(57)【要約】  支持体の第１面に被着されたトナー像をマイクロ波を用い最終固着温度より低い仮固着温度まで加熱して第１面に仮固着させ、第２面にトナー像が被着された後マイクロ波を用い最終固着温度まで加熱することにより、支持体の第１面及び第２面に一括してトナー像を固着させる。
2007511795.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持体の第１面及び第２面に被着されたトナー像を固着させる方法であって、
支持体の第１面に被着されたトナー像をマイクロ波を用い最終固着温度より低い仮固着温度まで加熱して第１面に仮固着させるステップと、
第２面にトナー像が被着された後マイクロ波を用い最終固着温度まで加熱することにより支持体の第１及び第２面に一括してトナー像を固着させるステップとを、
有する方法。
【請求項２】
請求項１記載の方法であって、支持体の第１面に対するトナーの接着度が引き続いて第２面印刷を行える程度に十分となるよう、且つ得られる画質の如何にはかまわないで、上記仮固着温度を設定して実行される方法。
【請求項３】
請求項１記載の方法であって、ガラス転移が始まる初期温度での値に対し、それより５０℃高い基準温度での弾性係数Ｇ’の値が、１０-5倍未満好ましくは１０-7倍未満となるトナーを用いて、実行される方法。
【請求項４】
請求項３記載の方法であって、約５０℃未満の幅を有する温度範囲内で固相から液相への相転移が生じるトナーを用いて、実行される方法。
【請求項５】
請求項４記載の方法であって、上記相転移温度範囲が６０℃超の領域好ましくは約７５℃〜約１２５℃の範囲内にあるトナーを用いて、実行される方法。
【請求項６】
請求項５記載の方法であって、上記仮固着温度を約９０℃〜１００℃の温度範囲内にある温度に設定して実行される方法。
【請求項７】
請求項６記載の方法であって、上記最終固着温度を約１００℃超に設定して実行される方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像キャリア乃至印刷対象物の上、特にシート状又はウェブ状の印刷対象物の上にトナーを固着させる技術に関し、好ましくはディジタルプリンタにて実施される。
【背景技術】
【０００２】
静電印刷、電子写真印刷等のディジタル印刷手法においては、まず静電潜像を形成し、形成された潜像を帯電トナー粒子により現像し、そして形成されたトナー像を印刷対象物（画像を受容する支持体(substrate)例えば紙）の上に転写する。印刷対象物上に転写されたトナー像をその印刷対象物に固着させるには、トナー、印刷対象物又はその双方を加熱しトナーを軟化させればよい。こうしたプロセスを実行することによって、トナー粒子が印刷対象物に（恐らくはまた互いに）結合することとなる。
【０００３】
理屈から言って、印刷された画像を保護するには接触を伴わない固着手法（コンタクトレス固着法）を採用するのが望ましい。コンタクトレス固着法には、更に、トナー接着力の減損を回避できるという効果があり、それによって装置の寿命を延ばし且つ装置の信頼性を高めることができる。
【０００４】
【特許文献１】米国特許第６７４０４６２号明細書
【特許文献２】米国特許第６６８３２８７号明細書
【特許文献３】米国特許第６６８６５７３号明細書
【特許文献４】米国特許出願公開第２００２−０１００７５４号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
マイクロ波を用いた固着法が検討されているのは、こうした目的を達成するためである。しかしながら、マイクロ波固着法においては個々の支持体が支持体毎に加熱され、それに伴い支持体内部の水分が失われる。支持体が高温例えば１００℃超まで加熱されその結果支持体内部の水分がかなりの程度失われると、支持体が大きく歪みまた乾燥するためその印刷対象物に対する更なる処理に支障を来すこととなりかねない。特に、両面印刷時には、マイクロ波固着器に支持体を２回通す必要があるため、この乾燥作用が特に問題となる。即ち、マイクロ波加熱を実現する上で支持体内の水分は不可欠なものであり、マイクロ波固着器に最初に通したとき（表面印刷時）に支持体内部の水分が失われていると、二回目に通したとき（裏面印刷時）に首尾よく加熱できないだけでなく、既に表面に印刷されている画像がまた溶け出してしまう。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の目的は、印刷対象物即ち支持体上にトナーを好適に固着させること、特に好ましくはシート状の印刷対象物乃至支持体上に多色画像を両面印刷できるようにすることにある。この目的を達成するため、本発明においては、支持体の第１面に被着されたトナー像をマイクロ波を用い最終固着温度(final fxing temperature)より低い仮固着温度(prefixing temperature)まで加熱して第１面に仮固着させ、第２面にトナー像が被着された後マイクロ波を用い最終固着温度まで加熱することにより、印刷対象物の第１面に被着済のトナー像と第２面に被着済のトナー像とを一括して固着させる。
【０００７】
ここに、マイクロ波固着器による固着結果は、基本的に、その固着器に通された支持体例えば紙をその固着器内で何度まで加熱するかという動作時温度によって変わる。固着器による固着結果を大まかに分類し、低温動作時の結果から高温動作時の結果へという順で並べると、次のようになる。
【０００８】
１．トナー不固着。即ち、支持体に対してトナーが全く結合していないかその結合度が不十分であるため、トナーを支持体から容易に刮ぎ落とすことができる状態。
２．トナー一部固着。即ち、熔融したトナーが支持体に均一に結合していないため、ちょっとした手を加えるだけで支持体から除き去ることができる状態。
３．トナー固着、但し光沢(luster)が不均一。即ち、トナーを支持体から刮ぎ落とすことこそできないが、光沢が不均一である分画質が損なわれている状態。
４．トナー固着、しかも固着状態及び画像状態が良好。
【０００９】
本発明の好適な実施形態においては、第１面に形成したトナー像を仮固着させる。その際の温度即ち仮固着温度は、支持体の第１面に対するトナー接着度が引き続いて第２面印刷を開始するのに十分となるよう、且つ得られる画質の如何にはかまわないで設定しておく。即ち、上掲の分類でいうと範囲３に当たる固着状態が得られるようにする。第２面印刷は、上掲の分類でいうと範囲４に当たる固着状態が得られるよう、即ち第１面被着トナー像及び第２面被着トナー像双方が最終的に堅固に固着され良好な質の画像が得られるよう、行う。
【００１０】
なお、上掲の各範囲間の移り変わりは連続的なものであり境界が定かでないので、計測によって精密に範囲を弁別することはできない。加えて、ある固着結果乃至固着状態が実現される温度は、使用しているトナー素材に強く依存しており、トナー素材によって大きく変わる。本発明を実施するのに好ましいトナーは、熔融時にその弾性係数Ｇ’が非常に急峻に下降するトナーである。なかでも、ガラス転移が始まる初期温度での値に対し、それより５０℃高い基準温度での弾性係数Ｇ’の値が、１０-5倍未満好ましくは１０-7倍未満となるトナーを用いることが、特に推奨される。この種のトナーはＳＭＴ(sharp-melting toner)トナーと呼ばれており、特許文献１〜４によって既に開示されている。
【００１１】
こうした特性を有するトナー素材を使用した場合、不均一光沢を伴う固着結果が得られ始めるのは約９０℃からであり、均一光沢を伴う良好な固着結果は約１００℃超の温度でのみ得られる。従って、シートの第１面及び第２面にトナー像を被着させる際は、第１面へのトナー像形成後におけるマイクロ波固着器による第１面加熱を、良好な画質は得られないが支持体に対するトナーの接着度は良好になる約９０℃〜１００℃の温度までの加熱にとどめるのが、特に望ましい。このようにして第１面に仮固着されたトナー像は、第２面へのトナー像被着に際し攪乱を受けにくく、また接触しても損傷しにくい像になる。第２面にトナー像を被着させたら、支持体を約１００℃を上回る固着温度まで加熱することによって、トナー像を第１面及び第２面に一括して固着させる。こうした手順を踏まえることによって、支持体に加わる負荷及び乾燥の度合いが最低限度に抑制且つ保持されることとなるため、更なる処理を従来より簡潔簡便に行えるようになるだけでなく、第１面印刷時におけるマイクロ波固着器のセッティング（特に電力セッティング）と第２面印刷時におけるそれとを従来と違い同一にすることができる。そのため、本発明の好適な実施形態によれば、支持体に加わる応力を抑えられるだけでなく、エネルギ節約という効果も得られる。
【００１２】
本発明の好適な実施形態においては、平均温度約５０℃〜７０℃で柔軟性を呈するドライトナーを使用する。この種のトナーは、従来方法を用いてグラインドすることにより、約４〜８μｍの所望トナー粒径にすることができる。また、本実施形態にて使用するトナーは、現像温度では熔融せずまた粘性も呈さないが、それより高い温度例えば約９０℃では流動性がよい低粘度の流体になるトナーとする。毛細管現象をうまく利用すれば、その種のトナーは、外圧を加えないで印刷対象物上に定着させることができ、また接触無しで印刷対象物に接着させることができる。この種のトナーは、更に、除熱又は冷却によって非常に急速に硬化及び固着していき、印刷物にふさわしい良好な光沢面を形成する。これは、とりわけ粒子境界が形成されないためであり、色彩を有するカラートナーにおいて有用な性質である。
【００１３】
本発明の好適な実施形態にて使用するトナーは、ガラス転移が始まる初期温度での値に対し、それより５０℃高い基準温度での弾性係数Ｇ’の値が、１０-5倍未満好ましくは１０-7倍未満となるトナーである。
【００１４】
本発明の好適な実施形態における定義によれば、トナーの「ガラス転移が始まる初期温度」とは、温度対弾性係数Ｇ’の関係を示すトレンド関数に接する二種類の接線の交点、即ちガラス転移前の部分での接線とガラス転移後の部分での接線とが交差する温度値のことである。本発明の好適な実施形態では、好ましくは、固相から液相への相転移が約３０°Ｋ〜約５０°Ｋの幅を有する温度範囲即ち温度窓で生じるトナーを用いる。この温度窓は６０℃超の温度領域に設けるべきであり、好ましくは７０℃〜１３０℃の温度範囲内、更に好ましくは７５℃〜１２５℃の温度範囲内にこの温度窓があるトナーを使用する。
【００１５】
原理的には、１００ＭＨｚ〜１００ＧＨｚのマイクロ波帯に属する周波数全てを使用することができる。通常は、ＩＳＭ帯（産業・科学・医療用に解放されている帯域）に属する周波数、好ましくは２．４５ＧＨｚを使用する。但し、上に示した広大な周波数範囲に属する他の周波数を用いてもよく、うまくすれば、印刷対象物によってではなくトナーによって、普通より高い吸収率で輻射エネルギを吸収させることもできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、図１及び図２を参照して本発明に関し説明を行う。以下の説明から、上述したもの以外のものを含め、本発明にて採用した新たな手法が明らかとなろう。但し、本発明は、図示及び説明した実施形態に限定されるべきものではない。
【００１７】
図１に、三種類のトナー例について弾性係数Ｇ’のトレンド関数値の計測結果を示す。弾性係数Ｇ’のトレンド関数値は、直径４０ｍｍの平行板を備えたボーリンレオメータによるレオロジー的計測によって、決定した。温度は、角周波数１ｒａｄ／ｓ即ち周波数０．１６Ｈｚにて、５０℃〜２００℃の範囲内で連続的に変化させた。計測時歪は、サンプルにニュートン運動たる剪断希釈(shear dilution)が生じないように設定した。その結果固相から液相への急峻な転移を呈したトナーは一種類だけであった。そのトナーの弾性係数Ｇ’は最終的には約１．００×１０-2という値に達し、その結果そのトナーについては５．０×１０-8というＧ’比が得られた。
【００１８】
図２に、本発明の一実施形態に係るトナー像固着装置の斜視外観例を模式的に示す。図中部分的に示されているコンベアベルト１上にはシート状の印刷対象物を載せることができ、またこのコンベアベルト１によってそれらを次々と移送することができる。このコンベアベルト１は、基本的に２個の発振器２及び３を有する固着装置、特にそのスリット４内を通り抜けている。このスリット４の幅は発振器２及び３よりも狭い。また、発振器２の位置と発振器３の位置は互いにずれている。
【００１９】
図２中に示されているように、発振器２及び３内には、コンベアベルト１又はその上の印刷対象物が存する面内に極大点が生じるよう、マイクロ波５の定常波を発生させる。印刷対象物及びその上のトナー像はこのマイクロ波によって加熱され、ひいてはトナー像が熔融する。熔融したトナー像は、発振器２及び３の外で除熱又は冷却されるとその印刷対象物に固着する。また、この図から看取できるように、発振器２及び３は、互いに他に対し、マイクロ波５の１／４波長分だけずれた位置に配置されている。このようにずらしてあるのは、マイクロ波５が極大となる点の位置を応分だけずらし、印刷物及びトナー像を略均等に加熱するためである。
【００２０】
マイクロ波を発生させるため、発振器２及び３に対しては電圧源６から交流電圧を供給する。コンベアベルト１及びその上の印刷対象物は、矢印７の方向に沿って発振器２及び３内を通り抜ける。その際の速度は例えば最高１ｍ／ｓとする。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】三種類のトナーについてのトレンド関数値計測結果を対比して示した図である。
【図２】マイクロ波固着器の模式的斜視図である。
【図１】
2007511795.tif 000003
【図２】
2007511795.tif 000004
【手続補正書】
【提出日】平成18年8月31日(2006.8.31)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持体の第１面及び第２面に被着されたトナー像を固着させる方法であって、
支持体の第１面に被着されたトナー像をマイクロ波を用い最終固着温度より低い仮固着温度まで加熱して第１面に仮固着させるステップと、
第２面にトナー像が被着された後マイクロ波を用い最終固着温度まで加熱することにより支持体の第１及び第２面に一括してトナー像を固着させるステップとを、
有する方法。
【請求項２】
請求項１記載の方法であって、支持体の第１面に対するトナーの接着度が引き続いて第２面印刷を行える程度に十分となるよう、且つ得られる画質の如何にはかまわないで、上記仮固着温度を設定して実行される方法。
【請求項３】
請求項１記載の方法であって、ガラス転移が始まる初期温度での値に対し、それより５０℃高い基準温度での弾性係数Ｇ’の値が、１０−５倍未満好ましくは１０−７倍未満となるトナーを用いて、実行される方法。
【国際調査報告】
2007511795.tif 000005
2007511795.tif 000006