JP2010527034A - 融着部材を修復するための装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、融着部材を修復するための装置である。この装置は、レシーバー媒体上のトナー画像と接触し、レシーバー媒体にトナー画像を融着する融着部材（１１０）を含む。融着部材（１１０）は、フッ素系熱可塑性樹脂の外側接触表面（１１２）を有する。この装置は、融着部材（１１０）の外側接触表面（１１２）とツーリング部材（２１０）の間に圧力ニップが形成されるように、融着部材（１１０）の外側接触表面（１１２）に隣接して配置することが可能なツーリング部材（２１０）を含む。融着部材（１１０）およびツーリング部材（２１０）の両方に熱を移すための熱源（１１７，２３０）が備えられる。ここで、融着部材（１１０）の表面はツーリング部材（２１０）と係合可能であり、少なくとも５ｐｓｉの圧力および外側接触表面の前記熱可塑性樹脂の融解温度よりも少なくとも１０℃低い温度で、少なくとも１ｒｐｍの速度で回転する。

Description

本発明は、静電写真装置および融着部材（fuser member）、特に、静電写真装置から取り外さずに日常の保守の間に修復することのできる最外フルオロポリマー樹脂層を含む融着ローラーまたは部材に関する。

オイルレス融着（oil-less fusing）における融着部材用の表面（またはトップコート）は、基材が剥がれるように超低表面エネルギーを必要とする。オイルレス融着用の改善されたトップコート材料には、米国特許出願公開第２００７／０２９８２５２号、第２００７／０２９８２５１号、第２００７／０２９８２１７号および第２００７／０２９６１２２号明細書に記載されているＦＥＰ、ＰＦＡまたはＰＴＦＥなどの高温に耐える熱可塑性樹脂がある。

しかしながら、フューザー印刷性能試験の間に、紙の端部、特に、厚い紙の端部が、表面のトップコート上に摩耗痕跡（wear marks）を残すことがしばしばある。これらの紙の端部の痕跡は、その後、より幅の広い紙面に対してフルページ画像の印刷が行われる場合に、光沢変動アーチファクトとして現れることがある。さらに、特別な画像を印刷する場合、特に、無トナー領域のトラック状の縞（in-track strips）を有する画像を印刷する場合には、紙に由来する外来物質が、トナーが存在しないためにトップコートの表面に周期的に蓄積し、その結果、次に異なる画像、例えばフルページ画像などを印刷する場合に、光沢変動帯状アーチファクトのアーチファクトをもたらす。典型的には、かかる画像欠陥が生じると、１または複数の融着部材が交換される。

米国特許出願公開第２００７／０２９８２５２号明細書 米国特許出願公開第２００７／０２９８２５１号明細書 米国特許出願公開第２００７／０２９８２１７号明細書 米国特許出願公開第２００７／０２９６１２２号明細書

本発明は、融着部材を現場で修復するための装置であって、内部加熱式融着システムにおいて用いられる装置、すなわち、本発明において使用される機能を提供することができる融着部材に対して外側にはない装置を提供する。

本発明は、融着部材を修復するための装置である。この装置は、レシーバー媒体上のトナー画像と接触し、レシーバー媒体にトナー画像を融着する融着部材を含む。この融着部材は、フッ素系熱可塑性樹脂の外側接触表面を有する。この装置は、融着部材の外側接触表面とツーリング部材（tooling member）の間に圧力ニップが形成されるように、融着部材の外側接触表面に隣接して配置することが可能なツーリング部材を含む。融着部材およびツーリング部材に熱を移すための熱源が備えられる。ここで、融着部材の表面はツーリング部材と係合可能であり、融着部材の外側表面を新しくするのに十分な時間、少なくとも５ｐｓｉの圧力および外側接触表面の前記熱可塑性樹脂の融解温度よりも少なくとも１０℃低い温度で、少なくとも１ｒｐｍの速度で回転する。

図１は、本発明に従って修復するのに好適な融着部材の断面図である。

本発明の他の利点および性能とともに本発明のより一層の理解のために、上記図面と関連して以下の説明および添付の特許請求の範囲を参照されたい。

本発明は、熱可塑性トップコート材料を有する融着部材を修復することに使用できる。フルオロポリマー樹脂外層は、フルオロポリマー材料、例えば半結晶性フルオロポリマーまたは半結晶性フルオロポリマー複合材料を含む。かかる材料としては、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリペルフルオロアルコキシ−テトラフルオロエチレン（ＰＦＡ）、ポリフッ素化エチレン−プロピレン（ＦＥＰ）、ポリ（エチレンテトラフルオロエチレン）、ポリフッ化ビニル、ポリフッ化ビニリデン、ポリ（エチレン−クロロ−トリフルオロエチレン）、ポリクロロトリフルオロエチレン、およびフルオロポリマー樹脂の混合物が挙げられる。これらのフルオロポリマー樹脂の幾つかは、ＤｕＰｏｎｔからＴｅｆｌｏｎ（登録商標）またはＳｉｌｖｅｒｓｔｏｎｅ（登録商標）材料として市販されている。

本発明は、融着部材がどのように製造されたかに依存しない。すなわち、本発明は、トップコートが、スリーブ成形されたものであるかどうか、分散体を焼結したものであるかどうか、吹付けまたはトランスファーコートされたものであるかどうかなどによって影響されない。本発明の装置は、基材の種類の違いを問わず印刷用途のその意図するロバスト性で融着部材の均一な光沢表面仕上げを修復するその能力によって融着部材の耐用期間を長くするために、同時係属出願の米国特許出願第１１／７４６，０８３号「IN-LINE METHOD TO REFURBISH FUSER MEMBERS（融着部材を修復するインライン方法）」と組み合わせて使用されるであろう。

全ての実施態様において、融着部材は、好ましくは円筒対照である、すなわち、当該部材またはローラーの長手方向に沿ういずれの箇所においてもローラー軸に対して垂直な角度で切ったローラーの断面がそのローラー軸回りに径方向対称性を有する。融着部材のローラーの長さは、基材の印刷幅の範囲を決める。

図１には、本発明において使用するのに好適な融着部材１１０の断面図が示されている。複数の層を支持するための略同心的な中心コア１１６は、通常、金属（例えば、ステンレススチール、スチール、アルミニウムなど）製である。支持体１１６の材料についての主な要件は、それが必要な剛性を提供すること、それにかかる力を支持でき、また、内部加熱源がある場合にローラーの表面よりもかなり高い温度に耐えることができることである。支持体１１６の上に、例えば弾性層（クッション層とも呼ばれる）１１３、タイ層、付着促進層、およびクッション層（１１３として図示）と最外層１１２とを結合させるためのプライマー層１１４などの様々な層を配置することができる。最外層１１２はトナー剥離層であり、この層は、例えばＰＴＦＥ、ＰＦＡおよびＦＥＰなど、およびそれらの混合物などを含む。図１に示される融着部材は、内部加熱器１１７を含む。

融着部材は、圧力もしくはフューザープレート、圧力もしくはフューザーローラー、フューザーベルト、または任意の他の部材であることができ、融着部材上に剥離コーティングがあることが望ましい。図１には、ローラーが示されている。融着部材のための支持体は金属要素であることができ、その金属要素に付加的な層が付着されていてもいなくてもよい。金属要素は、円筒状コア、プレートまたはベルトの形状を取ることができる。金属要素は、例えば、アルミニウム、ステンレススチールまたはニッケルから製造されたものであることができる。金属要素の表面は粗くてもよいが、金属要素と当該金属要素に取り付けられた層との間の良好な密着性を達成するのに金属要素の表面が粗いということは必要ではない。金属要素に付着される付加的な支持体層は、例えばシリコーンゴムなどの融着部材に有用な材料から作られた層、および金属コアへの付着促進層からなる。

ツールローラー２１０は、修復が望まれた場合に、ニップを生じるようにフューザーローラーと位置合わせ可能である。融着部材のトップコート材料の融点付近までツールローラーの表面の温度を上昇させるのに必要な熱を供給する内部加熱要素２３０が図示されている。ツールローラーの表面温度をその使用中にモニターするための温度センサー２１２が図示されている。温度センサー２１２は接触式または非接触式であることができる。温度センサー２１３は、ツーリングローラーの表面の温度が事前に決めておいた量（ＰＴＦＥまたはＰＦＡトップコートを有する融着部材の場合には典型的には３５０℃）を超えて上昇した場合にランプ出力を切るために備えられる。

本発明は、高温ツーリング部材、および熱可塑性トップコート融着部材を、外側表面トップコート材料の融解温度（例えば、ＰＦＡおよびＰＴＦＥ材料については２８０〜３２０℃）よりも少なくとも１０℃低い温度に加熱および加圧を同時に行うための１組の特別にプログラムされたスキームである。この新たな手法は、高温ツーリング部材、および、印刷サービス要件に応じて、アーチファクトがその後の別の印刷ジョブで現れうるような期間、融着部材が同じ印刷ジョブに使用された後のスキームに適用される。高温ツーリング部材は、好ましくは、不粘着性表面を有し、融着部材トップコート材料の融点（ＰＴＦＥまたはＰＦＡトップコートの場合には典型的には２８０℃〜３２０℃）付近の温度で融着部材表面に熱を供給することができる。高温ツーリング部材は、温度監視センサーと、温度が融着部材トップコートの融点よりも５０℃高い温度（ＰＴＦＥまたはＰＦＡトップコートの場合には典型的には３５０℃）である場合に熱源を停止するクリアランスに設定された融着過温度センサーとを含む。高温ツーリング部材は、実際には、剛性材料から作られたものであることができ、圧力ローラーのデザインおよび寸法と同様のデザインおよび寸法を有するものであることができるため、高温ツーリング部材を印刷機の現場に配置することができ、高温ツーリング部材はここに開示する融着部材修復スキームで機能することができる。また、この開示は、１つのローラーまたは複数のローラーの形態にあるかかる概念の高温ツール部材を有する別個の装置と、成功裏に修復されるべき融着部材用の熱可塑性トップコートを加熱および加圧することを同時に行う上記のスキームを使用して、印刷機とはオフラインで融着部材を修復するいかなる実施態様も包含する。１組の特別にプログラムされたスキームは、印刷機または上記の別個の装置における以下の段階のフローを自動的に制御する：
（１）外部加熱ローラーまたは上記のツーリング部材の温度を通常の印刷作業の場合の温度よりも高い温度（かかる外部ヒーターローラーが印刷に使用される場合には通常の作業温度よりも典型的には３０〜５０℃高い温度）に上昇させる；
（２）過温度センサーが実際の使用時に３５０℃を超える温度に対して有効であるように、過温度センサーとツーリング部材またはヒーターローラーとの間の距離を予め決めた値に調節する；
（３）もし冷却空気を現場で使用することができれば、下層の過熱を防止するため、および、融着部材表面温度の通常の印刷モード設定値に早く復帰するために、ツーリング部材またはヒーターローラーの間の加圧ニップから離れた位置に冷却空気を出す；
（４）融着部材を少なくとも１ｒｐｍの速度で回転させ、圧力、温度および回転速度のプログラム制御ファンクションに従って、融着部材を修復するのに十分な時間、典型的には１〜３分間、ツーリング部材またはヒーターローラーを融着部材表面と係合させる。

高温ツーリング部材またはヒーターローラーを使用する上記の修復スキームを始動する前に、融着部材およびツールローラー並びにヒーターローラーの表面が清浄であることが必要である。融着部材の表面は、汚染物、例えば、残留トナー、または外来物質、例えば紙に由来するものなどの付着物などがないものであるべきである。本発明の方法よりも先に、融着部材およびヒーターローラーの表面を清浄にする方法を行う場合には、融着部材およびヒーターローラーの表面を清浄にする方法は、溶剤を含む柔らかいラグを当てることによるなどの非侵略的（non-invasive）方法によって行われる。外来物質による汚染が中程度の融着部材の場合には、紙面いっぱいに及ぶトナーを用いて数枚の紙を印刷することによって、クリーニングを自動的に行っても良い。すなわち、トナー自体は、外来物質を取り除くために使用される。

２５ミクロン厚のＰＴＦＥ（融解温度３１５℃）トップコートと、これの下方にある２ｍｍ厚のシリコーンゴムから作製した融着部材を一例とした。この融着部材は、内部熱源を備えたＮｅｘｐｒｅｓｓ ２１００印刷機によりタブロイド紙サイズの紙のＡ４判の１０，０００枚の印刷に使用すると、トップコート上にトラック状の紙端部に沿ってトラック状引っ掻き傷と光沢低下を示した。より幅広のコート紙上へのその後の印刷で、融着部材の光沢が低下した端部に沿って、Ｇ６０値で１５ポイントを超える光沢低下を示した。融着部材を、本発明で説明した通りのツーリング部材を使用して修復スキームにかけた。融着部材を約３０５〜３１５℃の温度で２分間かけて修復すると、引っ掻き線および紙の端部の光沢低下が融着部材上に見えなくなり、より幅広のコート紙上へのその後の印刷で、Ｇ６０値の測定不能な差を示し、印刷物のページ全体にわたって目に見えるアーチファクトもなく、引っ掻き線アーチファクトも除かれた。

Claims (2)

1. 融着部材を修復するための装置であって、
   レシーバー媒体上のトナー画像と接触し、レシーバー媒体にトナー画像を融着する融着部材であって、フッ素系熱可塑性樹脂を含む外側接触表面を含む融着部材；
   融着部材の外側接触表面とツーリング部材の間に圧力ニップが形成されるように、融着部材の外側接触表面に隣接して配置することが可能なツーリング部材；および
   融着部材およびツーリング部材に熱を移すための熱源；
   を含み、融着部材の表面はツーリング部材と係合可能であり、融着部材の前記外側表面を新しくするのに十分な時間、少なくとも５ｐｓｉの圧力および前記外側接触表面の前記熱可塑性樹脂の融解温度よりも少なくとも１０℃低い温度で、少なくとも１ｒｐｍの速度で回転することを特徴とする、融着部材を修復するための装置。
2. 前記フッ素系熱可塑性樹脂が、ポリテトラフルオロエチレン、ポリペルフルオロアルコキシ−テトラフルオロエチレン、ポリフッ素化エチレン−プロピレン、ポリフッ化ビニル、ポリフッ化ビニリデン、ポリ（エチレン−クロロ−トリフルオロエチレン）、ポリクロロトリフルオロエチレンおよびこれらの混合物からなる群から選ばれるフルオロポリマー樹脂を含む、請求項１に記載の装置。

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