JPS59102266A - 加熱加圧式定着装置 - Google Patents

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】 技術分野 本発明は、一般にはトナー像を支持材料に定着する装置
、より詳細にはＩＪＩＪ−ス剤を塗｛＝Ｉせずに使用す
ることができる加熱加圧式定着装置に関するｂのである
。

発明の背景 本発明は、像が部材の上に静電気的に１し成され、トナ
ー古して知られる樹脂粉末で現像され、次に紙シートそ
の他の支持材料に粉末像が転写された後、定着すなわち
固着されるゼログラフィーの分野で、特に有用である。

熱可塑性樹脂を含むトナーとして提供され、商業的に知
られたさまざまな方法で従来より使用されてきた樹脂主
体粉末、すなわちトナーは、一般に熱及び（または）圧
力により軟化する。

樹脂粉末、すなわちトナー像を定着するには、粉末の加
熱，加圧または加熱と加圧の組合せを用いて樹脂粉末す
なわちトナーを特別の支持材料に定着する、すなわち固
定する必要がある。その温度及び（または）圧力の範囲
は、トナーに使われている個々の樹脂の軟化範囲によっ
て異なる。熱と圧力とを使って像を支持祠料に定着ずる
場合には、一般に、約１８０℃以上のブレニップ温度に
加熱された定着ロールを用いてトナー粉末を加熱してや
る必要がある。１９３℃程度の高い温度や、さらに高い
温度も、商業的に知られた方法や装置では珍しいことで
はない。それに対応ずるニップの圧力は、７−１４ｋｇ
／ｃｎｌ（１００−２００ＰＳＩ）程度である。

粉末像を定着するための最も迅速かつ最も確実な加熱方
法は、粉末像が定着される支持材料に圧力を加えながら
樹脂主体粉末を加熱したロールなどの高温表面に直かに
接触させるこきであると長い間認められてきた。しかし
、ほよんどの場合において、熱と圧力により、粉末像が
粘着性を呈して、支持，飼料に支持された像の一部がプ
レートまたはロールまたは他の形状の表面にくっつくた
めに、次のシートが加熱された表面上に送られてくると
、最初のシートから表面へ付着した粘着性の像の一部が
次のシートへ転移し、同時に前記次の像の一部が次のシ
ートへ転移し、同時に前記次のシートから粘着性の像の
一部が加熱された表面へ付着する。この過程は、一般に
、この分野で周知の用語、「オフセット」と呼ばれる。

加熱された表面へのトナーのオフセットは、改良型のト
ナー像定着方法および装置の開発を生んだ。これらの改
良型の定着方法は、少なくとも片方のロールが加熱され
、像に接触するロールにはトナーのオフセットを防止す
るためにテトラフルオ口エチレン樹脂の薄いコーティン
グ〔例、２．５４〜７６．２μｍ（０．０００１〜０．
００３インチ）〕とシリコン油膜が施されており、その
ような２個のロールの間に像支持シートまたはウエブを
通してトナー像を定，むさせるものである。また、その
ようなロールの外側表面は、フッ化エチレンプロピレン
、あるいはフッ化有機重合体等の低い表面エネルギー充
ｊｎ剤を含むシリコンエラストマーのほがシリコン油が
塗付されたシリコン・エラストマーで作られている。上
記のロールは、トナーを捕捉する傾向があるので、一般
に、ある種のＩＪＩＪ−ス液をロール表面に連続的に塗
付してかかるオフセットを防止する必要があり、一般に
知られたシリコン油は、ほぼこの目的によく適合する。

この目的に合う周知のポリシメチル−シロクザン液のほ
か、数種の官能ポリオルガノシロクサン．リリース剤も
この目的のために記載されている。また、比較的高い粘
度たとえば０．１２〜０．６ｍ’／ｓ（１２，０００〜
６０，０００センチス１−−クス）以上の液体のほか低
い粘度たとえば０００１−０．００２ｍ’／ｓ（１００
〜２００センチストークス）の液体を使用することもよ
く知られている。

これらの液体は、ＩＪＩＪ−ス剤塗付（ＲＡＭ）装置と
して知られる種々の装置により加熱されたロール表面に
塗付され、その最も普通のものは、定着ロールに物理的
に接触するように支持された燈心構造である。定着装置
の必要部分としてリリース剤塗付装置を装ｆｉｉｉｊす
ることは、Ｉ・ナー像を定着するコストのかなりの部分
を占めるものと以前より３忍識されてきた。ＲＡＭ装置
は、コストの点からばかりでなく、油状液体等の使用は
、それらが使用される複写機の他の部分を汚染するので
、望ましくない。

発明の概要 本発明によれば、トナー像をコピー支持祠料に定着する
改良型の加熱加圧式定着装置が得られる。

詳述するとトナーのオフセットを防止するためのＩＪＩ
Ｊ−ス剤の塗付を必要としない定着装置が？牙られる。

この目的を達成するために、本発明の定着装置は、ｉｌ
ｌｌ体のバックアップローラで加圧されたとき変形する
ようになっているその外側表面が反粘着性（すなわち、
軟化したトナー物質等に対する親和力が弱い）材料から
成る加熱されたローラを備えている。変形の度合は、そ
れにより定着口−ラきハックアップ・ローラの間にニッ
プが形成され、そこをトナー像を支持したコピー支持祠
料が通過してトナー像を定３ｏ−ラに接触させる程度で
ある。反粘着性材料のもう一つの重要な特徴は、その反
粘着性を失うことがなく、定着装置の環境において連続
使用できる能力を有することである。適当な反粘着性材
料の例として、ポリテトラフルオ口エチレン（ＰＴＦＥ
）、フッ化エチレン・プロピレン（ＦＥＰ）、過フルオ
ロアルコキシ／テトラフルオ口エチレン（ＰＦ△）など
の共重合体やフン化重合体がある。

本発明の特徴の一般的理解を助けるために、図面を参照
して発明を説明する。

好ましい実施例の詳細な説明 電子写真複写の技術は周知であるから、第１図に例示し
た複写機に用いられている各種処理スデーションを簡単
に説明するにとどめる。

第１図に示すように、複写機は、導電性基層１１、絶縁
性有機樹脂中に１１！（作為に分敗させた光導電性粒子
から成る電荷発生層１２、およびｌまたはそれ以上のシ
アミンが溶解している透明な電気的に不活性のポリカー
ボネート樹脂から成る電荷輸送層１４でＪ１＋１一成さ
れた光導電性ベル｝１０を使用している。この形式の感
光体は米国特許第４，２６５，９９０号（１９８１年５
月５日発行）に開示されている。ベル｝１０は矢印ｌ６
の方向に動いてその連続する部分を進めて、その移動通
路の周囲に配置された各種処理スデーションを順次通過
させ配置された各柿処理ステーションを順次通過させる
。ベル｝１０は剥離ローラ１８、張カ付与ローラ２０、
およひ駆動ローラ２２の周囲に掛け渡されている。駆動
ローラ２２は回転できるように取りイ；１けられ、ベル
ト１ｏに接触している。モータ２７Ｉはｔ．ｒ−ラ２２
を回転させ、ベル｝１０を矢印Ｉｆｉの方向に迫約る。

ローラ２２きモータ２４（Ｊ適当な手段たとえばベルト
駆動装置により連粘されている。

張力付与「Ｊ−ラ２ｏをベルト１ｏに所定のばね力で弾
力的に押し付けている１対のはね（図示せず）により、
ベル｝１０の張カが維持される。剥離ローラ１８と張カ
付与ローラ２ｏは共に回転できるように取りイ；１けら
れている。両ローラはベルト１０が矢印１６の方向に勤
くとき自由に回転ずる−Ｊ′イドラ・ローラである。

第１図の説明を続けると、最初に、ベルト１ｏの−部は
帯電スデーンヨンＡを通過する。帯電スデーシ三３ンΔ
では、コロナ発生装置２５カぐベノレ｝−ＪＯを比較的
高いほぼ一様な負の電位に帯電する。

光導電性ベルト１ｏを負に帯電するための適当な光導電
性ベルト１０を負に帯電するだめの適当なコロナ発生装
置は、導電性シールト２６と、細長い裸線２７と仕較的
ｊ７い絶縁靭２８から成るシコロトロン電極とで構成さ
れている。絶）′産層２８はコロナ線に交流電流が加え
られたとき、およびンールトと光導電性表面が同一電位
であるとき、正味直流コロナ電流を阻止する厚さを有し
ている。

言し１替えると、ンールトに加えられたバイアスまたは
光導電性表面上の電荷のいずれかによって与えられる外
部電界がない場合には、正味直流電流は実質上流れない
。

次に、光導電性ベルトの帯電した部分は露光ステーショ
ンＢを通過するよう進められる。露光ステーションＢで
は、原稿３（）か表を下にして透明プラテン：３２の」
二に置かれ、ランプ３４が原稿３０の」−に光線を発ず
る。ＩＩ；＜稿３０から反射した光線１Ｊレンズ３６を
透過してその光像を形成する。

その先像は光導電性ヘルトの・：；旨市した部分に投影
され、その上の′屯荷をタ択的に／ｉ′１敗さける。こ
れにより、原稿３０に含ま４−１た情報領域に対応ずる
静電潜像がベルトに記録される。代わりに、露光スデー
／＝ｉンＢは、ベルＩ−１０に静電像を付置するエレク
トＤクラフィー記録装置を備えることができる。この場
合には、コロナ発生装置２５は不要である。

その後、ベル｝１０は静電潜像を現像スデーションＣへ
進約る。８ｌ像ステーンヨンＣでは、磁気ブラシ現像ロ
ーラ３８が静電潜像に混合現象剤（すなわち、トナーと
キャリャ粒子）を接触させる。潜像はキャリャ粒子から
トナ一粒子をｊ汲引するので、光導電性ベルト上にトナ
ー粉末像が形成される。

次に、ベル｝１０はトナー粉末像を転写スデーンヨンＤ
へ進める。転写ステーションＤでは、トナー粉末像にＷ
ｆ’ｐＪ＋するように支持イＡ料シー１・が送られてく
る。支持祠料シートはシート給送装置７１２により転写
スデーションＤへ送ラレる。シー１・給送装置４２は、
給送ロール４４がスタック４６の一番」二のシートに接
触しているものが好ましい。給送ロール４４は回転して
、スタック／Ｉ６から−番」二のシ一トをシュート４８
へ送り込む。

から一番上のシートをシュー１−４８へ送り込む。

シュート４８は、進行する支持祠料シー｝・を導き、現
像されたトナー粉末像が転写スデーンＪンＤで迫行ずる
支持祠料ンートに接触ずるように調１１シして、ベルト
１υに接触させる。

転写スデーンヨン１つは、シー｝／１０の裏側に陰イオ
ンを照射して正のトナー１Ｍ．〕一から成る１・ナー粉
末像を光導電性ベル｝１０がらシー１１０へ吸引するコ
ロナ発生装Ｕ５ｏをｆ＋ｉｆｊえている。この目的のだ
約、適当なコロナ発生電圧および正しいハイアスを加え
ることにより、コピーンートへ約５０μ八の負電流が生
じる。

像の転写に続いて、シートは、分離スデーショ７Ｅに配
置された分１雄用コロナ発生装置５１を通過ずる。分離
スデーションＥでは、転写の際コピーンートの裏側に置
かれた電荷が部分的に中和される。コピーンートの裏側
の電ｉ：：ＩをｒＪ＜分的に中和することにより、コピ
ーンートをベルト］０ニＣｔｊ持している付着カが減少
する結果、ベルトがローラ１８で与えられるがなり急な
曲り角のまわりを移動する１ときシートを分離すること
ができる。分．離後、シートは矢印５２の方向に動き続
けてコンベヤ（図示せず）の上に載り、定着ステーンヨ
ント′へ運ばれる。

定着ステーションＦには、転写されたトリ一一粉末像を
シ一ト４０へ永久的に固着ずる定着装置５／Ｉが配ｉｊ
ｔされている。定着装置５４は、ハックアップ・ローラ
５８で加圧されるようになってぃるローラ５６の形式の
加熱された定着部祠をイ］ずるものが好ましい。シー｝
４０は定着ローラ５６とバックγ：７プ・ローラ５８の
間を通って、トナー粉末像を定着ローラ５６に接触させ
る。これにより、トナー粉末像はシ一ト４０に永久的に
因着される。定着後、シー｝６０は進行中のン一ト４０
を、オペレータが複写機から取り出すためのキャッチト
レイ６２へ案内する。

加熱されたｒ」一ラ５６は、第？図に示すように、剛体
の金属芯６４に、ビ１・ン（Ｉｌｉｔｏｎ）その他の適
当ナエラストマー材料たとえばシリコンコムの比較的薄
い〔すなわち、約０．２０３胴（０．００８インチ厚さ
）〕弾性性のある層６６が接着されている。ヒトン（ν
ｉｔｏｎ）ハ、フノ化ヒニリデンとへクシフルオｏ７’
ｏヒレンの共重合体、およびフッ化ビニリテンとへクサ
フルオ［ノプ１ｌピレンａテ｝−＞フルオ［ｊエチレン
のターポリマーを基礎とする−連のフルオロエラストマ
ーに付けたＥ，Ｉ，ＤｕｐｏｎｔｄｅＮｅｍｏｕｒｓＣ
ｏ，の商標である。固体の反粘着性（すなわち、軟化し
たトナーに対する親和力が弱い）祠科の外部被膜６８は
、定着装置の寿命を通してその反粘着性を１、『持する
ことができ、その寿命は数十万枚のコピーを定着し続け
ることができる。固体というときは、反粘着性材料は、
リリース液を含まず、そして＋ＪＩＪ−ス液の製造はで
きないことを意味する。代表的な反粘着性祠料とし−Ｃ
、ポリテトラフルオ口エチレン（ＰＴＦＥ）、フッ什エ
チレンプロピレン（ＦＥＰ）、過フルオロアルコキシ／
デトラフルオ口エチレン（ＰＦ／＼）などの共重合体や
フッ化重合体がある。

これまで、上記のような共重合体や重合体は、トナー像
の定着に利用したとき、たとえば、米国特許第３，２６
８，３５１号に開示されているように、ンリコン油を塗
付ずる必要があった。しかしながら、我々は、２個のＤ
−ラを圧カ接触させた古き定着ローラ５Ｇと剛体のバン
クアップ・ローラ７２の間にできるニップ７ｏの形成に
反粘名性被膜６８が寄与ずるように加熱された定着ロー
ルを構成すれば、シリニフン４）ＪＬＪ不ザであるこき
を発見した。

第２図の実施例において、弾性層６６はハックアップ・
ローラ７２にょり１ヒ較的薄い〔ずなゎち、０．１２７
〜（１．２５４ｍｍ（０．００５〜０．０１０インチ）
〕外層６８が変形してすなわち凹んで、ニップ７ｏを形
成ずることを可能にしている。ローラ５６は、通常の熱
源７４により内部から加熱される。熱源７１は、ロール
の表面温度が１３２〜１６６℃程度を保つように通常の
方法で制御される。これらの温度は、ニップに作用する
圧力が約５６ｋｇ／ｅｎｆ（８００ＰＳＩ）のとき通常
の熱可塑性トナーを定若するのに−１一分である。

第：３図は、定着ローラ５６の修正態様７６を示ず。ロ
ーラ７６は、その内部に支持された熱源８０と反粘着性
祠料の比較的厚い〔ずなわら、０．５０８ｍｍ（０．０
２０インチ）〕外部コーティング８２を有ずる剛体芯７
８から成る。コーディング８２が仕較的厚いので、それ
自体が凹んで、すなわち変形してニンプ７０を形成ずる
ことができる。第２図の実施例の場合と同様に、祠偶の
反粘着性と、材イ４自体が二ンプの形成にビナ与するこ
とを可能ｊこずるその１％さと：こより、シリコン油は
不要である。

１）１”ＦＥコーテインクを有するＩ）１１記米国特許
第３．２６８，３５１号に基づく市販の定着装置は、ｌ
’１’ｌ’ピにシリコン油を塗付しなければならない、
さもなければ、像を形成するトナーがＰ′ＦＦＥコーテ
ィンクにオフセットする。前記米国特許第３，２６８，
３５１号記載形式の定着ローラは、剛体芯にＰＴＦＥコ
ーティンクカく接着されたものであり、コーブイングの
厚さは０．０２５４０．０７６２ｍｍ（０．００１−０
．００３インチ）のみである。したかって、そのような
コーディングは十分に変形するこｈができず、シリコン
油なしでは定着ローラに使用できない。

第４図に示す本発明の定着装置のもう一つの実施例は、
前に検討した反粘着性材料の比較的薄い層９０で被覆さ
れた比較的薄い金属殻８８で作られた加熱された定着部
祠８６から成っている。殻の厚さは０．２５４ｍｍ（０
．Ｃｌ１（ｌインチ）程度であり、層９０（’）Ｉ’ｔ
’さは０．０２５４−０．０７６２ａｍ（０．００１．
−０．００３インチ）の範囲である。層９０を含め殻の
厚さはかなり薄いこさからわかるように、このｌｉｄ迄
は仕較的挟み易く、したがって、殻は剛体のハックアッ
プ・ＴＩ−ラの半径に合致してニップ９２を形成ずるこ
とができる。他の実施例の場合と同様に、この定着ｊ３
［ク材も熱源７４により内部から加熱される。■対の位
置決めロール９４．９５は、殻８８を案内して、定着部
材をバックアップ・ローラ７２に接触させ、適当なニソ
プを形成させる役［」をする。

第５図に示す定着装置のもう一つの実施例は、その内部
に加熱要素１０２が支持された剛体金属芯１０１から成
る加熱された定着ロール１００を有している。金属芯１
０１には、ビトン（ｖｉｔｏ口）の１ヒ較的厚い〔ずな
わち、７．６２ｍｍ（０．３０インチ）〕変形可能な層
１０４が，接着され、層１．０４は前に言及した形式の
比較的薄い０．０２５４−０．０５０８ｍｒｎ（０．０
０１〜０００２インチ）反粘着性４／！料１０５で被覆
されている。剛体の加圧ロール１０６が層１０４を変形
させるので、両ロールにニソプ１０８か形成される。動
作そ−ドを通して、定着ロールの表面温度を定着温度に
維持するため、外部熱源１１０か設置されてし）る。待
機のとき、まず内部加熱要素に電流を流し、次に、内？
１１６加熱ザ素への電流を切ると同時に外８［ク加熱要
累を作動させるように、適当な制御装置（図示せず）を
用いることがでいろ。米国乍ｉ許第４，１９７，４４５
号（１９８０年４月８日発行）に、そのような制御装置
が開示されている。

以上の説明から、本発明はシリコン油を必要としない加
熱加圧式定着装置を開示していることは明らかであろう
。この目的を達成するために、支持材料上のトナー像に
接触する定着部祠は、長期間にわたって機能する反粘着
性材料から成る外郎コーティンクを有する。定着部材は
、前記反粘着性相料が定着８Ｉ３材とバックアップ・ロ
ール間のニップの形成に寄与するように、作られている
。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明を組み入れた典型的な電子写真式複写
機の各柿構成要素を示す略図、第２図は、本発明の第１
の実施例を組み込れた定着装置の略図、 第：３図は、本発明の修正実施例を組み込れた定着装置
の略図、 第４図は、本発明の別の修正実施例の略図、および 第５図は、本発明のさらに別の修正実施例の略図である
。 Δ帯電スデーション、Ｂ露光スデ ーショ７、ＣＪｌステーション、１つ 転写ステーション、Ｅ分離ステーンヨン、Ｆ２着ステー
ション、１０光導電性 ベル１・、１ｌ導電性基層、１２電荷 発生層、１４電荷輸送層、１６移動 方向、１８剥離ローラ、２ｏ張カイｑ 与ローラ、２２駆動ローラ、２４モ ータ、２５コロナ発生装置、２６導 電性シールド、２７：Ｊロナ線、１２８絶縁層、３０１
京稿、３２透明プラテ ン、３４ランプ、３６レンズ、３８ 磁気フラシ現像ローラ、４（］支持祠 オ′斗シート、４２／一ト給Ｌ（ム≧ｙ、４４給送ロー
ル、４６ンート・スタ・ンク、４８シュート、５０コロ
ナ発生装置、 ５１分１雄用コロナ発生装置、５２移 動方向、５４定着装置、５６定着口 −ル、５８ハックアソプ・ロール、 ６０シュート、６２キャ・プチ・トレ イ、６４剛体金属芯、６６弾性層、 ６８反粘着性Ｈ料の外９１１＝ノーブイング、７０ニッ
プ、７２剛体ノ＼・１クγ・Ｖプ・ロール、７４熱源、
７６定着ｒコー ル、７８剛体芯、８０熱源、 ８２反粘着性祠料の外部コーテインク、８６定着部材、
８８薄い金属殻、 ９０反粘着性材料の蒲い層、 ９２ニツプ、９４，９５イ立置汐七めロール、１００定
着ローノレ、１０１岡１１体金属芯、１０２内部加熱要
素、 １０４変ノいＪ能な層、１０５反粘着 性祠斜、１０６加圧口ーＪレ、１０８ ニップ、ＩＩＣＩ外部加熱要素。 −４９８−

Claims (16)

【特許請求の範囲】
1. （１）（イ）固体の反粘着性飼料で被覆された金属芯か
   ら成る定Ｍ部材 （口）＋）：ｊ記定着部祠の表面温度を上昇させる手段
   、 （ハ）前記定着部材に加圧接触してその間にニップを形
   成ずるように構成されたハックアップ部材、 （二）前記定着部材にＩＪＩＪ−ス剤を塗付せずに前記
   ニップにコピーシ一トを通ず手段から成り、前記バック
   アップ部材により前記定着部材が変形して前記定着部材
   が萌記ニップの形成に寄与することを！ｉ！＋’′ｆｆ
   ｉとずる、トナー像をコピーシートに定着する加熱加圧
   式定着装置。
2. （２）＋１ｉｊ記反粘着性祠料は、フン化重合体または
   フッ化共重合体であることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載の装置。
3. （３）前記定着部祠は、剛体の円筒形構造であることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載の装置。
4. （４）前記定石部祠は、剛体の円筒形構造であることを
   特徴よする稍許請求の範囲第２項記載の装置。
5. （５）前記定着部祠は、比較的薄い殻構造であることを
   特｛放とする特許請求の範囲第１項記載の装置。
6. （６）前記定着部材は、比較的薄い殻構造であることを
   特徴とする特許請求の範囲第２項記載の装置。
7. （７）前記反粘着性材料は、ポリデトラフルオ口エチレ
   ンであることを特徴とする特許請求の範囲ゴ１２項記載
   の装置。
8. （８）前記反粘着性材料は、フッ化エチレンプロピレン
   であることを特徴とする特許請求の範囲第２項記載の装
   置。
9. （９）前記反粘着性材料は、過フルオロアルコキンとテ
   トラフルオ口エチレンの共重合体であることを特徴とす
   る特許請求の範囲第２項記載の装置。
10. （１０）前記反粘着性材料は、前記剛体金属芯に接着さ
    れ、５．０８ｍｍ（０．２０インチ）程の厚さを有する
    ことを特徴とする特許請求の範囲第４項記戟の装置。
11. （１１）前記反粘着性材料は、，前記殻構造に接着され
    、０．０２５４〜０．０７６２印（０．００１〜０．０
    ０３インチ）の範囲の厚さを有することを特徴とする特
    許請求の範囲第４項記載の装置。
12. （１２）さらに、前記反粘着性材料の下に、前記剛体金
    属芯に接着された弾性層があることを特徴とする特許請
    求の範囲第４項記載の装置。
13. （１３）前記弾性層は、０．２０３ｔｎｍ（０．００８
    インチ）程度の厚さを有し、前記反粘着性祠料は０．１
    ２７〜０．２！Ｍｍｍ（０．００５−０．０１０インチ
    ）の範囲の厚さを有しているこ吉を特徴とする特許請求
    の範囲第１２項記載の装置。
14. （１４）前記反粘着性材料は、ターポリマーであること
    を特徴とする特許請求の範囲第２項記載の装置。
15. （１５）前記表面温度上昇手段は、前記定着部材の内部
    に支持された加熱要素であることを特徴とする特許請求
    の範囲第１２項記載の装置。
16. （１６）前記表面温度上昇手段は、外部加熱要素である
    ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の装置。 （ｌ７）さらに、内部加熱要素も有していることを特徴
    とする特許＋ｊｔ’ｌ求の範囲第１６項記載の装置。