JPH07210020A - 加熱加圧フューザ及び定着方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 短時間でフュージング温度及びパワーに達す
る、コンパクトで軽量なフューザを提供する。 【構成】 三つのフューザローラ５６、５８、６０は加
圧ローラ５４と協働して延長したフュージングゾーン７
２を形成し、トナー画像７４を載せた基体３１はトナー
画像をフュージングベルト５２に接触させながら該ゾー
ンを通過する。フュージングゾーン内のベルトの部分７
６及び７８のみが加熱されるような様態で、電力が三つ
のフューザロールに印加される。フュージングゾーンの
外側にあるベルト部分は加熱されず、従って、エネルギ
ーは最終基体上のトナー画像を定着させるために必要
な、フュージングベルトの数カ所のみに集中される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は粉末画像を形成する技術
に関し、さらに詳細には、加熱加圧ローラフュージング
（定着、融着）に関する。

【０００２】

【従来の技術】ゼログラフィー（電子写真）の技術又は
他の類似する画像複製技術において、静電潜像は電荷保
持面上に形成され、その表面は、一般的に導電バッキン
グ（裏打ち材) に付着された光導電性絶縁物質を含む光
導電体を有する。画像が光導電体上に形成されると光導
電体にはまず均一帯電され、それから露光されて、複写
（複製）される原稿の光画像が形成される。このように
形成された静電潜像は、この目的のために特定にデザイ
ンされた、多数の着色樹脂のうちどれでも一つを用いる
ことにより可視にされる。

【０００３】本発明の目的のために、静電潜像は、静電
帯電された感光部材が露光されて原稿の光画像を形成す
る方法より他の方法で形成されてもよいことを理解すべ
きである。例えば、静電潜像は電子的に記憶されるまた
は生成する情報から生成されてもよく、デジタル形式の
この情報は画像生成エレクトロニクス及び光学系によっ
て文字数字式の画像に変換されてもよい。しかし、その
ような画像生成電子（エレクトロニクス）及び光学デバ
イスは本発明の部分を形成しない。

【０００４】再使用可能な光導電性表面の場合、より一
般的には可視像を形成するトナーと称されている着色樹
脂は、普通紙のような基体に転写される。転写の後、画
像は定着（フューザ）装置を使用して基体に付着され
る。今日までのところ、トナー画像を定着（フューズ）
させるための熱及び接触圧力の同時の使用が商業上で最
も広く受け入れられており、一対の加圧連動ロールが最
も一般的である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】今までは、前述のタイ
プのフューザに関しては、画像が融着（定着）されてい
るときだけでなく、画像が融着されていないスタンバイ
（待機）の間もフューザを熱することが必要であった。
これは、スタンバイの間に熱供給が止められると、大き
な熱容量を融着温度まで上げるのに長くかかり遅れてし
まうからである。そのような様態でフューザを操作する
ことがエネルギーの実質的な浪費を除去するとしても、
そのような遅延はユーザーには許容されないであろう。

【０００６】フューザのスタンバイパワーの除去は、フ
ラッシュ（flash:閃光）フューザ及び冷温加圧フューザ
のような従来技術デバイスにおいて達成されている。し
かしこれらのフューザ両タイプは他の欠点がある。例え
ば、冷温加圧フューザは悪品質の画像を示し、画像形成
マシンの処理速度を大きく制限してしまう。

【０００７】フラッシュフューザは望ましくない廃物
（effluents)を作り出し、カラートナー、特により淡色
なトナーを使用するととても不十分に機能する。また、
フラッシュで融着された画像の光学濃度は満足できるも
のではない。冷温加圧フューザのように、フラッシュフ
ューザは、該フューザが中で使用されている画像形成マ
シンの処理速度を制限する。

【０００８】

【課題を解決するための手段と作用】本発明に従って、
一秒未満で融着温度及びパワーに到達する、コンパクト
で軽量のフューザ（定着装置）が提供されている。本発
明のフューザは、継ぎ目のないベルトの形状で、電気的
に抵抗性のあるコーティングを有する薄いポリマーフィ
ルムを利用している。

【０００９】三つのフューザローラが加圧ローラと協働
して延長した（長い）フュージングゾーン（定着領域）
を形成し、トナー画像を運ぶ基体がトナー画像をフュー
ジングベルトに接触させながら該ゾーンを通過する。電
力が、フュージングゾーンにあるベルトの部分のみが加
熱されるような様態で三つの接触ロールに印加される。
従って、エネルギーは、トナー画像を最終基体上に融着
（定着）するために必要とされるベルトの部分のみに集
中される。ベルトの自由な範囲又は言い換えればフュー
ジングゾーンの外側にあるベルトの部分は、三つのフュ
ーザロールに供給される電力を介して加熱されない。こ
のために、ベルトの自由な範囲は、ベルトのフリースパ
ン（区間）の両端の範囲を定めるローラが同電位のた
め、ベルトを横切る電圧は印加されない。

【００１０】フュージング温度に耐えることが可能な電
気的に抵抗性のあるコーティングは、金属酸化物、黒鉛
及び／又はカーボンブラックが付加されたフッ素樹脂又
はシリコンを含む。また、デュポンケミカル社（Du Pon
t Chemical) のキャプトンＸＣ（Kapton XC)のような電
気的に抵抗性のある基体フィルムを使用してジュール熱
の発生も可能で、従ってそれにより別の抵抗層の必要を
除去する。

【００１１】このフュージングへのアプローチの利点
は、正確な瞬時作動の能力、低いサブシステム量（subs
ystem mass) 、コンパクトであること、ゼロスタンバイ
パワー、減少されたマシン熱出力及び可変のフュージン
グ休止時間を含むベルト概念に備わっているデザインの
柔軟性を含む。

【００１２】本発明の請求項１の態様では、トナー画像
を基体上へ定着するための加熱加圧フューザであって、
電気的に抵抗性のあるベルトと、エンドレス経路での移
動のために前記ベルトを支持する複数のローラと、前記
複数のローラのいくつかと協働してそれとの間に延長フ
ュージングゾーンを形成する加圧ローラと、前記ベルト
の一部分のみの加熱を実施する手段とを含む。

【００１３】本発明の請求項２の態様は、トナー画像を
基体上へ定着するための方法であって、電気的に抵抗性
のあるベルトを提供するステップと、エンドレス経路で
の移動のために前記ベルトを支持する複数のローラを使
用するステップと、前記複数のローラのいくつかと協働
してそれとの間に延長フュージングゾーンを形成する加
圧ローラを支持するステップと、前記ベルトの一部分の
みの加熱を実施するステップとを含む。

【００１４】

【実施例】ここで図４を参照すると、例として、取り外
し可能の処理カートリッジ１２を含む自動静電複写（複
製）機１０が示されている。図４に示されている複写機
は、原稿からコピーを作るために該複写機内で利用され
る種々の構成要素を例示している。本発明は自動静電複
写機における使用のために特によく適応されているが、
プリンターのような他の静電複写システムを含む様々な
種の処理システムにおける使用にも同様に好適であり、
必ずしもここに示される特定の具体例の応用のみに限定
されるわけではないことが以下の記述から明白になるべ
きである。

【００１５】図４に例示された複写機１０は取り外し可
能な処理カートリッジ１２を使用し、該カートリッジ１
２は挿入されたり主要マシンフレームから引き出された
りする。カートリッジ１２はベルト状の画像記録部材１
４を含み、該部材１４の外周面は適切な光導電性物質１
５で覆われている。ベルト即ち電荷保持部材は、カート
リッジ内で駆動搬送ロール１６の周りとアイドラロール
１８の周りを回転するために適切に装着されており、ベ
ルトの内側のラン（run)上の矢印により示された方向へ
進み、該ベルト上の画像支持面が複数のゼログラフィッ
ク（電子写真）処理ステーションを通過して運ばれる。
モーターのような、図示されていないが適切な駆動手段
が動力を供給するために設けられ、種々の協働するマシ
ン構成要素の動きの調子を合わせ、それにより原稿の入
力情景情報の忠実な複製が用紙又はその種のもののよう
な最終支持材料３１のシート上に記録される。

【００１６】まず、ベルト１４が光導電性表面１５を動
かして帯電ステーション１９を通過させ、そこでベルト
は画像形成の準備となる公知の態様で、帯電コロトロン
２０により光導電性表面上に配置される静電電荷で均一
に帯電される。その後、ベルト１４の均一に帯電された
部分は露光ステーション２１へ移動され、そこで、帯電
された光導電性表面１５は露光されて原稿の出力情景情
報の光画像が形成され、それにより電荷は光が露光され
た領域において選択的に消散され、静電潜像の形で原稿
の入力情景を記録する。

【００１７】潜像を作り出す光学構成はランプ１７及び
ミラーＭ１、Ｍ２、Ｍ３を含む走査光学システム（系）
から成り、該システムは走査キャリッジ（図示せず）に
装着され、画像形成プラテン２３上の原稿Ｄを走査す
る。レンズ２２及びＭ４、Ｍ５、Ｍ６は公知の態様で画
像を光導電性ベルトへ送る。走査キャリッジの速度及び
光導電性ベルトの速度は同期化され、原稿の忠実な複製
を提供する。ベルト１４の露光後、光導電性表面１５に
記録された静電潜像は現像ステーション２４へ搬送さ
れ、そこでベルト１４の静電潜像表面１５にトナーが付
着され潜像を可視にする。現像ステーションは現像剤ロ
ール２５を含む磁気ブラシ現像システムを含み、該シス
テムは、現像剤供給器１１とオーガトランスポート（搬
送装置）３７から供給されるコース（荒い) 磁気キャリ
ヤ粒子とトナー着色粒子を有する磁化可能な現像剤混合
物を利用する。

【００１８】最終支持材料のシート３１は昇降機スタッ
ク支持トレイ２６上に配置されたスタック（束）状に支
持されている。高い位置にあるスタックを用いて、部分
円弧形（セグメント化）送り出し及びシート分離ロール
２７が、個々のシートをそこから位置合わせ（見当合わ
せ）ピンチロールの対２８へ送り出す。シートはそれか
らベルト上の画像が適切な位置合わせをされて転写ステ
ーション２９へ送られ、光導電性表面１５上に現像され
た画像が転写ステーション２９内の最終支持材料のシー
ト３１と接触し、トナー画像が転写コロトロン３０によ
って光導電性表面１５から最終支持材料のシート３１の
接触面へ転写される。画像の転写に続き、紙やプラスチ
ック等、要望にかなう最終支持材料は、支持材料３１の
はりの強度のために、アイドラロール１８の周りを通過
する際にベルトから分離される。トナー画像をその上に
含むシートは、継ぎ目のない加熱されたフューザベルト
構造体５２、加圧ロール５４及び複数のフューザロール
構造体５６、５８及び６０（図１（Ａ））を含む定着ス
テーション４１へと進められる。定着ステーション４１
で画像が定着された最終支持基体３１は、ローラ３３を
介してトレイ３４へ排出される。

【００１９】大部分のトナー粉末が最終支持材料３１に
転写されるが、トナー粉末画像の最後の支持材への転写
後、必ずある量の残留トナーが光導電性表面１５上に残
る。転写操作後の光導電性表面上に残る残留トナー粒子
は、ベルト１４の外周面とこすりながら接触するクリー
ニングブレード３６を含むクリーニングステーション３
５においてベルト１４から除去される。そのように除去
された粒子は、クリーニングハウジング（図示せず）内
に収容され、該ハウジングはクリーニングハウジングの
下流オープニング（開口) と結合されたクリーニングシ
ール５０を有する。あるいは、当該技術において公知の
ように、トナー粒子はクリーニングブラシによって光導
電性表面から機械的に除去されてもよい。

【００２０】前述の概説は、本発明の目的のために、本
発明に従って装置を具体化することが可能な自動ゼログ
ラフィック複写機１０の概括的操作を例示するのに十分
であると信じられている。

【００２１】図１で開示されるように、本発明に従った
定着装置は、電気的に抵抗性のあるポリイミド層６４及
びリリース（解放）層６６を有する継ぎ目のない（シー
ムレス）ベルト構造体５２を含む。ベルトは、フューザ
ローラ５６、５８、６０、及びストリッピング（剥離）
ローラ６８及びアイドラローラ７０の周りに搭載され
（巻き掛けられ）ている。ローラ５６、５８及び６０は
電気的に導電性の接触ローラで、これらのローラに物理
的に接触するベルト構造体５２の一部分にわたって電圧
を印加するために、電気的にバイアスされている。接触
するということは、これらのローラが電気的に抵抗性の
あるポリイミド層６４に接触する、という意味である。
継ぎ目のないベルト構造体の使用は、継ぎ目のあるベル
トが継ぎ目の接触ローラとの各接触及び離間点でのアー
キング（アーク発生) や摩耗を受けるという点で本発明
の重要な態様である。継ぎ目のないベルト構造体が使用
されるとき、ベルトへの電気的接触の中断がないため、
アーキング及び摩耗を除去する。

【００２２】加圧ローラ５４はローラ５６、５８及び６
０と協働し、その間に配置されたベルトの一部分と共に
フュージングゾーン７２を形成し、トナー画像７４を上
に載せた基体即ちシート３１は、該ゾーン７２を通過し
てトナー画像７４を基体に定着させる。ローラ７０はア
イドラ又はベルトステアリング（ベルト操作）ローラと
して役立ち、ローラ６８がストリッピング（剥離）ロー
ラとして役立つ。その目的のために使用される従来の構
造によって、全部で約５０ポンド（lbs.) のニップ圧力
がフューザロール６０と加圧ロール５４の間に加えられ
る。

【００２３】あるいは、図２に示されるように、フュー
ジングローラ５８と５６は必ずしも加圧ローラ５４と共
にニップを形成する必要はない。そこに例示されるよう
に、フライイン（fly-in) ゾーン（ニップに入る前のゾ
ーン）５１が、図２に示されるようなローラ５６と５８
の配置によって設けられている。後に言及されるよう
に、図１の構成要素の多くは、参照番号５１により示さ
れるようなフライイン特性（機能）を例示するために必
要でないため省略されている。

【００２４】フュージングゾーン７２（図１（Ａ））に
おけるベルトの部分７６と７８にパワー（電力）を適用
する電気回路７５（図３）は、三つの導電性フューザロ
ーラ５６、５８及び６０に電気的に接続されているＡＣ
電源８０を含む。図３に示されるように、電圧は、フュ
ージングゾーン入口ローラ５６とセンターローラ５８の
間及びフュージングゾーン出口ローラ６０とセンターロ
ーラの間に印加されている。入口及び出口ローラは同電
位で互いに接続されているので、ローラ５６、５８及び
６０のどれとも接触しない非フュージングゾーン部分ま
たは区分８２は加熱されない。

【００２５】シリコンオイルのような適切な離型剤物質
を含むパッド８４は、ベルト５２の表面に塗布しながら
（wiping) 接触して支持されている。従って、ベルト表
面はシリコンオイルで薄く被覆されていて、ベルトにト
ナー粉末粒子が付着するのを防ぐ。

【００２６】上記に述べられたフューザは、約１７０オ
ーム／平方の抵抗を有するカーボンと黒鉛を搭載した４
０ミクロンのフッ素樹脂層で被覆された５０ミクロンの
ポリイミド基体を使用して実施された。互いに２．２５
ｃｍ隔てられ、１２０ＶＡＣの電圧差を伴ったローラを
介するこのベルトの通過は、処理幅をわたって３７ｗ／
ｃｍのパワーを発生した。高密度（濃度）（２．０＋ｍ
ｇ／ｃｍ² ）カラー画像は、一分間に４０コピーに相当
する一秒に１５ｃｍの処理速度でよく定着された。

【００２７】現在本発明の好適な具体例とされるものが
例示され、述べられてきたが、数々の変更及び修正が当
業者に起こる可能性があり、本発明の真の精神及び範囲
内に及ぶ全ての変更及び修正を請求の範囲に含む意向で
あることを理解されたい。

【００２８】

【発明の効果】本発明によれば、短時間で融着温度及び
パワーに到達する、コンパクトで軽量のフューザ（定着
装置）が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（Ａ）は本発明に従ったフュージング装置の略
図である。（Ｂ）はフューザベルトを示す拡大図であ
る。

【図２】図１（Ａ）に例示された本発明の変更された具
体例の略図である。

【図３】本発明に従った図１（Ａ）のフューザ装置が作
用するのを可能にする回路の略図である。

【図４】画像形成装置の略図であり、該装置内で図１
（Ａ）のフューザ装置が利用される。

【符号の説明】

３１ 最終支持材料 ５１ フライインゾーン ５２ フューザベルト ５４ 加圧ロール ５６、５８、６０ フューザローラ ６４ ポリイミド層 ６６ リリース層 ６８ ストリッピングローラ ７０ アイドラローラ ７２ フュージングゾーン ７４ トナー画像 ７６、７８ ベルトの部分 ８０ ＡＣ電源 ８２ 非フュージングゾーン部分 ８４ パッド

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 トナー画像を基体上へ定着するための加
   熱加圧フューザであって、 電気的に抵抗性のあるベルトと、 エンドレス経路での移動のために前記ベルトを支持する
   複数のローラと、 前記複数のローラのいくつかと協働してそれとの間に延
   長フュージングゾーンを形成する加圧ローラと、 前記ベルトの一部分のみの加熱を実施する手段と、 を含む加熱加圧フューザ。
2. 【請求項２】 トナー画像を基体上へ定着するための方
   法であって、 電気的に抵抗性のあるベルトを提供するステップと、 エンドレス経路での移動のために前記ベルトを支持する
   複数のローラを使用するステップと、 前記複数のローラのいくつかと協働してそれとの間に延
   長フュージングゾーンを形成する加圧ローラを支持する
   ステップと、 前記ベルトの一部分のみの加熱を実施するステップと、 を含む定着方法。