JPH02253283A

JPH02253283A - 定着装置

Info

Publication number: JPH02253283A
Application number: JP1073795A
Authority: JP
Inventors: Yasumasa Otsuka; 康正大塚; Yoji Tomoyuki; 洋二友行
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1989-03-28
Filing date: 1989-03-28
Publication date: 1990-10-12
Anticipated expiration: 2012-04-02
Also published as: JP2596530B2

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】［産業上の利用分野］本発明は、電子写真装置あるいは静電記録装置における
画像形成装置の分野において利用され。

特に対をなす定着ローラ及びこれと圧接回転する加圧ロ
ーラとの間で、未定着現像剤像をもつ記録材を挟持搬送
して加圧定着する定着手段を有する画像形成装置に関す
る。

［従来の技術］従来の画像形成装置の定着手段としては、定着ローラと
これに加圧接触して従動回転する加圧ローラを有するも
のか挙げられる。このような定着手段の一例を第７図に
示す、この定着手段は。

定着ローラ２１と加圧ローラ２２により未定着現像剤像
としての未定着トナー画像面画像材としての記録材Ｐ面
に熱圧定着するものである。

上側の定着ローラ２１は、アルミニウム・鉄等の中空芯
金の外周面をＰＴＦＥ、　ＰＦＡ、あるいはシリコーン
ゴム等の離型性のよい材料で被覆したもので、内部には
ハロゲンランプ等のヒータ２３が入れられており、この
ヒータ２３により定着ローラ２１の加熱かなされる。下
側の加圧ローラ２２は、鉄や、スデンレスなどの芯金の
外周をシリコーンゴム等の離型性を有する弾性体で被覆
したものである。上記定着ローラ２１と加圧ローラ２２
は図示しないばね等の付勢手段により互いに所定の加圧
力で接触させてあり、また矢示方向に回転駆動される。

上記定着ローラ２１の表面にはサーミスタ等の感温素子
２４が接触しており、定着ローラ２１の表面温度を検知
する。この感温素子２４の検出温度に応じて温調回路に
よりヒータ２３への通電が制御され。

定着ローラ２１の表面温度が所定に設定した熱定着温度
に自動管理される。また、上記定着ローラ２１の表面に
は分離爪２５か先端エツジ部を該定着ローラ２１の表面
に適当な加圧力をもって接触配設されており、上記定着
ローラ２１の表面から記録材Ｐを分離する。さらに、フ
ェルト等のクリーナ２６も定着ローラ２１の表面に抑圧
接触して配設されており、定着ローラ２１の表面に付着
したトナーや紙粉等を拭掃除去する。また、定着装置の
金属材製の底板２７の前面壁には記録材の入口ガイド２
８が取り付けられ、上記底板２７の後面壁には記録材の
出ロカイド２９が取付は支持されている。

次に１以上のような構成の定着装置における定着手法に
ついて説明する。

先ず、転写手段としての転写帯電器（図示せず）により
潜像担持体としてのドラム表面からトナー画像の転写を
受け、定着手段へ搬送された記録材Ｐは、人ロガイト２
８を通って定Ｒ装置内へ進入し、互いに加圧接触して回
転駆動されている定着ローラ２１と加圧ローラ２２のニ
ップ部に入って両ローラのニップ部を通過していく。こ
のニップ部を通過していく過程で記録材Ｐ面の未定着）
・ナー画像ｔａが定着ローラ２１の熱と、定着ローラ２
１と加圧ローラ２２間の加圧力で記録材Ｐ面に永久固着
像Ｌｂとし゛Ｃ熱圧定着されていく。

上記定着ローラ２Ｉ及び加圧ローラ２２のニップ部を通
過し像定着を受けた記録材Ｐはその先端部が分離爪２５
により定着ローラ２１面から分離され、出口ガイド２９
を通してシートバス（図示せず）へ入り５排紙トレイ（
図示せず）へ排出される。

［発明か解決しようとする課題］しかしながら、従来の上記画像形成装置における定着手
段は、像担持材たる記録材Ｐが定着ローラ２１及び加圧
ローラ２２のニップ部を通過して画像面か定着ローラ２
１面から順次に離れていくとき画像を構成している現像
剤たるトナーの一部が大なり小なり定着ローラ２１面に
付着残留し、いわゆるオフセットが生じる。このオフセ
ットトナーｔｃの社が多いと分離爪２５に付着して記録
材の分離性を悪化させて記録材Ｐの定着ローラ周面に対
する巻き付きトラブルを生じさせたり、クリーナ２５を
すり抜けて感温素子２４に付着して温調性能を悪化させ
たり、記録材面に再付着して出力画像面を汚したりする
という問題点かあった。

次に、定着ローラ２１面に対するトナーのオフセット現
象を第８図（Ａ）及び第８図（Ｂ）を用いて説明する。

第８図（＾）、（Ｂ）は、定着ローラ２１と加圧ローラ
２２とのニップ部にはさまれた記録材Ｐのトナー画像部
分ｔｄを示している。トナー画像部分ｔｄを構成してい
るトナーの定着ローラ２１面へのオフセット量は、定着
ローラ２１面に対するトナーの付着力Ｆと、記録材Ｐ面
に対するトナーの付着力Ｇと、さらに定着ローラ２【、
加圧ローラ２２、記録材Ｐが帯電しているときにはロー
ラ２１・２２のニップ部内の電界ｅから受ける力Ｅによ
り決まる。

第８図（Ａ）にポされる上記の力Ｆ−Ｇ−Ｅの合成力か
上向き（定着ローラ２１面に向う方向）であると定着ロ
ーラ２１面に対するトナーのオフセット量が多く、第８
図（Ｂ）に示したような場合で合成力が下向き（記録材
Ｐ面に向う方向）となるときはオフセット量が少なくな
る。

そこで前述のように記録材Ｐのトナー画像面に接する定
着ローラ２１の外周面にＰＴＦＥ等の離型性のよい材料
で被覆したり、シリコーンオイル等の離型材を塗布して
力Ｆを小さくする、定着ローラ２１・加圧ローラ２２の
少なくとも片方に電圧を印加して力Ｅを下向きにする。

あるいはローラを導電化して力Ｅの発生を防ぐ等の手段
かとられている。

さらに定着ローラ２１を装置のシグナルグラウンドに対
し電気的に浮かせる状態つまり接地されていない状態（
以下、フロート状態という）にするとオフセットか低減
てきることも知られている。

これは、定着ローラ２１を電気的にフロート状態に保っ
た場合、トナーか定着ローラ２１へ少しオフセットする
ことによって、定着ローラ２１の電位がトナーの帯電極
性側に変化し、記録材である紙面上のトナーが定着ロー
ラ２１から反発力を受けるというもので、この定着ロー
ラからの反発力によりオフセットが低減される。

ところが定着ローラを電気的にフロート状態にした場合
、特に低湿下において、定着ローラ２１か紙との摩擦等
の原因により数ＫＶにも帯電して放電を起こし、放電に
よる電気ノイズが発生して装置が誤動作を起こすという
危険性かあった。

一方、定着ローラ２１を接地した場合には、電気ノイズ
が発生せず装置の誤動作は起きないが、上記フロート状
態にした場合の定着ローラ２１から記録材上のトナーへ
の反発力が生じないためオフセットが増大してしまうと
いう問題があった。

そこで、第９図に示されるように定着ローラ２１にトナ
ーと反発する電荷かたまりやすいように、該定着ローラ
２１は整流素子３０を介して加圧ローラ２２と接続され
、かつ該加圧ローラ２２を接地する手法が考えられる。

しかし、この方法でも記録材たる紙との摩擦帯電によっ
て定着ローラの表面に蓄積される電荷が現像剤と逆極性
の場合には加圧ローラに蓄積される現像剤と同極性の電
荷かグラウンドに流れてしまうために定着ローラの表面
の逆極性電荷が保持され、オフセットを生じていた。

本発明は上述のととくの問題を解消し、現像剤の定着ロ
ーラへのオフセットがなく、シかも定着ローラの帯電に
よる装置の誤動作がない定着手段を有する画像形成装置
を提供することを目的とする。

［Ｂ題を解決するための手段］本発明によれば上記目的は。

互いに圧接して回転可能に配設された定着ローラと加圧
ローラとを有し、未定着画像を担持した記録材を上記定
着ローラと加圧ローラで挟持搬送して上記未定着画像を
定着させる定着装置を備えた画像形成装置において。

上記定着ローラと加圧ローラは電気的に導通するように
接続されかつ整流素子を介して接地されており、該整流
素子の整流方向は、定着ローラを現像剤と同極性に帯電
させ該帯電した電荷を保持する方向に設定されている、ことにより達成される。

［作用］本発明によれば、記録材との摩擦帯電によって定着ロー
ラの表面が現像剤と逆極性に帯電した場合ても、加圧ロ
ーラは現像剤と同極性に帯電した電、荷が保持されるよ
うに整流素子を介して接地されているので、Ｊ：、記現
像剤と同極性の電荷はグラウンドに流れることがない。

しかも、上記加圧ローラは、上記定着ローラと電気的に
導通するように接続されているので上記現像剤と同極性
の電荷によって上記定着ローラの芯金も同極性に帯電す
る。かくして、現像剤と逆極性に帯電していた定着ロー
ラの表面も同極性になり現像剤に対して反発した力が働
きオフセットは生じないこととなる。

［実施例］本発明の第一実施例を添付図面の第１図。

ＭＳ２図を用いて説明する。

第１図においてｌは定着ローラであり、アルミニウム、
鉄等の中空芯金１ｂの外周面をＰＴＦＥ、ＰＦ＾。

弗素ゴム等の離型性の良い耐熱性の樹脂層１ａで被覆し
たものである。上記定着ローラｌには、加圧ローラ２が
圧接するように配設されており、該加圧ローラ２は鉄、
ステンレス鋼等の芯金２ｂの外周をシリコーンゴム、弗
素ゴム等の離型性の良い弾性体２ａで被覆しである。上
記定着ローラ享の芯金１ｂと上記加圧ローラ２の芯金２
ｂは互いに電気的に接続されており、さらにグラウンド
に対して順方向接続となるように整流素子３を介して接
地されている。

このような構成で、記録材たる紙を通紙すると加圧ロー
ラ２が強く紙と摩擦を起こしてマイナスに帯電する。そ
して定着ローラｌの表面は弱くプラスに帯電する。第１
図のように整流素子を接続しておくと、加圧ローラ２に
たまったマイナス電荷は、グラウンドに落ちることがで
きず、定着ローラｌの芯金ｉｂにたまり定着ローラｌの
芯金１ｂの電位をマイナスにする。この結果定着ローラ
１の表面１ｂの電位もマイナスになり、マイナスに帯電
するトナーとの間には反発力が働くのでオフセットは防
止される０以上は、マイナスに帯電するトナーに対して
の例であったか、プラスに帯電するトナーに対しては、
第２図に示すように整流素子３の向きだけを変える構成
にすれば良い、該整流素子３の向きを逆方向接続に変え
ることによって加圧ローラ２にたまったマイナス電荷は
グラウンドに流れ、定着ローラｌの表面電位は摩擦帯電
によってプラスとなってトナーとの間には反発力が働く
のでオフセクトは防止される。

次に上記第一実施例装置を用いて以下のような条件で行
なった実験例について説明する。

（実験例）実験を行なった条件は以下のとおりである。

定着ローラＩとして外径２０■帽肉厚２１の芯金１ｂの
外周に樹脂層１ａとしてＰＦＡ　３０ミクロン厚のチュ
ーブをかぶせたものを使用し、加圧ローラ２としては外
径ＩＯ＠ｌＩの芯金２ｂに弾性体２ａたるＬＴνシリコ
ーンゴムな３１１１１１１厚で被覆したものを用いた。

それぞれＰＦＡ、シリコーンゴムの被覆長（軸方向長さ
）は２２５−一と２２２層塵である。そして上記二つの
ローラの芯金の導通をとるように接続し１株式会社日立
製作所製のダイオードＤＳＡ−ＩＡ４を用いてｆｆ１１
図のように接地した。

また、ニップの輻（周方向長さ）は２１となるように加
圧してＯＨＰ用紙を通紙した。トナーについてはマイナ
スの帯電特性を有するものを使用した。

結果は、７ＩＯ圧ローラ２の表面が一２００ｔｌＶに摩
擦帯電し、この電荷が定着ローラｌの芯金１ｂに給電さ
れて芯金１ｂの電位が一９５０Ｖになり、定着ローラｌ
の表面電位は一２５０ｖとなってトナーとの反発力が働
きオフセットは防止された。

一方、比較のため第９図のような定着ローラ２１と加圧
ローラ２２を整流素子３０を介して接続する従来の手法
で実験したところ、定着ローラ２１は摩擦帯電で表面に
プラス電荷が蓄積されることによって＋２５０ｖに帯電
してしまい、オフセットが生じた。

なお、ここで使用する整流素子は降伏電圧５０■以−１
Ｚ５００Ｖ以下のものが好ましい、なぜなら、５０ｖ以
下の降伏電圧のものては定着ローラに対して十分な電位
を付与し維持することができないからである。また５０
０ｖ以上の降伏電圧を有するものでは、低湿環境下にお
いて放電を生しノイズによる誤動作が生じてしまうから
である。

次に本発明の第二実施例を第３図、第４図を用いて説明
する。なお、第一実施例と共通の箇所には同一の符号を
付し説明を省略する。

第３図はマイナストナーに対する第二実施例装置を示し
ている６本実施例では第一実施例に比べ、定着ローラｌ
が加圧ローラ２に対して順方向接続となるように整流素
子３ａを介して加圧ローラ２と接続されているので、定
着ローラｌの芯金１ｂの電位か一層強くマイナスに帯電
することとなる。

第一実施例における実験例と同じローラ対を使用して第
１図に示す第一実施例装置と第３図に示す第二実施例装
置で定着ローラｌと加圧ローラ２の芯金１ｂの電位を比
較した。その結果、第一実施例装置では二つのローラの
芯金１ｂ、２ｂ電位は同じて一７５０ｖであった。一方
、ｆＪ４二実施例装置では定着ローラｌの芯金１ｂの電
位は一９５０ｖであり、加圧ローラ２の芯金２ｂの電位
は一６５０ｖであった。このように定着ローラ側の芯金
電位か下かったことにより、定着ローラの表面電位は一
４００ｖと一層強くマイナスに帯電し、トナーとの反発
力が強くなってオフセット防止効果が改善された。

第４図はプラスドナーに対する第二実施例を示すもので
ある。この例では、定着ローラｌの芯金１ｂにプラス電
荷がたまり易いように整流素子を接続しである。第４図
に示される本実施例装置においても上述した効果と同様
な結果得られた。

次に本発明の第三実施例を第５図、第６図を用いて説明
する。なお、第−実施例及び第二実施例と共通な箇所に
ついては同一の符号を付して説明を省略する。

第−及び第二実施例では、定着ローラｌの表面材質がＰ
ＦＡ等の弗素樹脂であり、加圧ローラ２の表面材質がシ
リコーンゴムであったが１本実施例は逆の構成にしたも
のである。すなわち、定着ローラｌの表面材質が薄肉の
弾性体１ａ’のシリコーンゴムであって、加圧ローラ２
の表面材質がＰＦＡ等の弗素樹脂２ａ’でできているも
のである。

特に加圧ローラ２は芯金２ｂのまわりにシリコーンゴム
層を設けた上にＰＦ＾チューブをかぶせたものが例とし
て考えられる。

このように定着ローラｌの表面を弾性体で構成すること
で定着性を向上させるとともに画像のつぶれか減り美し
くなるという利点がある。

第５図はマイナストナーに対するこの第三実施例を説明
するものである０本実施例では第−及び第二実施例に比
べて定着ローラ１の表面がシリコーンゴムでおおわれて
いるために表面はマイナスに帯電しやすい、そのためそ
の帯電した電荷によって帯電する芯金１ｂの電位が二層
マイナスに保持されるように順方向接続の整流素子３ａ
を入れた構成である。

本実施例では定着ローラｌの表面１ｂの電位は一２ＫＶ
になりマイナストナーに対して強い反発力が働き、オフ
セットは防止された。なお、このとき加圧ローラ２の表
面は＋２５０ｖに帯電しており、かつ芯金２ｂに対して
プラス電荷か接地に逃げにくいように整流素子を入れで
ある。これにより紙の裏側から、トナーを加圧ローラ側
に引き付ける力を生じるので二層オフセット防止効果が
上がる。

第６図はプラスドナーに対する第三実施例な示すもので
ある。この例では、定着ローラｌの芯金１ｂにプラス電
荷が溜りやすいように、加圧ローラ２の芯金２ｂに対し
てはマイナス電荷が溜りやすいようにすることで、それ
ぞれのローラの表面に生じる摩擦帯電電界を打ち消して
オフセクトを防止するものである。

［発明の効果］上述したように本発明によれば、定着ローラと加圧ロー
ラが共に電気的に接続されかつ現像剤と同極性の電荷を
保持するように整流素子を介して接地されているので、
記録材との摩擦帯電によって定着ローラ表面が現像剤と
逆極性に帯電したときでもオフセットを防止することが
できるし、整流素子を介して接地されているので放電に
よるノイズを発生することがなく装置の誤動作を起こす
ことがない画像形成装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のマイナストナーに対する第一実施例装
置の概略構成図、第２図は本発明のプラスドナーに対す
る第一実施例装置の概略構成図。第３図は本発明のマイナストナーに対する第二実施例装
置の概略構成図、第４図は本発明のプラスドナーに対す
る第二実施例装置の概略構成図。第５図は本発明のマイナストナーに対する第三実施例装
置の概略構成図、第６図は本発明のプラスドナーに対す
る第三実施例装置の概略構ＪｊＩｉ、図、第７図は従来
装置の概略構成図、第８図（Ａ）、（Ｂ）は定着ローラ
と加圧ローラのニップ部におけるオフセットを説明する
図、第９図は従来装置の概略構成図である。１　・−・・・・・・・・・・定着ローラ２・・・・・
・・・・・・・加圧ローラ３・・・・・・・・・・・・
整流素子

Claims

【特許請求の範囲】

（１）互いに圧接して回転可能に配設された定着ローラ
と加圧ローラとを有し、未定着画像を担持した記録材を
上記定着ローラと加圧ローラで挟持搬送して上記未定着
画像を定着させる定着装置を備えた画像形成装置におい
て、上記定着ローラと加圧ローラは電気的に導通するように
接続されかつ整流素子を介して接地されており、該整流
素子の整流方向は、定着ローラを現像剤と同極性に帯電
させ該帯電した電荷を保持する方向に設定されている、ことを特徴とする画像形成装置。
（２）互いに圧接して回転可能に配設された定着ローラ
と加圧ローラとを有し、未定着画像を担持した記録材を
上記定着ローラと加圧ローラで挟持搬送して上記未定着
画像を定着させる定着装置を備えた画像形成装置におい
て、上記定着ローラと加圧ローラは第一の整流素子を介して
電気的に接続されかつ第一の整流素子と同じ整流方向の
第二の整流素子を介して接地されており、上記二つの整
流素子の整流方向は、定着ローラを現像剤と同極性に帯
電させ、該帯電した電荷を保持する方向に設定されてい
る、ことを特徴とする画像形成装置。