JP2002333786A - 静電写真式複写装置における融着アセンブリのための予熱ヒータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 静電写真式複写装置において効率的な融着ア
センブリの動作および光沢制御を容易とするための予熱
ヒータを提供すること。 【解決手段】 融着アセンブリのための予熱ヒータ（４
０）であって、ハウジング（４２）と；このハウジング
の内部チャンバ（４４）内に配置された加熱部材（４
６）と；ブロワ（５２）と、分散プレナム部（５６ａ）
と、吹付部材（６０）と、吹付プレナム部（５８）と、
戻りコンジット（６２，６４）と、を有したエア流通シ
ステム（５０）と；を備え、ブロワからのエアが、加熱
部材を通過することによって加熱されるとともに、受取
部材に対して吹き付けられ、さらに、内部チャンバから
の散逸を実質的に防止されつつブロワへと戻されるよう
になっている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、大まかには、静電
写真式複写装置における融着アセンブリに関するもので
ある。より詳細には、本発明は、静電写真式複写装置に
おいて、予熱ヒータを備えている融着アセンブリに関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術および発明が解決しようとする課題】典型
的な市販の複写装置（静電式コピー機／複写機、プリン
タ、等）においては、帯電潜像パターンが、一様に帯電
した、誘電特性を有した帯電保持部材または光導電性部
材（以下、誘電性支持部材と称す）上に形成される。こ
の帯電潜像パターンに対して着色マーキング粒子が引き
つけられることにより、誘電性支持部材上において潜像
が現像される。その後、紙シートや透明シートや他の媒
体といったような受取部材が、誘電性支持部材に対して
接触させられ、電界を印加することにより、現像済みマ
ーキング粒子像が、誘電性支持部材から受取部材へと転
写される。転写後には、転写像を付帯した受取部材は、
誘電性支持部材から離れるように搬送され、熱および圧
力によって受取部材に対して像が定着（融着）され、こ
れにより、永久的な複写が受取部材上に形成される。

【０００３】典型的な電子写真式複写装置における１つ
のタイプの融着デバイスは、アルミニウムコアと弾性被
覆層とからなる少なくとも１つの加熱ローラと、この加
熱ローラに対してニップを形成するようにして係合する
少なくとも１つの圧力ローラと、を備えている。融着デ
バイスにおける両ローラが回転することにより、これら
両ローラ間のニップを通して、マーキング粒子像を付帯
した受取部材が搬送される。受取部材の表面上において
転写像を形成している着色マーキング粒子は、熱によっ
て軟化されて粘着性となる。圧力下において、軟化した
粘着性マーキング粒子どうしは、互いに接着するととも
に、受取部材の表面上におけるファイバどうしの隙間内
に部分的に吸収される。したがって、冷却後には、マー
キング粒子像は、受取部材に対して恒久的に定着され
る。

【０００４】最近市販されているある種の複写装置は、
多色コピーを形成できるように構成されている。このよ
うな複写装置においては、各色ごとの複数の個別像が、
それぞれの着色マーキング粒子によって個別的に現像さ
れ、その後、受取部材に対して互いに見当合わせされつ
つ転写される。受取部材に対しての多色マーキング粒子
像の定着に際しては、受取部材に対しての標準的ブラッ
クマーキング粒子の定着の場合とは実質的に異なる動作
パラメータが必要とされることがわかっている。さら
に、それぞれの動作パラメータは、実際、全く対照的な
ものである。すなわち、多色像においては、フルカラー
の深みのある複写を行うために光沢度合いが大きいこと
が要求され、これに対し、ブラックマーキング粒子像の
場合には、光沢が読みやすさをかなり阻害することか
ら、つや消し仕上げが好まれる。

【０００５】マーキング粒子像の光沢は、少なくとも部
分的には、定着プロセス内におけるマーキング粒子の溶
融特性に依存することが知られている。一般に、定着装
置は、マーキング粒子を軟化させるように機能しあるい
は少なくとも部分的に溶融させるように機能し、これに
より、マーキング粒子が受取部材のファイバどうしの間
に侵入することを可能とする。その結果、受取部材に対
してマーキング粒子が定着され、光沢のある像複写をも
たらす。例えば、定着装置は、マーキング粒子および受
取部材に対して接触する加熱ローラを備えることができ
る。多色マーキング粒子像の場合には、各色ごとの複数
の個別マーキング粒子像が、加熱ローラによってそれぞ
れ個別的に加熱されて定着される。各色ごとのマーキン
グ粒子像が十分に溶融していない場合には、コピーに光
散乱キャビティが形成され、カラー複写の品質を落とし
てしまう。さらに、受取部材上におけるマーキング粒子
がミラー状表面を有していない場合には、入射光は、マ
ーキング粒子表面からの拡散によって反射されることと
なり、入射光がマーキング粒子層内に侵入することがで
きず、受取部材上のカラーが、暗くかつ曇って見えるこ
ととなる。したがって、低融点のマーキング粒子が使用
される。このようなマーキング粒子は、キャビティを形
成することが少なく、硬質のフラットな表面を有してい
る。そのため、光沢のある鮮烈なカラーを複写物に対し
てもたらす。

【０００６】低融点マーキング粒子の場合には、加熱ロ
ーラに対して受ける像オフセット量が大きい。このこと
は、複写におけるまたはその後の複写における望ましく
ない欠陥を形成することとなる。像オフセットは、加熱
ローラに対して融着オイルを印加することにより低減で
きるけれども、そのようなオイルは、オイルの取扱いや
ローラ上におけるオイル層の一様性の確保といったよう
な複雑さを、融着システム内に導入してしまう。これに
代えて、融着オイルを必要とすることなく像オフセット
を低減するための機械的機構が、既に開発されている。
そのような機械的機構は、長尺ウェブを備えている。こ
の長尺ウェブは、マーキング粒子を溶融するために加熱
され、その後、マーキング粒子を冷却するために冷却さ
れ、マーキング粒子像が定着された状態での受取部材
を、長尺ウェブから容易に脱離させることができる。長
尺ウェブ構成の動作の性質は、また、定着マーキング粒
子像の光沢を増加させるようにも機能する。その結果、
そのような構成は、多色像の融着に際しては特に有効で
ある。ただし、ブラック像の融着に際しては、あまり適
切ではない。

【０００７】ニップを形成するための融着ローラを使用
した電子写真式カラー複写装置においては、融着ローラ
速度の増加が、像光沢と紙光沢との適合を容易なものと
することがわかっており、また、光沢差を低減させるよ
うに機能することもわかっている。米国特許明細書第
５，５２１，６８８号（１９９６年５月２８日発行）に
は、２対の光沢ローラの前段に配置された放射オーブン
が開示されている。この放射オーブンは、マーキング粒
子を定着させ（その結果、つや消し像を形成する）、そ
の後、光沢ローラを通過させる際の熱および圧力によっ
て光沢を増加させる。予熱ヒータを使用しない場合に
は、通常、融着速度が制限される。よって、像光沢と紙
光沢とを適合させる能力に制限が生じる。電子写真式融
着器における予熱システムを記載している他の特許とし
ては、米国特許明細書第４，９５９，５２９号（１９９
０年９月２５日発行）、米国特許明細書第５，７８４，
６７９号（１９９８年７月２１日発行）、米国特許明細
書第５，４１２，４５９号（１９９５年５月２日発
行）、および、米国特許明細書第４，０７１，７３５号
（１９７８年１月３１日発行）がある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、複写装置の融
着アセンブリのための予熱ヒータに関するものであっ
て、受取部材上の着色マーキング粒子からなる像パター
ンに対して熱を伝達するために高温エアを吹き付けるよ
うになっている予熱ヒータに関するものである。予熱ヒ
ータは、加熱チャンバ（あるいは、内部チャンバ）を形
成するハウジングを備えている。加熱チャンバは、受取
部材の移動経路に隣接した開口を形成している。ハウジ
ングの内部には、加熱部材が配置されている。エア流通
システムが設けられており、このエア流通システムは、
ブロワと、ブロワと加熱部材との間のエア流通を可能と
する分散プレナム部と、を有している。移動経路に隣接
した前記内部チャンバ開口内には、吹付部材が配置され
ている。吹付プレナム部は、加熱部材と吹付部材との間
のエア流通を可能としており、戻りコンジットは、開口
とブロワとの間のエア流通を可能としている。したがっ
て、ブロワからのエアは、加熱部材を通過することによ
って加熱されるとともに、開口内において、マーキング
粒子像を付帯した受取部材に対して吹き付けられ、さら
に、内部チャンバからの散逸を実質的に防止されつつブ
ロワへと戻されるようになっている。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明および本発明の目的ならび
に本発明の利点は、以下の好ましい実施形態に関する詳
細な説明により明瞭となるであろう。

【００１０】以下の好ましい実施形態に関する詳細な説
明においては、添付図面を参照する。

【００１１】本発明においては、速度と光沢制御との双
方に関してのローラ融着能力を増大させ得るよう、静電
複写装置において予熱ヒータユニットを使用する。この
予熱ヒータユニットは、複写装置によって現像されたマ
ーキング粒子像を面上に付帯している受取部材上に、高
温エアを吹き付ける。高温エアを実用的に使用可能とす
るための高温エア式予熱ヒータユニットの詳細な特徴に
ついて、以下詳細に説明する。これら特徴に基づき、高
温エアが予熱ヒータユニット内に拘束されるようになっ
ており、これにより、複写装置環境に対して実質的に熱
放射を行うことがない。ユニット内におけるエアの拘束
は、また、エアの熱の大部分を像付帯受取部材に対して
供給した後の使用済みエアを再循環させることによっ
て、熱効率を最大化させる。使用済みエアは、高温吹付
エアよりは低温であるものの、周囲雰囲気エアほど低温
ではない。上述した従来文献においては、予熱によって
セルロース基体から湿気を除去することができることが
想定されており、また、このために、融着ローラの表面
温度を１４９℃（３００°Ｆ）という低い設定温度とし
てローラ融着を実行できることが想定されているけれど
も、本発明においては、予熱ヒータユニットを使用する
ことによって光沢を制御できるとともに融着ローラ速度
を増加させることができ、さらに、３０％被覆率以上の
被覆率における光沢差を、低減することができる。

【００１２】添付図面において、図１は、電子写真複写
装置における融着アセンブリを、全体的に符号（１０）
によって概略的に示している。融着アセンブリ（１０）
は、融着ローラ（１２）を備えている。融着ローラ（１
２）は、例えばアルミニウムやスチールといったような
中空熱伝導性コア上にラバー製外層を有して構成されて
いる。融着ローラ（１２）のコア内に配置されたランプ
（１４）は、受取部材上のマーキング粒子像パターンを
少なくとも軟化させて受取部材に対してマーキング粒子
像を融着させるのに必要とされる程度にまで融着ローラ
の温度を上昇させ得るよう、必要な熱を融着ローラに対
して供給する。当然のことながら、本発明においては、
融着ローラ（１２）に対して外部熱源を設置すること
も、また適切である。

【００１３】オイル供給機構（１６）が、融着ローラに
対して脱離用オイルコーティングを供給し得るよう融着
ローラ（１２）に対して動作可能に配置されている。こ
のような脱離用オイルコーティングは、マーキング粒子
が融着ローラに対してくっつくことを禁止するように機
能する。硬質表面を有した圧力ローラ（１８）が、融着
ローラ（１２）に対してニップを形成するような位置関
係で配置されている。適切な手段（図示せず）が、圧力
ローラ（１８）と融着ローラ（１２）との間のニップ
（Ｎ）内に圧力を形成するような力を選択的に印加し、
これにより、受取部材がニップを通過する際に受取部材
に対してマーキング粒子像が融着されるようになってい
る。クリーニング機構（２０）が、融着ローラ（１２）
の表面をクリーニングするために、融着ローラ（１２）
に対して係合している。必要であれば、同様のクリーニ
ング機構を、圧力ローラの表面をクリーニングし得るよ
う圧力ローラに対して係合するようにして設置すること
ができる。

【００１４】マーキング粒子像パターンを付帯した受取
部材は、融着ローラ（１２）と圧力ローラ（１８）との
間の融着ニップ（Ｎ）を通して経路（文字（Ｐ）によっ
て示されている）に沿った所定方向に、融着前搬送機構
（２２）および融着後搬送機構（２４）といったような
適切な搬送機構によって、搬送される。受取部材の搬送
機構は、受取部材が最適の融着効率でもって融着ニップ
（Ｎ）を通って適切に搬送されることを確実に行うよう
に機能する。本発明においては、任意の特定の搬送機構
を使用することが適切であるけれども、融着前搬送機構
（２２）が静電ウェブによる搬送機構であり、融着後搬
送機構（２４）が任意の周知の真空吸引による搬送機構
であることが好ましい。

【００１５】融着前搬送機構（２２）をなす静電ウェブ
搬送機構は、無端ウェブ（２６）を備えている。無端ウ
ェブ（２６）は、この無端ウェブが電荷を保持できるよ
う、例えば部分的には誘電材料から形成されている。無
端ウェブは、例えば、カプトン（登録商標）（ベルト融
着のために使用されるポリイミド材料）から形成された
ベルトとされる。無端ウェブ（２６）は、ローラ（２８
ａ〜２８ｄ）によって支持されている。これらローラ
（２８ａ〜２８ｄ）の中の少なくとも１つが駆動され、
これにより、無端ウェブが、受取部材の移動経路（Ｐ）
に関連した閉ループ回路に沿って移動可能とされる。ウ
ェブ（２６）の走行経路のうちの、移動経路（Ｐ）に一
致した入口部分には、取付帯電器（３０）が、ウェブが
なす経路に向けて、設置されている。この帯電器（３
０）は、所定タイミングでもって適切なコロナ電荷を供
給する。これにより、任意の適切な上流側搬送機構（図
示せず）によって経路（Ｐ）に沿って供給されてきた受
取部材を、ウェブ（２６）に対して取り付けることがで
き、受取部材をウェブと共に移動させることができる。
融着ニップ（Ｎ）に隣接したところには、取外し帯電器
（３２）が設置されている。この帯電器（３２）が適切
なコロナ電荷を供給することにより、受取部材をウェブ
（２６）から容易に取り外すことができ、融着ニップを
通して受取部材を適切に移動させることができる。プロ
セス方向において融着ニップ（Ｎ）の下流側に設置され
た削取部材（３４）により、融着ニップから出てきた受
取部材が真空吸引式の融着後搬送機構（２４）へと確実
に受け渡しされるようになっている。その後、受取部材
は、適切な下流側位置（図示せず）にまで搬送される。

【００１６】例えば機械的センサや電気的センサや光学
的センサといったような周知のタイプの適切なセンサ
（図示せず）を使用することにより、融着アセンブリ
（１０）および関連する受取部材搬送機構のための制御
信号をもたらす。これらセンサは、受取部材移動経路に
沿った各所に配置され、移動経路内における受取部材の
位置を検出して、位置を代理した適切な信号を生成す
る。そのような信号は、例えばマイクロプロセッサを備
えた論理制御ユニット（Ｌ）に対する入力情報として供
給される。このような信号に基づき、また、マイクロプ
ロセッサのための適切なプログラムに基づき、論理制御
ユニットは、タイミング動作を制御するための各信号を
生成する。本発明における使用が適切であるような、多
数の市販マイクロプロセッサのためのプログラムの作製
は、当該技術分野においては十分に理解されている従来
技術である。当然のことながら、そのようなプログラム
の特定の詳細は、使用されているマイクロプロセッサの
アーキテクチャーに依存するものである。

【００１７】本発明においては、融着アセンブリ（１
０）の効率、および、紙光沢に対して像光沢をより緊密
に適合させ得る能力は、全体的に符号（４０）によって
示された予熱ヒータユニットを設置することによって改
良される。図２〜図５に明瞭に示す予熱ヒータユニット
（４０）は、ハウジング（４２）を備えている。ハウジ
ング（４２）は、融着前搬送機構をなす静電搬送ウェブ
（２６）の走行経路のうち、受取部材移動経路（Ｐ）に
対して一致している部分に向けて配置されている。ハウ
ジング（４２）は、移動経路（Ｐ）内の受取部材搬送方
向を横切るようにして位置している直立前方壁（４２
ａ）および直立後方壁（４２ｂ）と（すなわち、これら
前方壁と後方壁とは、移動経路をなす方向において互い
に離間している）、移動経路の外側マージン領域におい
て対向配置された直立側壁（４２ｃ，４２ｄ）と、を有
している。これらハウジングの４つの壁は、内部チャン
バ（４４）を形成しており、また、受取部材移動経路に
隣接した開口（４４ａ）を全体的に形成している。加熱
部材（４６）が、ハウジングの内部チャンバ（４４）内
に支持されている。加熱部材（４６）は、少なくとも１
つの抵抗加熱セル（図示に好ましい実施形態において
は、２つのセル（４６ａ，４６ｂ）が図示されている）
を備えている。抵抗加熱セルは、セルから延出された熱
伝導性フィン（４８）（例えば、スチールフィン）を有
している。この熱伝導性フィン（４８）は、抵抗加熱セ
ルから、セルを通過しさらに後述のようにしてフィンを
通過するエア流に対しての、熱伝達を最適化する。

【００１８】さらに、本発明による予熱ヒータユニット
（４０）は、融着前搬送機構（２２）の静電ウェブ（２
６）によって搬送されてくるマーキング粒子像付帯受取
部材上へと吹き付けるように加熱エアを導くためのエア
流通システム（５０）を備えている。エア流通システム
（５０）は、任意の適切なモータ（Ｍ）によって駆動さ
れる例えば２ステージラジアルファンといったようなブ
ロワ（５２）を備えている。コンジット（５４）が、ブ
ロワ（５２）からの出力を、分散プレナム部（５６ａ）
へと、導く。分散プレナム部（５６ａ）は、予熱ヒータ
ユニットのハウジング（４２）のチャンバ（４４）内に
おいて加熱部材（４６）に隣接して配置された分散プレ
ート（５６ｂ）によって支持されている。吹付プレナム
部（５８）は、加熱部材（４６ａ，４６ｂ）から、チャ
ンバ（４４）内に配置された吹付部材（６０）に向けて
の、エア流通経路をもたらす。吹付部材（６０）は、複
数のノズル（６０ａ）を有している。これらノズル（６
０ａ）は、それぞれがエア流通スロット（６０ｂ）を形
成している。ノズル（６０ａ）のスロット（６０ｂ）
は、移動経路（Ｐ）内における受取部材の搬送方向に対
して横向き（直交する向き）とされており、エア流を、
受取部材移動経路に向けてそれぞれのスロット（６０
ｂ）を通してのジェットとして、導く。エアジェット
は、融着前搬送機構（２２）の静電ウェブ（２６）によ
る経路に沿って搬送されてくる像付帯受取部材に対して
吹き付けられる。したがって、ブロワ（５２）からのエ
アは、加熱部材（４６ａ，４６ｂ）を通過しつつ加熱部
材（４６ａ，４６ｂ）によって加熱され、搬送される。
その後、加熱されたエアは、ジェットの形態とされて、
マーキング粒子像を付帯した受取部材がチャンバ開口
（４４ａ）の下を通過する際に、像を付帯した受取部材
に対して吹き付けられる。このように構成された予熱ヒ
ータユニット（４０）によるそのような高温エアの吹付
によって得られる改良された結果について、以下説明す
る。

【００１９】静電複写装置の環境を実質的に汚染しない
ようにして予熱ヒータユニット（４０）の構成を完成さ
せるために、使用済みのエア流は、チャンバ（４４）か
らの散逸を実質的に防止しつつブロワ（５２）に対して
戻される。基本的には、像付帯受取部材に対しての吹付
の後に使用済みエアが加熱部材（４６ａ，４６ｂ）とハ
ウジング（４２）との間を通してブロワ（５２）へと戻
されるにあたっては、使用済みエアのための異なる２つ
の経路が存在する。図４に示すように、１つのエア流通
経路（７２）（図面の左側）は、ハウジング（４２）の
うちの、受取部材の搬送方向に関しての前側および後側
において（それぞれ壁（４２ａ，４２ｂ）に隣接した位
置に）形成される。他のエア流通経路（図４の右側）
は、受取部材移動経路の外側マージン領域において、加
熱部材（４６）の外側に向けてノズル（６０ａ）のスロ
ット（６０ｂ）に対して平行に配置された複数の戻りチ
ャネル（６６）によって、形成される。複数の戻りチャ
ネル（６６）は、受取部材移動経路に沿って互いに離間
するようにして、配置されている。各戻りチャネルは、
鉛直方向においてはテーパー状とされている。戻りチャ
ネルの（鉛直方向における）最低位箇所は、移動経路の
中央に位置しており、最高位箇所は、移動経路の外側マ
ージン領域に位置している。さらに、低圧プレナム部
（６８）が、ポート（７０）を介して戻りチャネル（６
６）と連通している。チャネル（４４）内の（それぞ
れ、壁（４２ｃ，４２ｄ）に隣接した位置における）戻
りスペース（６２）（図２および図４参照）は、戻りチ
ャネル（６６）と低圧プレナム部（６８）と受取部材移
動経路（Ｐ）に対してのチャンバ開口（４４ａ）とに対
して流通可能に連通している。戻りスペース（６２）
は、コンジット（６４）に対して接続されており、コン
ジット（６４）は、ブロワ（５２）の入力ポートに対し
て接続されている。このような構成に基づき、エア流通
に関する差圧（図５に注目して頂きたい）が、使用済み
エアを、受取部材移動経路の中央領域から、移動経路の
エッジ方向へと流れさせ、さらに、戻りスペース（６
２）内へと流入させる。

【００２０】図４および図５に明瞭に示すように、吹付
部材（６０）は、ハウジング（４２）の前側および後側
において、エア流戻り経路（７２）に対する隣接位置
に、符号（７８）によって全体的に示された渦流生成器
を形成する。渦流生成器（７８）の目的は、高温エア
を、予熱ヒータユニット（４０）のハウジング（４２）
がなす領域内に拘束することである。渦流生成器（７
８）によって所望のエア流通拘束渦流を形成し得るため
には、５つの重要な条件が必要とされる。すなわち、第
１に、ノズル（６０ａ）によって形成される高温エアジ
ェットの吹付が、各渦流生成器（７８）のごく近傍で行
われていること。第２に、受取部材のための搬送機構
（２２）のウェブによってバリアが形成されているこ
と。第３に、吹付部材（６０）によって規定される半径
（Ｒ）が、ノズルジェットから吹付部材のエッジにまで
延在していること。第４に、吹付部材の外側エッジのと
ころに、半径（Ｒ）の終端をなすナイフエッジ（８０）
が設けられていること。第５に、吹付部材（６０）とハ
ウジング（４２）との間に低圧領域が形成されているこ
と。したがって、戻り経路（７２）に隣接した各領域内
におけるエア流は、渦流を形成し、この渦流は、吹付部
材（６０）とハウジング（４２）との間の領域よりも低
い圧力を有しており、かつ、ハウジングの周囲雰囲気が
なす大気圧（雰囲気圧力）よりも低い圧力を有している
（図５に示したような圧力関係を参照されたい）。この
圧力（Ｐ₁ ）が、エア流をハウジング（４２）から散逸
させない拘束力となっている。さらに、各ナイフエッジ
（８０）は、エアをブロワ（５２）へと戻し得るよう、
エア流を戻り経路（７２）内に導くことを補助する。

【００２１】付加的には、予熱ヒータユニット（４０）
のハウジング（４２）内にエアを拘束することを補助す
るために、さらなる特徴点を付加することができる。付
加的な特徴点は、予熱ヒータユニット（４０）の前方壁
（４２ａ）および後方壁（４２ｂ）のところに形成され
たトンネル（７４）である。これらトンネル（７４）
は、それぞれ、部材（天井）（７６）によって形成され
ている。部材（７６）は、ハウジング（４２）の前方壁
および後方壁の低位エッジのところにおいて予熱ヒータ
ユニットから離間する向きに、かつ、受取部材移動経路
から平行に離間して状態で、延出されている。部材（７
６）は、屈曲した形態または複雑に入り組んだ形態（符
号（７６ａ）によって示されている）とすることができ
る。これにより、エア流の抵抗を増大させるよう機能す
る入口トンネルおよび出口トンネルが形成される。

【００２２】上述したように、本発明による予熱ヒータ
ユニット（４０）によれば、静電複写装置の融着アセン
ブリが、改良された速度制御と改良された光沢制御とを
示すことができる。添付図面において、図６は、熱源か
らのエア流量に対しての、受取部材（受取シート）の温
度応答に関するデータを示すグラフ表示である。各曲線
は、様々なエア温度に関するものである。図７は、融着
速度すなわち受取部材移動速度に対しての、光沢応答に
関するデータを示すグラフ表示である。『予熱なし』と
して示されている曲線は、受取部材移動速度（プロセス
速度）が増大するにつれて、光沢の低減を示す。予熱あ
りの場合には、光沢は、受取部材移動速度が増大して
も、実質的に一定のままである。図８および図９は、マ
ーキング粒子の積層高さに正比例するマーキング粒子被
覆率に対しての、それぞれの光沢曲線の形状を示してい
る。積層高さは、一般的には、光沢に対しても正比例す
る。しかしながら、積層高さは、積層高さが非常に低い
場合には、光沢に対して反比例する。

【００２３】一般的には、受取部材上におけるマーキン
グ粒子の被覆率が増大するほど、すなわち、受取部材上
におけるマーキング粒子の積層高さが増大するほど、光
沢が増大する。図８は、予熱実験から得られたデータを
示している。融着ローラの設定温度は、実験全体にわた
って一定に維持された。しかしながら、受取部材の初期
温度は、雰囲気温度（３２℃（９０°Ｆ））から７３℃
（１６３°Ｆ）にまで増大された。各曲線は、特定の受
取部材初期温度を示している。図９は、受取部材の初期
温度を一定に維持しつつ、融着ローラの設定温度（厳密
には、融着ローラの表面温度）を１９６℃（３８５°
Ｆ）から２２７℃（４４０°Ｆ）にまで変化させること
の効果を示している。１つの曲線が、予熱初期温度を７
３℃（１６３°Ｆ）に維持したまま、『予熱あり』と
『予熱なし』とを比較するために、追加された。融着ロ
ーラの表面設定温度は、１９６℃（３８５°Ｆ）とされ
た。これと同じ条件で、１９６℃（３８５°Ｆ）という
表記によって示された曲線が処理された。グラフから、
融着ローラの設定温度が同じであっても、２つの曲線の
形状に実質的な差があることは明らかである。０％〜１
０％という被覆率と、１００％被覆率と、の双方におい
て同じ光沢が得られるように融着条件を設定した場合、
３０％〜１００％という被覆率範囲において、光沢差が
減少する。

【００２４】本発明による予熱ヒータユニット（４０）
によるマーキング粒子像付帯受取部材上への高温エアの
吹付は、高温エアが熱伝達を阻害する層流を破壊するこ
とにより、エアから表面に対しての熱伝達に関し可能な
最大の熱伝達効率でもって行われる。しかしながら、有
効流速における吹付エアは、移動しつつある受取部材の
位置決めを乱す可能性を有している。高圧領域と低圧領
域との共存は、受取部材が十分に押圧されていない限
り、移動経路から受取部材を浮き上がらせてしまう傾向
がある。そして、乾燥効果により、紙基体は、適切に拘
束されていなければ皺になったり波立ったりする傾向が
ある。予熱ヒータユニット（４０）と共に、搬送機構
（２２）の静電ウェブ（２６）を使用していることによ
り、このような受取部材の取扱いに関する問題点は解決
される。静電ウェブの温度は、エアナイフによって制御
される。

【００２５】高温エア予熱ヒータユニット（４０）に関
連して、上記静電式搬送機構（２２）においてポリイミ
ドウェブ（２６）が使用されていれば、従来の真空吸引
式搬送機構やエアクッション式搬送機構と比較して、利
点がもたらされる。ポリイミドウェブは、円滑であり、
静電力は、基体（受取部材）を十分強く保持する。この
ため、予熱プロセス時に受取部材が曲がったり浮き上が
ったりすることがない。ウェブが円滑であって連続した
形態とされていることにより、シート全体にわたって熱
的特性と物理的特性とを一様なものとすることにより、
シート全体にわたっての熱分散さえ可能である。真空吸
引式搬送ベルトは、搬送しているシートを真空吸引する
ための複数の穴を有している。これら穴は、熱抵抗の小
さな領域を形成する。よって、このような熱抵抗の小さ
な領域は、穴のない領域と比較して、シートがより冷却
される。この振舞いは、印刷物の融着品質や最終仕上げ
品質において検出可能な熱履歴を残してしまう。エアク
ッション式搬送システムにおいては、エアクッション上
に紙を浮き上がらせ、実質的な力でもってシートを保持
することがない。シートを保持するための実質的な力が
存在しないことにより、予熱プロセス時に、シートが収
縮したりカールしたりしてしまうこととなる。

【００２６】本発明による予熱ヒータユニット（４０）
におけるエアの再循環は、そのようなエアの最も効率的
な加熱方法である。エアの熱容量が小さいことのため
に、エアの加熱には、非常に大きなエネルギーを必要と
する。したがって、エアの再循環は、高温でもって（高
温エアの出口温度とほぼ同じ温度でもって）エアを加熱
部材（部材（４６））へと戻す。再循環は、非常に重要
であり、従来技術では、実現が困難なものであった。さ
らに、予熱ヒータユニット（４０）における上記構成に
基づく高温エアの再循環は、ハウジング（４２）から周
囲環境内への熱放散を実質的に防止するようにも機能す
る。

【００２７】予熱プロセス自体は、ローラによる融着プ
ロセスよりも前に、受取部材の温度を選択的に変化させ
得るように機能する。有効かつ適切なローラ融着のため
に必要なエネルギーは、融着ニップ内における受取部材
の滞留時間、および、融着ローラの温度によって決定さ
れる。しかしながら、ローラ融着器は、少なくとも部分
的にはローラ材質によって、最大動作温度や加熱方法や
サイズやコストが、本来的に制限されている。よって、
受取部材の導入温度を上昇させることにより、ローラ温
度やニップ滞留時間を増大させる（状況によっては、融
着における制限を越えてしまう）ことなく、ローラ融着
の動作能力範囲を増大させることができる。したがっ
て、このような受取部材導入温度の上昇は、ローラ融着
において、受取部材がローラ融着による作用を受ける前
に受取部材の融着のために必要なエネルギーの一部を前
もって伝達しておくことにより、融着速度を向上させる
ことを可能とする。

【００２８】ローラ融着プロセスの前に受取部材の温度
（および、マーキング粒子像の温度）を変化させ得るこ
とは、マーキング粒子の溶融流動制御（すなわち、光沢
制御）を可能とする。光沢が融着エネルギーおよび融着
ローラの表面粗さに正比例することが、わかっている。
よって、室温とされた導入温度を有した受取部材は、あ
る種の光沢レベルを有することとなる。受取部材導入温
度を室温よりも高温に上昇させることにより、同じロー
ラ融着条件であっても、光沢レベルを上昇させることが
できる。光沢差（すなわち、受取部材の光沢と、溶融マ
ーキング粒子の光沢と、の差）の低減は、融着プロセス
の実行時間を長くすることにより、得ることができる。
すなわち、実行時間を長くすることにより、溶融したマ
ーキング粒子が流動し得る時間が、長くなる。従来のロ
ーラ融着ニップにおける滞在時間は、１０ｍｓ〜１００
ｍｓであった。しかしながら、本発明による予熱ヒータ
ユニットにおいては、滞在時間を、２００ｍｓ〜５００
ｍｓへと長くすることができる。

【００２９】本発明のいくつかの好ましい実施形態を特
に参照して本発明について詳細に説明したけれども、本
発明の精神および範囲内において、様々な変形や修正を
行い得ることは、理解されるであろう。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明による予熱ヒータユニットを備えた、
静電写真式複写装置における融着アセンブリを概略的に
示す側面図である。

【図２】 図１の予熱ヒータユニットを拡大したスケー
ルでもって示す正面図であって、図示の明瞭化のために
部分的に断面図でもって図示がなされている。

【図３】 図１の予熱ヒータユニットを拡大したスケー
ルでもって示す側面図であって、図示の明瞭化のために
部分的に断面図でもって図示がなされている。

【図４】 図３の予熱ヒータユニットをさらに拡大した
スケールでもって示す側面図であって、特に、使用済み
エアの再循環用傾斜路を示している。

【図５】 図３の予熱ヒータユニットをさらに拡大した
スケールでもって示す側面図であって、特に、流通拘束
特性（周囲への放散を防止する特性）を示している。

【図６】 シート温度の変化を、本発明による予熱ヒー
タユニットを通ってのエア流量の関数として示すグラフ
である。

【図７】 本発明による予熱ヒータユニットを使用した
場合の像光沢に対する効果を、プロセス速度の関数とし
て示すグラフである。

【図８】 本発明による予熱ヒータユニットを使用した
場合の像光沢に対する効果を、マーキング粒子被覆率
（％）の関数として示すグラフである。

【図９】 本発明による予熱ヒータユニットを使用した
場合の像光沢に対する効果を、溶融ローラ温度に基づい
て示すグラフである。

【符号の説明】

１０ 融着アセンブリ １２ 融着ローラ（融着部材） ２２ 融着前搬送機構 ２６ 無端ウェブ、静電ウェブ（誘電性ウェブ） ３０ 帯電器 ４０ 予熱ヒータユニット（予熱ヒータ） ４２ ハウジング ４２ａ 直立前方壁 ４２ｂ 直立後方壁 ４２ｃ 直立側壁（側壁） ４２ｄ 直立側壁（側壁） ４４ 内部チャンバ ４４ａ 開口（内部チャンバ開口） ４６ 加熱部材 ４６ａ 抵抗加熱セル ４６ｂ 抵抗加熱セル ４８ 熱伝導性フィン ５０ エア流通システム ５２ ブロワ ５６ａ 分散プレナム部 ５８ 吹付プレナム部 ６０ 吹付部材 ６０ａ ノズル（エア流通ノズル） ６０ｂ エア流通スロット（エアジェットスロット） ６２ 戻りスペース（戻りコンジット） ６４ コンジット（戻りコンジット） ６６ 戻りチャネル ６８ 低圧プレナム部 ７２ 戻り経路（戻りコンジット） ７４ トンネル ７６ 部材 ７８ 渦流生成器（渦流形成機構） ８０ ナイフエッジ Ｐ 移動経路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 アンドリュー・チアッシ アメリカ合衆国・ニューヨーク・14485・ リマ・ポンド・ロード・2695 (72)発明者 カール・アーヴィン・ボウエンズ アメリカ合衆国・ニューヨーク・14482・ リロイ・スウィング・ロード・7147 (72)発明者 ジェイムズ・レイモンド・フリック アメリカ合衆国・ニューヨーク・14623・ ロチェスター・バーチブルック・ドライ ヴ・32 Ｆターム(参考） 2H033 AA02 BA01 BA02 BA08 BA25 BA26 BB01 BE02 CA53

Claims (20)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 静電写真式複写装置における融着アセン
   ブリのための予熱ヒータであって、 前記融着アセンブリにおいては、受取部材が移動経路に
   沿って前記融着アセンブリに対しての動作位置へと搬送
   され、その受取部材に対して着色マーキング粒子からな
   る像パターンが固定されるようになっている場合に、 前記融着アセンブリが、前記予熱ヒータを具備し、 前記予熱ヒータが、 前記受取部材の前記移動経路に隣接する内部チャンバ開
   口を形成するハウジングと；該ハウジングの前記内部チ
   ャンバ内に配置された加熱部材と；ブロワと、該ブロワ
   と前記加熱部材との間のエア流通を可能とする分散プレ
   ナム部と、前記移動経路に隣接した前記内部チャンバ開
   口内に配置された吹付部材と、前記加熱部材と前記吹付
   部材との間のエア流通を可能とする吹付プレナム部と、
   前記内部チャンバ開口と前記ブロワとの間のエア流通を
   可能とする戻りコンジットと、を有したエア流通システ
   ムと；を備え、 前記ブロワからのエアが、前記加熱部材を通過すること
   によって加熱されるとともに、前記開口内において、マ
   ーキング粒子像を付帯した受取部材に対して吹き付けら
   れ、さらに、前記内部チャンバからの散逸を実質的に防
   止されつつ前記ブロワへと戻されるようになっているこ
   とを特徴とする融着アセンブリにおける予熱ヒータ。
2. 【請求項２】 請求項１記載の融着アセンブリにおける
   予熱ヒータにおいて、 前記加熱部材が、少なくとも１つの抵抗加熱セルを有し
   ていることを特徴とする融着アセンブリにおける予熱ヒ
   ータ。
3. 【請求項３】 請求項１記載の融着アセンブリにおける
   予熱ヒータにおいて、 前記加熱部材が、一対の抵抗加熱セルを有し、 各抵抗加熱セルが、向上した伝熱特性をもたらすための
   複数の熱伝導性フィンを有していることを特徴とする融
   着アセンブリにおける予熱ヒータ。
4. 【請求項４】 請求項１記載の融着アセンブリにおける
   予熱ヒータにおいて、 前記吹付部材が、複数のエア流通ノズルを有しているこ
   とを特徴とする融着アセンブリにおける予熱ヒータ。
5. 【請求項５】 請求項４記載の融着アセンブリにおける
   予熱ヒータにおいて、 前記吹付部材が、前記エア流通ノズルどうしの間に位置
   した複数の戻りチャネルを形成していることを特徴とす
   る融着アセンブリにおける予熱ヒータ。
6. 【請求項６】 請求項４記載の融着アセンブリにおける
   予熱ヒータにおいて、 前記エア流通ノズルの各々が、前記移動経路に沿った前
   記受取部材の搬送方向に対して直交したエアジェットス
   ロットを形成し、 前記戻りチャネルが、前記エアジェットスロットに対し
   て平行とされていることを特徴とする融着アセンブリに
   おける予熱ヒータ。
7. 【請求項７】 請求項５記載の融着アセンブリにおける
   予熱ヒータにおいて、 前記吹付部材が、さらに、前記戻りチャネルと前記戻り
   コンジットとに対してエア流通可能に連通した低圧プレ
   ナム部を有していることを特徴とする融着アセンブリに
   おける予熱ヒータ。
8. 【請求項８】 請求項１記載の融着アセンブリにおける
   予熱ヒータにおいて、 前記吹付部材が、複数のエア流通ノズルと、これらエア
   流通ノズルどうしの間に配置された戻りチャネルと、を
   有し、 前記エア流通ノズルの各々が、前記移動経路に沿った前
   記受取部材の搬送方向に対して直交したエアジェットス
   ロットを形成し、 前記戻りチャネルが、前記エアジェットスロットに対し
   て平行とされ、 前記吹付部材が、さらに、前記戻りチャネルと前記戻り
   コンジットとに対してエア流通可能に連通した低圧プレ
   ナム部を有していることを特徴とする融着アセンブリに
   おける予熱ヒータ。
9. 【請求項９】 請求項１記載の融着アセンブリにおける
   予熱ヒータにおいて、 前記ハウジングが、前記移動経路内の前記受取部材の搬
   送方向を横切るようにして位置している前方壁および後
   方壁と、前記移動経路の外側マージン領域に配置された
   側壁と、を有し、 前記戻りコンジットが、前記前方壁および前記後方壁お
   よび前記側壁の近傍において前記内部チャンバ内に形成
   されたエア流通経路とされていることを特徴とする融着
   アセンブリにおける予熱ヒータ。
10. 【請求項１０】 請求項９記載の融着アセンブリにおけ
    る予熱ヒータにおいて、 前記吹付部材が、さらに、前記ハウジングの前記前方壁
    および前記後方壁の近傍に渦流を形成するための渦流形
    成機構を有していることを特徴とする融着アセンブリに
    おける予熱ヒータ。
11. 【請求項１１】 請求項１０記載の融着アセンブリにお
    ける予熱ヒータにおいて、 前記渦流形成機構が、前記前方壁および前記後方壁に対
    して最も近接配置されている前記エア流通ノズルのごく
    近傍においてそのようなノズルから延出された径方向部
    分を有し、 各径方向部分のうちの、前記ノズルから離間した方の端
    部が、ナイフエッジを形成していることを特徴とする融
    着アセンブリにおける予熱ヒータ。
12. 【請求項１２】 静電写真式複写装置における融着アセ
    ンブリであって、 受取部材が移動経路に沿って前記融着アセンブリに対し
    ての動作位置へと搬送され、その受取部材に対して着色
    マーキング粒子からなる像パターンが固定されるように
    なっている場合に、 前記受取部材の前記移動経路に隣接して配置されるとと
    もに、前記移動経路に沿って搬送される前記受取部材に
    対して前記着色マーキング粒子を十分に付着させ得る程
    度に前記着色マーキング粒子を加熱するための融着部材
    と；前記受取部材を前記融着部材へと搬送するための融
    着前搬送機構と；効率的な前記融着アセンブリの動作お
    よび光沢制御を容易とするための予熱ヒータであるとと
    もに、前記融着前搬送機構の方を向いて前記受取部材の
    前記移動経路に隣接する内部チャンバ開口を形成するハ
    ウジングと；該ハウジングの前記内部チャンバ内に配置
    された加熱部材と；ブロワと、該ブロワと前記加熱部材
    との間のエア流通を可能とする分散プレナム部と、前記
    移動経路に隣接した前記内部チャンバ開口内に配置され
    た吹付部材と、前記加熱部材と前記吹付部材との間のエ
    ア流通を可能とする吹付プレナム部と、前記内部チャン
    バ開口と前記ブロワとの間のエア流通を可能とする戻り
    コンジットと、を有したエア流通システムと；を備えて
    なり、この場合、前記ブロワからのエアが、前記加熱部
    材を通過することによって加熱されるとともに、前記開
    口内において、マーキング粒子像を付帯した受取部材に
    対して吹き付けられ、さらに、前記内部チャンバからの
    散逸を実質的に防止されつつ前記ブロワへと戻されるよ
    うになっている、予熱ヒータと；を具備することを特徴
    とする融着アセンブリ。
13. 【請求項１３】 請求項１２記載の融着アセンブリにお
    いて、 前記融着前搬送機構が、誘電性ウェブと、該誘電性ウェ
    ブによって受取部材を搬送するため、前記誘電性ウェブ
    に対して前記受取部材を付着させるに十分な電荷を前記
    誘電性ウェブに対して供給する帯電器と、を有している
    ことを特徴とする融着アセンブリ。
14. 【請求項１４】 請求項１３記載の融着アセンブリにお
    いて、 前記予熱ヒータの前記加熱部材が、少なくとも１つの抵
    抗加熱セルを有し、 各抵抗加熱セルが、向上した伝熱特性をもたらすための
    複数の熱伝導性フィンを有していることを特徴とする融
    着アセンブリ。
15. 【請求項１５】 請求項１３記載の融着アセンブリにお
    いて、 前記予熱ヒータの前記吹付部材が、複数のエア流通ノズ
    ルと、これらエア流通ノズルどうしの間に配置された複
    数の戻りチャネルと、を有し、 前記エア流通ノズルの各々が、前記移動経路に沿った前
    記受取部材の搬送方向に対して直交したエアジェットス
    ロットを形成し、 前記戻りチャネルが、前記エアジェットスロットに対し
    て平行とされていることを特徴とする融着アセンブリ。
16. 【請求項１６】 請求項１５記載の融着アセンブリにお
    いて、 前記吹付部材が、さらに、前記戻りチャネルと前記戻り
    コンジットとに対してエア流通可能に連通した低圧プレ
    ナム部を有していることを特徴とする融着アセンブリ。
17. 【請求項１７】 請求項１３記載の融着アセンブリにお
    いて、 前記予熱ヒータの前記ハウジングが、前記移動経路内の
    前記受取部材の搬送方向を横切るようにして位置してい
    る前方壁および後方壁と、前記移動経路の外側マージン
    領域に配置された側壁と、を有し、 前記戻りコンジットが、前記前方壁および前記後方壁お
    よび前記側壁の近傍において前記内部チャンバ内に形成
    されたエア流通経路とされていることを特徴とする融着
    アセンブリ。
18. 【請求項１８】 請求項１７記載の融着アセンブリにお
    いて、 前記吹付部材が、さらに、前記予熱ヒータの前記ハウジ
    ングの前記前方壁および前記後方壁の近傍に渦流を形成
    するための渦流形成機構を有していることを特徴とする
    融着アセンブリ。
19. 【請求項１９】 請求項１８記載の融着アセンブリにお
    いて、 前記渦流形成機構が、前記前方壁および前記後方壁に対
    して最も近接配置されている前記エア流通ノズルのごく
    近傍においてそのようなノズルから延出された径方向部
    分を有し、 各径方向部分のうちの、前記ノズルから離間した方の端
    部が、ナイフエッジを形成していることを特徴とする融
    着アセンブリ。
20. 【請求項２０】 請求項１３記載の融着アセンブリにお
    いて、 前記予熱ヒータの前記ハウジングが、該ハウジング内に
    エアを拘束することを補助するという特性を有し、 この拘束特性が、前記前方壁および前記後方壁から離間
    する向きにかつ前記受取部材移動経路から平行に離間し
    て状態で前記前方壁および前記後方壁のそれぞれから延
    出されエア流通抵抗を増大させるよう機能する部材によ
    って形成されたトンネルによってもたらされていること
    を特徴とする融着アセンブリ。