JPH01315769A - 画像定着方法及びその装置 - 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】 ｒ産業上の利用分野」 本発明は１紙材その他の支持材上に担持させた未定着ト
ナー像の定着方法に係り、特にヒートローラその他の定
着手段を前記未定着トナー像に接触させながら画像定着
を行う定着方法及びその装置に関する。

「従来の技術」 従来より転写チャージャその他の転写手段を利用して、
トナー担持体側より支持材側に転写させた未定着トナー
像を搬送路を介して定着手段内に導き、該定着手段によ
り画像定着を行った後、外部に排紙するようにしたレー
ザプリンタその他の電子写真装置は周知であり、この種
の装置に用いられる定着手段には、前記トナー像の上方
より非接触の状態で放射熱を付与しながら未定着トナー
像の熱定着を行う非接触形の定着装置と、例えば定着ロ
ーラと加圧ローラの組み合わせからなるローラ対を同期
して回転可能に構成し、該ローラ対間に支持材を挿通さ
せながら定着ローラ側の未定着トナー像を加圧／加熱し
ながら画像定着を行う接触形の定着装置に大別されるが
、定着の確実性、高速性及び安全性の面で後者の方が有
利である為に、近年においては前記接触形定着装置を用
いる場合が多い。

そして接触形定着装置には定着ローラ内に加熱ヒータを
内蔵し加熱／加圧力により熱定着を行うものと、定着ロ
ーラ自体の圧力を利用して圧力定着を行うものが存在す
るが、いずれもトナー画像への適切な圧力付与による画
像定着を可能にする為に、前記定着ローラ及び支持材の
裏面より圧力を付与する加圧ローラを、アルミその他の
金属筒の表面にフッ素系又は／及びシリコーン系の樹脂
やゴム等を被覆して形成するとともに、特に定着ローラ
側においてはトナーの融着を防止する為に１表面にシリ
コンオイルを塗布する構成を採る。

一方前記定着ローラ対に挿通される支持材は、トナー自
体に注入された電荷とともに、トナー像転写時に転写チ
ャージャを介して支持材に付与されたトナーと逆極性の
電荷により未定着トナー像支持材間が静電的に保持され
た状態で、搬送路を経由しながら前記定着ローラ対側に
導かれる訳であるが、前記したように定着ローラ対は絶
縁性の而も支持材やトナー材と摩擦帯電系列の異なる材
料で形成されている為に、前記ローラ対への挿通時に生
じる摩擦帯電によりローラ対の帯電量が変化し、該電界
変動に起因してトナー像及び支持材夫々に帯電している
電荷に乱れが生じ、トナーの飛散や尾引き現象（尾ひれ
のように一方向に部分的にトナー像の乱れが生じる現象
）が生じる場合があった。

かかる欠点を解消する為に、従来より除電ブラシや金属
板その他の除電部材を定着ローラ表面に接触させて定着
ローラを除電する方法や、高圧放電による帯電器を前記
定着ローラ表面に対峙させて配置し、前記帯電器より発
生するコロナ放電により定着ローラを除電する方法が採
用されている。（特開昭５８−５０３［１１号他）［発
明が解決しようとする課題」 しかしながら前記定着ローラの周面上には、定着後の支
持材を剥離する剥側Ｌローラ周面に付着した微小トナー
を除去するクリーニング部材及び温度センサ等が付設さ
れている為に、これらの配設空隙を縫って前記除電部材
や帯電器を配設する事は困難であり、特に近年のように
小型化の要請が強まる程その困難性が一層顕著になって
きている。

而も前記の定着ローラの摩擦帯電は、支持材やトナー像
との間にのみ生じるのではなく、前記ローラ周面と接触
する各種部材との間でも生じ、これらの摩擦帯電による
影響を完全に除去し得る除電位置を見つけるのは中々困
難である。

又前記除電部材を用いる構成では、該除電部材がローラ
周面に接触させて除電するものである為に、該ローラ周
面に塗布したシリコンオイル被膜を部分的に掻き取り、
ローラ周面への微小トナーの付着を誘発するという欠点
が生じる。

一方帯電器を用いる構成では、高電°圧を用いる為に安
全上好ましくなく、且つ該高電圧により発生したオゾン
除去の為の特別な部材を設けねばならず５部品点数の増
加と小型化の要請に反する事になる。

本発明の解決すべき第１の課題は、前記のような除電部
材や高圧放電手段を用いる事に起因する、小型化、安全
上、レイアウト上その他の各種障害を除去して円滑且つ
確実に防止し得る未定着トナー像の定着方法及び装置を
提供する奥を目的とする。

本発明の解決すべき第２の課題は、前記除電手段では解
決し得ないトナー像の乱れを確実に防止し得る未定着ト
ナー像の定着方法及び装置を提供する事を目的とする。

即ち、前記定着ローラ対の圧接位置直前に除電部材や帯
電器を配し、完全に定着ローラの表面電位を除電した状
ｙＥで前記圧接位置に、未定着トナー像が担持された支
持材を挿通させた場合においても、支持材自体にトナー
と逆極性の電荷を保有している為に、該電荷の影響を受
けて定着ローラの表面電位がｅｅに大きく変化し、結果
としてトナーと定着ローラ間で瞬時的に反発力又は吸引
力が発生し、そこでトナーの飛散や尾引きが発生する。

従ってこのようなトナーの乱れについては前記除電手段
では解決し得ない。

「課題を解決する為の手段」 かかる第１及び第２の技術的課題を達成する為に、請求
項１）乃至３）に記載した本第１発明において、前述し
たような除電手段を設ける事なく単に、少なくとも定着
位置において支持材と接触する部材、好ましくは定着ロ
ーラに所定極性の直流バイアスを印加しながら画像定着
を行う事を特徴とする。

この場合前記直流バイアスの極性は、転写時に支持材に
注入された電荷と逆極性の電圧である事がよい。

請求項４）に記載した本第２発明は、かかる発明を具体
化する装置に関するもので、前記未定着トナー像と対面
する側に位置する定着ローラを、金属性筒体の周囲に絶
縁性薄層を形成したローラ体により形成するとともに、
該金属性筒体に、転写時に前記支持材に注入された電荷
と逆極性の直流バイアス電源を接続した事を特徴とする
。

「作用」 かかる技術手段によれば、前記直流バイアスに対応する
所定極性の表面電位が、定着ローラ全周面に亙り印加さ
れる車になる為に、摩擦帯電による影響排除が加圧ロー
ラとの圧接位置のみに限定される事なく、前記ローラ周
面と接触する各種部材との間で生じる各種摩擦帯電によ
る影響も排除し得る。

又前記直流バイアスは特に支持材が保有している電荷と
逆極性である為に、支持材挿通時に該支持材自体に保有
している電荷を打ち消す方向に作用して該電荷の影響を
受けて定着ローラの表面電位が変動するのを防止し得、
一定の表面電位を得る二１９が出来る為に、該支持材上
に担持しているトナーと定着ローラ間で瞬時的に反発力
又は吸引力が発生する恐れを除き、トナーの飛散や尾引
きその他のトナーの乱れを防止出来る。

そして前記のような直流バイアスの印加手段は、請求項
０に記載したように例えば定着ローラの最内層に位置す
る円筒状金属筒にリード線その他を介して直流バイアス
電源と接続するだけで足り、又金属筒は導電性である為
にその接続位置も任意である為に、前記除電部材や帯電
器のように定着ローラ周面上に配設スペースを確保する
必要がなく、結果として小型化の要請に同等制約となる
事はなく、又ローラ周面に塗布したシリコンオイル被膜
を部分的に掻き取る恐れもなく、微小トナーの付着等の
オフセット現象を完全に防止し得る。

又前記直流バイアスは後記するように２００〜５００ｖ
程度の低電圧で十分前記作用を営む事が出来る為に、帯
電器に比して安全上有利であり且つ高電圧により発生し
たオゾン除去の為の特別な部材を設ける必要もない為に
、部品点数の減少と小型化の要請に合致する。

「実施例」 以下１図面を参照して本発明の好適な実施例を例示的に
詳しく説明する。ただしこの実施例に記載されている構
成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特
定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれのみに
限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。

第１図は本発明の実施例に係る、いわゆる反転現像方式
を採用する画像形成装置の要部構成を示し、１は感光体
ドラムで、公知のように帯電器２により均一帯電したド
ラム１表面上を光学系１５により露光して無電位の潜像
を形成した後、現像器３により該潜像部分にトナー像を
付着させる。

そして前記現像器３の下流側のドラム１周面上には転写
チャージャ４が配置され、レジストローラ５により所定
タイミングで転写位置に導かれた支持材（紙）の背面側
より高電圧放電を行い、前記トナー像を支持材側に転写
且つ静電的に保持し、この状態で搬送路６を通って定着
ローテ対７に導かれる。該定着ローラ対７に前記支持材
を挿通させる事により該支持材上に担持されている未定
着トナー像が画像定着されるよう構成されている。

次に前記装置の要部構成について詳細に説明するに、先
ず前記現像器３内に収容されている現像剤は、現像器３
内での摩擦帯電により負に帯電可能な一成分トナーを用
い、該帯電後ドラム１表面上に形成された無電位の潜像
部に付着される。

転写チャージャ４は前記帯電トナーと逆極性の高電圧放
電を行い、支持材に正の電荷を注入して前記帯電トナー
の転写と静電的保持を行うよう構成する。

定着ローラ対７は、公知のようにヒータ８ａを内包した
アルミロール８ｂの外周面に四フッ化エチレン樹脂膜８
Ｃが形成された定着ローラ８と、アルミロール９ａの外
周面にシリコンゴム層９ｂが形成されている加圧ローラ
３よりなり互いに同期して回転可能に構成するとともに
、定着ローラ８の周面上に、定着後の支持材を剥離する
剥離爪１１、ローラ周面にシリコンオイルを塗布し且つ
該周面上に付着した微小トナーを除去す６クリ一ニング
部材兼用のシリコンオイル塗布手段１２、及び温度セン
サ１３が付設されている。又前記定着ローラ８を形成す
るアルミロールにはリード線１４を介して直流バイアス
電源ｌＯが接続されている。尚１図中は前記定着ローラ
８の表面電位を測定する測定器１５であり、後述する確
認実験を行う際に使用されるものである。

次にかかる装置を用いて従来例と本発明との比較実験を
行う。

先ず前記支持材に開封直後の普通紙を用い、又定着ロー
ラ８表面をアースにより除電した後直流バイアスを印加
しない状態で定着を行った場合の表面７ｆｉ位の変化状
況を測定した所、第２図（ａ）に示すように、定着ロー
ラ８の表面電位は支持材始端が挿通された直後に、該支
持材に注入されている電荷の影響を受けて大きく正極側
に振れ、その後未定着トナーの電荷の影！を受けて変動
し、そして支持材終端が排出された後、今度は加圧ロー
ラ８との摩擦帯電により負極側に変化する事が確認され
た。

そしてこのようにして定着された画像（文字）を拡大し
てみると、文字の周囲に全般的にトナー分が飛散してい
る事が確認された。

次に３５℃、８５％の高温高湿度下に曝した加湿紙を用
いて前記と同様な実験を行った所、第２図（ｂ）に示す
ように、定着ローラ８の表面電位は支持材始端が挿通さ
れた直後に、該支持材に注入されている電荷の影響を受
けて大きく正極側に振れるが、前記支持材は加湿されて
おり絶縁性が低い為にその後前記表面電位が低下し、ｏ
　Ｑ　ｔｏｏｖ前後で変動した後、支持材排出後におい
て、前記と同様に加圧ローラ９との摩擦帯電により負極
側に変化する事が確認された。

そしてこのようにして定着された画像を拡大してみると
、文字の一部に尾引き現象が生じている事が確認された
。

一方前記加湿紙を用いて今度は支持材と逆極性の負の極
性を有する直流バイアス（−２００Ｖ）を印加した状態
で同様な実験を行った所、第２図（Ｃ）に示すように、
定着ローラ８の表面電位は支持材挿通前後に拘らず、常
に一１００Ｖに維持されており、前記支持材や未定着ト
ナーに注入されている電荷の影響を全く受けず、又加圧
ローラ９との摩擦帯電の影響も受けない事が確認された
。

そしてこのようにして定着された画像を拡大してみても
、文字の一部に尾引きやトナー飛散が生じていない事が
確認された。

尚、前記と同一条件下で開封直後の普通紙を用いて同様
な実験を行った場合においても、前記と同様な結果を得
た。

次に直流バイアスの変化と画像特性の影響を調べる為に
加湿紙を用いて、直流バイアスを−２５０Ｖ、−５００
Ｖに下げて同様な実験を行った場合においても、前記と
同様な結果を得たが、今度は逆に前記直流バイアスを一
５’ＯＶ　、＋２００Ｖに上げて同様な実験を行った場
合においては、バイアスを掛けない場合と同様な尾引き
現象が発生した。これは支持材に注入されている電荷と
逆極性の直流／ヘイアスでも電圧が低い場合は本発明の
効果が達成されず、又同様に同極性の電圧では当然に本
発明の効果が得られない事が理解出来る。

尚１本実施例はｌ成分トナーを用いて実験を行ったが、
二成分トナーを用いた場合においても同様な効果を得る
事は容易に理解出来る。

「発明の効果」 以上記載した如く請求項１）乃至３）に記載した発明に
よれば、従来の定着時における摩擦帯電による影響とと
もに支持材自体等に保有している電荷等に起因する定着
ローラの表面電位の変化を完全に抑制し、トナーの飛散
や尾引きその他のトナーの乱れを防止出来る。

又請求項３）に記載した発明によれば、前記効果と併せ
て、前記のような除電部材や高圧放電手段を用いる事に
起因する、小型化、安全上、レイアウト上その他の各種
障害を除去しながらトナーの乱れを円滑且つ確実に防止
する事が出来る。

等の種々の著効を有す。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に係る、いわゆる反転現像方式
を採用する画像形成装置の要部構成を示す概略図、第２
図は該装置を用いて行った定着ローラの表面電位の変化
状況を示すグラフ図を示しくａ）（ｂ）は直波バイアス
を印加しない状態、（Ｃ）は直流バイアスを印加した状
態を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）支持材上に担持された未定着トナー像に加圧又は／
   及び加熱用部材を接触させながら画像定着を行う定着方
   法において、少なくとも定着位置において支持材と接触
   する部材に所定極性の直流バイアスを印加しながら画像
   定着を行う事を特徴とする画像定着方法 ２）前記直流バイアスが、転写時に支持材に注入された
   電荷と逆極性の電圧である事を特徴とする請求項１）記
   載の画像定着方法 ３）前記直流バイアスを印加する部材が、未定着トナー
   像に接触する加圧又は／及び加熱用部材である事を特徴
   とする請求項１）記載の画像定着方法 ４）未定着トナー像を担持する支持材を挿通する定着ロ
   ーラ対からなる画像定着装置において、前記未定着トナ
   ー像と対面する側に位置する定着ローラを、金属性筒体
   の周囲に絶縁性薄層を形成したローラ体により形成する
   とともに、該金属性筒体に、転写時に前記支持材に注入
   された電荷と逆極性の直流バイアス電源を接続した事を
   特徴とする画像定着装置