JPH11249473A

JPH11249473A - 加熱加圧融着構造

Info

Publication number: JPH11249473A
Application number: JP11000035A
Authority: JP
Inventors: Edul N Dalal; エヌダレルエデュル; Robert J Gruber; ジェイグルーバーロバート; Rabin Moser; モーザーラビン
Original assignee: Xerox Corp
Current assignee: Xerox Corp
Priority date: 1998-01-08
Filing date: 1999-01-04
Publication date: 1999-09-17
Also published as: EP0929015A3; US5943542A; DE69942470D1; EP0929015B1; EP0929015A2

Abstract

(57)【要約】【課題】加熱加圧融着装置に比較的高濃度の官能油が
剥離剤として常に供給され、コスト面などで不利であ
る。【解決手段】剥離剤が浸透されたウェブ６２が融着ロ
ール５２のエラストマー外層４８に剥離剤を供給する。
ウェブ６２上の交互のバンドすなわち領域に、それぞ
れ、比較的高濃度の官能鎖を有する官能剥離剤と、低官
能性または非官能性を有する剥離剤とが浸透されてい
る。ウェブ６２がロール６０からロール６１へ送られ、
２種類の剥離剤が交互に供給される。高濃度剥離剤の周
期的付与には、初期の比較的短い時間と、その後必要に
応じ周期的に行われる付与が含まれる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、一般に電子写真印
刷機の加熱加圧融着装置に関し、特に、剥離剤を付与す
る方法とその装置（デュアルオイル剥離剤管理システ
ム）に関する。

【０００２】

【従来の技術および発明が解決しようとする課題】代表
的な電子写真印刷工程においては、光導電性部材が実質
的に均一に帯電され、その表面に感光性が付与される。
光導電性部材の帯電部は露光され、照射された領域の電
荷は選択的に消失する。これにより、光導電性部材に静
電潜像が記録される。光導電性部材に静電潜像が記録さ
れた後、現像材が接触させられ潜像が現像される。一般
に、現像材には、キャリア粒子に摩擦電気により付着す
るトナー粒子が含まれる。トナー粒子は、キャリア粒子
からドナーロールまたは光導電性部材上の潜像のいずれ
かに引きつけられる。ドナーロールに引きつけられたト
ナーは、次に、通常は光受容体である電荷潜像面に静電
潜像として現像される。トナー粒子画像は、次いで、光
導電性部材から複写基体に転写される。トナー粒子は加
熱され粒子画像が複写基体に永続的に定着される。

【０００３】熱によりトナー材を支持部材に永続的に定
着または融着させるためには、トナー材の成分が結合し
粘着性となる点までトナー材の温度を上げる必要があ
る。この処理により、トナーは、或る程度支持部材の繊
維または細孔に流入するか、またはその表面を流れる。
その後、トナー材が冷却すると、トナー材の凝固が起こ
り、トナー材は支持部材に固く付着される。

【０００４】トナー材の画像を支持基体に熱融着させる
一つの方法は、トナー画像が融着されていない基体を、
少なくとも１方の内部が加熱される一対の対向するロー
ラ部材の間に通すことである。この形式の融着システム
の動作においては、トナー画像が静電的に付着された支
持部材が、ロールの間に形成されるニップを通過し、ト
ナー画像が加熱された融着ロールに接触し、これによ
り、ニップ内のトナー画像が加熱される。ニップ形成融
着ロール(Nip Forming Fuser Roll(NFFR))融着装置にお
いては、加熱される融着ロールに、１または複数の層が
備えられる。この層は、２つのロールが圧力により係合
されると、固い方の圧力ロールにより変形される。ニッ
プの長さにより、作用時間(dwell time)すなわちトナー
粒子が加熱されたロールの表面と接触する時間が決定さ
れる。ニップ形成融着ロール(NFFR)融着装置において、
圧力ロールには、固い融着ロールにより変形される変形
可能な外層が備えられる。

【０００５】加熱される融着ロールは、通常、普通紙の
ような基体上のトナー画像に接触するロールである。少
なくとも、トナー画像に接触するロールには、通常、ト
ナーが融着部材にオフセットするのを防ぐ非付着性（低
表面エネルギー）材が与えられる。この目的のため一般
に使用される材料は、ペルフルオロアルコキシＰＦＡ(P
erFluoroAlkoxy resin)、ヴィトン（Viton（登録商標、
以下同様））、シリコーンラバーである。これら材料の
全てには、非付着性品質を維持するため、材料固有の剥
離剤が必要である。

【０００６】無反応性の剥離剤は低エネルギー面によく
接着しないので、特定のＲＡＭシステム、特に、ヴィト
ン（登録商標）形式の融着装置に対し設計されるものに
は、融着ロール面に反応的に結合する官能剥離剤が必要
である。このような官能油は、実際には、従来の無反応
シリコーン油に官能鎖（メルカプト(mercapto)、アミ
ノ、等の基が含まれる）が入れられた希薄溶液である。
官能鎖(functional chains)は、化学的結合により融着
ロール面に付着し、また、無反応鎖(non-reactivechain
s)は、弱い物理的（例えばファンデルワールス）鎖によ
り、官能鎖に付着する。官能鎖は、ロールに結合される
が、過酷な磨耗状態に遭遇すると、結果的に除去され、
従って定期的に補充される必要がある。剥離の失敗につ
ながる空白点を残さないようロール面を完全に覆うため
には、特定の最小量の官能鎖（０．０５〜０．４モル％
程度）が必要である。ロール面が、官能鎖で完全に覆わ
れると、周期的に除去される微量の官能鎖を補充する以
外には、融着装置が動作する都度、無反応鎖が継続的に
補充されるだけでよい。従って、初期モードに比べ、維
持モードにおいては、はるかに少ない官能鎖が要求され
るだけである。

【０００７】しかし、官能油を使用する現行のＲＡＭ(r
elease agent management:剥離剤管理）は、単一の剥離
剤の形成に制限されるので、維持モードにおいても、比
較的高位の（０．０５〜０．４モル％程度）の官能油が
常に供給される必要がある。ロール面に結合される余地
のない余分な官能鎖はロール面には結合されない。従っ
て、これらは、無反応鎖と共に紙に移送される。これに
より、幾つかの問題が発生する。（１）コスト；官能油
は、無反応油より高価である、（２）複写紙に書き込む
(Write-on-copy)問題、（３）複写紙に付着する(Stick-
on-copy)問題；官能油は、無反応油より付着し難い、
（４）機種によっては、カラー複写機／印刷機のオーバ
ヘッドプロジェクタ（ＯＨＰ）の透明画上の融着装置条
痕は、余分な官能油の消耗となる。上記の三番目は、官
能油が、化学的結合により紙に執拗に付着することに関
連するものと思われる。複写紙に付着する問題は、電子
写真機によっては、ユーザに受け入れられなくなるほど
の厳しい問題である。

【０００８】米国特許第3,934,547号と米国特許第4,06
5,585号に、静電複写装置に使用される接触融着アセン
ブリが開示されている。この静電複写装置には、内部が
加熱される融着ロール構造が含まれ、これには、固い熱
伝導性コアが含まれ、これは、アセンブリの動作中、通
常は固体で熱安定性の材料の薄層で被覆され、次いで被
覆されたコアに液体剥離剤が付与される。好ましくは、
被覆材には、ヴアイダックス(Vydax)１０００のような
フルオロテロマーが含まれ、液体剥離剤には、シリコー
ン油が含まれる。

【０００９】米国特許第4,214,549号には、熱可塑性樹
脂が含まれるトナーの、トナー画像を複写支持体に定着
させる加熱加圧ロール融着装置が開示されている。この
装置には、内部が加熱される融着ロールが含まれ、この
融着ロールは、バックアップすなわち圧力ロールと共に
動作しニップを形成し、このニップを通り複写支持体の
画像が加熱されるロールと接触しながら通過する。加熱
される融着ロールは、外層すなわち外面により特徴付け
られる。この外面は、例えば、シリコーンラバーまたは
ヴィトン（Viton（登録商標））から製造され、これ
に、低粘性ポリマー剥離液体が付与される。剥離液体
は、溜めに収容され、計量ロール手段とドナーロール手
段により供給される。前者は、溜めのなかの剥離液体に
接触し、後者は、加熱される融着ロールの表面に接触す
る。

【００１０】米国特許第5,219,612号に、官能基を有す
るポリマー剥離剤が、融着部材の表面に付与される形式
の融着システムにおいて、支持体に熱可塑性樹脂トナー
画像を融着させる多層部材を使用する方法が開示されて
いる。多層融着部材は、順に、基礎支持部材、接着層、
タイコート層、外側エラストマー融着面から成り、接着
層には、ビニリデンフルオライドとヘキサフルオロプロ
ピレンの共重合体、接着層の重さの少なくとも２０％の
カプリング剤が含まれ、このカプリング剤に、少なくと
も１つのオルガノ官能シランと活性剤が含まれ、活性成
分のタイコート層には、ビニリデンフルオライドとヘキ
サフルオロプロピレンの共重合体が含まれ、外側エラス
トマー融着面には、ビニリデンフルオライドとヘキサフ
ルオロプロピレンの共重合体が含まれ、また、官能基を
有するポリマー剥離剤と反応し前記融着面とトナーの間
に界面障壁層を形成するに十分な量の金属酸化物が含ま
れる。

【００１１】米国特許第5,217,837号に、支持体に熱可
塑性樹脂トナー画像を融着させる融着システム多層部材
が開示されている。このシステムにおいては、官能基を
有するポリマー剥離剤が、融着部材の表面に付与され、
融着部材が、基礎支持部材、熱伝導性シリコーンエラス
トマー層、アミノシアンプライマー層、接着層、ビニリ
デンフルオライドとヘキサフルオロプロピレンの共重合
体にもとづくフルオロエラストマー表面層から構成さ
れ、融着面層には、ポリマー剥離剤と相互に反応し、融
着面とトナーの間に界面障壁層を形成し、実質的にエラ
ストマーと反応しない金属酸化物が存在する。

【００１２】本発明は上記従来技術に鑑みてなされたも
のであり、その目的は、上述の官能剥離剤に関するコス
トなどの問題を解決することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明の意図と目的に従
えば、前述の問題が解決される。これは、加熱加圧融着
装置の動作の初期すなわち開始モードにおいて、比較的
高濃度の官能鎖(a relatively high concentration of
functional chains)（０．０５〜０．４モル％程度）、
維持すなわち運転モードにおいて、極めて低濃度、また
はゼロの官能鎖を提供することにより行われる。これに
より、現在、官能剥離材のみ使用し生じている複写紙書
き込み、透明画上の融着装置条痕、複写紙付着の問題を
起こすことなく、低コストで必要な剥離性能が提供され
る。

【００１４】これは、一つの方法として、米国特許出願
第D/97359号（対応米国出願の米国代理人整理番号）に
開示されているように、２ＲＡＭシステムを提供するこ
とにより達成される。この２ＲＡＭシステムの一方は、
高濃度の官能鎖を提供し、他方は、低い（またはゼロ）
濃度の官能鎖を提供する。最初に（例えば、機械の開始
時）高濃度ＲＡＭシステムが作動され、次いで周期的な
間隔で短く（例えば、１０〜１０００回の印刷ごと、ま
たは必要に応じ）作動される。維持モードにおいては低
濃度の官能鎖を提供し、従って、紙に移る官能鎖が極め
て少なくなる。前述の複写紙書き込みと複写紙付着の問
題を軽減し、安価な無反応油が使用されるので運転コス
トが軽減される。融着装置条痕も軽減される。初期モー
ドＲＡＭシステムにおける官能油は、冷えた状態にある
のでゲル化する恐れがないという付加的な利点もある。

【００１５】本発明の意図と目的に従えば、本発明の一
態様は、画像形成装置に使用される加熱加圧融着構造に
おいて、加熱される融着部材と、前記加熱される融着部
材に加圧接触するよう支持される融着部材と、前記両融
着部材の一方の外層を形成するエラストマー材と、一方
には多くの官能鎖(high functional chains:高濃度）が
含まれ、他方には前記一方の剥離剤より少ない官能鎖(l
ess functional chains:低濃度）が含まれる２種類の剥
離剤が含まれる単一の剥離剤付与構造と、を含む。ここ
では、前述の複数ＲＡＭシステムの替わりに油の浸透
（浸漬(impregnant))されたウェブが、低コスト静電画
像形成装置に提供され使用される。ウェブには、交互の
バンドまたは領域にて無反応油と官能油が浸透されてい
る。バンドは、ウェブの移動方向と直交するウェブの幅
全体にわたる。交互に配置されるバンドすなわち領域
は、ウェブ上で区切られ、官能油のバンドの大きさは無
反応油のバンドより小さい。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、図１および図２を参照して
本発明の実施の形態を説明する。図２に示すように、融
着ロール構造５２は、表面にエラストマー材の層４８が
被覆されるコア４９から構成される。コア４９は、多種
の金属、例えば、鉄、アルミニウム、ニッケル、ステン
レス鋼、等、または多種の合成樹脂から製造される。コ
ア４９の材料としては、アルミニウムが好ましいが、こ
れに限定されるものではない。コア４９は中空であり、
一般に、この中空のコアに加熱素子４７が配置され、融
着処理に必要な熱が供給される。この目的に適した加熱
素子は、先行技術において周知であり、内部にタングス
テン抵抗加熱素子が配置される水晶外被からなる水晶ヒ
ータが含まれる。必要な熱を供給する方法は、本発明に
とっては限定的ではない。従って、融着部材は、内部手
段、外部手段、または双方の組み合わせにより加熱する
ことができる。十分な熱を供給しトナーを支持体に融着
させる加熱手段は、当該技術分野においては周知のこと
である。薄膜融着エラストマー層は、周知の材料、例え
ば、ＰＦＡ、ヴィトン（登録商標）、シリコーンラバー
の何れかから製造される。

【００１７】図２には、バックアップすなわち加圧ロー
ル５１に加圧接触される配置状態にある融着ロール５２
が示されている。加圧ロール５１には、耐熱材料の層４
５を持つ金属コア４６が含まれる。この組立において、
融着ロール５２と加圧ロール５１の双方は、軸受け（図
示されない）にて搭載され、これら軸受けは、融着ロー
ル５２と加圧ロール５１が十分な圧力で相互に押圧し領
域４４にニップを形成するよう、機械的に付勢される。
このニップにおいて、融着すなわち定着作用が生じる。
層４５は、任意の周知の材料、例えばフッ化エチレンプ
ロピレン共重合体またはシリコーンラバーから製造され
る。

【００１８】液体剥離剤供給システムすなわちＲＡＭシ
ステムには、ハウジング６３、送り出しロール６０、ウ
ェブ巻き取りロール６１、開セルフォームピンチロール
(open celled foam pinch roll)６４が含まれる。ハウ
ジング６３は、一般的に、油の浸透されたウェブ６２が
取り付けられるスロットすなわち穴のような取り付け要
素が設けられる一体のプラスチック成型部材である。ウ
ェブ送り出しロール６０と、ウェブ巻き取りロール６１
は、剥離剤供給システムが所定の位置にあるとき、ロー
ル６０、６１の一つが融着ロール５２の一方の側にあ
り、他の一つが融着ロールの他方の側にあって、可動ウ
ェブ６２が融着ロール５２の縦方向の軸に平行する経路
に沿い融着ロール５２と接触するようハウジングに支持
される。さらに、可動ウェブ６２は、ウェブ６２の融着
ロール５２とは逆の側に配置される開セルフォームピン
チロール６４により、融着ロールと係合され送り出され
るように設けられている。

【００１９】送り出しロール６０と巻き取りロール６１
は、ウェブの両面が使用できるようそれぞれ置き換え可
能な回転可能管状支持コア６７、６８から構成される。
送り出しロールコア６７には、剥離剤の浸透されたウェ
ブ材６２の供給部分が巻かれ、巻き戻されないよう（ゆ
るまないよう）ハウジング６３の各端にある板ばね（図
示せず）によりハウジングの中において張力がかけられ
ている。このばねが、取り付けカラー（図示せず）を回
転可能管状支持コア６７に係合するよう付勢する。フォ
ームピンチロール６４は、２個のコイルスプリング７４
（１個のみ図示される）により融着ロール５２の方向に
付勢される。コイルスプリング７４は、ピンチロール取
り付けスロット７６の各端部に１個ずつ配置され、ウェ
ブ６２と融着ロール５２の間に圧力を加え適当な量の剥
離剤を融着ロールに付与するようにする。

【００２０】２２５゜Ｃ程度の融着温度に耐えられる任
意の適当な吸収性ウェブ材が使用できる。代表的には、
ウェブ材は、少なくとも２５ｇ／ｍ²の液体剥離剤が浸
透されることのできる材料である。ウェブは、織物また
は非織物であり、要求される稼働期間に対し、最小限の
量の剥離剤を供給するに足るだけの厚さを持つ。例え
ば、０．０７mmの厚さのウェブ材は、約３０ｇ／ｍ²の
剥離剤を保持することができ、１００,０００回の印刷
を融着できる量の剥離剤を供給する。ウェブの主な機能
は、剥離剤の付与であり、トナーまたは異物を融着ロー
ルから取り除く清掃機能は二次的なものである。ウェブ
は、モータにより巻き取りロール６１が駆動されること
で進められる。

【００２１】開セルフォームピンチロール６４は、２２
０゜Ｃの融着温度程度の高温に耐え、永久変形しない任
意の適当な材料から製造される。代表的には、最大約
０．５mmの大きさの開セルを持つ成型シリコーンラバー
フォームである。

【００２２】液体剥離剤は、従来使用されている材料か
ら選ばれる。代表的な剥離剤には、官能油または非官能
油の双方が含まれる多くの通常使用されるシリコーン油
が含まれる。従って、剥離剤は、このシステムの他の部
分と互換がとれるよう選択される。特に好ましい剥離剤
は、約１１，０００センチストークの粘度を有する単峰
形低分子量ポリシロキサンである。この剥離剤は、前述
の剥離剤供給システムに使用されると、複写あたり約
０．３マイクロリットルの率で消費される。このシステ
ムにおいては、約０．０７mmの厚さのウェブに、少なく
とも２５ｇ／ｍ²の剥離剤が浸透され、２０mm径の開セ
ルシリコーンラバーフォームロールにも、剥離剤が浸透
されている。

【００２３】好ましくは、ウェブ組立には、適量の油が
予め浸透された適当な長さの材料が供給される。この材
料は、送り出しロールに巻かれ、リーダが予め巻き取り
ロールに取り付けられる。この組立は、機械に搭載され
る。

【００２４】図１に示すウェブ６２のバンドすなわち領
域７０、７２には、２種類の油が交互に浸透される。狭
いバンド７０には、０．０５〜０．４モル％程度の官能
鎖が含まれる官能油が含まれ、広いバンド７２には、官
能鎖が少ないまたは含まれない主として従来のシリコー
ン油が含まれる。

【００２５】モータ９２と適当な駆動連結機構が設けら
れ、ロール６１が回転され、ウェブが送り出しロールか
ら巻き取りロールに送られる。電子サブシステム(Elect
ronic SubSystem(ESS))９４が設けられ、モータ９２の
動作を制御する。ウェブ６２の送り、および、カム機構
のカミングインとカミングアウトの制御に要求されるデ
ータ取得、データ記憶、計算の機能は、現在および将来
のマイクロプロセッサ利用装置コントローラの機能範囲
に十分入るものである。

【００２６】動作において、最初、バンド７０が、使用
される特定の装置により定まる所定の時間、加熱融着ロ
ール部材５２に接触する。モータ９２により、広いバン
ド７２が加熱融着ロール５２の表面に接触するようウェ
ブ６２が送られる。広いバンドは、狭いバンド７０より
長時間加熱融着ロールに接触する。従って、加熱ロール
の表面には、最初、官能油が付与され、続いて、非官能
油が付与される。長い間隔の非官能油の付与に続き、別
の短い所定の時間官能油の付与が行われる。代表的な動
作シナリオは、１０回の複写が行われるまで、狭いバン
ド７０が加熱融着ロールに接触され、次いで、１０〜１
０００回の複写が行われる間、広いバンド７２が加熱融
着ロール５２に接触される。この回数は、このウェブＲ
ＡＭシステムが使用される特定の装置により定めるのが
適当である。

【００２７】最後にまとめとして、本実施形態の概要を
述べる。官能油を使用する現行のＲＡＭは、単一の剥離
剤の形成に制限されるので、維持モードにおいても、比
較的高位の（約０．０５〜０．４モル％）の官能油が常
に供給される必要があるのに対し、本実施形態では、加
熱加圧融着装置とその剥離剤管理(Release Agent Manag
ement(RAM))システムに関し、二重機能ＲＡＭシステム
が提供される。二重機能ＲＡＭシステムが、エラストマ
ー融着部材に、比較的高濃度（０．０５〜０．４モル％
程度）の官能鎖を有する官能剥離剤を供給し、また、低
官能性または非官能性を有する剥離剤を供給する。エラ
ストマー融着部材は、金属酸化物粒子を含むことができ
る。低官能剥離剤は、比較的に無反応性である。エラス
トマー融着部材が、金属酸化物粒子を含むか否かに従
い、融着ロール面に周期的に供給される高濃度の剥離剤
の官能鎖は、化学的結合により融着ロールの表面に露出
する金属粒子に付着するか、エラストマー材自身に付着
する。無反応鎖は、弱い物理的（例えばファンデルワー
ルス）鎖により、官能鎖に付着する。高濃度剥離剤の周
期的付与には、機械開始時の比較的短い時間と、その後
必要に応じ周期的に行われる付与が含まれる。剥離剤の
付与は、高官能鎖と低官能鎖が含まれるシリコーン油が
バンドすなわち領域に交互に浸透された細長いウェブを
使用し行われる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に従う油の浸透されたウェブを示す平
面図である。

【図２】図１の油の浸透されたウェブが組み込まれる
加熱加圧融着装置を示す図である。

【符号の説明】

４８エラストマー材層、５１加圧ロール、５２融
着ロール、６０送り出しロール、６１巻き取りロー
ル、６２ウェブ、６４開セルフォームピンチロー
ル、７０狭いバンド、７２広いバンド。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者ロバートジェイグルーバーアメリカ合衆国ニューヨーク州ピッツフォードローズウッドドライブ 40 (72)発明者ラビンモーザーアメリカ合衆国ニューヨーク州ビクターヒドンブルックトレイル 269

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】画像形成装置に使用される加熱加圧融着
構造において、加熱される融着部材と、前記加熱される融着部材に加圧接触するよう支持される
融着部材と、前記両融着部材の一方の外層を形成するエラストマー材
と、一方には多くの官能鎖が含まれ、他方には前記一方の剥
離剤より少ない官能鎖が含まれる２種類の剥離剤が含ま
れる単一の剥離剤付与構造と、を含む加熱加圧融着構
造。
【請求項２】請求項１に記載の加熱加圧融着構造にお
いて、前記単一剥離剤付与構造に、前記両部材の一方と接触す
るよう支持される細長い部材が含まれる加熱加圧融着構
造。
【請求項３】請求項２に記載の加熱加圧融着構造にお
いて、前記細長い部材には、吸収性ウェブが含まれ、前記２種類の剥離剤には、交互に配置された前記２種類
の剥離剤のバンドが含まれる加熱加圧融着構造。