JP2004110024A - テクスチャ付きの定着ローラおよび印刷媒体上の光沢差をマスクする方法 - Google Patents

Abstract

【課題】　コピージョブの美しさを向上させるために、光沢差をマスクできる定着ローラを提供する。
【解決手段】　電子写真式イメージング装置の定着ローラにおいて、金属管（２０４）と、テクスチャ付きの外面（３００）を有する、前記金属管上に形成されたポリマ材料の層（２０６）と、を備える。
【選択図】図３

Description

　この開示は、トナーを印刷媒体に定着させることに関する。さらに具体的に言えば、この開示は、テクスチャ付きの表面を有する定着ローラ、および、トナーにテクスチャを付けてトナーの光沢差（ｇｌｏｓｓ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ）をマスクする（ｍａｓｋ、隠す）方法に関する。

　プリンタやコピー機などの電子写真式のイメージング装置は、通常、用紙などの印刷媒体上にトナー・イメージを熱的に定着させる定着システムを備えている。このような定着システムは、普通では、定着が行われるニップ（ｎｉｐ）を形成するために、加熱定着ローラと、その定着ローラに押し付ける加圧ローラを有する。このような定着ローラと加圧ローラは、通常、下記材料の外層で取り巻かれた中空の金属管を有する。

　ハイエンドの電子写真式イメージング装置は、普通では、上記のローラの１つまたは複数が、シリコン・ゴムなどの耐熱性の高可撓性の材料から成る外層で取り巻かれている定着システムを有する。このような定着システムは比較的に高価であるので、さらにローエンドの電子写真式イメージング装置は、通常、さらに安い材料を使用した定着システムを有する。例えば、このような装置は、上記のローラの一方または両方が、ポリエステル材料（例えば、マイラー）などの比較的に弾性のないポリマ材料で取り巻かれている定着システムを有することがある。

　このような材料は、熱に耐えるとはいえ、トナーを印刷媒体に定着させ易くする点に関しては、より効果的でない。当技術分野で知られているように、大部分の印刷媒体は、その外面の全域において、不均一である。例えば、用紙は、普通では、用紙の中に入っている繊維と、用紙の形成に使用したプロセスからもたらされた凹みおよび隆起部分を有する。このような印刷媒体は、定着システムのニップを通過するときに、この凹みの中のトナー微粒子が受ける圧力が小さくなり、それゆえ、トナー微粒子が、印刷媒体に充分に定着しないことがある。定着が不充分であることにより、印刷媒体上のトナーに比較的に光沢のある部分と光沢のない（すなわち、つや消しの）部分が現れる。言い換えれば、印刷媒体上に印刷されるトナーの全域に、光沢差が形成される。

　美しさの視点から、大幅な光沢差は望ましくない。特に、トナーから光が反射して、その光が観察者の目に入るときに、トナーが一様でないことが明らかとなり、プリント・ジョブまたはコピージョブを損ないかねない。これは、印刷媒体上に広がるトナーが多くなるという点で、特に、イメージを印刷またはコピーしたケースである。

　上記の通り、ローラの外層に対して、さらに可撓性のある材料を用いれば、光沢差を減らすことができるが、このような材料は、さらにローエンドの装置に含めるには、費用がかかりすぎる場合がある。少なくとも理論的には、印刷媒体がニップを通過するときに、印刷媒体を締め付けるのに働く圧力が大きくなるとすれば、さらに一様な定着が得られることになろう。しかしながら、実際には、ローラを過度にたわませずに、どれだけしっかりとローラを互いに押し付けることができるのかについて、限度がある。そのことから、結局、印刷媒体に加えられている圧力がさらに一様でなくなることもある。

　上の説明から、比較的に可撓性のない定着システム・ローラを持つイメージング装置から出力される印刷ジョブまたはコピージョブの美しさを向上させるために、光沢差をマスクできる定着システムを備えることが望ましいものと理解できる。

　よって、本発明の一実施形態は、テクスチャ付きの外面を有する定着ローラを対象とする。テクスチャ付きの外面を使用すれば、トナーを印刷媒体に定着させるときに、トナーに、テクスチャ付きの外観をもたらすことができる。本発明の他の実施形態は、トナーを印刷媒体に定着させるときに、トナーにテクスチャを付けることを有する方法を対象とする。トナーにテクスチャを付けることは、光沢差をマスクするのに役立つ。

　以下の図面は、この開示をサポートするために提供される。図面中の構成要素は、必ずしも定尺であるとは限らない。

　次に、いくつかの図を通じて、同じ数字が対応する部分をさす図面をさらに詳しく参照すると、図１は、定着システム１０２を組み込んだ電子写真式イメージング装置１００の略側面図を示している。例示として、装置１００はレーザプリンタを有する。しかしながら、装置１００は、別法として、例えばコピー機、ファクシミリ機、または多機能周辺（ＭＦＰ）装置を有する、定着システム使用の他の任意のイメージング装置を有することもあると理解されよう。

　図１に示されるように、装置１００は、光導電体ドラム１０６の表面を所定のレベルに帯電させるのに用いられる帯電ローラ１０４を有する。レーザ・ダイオード（図示されてない）は、レーザ・スキャナ１０８内に備えられていて、この光導電体ドラム１０６の表面の全域で掃引されるように変調されるレーザ・ビーム１１０を放射して、選択的に光導電体ドラムの表面の電荷を放電させる。図１に示される向きでは、光導電体ドラム１０６は、時計回りの方向に回転する。現像ローラ１１２は、選択的に光導電体ドラム１０６の表面の電荷を放電させた後で、この光導電体ドラムの表面上にある静電潜像を現像するために使用される。トナー１１４は、電子写真式印刷カートリッジ１１８のトナー・タンク１１６に入れられている。現像ローラ１１２は、トナー１１４を印刷カートリッジ１１８から現像ローラの表面に磁気的に引き寄せる内部磁石（図示されてない）を有する。現像ローラ１１２が回転すると（図１の時計回り）、トナー１１４は、現像ローラ１１２の表面に引き付けられ、次に、光導電体ドラム１０６の表面と現像ローラの表面との間のギャップを横切って転写されて、静電潜像を現像する。

　印刷媒体１２０、例えば用紙は、給紙ローラ（ｐｉｃｋｕｐ　ｒｏｌｌｅｒ）１２４によって、入力トレイ１２２から、装置１００の搬送路に入れられる。各印刷媒体１２０は１枚１枚、装置１００に通され、駆動ローラ１２６により搬送路に沿って移されて、各印刷媒体の前縁が、光導電体ドラム１０６の表面上の、静電潜像を有する領域の回転と同期化されるようにしている。光導電体ドラム１０６が回転すると、そのドラムの放電部位に付着されたトナーは、転写ローラ１２８が帯電させた印刷媒体１２０に接触して、この印刷媒体が、トナー微粒子を、光導電体ドラムの表面から離れて、この印刷媒体の表面上に引き付けるようにしている。通常、光導電体ドラム１０６の表面から印刷媒体１２０の表面へのトナー微粒子の転写は、まったく効率的であるとは限らない。それゆえ、一部のトナー微粒子は、光導電体ドラムの表面上に残っている。光導電体ドラム１０６が回転し続けると、このドラム表面に付着されたままになっているトナー微粒子は、クリーニング・ブレード１３０によって除去されて、トナー廃棄ホッパ（ｔｏｎｅｒ　ｗａｓｔｅ　ｈｏｐｐｅｒ）１３２に入れられる。

　印刷媒体１２０が、搬送路に沿って、光導電体ドラム１０６を通り過ぎると、コンベヤー１３４は、この印刷媒体を定着システム１０２に受け渡す。印刷媒体１２０は、以下にさらに詳しく述べられる定着システム１０２の定着ローラ１３６と加圧ローラ１３８の間を通過する。加圧ローラ１３８が回転すると、定着ローラ１３６を回転させ、印刷媒体１２０が定着ローラ１３６と加圧ローラ１３８の間に引き込まれる。印刷媒体がローラ１３６とローラ１３８の間を通過すると、印刷媒体１２０に熱と押圧力が加えられ、それにより、トナーが、この印刷媒体の表面に定着する。最後に、出力ローラ１４０は、印刷媒体１２０を定着システム１０２から搬送して、印刷媒体１２０を出力トレイ１４２に受け渡す。

　図１で確認されるように、装置１００は、フォーマッタ１４４とコントローラ１４６も有する。フォーマッタ１４４は、別々のホスト・コンピューティング装置１４８のアプリケーション・プログラムといっしょに動作するプリント・ドライバから、表示リスト、ベクター・グラフィックス、またはラスタ印刷データなどの印刷データを受け取る。フォーマッタ１４４は、この印刷データを、二値印刷データのストリームに変換して、そのデータをコントローラ１４６に送る。さらに、フォーマッタ１４４とコントローラ１４６は、電子写真式イメージング・プロセスを制御するのに必要なデータを交換する。特に、コントローラ１４６は、二値印刷データのストリームをレーザ・スキャナ１０８に供給する。レーザ・スキャナ１０８内のレーザ・ダイオードに送られた二値印刷データのストリームは、レーザ・ダイオードを変調して、光導電体ドラム１０６上に静電潜像を生成する。

　コントローラ１４６は、二値印刷データのストリームをレーザ・スキャナ１０８に供給することだけでなく、帯電ローラ１０４、現像ローラ１１２、転写ローラ１２８を含め、装置１００内で使用される構成要素に電圧および電流を供給する高圧電源（図示されてない）も制御する。さらに、コントローラ１４６は、印刷媒体１２０を、装置１００の搬送路を通すのに必要な様々なクラッチおよび送りローラ（図示されてない）だけでなく、プリンタ歯車列（図示されてない）を駆動する駆動モータ（図示されてない）も制御する。

　電力制御回路１５０は、定着システム１０２への電力の印加を制御する。装置１００が、印刷ジョブまたはコピージョブの処理の開始を待っている間、定着システム１０２の温度を、待機モードに対応する待機温度に保つ。待機モードでは、電力消費を減らし、温度を下げ、システムの劣化を少なくするために、電力制御回路１５０は、下げたレベルで電力を定着システム１０２に供給する。

　定着ジョブの処理が始まると、コントローラ１４６は、定着システム１０２への印刷媒体１２０の到達よりも充分前に、電力制御回路１５０により定着システム１０２に供給される電力を大きくして、その温度を定着温度まで高める。定着ジョブの完了後、コントローラ１４６は、定着システム１０２に供給される電力を待機モードに対応するレベルまで小さくするように電力制御回路１５０をセットする。定着システム１０２に供給される電力のサイクリングは、定着ジョブを受け取って処理するように装置１００の動作の間、また装置がアイドル状態の間も、進行している。

　図２は、図１に示される定着システム１０２の詳細な端面図を示している。図２に示されるように、定着システム１０２は、共に間にニップ２００を形成している定着ローラ１３６と加圧ローラ１３８を有する。さらに、定着システム１０２は、例えば定着ローラ１３６に結び付けられた温度センサ２０２を有することもある。

　定着ローラ１３６は、通常、中空管２０４として形成される。例示として、中空管２０４は、アルミニウムまたは鋼などの金属から成り、その直径は、約４５ミリメートル（ｍｍ）である。さらに他の例示として、中空管２０４の厚さは、約２．５ｍｍである。定着ローラ１３６は、厚さが例えば約４ｍｍである外層２０６を有する。以下にさらに詳しく述べられるように、外層２０６の外面２１０は、テクスチャ付きのパターンを備えており、そのパターンは、印刷媒体が定着システム１０２を通過するときに印刷媒体に定着したトナーに、同様な（鏡像）パターンを転写する。説明されるように、このようなパターンを備えることは、印刷媒体の全域に存在するかもしれないトナーの光沢差をマスクするのに役立つ。このテクスチャ付きのパターンは、どんな表面材料も備えることができるが、さらにローエンドの印刷装置に用いられるような比較的に弾性のないポリマ材料でできている外層２０６上に、そのテクスチャ付きのパターンを提供すれば、最大の利益が得られることが予想される。トナーが、外層２０６に付着しないようにするために、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）などの粘着しない材料できているコーティング（図２には見えない）を、その外層の外面２１０に付けることもある。このような粘着しないコーティングは、例えば、その厚さが約１．５〜２ミリメートルであることもある。このコーティングは、それほどに薄いので、外層２０６のテクスチャをふさぐ（ｏｃｃｌｕｄｅ）ことはない。

　定着ローラ１３６内には、内部発熱体２０８が備えられており、この発熱体は、例示として、ハロゲン・ランプまたはニクロム発熱体を有する。内部発熱体２０８が図示されて、説明されているが、定着ローラ１３６は、別法として、外部熱源を備えか、あるいは、要望があれば熱源をまったく備えないこともあることに留意されたい。

　加圧ローラ１３８は、例えば、ポリマ材料でできている外層２１４を備えた中空金属管２１２を有することもある。定着ローラ１３６と同様に、加圧ローラ１３８も、ＰＴＦＥなどの粘着しない材料できているコーティング（図２には見えない）を備えることがある。オプションとして、加圧ローラ１３８内に備えられるものは、内部発熱体２１６であり、この発熱体２１６は、例示として、ハロゲン・ランプまたはニクロム発熱体を有する。別法として、加圧ローラ１３８は、それ自体の熱源なしに構成されることもある。しかしながら、熱源を備えると、加圧ローラ１３８上にトナーが蓄積するのが妨げられることがある。

　温度センサ２０２は、通常、サーミスタを含み、このサーミスタは、ニップ２００の入口付近の位置において、定着ローラ１３６のすぐ近くに置かれるか、あるいは、定着ローラ１３６と接触している。このような配置は好ましいとはいえ、他の配置も可能であることが理解されよう。代替構成では、センサ２０２は、非接触形サーモパイル（図示されてない）を有することもある。非接触形サーモパイルは、信頼性の観点から好ましいが、このようなサーモパイルは、さらに高価のものであり、それゆえ、装置１００のコストを増大させる。

　定着ローラ１３６は、図３と図４に、さらに詳しく示されている。図３に示されるように、定着ローラ１３６の外層２０６の外面２１０は、複数の反復した図形的要素３０２を有するテクスチャ付きパターン３００（このパターンの一部だけが図３に示されているが、好ましくは、外面２１０全体に、テクスチャが付けられている）。所望の結果に応じて、反復した図形的要素３０２の種類を変えることができる。しかしながら、好ましくは、高頻度のパターンが得られるように、反復した図形的要素３０２は、小さく、例えば、その面積が約０．０１〜１０平方ミリメートルである。通常の当業者で理解されるように、面積のさらに小さいパターンは、つや消しの外観を作り出すことで、光沢差をより良くマスクすることもある。例示として、図３に示されるように、テクスチャ付きのパターン３００は、蜂の巣形などの反復する幾何学的形状を有することもある。長方形、三角形、菱形、円形などを含め、他の幾何学的形状を使用することもある。

　代替実施形態では、テクスチャ付きのパターン３００は、ペイズリー模様のような非対称の非幾何学的な模様を有する。一見、反復しない種類は、光沢差をマスクするのに、より優れているから、非対称のパターンは好ましいことがある。非対称のパターンの他の例は、模倣された筆致のパターンである。このようなパターンは、写真、素描、彩色画などのイメージを印刷するのに特に好ましいかもしれない。

　図４に示されるように、定着ローラ１３６の外層２０６の外面２１０上に、複数の突出部４００を形成すれば、テクスチャ付きのパターン３００を作り出すことができる。しかしながら、別法として、外面２１０上に、複数の圧痕を形成しても、パターン３００を作り出すことができる。とはいえ、いずれにしても、パターン３００は、一般に知られている成形プロセス（例えば、射出成形）を通じて、作り出すことができる。

　動作しているときは、定着ローラ１３６も加圧ローラ１３８も、備えられた発熱体（例えば、内部発熱体２０８および２１６）によって加熱される。定着システム１０２を動作温度まで加熱すると、印刷媒体（例えば、紙）のトナー側が定着ローラ１３６に面し、それゆえ、テクスチャ付きのパターン３００に面するように、その印刷媒体をニップ２００に通すことができる。印刷媒体がニップ２００を通過すると、トナーが、その印刷媒体に定着する。テクスチャ付きのパターン３００が備えられているために、このパターンの鏡像を、定着したトナーに刻み込むか、あるいは、トナーに浮き上がらせて、目に見えるパターンをトナーに施す。上述のように、定着ローラが比較的に可撓性のないものである場合には、トナーに光沢差が現れることもある。しかしながら、トナーに転写されるパターンは、このような光沢差をマスクし、それゆえ、美しさの点でより好ましい結果をもたらす。特に、印刷媒体（例えば、出版物）を眺めて、光が反射して観察者の目に入るようにすると、観察者の目は、その転写されたパターンを、光沢差よりも容易に記録する。

　定着システムの特定の実施形態と、その働きが、例証を目的として、上述の説明および図面で詳しく開示されてきたが、当業者であれば、その変更や変形は、併記の特許請求の範囲に述べられる本発明の範囲から逸脱することなく実行できることが理解されよう。

光沢差をマスクするのに役立つ定着システムを組み込んだ電子写真式イメージング装置の略側面図である。 図１に示される定着システムの詳細図である。 図２に示される定着システムの定着ローラの一部透視図である。 図３に示される定着ローラの一部断面端面図である。

符号の説明

１３６　定着ローラ
１３８　加圧ローラ

Claims (10)

1. 　　電子写真式イメージング装置の定着ローラにおいて、
   　　金属管と、
   　　テクスチャ付きの外面を有する、前記金属管上に形成されたポリマ材料の層と、
   を備えることを特徴とする定着ローラ。
2. 　　前記テクスチャ付きの外面は、反復した図形的要素の高頻度パターンを有することを特徴とする請求項１記載の定着ローラ。
3. 　　前記反復した図形的要素は、幾何学的形状を有することを特徴とする請求項２記載の定着ローラ。
4. 　　前記幾何学的形状は、長方形、三角形、菱形、蜂の巣形、円形の少なくとも１つを有することを特徴とする請求項３記載の定着ローラ。
5. 　　前記反復した図形的要素が、非対称の非幾何学的な形状を有することを特徴とする請求項３記載の定着ローラ。
6. 　　前記非対称の非幾何学的な形状は、ペイズリー模様と、模倣された筆致の少なくとも１つを有することを特徴とする請求項５記載の定着ローラ。
7. 　　反復した図形的要素の高頻度パターンを有するテクスチャ付きの外面からなる第１のローラと、
   　　前記第１のローラの外面に係合する外面を有する第２のローラと、
   を備えることを特徴とする定着システム。
8. 　　前記反復した図形的要素が、幾何学的形状を有することを特徴とする請求項７記載の定着システム。
9. 　　前記反復した図形的要素が、非対称の非幾何学的な形状を有することを特徴とする請求項７記載の定着システム。
10. 　　印刷媒体上の光沢差をマスクする方法において、
    　　トナーを印刷媒体に引き付けるステップと、
    　　前記トナーを前記印刷媒体に定着させるステップと、
    　　前記定着したトナーにテクスチャを付けて、光沢差をマスクするステップと、
    を備えたことを特徴とする方法。
    

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