JPH0376460B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、電子写真装置、静電記録装置等の記
録装置に設けられる定着装置に関するものであ
り、詳しくは未定着画像等の非定着物を記録材に
定着するために加熱処理、加圧処理又は加熱加圧
処理するための回転体に生ずる被定着物のオフセ
ツトを極めて良好に防止する定着装置に関するも
のである。 従来未定着画像を普通紙面上に定着する画像形
成装置の定着装置では、定着ローラと加圧ローラ
とで普通紙等の記録材を挟持搬送するものが多用
されている。 この種のものでは、普通紙とローラ、ローラ対
等といつた接触による摩擦帯電が生じ、普通紙が
ローラ表面に巻付くという問題があつた。これを
解説するために実公昭57−41793号公報、特開昭
56−143474号公報に開示されるように、単にロー
ラ表面に除電ブラシを接触させるものやこの除電
ブラシを介して交流バイアスを印加するものがあ
る。 しかし、いずれの場合も、除電ブラシ先端がト
ナーや紙粉で汚染されると、除電効率が急激に低
下してしまう。即ち経時劣化が大きく耐久性に乏
しいものであつた。 又、上記除電方法による除電効果は、記録材の
ローラへの巻付きを防止する意味ではある程度の
効果が得られるが、急激に低下してしまうので定
着ローラへのトナーのオフセツトを防止する効果
が得られにくくなり、定着ローラのクリーニング
手段（ブレード又はフエルト等）によつてクリー
ニングできないオフセツトトナーが発生してしま
つていた。 本発明は上記問題点を解決することを目的と
し、除電効果が長期にわたつて高性能に維持で
き、オフセツト現象の発生を大幅に防止できる定
着装置を提供するものである。 上記目的を達成する本発明は、第１回転体と、
この第１回転体に圧接する第２回転体と、を有
し、この第１、第２回転体間で記録材を挟持搬送
することによつて被定着物を記録材に定着する定
着装置において、上記記録材排出側の上記第１、
第２回転体の圧接部近傍で、且つ、上記第１、第
２回転体の一方に非接触に近傍して設けられた接
地された先端部を有する除電部材を有することを
特徴とするものである。これによつて除電部材の
除電性を向上すると共に従来からは得られない格
別の除電効果が得られ、定着性も向上できる。 以下、本発明の実施例を詳述する。 第１図は、加熱定着装置によつて電子写真法で
形成されたトナー像Ｔを普通紙Ｐに定着するもの
を示している。 １はハロゲンヒータ等の加熱用のヒータ３を内
部に有する加熱ローラで、駆動モータ（不図示）
からの、駆動力を受けて矢印方向に回転する。２
は低加熱用のヒータ３を内蔵する加圧ローラで、
加熱ローラ１に圧接して摺擦回転する。 この加熱ローラ１は、アルミニウム、ステンレ
ス、銅等の金属製中空ローラ芯１₂の外周面に四
弗化エチレン樹脂等の耐熱離型製樹脂層１₁を20
〜100μ厚に設けたものである。加圧ローラ２は
ベアリング（不図示）に回転可能に支持されてい
る。このローラ２は加熱ローラ１に公知の加圧手
段によつて少なくとも定着時に圧接し、金属製ロ
ーラ芯２₂の外周面にシリコンゴム、フツソゴム、
フロロシリコンゴム等の弾性体層２₁を比較的厚
く設けたものである。この構成は、加熱ローラと
の圧接領域を確保することを一目的としている。
加熱ローラ１の外周面にはサーミスタ、熱電対等
の感温素子４が接触配設され、それの検出信号を
公知の制御手段（図示せぬ）に導き、加熱ローラ
１の外周面の温度を（ヒータ３の出力、又は、そ
の印加電圧等を制御することで）トナー像溶融温
度に保持している。５，５₁は定着後のコピー紙
を夫々のローラから確実に分離するための分離爪
である。 ６は加熱ローラ表面へ付着したオフセツトトナ
ーや紙粉等の異物をローラ表面から除去するため
のクリーニング部材であり、ノーメツクス（商品
名 デユポン株式会社製）、ヒメロン（商品名
日本フエルト工業株式会社製）、等の耐熱不織布
よりなるクリーニングウエブ６₁を用いている。 上記クリーニングウエブ６₁はシリコンゴム、
フツソゴム、フロロシリンコンゴム、シリコンゴ
ムスポンジ等の弾性を有する押当てローラ６₃に
より加熱ローラに当接している。又、このウエブ
６₁は、駆動を与えられる巻取りローラ６₅により
供給ローラ６₂から微量づつその当接位置を変え
るように移動し、常にクリーニングウエブ６₁の
新しい面が加熱ローラ１表面に当接する。 Ｇは普通紙Ｐを加熱ローラ１と加圧ローラ２と
の圧接部へ導く案内部材で、その先端部９は加熱
ローラ１側へ近接している。従つて普通紙Ｐは加
熱ローラ１の表面に沿つてローラ１，２の圧接部
へ導かれる。 Ｂはローラ表面と非接触型の除電器で、接地さ
れた支持部８と導電性針状部材７とを有し、上記
圧接部の普通紙Ｐの排出側に設けられている。こ
の導電性針状部材７はローラ１，２の長手方向全
体に設けられ、その先端部Ｃは圧接部の近傍であ
つて普通紙Ｐが加熱ローラ１の表面に沿つて排出
される部分に近接している。さらに先端部Ｃの位
置を詳述すれば、案内部材Ｇの先端部９とローラ
１，２の圧接部の圧接幅中央部を結んだ直線Ａ
（又はこれによつて形成される面）又は、この直
線Ａと加熱ローラ１の表面とが形成する空間内で
あつて上記圧接部近傍に導電性針状部材７先端部
Ｃは位置している。又、この除電器Ｂは前述した
分離爪５，５₁の間に位置している。 さて、公知の手段によつてトナー像Ｔを担持し
た普通紙Ｐは案内部材Ｇにより加熱ローラ１側へ
案内され、圧接部でトナー像が加熱溶融定着され
る。圧接部を通過した後普通紙Ｐはトナー像の粘
着性により加熱ローラ１に密着して図の如く搬送
されるが、分離爪５が当接するローラ表面部分に
おいて、加熱ローラ１表面から分離され分離爪５
の下案内面に沿つて不図示の搬送ローラや排出ロ
ーラへ送られる。このように普通紙上のトナー像
と接触して定着作用を施す回転体は加熱であれ加
圧であれ、トナーの粘着性より普通紙Ｐが巻付い
た状態で圧接部から排出されるのが通常である。
この現象は加熱定着装置では特に顕著であり又、
トナーと接触する回転体表面よりも弾性率の大き
い加圧ローラを普通紙裏面から加圧する場合も顕
著である。 本実施例では、加熱ローラ１のヒータ３
（200W）による表面温度は加圧ローラ２のヒータ
３′（90W）による表面温度よりも高く設定して
定着性を向上するようにしてある。これによつて
も普通紙Ｐは加熱ローラ１表面側に沿うようなカ
ールを形成しながら分離爪５に至る。又、半径
R₁を有する剛体の加熱ローラ１に対して、圧接
している半径R₂（R₁）を有する弾性体の加圧ロ
ーラ２のニツプ部排出側近傍の曲率が大きくなつ
ている（半径r²＜R₁，R₂）ことにより生ずる普
通紙Ｐの曲率カールの方向と、普通紙Ｐ上のトナ
ー像Ｔによるトナー粘着カールの方向とが、共に
普通紙Ｐが加熱ローラ１に沿つて進む方向に一致
している。 従つて上記実施例では数々の重なる要因によ
り、普通紙Ｐは圧接部通過後も加熱ローラ１表面
に沿つて確実に搬送される。本例では安全のため
に分離爪５₁を設けているが、本来必ずしも必要
としない。つまり除電器Ｂを圧接部近傍に極力近
づけることが可能である。 一搬に、上記のように普通紙Ｐがニツプ部を通
過する際は、普通紙Ｐ、加圧ローラ２、及び加熱
ローラ１は摩擦及び剥離帯電により帯電し、電荷
を有するトナーのオフセツト及び普通紙のローラ
への巻付の大きな原因となる。ところが本実施例
では除電器Ｂを上述のように配設してあるので、
この原因を取り除きこれら３者の表面電位のバラ
ンスを適度な状態に保持できる。つまり、トナー
のオフセツト現象を大幅に防止でき、従来より優
れた除電効果を長期にわたつて奏することができ
る。 次に具体的な数値例を挙げて本発明の効果につ
いて詳述する。第２図には上記除電器Ｂの導電性
針状部材７の先端部Ｃの位置を第１図に示した構
成の定着装置について種々変えた際の位置C₁乃
至C₇を示しており、夫々の効果を以下の表にま
とめて表示した。尚θは、圧接部の非定着時の終
端Ｆと加圧ローラの中心を結ぶ直線を基準として
加圧ローラの回転方向に向つた正の角度を示し、
ｄは加圧ローラ表面からの距離を示す。

【表】 上記位置C₁はほぼ圧接部の延長方向にあり、
加圧ローラ２に近接すると共に加熱ローラ１の表
面に普通紙Ｐ通過域を介して近接する位置であ
る。位置C₂は位置C₁の近傍であるが、位置C₁よ
りも加熱ローラ１表面からわずかに大きく離間し
ているが、加圧ローラ２との距離は位置C₁と同
じである。位置C₃は位置C₂よりも加圧ローラ２，
加熱ローラ１夫々からわずかに大きく離間した位
置である。又位置C₄は前述した直線Ａ上に設け、
加圧ローラ２の表面に対し位置C₁，C₂と同等の
距離を介して近接している。これらの位置C₁乃
至C₄は直線Ａと加熱ローラ表面とが作る空間内
に位置する。 又位置C₅は、前述した分離爪５₁（本図では省
略）の当接位置よりも加圧ローラ２の回転方向に
関して下流域に位置し、接触型の除電器（実公昭
57−41793号公報に開示されている）を通常設け
る位置である。位置C₆は位置C₅よりさらに下流
域に位置し、位置C₇は位置C₆よりさらに下流域
に位置すると共にヒータ３₁を中心として圧接部
と正反対の位置である。 上記表の数値は、第１図に説明したローラ構成
を用い、各ローラ１，２外径R₁，R₂を共に60mm
とし、ローラ１，２を全圧60Kgで圧接させ日本工
業規格A3サイズ紙を毎分23枚（ローラ周速270
mm／sec）のスピードで定着を行つた。又トナー
としてはマイナス帯電のトナー（メガトナー）を
用い、オフセツトトナー量は普通紙Ｐ上の未定着
状態のトナー量に対する重量比率（％）で示し、
加圧ローラ表面電位（Ｖ）はネガトナーに影響を
直接与えるものであるため、重要な比較要素とな
るため表に附記してある。 尚、第１乃至第３図において、Ｄは加熱ローラ
１，加圧ローラ２との普通紙排出部側の共通外接
線（面）で、上記位置C₁乃至位置C₄はこの共通
外接線（面）Ｄと加熱ローラ表面及び加圧ローラ
表面とが作る空間内に位置している。 上記表に基づいて効果を比較するが、導電性針
状部材を有する除電器Ｂを一切用いない場合はオ
フセツトトナーが0.60（％）もあり、加圧ローラ
表面電位も6000（Ｖ）といつた非常に大きなもの
である。この時、多くの問題が生じるこのは言う
までもない。 さて本発明に従う位置C₁乃至C₄即ち圧接部近
傍に上記先端部Ｃを非接触状態で設けた時は、上
記を一切用いない場合に比較してオフセツトトナ
ー量及び加圧ローラ表面電位を約４分の１以下に
減じることができた。無論ローラへの普通紙Ｐの
巻付きは見られなかつた。 これに対し、圧接部近傍外に位置する位置C₅
乃至位置C₇に設けた場合は、確かにオフセツト
トナーもわずか減少でき、加圧ローラ表面電位も
減少できるか、オフセツトトナーが0.3％以上で
加圧ローラ表面電位も−2000（Ｖ）より絶対値で
大きくなつている。この場合、オフセツトトナー
が一時的に増大したりする程の表面電位であるた
め、普通紙Ｐ上のトナー像Ｔが乱されたりするこ
とがしばしば見られ、信頼性に欠けている。また
この場合のオフセツトトナーは通常の簡単なクリ
ーニング手段では除去しきれず、普通紙面上に再
オフセツトしてしまうことも多く見られた。 表からも明らかなように位置C₁乃至位置C₄は
位置C₅乃至位置C₇に比較して1/5〜1/4にオフセ
ツトトナーを減少でき、加圧ローラ表面電位も約
１／２以下に低減することができた。さらにこれら
を比較してみると、ローラ１，２の帯電や普通紙
Ｐとの摩擦はすべてローラ１，２の圧接部におい
て発生するが、発生した帯電荷がローラ表面にお
いて表面電位を形成するまではその表面に対して
比較的不安定かつローラ長手方向に関して不均一
な状態にあると推定できる。上記位置C₁乃至位
置C₄ではこの不安定かつ不均一な状態下にある
摩擦帯電荷や剥離帯電荷の除電を行うことができ
るために、表面電位を確固たるものに形成する前
でこれらの電荷を効率よく除電できると思料され
る。これに対し、位置C₅乃至位置C₇では表面電
位が比較的安定したものとなつてしまうために除
電効率が低下し、結局表面電位が負の方向に増加
するのを許してしまうものと考えられる。 このような観点からも本発明の有効な効果が説
明できると共に、上記位置C₁乃至位置C₄でも特
に位置C₁，C₂では特に除電効果が高いという理
由が理解される。 さらに排出後の普通紙Ｐの電位は位置C₅乃至
C₇で＋1000V以上であつたものが、導電性針状部
材の先端部Ｃの位置C₁乃至C₄の如き設置により
＋200V以下に減少させることが出来、電撃やコ
ピー紙調合等の面においても良好な効果が得られ
た。このことにより、従来多くの複写機におい
て、機外コピー紙排出口に設置されたコピー紙除
電部材は不要とすることが出来る。 また、特に進入ガイドＧを設けない場合、コピ
ー紙搬送部の終端を進入ガイドの先端と仮定し
て、コピー紙の進入線を考えることも可能であ
る。尚、加熱ローラ表面電位はどの場合にも−
100〜−150V程度であつた。 次に本発明の他の実施例を第３図乃至第７図で
説明する。これらの実施例の特徴は、導電性針状
部材の先端部Ｃを圧接部の普通紙Ｐ排出側近傍に
設け且つ導電性針状部材を分離爪と一体化した点
にある。又、別の観点から除電部材を分離爪と一
体化することで除電部材を任意な場所に設置でき
るという技術も開示している。この技術において
は除電部材は接触型でも非接触型でも良い。 第３図は第１図で説明した実施例の除電器Ｂを
変更したもので、この図中除電器B₁は前述した
先端部Ｃを有する除電器Ｂの導電性針状部材７の
上端部にこの部材７を補助するための分離爪５ｃ
を一体化した実施例である。この分離爪５ｃは導
電性針状部材７の先端部Ｃに電界を集中させ、除
電効果を高くするために耐熱性・絶縁性の材料で
構成されている。この材料としては、ポリイミド
シート、ポリアミド、ポリアミドイミド或いはテ
フロン（商品名 デユポン株式会社製）等があ
り、これをシート状のもの又は金属に上記の耐熱
性・絶縁性物質を表面コートしたものが好適であ
る。この目的をもたない場合は分離爪５ｃは導電
性のものとしても除電効果は上記圧接部近傍であ
るから充分なものとして得られる。 ところで除電器B₁と分離部材とを一体化した
点に着目して上記技術について得られるものは以
下のようなことがある。従来一般的に加圧ローラ
側の分離爪は普通紙Ｐの巻付きを防止するために
設けられており、除電部材を設ける場合、分離爪
の存在によつてその配設域を限定せざるを得なか
つた。具体的には分離爪はある程度の強度を必要
とされ、ローラ周面部における空間を比較的大き
く使用していたため、除電部材を分離爪から離間
して設けなければならなかつた。このことは除電
部材が適切な除電効果を奏するのに適した位置に
設けることを困難としていた。従つて、除電部材
は圧接部から大きく離間して配置されるので十分
な除電効果が得られるものが少なかつた。また、
シート状の分離爪を使用して、その直後に導電性
針状部材を配置しようとした場合には、そのシー
ト状分離爪の支持方法が難しく実現されていな
い。 本実施例においては、シート状分離爪と導電性
針状部材とを一体化することにより容易に分離爪
の支持が可能となり、且つ、分離爪先端と導電性
針状部材７との距離を著しく近接することが可能
となる。依つて、分離爪及び部材７の先端部Ｃを
ニツプ部に近接配置できるので、安定した転写紙
の分離と加圧ローラ２の有効な除電を実現させる
ことができる。 本実施例では、導電性針状部材７の支持部８の
材料として例えば、アルミニウム、銅等の金属板
を用い、部材７及び分離爪５ｃとを第４図の如く
挟持することを構成としている。第４図では曲折
可能な金属板５ｅの一方の面には長手方向に数ケ
所の打ち出し凸部５e′が設けてあり、他面のこの
打ち出し凸部５e′の対抗位置には対応する穴５
e″が設けられている。また、分離爪５ｃにも金属
板５ｅに対応する位置に穴が設けてあり、この穴
に打ち出し凸部５e′が嵌合するので、金属板５ｅ
に第４図では不図示の導電性針状部材７と共に接
続された状態で完全に固定することができる。 又、この支持部８を構成する金属板５ｅの表面
部を電気的絶縁材料でコーテイングすることで前
述したように先端部Ｃに電界をより集中でき、除
電効果をより一層向上できる。尚、第５図は第３
図の加圧ローラ２を上側からみた上面図を示し２
ｓは分離爪５ｃの先端と加圧ローラ２との接触点
を示している。 他の実施例として、分離爪上部に導電性針状部
材を一体的に設けたものを第６図に示す。分離爪
形状は加圧ローラ２に当接して普通紙Ｐを分離す
る鋭利な先端部８ａと、分離した紙Ｐをガイドす
るための斜面８ｂとを有している。その分離爪８
上に載置されその先端部が斜面８ｂの最上部より
も下部になるような位置に導電性針状部材７が配
設されている。紙Ｐが加圧ローラ２に巻付くよう
に定着ローラ対より排出された場合、紙Ｐは分離
爪５ｃの先端部８ａにより分離され、斜面８ｂに
よりガイドされて搬送される。導電性針状部材先
端部Ｃはガイド８ｂの最上部よりも下部に配設さ
れているので、紙Ｐが導電性針状部材７に当接し
てジヤムすることはない。このような構成とする
ことにより導電性針状部材７の先端部Ｃは分離爪
５ｃの先端部８ａよりも上部に位置することが可
能となるため、先端部８ａを定着ローラ対のニツ
プ部により一層近接させることができる。つま
り、導電性針状部材の先端部Ｃを任意の場所、特
に圧接部の終端近傍に配設することが可能とな
る。 又、この分離爪５ｃやこれを一体的に構成する
支持部８のいずれが少なくとも一方の絶縁性にす
れば除電効果は向上されるが、上記のようにたと
え分離爪５ｃの部分で導電性針状部材７の先端部
Ｃがかくれようとも、分離爪５ｃの両側にある針
状部材により分離爪５ｃの当接位置の部分も確実
に除電され加圧ローラ２の軸方向に関して均一な
除電を行うことができる。尚、第７図は第６図の
加圧ローラ２をその上側からみた上面図を示して
いる。 いずれにしても分離爪と除電部材とを一体化す
ることで、除電部材を任意で且つ適切な場所に位
置させることができ、除電性も安定化できるので
特に好ましいものである。 次に第８図を説明しながら本発明の実施例の補
足を行う。具体的には本発明における用語の説明
を行うものである。 本発明でいう除電部材の先端部の位置する領域
は第１、第２回転体の「圧接部の近傍」なる言葉
で説明してある。この圧接部近傍とは、記録材の
排出側であつて上記第１、第２回転体１，２の共
通外接線（実際は共通外接面であるが断面図とし
て第８図をみた場合で以下説明する）Ｄと第１、
第２回転体の夫々の周面とが形成する空間、即
ち、通常（非定着時）の圧接部の終端Ｆと共通外
接線Ｄと第１、第２回転体１′，２′の接点I₂，I₃
とが作る境界₂，₃，I₃F⌒，FI⌒₂で囲まれた範囲を
意味する。この定義に従う圧接部近傍であつて回
転体表面に近接する先端又は先端部を有する除電
部材を設ければ上述した効果が得られ好適で良
い。 さらに、この圧接部近傍内においては、圧接部
自体が定着時記録材の回転体間への進入により変
化する。つまり圧接部の記録材排出方向の終端Ｆ
が数ミリ程度広がり、記録材通過後はもとの状態
にもどる。又、回転体や記録材の摩擦帯電は圧接
部において生じ、第１、第２回転体の離間時の剥
離帯電は特にオフセツト発生の原因となつてい
る。従つて特にこの剥離帯電による影響を防止で
きる範囲として剥離領域内に上記除電部材を設け
れば良い。この剥離領域なる言葉は、終端Ｆの変
位量が数ミリ程度とみなし、通常の圧接部終端Ｆ
から距離r₂（＝本例では３mm乃至２mm）の第１回
転体１′周面部Ｈ、第２回転体２′周面部H₁の
夫々を通つて、相対する回転体の接線D₁，D₂を
夫々引き、共通外接線Ｄと接線D₁，D₂によつて
囲まれた空間領域を意味する。つまり剥離領域は
剥離帯電を起こす部分（終端Ｆの近傍）を除電部
材の先端部Ｃが臨める範囲を言い、具体的には
FHI⌒₂，₂，，，IH₁F⌒の境界内を言う。
こ
こで点Ｋ，Ｊは、共通外接線Ｄと接線D₂，D₁と
の夫々の交点で、点Ｉは第２ローラ２′の接線D₁
の接点、点I₁は第１ローラ１′の接線D₂の接点で
ある。この範囲にすることで一層効率よい除電が
できる。 又、さらにこの剥離領域内又は圧接部近傍内に
おいては上述した先端部Ｃの位置C₁乃至位置C₄
を満たし、特に除電効果を高くオフセツトトナー
の発生率もさらに一ランク減少できる範囲があ
る。これは通常の圧接部終端Ｆと第２回転体２′
の中心O₂を結ぶ半径を基準として回転方向に関
し角度θ（＝30°）以内の円周角内にあれば良いこ
とが判明した。角度θ（＝30°）の境界線Ｍが共通
外接線Ｄと交わる点Ｓと接線D₁と交わる点Ｎと
第２回転体の外周と交わる点Ｌとを定めた時、こ
れにより好ましい近接領域はFHI⌒₁，₂，，
SN，，IH₁F⌒で囲まれる領域或いはこれに，
NL，LI⌒の領域を含むものを意味する。 又、この範囲又は領域内でも除電部材は、第
１，第２回転体のうち帯電し易い方に設けること
が好ましく、上記説明では第２回転体が帯電し易
いものとして説明している。 いずれにしても、本発明は、従来の接触型除電
部材から得られない長期で安定した除電作用によ
り、オフセツトの発生を防止でき、従来の非接触
型除電部材から得られない優れた除電効果を得る
ことができるものである。 つまり、長期に亘つてオフセツトの非常に少な
い、且つ、また、コピー紙の巻付き等についても
非常に良好な定着装置を得ることが可能となつ
た。 また、実施例ではすべてネガトナーを用いた
が、ポジトナーを用いる場合にも有効である。 本発明は加熱定着装置に特に有効であるが、圧
力定着装置にも有効であり、トナー像といつた被
定着物の処理に特に有効である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の説明図、第２図は
本発明の効果を説明するための説明図、第３図は
本発明の他の一実施例の説明図、第４図は本発明
に係わる除電器の説明図、第５図は第３図の加圧
ローラ２の上面図、第６図は本発明の別の実施例
の説明図、第７図は第６図の加圧ローラ２の上面
図、第８図は本発明に係わる位置範囲を説明する
ための説明図である。 １は加熱ローラ、２は加圧ローラ、５，５₁は
分離爪、７は導電性針状部材、８は支持部、Ｂは
除電器、Ｃは先端部、Ｄは共通外接線、Ｇは案内
部材、Ｆは（圧接部の）終端、θは角度。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 第１回転体と、この第１回転体に圧接する第
   ２回転体と、を有し、この第１、第２回転体間で
   記録材を挟持搬送することによつて被定着物を記
   録材に定着する定着装置において、 上記記録材排出側の上記第１、第２回転体の圧
   接部近傍で、且つ、上記第１、第２回転体の一方
   に非接触に近接して設けられた接地された先端部
   を有する除電部材を有することを特徴とする定着
   装置。