JP3279759B2 - 情報媒体に情報を定着させるための加熱装置 - Google Patents

情報媒体に情報を定着させるための加熱装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、種々のフォーマットす
なわち様式を有する情報媒体に情報を定着させるための
加熱装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】本発明を用いた加熱装置は、トナーによ
って潜像を現像した後に、あるいは、迅速に乾燥させな
ければならないインクによって印刷した後に、紙のシー
ト又は他のあらゆる使用可能な媒体にその転写された情
報を定着させて消えないようにするのに特に適してい
る。トナーによって現像された情報を定着させる場合に
は、加熱装置は、低い熱慣性を有するベルトを備えるタ
イプの複写機又はプリンタの定着装置又はフューザに取
り付けられ、上記ベルトは一般に、フューザの中におけ
るコピー用紙の進行方向に対して直交して配置されるサ
ポートによって保持される電気抵抗性の要素から構成さ
れる。
【０００３】欧州特許出願第４２６，０７２号は、複写
機用の像定着装置を開示しており、この定着装置におい
ては、加熱要素は、抵抗性材料の主ストリップから構成
されており、上記主要なストリップの長さは、少なくと
も最も大きい様式の紙の横方向の寸法すなわち横幅に等
しい。
【０００４】加熱要素は、該加熱要素の両端部に適宜な
直流又は交流電圧を印加し、該加熱要素を通る電流が、
ジュール効果によって、トナーを融解し且つ該トナーを
紙に定着させるに必要な熱量を発生するようにすること
により加熱する。
【０００５】最大サイズよりも小さな様式の紙を使用し
た場合には、加熱要素の一部が紙によって覆われない状
態となり、フューザの前進ベルトに接触する。上記欧州
特許によれば、電気エネルギの損失を防止し、また、加
熱要素の高い温度により生ずる恐れのある損傷を防止す
るために、上記主ストリップのそばには補助的な抵抗性
のストリップが並列に配列される。このような補助的な
ストリップは、使用される種々の紙の様式に応じて、上
記主要なストリップの長さに沿う複数の点で該主要なス
トリップに対して並列に且つ選択的に接続される。予め
選択された様式に応じて、上記１又はそれ以上の補助的
なストリップを上記主要なストリップに並列に接続する
ために、制御回路が使用される。
【０００６】従って、紙に覆われていない主ストリップ
の部分によって発生された熱は、定着を行うのに必要と
される公称の値よりも少ない。
【０００７】上記構成においては、使用することのでき
る様式の数は３又は４に制限される。その理由は、上記
補助的な抵抗性のストリップのサポートの幅が過剰にな
ってしまうからである。また、各々の使用可能な様式の
サイズは一定であり、従って、設計段階では考慮されて
いない任意の様式の紙を使用することは不可能である。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題及び課題を解決するため
の手段】本発明の好ましい実施例は、例えば、最大の指
定された様式よりも小さい任意の様式の紙のシートの如
き媒体に情報を定着させるのに適した選択的な加熱要素
を提供し、該加熱要素の温度は、特殊な制御回路を使用
することなく、紙で覆われていない領域において自動的
に制御される。
【０００９】従って、本発明の好ましい実施例は、負の
温度抵抗係数を有する抵抗性材料から成る加熱要素を提
供する。
【００１０】本発明の範囲は、特許請求の範囲により厳
密に記載する。
【００１１】
【実施例】本発明の好ましい実施例を図面を参照して以
下に詳細に説明する。
【００１２】図１は、周知のリプログラフィー・プロセ
スすなわち複写術によって紙のシート１２の上にトナー
粒子１１で現像された像のための熱定着装置１０すなわ
ちフューザを示している。
【００１３】連続的なベルト１４が２つのローラ１５、
１６の周囲に伸びており、上記両ローラは、回転可能で
あり且つ互いに平行である。
【００１４】ベルト１４は、可撓性のポリイミドを基準
とし且つ耐熱性のある材料から形成されており、そのよ
うな材料は、例えば、約２５ミクロンの厚みを有するカ
プトン（Ｃａｐｔｏｎ：登録商標）とすることができ
る。
【００１５】上記２つのローラの一方、例えばローラ１
５は駆動ローラであり、一方、ローラ１６は自由に回転
し、ベルト１４によって回転される。
【００１６】定着装置１０は、複写機の構造に固定され
たフューザ・アセンブリ２０を備えており、該フューザ
・アセンブリは、ローラ１５、１６に対して平行な方向
においてベルト１４を横断する方向に、従って、ベルト
１４の運動する方向に直交する方向に伸長している。
【００１７】フューザ・アセンブリ２０は、ベルト１４
の内側に配列され、ローラ１５、１６と共にベルトにテ
ンションすなわち張力を与えている。
【００１８】軟質ゴムの厚い層２４で覆われた圧力ロー
ラ２２が、ベルト１４の外側で上記アセンブリ２０の隣
に設けられている。
【００１９】ローラ２２はフューザ２０に圧接し、これ
により、後に述べるように、適正な幅「Ｈ」を有する圧
縮された接触領域を形成する。
【００２０】フューザ２０に隣接するその上面にトナー
粒子を担持する紙のシートは、圧力ローラ２２とベルト
１４の外側面１７との間で、矢印「Ａ」で示す方向に前
進する。
【００２１】幅「Ｈ」は、ローラ２２のカバー材料が圧
縮することにより得られるが、この幅は、ローラ２２の
直径にも依存する。
【００２２】ローラ２２の全体的な寸法が制限され、ま
た、カバーゴムの降伏点の値が低いので、幅「Ｈ」は一
般に１０−１５ｍｍを越えない。
【００２３】上述の条件は、上述の欧州特許出願に記載
されているように、補助的な抵抗性のストリップを多数
使用することを制限し、結局、情報媒体のフォーマット
すなわち様式の数が制限される。
【００２４】上述の制約を排除するために、加熱装置
は、負の温度係数（ＮＴＣ）を有する抵抗性材料の単一
のストリップから成る加熱要素３０（図１及び図２）を
備えている。
【００２５】周知のように、上記材料は、シルクスクリ
ーン印刷により塗布することのできるペーストから成
り、該ペーストは、適宜な樹脂と混合された例えば銀及
びパラジウムの如き金属粒子を含んでいる。
【００２６】直線的なストリップの形態の加熱要素３０
は、紙の前進方向Ａに直交する方向に配列されており、
上記方向Ａに直交する方向において測定した場合に、使
用することのできる紙の最大寸法Ｌ ｍａｘ（図２）よ
りも若干大きな横方向すなわち幅方向の長さを有してい
る。
【００２７】加熱要素３０（ＮＴＣ）の両側に適宜な電
圧を印加すると、加熱要素を通過する電流が抵抗性のス
トリップを加熱してその温度をトナーを融解するに必要
な温度Ｔ２まで上げる。Ｔ２は、例えば２００°Ｃとす
ることができる。
【００２８】ジュール効果によって発生した熱は、常に
紙のシート１２の付近に位置する領域に設けられる温度
センサ３９の助けを受け、図示しない制御装置によって
周知の方法で制御される。
【００２９】加熱の結果、要素３０の抵抗は温度Ｔ２に
おいて、周囲温度での値Ｒ１から、このＲ１よりもかな
り小さな例えば１０分の１程度の動作時における値Ｒ２
まで変化する。
【００３０】より小さな様式Ｌ（図２）の紙のシートが
通過する際には、紙により覆われていない要素３０の部
分３６の温度は更に上昇する傾向があり、その理由は、
そこに発生する熱は紙によって吸収されないからであ
る。
【００３１】結局、要素３０の部分３６の抵抗は更に低
下するが、紙に接触している要素３０の部分３５に供給
される平均電力は、制御を受けているために変化しない
ので、紙によって覆われていない部分３６において熱の
形態で消失する電力は減少する。
【００３２】このようにして、紙によって覆われている
領域３５並びに紙によって覆われていない領域３６にお
ける要素３０の温度は迅速に安定化され、例えば２０°
Ｃ−３０°Ｃの限定された値だけ相互に異なり、これに
より、ベルト１４には危険な歪が生じない。
【００３３】フューザ２０（図１）は、前進方向Ａを横
断する方向において細長い細いサポート２６から構成さ
れている。
【００３４】例えばアルミナの如き耐火材料から成るプ
レート２８が、サポート２６の下面２７に固定されてい
る。
【００３５】上述のように、負の温度係数（ＮＴＣ）を
有する抵抗性材料の少なくとも１つのトラック３０から
成る加熱要素３０は、周知のシルクスクリーン法によっ
て、プレート２８の下方の自由面２９に付与される。
【００３６】トラック３０は、ベルト１４の内側面１８
の方を向いており、ガラス又は他の同様な保護材料から
成る薄い層３２によって摩耗から保護されている。
【００３７】図４は、加熱要素３０の非制限的な好まし
い実施例を詳細に示している。
【００３８】上述のように、加熱要素３０は、シルクス
クリーン付着法によって、負の温度係数（ＮＴＣ）を有
する抵抗性のペースト又はワニスから成る細長い層から
形成される。
【００３９】市場において通常入手可能な抵抗性のワニ
ス（ＮＴＣ）は、１，０００−１０，０００オーム程度
の比較的高い表面比抵抗Ｒｓを有しており、これによ
り、単一のストリップから形成された加熱要素は、この
加熱要素を定着装置として使用するには高すぎる全抵抗
を有することになる。
【００４０】上述の困難性を解消するために、特にＮＴ
Ｃ型の抵抗性のワニスの性質を利用し、その性質によっ
て、上記抵抗性のワニスの比抵抗を、方形体の対向する
２つの側部の間で測定した方形部分の層が示す抵抗と考
えることができる。この比抵抗は、方形体の寸法が変化
してもそれに関係無く一定である。
【００４１】図３は、例えば側部Ｍを有する方形体４０
を示しており、この方形体は、対向する２つの側部４
１、４２の間で測定した時の比抵抗Ｒｍを有する抵抗性
のワニス（ＮＴＣ）の層から形成されている。
【００４２】方形体４０全体を、総て同じ寸法のより小
さな方形体に分割すると考える。例えば、各々１／３・
Ｍの側部Ｎを有し、且つ、Ｒｎの比抵抗を有する９つの
方形体に分割するものとする。
【００４３】各々の水平な列の対向する２つの長い方の
側部の間、例えば、側部４１と４５との間で測定した抵
抗は１／３・Ｒｎとなる。その理由は、各列の３つの方
形体４３は、側部４１から側部４５に向かう方向に対し
て平行に設けられているからである。
【００４４】方形体４３の３つの列の全抵抗、すなわ
ち、側部４１と４２との間の抵抗は、各列の抵抗の合計
によって与えられ、その値は３・１／３・Ｒｎ−Ｒｍで
ある。従って、大きな方形体４０の比抵抗は、各々の小
さな方形体４３の比抵抗に等しい。
【００４５】抵抗性のワニスの上記性質の故に、また、
非常に小さな全抵抗を得るために、図４の加熱要素３０
は、サポート２８の上に複数の第１の平行な抵抗性のス
トリップ４６を付着させ、これら各々のストリップを導
電性の材料から成る層４７によって互いに分離させるこ
とにより形成されている。ストリップ４６は、シート１
２の前進方向Ａ（図１及び図２）に対して平行な関係で
プレート２８（図２及び図４）の上に配列されている。
図４の端部４９及び５０の間に電圧Ｖを印加すると、加
熱要素３０は、端部４９及び５０の間に位置する一連の
ストリップ４６の直列の接続によって形成される抵抗器
として作用する。
【００４６】一方、各々のストリップは、各ストリップ
の幅「ｂ」に等しい辺を有する方形の第２の複数の抵抗
要素５２すなわち抵抗性のユニットから成り、比抵抗Ｒ
ｓを有する各々のストリップの抵抗性のユニット５２が
互いに平行に接続されたものと考えることができる。従
って、端部４９及び５０の間に設けられて加熱要素３０
を形成するストリップ４６の数を「Ｐ」とし、各々のス
トリップ４６の中の抵抗性のユニット５２の数を「ｑ」
とすれば、端部４９及び５０の間の要素３０の全抵抗Ｒ
ｔは次式で示され、 Ｒｔ ＝ Ｐ／ｑ・Ｒｓ 上式において、Ｒｓは、各抵抗性のユニット５２の比抵
抗である。
【００４７】平行なストリップ４６の数並びにこれらス
トリップの長さ「Ｈｓ」を変えることにより、抵抗性の
ユニット５２の非常に多くの直列及び並列の組み合わせ
を得ることができ、従って、加熱要素３０の非常に広範
囲な全抵抗Ｒｔを得ることが可能であることは明らかで
ある。
【００４８】詳細に言えば、各々の層の長さ「Ｈｓ」
は、これら層をサポート・プレート２８の長手方向の軸
線Ｘに対して相対的に０°及び９０°の間の角度で傾斜
するように配列する（図５及び図６）ことにより、大幅
に増大させることができる。上記軸線Ｘは、紙の進行方
向Ａに対して直交する軸線である。このような構成にす
ると、約１０ｍｍを越えない幅を有する非常に狭い帯域
Ｓに含まれる加熱要素３０（図５）を得ることができ
る。
【００４９】図５及び図６において、参照符号５３は、
電圧Ｖが印加される端部領域を示している。
【００５０】本発明を具体化する加熱要素はまた、迅速
に乾燥させなければならないインクで情報が印刷されて
いる紙のシートの如き情報媒体を局部的に加熱する必要
のある他の事務機器すなわち事務機にも応用することが
できる。
【００５１】より詳細に言えば、加熱要素は、図７に概
略的に示すインクジェット・プリンタに都合良く使用す
ることができる。
【００５２】インクジェット・プリンタの印刷ヘッド６
４が、ガイド６２に沿って摺動するキャリッジ６０に取
り付けられている。ヘッド６４は、キャリッジ６０の運
動方向に対して直交する方向Ｙへ運動可能な例えば紙の
シート６５の如き印刷媒体の上に、印刷ライン６３に沿
って情報を印刷する。
【００５３】印刷ヘッド６４は、当業界においては周知
のインクの液滴の熱的な、又は圧電的な、あるいは他の
タイプの放出操作を行うに適したあらゆるタイプのイン
クを使用することができる。
【００５４】紙に付着したインクを迅速に乾燥させるた
めに、加熱要素６８が、紙６５の前進方向Ｙにおいて、
印刷領域の下流側に配置される。
【００５５】加熱要素６８は、図４及び図５に関して上
に説明したタイプのものであり、印刷された情報を保持
するシート６５の面とは反対側の下面に接触して配置さ
れている。
【００５６】本発明を具体化する加熱要素はまた、例え
ば、周囲温度では見えないが熱源に晒すと見えるように
なる磁性インクを用いて、暗号的に付与された情報を再
現させるために使用することができる。
【００５７】種々の様式のシート上の情報を定着させる
ための本発明の選択的な加熱要素は、本発明の範囲から
逸脱することなく、その部品の変形、追加又は置換、並
びに、形態の変更を行うことができることを理解する必
要がある。
【００５８】例えば、加熱要素は、サポート２８の両面
に設けることができる。
【００５９】加熱要素はまた、直線型のストリップでは
ない他の形態で付着させることができ、例えば、湾曲し
た経路、あるいは破線状、又は、ギリシャ雷紋状、若し
くは他の適宜な形態とすることができる。
【００６０】最後に、ＮＴＣ型の加熱要素は、該加熱要
素が形成されるのとは反対側のサポートの面又は同じ面
に形成されて上記加熱要素とは絶縁層によって分離さ
れ、且つ、正又はゼロの温度係数を有するタイプの他の
加熱要素と組み合わせ、これにより、熱的な動作条件に
迅速に到達することができるようにすることができる。
【００６１】他の実施例においては、サポート２８は、
隣接するが電気的には分離された導電領域を形成するよ
うに適宜に切刻された導電層によって一方又は両方の面
が覆われたプリント回路板とすることができる。従っ
て、導電層の上に連続的に付着された抵抗性の層３０
は、その下に導電性の領域がある場合には短絡するが、
上記導電層の分離した部分では抵抗性のストリップを形
成する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を採用した選択的な加熱装置を用いたベ
ルト型のフューザの概略図である。
【図２】図１の加熱装置を示す図である。
【図３】図２の加熱要素の電気的な挙動を説明する図で
ある。
【図４】図２の加熱装置の実施例を示す図である。
【図５】図４の加熱装置の変形実施例を示す図である。
【図６】図５の詳細図である。
【図７】図５の加熱装置を事務機に応用した場合を示す
図である。
【符号の説明】
１０ 熱定着装置 １２ 情報媒体
（紙のシート） １４ フィルム（ベルト） ２６ サポート ３０ 加熱要素 ３５、３６ 抵抗
要素 ４６ 抵抗性のストリップ ４７ 導電層 ６４ 印刷ヘッド ６５ 情報媒体
（シート） ６８ 加熱要素 Ｌ 様式最大寸
法 Ｙ 情報媒体（シート）の進行方向
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−215535（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−306048（ＪＰ，Ａ) 実開 昭63−24568（ＪＰ，Ｕ) 欧州特許出願公開426072（ＥＰ，Ａ １) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G03G 15/20 B41J 2/01

Claims (7)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 種々のフォーマットを有する情報媒
    体（１２）上の情報を定着させるための加熱装置におい
    て、抵抗性材料から成る加熱要素（３０）と、該加熱要
    素用のサポート（２６）とを備え、前記抵抗性材料が、
    負の温度係数を有する少なくとも１つの抵抗要素（３
    ６）を備え、前記加熱要素は、前記サポート上に少なく
    とも１つのストリップの形態で設けられた材料の層を備
    え、前記ストリップは、前記種々のフォーマットの中の
    最大フォーマット（Ｌ）の１つの寸法よりも大きな長さ
    を有し、 前記加熱要素は、前記サポート上に複数のストリップの
    形態で設けられた抵抗性材料の層（４６）を備え、同ス
    トリップは、導電性の材料（４７）によって分離されて
    いると共に、組合わされて単一の抵抗要素を形成する こ
    とを特徴とする加熱装置。
  2. 【請求項２】 請求項１の加熱装置において、前記
    ストリップは直線的であり、前記サポートの長手方向の
    軸線に対して０°及び９０°の間の角度で傾斜している
    ことを特徴とする加熱装置。
  3. 【請求項３】 請求項１又は２の加熱装置におい
    て、前記ストリップは互いに平行であることを特徴とす
    る加熱装置。
  4. 【請求項４】 請求項１乃至３のいずれかの加熱装
    置において、前記サポートは、前記サポートと前記抵抗
    性材料との間に設けられた導電性の材料から成る層によ
    って覆われており、前記導電性の層は、互いに電気的に
    分離された隣接する領域を形成することを特徴とする加
    熱装置。
  5. 【請求項５】 変化するフォーマットの情報媒体
    （１２）に現像された情報を定着させるための電気的な
    写真複写機用の加熱装置において、加熱要素（３０）
    と、前記媒体と共に運動可能であり、且つ、前記加熱要
    素に接触する一方の面並びに前記情報媒体に接触する反
    対側の面を有するフィルム（１４）とを備え、現像され
    た情報は、前記加熱要素によって発生され前記フィルム
    を通る熱によって加熱されて前記情報媒体に定着され、
    前記加熱要素は、この加熱要素に電圧が印加されること
    により熱を発生する抵抗性材料の層（２５）を備え、前
    記抵抗性材料は、負の温度係数を有する少なくとも１つ
    の抵抗成分を含み、前記層 は、導電性の材料（４７）に
    よって分離された複数の平行なストリップ（４６）の形
    態で付着されていることを特徴とする加熱装置。
  6. 【請求項６】 インクジェット・プリンタによって
    情報媒体（６５）の一方の面に印刷された情報を定着さ
    せるための加熱装置において、前記情報媒体の反対側の
    面に接触するように配置された加熱要素（６８）と、印
    刷ラインに沿って運動可能なインクジェット式の印刷ヘ
    ッド（６４）と、前記情報媒体を前記印刷ラインに対し
    て直交する方向（Ｙ）に前進させる手段とを備え、前記
    加熱要素は、前記媒体の前進方向に関して前記印刷ライ
    ンの下流側に固定されており、前記加熱要素は、負の温
    度係数を有する抵抗性材料の層を含み、該抵抗性材料の
    層は、前記情報媒体の全幅にわたって伸長し、前記抵抗
    性材料の層は、前記加熱要素に電圧が印加されると熱を
    発生することができることを特徴とする加熱装置。
  7. 【請求項７】 請求項６の加熱装置において、前記
    抵抗性材料の層は、導電性の材料によって分離された複
    数の平行なストリップの形態で付着されていることを特
    徴とする加熱装置。
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