JPH04335385A - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子写真複写機、コン
ピュータのプリンタ、ファクシミリなど、電子写真方式
などの画像形成装置に用いられ、未定着現像剤像を転写
材に定着させる定着装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、定着装置は、図５に示すように、
定着ローラ１を備える。定着ローラ１は中空パイプ状の
芯金１１を有し、該芯金１１の外周面にはＰＦＡ，ＰＴ
ＦＥなどの耐熱性離型層１２が形成されている。芯金１
１の内部にはヒータ３が設けられ、該ヒータ３は芯金１
１をその内面より加熱する。

【０００３】定着ローラ１の表面温度は温度センサー４
で検知され、この検知信号が温度コントローラ（図示せ
ず）に入力される。温度コントローラは温度センサー４
からの検知信号に基づきヒータ３の動作指示を示す制御
信号を生成する。ヒータ３は温度コントローラの制御信
号によってオン・オフ動作をし、定着ローラ１の表面温
度はほぼ一定に保持される。

【０００４】加圧ローラ２は芯金２１を有し、該芯金２
１の外周面にはシリコーンゴムなどの耐熱弾性層２２が
形成されている。加圧ローラ２はばねなどからなる押圧
手段で定着ローラ１とは互いに共働してニップ部Ｎを形
成する。ニップ部Ｎには、周知の電子写真プロセスを経
て未定着現像剤像６が形成されている転写材５が移送手
段（図示せず）で矢印が示す方向から挿通される。ニッ
プ部Ｎ内で未定着現像剤６には熱および圧力が加えられ
、未定着現像剤像６は転写材５に定着される。ニップ部
Ｎから排出された転写材５は、先端が離型層１２に当接
されている分離爪７で離型層１２より分離され、ガイド
（図示せず）または排出ローラ（図示せず）で装置外へ
と排出される。定着ローラ１の表面は、フェルトなどか
らなるクリーナ８により清掃され、後続の未定着現像剤
像６の定着に供される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来例で
は、転写材５が分離爪７によって定着ローラ１から分離
されるから、分離爪７に現像剤像６を形成する微粒子（
以下、「トナー」と称する。）が付着し、稼働時間の経
過に伴いトナーが分離爪７の先端部に堆積する。その結
果、分離爪７の先端部の堆積トナーと転写材５の先端と
の干渉による分離不良が生じ、ジャムが発生することが
ある。また、分離爪７上に堆積したトナーが半溶融状態
で転写材５に付着し、画像上に汚れを生じることがある
。

【０００６】定着ローラ１の表面温度が定着温度付近の
温度に保持されているとき、離型層１２が軟化するから
、分離爪７の押圧力が大きいと分離爪７による傷が容易
に生じ、傷部が転写材５の画像上に汚れを生じる。よっ
て、分離爪７の押圧力を極力小さくする必要があるが、
分離爪７を小さな圧力で押圧する場合、ホルダー（図示
せず）の熱変形等により分離爪７の先端が定着ローラ１
に当接せず、浮き上がることがある。その結果、転写材
５は定着ローラ１から分離されずに巻き付いてしまうこ
とがある。

【０００７】上述した不具合は、特に定着ローラ１の離
型層１２と転写材５とが溶融した未定着現像剤像６によ
り密着されており、転写材５自体の剛性で定着ローラ１
からの分離が達成されないような条件下で発生し易い。 すなわち、定着ローラ１の外径が大きく、転写材５の剛
性が小さく、定着温度が高く、トナーのメルト・インデ
クス（ＭＩ）が大きく、ニップ部Ｎの幅が大きく、転写
材５の移動スピードが速いような場合には、上述の不具
合が生じ易くなる。

【０００８】本発明の目的は、転写材がニップ部を通過
するときに、該ニップ部を形成するための回転体から転
写材を確実に分離することができる定着装置を提供する
ことにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、上記目
的は、第一の回転体および該第一の回転体と共働して表
面に未定着現像剤像が形成されている転写材を挟圧搬送
するためのニップ部を形成する第二の回転体を備える定
着装置において、上記転写材の裏面に接触する上記第二
の回転体の少なくとも周面近傍に導電性を有する弾性層
が設けられ、該弾性層にバイアス電圧が印加されること
により達成される。

【００１０】

【作用】本発明の定着装置では、上記第二の回転体に上
記弾性層が設けられ、該弾性層にはバイアス電圧が印加
される。上記転写材が上記ニップ部を挟圧搬送されると
き、上記第二の回転体の弾性層にバイアス電圧を印加す
るすることによって上記ニップ部に吸引電界が形成され
、上記転写材は該吸引電界によって上記第二の回転体に
静電吸着される。

【００１１】

【実施例】以下に、本発明の定着装置の実施例について
図面を参照しながら説明する。

【００１２】図１は本発明の定着装置の一実施例を示す
構成図である。

【００１３】定着装置は、図１に示すように、定着ロー
ラ１と加圧ローラ２とを備える。定着ローラ１は中空パ
イプ状の鉄製芯金１１を有し、該芯金１１の外周面には
ＰＦＡの耐熱性離型層１２が形成されている。芯金１１
の厚さ寸法は２．０ｍｍであり、離型層１２の厚さ寸法
は３０μｍであり、定着ローラ１の外径寸法は２０ｍｍ
である。芯金１１の内部には、ヒータ３が設けられ、該
ヒータ３は芯金１１をその内面から加熱する。定着ロー
ラ１の表面温度は温度センサー４で検知され、該検知信
号は温度コントローラ（図示せず）に入力される。上記
温度コントローラは温度センサー４からの検知信号に基
づきヒータ３の動作指示を示す制御信号を生成する。ヒ
ータ３は上記温度コントローラの制御信号によってオン
・オフ動作をし、定着ローラ１の表面温度はほぼ一定に
保持される。本実施例では、定着ローラ１の表面温度を
１７０℃に保持している。

【００１４】定着ローラ１の表面は、クリーナ８によっ
て清掃される。クリーナ８はノーメックス（商標名・デ
ュポン社）などの耐熱フェルトからなり、該耐熱フェル
トは定着ローラ１に押圧されている。

【００１５】加圧ローラ２は直径寸法が１０ｍｍである
鉄製の芯金２１を有し、該芯金２１の外周面にはカーボ
ンを分散した導電性シリコーンゴムからなる層厚４ｍｍ
の耐熱弾性層３０が形成されている。耐熱弾性層３０の
体積抵抗率を１０２〜１０１１Ω・ｃｍとすることが好
ましく、本実施例ではその体積抵抗率が１０３Ω・ｃｍ
である。ニップ部Ｎと芯金２１との間の抵抗値が１０１
０Ω以下であることが好ましい。耐熱弾性層３０の硬度
が３０〜５０度（アスカーＣ）であることが好ましく、
本実施例ではその硬度が５０度である。加圧ローラ２の
外径寸法は１８ｍｍである。

【００１６】加圧ローラ２は押圧手段（図示せず）で定
着ローラ１に押圧され、加圧ローラ２と定着ローラ１と
は互いに共働してニップ部Ｎを形成する。加圧ローラ２
の定着ローラ１に対する押圧力は８ｋｇ・ｗであり、幅
２．０ｍｍのニップ部Ｎが形成されている。

【００１７】加圧ローラ２の外周面には、分離爪３２が
当接されている。分離爪３２はポリイミド製の基材を有
し、該基材には厚さ１０μｍのＰＦＡからなる層が形成
されている。分離爪３２はその先端が加圧ローラ２に接
するようにニップ部Ｎの下流５ｍｍの位置に配置されて
いる。

【００１８】加圧ローラ２の弾性層３０には、バイアス
電源９からのバイアス電圧が印加される。本実施例では
、現像剤像（以下、「トナー像」と称する。）６が形成
されている転写材５はその前工程において正極性に帯電
され、バイアス電源９は加圧ローラ２のニップ部Ｎに負
極性の電荷が誘起されるように負極性のバイアス電圧を
弾性層３０に与える。電源９から芯金２１に印加される
バイアス電圧は−５００Ｖであり、芯金１１は接地され
ている。なお、転写材５の帯電極性はその画像形成プロ
セスに依存するから、該画像形成プロセスによる帯電極
性に応じてバイアス電圧の極性は決定される。また、バ
イアス電圧として直流電圧を重畳した交流電圧を用いる
こともできる。

【００１９】転写材５が無帯電状態にあるとき、転写材
５自体は絶縁性を有し、強い電界下では誘起分極して電
界の集中する側に引き寄せられるという性質が転写材５
にあるから、無帯電状態にある転写材５の場合では、帯
電状態にある転写材５の場合に比してより高いバイアス
電圧を要するが、正・負いずれの極性のバイアス電圧で
も適用可能であり、また交流電圧を用いることもできる
。

【００２０】次に、定着装置の動作について説明する。 転写材５は、それに正極性のコロナ帯電器（図示せず）
によって負極性トナーからなるトナー像６が転写された
後に除電針（図示せず）によって除電され、転写材５の
帯電極性は弱い正極性を示す。

【００２１】除電後、転写材５はニップ部Ｎに向けて搬
送される。転写材５の先端がニップ部Ｎに到達すると、
回転する定着ローラ１と加圧ローラ２とによって転写材
５はニップ部Ｎに挿通される。ニップ部Ｎ内でトナー像
６には熱及び圧力が加えられ、トナー像６は転写材５に
定着される。また、ニップ部Ｎにおいては吸引電界が形
成され、転写材５は加圧ローラ２に静電吸着される。よ
って、転写材５は定着ローラ１から容易に分離され、定
着ローラ１側に分離爪を設ける必要はない。

【００２２】加圧ローラ２に吸着された転写材５が自然
に加圧ローラ２から分離される場合もあれば、転写材５
が分離爪３２で加圧ローラ２から分離される場合もある
。しかし、転写材５が分離爪３２に接触するとき、分離
爪３２の先端は転写材５の裏面に接触するから、分離爪
３２の先端にはトナーが付着せず、転写材５がトナーで
汚される虞れはない。

【００２３】次に、本発明の定着装置の効果を実証する
ための通紙テストについて説明する。

【００２４】定着ローラ１の周速は３０ｍｍ／ｓｅｃ　
に設定されている。転写材５としては坪量５０〜１３５
ｇｒ／ｍ２で、かつサイズがＡ４である普通紙を用いる
。トナーとしては体積平均粒径が１２μｍであり、荷電
量が−１０μｃ／ｇｒであり、ＭＩ値が３〜４であるト
ナーを用いる。また、転写材５の先端が定着ローラ１か
ら容易に分離するように転写材５の先端から２ｍｍの範
囲は余白にしている。環境条件としては、低温低湿（１
０℃，２０％）、高温高湿（３０℃，６０％）、常温常
湿（２３℃，３０％）の三条件を設定している。

【００２５】各環境条件下で転写材５の坪量毎に画像比
率３〜１０％の印字パターンを用いて１０，０００枚の
通紙テストが行われ、転写材５の坪量のそれぞれは５０
ｇｒ／ｍ２，６４ｇｒ／ｍ２，７５ｇｒ／ｍ２，９０ｇ
ｒ／ｍ２，１３５ｇｒ／ｍ２である。その結果、画像上
の汚れ、ジャムが発生しないことが確認された。

【００２６】また、転写材５が５０ｇｒ／ｍ２〜６４ｇ
ｒ／ｍ２の薄手の用紙であり、かつ抄紙方向が転写材５
の搬送方向と直角である場合、高温高湿の環境下で転写
材５が吸湿しかつ転写材５のこしが減少している場合、
および画像比率が４％以下であり、かつ定着ローラ１へ
の吸着力が相対的に低い場合の内のいずれかの使用条件
において、転写材５が分離爪３２によって加圧ローラ２
から分離されることが確認され、上述の使用条件に適合
しない使用環境下においては分離爪３２を設ける必要は
ない。

【００２７】次に、他の定着装置における効果を実証す
るための通紙テストについて説明する。定着ローラ１の
周速は５０ｍｍ／ｓｅｃ　に設定されている。トナーと
しては体積平均粒径７μｍ、荷電量−１２μｃ／ｇｒ、
ＭＩ値２〜３であるトナーを用いる。

【００２８】上述した三つの環境条件のそれぞれにおい
て転写材５の坪量毎に画像比率３〜１０％の印字パター
ンを用いて１０，０００枚の通紙テストが行われ、その
結果、転写材５は定着ローラ１または加圧ローラ２から
分離され、分離不良による画像上の汚れ、ジャムが発生
しないことが確認された。

【００２９】また、画像比率３〜１０％の印字パターン
においては、分離爪３２の先端と転写材５の先端とが接
触することはなく、先端に余白が設けられている転写材
５の分離に分離爪７の機能が必要でないことが確認され
、該分離爪７は、余白がない例えば全面ベタ黒の画像が
形成されている転写材５が定着ローラ１へ巻き付くこと
を防止する。

【００３０】次に、他の定着装置について説明する。図
２は本発明の定着装置の他の実施例を示す構成図である
。なお、図１の部材と同じ部材には、同一の符号が付さ
れている。

【００３１】他の定着装置は、転写材５の裏面に転写ロ
ーラ（図示せず）などの接触帯電手段を接触させること
によって転写を行う高速処理対応の画像形成装置に用い
られる。

【００３２】定着ローラ１は、厚さ寸法が３ｍｍである
ステンレス製の芯金１１を有し、芯金１１の外周面には
厚さ寸法５０μｍのＰＦＡチューブからなる離型層１２
が形成されている。定着ローラ１の外径寸法は２５ｍｍ
である。定着ローラ１の表面温度は１８０℃に保持され
る。

【００３３】これに対し、加圧ローラ２は、外径寸法２
０ｍｍのステンレス製中空パイプからなる芯金２１と、
該芯金２１の外周面に形成され、カーボンを分散した導
電性シリコーンゴムからなる弾性層３０とを有する。弾
性層３０の外周面には、離型層２３が設けられている。 離型層２３は離型層１２と同様に、１０１４Ω・ｃｍ以
上の体積抵抗率を有し、電気的に絶縁体である。離型層
２３の厚さ寸法は、ニップ部Ｎ内で転写材５の加圧ロー
ラ２への吸引電界が形成されるように、３０〜１００μ
ｍとする。なお、本実施例では、離型層２３はＰＦＡ材
からなり、その厚さ寸法は５０μｍである。

【００３４】加圧ローラ２の外径寸法は３６ｍｍであり
、加圧ローラ２の定着ローラ１に対する押圧力は１０ｋ
ｇ・ｗであり、幅４．５ｍｍのニップ部Ｎが形成されて
いる。

【００３５】電源９から芯金２１に印加されるバイアス
電圧は＋１０００Ｖであり、芯金１１は接地されている
。なお、定着ローラ１の代わりに同じ外径寸法を有する
金属ローラを装着し、ニップ部Ｎを通して流れる電流値
を測定すると、２μＡの測定値が得られた。

【００３６】分離爪３２は、その先端が定着ローラ１に
接触するように、ニップ部Ｎの下流７ｍｍの位置に配置
されている。

【００３７】次に、他の定着装置の動作について説明す
る。転写材５には、その裏面に転写ローラ（図示せず）
で正極性の電荷が付与された後に、負極性のトナーから
なるトナー像６が転写される。次いで、転写材５は除電
針（図示せず）で除電され、転写材５の帯電極性は中性
化される。

【００３８】除電後、転写材５はニップ部Ｎに向けて搬
送される。転写材５はニップ部Ｎに挿通され、トナー像
６は転写材５に定着される。ニップ部Ｎにおいては吸引
電界が形成されていることにより、転写材５は加圧ロー
ラ２へ向けて吸引されるから、転写材５は定着ローラ１
から容易に分離される。また、加圧ローラ２に離型層２
２が設けられていることにより、転写材５の裏面に転写
ローラを介して付着したトナーが離型層２２に蓄積され
ないから、ニップ部Ｎの通過時に、転写材５の表面にト
ナーによる汚れが発生することを未然に防止することが
できる。

【００３９】次に、さらに他の定着装置について説明す
る。図３は本発明の定着装置のさらに他の実施例を示す
構成図、図４は図３の定着装置に用いられている加圧ロ
ーラの縦断面図である。なお、図１の部材と同じ部材に
は、同一の符号が付されている。

【００４０】定着ローラ１は、厚さ寸法が３ｍｍの鉄製
中空パイプからなる芯金１１を有し、芯金１１の外周面
には、５０μｍの厚さ寸法を有するＰＦＡチューブから
なる離型層１２が形成されている。定着ローラ１の外径
寸法は３０ｍｍである。定着ローラ１の表面温度は１９
０℃に保持される。

【００４１】これに対し、加圧ローラ２は、外径１２ｍ
ｍの鉄製中空パイプからなる芯金２１を有する。芯金２
１の外周面には電気的に絶縁性を有するスポンジ層２４
が形成されている。スポンジ層２４の厚さ寸法は２．９
５ｍｍである。スポンジ層２４の外周面には導電性シリ
コーンゴム（体積抵抗率２．５×１０３Ω・ｃｍ）から
なる弾性層３０が形成されている。弾性層３０の厚さ寸
法は１ｍｍである。弾性層３０の表面には５０μｍの厚
さ寸法を有し、カーボンが分散されたＰＦＡチューブか
らなる離型層２３が形成されている。弾性層３０と芯金
２１とは電気的に接続されている。

【００４２】加圧ローラ２の外径寸法は３０ｍｍであり
、アスカーＣ硬度は４０度である。加圧ローラ２の定着
ローラ１に対する押圧力は９．５ｋｇ・ｗであり、幅５
．０ｍｍのニップ部が形成されている。

【００４３】電源９から芯金２１に印加されるバイアス
電圧は＋６００Ｖであり、定着ローラ１の代わりに同じ
外径寸法を有する金属ローラを装着することによって得
られるニップ部Ｎの測定電流値は６０μＡである。

【００４４】なお、本実施例では、ニップ部Ｎに挿通さ
れる前の転写材５の帯電極性は弱い負極性を示す。

【００４５】次に、上述した三つの環境下のそれぞれに
おいて転写材５の坪量毎に画像比率３〜１０％の印字パ
ターンを用いて１０，０００枚の通紙テストが行われ、
その結果、転写材５は定着ローラ１または加圧ローラ２
から分離され、分離不良による画像上の汚れ、ジャムが
発生しないことが確認された。

【００４６】また、スポンジ層２４で硬度を低下し、弾
性層３０で導電性を実現することによって加圧ローラ２
の低硬度化が行われ、封筒のように二重、三重に折り畳
まれている転写材５にしわなどを生じさせることなく転
写材５を吸引電界によって加圧ローラ２側に吸引するこ
とができる。

【００４７】なお、上記実施例においては、定着ローラ
１の芯金１１が接地されている例を示しているが、加圧
ローラ２への転写材５の吸着が阻害されない範囲で、ダ
イオードや抵抗等の電圧発生素子を介して接地すること
や、フロートにすることもできる。また、加圧ローラ２
の芯金２１への給電を電源９から直接行わずに、抵抗等
の電圧発生素子を介して行い、不測の事態として、リー
クが生じた場合の電流制限を行うこともできる。

【００４８】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明の定着装
置によれば、上記第二の回転体の弾性層に、バイアス電
圧を印加することによって上記ニップ部に吸引電界が形
成されることにより、上記転写材は該吸引電界によって
上記第二の回転体に静電吸着されるから、上記転写材を
上記第一の回転体から確実に分離することができ、分離
爪による画像の汚れ、転写材の第一の回転体への巻き付
けに起因するジャムの発生を未然に防止することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の定着装置の一実施例を示す構成図であ
る。

【図２】本発明の定着装置の他の実施例を示す構成図で
ある。

【図３】本発明の定着装置のさらに他の実施例を示す構
成図である。

【図４】図３の定着装置の加圧ローラの縦断面図である
。

【図５】従来の定着装置を示す構成図である。

【符号の説明】

１　　定着ローラ ２　　加圧ローラ ５　　転写材 ６　　トナー像 ９　　バイアス電源 １１，２１　　芯金 １２，２３　　離型層 ２２，３０　　弾性層 ２４　　スポンジ層

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　第一の回転体および該第一の回転体と共
   働して表面に未定着現像剤像が形成されている転写材を
   挟圧搬送するためのニップ部を形成する第二の回転体を
   備える定着装置において、上記転写材の裏面に接触する
   上記第二の回転体の少なくとも周面近傍に導電性を有す
   る弾性層が設けられ、該弾性層にバイアス電圧が印加さ
   れることを特徴とする定着装置。