JPH0223866B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は一般的には電子写真式複写方法及び装
置に関するものであり、特に本発明は表面に離型
流体を備えた加熱溶融部材との直接接触により粒
子状熱可塑性トナーを加熱し加圧定着させる定着
装置である接触溶融装置に関するものである。

ゼログラフイ（電子写真）のプロセスにおいて
は複写すべき原稿の光像は曲型的には感光性部材
の上に静電潜像の形で記録され、この潜像は一般
的にトナーと呼ばれている検電的マーキング粒子
を加えることにより後に可視化される。可視化さ
れたトナー像は直接前記感光性部材上に定着する
ことも可能であるし、又は該部材から普通紙の如
き別の支持部材上に転写し、例えば加熱及び加圧
の如き種々の方法で前記像の支持部材上への定着
を行なうことも可能である。

加熱及び加圧により検電的トナー物質を支持部
材上に定着乃至溶着せしめるためには前記トナー
物質の温度をある温度迄上昇させて、この温度に
おいて同時に加圧することでトナー物質の成分が
ゆ着し、粘着性を帯びるようにする必要がある。
この作用によりトナーは支持部材の繊維又は微
孔、さもなくばその表面内へとある程度流入させ
られることになる。その後、トナー物質が冷える
と、トナー物質が固化し、トナー物質は支持部材
にしつかりと結合される。電子写真記録技術のみ
ならず伝送写真記録技術において、熱エネルギー
及び圧力を利用してトナー像を支持部材上に定着
することは古くから良く知られている。

検電的トナー像を支持部材上に加熱及び加圧溶
融するための１つの試みは前記支持部材をトナー
像が上にのつた状態で少なくとも１方のローラが
内部から加熱されている相対する一対のローラ
（ロール）間に通すことであつた。この型式の溶
融装置の作動中において、トナー像が静電的に保
持されている前記支持部材は前記ロール間に形成
されたニツプ部中を移動され、トナー像がこの加
熱された溶融ロールと接触する際にトナー像のう
ちのニツプ内の部分の加熱が行なわれる。トナー
に伝達される熱量を制御することにより実際には
トナー粒子が支持部材たるコピー用紙から溶融ロ
ールに転移するという現象は通常の状態では発生
しない。というのはローラの表面に加えられた熱
はローラの表面温度をトナーの「ホツトオフセツ
ト」温度以上に上昇させるほどの量ではないから
である。ここに「ホツトオフセツト」温度におい
てはトナー像領域内のトナー粒子が液化して溶融
トナーの分裂作用が発生して「ホツトオフセツ
ト」が生ずる。この分裂作用は粘性のあるトナー
粒塊を互いに保持している凝集力がトナー粒塊を
溶融ロールの如き接触表面へと転移（裏うつり）
させようとする付着力よりも小さくなつた時に発
生する。

しかしながら、時として溶融ロールの表面への
熱の付与がそれ程大きくない場合でもトナー粒子
が溶融ロールにオフセツト（裏うつり）する（即
ち「コールド」オフセツトする）ことがある。こ
れはロールの表面の特性が悪かつたり、トナー粒
子を通常コピー用紙（支持部材）に保持せしめて
いる静電力によるトナー粒子のコピー用紙への付
着が不十分であつたりすることに原因がある。こ
のような場合にはトナー粒子は溶融ロールの表面
に転移され、後にコピー用紙（支持部材）がニツ
プ部内に存在しない期間においてバツクアツプロ
ールに再び転移されることがあり得る。

更には、トナー粒子は両面コピーの際のトナー
粒子の溶接中において又は単に複写装置の周囲か
ら前記溶融ロール及び／又はバツクアツプロール
によつて捕獲されることもある。

前述の問題特に普通「オフセツテイング」と呼
ばれている問題を減少させるため１つの解決策は
商品名テフロンとして知られているポリテトラフ
ルオロエチレンからなる外側表面即ちカバーを溶
融ロールに設けることであつた。このテフロンの
表面にはシリコン油の如き離型剤が塗布される
が、テフロンの厚みは数ミル（１／1000インチ）
のオーダであり、シリコン油の厚みは１ミクロン
よりも少ない。シリコン基油（ポリヂメチルシロ
キサン）は比較的低い表面エネルギーを有してお
り、テフロンが溶融ロールの外側表面を構成して
いるような加熱された溶融ロール雰囲気において
用いるのに適した物質であることが判明してい
る。実際シリコン油が加熱ロールの表面に薄膜状
に塗布されるとロール表面と支持物体上に担持さ
れたトナー粒子との間に界面が形成される。かく
て、トナーに対してはそれが溶融ロールニツプ部
中を通過する際低い表面エネルギー層が提供され
かくてトナーが溶融ロール表面にオフセツトされ
るのが防止される。

前述の型式の溶融ロール構造体は、剛体のコア
又は基材に、適当な方法で接着性の固体層を、又
は前述構造の固相テフロン外側表面乃至カバーを
施すことにより製造される。

少なくとも加熱された溶融ロール構造体によつ
て溶融されたか又は固定された像の知覚品質を改
良する試みにおいて、そのようなロールにはシリ
コンゴム又はバイトン（フツ化ビニリデン及びヘ
キサフルオロプロピレンのコポリマをベースとす
る一連のフルオロエラストマに対するデユポン社
の商標名）で形成された変形可能な表面が設けら
れている。テフロン被覆溶融ロールの場合のよう
にシリコンベース油の如き離型流体がシリコンゴ
ム又はバイトンの表面に塗布され、オフセツテイ
ングを減少させるとともにストリツピング（はぎ
取り）を容易ならしめている（例えば米国特許第
3964431号明細書を参照）。前記接触溶融装置がシ
リコンゴム又はバイトンにシリコン油を塗布する
ように作られている場合には低粘度のシリコン油
（即ち100〜1000cs）が一般には採用されてきた。

一方、トナーのオフセツトを効果的に避けるた
めには、離型剤を加熱溶融ロールの表面に均一に
塗布する（し続ける）ことが望まれる。そのため
には、平滑表面を有する金属ロールを計量ロール
として用いることが考えられるが、非反応性シリ
コン油を離型剤として用いようとすると、コピー
物体としてコピー用紙（支持部材）上のトナーの
一部がコピー用紙から離脱して溶融ロールを介し
て金属製計量ロールの表面に付着してしまい、金
属製ロールの表面の平滑性を損なわせ、計量ロー
ルによる離型剤（非反応性シリコン油）の均一な
計量・供給を不可能にすることが判明した。

ところが、極めて最近になつて、反応性シリコ
ン油が非反応性シリコン油と同様に離型性に優れ
ており、加熱溶融ロールの離型用のコーテイング
として使用できることが判明した。更に金属表面
が反応性シリコン油で濡れている場合、非反応性
シリコン油で濡れているときと異なり、その金属
表面にはトナーが付着しないことが判明した。こ
こで、『反応性シリコン油』とは、金属と又は金
属を含む表面と化学的に相互作用し、官能基を有
するシリコン油をいう。

ところで、反応性シリコン油は従来の非反応性
シリコン油よりも熱的安定性が低い。したがつ
て、特に、複写機が待機作動モードにある場合の
反応性シリコン油の取扱いには、注意を要する。
例えば、反応性シリコン油を加熱された溶融ロー
ルに塗布する際、従来の如く、加熱溶融ロールが
サンプ内の離型剤と接触した後ブレードで定量採
取するようにすると、反応性シリコン油の寿命が
短くなることが判つた。

上述の如く、離型剤は、適性量均一に加熱溶融
ロールの表面に塗布せしめられることが望まし
く、このためには、平滑表面を有し得る金属ロー
ルを計量ロールとして用いることが望ましい。し
かしながら、単に、金属ロールを計量ロールとし
て用い、該計量ロールを加熱溶融ロールに直接接
触せしめたのでは、溶融ロールの熱が金属ロール
を介してサンプ内の離型剤に伝達されるので、熱
的安定性の低い反応性シリコン油を離型剤として
用いようとすると、サンプ内の反応性シリコン油
の寿命が短くなつてしまう。

本発明は前記緒点（問題点及び新知見）に鑑み
成されたものであり、その目的とするところは、
離型性の良好な反応性シリコン油を離型剤として
用いてトナーのオフセツトを抑制し得るようにす
ることは勿論として、平滑な金属表面を有する金
属ロールから成る計量ロールを用いることにより
反応性シリコン油（離型剤）を加熱溶融ロールに
均一に塗布し得るようにし、かつ、離型性は良い
けれども熱的安定性の低い該反応性シリコン油を
伝熱性の高い金属ロール（計量ロール）の使用下
でも長寿命で使用し得るようにし、長期間良好な
定着を行い得る接触溶融装置を提供することにあ
る。

本発明によれば、この目的は、バツクアツプロ
ール構造体と協働してニツプ部を形成する加熱溶
融ロール構造体を備え、トナー像を担持したコピ
ー物体が該トナー像を前記加熱溶融ロール構造体
に接触させる状態で前記ニツプ部中を通過するよ
うになつており、前記加熱溶融ロール構造体の表
面には、トナーのオフセツトを減少させ前記加熱
溶融ロール構造体からの前記コピー物体の分離を
容易にするため、サンプ内に収容した反応性シリ
コン油を付与するようになつた接触溶融装置であ
つて、前記加熱溶融ロール構造体に接触して回転
し、変形可能な熱絶縁表面を有する付与ロール
と、前記サンプの反応性シリコン油に接触し、か
つ該付与ロールに接触しながら回転する平滑表面
を備えた金属ロールからなる計量ロールと、該計
量ロールに接触して前記反応性シリコン油を該計
量ロール上で所定の厚みに計量するための計量ブ
レードとから成り、加熱溶融ロール構造体の回転
に伴つて前記付与ロールおよび計量ロールが連続
回転することを特徴とする接触溶融装置によつて
達成される。

すなわち、本発明の接触溶融装置では、離型剤
として非反応性シリコン油と同様に離型性の良い
反応性シリコン油を用いるようにしたので、定着
の際トナーのオフセツトが生じる虞れが少ない。
また、本発明の接触溶融装置では、計量ロールが
平滑表面を備えた金属ロールからなりかつ計量ブ
レードが設けられているので、適正量の離型剤
（反応性シリコン油）を計量ロールで計量しうる。
更に、反応性シリコン油を離型剤として用いられ
た場合には、非反応性シリコン油からなる離型剤
と異なり金属ロール表面へのトナーの付着がない
ので、金属ロールの表面が平滑な状態に保たれる
から、金属ロール表面への離型剤の均一な計量・
供給が可能である。すなわち、平滑表面を有する
金属ロールによる離型剤の均一な計量・供給が可
能になるのは、離型剤として反応性シリコン油を
用いたためである。

一方、離型剤の適性かつ均一計量塗布のために
計量ロールとして用いた金属ロールは伝熱性であ
るから、この金属ロールから成る計量ロールを加
熱溶融ロールに直接接触させてしまうと、熱的に
不安定な反応性シリコン油が加熱されてしまうの
で、かかる事態を回避すべく熱絶縁表面を有する
付与ロールを加熱溶融ロールと計量ロールとの間
に配置し、計量ロールを加熱溶融ロールから熱的
に遮断している。かかる付与ロールの使用によつ
て、反応性シリコン油の高度の離型性、並びに金
属ロールの高度かつ均一な計量性・供給性の両方
を享受し得るようにすると共に、サンプ内の反応
性シリコン油の温度上昇を阻止し温度上昇に伴う
反応性シリコン油（離型剤）の寿命低下を回避し
得る。

即ち、本発明の接触溶融装置では、例えばシリ
コンゴムのような熱絶縁性の高い変形可能な物質
からなる付与ロールがサンプ内の反応性シリコン
油を該反応性シリコン油と接触する計量ロールか
ら加熱溶融ロールへ搬送すべく機能する。したが
つて、計量ロールと加熱溶融ロールとの間への付
与ロールのこの配置は、加熱溶融ロールをサンプ
内の反応性シリコン油から離すことになり、反応
性シリコン油の寿命を短くする虞れがなくなる。

更に、加熱溶融ロール構造体の回転にともなつ
て付与ロールおよび計量ロールが滑りを伴わずに
連続回転するように三つのロールが相互に接触回
転するので、計量ブレードで適正に計量された離
型剤（反応性シリコン油）を付与ロールを介して
加熱溶融ロール構造体に均一に供給し得る。すな
わち、加熱溶融ロールと付与ロールとの間での反
応性シリコン油の搬送、及び付与ロールと計量ロ
ールとの間での反応性シリコン油の搬送を行うた
めには、これらのロール対の間にニツプ部が形成
されるようにする必要がある。ロール対の間にニ
ツプ部を形成することにより、反応性シリコン油
の搬送に加えて付与ロールの駆動が可能となり、
加熱溶融ロールの回転駆動によつて、付与ロール
を介して計量ロールの回転駆動を行い得る。ま
た、滑りを伴わない連続回転の故に、（ロール間
に滑りがある場合と比較して）金属ロールから成
る計量ロールはもちろん付与ロールの変形可能な
断熱表面の磨耗を最低限に押さえ得るので、付与
ロールから加熱溶融ロール構造体への離型剤（反
応性シリコン油）の供給が不均一になる虞れがな
く、（ロール間に滑りがある場合と比較して）磨
耗による離型剤（反応性シリコン油）の汚染もな
く、極めて良好な定着画像が得られる。

前記付与ロール及び計量ロールによりある量の
綿ごみ又は他の汚染物が前記溶融ロールから離型
流体のサンプ内に搬送される可能性のあることが
判明している。従つて、ある種の作動条件におい
ては前記シリコンゴム付与ロールに例えばテトラ
フルオロエチレンとパーフルオロアルキル−パー
フルオロビニル−エーテルとのコポリマの如き接
着材の薄肉スリーブを設けることが望ましい。こ
こで前記エーテルはC_oF_2o+1−Ｏ−CF＝CF₂（ｎは
１〜５の数）であらわされる物質で通常PFAと
称されているものであり、汚染物が溶融ロールか
ら付与ロールを介してサンプの反応性シリコン油
中へと搬送されるのを最小限にする作用を行なつ
ている。

前記計量ロールは反応性シリコン油内に部分的
に沈められているが、計量ロールは回転している
ために計量ロールの表面には空気層が生じ、これ
がロール表面と流体との間の接触を妨げることに
なる。従つて反応性シリコン油内には灯心の形態
をした空気シールが沈められることになりこれが
計量ロールの表面と接触する。前記灯心の存在に
より回転する計量ロールと反応性シリコン油との
接触が保証される。何故ならばこの灯心はそのよ
うな空気層が計量ロールの回転方向に眺めて計量
ロールと灯心との間の接触点を越えて形成される
のを防止するからである。

次に、本発明の好ましい一実施例の接触溶融装
置を図面に基づいて説明する。

添付図面中、全体として符号１０で示している
のは、本発明の一実施例の接触溶融装置である。
溶融装置１０は加熱溶融ロール構造体１２を有し
ており、該構造体１２は非加熱ロール構造体であ
るバツクアツプロール構造体１４と協働してニツ
プ部１６を形成しており、このニツプ部１６中を
周知の態様でトナー像２０を保持しているコピー
物体（支持部材）１８が通過している。前記トナ
ー像２０は加熱溶融ロール構造体１２と接触する
間にロール構造体１２，１４の間に周知の態様で
力が加えられその結果生ずる圧力のために加熱溶
融ロール構造体１２によるバツクアツプロール構
造体１４の変形が生じニツプ部１６が形成され
る。

コピー物体１８がニツプ部１６を出ると、該物
体１８は複数個の空気ストリツピング装置２２
（そのうちの１つのみが図示されている）により
加熱溶融ロール構造体１２からはぎ取られる。そ
の後前記物体１８は本溶融装置１０を利用してい
る機械の出口（図示せず）に向けて所定の通路に
沿つて自由に移動することが出来る。

加熱溶融ロール構造体１２の表面温度を検出す
るために接触温度センサ２４が設けられており、
該センサ２４は通常の回路（図示せず）と接続さ
れて表面温度を所定の温度例えば190℃〜204℃程
度の温度に維持している。

前記加熱溶融ロール構造体１２は中空部内に配
置された放射石英ヒータ２８を備えた中空シリン
ダ２６を有している。前記加熱要素は前述の回路
を経て適当に給電されると熱をシリンダ２６に放
射し、該シリンダ２６の熱は次に好ましくは0.2
mmの厚さを備えたバイトンを有している加熱溶融
ロール構造体１２の外側層３０の外側表面に伝達
される。

前記バツクアツプロール構造体１４は中実金属
コア３２を有しており、これには例えばエチレン
−プロピレンテルポリマーとして知られたエラス
トマの如き変形可能物質からなる比較的厚い層３
４が接着固定されている。ここに前記ポリマーは
エチレン、プロピレン及び少量の非共役ヂエンの
立体特異性リニアテルポリマーに基づいており、
通常EPDMと呼ばれるポリマーであり、この層
は薄肉のPFAのコーテイング層を担持している。
バツクアツプロール構造体１４の構造の故に該ロ
ール構造体１４は所要の圧力が加えられた時によ
り硬質の加熱溶融ロール構造体１２によつて変形
されるが、この圧力はニツプ部１６の所望の長さ
に対応する所望の変形量の関数である。

前記外側層３０はバイトンであり粘着性となり
易く、従つてトナー物質２０に対しては高い親和
性を示すので該層３０はサンプ３８内に含まれた
反応性シリコン油３６を塗布するのが望ましいこ
とが判明した。物質３６はカルボキシル基、ヒド
ロキシル基、エポキシ基、アンモ基、イソジエネ
ート基、チオエーテル基又はメルセプト基の如き
官能基を備えた高分子離型剤を有している。

加熱溶融ロール構造体１２に塗布する目的のた
めに全体として符号４０で示される離型剤塗布機
構が設けられている。塗布機構４０は付与ロール
４２、計量ロール４４、ドクタブレード（計量ブ
レード）４６及び灯心４８を有している。

前記計量ロール４４は、平滑表面を有する金属
ロールからなり、離型流体たる反応性シリコン油
３６内に部分的に浸漬されており、付与ロール４
２と接触するように回転支持されている。尚付与
ロール４２は加熱溶融ロール構造体４２と接触す
るように支持されている。付図からもわかるよう
に付与ロール４２及び計量ロール４４の回転方向
は反応性シリコン油３６をサンプ３８から加熱溶
融ロール構造体１２の表面に搬送する経路を提供
するようになつている。計量ロール４４は約19mm
の外径を備えている。計量ロール４４は回転支持
されており、回転力は回転支持された付与ロール
４２を経て積極駆動された加熱溶融ロール構造体
１２によつて引き出されている。このようにして
計量ロール４４を（加熱溶融ロール構造体１２に
実用的な入力トルクが加えられた状態で）回転可
能となすために付与ロール４２は変形可能で熱的
に絶縁可能な層４９を有しており、該層４９は計
量ロール４４と付与ロール４２との間に第１のニ
ツプ部５０を形成し、付与ロール４２と加熱溶融
ロール構造体１２との間に第２ニツプ部５２を形
成している。これらのニツプ部５０及び５２の存
在も又反応性シリコン油３６が計量ロール４４、
付与ロール４２及び加熱溶融ロール構造体１２の
間を満足に搬送されることを促進している。適当
なニツプ長さは2.54mmである。

灯心４８は離型流体たる反応性シリコン油３６
内に十分に浸漬されており、計量ロール４４の表
面と接触している。この灯心４８を設けたのは計
量ロール４４の回転の際該計量ロール４４の表面
に形成される空気の層を攪乱する空気シールを提
供するためである。もしも灯心４８の作用がない
とすれば、前記空気層は反応性シリコン油３６内
に浸漬された計量ロール４４の表面といつしよに
発展し、計量ロール４４と反応性シリコン油３６
との間の接触を排除してしまうのであろう。

好ましくはバイトンから作られることが望まし
いドクタブレード（計量ブレード）４６は19×
3.2mm²の横断面積を備え計量ロール４４と同一の
長さを有している。前記計量ブレード４６の計量
ロール４４と接触しているエツヂ部は0.0254〜
0.254mmの半径を有している。計量ブレード４６
は計量ロール４４によりすくい上げられる反応性
シリコン油３６の所定の厚みに計量するよう作用
しており、そのような厚みは１枚のコピー当り数
マイクロリツトルの反応性シリコン油３６が消費
されるような大きさである。

前記付与ロール４２は計量ロール４４の外径が
19.1mmである時には20.7mmの外径を備えている。
他の寸法の組み合せも又満足な結果を生じるであ
ろうことを理解されたい。例えば38.1mmの直径の
付与ロール４２及び計量ロール４４が採用されて
いる。前記付与ロール４２の変形可能な熱絶縁性
層４９はシリコンゴムを有しているのが好まし
い。しかしながら、他の物質も又採用することが
可能である。

0.1mm（数ミル）の程度の薄いスリーブ５４が
付与ロール４２の最外側表面を構成しており、該
スリーブ物質はテフロンを有していいる。付与ロ
ール４２はスリーブ５４無しとすることも出来る
が、スリーブ５４を用いた時には加熱ロール１２
上の綿くずの如き汚染物が計量ロール４４に転移
しにくい。従つて、サンプ３８内の物質もそのよ
うな汚染物によつて汚染されることが無い。

【図面の簡単な説明】

付図はロール溶融装置及びそのための離型剤添
加機構からなる本発明による好ましい一実施例の
接触溶融装置の図式的側立面図である。 １２：加熱溶融ロール、１４：バツクアツプロ
ール、４２：付与ロール、４４：計量ロール、４
６：ブレード、３６：離型剤（反応性シリコン
油）、３８：サンプ、４８：灯心、２０：トナー。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ バツクアツプロール構造体と協働してニツプ
   部を形成する加熱溶融ロール構造体を備え、トナ
   ー像を担持したコピー物体が該トナー像を前記加
   熱溶融ロール構造体に接触させる状態で前記ニツ
   プ部中を通過するようになつており、前記加熱溶
   融ロール構造体の表面には、トナーのオフセツト
   を減少させ前記加熱溶融ロール構造体からの前記
   コピー物体の分離を容易にするため、サンプ内に
   収容した反応性シリコン油を付与するようになつ
   た接触溶融装置であつて、 前記加熱溶融ロール構造体に接触して回転し、
   変形可能な熱絶縁表面を有する付与ロールと、 前記サンプの反応性シリコン油に接触し、かつ
   該付与ロールに接触しながら回転する平滑表面を
   備えた金属ロールからなる計量ロールと、 該計量ロールに接触して前記反応性シリコン油
   を該計量ロール上で所定の厚みに計量するための
   計量ブレードと、 から成り、加熱溶融ロール構造体の回転に伴つて
   前記付与ロール及び計量ロールが連続回転するこ
   とを特徴とする接触溶融装置。