JPS607796B2 - 圧力定着装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は電子写真複写法等で複写用紙上に形成されたト
ナー画像を互いに庄接された定着ロール間を通過させる
ことによって定着を行なう圧力定着装置に関するもので
ある。

従来より行なわれている定着法としてローラ定着、雰囲
気定着などの加熱による定着法、あるいは溶剤蒸気を用
いてトナー粉末像を溶解して定着する方法がある。

これらの定着法はロールおよび雰囲気を設定温度まで上
昇させるのに時間がかかりその時間待たなければならな
い。

その為に複写していない時でも常に通電しておく必要が
あり、このことによる電力の消費および機内温度上昇に
伴う他の装置への悪影響などが存在する。さらに定着部
に紙づまりが生じた場合それが燃えたり焦げたりして火
災の原因にもなる。一方溶剤を使用する定着法では溶剤
のもれや複写用紙上の蒸気等の臭気などの問題があり、
人体衛生上好ましくない。こうした従来の定着法の欠点
を改良する方法として未定着トナー像が担持した複写用
紙を所定の圧力に圧接された一対の。ール間に通すこと
により定着する方法が提案されている。この圧力定着法
は装置が設定温度まで上昇するまで待機する必要がなく
電力量の節約「火災の危険がない等多くの利点を有して
いる。また複写速度を増しても定着性が低下することも
なく、高速複写に通すといった利点を有する。さらに人
体衛生上有害な溶剤蒸気の発散もないといった利点も有
する。しかし一般にこの様な圧力定着は他の熱定着およ
び溶剤定着に比較して定着性が良くないといった欠点が
ある。

熱定着および溶剤定着では完全にトナーが溶融または溶
解することにより紙の繊維に浸み込みその後固化する為
比較的強固に紙に固着しているのであるが圧力定着では
ほとんどトナーは溶解せず固体の状態で紙に突きささる
効果（以下投鏡効果と言う。）によって定着されている
為熱定着，溶剤定着に比べ定着性は劣る。特に高濃度画
像部分においては上側トナーは紙との技鋲効果が得られ
ない為この傾向が強い。従来圧力定着における定着性向
上の為に主に二つの方向から改良が加えられている。

その一つはトナーでありもう一方は紙である。

トナーに関しては基本的には圧力感応性物質としてパラ
フィン、ワックス、ゴム状の軟質重合体を用い、それに
各種の充てん剤−たとえば磁性粉、導電性粉、顔料粒子
−を含ませたものが使用されており、欧質重合体の性質
および充てん剤の形状、割合等が大きく定着性に影響を
与える。紙に関しては、圧力定着用トナーとより強固に
接着する為に紙に接着助剤を塗布したり、投鋲効果をね
らって顔料粒子を含有させたりして表面処理を行なう方
法がある。トナーの改良の場合一般に定着性のみならず
「現像特性、転写特性、保存安定性どを考慮しなけぜば
ならず、これらの特性の中には多分に相反する性質が含
まれている為おのずと定着性向上には限界がある。

また紙の改良に関しては、前記の如く紙の表面に特殊な
処理を施す為紙のコストアップ、および普通紙を使用出
来ないといった複写機にとって致命的な欠点がある。

一般に圧力定着は一対の圧力係合された金属ロール間に
未定着像を通しロール間圧力によって定着するものであ
る。

この場合定着に必要な圧力は主にトナーおよび紙の特性
によって決まってしまう。圧力が上昇すればそれにとも
ない定着性も向上するのであるが、圧力による紙質変化
の問題、許容ロール負荷の問題、装置の大型化の問題等
によりおのずと最大圧力は決まってしまうものである。
本発明は以上の事に鑑みなされたものであり、その目的
は、従来の定着条件と同等の圧力でもつて従来の定着性
よりも良い定着性を得ることを可能にする圧力定着装置
を提供することにある。

発明者らの顕微鏡観察によると圧力定着されたトナーは
前に記した様に主に紙との没鋲効果によって定着されて
おりトナーは紙の繊維の間にめり込んでいる状態である
。この様な状態にするには単にロール間の垂直な圧力で
トナーを紙に押しつぶしてめり込ませるだけでなく、ト
ナ−をわずか水平方向に移動させようとする力（以下せ
ん断力と言う。）を作用させることにより効率良くトナ
ーを紙に定着させることがわかった。本発明は紙のトナ
ー面にせん断力を作用させるべく、両定着ロールの表面
速度にわずかな差が存在するように構成したものである
。

表面速度がわずかだけ違う両ロール間に紙が進入した場
合、紙の表面とロール表面との間に微小すべりが発生す
ることにより摩擦力が作用し、この力がトナー粒子を紙
の繊維にめり込ませようとするせん断力として働くので
ある。

両ロールの表面の摩擦係数が等しい場合一般に微小すべ
りはトナーの存在する面において発生する。

またトナー面側ロールにオフセット防止液としてシリコ
ーンオィルを塗布した場合にはさらにトナー面側ロール
の方に微小すべりが発生しやすくなるのは明らかである
。しかしトナー面側で微小すべりを確実に発生する為に
トナー面と反対側のロールの表面の摩擦係数をトナー面
側ロールのそれより大きくしてもよい。以下本発明を実
施例に基づき図面に従い更に詳しく説明する。

第１図は本発明による圧力定着装置の側面図を示すもの
であり、第２図は本発明における両定着ロールとその駆
動系を示す図である。

図に於いて３，４は定着ロールであり材質として炭素鋼
材Ｓ５＄で寸法の一例としては直径はそれぞれ■５０．
３動脈、５０．００肋、長さは２８０側とし、表面には
硬質クロムメッキ処理を施してある。前記両ロールはそ
れぞれ上部フレーム１、下部フレーム２に回転駆動可能
に軸支されている。

ロール全長に渡って均一な圧力を得る為に両ロール軸を
中央部を中心として１．２ｏ交差してある。下部フレー
ム２は複写機本体に固定支持されており上部フレーム１
は下部フレーム２の先端部において枢支ピン５を中心に
下部固定フレームの上方に対し上下に回転可能に敦層せ
られている。両定着ロール間の荷重は前記フレーム後端
に位置する圧縮ばね７を介したボルト６によって加えら
れており、その荷重は例えば７００ｋ９である。ロール
の駆動方法は第２図に示す様にモーターからの駆動力は
下側ロール４の端部に取りつけられたスプロケット１３
へチェーン１４で伝達される。前記スプロケット１３の
内側には上側ロールへ駆動力を伝達する為のギャが両定
着ロールの端部に取りつけられている。このため、本実
施例では両ロール駆動であると考えることができる。ま
た、前記ギャは歯数、外径とも全く等しくつくられてい
る為前記の寸法の上側ロールと下側ロールが１秒間に０
．６回転すれば、その表面速度は０．６肋／ｓｅｃ異な
っている。この圧力定着装置を表面速度１０仇協／ｓｅ
ｃにて未定着トナー像を圧力定着させたところ、ロール
表面速度の違いによるトナ−のずれ、紙のダメージはほ
とんど発生しなかった。またその定着性は従来の装置に
おける定着性に比較し明らかに向上していた。

第３図は本発明に基づくもう１つの実施例であり両定着
ロールの軸方向拡大断面図である。

３，４は定着ロールであり材質としてＳ５や両端部径６
５助長さ３４仇肋で表面は硬質クロムメッキ処理を施し
てある。

これら一対の定着ロールの中央部通紙部分２６０肌に渡
って径がその両端部の蓬より微小だけ異なる様に段差を
有しており、常に一対のロールの両端部で接触回転し、
通紙部分である間げきを有している様に構成してある。

この場合、通紙部分における両定着ロールの表面速度が
わずかに異なる様にする為に一方のロールでは通級部分
ロール径を両端より大きくしもう一方のロールは、前記
ロールとは逆の段差を設けてある。通紙部分の間げき量
はトナーがのった複写紙が定着され得る圧力で圧縮され
た時の厚さに構成してある。発明者らの実験によるとそ
の間げき量は０．０６柳でありそれに必要な荷重はＢ野
岐縦送りにおいて８００ｋｇであった。発明者らは定着
ロール３，４の通紙部分のロール径をそれぞれ６５．１
４脇、６４．７４肋、ロール間荷重を１３００ｋｇに設
定し、下部ロール４を駆動側ロール、３を従動側ロール
としトナー面を上にした状態で圧力定着したところ、上
部ロールは下部ロールの両端部で駆動され下側ロールと
ともにすべることなく接触回転し、また通紙部における
ロール表面速度の違いによるトナー画像の乱れや紙のダ
メージはほとんど発生しなかった。

また、定着性は従釆の装置に比較し明らかに向上してい
た。

また本実施例は、常に通紙部分に間げきが存在している
為紙の先端、後端部の異常な圧縮変形がなく、オフセッ
トトナーや異物によるきずの発生も少ない。

また両ロールとも上下移動せず固定されたまま接触回転
している為紙の中による圧力の違いがなく、さらに紙の
進入、排出時に発生する音もないといった利点も有して
いる。以上の実施例１，２で明らかな様に本発明は一対
の定着ロールの表面速度に微小な差を持たせることによ
り、トナー粒子を紙の繊維にめりこませようとする力を
作用させることにより定着性を向上させたものである。

なお一対の定着ロールの表面速度にわずかな差を設ける
方法は実施例１，２で示された構成のみならず他の類似
した構成もすべて本発明に含まれることは当然である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による圧力定着装置の側面図、第２図は
第一の実施例における圧力定着装置のロール断面図、第
３図は第二の実施例における圧力定着装置のロール断面
図を夫々示す。 符号の説明、１・・・・・・上側フレーム、２・・・・
・・下側フレーム、３・・・・・・上側定着ロール、４
・・…・下側定着ロール、５……支点、６……ボルト、
７……圧縮ばね、８・・・・・・クリーニング装置、９
・・・・・・上側ベアリング、１０・・・・・・下側ベ
アリング、１１・・・…上側ギャ、１２・・・・・・下
側ギャ。 第１図 第２図 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 複写用紙上に顕像化されたトナー像を一対の互いに
   押圧係合された定着ロール間を通過することによって定
   着させる圧力定着装置において前記両定着ロールの表面
   速度が微少速度差を生ずるべく構成したことを特徴とし
   た圧力定着装置。