KR0148242B1 - 정착용 회전 부재 및 정착 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 복사기나 레이저 비임 프린터 등의 화상 형성 장치에 사용하기 위한 정착용 회전 부재에 관한 것이다. 정착용 회전 부재는 베이스 부재와 그 표면상에 제공된 탄성층을 포함한다. 탄성층은 수지상 폴리오르가노실록산과 0.1 내지 2 중량%의 무기 미세 분말이 혼합된 첨가형 실리콘 고무인 것을 특징으로 하는 정착 장치.

Description

장착용 회전 부재 및 정착 장치

제1도는 본 발명이 적용되는 단층 정착 롤러의 단면도.

제2도는 본 발명이 적용되는 이층 정착 롤러의 단면도.

제3도는 본 발명이 적용되는 삼층 정착 롤러의 단면도.

제4도는 본 발명이 적용되는 양면 화상 형성 장치의 단면도.

제5도는 제4도의 장치에 있어서의 정착 장치의 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 하우징 2 : 지지 테이블 유리

3 : 원고 유지 판 4 : 광학 시스템

5 : 광전 판독 유니트 6 : 감광 드럼

7 : 대전기 8 : 화상 노광 수단

9 : 시안 현상 장치 11 : 전사 드럼

12, 13, 14 : 기록 매체 공급 기구 16 : 레지스터 롤러

17 : 이송 수단 18 : 정착 장치

19 : 종이 배출구 20 : 종이 배출 트레이

51 : 정착 롤러 52 : 가압 롤러

본 발명은 복사기나 레이저 비임 프린터 등의 화상 형성 장치에 적용하기 위한 정착용 회전 부재 및 정착 장치에 관한 것이다.

복사기나 레이저 비임 프린터 등의 전자 사진식 화상 형성 장치에 있어서의 정착 장치는 토너 화상이 전사될 피기록 매체가 정착 장치의 한 쌍의 롤러에 의해 파지 및 운반되고 가열 및 가압되어 피기록 매체 상에 토너 화상을 정착하고 영구 화상으로 만드는 장치이다.

이런 정착 장치에 사용되는 롤러에는 플루오르 수지나 실리콘 고무 등과 같이 박리성이 양호하고 내열성 및 내마모성이 우수한 재료가 피복되어 외부층을 형성한다.

특히, 전자 사진식 화상 형성 장치가 복수개의 화상에 중요성을 부여하는 칼라 복사기인 경우에는 실리콘 고무로 표면이 피복된 정착 롤러를 사용하는 경향이 있다.

그러나, 실리콘 고무만을 사용하면 강도가 낮고 롤러 사용에 있어서 문제를 내포하므로 보강 실리카 분말을 혼합하여 물리적 특성을 향상시켜야 한다.

그러나, 실리콘 고무를 10 내지 40 중량%의 무기 분말로 보강하는 경우에, 실제로는 20 내지 30 중량%의 무기 분말을 실리콘 고무에 혼합해야 하며, 롤러를 이런 보강 실리콘 고무로 제조하게 되면 물리적 강도는 제공되지만 토너의 박리성이 극히 저하되고 롤러의 수명이 단축된다는 문제점이 나타나게 된다.

이렇게 토너의 박리성의 저하를 억제하기 위해서, 보강제로서 수지상 폴리오르가노실록산이 실리콘 고무와 혼합되어 물리적 강도와 토너의 박리성을 향상시킨 예가 있다(일본국 특허 공개 평5-214250호).

그러나, 근래에는 칼라 복사기의 보급에 따라, 복사 동작의 고속화 경향이 두드러지고 설정 정착 온도도 높아지는 경향이 있다. 또, 운전 비용의 감축을 위해 정착 롤러의 수명의 연장도 요구되고 있다. 특히, 설정 정착 온도가 170℃ 이상으로 비교적 높고 롤러를 장기간 사용하게 되면, 문제는 심각해져서 표면층으로서 상술한 바와 같이 보강 수지상 폴리오르가노실록산을 혼합한 첨가형 실리콘 고무를 사용하는 정착 및 가압용 롤러는 열변형으로 인해 강도가 저하되고 롤러의 수명도 현저히 단축되어 버린다.

특히, 양면 칼라 복사기의 경우에는, 토너가 가압용 롤러에도 접촉하게 되고 가압용 롤러와의 박리성도 높아야 하므로 상술한 보강 수지상 폴리오르가노실록산을 혼합한 첨가형 실리콘 고무를 표면층으로서 사용하는 것은 적합하지만 정착용 롤러에 묻은 여분의 실리콘 오일을 제거하거나 롤러로부터 벗어난 토너와 종이 분말을 제거하기 위한 부재를 가압용 롤러에 대고, 열 열화에 의해 롤러의 강도가 저하되면 가압용 롤러에 마찰 접촉할 때 가압용 롤러에 흠집을 남기게 되어 정착 롤러의 수명을 단축시킨다.

본 발명의 목적은, 토너의 박리 특성과 물리적 강도가 우수한 정착용 회전 부재와 정착 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은, 수지상 폴리오르가노실록산과 0.1 내지 2 중량%의 무기 미세 분말이 서로 혼합된 첨가형 실리콘 고무를 표면층으로서 구비하는 정착용 회전 부재를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 수지상 폴리오르가노실록산과 0.5 내지 8 중량%의 무기 미세 분말이 혼합된 첨가형 실리콘 고무를 표면층으로서 구비하는 가압용 회전 부재를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 수지상 폴리오르가노실록산과 0.1 내지 2 중량%의 무기 미세 분말이 혼합된 첨가형 실리콘 고무를 표면층으로서 구비하는 정착용 회전 부재와, 수지상 폴리오르가노실록산과 0.5 내지 8 중량%의 무기 미세 분말이 혼합된 첨가형 실리콘 고무를 표면층으로서 구비하는 가압용 회전 부재를 포함하는 정착 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 가압용 회전 부재의 무기 미세 분말의 함량이 정착용 회전 부재의 무기 미세 분말의 함량 보다 큰 정착 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 기타 목적은 이하의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다.

이하에, 본 발명의 몇가지 실시예를 도면을 참고하여 설명하기로 한다.

제1도 내지 제3도는 본 발명의 탄성층인 첨가형 실리콘 고무를 외층으로서 구비한 정착용 회전 부재(정착용 롤러 및 가압용 롤러)의 개략적 단면도이다.

단층 롤러로 된 정착용 회전 부재의 개략적 단면을 도시한 제1도를 참조하면, 참고 부호 100은 토너와 접촉하는 첨가형 실리콘 고무를, 참고 부호 200은 기초 재료로서 알루미늄 등을 사용하는 맨드렐을, 참고 부호 300은 가열을 위한 히터를 가리킨다.

이층 롤러로 된 정착용 회전 부재의 개략적 단면을 도시한 제2도를 참조하면, 참고 부호 100 내지 300은 제1도의 부재와 동일한 부재를 나타내고, 참고 부호 400은 하부층의 실리콘 고무를 나타낸다.

삼층 롤러로 된 정착용 회전 부재의 개략적 단면을 도시한 제3도를 참조하면, 참고 부호 100 내지 400은 제2도의 부재와 동일한 부재를 나타내고, 참고 부호 500은 토너와 접촉하는 첨가형 실리콘 고무와 하부층의 실리콘 고무(400) 사이에 제공된 플루오르 변성 실리콘 고무로 된 오일 장벽층을 표시한다.

이하에, 제1도 내지 제3도에 도시한 표면층인 첨가형 실리콘 고무의 몇가지 실시예를 설명하기로 한다. 실리콘 고무의 내열성을 비교하기 위해서 동적 점탄성(tanδ)의 변동율로부터 실리콘 고무의 열 열화도를 측정하고 그 값도 설명한다.

[실시예 1]

무기 미세 분말인 내열성 재료로서 0.1 중량%의 실리카 분말(니뽄 에어로실 가부시끼 가이샤제 R-972)를, 말단부가 25℃에서 점성이 10,000Pa·s인 비닐 라디칼로 둘러싸인 40 중량%의 정상 체인형 폴리디메틸실록산과, 25℃에서 점성이 35Pa·s인 블럭 폴리머로 된 60 중량%의 보강 수지상 오르가노폴리디메틸실록산으로 구성되고 이에 3 작용성 및 4 작용성 수지 세그먼트와 이차 오일 세그먼트가 공존하여 분자량이 동일한 폴리실록산 혼합물과 혼합하고, 150℃에서 10분간 가열한 후 200℃에서 4시간 이차 경화하여 첨가형 실리콘 고무를 제조한다. 이 첨가형 실리콘 고무는 150㎜×150㎜×1㎜의 실리콘 고무 시트로 제조되고 이 시트를 200℃의 오븐에 두고 소정 시간 동안 열충격을 가한 후, 40㎜×5㎜×1㎜의 시편을 펀치하고 레오졸리 인크.에서 제작한 레오스펙트로미터로 tanδ의 측정을 행하였다.

실리콘 고무의 열 열화도를 이 tanδ의 초기 값에 대한 변동율로부터 평가하게 되면, 200℃에서의 tanδ의 변동율은 120시간 후에는 -31%, 240시간 후에는 -36%였다.

[실시예 2]

첨가형 실리콘 고무의 열 열화도를 실시예 1과 같은 방법을 이용하면서 측정한 것으로, 다만 실리카 분말(니뽄 에어로실 가부시끼 가이샤제 R-972)의 혼합량이 0.5 중량%이고 tanδ의 변동율은 120시간 후에는 -20%, 240시간 후에는 -27%였다.

[실시예 3]

첨가형 실리콘 고무의 열 열화도를 실시예 1과 같은 방법을 이용하면서 측정한 것으로, 다만 실리카 분말(니뽄 에어로실 가부시끼 가이샤제 R-972)의 혼합량이 1 중량%이고 tanδ의 변동율은 120시간 후에는 -0%, 240시간 후에는 -7%였다.

[실시예 4]

첨가형 실리콘 고무의 열 열화도를 실시예 1과 같은 방법을 이용하면서 측정한 것으로, 다만 실리카 분말(니뽄 에어로실 가부시끼 가이샤제 R-972)의 혼합량이 2 중량%이고 tanδ의 변동율은 120시간 후에는 +7%, 240시간 후에는 +2%였다.

[실시예 5]

첨가형 실리콘 고무의 열 열화도를 실시예 1과 같은 방법을 이용하면서 측정한 것으로, 다만 실리카 분말(니뽄 에어로실 가부시끼 가이샤제 R-972)의 혼합량이 3 중량%이고 tanδ의 변동율은 120시간 후에는 +21%, 240시간 후에는 +18%였다.

[실시예 6]

첨가형 실리콘 고무의 열 열화도를 실시예 1과 같은 방법을 이용하면서 측정한 것으로, 다만 실리카 분말(니뽄 에어로실 가부시끼 가이샤제 R-972)의 혼합량이 5 중량%이고 tanδ의 변동율은 120시간 후에는 +39%, 240시간 후에는 +46%였다.

[실시예 7]

첨가형 실리콘 고무의 열 열화도를 실시예 1과 같은 방법을 이용하면서 측정한 것으로, 다만 실리카 분말(니뽄 에어로실 가부시끼 가이샤제 R-972)의 혼합량이 8 중량%이고 tanδ의 변동율은 120시간 후에는 +45%, 240시간 후에는 +50%였다.

[실시예 8]

첨가형 실리콘 고무의 열 열화도를 실시예 1과 같은 방법을 이용하면서 측정한 것으로, 다만 내열성 재료로서의 알루미나(니뽄 에어로실 가부시끼 가이샤제 산화 알루미늄 C)의 혼합량이 1 중량%이고 tanδ의 변동율은 120시간 후에는 -5%, 240시간 후에는 -9%였다.

[실시예 9]

첨가형 실리콘 고무의 열 열화도를 실시예 1과 같은 방법을 이용하면서 측정한 것으로, 다만 1 중량%의 내열성 재료로서의 실리카 분말(니뽄 에어로실 가부시끼 가이샤제 R-972)을 말단부가 25℃에서 점성이 10,000Pa·s인 비닐 라디칼로 둘러싸인 10 중량%의 정상 체인형 폴리디메틸실록산과, 25℃에서 점성이 35Pa·s인 블럭 폴리머로 된 90 중량%의 보강 수지상 오르가노폴리디메틸실록산으로 구성되고 이에 3 작용성 및 4 작용성 수지 세그먼트와 이차 오일 세그먼트가 공존하며 분자량이 동일한 폴리실록산 혼합물과 혼합한 경우로서, tanδ의 변동율은 120시간 후에는 +10%, 240시간 후에는 +11%였다.

[실시예 10]

첨가형 실리콘 고무의 열 열화도를 실시예 1과 같은 방법을 이용하면서 측정한 것으로, 다만 실시예 9에서 사용된 정상 체인형 폴리디메틸실록산과 보강 수지상 오르가노폴리실록산의 혼합 비율이 20:80이며 내열성 재료로서 1 중량%의 실리카 분말(니뽄 에어로실 가부시끼 가이샤제 R-972)와 혼합한 첨가형 실리콘 고무로 제조한 경우 tanδ의 변동율은 120시간 후에는 +6%, 240시간 후에는 +2%였다.

[실시예 11]

첨가형 실리콘 고무의 열 열화도를 실시예 1과 같은 방법을 이용하면서 측정한 것으로, 다만 실시예 9에서 사용된 정상 체인형 폴리디메틸실록산과 보강 수지상 오르가노폴리실록산의 혼합 비율이 50:50이며 내열성 재료로서 실리카 분말(니뽄 에어로실 가부시끼 가이샤제 R-972)이 혼합된 첨가형 실리콘 고무로 제조한 경우 tanδ의 변동율은 120시간 후에는 -7%, 240시간 후에는 -11%였다.

이하에는 본 발명과의 비교를 위한 비교예에 대해 설명한다.

[비교예 1]

첨가형 실리콘 고무의 열 열화도를 실시예 1과 같은 방법을 이용하면서 측정한 것으로, 다만 정상 체인형 폴리디메틸실록산과 보강 수지상 오르가노폴리실록산의 혼합 비율이 40:60이며 내열성 재료가 혼합되지 않고 tanδ의 변동율은 120시간 후에는 -44%, 240시간 후에는 -48%였다.

[비교예 2]

첨가형 실리콘 고무의 열 열화도를 실시예 1과 같은 방법을 이용하면서 측정한 것으로, 다만 내열성 재료로서 10 중량%의 실리카(니뽄 에어로실 가부시끼 가이샤제 R-972)를 비교예와 동일한 비율의 첨가형 실리콘 고무와 혼합하고 tanδ의 변동율은 120시간 후에는 +47%, 240시간 후에는 +54%였다.

[비교예 3]

첨가형 실리콘 고무의 열 열화도를 실시예 1과 같은 방법을 이용하면서 측정한 것으로, 다만 보강재로서 10 중량%의 실리카 분말(니뽄 에어로실 가부시끼 가이샤제 R-972)과 말단부가 25℃에서 점성이 8,000Pa·s인 비닐 라디칼로 둘러싸인 정상 체인형 폴리디메틸실록산과 혼합한 형태의 첨가형 실리콘 고무로 제조되며, tanδ의 변동율은 120시간 후에는 +4%, 240시간 후에는 +11%였다.

[비교예 4]

첨가형 실리콘 고무의 열 열화도를 실시예 1과 같은 방법을 이용하면서 측정한 것으로, 다만 실시예 9에서 사용한 정상 체인형 폴리디메틸실록산과 보강 수지상 오르가노폴리실록산의 혼합 비율이 60:40이고, 내열성 재료로서 1 중량%의 실리카 분말(니뽄 에어로실 가부시끼 가이샤제 R-972)이 혼합된 첨가형 실리콘 고무로 제조되고, tanδ의 변동율은 120시간 후에는 -39%, 240시간 후에는 -43%였다.

상기 결과를 표 1 및 표 2에 표시하였다.

표 1에서, 실리카량을 제외하고는 조건이 같다.

표 2에서는 실리카량 이외의 것을 변경한 것으로, 참고로 제공한 것이다.

표 1에 표시한 바와 같이, 내열성은 실리카를 혼합함으로써 향상된다는 것을 알 수 있다.

실시예의 첨가형 실리콘 고무는, 말단부가 25℃에서의 점성이 8,000Pa·s인 비닐 라디칼로 둘러 싸인 정상 체인형 폴리디메틸실록산 10 내지 50 중량%와, 두 개 이상의 비닐 라디칼을 갖고 합성 유니트가 4 작용성과 3 작용성 중 적어도 하나와 2 작용성 세그먼트를 가지며 25℃의 점성이 1Pa·s 이상인 수지 세그먼트를 함유하는 보강 수지상 폴리오르가노실록산 50 내지 90 중량%가 혼합된 내열 부기 충전재를 갖는 폴리실록산 혼합물을 경화하여 제공된 첨가형 실리콘 고무로 할 수도 있다.

다음에, 전색 양면 화상 형성 장치의 정착 장치에 실제로 사용된 본 발명의 실리콘 고무를 사용하여 실험의 기초로서 정착용 및 가압용 롤러를 실험하였다.

전색 양면 화상 형성 장치와 그 정착 장치를 먼저 설명한다.

제4도는 화상 형성 장치의 실시예의 구조를 개략적으로 도시한 것이다. 이 장치는 전자사진식 칼라 화상 형성 장치이다.

참고 부호 1은 장치 본체의 외부 하우징을 표시하며, 문자 A는 장치 본체의 외부 하우징의 상부에 배치된 원고 주사 및 판독부를 표시한다. 원고(O)는 소정 장치 표준 상으로 하향된 화상 담지면을 가진 원고 지지 테이블 유리(2) 상에 세트된다. 원고 유지 판(3)은 그 위에 놓이고 판독이 개시되어 원고 지지 테이블 유리 하방의 가동 광학 시스템(4)이 한 쪽에서 다른 쪽으로 원고 지지 테이블 유리의 하면을 따라 이동되고 원고 지지 테이블 유리(3) 상에 세트된 원고의 하향 화상 담지면을 조명 및 조사하고 원고 표면으로부터 반사된 조명 및 조사 광선의 반사광은 광전 판독 유니트(5) 상에 투영되고 원고 화상의 각 칼라 분해 성분 화상을 칼라 화상 신호(타임 시리얼 전기 디지탈 픽셀 신호)로서 광전 판독되고 기억 회로 내에 기억된다.

참고 부호 6은 화상 형성부의 화상 담지 부재로서의 전자 사진 감광 드럼을 가리킨다. 이런 감광 드럼(6)은 예를 들어 직경이 180㎜이고, 화살표로 표시한 시계 방향으로 소정 처리 속도(주위 속도)로 회전 구동된다.

참고 부호 7은 소정 극성 및 포텐셜로 감광 드럼(6)을 균일하게 대전하기 위한 대전기를 가리키며, 참고 부호 8은 레이저 출력부와 다각형 미러, 렌즈 시스템, 미러 등을 포함하는 화상 노광 수단을 가리킨다. 대전기(7)에 의한 감광 드럼의 대전면을 기억 회로로부터의 타임 시리얼 전기 디지탈 픽셀 신호에 대응하여 화상 노광 수단(8)으로부터 변조 및 출력된 레이저 비임 E에 의해 조사 및 노광되어 조사 및 노광 패턴에 대응하는 전자 사진 잠상이 회전 감광 드럼(6)의 표면에 형성된다.

참고 부호 9는 내부에 시안(cyan) 토너를 가진 시안 현상 장치(9C), 내부에 자홍색 토너를 가진 자홍색 토너 현상 장치(9M), 내부에 황색 토너를 가진 황색 현상 장치(9Y), 그리고 내부에 흑색 토너를 가진 흑색 토너 현상 장치(9K)를 구비한 복합 현상 장치를 가리키며, 이들 네 개의 현상 장치(9C, 9M, 9Y, 9K)는 회전 감광 드럼(6) 상에서 선택적으로 작용하여 회전 감광 드럼(6)의 표면상의 정전 잠상이 토너 현상된다.

참고 부호 11은 화합물 현상 장치(9) 옆의 위치에서 감광 드럼과 접촉하며 감광 드럼(6)의 회전에 대한 전방 방향에서의 감광 드럼(6)의 속도와 실질적으로 동일한 주위 속도로 회전 구동되는 전사 드럼을 나타내는 것이다.

전사 드럼(11)은 일례로 180㎜의 직경을 가지며 그 주변 표면의 개구 영역에는 막상 유전성 재료로 제조되며 원통형이고 일체로 연장된 기록 매체 담지 수단인 기록 매체 담지 시트(11a)를 구비한다. 또한 상기 전사 드럼에는 전사 드럼(11)의 외주면으로 기록 매체가 흡착되게 하기 위한 흡착 대전 수단인 흡수 코로나 대전기(11b), 이에 대향된 전극인 흡착(담지) 롤러(11c), 전사 드럼(11)에 흡착된 기록 매체에 전사되는 감광 드럼 상의 토너 화상을 형성시키는 전사 코로나 대전기(11d), 내부 코로나 대전기(11e), 외부 코로나 대전기(11f), 기록 매체 분리 대전기(11g), 기록 매체 폴(pawl)(11h) 등도 배치된다. 참고 부호 12, 13, 14는 제1 및 제3 자동 기록 매체 공급 기구를 나타내는 것이고, 도면 부호 15는 수동 기록 매체 공급 부분을 나타내는 것이다. 기록 매체(전사 매체)(P)는 제1 내지 제3 자동 기록 매체 공급 기구(12, 13, 14) 중 어느 하나로부터 차례로 공급되어 안내판, 한 쌍의 이송 롤러 등을 포함하는 소정의 시트 경로를 따라서 통과하여 한 쌍의 레지스터 롤러(16)로 이송된다. 이와는 달리 기록 매체는 수동 기록 매체 공급 부분(15)로부터 한 쌍의 레지스터 롤러(16)로 공급된다.

이어서 기록 매체는, 한 쌍의 레지스터 롤러(16)에 의해 소정의 주기로 전사 드럼(11)으로 공급되고, 전사 드럼(11)의 외주면 둘레에 감기고, 정전기적으로 그 표면 상에 포착되어 전사 드럼(11)과 함께 회전하고, 감광 드럼(6) 상의 토너 화상은 전사 코로나 대전기(11d)에 의해 기록 매체의 외부면으로 전사된다. 토너 화상이 기록 매체(P) 상으로 전사된 후 회전 감광 드럼(6)의 표면은 클리너(소제 장치)(10)에 의해 소제되고 이에 의해 전사 이후에 남아 있는 토너와 같은 감광 드럼에 부착되어 있는 잔류 재료가 제거된다.

전색 화상 형성 모드에서, 다음 (1) 내지 (4)의 4가지 화상 형성 및 전사 사이클이 연속적으로 실행되고 이 때 감광 드럼(6)과 전사 드럼(11)은 계속해서 회전한다.

(1) 회전 감광 드럼(6)의 대전 → 소정의 칼라 화상의 색 해상 화상 신호의 시안 화상 신호에 의해 조정된 레이저 비임에 의해 화상 노출(E) → 시안 현상 장치(9C)로 현상 → 기록 매체(P)로 시안 토너 화상 전사 → 회전 감광 드럼(6)의 소제 단계 사이클.

(2) 회전 감광 드럼(6)의 대전 → 소정의 칼라 화상의 색 해상 화상 신호의 자홍색 화상 신호에 의해 조정된 레이저 비임에 의해 화상 노출(E) → 자홍색 현상 장치(9M)으로 현상 → 기록 매체(P)로 자홍색 토너 화상 전사 → 회전 감광 드럼(6)의 소제 단계 사이클.

(3) 회전 감광 드럼(6)의 대전 → 소정의 칼라 화상의 색 해상 화상 신호의 황색 화상 신호에 의해 조정된 레이저 비임에 의해 화상 노출(E) → 황색 현상 장치(9Y)로 현상 → 기록 매체(P)로 황색 토너 화상 전사 → 회전 감광 드럼(6)의 소제 단계 사이클.

(4) 회전 감광 드럼(6)의 대전 → 소정의 칼라 화상의 색 해상 화상 신호의 흑색 화상 신호에 의해 조정된 레이저 비임에 의해 화상 노출(E) → 흑색 현상 장치(9K)로 현상 → 기록 매체(P)로 흑색 토너 화상 전사 → 회전 감광 드럼(6)의 소제 단계 사이클.

이에 따라 상기 4가지 토너 화상 즉, 시안 토너 화상, 자홍색 토너 화상, 황색 토너 화상 및 흑색 토너 화상이 회전 전사 드럼(11) 상에서 짝을 이루어 유지되는 동일한 기록 매체(P)의 외부면(제1 표면)에 대해 사전 결정된 방식으로 서로가 정렬되어 상기 기록 매체(P)에 중첩 전사되고, 이에 따라 소정의 칼라 화상에 대응하는 칼라 토너 화상이 기록 매체(P) 상에 형성된다.

회전 전사 드럼(11) 상에 지지된 동일한 기록 매체(P)로 상기 4가지 토너 화상의 중첩 전사가 종료될 때, 기록 매체는 분리 대전기(11a)로부터 제거된 전하를 가지며, 분리 수단으로서의 분리 폴(11h)에 의해 전사 드럼(11)으로부터 분리되고, 이송 수단(17)에 의해 정착 장치(본 실시예에서는 가열 롤러 정착 장치)로 이송되어, 4가지 칼라 토너 화상이 기록 매체의 표면 상에 정확히 정착된다.

단면 화상 형성 모드인 경우, 화상 형성 및 정착이 종료된 한 표면(제1 표면)상의 정착 장치(18)에 남아 있는 기록 매체는 종이 배출구(19)를 통해 장치 외측의 종이 배출 트레이(20) 상으로 배출된다.

양면 화상 모드인 경우, 화상 형성 및 정착이 종료된 한 표면 상의 정착 장치(18)에 남아 있는 기록 매체는 재이송 시트 경로(a) 안으로 도입되고, 스위치 백 시트 경로(b) → 시트 경로(c)의 루트를 따라서 통과하고, 반전되어 중간 트레이(21)로 이송된다. 그 다음 이 중간 트레이(21)로부터 레지스터 롤러(16)의 표면으로 이송되고, 전사 드럼(11)로 다시 공급되고, 권취되어 화상 형성이 종료된 제1 표면은 안쪽으로 향하고 제2 표면은 외측으로 향한 상태로 전사 드럼(11) 상에 지지된다.

기록 매체의 제1 표면 상에의 화상 형성과 유사하게, 감광 센서(6) 상에 성공적으로 형성된 제2 표면용의 칼라 화상의 4색 해상 토너 화상이 기록 매체의 제2 표면으로 성공적으로 전사되고 이에 따라 칼라 토너 화상이 그 표면 상에 형성된다.

그 다음 기록 매체가 전사 드럼(11)으로부터 분리되어 정착 장치(18)로 다시 이송되고, 여기서 기록 매체의 제2 표면 상에 형성된 4색 토너 화상이 정확하게 정착되고, 그 이후에 양면에 4색 화상 형성이 종료된 기록 매체가 종이 배출구(19)를 통해 종이 배출 트레이(20)으로 배출된다.

단면(제1면)에 화상 형성 및 정착이 종료된 기록 매체는 종이 배출 트레이(20) 상으로 한번 배출되고 나서 기록 매체가 반전되므로 제2 표면은 상향으로 향하고 수동 급지부(15)로부터 장치 안으로 다시 도입되어 제2 표면 상에 화상이 형성된다.

4색 해상 토너 화상 형성의 수순은 본 실시예의 수순에 한정되는 것이 아니다. 흑백 화상 복사의 경우에는 흑색 현상 장치(9K)만 작동된다. 흑백 화상 양면 복사 모드와 기록 매체의 단면에 칼라 화상을 형성하고 기록 매체의 다른 면에는 흑백 화상을 형성시키기 위한 화상 형성 모드도 또한 선택적으로 실행될 수 있다.

제5도는 전색 화상 형성 장치의 정착 장치의 일례를 개략적으로 도시하는 도면이다. 제5도에 도시된 바와 같은 정착 장치(18)에는 열 공급원인 할로겐 히터(56)을 구비하는 정착 회전 부재 정착 롤러(51)와, 열 공급원인 할로겐 히터(57)을 구비하며(어떤 경우에는 할로겐 히터(57)이 없으며) 상기 정착 롤러에 대해 회전 가능하게 가압되는 가압 롤러(52)와, 정착 롤러(51)의 표면에 박리제인 실리콘 오일을 가하는 오일 인가 장치(53)와, 정착 롤러(51)과 가압 롤러(52)의 표면에 부착된 토너를 제거하는 소제 장치(54, 55)가 설치된다.

정착 장치(51) 및 가압 롤러(52) 각각은 알루미늄으로 제조된 맨드렐 상의 HTV(고온 가황 타입) 실리콘 고무로 형성된 하부층과, 하부층 밖에서 오일이 들어오는 것을 방지하기 위한 플루오르로 형성된 중간층과, 중간층 더 외측의 박리제로서의 실리콘 오일과 잘 조화를 이루는 LTV(저온 가황 타입) 또는 RTV(실온 가황 타입) 실리콘 고무로 형성된 표면층으로 구성되며, 정착 롤러(51)과 가압 롤러(52)는 서로가 협동하여 이들 사이의 기록 매체를 물어서 이송하는 닙(nip)을 형성한다. 수지상 폴리오르가노실록산과 1 중량%의 실리카 분말이 정착 롤러의 첨가형 실리콘 고무와 혼합되고, 수지상 폴리오르가노실록산과 5 중량%의 실리카 분말이 가압 롤러의 첨가형 실리콘 고무와 혼합된다.

이에 따라, 칼라 화상 형성 장치에 있어서는 토너를 충분히 용융시켜 혼합시킬 필요가 있고 따라서 일반적으로는 고무와 같은 탄성 재료를 사용한 연성 롤러가 종종 사용된다. 또한, 양면 화상 형성 장치의 정착 장치에 있어서는 정착 롤러(51)와 가압 롤러(52) 모두에 토너 박리성이 필요하고 이에 따라 상기 두 롤러의 표면층용으로 실리콘 고무가 사용된다.

할로겐 히터(56, 57)의 가열 작동은 (도시되지 않은)온도 제어 수단에 의해 제어된다. 상기 온도 제어 수단은 써미스터(58, 59)에 의해 감지된 정착 롤러(51) 및 가압 롤러(52)의 표면 온도에 기초하여 할로겐 히터(56, 57)의 온도를 제어한다.

오일 인가 장치(53)은 정착 롤러로 향하는 이동 및 정착 롤러로부터 멀어지는 이동을 해서 오일 저장실(53a) 내의 실리콘 오일을 인출 롤러(503)에 의해 인가 롤러(501)을 향해 이동시키고 이 실리콘 오일을 인가 롤러(501)에 의해 정착 롤러(51)의 표면으로 인가시킨다. 오일 인가 장치(53)의 정착 롤러(51)로 향하는 이동 및 그로부터 멀어지는 이동은 도시되지 않은 솔레노이드의 온/오프(ON/OFF)에 의해 제어된다. 정착 장치(51)에 인가된 실리콘의 양은 제어 블레이드(502)에 의해 제어되며 이 블레이드(502)의 접촉 방향, 각도 압력 등에 의해 결정된다.

정착 롤러(51)에 인가된 오일 부분은 정착 도중에 기록 매체에 의해 흡수되고 오일의 나머지 부분은 가압 롤러(52)측으로 이동되어 오일 제거 블레이드(70)에 의해 제거된다. 오일 제거 블레이드(70)은 플루오르 고무 등으로 제조되고, 이에 의하면 롤러 표면 상의 과도한 오일이 닙에 수집되어 OHP 필름 등이 닙에서 미끌리는 것을 방지한다.

소제 장치(54, 55)는 내열 부직포 NORMEX(상표명) 또는 무전해 도금 방법에 의해 NORMEX 상에 니켈이 도금된 웨브(54a, 55a), 소제 웨브(54a, 55b)를 정착 롤러(51) 및 가압 롤러(52) 각각을 향해 가압하는 롤러(54b, 55b), 소제 웨브(54a, 55b)를 풀어내는 풀림 롤러(54c, 55c), 소제 웨브(54a, 55b)를 감는 권취 롤러(54d, 55d)를 포함한다.

이러한 장치에서, 기록 매체가 정착 장치(18)로 이송될 때 정착 롤러(51) 및 가압 롤러(52)가 소정 속도로 회전하고 기록 매체는 롤러(51)와 롤러(52) 사이를 통과하는 동안에 양 표면으로부터 가압 및 가열되어 그 위에 담지된 비정착 토너가 용융되고 이에 따라 정착이 실행된다. 또한 이 때에 정착 롤러(51)와 가압 롤러(52)에 부착된 토너는 소제 장치(54, 55)에 의해 제거된다.

본 발명이 적용된 상기 장치를 이용하여 실시예 1 내지 실시예 7과 비교예 1 및 비교예 2에서 제조된 첨가형 실리콘 고무의 토너 박리성 및 물리적 강도를 검사하기 위해 제1도에 도시된 정착용 단일층으로 성능 비교를 했다.

실험에 사용된 정착용 롤러는 다음과 같은 방식으로 제조되었다.

DY39-501(토어 앤드 다운코닝 캄파니, 인코포레이티드에서 제조)을 외경이 58㎜인 알루미늄 맨드렐에 부착층으로서 인가하여 200℃에서 가열 건조하였다. 이 맨드렐 상에서 상기 첨가형 실리콘 고무를 150℃에서 40분간 경화시켜서 토너와 접촉하는 외경이 60㎜인 표면층 상에 실시예 1 내지 실시예 7과 비교예 1 및 비교예 2의 첨가형 실리콘 고무(두께: 1㎜)를 각각 구비하는 정착 롤러와 가압 롤러를 제조하였다.

이러한 정착 롤러와 가압 롤러가 제5도에 도시된 양면 화상 형성을 실행하는 칼라 복사기의 정착 장치에 설정 온도 200℃의 강제 시험에 의해 사용되었고 양면 화상 형성은 20,000매까지 행하였다.

토너의 박리성 시험은 롤러에 대한 토너의 편심(offset)이 일어나는 동안의 복사본의 매수로 행하였고, 내열 강도 시험은 롤러의 표면에 손상을 가하는 복사본의 매수로 행하였다.

이 결과를 아래의 표 3에 요약하였다.

표 3에 나타낸 바와 같이, 정착 롤러의 경우에는 실리카의 양이 0 중량%일 때 16,000매 이하에서 손상이 발생하였다. 또한 실리카의 양이 3 중량% 이상일 때 편심은 10,000이하에서 발생하였다. 따라서 정착 롤러에서는 1 내지 2 중량%의 실리카 양이 박리성 및 내열성의 관점에서 볼 때 바람직한 것임을 알 수 있다. 또한, 가압 롤러의 경우에는 실리카의 양이 0.1 중량%일 때 10,000매 이하에서 손상이 발생하였고 실리카의 양이 10 중량% 이상일 때 편심은 12,000매 이하에서 발생하였다. 따라서 가압 롤러에서는 0.5 내지 8 중량%의 실리카 양이 박리성 및 내열성의 관점에서 볼 때 바람직한 것임을 알 수 있다. 이에 따라 정착 롤러 및 가압 롤러 중 적어도 하나에 본 발명을 적용함으로써 박리성 및 내열성이 우수한 정착 장치가 제공된다. 또한 본 발명의 첨가형 실리콘 고무를 사용하는 정착 롤러 및 가압 롤러가 전색 양면 화상 형성 장치의 정착 장치에 사용되면 양면 화상 정착을 할 수 있으며 토너 박리성, 물리적 강도 및 내열성이 우수한 정착 장치가 제공된다. 특히 양면 화상 정착 장치에서 박리성은 정착 롤러에서 강하게 요구되며 물리적 강도 및 내열성은 가압 롤러에서 강하게 요구된다는 것을 알았다. 이 이유는 앞에서 설명한 바와 같이, 롤러 표면 상의 과도한 오일을 제거하는 오일 제거 블레이드는 가압 롤러와 접촉하고, 이에 따라 복사 매수가 많아지게 됨에 따라 롤러에 부착되는 종이 가루 및 토너는 오일 제거 블레이드로 부착되기 쉬워져서 가압 롤러를 손상시키기 때문이다. 따라서 표면층 상에 많은 양의 미세한 무기 분말을 갖는 첨가형 실리콘 고무를 사용하는 롤러를 정착 롤러측 보다는 가압 롤러측에 사용하면 정착용 롤러의 수명이 서로 조정되며 소모되는 것을 피할 수 있는 수명이 긴 양면 화상 정착 장치가 제공된다.

보강 수지상 폴리오르가노실록산이 혼합되는 상기한 구조에 사용되는 폴리실록산 혼합물을 레더(ladder) 폴리머 또는 단일 분자 및 동일 분자 내에 4 작용성 및 3 작용성 중 적어도 하나를 포함하는 세그먼트 및 단부 상에 적어도 100개의 3 작용성 구성 유니트를 갖는 정상 사슬상 오일 세그먼트를 구비하는 블럭 폴리머를 구비하는 것으로 제조하여 상기 보강 수지상 폴리오르가노실록산을 혼합시킴으로써 양호한 물리적 강도 및 토너 박리성을 얻을 수 있다.

상기 구조에서 사용된 내열성 부여제로서의 미세한 무기 분말은 습식법 또는 건식법으로 제조된 평균 입경이 10 내지 1000㎚인 실리카(산화 규소), 알루미나(산화 알루미늄), 산화 티타늄, 탄화 칼슘 등으로 구성된다.

상기 미세한 무기 분말이 알킬 라디칼상 메틸 라디칼 또는 알콕시 라디칼상 메톡시 라디칼과 같은 유기 화합물, 실라놀 라디칼과 같은 유기 실리콘 화합물, 또는 티탄산염, 알루민산염 또는 지르콘산염과 같은 유기 금속 화합물로 처리된 표면을 갖는 것으로 제조하여 사용함으로써 분산성 및 결합성이 향상된다.

이상 본 발명의 실시예들에 대해 설명하였지만, 본 발명은 이 실시예에 한정되는 것이 아니며 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서의 모든 변경이 가능하다.

Claims (21)

1. 베이스 부재와, 그 표면 상에 제공된 탄성층을 포함하며, 상기 탄성층은 수지상 폴리오르가노실록산과 0.1 내지 2 중량%의 무기 미세 분말이 혼합된 첨가형 실리콘 고무인 것을 특징으로 하는 정착용 회전 부재.
2. 제1항에 있어서, 상기 무기 미세 분말은 실리카인 것을 특징으로 하는 정착용 회전 부재.
3. 제1항에 있어서, 상기 탄성층은 상기 베이스 부재 상에 제공된 것을 특징으로 하는 정착용 회전 부재.
4. 제1항에 있어서, 상기 탄성층은 다른 탄성층을 사이에 두고 상기 베이스 부재상에 제공된 것을 특징으로 하는 정착용 회전 부재.
5. 제1항에 있어서, 상기 탄성층은 미정착 토너 화상과 접촉하는 것을 특징으로 하는 정착용 회전 부재.
6. 베이스 부재와, 그 표면 상에 제공된 탄성층을 포함하며, 상기 탄성층은 수지상 폴리오르가노실록산과 0.5 내지 8 중량%의 무기 미세 분말이 혼합된 첨가형 실리콘 고무인 것을 특징으로 하는 가압용 회전 부재.
7. 제6항에 있어서, 상기 무기 미세 분말은 실리카인 것을 특징으로 하는 가압용 회전 부재.
8. 제6항에 있어서, 상기 탄성층은 상기 베이스 재료 상에 제공된 것을 특징으로 하는 가압용 회전 부재.
9. 제6항에 있어서, 상기 탄성층은 다른 탄성층을 사이에 두고 상기 베이스 재료상에 제공된 것을 특징으로 하는 가압용 회전 부재.
10. 제6항에 있어서, 상기 탄성층은 미정착 토너 화상을 담지하는 피기록 매체 상에 미정착 토너 화상에 대향한 표면에 접촉되는 것을 특징으로 하는 가압용 회전 부재.
11. 표면 상에 탄성층을 갖는 정착용 회전 부재와, 표면 상에 탄성층을 갖는 가압용 회전 부재를 포함하며, 상기 정착용 회전 부재와 상기 가압용 회전 부재는 그 사이에 닙을 형성하고 그 닙에 의해 미정착 토너 화상을 담지하는 피기록 매체를 유지 및 운반하여 정착을 수행하며, 상기 정착용 회전 부재의 탄성층은 수지상 폴리오르가노실록산과 0.1 내지 2 중량%의 무기 미세 분말이 혼합된 첨가형 실리콘 고무이고 상기 가압용 회전 부재의 탄성층은 수지상 폴리오르가노실록산과 0.5 내지 8 중량%의 무기 미세 분말이 혼합된 첨가형 실리콘 고무인 것을 특징으로 하는 정착 장치.
12. 제11항에 있어서, 상기 정착용 회전 부재와 상기 가압용 회전 부재의 무기 미세 분말은 실리카인 것을 특징으로 하는 정착 장치.
13. 제11항에 있어서, 상기 정착용 회전 부재는 미정착 토너 화상과 접촉하는 것을 특징으로 하는 정착 장치.
14. 제11항에 있어서, 상기 장치는 피기록 매체의 제1면 상에 담지된 미정착 토너 화상을 정착한 후 피기록 매체의 제2면 상에 담지된 미정착 토너 화상을 정착하도록 된 것을 특징으로 하는 정착 장치.
15. 표면 상에 탄성층을 갖는 정착용 회전 부재와, 표면 상에 탄성층을 갖는 가압용 회전 부재를 포함하며, 상기 정착용 회전 부재와 상기 가압용 회전 부재는 그 사이에 닙을 형성하고 그 닙에 의해 미정착 토너 화상을 담지하는 피기록 매체를 유지 및 운반하여 정착을 수행하며, 상기 정착용 회전 부재와 상기 가압용 회전 부재의 탄성층은 각각 무기 미세 분말을 함유하며, 상기 가압용 회전 부재의 무기 미세 분말의 함량은 상기 정착용 회전 부재의 무기 미세 분말의 함량 보다 큰 것을 특징으로 하는 정착 장치.
16. 제15항에 있어서, 상기 정착용 회전 부재와 상기 가압용 회전 부재의 무기 미세 분말은 실리카인 것을 특징으로 하는 정착 장치.
17. 제15항에 있어서, 상기 정착용 회전 부재는 미정착 토너 화상과 접촉하는 것을 특징으로 하는 정착 장치.
18. 제15항에 있어서, 상기 장치는 피기록 매체의 제1면 상에 담지된 미정착 토너 화상을 정착한 후 피기록 매체의 제2면 상에 담지된 미정착 토너 화상을 정착하도록 된 것을 특징으로 하는 정착 장치.
19. 제15항에 있어서, 상기 정착용 회전 부재와 상기 가압용 회전 부재의 탄성층은 첨가형 실리콘 고무인 것을 특징으로 하는 정착 장치.
20. 제15항에 있어서, 상기 정착용 회전 부재의 탄성층에 함유된 무기 미세 분말의 함량은 0.1 내지 2 중량%인 것을 특징으로 하는 정착 장치.
21. 제15항에 있어서, 상기 가압용 회전 부재의 탄성층에 함유된 무기 미세 분말의 함량은 0.5 내지 8 중량%인 것을 특징으로 하는 정착 장치.