JPH0546551B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は直接方式或は間接（転写）方式の電子
写真法、静電記録法、荷電粒子流制御法、その他
適宜の作像原理・方式により紙・ポリエルテルフ
イルム等の画像支持体面にトナー画像を形成し、
その画像支持体を一対の定着ローラ間へ導入して
トナー画像を画像支持体面に熱圧定着又は圧力定
着処理する方式の画像形成装置に関するもので、
定着ローラ面へのトナーのオフセツト量を可及的
に減少させることを目的とする。

第１図は上記方式の画像形成装置の一例の極く
概略構成を示すもので、本例はカールソンプロセ
スを利用した転写方式電子複写機である。

１は軸２を中心に矢示ａ方向に回転駆動される
ドラム型の電子写真感光体（以下単にドラムと記
す）である。この回転ドラム１はその周面にコロ
ナ放電器３により正又は負の一様な帯電を受け、
次いで図に省略した光像露光装置により光像露光
Ｌ（スリツト露光）を受けることによりドラム周
面に順次に露光光像パターンに対応した静電潜像
が形成される。その静電潜像は現像装置４により
トナー画像として順次に現像される。５は転写帯
電器で、この帯電器５とドラム１との間に図に省
略した給紙機構から紙を一般とする画像支持体Ｐ
を一枚宛導入することにより、その画像支持体Ｐ
面にドラム１面側の上記形成されたトナー画像が
順次に転写される。像転写を受けた画像支持体は
次いでドラム１面から順次に分離されて搬送装置
６により一対の定着ローラ７，８間に導入され、
像定着処理がなされて複写物として排出ローラ９
により機外へ排出される。１０は像転写後のドラ
ム１面から転写残りトナーを除去するクリーナで
ある。

定着ローラ７，８は本例は熱ローラ式のものを
例示した。第２図はその拡大横断面図である。こ
の一対の定着ローラ７，８のうち上側のローラ７
は熱ローラ、下側のローラ８は加圧ローラであ
る。熱ローラ７は薄肉の金属中空ローラ、例えば
AlやSUS等の剛性中空ローラ７１の周面に20〜
50μmの暑さに四弗化エチレン樹脂等の非粘着
性・耐熱性コーテイング層７２を形成し、中空内
にハロゲンヒータ等の熱源７３を内蔵させてな
る。加圧ローラ８は剛性芯ローラ８１の外周に比
較的肉厚にHTVシリコーンゴム等の非粘着性で
耐熱性の弾性体層８２を形成した弾性ローラであ
る。

熱ローラ７と加圧ローラ８は互に適度な力で押
圧接触して矢示方向に回転駆動される。或は常時
は非接触状態に保持され、画像支持体Ｐ（以下用
紙と記す）が導入されるとき互に接触押圧状態に
される。熱ローラ７の表面温度は温調回路（図に
省略）で熱源７３をオン・オフ制御する等により
所定の定着温度に管理される。

定着処理すべき未定着トナー画像Ｔを坦持した
用紙Ｐは画像面上向きで上記定着ローラ７，８間
に導入されて両ローラ間に咬え込まれ、ローラ
７，８の回転力で該ローラ間を通過する。このロ
ーラ間通過過程で用紙Ｐは熱ローラ７により熱を
受け、又ローラ間で押圧力を受けることにより、
未定着トナー画像Ｔが加熱溶融・加圧されて用紙
Ｐ面に固着像Taとして定着される。

熱ローラ７の外周面に施したコテイング層７１
は上記定着過程でトナー画像が熱ローラ７面にオ
フセツトするのを防止する層であるが、このコー
テイング層７１で完全にオフセツトを防止するこ
とは困難で、実際上はトナー画像の一部が粘着性
や静電気力等で熱ローラ外面にオフセツトする。
そしてそのオフセツトトナーTbを除去処置しな
いまま定着処理を続行すれば、 １） そのオフセツトトナーTbが用紙画像面に
汚れとして再転写されて、画像品位を低下させ
る。

２） 用紙Ｐの通過のないときは上記オフセツト
トナーTbが加圧ローラ８の外周面に付着し、
そのため用紙裏面にも汚れを生じさせる。

３） 長期的には熱ローラ７及び加圧ローラ８の
外周面がオフセツトトナーTbの蓄積で汚れて
粘着化し、そのため導入された用紙が熱ローラ
７又加圧ローラ８の周面に巻付いて用紙のジヤ
ムトラブルを生じる、 等の結果をまねく。

そこで熱ローラ７にブレードやウエブ等のクリ
ーニング部材１１を接触させて設け、そのクリー
ニング部材１１で熱ローラ面のオフセツトトナー
Tbを除去して用紙Ｐ面や加圧ローラ２面には常
にトナー汚れのない熱ローラ面が接するような処
置が取られている。

しかし、オフセツトトナーTbの量が多いもの
であつたり、又長期的にはクリーニング残りトナ
ーのため矢張り熱ローラ７及び加圧ローラ８の周
面にトナー汚れを生じ、前記１）〜３）のような
トラブルがみられる。

クリーニング部材１１によるクリーニング性能
を向上させてオフセツトトナーの除去を完全なも
のにする試みもなされているが、クリーニング機
構の構成が複雑なものとなつたり、大型なものと
なる等の問題が多い。

又熱ローラ７に付着するオフセツトトナーTb
の量を低減させるために熱ローラ１の外周面にオ
イル等の離形剤を塗布するようにしたものもあ
る。１２は熱ローラ７の外面に接触させた離形剤
塗布部材で、例えば合成樹脂緻密ポーラス体（商
品名フロロポア等）に離形剤オイルを含浸保有さ
せたもの等である。熱ローラ７の外周面はこの塗
布部材により離形剤オイルが塗布され、次位に配
設したクリーニングブレード（例えばフツ素ゴム
からなるメータリングブレード）１１により熱ロ
ーラ面のオフセツトトナーTbのかき取りがなさ
れると共に、上記塗布された離形剤オイルの余分
量もかき取られて塗布量が均一化され、その熱ロ
ーラの離形剤オイル均一塗布面が用紙Ｐ面に対し
て回動接触する。

しかし、トナーのオフセツトはトナーの粘着性
に依る他にも静電気的原因によつても生じるもの
であり、上記の定着ローラ自体の非粘着化や離形
剤塗布はトナーの粘着性によるオフセツトを押え
るものであつて、静電気的原因によるオフセツト
を押える効果はない。従つて離形剤塗布を行つて
も静電気的原因によるオフセツトは生じ得て離形
剤塗布によるオフセツトトナー量低減効果も自ず
とある限界を有するものである。

トナーの静電気的オフセツトは第３図示のよう
なメカニズムで生じる。

用紙Ｐを紙とする。その紙面に正電荷トナーに
よる未定着トナー画像Ｔが紙Ｐ側の対応負電荷と
引き合つて保持されているものとする。前記例の
熱ローラ７および加圧ローラ８は紙Ｐに対してい
ずれもその摩擦帯電列は負に位置している。従つ
て紙Ｐが両ローラ７，８間を通過するときに相互
の摩擦により熱ローラ７の面には−100V程度の
帯電Ａを生じ加圧ローラ８の面は−3000V以上の
帯電Ｂを生じ、また紙Ｐには正電荷Ｃが生じる。

紙Ｐ上の正電荷トナーＴは紙Ｐに負電荷があれ
ば紙Ｐに引きつけられるが、前述したように熱ロ
ーラ７および加圧ローラ８との間で発生する摩擦
帯電によつて、紙Ｐに正電荷Ｃが生じ、紙Ｐにト
ナーをひきつけるべき負電荷の量は減じられ、あ
るときには正電荷の量が優位を占めて正極性のト
ナーを反発せしめる方向へ力が働く。さらに熱ロ
ーラ７は負に帯電するためにここでも正のトナー
を熱ローラ７に引きつける方向へ電界が加わる。
とくに１成分系のトナーのようにトナーのトリボ
が低いトナーはトナー同士の結合力が弱く電界に
よつてトナーの付着力を強く束縛されていないと
フアンデーワルス力およびクーロン力により簡単
に他の部材に転移してしまう。そのため紙Ｐのロ
ーラ７，８間通過時上述したような電界関係でト
ナーの紙Ｐ側への束縛力が弱くなり、そのトナー
の一部が静電気的に熱ローラ７面にオフセツトし
てしまう。

このような静電気的原因によるトナーのオフセ
ツトは圧力定着装置、その他一対のローラ間に未
定着トナー画像を坦持した画像支持体を導入通過
させて定着処理をする定着装置に於ても同様に生
じる。

本発明は上記に鑑みてなされたもので、定着ロ
ーラ自体の非粘着化や離形剤塗布だけでは押え得
ない上記の静電気的原因によるトナーオフセツト
を効果的に押えるようにして定着ローラ対するト
ナーオフセツト量を更に大幅に可及的に低減さ
せ、これによりクリーナ１１の負担を軽減させ、
簡単なクリーナ構成で、しかも長期的にも前記
１）〜３）のようなトルブルを生じないようにし
たものを提供することを目的とする。

また、静電気的原因によるトナーオフセツト
を、逆に静電気的に防止することが考えられる
が、紙が吸湿している場合、静電気力が働かずト
ナーオフセツトを防止できなくなる。

本発明は更に紙の吸湿状態にかかわらず静電的
にオフセツトを防止できる装置を提供することに
ある。

上記目的を達成する本発明は、加熱回転体と、
この加熱回転体と圧接する加圧回転体と、を有
し、この回転体対の圧接部で未定着画像を支持す
る支持材を挟持搬送することにより未定着トナー
像を定着する定着手段を有する画像形成装置にお
いて、上記圧接部より支持材の移動方向下流側で
圧接部で挟持されている支持材の未定着トナー像
を支持する面とは反対側の面に接しトナーと逆極
性のバイアス電圧が印加された導電部材を有する
ことを特徴とするものである。

第２図に於て１４は上記可撓性導電性部材を示
すもので、本例では定着ローラ対７，８の紙出ロ
近傍部に配設してある。又この導電性部材は紙Ｐ
に対する接触子１４ａを弾性可撓性導電ブラシと
した自己放電式除電器（例えば商品名トレカ）
で、電源１５によりトナー画像Ｔの極性と逆極性
の電圧を印加してある。定着ローラ対７，８間に
導入された紙Ｐは定着ローラ対の紙出ロ側へ出る
とその裏面が上記配設した導電性部材１４の弾性
可撓性導電ブラシ１４ａに接触し、その導電ブラ
シ１４ａと接触を保ちつつ排紙ローラ９方向へ移
動し、排紙ローラ９に咬え込まれて機外へ排出さ
れる。

かくして上記の電圧を印加した導電性部材１４
は紙Ｐ側にトナー画像Ｔ，Taを積極的に引きつ
ける電界を与えるための電荷注入部材として作用
して定着ローラたる熱ローラ７側への紙Ｐ側のト
ナーの静電気的オフセツトが良好に押えられる。

第４図は第２図例の定着装置に於て導電性部材
１４を定着ローラ対７，８の紙出ロ側でローラ対
ニツプ部（定着部）から10mm離れた位置に配設
し、その部材に対する印加電圧を種々変化させた
場合に置ける熱ローラ７に対するトナーオフセツ
ト率の関係測定グラフを示すものである。尚、画
像支持体Ｐは紙、トナー画像Ｔの極性は正、熱ロ
ーラ７には離形剤オイルを継続塗布した。オフセ
ツト率は下式で計算した。

（１−定着後の紙Ｐ上のトナー重量／定着前の紙Ｐ上
のトナー重量）×100 定着前及び定着後の紙Ｐ上のトナー重量は夫々
トナー画像を含む紙Ｐの全重量を測定し、これか
ら紙Ｐだけの測定重量を引くことにより算出す
る。

この第４図グラフからわかるようにトナーオフ
セツト量は明らかに紙に注入される電荷の量と、
極性に依存している。

しかし上記導電性部材１４に印加するバイアス
電圧が高すぎると、紙と定着ローラの分離性が悪
くなりローラにまきつく、あるいは紙の絶縁破壊
が生じて放電を起こし定着前画像を乱す、さらに
は上記導電性部材とその近傍の導体と放電の危険
性があることなどから、印加電圧としては一般的
には−500〜−2000Vが望ましい。例えばOHP用
のポリエステルフイルムのように高絶縁性のもの
を画像支持体として使用した場合にはバイアス電
圧に高電圧を印加したときは加圧ローラ８にまき
つきやすくなり、この場合放電の危険性は減少す
るが、やはり印加電圧の上限がきまつてきて−
2000V以下が望ましい。

第５図は同じく第２図例の定着装置に於て導電
性部材１４に対する印加電圧を約−1000Vと一定
に保ち、その部材１４の配設位置を定着ローラ対
７，８の紙出ロ近傍部から排紙ローラ９方向へ位
置変化させた場合に置けるオフセツト率の変化を
測定したグラフで、この結果から導電性部材１４
は可及的に定着部へ接近させて配設するのがよこ
とがわかる。

尚第５図グラフ中点Ａは前記導電性部材１４を
印加バイアス電圧は同じで定着ローラ対７，８の
紙入ロ側の定着部から10mmの位置に配設した場合
のトナーオフセツト率である。この結果から定着
ローラ対７，８の紙入ロ側に導電性部材１４を設
けたのみではオフセツト減少に対して余り効果が
ないのがわかる。これは定着ローラ対の紙入ロ側
では搬送に伴う紙のループ性のたわみにより紙と
導電性部材の接触が不完全になり、導電性部材か
らの紙への電荷注入が効率良く行われないためで
ある。また紙と導電性部材の接触を完全にするた
めには紙の先端が導電性部材に引つ掛つてしま
い、とくに搬送力の弱い定着ローラ対の紙入口側
では紙先端の引つ掛りによりジヤムが発生し易い
という欠点も生じる。同様のことが導電性部材と
して剛体を利用した場合もいえる。即ち剛体の場
合紙のもつ凹凸性や搬送に伴うループ性のたわみ
に追従しきれず紙との接触が不完全になつてしま
いオフセツト減少に対する効果は不安定で、さら
に接触を保とうとすれば紙の搬送を妨げ、ジヤム
が生じ易くなる。

以上のことから紙の搬送を妨げずオフセツトを
減少させるためには適度な弾性可撓性を有する部
材を用い紙のもつ凹凸や搬送に伴うループ性のた
わみに対して追髄接触できるようにすること、さ
らにのループが最も安定し、搬送力の強い定着ロ
ーラ対の紙出口側に上記導電性部材を設けること
が必要となる。さらに望ましくは上記導電性部材
は定着ローラ対の紙出口側の紙裏面に接触する位
置に配設するのがオフセツト減少の効果がより期
待できるとともに、定着ローラから紙排出後の完
全に定着しきつていない可能性のある画像を乱す
危険性がない。

また、このように紙に導電部材を接触させて電
荷を注入する場合、吸湿し低抵抗化している紙で
あると電荷が注入されない。

そこで本実施例では加熱定着を受け、水分が蒸
発し乾いた状態の紙に対してバイアス電圧が印加
された導電部材を接触させて電荷を注入してい
る。

このため紙の吸湿状態にかかわらず確実に電荷
を注入できる。

第６図は本発明の他の実施例を示すもので、本
例は定着ローラ対７，８の紙出口近傍部に配設し
た導電性部材１４にバイアス電圧を印加する電源
として、画像形成部（第１図）の転写帯電器５か
らのコロナ放電電流と、導電性部材に設けた抵抗
あるいはバリスタ１６によつて形成される自己バ
イアス電圧を利用したものである。前述したよう
に導電性部材１４の役割は主に紙Ｐへのトナーと
逆極性の電荷注入でありそれに必要とされる電流
量は高々数μAである。そのため電流容量の大き
な電源を使う必要がなく電源として本例のように
転写帯電器５からのコロナ放電電流を利用するこ
とができる。このようにすれば簡易かつ安価に本
発明を実施することができる。さらに他のメリツ
トとして例えば高湿時など紙が吸湿することによ
り導電化し、定着により加熱され紙が乾燥したと
してもまだ低抵抗のとき紙の定着部通過中にユー
ザーが紙に触れた際通常の電源を用いた場合には
導電性部材１４には高圧（約1000V）が印加され
ているために衝撃を受ける危険性があるが、転写
帯電器５からのコロナ放電電流による自己バイア
スを利用するならば、電流量は極く僅かなため上
記衝撃の危険性はほとんどない。

同様の目的で第２図に示したように、電源Ｖと
導電性部材１４との間に抵抗１７を介入させ該抵
抗１７の値を人体よりも１桁大きくすれば、ユー
ザーが低抵抗になつている紙に触れても、上記抵
抗１７による電圧効果のため前記衝撃の危険性は
なくなる。

第７図は定着ローラ対７，８の紙入口近傍部と
紙出口近傍部の両方に第１及び第２の導電性部材
１４₁，１４₂を配設し、その等の部材１４₁，１
４₂に対するバイアス電圧電源として第６図例の
ように転写帯電器５を利用した例である。

このようにすると第２の導電性部材１４₂だけ
を配設した場合には定着ローラ対７，８を通過し
た後に該部材１４₂の作用を受け始める紙先端側
が、定着ローラ対７，８へ進入する前時点から第
１の導電性部材１４₁による作用を受け始めるの
で紙先端側画像のオフセツトや尾引き性等を押え
ることができる。更に第１及び第２の導電性部材
１４₁，１４₂が同電位であるために定着部および
導電性部材との接触部での電位勾配がなくなり、
オフセツト防止効果はより顕著になり、またバイ
アス電圧をより低く抑えることができる。実験で
は導電性部材を第６図例のように紙出口側の第２
導電性部材１４₂のみにした場合−1000Vでオフ
セツト量減少の効果が顕著であつたが、本例では
−600Vで同等の効果があつた。また第１の導電
性部材１４は当然のことながら定着前の画像を乱
さないために紙の裏面に接触するようにし、さら
に近傍にある定着器入口ガイド１８は絶縁性にす
ることがリーク防止の上で望ましい。

【図面の簡単な説明】

第１図は画像形成装置の一例の極く概略の構成
図、第２図は定着ローラ対部分の拡大断面図、第
３図は静電気的トナーオフセツト現象の説明図、
第４図は印加電圧とオフセツト率の関係測定グラ
フ、第５図は導電性部材の配置位置とオフセツト
率の関係測定グラフ、第６図及び第７図は転写帯
電器をバイアス電圧電源とした例の略図である。 ７，８は定着ローラ対、１４，１４₁，１４₂は
可撓性導電性部材。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 加熱回転体と、この加熱回転体と圧接する加
   圧回転体と、を有し、この回転体対の圧接部で未
   定着画像を支持する支持材を挟持搬送することに
   より未定着トナー像を定着する定着手段を有する
   画像形成装置において、 上記圧接部より支持材の移動方向下流側で圧接
   部で挟持されている支持材の未定着トナー像を支
   持する面とは反対側の面に接しトナーと逆極性の
   バイアス電圧が印加された導電部材を有すること
   を特徴とする画像形成装置。