JPH0944020A - 定着器及び定着器構造体を構成する方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電子写真複写または印刷機のような、最終サ
ブストレートにトナー画像と定着するための画像形成装
置の定着装置で利用できる加熱装置を提供する。 【解決手段】 被加熱定着器ローラ８０の形態をなす加
熱装置には、定着器ローラ８０から、定着器ローラに連
合される軸受け構造体９２への、熱伝達を妨げる物質か
ら成るバンド即ちコーティング９０が設けられる。バン
ド即ちコーティング９０は、定着器ローラ８０の特定構
造に応じて、定着器ローラ８０のコア８２の表面８４、
または、端末キャップのジャーナルに、セラミック材料
をプラズマ噴霧することによって加えられる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、トナー画像の定着
に関するものであり、更に詳しく言えば、トナー画像の
定着に用いられる装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】本発明は、電子写真技術または印刷技術
に利用されうる。従来の電子写真の慣例では、最初に感
光体を均一に帯電することによって、電子写真面に静電
潜像を形成するのが一般的な手順である。感光体は帯電
保持面を備えている。電荷は原画像に対応する活性化放
射線像に応じて選択的に消散される。電荷の選択的消散
により、放射にさらされていない領域に対応する画像生
成面に潜電荷像が残る。

【０００３】光導電面に静電潜像が記録された後、現像
剤を光導電面に接触させることによって静電潜像が現像
され、それによって光導電面上にトナー像が形成され
る。この画像は、一般的に普通紙のような支持面に転写
され、加熱または加圧、或いはその両方によって、支持
面に永久定着される。

【０００４】トナー材料の像を支持サブストレートに加
熱定着する方法の一つは、少なくとも一方が内側から加
熱されている一対の対向するローラ部材の間に、未定着
トナー像が上に付着している支持サブストレートを通す
ことであった。このタイプの定着システムの作動時、静
電気によりトナー画像が付着している支持部材は、トナ
ー画像と加熱定着器ロールを接触させながらロール間に
形成されたニップを通過せられ、それによりニップ内で
トナー画像が加熱される。

【０００５】定着器ロールは、典型的には、熱伝導性の
高い金属の管から作られており、ロール両端には端末ハ
ブまたはキャップが押し付けられて、ピン留め、または
蝋付け、またはスピン溶接される。ハブ、特にハブのジ
ャーナル部の主な機能は、軸受けをかなり小径に取り付
けられるようにすることである。第二の機能は、ロール
端部からの伝熱を低減することである。これは軸受けの
温度を低く保つものであり、それにより、グリースと軸
受けの寿命が延び、また、ロール長手方向にロール両端
近辺の温度均一性が向上されることになる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ロールの何本かに使用
されているガラス補強ポリアミド製のハブは、その有限
疲労寿命と、非常に脆いということで、容認できないも
のであることが判明している。また、このタイプの端末
キャップは、それ自体がスピン溶接に適していない。

【０００７】熱伝導性が低いという理由でステンレス鋼
が利用されているが、かなり高価である。ステンレス鋼
は適度な再生寿命を備えているが、思ったより早く摩耗
してしまう。

【０００８】その低価格ゆえにアルミニウムが使用され
てきた。但し、これらのハブはジャーナルに利用された
場合に摩耗したので、これらのハブでは定着器のコア再
生は実現しえない。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明により、電子写真
式の複写または印刷機のような画像形成装置の定着装置
に使用できる加熱装置が提供される。被加熱定着器ロー
ラの形態をなす当該加熱装置には、定着器ローラ構造体
から軸受けへの熱の伝達を妨げるために、定着器ローラ
とその関連軸受け構造体の間に、断熱物質から成るコー
ティング即ちバンドが介在している。このバンド即ちコ
ーティングは、例えば、定着器ローラ構造体の特定構造
に応じて、定着器ロール表面またはその端末キャップの
いずれかにセラミック物質をプラズマ噴霧することによ
って、定着器ロール構造体に加えられることが好まし
い。セラミックコーティング即ちバンドは、定着器ロー
ル構造体の関連部分または領域に所望の厚さにプラズマ
噴霧されるが、噴霧されたセラミック物質は所期の熱伝
導特性を備えたものである。必要があれば、コーティン
グ即ちバンドを形成する物質は、周知の当該分野技術を
利用した所望の厚さの素地であってもよい。

【００１０】ローラの末端キャップにコーティング即ち
バンドが施された実施例においては、そのジャーナル部
を含む端末キャップは、端末キャップを定着器のスリー
ブまたはコアに容易にスピン溶接できるような材料から
製造される。例えば、端末キャップとそのジャーナル部
は、ステンレス鋼から製造される。最も高価な材料は、
炭素鋼とアルミニウムである。

【００１１】コーティング即ちバンドの支え面の加工
は、厳しい許容誤差で管理することが可能であり、ま
た、セラミックコーティングは非常に硬い。それによ
り、接触部分の摩耗の可能性がなくなる。また、他の方
法では再生不可能であった端末キャップ材付きであって
も、コア再生は容易にできる。

【００１２】

【発明の実施の形態】図１は、従来技術の加熱加圧定着
器と、そのための剥離剤管理システムを示す。図２は、
本発明を組込んだ定着器ローラを部分断面図で示す。図
３は、本発明の変更態様を組込んだ定着器ローラを部分
断面図で示す。図４は、本発明の独創的な特徴を採用し
うる印刷装置の概略図である。

【００１３】本発明の特徴の全般理解のために図面を参
照する。図中の同様参照番号は、一貫して同一構成要素
を識別するために利用される。図４に、本発明の特徴を
内部に組込んだ電子写真印刷機９を概略図示する。

【００１４】図面の図４を参照すると、電子写真印刷機
は、図示されていない導電サブトレートに被着された光
導電面１２を有するベルト１０を採用している。ベルト
１０は矢印１６の方向に移動して、光導電面の連続部
を、その移動経路のまわりに配設された種々の処理部に
順次に進める。ベルト１０は、剥離ローラ１８、テンシ
ョンローラ２０、駆動ローラ２２に掛けられている。剥
離ローラ１８は、ベルト１０と一緒に回転するように、
回転可能に取り付けられている。テンションローラ２０
は、ベルト１０に対して弾性的に押し付けられ、ベルト
１０を所望の張力に維持している。駆動ローラ２２は、
ベルトドライブのような適切な手段によって駆動ローラ
２２に連結されているモータ２４によって回転される。
ローラ２２が回転すると、ローラ２２はベルト１０を矢
印１６の方向に進める。

【００１５】最初、光導電ベルトの一部が帯電部Ａを通
過する。帯電部Ａでは、総体的に参照番号２６で示され
たコロナ発生装置が、ベルト１０の光導電面１２を、か
なり高い、実質的に均一な電位に荷電する。

【００１６】次に、光導電面１２の帯電部は、画像生成
部Ｂに進められる。画像生成部Ｂでは、参照番号２８で
総体的に示されている原稿処理装置が、印刷機のプラテ
ン３０の上方に配置されている。原稿処理装置２８は、
オペレータが原稿スタッキング保持トレイに通常のペー
ジ送り順に紙の表を上向きにセットした原稿スタックか
ら、連続的に原稿を送り出す。トレイの下にある原稿送
り装置は、スタックの一番下の原稿を、一対の取出しロ
ーラに進める。ベルトは原稿をプラテン３０に進める。
画像生成後、原稿は、ベルトによってプラテン３０から
案内送りロール対に送り込まれる。次に原稿は反転器機
構に進み、送りロール対を介して原稿スタックに戻され
る。原稿を反転器または送りロール対に分流させるため
に、ポジションゲートが設けられている。

【００１７】原稿の画像生成は、プラテン３０上の原稿
を照射するランプ３２を利用して行われる。原稿から反
射された光線は、レンズ３４を透過される。レンズ３４
は、原稿の光像を、ベルト１０の光導電面１２の均一帯
電部に合焦させ、光導電面１２上の電荷を選択的に消散
させる。これにより、原稿に含まれている情報領域に対
応した光導電面１２上に、静電潜像が記録される。

【００１８】ページ画像情報の電子画像生成は、電気画
像生成信号を利用する印刷装置によって容易化されるこ
とは明白である。当該印刷装置は、ラスタ入力スキャナ
（ＲＩＳ）のような入力装置とラスタ出力スキャナ（Ｒ
ＯＳ）のような出力装置を具備する印刷装置、または、
ＲＯＳのようなプリンタ出力装置のみを利用したプリン
タであることも可能である。

【００１９】その後、ベルト１０は、光導電面１２上に
記録された静電潜像を、現像部Ｃに進める。現像部Ｃで
は、総体的に参照数字３６と３８で示されている一対の
磁気ブラシ現像器ロールが、現像剤を静電潜像に接触さ
せる。潜像は、現像剤のキャリヤ粒子からトナー粒子を
吸着し、ベルト１０の光導電面１２上にトナー粉像を形
成する。その後、ベルト１０はトナー粉像を転写部Ｄに
進める。

【００２０】複写紙３１は、転写部Ｄに達する前に、適
切な用紙横端アライメント部に置かれる。転写部Ｄで、
複写紙はトナー粉像を接触するように移動される。転写
部Ｄは、複写紙の裏側にイオンを散布するコロナ発生装
置４０を備えている。これにより、光導電面１２のトナ
ー粉像が引き付けられる。転写後、コンベヤ４２は、複
写紙を定着部Ｅに進める。

【００２１】定着部Ｅは、参照番号１００で総体的に示
されている定着器アセンブリを備えている。定着器アセ
ンブリ１００は、転写されたトナー粉像を複写紙に永久
定着する。定着器アセンブリ１００は、被加熱ローラ４
６と、複写紙の粉像を定着器ローラ４６に接触させる支
持ローラ４８を備えている。圧力ローラは、定着器ロー
ラに当てられ、複写紙にトナー粉像を定着するのに必要
な圧力を提供する。定着器ローラは、石英水銀灯によっ
て内側から加熱される。

【００２２】定着後、複写紙は、反転器の切換え装置と
して機能するゲート５０に送られる。複写紙は、ゲート
５０の位置に応じて、用紙反転器５２側にそらされる
か、或いは、反転器５２をバイパスして直接に第二決定
ゲート５４に送られる。ゲート５４では、複写紙は、既
に定着された画像のある側を上に向けた上向き配置にな
っている。反転器５２の通路が選択された場合は、その
逆、つまり、最後に印刷された側が下向き、となる。決
定ゲート５４は、用紙を直接に出力トレイ５６側にそら
すか、或いは、用紙を決定ゲート５８側にそらす。決定
ゲート５８は、相次ぐ複写紙を、両面印刷反転器ロール
６２側にそらすか、仕上げ部Ｆに通じる搬送通路側にそ
らす。仕上げ部Ｆで、複写紙は編集器トレイに積み重ね
られ、互いにくっつけられてセットに形成される。複写
紙は、製本装置または書類綴じ器によって互いにくっつ
けられる。いずれの場合でも、仕上げ部Ｆでは、複数の
書類セットが形成される。決定ゲート５８が、複写紙を
反転器ロール６２側にそらすと、ロール６２は、複写紙
を両面印刷用のものとして両面印刷トレイ６４に積み重
ねる。両面印刷トレイ６４は、片面が印刷されており、
その反対側の第二面に画像が印刷されようとしている複
写紙、すなわち、両面印刷する複写紙の、中間または緩
衝保管部を提供する。複写紙は、下向き状態で、コピー
される順にどんどん上に積み重ねられていく。

【００２３】両面コピーを完成するために、底部送り装
置６６により、トレイ６４内の片面印刷紙は、コンベヤ
６８とローラ７０を介してトレイ６４から転写部Ｄに順
々に戻され、複写紙の反対側にトナー粉像が定着され
る。両面トレイ６４から一番下の紙が順々に送られてい
る限りは、複写紙の適正な即ちきれいな側は、転写部Ｄ
にてベルト１０と接触するように位置決めされ、トナー
粉像がそこに転写される。次に、両面印刷された紙は、
片面印刷紙と同じ通路をとおて、トレイ５６に送られて
積み重ねられるか、或いは、仕上げ作業が選択されてい
る場合には、仕上げ部Ｆに進められる。

【００２４】ベルト１０の光導電面１２から複写紙が分
離された後、そこに付着した状態で必ず幾らかの残留粒
子が残る。これらの残留粒子は、クリーニング部Ｇにて
光導電面１２から除去される。クリーニング部Ｇは、ベ
ルト１０の光導電面に接触させて回転可能に取り付けら
れた繊維質または静電ブラシ７２を備えている。光導電
面１２と接触した状態でのブラシ７２の回転により、ベ
ルト１０の光導電面１２から粒子が除去される。クリー
ニングの後、（図示されていない）除電ランプが光導電
面１２を照らし、次の連続画像生成サイクルで光導電面
１２を帯電する前に、光導電面１２に残っている残留静
電荷を消散する。

【００２５】種々の機械機能は、コントローラ７４によ
って制御される。コントローラ７４は、前述の全部の機
械機能を制御するプログラム可能マイクロプロセッサで
あることが好ましい。コントローラは、複写紙、再循環
される原稿の枚数、オペレータが指定したコピー枚数、
時間遅延、紙詰まり修正等を対比カウントする。前述の
全部の例示システムの制御は、オペレータが選択する印
刷機のコンソールからの従来の制御スイッチ入力によっ
て遂行されるものであってよい。本発明の複写紙通路の
シグネイチュア解析装置は、原稿と複写紙の位置を追尾
し続けるために利用されうる。また、コントローラ７４
は、選択された操作のモードに応じて決定ゲートの種々
の位置を制御する。従って、オペレータが仕上げモード
を選択すると、接着製本装置および／または書類綴じ装
置が作動され、仕上げ部Ｆの編集器トレイに片面または
両面複写紙のいずれかを進めるように決定ゲートが配向
される。

【００２６】ここで図１を参照すると、定着器ローラ４
６と加圧ローラ４８を備えた加熱加圧定着器装置が、剥
離剤管理（ＲＡＭ）システムと一緒に図示されている。
図１に記載されているように、定着器装置は、シリコン
ラバーのような変形可能な弾性材料またはテフロン（商
標）のような非変形の表面エネルギーの低いコーティン
グの層６０が被覆されたコア即ち胴体部５７を備えた、
非加熱定着器ローラ４６を含んでいる。コア即ち胴体部
５７の材料としては、アルミニウムが好ましいが、これ
は重要なことではない。コア即ち胴体部５７は中空で、
加熱素子６１は、中空なコアの内側に配置されて定着作
業のための熱を供給する。この目的に適した加熱素子は
先行技術において既知であり、その内側に配設されたタ
ングステン抵抗加熱素子を有する石英外被から作られた
石英ヒータを備えてもよい。

【００２７】必要な熱を提供する方法は本発明には重要
ではない。従って、定着器部材は内部手段または外部手
段、或いは両方の組合せによって加熱されうる。加熱手
段は、トナーを支持体に定着するのに十分な熱を提供す
る技術において周知である。定着表面層は、Ｖｉｔｏｎ
(E.I.duPont de Nemours & Co.の商標）またはテフロン
（商標）ならびにＲＴＶおよびＨＴＶシリコンラバーの
ような周知材料を用いて製造される。モータ５９は、定
着器ロールと加圧ロールの間で複写紙を移動させるため
に定着器ロール構造体４６を回転させるように作用す
る。

【００２８】定着器ローラ４６は、支持または加圧ロー
ラ４８を用いた圧力接触配置に図示されている。加圧ロ
ーラ４８は、耐熱材料から成る層６５を備えた金属コア
６３を具備する。この装置では、ニップ６７を形成する
のに足りる圧力で定着器ローラ４６と圧力ローラ４８が
互いに押し付けられるように偏らせた（図示されていな
い）軸受けに、定着器ローラ４６と圧力ローラ４８の両
方が取り付けられている。このニップ内で、定着または
固着活動が生じる。層６５は、ふっ化エチレンプロピレ
ン共重合体またはシリコンラバーのような、いずれか周
知の変形可能材料から製造される。層６５の厚さは、ニ
ップ形成定着器ロール（ＮＦＦＲ）の場合は定着器ロー
ラの層６０の厚さより薄く、ニップ形成加圧ロール（Ｎ
ＦＰＲ）の場合は厚い。

【００２９】上にトナー画像６９を有する受像部材すな
わち最終支持体３１は、加熱された定着器ローラ４６に
トナー画像が接触した状態でニップ６７を通過される。
画像６９を形成しているトナー物質は、油溜め７３に収
容されているシリコンオイル７１のような剥離剤物質の
利用によって、定着器ローラ４６の表面に移らないよう
にする。

【００３０】油溜め７３とシリコンオイル７１は、ＲＡ
Ｍシステム５５の一部を形成する。ＲＡＭシステム５５
は、調量ローラ７６とドナーロール７８を具備してい
る。調量ローラは、一部がシリコンオイル７１に浸され
た状態で支持され、ドナーロールと接触して油溜めのシ
リコンオイルをドナーロール７８の表面に移す。ドナー
ロールは、調量ローラ７６と接触した状態で回転可能に
支持され、定着器ローラ４６にも接触している。ドナー
ロールは定着器ローラと接触しているように図示されて
いるが、そうではなくて、加圧ローラ４８と接触しても
よいことを理解されたい。また、定着器ならＢに加圧ロ
ーラの位置は、他の複写機またはプリンタで使用する場
合に逆にしてもよい。調量ブレード７５は、調量ローラ
上の所望厚にシリコンオイルを調量する役目を果たす。
ＲＡＭシステム５５についての詳細は、１９９３年４月
６日付けでフロム（Fromm）他に付与された米国特許第
５，２００，７８６号明細書を参照してもよい。

【００３１】前述の記述は、本発明の応用という目的の
ために電子写真印刷機の一般的作用を説明するのには十
分であると思われる。ここで本発明の特定主題を参照す
ると、図２と３は、本発明の二つの実施例の特徴を示す
ものである。

【００３２】図２に示すように、ハブの無い定着器ロー
ル構造体８０は、コアまたは胴体部８２を具備してい
る。コアは、図１の説明に関連して開示されたものと同
様方法で剥離剤物質が施される接着剤層８６に接着され
たコア外面を備えている。瞬時にターンオンする紙幅限
定式の定着器の場合、アルミニウムまたはステンレスか
ら製造されることが好ましい。層８６は、Ｖｉｔｏｎ
（E.I.duPont de Nemours& Co.の商標）、またはテフロ
ン（商標）のような低表面エネルギーコーティング、な
らびにＲＴＶおよびＨＴＶシリコンラバーのような適切
な弾性物質を含んでもよい。

【００３３】両端部に隣接する面８４に、一対のコーテ
ィング即ちバンド９０が施される。コーティング即ちバ
ンドは、断熱セラミック材料を火炎溶射し、周知技術に
基づいて後からコーティング即ちバンドが加工されるこ
とによってもたらされることが好ましい。コーティング
即ちバンドは、コアと軸受け構造体９２の内面間のヒー
トバリヤとしての役目をなす。コーティング即ちバンド
９０の厚さは、約１〜３ｍｍである。コーティングは厚
さ３ｍｍで施された後に所望の厚さに加工される。

【００３４】図３に記載されているように、本発明の変
更実施例は、コア即ちスリーブ８２を備えた定着器ロー
ル構造体１００を具備する。コアは、図１の説明に関連
して開示されたものと同様方法で剥離剤物質が施される
接着剤層８６に接着される外面８４を備えている。コア
８２は、アルミニウムから製造されることが好ましい。
層８６は、Ｖｉｔｏｎ（E.I.duPont de Nemours & Co.
の商標）、またはテフロン（商標）のような低表面エネ
ルギーコーティング、ならびにＲＴＶおよびＨＴＶシリ
コンラバーのような適切な弾性物質を含んでもよい。

【００３５】定着器ロール構造体１００は、コア即ち胴
体部８２の両端部にて、コア即ち胴体部８２にスピン溶
接された、或いは他の方法でコア即ち胴体部８２に適切
に取り付けられた端末キャップ１０２を備えている。こ
のために、端末キャップは、例えば定着器コア８２への
スピン溶接に適した、ステンレス鋼またはアルミニウム
の炭素鋼といった物質から製造される。端末キャップ
は、（図示されていない）機械フレームの定着器ロール
構造体を支持するための、ジャーナル１０４とジャーナ
ル１０４によって担持される軸受け１０６を含んでい
る。セラミック材料から成るコーティング即ちバンド１
１０は、周知の溶射噴霧技術を用いて、それぞれのジャ
ーナルに加えられる。コーティング即ちバンドは非常に
硬く、コーティング即ちバンドが接触する軸受けの表面
の摩耗を防止するために厳しい許容誤差で加工してもよ
い。

【図面の簡単な説明】

【図１】 従来技術の加熱加圧定着器と、そのための剥
離剤管理システムを示す図である。

【図２】 本発明を組込んだ定着器ローラの部分断面図
である。

【図３】 本発明の変更態様を組込んだ定着器ローラの
部分断面図である。

【図４】 本発明の独創的な特徴を採用しうる印刷装置
の概略図である。

【符号の説明】

１０ ベルト、１２ 光導電面、１８ 剥離ローラ、２
０ テンションローラ、２２ 駆動ローラ、２４ モー
タ、２６ コロナ発生装置、２８ 原稿処理装置、３０
プラテン、３１ 複写紙、３２ ランプ、３４ レン
ズ、３６ 磁気ブラシ現像器ロール、３８ 磁気ブラシ
現像器ロール、４０ コロナ発生装置、４２ コンベ
ヤ、４６ 定着器ローラ、４８ 加圧ローラ、５０ ゲ
ート、５２用紙反転器、５４ 第二決定ゲート、５５
ＲＡＭシステム、５６ 出力トレイ、５７ コア、５８
決定ゲート、５９ モータ、６０ コーティング層、
６１加熱素子、６２ 反転器ロール、６３ 金属コア、
６４ 両面印刷トレイ、６５ 耐熱層、６６ 底部送り
装置、６７ ニップ、６８ コンベヤ、６９ 画像、７
０ ローラ、７１ シリコンオイル、７２ 静電ブラ
シ、７３ 油溜め、７４ コントローラ、７５ 調量ブ
レード、７６ 調量ローラ、７８ ドナーロール、８０
定着器ロール構造体、８２ コア、８４ コア外面、
８６ 接着剤層、９０ コーティング（バンド）、９２
軸受け構造体、１００ 定着器ロール構造体、１０２
端末キャップ、１０４ ジャーナル、１０６ 軸受
け、１１０コーティング（バンド）

フロントページの続き (72)発明者 ポール・エム・フロム アメリカ合衆国 ニューヨーク州 14620 ロチェスター ハイランドパークウエイ 48 (72)発明者 エドワード・シー・ハンツリック アメリカ合衆国 ニューヨーク州 14450 フェアポート ラウドロード 316

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 その構造体が、次のものを含む、画像受
   容面にトナー画像を定着するための定着器：コア構造体
   と、 前記コア構造体に固着される接着層と、 画像生成装置の前記定着器構造体を有効に支持するため
   の複数の軸受けと、 前記コア構造体と前記軸受けの間に配置され、前記コア
   構造体によって担持される熱障壁コーティング。
2. 【請求項２】 前記コア構造体は、胴体部に取り付けら
   れるジャーナル部を備えた端末キャップを具備し、 前記熱障壁コーティングは、前記ジャーナル部に担持さ
   れるものである、請求項１に記載の定着器。
3. 【請求項３】 次のステップを含む、画像受容面にトナ
   ー画像を定着するための定着器構造体を構成する方法：
   コア構造体を備えつけるステップと、 前記コア構造体に接着層を加えるステップと、 画像生成装置の前記定着器構造体を支持するための複数
   の軸受けを備えつけるステップと、 前記コア構造体と前記軸受けの間に配置される熱障壁コ
   ーティングを前記コア構造体に加えるステップ。