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Oce Radiant定着と組合わせカラー連帳紙へ対応する両面同時転写機構

逆襲をかける電子写真 目次

  1. 電子写真方式に求められるプロダクションプリンターとしての課題
  2. Versant 3100 (富士ゼロックス)
  3. bizhub PRESS C1100 (コニカミノルタ)
  4. image PRESS C850 (キヤノン)
  5. RICOH Pro C7110(リコー)
  6. Océダイレクトイメージングテクノロジー
  7. Oce Gemini Technology
  8. Oce Radiant定着と組合わせカラー連帳紙へ対応する両面同時転写機構
  9. 花開くトナー機
  10. 液体現像への期待

Oce Radiant定着と組合わせカラー連帳紙へ対応する両面同時転写機構

先の節ではOcéのGeminiTechnologyについて説明した。ただこの技術は基本的に「モノクロ、枚葉紙」に対応するためのものであった。カラー連帳紙へも対応可能な両面同時転写機構について話を進めたい。そこには、Océの「1パス両面同時転写」へのこだわりを強く感じることができる。

トナー機における連帳プリントの問題点

通常の熱ローラ定着を用いたトナー機で連続紙を高速でプリントすることは意外と難しい。それは、一定幅の連続通紙により起こる「非通紙部の端部昇温」という問題であり、高温オフセットなどの印字不良や芯金ゴム剥離などを招く原因となる。その解決策として「非接触定着」がある。具体的には「Radiant定着」や「フラッシュ定着(意味的にはフラッシュ定着はRadiant定着の一つ)」の採用である。ただこれを用いると、GeminiTechnologyで行われた「非静電的転写」は不可能となり静電的転写を考えなくてはならなくなる。また先の理由から熱と圧力による「両面同時転写定着」も困難である。

ColorStream9000 Family

上記のような問題へ対応しているのがOcéのColorStream9000 Familyである。この中には従来からVarioStream9000としてきたものやカラー対応中心のアップグレード版であるColorStream10000が含まれる。

図1 VarioStream9000外観

このプリンターではモノクロをベースとして最大5色まで構成追加により対応可能である。

そのプリントシステムは「二つのprint unit と一つの定着unit」で構成されている。

図2 VarioStream9000 構成

Printer Module

図3 Print unitの断面とpaper path
図4 極性変換を示すOcéの特許の図

動作はモノクロ印刷時とカラー印刷時で多少異なる。

(モノクロ印刷時)
まず、LEDによりOPC上に画像潜像が書き込まれる。この潜像は現像後中間転写ベルトに1次転写される。その後用紙への2次転写が行われるが、Jemini Systemとは異なり、転写済みの定着前画像を次の定着器まで搬送するには静電的な転写が必要となる。静電転写を両面同時転写のために用いるには、表裏のトナーが同極性であると反発して適切に動作しない。

そのためここでは、裏面(表面)の中間転写ベルト上に作られたトナー像を帯電器(極性変換ユニット)で逆帯電させた後、一つの転写ヶ所の2次転写ローラによって正規の帯電特性の表面(裏面)トナー像と逆帯電された裏面(表面)トナー像を同時にロール紙へ転写が行われる。これにより両面のトナーは用紙越しに引き合うかたちとなり、転写効率も向上する。この時表裏の転写効率を合わせることも可能となる。VarioStream9000ではこの後、Radiant定着により表裏同時に赤外線ヒーターにより非接触定着される。

(多色印刷時)
多色印刷時、例えば黒とマゼンタをプリントする場合、まず黒のトナーでOPCベルト上に潜像が形成され、中間転写ベルト上に1次転写される。この時中間転写ベルトはニップされず用紙から離間している。その後マゼンタの露光現像が行われ、すでに黒画像が載っている中間転写ベルト上に1次転写される。中間転写ベルト上に印刷すべき画像がそろったところで2次転写ローラはニップし、用紙への転写が行われる。Print unitが中間転写ベルト上に転写すべき画像が完成するまで、用紙は搬送を止め、待機している。色数が増加するほどその待ち時間は増加する。

このprinterの現像プロセスはいわゆるタッチダウン現像の形である。

まず、トナーとキャリアが混ぜ合わされ帯電されたトナーが磁気ロールに搬送される。ここでトナーだけを現像ローラへ送り、一定のトナー層を形成させる。この現像ローラーにACを印加し、非接触でOPCベルト上の潜像にトナーをジャンピングさせ現像する。正式には、Tribo jump development technology と名付けされている。いわば1成分現像と2成分現像のいいとこどりであり、高速化、画質向上、耐久性などに長所を見ることが出来る。

図5 Tribo jump development technology

定着部

定着は先に述べたように赤外線を利用したRadiant定着である。

Radiant定着は「構造が比較的簡単/ジャムなどが起きずらい」などの長所の反面、「紙燃え、火災の可能性/熱効率が悪い/カラートナーとの相性が悪い/画像により定着性が弱い」などの短所も指摘されてきている。

(特許からみたRadiant定着)
Radiant定着の歴史は古い。C.F.Carlsonが初の電子写真プロセスを特許出願した1939年fileの特許にもその記載がある。ここでは熱抵抗体を発熱させて非接触の紙上にあるトナーを固定(定着)している。

ちなみに、Carlsonが定着方式例として示した他の定着方式は、ラッカーをスプレイする溶液定着であった。

図6 C.F.Carlsonの最初の特許に示されたRadiant定着

Radiant定着関連特許1はよくある形の赤外線ヒータと反射傘の組み合わせ例である。この特許ではフィルターなどが赤外線ヒータと用紙との間に差し込まれる様子が示されている。Radiant定着用ランプとフィルターの組み合わせで、消色トナーなどの対応を行う場合もある。

図7 Radiant定着関連特許1

Radiant定着関連特許2は平面ヒーターを排した構成である。この目的は安定した紙走行の確保と熱効率の向上にある。

図8 Radiant定着関連特許2

Radiant定着関連特許3は「ランプと用紙の間を遮蔽するカバーガラスに温度検知センサーを組み込んだ構成」である。この目的はカバーガラスの異常温度上昇を防ぐことと、最適なランプに放出エネルギーをコントロールすることにある。

図9 Radiant定着関連特許3

(ColorStream9000 Familyの定着)
定着部は、定着のために発熱する「赤外線加熱エレメント」、用紙焼損を防止する「シャッター」、定着表面をローラで平滑化する「平滑ユニット」、定着後の用紙の温度を低下させる「冷却ユニット」、などで構成されている。

VarioStream9000の定着ユニットでは赤外線により用紙温度を約130℃に加熱して定着を行っている。この時発熱体の温度は約800℃となる。このため、絶対に火災などは起きないように対策する必要がある。

図10 VarioStream9000の定着部構成
図11 特許に示されたVarioStream9000の定着部

Radiant定着を行うに当たっては「シャッター機構の設置」は極めて重要である。

特許に示されたVarioStream9000の定着部の定着部を見てみよう。

赤外線発熱体は定着する必要のない時はシャッターが閉じられ、火災などの危険性を防止している。

用紙が走行し定着が行われるとき、シャッターが開き紙上のトナーを加熱する。

特許図の下部に示した機構はシャッターの制御機構の基本図である。シャッターは通常閉まる方向に力が加えられている。突然電源遮断などが発生した場合、ソレノイドなどの制御機構が動作し爪が外れる。バネは矢印方向に力を受けているので、ばねはダンパーとともに矢印方向へ動作し、ケーブルを動作させる。それによりプーリが回転し、チェーンが動き、これによって表裏のシャッターは閉じる方向へ動作することとなる。更には、用紙下側とヒーターの間にはワイヤーが設置され紙の燃焼を防止している。もしも火災の起きた場合でも、定着部の左右にはprint module などへの延焼を防ぐシャッターが設置されている。

次のビックリ箱は何?

「1パス両面同時転写」に対するOcéのこだわりはお分かり頂けたであろうか。10年以上前からPOD時代を先取りしようとして、Océの提案は続けられてきた。PODなどが本格的に広まってきた今日、次のOcéの繰り出す手は何であろう。タンデム方式などの一般化により急激に進展してきたプリンターの技術にどうマッチさせるのか。それはRadiant定着との組み合わせではないかも分からない。ますます次のビックリ箱を早く見てみたい気持ちが増しているこの毎日である。

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