JPS63223769A - 粉体像の定着方法 - 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】 イ１発明の目的 （産業上の利用分野） 本発明は、電気絶縁性の被膜を有する導電ベルト上に密
着搬送される紙の表面に保有されているトナー像を定着
する方法に係るものである。殊に粉体を転写する機能と
結合される場合には、トナーを使用した電子的記録方法
に応用されて大きな効果を発揮するものである。

（従来の技術） 従来、電子写真方法に主として使用されて来た粉体像の
定着方法は、大別して溶媒によるものと、加熱によるも
のがあり、加熱によるものが主流となっていて、この加
熱方式は、又更に３種に大別され、所謂オーブンによる
もの、加熱ロールによるもの、赤外線によるものに分け
られる。オーブン法は古典的で現在は殆ど使用されてお
らず、加熱ロール法が現在の主流を占めているもので、
ロールを加熱するには赤外線ランプを使用する場合が多
いものである。

（発明が解決しようとする問題点） しかし、前記した加熱ロール法は、被定着体がローラの
間を通過している短時間内に熱を受容し、被定着体の表
面に保持されている粉体像を加熱溶融して被定着体に定
着しようとするものであるから、定着ローラはかなり大
きな熱量を持つものとなる。特に高速の記録系では熱を
受容する時間が短縮されるためにこの傾向はますます激
しくなり、熱ロールの径を大きくしたり、肉厚を厚くし
たりする結果となり、満足すべきものではない。更に加
熱ローラを加熱する方法として現在は、一般に熱ローラ
内に赤外線ランプを入れる方法が採られているが、かな
りの熱容量を持ったロールを間接的に赤外線で加熱する
ものであるから、効率の良い方法ではなく、全体系とし
ての立ち上がりも悪い。赤外線を使用する系は、使用さ
れるトナーが黒と言った赤外線吸収の高いものである事
を利用して、トナーが直接赤外線を吸収して、言わばト
ナー自体が吸熱して溶融するものであるから効率゛は良
い。現在高速で働く例えば、コンピュータアウトの様な
場合には、フラッシュ法が採用されるが、これは赤外線
を反射鏡の如きもので被定着物に集中して、大きな熱量
を短時間内に与える事ができるものである。しかし、か
かる方法といえども、困難事がすべて解消される訳では
ない。被定着体が殆ど紙であると言う事情から紙の保有
する水分は無視し難く、トナーの溶融に使用される熱量
より、紙を乾燥させるのに要する熱量の方が遥かに多い
と言うような場合すらある。ために単純に赤外線ランプ
を使用して定着を行おうとすると、転写前に紙の保管さ
れていた雰囲気が高温であると定着の不良が起ったり、
乾燥し過ぎると定着時に高温となり過ぎて、像を保持す
る紙の質的劣化が起り、甚だしい時には、黒部だけに紙
の焦げが起ったりする。このため過去において市販され
たほんの１．２の例で、ここに配慮したものがある９そ
れは赤外線定着を行う前に、１種のオーブントンネルを
設けたものであるが、紙を均一に加熱乾燥するという命
題を遂行するために、紙の腰を利用してオーブントンネ
ル内では紙が空中を走るようにすると言う極めて難しい
事をやり、そのお陰で赤外線ランプの容量が下がると同
時に、所謂ジャム検出したら直ちに赤外線ランプを切る
事により、ジャム時も紙が焦げることがないと言う良い
結果を得ている例である。

しかし、この方式も１種のオーブンを使用することから
宿命的に高い効率は得られず、又、ジャム発生の危険は
減少しないため、より簡単な構造である加熱ローラ法に
取って代わられる運命にあった。

本発明は、この現状に鑑みなされたもので、近時注目さ
れている電気絶縁性薄層をその表面に持って≠いる導電
ベルトによる転写搬送の技術に着目し、これに定着機能
を更に付加することにより、前記した従来の問題点が解
消される粉体像の定着方法を提供することを目的として
いる。

口９発明の構成 （問題点を解決するための手段） 本発明に関する方法は、基本的には電気絶縁性薄層を有
する導電ベルトのもつ固有の特性を利用すべく、これに
定着機構を付加して安定的な定着を行う方法であり、定
着搬送を行う電気絶縁性を有する導電ベルト自体を発熱
体として使用する様に発展させ得る。

その基本的な方法を第１図及び第２図の模型的断面図に
より詳述する。第１図において１は転写ベルトで、この
ベルト１は第２図の拡大断面図より明らかな通り、導電
性のベルト基体ａの表面に電気絶縁薄層すを一体的に設
けである。２，３はローラで、前記ベルトを懸張して給
紙方向へ駆動する。４はコロナ放電器で、前記ベルト１
の表面を始端において均一に帯電させる。５はブレード
で、前記ベルト１の表面から終端に於いて付着トナーを
清拭する。６は紙送りローラで、給紙台７の被転写紙８
を前記ベルト１へ送り込む。９は紙押えローラで、被転
写紙８を前記ベルト１へ密着させる。１０は感光体ドラ
ムで、前記被転写紙８に下部周面を接するように配設さ
れ、その周回に沿って感光層を励起するためのコロナ帯
電器１１と、潜像を形成するために光を照射する光源１
２と、前記した潜像を可視化する現像器１３と、前記ベ
ルト１を感光体ドラム１０に安定的に密着させる押付は
ローラ１４と、感光体ドラム１０上に残留したトナーを
清拭するブレード１５とを順次に配設したものであり、
前記各部材の動作は本発明自体ではないので、その詳述
は避けるが、要点のみについてを述べると、転写ベルト
１はその体積固有抵抗が１０４Ω−】程度のカーボン粉
末を練り込んだポリエステルエトラマーゴムを素材とし
て作られた厚さ０．３ｍのエンドレスベルトａの上に厚
さ３０μのポリエステル樹脂すを塗工したものである。

目的は充分な可撓性を持った導電層と絶縁層の組み合さ
れたエンドレスの転写ベルトにあるので、この例の材料
及び厚さに限定されるものではない。転写ベルト１の電
気絶縁層すの表面は、コロナ放電器４によって、例えば
プラス２０００ボルトに均一に帯電される。この電位も
一例であり、転写紙８の質及び転写するトナーにより変
わるが、転写すべきトナーの持つ帯電極性と逆の極性が
選択される。転写ベルト１の上に設けられた紙押えロー
ラ９と転写ベルト１の間に送り込まれた紙８は、ベルト
表面にある電荷により静電的にベルト１に吸収され密着
する。

この密着が面的であるので、紙はベルト１がら離れなく
なり、以後の搬送は、総てベルト１の動きに従うところ
となる。

感光体ドラム１Ｇ上での各部の働きは常識的であり、説
明を要さないが、コピーマシンの如く陽画を得ようとす
る場合には、Ｓｅ系の様なＰ型の感光体とマイナス帯電
のトナーを組み合わせれば、前記せるプラスの転写ベル
ト帯電で目的が達成されるし、感光体に例えば、機能分
離型のＯＰＣのＮ型感光体を使用した場合には、反転現
像を行うプリンター型システムが成立する。勿論、トナ
ーの極性を反転すれば逆の組み合わせができる。この様
に感光体表面に形成された粉体像は、次に、搬送されて
来た粉体像に押付はローラ１４の働きで紙に接し、コロ
ナ放電器４で転写ベルト１の表面に与えられた静電荷に
引かれて帯電粉体像は紙表面に転位し、所謂転写が完成
する。更に転写紙及び転写ベルトが図中左側に進行する
につれ、感光体ドラムと転写紙は次第に分離されるが、
このとき紙に対して静電的な束縛力が充分に働いている
ので、紙が怒光ドラム側に移ってしまう様なことは全く
なく、完全な分離が果たされる。この転写分離に於ける
効率の高さや確実さは他に類例を見ないが、本発明の範
囲ではないので、詳述はしない。転写が終了した紙はエ
ンドレスベルトの移動に従い定着部に移行する。以上は
本発明の詳細な説明するために表面に高電気絶縁性薄層
を有する導電ベルトの働きを説明するものである。

第１図の１６は、粉体像を保有する紙８の完全定着に先
立って予備的に加熱する１種のトンネルを形成する発熱
体を示すもので、例えば、電気的な面発熱体などが最も
容易に利用し得るが、他の方法であっても良く、これに
よる予備加熱ゾーンを通過する過程で、周囲温度が２５
℃であった場合に、紙表面が高々５０℃或いは６０℃に
加熱される程度の予備的な加熱が行われれば、紙に蓄え
られていた水分は蒸発し、次に来る本定着動作を妨げる
ことがなくなる。説明するまでもなく、このヒータ一部
は面であるので機械的設計さえ許せば、ローラで加熱す
るのと異なり、予備加熱の時間的余裕が与えられる。従
ってここに使用させるヒーターの発熱量は極めて少ない
ものでも充分に効果を発揮する。その実例は後に示す。

紙を暖めて水分を均一に除去することは可成り難しい技
術に属する。若し、単純に加熱された板の上に紙を走ら
せて目的を達しようとすると、′紙は決して滑らかに平
板状ではないので、部分的に熱板と接触する所を生じ、
その部分だけが加熱され、水分を失って収縮する。その
結果、非接触部は持ち上がり、ますます接触しにくくな
り、所謂チリメン状を呈することとなる。勿論この場合
は定着もチリメン状になるので、本発明の第一段の展開
は、前述した通り紙を強い静電束縛下において熱を加え
ることにより水分を除去し、前記した問題点を解消する
ことにあり、第二の展開は、図面第３図に概念図を示さ
れる通り、符号１．〜１５までは、第１図に示したもの
と同一であるが、定着部が相違する。即ち、定着部１８
は赤外線ランプＣが上部を反射板ｄにより覆われ、赤外
線を極めて狭い領域に集中する反射集光式として構成さ
れ、ここで与えられる赤外線はトナーに吸収されて熱に
変化し、トナーを中から溶かすために極めて効率が高い
ものであり、若し、ペーパージャムが発生した場合は、
直ちに回路が開くように考慮され、これにつれて予備加
熱部も停止するようになっていることが望ましい。定着
を終った転写紙は送りローラ１９にくわえられて機外へ
送り出されるようにしたものである。

次に第三段の展開は、粉体像を保持する紙が転写ベルト
に静電的に吸着体保持されている間に、赤外線によって
定着を完了してしまうものであるから、第４図に示され
る通り、符号１〜１５は第１図に示したものと同一であ
るが、定着部が相違する。即ち、定着部１９は近赤外線
ランプＣが反射板ｄにより上方を覆われていて、この定
着部１９は予備加熱部１６を兼ねるものである。この展
開に於いては転写ベルト】、自体が赤外線を吸収し、発
熱する事が本展開の目的ではなく、若し、転写ベルト１
が高温に成ると、素材の安定性、その他に種々の問題を
発生する。最も単純に光線を反射する材料としては酸化
チタンを絶縁体層に練り込んだものであって、この目的
のためには、例えば微小なアルミ片を練り込んだ場合で
も、更に精密には、導電ベルト表面に例えば、アルミの
如き金属メッキを施して、その表面に電気絶縁層を設け
たものが目的に非常に適しているものである。この展開
においても定着を終わった転写紙は送りローラ２０によ
って機外へ送り出されるものである。

（作　用） 前述の通りの本発明の方法の第一段の展開に於いては、
転写紙８が強い静電束縛を受けているので、予備加熱部
１６で強制的に熱的に水分を除去してもチリメン状を呈
する事も、スルメ状を呈する事もない。。かくして水分
を適切に除去された転写紙８は、細いローラ３に達する
と転写ベルト１が強く下方に曲げられ、その結果、紙８
は与えられている静電束縛にも拘らず、完全に転写ベル
ト１から分離して定着部１７に送られ、ここを通過して
粉体像の定着は完成する。言うまでもなく予備加熱部１
６で水分除去が行われているので、定着部１７のローラ
に与えるべき熱量は小さく、又、周囲の湿度と無関係に
安定的に動作するものである。

第２段の展開においては、転写ベルト１により粉体像を
保持される転写紙８は、予備加熱部１６により水分を除
去された後、小径ローラ３の働きにより、転写ベルト１
から分離されて直進し、反射板ｄにより集光される定着
部１８の近赤外ランプＣの直下を通過して、近赤外線の
加熱によって粉体像の定着を完了するものである。

第三段の展開においては。転写ベルト１により粉体像を
保持される転写紙８は、定着部１９が予備加熱部を兼ね
てベルト１の平面保持部に位置するため、静電的束縛に
より平面性を保持した状態に於いて、定着部１９を通過
して水分除去に引き続いて定着を完了するものである。

（実　施　例） 以下に本発明の詳細な説明する。

実施例１ 重量比２０％のカーボン微粉末を含有する厚さ０．３ｍ
、幅２２０　ｒｕｍ、周長４５０　ｒｒｔｍのポリエス
テルエストラマーゴムのエンドレスベルトを製作し、こ
の表面に厚さ３０μにポリエステルの薄層を塗工して転
写ベルトを得た。これを周速毎秒１００ｍｍで回した。

Ｓｅｉ光体とマイナス帯電トナーを使用して転写ベルト
表面の電位はプラス１５００ボルトとした。予備加熱部
の巾を７０ｎｕａとし、面ヒーターの電力を１００ワツ
トとして、テフロンコーティングされた定着ローラ内部
に設置される赤外ランプの電力を５００ワツトとして充
分に定着を行う事ができ、環境湿度が８０％に達しても
安定な定着が行われることが確認された。

実施例２ 実施例１と同一の転写ベルト及び予備加熱装置を使用し
、転写ベルトの移動速度も実施例１と同一にした。近赤
外線ランプとして、３００ワツトのハロゲンランプで有
効長２２０　ｍｍのものを使用した。相対湿度６５％、
温度２５℃の雰囲気内で電源をオン状態にした後、３０
秒で複写動作を開始した結果、１０秒以内に完全に定着
された複写を得、この動作は数１００回に亘り繰り返し
ても安定であった。

この転写ベルト走行を突然停止しても、０゜５秒以内に
ランプ回路が開くようにすれば、転写紙が焦げるような
変化は起きなかった。

又、雰囲気の相対湿度を８０％に上げて行われた実験に
於いても動作は安定であることが確認された。

実施例３ 実施例１及び２に使用されたと同一のカーボン微粉末を
練り込んだゴムベルトを用意し、この表面に重１１５％
の酸化チタン微粉末を混合したポリエステル樹脂を厚さ
３０μに塗工して得たものを転写ベルトとした。定着器
として４００ワツトの近赤外線ランプを第３図に示す如
く配置し、第１及び第２の実施例と同様に使用した結果
、３０秒以内の立ち上がり時間で湿度８０％から３０％
の範囲で安定的な定着が行われることが数１００コピー
を作ることで立証された。

以上の説明と３つの実施例によって第一〜第三の展開の
段階を示したが、これら総て導電体層表面に高電気絶縁
性薄層を一体的に設けた転写ベルトを使用し、その高電
気絶縁性薄層を帯電せしめ、その電荷により、感光体上
の粉体像を転写紙に転写すると同時に感光体と転写紙の
分離を行い、更に以降の紙搬送も行うという特徴を有す
る系において、転写後の粉体像を保有する転写紙が、転
写ベルトに静電的に吸着されている間に加熱することで
共通である。加熱の方式として１種のトンネル炉を使用
するか、或は赤外線加熱を使用するかは、目的に応じて
選択されるところである。例えば、第３例の近赤外線ラ
ンプを使用する代わりにトンネル炉を用いたとしても系
は成立するが、導電部の耐熱性には特別の考慮を払う必
要がある。又、予備加熱部を除いたとしても系は成立す
るが、安定性に於いて劣る。

以上の実施例に上げた材料およびその製作方法は、総て
説明を容易ならしめるための例を上げたに過ぎず、絶縁
材料が多種物質であっても、導電材料が多種物質であっ
ても、本発明の技術的範囲に包含されるものであること
は勿論である。

ハ１発明の効果 本発明に関する粉体像の定着方法は、転写ベルトにより
紙に静電的束縛を加えて加熱による水分除去と定着を計
るから、紙がチリメン状とならず平面性を保持して定着
を完了する。

転写紙の加熱時間が増大されて少ない消費熱景により完
全な定着が行われる。

等の特有の効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に関する方法の第一段の展開を示す模型
的概要図。第２図は同上に於ける転写ベルトの構成を示
す一部の拡大断面図。第３図は第二段の展開を示す模型
的概要図。第４図は第三段の展開を示す模型的概念図で
ある。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）導電層と電気絶縁性薄層からなる転写ベルトを粉
   体像の転写及び転写紙の搬送に使う電子写真において、
   粉体像を転写し終った前記転写紙が前記ベルト面に静電
   的に吸着されている間に熱を加える事を特徴とする粉体
   像の定着方法。
2. （２）特許請求範囲第一項におけるベルトが赤外線を反
   射するものであり、加熱方法が近赤外線照射であること
   を特徴とした粉体像の定着方法。