JPH0416977A - 定着装置 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、電子写真装置や静電記録装置等に用いられ帯
電した未定着画像を定着する定着装置に関する。

［従来技術］ 第９図に熱ローラ定着装置の一例を示す。

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・シリコーンゴム等の
雛形性のよい材料で被覆したもので、内空にはハロゲン
ランプ等のヒータ２３が入れられており、このヒータに
より定着ローラ２１の加熱がなされる。下側の加圧ロー
ラ２２は、鉄やステンレスなとの芯金の外周をシリコン
ゴム等の離形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はばね（不図示）
などの付勢手段により互いに所定の加圧力て接触させて
あり、又、矢示方向に回転駆動される。　２４は定着ロ
ーラ２１の面に接触させたサーミスタ等の感温素子であ
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。

２５は定着ローラ２１の面から転写材を分離する分離爪
であり、先端エツジ部を定着ローラ２１の面に適当な加
圧力をもって接触させて配設しである。２６は定着ロー
ラ２１面に押圧接触させたフェルト等のクリーナであり
、定着ローラ２１面に付着したトナーや紙粉等を拭掃除
去する。２７は定着装置の金属材製の底板、２８・２９
は転写材入口ガイドと量比ロガイドであり、夫々上記底
板２７の上向き折り曲げ前面壁と後面壁とに取付は支持
させである。

前述したように、転写帯電器７によりドラム１面側から
トナー画像の転写を受け、次いで分離除電針９て除電な
受けてドラム１面から分離され、搬送装置１１で定着装
置１２へ搬送された転写材Ｐは、人ロガイト２８を通っ
て定着装置１２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２１・２２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転写材Ｐ面の未
定着トナー画像ｔａか定着ローラ２１の熱と、定着ロー
ラ２１と加圧ローラ２２間の加圧力で転写材Ｐ面に永久
固着像ｔｂとして熱圧定着されていく。

ローラ２１・２２のニップ部を通過し像定着を受けた転
写材Ｐはその先端部か分離爪２５により定着ローラ２１
面から分離され、出ロガイト２９を通して排出される。

像支持材たる転写材Ｐか両ローラ２１・２２のニップ部
を通過して画像面か定着ローラ２１面から順次に離れて
いくとき画像を構成している現象剤たるトナーの一部が
大なり小なり定着ローラ２１面に付着残留する。これを
トナーのオフセットという。このオフセットトナーのｉ
ｔ　ｔ　ｃか多いと分離爪２５に付着して転写材の分離
性を悪化させて転写材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２６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、転
写材面に再付着して出力画像面を汚したりする結果とな
る。

ローラの表面温度を一定にすることにより温度的な要因
は防止できるものの静電的オフセットは解決されない。

そこで従来は、定着ローラ表面にコロナ放電によってト
ナーと同極性の帯電を与えて、反撥力を働かせることに
より、オフセットを防止することが提案されているが、
この方法では定着ローラの表面電位かコントロールでき
ず、画像が飛び散ったものになる欠点かあった。またコ
ロナ放電によるオゾンの発生も環境保護の観点からは好
ましくない。

また定着装置全体をバリスタ等の定電圧素子でバイアス
することも考えられる。これによって転写電流の定着装
置への流れこみか減少し、転写ヌケの防止効果は有るが
定着ローラと加圧ローラの芯金か等電位になるたけて摩
擦帯電等によるローラ表面の電位まで制御するものでは
ないので根本的なオフセット解決にはなっていなかった
。

また特開昭５５−９６９７０号公報ではローラに電源か
らバイアス電圧を印加することか考えられている。

このように電源からローラにバイアス電圧を印加するこ
とにより環境変動にも強くオフセット防止に有利である
。

［発明か解決する問題点］ しかし、定着ローラにバイアスを印加しても表面の平滑
度の高い定着ローラな用いた場合やローラ対の圧接力か
大きい場合オフセットを生しることかあった。

［問題点を解決する手段］ 上記問題点を解決する本発明は帯電性の未定着画像を支
持する支持材を挟持搬送して未定着画像の定着を行う搬
送体対と、この搬送体対の未定着画像と接する定着搬送
体にバイアス電圧を印加するバイアス印加手段と、を有
する定着装置において、上記バイアス値は記録材の剥離
帯電電圧が定着搬送体表面に対して相対的に未定着画像
と逆極性となるように決定されていることを特徴とする
もの、及び、帯電性の未定着画像を支持する支持材を挟
持搬送して未定着画像の定着を行う搬送体対と、この搬
送体対の未定着画像と接する搬送体と対向する加圧搬送
体にバイアス電圧を印加するバイアス印加手段とを有す
る定着装置において上記バイアス値は記録材の剥離帯電
電圧が加圧搬送体表面に対して未定着画像と同極性とな
るように決定されていることを特徴とするものである。

［実施例］ 以下、本発明の実施例を図面に基づき説明する。

第８図は本発明の実施例の定着装置を用いた電子写真方
式の画像形成装置の断面図である。

１は支軸１ａを中心に矢示方向に所定の周速度で回転駆
動されるドラム型電子写真感光体であり（以下、ドラム
と略記する）、ドラム形基体の周面に有機の光導電体層
を主体とする感光体を具備させたものである。

トラム１はその回転過程てイレーザ（全面露光器）２に
より前面−様露光を受けて均一除電かなされ、次いて一
次帯電器３により負の所定電位の均一帯電を受け、次い
で露光部４にてレーザスキャナ５によるレーザビーム走
査露光して目的画像情報の走査書き込みを受ける。これ
によりドラム１面に目的画像情報に対応した静電潜像か
順次に形成されていく。５ａはレーザスキャナ５から出
力されたレーザビームＬをトラム１に対する露光部４へ
偏向させるレーザビーム折り返しミラーである。

潜像の形成されたトラム１面は次いて現像装置６により
負のトリボを有する粉体現像剤（トナー）ｔの適用を受
けてトナー画像として顕像化される。

次いでそのトナー画像は転写帯電器７の位置を通過する
過程で、該転写帯電器７とトラム１との間に給紙機構８
から１枚宛給送された転写材Ｐ面に順次に転写されてい
く。ドラム１面から転写材Ｐ面へのトナー画像の転写は
転写材Ｐの裏面に転写帯電器７によりトナー画像の荷電
極性と逆極性の帯電がなされることにより行われる。給
紙機構８において、８ａは多数枚の転写材Ｐを積載収納
した給紙カセットであり、該カセットは装置のカセット
挿填部８ｂに挿填セットされ、給紙ローラ８ｃの間欠回
転駆動毎にカセット内に転写材Ｐが最上位のものから一
枚宛繰り出され、レジストローラ８ｄでドラム１の回転
と同期取りされて転写帯電器７とトラム１との間に給送
される。

転写帯電器７の位置を通過した転写材Ｐは次いで、転写
帯電器７の次位に配設され、該帯電器と逆極性の電圧を
印加した分離除電針９て除電を受けることによりドラム
１面から分離され、搬送装置１１を経て定着装置１２へ
導入され、転写材Ｐ面に転写されている未定着のトナー
画像が永久固着像として転写材Ｐ面に定着される。そし
て像定着のなされた転写材が像形成物としてシートパス
１３を通って機外の排紙トレイ１４上にプリントアウト
される。

転写材分離後のトラム１面はトラム面に付着している転
写残りトナー・紙粉等の汚れをクレーニング装置１０に
より除去されて清浄化され、次いイ てトレーサ２による全面一様露光を受けて電気的履歴の
除去（均一除電）かなされ、繰り返して画像形成に供さ
れる。

第１図は本発明の実施例の定着装置の簡略断面図である
。

加圧ローラ２２の芯金３２はローラのチャージアップに
より放電ノイズが生じて誤動作することかないようにア
ースされている。

オフセットは、転写材Ｐの帯電量に大きく左右される。

すなわち、転写材Ｐかトナーと異極性に帯電する程オフ
セットは減少する。しかしなから、転写材Ｐの帯電量は
環境条件によって変化し易い。なぜなら転写帯電や分離
除電におけるコロナ放電および転写材の抵抗値は、環境
によって異なったものとなるからである。第２図に転写
材Ｐの電位と湿度の関係を示す。この例ではトナーはマ
イナス極性とし、従って転写帯電はプラスコロす放電で
あり、分離除電はマイナスコロナ放電となる。第２図は
搬送装置１１を接地して背面電極とし、その上を転写材
Ｐを通しながら表面電位計で測定したものである。第２
図に示したように転写材の電位は環境によって大きく変
化する。高湿環境下では転写後分離除電により多くの電
荷が転写材Ｐに与えられるので、電位はマイナスになる
。また低湿環境下では転写により転写材Ｐに多くのプラ
ス電荷がたまり、分離除電で除電しきれず、転写材Ｐは
プラス電位のまま定着装置に入る。また、転写材の種類
によって抵抗値や静電容量が異なり、転写材の電位は一
定にはならない。

バリスフ等によって転写材上の電荷を定着ローラより流
出させてセルフバイアスを加える系ではその電圧のみな
らず極性も変化してしまう。第２図のように低湿環境で
は、転写材はプラスに帯電しており、この電荷が定着ロ
ーラから抵抗を通してアースに流れることで定着ローラ
２１はプラス電位となりオフセットが生じてしまう。

高湿下では転写材がマイナス帯電しているのて定着ロー
ラ２１もマイナス電位となるが転写材の種類で流れる電
流が異なり電位が一定とならず必ずしもオフセットを防
止できるものではない。

本発明は定着ローラ芯金に電源によって電圧を印加する
ことで環境によらずオフセットを防止するものである。

この電位は次のように定められる。

第１０図のような装置で表面電位計によって定着ローラ
の電位が測定できる。転写材の後端が剥離する時に第１
１図のような帯電電位が残され、これが転写材の電位と
定着ローラの電位差を反映している。

すなわち第１２図に示すように定着ローラの芯金へ加え
るバイアス電位を変えると残される電位も変化すること
が発見された。

バイアスが０■の時は定着ローラに残される剥離帯電電
位はマイナスである。このことは定着ローラより転写材
の方がマイナス帯電電位が大きくマイナスのトナーを使
用するとオフセットが多いことと良く一致した。

定着ローラのバイアスを上げていくと−１０ｋＶで剥離
帯電電位は目立たなくなり転写材の電位と定着ローラの
電位がほとんどつり合っていることかわかる。

また、−１，，５ｋＶまでバイアスを上げると定着ロー
ラの方か転写材に対し相対的にマイナスになりローラ表
面への剥離電位はプラス側のピークを持つようになる。

この時マイナストナーを使用していれば転写材の方が定
着ローラに対して相対的にプラスになるのでオフセット
は生じない。すなわち、マイナストナーに対しては、プ
ラスの剥離電位（すなわち転写と同極性）が残るまでバ
イアス電圧を上げると良いという結果が得られた。

プラスドナーに対してはこの逆となるマイナスの剥離電
位が残るようにすれば良いことがわかる。

このように本実施例では未定着画像と接する定着ローラ
に、記録材の剥離帯電電圧が定着ローラ表面に対して相
対的に未定着画像と逆極性となるようなバイアス電圧を
印加することで剥離帯電による静電オフセットも防止で
きる。

また加圧ローラに対しては逆の関係となりマイナストナ
ーに対しては、転写材が加圧ローラ表面に対して相対的
にマイナスになるようより強いプラスのバイアスを芯金
に印加すると良い。プラスドナーに対してはこの逆とな
る。

即ち、未定着画像と接する定着ローラと対向する加圧し
−ラにバイアス電圧を印加する場合は、バイアス値を記
録材の剥離帯電電圧が加圧ローラ表面に対して相対的に
未定着画像と同極性となるような値とすることで剥離帯
電による静電オフセットも防止できる。

また、バイアス電圧を印加する場合、ローラ表層は体積
抵抗値が１０１０Ωｃｍ以上であることが好ましい。

これにより確実にローラ表面電位をバイアス電圧で制御
することかできる。

本実施例では定着ローラとして芯金上にＰＦＡをコーテ
ィングしたローラを使用し、加圧ローラとして芯金上に
シリコンゴム層を設け、表層としてＰＦＡチューブを被
覆したものを用いた。

第４図は、他の実施例を示す縦断面図である。

これは加圧ローラ２２の芯金３２に電源３１により電圧
を印加するようにしたものである。従来例において、 加圧ローラ２２の表層にシリコーンゴム等を使用すると
転写材との摩擦によって数ｋＶに帯電する場合があった
。除電ブラシ３５によって長時間かけるとＯ■まで除電
できるが加圧ローラ２２が回転している時は一瞬のうち
に除電ブラシ３５の位置から離れるため数百Ｖ程度の電
位が残ってしまう。

この数百■の電圧でも転写材Ｐ上のトナー像ｔａに付方
を加えてオフセットや画像のニジミを生じていた。

本発明は加圧ローラ２２の表面電荷による電界を相殺し
、さらには転写材Ｐを介して裏面よりトナー像ｔａを引
きつけることでオフセットを防止するものである。

通常用いられている加圧ローラ２２の表層材料としてシ
リコーンゴムが上げられるか、これは紙等の転写材との
摩擦においてマイナスに帯電する。マイナス帯電するト
ナーを使用する場合には転写材Ｐの裏面よりトナー像ｔ
ａに対して反撥力を加え定着ローラ２１側へトナーを飛
ばして、オフセットを生じさせている。このような場合
に本発明では加圧ローラ芯金にプラス電圧を印加し、表
面に表われる電界をプラス側にすることでオフセットを
減らすものである。第５図に示したように加圧ローラ芯
金電位を＋１ｋＶ以上加えることが好ましい。

特に＋１ｋＶ以上では転写材Ｐの電位か第２図の高湿の
場合のようにマイナスになる場合でも剥離帯電を生しる
とこれより強くトナーｔａに引力を加えることができ転
写材Ｐ上にトナーを引きとめてオフセットを減らすこと
ができる。

ただし電圧を＋３ｋＶ以上にすると転写材Ｐ上のトナー
像ｔａに引力を加えすぎて未定着状態の時に前に引っば
り飛びちらせてしまうので好ましくは１ｋＶ以上３ｋＶ
未満が良い。

なお、トナーがプラス帯電する場合にも、加圧ローラ芯
金への印加電圧をマイナスに変えるたけて同様の効果が
得られることは当然である。

第６図は、他の実施例を説明する縦断面図であり、定着
ローラ２１の芯金には、電源３４よりトナーｔａと同極
性の電圧か印加され、一方加圧ローラ２２の芯金２３に
は電源３３よりトナｔａと異極性の電圧が印加される。

これによって前述２実施例に比べて印加電圧を下げられ
る利点がある。特に加圧ローラは前述例では１ｋＶ以上
必要とされ絶縁耐圧に留意しなければならなかったが、
本実施例ではその必要性はない。

また、第７図において、転写材Ｐ上のトナーｔａには、
定着ローラによる電界て付方Ｆａが加わっており、この
力たけではトナー像が後方へ飛び散り易い。また加圧ロ
ーラによって電界が生じ引力Ｆｂが生じているが、この
力だけでは、トナー像は前方へ飛び散り易い。Ｆａおよ
びＦｂを転写材Ｐに平行な成分がつり合うようにすると
、合力は転写材Ｐに垂直な成分Ｆだけにすることができ
る。

これによって飛び散りを生しさせず、かつ、転写材Ｐへ
のトナーｔａの吸着力を増加できるので、オフセット防
止に一層効果的である。

以上、本発明の実施例では、搬送体としてローラ状て説
明したがベルト状、有端シート状等にも適用できる。

［発明の効果］ 以上本発明によれば、環境変動にかかわらず、且つ、剥
離帯電か生しても安定して静電オフセットを防止できる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の実施例の定着装置の縦断面図、 第２図は、転写材電位と湿度の関係を示す図、第３図は
、オフセット量と転写材電位と定着ローラ芯金電位との
差の関係を示す図、第４図は、本発明の他の実施例の縦
断面図、第５図は、加圧ローラ芯金電位とオフセットト
ナー量との関係を示す図、 第６図は、本発明の他の実施例の縦断面図、第７図は、
転写材Ｐ上のトナーに働く力を示す図、 第８図は、本発明の実施例の定着装置を適用したレーザ
ープリンタの縦断面図、 第９図は、従来の定着装置の縦断面図、第１０図は、ロ
ーラ表面電位の測定機構を示す図、 第１１図、第１２図は剥離帯電とローラ表面電位を示す
図、である。 ２１は定着ローラ、２２は加圧ローラ、２３はヒーター
　３０．３１．３３．３４は電源、３２は芯金、Ｐは転
写材、ｔａはトナー像 第 う い にマ右ｊｔ４ＴＩ一定１０−ラーにｉ電信一定１０−う
一帯電電位Ｉ ！ （ｋＶ） 加μローラー罠＋９惰 フ″０−フ゛′ ／

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）帯電性の未定着画像を支持する支持材を挟持搬送
   して未定着画像の定着を行う搬送体対と、この搬送体対
   の未定着画像と接する定着搬送体にバイアス電圧を印加
   するバイアス印加手段と、を有する定着装置において、 上記バイアス値は記録材の剥離帯電電圧が定着搬送体表
   面に対して相対的に未定着画像と逆極性となるように決
   定されていることを特徴とする定着装置。
2. （２）帯電性の未定着画像を支持する支持材を挟持搬送
   して未定着画像の定着を行う搬送体対と、この搬送体対
   の未定着画像と接する搬送体と対向する加圧搬送体にバ
   イアス電圧を印加するバイアス印加手段と、を有する定
   着装置において 上記バイアス値は記録材の剥離帯電電圧が加圧搬送体表
   面に対して相対的に未定着画像と同極性となるように決
   定されていることを特徴とする定着装置。