（２）の定着装置を使用すれば、トナーを付着面に
充分に定着可能であるが、印刷定着後の紙をＡ４サイズ
に裁断するに当って、印刷紙が定着用裏面ヒートロール
１の曲率と同じ方向にカールするという問題が発生して
いる。（ｂ）このようにカールした印刷紙は、製本にすること
が難しくて、印刷機としては不適切である。（ｃ）カールを防止するために、定着用裏面ヒートロー
ル１の設定温度や抱き角及び紙の張力を変えて、テスト
した結果、定着とカールとは互いに相反する関係にあ
り、定着しやすい条件、即ち、テープ剥離性を小さくし
且つ紙中の溶剤含有量を少なくする程、カールは大きく
なり、それとは逆にカールをほとんど抑える条件では、
定着が不充分で、手でこすると、トナーが剥れる傾向に
あった。（ｄ）カールの程度は、定着用裏面ヒートロール１の設
定温度や印刷条件（何色刷りや単位面積当りの溶媒量）
により異なり、それぞれの条件によってカールをコント
ロールすることが必要である。

【０００８】本発明は前記の問題点に鑑み提案するもの
であり、その目的とする処は、定着操作時に発生する
紙のカール量をある範囲以下に抑えることができ、カ
ール発生要因（紙中水分、大気条件である温度・湿度・
印刷条件）の変化に対応でき、カール防止用ロールや
画像の汚染を防止できる電子写真印刷機の定着装置を提
供しようとする点にある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の電子写真印刷機の定着装置は、転写後の
印刷紙を裏面から加熱する定着用裏面ヒートロールと、
同ヒートロールの後流側に配設し内部に加熱手段を設け
て印刷紙を前記裏面ヒートロールに対して反対方向に巻
回して搬送するカール防止用ヒートロールと、これら裏
面ヒートロールとカール防止用ヒートロールとの間に設
けた印刷紙の冷却区間または冷却手段とを具えている。

【００１０】前記電子写真印刷機の定着装置において、
印刷紙のカールを検出してカール量を演算する演算手段
と、同カール量と基準カール量とを比較してその結果に
基づきカール防止用ヒートロールの温度を演算して同ロ
ールの温度を制御する温度制御手段とを具えるようにし
てもよい。

【００１１】

【作用】本発明の電子写真印刷機の定着装置は前記のよ
うに構成されており、次の作用が行われる。カールの起
こる理由は、図２に示すように膨張係数の違う２種の金
属を貼り合わせたバイメタルを熱したり冷したりすれ
ば、反り返る。紙も同様で、片面に湿気を与えたり、片
面を乾燥したりすると、カールが起こる。そのため、本
発明では、定着用裏面ヒートロールにより乾燥した紙面
の反対側をカール防止用ヒートロールにより乾燥させ
て、両面の伸び縮みを同程度にする。但しカール防止用
ヒートロールの設定温度を高く保持し過ぎると、最初の
定着用裏面ヒートロールで発生したカールとは反対方向
のカールが発生する。このカールは、紙中の水分、大気
条件、印刷条件等の影響を受ける。そのため、カールの
状況をセンサーにより検知して、カール防止用ヒートロ
ール温度を決定する必要がある。また定着用裏面ヒート
ロールとカール防止用ヒートロールとの間の滞留時間を
パラメータにしたときのトナー面の剥がれを印刷濃度
（光学式濃度計で測定）で表わしたのが図３で、同図３
は、印刷濃度が低い程、カール防止用ヒートロールでの
トナーの剥がれが大きいことを示している。滞留時間
は、２秒以上であり、好ましくは３．５秒以上、ベスト
は４秒以上である。以上は、定着後からカール防止ヒー
トロールまでの間を紙面を冷却させる手段として単に滞
留時間により説明したが、装置のコンパクト化、冷却の
安定性等を考慮して定着用裏面ヒートロールとカール防
止用ヒートロールとの間に冷却区間を設ける。またそこ
に例えば冷風吹付け手段あるいは内部に冷却手段をもつ
ロール等を設置しても同様の効果が得られる。

【００１２】

【実施例】次に本発明の電子写真印刷機の定着装置を図
１〜図５に示す一実施例により説明すると、図１の１が
定着用裏面ヒートロール、２がカール防止用ヒートロー
ル、３ａ、３ｂが送紙ロール、４がニップロール、５が
カッター、６が２台のレーザ式変位センサー、７が紙、
１４が排紙部、１５が熱電対、１６が温度制御装置（温
度制御手段: コンピュータ）である。（１）カールを直すためには、紙７の表裏両面から水分
を蒸発させる必要があり、定着用裏面ヒートロール１の
後に紙の表面の水分を蒸発させるために、カール防止用
ヒートロール２を設置している。（２）カールの程度は、印刷条件により左右される。こ
れは、定着用裏面ヒートロール１による溶媒の蒸発量に
差が生じて、裏面側の水分の蒸発量も影響を受けるため
である。このカールの程度は、カール防止用ヒートロー
ル２の温度を制御すれば、変わることが判った。そこで
カールの状態をレーザ式変位センサー６により検知し
て、カール防止用ヒートロール２の温度を制御する。（３）定着用裏面ヒートロール１の直後にカール防止用
ヒートロール２を配設すると、定着したトナーが剥がれ
る傾向があり、定着後、固着するまでにある滞留時間を
設定する必要がある。そのために、経路延長用ロール系
やウエブ冷却手段を設ける。（４）トナーには、次のものを使用した。攪拌機、温度
計、還流冷却器、真空脱気装置を具えた容器に脂肪族炭
化水素アイソバーＧ（エクソン社）：２１６部、芳香族
炭化水素トルエン（片山化学）：１４４部、脂肪族アル
コールエタノール（片山化学）：９０部、エチレン・酢
酸ビニル共重合体の変性体デュミランＣ−２２８０（武
田薬品）：６部、着色材ブリリアントカーミン６Ｂ（大
日精化）：１．２部を加え７０℃で６０分攪拌し、デュ
ミランを完全に溶解した後、液の温度を４０℃に保ちな
がら（このとき、デュミランは溶解した状態）容器中を
真空脱気し、トルエン、エタノールを溶媒中から除去す
ることにより、体積基準の５０％粒径が１．９５μｍの
紅トナー粒子分散液を得た。

【００１３】このトナー粒子分散液の混合溶媒をアイソ
バーＧに置換して、帯電調整剤等の常用添加剤を加えて
電子写真用液体現像剤（固形分２％）とした。このトナ
ーの溶媒湿潤状態での定着温度は８０℃、乾固物の加熱
再溶融温度は１３０℃であった。次に図１に示す電子写
真印刷機の定着装置の運転状態を説明する。

【００１４】（運転状態１）ウエブ速度を１００ｍｍ／
ｓｅｃとし、紙巾１ｍで厚み８０μの上質紙７を使用
し、溶媒の平均付着量を６．３２４ｋｇ／Ｈｒ、トナー
の付着量を０．８１２ｋｇ／Ｈｒとした。また定着用裏
面ヒートロール１には、直径４０ｍｍφで、表面がフッ
素系のロールを使用した。

【００１５】紙の入口温度が２５℃、テンション２ｋｇ
ｆ／ｍのとき、定着用裏面ヒートロール１の温度を２２
５℃に設定した。そしてカッター５を通過して排紙部１
４に達した紙７の末端部と中央部とをレーザ変位式セン
サー６により測定したところ（カール量を測定したとこ
ろ）、ｈ＝５ｍｍであった。そこでカール防止用ヒート
ロール２の設定温度を１１０℃に設定したところ、カー
ル量が０．５ｍｍ以下になり、実用上、何ら支障がなく
なった。

【００１６】なおカール防止用ヒートロール２の材質
は、定着用裏面ヒートロール１と全く同一であり、大き
さも同じである。また定着用裏面ヒートロール１を通過
して、ニップロール４と送りロール３ａとを経てカール
防止用ヒートロール２までの紙の滞留時間を４．５秒と
した。（運転状態２）テンションを５ｋｇｆ／ｍにして、カッ
ター５を通過して排紙部１４に達した紙７のカール量を
測定したところ、約９ｍｍであった。そこでカール防止
用ヒートロール２の設定温度を１２５℃に設定したとこ
ろ、カール量が０．５ｍｍ以下になった。

【００１７】なお図１の温度制御装置（コンピュータ）
１６は、２台のレーザ変位式センサー６の値を取込み、
カール防止用ヒートロール２の設定温度を変える。また
熱電対１５は、同時にこのカール防止用ヒートロール２
の表面温度をモニタリングして、温度制御装置１６へ入
力する。図４は、上記温度制御装置１６のブロック図で
ある。

【００１８】センサー部によりｈ_An、ｈ_Bnの値を測定
し、カール量演算部によりカール量を計算する。このカ
ール量の絶対値を１つのカール量の基準とカール量比較
部で比較し、ヒートロールの温度制御をするか否かを判
断する。ｎ＝１、２の時には、基準データ記憶部からΔ
ｈとＴの標準データを呼び出して、ヒートロールの温度
を修正するための温度演算を行い、ヒートロールの温度
制御を行う。このときのカール量及びヒートロールの温
度は記憶部に記憶させる。

【００１９】ｎ≧３では、カール量とヒートロールの温
度の前回値（例えばｎ＝２）及び前前回値（例えばｎ＝
１）を記憶部から呼び出してヒートロールの修正温度を
演算し、ヒートロールの温度制御を行う。このときのカ
ール量及びヒートロールの温度も記憶部に記憶させる。
図５は、上記温度制御装置１６の制御フローをもう少し
詳しく示している。センサーの入力ｈ_A,n、ｈ_B,nを取
り込む。ｎは、ｎ回目のデータであることを示してい
る。カール量を計算して、Δｈ_n＝ｈ_B,n−ｈ_A,nの絶
対値が０．５ｍｍ以上であれば、カール防止用ヒートロ
ール２の温度を変更し、０．５ｍｍ以下であれば、変更
しない。

【００２０】ｎ＝１、２回目の場合は、予め決められて
いるカール量ｏｈとカール防止用ロール２の表面温度の
基準カーブとを使って、カール防止用ロール２の温度を
調節する。一方、ｎ≧３以上の場合は、次の式を使って
補正する。

【００２１】

【数１】

【００２２】ここで、記号は下記の通りである。Ｔ_n：今回補正するカール防止用ヒートロール温度Ｔ_n-1：前回のカール防止用ヒートロール温度Ｔ_n-2：前々回のカール防止用ヒートロール温度 Δｈ_n-1：前回のカール量 Δｈ_n-2：前々回のカール量Ｍ：重み係数（通常０．５）

【００２３】

【発明の効果】本発明の電子写真印刷機の定着装置は前
記のように定着用裏面ヒートロールにより乾燥した紙面
の反対側を、紙の冷却後、カール防止用ヒートロールに
より乾燥させて、両面の伸び縮みを同程度にするので、
定着操作時に発生する紙のカール量をある範囲以下に抑
えることができる。

【００２４】またカール量をモニタリングしながらカー
ル防止用ヒートロールの設定温度を変更できるので、カ
ール発生要因（紙中水分、大気条件である温度・湿度・
印刷条件）の変化に対応できる。また定着用裏面ヒート
ロールからカール防止用ヒートロールまでの滞留時間を
考慮しており、トナーが紙に付着して完全に固着してか
ら、カール防止用ヒートロールに接するので、このカー
ル防止用ロールや画像の汚染を防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の電子写真印刷機の定着装置の一実施例
を示す側面図である。

【図２】カール現象の発生メカニズムを示す説明図であ
る。

【図３】裏面ヒートロールからカール防止用ヒートロー
ルまでの滞留時間とドットゲインとの関係を示す説明図
である。

【図４】上記定着装置の温度制御手段の制御ブロック図
である。

【図５】上記定着装置の温度制御手段の制御フロー図で
ある。

【図６】従来の電子写真印刷機を示す側面図である。

【符号の説明】

１定着用裏面ヒートロール２カール防止用ヒートロール３ａ、ｂ送紙ロール４ニップロール５カッター６レーザ式変位センサー７紙８供給ロール９駆動ロール１０送紙ロール１１ａ〜ｄ印刷ロール１２ａ〜ｄニップロール１３送紙ロール１４排紙部１５熱電対１６温度制御手段（コンピュータ）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】転写後の印刷紙を裏面から加熱する定着
用裏面ヒートロールと、同ヒートロールの後流側に配設
し内部に加熱手段を設けて印刷紙を前記裏面ヒートロー
ルに対して反対方向に巻回して搬送するカール防止用ヒ
ートロールと、これら裏面ヒートロールとカール防止用
ヒートロールとの間に設けた印刷紙の冷却区間または冷
却手段とを具えていることを特徴とした電子写真印刷機
の定着装置。
【請求項２】印刷紙のカールを検出してカール量を演
算する演算手段と、同カール量と基準カール量とを比較
してその結果に基づきカール防止用ヒートロールの温度
を演算して同ロールの温度を制御する温度制御手段とを
具えている請求項１記載の電子写真印刷機の定着装置。