KR0132422B1 - 로울러를 구비한 정착장치 - Google Patents

로울러를 구비한 정착장치

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KR0132422B1
KR0132422B1 KR1019900016469A KR900016469A KR0132422B1 KR 0132422 B1 KR0132422 B1 KR 0132422B1 KR 1019900016469 A KR1019900016469 A KR 1019900016469A KR 900016469 A KR900016469 A KR 900016469A KR 0132422 B1 KR0132422 B1 KR 0132422B1
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하루오 나루세
이꾸오 가와까미
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야마지 게이조오
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Abstract

본 발명은 절연탄성층, 상기 탄성층에 형성된 절연 및 모울드방출 표면층, 그리고 상기 탄성층과 상기 모울드방출 표면층을 접착시키는 프라이머층을 포함하는 모울드 방출 탄성로울러를 제공하며, 상기 프라이머층은 저 저항의 재료를 포함하고 있다.

Description

로울러를 구비한 정착장치
제1도는 본 발명을 구체화시킨 정착장치의 개략단면도.
제2도는 제1도에서 도시된 실시예에서 채택된 가압로울러의 단면도.
제3도는 종래 정착장치의 단면도.
제4a도는 종래 가압로울러의 상태를 나타낸 개략도표.
제4b도는 제2도에서 도시된 가압로울러의 상태를 나타낸 개략도표, 그리고
제5도는 본 발명의 정착장치의 또다른 실시예의 단면도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 가열로울러 2 : 가압로울러
3 : 할로겐 히이터 4 : 써어미스터
6: 프라이머층 7 : 피복러버층
12 : 구동기어
[기술분야]
본 발명은 탄력성 및 몰드해제능력이 우수한 로울러에 관한 것이며, 더욱 상세히는 여기에 압력을 작용시킴으러써 토너 화상을 정착하는 정착 로울러와 이러한 로울러를 이용하는 정착장치에 관한 것이다.
[배경기술]
다양한 화상 정착 장치가 제안되고 사용되어 왔음에도 불구하고, 열효율성을 고려하면 제3도에서 도시된 바와같이 적어도 상기로울러의 하나에 열원을 갖춘 짝지워진 로울러로 구성된 소위 열로울러 정착장치가 현재에 주로 사용되고 있다. 이러한 정착장치에서, 열원 ( 3 ; 이 경우에 할로겐램프)을 갖추고 미정착 토너와 접촉하는 가열로울러(1) 와 통상 탄성층을 갖춘 가압로울러(2) 가 적절한 닙폭으로써 가압 접촉 상태로 유지되며, 화살표방향으로 구동부재 (도시되지 않음) 에 의해 회전된다. 가열로울러(1) 의 표면온도는 써어미스터(4) 에 의해 검출되고 적정치로 유지된다. 미정착 토너화상을 담고 있는 기록쉬트가 상기 짝을 이룬 로울러사이를 통과하면서, 상기 열용융 토너가 그 기록쉬트상에 열과 압력에 의해 정착된다. 열원을 구비한 정착로울러와 함께 토너의 직접적인 접촉 때문에 이러한 장치에서 열전도가 다른 정착방법에서 보마 매우 양호하다. 그러나 이러한 가열로울러 정착방법은 오프셋 현상, 즉 로울러상의 토너전달과 연관에 있다. 상기 오프셋 현상은 가열로울러의 표면온도의 하강에서 일어나는 저온 오프셋팅과 상기 표면온도의 상승에서 일어나는 고온 오프셋팅을 포함하는 온도요인과 그리고 로울러의 표면 전위와 토너의 대전 사이에서 인력 또는 반발력으로부터 초래되는 정전인자에 의해 야기된다.
상기 온도인자는 가열롤러의 표면온도의 정확한 제어에 의해 제거될수 있지만, 정전인자는 제거되기 어렵다. 가령로울러의 표면전위를 감소시키기 위하여, 가열로울러의 표면층을 저 저항재료로 구성되며 상기 표면층을 접지시키는 것이 제안되었다. 가압로울러의 표면은 토너용으로 우수한 방출능력을 가지는 것이 또한 요구되며 만족스러운 닙을 형성하기 위하여 압력하에서 가요성을 가지는 것이 또한 요구된다. 상기 가열로울러와 압력접촉상태로 유지되는 상기 가압로울러는 마찰대전에 의해 또한 대전될수 있으며, 토너의 정전 오프셋팅이 발생될수 있다.
그러나 만약 저 저항의 재료가 대전을 방지하기 위하여 가압로울러의 표면층에 내재되어 있으면, 그 로울러 표면의 방출능력이 손상되므로 가압로울러의 표면이 많은 쉬트의 정착후 토너부착에 의해 오염된다. 더욱더 악화된 경우에는, 로울러 표면상의 토너가 복사쉬트의 뒷면상에 다시 오프셋 되며, 따라서 상기 뒷면을 오염시킨다. 이러한 현상은 가압로울러가 정착후 토너가 접촉되는 이면, 즉 양면 화상정착장치 및 가압로울러용 세정장치를 갖추지 못한 장치에서 특히 분명하게 나타난다. 이 때문에 대전제거 브러쉬가 채택되지만, 이러한 브러쉬는 로울러의 닙에서 대전발생을 방지하는 충분한 효과를 제공할수 없으며, 브러쉬가 토너 또는 페이퍼 더스트로써 오염될 때 대전제거 능력을 상실한다.
[발명의 개요]
본 발명의 목적은 한정된 표면전위를 갖춘 탄성로울러를 제공하는데 있다.
본 발명의 또다른 목적은 표면의 몰드 방출능력 저하가 없으며, 로울러의 표면의 대전을 억제할수 있는 탄성로울러를 제공하는데 있다.
본 발명의 또다른 목적은 방출층을 탄성층에 부착시키는 프라이머층이 저 저항치로 될 수 있는 탄성로울러를 제공하는데 있다.
본 발명의 또다른 목적은 토너의 정전 오프셋팅될 수 있는 가열로울러의 정착장치를 제공하는데 있다. 본 발명의 또다를 특징은 하기 설명으로부터 더욱 분명하게 될 것이다.
[바람직한 실시 예의 설명]
이제 본 발명은 첨부된 도면에 도시된 실시예에 의해 상세하게 설명되어질 것이며, 여기에서 동일기능을 갖는 성분은 같은 부재번호에 의해 표시된다. 제1도는 본발명의 정착장치의 실시예의 단면도이며, 여기에서 가열로울러(1) 는 도전코어( 스테인레스강, 알루미늄등 ) 와 그 위에 형성된 카아본 블랙과 같은 저 저항재료를 포함하는 테트라 플루오로 에틸렌 수지층으로 구성되어 있다.
가열로울러(1) 는 할로겐히이터(3) 가 그 내부에 구비되고 정착 장치의 측판 (10.10')상에서 가열저항전도 수지부재(8,8') 와 보올베어링(9,9') 의 수단에 의해 회전식으로 지지된다. 상기 로울러가 측판을 넘어서 먼쪽(제1도에서 좌측)으로 뻗어있으며, 금속 코어는 열저항 절연수지로 이루어진 기어(11)로써 끼워맞춤된다. 상기 기어(11)는 구동부재 (도시 되지 않음) 의 구동기어 (12)와 맞물리며, 로울러 (1)를 회전시키는 작용을 한다. 한편, 가압로울러 (2)는 미끄럼 베어링(13,13')에 의해 측판 (10,10')상에 회전식으로 또한 지지된다. 이 가압로울러는 가압부재 (도시되지 않음) 에 의해 발휘되는 적절한 압력에 의해 가열로울러 (1)에 가압되며, 상기 가열로울러 (1)에 의해 회전된다. 제2도는 제1도에 도시된 실시예의 가압로울러의 단면도이다.
무필러 순수불화수지 (예를들면 펄플루오르 알콕시(PFA)수지) 층(20)이 프라이머층(6)에 의해 절연러버층(7) (이것은 바람직하게 실리콘 러버를 구성되지만 불화고무 또한 불화고무와 실리콘러버의 혼합체로 구성될수 있다.) 상에 접착된다.
프라이머 (6)는 저 저항재 (예 : 카아본 화이버, 흑연 위스커, 실리콘 카바아이드 화이버, 실리콘 아바이드 위스커, 산화티타늄과 같은 금속 산화물, 또는 니켈)가 체적저항을 101Ω·㎝ 또는 이 히하로 감소시키기 위하여 혼합된 러버 혹은 수지 접착제로 이루어져 있다. 러버층을 금속코어 (14)에 집착시키기 위하여 상기 언급된 프라이머 (6)와 같을 수 있는 프라이머(6')가 도한 채택되지만 저항 금속은 아니다. 제1도에 도시되지 않을지라도, 표면온도를 검출하는 써어미스터(4)와 세정웨브(5)가 제3도에서 도시된 가열로울러와 접촉하게 된다. 하기에서 프라이머층 (6) 이 절연된 참조예와 비교하여 제1도에 도시된 실시예의 작용을 설명한다.
표1은 정렬된 사무형원고로부터 얻어지는 연속적인 60장의 복사에 있어서 토너오프셋팅 양에 의해 종래 가압로울러를 이용하는 경우와 본발명의 실시예를 바교한 것이다. 이 비교에 있어서, 정착작동은 미 정착토너 화상상에서 행해지며, 양으로 대전된 토너로써 음으로 대전가능한 유기 광전도성 부재를 현상시킴으로써 형성되어, 기록쉬트상에 전달된다.
표 2는 표 1에 도시된 실험에서 채택된 가압로울러의 표면상태를 도시한다.
표 2에 도시된 바와같이, 절연프라이머를 이용하는 로울러가 수천볼트로 양으로 대전되는 동안 본 실시예의 로울러는 최고 +400V 최소 200V로 대전된다.
이 결과는 양으로 대전된 경햐을 가진 가압로울러가 양으로 지나치게 대전될 수 있다는 것을 표시하고 있다. 한편, 로울러와 마찰 접촉되는 전달쉬이트와 토너도 동일한 (양) 극성으로 대전된다.
다라서 토너가 가압로울러로부터 강한 정전 반력으로 인하여 가열로울러에 가압되며, 완전히 용융될지라도 전달쉬이트로부터 분리되어 그 가열로울러에 오프셋된다할수 있다. 이러한 경향은 자연히 양으로 대전된 토너에 더욱 뚜렷하다. 그러나, 프라이머층 (6)내에 저 저항재료를 포함하고 저 표면전위로 특정지워지는 본 실시예의 가압로울러는 토너가 가열로울러(1) 쪽으로 가세되도록 하는 정전반력이 방지되며, 이에 의해 토너의 오프셋팅을 감소시킨다.
절연 러버층과 표면방출층 사이에 저 저항 프라이머층을 위치시킴으로써 가압로울러의 표면전위의 감소가 하기 방법으로 분석될수 있다.
절연 프라이머를 채택한 로울러는 제4a도에 도시된 축전기 모델로 대표될수 있는 반면에 본 실시예의 로울러는 제4b도에 도시된 축전기 모델로 대표될수 있다.
절연 프라이머를 채택한 로울러 (제4a도) 의 모델과 비교할 때, 본 실시예 (제4b도)의 로울러 모델은 분산된 저 저항재료가 존재하기 때문에 비교적 소형두께의 캐패시턴스를 갖추게 되며, 이에 의해 캐패시턴스 (C)는
로 증가되며, 여기에서 d는 캐패시터의 두께, ε는 유전상수, 그리고 S는 면적이다.
같은 대전량이 이 축전기에 제공될 때, 후자의 모델, 즉 본원의 모델은 다음에 따라 더 낮은 전압 (V)를 표시한다.
여기에서, Q는 전하량이고 C는 용량이다. 따라서, 후자모델은 저 표면전위를 보여준다. 표면절연 및 방출충의 불화수지로 구성되는 경우에 있어서, 이의 두께 50μ보다도 같거나 또는 더 작은데 그 이유는 이보다 큰 두께는 내부탄성을 약화시키기 때문이다.
프라이머 층의 저항성은 103Ω·㎝이하이며, 더욱 바람직하게는 10Ω·㎝이다. 하기에서 상기 실시예를 단면으로 표시한 정착장치를 도시한 제 5도를 참조로한 또다른 실시예가 표시되어 있다.
정착로울러 (1)의 표면온도를 검출하는 써어미스터 (4)가 구비되며, 온도제어회로 (도시되지 않음)가 상기 써어미스터로부터의 출력에 따른 할로겐램프에 공급되는 전류를 제어하며, 이에 의해 소정온도에서 정착로울러 (1)의 표면을 유지시킨다. 정착로울러 (1)와 가압로울러 (2)에 의해 형성된 닙근처에서, 상기 정착로울러 (1)와 접촉 유지된 분리 핑거 (6)가 구비되어 있다. 본 발명의 정착 로울러 (1)가 고열전도성의 스테인레스강 또는 알루미늄으로 이루어진 금속코어(1c) 및 프라이머 층(1b)에 의해 상기 코어 (1c)에 접착되는 무필러 순수 테트라플루오르 에틸렌알킬비닐레테르코폴리머(PFA)수지로 이루어진 두께 15 내지 70 ㎛의 두께를 가진 방출층 (1a)으로 구성된다.
정착된 기록쉬이트는 스프링과 같은 가압부재 (도시되지 않음) 에 의해 정착로울러 (1) 주변의 소정위치에서 가압접촉되는 분리핑거 (6)에 의해 정착로울러 (1)로부터 분리된다.
가압로울러 (2)는 금속코어 (2d), 여기에형성된 절연러버층 (2c), 및 무필러순수 불화수지 (예 : 필플루오로 알콕시(PFA)수지 ) 로 구성되고 프라이머층 (2b)에 의해 상기 러버층 (2c)에 접착되는 표면 방출층 (2a)로 구성되어 있다. 상기 러버층 (2c)는 바람직하게는 실리콘 러버, 또는 불화러버와 실리콘러버의 혼합체로 구성될수 있다. 프라이머 (2b) 는 저 저항성 재료 ( 예 : 카아본 화이버, 흑연 위스커, 실리콘 카바아이드 화이버, 실리콘 카바아이드 위스커, 산화티타늄 또는 니켈)가 106Ω·㎝ 또는 이 이하의 체적저항성을 감소시키기 위하여 혼합된 러버 혹은 수지 접착물질로 이루어져 있다. 상기 설명된 구조를 갖는 가압로울러는 100V를 초과하지 않는 표면 전위 (양 또는 음)를 나타내며, 표면의 방출 능력을 손상시키지 않고 정전 토너 오프셋팅을 완벽하게 방지할 수 있다. 하기에 본 발명의 또다른 실시예가 여전히 설명될 것이다.
이 실시예에서 ,정착로울러는 상기 실시예에서 채택된 순수 PFA수지로써 코팅된 로울러와 같으며, 가압로울러는 제5도에서 도시되는 바와 같이 30 내지 50 퍼센트의 양으로 상기 설명된 저 저항성의 재료를 포함한 전도성 실리콘러버로 구성된 탄성층 (2c) 와 순수 PFA수지로 구성된 표면 방출층 (2a)를 가지고 있다.
탄성층의 양측면 상의 프라이머층은 통상의 절연 재료로 구성된다.
또한 이 실시예에서, 가압로울러의 표면은 크게 대전되지 않으며 정전 토너 오프셋팅이 방지된다.
하기에서 제 4실시예가 설명되는데, 제 2실시예에서 설명된 정착로울러의 금속코어를 지지하는 절연재료는 전기 절연로되며, 베어링(9)은 절연재료로 구성된다.
정착로울러에는 토너의 것과 같은 극성의 바이어스 전압이 주어진다.
가압로울러는 절연 및 방출 표면층을 가지며, 상기 표면층을 탄성층에 접촉하는 프라이머층이 저 저항성 재료를 포함하는 전도성 프라이머로 구성된다.
정전 토너 오프셋팅을 방지하기 위하여 정착로울러에 대해 토너의 것과 같은 극성의 바이어스전압으로써 공급하는 것이 효과적인 것으로 이미 공지되어 있지만, 상기 방지 효과는 가압로울러가 대전되지 않기 때문에, 본 실시예에서 보다 더 고양되지 않는다. 또한 가압로울러의 표면이 절연되고 대전전달되지 않기 때문에, 정착로울러에 공급되는 바이어스전압에 아무런 영향을 미치지 않으며 매우 안정된 작업성능이 유지될 수 있다. 하기 표 3은 참고예와 본 발명의 제 2내지 제 4 실시예에서 쌍을 이룬 로울러상에서 상기의 오프셋 테스트와 표면 전위 측정치를 표시한다.
보통의 원본의 서류 및 음으로 대전된 토너가 채택되며 그 결과치는 100 쉬이트를 연속적으 로 통과시킴으로써 얻어진다. 표3에서 F는 정착로울러를 표시하며, P는 가압로울러를 표시한다.
표 3은 본 발명의 실시예의 오프셋 방지효과가 종래의 기술의 것보다도 훨씬 우수하며, 로울러의 전위가 낮고 안정된 것을 표시하고 있다. 정착로울러의 표면상의 순수 PFA의 사용은 마찰저항 및 방출능력을 유지하여서, 안정된 작업성능이 장기간에 걸쳐서 발휘될수 있다.
하기에서 본 발명의 제 5실시예가 나타나 있으며, 여기에서 정착유니트의 구조가 제 5도에서 도시된 것과 같다.
본 실시예의 정착로울러 (1)는 스테인레스강 또는 알루미늄과 같은 고전열 전도성의 재료로 이루어진 금속코어(1c)로 구성되어 있으며, 방출층 (1a)은 저저항의 재료, 예를들면, 카아본블랙, 카아본화이버, 흑연위스커, 실리콘카아바이드 화이버, 실리콘 카아바이드 위스커, 산화티늄과 같은 금속산화물, 또는 니켈등을 20 내지 40%의 양으로 그리고 테트라플루오로에틸렌 알킬비닐에테르 코폴리머수지(PFA)를 5내지 15%의 양으로 구성되며, 러버 또는 수지접착재료 구성된 프라이머층(1b)에 의해 상기 금속코어에 부착된다.
상기 방출층 (1a)은 여기에 혼합된 저 저항의 재료가 존재하므로 10 내지 10 Ω·㎝ 의 체적저항성을 가지고 있다.
가압로울러 (2)는 금속코어 (2d), 여기에 형성된 절연러버층 (2c), 및 프라이머층 (2b)에 의해 상기 절연 러버층 (2c)에 접착된 무필터순수 절연 분화수지 ( 예 : 퍼플루오르 알콕시(PFA) 수지 ) 로 이루어진 표면방출층 (2a) 으로 구성된 이것은 제 2실시예에서 체택된 가압로울러와 같다.
또한 이 실시예는 제 1실시예에서 정착로울러의 표면층이 저 저항재료의 출연으로 인하여 제4도에서 도시된 축전기 모델에서 전극과 같은 기능을 하기 때문에 우수한 대전방지효과를 제공한다. 하기에서, 본 발명의 제 6실시예가 표현되며, 여기에서 정착로울러는 제 5실시예의 것과 같다.
가압로울러에서, 금속코어상의 탄성층 (2c)은 30 내지 50%의 양으로 저 저항의 재료를 혼합함으로써 체적저항이 10 Ω·㎝ 로 감소된 도전성 실리콘 러버로 구성되고, 표면방출층은 순수 PFA수지튜우브로 구성된다. 탄성층의 양면에서 프라이머층은 절연되어진다.
또한 이 실시예에서, 가압로울러는 크게 대전되지 않으며, 토너 오프셋팅이 방지된다. 하기에서 ,본 발명의 제 7실시예가 표현되어 있다. 이 실시예에서, 제 4실시예에서와 같이, 정착로울러는 전열절연부슁에 의해 지지되며, 토너의 것과 같은 극성의 바이언스전압이 제공된다.
가압로울러에서, 저 저항의 재료가 표면절연 방출층과 절연탄성층사이의 프라이머층에 적용되며, 이에 의해 상기 프라이머층의 체적저항을 10Ω·㎝ 이하로 감소 시킨다.
하기 표 4는 본 발명의 기준예시와 제 5내지 제 7실시예에 관하여 짝을 이룬 로울러의 오프셋 테스트 및 표면의 결과를 도시하고 있다.
표 4에서의 결과치는 정전토너 오프셋팅을 방지하는 본발명의 실시예의 효과가 기준예시의 것보다 훨씬 더 우수하며 로울러의 표면정위는 낮고 안정되어 있음을 표시한다.
표면층에서 저 저항의 재료를 포함하는 불화수소의 반도체 방출층 때문에, 정착 로울러는 매우 낮은 전위를 나타내며, 이에의해 정전토너 오프셋팅을 방지할수 있으며, 특히 양으로 대전된 토너가 채택될 때 효과적이다.
상기에서 본 발명은 바람직한 실시예에 의해 나타나있지만 본 발명은 이러한 실시예로 제한되는 것은 아니며, 하기 특허청구범위의 범위와 정신내에서 매우 다양한 수정이 가해질수 있다.

Claims (5)

  1. 정착장치에 있어서, 미정착 화상과 접촉되는 정착로울러(1) ; 상기 정착로울러와 인접하여 닙을 형성하는 가압로울러(2)를 포함하는데, 상기 가압로울러는 코어부재(14, 2d) ; 상기 코어부재상에 제공되는 전기적으로 전연된 러버층(7, 2c) ; 상기 러버층 상에 제공되고, 전기적으로 플로오팅된 103Ω·㎝ 이하의 체적저항을 갖는 저 저항층(6,2b) 및; 상기 저 저항층상에 제공되고, 15내지 70㎛의 두께를 갖는 전기적으로 절연된 표면층(20a, 2a)을 포함하는 것을 특징으로 하는 정착장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 저 저항층은 프라이머층인 것을 특징으로 하는 정착장치.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 저 저항층은 10Ω·㎝ 이하의 체적저항을 갖는 것을 특징으로 하는 정착장치.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 러버층은 실리콘 러버로 구성되고, 상기 표면방출층은 불화수지로 구성되는 것을 특징으로 하는 정착장치.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 불화수지는 PFA인 것을 특징으로 하는 정착장치.
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