JP2005031618A - 溶融ステーションおよびトナー画像溶着方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 担体シートがニップを離れた後、担体シートおよびトナーが溶融ローラーから直ちにリリースされるようリリース特性を改善する。
【解決手段】 溶融ステーションの溶融ローラーとして、約５０〜約８０のショアＡ硬さと、低ぬれ性のフルオロカーボン熱可塑性ランダムコポリマー製組成物から構成された外部被覆とを備え、組成物はタンジェントデルタが約０．０１〜約０．１５で、重量ベースでコポリマーの約５〜約２０％のアミノシロキサンと約１．５〜約２．５％の、ビスフェノール残基を有する硬化剤とを含むコポリマーからなるものを、一方、加圧ローラーとして、溶融ローラーより小さな外径を有し、幅が約１８〜約２２ｍｍの溶融ニップが形成されるようそれに圧接状態で配置され、約２５〜約３３のショアＡ硬さを有し、コポリマー組成物からなる外部被覆を備えたものを用いる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、紙などの担体に熱軟化性トナーを溶着するのに用いられる、加圧ローラーおよび溶融ローラーを備えた溶融ステーションの改良に関するものである。また本発明は、トナーを担体に溶着するための方法に関する。本発明によって、溶融ローラーからの担体シートおよびトナーのリリース状況が改善される。

静電記録コピーをする場合、まず、静電潜像が光導電性面材のような第１次画像形成部材の上に形成される。そして、この静電潜像は、熱軟化性の熱可塑性トナーパウダーによってトナー画像となる。このトナー画像は、その後、担体すなわち紙やプラスチックなどからなるシートに転写される。続いて、このトナー画像は、溶融ステーションにおいて、熱、圧力あるいはその両方の作用で担体に溶着させられる。溶融部は、溶融部材群を備える。この溶融部材群は、一般的には、加圧ローラーおよび溶融ローラーのようなローラー対であるが、溶融ベルトなどが用いられることもある。溶融部で行われる必須の機能は、担体に画像を定着させるため、この担体上のトナー画像に熱と圧力とを加えることである。本明細書においては、「加圧ローラー」および「溶融ローラー」という用語は、溶融部で使用される２本のローラーを指すのに用いる。また、「ローラー対」といった場合、それは、担体シート上の潜像に、同様の加熱処理および加圧処理を施す溶融ベルトおよびそれに類する機構をも包含する。

普通、溶融工程は、当接ポイントに溶融ニップと呼ばれる圧接領域が形成される、互いに当接する一対のローラー間を、トナー画像が載った担体を通過させることによって行われる。このニップが形成されるようにするため、ローラー対を構成する少なくとも1本のローラーは、通常、可撓性あるいは柔軟性を備えた層を有している。トナーの一部を融かし、それを担体に転着する熱は、溶融ニップにおいて、ローラー対を構成する少なくとも1本のローラーからトナーに伝達される。溶融部材が被加熱ローラーの場合、一般に、加圧ローラーとしては、表面が平滑で、しかも弾力性および可撓性を備えたものが使用される。一方、溶融部材が、被加熱ローラーの周りを循環するフレキシブル無端ベルトのようなベルト状の形態である場合、通常、このベルトの外表面は、平滑で硬質なものとなる。

ほとんどの溶融部は簡易式のものである。それは、１回の作動で担体の一方側の面にのみトナーを付着させる。こうした溶融部においては、普通、２本のローラーのうちの一方が回転可能に駆動される。ゆえに、もう一方のローラーは、先のものとの摩擦接触によって回転可能に駆動される。同様に、熱も通常は、ローラー対を構成するローラーの一方にだけ加えられる。このローラーを一般に溶融ローラーと呼ぶ。被加熱溶融ローラーの外面を加熱するための熱は、それと接する１本あるいは２本以上の加熱ローラーを用いて加えられる。あるいは、この熱は、被加熱溶融ローラーに、その内部から加えられる。

加熱ローラーとして、さまざまなものが使用されてきた。このローラーの硬さは、良好な溶融結果を実現するために広い範囲で変化させられる。普通、溶融ローラーおよび加圧ローラーは、ポリジメチルシロキサンエラストマーのような好適な材料からなる柔軟な層を有している。

一般に、溶融ローラーは、周囲にローラークッション層が設けられた、ほとんどの場合は金属からなる中空シリンダーコアを具備する。こうしたクッション層は、通常、ポリジメチルシロキサンのような表面エネルギーの小さいシリコーンゴムあるいはシリコーンポリマーから構成される。これによって、トナーのローラーへの付着性、特に被加熱ローラー対への付着性が最小限に抑えられる。ローラーにトナーが付着する傾向をさらに低減させるため、そしてリースオイルがクッション層に接触するのを最小限に抑えるため、硬化させたポリフルオロカーボンポリマーやコポリマーで、クッション層の表面を被覆することも知られている。

上記クッション層は、金属、金属酸化物、金属水酸化物、金属塩、およびこれらの混合物などの無機粒子からなるフィラーを含有する。クッション層は縮合架橋ポリジメチルシロキサンのようなシロキサンエラストマーから構成でき、その場合、クッション層は金属酸化物フィラーを含有する。この種のクッション物質は、リリースオイルなどと接触している間は、きわめて安定性が懸念される。

こうした素材については、Ｊｉａｎｎ Ｈ．Ｃｈｅｎなどから本出願人に譲渡され、かつ２００２年３月２６日に発行された特許文献１（Ｃｈｅｎ‘８２９）、およびＪｉａｎｎ Ｈ．Ｃｈｅｎなどから本出願人に譲渡され、かつ２００２年３月１２日に発行された特許文献２（Ｃｈｅｎ‘３５２）に十分に詳しく開示されている。これらの特許は、この引用によって本明細書にその全体が組み込まれる。
米国特許第６，３６１，８２９号明細書 米国特許第６，３５５，３５２号明細書

また、熱可塑性フルオロカーボンポリマーやランダムコポリマーのようなさまざまなフルオロポリマーが、上記ローラーのリリース面となる被覆として有用であることも公知である。そうしたフルオロカーボン熱可塑性ポリマーや熱可塑性ランダムコポリマーのいくつかについては、その他さまざまな添加物質とともに、Ｊｉａｎｎ Ｈ．Ｃｈｅｎなどから本出願人に譲渡され、かつ２００２年４月１６日に発行された特許文献３（Ｃｈｅｎ‘８３３）、Ｊｉａｎｎ Ｈ．Ｃｈｅｎなどから本出願人に譲渡され、かつ２００２年３月２６日に発行された特許文献４（Ｃｈｅｎ‘８２８）、およびＪｉａｎｎ Ｈ．Ｃｈｅｎなどから本出願人に譲渡され、かつ２００２年８月６日に発行された特許文献５（Ｃｈｅｎ‘２４９）に開示されている。これらの特許については、この引用によって本明細書にその全体が組み込まれる。
米国特許第６，３７２，８３３号明細書 米国特許第６，３６１，８２８号明細書 米国特許第６，４２９，２４９号明細書

クッション層として、シリコーンゴムやシリコーンポリマーが広く用いられてきたが、それらはときに最外層として使用されることもあった。エチレンプロピレンジエンモノマーから構成されたゴムなどのような、ゴムフルオロエラストマーやゴムもクッション層物質として用いられてきた。ところが都合の悪いことに、多くの溶融工程において、トナーと直に接する溶融ローラー、特に被加熱溶融ローラーの外周面は、溶融処理中、リリースオイルで覆われる。こうしたリリースオイルは、一般に、シリコーンゴムやシリコーンポリマーにとって有害である。クッション層の外側を覆うポリフルオロカーボンポリマーやランダムコポリマーは、リリースオイルに対する抵抗性を持つことが知られている。また、ポリフルオロカーボンポリマーやランダムコポリマーは、トナーおよび担体から容易にリリースされる表面エネルギーの低い状態を実現し、先のものとは反対に、通常使用するリリースオイルには影響されない。

ローラーの保護に、こうした物質を使用しているにもかかわらず、多くの場合、担体シートが溶融ニップを通過する際に、シートおよびトナーが依然として溶融ローラーに貼り付く傾向を示すことは知られている。このシート保持力が過大であると、シートがローラーなどに巻き付いてしまうといった深刻な問題を引き起こす。このリリースに関する不具合がそれほど深刻ではなく、シートがエアナイフなどによって強制されるまでリリースされない場合でもやはり問題は生じる。こうした搬送不具合は、静電記録コピー装置の運用を著しく困難なものとする。上記のさまざまな物質が、こうした用途で用いられてきたにもかかわらず、シートが溶融ニップを通過した際の、溶融ローラーからの担体シートおよびトナーのリリース性能を向上させることができる技術の開発が待たれていた。こうした要求を満たすローラーの選定や開発、および加圧・溶融ローラーの外部被覆として用いるリリース特性が改善された物質の開発に向けて一連の努力がなされた。

本発明によれば、ローラーからの担体シートおよびトナーのリリース改善は、トナー画像を担体へ溶着させるための溶融ステーションであって、溶融ローラーと加圧ローラーとを有し、
前記溶融ローラーは、
約５０〜約８０のショアＡ硬さと、
所定の外径と、
低ぬれ性のフルオロカーボン熱可塑性ランダムコポリマー製の溶融ローラー被覆用組成物から構成された外部被覆とを備え、
前記組成物は、
タンジェントデルタが約０．０１〜約０．１５であるとともに、
重量ベースでコポリマーの約５〜約２０％のアミノシロキサンと、重量ベースでコポリマーの約１．５〜約２．５％の、ビスフェノール残基を有する硬化剤とを含むフルオロカーボン熱可塑性ランダムコポリマーからなり、
前記加圧ローラーは、
前記溶融ローラーの外径よりも小さな外径を有し、
前記溶融ローラーとの間に幅が約１８〜約２２ｍｍの溶融ニップが形成されるよう、前記溶融ローラーに圧接状態で配置され、
約２５〜約３３のショアＡ硬さを有し、
コポリマー組成物からなる外部被覆を備えてなることを特徴とする溶融ステーションによって実現される。

また、溶融ローラーからの担体シートのリリース改善は、担体が溶融ローラーへ貼り付く傾向を低減させるとともに動作の信頼性を向上させつつ、トナー画像を前記担体へ溶着させるための方法であって、溶融ローラーと加圧ローラーとを配置するとともに、
前記溶融ローラーは、
約５０〜約８０のショアＡ硬さと、
所定の外径と、
外表面と、
この外表面について長手方向の軸線と、
低ぬれ性のフルオロカーボン熱可塑性ランダムコポリマー製の溶融ローラー被覆用組成物から構成された外部被覆とを備え、
前記組成物は、
タンジェントデルタが約０．０１〜約０．１５であるとともに、
重量ベースでコポリマーの約５〜約２０％のアミノシロキサンと、重量ベースでコポリマーの約１．５〜約２．５％の、ビスフェノール残基を有する硬化剤とを含むフルオロカーボン熱可塑性ランダムコポリマーからなり、
前記加圧ローラーは、
前記溶融ローラーの外径よりも小さな外径と、
約２５〜約３３のショアＡ硬さと、
外表面と、
長手方向の軸線と、
前記外表面のコポリマー組成物からなる外部被覆と
を備え、前記溶融ローラーとの間に溶融ニップが形成されるよう、前記溶融ローラーに圧接した状態とし、
前記溶融ローラーと前記加圧ローラーとの間の担体シートを搬送するべく、ローラーの長手方向の軸線と直交する方向にローラーの外表面を移動させるため、前記溶融ローラーと前記加圧ローラーとを回転させることを特徴とするトナー画像溶着方法によって実現される。

図１は本発明の実施形態を示す略図、図２は本発明に係る加圧ローラーあるいは溶融ローラーとなるローラーの断面図、図３は既存の溶融ステーションにおける、担体シートが溶融ローラーからリリースされる領域の略図、図４は実施例２の試験結果を示すグラフ、図５は実施例３の試験結果を示すグラフである。

本発明にしたがって、溶融ローラーからのトナーおよび担体のリリース改善がなされた、トナー画像を担体へ溶着させるための溶融ステーションを開示する。この溶融ステーションは、溶融ローラーと加圧ローラーとを有し、前記溶融ローラーは、約５０〜約８０のショアＡ硬さと、所定の外径と、低ぬれ性のフルオロカーボン熱可塑性ランダムコポリマー製の溶融ローラー被覆用組成物から構成された外部被覆とを備え、前記組成物は、タンジェントデルタが約０．０１〜約０．１５であるとともに、重量ベースでコポリマーの約５〜約２０％のアミノシロキサンと、重量ベースでコポリマーの約１．５〜約２．５％の、ビスフェノール残基を有する硬化剤とを含むフルオロカーボン熱可塑性ランダムコポリマーからなり、前記加圧ローラーは、前記溶融ローラーの外径よりも小さな外径を有し、前記溶融ローラーとの間に幅が約１８〜約２２ｍｍの溶融ニップが形成されるよう、前記溶融ローラーに圧接状態で配置され、約２５〜約３３のショアＡ硬さを有し、コポリマー組成物からなる外部被覆を備えている。

請求項１の溶融ステーションは、圧接状態に保たれたローラー対を具備する。溶融ローラーあるいは加熱ローラーのいずれか一方は、機械的に回転させることができる。他のローラーは、この機械的に回転させられるローラーとの接触によって駆動される。

溶融ローラーは、ＡＳＴＭ（Ａｍｅｒｉｃａ Ｓｏｃｉｅｔｙ ｆｏｒ Ｔｅｓｔｉｎｇ ａｎｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ）Ｄ−２２４０によって測定された約５０〜約８０のショアＡ硬さを有することが好ましい。また溶融ローラーは、先にコポリマー組成物として説明した物質からなる外部被覆を有する。普通、この被覆は、ある選定されたサイズの金属コアを有し、その外表面の周囲にクッション物質が設けられてなるローラーに形成される。このコポリマー被覆用組成物は、適当に硬化した状態でクッション層の上に設けられる。

このクッション層は、引用などによって既に本明細書にその全体が組み込まれている上記特許明細書に記載された物質のいずれかからなるものであってもよい。使用される特定のクッション材料の選定や使用される特定のクッション材料の厚みの選定は、溶融ローラーあるいは加圧ローラーの望ましい硬さ次第である。本発明においては、溶融ローラーは上述した特性に加えて、それが所望の硬さを持つようにするクッション層をも具備することが好ましい。通常、溶融ローラーのクッション層の厚さは、約０．０５０〜約０．３００インチであり、これはさらに、厚さが約０．００１５〜約０．００３インチのコポリマー組成物の硬化層で被覆される。

こうしたローラーの製造方法に関しては、当業者によく知られている。普通、適切な方法によってコアの外周にクッション物質が配設され、その後、研磨あるいはその他の処理が施され、所望の形状や厚みを有するものとなる。コポリマー組成物は、普通、好適な溶媒に溶かされ、そして公知のスプレー法、浸漬法などを用いて、クッション層の外面に塗布される。ローラーにおけるコポリマー組成物の厚みは、溶液の粘度、スプレー時間、あるいはその他、所望の厚みを持つコポリマー組成物層を得るためによく知られている条件を変更することによって決まる。本発明では、溶融ローラーは加圧ローラーよりもいくらか大きな直径を持つことが好ましい。

加圧ローラーは、その望ましいショアＡ硬さが約２５〜約３５であり、クッション層の厚さが約０．１００〜約０．３００インチであることを除いては、溶融ローラーと同様にして形成される。好ましいクッション厚さは、約０．１８０〜約０．２２０インチである。

溶融ローラーは、通常、加熱システムを具備している。コアは、アルミニウムあるいは他の金属、エラストマー、プラスチックなどの、広い範囲のさまざまな材料からなる。クッション物質は、適当なシリコーンゴム、シリコーンポリマー、フルオロカーボンポリマーあるいはコポリマー、フルオロエラストマーなどから構成される。こうしたさまざまな物質は、引用によって既に本明細書に組み込まれているＣｈｅｎ‘２４９に開示されている。

こうした目的に用いられるものとして知られている上記物質およびその他は、当業者にとっては公知であり、選定される特定のクッション物質については、新規性は主張できない。選定されるベースクッション物質は、シリコーンレジンあるいはシリコーンゴムであることが好ましい。この物質は、所望のショアＡ硬さを得るのに十分な厚み分だけ用いられる。

トナー画像のリリースに適した、表面エネルギーの低い適当な物質から形成できるエラストマーが、ベースクッションの上に設けられる。その結果、トナー画像が、溶融ローラーによって担体から取り去られることはほとんどなくなる。

熱可塑性フルオロカーボンポリマーおよびコポリマーは、クッション物質上のリリース層として好まれる。クッション物質上のコポリマー組成物にとっての適切な厚みについては、上述したとおりである。

こうした物質は当業者には公知であり、Ｃｈｅｎ‘３５２およびＣｈｅｎ‘２４９に開示されている。こうした物質は、他の添加物、たとえばアミノシロキサン、金属酸化物、およびフルオロエチレンプロピレンのような光沢調節剤を含んでいることが好ましい。

好まれるアミノシロキサンは、硬化性アミノ官能性ポリジメチルシロキサンコポリマーである。それは、フルオロカーボン熱可塑性コポリマーとともに容易に硬化し、溶融部材のトナーリリース層としての使用に好適な被覆を形成する。好ましい硬化性アミノ官能性ポリジメチルシロキサンは、（アミノエチルアミンプロピル）メチル、（アミノプロピル）メチル、および（アミノプロピル）ジメチルといった物質を含んでいる。こうした物質は当業者には公知である。好ましい金属酸化物は、酸化亜鉛のような物質である。クッション層およびコポリマー組成物は両方とも金属酸化物を含む。

フッ化エチレンプロピレンのような光沢調節剤をコポリマー組成物に用いてもよい。その場合の光沢調節剤の量は、普通、０〜約４５％である。

コポリマー組成物が、重量ベースでコポリマーの約１．５〜約２．５％の、ビスフェノール残基を有する硬化剤を含んでいることは重要である。

硬化剤は、有機ホスホニウム塩を、この有機ホスホニウム塩１に対してジヒドロキシ芳香族系化合物約４の割合で配合したジヒドロキシ芳香族系化合物からなるグループの中から選ばれるのが望ましい。好ましい有機ホスホニウム塩は、塩化ベンジルトリフェニルホスホニウムである。

ジヒドロキシ芳香族系化合物は、ビスフェノールＡ、ビスフェノールＡＦ、ヒドロキノン、およびこれらを組み合わせたものを含むグループから選択される。これらの物質は、一般名称でよく知られている。しかし、より明確なものとするため、これらの物質個々の化学的名称を次に示す。ビスフェノールＡはヘキサフルオロプロピリデンジフェノール、ビスフェノールＡＦは４，４’‐イソプロピリデンジフェノール、そしてビスフェノールＳは４，４’‐スルフォニルジフェニルである。

ジヒドロキシ芳香族系化合物と塩化ベンジルトリフェニルホスホニウムとの比率は、１．５：１〜９：１まで変化する。

好ましいジヒドロキシ芳香族系化合物は、ビスフェノールＡ、あるいはビスフェノールＡＦである。

これらの物質については、ＣＵＲＥ５０硬化剤として販売されている製品を使用するのが最も簡便である。ＣＵＲＥ５０は、デュポン・ダウ・エラストマー社の商標である。この物質は、ビスフェノールＡＦと塩化ベンジルトリフェニルホスホニウムとの混合物で、両者の混合比は、前者約１に対して後者約４であると考えられる。上述したもの以外の物質も使用できるが、この物質は容易に入手でき、硬化剤として広く使用されている。

「低ぬれ性」という用語は、粘性率と弾性率との比率を意味する。この比率は、さらなる変化が担体のリリース特性に影響を与えない値であることが望ましい。通常、この値は約０．１５よりも小さく設定される。

本発明に係る組成物には、現存するこの種の組成物についての重大な改良が施されている。この組成物がローラーの外部被覆として用いられた場合には、リリース特性が改善される。前述したように、「ローラー」という用語は、溶融ベルトなどから構成される類似の接触面と同様、加圧ローラーおよび被加熱溶融ローラーの両方を意味している。外部被覆としてこの物質を使用することで、それから構成される面は、ほとんどの場合、同等の効果を奏する。

先に言及したように、こうしたローラーは、溶融ローラーとして望ましいクッション性を実現するため、普通、かなりの量のクッション物質を含んでいる。通常、クッション物質はシリコーンゴムあるいはシリコーンポリマーその他当業者によく知られた素材から構成され、適切な方法によって、溶融ローラーのインナーコアの外側を被覆するよう設けられる。その後、好ましいサイズおよび外形となるよう硬化処理および機械加工が施される。

未硬化コポリマーの分子量は、大体において適宜なものである。ただし、当業者にとってはよく知られたことであるが、分子量が過度に大きかったり、あるいは過度に小さかったりすると不具合を生じる。通常、このコポリマーの平均分子量は約１００，０００〜約２００，０００の範囲にある。

本発明に係る組成物を製造する場合、フルオロカーボン熱可塑性コポリマー、アミノシロキサン、硬化剤、その他好ましい添加物が混ぜ合わされる。続いて、この混合物は、たいていは約２６０℃〜約２７５℃の範囲にある選定温度にて、約０．５〜約３時間加熱することによって硬化させられる。

本発明に係る組成物を使用するにあたっては、通常は、コポリマー、アミノシロキサンおよび硬化剤を、ミルの中で、メチルエチルケトンのような好適な溶媒、あるいは当業者にとって公知な他の溶媒を用いて混ぜ合わせる。こうした用途に適切な溶媒の種類については公知である。混合後、この物質は直ちに、公知のスプレー法、浸漬法などを用いて、溶融ローラーのコアの周囲に存在するクッション層の外面に塗布される。その後、組成物を硬化させるのに望ましい温度で、好適な時間加熱される。

硬化した組成物は、約０．０１〜約０．１５、好ましくは約０．１〜約０．１２のタンジェントデルタを持つことになる。この組成物は、溶融ローラーの外部被覆となるわけであるが、それは、ニップからの担体シートのリリースをさらに容易にし、その結果、溶融部を通過する担体シートの流れが良好なものとなる。このリリース特性の改善によって、用紙の巻き付きが起きる傾向は低減される。

過去においても硬化剤は使用されてきたが、非常に狭い範囲に収まった硬化剤濃度（比率）が驚嘆すべき優れた効果を奏することは、これまで認識されることはなかった。たとえば、硬化剤が重量ベースでコポリマーの約１％未満の硬化剤濃度では、リリース距離の改善はみられないことがわかる。さらに、硬化剤が重量ベースでコポリマーの約２．５％より多くなる硬化剤濃度では、極めて急速にゲル化が起き、組成物溶液を用いてさらに被覆を行うという不利な点があり、かつ、被覆された溶融ローラーの外面の最終被覆の品質と分量にとって不利となる。

さらに、硬化させたコポリマー組成物のタンジェントデルタの値について、望ましくは約０．０１〜約０．１５、特に０．０１〜約０．１２である。よく知られていることであるが、タンジェントデルタ値は、特定の物質について、損失係数を弾性率で除することによって定まる。この値は、溶融ローラーから担体シートを剥離させるための物質の能力を非常に効率よく示し、信頼性も高いことが知られている。

「低ぬれ性」という用語は、粘性率と弾性率との比率を意味する。この比率は、さらなる変化が担体のリリース特性に影響を与えない値であることが望ましい。通常、この値は約０．１５よりも小さく設定される。

上述した特性の組み合わせにより、溶融ローラーからの担体シートのリリースが改善される。溶融ローラーは加圧ローラーよりもいくらか大きいことが好ましい。たとえば、溶融ローラーが約６インチの外径を有し、加圧ローラーが約３．５インチの外径を有する場合に、好ましい成果がもたらされる。本発明の範囲内で、さまざまな変形が可能である。だが、溶融ローラーは加圧ローラーよりもわずかに大きな外径を有していることが望ましい。

また、２本のローラー間に形成されるニップが約１８〜約２２ミリメーター（ｍｍ）となるよう、ローラー対は圧接状態で作動するようになっていることが好ましい。

図１に本発明の実施形態の概略を示す。この実施形態には溶融ステーション１０が示されている。この溶融ステーションは、加圧ローラー（その外径を図１中、１３で示す）１２および溶融ローラー１４（その外径を図１中、１５で示す）を具備する。いずれのローラーも、その中心を貫通し、かつ、回転方向と直交する長手方向の軸線を有する。熱溶融ローラー１４の外側には、加熱ローラー１６が設けられている。図示の加湿ローラー１８は、溶融ローラー１４からの担体シートのリリースを改善するため、溶融ローラー１４の外面にオイルを供給する。図示の紙経路２２は、用紙を溶融ニップに送り込み、通過させ、取り出すといった用紙の中継に必要な、さまざまな要素からできあがっている。溶融ニップについては特に符号を付していないが、加圧ローラー１２と溶融ローラー１４との間で、両者が当接する部位に形成される。その特性は、ローラーの硬さや、それに加える圧力により変化する。図示のエアナイフ２０は、溶融ローラー１４の表面の保持力をなくし、その回収が容易なものとなるよう、担体シートを送り出す溶融ローラー１４の表面に空気を吹き付ける。

図２に示すローラー（その外径を図２中、１１で示す）３０は、金属コア３２、その周囲に設けられたクッション層３４、さらにその周囲に設けられ、ローラー３０の表面３８を形成するリリース層３６を具備する。その表面エネルギーは低く、ローラー３０の表面から担体シートを容易にリリースさせるのに適している。一般に、本発明に係る加圧ローラーおよび溶融ローラーは両方とも、こうした構造が採用される。ただし、溶融ローラーについては、クッション物質を低減し、あるいはクッション物質を持たないようにしてもよい。

図３に、加圧ローラー面５２を備えた加圧ローラー５０の概略を示す。溶融ローラー面５６を備えた溶融ローラー５４は、この加圧ローラー５０に圧接している。これらのローラーはそれぞれ、矢印５８で示す方向に回転する。図示のエアナイフ６０は、矢印６４で示す方向に空気を噴出させるよう設置されたエアナイフノズル６２が組み付けられている。噴出した空気は、溶融ローラーから担体シートが分離するのを補助する。

溶融ローラーからの担体シートのリリース特性を定義するのに、しばしば用いられる指標をリリース距離と呼ぶ。図３において矢印７０で示すのが、このリリース距離である。リリース距離は、用紙６８が溶融ローラー５４からリリースされた際の、その端部とエアナイフの案内エッジ６６との距離として定義される。この距離がリリース距離と呼ばれるもので、できるだけ大きいほうがよい。

ここで記述した溶融ローラーおよび加圧ローラーの特性をもたらすコポリマー被覆用組成物の配合は、溶融ステーションにおいて、担体シートへトナー画像が効率よく溶着されるようになるだけでなく、担体シートがニップから排出された際の、トナーおよび溶融ローラーからの担体シートのリリースを著しく改善する。これは、かなり広い範囲の当業者にとって重大な改良であり、甚大な技術の進歩に貢献する。

以下の実施例によって、本発明のさまざまな特徴を説明する。

〔実施例１〕
組成物に添加されるＣＵＲＥ５０硬化剤の量を変化させることで、表１の組成物に変更を加えた。それから、この変更が加えられた組成物を、溶融ローラーおよび溶融システムにおいて溶融ローラーを用いて溶着させられるトナー画像を担持する担体シートを被覆するのに用いた。

試験結果は、以下の表２に示す。

ＣＵＲＥ硬化剤５０の使用量が少なくとも１．５％であれば、非常に大きなリリース距離が実現される。

〔実施例２〕
表１の組成物中に存在するＣＵＲＥ５０硬化剤の量を変化させることにより製造されるコポリマー組成物について、このさまざまな組成物の２００℃でのタンジェントデルタは決まっている。リリースデータによって、良好なリリースを得るためのタンジェントデルタ条件が示される。このデータを図４に図式的に示す。図４は、タンジェントデルタ値が、ＣＵＲＥ５０硬化剤の使用量に影響されることを示している。このタンジェントデルタは０．０１〜０．１５であることが望ましい。これは大体において、１．５％よりわずかに少ないＣＵＲＥ５０硬化剤に対応する。図４のグラフは、ＣＵＲＥ５０硬化剤の量が、その関数であるタンジェントデルタに及ぼす効果を顕著に示している。

〔実施例３〕
実施例３においては、コポリマー組成物に使用されるＣＵＲＥ５０硬化剤量を増大させた。それから、このコポリマー組成物は好適な溶媒すなわちメチルエチルケトンに溶かされる。ＣＵＲＥ５０硬化剤の量が増加するに伴い、特にその添加量が約２．５％以上になると、生成溶液の粘度が急速に増大する。この粘度の増大は、ローラーの外側への組成物の塗布を難しくし、そして生成溶液が急速にゲル化する傾向を増大させる。この急速なゲル化および急速な硬化は、ローラーの外部被覆の耐久性を低下させ、そしてこの外部被覆を望ましくないものとする。試験結果を図５に示す。

以上、本発明について、その好ましい実施形態のいくつかを例に挙げて説明したが、ここに詳述した実施形態は、本質的に限定するためのものではなく実例である。したがって、本発明の範囲内で、多くの変更や修正が可能である。当業者にとっては、上述した実施形態の記述を基礎にしてなされる、そうした多くの変更や修正は自明のことであり、望ましくもある。

本発明の実施形態を示す略図である。 本発明に係る加圧ローラーあるいは溶融ローラーとなるローラーの断面図である。 既存の溶融ステーションにおける、担体シートが溶融ローラーからリリースされる領域の略図である。 実施例２の試験結果を示すグラフである。 実施例３の試験結果を示すグラフである。

符号の説明

１０ 溶融ステーション
１１ ローラーの外径
１２ 加圧ローラー
１３ 加圧ローラーの外径
１４ 溶融ローラー
１５ 溶融ローラーの外径
１６ 加熱ローラー
１８ 加湿ローラー
２０ エアナイフ
２２ 紙経路
３０ ローラー
３２ 金属コア
３４ クッション層
３６ リリース層
３８ ローラーの表面
５０ 加圧ローラー
５２ 加圧ローラー面
５４ 溶融ローラー
５６ 溶融ローラー面
５８ 回転方向を示す矢印
６０ エアナイフ
６２ エアナイフノズル
６４ 空気を噴出させる方向を示す矢印
６６ 案内エッジ
６８ 用紙
７０ リリース距離を示す矢印

Claims (19)

1. トナー画像を担体へ溶着させるための溶融ステーションであって、溶融ローラーと加圧ローラーとを有し、
   前記溶融ローラーは、
   約５０〜約８０のショアＡ硬さと、
   所定の外径と、
   低ぬれ性のフルオロカーボン熱可塑性ランダムコポリマー製の溶融ローラー被覆用組成物から構成された外部被覆とを備え、
   前記組成物は、
   タンジェントデルタが約０．０１〜約０．１５であるとともに、
   重量ベースでコポリマーの約５〜約２０％のアミノシロキサンと、重量ベースでコポリマーの約１．５〜約２．５％の、ビスフェノール残基を有する硬化剤とを含むフルオロカーボン熱可塑性ランダムコポリマーからなり、
   前記加圧ローラーは、
   前記溶融ローラーの外径よりも小さな外径を有し、
   前記溶融ローラーとの間に幅が約１８〜約２２ｍｍの溶融ニップが形成されるよう、前記溶融ローラーに圧接状態で配置され、
   約２５〜約３３のショアＡ硬さを有し、
   コポリマー組成物からなる外部被覆を備えてなることを特徴とする溶融ステーション。
2. 前記溶融ローラーの内部には加熱手段が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の溶融ステーション。
3. 前記溶融ローラーは、少なくとも1本の加熱ローラーによって加熱されることを特徴とする請求項１に記載の溶融ステーション。
4. 前記溶融ローラーは、
   金属コアと、
   この金属コアを被覆する、厚さが約０．０５０〜約０．３００インチのクッション層と、
   このクッション層を被覆する、厚さが約０．００１５〜約０．００３インチのコポリマー組成物の硬化層と
   を具備してなることを特徴とする請求項１に記載の溶融ステーション。
5. 前記加圧ローラーは、
   金属コアと、
   この金属コアを被覆する、厚さが約０．１００〜約０．３００インチのクッション層と、
   このクッション層を被覆する、厚さが約０．００１５〜約０．００３インチのコポリマー組成物の硬化層と
   を具備してなることを特徴とする請求項１に記載の溶融ステーション。
6. 前記硬化剤は、有機ホスホニウム塩とジヒドロキシ芳香族系化合物とを含むことを特徴とする請求項１に記載の溶融ステーション。
7. 前記有機ホスホニウム塩は、塩化ベンジルトリフェニルホスホニウムであることを特徴とする請求項６に記載の溶融ステーション。
8. 前記塩化ベンジルトリフェニルホスホニウムと前記ジヒドロキシ芳香族系化合物との比率は、前記塩化ベンジルトリフェニルホスホニウム約１に対して前記ジヒドロキシ芳香族系化合物が１．５〜９であることを特徴とする請求項７に記載の溶融ステーション。
9. 前記ジヒドロキシ芳香族系化合物は、ビスフェノールＡ、ビスフェノールＡＦ、ビスフェノールＳ、およびこれらを組み合わせたものからなるグループから選ばれることを特徴とする請求項２に記載の溶融ステーション。
10. 前記タンジェントデルタが約０．０１〜約０．１２であることを特徴とする請求項６に記載の溶融ステーション。
11. 前記コポリマー組成物は、重量ベースでコポリマーの約４５％までのフッ化エチレンプロピレンを含有することを特徴とする請求項１に記載の溶融ステーション。
12. 前記アミノシロキサンは、（アミノエチルアミノプロピル）メチル、（アミノプロピル）メチル、（アミノプロピル）ジメチル、およびこれらを組み合わせたものからなるグループから選ばれたアミノ官能性ポリジメチルシロキサンコポリマーであることを特徴とする請求項１に記載の溶融ステーション。
13. 前記溶融ローラーは、
    外径が６インチのアルミニウム製コアと、
    このコアを被覆する、厚さが約０．１２５インチの絶縁ゴムからなる断熱層を兼ねたクッション層と、
    前記絶縁ゴムの層の上の、厚さが約０．００２５インチのコポリマー組成物の硬化被覆と
    を具備してなることを特徴とする請求項１に記載の溶融ステーション。
14. 前記加圧ローラーは、
    外径が３．５インチのアルミニウム製コアと、
    このコアを被覆する、厚さが０．２００インチのゴムからなる断熱層と、
    この断熱層を被覆する、厚さが約０．００２５インチの硬化させたポリマー組成物の層と
    を具備してなることを特徴とする請求項１に記載の溶融ステーション。
15. 担体が溶融ローラーへ貼り付く傾向を低減させるとともに動作の信頼性を向上させつつ、トナー画像を前記担体へ溶着させるための方法であって、溶融ローラーと加圧ローラーとを配置するとともに、
    前記溶融ローラーは、
    約５０〜約８０のショアＡ硬さと、
    所定の外径と、
    外表面と、
    この外表面について長手方向の軸線と、
    低ぬれ性のフルオロカーボン熱可塑性ランダムコポリマー製の溶融ローラー被覆用組成物から構成された外部被覆とを備え、
    前記組成物は、
    タンジェントデルタが約０．０１〜約０．１５であるとともに、
    重量ベースでコポリマーの約５〜約２０％のアミノシロキサンと、重量ベースでコポリマーの約１．５〜約２．５％の、ビスフェノール残基を有する硬化剤とを含むフルオロカーボン熱可塑性ランダムコポリマーからなり、
    前記加圧ローラーは、
    前記溶融ローラーの外径よりも小さな外径と、
    約２５〜約３３のショアＡ硬さと、
    外表面と、
    長手方向の軸線と、
    前記外表面のコポリマー組成物からなる外部被覆と
    を備え、前記溶融ローラーとの間に溶融ニップが形成されるよう、前記溶融ローラーに圧接した状態とし、
    前記溶融ローラーと前記加圧ローラーとの間の担体シートを搬送するべく、ローラーの長手方向の軸線と直交する方向にローラーの外表面を移動させるため、前記溶融ローラーと前記加圧ローラーとを回転させることを特徴とするトナー画像溶着方法。
16. 前記溶融ローラーおよび前記加圧ローラーのうちの少なくとも１本が加熱されることを特徴とする請求項１５に記載のトナー画像溶着方法。
17. ローラー対を構成する１本のローラーが回転可能に駆動されるとともに、この被駆動ローラーがもう１本のローラーを回転させることを特徴とする請求項１５に記載のトナー画像溶着方法。
18. 前記被駆動ローラーは前記溶融ローラーであることを特徴とする請求項１５に記載のトナー画像溶着方法。
19. 前記溶融ローラーが加熱されることを特徴とする請求項１５に記載のトナー画像溶着方法。
    
    

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