JPS6019181A - 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】 本発明は未定着物を記録材に定着するため、ローラやベ
ルト等の回転体を少なくとも一つ有する宇部装置に関す
る。

従来、定着装置は電子写真装置や静電記録装置等の記録
装置に設けられ、未定着物としての未定着画像を記録材
に定着するために加熱処理、加圧処理又は加熱加圧処理
等の目的に応じた無端ベルト、ローラ又はローラ対等の
回転体を有している。

この種の定着装置では未定着物を構成するトナーが上記
回転体表面に付着するオフセットが生じてしまう。依っ
て、この表面にはトナーや紙粉等の付着物をクリーニン
グするため、表面のクリーニング部材又は米国特許第３
７９６１８３号にちるようなトナー材料で被覆尽れたク
リーニングローラを用いるものが提案され実施されてい
る。

しかしながら、そのクリーニング効果は余シ優れていな
いため、これらクリーニング部材を通過してクリーニン
グされない付着物が比較的多く存在してしまう０又、そ
のクリーニング効果もわずかな間だけで持続性がなく実
用上多くの悪影響を与えてしまう。例えば、クリーニン
グ部材の効果が少ないにもがかわらず、その交換回数が
多くなってしまう。

本発明は、上記従来の欠点を簡易な構成でもって解決す
ることを目的とし、ベルト状やローラ状の回転体表面に
付着した付着物を効率よく除去し、長期にわたって安定
し且つ優れたクリーニング効果を奏することができ、さ
らに良好な定着画像を得ることができる定着装置を提供
するものである。

本発明は、回転体表面に付着した付着物のうち除去しに
くい未定着物の極性に着目し、この極性と逆の極性をク
リーニング部材に保持しつづけさせるように荷電制御剤
供給構成したことを特徴とする。

以下、本発明を図面を参照しながら説明する。

第１図は本発明に係る定着装置を適用可能とする電子写
真装置の一例を示す。

図中に示した静電潜像形成のための感光材並びに形成プ
ロセスは、特公昭４２−２３９１０号公報に記載のもの
に基づいているが、これらに限定されるものではなく、
特公昭４４−２０４０号公報、同４２−１９７４８号公
報、同４３−２４７４８号公報、同４５−３７９５７号
公報、同４９−２７０４８号公報、同４４−１３４３７
号公報、同４５１４０７７号公報、同４３−１７９４７
号公報、同４５−２５２３６号公報、その他、周知のも
のが適用できる。図示の装置について説明を加える。

金属円筒上に感光層を設けた感光ドラム９は、−次帯電
器１０によって一様に正帯電され、次いで一次帯電器１
０と逆極性の帯電を与える二次帯電器１１によシ再帯電
されると同時に、ランプ１２で原画像を照射し、この光
像を光学系１３を介して感光層に与える。この事によっ
て感光ドラム９の表面絶縁層上に光像の明暗のパターン
に応じて表面電荷密度の差による静電潜像を形成し、次
いで、全面露光ランプ１４によシ感光層の全面を一様に
露光する事によシ、原画像の明暗に応じて表面電位に差
を生ぜしめコントラストの高い静電潜像を形成し、次い
で、現像器１５内の現像スリーブ１５．との摩擦帯電に
よシ、負極性に帯電されたトナーによシ前記潜像は現像
され、可視化される。前記現像プロセスは、特開昭５５
−１８６５６号、特開昭５５−１８６５７号、４′！ｉ
Ｆ開昭５５−１８６７８号、特開昭５５−１８６７９号
夫々に記載の現像方法又は装置に基づくものを用いた。

次いでトナー像をカセット１６から供給された紙等の支
持材１７の裏面に、転写帯電器１８によシ正帯電を与え
、その静電的吸引力によシ前記感光ドラム上の可視像を
支持材上に転写し、その転写トナー像をローフ１％２に
よシ熱定着する。

ドラム９は、ブレードクリーニング手段１９によシフリ
ーニングされ再使用される。

第２図は、第１図における加熱定着装置の説明図である
。

１はハロゲンヒータ等の加熱用のヒータ３を内部に有す
る加熱ローラで、駆動モータ（不図示）からの、駆動力
を受けて矢示方向に回転する。２は低加熱用のヒータ３
′を内蔵する加圧ローラで、加熱ローラ１に圧接して摺
接回転する。

この加熱ロー２１は、アルミニウム、ステンレス、鋼等
の金属製中空ローラ芯の外周面に四弗化エチレン樹５脂
（ＰＴＦＥ）、ＰＦＡ等の耐熱離型性樹脂層を２０〜８
０μ厚に設けたものである○加圧ローラ２はベアリング
（不図示）に回転可能に支持されている。このローラ２
は加熱ローラ１に公知の加圧手段によって少なくとも定
着時に圧接し、金属製ローラ芯の外周面にシリコンゴム
、フランゴム、フロロシリコンゴム等の弾性体層を比較
的厚く設けたものである。

この構成は、加熱ローラとの圧接領域（ニップ部）を確
保することを一目的としている。加熱ローラｌの外周面
にはサーミスタ、熱電対等の感温素子４が接触配設され
、それの検出信号を公知の制御手段（図示せぬ）に導き
、加熱ロー２１の外周面の温度を（ヒータ３の出力、又
は、その印加電圧等を制御することで）トナー像溶融温
度に保持している。５□、５．は定着後のコピー紙をロ
ーラから確実に分離するための分離爪である。

第２図実施例においてはクリーニングされる回転体とし
て加熱ロー２１を、クリーニング部材として加熱ロー２
１周面のほぼ全長にわたって当接するクリーニングロー
ラ７を、クリーニング部オに荷電制御剤を供給する手段
として塗布部材Ｃを用いた。

塗布部材Ｃは、加熱ローラ１周面に当接し加熱ローラの
定着持回転方向に関して分離爪もと感温素子４の間にあ
って、クリーニングローラ７よシも上流側に位置してい
る。荷電制御剤としては、トナー像Ｔの極性が負極性で
あるため正特性の荷電制御性離型剤を用いる。具体的に
は正帯電性のアミン変性シリコンオイル２３を用いた。

本例の塗布部材Ｃは微量塗布を可能にする微細多孔質樹
脂の膜状又はチューブ状を用いたもので、具体的にはア
ミン変性シリコンオイル２３を保持する容器２２の開口
２１に設けられた４弗化エチレン樹脂の多孔質フィルム
１９と、このフィルム１９よシ内側でこの開口２１に当
接するように保持された同樹脂の多孔質チューブ２０を
有している。多孔質フィルム１９の容器２２に接合する
部分は、熱溶着によって固着されている。尚、多孔質フ
イツレム１９の孔径は０．５〜０．５５μ、その開口率
は７０チで、多孔質チューブ２０の孔径は１．０〜１．
１μ、その開口率は８５チであるものを用いた。

さて、少なくとも定着時に加熱ローラ１が矢印方向（時
計方向）に回転すると、塗布部材Ｃが当接したローラ表
面にはアミノ変性シリコンオイルがほぼ均等に塗布され
る。この後このオイルが塗布されたロー２表面はクリー
ニングローラ７の表面にアミン変性シリコンオイルを供
給する。従って、クリーニングロー２７は常時アミ、ノ
変性シリコンオイルが供給されることになるので、その
表面にはアミン変性シリコンオイルによる表面被覆が形
成される。そして、クリーニングローラ７は加熱ローラ
１の表面との摩擦剥離帯電により正に帯電する。

依って、トナー像が加熱ロー２表面に付着してオフセッ
トしても、その帯電状態が負極性であるから、クリーニ
ングローラ７の正帯電に引かれ、加熱ローラ表面から確
実にクリーニングされる０又、その効果は、供給手段に
よって荷電制御剤が供給されるので長期にわたって持続
う２の表面を汚したシするととも防止できる〇以下、本
発明の詳細な説明するため、第２図で用いた実施例の具
体的数値例を示す。

加熱ローラ１として、肉厚７簡のアルミニウム芯金１２
上に３０μｍのＰＦＡ被覆１．を施した外径６０ｍ５＋
のローラを、加圧ローラとして、ステンレスの中空芯金
２□上に肉厚５ｍの熱加硫型シリコンゴム被覆２２を施
したローラを、用いている。又、両ローラ１．２を全圧
６０助で圧接させ、日本工業規格Ａ３サイズの普通紙を
毎分２３枚定着する速度（ローラ周速２７０　ｍ／ｓｅ
ｔ　）で且つ、Ａ３サイズ普通紙上に負極性トナーを３
００ｍｇ／枚有するように最もオフセットが生じやすい
（そのため高度のクリーニング能力を必要とする）テス
トチャート（キャノンＮＡ−２テストチャート）を用い
て画像を形成したものを資料として定着処理を行った。

又、荷電制御剤としてはジメチルシリコーンオイル（Ｋ
Ｆ９６Ｈ；　（ｉ越化学■製）が１００重量部に対して
アミノ変性シリコーンオイル（ＫＦ８５７信越化学＜ａ
）Ｈ）を０．１重量部混合した、荷電制御性離型剤を用
いた。さらにクリーニングローラは表面に熱加硫型シリ
コーンゴム層を５ｍ厚有しているものを用いた。

その結果、クリーニングローラ７の表面電位は正の高電
位になり、オフセットしたトナーを確実にクリーニング
した。これによシ、クリーニング部材でクリーニングさ
れずにすシ抜けていたトナーによる加圧ローラ２の汚れ
等の従来の問題点を防止できた。さらにこの効果は１０
万枚の定着処理後でも同様に得られた。

この９９枚通紙後では、クリーニングローラ７の表面電
位が＋２．６００（Ｖ）　ｓ加熱ローラ表面電位は−１
００（Ｖ）、加圧ローラ表面電位は＋ｅ、ｏ　ｏ　ｏＭ
以上、紙は通過後＋１８０（Ｖ）であった。このクリ−
ニングローラ７の電位が示す如く、クリーニングロール
７はアミノ変性シリコーンオイルが供給されているだめ
、力日熱ローラとの摩擦剥離帯電により正に帯電し、加
熱ローラ上に微小量オフセットしたトナーを静電的に捕
集する。又、万一、クリーニングローラ表面が異物によ
って覆われても、順次塗布されている荷電制御性離型剤
中のアミン変性シリコンオイルがクリーニングローラに
補給されるため、そのクリーニング能力が持続する。

又、第２図実施例や後述する同タイプの実施例では、正
の荷電制御剤が塗布部材Ｃから定着用の回転体としての
加熱ローラ表面に塗布され、クリーニング部材としての
クリーニングローラ７を通過した後に加圧ロー２２の表
面に塗布される。つまυ、塗布部材Ｃは加圧ローラ２の
表面に正の荷電制御剤を塗布する０これによって、従来
加圧ローラ表面電位が−６０００（Ｖ）程度で変動的で
あったものを逆極性の＋６０００（Ｖ）以上に安定させ
ることができる。この加圧ロー２極性負極性のトナー画
像を記録紙面上に保持する引力を及ぼす。従って、従来
よシも、はるかにオフセットを防止できると共にトナー
の飛散等の画像乱れを減少できる。

以上のように、本実施例では、荷電制御性離型剤を用い
ることによシ、オフセットトナー自体を減らすとともに
クリーニング部材に連続的に荷電制御剤を供給すること
によシ、長期に亘って、画像乱れのない優れた定着装置
を得ることが可能となった。

第３図は本発明の他の実施例の説明図で、第２図実施例
と類似したものである。以下、第２図実施例と異なる点
について説明する。

第３図中において塗布部材Ｃは、ノーメックス、ヒメロ
ン、テフロン（いずれも商品名）等の耐熱不織布よ構成
るウェブ６を中心に有し、正の荷電制御剤はウェブ６に
含浸された状態から加熱ロー２１へ塗布された後クリー
ニングローラ７の表面に供給される。ここでウェブ６は
定着用回転体としての加熱ローラのは１丁全長にわたっ
て当接しているが、その当接面は加熱ローラ回転方向に
関してクリーニングローラ７より上流側にある。依つ−
て、加熱ローラ表面にオフセットした負のトナーは、こ
のウェブ６に除去されるが、ウェブ６を通、過してしま
うような負のトナー等の付着物は、クリーニングローラ
７により確実にクリーニングされる。尚、塗布部材Ｃの
ウェブ６はシリコンゴム、７ツソゴム、７０ロシリコン
ゴム、シリコンゴムスポンジ等の弾性を有する押当てロ
ー２６．によシ加熱ローラに当接している。又、このウ
ェブ６は、駆動を与えられる巻取りロー２６４により供
給ロー２６、から微量ずつその当接位置を変えるように
移動し、荷電制御剤を含浸しているウェブ６の新しい面
が加熱ローラに当接する。

第３図実施例にはクリーニングローラ７の構成（他の例
にも使用して良い）を示しである。

即ち、クリーニングローラ７０回転軸７１は、定着装置
の支持板に設けられ加熱ローラ１の中心と回転軸７１を
結んだ方向に伸びる長穴２６中に配設されている。そし
て回転軸７１は加圧バネ２７とその加圧状態を可変する
調整ネジ２５（２４は不動部に設けられたネジ保合部）
によって加熱ローラ１の中心方向に付勢せしめられてい
る。クリーニングローラ７の径は加熱ローラ１に比べて
小さいために、比較的、軽接触でローラは摩擦剥離帯電
を生じるので、この加圧状態は適切な範囲内で良い。こ
の構成によれば、クリーニングローラがトナーをクリー
ニングして径増加しても、加熱ローラに対して接触回転
できるので長期にわたってクリーニングローラを交換せ
ずに所望のクリーニング効果が得られる。また、ウェブ
６に含浸する荷電制御剤としては、２５°Ｃに於ける粘
度が１０，０ＯＯＣ８のジメチルシリコンオイル（信越
化学展ＫＦ−９６Ｈ）１００重量部に２５’Ｃに於ける
粘度が７０Ｃ８であり、アミン当量が８３０のアミン変
性シリコンオイル（信越化学展ＫＦ８５７　）０．１重
量部を混合した荷電制御性離型剤を用い、ウェブ１５ｍ
中に９０ｇ含浸した。また、ウェブ６の送シスピードは
０．５　ａｍ／分とした。

本実施例では、上記Ａ３サイズ普通紙２００，０００枚
定若死理後にも画像乱れやローラ汚れは見られなかった
。これは、第２図実施例に比べてクリーニング部材が一
つ増し、クリーニング能力が倍増したこと及びクリーニ
ングローラ７が処理するオフセットトナーが大幅に少な
くなってイルタめよシ効果が向上される他、ウェブ当接
部での荷電制御剤の帯電が影響しているものと考えられ
る。

次に第４図乃至第７図に示した本発明の詳細な説明する
。これらは第２図、第３図いずれかの実施例に以下に述
べる目的のために付加構成を加えたものである。従って
、主に付加構成について詳述する。

第４図は、第３図実施例の構成に加え、第３図で説明し
たようにオフセットをさらに減少せしめるだめの荷電制
御剤を加圧ロー２２表面に供給する手段りを有している
点に特徴がある。

供給手段りには、荷電制御剤さしてトナー像が負電荷で
あるから正特性のもの、例えば前述したアミン変性シリ
コンオイル２３を容器２５内から汲み上げ加圧ロー２２
表面に塗布する塗布ロー２２４を使用した。これにより
、加圧ローラ表面は、加熱ローラ１の表面から伝達され
る荷電制御剤に加えて供給手段りから同特性の荷電制御
剤が供給されるので、使用時から半永久的にオフセット
を大幅に激減できる。又、逆に加圧ローラ表面から加熱
ローラ表面に伝わり、さらにはクリーニング部材である
ローラフに供給される荷電制御剤もあるから、クリーニ
ング部材のクリーニング性はよ）向上できる。依って、
供給手段りも一種の塗布手段Ｃと同様の効果を奏するも
のである。

第５図は、第２図実施例のクリーニングローラ７に、接
離機構Ｅをもたせたものである。これは定着時（又は画
像形成時）にのみクリー二　゛ングローラ７を加熱ロー
ラ１表面に当接させ、塗布部材Ｃからの荷電制御剤を定
着時にクリーニングの必要性からクリーニングローラ７
に供給し、その前後のローラ回転時に、加圧ローラ表面
に有効に供給することに特徴がある□これによって、加
圧ローラ表面には荷電制御剤が前もって供給されるので
、その帯電状態がより安定化され、オフセット防止性も
よシ安定するという効果がある。

尚、本例では接離機構として固定中心軸３゜に結合され
、クリーニングローラ７の回転軸７１を支持したアーム
２９を電磁クラッチＩＯＫよシ画像形成時のみローラ７
を加熱ローラ１に圧接せしめている。又、この接離によ
りクリーニングローラ表面の電位を適切にすることがで
きるため、クリーニング性も向上できる。

第６図は第３図実施例に加圧ローラ２の除電手段Ｆを加
えたものである。この除電手段Ｆによシ加圧ローラ２表
面を除電せしめ加圧ローラ２がもとより有している表面
電位を実質的に影響のない範囲に抑える仁とに特徴があ
る。

この実施例は、コピー紙の巻付や、コピー紙端部のトナ
ーが、加圧ロー２表面の静電吸引方によ）加圧ローラを
直接汚してしまうことなどを防止するために、荷電制御
性離型剤で加圧ローラ及びクリーニングローラを正に帯
電させ、更に、加圧ローラは接地した導電性針状部材８
の先端部と先端側面部とを加圧ローラに当接させること
によシ、加圧ローラの電位をオフセット防止に十分であ
り、かつ、コピー紙巻付を起さない値に除電制御してい
る。

本実施例では除電部材の除電効果を長期にわたって維持
するため、その先端部と先端側面部を当接している。こ
れは、その側面部が加圧ローラ上の異物（トナーや紙粉
等）を補集することに起因している。

第７図は、第３図実施例を改良した型になっているが、
その特徴とするところは、クリーニングローラ７に大き
な弾性をもたせ、加熱ローンに当接する状態をよシ安定
させると共にクリーニング効果をよシ向上したものであ
る。クリーニンクロー２７は内層にスポンジ層７２ヲ％
ソの外層にゴム層右を有している。これによシ弾性が向
上され、圧接領域を広げクリーニング能力を高めている
。このローラ７の構成は、他の実施例に適用できるもの
である。

次に上述した荷電制御剤の例を拳げる。

本発明のクリーニング部材に付与する荷電制御剤として
は、摩擦帯電系列で本発明でいう回転体としての加熱ロ
ーラよυも、正順位に位置するものが適用可能である。

例えば、前述したクリーニングロールに付与する荷電制
御剤としては、ジメチルシリコンオイルのメチル基の一
部をアミ７基に置換したもの（上述のアミン変性シリコ
ンオイル）カ使用可能である。

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　ｔｙｐｅＯものとして、例えばＫＦ８６４．Ｘ’−
２２−３８０１（いずれも信越化学工業■製）、５Ｆ８
４１７（トーン・シリコーン■製）、又、Ｂ　ｔｙｐｅ
のものとしては、市販されているものとして、例えばＫ
Ｆ３９３、ＫＦ　８５７、ＫＦ８５９（いずれも信越化
学工業■製）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説明したが、
これに限ったものではすく、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、上記の他にも、アミノ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ＫＦ３９３
５．信越化学工業製）や、シリコーンジアミン（例えば
Ｘ−２２−１６１，信越化学工業製）等も用いることが
できる。

また、シリコンオイルを、以下に示すアミン基を含有す
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
。

デー　−−一一臼一渭日 。　４Ｏ Ｓ　刑 −４Ｑ ψ　門 Ｗ　歇 ！　０　率 ２　虞　Ｐ 区　ＡＪ　肩 又、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
制御剤等も挙げられる。又、これらのものは他の物質、
例えばジメチルシリコンオイル等に混合されたものを用
いてもよい。

ＮＣＬ−ａ（ＯＬＯＡ３１３） Ｒはポリブテン ０ＬＯＡ５０８０ Ｏナイロン１２ ０デユオミン（ライオン幸アーマー社）ＨＨＨＨＨＲは
アルキル基 ＯアーマツクＣ Ｒはアルキル基 １、［Ｈ７Ｆ酸モノエタノールアミド Ｒ−ＣＯ−ＮＨ−ＣＨ２ＣＨ２０Ｈ 例えばＲとしてＣ１□〜ＣＩ７のラウリル酸等Ｉ＋、脂
肪酸ジェタノールアミド 例えばＲとしてＣ，、−Ｃ，７のラウリル酸等以上の述
べたように、本発明では、定着用回転体上の異物を荷電
制御剤が供給されるクリーニング部材で静電気力によシ
捕集除去することによシ、高品質のコピーが得られる定
着装置を得ることが可能となった。

又、本発明の上記実施例では、ネガトナーを用いた場合
に限って述べたが、ポジトナーの場合でもアミノ変性シ
リコンオイル中のアミン基含有量を増やすことによりト
ナーに対する親和力の差（表面エネルギーの差）すなわ
ち、アミン基の活性を利用してクリーニングすることも
可能であることが確認された。

又、本発明が、圧力定着装置にも適用可能であることは
言うまでもないことである。

上記実施例における塗布部材Ｃは交換しても良く、本発
明のクリーニング部材（フェルト状の固定型、移動型又
はウェブ、ローラ状の固定型、回転型を含む）に荷電制
御剤を供給する手段としては、上記塗布部材Ｃに限らず
、りＩＪ−ニング部材表面に当接し又は離間した状態で
直接荷電制御剤を供給するものや、塗布ローラ等を介し
て塗布するものも本発明に含まれる。

上記クリーニング部材としては、゛上記クリーニングロ
ーラがコンパクトで長寿命的なので好ましいが、ウェブ
、フェルト等も含まれる。その材料としては、上記実施
例ではシリコンゴムを用いているが、比較的活性のある
一般的ゴム材料や、合成樹脂に添加物を含有せしめた比
較的高電位に帯電する絶縁体等が好ましい。

上記実施例の負極性トナー像にかわって正極性のトナー
像を定着する場合は、荷電制御剤として負極性のものを
用いれば良い（第４図にも共通する）。

上記荷電制御剤としては粉体状のものも適用可能である
が液状又はゲル状のものが適しているし、離型剤中に分
散したものがさらに好ましい。特に正特性のものとして
はアミン変性シリコーンオイルが最適である。

又、本発明は、回転体としてローラや無端ベルトのよう
な定着用回転体が挙げられるが、感光層を有する感光体
や他の搬送ローラ等にも適用可能である。

又、上記実施例は、クリーニング部材を定着用の加熱ロ
ーラにのみ設けているが、加圧ローラのみ又は加熱、加
圧ロー２の両方に設けても良い。好ましくは、トナー像
と接触する回転体に設けることが、よシ効果的で実用的
である。

以上説明したように、本発明は、長期的に安定したクリ
ー二／グ効果を奏することができるだめ、それに付随し
た数々の効果を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明が適用可能な電子写真装置の一例を示
す説明図、第２図乃至第７図は夫々本発明の詳細な説明
図である。 １は加熱ローラ、２は加圧ローン、７はクリーニングロ
ーラ、２３は荷電制御剤としてのアミン変性シリコンオ
イル、Ｃは塗布部材、Ｄは供給手段、Ｅは接離機構、Ｆ
は除電手段。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 未定着物を記録材に定着するため該記録材を搬送する回
   転体を備える定着装置において、上記回転体の表面に当
   接して該表面に付着した未定着物をクリーニングする部
   材と、該クリーニング部材を上記未定着物の帯電してい
   る極性とは逆の極性に帯電させるだめの荷電制御剤を該
   クリーニング部材に供給する手段と、を有することを特
   徴とする定着装置。