JP2002182506A

JP2002182506A - 低荷重定着部材及び定着装置

Info

Publication number: JP2002182506A
Application number: JP2001293742A
Authority: JP
Inventors: Louis D Fratangelo; ディーフラタンジェロルイス; Patrick J Finn; ジェイフィンパトリック; Richard G Labombard; ジーラボンバードリチャード
Original assignee: Xerox Corp
Current assignee: Xerox Corp
Priority date: 2000-10-19
Filing date: 2001-09-26
Publication date: 2002-06-26
Also published as: US6389261B1

Abstract

(57)【要約】【課題】最終的なカラー画質を保証するため、特にカ
ラー画像複製装置において使用される、比較的低コスト
の、熱効率のよい、低荷重定着部材を提供する。【解決手段】本発明は、高品質のトナー画像を加熱し
て、画像支持シートの上に定着させる低荷重定着部材１
０２を提供する。低荷重定着部材１０２は、（ａ）比較
的低い荷重で比較的大きな定着ニップ１０３を形成する
ため、柔軟な、低ジュロメータ硬度の、非熱伝導性の第
１弾性材料部材１１０と、（ｂ）第１弾性材料部材１１
０の上に中間層１１２を形作っている熱伝導性の第２弾
性材料と、（ｃ）定着されたトナー画像の剥離を容易に
するため中間層１１２の上に形成されたトナー画像隔離
層１１４より成る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、一般には静電写真式複
製装置、より詳細には低荷重の定着部材、たとえば定着
ローラと、同定着部材を含む定着装置と、同定着装置を
含むカラー画像複製装置、たとえば複写機またはプリン
タに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】複製装置、たとえば複写機またはプリン
タは、一般にゼログラフィ・プロセスを使用している。
ゼログラフィ・プロセスは、最初に感光体を一様に帯電
させ、その表面に静電潜像を形成する必要がある。感光
体は、電荷保持表面を含んでいる。原画像に対応する活
性化放射の画像パターンに従って、電荷は画像状に選択
的に消去される。電荷の選択的消去により、放射にさら
されなかった区域に対応する潜像電荷パターンが像形成
表面の上に残る。

【０００３】この電荷パターンは、その後、現像剤たと
えば単一成分すなわちトナー、またはトナーと他の成分
（キャリヤ粒子を含む）が入っている現像装置によって
現像される、すなわち可視化される。トナーは一般に帯
電したカラー粉末であり、静電引力によつて電荷パター
ンに付着し、トナー現像画像が生じる。トナー現像画像
は、その後、像形成表面へ固着されるか、画像支持体た
とえば普通紙へ転写され、続いて適当な定着技術によっ
て固着される。

【０００４】白黒画像は上に述べた処理で形成すること
ができ、多色トナー画像は異なるカラートナーが入って
いる数個の現像装置（１個ではない）を使用して同様に
形成することができる。上記の多色トナー画像はハイラ
イトカラー画像のこともあるし、フルカラー画像のこと
もある。多色トナー画像を形成する１つの手法は、感光
体が１回通過する間に、カラーセパレーションのトナー
画像が、ある画像の上に別の画像が整合して形成され
る、「イメージ・オン・イメージ」方式と呼ばれるもの
である。

【０００５】イメージ・オン・イメージ複製装置によっ
て生成された、すなわち複製された画像の最終的品質
は、定着装置において定着ローラを使用する定着の特性
に大きく依存している。定着ローラと定着装置は、熱効
率がよいこと、そしてできるだけ低い荷重で大きな、す
なわち長い定着ニップを形成できることが望ましい。そ
のような条件の下で大きい定着ニップを実現する試みの
中で、フルオロエラストマー、たとえばVITON A（登録
商標）として市販されている弗化ビニリデンとヘキサフ
ルオロプロピレンの共重合体、あるいは、VITON B（登
録商標）として市販されている弗化ビニリデンとヘキサ
フルオロプロピレンとテトラフルオロエチレンのターポ
リマーの複数の層を有する通常の複合構造の定着ローラ
が提案された。VITON A、VITON B、その他のVITON 表示
はデュポン社の登録商標である。そのような通常の複合
構造の定着ローラは、そのほかに、たとえば導電性シリ
コン基層、導電性フルオロエラストマー(VITON)中間
層、および比較的絶縁性のあるフルオロエラストマー(V
ITON)の薄いトナー剥離最上層を有する。

【０００６】上記の通常の複合構造の定着ローラは、熱
効率がよいが、導電性フルオロエラストマー(VITON)層
の高い硬度（画質の欠陥、たとえば「ハロー」や視差光
沢を生じさせる）のため、他の点で欠陥のあることが判
明した。上記の通常の定着ローラに関する問題を解決す
るその他の試みは、コストを増すだけであったり、また
一般に、望ましくないより高い荷重と歪エネルギーを生
じさせる傾向がある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】以上のことから、最終
的なカラー画質を保証するため、特にカラー画像複製装
置において使用する、比較的コストの低い、熱効率のよ
い、低荷重の定着ローラと、同定着ローラを含む定着装
置が要望されている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、複製装置にお
いて画像支持体の上に高品質のトナー画像を定着させる
低荷重定着部材と同定着部材を含む定着装置を提供す
る。高品質のトナー画像を加熱して、画像支持体の上に
定着する低荷重定着部材は、（ａ）比較的低い荷重で比
較的大きな定着ニップを形成するため、柔軟な、低いジ
ュロメータ硬度の、非熱伝導性の第１弾性材料部材と、
（ｂ）第１弾性材料部材の上に中間層を形作っている熱
伝導性の第２弾性材料と、（ｃ）定着されたトナー画像
の剥離を容易にするため、中間層の上に形成されたトナ
ー画像隔離層より成っている。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明をその好ましい実施例につ
いて説明するが、発明をその実施例に限定するつもりの
ないことは理解されるであろう。むしろ逆に、特許請求
の範囲によって定義される発明の範囲と発明の精神に含
まれるすべての代替物、修正物、および均等物は、本発
明に含めるつもりである。

【００１０】図１は、本発明の低荷重定着ローラと定着
装置（以下に、詳細に説明する）を使用することができ
る静電写真式複製装置を示す。本発明の低荷重定着ロー
ラと定着装置は、イメージ・オン・イメージ式フルカラ
ー複製装置において同様に使用することができる。

【００１１】米国特許第４，０７８，９２９号に記載さ
れているハイライトカラー・ゼログラフィにおいては、
電荷保持表面すなわち感光体上のゼログラフィ・コント
ラストは、通常のゼログラフィの場合のように２レベル
ではなく、３レベルに分けられる。感光体は、一般に最
大電位たとえば９００ボルトに帯電される。最初に、帯
電した画像区域に対応する１つの像（そのあと帯電区域
現像（ＣＡＤ）によって現像される）が最大電位のまま
であるように、感光体は像状に露光される。次に、別の
像が露光され、感光体を残留電位（一般に、約１００ボ
ルト）まで放電させることによって、第２すなわちハイ
ライト像が形成される。この第２の露光により、放電区
域像（そのあと放電区域現像（ＤＡＤ）によって現像さ
れる）が得られる。背景区域を形成するため、背景区域
の感光体が露光される。この露光により、ＣＡＤ区域の
最大電位とＤＡＤ区域の残留電位の中間の電位（一般に
約５００ボルト）が生じる。

【００１２】図示のように、ハイライトカラー複製装置
８は光導電性表面１１と導電性基層１３より成る光導電
性ベルト１０の形をした電荷保持部材を有する。光導電
性ベルト１０は、帯電ステーションＡＡ、露光ステーシ
ョンＢＢ、現像ステーションＣＣ、転写ステーションＤ
Ｄ、および清掃ステーションＦＦを含む一連の処理ステ
ーションを通過するように取り付けられている。

【００１３】図示のように、ベルト１０は矢印１６の方
向に動いて、その連続する部分を進め、ベルトの移動路
のまわりに配置された種々の処理ステーションを順次通
過させる。ベルト１０は複数のローラ１８、２０、２２
のまわりに掛け渡されている。ローラ２０は駆動ローラ
として使用することができ、ローラ１８は感光体ベルト
１０に適当な張力を与えるために使用することができ
る。モータ２３はローラ２０を回転させて、ベルト１０
を矢印１６の方向に進める。ローラ２０は適当な手段た
とえばベルト伝動装置でモータ２３に連結されている。

【００１４】図１についてさらに詳しく説明する。最初
に、ベルト１０の電荷保持表面の連続する部分が帯電ス
テーションＡＡを通過すると、コロナ放電装置２４たと
えばスコロトロン、コロトロン、またはジコロトロンが
その下を通過するベルト１０の電荷保持表面の部分を選
択的に高い一様な正または負の最大電位に帯電させる。
コロナ放電装置２４を制御するため、この分野で周知の
任意の適当な制御装置を使用することができる。

【００１５】次に、感光体ベルト１０の電荷保持表面の
帯電した部分は露光ステーションＢＢを通過する。露光
ステーションＢＢでは、一様に帯電した各部分が、たと
えばレーザをベースとする入力および／または出力走査
装置２５によって像状に露光される。走査装置２５は電
子サブシステム（ＥＳＳ）コントローラ２６によって制
御され、コントローラ２６から出力された画像データに
従って電荷保持表面を放電させる。走査装置２５は、完
全に帯電したＣＡＤ画像区域、放電したＤＡＤ区域、お
よび放電した背景区域が生じるように、完全に帯電した
表面を差をつけて放電させる３レベルレーザ・ラスタ出
力スキャナ（ＲＯＳ）であることが好ましい。

【００１６】３レベルレーザ・ラスタ出力スキャナ（Ｒ
ＯＳ）装置２５は、電子サブシステム（ＥＳＳ）コント
ローラ２６の制御の下で、上記のことを行う。コントロ
ーラ２６は、更に、複製装置８の他のサブアセンブリも
制御する。望ましい初期最大電圧すなわち電位に帯電さ
れた感光体が露光ステーションＢＢで露光されると、感
光体は、画像のハイライトカラー部分（すなわち、ブラ
ック以外のカラー）がゼロすなわち接地電位に近い電圧
まで放電される（ＤＡＤ（放電区域現像）画像区域）。
感光体は、さらに、背景（ホワイト）画像区域において
中程度に像状に放電される。他の区域は最大電位の状態
のままである（ＣＡＤ（帯電区域現像）画像区域）。こ
の結果、２種類の画像区域（すなわちＣＡＤ画像区域と
ＤＡＤ画像区域）と背景区域から成る３レベルの静電潜
像が生じる。

【００１７】現像ステーションＣＣでは、現像システム
３０が現像剤を静電潜像に接触させて、潜像を現像す
る。現像システム３０は、図示のように、第１現像装置
３２と第２現像装置３４より成る。現像装置３２のハウ
ジングの中に、一対の磁気ブラシローラ３５、３６が入
っている。一対の磁気ブラシローラは放電区域潜像を現
像するため現像剤４０を感光体に接触させる。現像剤４
０は、例として、負に帯電したカラートナーを含んでい
る。電気的バイアス付加は、現像装置３２に電気的に接
続されたバイアス電源４１によって行われる。バイアス
電源４１はＤＣバイアスをローラ３５、３６に加える。

【００１８】現像装置３４のハウジングの中に、一対の
磁気ブラシローラ３７、３８が入っている。一対の磁気
ブラシローラ３７、３８は、帯電区域潜像を現像するた
め現像剤４２を感光体に接触させる。現像剤４２は、例
として、帯電区域潜像を現像する正に帯電したブラック
トナーを含んでいる。適切な電気的バイアス付加は、現
像装置３４に電気的に接続されたバイアス電源４３によ
って行われる。バイアス電源４３はＤＣバイアスをロー
ラ３７、３８に加える。

【００１９】感光体の上に現像された複合画像は、正負
２つのトナーより成っているので、画像支持体へ有効に
転写するため、負または正の望ましい極性のコロナ放電
を用いてトナーを状態調節する転写前コロナ放電部材５
６が配置されている。

【００２０】画像支持体すなわち支持材料のシート５８
は供給トレー（図示せず）から転写ステーションＤＤへ
送られる。シートは供給トレーからシート送出装置（図
示せず）によって送出され、コロナ帯電装置６０を通っ
て転写ステーションＤＤへ送られる。転写後、シートは
矢印６２の方向に定着ステーションＥＥの方に移動し続
ける。

【００２１】図１の説明を続けると、トナー画像が、上
記のように、シート５８へ転写された後、清掃ステーシ
ョンＦＦにおいて、ベルト１０の表面１１上の残留トナ
ーが除去すなわち清掃され、ベルト表面１１に別のカラ
ー画像を形成する準備が完了する。清掃ステーションＦ
Ｆでは、清掃装置７０が残留トナーを表面１１から除去
し、真空装置８０などの手段が清掃装置７０から残留ト
ナーを排出する。

【００２２】次に図１と図２を参照して説明する。定着
ステーションＥＥは定着装置１００と、本発明の低荷重
定着部材たとえば定着ローラ１０２を備えている。低荷
重の定着部材１０２はローラとして例示したが、以下に
開示した層を含むベルト定着部材でもよいことに留意さ
れたい。概して、低荷重定着部材たとえばローラ１０２
は、比較的低い荷重で、加圧ローラ１０４に接触して比
較的大きなニップ１０３を形成するため、比較的薄い弾
性材料より成る多層構造でできている。図２に詳細に示
すように、複数の層は、非常に柔軟な、厚いシリコンゴ
ムの、無充填、低デュロメータ硬度の、第１シリコンゴ
ム基層１１０（第１層）を有する。第１層１１０自体
は、薄い、熱伝導性の、第２シリコン層１１２（第２
層）で被覆されている。第２層１１２は、決められた熱
伝導率を得るため比較的低いモジュラスを有することが
好ましい。図示のように、低荷重定着ローラ１０２は、
更に、非常に薄いトナー剥離最上層１１４を有する。最
上層１１４はフルオロエラストマー(VITON：デュポン社
の登録商標)で作られていることが好ましい。

【００２３】第２層は、外部熱源たとえば、図示のよう
な外部加熱ローラ１０６からうまく熱を受け取るように
設計されている。この第２層１１２は、更に、定着中の
トナー画像とトナー画像を支持しているシートを迅速か
つ容易に加熱し、温度を上昇させるように設計されてい
る。第１層１１０（低デュロメータ硬度のゴム基層）
は、都合のよいことに、比較的低い荷重で大きな定着ニ
ップを形成することができる。

【００２４】低荷重定着ローラ１０２自体は、コピーの
品質上の欠陥たとえばハローの原因ではなく、従って、
比較的高い品質の定着カラー画像をもたらすことが判っ
た。低荷重定着ローラ１０２と、同定着ローラを含む定
着装置１００の利点は、製造コストが比較的低いこと、
より大きな定着ニップ、従って、より長い定着ニップ滞
留時間が得られることであると信じられる。すべての利
点は、適切な処理条件たとえば低い歪エネルギー（視差
光沢などの問題を軽減するのに役立つ）において実現で
きる。

【００２５】図２について詳細に説明する。定着ステー
ションＥＥには、特別に、図示のように、加圧ローラ１
０４と、定着部材の定着表面１０８を加熱する外部加熱
装置１０６たとえば加熱ローラを含む定着装置１００が
配置されている。定着装置１００は、そのほかに、ロー
ラの形で示した低荷重定着部材１０２を有する。低荷重
定着部材１０２は外部加熱装置１０６から熱を受け取る
ばかりでなく、加圧ローラ１０４と接触して定着ニップ
１０３を形成するように取り付けられている。図示のよ
うに、低荷重定着部材たとえば定着ローラ１０２は、比
較的低い荷重で比較的大きな定着ニップの形成を可能に
する柔軟な、低いデュロメータ硬度の、第１弾性材料部
材（第１）層と、第１弾性材料部材の上に形成され、定
着層を形作っている第２弾性材料の中間（第２）層を有
する。低荷重定着部材たとえば定着ローラ１０２は、さ
らに、第２弾性材料の中間層１１２の上に形成され、本
発明の定着部材たとえば定着ローラ１０２から定着トナ
ー画像の剥離を容易にするトナー画像剥離層１１４を有
する。

【００２６】第１弾性材料部材１１０は、無充填の、低
いデュロメータ硬度の、非熱伝導性の、第１シリコンゴ
ムより成っている。中間層１１２の第２弾性材料は、熱
伝導性の、第２シリコンゴムより成っている。第１弾性
材料１１０は中間層１１２の熱伝導性の第２弾性材料よ
りもかなり柔軟である。熱効率とニップ形成の要求を満
たすために、中間層１１２は０．３〜７．０ｍｍの範囲
の厚さを有することが好ましい。前に指摘したように、
トナー隔離層１１４はフルオロエラストマー(VITON)の
非常に薄い層で作られている。

【００２７】以上の説明から、カラー複製装置において
画像支持体の上に高品質のトナー画像を定着する低荷重
定着部材と定着装置が提供されたことが判る。高品質の
トナー画像を加熱し、画像支持体の上に定着する低荷重
定着部材は、比較的低荷重で比較的大きな定着ニップを
形成する、柔軟な、低ジュロメータ硬度の、非熱伝導性
の第１弾性材料部材と、第１弾性材料部材の上に中間層
を形作っている熱伝導性の第２弾性材料と、中間層の上
に形成され、定着されたトナー画像の剥離を容易にする
トナー画像剥離層より成っている。

【００２８】ここに開示した本発明の実施例は好ましい
ものであるが、以上の開示内容から、この分野の専門家
が種々の代替物、修正物、変更物、あるいは改良物を作
ることができることは理解されるであろう。それらの代
替物、等はすべて特許請求の範囲によって本発明に含ま
れるものとする。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の定着装置と低荷重定着ローラを組み入
れた静電写真式複製装置の略図である。

【図２】本発明の定着装置と低荷重定着ローラの詳細図
である。

【符号の説明】

ＡＡ帯電ステーションＢＢ露光ステーションＣＣ現像ステーションＤＤ転写ステーションＥＥ定着ステーションＦＦ清掃ステーション８ハイライトカラー複製装置１０光導電性ベルト１１光導電性表面１３導電性基層１６移動方向１８テンションローラ２０駆動ローラ２２ローラ２３モータ２４コロナ放電装置２５ラスタ出力スキャナ（ＲＯＳ）２６電子サブシステム（ＥＳＳ）コントローラ３０現像システム３２第１現像装置３４第２現像装置３５、３６、３７、３８磁気ブラシローラ４０、４２現像剤４１、４３バイアス電源５６転写前コロナ放電部材５８画像支持シート６０コロナ帯電装置６２シート移動方向７０清掃装置８０真空装置１００定着装置１０２本発明の低荷重定着ローラ１０３比較的大きな定着ニップ１０４加圧ローラ１０６外部加熱ローラ１０８定着表面１１０無充填の、低ジュロメータ硬度の、第１シリコ
ンゴム基層（第１層）１１２薄い、熱伝導性の、第２シリコン層（第２層）１１４非常に薄いトナー剥離最上層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者リチャードジーラボンバードアメリカ合衆国ニューヨーク州 14589 ウィリアムソンシーリーロード 3111 Ｆターム(参考） 2H033 AA01 AA11 BA09 BA25 BB06 BB13 BB14 BB15 BB18 BB21 BB23 BB28 BB33 BB34 3J103 AA02 AA14 AA51 BA02 BA41 FA15 FA20 GA02 GA57 GA58 HA03 HA47

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】トナー画像を加熱して定着する低荷重定
着部材において、（ａ）比較的低い荷重で比較的大きな
定着ニップを形成する、柔軟な、低いジュロメータ硬度
の、非熱伝導性の、第１弾性材料部材と、（ｂ）前記第
１弾性材料部材の上に中間層を形作っている熱伝導性の
第２弾性材料と、（ｃ）定着されたトナー画像の剥離を
容易にするため前記中間層の上に形成されたトナー画像
剥離層とから成ることを特徴とする低荷重定着部材。
【請求項２】トナー画像を加熱して定着する低荷重弾
性定着ローラにおいて、（ａ）比較的低い荷重で、比較
的大きな定着ニップを形成するため全体的に円筒形のロ
ーラコアを形作っている第１弾性材料部材と、（ｂ）前
記円筒形ローラコアの上に定着層を形作っている第２弾
性材料と、（ｃ）定着されたトナー画像の剥離を容易に
するため前記定着層の上に形成されたトナー画像剥離層
とから成ることを特徴とする低荷重弾性定着ローラ。
【請求項３】（ａ）加圧ローラと、（ｂ）外部加熱装
置と、（ｃ）前記外部加熱装置から熱を受け取る関係に
取付けられ、かつ前記加圧ローラと接触して定着ニップ
を形成する状態に取り付けられた低荷重定着ローラとか
ら成る低荷重定着装置であって、前記低荷重定着ローラが、(i) 比較的大きな定着ニップ
を形成するため、全体的に円筒形のコアを形作っている
第１弾性材料と、(ii) 前記円筒形コアの上に定着層を
形作っている第２弾性層と、(iii) 前記定着層の上に形
成されたトナー画像剥離層とから成ることを特徴とする
低荷重定着装置。
【請求項４】高品質のトナー画像を生成するための静
電写真式複製装置であって、（ａ）画像支持表面を含む
可動の画像支持部材と、（ｂ）前記画像支持表面の上に
トナー画像を形成するゼログラフィ装置と、（ｃ）前記
画像支持体の上に前記トナー画像を転写する手段と、
（ｄ）低荷重定着装置とから成り、該低荷重定着装置
が、加圧ローラと、定着表面を加熱する外部加熱装置
と、前記外部加熱装置から熱を受け取る関係に、かつ前
記加圧ローラと接触して定着ニップを形成する状態に取
り付けられた低荷重定着ローラから成り、前記低荷重定
着ローラが、比較的大きな定着ニップを形成するため全
体的に円筒形のコアを形作っている第１弾性材料と、前
記円筒形コアの上に定着層を形作っている第２弾性層
と、前記定着層の上に形成されたトナー画像剥離層を有
する低荷重定着装置とから成る、ことを特徴とする静電写真式複製装置。