JPS6013184B2

JPS6013184B2 - トナー像定着装置

Info

Publication number: JPS6013184B2
Application number: JP51111676A
Authority: JP
Inventors: モサーラビン
Original assignee: Xerox Corp
Current assignee: Xerox Corp
Priority date: 1975-09-24
Filing date: 1976-09-17
Publication date: 1985-04-05
Also published as: DE2639843A1; FR2325967B1; US4042804A; JPS5240342A; CA1067132A; NL7610109A; GB1561809A; FR2325967A1

Description

【発明の詳細な説明】本発明は一般に電子写真複写装置に関し、さらに詳しく
は１つあるいは複数の支持部材に検電性トナ一物質を定
着させる接触定着装置に関する。

電子写真方法において、複写されるべき原画の光像が感
光部材上に静電潜像の形状で記録された後、検電性マー
キング粒子（一般にトナーと呼ばれる）を塗布すること
により、潜像を可視化する。可視像は感光部材上に直接
定着してもいいし、感光部村からシート状の普通紙に転
写した後、普通紙に定着してもよい。熱によって支持部
材上に検電性トナ一物質を永久に定着または融着させる
ために、相互に合体し且つ粘着性をもつようになる点ま
でトナー物質の温度を上昇させることが必要である。

この作用によって、多くの場合、普通紙で成る支持部材
の繊維内に或る程度の深さまでトナーが吸収される。そ
の後、トナ一物質が冷却すると、トナーが凝固して支持
部材に堅く接合する。電子写真記録技術と同様電子写真
においても、トナー像を支持部材上へ定着させるため熱
エネルギーを用いることは古くからよく知られている。
支持部材上に検電‘性トナー像を熱雛着させる１つの方
法は、少くとも一方が内部加熱されている、一対の向か
い合ったローラ部材の間にトナー像を有する支持部材を
通過させるものであった。

この形式の定着装置の動作の間に、トナー像が静電的に
付着している支持部材が、ロールの間に形成されたニッ
プを通過してトナー像が加熱。ールと接触し、それによ
ってニップ内でトナー像を有効に加熱する。シート状の
ほぼ平らな紙が一対の定着ロール部材の間に送り込まれ
ると、大きな力が紙面上に作用する。

これらの力は、“しわ”と呼ばれる紙の永久的な変形を
生じさせる。紙にしわを生じさせる１つのからくりはシ
ート状の紙の中央部が、両端部よりも速く駆動されるこ
とにある。この速度差の大きさと紙の剛性とに依存して
、しわの度合が変化する。この異なった駆動速度は、シ
ートがロール部材の間に形成されたニツプに入るときに
、過剰なトナーの山高さまたはシートの不整合から生じ
る。従って本発明の一般的は目的は複写機及び複製装置
によって作られる複写の品質を改良することである。

本発明の他の目的は、複写シートにトナー像を定着させ
るロール定着部材を用いる複写機または複写装置からの
複写シートのしわを最小にすることである。

本発明の更に別の目的は、少なくとも一定の定着部材を
、複写シートがその中央部より両端部の方が速い速度で
ロール間に形成されたニップを通過するよう設計された
加熱ロール定着部材を含む定着装置を提供することであ
る。

端的に言えば、前記目的は接触定着装置を提供すること
により達成される。

その装贋は１態様において、弾性バックアップロールと
協働してニップを形成するようになった金属製の加熱定
着ロール構造体を含んでおり、バックアップロールと定
着ロールとのニップを、トナー像を支持した基体が通過
して、トナー像が定着ロール構造体と接触するようにな
っている。本発明の１実施例において、一対の定着ロー
ル部材の１つを形成するバックアップロール構造体はコ
アを含み、このコアは比較的剛性でその軸の長さ全体に
亘り均一な直径面を有する。

前記コアにはェラストマー外層が取付けられており、こ
のェラストマー外層は均一な厚さを有する。そのため、
ロール構造体も縦方向の長さ全体にわたり均一な半径ま
たは直径を有するようになっている。しかしながら、上
記ェラストマー外層の硬度は、ロール部材の中央部より
も両端付近の部分において大きくなっている。このよう
にェラストマー層の硬度が、ロール部材の中央部よりも
両端付近の部分において大きくなっているので、ロール
部材の間にニップを形成するようロールの間に加えられ
た力は、ェラストマー層の硬度が最も大きい部分すなわ
ち両端扮付近のロール部材の表面をより４・さく変形さ
せる。

換言すれば、ロールの両端部付近の円周は、中央部の円
周よりも大きくなる。ロールの両端部の角速度は勿論中
央部のそれと同じであり、かつ前述したような延長部分
の差のために、その中央部においてよりも、両端付近の
ロール表面の方が所与の時間で、より速くニップを通過
しなければならない。従って、紙の両端部が中央部の速
度よりも速くニップの、ロールの両端部付近を通過しな
ければらならない。，以下、図面を用いて本発明の目的
及び利点を説明する。

電子写真複写方法は周知であるので、詳細な説明は省略
する。

本発明を完全に理解するために電子写真方法の説明が必
要だと考える人は、米国特許第３７１８１１６号明細書
及び米国特許第３７４５９７２号明細書を参照されたい
。第１図に示したように、本発明は加熱定着組立体１５
を包含し、この組立体は中空シリンダすなわちコア３１
を含む加熱ロール構造体３０を包含している。

中空シリンダ３１はその中空部分に配遣されてシリンダ
と共軸的に延びている適当な加熱素子３２を有する。加
熱素子３２は、シリンダの表面の温度を動作温度、すな
わち１２１．１℃〜２０４．４℃（２５びＦ〜４０ぴＦ
）まで上昇させる任意の適当な形式のヒータから成る。
たとえば、その加熱素子は石英ランプでよい。シリング
すなわちコア３１は複写材料上にトナー像を有効に定着
させることのできる任意の適当な材料から作られる。代
表的な材料は銅、陽極処理されたアルミニウム並びにそ
の合金、鍵、ステンレス鋼、ニッケル並びにその合金、
ニッケルメッキ銅及びクロムメッキ鋼である。最終の構
造体は３８１側〜７６．２凧（１．５インチ〜３．０イ
ンチ）の外径を有し、２５４豚〜斑１帆（１０インチ〜
１５インチ）の長さを有する。前記構造体にはピーク電
力５００Ｗ〜２５００Ｗ、平均電力３００Ｗ〜２０００
Ｗ、及び予加熱用の電力７５Ｗ〜２５０Ｗの電力を必要
とする。加熱定着ロール構造体の表面は、米国特許第３
３２７０９６号明細書に記載の方法で定着ローラの表面
にサーミスタプローブ（図示せず）を接触させることに
より、定着ロールの表面温度を制御するのが好ましい。

加熱定着装置組立体１５はバックアップロール組立体３
３を包含し、このロール３３は加熱定着ロール構造体３
０と協働してニップ３４を形成している。

このニップ３４は複写紙又は基体３５がこれを通過して
トナー像３６が加熱身壱着ロール構造体３０と接触する
ようになっている。バックアップロール構造体は、鋼等
の適当な硬質材料から作られた剛性コア３８から成って
いる。次に、第２図ないし第３図に本発明と関連のある
参考例を示す。

まず第１の参示例では、第２図に図示されるように、剛
性コア３８は縦軸に沿って不均一な横断面を有し、この
不均一性は以下に述べられることを目的としている。ェ
ラストマー材料４０の層がコア３８の外面に接合され、
それによってバックアップロール構造体３３を表わす単
一構造体を形成する。ェラストマー層４０を形成する代
表的な材料はシリコーンゴム、フツ化シリコーンゴム及
びバイトン（Ｖｉｔｏｎ）である。バイトンはイー、ア
イ、デュポン（Ｅ．１．Ｄ岬ｏｎｔ）社の登録商標であ
る。第２図からわかるようにェラストマー層は縦鞠に沿
って不均一な横断面を有し、その横断面はコア３８の横
断面を補足するようなものであって、これにより同じ軸
に沿って均一な横断面を有するバックアップロール構造
体を形成する。定着装置組立体３０１こ従釆の方法で負
荷力を加える手段（図示せず）は平均３．５ｋ９／地〜
１０．５ｋ９／地（５岬ｓｉ〜１５のｓｉ）の圧力を生
じる。

バックアップロールの硬度は、５／１０００〜１００／
１００の砂の「接触時間（ｄｗｅｌｌｔｉｍｅ）」が前
記圧力の範囲内で負荷力によって得られるように選ばれ
ている。「接触時間」はロールの表面速度に対するニツ
プの長さの比に比例している。一定の角速度では、表面
の速度はロールの直径に依存して変化する。たとえば５
０．８肋（２インチ）の定着ロールの場合には、０〜７
６．２仇／秒（０〜３０インチ／秒）の速度が得られ、
７６．２柵（３インチ）の定着ロールの場合には、０〜
１１４．３仇／秒（０〜４５インチ）の速度が得られた
。従って、前記「接触時間」は「接触時間」の関係因子
の１つまたは他のまたは両方を変化させることにより得
られうろことが明らかである。ショアＡ硬度２０〜９０
が満足な結果を与えることがわかつている。第２図から
わかるように、ヱラストマー材料４０のロール構造体３
３の中央部における厚さは、ロール構造体の両端部付近
の部分よりも厚い。

従つて、ニツプ３４を形成するよう加えられた力は、ロ
ール３３の、中心部よりもロールの両端部に近接する部
分の表面をより大きく延伸させる。このことから、ロー
ル構造体３３の、中央部よりも両端部付近の表面が所与
の時間に、より遠くニツプを通過するようになり、この
ことは複写紙の中央部に与えられた速度よりも速い速度
で複写紙の両端部がニツプ３４を移動通過することとな
る。バックアップロール構造体３３は、非円筒状の型で
コア３８上にェラストマー層４０を一体成型することに
より作られ、それによって均一な横断面を有するロール
構造体を形成する。

最終のロール構造体は直径約５０．８欄（２インチ）で
、その内ェラストマ−厚さはその中央部において５．５
９側（０．２２インチ）、両端部で５．雌肋（０．２イ
ンチ）であるのが好ましく、。−ルの長さは３８１肌（
１５インチ）であることが好ましい。ロール構造体３３
には、動作位置においてロール構造体３３を回転可能に
支持する一対の軸端４２が設けられている。第２の参考
例では、第３図に図示されるように、第２図に図示され
たバックアップロールの変形例は、コア４４とェラスト
マ一層４６とから成り、これらは、ロール構造体３３に
対して全体寸法及び外部寸法において同一で且つコア材
料及びェラストマー層材料も同一または類似材料から成
る単一のバックアップロール構造体４８を形成している
。コア４４は第２図のコア３８と異なる形状を示すがロ
ール機造体３３に与えられたェラストマー材料に匹適す
る厚さのェラストマー材料が形成され、それによってロ
ール構造体３３と同じ機能を持つ。第２図及び第３図に
図示されたロール構造体でも本発明の目的は達成される
が、本発明ではこれとは別の構成をとっている。

第４図に本発明の実施例を示す。第４図に示された実施
例は、第２図及び第３図の参考例と異なり、縦軸に沿っ
て均一な横断面を有する剛性コア５２を有するロール構
造体５０から成る。ロール構造体５０は、５．雌肌（０
．２インチ）の位の厚さを有し、機軸に沿って均一な機
断面を有する。ェラストマー層５６はェラストマー層４
０，４６とは異なり、中央部における硬度がロール構造
体５０の両端部付近の硬度よりもかなり低い。たとえば
、層５６の中央部の硬度はシ９アＡ硬度６５であるが、
ロール構造体５０の両端部付近の層の硬度はショアＡ硬
度８０である。定着ロール構造体３０を作る前記材料は
、比較的高い表面エネルギー材料であり、その結果、そ
の表面と接触する加熱トナー物質が定着ロールの面を容
易に湿らせる。

従って、定着ロールと相互に作用し得る反発物質６０を
収容するためのため５８が設けられている。反発物質は
、室温において固体で且つ定着ロール構造体の動作温度
において比較的低い粘性を有する低分子量物質であるこ
とが好ましい。このような物質の例として、アラィドケ
ミカル株式会社（ＡｌｌｉｅｄＣｈｅｍｉｃａｌＣｏ
ｍｐａｎｙ）製のＡＣ−８ホモポリマーの名称をもつポ
リエチレンホモポリマーがある。好ましくはシリコーン
ゴムで成る計量プレード６２が従来の手段によってため
５８に取付けられ、計量ブレードの端６４が定着ロール
構造体に接触して定着ロール上で液状の反発物質６０を
計量する。

好ましい実施例では、厚さ１．５２４風（０．０６０イ
ンチ）、幅２５．４側（１．０インチ）及び長さ３８１
肋（１５インチ）のブレードが用いられている。このよ
うな構造の手段によって、０．１〜０．５ミクロンの厚
さの反発物質が定着ロ−ルの表面に加えられる。好まし
くは、スポンジゴムの一対の端シール６６が、ため５８
に反発物質６０を収容するよう設けられている。

１つあるいはそれ以上のストリツバーフインガ６８が固
着ロールから基体を取り除くよう設けられる。以上、本
発明の好ましい実施例を本発明に関連のある参考例と共
に図示、説明したが、種々の修正が本発明の精神から外
れることもなく当業者によって行なわれ得ることを理解
されたい。

たとえば、バックアップロール構造体の外表面を形成す
るェラストマー層をテフロン又はその類似の物質の、比
較的薄い層で覆ってもよく、または定着ロール構造体が
バックアップ構造体のロールと同機につくってもよく、
定着ロール構造体の表面温度を上昇させるようバックア
ップロール構造体に外部熱源が設けられてもよい。この
ような修正は本発明の範囲に含まれることを意図してい
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を適用可能な接触定着袋直の側立面図で
ある。第２図は第１図の線０−ｍこ沿った横断面図で本発明に
関連のある参考例を示すものである。第３図は第２図に
図示される定着部材の変形例で本発明に関連のある参考
例を示す横断面図である。第４図は第２図又は第３図に
図示される定着部材とは別の構造をもつ本発明の実施例
を示す、務断面図である。１５・・・・・・定着装置組
立体、３０・・・・・・ロール構造体、３１・・・…シ
リング、３２・・・・・・加熱素子、３３……バックア
ップロール構造体、３４……ニップ、３５……基体、３
６…・」・トナー、３８，４４．５５……コア、４０…
…ェラストマー層。（ＪＧ ′‘′６２ｒ′Ｇ３ ‘′Ｇ〆

Claims

【特許請求の範囲】

１トナー像を定着する接触加熱定着装置に用いるのに
適しており、かつ他の定着部材と共働して支持材料の両
端部が支持材料の中央部よりも速く前記定着部材との間
に形成されたニツプを通過するように支持材料を移動さ
せるロール定着部材において、実質的に均一な直径を
有する比較的剛性のコア部材と、前記コア部材の外表
面に接着されて単一のロール部材を形成する弾性層とか
ら成り、前記弾性層は実質的に均一な厚さを有し、かつ
その層の硬度は前記一方のロール部材の中央部よりも両
端付近の部分が大きいことを特徴とするロール定着部材
。