JPH11224016A

JPH11224016A - 加熱加圧式定着装置

Info

Publication number: JPH11224016A
Application number: JP10324798A
Authority: JP
Inventors: Rabin Moser; モーザーレイビン
Original assignee: Xerox Corp
Current assignee: Xerox Corp
Priority date: 1997-11-21
Filing date: 1998-11-16
Publication date: 1999-08-17
Also published as: US5872350A

Abstract

(57)【要約】【課題】加熱加圧式定着装置において、剥離しそこな
ったコピー用紙が外部熱エネルギー源と接触して発火す
るのを防止することである。【解決手段】定着装置１０は、表面を動作温度まで上
昇させるため内部から加熱された定着ロール１２を備え
ている。定着装置は、さらに、定着ロールの表面に隣接
して配置された外部熱エネルギー源３４を備えている。
定着ロールは自己剥離するように変形可能なエラストマ
ー層３２が設けられている。剥離しそこなったコピー用
紙が外部熱エネルギー源と接触するのを防止するため、
外部熱エネルギー源と定着ロールの間にシールド６６が
設けられている。シールドは一端が供給リール６８によ
って、他端が巻取りリール７０によって支持された細長
い部材である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、一般には電子写真式印
刷装置用の加熱加圧式定着装置、より詳細には外部熱エ
ネルギー源と、剥離しそこなった用紙がその外部熱エネ
ルギー源と接触するのを防止するシールドを備えたニッ
プ形成定着ロール構造に関するものである。

【０００２】

【発明の背景】典型的な電子写真式印刷プロセスでは、
最初に光導電性部材が実質上一様な電位に帯電され、そ
の表面が感光化される。次に光導電性部材の帯電した部
分が露光され、照射された領域内の電荷が選択的に消去
される。これにより、静電潜像が光導電性部材に記録さ
れる。光導電性部材に静電潜像が記録された後、潜像は
運ばれてきた現像剤と接触して現像される。一般に、現
像剤はキャリヤ粒子と摩擦電気作用でキャリヤ粒子に付
着したトナー粒子とから成っている。トナー粒子はキャ
リヤ粒子からドナー・ロールへ、または光導電性部材上
の潜像へ引きつけられる。ドナー・ロールへ引きつけら
れたトナー粒子は電荷保持表面（通常は感光体）の上に
堆積する。そのあとトナー粉末像は光導電性部材からコ
ピー用紙へ転写される。続いてトナー粒子が加熱され、
トナー粉末像はコピー用紙に永久に固着される。

【０００３】トナー物質を熱でコピー用紙に永久に固着
する、すなわち定着するには、トナー物質の成分が融合
し、粘着性を帯びる点までトナー物質の温度を上昇させ
る必要がある。この作用により、トナーはコピー用紙の
繊維または細孔の上に、またはもしそうでなければ用紙
の表面に多少流れる。その後、トナー物質が冷却する
と、トナー物質は凝固してコピー用紙にしっかり結合す
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】トナー像を加熱してコ
ピー用紙に定着する１つの手法は、未定着のトナー像を
有するコピー用紙を一対の向かい合ったローラー部材
（少なくとも一方のローラー部材は内部加熱される）の
間に通すことである。この形式の定着装置の動作中、静
電気作用でトナー像が付着しているコピー用紙がローラ
ー間に形成されたニップに通され、そのときトナー像が
内部加熱定着ローラーと接触するので、トナー像はニッ
プ内で熱せられる。ニップ形成定着ロール構造の場合、
定着ローラーに、２つのローラーが圧接されたときより
固い加圧ローラーによって変形可能な層（または複数の
層）が設けられている。滞留時間、すなわちトナー粒子
が加熱されたローラーの表面と接触状態にある時間はニ
ップの長さによって決まる。

【０００５】内部加熱定着ローラーは、通常、コピー用
紙（たとえば普通紙）上のトナー像と接触するローラー
である。いずれにしても、自己剥離する定着ローラー構
造を提供するため、トナー像と接触する定着ローラーに
は、比較的薄い、容易に変形可能なエラストマー層（ま
たは複数の層）が設けられている。

【０００６】ますます高まった生産性、すなわちますま
す高まるコピー作成速度の要求により、トナー像をより
高速度で定着することに関連する問題がますます増えて
いる。より高い速度を考慮に入れた或る形式の定着装置
は、高い処理速度を実現するため、内部熱エネルギー源
と共同する外部熱エネルギー源を用いている。上記の定
着装置の内部加熱定着ローラーは自己剥離するように作
られているが、トナー像を支持している用紙の不剥離が
時たま起きる。不剥離が起きたとき、用紙が外部熱エネ
ルギー源と接触するのを防止しなければならない。

【０００７】

【従来の技術】次に、本発明の特許可能性に関係がある
かもしれない先行技術について簡単に述べる。それらの
参考文献は、もしかすると特許可能性の問題に多少関連
があるほかに、後に述べる詳細な説明と一緒に読まれれ
ば、本発明をより良く理解し、評価することができるで
あろう。

【０００８】米国特許第５，２６８，５５９号（１９９
３年１２月７日発行）は自己剥離するベルト式定着装置
を開示している。ベルトと加圧ロールはニップを形成し
ており、トナー像を支持している用紙はトナー像がベル
トに接触した状態でそのニップを通過する。ベルトは複
数のローラーのまわりに掛け渡されていて、エンドレス
通路の中を動く。ローラーの１つはベルトを動かす駆動
ローラーであり、オーバードライブされてベルトのニッ
プ後方部分を引き伸ばし、ベルトから用紙を分離する。

【０００９】米国特許第４，１１４，０２１号（１９７
８年９月１２日発行）は、電子写真式複写機用の加熱ロ
ール式定着装置を開示している。第１ロールは耐熱性剥
離剤が塗布された表面が用紙上のトナー像と接触するよ
うになっている。第２ロールは第１ロールと共同して圧
力と熱でトナー像を用紙へ固着させる。この定着装置の
特徴は、第１または第２ロールのどちらかに、少なくと
も第１ロールに内部加熱手段と外部加熱手段が設けられ
ており、外部加熱手段の熱容量が小さく、第１ロールを
取り囲むように作られていることである。

【００１０】米国特許第４，０２１，６４１号（１９７
７年５月３日発行）は、コピー用紙に静電気作用で付着
したトナー像を加熱して定着する装置を開示している。
定着装置の特徴は、放射エネルギー源と、そのエネルギ
ーをトナー像の上に集中させるためのパラボラ形反射器
とレンズ構造を備えていることである。好ましい実施例
のレンズ構造は反射器とエネルギー源のまわりに掛け渡
されたベルトの形に作られたフレネルレンズから成って
おり、そのベルトは反射器と加熱源に対し動かせるよう
になっている。

【００１１】米国特許第３，８９８，４２４号（１９７
５年８月５日発行）は、コピー用紙に静電気作用で付着
したトナー像を加熱して定着する装置を開示している。
定着装置の特徴は、低濃度の像ばかりでなく高濃度の像
を効率的なやり方で定着することができる複数の放射エ
ネルギー源を備えていることである。コピー用紙が放射
エネルギー源と物理的に接触するのを防止するために、
高濃度の像と低濃度の像を融解するのに必要な波長幅の
エネルギーを通すシールドが設けられている。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、その意図およ
び目的に従って定着ロールの表面を動作温度まで上昇さ
せるため内部から加熱された定着ロールを備えた加熱加
圧式定着装置を提供する。定着装置は、さらに、定着ロ
ールの表面に隣接して配置された外部熱エネルギー源を
備えている。定着ロールに自己剥離するように変形可能
なエラストマー層が設けられている。外部熱エネルギー
源と定着ロールの間に配置されたシールドは剥離しそこ
なったトナー像支持用紙が外部熱エネルギー源と接触す
るのを防止する。シールドは一端が供給リールによっ
て、他端が巻取りリールによって支持された細長い部材
から成っている。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、好ましい実施例について説
明するが、本発明をその実施例に限定するつもりのない
ことは理解されるであろう。逆に、本発明は特許請求の
範囲に記載した発明の精神および範囲に含めることがで
きるすべての代替物、修正物、および均等物を包含して
いるものとする。

【００１４】本発明の諸特徴の一般的な理解のために、
図面を参照して本発明を説明する。図中、同じ要素を識
別するために全体を通じて同じ参照番号を使用してあ
る。

【００１５】図１は、ニップ形成定着ロール式定着装置
１０の構造を示す。定着装置１０の内部加熱定着ロール
構造１２は非加熱バックアップ・ロール構造１４と共同
してニップ１６を形成しており、そのニップ１６を周知
のやり方で表面にトナー像２０が形成されたコピー用紙
１８が通過する。そのときトナー像２０は内部加熱定着
ロール構造１２と接触し、その一方で２つのロール構造
１２と１４の間に周知のやり方で力が加えられて両者の
間に圧力が生じ、その結果非加熱加圧ロール構造によっ
て内部加熱定着ロール構造が変形してニップ１６が形成
される。

【００１６】用紙がニップ１６から出ていくとき、非常
に軽い坪量の用紙を除き、用紙は一般に自己剥離する。
これらの用紙は定着ロール構造から外へ用紙を導くガイ
ド（図示せず）を必要とする。定着ロールから分離した
後、用紙は所定の通路に沿って、定着装置１０を使用す
ることができる印刷装置（図示せず）の出口のほうへ自
由に動く。

【００１７】定着ロール構造１２は放射石英ヒーター２
８が内部に配置された剛体コアまたは中空シリンダ２６
を有する。定着ロール構造１２は、さらに、比較的薄い
（０．００３〜０．０２０程度）変形可能なエラストマ
ー層３２を有する。エラストマー層３２はシリコンゴム
または同種の材料から作られている。回路（図示せず）
を介して適当に付勢されると、ヒーター２８はシリンダ
２６へ熱を放射し、その熱はエラストマー層３２の外面
まで伝わる。

【００１８】定着ロールの隣に、外部熱エネルギー源
（たとえばランプ）３４と反射器３５が配置されてい
る。外部熱エネルギー源３４と内部加熱源２８は層３２
の表面温度をその融解温度まで上昇させる役目を果た
す。

【００１９】定着ロール構造１２の表面温度を感知する
ため、接触温度センサ３６が設置されている。温度セン
サ３６は、通常の回路（図示せず）と共に、２つの加熱
源２８，３４を所定の出力に維持することによってエラ
ストマー層３２の表面温度を上昇させ、所定の値（たと
えば３５０〜４００°Ｆ）に維持する。

【００２０】バックアップ・ロール構造１４は金属コア
３８と、金属コア３８に接着された適当な粘着材料の比
較的薄い層４０とから成っている。層４０に適当な材料
のスリーブ（図示せず）を取り付けることができる。定
着ロール構造１２と加圧ロール構造１４の相対的な構造
のために、両ロールの間に圧力を加える必要がある時、
定着ロール構造１２はより固い加圧ロール構造１４によ
って変形される。加える圧力はニップ１６の所望の長さ
に相当する所望の変形の関数である。

【００２１】変形可能な層３２は粘着性を有するが、こ
の層に溜め４４に入っている剥離剤４２を塗布すること
が望ましいことが判った。剥離剤４２はポリマー剥離剤
（たとえば比較的低い粘度のシリコンオイル）である。

【００２２】定着ロール構造１２に剥離剤を塗布するた
めに、剥離剤制御機構４６が設けられている。装置４６
はドナー・ロール４８、計量ロール５０、ドクタ・ブレ
ード５２、および吸上げ芯５４から成っている。計量ロ
ール５０はその一部分が剥離剤４２に浸され、ドナー・
ロール４８と接触するように回転自在に支持されてい
る。ドナー・ロール４８は、定着ロール構造１２と接触
するように支持されている。図示のように、ロール４
８，５０は溜め４４から定着ロール構造１２へ剥離剤４
２を運ぶ通路になるように配置されている。計量ロール
５０は４−３２ＡＡ仕上げのニッケルメッキ又はクロム
メッキした鋼ロールであることが好ましい。計量ロール
５０の外径は１．０インチである。上述のように、計量
ロール５０は回転自在に支持されており、その回転は、
回転自在に支持されたドナー・ロール４８を介して定着
ロール構造１２によって与えられる。このように、計量
ロール５０に回転を与えるため（定着ロール構造１２へ
の入力トルクによって）、ドナー・ロール４８は変形可
能な層５６を有しており、層５６は計量ロールとドナー
・ロール間に第１入力５８を形成し、ドナー・ロールと
定着ロール間に第２ニップ６０を形成する。ニップ５
８，６０は両ロール４８，５０と定着ロール構造１２の
間の剥離剤の転移を満足に行うことができる。

【００２３】吸上げ芯５４は剥離剤の中に完全に浸され
ており、計量ロール５０の表面と接触している。吸上げ
芯５４の目的は回転中に計量ロール５０の表面に形成さ
れる空気層をかき乱すエアシールを与えることである。
もし吸上げ芯の働きがなければ、空気層は剥離剤に浸さ
れた計量ロールの表面と同一の広がりをもつので、計量
ロールと剥離剤との接触が妨げられるであろう。

【００２４】好ましい Viton（バイトン）で作られたワ
イパー・ブレード５２は、断面が、３／４×１／８イン
チで、計量ロール５０と同一の長さをもつ。計量ロール
５０に接触するブレードのエッジの半径は０．００１〜
０．０１０インチである。ブレード５２は計量ロール５
０によって汲み上げられる剥離剤を所定の厚さに計量す
る作用をする。その厚さは１コピー当たり数マイクロリ
ットルの剥離剤消費量に相当する大きさである。計量ロ
ールの外径が１．０インチのとき、ドナー・ロール４８
の外径は１．０インチである。別の寸法の組合せでも満
足できる結果が得られることは理解されるであろう。た
とえば、ドナー・ロールおよび計量ロールとして１．５
インチ径のロールを使用した。ドナー・ロール４８の変
形可能な層５６はオーバーコートしたシリコンゴムが好
ましいが、他の材料を用いることもできる。

【００２５】数ミルほどの薄いスリーブ６２はドナー・
ロール４８の最も外側の表面を構成している。スリーブ
６２の材料は Teflon 、Viton またはシリコンオイルが
シリコンゴムに浸透するのを防止する他のどんな材料で
もよい。ドナー・ロール４８はスリーブ６２なしで使用
することができるが、スリーブを使用すれば、より長い
期間にわたってドナー・ロールの完全性が保持され、か
つ定着ロール構造１２上の糸屑などの汚染物が容易に計
量ロールに転移しないことが判った。従って、溜め４４
内の剥離剤はそのような汚染物で汚染されない。

【００２６】定着ロール構造１２は自己剥離するように
作られているが、用紙の不剥離が時たま起きることは理
解されるであろう。本発明がなければ、剥離しそこなっ
た用紙は定着ロール構造１２の表面に支えられて加熱ラ
ンプ３４の下を通過するであろう。考えられる形式の従
来のロール定着装置の場合、加熱ランプ３４と接触する
と、または加熱ランプの熱に十分に長くさらされると、
用紙（通常は普通紙）が発火することがある。

【００２７】本発明に従って、定着ロール構造１２に直
接接触して支持されたシールド６６が設置されている。
シールド６６は両端が供給リール６８と巻取りリール７
０によって支持された細長い部材である。リール６８，
７０は、細長いシールド６６と定着ロール構造１２とが
確実に直接接触するように細長いシールドを支持する。
０．００５〜０．００６インチ程度の厚さのシールド
は、赤外線透過性ポリマー材料（たとえば、ペルフルオ
ロアルコキシ（perfluoroalkoxy)）樹脂から作られてい
ることが好ましい。シールド６６は、そのほか、定着ロ
ール構造１２に直接接触した状態に保持されるという条
件で、赤外線吸収性樹脂から作ることができる。必要な
ときに細長いシールドを動かすことができるように、巻
取りリール７０はモーター７２に連結されている。

【００２８】本発明に従って、不剥離が起きたとき、用
紙１８はシールド６６と定着ロール構造１２の間に形成
されたニップ７４を通って運ばれるであろう。従って、
シールド６６は加熱ランプ３４と用紙１８の接触を防止
する。さらに、シールド６６と定着ロール構造１２が直
接接触しているので、たとえ用紙がこのニップ７４内に
長時間止まったしても、用紙の燃焼を支えるため利用可
能な酸素量は相対的に少ない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を組み入れた加熱加圧式定着装置の略図
である。

【図２】図１の定着装置に使用したシールドを示す斜視
図である。

【符号の説明】

１０加熱加圧式定着装置１２定着ロール構造１４バックアップ・ロール構造１６ニップ１８コピー用紙２０トナー像２６中空シリンダ２８放射石英ヒーター３２変形可能なエラストマー層３４外部加熱ランプ３６温度センサ３８金属コア４０適当な粘着性材料の薄い層４２剥離剤４４溜め４６剥離剤制御装置４８ドナー・ロール４８５０計量ロール５２ドクタ・ブレード５４吸上げ芯５６変形可能な層５８第１ニップ６０第２ニップ６２薄いスリーブ６６シールド６８供給リール７０巻取りリール７２モーター７４ニップ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】加熱加圧式定着装置であって、一対のニップ形成定着部材と、一方の前記ニップ形成定
着部材の表面温度を上昇させるための外部熱エネルギー
源とを備え、更に、前記一方のニップ形成定着部材と前記外部熱エネルギー
源の間に配置されていて、前記ニップを通過し、前記一
方のニップ形成定着部材から剥離しそこなった用紙が前
記外部熱エネルギー源と接触するのを防止するためのシ
ールドを備えていることを特徴とする定着装置。
【請求項２】請求項１に記載の定着装置において、前
記シールドは赤外線を通すことを特徴とする定着装置。
【請求項３】請求項２に記載の定着装置において、前
記シールドは前記一方のニップ形成定着部材と接触して
いることを特徴とする定着装置。