JPH049888A - 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】 ［産業上の利用分野コ 本発明は、電子写真を用いた複写機・プリンタ等の記録
装置において、未定着現像剤像の記録材への定着を行な
う定着装置に関するものである。

［従来の技術］ 従来、電子写真技術を用いた画像形成装置における定着
手段は、ハロゲンヒータ等の加熱源を内部に有する定着
ローラとこれに加圧接触して回転するシリコーンゴム等
の弾性体を表面に有する加圧ローラとから構成されるロ
ーラ定着装置が一般的である。このローラ定着装置は記
録材の安定した搬送性及びヒータ暴走時等の火災防止安
全性等の点から他の定着方法に比較して非常に優れ広く
実用化に至っている。

［発明か解決しようとする課題］ しかしながら、上記従来のローラ定着装置においては、
感光体上の現像剤像を静電気的に記録材に転写・保持し
た未定着現像剤像（以下未定着トナー像とする）かロー
ラ表面に直接接触するため、記録材上の未定着トナーか
一部ローラ表面に転移し、いわゆるオフセット現象を生
しるという問題点かあった。

−船釣に上述の定着装置に生じるオフセットは、温度的
要因のものと静電気的要因のものに大別される。前者は
、定着装置でのトナー温度か低すぎて定着されずにオフ
セットするいわゆる低温オフセットと、逆にトナー温度
か高すぎて、液状にトナーが溶けて生しる高温オフセッ
トかあり、これらは用いる現像剤の特性、記録材搬送速
度、ローラ加圧力を定めた上て、サーミスタ等の温度制
御手段による定着ローラ温度を適切に定めることによっ
て防止てきる。

一方、後者の静電気的要因によるオフセットに関しては
、記録材上の帯電したトナーか静電気的に定着ローラに
転移するものであるが、この現象は、記録材の種類及び
環境等に大きく依存するため、定着ローラと加圧ローラ
の間の電界を制御することによって上記現象を防止する
のは困難であった。そこて、フェルドパ・ンドあるいは
ブレード等のクリーニンク手段を定着ローラに当接させ
、オフセットによる弊害、例えば、オフセットトナーの
再転写による記録材の汚れ、あるいはローラのオフセッ
トトナー汚れによって生しる記録材巻き付きジャム等を
防止するようにしていた。

しかしながら、上記クリーニンク手段は、ユーザ等によ
る交換作業を必要とし、メンテナンス・コスト・装置の
小型化という点て問題があった。

本発明は、上記問題点を解決し、クリーニンク手段を用
いることなく、静電気的要因によるオフセットを防止す
る定着装置を提供することを目的としている。

［課題を解決するための手段］ 本発明によれば、上記目的は、 未定着現像剤像を記録材上に定着せしめる定着手段を備
え、該定着手段が、１記記録材の未定着現像剤像担持面
と接触する第一の部材と、該第一の部材と対向圧接して
配設され、上記未定着現像剤像担持面の背面と接触する
第二の部材とを有する定着装置において、 上記第一の部材と第二の部材の間には、該第二の部材に
現像剤像の帯電極性と逆極性の電荷が保持される向きに
第一・の整流素子が接続されており、上記第一の部材は
現像剤像の帯電極性と同極性の電荷を保持するように第
二の整流素子を介して接地されている。

ことにより達成される。

［作用コ 本発明によれば、記録材の未定着現像剤像を担持した面
に接触する第一の部材と、上記記録材の背面に接触する
第二の部材の間には、第一の整流素子か接続されており
、その整流方向は、現像剤像の帯電極性と逆極性の電荷
か上記第二の部材に保持される向きである。したかって
、上記背面に付与された転写電荷のリークを抑制する。

また、上記第二の部材に保持される電圧を上記第一の整
流素子の降伏電圧程度に抑えてチャージアウブさせない
。さらに、上記第二の部材と上記記録材の背面との摩擦
によって該定着手段に現像剤像の帯電極性と同極性の電
荷が発生した場合には、上記第一の整流素子の整流機能
によって上記第一の部材へ上記同極性の電荷か流れ込む
。そして、該同極性の電荷は該第一の部材に接続された
第二の整流素子の整流機能によってリークすることなく
該第一の部材に保持される。

かくして、記録材の未定着現像剤像を相持する側ては静
電的反発力か発生し、また、その背面ては転写電荷か保
持されるので静電的オフセットが防止されることとなる
。

［実施例］ 以下、添付図面の第１図ないし第６図を用いて本発明の
第一実施例ないし第四実施例を詳述する。

〈第一実施例〉 先ず、第１図ないし第３図を用いて本発明の第一実施例
について説明する。

ｗＪ１図において定着手段の第一の部材たる定着ローラ
１は、アルミニウム、鉄等の中空円筒の外周面にＰ’ｒ
ＦＥ、ＰＦＡあるいはシリコーンゴム等の離型性のよい
材料をコーチインクあるいはチューツ被覆したものであ
り、内部にはへロケンヒータ等の加熱源を有し、温度制
御手段（図示せず）によってその表面は一定の温度に制
御される。

上記定着ローラｌに加圧従動回転するように配設された
足前手段の第二の部材たる加圧ローラ２は鉄、ステンレ
ス等の芯金にシリコーンゴムやフッ素ゴムか層状に形成
されているものである。

上記加圧ローラ２の芯金と上記定着ローラ１の中空円筒
の間には、第一の整流素子３（例えば、タイオート）か
接続されており、未定着現像剤像（以下、未定着トナー
像とする）の荷電極性と逆極性の電荷か加圧ローラ２に
保持されるようになっている。また、上記定着ローラｌ
には、第二の整流素子４がトナー像の荷電極性と同極性
の電荷を定着ローラｌに保持する向きに接地されている
。本実施例装置ては負帯電のトナーを用いているので上
記加圧ローラには正電荷か保持され、上記定着ローラに
は負電荷か保持される。また、上記定着ローラ１及び加
圧ローラ２に挟持搬送される記録材Ｐは公知の電子写真
プロセスて潜像相持体たる感光ドラム５の表面に形成さ
れたトナー像を担持しており、該トナー像は転写手段６
によって記録材Ｐの背面にトナー帯電極性と逆極性の電
荷（本実施例ては正の電荷）か与えられ、静電気的に記
録材に転写保持される。該記録材は、定着ローラｌと加
圧ローラ２で形成される当接ニップ部に導かれ加熱定着
される。

実験によれば、上述の静電気的要因による定着オフセッ
トは、記録材Ｐに現像剤を静電気的に保持するために記
録材Ｐの背面に与えられたトナー帯電極性と逆極性の転
写電荷が、定着装置Ｆ内で記録材Ｐ背面に接触する加圧
ローラ２を介してリークすることが主因であると判明し
た。

特に上記静電オフセ・ソトの発生は、通常の紙より第２
図に示すような昨今広く用いられている絶縁マイラーシ
ートの両面に約１０９〜１０１２Ωの表面抵抗を有する
ような中抵抗物質をコーティングしたサンドイッチ構造
の０ｆ（Ｐ用透明フィルムにおいて顕著である。

このような叶Ｐフィルムは、感光ドラムからの分離過程
において転写過程で付与された転写電荷量＋Ｑに依存し
た逆電荷−Ｑｏが剥離放電によって０）＋１１フイルム
の記録面（トナー像のある面）に付与される。実験の結
果、Ｑｏは転写電荷Ｑに対して約５０〜９０％の電荷量
てあった。したかって背面転写電荷の加圧ローラを介し
てのリークかあると、０］ＩＰフイルム上ては、記録面
の剥離電荷は残存するため、トナー像の静電気力による
保持力は急激に減衰しオフセットか発生しやすくなると
考えられる。

第１表は、加圧ローラ芯金か接地された従来の熱ローラ
定着装置において、３Ｍ社製０）ＩＰフィルム（表面抵
抗的１０１２Ω）を用いて種々の抵抗の加圧ローラに対
する０ｆ（Ｐシート通紙時のワーク電流及びその時のオ
フセット評価を示すものである。

加圧ローラ抵抗に関しては被覆のないステンレスのロー
ラに約２〜３■層のニップを形成するように押し当て、
加圧ローラ芯金とステンレスローラとの間の抵抗を高抵
抗針て測定したものである。

（以下余白） 第１表 Ｘ・・・・・・オフセット発生 △・・・・・・オフセットは発生するが実用に耐えられ
る程度加圧ローラの抵抗か１０１２Ω以下であると転写
電荷のリークが始まり、オフセットも発生する。逆に１
０１３Ω以上でも、転写電荷リークはないかオフセット
が生じる。加圧ローラ抵抗が１０１２Ω以下の場合でも
、加圧ローラをフロートにすれはオフセ、ントの発生は
なくなった。しかし、低抵抗の加圧ローラを用いて、そ
の芯金をフロートにする手法は、静電オフセットを防止
するためには有効であるが、連続プリント動作を行なっ
た場合あるいは低湿環境下においては、加圧ローラのチ
ャージアップによｐて周囲の導体にリークする可能性か
あり、そのリークノイズによって機械か電気的誤動作を
生しるという危険性がある。

また、−船釣にローラ定着装置においては、数ｋｇ〜数
１０ｋｇの力で加圧ローラか定着ローラに圧接している
ため、記録材の種類によっては、加圧ローラを摩擦帯電
によって現像剤と同極性に帯電することかあり、これも
静電オフセットの一要因となっている。したかって、静
電オフセットを防止するためには、以下の要件か装置構
成に必要とされる。

（１）転写電荷の加圧ローラを介してのリーク防止をす
ること。

（２）加圧ローラのチャージアップ防止をすること。

（３）加圧ローラ及び定着ローラと記録材との摩擦によ
って発生する転写電荷と逆極性の電荷の消去をすること
。

本発明は、第１図に示したことく加圧ローラ２にトナー
像帯電極性（負電荷）とは逆極性の電荷（正電荷）を保
持する向きに整流素子例えばタイオードを接続するもの
であり、１記（］、）の要件に関しては、タイオートの
整流機能によって転写電荷（正電荷）のＧＮＤ（接地端
子）へのリークを阻止することかてきる。また、定着ロ
ーラの影響を受は加圧ローラへ正電荷の流入かあった場
合、記録材１でトナー像を保持する電界を強め、さらに
オフセット防止の効果を高める。

第３図に第一の整流素子たるダイオード３の電圧と電流
の特性曲線を示す。

第３図からも明らかなようにタイオート３は順方向接続
の領域Ａにおいては電流がいくら流れても電圧は上から
ない。しかし、逆方向接続である領域Ｂにおいてはほん
のわずかに電流を流すたけて電圧は降伏電圧点Ｃまて上
かり、さらに電流を流しても電圧はそれほど上からなく
なる。通常のダイオードにおける降伏電圧点は数ｋＶ木
満てあり、したかって上記（２）の要件に関する加圧ロ
ーラのチャージアップに伴なう放電による装置の誤動作
は発生しない。

上記（３）の要件に関しては、第１図て加圧ローラに記
録材との摩擦によって転写電荷と逆極性の負電荷か発生
した場合、その負電荷が第一の整流素子たるダイオード
３の機能によって定着ローラｌに印加される。したかっ
て、上記摩擦電荷による定着ローラ１当接部における現
像剤の記録材への保持力の減少を防止することかてきる
。さらに、定着ローラｌと記録材との摩擦帯電て生じる
正電荷は第二の整流素子たるタイオート４を通してＧＮ
Ｄへ逃げ、逆の負電荷は上記タイオード４て阻止される
ため現像剤像の記録材Ｐへの保持力の減少を防止するこ
とがてきる。

また、近年において資源の再利用で再生紙を利用する場
合かあるが、再生紙を利用すると、定着ローラｌに正電
荷か形成されたり、加圧ローラに強い負電荷か発生する
場合かある。しかし１本発明を用いれば、上記ＯＨＰフ
ィルムの場合と同様に確実にオフセットを防止する効果
かある。

第２表は１本発明にもとづき、定着ローラ、加圧ローラ
にそれぞれ降伏電圧値＋１ｋＶのタイオートを接続した
ときの定着ローラ及び加圧ローラの表面電位、リーク電
流とオフセット評価を示すものである。

定着ローラは、３０ＪＬ１１厚の体積固有抵抗１０Ｉ４
Ω・Ｃ層〜１０１６Ω・ＣＩｌのＰＦＡチューフをアＪ
レミニウム円筒に被覆した直径２０ｍｍのものを用い、
加圧ローラは抵抗制御材の量によって種々の抵抗の有す
る直径１６ｍ１ｉのものを用いた。該加圧ローラを約７
ｋｇの総圧で圧接従動させ、２４１■／ｓｅｃの速度で
搬送するＯＨＰシートに１．５　ｐＡの転写電流を与え
て評価したものである。

第２表 （以下余白） ○・・・・・・オフセット発生せず △・・・・・・オフセットは発生するか実用に耐えられ
る程度第２表のように１０′２Ω以下の加圧ローラにお
いては、その表面電位はタイオート鋒伏電圧値よりもや
や低い＋８００ｖに維持され、ＯＨＰシートの静電オフ
セットは発生しなかった。

一方、１０′３Ω以上の加圧ローラを用いた系において
は、タイオートを介してのリーク電流はなく、加圧ロー
ラ電位は数ｋＶ以Ｅになるか第二の整流素子によって定
着ローラの表面電位は負方向に増大され、オフセットの
発生も実用に耐え得る程度に少なかった。

〈第二実施例〉 次に、本発明の第二実施例について第４図を用いて説明
する。なお、第一実施例との共通箇所には同一符号を付
して説明を省略する。

本実施例は、正極性に帯電する現像剤を用いたところか
第一実施例と異なる。したかって、本実施例において記
録材に付与される転写電荷極性は負てあり、この負電荷
の加圧ローラを介してのリークを防止するために、第一
の整流素子及び第二の整流素子の向きは、第一実施例に
述べた構成と逆向きに設けた。この場合においても、ダ
イオードを介しての負の転写電荷リークは約数ｎＡのレ
ベルてあり、ＯＨＰフィルム及び再生紙のオフセットは
発生しなかっった。

〈第三実施例） 次に、本発明の第三実施例について第５図を用いて説明
する。なお、第一実施例との共通箇所には同一符号を付
して説明を省略する。

本実施例は、定着ローラの代りに定着フィルムを用いた
ところか第一実施例と異なる。第５図において、７は装
置に固定支持された低熱容量線状加熱体である。該加熱
体７は、厚み１．０ｍｍ、幅ｌＯ■ｍ、長手方向径２４
０ｍ５のアルミナ基板８に抵抗材料９を幅１．０ｓｍ＋
に塗工したものて、長手方向両端より通電される１２通
電はＤＣｌｏｏＶの周期２０ｍ５ｅｃのパルス状波形で
与えられ、検温素子ＩＯによりコントロールされた所望
の温度、エネルギー放出量に応してパルス幅を変化させ
る。略パルス幅は０．５ｍ５ｅｃ〜５■Ｓｅｃとなる。

定着手段たる定着フィルムＩＩは、上記のようにエネル
ギー、温度制御された加熱体７に当接して第５図におい
て矢印Ｇ方向に移動する。該定着フィルムは、厚み２０
μ腸の耐熱フィルムてあり、ポリイミド、ポリエーテル
イミド、ＰＥＳ、　ＰＦＡ等の基層の少なくとも画像当
接面側にＰＴＦＥ、　ＰＦＡ等のフッ素樹脂に導電材を
添加した離型層を１０ｐｍコートした無端のフィルムで
ある。上記定着フィルム）１の総厚は１００μ膠より薄
いものであれば良く、好ましくは４０ＩＬｓ未満のもの
か良い。フィルムの駆動は駆動ローラ１２と従動ローラ
Ｉ３によって行なわれ、撓むことなく矢印Ｇ方向に移動
する。

１４はシリコーンゴム等の離型性の良いゴム弾性層を有
する定着手段たる加圧ローラで、総圧４〜７ｋｇで定着
フィルム１１を介して加熱体７を加圧し定着フィルムと
圧接回転する。

記録材以上の未定着トナーＴは入口ガイド】５により定
着部に導かれ、上述の加熱により定着像を得るものであ
る。

本実施例においては未定着トナーＴか負電荷を有するも
のてあり、整流素子３．４の極性を第一実施例と同一方
向に接続することによって、第一実施例と同様な効果を
有する。本実施例では加熱体７に近接して記録材Ｐの流
入側に電極１６を配設することにより、上記整流素子３
を接続し・ている。

〈第四実施例〉 次に第６図を用いて、第四実施例について説明する。

本実施例は定着フィルム１１を有端のフィルムて形成し
たところか第三実施例と異なる。

なお１本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の
トナーを用いて画像を形成する装置全ての定着装置に適
応するものである。

［発明の効果コ 以上説明したように、本発明によれば、記録材の未定着
現像剤像担持面と接触する第一の部材と、該相持面の背
面と接触する第二の部材とを定着手段に備え、上記第一
の部材と第二の部材の間には該第二の部材に現像剤像の
帯電極性と逆極性の電荷か保持される向きに第一の整流
素子か接続されている。また、上記第一の部材は上記帯
電極性と同極性の電荷を保持するように第二の整流素子
を介して接地されている。

したかって、定着装置内で記録材が挟持搬送されている
ときに、記録材の現像剤像に対する静電保持力を維持し
てオフセットを防止することかできる。しかも、上記第
一の部材及び第二の部材は整流素子を介して接地されて
いるため、摩擦帯電以外の原因による帯電量の増大を防
止でさ、電気ノイズの発生がなく装置の誤動作かない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第一実施例装置の概略構成を示す断面
図、第２図は第１図装置に用いられるＯＨＰフィルムの
一部破断断面図、第３図は第１図装置に使用したタイオ
ートの電流と電圧の特性曲線を示す図、第４図は本発明
の第二実施例装置の概略構成を示す断面図、第５図は本
発明の第三実施例装置の概略構成を示す断面図、第６図
は本発明の第四実施例装置の概略構成を示す断面図であ
る。 １・・・・・・定着ローラ ２・・・・・・加圧ローラ ３・・・・・・ダイオード ４・・・・・・ダイオード

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 未定着現像剤像を記録材上に定着せしめる定着手段を備
   え、該定着手段が、上記記録材の未定着現像剤像担持面
   と接触する第一の部材と、該第一の部材と対向圧接して
   配設され、上記未定着現像剤像担持面の背面と接触する
   第二の部材とを有する定着装置において、 上記第一の部材と第二の部材の間には、該第二の部材に
   現像剤像の帯電極性と逆極性の電荷が保持される向きに
   第一の整流素子が接続されており、上記第一の部材は現
   像剤像の帯電極性と同極性の電荷を保持するように第二
   の整流素子を介して接地されている、 ことを特徴とする定着装置。