(57)【要約】【課題】ゼログラフィックマーキングシステムにおいて融着ローラにオイルコーティングを塗布する際に、様々なオイルレートを制御可能な変動制御を実現する。【解決手段】オイル塗布システム１には、計量ローラ４およびドナーローラ５が、融着ローラ２とオイル収容ハウジング３との間に配置され、赤外線センサ６に制御装置８が接続されている。さらに赤外線センサ６が、計量ローラ４に隣接して配置されるとともに、計量ローラ４上のオイルコーティングの放射率を測定する。この放射率に基づいて制御装置８が計量ローラ４の回転速度を調整する。【選択図】図１
2010160485.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
低放射率表面上のオイル膜厚を制御するシステムであって、ゼログラフィックマーキングシステムに有益なシステムであり、
融着ローラと、
オイル収容ハウジングまたは容器と、
計量ローラと、
ドナーローラと、
赤外線センサと、
を包含し、
前記赤外線センサに制御装置が接続され、
前記計量ローラおよび前記ドナーローラが、前記融着ローラと前記オイル収容ハウジングとの間に配置され、
前記赤外線センサが、前記計量ローラに隣接して配置されるとともに、前記計量ローラ上のオイルコーティングの放射率を測定するように構成される、
システム。
【請求項２】
ゼログラフィックマーキングシステムにおいて融着ローラにオイルコーティングを塗布するのに有益なオイル塗布システムであって、
融着ローラと、
オイル収容ハウジングまたは容器と、
計量ローラと、
ドナーローラと、
赤外線センサと、
を包含し、
前記赤外線センサに制御装置が接続され、
前記計量ローラおよび前記ドナーローラが、前記融着ローラと前記ハウジングとの間に配置され、
前記赤外線センサが、前記計量ローラに隣接して配置されるとともに、前記計量ローラ上のオイルコーティングの放射率を測定するように構成され、
前記赤外線センサが、前記オイル膜またはコーティングの厚さが増加するにつれて赤外線放射の上昇を示し、オイル膜厚が減少するにつれて赤外線放射の低減を示すように構成され、
前記赤外線センサおよび前記制御装置がともに、前記オイル膜の放射率に基づいて前記計量ローラ速度を変化させることにより前記オイル膜厚を制御するように構成され、
前記赤外線センサが、前記計量ローラ上の前記オイルコーティングの放射率を測定するように構成されるとともに、前記放射率を前記制御装置へ通信するように構成され、
前記制御装置が、前記計量ローラとの接触状態にあって、前記計量ローラ上の前記膜厚を調節するのに適している、
システム。
【請求項３】
前記赤外線センサが制御装置に電気的に接続され、前記制御装置が、前記赤外線センサから放射率情報を受け取るように構成されるとともに、その後、前記放射率に基づいて流量つまり前記ドナーローラへの前記オイルの供与を制御するように構成される、請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
前記計量ローラと前記ドナーローラとの接触箇所より後ろの箇所で前記計量ローラの表面との接触状態にあるドクターブレードが、前記計量ローラに配置される、請求項２に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概ね電子写真印刷機に関連し、さらに詳しくは、粉末トナー像をコピー紙に定着させるための融着装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的な電子写真印刷プロセスでは、表面を感光性にするように光伝導性部材を概ね均一な電位に帯電させる。光伝導性部材の帯電部分が、複写される原本の光線像で露光される。帯電した光伝導性部材の露光は、照射エリアでのこの部材上の電荷を放散させる。こうして、原本に含まれる情報エリアに対応する静電潜像が光伝導性部材に記録される。静電潜像が光伝導性部材に記録された後、トナーを含む現像材料を潜像と接触させることにより潜像が現像される。概して、キャリア粒体に摩擦電気により付着したトナー粒子から現像材料が製作される。トナー粒子は、キャリア粒体から、光伝導性部材にトナー粉末像を形成する潜像へ吸着される。トナー粉末像は次に、光伝導性部材からコピー紙へ転写される。融着ローラを介してトナー粉末に熱が印加されて、粉末像をコピー紙に永久付着させる。
【０００３】
トナーを含む記録紙が融着ローラを通過する時に、いくつかの問題が発生する。このような問題の一つは、記録紙上のトナーが融着ローラの一つに付着し、その結果、トナーが記録紙上の正確な箇所に付着せずに像の汚れとなるか、またはローラに残留して、記録紙に転写されない。また別の問題として、記録紙が偶然に融着ローラの一つに巻き付いて紙詰まりを惹き起こす。
【０００４】
これらの問題を克服するため、融着ローラの一方または両方にオイルが塗布される。オイルは、ローラに付着するトナーの量を減少させるとともに、記録紙が巻き込まれる可能性を少なくする。オイルを分配するため、オイル塗布器具はローラに隣接する位置にある。融着ローラへのオイルの塗布では、正確な量が塗布されない場合にはさらに問題が生じる結果となる。なお、特許文献１に開示されたオイルなど、適当なオイルが本発明で使用され、特許文献１の開示は、本開示に参考として取り入れられている。
【０００５】
オイル塗布器具の寿命中にローラへのオイルの運搬が一定でないと、他の問題が生じる。多くの設計では、アプリケータの寿命のうち早い時期に融着ローラに運ばれるオイルが過剰となるという結果が見られる。ローラに分配されるオイルが多すぎて、これが記録紙に伝達されると、ユーザに気付かれるほどのオイルしみを発生させることで紙を駄目にする。同じ塗布器具が、寿命の終わり頃になって適切な量のオイルを塗布しないことがある。オイルの塗布が不適切であると、トナーが融着ローラに付着する、および／または記録紙が融着ローラに貼り付くことになり、その両方とも許容できない結果である。オイルの塗布が一定しないと、オイル塗布器具の推定寿命を予測することが困難にもなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許第７，２１４，４６２号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
先行技術のシステムでは、オイル表面厚、オイル温度、オイル粘度が変動すると、概して、オイル塗布構造の全体的な設計変更を必要とする。各システムは、一定のオイル塗布動作温度、オイル粘度、塗布膜厚を要する。これが、本発明により克服される深刻な短所である。様々なオイルレートを制御する変動制御は、行われたとしてもわずかであった。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、計量ローラ及びドナーローラを備えたオイル塗布システムにおいて、計量ローラ表面の赤外線放射率を測定することにより、融着ローラに塗布されるオイルの量を測定するシステムを提供する。計量ローラ表面の放射率は、この表面の上のオイル層の膜厚と相関がある。ゆえに本発明により提供されるのは、赤外線放射率の持続的な測定により融着ローラに塗布されるオイルの量を測定するシステムおよび方法である。上記のように、赤外線（ＩＲ、Ｉｎｆｒａｒｅｄ  Ｒａｄｉａｔｉｏｎ）センサにより測定される放射率は、融着ロール表面のオイル層の厚さと相関する。「放射率」は、遠赤外線放射を発する表面の能力の尺度として定義される。放射率が低下するほど、遠赤外線反射は高くなる。赤外線放射は、熱として体感されるものである。ゆえに、放射率は、同じ温度および同じエリアで黒体と比較した、放射エネルギーを発することのできる表面の能力である。
【０００９】
本発明では、オイル膜表面に隣接する赤外線センサが、オイル計量ロールの速度を制御装置とともに制御する。この赤外線センサは、所望のオイル膜レートまたは厚さを測定および制御できる制御装置に電気的に接続されている。赤外線センサは、オイル膜の放射率を測定してから、要求または所望されるオイル膜厚を供給する。一実施形態では、オイルは概して特許文献１に開示されたオイルの組成を持つ。ゆえに、融着ロールにおいて或るオイル表面厚が所望される場合には、放射率と表面厚との間には直接相関関係が見られるので、様々なオイル厚が達成可能である。ユーザが行う必要があるのは、所望するのはどのような放射率であるかを決定して、所望の放射率を赤外線センサが示すまで計量ロールからオイルを追加することだけである。次に、センサに接続された制御装置が、所望の放射率および所望されるオイル厚を設定する。計量ロールからのオイルの量を制御する適当な制御装置が使用される。本発明で使用されるオイル表面コーティングの放射率を効果的に測定するように構成された、適当な周知の赤外線センサが使用される。本開示および請求項では融着ローラを使用する発明について記載されているが、他の適当な低放射率ローラまたは表面でのオイル膜厚を制御するのに本発明を使用できることを理解すべきである。全体で使用される「融着ローラ」の語は、これらの他の表面を含む。
【発明の効果】
【００１０】
先行技術では、オイル表面の厚さまたは量が運転ごとに変動する場合、コーティングアセンブリ全体が設計変更されなければならない。本発明では、所望するいかなる表面オイルコーティングについても同じアセンブリを使用できる。オイルレートは変動が可能で、赤外線センサおよび対応の制御装置を備える同じシステムを使用できる。一実施形態では、センサの感度を上昇させてポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）流体の放射帯域と一致させるために、５から１５μｍの間のスペクトルフィルタを使用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】オイルコーティングシステムの概略を示す本発明の一実施形態の図である。
【図２】放射率とオイルレートとの関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１には、融着ローラ２がオイルでコーティングされるオイル塗布システム１が示されている。オイルハウジング３からの供給オイルは、計量ローラ４との流体接触状態にある。計量ローラ４は、ドナーローラ５にオイル７を載置する。それからドナーローラ５は、融着ローラ２の表面にオイル膜を載置する。ドナーローラ５は、Ｖｉｔｏｎ（登録商標）を含む外面を有する。Ｖｉｔｏｎ（登録商標）は、Ｄｕｐｏｎｔの商標である。Ｖｉｔｏｎ（登録商標）フッ化エラストマは、優れた熱抵抗（華氏４００度／摂氏２００度）ゆえに周知である最も好適なフッ化エラストマである。Ｖｉｔｏｎ（登録商標）は刺激性の燃料および化学薬品に対して優れた抵抗を持ち、国際的なＩＳＯ  ９０００およびＩＳＯ／ＴＳ  １６９４９の登録証を持つ。赤外線センサ６は、計量ローラ４の表面におけるオイルの放射率を測定する。計量ローラ４の表面でのオイルの量はオイル層の放射率に正比例するので、この放射率を制御することにより、計量ローラ４に載置されるオイルの割合を制御するのは容易である。図１には加圧ローラは示されていないが、いずれかの箇所で加圧ローラが融着ローラ２と接触していることは言うまでもない。明瞭化のため、加圧ローラは示されていない。図１において、計量ローラ４へのオイル７の流れを制御するため、制御装置８は赤外線センサ６と電気接続されている。図１は、ここで説明するローラオイル塗布システム１の実施形態の基本的な図を示す。
【００１３】
暖機および過渡運転によるオイル７の粘度の変化を少なくするため、計量ローラ４は通常、加熱される。金属が露出したベアメタルローラは通常、０．０５から０．２０程度の低い赤外線放射率を有する。これは、所与の温度において、黒体放射体が同じ温度で行う赤外線放射の５から２０％をメタルローラが発することを意味する。対照的に、シリコンオイル７などのポリマーは、たいていは０．８５から０．９５の範囲の高い放射率を有する。その結果、計量ローラ４がシリコンオイル７でコーティングされるにつれて、見かけの放射率が上昇する。
【００１４】
どれだけのシリコンオイル７が計量ローラ４にコーティングされているかを推定するのにこれを利用できる。接触温度センサ１０により測定される計量ローラ４の所与の温度に対して、ローラ４上の所与のシリコン量についての赤外線センサ６からの赤外線信号の量が予測される。シリコン膜厚が増加するにつれて、赤外線センサ６は赤外線放射の増加を示し、シリコン厚が減少すると赤外線放射が減少する。
【００１５】
この関数、つまりシリコン厚＝ｆ（赤外線放射率，計量ローラ温度）はおそらく経験的に決定されるのが最良であるが、第一原理を用いて推定値を得ることができる。また、特定波長の間に赤外線センサ６を制限することにより感度が高められる。現在では有効なシリコン厚センサ６が利用可能であるので、オイルレートの閉ループプロセス制御にこれを使用できる。この例では、膜厚を調節するのに計量ローラ４の速度が使用される（速度が速くなるほど、ドクターブレード９を通過する際の厚さが増す）。次に、計量ローラ４の速度を変化させてオイル膜厚を制御するのに、センサ６の出力が使用される。
【００１６】
融着ローラに印加されるオイルレートは、ドナーローラ５に狭圧された後の計量ローラ４のオイル膜に正比例する。ここでのオイル膜厚を監視することにより、融着ローラ２、そして媒体へのオイル印加量を知って、これを制御することができる。計量ローラ４はクロムめっきされており、１と２０μｍとの間の関連の波長では非常に低い赤外線放射率を有する。剥離剤管理（ＲＡＭ）動作中にも、計量ローラ４はおよそ１４５℃まで加熱される。都合の良いことに、計量ローラ４は自動的に赤外線を放射することから、測定システムとしては赤外線放射について照度の能動制御を必要としない受動的な測定システムを構成しうる。
【００１７】
これまで先行技術で唯一の問題は、この表面放射率の差が我々のプロセスに使用されるオイルレートの範囲（３から１５μｌ／１シート）において充分であるかどうかと、これらのレベルを弁別するのに充分な感度を、利用可能な技術が有するかどうかである。それが可能であることを明示する実証システムから、我々はデータを入手している。
【００１８】
発明の有効性の実証：ゼログラフィックマーキングシステムに、変速計量ローラＲＡＭシステムが設置された。次に、ドナーローラに対する計量ローラの回転速度を変化させることにより、オイルレートが調節可能となる。計量ローラとドナーローラによる狭圧後に計量ローラ表面温度が測定されるように、オメガエンジニアリング社のＯＳ３６‐Ｊモデルなどの赤外線温度センサが設置された。この箇所でのオイル膜厚は、ドナーローラ、最終的には融着ローラに伝達されるオイルの量を示す。計量ローラは、約１４２℃の一定温度に制御される。ローラ上のプロセス制御サーミスタを読み取ることによって、これが裏付けられた。推定に基づいてオイルレートを変えながら印刷物サンプルが採取されて、テスト条件に対応する印刷物での実際のオイルが測定された。六種類の計量ローラ速度が実行され、赤外線プローブによって計量ローラのオイルレートおよび表示温度が測定された。計量ローラの有効放射率が計算された。
【００１９】
図２では、上記の実証の結果が描かれ、計量ローラ（Ｍ／Ｒ、Ｍｅａｓｕｒｉｎｇ  Ｒｏｌｌｅｒ）放射率とオイルレートとの関係が示されている。この図に見られるように、関連のオイルレート範囲では、有効でロバストかつ有益な放射率とオイルレートとの関係を示す信号が得られる。この信号は、ＲＡＭシステムの閉ループプロセス制御に使用できる。以下の表は、放射率とオイルレートとの関係を示す。以下の表におけるオイルレートの単位は、２１．５９×２７．９４センチメートル（８．５×１１インチ）の印刷物あたりの液量（μｌ）である。
【００２０】
【表１】
2010160485.tif 000003
【００２１】
放射率が測定されると、測定された放射率に対応する固有のオイルレートを制御することにより所望のオイルレートが達成される。赤外線センサから放射率情報を受け取るように構成されて、その後、この放射率に基づいて流量つまりドナーローラへのオイルの供与の制御を可能にする制御装置に、赤外線センサが電気的に接続されている。
【００２２】
上記のように、物質の放射率とは、単位面積について、同じ温度で黒体により放射されるエネルギーに対する、この物質により放射される熱エネルギーの割合である。本発明では、所望のオイルレートが決定されると、このオイルレートを提供するように対応の放射率が設定される。
【００２３】
要約すると、本発明は、ゼログラフィックマーキングシステムにおいて融着ローラにオイルコーティングを形成するのに有益なオイル塗布システムを提供する。このシステムは、融着ローラと、オイル収容ハウジングまたは容器と、計量ローラと、ドナーローラと、赤外線センサと、この赤外線センサに接続された制御装置とを包含する。計量ローラおよびドナーローラは、融着ローラとオイル収容ハウジングとの間に配置されている。赤外線センサは計量ローラに隣接して配置され、計量ローラ上のオイルコーティングの放射率を測定するように構成されている。計量ローラは、オイルハウジングからドナーローラへオイルを伝達するように構成されている。ドナーローラは、計量ローラからオイルコーティングを受け取って、融着ローラの表面にオイルを伝達するように構成されている。
【００２４】
赤外線センサは制御装置に電気的に接続されている。制御装置は、赤外線センサから放射率情報を受け取るように構成されるとともに、その後、表示された放射率に基づいて、流量つまりドナーローラへのオイルの供与を制御するように構成されている。計量ローラとドナーローラとの接触箇所よりも後ろの箇所で計量ローラの表面と接触しているドクターブレードが、計量ローラに配置されている。
【００２５】
ドナーローラは、Ｖｉｔｏｎ（登録商標）を包含する外面を有する。計量ローラはヒータを包含する。このヒータは、オイルの粘度を制御することができる。
【００２６】
一実施形態においてこのシステムは、融着ローラと、オイル収容ハウジングまたは容器と、計量ローラと、ドナーローラと、赤外線センサと、この赤外線センサに接続された制御装置とを包含する。計量ローラおよびドナーローラは、融着ローラとオイルハウジングとの間に配置されている。赤外線センサは、計量ローラに隣接して配置されるとともに、計量ローラ上のオイルコーティングの放射率を測定するように構成されている。この赤外線センサは、オイル膜またはコーティングの厚さが増加するにつれて赤外線放射の上昇を示し、オイル膜厚が減少するにつれてその逆（赤外線放射の低減）を示すように構成されている。赤外線センサと制御装置はともに、オイル膜の放射率に基づいて計量ローラの速度を変化させることによりオイル膜厚を制御するように構成されている。赤外線センサは、計量ローラ上のオイルコーティングの放射率を測定するように構成されるとともに、この放射率を制御装置へ通信するように構成されている。制御装置は、計量ローラと接触状態にあり、計量ローラ上の膜厚を調節するのに適している。制御装置は、赤外線センサからの放射率情報を受け取るように構成されるとともに、その後、この放射率に基づいて流量つまりドナーローラへのオイルの供与を制御するように構成されている。この制御装置に赤外線センサが電気的に接続されている。
【符号の説明】
【００２７】
１  オイル塗布システム、２  融着ローラ、３  オイルハウジング、４  計量ローラ、５  ドナーローラ、６  赤外線センサ、７  シリコンオイル、８  制御装置、９  ドクターブレード、１０  接触温度センサ。
【図１】
2010160485.tif 000004
【図２】
2010160485.tif 000005