定着ユニット、画像形成システムおよび定着方法
【課題】シート上のトナーの定着力を向上する。
【解決手段】画像形成システム１では、樹脂を含む粒子が揮発性の溶媒に分散された液体トナーによりシート９の被転写面９１上にトナー画像が形成される。定着ユニット６は、被転写面９１上のトナー画像を裏面９２側から加熱する予備定着部６３を備え、予備定着部６３を通過したシート９は、本定着部６０の本体部６１の内部空間６１３へと移動する。内部空間６１３では液体トナーの粒子が溶融する温度の雰囲気が形成されており、被転写面９１上の粒子が溶融されてシート９上に定着される。これにより、被転写面９１上にて液体トナーの溶媒が残存することが防止され、シート９上のトナーの定着力を向上することが実現される。
【解決手段】画像形成システム１では、樹脂を含む粒子が揮発性の溶媒に分散された液体トナーによりシート９の被転写面９１上にトナー画像が形成される。定着ユニット６は、被転写面９１上のトナー画像を裏面９２側から加熱する予備定着部６３を備え、予備定着部６３を通過したシート９は、本定着部６０の本体部６１の内部空間６１３へと移動する。内部空間６１３では液体トナーの粒子が溶融する温度の雰囲気が形成されており、被転写面９１上の粒子が溶融されてシート９上に定着される。これにより、被転写面９１上にて液体トナーの溶媒が残存することが防止され、シート９上のトナーの定着力を向上することが実現される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シート上に形成されたトナー画像を当該シートに定着させる技術、および、シート上に画像を形成する画像形成システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、電子写真方式の印刷装置が用いられており、このような印刷装置では、感光体上に形成されたトナー画像を印刷媒体に転写し、印刷媒体上のトナー画像を印刷媒体に定着させることにより印刷物が作製される。例えば、特許文献１では、エッチング耐性を有する湿式トナー（液体トナー）により感光ドラムの外周面上に形成されたトナー画像を、感光ドラムと対象物の被転写面との間に転写電圧を作用させて行う静電転写により対象物の導電層上に転写し、転写されたトナー画像を対象物上に定着させることによりレジストパターンを形成する手法が開示されている。また、特許文献１では、レジストパターンが形成された対象物に対してエッチングを行うことにより、対象物上に配線パターンを形成する技術も開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２７０３９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、液体トナーでは、揮発性の溶媒に粒子が分散されており、液体トナーにより形成されたトナー画像を対象物であるシート上に定着させる際には、当該粒子が溶融する温度の雰囲気中にシートが配置される。この場合、液体トナーの表面の粒子が先に溶融するため、液体トナーの内部、特に、液体トナーとシートとの接触面近傍における溶媒が揮発しにくくなる。これにより、溶媒が接触面近傍にて残存する状態が生じてしまい、定着後におけるシート上のトナーの定着力（付着力）が低下してしまって、トナーがはがれやすくなるなどの不都合が生じてしまう。
【０００５】
本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、シート上のトナーの定着力を向上することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に記載の発明は、シート上に形成されたトナー画像を前記シートに定着させる定着ユニットであって、樹脂を含む粒子が揮発性の溶媒に分散された液体トナーによりシートの一の主面上に形成されたトナー画像を他の主面側から加熱する予備定着部と、前記粒子が溶融する温度の雰囲気を形成し、前記予備定着部を通過した前記シートを前記雰囲気中に配置することにより、前記液体トナーの前記粒子を溶融させて前記シート上に定着させる本定着部とを備える。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の定着ユニットであって、前記シートが長尺であり、前記予備定着部が、長手方向に移動する前記シートの前記他の主面と当接して前記シートの移動方向を変更する外周面を有するとともに、前記外周面が加熱されるローラを備える。
【０００８】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の定着ユニットであって、前記本定着部が、前記シートが通過する空間を形成する本体部と、前記本体部内に温風を供給する温風供給部とを備え、前記定着ユニットが、前記本体部内の前記温風を前記ローラへと導く手段をさらに備え、前記温風により前記ローラが加熱される。
【０００９】
請求項４に記載の発明は、請求項２に記載の定着ユニットであって、前記本定着部が、前記シートが通過する空間を形成する本体部と、前記本体部内に温風を供給する温風供給部とを備え、前記本体部が、前記シートが通過する上部開口および下部開口を有し、前記上部開口の上方に前記ローラが配置されることにより、前記ローラが前記上部開口から流出する前記温風により加熱される。
【００１０】
請求項５に記載の発明は、請求項１ないし４のいずれかに記載の定着ユニットであって、前記シートの前記一の主面が前記溶媒に対して非浸透性を有する。
【００１１】
請求項６に記載の発明は、シート上に画像を形成する画像形成システムであって、シート上にトナー画像を形成する画像形成装置と、前記シート上のトナー画像を前記シートに定着させる請求項１ないし５のいずれかに記載の定着ユニットとを備える。
【００１２】
請求項７に記載の発明は、シート上に形成されたトナー画像を前記シートに定着させる定着方法であって、樹脂を含む粒子が揮発性の溶媒に分散された液体トナーによりシートの一の主面上に形成されたトナー画像を他の主面側から加熱する工程と、前記粒子が溶融する温度の雰囲気中に前記シートを配置することにより、前記液体トナーの前記粒子を溶融させて前記シート上に定着させる工程とを備える。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、シート上のトナーの定着力（付着力）を向上することができる。
【００１４】
また、請求項２の発明では、シート上の液体トナーを他の主面側から容易に、かつ、効率よく加熱することができ、請求項３および４の発明では、定着ユニットにおけるエネルギー効率を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】画像形成システムの構成を示す図である。
【図２】本体部の平面図である。
【図３】シート上に画像を形成する処理の流れを示す図である。
【図４】シート上の液体トナーを抽象的に示す図である。
【図５】シート上の液体トナーを抽象的に示す図である。
【図６】比較例に係るシート上の液体トナーを抽象的に示す図である。
【図７】定着ユニットの他の例を示す図である。
【図８】定着ユニットのさらに他の例を示す図である。
【図９】定着ユニットのさらに他の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図１は、本発明の一の実施の形態に係る画像形成システム１の構成を示す図である。図１中のＸ方向およびＹ方向は互いに垂直かつ水平な方向となっており、Ｚ方向はＸ方向およびＹ方向に垂直な方向（鉛直方向）となっている。
【００１７】
図１の画像形成システム１は、例えば厚さが数十マイクロメートル（μｍ）である長尺のシート９上に画像を形成するものであり、シート９は、樹脂（例えば、ポリイミド）にて形成されるとともに可撓性を有するフィルムである絶縁性基材９３、および、絶縁性基材９３の一の主面全体に形成されるとともに、比抵抗が１０−６Ω・ｃｍ以上１０３Ω・ｃｍ以下の導電層９４（例えば、銅箔（Ｃｕ））を有する。本実施の形態では、シート９の導電層９４の表面９１（後述するように、感光ドラム３１上のトナー画像が転写されるシート９の一の主面であり、以下、「被転写面９１」という。）上にトナー画像が形成され、当該トナー画像を導電層９４上に定着させてレジストパターンが形成される。レジストパターンが形成されたシート９では、後続の工程にて、導電層９４のレジストパターンから露出している部位（すなわち、トナー画像により被覆されていない部位）にエッチング液を付与することにより当該部位が絶縁性基材９３上から除去され、その後、シート９上からレジストパターン（すなわち、トナー画像）を除去することにより、シート９上に銅による配線パターンが形成される。これにより、複数のフレキシブル回路基板が連続したシート状部材である回路基板シートが作製される。
【００１８】
図１に示すように、画像形成システム１は、電子写真方式にてシート９上にトナー画像を形成する画像形成装置１１、シート９の被転写面９１に形成されたトナー画像を被転写面９１に定着させる定着ユニット６、および、画像形成装置１１の下方にてシート９を（＋Ｙ）方向に移動するとともに、定着ユニット６の後述する本定着部６０の近傍にて（−Ｚ）方向に移動する移動機構２を備える。
【００１９】
画像形成装置１１は、電子写真方式にて感光ドラム３１上にトナー画像を形成するプロセスユニット３、当該トナー画像上から感光ドラム３１の外周面に所定の電位を付与する第１電位付与部４、および、シート９に接触して被転写面９１に所定の電位を付与する第２電位付与部５を備える。以下の説明では、第１電位付与部４により感光ドラム３１に付与される電位を「第１電位」といい、第２電位付与部５により被転写面９１に付与される電位を「第２電位」という。
【００２０】
プロセスユニット３は、減速機を介してモータ（図示省略）に接続される直径２５０ｍｍの感光ドラム３１を備え、感光ドラム３１は、図１中のＸ方向に平行な回転軸３１０を中心として図１中における時計回りに回転する。感光ドラム３１は、アルミニウム等の金属により形成されるとともに回転軸３１０を中心とするドラム本体３１１を有し、ドラム本体３１１は電気的に接地される。
【００２１】
ドラム本体３１１の外周面には、例えば、フタロシアニン顔料を有する単層型有機感光体（以下、単に「感光体３１２」という。）が一様に塗布される（または、蒸着される）。なお、感光ドラム３１の直径は２５０ｍｍには限定されないが、好ましくは２００ｍｍ以上４００ｍｍ以下とされる。また、感光体３１２は、フタロシアニン顔料を有する単層型有機感光体以外に、例えば、アモルファスシリコン等の無機感光体により形成されてもよい。
【００２２】
プロセスユニット３は、また、感光ドラム３１の（＋Ｚ）側において感光ドラム３１に対向して設けられて感光体３１２を帯電させる帯電器３２、画像形成用の光を出射して感光体３１２の外周面に静電潜像を形成する潜像形成部３３、揮発性の溶媒（例えばイソパラフィン系の絶縁性のキャリア液）に樹脂を含む粒子が分散された液体トナーにより感光体３１２上の静電潜像を現像して感光体３１２の外周面上にトナー画像を形成する現像部３４、感光体３１２の表面をクリーニングするクリーナ３５、および、光を出射して感光体３１２を除電する除電器３６を備える。
【００２３】
プロセスユニット３では、帯電器３２から感光ドラム３１の回転方向（すなわち、図１中の時計回り）に沿って潜像形成部３３、現像部３４、クリーナ３５および除電器３６が、感光ドラム３１の周囲に配置されており、現像部３４には、現像液である液体トナーを供給するトナー供給部（図示省略）が接続されている。また、画像形成装置１１では、第１電位付与部４も、現像部３４とクリーナ３５との間において感光ドラム３１の周囲に配置されている。
【００２４】
第１電位付与部４は、コロナ放電によりイオンを発生させ、当該イオンを感光体３１２に付与することにより感光体３１２を帯電させるコロナ帯電機構であり、本実施の形態では、第１電位付与部４としてスコロトロンが利用されて感光体３１２に第１電位が付与される。また、プロセスユニット３の帯電器３２も、第１電位付与部４と同様に、コロナ放電により感光体３１２を帯電させるコロナ帯電機構である。
【００２５】
第２電位付与部５は２つの接触子５１を備え、接触子５１は、導電性材料にて形成されるブラシ（例えば、カーボンブラシや導電性毛ブラシ）を有する。各接触子５１は図示省略の支持部材により支持されており、シート９の導電性の被転写面９１に直接当接する。各接触子５１の電極は電気的に接地されているため、シート９の被転写面９１も電気的に接地される。換言すれば、第２電位付与部５の接触子５１により、シート９の被転写面９１に接地電位である第２電位が付与される。
【００２６】
画像形成装置１１では、感光ドラム３１の（−Ｚ）側において、移動機構２により感光ドラム３１に対向して移動するシート９の被転写面９１が、第１電位付与部４とクリーナ３５との間にて感光ドラム３１の外周面に最も接近する。そして、第１電位付与部４および第２電位付与部５による電位の付与により、感光ドラム３１とシート９とが最も接近する位置において、感光ドラム３１とシート９の被転写面９１との間に所定の転写電圧が作用し、感光ドラム３１の外周面上のトナー画像がシート９の被転写面９１上に転写される。以下の説明では、感光ドラム３１の外周面とシート９の被転写面９１とが最も接近する位置を「転写位置」と呼ぶ。転写位置は、プロセスユニット３に対して相対的に固定された位置となる。画像形成装置１１では、第１電位付与部４および第２電位付与部５が、転写位置において感光ドラム３１とシート９の被転写面９１との間に所定の転写電圧を作用させてトナー画像をシート９に転写するトナー画像転写部となっている。
【００２７】
定着ユニット６は、液体トナーにより被転写面９１上に形成されたトナー画像を被転写面９１とは反対側の主面（以下、「裏面」という。）９２から加熱する予備定着部６３、および、被転写面９１上の液体トナー中の粒子を溶融させてシート９上に定着させる本定着部６０を備える。定着ユニット６は、移動機構２によるシート９の移動方向において上記転写位置よりも下流側（すなわち、シート９の各部位が転写位置よりも後に通過する位置）に配置されており、予備定着部６３は、転写位置から（＋Ｙ）方向へと移動するシート９の移動方向を（−Ｚ）方向に変更するローラ６３１を有する。
【００２８】
本定着部６０は本体部６１を有し、本体部６１の内部には、（−Ｚ）方向に移動するシート９が通過する空間（以下、「内部空間」という。）６１３が形成される。また、本体部６１には、供給管６２１および排出管６２２を介して温風供給部６２が接続され、内部空間６１３には温風供給部６２から供給管６２１を介して温風が供給され、液体トナーに含まれる粒子が溶融する温度の雰囲気が形成される。また、排出管６２２内は減圧されており、内部空間６１３内の温風は排出管６２２を介して強制的に排出され、温風供給部６２にて再度加熱される。これにより、温風供給部６２にて温風が効率よく生成される。画像形成システム１では、予備定着部６３を通過したシート９が、内部空間６１３内の温風の雰囲気中に配置されることにより、液体トナーの粒子が溶融してシート９の被転写面９１上に定着され、レジストパターンとなる。
【００２９】
図２は、本体部６１の平面図である。本体部６１はＺ方向に移動するシート９が通過する上部開口６１１および下部開口６１２（図１参照）を有する。本体部６１の（＋Ｚ）側の面上において、シート９の（＋Ｙ）側にはＸ方向に長い板状の補助部材６１４が設けられ、上部開口６１１においてシート９の被転写面９１側（（＋Ｙ）側）の部位の大部分が閉塞される。本体部６１の内部空間６１３内の温風の一部は熱対流により上部開口６１１の裏面９２側の部位から流出して、裏面９２に沿って上方へと移動する。図１に示すように、予備定着部６３のローラ６３１は、本体部６１の上方（（＋Ｚ）側）かつシート９の裏面９２側に配置されており、温風の上昇流によりローラ６３１の外周面が加熱されることとなる。このように、本定着部６０の本体部６１は、予備定着部６３のローラ６３１を加熱する加熱源ともなっている。
【００３０】
図１の移動機構２は、トナー画像が転写される前のロール状のシート９を保持するとともにシート９を転写位置へと供給するシート供給部２０１、転写位置においてシート９を裏面９２側から支持するとともに定着ユニット６へと導く転写ローラ２０２、および、定着ユニット６の下流側に設けられるとともに既述のローラ６３１により（−Ｚ）方向へと移動するシート９の移動方向を（＋Ｙ）方向に変更するローラ２０３を備える。また、移動機構２によるシート９の移動方向においてローラ２０３よりも下流側には、定着ユニット６によりトナー画像が定着されたシート９を巻き取って回収するシート回収部（図示省略）が設けられる。本実施の形態では、移動機構２によるシート９の移動速度は、毎分約２ｍ〜３ｍとされる。
【００３１】
実際には、定着ユニット６とシート回収部との間には、エッチング装置やレジスト除去装置が設けられており、レジストパターンが形成されたシート９の部位はエッチング装置およびレジスト除去装置を順に通過する。エッチング装置では、導電層９４のレジストパターンから露出している部位（すなわち、トナー画像により被覆されていない部位）にエッチング液を付与することにより当該部位が絶縁性基材９３上から除去され、レジスト除去装置では、シート９上からレジストパターン（すなわち、トナー画像）が除去され、シート９上に銅による配線パターンが形成される。
【００３２】
図３は、画像形成システム１がシート９上に画像を形成する処理の流れを示す図である。なお、図３中のステップＳ１１〜Ｓ１５は感光体３１２の一部に注目した処理の流れを示しており、感光体３１２全体に対しては実際にはこれらのステップは時間的にほぼ並行して行われる。また、ステップＳ１６，Ｓ１７はシート９の一部に注目した処理の流れを示しており、実際には、これらのステップがシート９の連続する部位に対して時間的に連続して行われる。
【００３３】
図１に示す画像形成装置１１では、まず、感光ドラム３１が回転軸３１０を中心として図１中における時計回りに一定の回転速度にて回転を開始するとともに、移動機構２においてシート供給部２０１およびシート回収部がそれぞれ反時計回りに回転することにより、シート９の長手方向への移動が一定の速度にて開始される。プロセスユニット３では感光ドラム３１の回転により、回転軸３１０を中心とする環状部材である感光ドラム３１が、周囲に配置された各周辺構成（すなわち、帯電器３２、潜像形成部３３、現像部３４、第１電位付与部４、クリーナ３５および除電器３６）に対して外周面に沿って連続的に循環移動し、これらの周辺構成による感光体３１２に対する処理が開始される。
【００３４】
帯電器３２では、対向する位置へと到達する感光体３１２の一部（以下、「対象部位」と呼ぶ。）に電荷が順次付与され、対象部位の表面を、例えば、＋７００Ｖ（ボルト）にて一様に帯電させる（ステップＳ１１）。帯電後の対象部位は潜像形成部３３の光の照射位置へと連続的に移動する。
【００３５】
潜像形成部３３は、所定の波長の光を出射する複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）が配列されたＬＥＤアレイを光源として有する。潜像形成部３３には、シート９の被転写面９１上に形成されるトナー画像の画像データが入力され、画像データに応じて画像形成用の光が感光体３１２に向けて出射される。感光体３１２の対象部位において光が照射された部位では、表面の電荷が感光体３１２内に移動することにより、表面電位が＋１００Ｖまで低減される。また、光が照射されない部位は帯電状態がそのまま維持されるため、感光体３１２の表面には電荷の分布による画像（すなわち、静電潜像）が形成される（ステップＳ１２）。潜像形成部３３の光源は、必ずしもＬＥＤである必要はなく、例えば、半導体レーザや、ランプと液晶シャッタとを組み合わせたものであってもよい。
【００３６】
感光ドラム３１において静電潜像が形成された部分（対象部位）は現像部３４に対向する位置へと移動する。現像部３４では、現像ローラ３４１が現像バイアス電源３４３に接続されており、現像バイアス電源３４３により、＋５００Ｖの電位が付与されている。そして、現像ローラ３４１と静電潜像との間のバイアス電圧により、液体トナー中においてプラスに帯電している粒子（すなわち、液体トナーの溶媒中に分散されるとともに感光体３１２の表面と同じ極性に帯電している粒子）が溶媒と共に静電潜像に付与される（ステップＳ１３）。本実施の形態では、粒子として、粒径が０．１μｍ以上２μｍ以下（より好ましくは、０．１μｍ以上０．５μｍ以下）のものが使用される。粒子の主成分は酢酸ビニル（Ｃ４Ｈ６Ｏ２）である。
【００３７】
感光体３１２の表面と同じ極性であるプラスに帯電している粒子は、感光体３１２上の対象部位において、潜像形成部３３により表面電位が低減された部位にのみ付着し、これにより、静電潜像が現像される。すなわち、感光体３１２の外周面上の対象部位に、粒子による転写前のトナー画像が形成される。実際には、粒子の周囲には液体トナーの溶媒も存在している。
【００３８】
現像部３４では、対象部位上の不要な液体トナーは、現像ローラ３４１の（−Ｚ）側（すなわち、感光ドラム３１の循環移動の下流側）に位置するスキージローラ３４２により掻き取られて現像部３４へと戻される。スキージローラ３４２はスキージ用電源３４４に接続されており、スキージ用電源３４４により、＋５００Ｖの電位が付与されている。そして、スキージローラ３４２が図１中の時計回りに回転して液体トナーを掻き取ることにより、感光体３１２上の余剰の液体トナー（すなわち、潜像形成部３３により表面電位が低減された部位上に過剰に付与された液体トナー、および、表面電位が低減されなかった部位であるバックグラウンド上に付与された液体トナー）が回収される。
【００３９】
次に、感光ドラム３１の循環移動において転写位置よりも手前に配置された第１電位付与部４により、感光体３１２上に現像されたトナー画像上から、感光体３１２の外周面に液体トナー中の粒子の帯電極性と同じ極性であるプラスの第１電位が付与される（ステップＳ１４）。これにより、感光体３１２の外周面の対象部位全体が、帯電器３２による帯電と同程度、または、絶対値において大きい電位（本実施の形態では、約＋８００Ｖ）まで帯電する。なお、対象部位では、粒子の付着領域における電位と非付着領域における電位とが僅かに異なっているが、この程度の電位差は後述する粒子の転写にはほとんど影響しない。また、当該電位差は、第１電位付与部４による第１電位の付与時間を長くすることにより解消される。
【００４０】
図１に示す第１電位付与部４による第１電位の付与が終了すると、感光ドラム３１の対象部位は、感光ドラム３１の回転に同期して移動するシート９の被転写面９１に最も接近する転写位置へと到達し、転写位置では対象部位は感光ドラム３１の回転速度に応じた速度（すなわち、感光ドラム３１の外周面の回転軸３１０に垂直な断面における接線方向の速度）にて正確に（＋Ｙ）方向へと移動する。また、シート９は、移動機構２により、転写位置における感光体３１２の対象部位と同じ速度にて、対象部位の進行方向と同じ（＋Ｙ）方向を移動方向として移動する。これにより、転写位置の極近傍においてシート９（の対象部位に対向する部位）の位置が対象部位に対して相対的に固定される。
【００４１】
このとき、シート９は、転写位置の（＋Ｙ）側および（−Ｙ）側にそれぞれ配置される第２電位付与部５の２つの接触子５１を介して電気的に接地されており（換言すれば、第２電位付与部５により、シート９の被転写面９１に接地電位が付与されており）、転写位置におけるシート９の被転写面９１と感光体３１２の対象部位との間に所定の転写電圧が作用する。すなわち、対象部位から被転写面９１へと向かう電界が発生し、感光体３１２からシート９の被転写面９１へと向かう方向の力が粒子に作用する。これにより、感光体３１２の対象部位上に付着したプラスに帯電したトナー画像が、シート９の被転写面９１に順次転写される（ステップＳ１５）。
【００４２】
液体トナーの転写後の感光体３１２の対象部位は、図１に示すクリーナ３５の位置へと続けて移動し、クリーナ３５により対象部位に残留した液体トナー（すなわち、シート９に転写されなかった液体トナー）等の不要物が除去されて感光体３１２の表面がクリーニングされ、感光体３１２が機械的に初期状態に戻される。そして、ランプとフィルタとの組合せ、あるいは、ＬＥＤ等を有する除電器３６により光が照射されて感光体３１２が除電され、電気的に初期状態に戻される。
【００４３】
上述のように、ステップＳ１１〜Ｓ１５の処理は感光体３１２上の対応する部位に対してほぼ並行して行われ、転写位置へと順次到達するシート９の連続する部位に対して連続的に処理が行われる。このため、感光体３１２の外周面上のトナー画像全体が転写位置においてシート９上に転写され、これが繰り返されることにより、最終的に複数のフレキシブル回路基板となるシート９上に、複数のフレキシブル回路基板の配線パターンに対応するトナー画像が形成される。
【００４４】
画像形成システム１では、トナー画像が形成されたシート９の部位は予備定着部６３へと移動し、裏面９２がローラ６３１の外周面に当接してシート９の移動方向が（−Ｚ）方向に変更される。このとき、ローラ６３１の外周面が本体部６１の上部開口６１１から流出する温風により加熱されていることにより、シート９の裏面９２がローラ６３１により直接的に加熱される。これにより、シート９の被転写面９１上のトナー画像が裏面９２側から加熱される（ステップＳ１６）。
【００４５】
図４および図５は、シート９上の液体トナーを抽象的に示す図であり、図４は転写後かつ予備定着部６３による加熱前の液体トナーを示し、図５は予備定着部６３による加熱直後（かつ本定着部６０に到達前）の液体トナーを示している。既述のように、液体トナー８では、樹脂を含む粒子８１が揮発性の溶媒８２に分散されており、予備定着部６３により液体トナー８がシート９の裏面９２側から加熱されることにより、液体トナー８中にて被転写面９１近傍の溶媒８２は揮発して除去されるとともに、被転写面９１近傍の粒子８１は溶融が開始された状態（予備定着またはプリ定着と捉えることもできる。）となる。図５では、溶融が開始された部分を平行斜線を付して示している（後述の図６において同様）。
【００４６】
図１の予備定着部６３を通過して（−Ｚ）方向に移動するシート９の部位は、いずれの部材とも接触することなく、定着ユニット６の本体部６１内を通過することにより、被転写面９１および被転写面９１上のトナー画像が加熱される。これにより、シート９上の液体トナーが全体的に加熱され、粒子が溶融して互いに連結するとともに、溶媒が揮発してシート９上から除去される。そして、溶融した粒子が本体部６１の外部にて凝固して、被転写面９１に定着（本定着）され、レジストパターンとなる（ステップＳ１７）。以下の説明では、被転写面９１上に定着した粒子（の集合）も「トナー」と呼ぶ。
【００４７】
後続の工程では、レジストパターンが形成されたシート９において、導電層９４のレジストパターンから露出している部位（すなわち、トナー画像により被覆されていない部位）にエッチング液を付与することにより当該部位が絶縁性基材９３上から除去され、その後、シート９上からレジストパターン（すなわち、トナー画像）が除去され、シート９上に銅による配線パターンが形成される。
【００４８】
ここで、予備定着部６３を省略した比較例の定着ユニットを想定した場合、本定着部６０において、図４に示すシート９上の液体トナー８が表面から加熱されるため、図６に示すように、液体トナー８の表面から粒子８１の溶融が開始される。この場合、被転写面９１近傍の溶媒８２（特に、液体トナー８の表面から離れた位置の溶媒８２）の周囲が、粒子が溶融した部位により取り囲まれ、およそ密閉された状態となる。また、導電層９４の表面である被転写面９１は溶媒８２に対する非浸透性を有するため、溶媒８２が逃げ道を失って、そのままの状態で残存してしまう。このように溶媒８２が残存した液体トナー８では、粒子８１は溶融しても、固まりにくく、シート９との密着力が弱く、また隣り合う粒子８１同士の密着力も弱くなる。従って、液体トナー８の定着力（付着力）が弱くなり、結果的に、定着後におけるトナーでは、シート９との間の定着力（付着力）が低下してしまう。
【００４９】
これに対し、図１の定着ユニット６では、液体トナー８により被転写面９１上に形成されたトナー画像が予備定着部６３により裏面９２側から加熱され、被転写面９１近傍の粒子８１の溶融が開始される。その後、シート９が本定着部６０へと搬送され、液体トナー８の全体の粒子８１が溶融されてシート上に定着される。これにより、被転写面９１上にて溶媒８２が残存することが防止され、シート９上のトナーの定着力を向上することが実現される。
【００５０】
また、予備定着部６３において加熱されるローラ６３１を用いてシート９の裏面９２の加熱が行われることにより、シート上の液体トナーを裏面９２側から容易に、かつ、効率よく加熱することができる。さらに、ローラ６３１が本体部６１の上部開口６１１の上方に配置され、上部開口６１１から外部へと流出する温風により加熱されることにより、ローラ６３１の加熱源を別途設ける場合に比べて、定着ユニット６のおけるエネルギー効率を向上することができる。
【００５１】
図７は定着ユニットの他の例を示す図であり、図１の定着ユニット６に対応する図である（後述の図８および図９において同様）。図７では、図１と同じ構成要素に同符号を付している。図７の定着ユニット６ａでは、本体部６１の上部に、Ｚ方向に移動するシート９に平行な板部材６４が設けられる。板部材６４のＸ方向の幅は、本体部６１の上部開口６１１のＸ方向の幅（図２参照）とほぼ同じ（または、当該幅以上）となっており、上部開口６１１から流出する温風は、シート９の裏面９２と板部材６４との間を通ってローラ６３１に到達する。このように、図７の定着ユニット６ａでは、本体部６１から流出する温風の大部分が板部材６４によりローラ６３１へと導かれることにより、定着ユニット６のおけるエネルギー効率をさらに向上することができる。
【００５２】
図８は定着ユニットのさらに他の例を示す図である。図８の定着ユニット６ｂでは、予備定着部６３のローラ６３１が中空とされる。また、温風供給部６２の排出管６２２（図１参照）が省略されるとともに、本体部６１の（−Ｘ）側の側面に開口が設けられ、当該開口から中空のローラ６３１の内部へと連続する温風導出管６５が設けられる。さらに、上部開口６１１には、シート９の裏面９２側にも、図２の補助部材６１４と同様の補助部材が設けられており、上部開口６１１からの温風の流出が制限される。以上により、本体部６１の内部空間６１３の温風が温風導出管６５によりローラ６３１内へと導かれ、ローラ６３１の加熱が行われる。これにより、シート９上のトナーの定着力を向上しつつ、定着ユニット６ｂのおけるエネルギー効率を向上することができる。なお、本体部６１とローラ６３１とがヒートパイプ等により接続されることにより、本体部６１における熱をローラ６３１に付与することも可能である。
【００５３】
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、様々な変形が可能である。
【００５４】
上記実施の形態では、本体部６１にて液体トナーの定着に利用される温風により予備定着部６３のローラ６３１が加熱されるが、ローラ６３１の加熱は専用の加熱源により行われてもよい。また、被転写面９１上のトナー画像の裏面９２側からの加熱は、他の手法により行われてもよく、例えば、図９に示すように、裏面９２に対向する位置に加熱用の光照射部６３２が設けられ、光の照射によりトナー画像が裏面９２側から加熱されてもよい。さらに、トナー画像が形成されたシート９の裏面９２に向けて温風が噴射されて液体トナーが加熱されてもよい。このように、予備定着部６３による液体トナーの裏面９２側からの加熱は様々な手法により実現可能である。
【００５５】
図２に示す本体部６１では、上部開口６１１の被転写面９１側の部位を閉塞する補助部材６１４を設けることにより、予備定着部６３のローラ６３１を上部開口６１１から流出する温風により積極的に、かつ、効率よく加熱することが実現されるが、ローラ６３１の加熱を適切に行うことが可能であるならば、補助部材６１４は省略されてもよい。
【００５６】
定着ユニット６は、溶媒に対して浸透性を有するシート上のトナー画像の定着に用いられてもよい。例えば、シート上に形成されるトナー画像の厚さが大きい（すなわち、液体トナーを厚く盛る）場合、溶媒のシートへの染み込み量には一定の限界があるため、本定着部６０による本定着の前に、予備定着部６３によりシートを裏面側から加熱することにより、被転写面上にて溶媒が残存することが防止され、トナーの定着力の向上が図られる。
【００５７】
一方で、溶媒が染み込まないシート９では、予備定着部６３を省略した比較例の定着ユニットを通過した後に、被転写面９１上に多くの溶媒が残存するため、予備定着部６３による予備定着を行う上記手法は、被転写面９１が溶媒に対して非浸透性を有するシート９、すなわち、溶媒がほとんど染み込まないシート９上のトナー画像の定着に特に適している。
【００５８】
図１の画像形成システム１の設計によっては、シート９の下面にトナー画像が形成されるとともに、ローラ６３１によりシート９の移動方向が（＋Ｙ）方向から（＋Ｚ）方向に変更され、ローラ６３１の上方に配置される本体部の下部開口からシート９が本体部内に進入し、上部開口から外部に排出されてもよい。この場合でも、図８の温風導出管６５等を用いて本体部内の温風をローラ６３１へと導いて、ローラ６３１を加熱することが可能である。
【００５９】
上記実施の形態における本定着部６０では、本体部６１におけるシート９の搬入および搬出用の開口が縦向きに配置され、上下方向に移動するシート９に対して処理が行われるため、本定着部６０の設置面積を小さくすることが可能となるが、搬入および搬出用の開口が横向きに配置され、水平方向に移動するシートが内部を通過することにより、液体トナーの粒子の定着が行われる本定着部が用いられてもよい。さらに、外部から加熱される２つの平行平板の間をシートが通過することにより、本定着が行われてもよい。このように、粒子が溶融する温度の雰囲気を形成し、シートを当該雰囲気中に配置することにより、液体トナーの粒子を溶融させてシート上に定着させるものであるならば、本定着部６０の構成は様々に変更可能である。
【００６０】
画像形成装置は、電子写真方式以外の手法にてシート上にトナー画像を形成するものであってもよい。また、画像形成システム１は、回路基板シートの作製以外に、例えば、カラーフィルタの作製や、印刷用紙上への印刷等に用いられてもよく、シート９も、樹脂や銅箔以外の材料にて形成されるものであってもよい。さらに、画像形成システムの設計によっては、枚葉のシートが処理対象とされてもよい。
【符号の説明】
【００６１】
１ 画像形成システム
６，６ａ，６ｂ 定着ユニット
８ 液体トナー
９ シート
１１ 画像形成装置
６０ 本定着部
６１ 本体部
６２ 温風供給部
６３ 予備定着部
６４ 板部材
６５ 温風導出管
８１ 粒子
８２ 溶媒
９１ 被転写面
９２ 裏面
６１１ 上部開口
６１２ 下部開口
６１３ 内部空間
６１４ 補助部材
６３１ ローラ
Ｓ１６，Ｓ１７ ステップ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シート上に形成されたトナー画像を当該シートに定着させる技術、および、シート上に画像を形成する画像形成システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、電子写真方式の印刷装置が用いられており、このような印刷装置では、感光体上に形成されたトナー画像を印刷媒体に転写し、印刷媒体上のトナー画像を印刷媒体に定着させることにより印刷物が作製される。例えば、特許文献１では、エッチング耐性を有する湿式トナー（液体トナー）により感光ドラムの外周面上に形成されたトナー画像を、感光ドラムと対象物の被転写面との間に転写電圧を作用させて行う静電転写により対象物の導電層上に転写し、転写されたトナー画像を対象物上に定着させることによりレジストパターンを形成する手法が開示されている。また、特許文献１では、レジストパターンが形成された対象物に対してエッチングを行うことにより、対象物上に配線パターンを形成する技術も開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２７０３９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、液体トナーでは、揮発性の溶媒に粒子が分散されており、液体トナーにより形成されたトナー画像を対象物であるシート上に定着させる際には、当該粒子が溶融する温度の雰囲気中にシートが配置される。この場合、液体トナーの表面の粒子が先に溶融するため、液体トナーの内部、特に、液体トナーとシートとの接触面近傍における溶媒が揮発しにくくなる。これにより、溶媒が接触面近傍にて残存する状態が生じてしまい、定着後におけるシート上のトナーの定着力（付着力）が低下してしまって、トナーがはがれやすくなるなどの不都合が生じてしまう。
【０００５】
本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、シート上のトナーの定着力を向上することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に記載の発明は、シート上に形成されたトナー画像を前記シートに定着させる定着ユニットであって、樹脂を含む粒子が揮発性の溶媒に分散された液体トナーによりシートの一の主面上に形成されたトナー画像を他の主面側から加熱する予備定着部と、前記粒子が溶融する温度の雰囲気を形成し、前記予備定着部を通過した前記シートを前記雰囲気中に配置することにより、前記液体トナーの前記粒子を溶融させて前記シート上に定着させる本定着部とを備える。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の定着ユニットであって、前記シートが長尺であり、前記予備定着部が、長手方向に移動する前記シートの前記他の主面と当接して前記シートの移動方向を変更する外周面を有するとともに、前記外周面が加熱されるローラを備える。
【０００８】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の定着ユニットであって、前記本定着部が、前記シートが通過する空間を形成する本体部と、前記本体部内に温風を供給する温風供給部とを備え、前記定着ユニットが、前記本体部内の前記温風を前記ローラへと導く手段をさらに備え、前記温風により前記ローラが加熱される。
【０００９】
請求項４に記載の発明は、請求項２に記載の定着ユニットであって、前記本定着部が、前記シートが通過する空間を形成する本体部と、前記本体部内に温風を供給する温風供給部とを備え、前記本体部が、前記シートが通過する上部開口および下部開口を有し、前記上部開口の上方に前記ローラが配置されることにより、前記ローラが前記上部開口から流出する前記温風により加熱される。
【００１０】
請求項５に記載の発明は、請求項１ないし４のいずれかに記載の定着ユニットであって、前記シートの前記一の主面が前記溶媒に対して非浸透性を有する。
【００１１】
請求項６に記載の発明は、シート上に画像を形成する画像形成システムであって、シート上にトナー画像を形成する画像形成装置と、前記シート上のトナー画像を前記シートに定着させる請求項１ないし５のいずれかに記載の定着ユニットとを備える。
【００１２】
請求項７に記載の発明は、シート上に形成されたトナー画像を前記シートに定着させる定着方法であって、樹脂を含む粒子が揮発性の溶媒に分散された液体トナーによりシートの一の主面上に形成されたトナー画像を他の主面側から加熱する工程と、前記粒子が溶融する温度の雰囲気中に前記シートを配置することにより、前記液体トナーの前記粒子を溶融させて前記シート上に定着させる工程とを備える。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、シート上のトナーの定着力（付着力）を向上することができる。
【００１４】
また、請求項２の発明では、シート上の液体トナーを他の主面側から容易に、かつ、効率よく加熱することができ、請求項３および４の発明では、定着ユニットにおけるエネルギー効率を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】画像形成システムの構成を示す図である。
【図２】本体部の平面図である。
【図３】シート上に画像を形成する処理の流れを示す図である。
【図４】シート上の液体トナーを抽象的に示す図である。
【図５】シート上の液体トナーを抽象的に示す図である。
【図６】比較例に係るシート上の液体トナーを抽象的に示す図である。
【図７】定着ユニットの他の例を示す図である。
【図８】定着ユニットのさらに他の例を示す図である。
【図９】定着ユニットのさらに他の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図１は、本発明の一の実施の形態に係る画像形成システム１の構成を示す図である。図１中のＸ方向およびＹ方向は互いに垂直かつ水平な方向となっており、Ｚ方向はＸ方向およびＹ方向に垂直な方向（鉛直方向）となっている。
【００１７】
図１の画像形成システム１は、例えば厚さが数十マイクロメートル（μｍ）である長尺のシート９上に画像を形成するものであり、シート９は、樹脂（例えば、ポリイミド）にて形成されるとともに可撓性を有するフィルムである絶縁性基材９３、および、絶縁性基材９３の一の主面全体に形成されるとともに、比抵抗が１０−６Ω・ｃｍ以上１０３Ω・ｃｍ以下の導電層９４（例えば、銅箔（Ｃｕ））を有する。本実施の形態では、シート９の導電層９４の表面９１（後述するように、感光ドラム３１上のトナー画像が転写されるシート９の一の主面であり、以下、「被転写面９１」という。）上にトナー画像が形成され、当該トナー画像を導電層９４上に定着させてレジストパターンが形成される。レジストパターンが形成されたシート９では、後続の工程にて、導電層９４のレジストパターンから露出している部位（すなわち、トナー画像により被覆されていない部位）にエッチング液を付与することにより当該部位が絶縁性基材９３上から除去され、その後、シート９上からレジストパターン（すなわち、トナー画像）を除去することにより、シート９上に銅による配線パターンが形成される。これにより、複数のフレキシブル回路基板が連続したシート状部材である回路基板シートが作製される。
【００１８】
図１に示すように、画像形成システム１は、電子写真方式にてシート９上にトナー画像を形成する画像形成装置１１、シート９の被転写面９１に形成されたトナー画像を被転写面９１に定着させる定着ユニット６、および、画像形成装置１１の下方にてシート９を（＋Ｙ）方向に移動するとともに、定着ユニット６の後述する本定着部６０の近傍にて（−Ｚ）方向に移動する移動機構２を備える。
【００１９】
画像形成装置１１は、電子写真方式にて感光ドラム３１上にトナー画像を形成するプロセスユニット３、当該トナー画像上から感光ドラム３１の外周面に所定の電位を付与する第１電位付与部４、および、シート９に接触して被転写面９１に所定の電位を付与する第２電位付与部５を備える。以下の説明では、第１電位付与部４により感光ドラム３１に付与される電位を「第１電位」といい、第２電位付与部５により被転写面９１に付与される電位を「第２電位」という。
【００２０】
プロセスユニット３は、減速機を介してモータ（図示省略）に接続される直径２５０ｍｍの感光ドラム３１を備え、感光ドラム３１は、図１中のＸ方向に平行な回転軸３１０を中心として図１中における時計回りに回転する。感光ドラム３１は、アルミニウム等の金属により形成されるとともに回転軸３１０を中心とするドラム本体３１１を有し、ドラム本体３１１は電気的に接地される。
【００２１】
ドラム本体３１１の外周面には、例えば、フタロシアニン顔料を有する単層型有機感光体（以下、単に「感光体３１２」という。）が一様に塗布される（または、蒸着される）。なお、感光ドラム３１の直径は２５０ｍｍには限定されないが、好ましくは２００ｍｍ以上４００ｍｍ以下とされる。また、感光体３１２は、フタロシアニン顔料を有する単層型有機感光体以外に、例えば、アモルファスシリコン等の無機感光体により形成されてもよい。
【００２２】
プロセスユニット３は、また、感光ドラム３１の（＋Ｚ）側において感光ドラム３１に対向して設けられて感光体３１２を帯電させる帯電器３２、画像形成用の光を出射して感光体３１２の外周面に静電潜像を形成する潜像形成部３３、揮発性の溶媒（例えばイソパラフィン系の絶縁性のキャリア液）に樹脂を含む粒子が分散された液体トナーにより感光体３１２上の静電潜像を現像して感光体３１２の外周面上にトナー画像を形成する現像部３４、感光体３１２の表面をクリーニングするクリーナ３５、および、光を出射して感光体３１２を除電する除電器３６を備える。
【００２３】
プロセスユニット３では、帯電器３２から感光ドラム３１の回転方向（すなわち、図１中の時計回り）に沿って潜像形成部３３、現像部３４、クリーナ３５および除電器３６が、感光ドラム３１の周囲に配置されており、現像部３４には、現像液である液体トナーを供給するトナー供給部（図示省略）が接続されている。また、画像形成装置１１では、第１電位付与部４も、現像部３４とクリーナ３５との間において感光ドラム３１の周囲に配置されている。
【００２４】
第１電位付与部４は、コロナ放電によりイオンを発生させ、当該イオンを感光体３１２に付与することにより感光体３１２を帯電させるコロナ帯電機構であり、本実施の形態では、第１電位付与部４としてスコロトロンが利用されて感光体３１２に第１電位が付与される。また、プロセスユニット３の帯電器３２も、第１電位付与部４と同様に、コロナ放電により感光体３１２を帯電させるコロナ帯電機構である。
【００２５】
第２電位付与部５は２つの接触子５１を備え、接触子５１は、導電性材料にて形成されるブラシ（例えば、カーボンブラシや導電性毛ブラシ）を有する。各接触子５１は図示省略の支持部材により支持されており、シート９の導電性の被転写面９１に直接当接する。各接触子５１の電極は電気的に接地されているため、シート９の被転写面９１も電気的に接地される。換言すれば、第２電位付与部５の接触子５１により、シート９の被転写面９１に接地電位である第２電位が付与される。
【００２６】
画像形成装置１１では、感光ドラム３１の（−Ｚ）側において、移動機構２により感光ドラム３１に対向して移動するシート９の被転写面９１が、第１電位付与部４とクリーナ３５との間にて感光ドラム３１の外周面に最も接近する。そして、第１電位付与部４および第２電位付与部５による電位の付与により、感光ドラム３１とシート９とが最も接近する位置において、感光ドラム３１とシート９の被転写面９１との間に所定の転写電圧が作用し、感光ドラム３１の外周面上のトナー画像がシート９の被転写面９１上に転写される。以下の説明では、感光ドラム３１の外周面とシート９の被転写面９１とが最も接近する位置を「転写位置」と呼ぶ。転写位置は、プロセスユニット３に対して相対的に固定された位置となる。画像形成装置１１では、第１電位付与部４および第２電位付与部５が、転写位置において感光ドラム３１とシート９の被転写面９１との間に所定の転写電圧を作用させてトナー画像をシート９に転写するトナー画像転写部となっている。
【００２７】
定着ユニット６は、液体トナーにより被転写面９１上に形成されたトナー画像を被転写面９１とは反対側の主面（以下、「裏面」という。）９２から加熱する予備定着部６３、および、被転写面９１上の液体トナー中の粒子を溶融させてシート９上に定着させる本定着部６０を備える。定着ユニット６は、移動機構２によるシート９の移動方向において上記転写位置よりも下流側（すなわち、シート９の各部位が転写位置よりも後に通過する位置）に配置されており、予備定着部６３は、転写位置から（＋Ｙ）方向へと移動するシート９の移動方向を（−Ｚ）方向に変更するローラ６３１を有する。
【００２８】
本定着部６０は本体部６１を有し、本体部６１の内部には、（−Ｚ）方向に移動するシート９が通過する空間（以下、「内部空間」という。）６１３が形成される。また、本体部６１には、供給管６２１および排出管６２２を介して温風供給部６２が接続され、内部空間６１３には温風供給部６２から供給管６２１を介して温風が供給され、液体トナーに含まれる粒子が溶融する温度の雰囲気が形成される。また、排出管６２２内は減圧されており、内部空間６１３内の温風は排出管６２２を介して強制的に排出され、温風供給部６２にて再度加熱される。これにより、温風供給部６２にて温風が効率よく生成される。画像形成システム１では、予備定着部６３を通過したシート９が、内部空間６１３内の温風の雰囲気中に配置されることにより、液体トナーの粒子が溶融してシート９の被転写面９１上に定着され、レジストパターンとなる。
【００２９】
図２は、本体部６１の平面図である。本体部６１はＺ方向に移動するシート９が通過する上部開口６１１および下部開口６１２（図１参照）を有する。本体部６１の（＋Ｚ）側の面上において、シート９の（＋Ｙ）側にはＸ方向に長い板状の補助部材６１４が設けられ、上部開口６１１においてシート９の被転写面９１側（（＋Ｙ）側）の部位の大部分が閉塞される。本体部６１の内部空間６１３内の温風の一部は熱対流により上部開口６１１の裏面９２側の部位から流出して、裏面９２に沿って上方へと移動する。図１に示すように、予備定着部６３のローラ６３１は、本体部６１の上方（（＋Ｚ）側）かつシート９の裏面９２側に配置されており、温風の上昇流によりローラ６３１の外周面が加熱されることとなる。このように、本定着部６０の本体部６１は、予備定着部６３のローラ６３１を加熱する加熱源ともなっている。
【００３０】
図１の移動機構２は、トナー画像が転写される前のロール状のシート９を保持するとともにシート９を転写位置へと供給するシート供給部２０１、転写位置においてシート９を裏面９２側から支持するとともに定着ユニット６へと導く転写ローラ２０２、および、定着ユニット６の下流側に設けられるとともに既述のローラ６３１により（−Ｚ）方向へと移動するシート９の移動方向を（＋Ｙ）方向に変更するローラ２０３を備える。また、移動機構２によるシート９の移動方向においてローラ２０３よりも下流側には、定着ユニット６によりトナー画像が定着されたシート９を巻き取って回収するシート回収部（図示省略）が設けられる。本実施の形態では、移動機構２によるシート９の移動速度は、毎分約２ｍ〜３ｍとされる。
【００３１】
実際には、定着ユニット６とシート回収部との間には、エッチング装置やレジスト除去装置が設けられており、レジストパターンが形成されたシート９の部位はエッチング装置およびレジスト除去装置を順に通過する。エッチング装置では、導電層９４のレジストパターンから露出している部位（すなわち、トナー画像により被覆されていない部位）にエッチング液を付与することにより当該部位が絶縁性基材９３上から除去され、レジスト除去装置では、シート９上からレジストパターン（すなわち、トナー画像）が除去され、シート９上に銅による配線パターンが形成される。
【００３２】
図３は、画像形成システム１がシート９上に画像を形成する処理の流れを示す図である。なお、図３中のステップＳ１１〜Ｓ１５は感光体３１２の一部に注目した処理の流れを示しており、感光体３１２全体に対しては実際にはこれらのステップは時間的にほぼ並行して行われる。また、ステップＳ１６，Ｓ１７はシート９の一部に注目した処理の流れを示しており、実際には、これらのステップがシート９の連続する部位に対して時間的に連続して行われる。
【００３３】
図１に示す画像形成装置１１では、まず、感光ドラム３１が回転軸３１０を中心として図１中における時計回りに一定の回転速度にて回転を開始するとともに、移動機構２においてシート供給部２０１およびシート回収部がそれぞれ反時計回りに回転することにより、シート９の長手方向への移動が一定の速度にて開始される。プロセスユニット３では感光ドラム３１の回転により、回転軸３１０を中心とする環状部材である感光ドラム３１が、周囲に配置された各周辺構成（すなわち、帯電器３２、潜像形成部３３、現像部３４、第１電位付与部４、クリーナ３５および除電器３６）に対して外周面に沿って連続的に循環移動し、これらの周辺構成による感光体３１２に対する処理が開始される。
【００３４】
帯電器３２では、対向する位置へと到達する感光体３１２の一部（以下、「対象部位」と呼ぶ。）に電荷が順次付与され、対象部位の表面を、例えば、＋７００Ｖ（ボルト）にて一様に帯電させる（ステップＳ１１）。帯電後の対象部位は潜像形成部３３の光の照射位置へと連続的に移動する。
【００３５】
潜像形成部３３は、所定の波長の光を出射する複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）が配列されたＬＥＤアレイを光源として有する。潜像形成部３３には、シート９の被転写面９１上に形成されるトナー画像の画像データが入力され、画像データに応じて画像形成用の光が感光体３１２に向けて出射される。感光体３１２の対象部位において光が照射された部位では、表面の電荷が感光体３１２内に移動することにより、表面電位が＋１００Ｖまで低減される。また、光が照射されない部位は帯電状態がそのまま維持されるため、感光体３１２の表面には電荷の分布による画像（すなわち、静電潜像）が形成される（ステップＳ１２）。潜像形成部３３の光源は、必ずしもＬＥＤである必要はなく、例えば、半導体レーザや、ランプと液晶シャッタとを組み合わせたものであってもよい。
【００３６】
感光ドラム３１において静電潜像が形成された部分（対象部位）は現像部３４に対向する位置へと移動する。現像部３４では、現像ローラ３４１が現像バイアス電源３４３に接続されており、現像バイアス電源３４３により、＋５００Ｖの電位が付与されている。そして、現像ローラ３４１と静電潜像との間のバイアス電圧により、液体トナー中においてプラスに帯電している粒子（すなわち、液体トナーの溶媒中に分散されるとともに感光体３１２の表面と同じ極性に帯電している粒子）が溶媒と共に静電潜像に付与される（ステップＳ１３）。本実施の形態では、粒子として、粒径が０．１μｍ以上２μｍ以下（より好ましくは、０．１μｍ以上０．５μｍ以下）のものが使用される。粒子の主成分は酢酸ビニル（Ｃ４Ｈ６Ｏ２）である。
【００３７】
感光体３１２の表面と同じ極性であるプラスに帯電している粒子は、感光体３１２上の対象部位において、潜像形成部３３により表面電位が低減された部位にのみ付着し、これにより、静電潜像が現像される。すなわち、感光体３１２の外周面上の対象部位に、粒子による転写前のトナー画像が形成される。実際には、粒子の周囲には液体トナーの溶媒も存在している。
【００３８】
現像部３４では、対象部位上の不要な液体トナーは、現像ローラ３４１の（−Ｚ）側（すなわち、感光ドラム３１の循環移動の下流側）に位置するスキージローラ３４２により掻き取られて現像部３４へと戻される。スキージローラ３４２はスキージ用電源３４４に接続されており、スキージ用電源３４４により、＋５００Ｖの電位が付与されている。そして、スキージローラ３４２が図１中の時計回りに回転して液体トナーを掻き取ることにより、感光体３１２上の余剰の液体トナー（すなわち、潜像形成部３３により表面電位が低減された部位上に過剰に付与された液体トナー、および、表面電位が低減されなかった部位であるバックグラウンド上に付与された液体トナー）が回収される。
【００３９】
次に、感光ドラム３１の循環移動において転写位置よりも手前に配置された第１電位付与部４により、感光体３１２上に現像されたトナー画像上から、感光体３１２の外周面に液体トナー中の粒子の帯電極性と同じ極性であるプラスの第１電位が付与される（ステップＳ１４）。これにより、感光体３１２の外周面の対象部位全体が、帯電器３２による帯電と同程度、または、絶対値において大きい電位（本実施の形態では、約＋８００Ｖ）まで帯電する。なお、対象部位では、粒子の付着領域における電位と非付着領域における電位とが僅かに異なっているが、この程度の電位差は後述する粒子の転写にはほとんど影響しない。また、当該電位差は、第１電位付与部４による第１電位の付与時間を長くすることにより解消される。
【００４０】
図１に示す第１電位付与部４による第１電位の付与が終了すると、感光ドラム３１の対象部位は、感光ドラム３１の回転に同期して移動するシート９の被転写面９１に最も接近する転写位置へと到達し、転写位置では対象部位は感光ドラム３１の回転速度に応じた速度（すなわち、感光ドラム３１の外周面の回転軸３１０に垂直な断面における接線方向の速度）にて正確に（＋Ｙ）方向へと移動する。また、シート９は、移動機構２により、転写位置における感光体３１２の対象部位と同じ速度にて、対象部位の進行方向と同じ（＋Ｙ）方向を移動方向として移動する。これにより、転写位置の極近傍においてシート９（の対象部位に対向する部位）の位置が対象部位に対して相対的に固定される。
【００４１】
このとき、シート９は、転写位置の（＋Ｙ）側および（−Ｙ）側にそれぞれ配置される第２電位付与部５の２つの接触子５１を介して電気的に接地されており（換言すれば、第２電位付与部５により、シート９の被転写面９１に接地電位が付与されており）、転写位置におけるシート９の被転写面９１と感光体３１２の対象部位との間に所定の転写電圧が作用する。すなわち、対象部位から被転写面９１へと向かう電界が発生し、感光体３１２からシート９の被転写面９１へと向かう方向の力が粒子に作用する。これにより、感光体３１２の対象部位上に付着したプラスに帯電したトナー画像が、シート９の被転写面９１に順次転写される（ステップＳ１５）。
【００４２】
液体トナーの転写後の感光体３１２の対象部位は、図１に示すクリーナ３５の位置へと続けて移動し、クリーナ３５により対象部位に残留した液体トナー（すなわち、シート９に転写されなかった液体トナー）等の不要物が除去されて感光体３１２の表面がクリーニングされ、感光体３１２が機械的に初期状態に戻される。そして、ランプとフィルタとの組合せ、あるいは、ＬＥＤ等を有する除電器３６により光が照射されて感光体３１２が除電され、電気的に初期状態に戻される。
【００４３】
上述のように、ステップＳ１１〜Ｓ１５の処理は感光体３１２上の対応する部位に対してほぼ並行して行われ、転写位置へと順次到達するシート９の連続する部位に対して連続的に処理が行われる。このため、感光体３１２の外周面上のトナー画像全体が転写位置においてシート９上に転写され、これが繰り返されることにより、最終的に複数のフレキシブル回路基板となるシート９上に、複数のフレキシブル回路基板の配線パターンに対応するトナー画像が形成される。
【００４４】
画像形成システム１では、トナー画像が形成されたシート９の部位は予備定着部６３へと移動し、裏面９２がローラ６３１の外周面に当接してシート９の移動方向が（−Ｚ）方向に変更される。このとき、ローラ６３１の外周面が本体部６１の上部開口６１１から流出する温風により加熱されていることにより、シート９の裏面９２がローラ６３１により直接的に加熱される。これにより、シート９の被転写面９１上のトナー画像が裏面９２側から加熱される（ステップＳ１６）。
【００４５】
図４および図５は、シート９上の液体トナーを抽象的に示す図であり、図４は転写後かつ予備定着部６３による加熱前の液体トナーを示し、図５は予備定着部６３による加熱直後（かつ本定着部６０に到達前）の液体トナーを示している。既述のように、液体トナー８では、樹脂を含む粒子８１が揮発性の溶媒８２に分散されており、予備定着部６３により液体トナー８がシート９の裏面９２側から加熱されることにより、液体トナー８中にて被転写面９１近傍の溶媒８２は揮発して除去されるとともに、被転写面９１近傍の粒子８１は溶融が開始された状態（予備定着またはプリ定着と捉えることもできる。）となる。図５では、溶融が開始された部分を平行斜線を付して示している（後述の図６において同様）。
【００４６】
図１の予備定着部６３を通過して（−Ｚ）方向に移動するシート９の部位は、いずれの部材とも接触することなく、定着ユニット６の本体部６１内を通過することにより、被転写面９１および被転写面９１上のトナー画像が加熱される。これにより、シート９上の液体トナーが全体的に加熱され、粒子が溶融して互いに連結するとともに、溶媒が揮発してシート９上から除去される。そして、溶融した粒子が本体部６１の外部にて凝固して、被転写面９１に定着（本定着）され、レジストパターンとなる（ステップＳ１７）。以下の説明では、被転写面９１上に定着した粒子（の集合）も「トナー」と呼ぶ。
【００４７】
後続の工程では、レジストパターンが形成されたシート９において、導電層９４のレジストパターンから露出している部位（すなわち、トナー画像により被覆されていない部位）にエッチング液を付与することにより当該部位が絶縁性基材９３上から除去され、その後、シート９上からレジストパターン（すなわち、トナー画像）が除去され、シート９上に銅による配線パターンが形成される。
【００４８】
ここで、予備定着部６３を省略した比較例の定着ユニットを想定した場合、本定着部６０において、図４に示すシート９上の液体トナー８が表面から加熱されるため、図６に示すように、液体トナー８の表面から粒子８１の溶融が開始される。この場合、被転写面９１近傍の溶媒８２（特に、液体トナー８の表面から離れた位置の溶媒８２）の周囲が、粒子が溶融した部位により取り囲まれ、およそ密閉された状態となる。また、導電層９４の表面である被転写面９１は溶媒８２に対する非浸透性を有するため、溶媒８２が逃げ道を失って、そのままの状態で残存してしまう。このように溶媒８２が残存した液体トナー８では、粒子８１は溶融しても、固まりにくく、シート９との密着力が弱く、また隣り合う粒子８１同士の密着力も弱くなる。従って、液体トナー８の定着力（付着力）が弱くなり、結果的に、定着後におけるトナーでは、シート９との間の定着力（付着力）が低下してしまう。
【００４９】
これに対し、図１の定着ユニット６では、液体トナー８により被転写面９１上に形成されたトナー画像が予備定着部６３により裏面９２側から加熱され、被転写面９１近傍の粒子８１の溶融が開始される。その後、シート９が本定着部６０へと搬送され、液体トナー８の全体の粒子８１が溶融されてシート上に定着される。これにより、被転写面９１上にて溶媒８２が残存することが防止され、シート９上のトナーの定着力を向上することが実現される。
【００５０】
また、予備定着部６３において加熱されるローラ６３１を用いてシート９の裏面９２の加熱が行われることにより、シート上の液体トナーを裏面９２側から容易に、かつ、効率よく加熱することができる。さらに、ローラ６３１が本体部６１の上部開口６１１の上方に配置され、上部開口６１１から外部へと流出する温風により加熱されることにより、ローラ６３１の加熱源を別途設ける場合に比べて、定着ユニット６のおけるエネルギー効率を向上することができる。
【００５１】
図７は定着ユニットの他の例を示す図であり、図１の定着ユニット６に対応する図である（後述の図８および図９において同様）。図７では、図１と同じ構成要素に同符号を付している。図７の定着ユニット６ａでは、本体部６１の上部に、Ｚ方向に移動するシート９に平行な板部材６４が設けられる。板部材６４のＸ方向の幅は、本体部６１の上部開口６１１のＸ方向の幅（図２参照）とほぼ同じ（または、当該幅以上）となっており、上部開口６１１から流出する温風は、シート９の裏面９２と板部材６４との間を通ってローラ６３１に到達する。このように、図７の定着ユニット６ａでは、本体部６１から流出する温風の大部分が板部材６４によりローラ６３１へと導かれることにより、定着ユニット６のおけるエネルギー効率をさらに向上することができる。
【００５２】
図８は定着ユニットのさらに他の例を示す図である。図８の定着ユニット６ｂでは、予備定着部６３のローラ６３１が中空とされる。また、温風供給部６２の排出管６２２（図１参照）が省略されるとともに、本体部６１の（−Ｘ）側の側面に開口が設けられ、当該開口から中空のローラ６３１の内部へと連続する温風導出管６５が設けられる。さらに、上部開口６１１には、シート９の裏面９２側にも、図２の補助部材６１４と同様の補助部材が設けられており、上部開口６１１からの温風の流出が制限される。以上により、本体部６１の内部空間６１３の温風が温風導出管６５によりローラ６３１内へと導かれ、ローラ６３１の加熱が行われる。これにより、シート９上のトナーの定着力を向上しつつ、定着ユニット６ｂのおけるエネルギー効率を向上することができる。なお、本体部６１とローラ６３１とがヒートパイプ等により接続されることにより、本体部６１における熱をローラ６３１に付与することも可能である。
【００５３】
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、様々な変形が可能である。
【００５４】
上記実施の形態では、本体部６１にて液体トナーの定着に利用される温風により予備定着部６３のローラ６３１が加熱されるが、ローラ６３１の加熱は専用の加熱源により行われてもよい。また、被転写面９１上のトナー画像の裏面９２側からの加熱は、他の手法により行われてもよく、例えば、図９に示すように、裏面９２に対向する位置に加熱用の光照射部６３２が設けられ、光の照射によりトナー画像が裏面９２側から加熱されてもよい。さらに、トナー画像が形成されたシート９の裏面９２に向けて温風が噴射されて液体トナーが加熱されてもよい。このように、予備定着部６３による液体トナーの裏面９２側からの加熱は様々な手法により実現可能である。
【００５５】
図２に示す本体部６１では、上部開口６１１の被転写面９１側の部位を閉塞する補助部材６１４を設けることにより、予備定着部６３のローラ６３１を上部開口６１１から流出する温風により積極的に、かつ、効率よく加熱することが実現されるが、ローラ６３１の加熱を適切に行うことが可能であるならば、補助部材６１４は省略されてもよい。
【００５６】
定着ユニット６は、溶媒に対して浸透性を有するシート上のトナー画像の定着に用いられてもよい。例えば、シート上に形成されるトナー画像の厚さが大きい（すなわち、液体トナーを厚く盛る）場合、溶媒のシートへの染み込み量には一定の限界があるため、本定着部６０による本定着の前に、予備定着部６３によりシートを裏面側から加熱することにより、被転写面上にて溶媒が残存することが防止され、トナーの定着力の向上が図られる。
【００５７】
一方で、溶媒が染み込まないシート９では、予備定着部６３を省略した比較例の定着ユニットを通過した後に、被転写面９１上に多くの溶媒が残存するため、予備定着部６３による予備定着を行う上記手法は、被転写面９１が溶媒に対して非浸透性を有するシート９、すなわち、溶媒がほとんど染み込まないシート９上のトナー画像の定着に特に適している。
【００５８】
図１の画像形成システム１の設計によっては、シート９の下面にトナー画像が形成されるとともに、ローラ６３１によりシート９の移動方向が（＋Ｙ）方向から（＋Ｚ）方向に変更され、ローラ６３１の上方に配置される本体部の下部開口からシート９が本体部内に進入し、上部開口から外部に排出されてもよい。この場合でも、図８の温風導出管６５等を用いて本体部内の温風をローラ６３１へと導いて、ローラ６３１を加熱することが可能である。
【００５９】
上記実施の形態における本定着部６０では、本体部６１におけるシート９の搬入および搬出用の開口が縦向きに配置され、上下方向に移動するシート９に対して処理が行われるため、本定着部６０の設置面積を小さくすることが可能となるが、搬入および搬出用の開口が横向きに配置され、水平方向に移動するシートが内部を通過することにより、液体トナーの粒子の定着が行われる本定着部が用いられてもよい。さらに、外部から加熱される２つの平行平板の間をシートが通過することにより、本定着が行われてもよい。このように、粒子が溶融する温度の雰囲気を形成し、シートを当該雰囲気中に配置することにより、液体トナーの粒子を溶融させてシート上に定着させるものであるならば、本定着部６０の構成は様々に変更可能である。
【００６０】
画像形成装置は、電子写真方式以外の手法にてシート上にトナー画像を形成するものであってもよい。また、画像形成システム１は、回路基板シートの作製以外に、例えば、カラーフィルタの作製や、印刷用紙上への印刷等に用いられてもよく、シート９も、樹脂や銅箔以外の材料にて形成されるものであってもよい。さらに、画像形成システムの設計によっては、枚葉のシートが処理対象とされてもよい。
【符号の説明】
【００６１】
１ 画像形成システム
６，６ａ，６ｂ 定着ユニット
８ 液体トナー
９ シート
１１ 画像形成装置
６０ 本定着部
６１ 本体部
６２ 温風供給部
６３ 予備定着部
６４ 板部材
６５ 温風導出管
８１ 粒子
８２ 溶媒
９１ 被転写面
９２ 裏面
６１１ 上部開口
６１２ 下部開口
６１３ 内部空間
６１４ 補助部材
６３１ ローラ
Ｓ１６，Ｓ１７ ステップ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シート上に形成されたトナー画像を前記シートに定着させる定着ユニットであって、
樹脂を含む粒子が揮発性の溶媒に分散された液体トナーによりシートの一の主面上に形成されたトナー画像を他の主面側から加熱する予備定着部と、
前記粒子が溶融する温度の雰囲気を形成し、前記予備定着部を通過した前記シートを前記雰囲気中に配置することにより、前記液体トナーの前記粒子を溶融させて前記シート上に定着させる本定着部と、
を備えることを特徴とする定着ユニット。
【請求項２】
請求項１に記載の定着ユニットであって、
前記シートが長尺であり、
前記予備定着部が、長手方向に移動する前記シートの前記他の主面と当接して前記シートの移動方向を変更する外周面を有するとともに、前記外周面が加熱されるローラを備えることを特徴とする定着ユニット。
【請求項３】
請求項２に記載の定着ユニットであって、
前記本定着部が、
前記シートが通過する空間を形成する本体部と、
前記本体部内に温風を供給する温風供給部と、
を備え、
前記定着ユニットが、
前記本体部内の前記温風を前記ローラへと導く手段をさらに備え、
前記温風により前記ローラが加熱されることを特徴とする定着ユニット。
【請求項４】
請求項２に記載の定着ユニットであって、
前記本定着部が、
前記シートが通過する空間を形成する本体部と、
前記本体部内に温風を供給する温風供給部と、
を備え、
前記本体部が、前記シートが通過する上部開口および下部開口を有し、
前記上部開口の上方に前記ローラが配置されることにより、前記ローラが前記上部開口から流出する前記温風により加熱されることを特徴とする定着ユニット。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかに記載の定着ユニットであって、
前記シートの前記一の主面が前記溶媒に対して非浸透性を有することを特徴とする定着ユニット。
【請求項６】
シート上に画像を形成する画像形成システムであって、
シート上にトナー画像を形成する画像形成装置と、
前記シート上のトナー画像を前記シートに定着させる請求項１ないし５のいずれかに記載の定着ユニットと、
を備えることを特徴とする画像形成システム。
【請求項７】
シート上に形成されたトナー画像を前記シートに定着させる定着方法であって、
樹脂を含む粒子が揮発性の溶媒に分散された液体トナーによりシートの一の主面上に形成されたトナー画像を他の主面側から加熱する工程と、
前記粒子が溶融する温度の雰囲気中に前記シートを配置することにより、前記液体トナーの前記粒子を溶融させて前記シート上に定着させる工程と、
を備えることを特徴とする定着方法。
【請求項１】
シート上に形成されたトナー画像を前記シートに定着させる定着ユニットであって、
樹脂を含む粒子が揮発性の溶媒に分散された液体トナーによりシートの一の主面上に形成されたトナー画像を他の主面側から加熱する予備定着部と、
前記粒子が溶融する温度の雰囲気を形成し、前記予備定着部を通過した前記シートを前記雰囲気中に配置することにより、前記液体トナーの前記粒子を溶融させて前記シート上に定着させる本定着部と、
を備えることを特徴とする定着ユニット。
【請求項２】
請求項１に記載の定着ユニットであって、
前記シートが長尺であり、
前記予備定着部が、長手方向に移動する前記シートの前記他の主面と当接して前記シートの移動方向を変更する外周面を有するとともに、前記外周面が加熱されるローラを備えることを特徴とする定着ユニット。
【請求項３】
請求項２に記載の定着ユニットであって、
前記本定着部が、
前記シートが通過する空間を形成する本体部と、
前記本体部内に温風を供給する温風供給部と、
を備え、
前記定着ユニットが、
前記本体部内の前記温風を前記ローラへと導く手段をさらに備え、
前記温風により前記ローラが加熱されることを特徴とする定着ユニット。
【請求項４】
請求項２に記載の定着ユニットであって、
前記本定着部が、
前記シートが通過する空間を形成する本体部と、
前記本体部内に温風を供給する温風供給部と、
を備え、
前記本体部が、前記シートが通過する上部開口および下部開口を有し、
前記上部開口の上方に前記ローラが配置されることにより、前記ローラが前記上部開口から流出する前記温風により加熱されることを特徴とする定着ユニット。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかに記載の定着ユニットであって、
前記シートの前記一の主面が前記溶媒に対して非浸透性を有することを特徴とする定着ユニット。
【請求項６】
シート上に画像を形成する画像形成システムであって、
シート上にトナー画像を形成する画像形成装置と、
前記シート上のトナー画像を前記シートに定着させる請求項１ないし５のいずれかに記載の定着ユニットと、
を備えることを特徴とする画像形成システム。
【請求項７】
シート上に形成されたトナー画像を前記シートに定着させる定着方法であって、
樹脂を含む粒子が揮発性の溶媒に分散された液体トナーによりシートの一の主面上に形成されたトナー画像を他の主面側から加熱する工程と、
前記粒子が溶融する温度の雰囲気中に前記シートを配置することにより、前記液体トナーの前記粒子を溶融させて前記シート上に定着させる工程と、
を備えることを特徴とする定着方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１１−７００７７（Ｐ２０１１−７００７７Ａ）
【公開日】平成２３年４月７日（２０１１．４．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２２２４３６（Ｐ２００９−２２２４３６）
【出願日】平成２１年９月２８日（２００９．９．２８）
【出願人】（０００２０７５５１）大日本スクリーン製造株式会社 (2,640)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年４月７日（２０１１．４．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年９月２８日（２００９．９．２８）
【出願人】（０００２０７５５１）大日本スクリーン製造株式会社 (2,640)
【Ｆターム（参考）】
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