JPS6014270A - 画像形成装置 - 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】 本発明は、電子写真装置、静電記録装置等の記録装置（
例えば複写機やファクシミリやレーザービームプリンタ
等）、詳しくは未定着１面像等の被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
だめの回転体に生ずる被定着物のオフセット及び画像部
れを極めて良好に防止する定着装置を有する画像形成装
置に関するものである。

従来、定着作用を施すローラやベルト等の回転体へのオ
フセット現象を防止するものは、特開昭５５−５’５３
７４号公報、特開昭５５−９６９７０号公報に開示され
ている。記録材、例えばコピー紙の画像面と接触するロ
ーラにコピー紙の支持する被定着物、例えばトナー像と
、同極性のバイアス電圧をコロトロンで印加するもの、
又はトナー画像部と反対側のローラにトナート逆極性の
バイアス電圧を印加するととが知られている。

他の提案は記録紙のトナー画像部と接触する側のローラ
材質を摩擦帯電系列でトナーと同憾性に帯１＝イするも
のにする方法及び、）す−画像面と接触しない側にニグ
ロシン等の正荷電性材料を添加する方法である。が、こ
の方法では前述した第１の方法と同様に諸物性を維持し
つつ、オフセット防止効果を効果的に得るものが現在見
い出されていない。即ち、第２の提案は実用化されてい
ない。

一方、近来、画像形成装置（例えば、プリンター、複写
機、マイクロ記録器、レーザービーム記録装置）は小型
化された商品が省材料、省コストの面で重視されてきて
いる。

このような小型の装置において、上述した防止方法を適
用するとかえってオフセットの発生率が極端に増加して
しまうという結果を発明者らは見いだした。特にこれら
オフセットトナーのクリーニングを従来より向上させな
ければならず、多くの問題を引き起こしてしまう。

本発明は、このような問題点の原因を解明するために多
大な費用と時間を要してなされたものでその問題点を解
決することを目的とし、オフセットの発生を大幅に防止
でき、形成される画像を安定した状態で得ることのでき
る画像形成装置を提供するものである。

本発明は、特定極性のトナー像をトナー像と逆極性の極
性を記録材に与えることで記録材の一面上に形成する部
署（例えば、転写帯電器によって記録材にトナー像と逆
の電荷が付与される転写部等）と、トナー像を記録材上
に定着する定着部署と、の距離よりも大きい長さの記録
材に対して、そのトナー像面の裏面側に接する回転体の
帯電極性を記録材上のトナー像の特定極性と同極性にす
る荷電制御手段を有することに特徴がある。

本発明は定着時に生じる画像乱れ（例えばトナーの飛散
）を防止し高画質の画像を得ることができると共に、オ
フセットを良好に防止して回転自体の離型性も向上でき
るものである。

以下、本発明の詳細な説明しながら本発明について詳述
する。

第１図は本発明の一実施例を適用した電子写真複写装置
の主要部側面図である。

図の装置ｌけ電子写真法を用いた複写装置で、導電性ド
ラム基体上に光導電層を設けた感光ドラム２が、矢印方
向に回転可能なように軸支されている。このドラム２の
周囲にはドラムの回転方向に従って、コロナ放電器３、
短焦点光学素子アレイ４、現像器５、転写コロナ放電器
６、クリーニング器７が配設されている。そしてこの装
置ｌでは、感光ドラム２と共に放電器３、現像器５そし
てクリーニング器７が電気絶縁性で且つ不透明な黒色の
ＡＢ８樹脂を用いた筐体８によりプロセスキット２０と
して一体的に支持されている。この筐体８は本体側に固
設されているガイドレール９により案内支持され、本体
装置に対して着脱される。

上記、プロセスキットとは、劣化が原因して繰返し使用
回数に限度がある感光体や、消費により新た忙補充を要
するトナーを扱う現像器、そして、トナーや酸化物の付
着で放電極の清掃を要するコロナ放電器等のプロセス手
段を、一つ又は複数組合せて本体装置に対して独立した
構成体とし、この構成体を本体に対して着脱自在にして
プロセスキットト称スる。

例えば上記複写装置においては、感光ドラムとして、Ｎ
型（ポジ）の０ＰＣ１＆光体を用いた場合を記す。コロ
ナ放電器３で感光ドラム２の表面を負極性で均一に帯電
し、次いで装置本体上部の往復移動する原稿台ｉｏ（相
対的に光学系が移動するものでも良い。）の原稿をラン
プｌ】で照明し、反射光を素子アレイ４を介してドラム
２上に露光してネガ潜像を形成する。形成されたネガ潜
像は現像器５内のポジトナーにより現像され、その現像
像は負極性の転写コロナ放電器６により普通紙等の転写
材上へ転写される。転写材は転写材供給トレイ１２に操
作者の手動作によシ一枚づつ供給され、搬送ローラ１３
とタイミングローラ１４を介して転写部に搬送される。

転写を終了した転写材は分離手段１５により分離され、
移動路１６を介して定着器１７に送られて定着され、更
に排出ローラ１８を介して排紙トレイ１９上に送り出さ
れる。また転写部６と定着部１７間の距離ｌは転写材（
本例では多使用サイズの日本工業規格Ｂ５サイズ）の長
さよりも、充分短く、設定されている。最低条件として
少なくとも転写材ＰＬｔ転写部と定着部に同時に滞在す
る時期があるように設定されている。つ捷り少なくとも
転写材は定着器１７に挾持されるとき、その後端部では
トナー像と逆極性の帯電を受けている状態下にある。ま
た、本実施例ではプロセススピード全６０咽／友とした
。

第２図は、上記装置本体とプロセスキラ）２０との着脱
関係を示す斜視図で、上記感光ドラムを内包するプロセ
スキットは、本体の前とびら２１を開け、操作者が手動
作で筐体８を引出すことにより行なう。図中の矢印２２
はプロセスキットの着脱にともなう筐体の移動方向を示
す。

第３図は、本実施例の定着装置の拡大図である０ 第３図で、２）ｌ−１：、外径２４−ｔｔｒｍ、肉厚１
．６　ｔＭＩのアルミ芯金２３．上に、３０μｍ厚のＰ
ＦＡ被覆２３．を施した、フランジなしの定着ローラ、
２４は、外径１４ｍ＋のアルミ芯金上に肉厚４闇、スポ
ンジ硬度（ＡＳＫＩ（Ｉｔ　Ｃ）　２０度の熱加硫型シ
リコンスポンジ２４．全被覆し、虹に、その外周に、肉
厚１１１１１１％　ゴム硬［（ＪＩＳ硬度）５０度の室
温加硫型シリコンゴム２４．を被覆した加圧ローラであ
る。

両ローラ２３，２４は、全圧５　Ｋｆで圧接され、コピ
一時に圧接協働回転される。

定着ローラ２３は％１．ｌＫＷのハロゲンランプ２５が
内装され、定着ローラ２３に当接されたサーミスタ等の
温度検出素子２６と、図示せぬ温度制御手段とで前記ハ
ロゲンランプ２５の出力を制量してやることにより、定
着ローラ表面温度を定着に最適な温度に温調される。

また、本実施例の構成とすることにより、電源を投入し
てから、定着ローラ表面温度が、トナー溶融可能温度に
達するまでの時間を、１５秒程度の短時間にすることが
可能となった。このため、コピー動作終了時に、電源を
切っても、次にコピーする場合、はとんど待つことなし
にコピーできる（オンデマンド型装置）。

２７は後に詳述する正特性タイプの荷電制御性離型剤２
７．を含有した、クリーニング部材を兼ねる塗布部材で
あり、ノーメックス、テフロン等の耐熱性フェルト２７
．より成っている。

ポジ（正極性）トナー画像Ｔを担持した普通紙等の転写
材Ｐは両ローラ間で挾持搬送されることによりトナー画
像Ｔを定着された後ローラ表面に接触又は近接配置され
ている分離爪２８．。

２８２によって確実に分離される。

この時第３図からも明らかなように定着ローラ２３は転
写材Ｐの未定着のトナー画像Ｔの支持面側に、加圧ロー
ラ２４は転写材Ｐの裏面側に接するように配置されてい
る。

本実施例では、トナー像Ｔが正極性であり、転写コロナ
放電器６が負極性であるだめ、転写材Ｐは帯電器６によ
り実質的に負極性を犬きく帯びながら、定着器Ｉ７へ進
入する。

ところが定着器１７においてローラ２３，２４は共に圧
接回転をしているため各ローラ表面は適宜所定の表面電
位を形成している。この状態の定着器１７に上記放電器
の作用を受けながら、転写材Ｐが進入するとトナーオフ
セットが極めて大量に発生してしまった。

本発明者らは、この問題点を解明するため鋭意研究した
結果、転写コロナ放電器６等のように転写材Ｐのような
トナー像支持材に対し実質的に大きな極性を与え続ける
手段が作用している状態で、トナー像を支持する記録材
が定着器のローラ対間で挾持されることが、大きな要因
であることを解明した。

つまり、このオフセット現象は、ローラ対及び記録材（
紙等）の表面電位による静電気力が大きく作用している
ために生じるので、これらのバランスを適切な状態に荷
電制御することで解決できることに着目１−で本発明は
達成されたものである。　゛ 即ち、本発明は記録材がトナー像を支持してオフセット
を防止するように記録材に実質的な荷電を行なう手段を
有している。

この手段としては、定着器のローラ表面に帯′離削、又
は、荷電制御性離型剤を塗布するか、ローラ表面処理を
するか、ローラ内部に帯電剤、又は、荷電制御性離型剤
を添加するか、等するものがあり、荷電した静電気力に
より、トナーオフセットを激減させたものである。

以下、さらに具体的な実施例を挙げる。

（実施例１） 第３図で、ノーメックスフェルトより成る塗布部材２７
中に、荷電制御性離型剤２７．とｊ〜で、２５℃に於け
る粘度がｉ、　ｏ、ｏ　ｏ　ｏ　ａｓ　のジメチルシリ
コンオイル（信越化学部ＫＦ９６Ｈ）　ｌ　００１敏部
に、２５℃に於ける粘度が７０Ｃ８でありアミン当ｈ１
゛が８３０のアミノ変性シリコンオイル（信越化学部Ｋ
１ｌ１”８５７、後述する正特性タイプ）１１址部を混
合（−だものを、１．５１含浸させたものを用いた。

上記条件で、トナー像支持材としてＡ４普通紙を用いこ
の上知１枚当り、１５ｏ７ηのトナー画像を形成したも
の（非常にオフセットが生じ易い条件である）を、定着
させたところ、ｌ−チーオフセット率は、０．００５に
以下であり、全く問題ｔよ生じ々かった。

ここで言うトナーオフセット率とは、以下のとおりであ
る。

また、通紙時の表面電位について調べだところ、紙Ｐは
、−１８００Ｖ、定着０−ラ２３ｆｌｊ：、＋２５０Ｖ
、／ＪＩＩ圧ローラ２４ｕ、＋７００ｖであった。

す斤わち本実施例では正の荷電制御性離型剤を、定着ロ
ーラ側から付与することにより、コピー動作が開始され
てからコピー紙が定着部へ到達するまでに定着ローラと
、圧接回転する加圧ローラへも、正の荷電制御性離型剤
を、移行せしめ、負に帯電ｊ〜やすい加圧ローラの紙と
の摩擦帯電極性を反転させることができる。従って転写
コロナを受けながら、両ローラ間で挟持搬送されるコピ
ー紙の負電荷を減少させること無しに％　、ＩＥ確には
、定着ローラ及び、加圧ローラとの摩擦帯′亀により、
コピー紙の負帯′亀を史に強めることにより、コピー紙
の負電荷と、コピー紙−にの旧に帯ηイ、シたトナー像
との静電、吸着力を増大させることができた。依って定
着ローラへのトナーオフセットを極減させ、それに付随
して主に、定着時に生じていたトビチリ等の画像乱れを
防止した高画質のコピーが得られた。

本実施例の構成に於いては、スピードが遅いため、及び
両ローラの圧接力が小さいために加圧ローラの電位が比
較的小さいこと、及び、転写部と定着部間の距離がコピ
ー紙の陛さと比較して、充分に短いため、定着部に於い
ても、転写コロナの影響を受けて紙の電位が比較的大き
いことがらｉ’？ｐ’Ｒ気力に依るトナーオフセットは
、定形ローラ表面電１位をｖＦ、紙の表面′電位を■。

としたとき、両者のコントラスト、す々わち（Ｖｐ　−
ＶＦ）　テ、大、ｔ：　ソ近似テ＃、（ＶＰ−Ｖ、、）
の値がマイナスｆｕｌｌに大きい程トナーオフセットは
少なく、（Ｖｐ−Ｖｒｒ□　）がｏｆたけプラス側にな
るとトナーオフセットは激増スる。

（実施例１）では、荷電制御性離型剤により、定着ロー
ラが正帯電し、かつ、両ローラが、コピー紙に対して摩
擦帯電系列で、正順位となったことにより、コピー紙へ
は負電荷が注入され、負の転写コロナからの負市荷注入
とにより、コピー紙は負の高電位に帯電するため、電位
コントラスト（ＶＰ−ＶＦ）が−２０５０Ｖとなシ、正
に帯電したトナーは静電気力に依り、コピー紙に密着す
るためオフセットを激減させることが可能となった。

才だ、（実施例１）で、５，０００枚コピー後も、塗布
部材中に、含浸させた荷電制御性離型剤の効果は持続し
トナーオフセット出は、０．００５％以下であった。

尚、好ましくは、移動路１６の表面も記録材と摺ｆｉｉ
）１することで記録材の有する電位と逆極性の電位に帯
電するように構成することが好ましい。

上述の荷電制御性離型剤と１７ては、離型性を有し、か
つ、摩擦帯電系列で記録材よりも、正順位に位置するも
のが適用可能である。

例えば荷電制御性離型剤としては、　実施例１で示した
ようにジメチルシリコンオイルのメチル基の一部を、ア
ミノ基ＶｃＩｉｆ換したもの（以下、アミン変性シリコ
ンオイルと称す）が、使用可能である。

アミン変性シリコンオイルの骨格構造の例を、以下に示
す。

＋　）　Ａ　ｔｙｐｅ ｔｉ）　Ｂｔｙｐｅ Ｂ　ｔｙｐｅのものとしては、市販されているものとし
て、例えばＫｐ３ｇ３．　■ｃＦｓｓ７．ＫＦ８５９（
いずれも信越化学工業Ｋ　Ｋ製）、又、Ａｔｙｐｅのも
のとして、例えばＫＦ８６４．Ｘ−２２−３８０１（い
ずれも信越化学工業Ｋ　Ｋ製）　８ＦＢ　４．１．７（
）−レ・シリコンオイル）などが挙げられる。

また、ベースのシリコンオイルとして、ジメチルシリコ
ンオイルでｈ）ａ明したが、これに限ったものではなり
、メチルフェニールシリコンオイル、フロロシリコンオ
イル、等の離型剤が使用可能である。

又、上ｄ己の他にも、アミ７基を有するシリコンオイル
として、アミド変性シリコン（例えばＫＦ　３９３５．
信越化学工業製）や、シリコーンジアミン（例えばＸ−
２２−１６１、信越化学工業Ｍ）等も用いることができ
る。

また、シリコンオイルを、以下に示すアミ７基を含有す
るシランカップリング剤で処理したものを用いても良い
。

６ ゴ　！ｉ　ゴ　ｍｌ″　ゴ　ポ寥　ゴ　ゴ　ゴ（Ｈ，Ｃ
Ｏ）、　Ｓｉ　ＣＨ２Ｃ）−Ｉ、　ＣＨ，−ＮＨＣＩ−
１゜１ （ｔ−ｉ、ｃｏ　）ｓ　ｓｉ　Ｃ１４，ＣＨ２ＣＪ−Ｉ
２−ＮＨＣＨ２Ｈ，ＣＮｌ−ＩＣｌ３．　Ｃｈｉ、ＣＩ
−Ｉ、Ｓｉ　（ＱＣ２Ｈ，）。

Ｈ２Ｎ（ＣＨ２ＣＨ２ＮＨ）、ＣＨ２Ｃｌ、ＣＨ，５ｉ
（ＯＣＨ，）、Ｈ，Ｃ−ＮＨＣＯＮＩ−１ｃ、　Ｈ，８
ｉ　（ＯＣＨ，）ｓ又、上記化合物のアルコキシ基が塩
素原子であってもよい。これらのシランカップリング剤
は１種または２椎以上の混合系で用いられてよい０ 上記の荷電制御性離型剤は、単体で用いることが可能で
あるが、実施例１に示したようにジメチルシリコンオイ
ル、メチルフェニールシリコンオイル、フロロシリコン
オイル等の従来力ら一般に用いられている離型剤に添加
１−たものも適用可能である。この場合、熱安定性や粘
度等の特性を任意に選択することが出来るのに加えて、
比較的高価なアミン変性オイルの使用量を相対的に減す
ることにより、より安価にすることも出来る。例えば、
５Ｆ８４１７　（アミノ当量３５００／アミノ（鱒０．
５、トーレシリコーンＫＫ製）を、ジメチルシリコンオ
イルＫＦ９６Ｈ（２５℃における粘度１０，０００Ｃ８
）（信越化学工業１（Ｉ（製）に１０ｗｔ％　添加した
試料でも、荷電制御性離型剤として、本発明に適用出来
ることを確認した。もちろん、添加量の下限が上記の値
に制限されることはなく、適当な組合せにより、さらに
少量の添加量でも荷電制御性離型剤として適用すること
が可能である。

又、荷電制御性離型剤として、本発明に適用できるもの
は上記のアミン変性シリコンオイルの他に、例えば以下
に示す構造式を持つ荷電制御剤をジメチルシリコンオイ
ル等の離型剤に添加したものでも良−い。

、　ＮＯＴ、−３（ＯＬＯＡ、３１３）Ｒはポリブテン 。　０ＬＯＡ５０８０ Ｉ１ す Ｏナイロン１２ Ｏデュオミン（ライオン・アーマ−社）ＯアーマツクＣ Ｒはアルキル基 Ｊ、脂肪酸モノエタノールアミド Ｒ，−ＣＯ−ＮＨ−ＯＨ７ＣＨ２０Ｈ 例えばＩ七としてＣ１，〜Ｃ８７のラウリル酸等Ｈ６脂
肪酸ジェタノールアミド 例えばＲとしてＣＩｌ〜Ｃ１７のラウリル酸等これらの
添加量はやはりシリコンオイル１００重量部に対して１
ｏ−３重量部程度の極微量でもって効果を奏するもので
ある。

（比較例１） 塗布部材２７．に、離型剤として、従来から一般に使用
されている、２５℃に於ける粘度が１ｏ、ｏｏｏｃｓの
ジメチルシリコンオイル（信越化学展ＫＦ９６Ｈ）を、
１．５９含浸させたものを用いた以外は、実施例１と同
様の構成で、同様の通紙を行なったところ、トナーオフ
セラＩＪは、０．０６％と大きく、約２０００枚でクリ
ーニンク部材２７２が保持できない程のトナーオフセッ
トが生じ、クリーニングしきれないトナーがコピー紙に
付着して、コピー品質を著しく低下させてしまった。か
つ、画像部周辺がトビチルように定着ローラ△、オフセ
ットするため、コピー画質も実施例１よりも劣ったもの
であった。

また、通紙時の表面電位は、コピー紙は、−４５０Ｖ、
　定着ｏ　−ラバー３００Ｖ、　加圧ｏ−ラバー９ｏ。

Ｖであり、電位コントラスト（ＶＰ−ＶＦ）は、−１５
０Ｖと、まだ負電位であるが、実施例よりも、１２倍以
上のトナーオフセットが生じた。

（実施例２） 実施例１はポジトナー画像Ｔに対して負極性の転写コロ
ナ放電器６を用いた場合に、ローラ対の電位を紙に対し
て逆極性とし、定着ローラ２３の極性とトナー像との極
性を同じにして加圧ローラ２４は紙Ｐに対して正の摩擦
電荷を付与するものであるが、本実施例２はその逆の場
合を示す。

即ち、ネガトナー画像Ｔに対して正極性の転写コロナ放
電器６を用いた場合を実施例２とする。この場合、ロー
ラ対の電位は紙に対して逆極性となるように負特性の荷
電制御離型剤や負特性の帯電剤を前述した（実施例１）
のように付与すれば良い。

また、実施例１．２では荷電制御性離型剤を、定着ロー
ラ側から付与したが、加圧ローラ側から付与しても、同
様の効果が得られる。

以上、述べたように本発明では転写部と定着部間の距離
がコピー紙の長さと比較して、充分に短い（実質的に定
着部に於いても、記録材としてのトナー像支持材が転写
コロナの影響を受けている）ために、転写材の電位が比
較的大きい画像形成装置に有効で、特に加圧ローラの表
面電位が比較的小さい場合に格別の優れたオフセット防
止効果がある。本実施例では加圧ローラの表面電位が紙
の電位と比較して、３倍以下の場合は、前述したように
加圧ローラの電位は無視をして、トナーのローラへの静
電気カ如依るオフセットの大小は紙と定着ローラとの電
位コントラスト（ｖＰ−ｖｖ）で示すことが可能である
。また、加圧ローラの表面電位が低い構成としてはスピ
ードが遅い、及び／又は、両ローラ間の圧接力が小さい
ような（一般的には、低速機に多い）場合や、加圧ロー
ラ表面のシリコンゴムやテフロン等の絶縁被覆が薄く、
加圧ローラの静電容量が小さいよう・な構成の定着装置
の場合（加圧ローラの表面電位は近似的にＶ＝（ｌ！ｒ
ｇ（］も／ｒ　）　／２ｙｒ　εｏｇｒｌ　Ｉ　Ｑで表
わせる）。

や、加圧ローラ表面被覆層の抵抗が低い場合（低抵抗剤
等により）等が考えられる。

上記荷電制御手段は、ローラの製造時に作用（添加、混
練、充てん、膨潤）させても良い。

本発明は、圧定にも適用可である。

本発明は、トナー像側の第１回転体（ローラやベルト）
と、記録材の裏面側の第２回転体（ローラやベルト）と
の表面電位に着目１−１少なくとも第２回転体の表面帝
位の帯電極性をトナー像と同じにする荷電制御手段を有
しているので、記録材の表面電位を安定化せしめ、優れ
た画像とオフセットの優れた防止効果を得ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の概略説明図、第２図は第１
図実施例の斜視図、第３図は第１図の要部拡大説明図で
ある。 １は複写装置、２は感光ドラム、６は転写コロナ放電器
、ｌｌｊ：定着器、２３は定着ローラ、２４は加圧ロー
ラ、ｌ！は転写部と定着部との距離、Ｔはトナー画像、
Ｐは転写材。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）特定極性のトナー像をトナー像と逆極性の極性を
   記録材に与えることで記録材の一面上に形成する部署と
   、該記録材にトナー像を定着するために、上記トナー像
   と接触する第１回転体と該記録材の他面に接して第１回
   転体とで記録材を搬送する第２回転体とを有する定着部
   署と、該形成部署と定着部署との距離よりも大きい長さ
   の記録材に対して第２回転体の帯電極性を記録材上のト
   ナー像の特定極性と同じ極性になるよう荷電制御をする
   手段と、を有することを特徴とする画像形成装置。
2. （２）上記第１回転体は上記トナー像の特定極性と同極
   性に帯電する材料を表面部に有している特許請求の範囲
   第１項記載の画像形成装置。