JPS63303383A

JPS63303383A - 加熱加圧ローラー定着装置

Info

Publication number: JPS63303383A
Application number: JP63119064A
Authority: JP
Inventors: レイビン　モーザー
Original assignee: Xerox Corp
Current assignee: Xerox Corp
Priority date: 1987-05-21
Filing date: 1988-05-16
Publication date: 1988-12-09
Also published as: US4770116A

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は、セＶコクラフイ一式複写機、より詳しく述へ
ると、加熱された定着Ｉコーラ−に直接接触させること
によって加熱、加圧し、粒状の熱可塑性トナーを定着す
る装置および方法に関するものである。

発明が解決しようとする課題ゼロクラフィー処理においては、複写する原稿書類の光
像が静電潜像の形で感光性部材の上に記録され、続いて
通常トナーと呼ばれる不変色粒子を塗布することによっ
て可視化される。この可視Ｉ・ナー像は、感光性部材の
」二に直かに定着することもてきるし、あるいは感光性
部材から別の支持体たとえば普通紙のシー１〜へ転写し
た後、いろいろなやり方て、たとえば熱と圧力を用いて
シー１−へ定着することもできる。

１ヘナ一粒子を熱と圧力を用いて支持シートの−Ｌに固
着さぜる、ずなわち定着させるには、Ｉ・ナー粒子の成
分か融合し、粘着性を帯びる温度まてｌ・ナー粒子の温
度を高めると同時に、圧力を加える必要がある。この作
用により、ｌ・ナーは、支持シーｌ−の繊維あるいは細
孔に入り込んだり、さもなけれはそれらの表面上に流れ
る。その後、トナーか冷却すると、トナーか凝固して、
支持シートにしつかり結合する。ゼログラフィーおよび
エレンｉ・ログラフイー印刷技術においては、熱エネル
キーと圧力を使用して、ｌ−ナー像を支持シー１−に定
着させる方法は、長い歴史かあり、よく知られている。

トナー像を加熱加圧して支持シートへ定着する１つの方
法は、少なくとも一方のローラーが内側から加熱された
、一対の向がい合ったローラーの間に、１ヘナー像を保
持している支持シー１へを通ずことである。この形式の
定着装置の動作中、ローラーの間に形成されたニップを
、１−ナー像が静電気力て付着している支持シーｈか通
過すると、ｌ・ナー像が定着ローラーに接触して、トナ
ー像がニップ内で加熱される。ｌ−ナーへ伝達される熱
を制御することによって、通常の状態では、トナー粒子
がコピーシートから定着ローラーへ裏移り（オフセット
）することは、はとんど起こらない。これは、ローラー
の表面温度をトナーの″ホット・オフセット°°渦度以
上に上昇させるほど、ローラー表面に加わる熱が大きく
ないためである。しがし、この　“ホット・オフセラｌ
−’“温度に達すると、像領域内のトナー粒子が融解し
、溶けたトナー内に分離作用が起こる結果、″ホット・
オフセラ１〜″が生じる。この分離は、ねばねばしたト
ナーを塊にまとめる凝集力が付着力より小さいときに起
こり、トナーが接触面すなわち定着ローラーへ裏移りし
がちである。

しかし、ときには、ローラー表面に十分な熱が加わらな
いために、あるいはローラー表面の性質が不完全なため
に、あるいはトナー粒子をコピーシート上に正常に保持
する静電気力が弱くて、トナー粒子がコピーシートに十
分に付着していないために、ｌ・ナー粒子が定着ローラ
ーへ裏移り（オフセット）することがある（常温オフセ
ット）。

そのような場合には、トナー粒子が定着ローラー表面へ
転移し、続いて、ニップにコピーシートがないときに、
バックアップ・ローラーへ転移することがある。

そのほかにも、両面コピーを定着する際に、定着ローラ
ーや（または）バックアップ・ローラーによって、ある
いは複写機の周囲から、トナー粒子がピックアップされ
ることがある。

以上の問題、特に一般に、゛裏移り（オフセット）″と
呼ばれる問題をできるだけ少なくする方法の１つは、定
着ローラーに、テフロン（商標）として知られるポリテ
トラフルオロエチレンの被覆層を付けて、その表面に剥
離剤たとえばシリコン油を塗布する方法である。テフロ
ン被覆層の厚さは数ミル程度であり、油の厚さは　１ミ
クロン以下である。比較的低い表面エネルギーを有する
シリコンを基材とした（ポリジメチルシロキサン）油は
、テフロンが定着ローラーの外面を構成する加熱定着ロ
ーラーの環境で使用するのに適した物質であることがわ
かった。実際には、加熱された定着ローラーの表面に薄
いシリコン層が塗布され、８一定着ローラーの表面と支持シー１〜に保持されたトナー
像との間に境界面ができる。この結果、トナーか定着ニ
ップを通過するとき、低表面エネルギ一層がトナーに向
かい合うので、ｌ・ナーが定着ローラー表面へ裏移りす
るのが防止される。

上記形式の定着ローラーの構造は、剛体の芯部たとえば
固いテフロン外面または前に述べた構成の被覆層に、固
い不粘着物質層を適当なやり方で付けることによって作
られる。

加熱されたローラーで定着された少なくとも目に見える
像の品質を向上させるために、シリコン・ゴムまたはＶ
ｉｔｏｎ　（ぶつ化ビニリデンとへキサフルオロプロピ
レンの重合体を基材とする一連のフルオロ・エラストマ
ーに使用するデュポン社の商標〉から成る順応性のある
表面を定着ローラーに付ける試みがなされている。テフ
ロン皮膜付き定着ローラーと同様に、裏移りをできるだ
け少なくし、かつ、コピーシートの剥離を容易にするた
め、シリコン・ゴムまたはＶｉｔｏｎの表面に、シリコ
ンを基材とする油など油剥離液が塗布された。たとえば
、米国特許第３，９６４，４３１号にその例が記載され
ている。シリコン・ゴムまたはＶｉｔｏｎにシリコン油
を塗布する定着装置では、低粘度のシリコン油（１００
〜１０００　ｃｓ程度）が広く用いられてきた。

かなり長い間、供与ロール剥離剤取扱装置が、ローラー
定着装置の一部として使用されてきた。

このような剥離剤取扱装置は、米国特許第４，２１４゜
５４９号（１９８０年７月２９日発行）に開示されてい
る。この特許には、Ｉ・ナー像をコピーシートへ定着す
る加熱加圧ローラー定着装置が記載されており、トナー
は、熱可塑性樹脂である。定着装置は、内部加熱定着ロ
ーラーとバックアップ・ローラーすなわち加圧ローラー
を備え、両者は共同して、ｌ・ナー像が定着ローラーと
接した状態でコピーシートが通過するニップを形成して
いる。、２つのローラーのうち、加圧ローラーの方が柔
らかい。したがって、堅い定着ローラーが柔らかい加圧
ローラーをへこませて、ニップが形成される。この加熱
された定着ローラーは、その外層すなわち外面かたとえ
ばシリコン　ゴｊ＼またはＶ　ｉ　ｔｏｎで作られ、そ
の外面に低粘性高分子剥離液が塗布されることに特徴か
ある。溜めに入っている剥離液は、剥離液と接触してい
る計量ロールと、加熱された定着ローラー表面と接触し
ている供与ロールによって供給される。

米国特許第３，７１６，２２１号は、外周」二に支えら
れた弾力性のある定着フランケラ１へを有する定着ロー
ラーと、コピーシー）へ上の粒状物質を融着させる十分
な温度まで定着ブランケットを加熱する加熱手段を備え
た加熱加圧ローラー定着装置を開示している。粒状物質
を保持しているシートを定着ローラーに圧接するなめ、
バックアップ・ローラーが変形可能な定着フランクツＩ
・に押し付けられる。定着ローラーは、装置の動作中、
所定の時間間隔て、バックアップ・ローラーから塗布さ
れる裏移り防止液て被覆される。裏移り防止液は、一端
が容器内の防止液に浸された吸」二げ芯によってバック
アップ・ローラーに塗布される。バックアップ・ローラ
ーに対する防止液の塗布は、定着ローラーか１１回転す
るごとに防止液が１回塗布されるように制御される。言
い換えると、１０枚のコピーシー１へか定着装置を通過
すると、定着ローラーとバックアップ・ローラーは、コ
ピーシー１−を通過させずに１１回目の回転を行い、そ
のとき吸」−げ芯とバックアップ・ローラーが防止液を
定着ローラーに塗布する。

吸上は芯に比べて、供与ロール剥離剤取扱装置は、顕微
鏡的にみてかなりの油の均一性か得られる。しかし、供
与ロール剥離剤取扱装置の主な欠点の１つは、動作中ば
かりでなく待機中にも、定着装置の主要な熱負荷の原因
になることである。

常温始動で剥離剤取扱装置へ行く電力は、１０００ワツ
Ｉ・であることかわかった。これは、動作中の２００ワ
ツ１〜よりも大きい。供与ロール剥離剤取扱装置のもう
１つの欠点は、前記米国特許第４，２１４，５４９号の
場合、計量ロールと供与ロールとワイパー・ブレードで
構成される装置のユニット製造費か追加されることであ
る。吸」二げ芯を使用して防止液を加圧ローラーに塗布
する場合は、前記米国特許第３，７１６，２２１号のよ
うに、防止液が薄い層の代わりに滴すなわち液体粒子と
して塗布される。

望象れているのは、熱を奪うことなく、加熱された定着
ローラーに剥離剤を一様に塗布する剥離剤取扱装置が得
られることである。そのほかに望まれるのは、使用する
構成部品の数をできるたけ減らずことで、剥離剤取扱装
置のユニット製造費を減らすことである。

課題を解決するための手段後て詳細に説明するように、加熱加圧ローラー定着装置
は、本発明に従って、加圧ローラーすなわちバックアッ
プ・ローラーを使用して、シリコン油から成る裏移り防
止液すなわぢ剥離剤を計量し、定着ローラーへ供給する
。ここで考えている実施例では、加圧ローラーは、前記
米国特許第４゜２１４．５４９号の計量ロールのように
、堅い裸の金属ロールである。加圧ローラーは、溜めに
入っている多量の剥離剤に浸され、加圧ローラーに薄い
油層を所定の厚さに塗布するドクタ・ブレードを備えて
いる。定着ローラーは、堅い加圧ローラーと一１３＝共同して、加熱加圧定着手段となるニップを形成する順
応性のあるローラーである（すなわち、ニップのへこみ
は、柔らかい定着ローラー側である）。

本装置ては、典型的なコピーシートと堅いすなわち非順
応性ローラーすなわち加圧ローラーとの接触領域が非常
に小さい（１０％以下）。一方、順応性のある定着ロー
ラーと堅い加圧ローラーとの接触領域は、はぼ１００％
である。したがって、加圧ローラーに油を連続的に塗布
することによって、定着ローラーに所望の量の油を提供
し、かつコピーシートの裏面に付着する油の量を最小限
にすることができる。

実施例添付図面に、本発明のローラー定着装置１０を示す。定
着装Ｎ１０は、非加熱バックアップ・ローラーすなわち
加圧ローラー１４と加熱された定着ローラー１２を有し
、両者は共同して、既知のやり方で形成されたトナー像
２０を有するコピーシート】６が通過するニップ１６を
形成している。トナー像２０は、加熱された定着ローラ
ー１２と接触する。同時に、加圧ローラーに周知のやり
方で力が加えられ、定着ローラーと加圧ローラーとの間
に生じた圧力によって定着ローラーが変形し、ニップ１
６が形成される。

コピーシートは、ニップから出てくると、複数の（１個
のみを示す）剥離装置２２で、加熱された定着ローラー
から剥離された後、所定の通路に沿って複写機（図示せ
ず）の出口へ送られる。

定着ローラー１２の表面温度を感知する接触温度センサ
２４は、通常の制御回路（図示せず）と共同して、その
表面温度を所定の値たとえは３７５〜４００　’Ｆ程度
に維持する。

加熱された定着ローラー１２は、中空シリンダ２６から
成り、その中空部に石英放射加熱器２８が配置されてい
る。前記制御回路を介して適切に電圧が加えられると、
発熱体は、熱をシリンダ２６へ放射し、その熱は、定着
ローラー１２の外層３０の外面へ伝わる。外層３０は、
シリコン・ゴムまたはＶｉｔｏｎから作られ、順応性の
あるものが好ましい。

加圧ローラー１４は、裸の金属ローラーから成り、その
下端は、溜め３５に入っている多量のシリコン剥離液３
２に一部が浸されている。

通常の方法で加圧ローラーに近接して取り付けることが
できるワイパー・ブレード３６は、加圧ローラー表面上
の剥離液を望ましい厚さに計量する作用をする。吸上げ
芯３８は、剥離液に完全に浸され、加圧ローラー１４の
表面に接触している。吸上げ芯の目的は、回転中に加圧
ローラー１４の表面に形成された空気層を乱すエアシー
ルを提供することである。もし、この吸上げ芯の作用が
なければ、空気層が剥離液に浸された加圧ローラーの表
面に広がり、そのため加圧ローラーと剥離液の接触が妨
げられるであろう。

ワイパー・ブレード３６は、Ｖｉｔｏｎから作られたも
のが好ましく、断面が３／４　Ｘ　１／８インチで、加
圧ローラー１４と同じ長さを有する。計量ロールと接触
するブレードの縁は、ｏ、ｏｏｏｔ〜０．０１０インチ
の半径を有する。ワイパー・ブレード３６は、加圧ロー
ラー１４によってピックアップされた剥離液を所定の厚
さに計量する作用をし、その厚さは、１コピーにつき１
ミクロリツＩ・ルがら数ミクロリットルのごく少量の剥
離液が消費されるような数値である。

加圧ローラーは剛体の裸の金属ローラーとして、また加
熱された定着ローラーは順応性のあるローラーとして開
示したが、所望の結果が生じるすべての構造は、発明の
精神および範囲に含まれることは理解されるであろう。

言い換えると、加圧ローラーとコピーシートの裏面との
間の接触をできるだけ小さくし、かつコピーシートと加
熱された定着ローラーとの間の接触をできるだけ大きく
するローラーの組合せは、すべて本発明の範囲に含まれ
る。本発明の重要な特色は、剥離液を加圧ローラーに薄
い層として塗布することにある。加圧ローラー上の剥離
液の厚さは、加圧ローラーとコピーシート、または加圧
ローラーと加熱された定着ローラーの接触領域にだけ、
剥離剤が転移する程度の厚さである。したがって、加圧
ローラーとコピーシート間のように、接触領域が小さい
所では、剥離液の転移は、ごく少量である。加熱された
定着ローラーの加圧ローラー間では、接触領域が大きい
ので、剥離液の転移は最大になる。

もし剥離液をかなり厚い層として、あるいは滴すなわち
液体粒子として塗布したならば、接触領域が大きくなく
ても、加圧ローラーからコピーシートへ多量の剥離液が
転移するであろう。これは、剥離液の転移が接触領域の
関数であるばかりでなく、剥離液の厚さの関数でもある
からである。

【図面の簡単な説明】

添付図面は、本発明を組み入れた加熱加圧ローラー定着
装置の略側面図である。符号の説明１０・・・定着装置、　　　　１２・・・加熱定着ロー
ラー、１４・・・加圧ローラー、　　１６・・・ニップ
、１８・・・コピーシート、　　２０・・・トナー像、
２２・・・剥離装置、　　　　２４・・・接触温度セン
サ、２６・・・中空シリンダ、　　２８・・・石英放射
加熱器、３０・・・外層、　　　　　　３２・・・シリ
コン剥離液、３５・・・溜め、　　　　　　３６・・・
ワイパーブレード、３８・・・吸上げ芯。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）トナー像を保持しているコピーシートが、前記ト
ナー像が加熱された定着ローラーに接した状態で通過す
るニップを、バックアップ・ローラーと共同して形成す
る加熱された定着ローラーを有し、トナーが定着ローラ
ーへ裏移りするのをできるだけ少なくし、かつコピーシ
ートが定着ローラーから容易に分離するように、溜めに
入っている剥離液を、バックアップ・ローラーによって
定着ローラーの表面に塗布するようになっている加熱加
圧ローラー定着装置であって、剥離液の比較的薄い層を前記バックアップ・ローラーの
表面へ塗布する手段を備え、前記層の厚さは、剥離液が
前記コピーシートの裏面に転移するのをできるだけ少な
くするため、前記コピーシートの表面粗さ以下であるこ
とを特徴とする定着装置。
（２）前記定着ローラーと前記バックアップ・ローラー
は、両者の接触領域ができるだけ大きくなるように、か
つ２っのローラーの一方と前記コピーシートとの接触領
域ができるだけ小さくなるように構成されていることを
特徴とする請求項１に記載の定着装置。
（３）前記定着ローラーは、順応性のあるローラーであ
り、前記バックアップ・ローラーは剛体のローラーであ
ることを特徴とする請求項２に記載の定着装置。
（４）前記剥離液はシリコン油であることを特徴とする
請求項３に記載の定着装置。
（５）前記塗布手段は、前記剥離液を前記バックアップ
・ローラーに連続的に塗布する手段であることを特徴と
する請求項１に記載の定着装置。
（６）前記バックアップ・ローラーは、多量の剥離液に
一部が浸され、剥離液を所望の厚さに塗布するワイパー
・ブレードを備えていることを特徴とする請求項５に記
載の定着装置。
（７）トナー像を保持しているコピーシートが、前記ト
ナー像が加熱された定着ローラーに接した状態で通過す
るニップを、バックアップ・ローラーと共同して形成し
ている加熱された定着ローラーを有し、トナーが定着ロ
ーラーの表面へ裏移りするのをできるだけ少なくし、か
つコピーシートが定着ローラーから容易に分離するよう
に、溜めに入っている剥離液を、バックアップ・ローラ
ーによって定着ローラーの表面に塗布するようになって
いる定着装置を使用して、トナー像を定着する方法であ
って、比較的薄い剥離液の層を前記バックアップ・ローラーの
表面に塗布するステップから成り、前記層の厚さは、剥
離液が前記コピーシートの裏面に転移するのをできるだ
け少なくするため、前記コピーシートの表面粗さ以下で
あることを特徴とする定着方法。
（８）前記定着ローラーと前記バックアップ・ローラー
は、両者の接触領域ができるだけ大きくなるように、か
つ２っのローラーの一方と前記コピーシートとの接触領
域ができるだけ小さくなるように構成されていることを
特徴とする請求項７に記載の定着方法。
（９）前記バックアップ・ローラーは、剛体のローラー
であり、前記定着ローラーは、前記バックアップ・ロー
ラーによって変形可能な順応性のあるローラーであるこ
とを特徴とする請求項８に記載の定着方法。
（１０）前記剥離液は、シリコン油であることを特徴と
する請求項９に記載の定着方法。
（１１）前記塗布手段は、前記剥離液を前記バックアッ
プ・ローラーに連続的に塗布する手段であることを特徴
とする請求項７に記載の定着方法。
（１２）前記バックアップ・ローラーは、多量の剥離液
に一部が浸され、剥離液を所望の厚さに塗布するワイパ
ー・ブレードを備えていることを特徴とする請求項１１
に記載の定着方法。