JPH09185278A - 瞬時にオンになる融着ローラ構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明の目的は、瞬時オン動作と高速融着の両
方を可能にし、同時に、高い信頼性と長寿命を示す改良
された融着ローラ構造を提供することにある。 【解決手段】電子写真プロセスに用いられる融着ローラ
には、熱伝導率が高く、シリンダの半径に比較して薄い
壁厚を示すセラミック材料から構成される中空のシリン
ダが含まれている。複数の抵抗導体は、シリンダの外部
表面上に配置される。抵抗導体及びシリンダにコーティ
ングがかぶせられて、融着ローラの連続した平滑な外部
表面が形成される。抵抗導体に電流を流すことにより、
シリンダを加熱し、その温度が必要とされる融着温度ま
で上るようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子写真印刷に関する
ものであり、とりわけ、電子写真印刷工程中におけるウ
ォーム・アップ時間を短縮する融着ローラ構造に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】静電印刷の場合、媒体シートにトナーが
付着した後、媒体シートにトナーを融着させなければな
らない。この作用には、融着ステーションにおいて、ト
ナーをトナー融着温度（例えば、約１９０゜Ｃ）まで加
熱する必要がある。トナーの融着は、いくつかの方法で
実施されてきた。ある方法では、回転金属シリンダ内に
配置された加熱素子（例えば、場合によっては、長く細
い電球）が用いられる。この方法には、回転金属シリン
ダの熱質量及び固有エネルギ保存による温度安定性の利
点がある。その欠点は、融着プロセスの開始及び持続に
かなりのエネルギを必要とすることである。従って、実
際の印刷／コピー工程が開始可能になるまでに、かなり
の「ウォーム・アップ」時間が必要になる。

【０００３】もう１つの先行技術による融着装置（図１
参照）では、媒体シート融着経路のすぐ上に配置された
セラミック加熱素子が用いられる。セラミック・ヒータ
は、媒体シートの下方に配置された加圧ローラと同じ速
度で回転するたわみ性の管状ベルトによって、媒体シー
トから隔てられている。セラミック・ヒータ１０は、融
着フィルム・シリンダ１６によって、媒体シート１２及
びトナー粒子１４から隔てられている。融着フィルム・
シリンダ１６は、矢印１８で示す方向に回転させられる
（不図示の手段によって）薄い高分子シリンダから構成
される。１対のガイド２２によって、融着フィルム・シ
リンダ１６は、媒体シート１２に対する接触領域におい
てその円筒形状を保っている。加圧ローラ２４によっ
て、媒体シート１２（及びトナー粒子１４）は、融着フ
ィルム・シリンダ１６及びセラミック・ヒータ１０に押
しつけられ、トナー粒子の融着が可能になる。

【０００４】図１に示す構造によれば、融着フィルム・
シリンダ１６を構成する厚さの極めて薄い高分子シート
を介して、セラミック・ヒータ１０をトナー粒子１４に
押しつけることが可能になる。融着フィルム・シリンダ
１６が回転することによって、融着ステーションを通過
する際のトナーのスミアリングが阻止される。セラミッ
ク・ヒータ１０の温度制御は、セラミック・ヒータ１０
に配置されたサーミスタ２６によって生じる信号によっ
て行われる。

【０００５】図１の構造によれば、「瞬時オン」の融着
動作が可能になるが、融着フィルム・シリンダ１６を構
成する高分子材料が裂けやすい。さらに、セラミック・
ヒータ１０の最も下の表面と融着フィルム・シリンダ１
６との摩擦によって、融着フィルム・シリンダ１６の内
部表面が摩耗し、その寿命を縮めることになる。さら
に、融着プロセスを迅速化しようとすると、適正な融着
作用を保証するため、セラミック・ヒータ１０の温度を
上げなければならない。こうした環境下において、融着
フィルム・シリンダ１６の温度は、フロー状態に近づ
き、シリンダ１６を破壊することになる可能性がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、電子写真式プリンタ／コピー機における瞬時オン動
作を可能にする改良された融着構造を提供することにあ
る。

【０００７】本発明のもう１つの目的は、高速融着作用
を可能にする改良された融着ローラ構造を提供すること
にある。

【０００８】本発明のさらにもう１つの目的は、瞬時オ
ン動作と高速融着の両方を可能にし、同時に、高い信頼
性と長寿命を示す改良された融着ローラ構造を提供する
ことにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】電子写真プロセスに用い
られる融着ローラには、熱伝導率が高く、シリンダの半
径に比較して薄い壁厚を示すセラミック材料から構成さ
れる中空のシリンダが含まれている。複数の抵抗導体
は、シリンダの外部表面上に配置される。抵抗導体及び
シリンダにコーティングがかぶせられて、融着ローラの
連続した平滑な外部表面が形成される。第１の導電性リ
ングが、シリンダの一方の端部にはめられ、第２の導電
性リングが、シリンダの第２の端部にはめられる。第１
のリングと第２のリングは、両方とも、抵抗導体のそれ
ぞれに接続する。第１の導電性リングと第２の導電性リ
ングの間に電圧を印加することによって、抵抗導体に電
流が流れ、中空のシリンダが加熱されて、その温度が必
要とされる融着温度まで上るようにするための回路が、
設けられる。

【００１０】

【実施例】要するに、本発明は、全て、連続した平滑な
ガラス質のコーティングでカバーされた、複数の抵抗導
体がその外部表面に配置された、円筒形のセラミック管
から構成される。該構造自体は、温度質量が小さく、瞬
時オン融着能力をもたらす融着ローラ／ヒータが組み込
まれたものである。

【００１１】図２に示すように、融着ローラ３０は、シ
ャフト３６に取り付けられた複数の内部支持構造３４が
設けられた、セラミック管３２から構成される。各支持
体３４（図２ａ参照）は、セラミック管３２の内周に接
触し、その構造支持を行う複数の支持表面３８を備えて
いる。支持表面３８は、シリンダ３２の構造支持を可能
にするのに必要な最小限にとどめ、これによって、でき
るだけ小さい熱伝達表面にするのが望ましい。

【００１２】図２に戻ると、端部支持体４０は、セラミ
ック管３２の両端に配置され、内部構造支持を可能にす
る。導電性リング４２及び４２´は、セラミック管３２
の両端において、その外部表面にはめられる。導電性リ
ング４２、４２´の間には、それぞれ、図４及び５に示
すように、セラミック管３２の外部表面にらせん状に巻
き付けることが可能な、あるいは、それに沿って直線状
に延びるようにすることが可能な複数の抵抗導体４４が
延びている。図４のらせん状巻き付け構造は、セラミッ
ク管３２のより均一な加熱につながるので、最も望まし
い。従って、セラミック管３２の両端間には、連続した
電気回路が存在し、抵抗導体４４によって相互接続され
る円筒状の導体４２、４２´から構成されることにな
る。

【００１３】導体４４には、連続したガラス質のコーテ
ィング４６がかぶせられ、セラミック管３２の平滑な外
部表面が形成される。ガラス質コーティング４６の被着
時、導電性リング４２には、ガラスの被着を防ぐために
マスキングが施される。その後、セラミック管３２の両
端には、１対の導電性端部キャップ５０、５０´が取り
付けられ、それぞれ、導電性リング４２、４２´と電気
的に接触する。各端部キャップ５０、５０´は、電圧が
印加される接触リング５４（図３参照）が取り付けられ
る外側に延びたフランジ部分５２を備えている。高分子
ブッシング５６が、端部キャップ４２を軸３６から絶縁
する。テフロン（デュポン社の商標）の薄いコーティン
グ４７によって、ガラス質コーティング上に非粘着表面
が形成される。

【００１４】動作時、融着ローラ３０は、用紙経路内に
配置され、図１に２４で示す加圧ローラに接触する。加
圧ローラの弾性表面によって、媒体シートがテフロン
（デュポン社の商標）コーティング４７に押しつけら
れ、媒体シートに付着したトナーの融着が可能になる。
媒体シートが融着ローラ３０と加圧ローラの間を通過す
る前に、電圧が、接触リング５４および端部キャップ４
２、４２´を介して、抵抗導体４４に印加される。結果
として、セラミック管３２の壁が、ガラス質表面４６及
びテフロン（デュポン社の商標）コーティング４７と同
様に、融着温度まで加熱されることになる。融着ローラ
３０の質量は比較的小さいので、その温度上昇は、極め
て急速であり、ほぼ「瞬時オン」の融着動作を行うこと
が可能である。すなわち、導体４４に電圧を印加する
と、融着ローラ３０は、電圧印加後ほぼ数秒以内に融着
動作の実施が可能になる。

【００１５】セラミック・ローラ３２の望ましい材料
は、アルミナ、または、同等の熱伝導率を有する、強度
の高い別のセラミック材料である。シリンダ３２の直
径、その壁厚、及び、材料は、融着プロセスのスループ
ット要件に大いに左右される。セラミック管３２に対し
て抵抗導体４４のステンシル処理、スクリーニング、ま
たは、マスキングを施し、その後で、焼成を施すのが望
ましい。抵抗導体構造の焼成が済むと、抵抗導体４４の
表面に充填うわ薬を絞り掛けて、ギャップを充填し、平
滑な外部表面を形成する。次に、うわ薬を焼成し、必要
があれば、仕上げのうわ薬を掛けて、焼成することが可
能である。最後に、滑りやすい高分子（例えば、テフロ
ン（デュポン社の商標））の薄いコーティングを施すこ
とが可能である。

【００１６】上述の融着ローラは、導電性ヒータとセラ
ミック管の両方を単体融着ローラ構造に組み込んだもの
であり、図１の先行技術におけるような融着フィルムと
加熱素子との間のスライドは排除される。さらに、融着
ローラ３０の熱質量が小さいので、極めて急速な加熱が
可能であり、ほぼ瞬時オンの融着動作が可能になる。

【００１７】以上のとおり、実施例を説明したが、当業
者には、本発明の技術思想の範囲内で、さまざまな実施
例を考えることができる。本発明は、特許請求の範囲に
含まれる、そのような代替実施例の全てを包含するもの
である。以下に、本発明の実施態様を示す。 （実施態様１）電子写真プロセスに用いられる融着ロー
ラ（３０）において、外側誘電体表面を有する中空シリ
ンダ（３２）と、前記誘電体表面に位置する複数の抵抗
導体（４４）と、前記抵抗導体（４４）及び前記誘電体
表面の露出領域上にかぶせられて、前記中空シリンダ
（３２）に連続した平滑な外部表面を形成するコーティ
ング（４６、４７）と、前記複数の抵抗導体（４４）に
それぞれ接触している、前記シリンダ（３２）の一方の
端部に配置された第１の導電手段（５０、４２）、及
び、前記シリンダ（３２）のもう一方の端部に配置され
た第２の導電手段（５０´、４２´）と、前記第１の導
電手段（５０、４２）と第２の導電手段（５０´、４２
´）の間に電圧を印加し、前記複数の抵抗導体（４４）
に電流を生じさせ、前記シリンダ（３２）及び前記コー
ティング（４６、４７）が加熱されるようにするための
手段（５４）を備える融着ローラ（３０）。 （実施態様２）前記第１の導電手段（５０、４２）及び
第２の導電手段（５０´、４２´）が、前記シリンダ
（３２）の両端部にはめられた導電性リング（４２、４
２´）からなることを特徴とする、実施態様１に記載の
融着ローラ（３０）。 （実施態様３）前記シリンダ（３２）が、セラミック誘
電体材料からなることを特徴とする、実施態様１又は２
に記載の融着ローラ（３０）。 （実施態様４）前記シリンダ（３２）が、アルミナから
なることを特徴とする、実施態様１に記載の融着ローラ
（３０）。 （実施態様５）前記シリンダ（３２）の壁厚が、前記シ
リンダ（３２）の半径に比べて小さく、支持手段（３
４）が、前記シリンダ（３２）内に配置されて、前記シ
リンダ（３２）に対して構造的剛性を付与するようにな
っていることを特徴とする、実施態様１又は２又は３又
は４に記載の融着ローラ（３０）。 （実施態様６）前記複数の抵抗導体（４４）が、前記外
部誘電体表面にらせん状に巻き付けられていることを特
徴とする、実施態様１又は２又は３又は４又は５に記載
の融着ローラ（３０）。 （実施態様７）前記複数の抵抗導体（４４）が、前記外
部誘電体表面に沿って、前記第１の導電手段（５０、４
２）と前記第２の導電手段（５０´、４２´）の間を線
状に延びていることを特徴とする、実施態様１又は２又
は３又は４又は５に記載の融着ローラ（３０）。 （実施態様８）前記コーティング（４６、４７）が、ガ
ラス質層（４６）からなることを特徴とする、実施態様
１又は２又は３又は４又は５又は６又は７に記載の融着
ローラ（３０）。 （実施態様９）前記コーティング（４６、４７）が、ガ
ラス質層（４６）上に配置された平滑な高分子層（４
７）からなることを特徴とする、実施態様１又は２又は
３又は４又は５又は６又は７に記載の融着ローラ（３
０）。

【００１８】

【発明の効果】本発明は、以上のとおり構成され、作用
するものであるから、上記した課題を解決しうるという
効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来技術による融着構造の概略図である。

【図２】本発明を組み込んだ融着ローラの断面図であ
る。

【図２ａ】図２の融着ローラの内部支持構造を示す図で
ある。

【図３】電気的接続の実施を示す、図２の構造の端面図
である。

【図４】外側コーティングを除去して、らせん状の抵抗
導体構造を露出させた、図２の融着ローラの斜視図であ
る。

【図５】外側コーティングを除去して、直線状の抵抗導
体構造を露出させた、図２の融着ローラの斜視図であ
る。

【符号の説明】

３０ 融着ローラ ３２ セラミック管 ３４ 内部支持構造 ３６ シャフト ３８ 支持表面 ４０ 端部支持体 ４２ 導電性リング ４２´ 導電性リング ４４ 抵抗導体 ４６ ガラス質コーティング ４７ テフロン（デュポン社の商標）コーティング ５０ 導電性端部 ５０´ 導電性端部 ５２ フランジ部分 ５４ 接触リング ５６ ブッシング

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電子写真プロセスに用いられる融着ローラ
   （３０）において、 外側誘電体表面を有する中空シリンダ（３２）と、 前記誘電体表面に位置する複数の抵抗導体（４４）と、 前記抵抗導体（４４）及び前記誘電体表面の露出領域上
   にかぶせられて、前記中空シリンダ（３２）に連続した
   平滑な外部表面を形成するコーティング（４６、４７）
   と、 前記複数の抵抗導体（４４）にそれぞれ接触している、
   前記シリンダ（３２）の一方の端部に配置された第１の
   導電手段（５０、４２）、及び、前記シリンダ（３２）
   のもう一方の端部に配置された第２の導電手段（５０
   ´、４２´）と、前記第１の導電手段（５０、４２）と
   第２の導電手段（５０´、４２´）の間に電圧を印加
   し、前記複数の抵抗導体（４４）に電流を生じさせ、前
   記シリンダ（３２）及び前記コーティング（４６、４
   ７）が加熱されるようにするための手段（５４）を備え
   る融着ローラ（３０）。