JP2000019872A

JP2000019872A - 定着装置

Info

Publication number: JP2000019872A
Application number: JP10187913A
Authority: JP
Inventors: Yasushi Takeuchi; 寧竹内
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1998-07-02
Filing date: 1998-07-02
Publication date: 2000-01-21

Abstract

(57)【要約】【課題】ネガトナーを用いた画像形成装置において、
炭酸カルシウムを含有する転写紙を定着装置に通過させ
た時、定着ローラヘの炭酸カルシウムの静電付着及びト
ナーの静電オフセットを防ぐ定着装置を提供することに
ある。【解決手段】定着ローラ、圧接して共に回転する加圧
ローラからなり、両ローラ間にトナー像の載った転写材
を通過させ、加熱・加圧によりトナー像を転写材に画像
として定着させる画像定着装置に於いて、定着ローラと
加圧ローラがトナーと同極性の表面電位を持つ被覆層を
有し、その表面電位は加圧ローラの方が高い、又は定着
ローラと加圧ローラの間にバイアス電圧を発生させる手
段を備え、定着ローラと加圧ローラのどちらか一方に、
ニップ部を転写材が通過後、次の転写材がニップ部に到
達するまでの間は、定着ローラと加圧ローラのどちらか
一方に、定着ローラから加圧ローラへ向かう電界が発生
する様にバイアス電圧が印加される定着装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は複写機、レーザーピ
ームプリンタ等で負極帯電性トナー（ネガトナー）を利
用する画像形成装置に用いられる定着装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、画像形成装置に用いられている定
着装置は、主に熱加圧定着装置が用いられている。熱加
圧定着装置は、アルミニウム等の中空の芯金からなる定
着ローラを備えている。その定着ローラの内部には、加
熱のためのヒーターが内蔵されている。また、定着ロー
ラの離型性を上げるために定着ローラの表層をフッ素樹
脂のチューブで被覆したものや、フッ素樹脂系のコーテ
ィングを施したものが用いられる。熱加圧定着装置に
は、定着ローラに圧接されて挟圧搬送するニップ部を形
成する加圧ローラを有する。加圧ローラは金属製の芯金
上にゴム弾性層を形成し、その表層を離型性の良いフッ
素樹脂系チューブで被覆している。

【０００３】しかし、フッ素樹脂系は電気絶縁性が高
く、帯電し易いため、定着ローラと加圧ローラの間を未
定着トナーが載った転写紙が通過する際、定着ローラ表
面上に未定着トナーの一部が転写紙から付着する（以後
オフセットと呼ぶ）現象が起きてしまう。このオフセッ
トした未定着トナーが、次に送られてくる転写紙に付着
し、転写紙を汚してしまっていた。このオフセットは、
ニップ部を転写材が通過する際に、転写材と定着ローラ
の間の摩擦帯電や転写材が定着ローラから離れる際の剥
離帯電によって、定着ローラ表層が帯電することが主な
原因であった。

【０００４】これを解決する手段として、定着ローラ表
面にシリコーンオイルを含浸したフェルトやオイル塗布
部材を圧接して定着ローラのクリーニングを行ってい
た。しかし、近年は材料技術の進歩とコスト面等からこ
れらのクリーニング部材を用いない傾向にある。

【０００５】そこで、クリーニング部材を用いない定着
装置においては、特開平２−１３９０６号公報や特開平
６−１１０３５０号公報等にある様に、加圧ローラの芯
金を覆っているシリコンゴム弾性層を導電性にし、トナ
ーの有する極性と同極性の電圧を定着ローラに印加し、
定着ローラと加圧ローラの間に形成される電界によって
トナーのオフセットを防止する方法が提案されている。
また、上記の実施例では、図４の様に加圧ローラの芯金
はダイオード１７を介して接地されており、定着ローラ
の芯金には負のバイアス電圧が印加されている。これに
よりネガトナーを転写紙に引き付ける反発電界が発生
し、定着ローラにトナーが静電的にオフセットすること
を防止している。

【０００６】しかし、ネガトナーを用いた画像形成装置
における定着装置で、転写材中に填料として正極性、例
えば炭酸カルシウムの様な物質を含有する転写材を用い
た場合、定着ローラにトナーと同極性である負極性のバ
イアス電圧が印加されると、転写材中の炭酸カルシウム
が多数定着ローラの表層に付着してしまう。この炭酸カ
ルシウムの付着が定着ローラの表面電位を上げ、また定
着ローラの表層のトナー離型性を大きく損わせ、更には
定着ローラに付着した炭酸カルシウムによって、後に通
過する転写紙上のネガトナーが定着ローラにオフセット
してしまい、オフセットしたネガトナーが後続の転写紙
に再度オフセットして画像を汚していた。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、ネガ
トナーを用いた画像形成装置において、クリーニング部
材を持たない定着装置で、炭酸カルシウムを含有する転
写材を定着装置に通過させても、定着ローラに炭酸カル
シウムを付着させず、トナーのオフセットを防ぐ定着装
置を提供することを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明に従って、導電層
とこの導電層上に設けたフッ素樹脂チューブ層を有する
定着ローラ、及び導電性ゴム弾性層とこの導電性ゴム弾
性層上に設けられたフッ素樹脂チューブ層を有する加圧
ローラで構成される定着装置において、未定着のネガト
ナーが載った転写紙が通過する際、定着ローラと加圧ロ
ーラにそれぞれ負のバイアス電圧を印加し、且つ印加さ
れたバイアス電圧は加圧ローラ側を低電位にする定着装
置が提供される。

【０００９】また本発明に従って、導電層とこの導電層
上に設けたフッ素樹脂系チューブ層を有する定着ロー
ラ、及び導電性ゴム弾性層とこの導電性ゴム弾性層上に
設けられたフッ素樹脂系チューブ層を有する加圧ローラ
で構成される定着装置において、転写材が定着ローラと
加圧ローラが形成するニップ部を通過後、次の転写材が
到達するまでは、定着ローラと加圧ローラのいずれか一
方に、定着ローラから加圧ローラ側へ向かう電界が発生
する様にバイアス電圧が印加される定着装置が提供され
る。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明の定着装置では、定着ロー
ラと加圧ローラにそれぞれ負のバイアス電圧が印加され
る。上記バイアス電圧が印加されると、定着ローラ表層
及び加圧ローラの表層は負極性となり、且つ加圧ローラ
側が低電位となるので、ネガトナーは両ローラにもオフ
セットせず、且つ転写材中の炭酸カルシウムは加圧ロー
ラ側に引き寄せられ、定着ローラは汚れない。

【００１１】また本発明の定着装置では、ネガトナーの
載った転写材が定着ローラと加圧ローラが形成するニッ
プ部を通過中に、フッ素樹脂系のチューブで被覆されて
いる定着ローラ表層は、摩擦帯電や剥離帯電によって負
極性に帯電する。炭酸カルシウムは正極性の帯電特性を
持っているので、定着ローラ表層に引き寄せられてしま
う。しかし、定着ローラ表層に付着した転写材中の炭酸
カルシウムは、転写材が通過後、次の転写材が通過する
までの間に定着ローラと加圧ローラのいずれか一方に、
定着ローラから加圧ローラ側へ向かう電界が発生する様
にバイアス電圧が印加されるので、定着ローラ表層に付
着していた炭酸カルシウムは剥がれ落ち、炭酸カルシウ
ムの付着によって定着ローラの表面電位が上昇すること
がなく、炭酸カルシウムの付着が原因で起こるトナーオ
フセットも発生しない。

【００１２】

【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。

【００１３】（実施例１）図１は、本発明の定着装置の
一例を示す構成図である。この定着装置は図１に示す様
に、定着ローラ１を備える。定着ローラ１は表層に導電
接着層２と被覆層３を有する中空の芯金４からなる。本
実施例では被覆層３はＰＦＡ（４フッ化エチレン−パー
フルオロアルキルビニルエーテル）チューブからなり、
その厚さは３０μｍである。芯金４はアルミニウム材
で、その厚さは１２ｍｍである。定着ローラ内部にはヒ
ーター５が配置されている。

【００１４】定着ローラ１に圧接回転する加圧ローラ６
は、アルミニウムの芯金７を導電性シリコンゴムの弾性
層８が覆っている。ゴム弾性層８の表層は、離型性を高
めるため被覆層９で被覆されている。被覆層９はＰＦＡ
チューブからなり、その厚さは５０μｍである。

【００１５】本実施例では、上記定着ローラの芯金には
直流のバイアス電圧１０が印加されている。その大きさ
は−６００Ｖである。また、上記加圧ローラの芯金にも
同じく直流のバイアス電圧１１が印加されており、その
大きさは−８００Ｖである。ネガトナー１３が載った転
写紙が定着ローラと加圧ローラの間を通過すると、定着
ローラ１と加圧ローラ６はそれぞれ負に帯電しているた
め、ネガトナーは定着ローラにも加圧ローラにもオフセ
ットせずに転写紙上に残る。

【００１６】また、炭酸カルシウムを多く含む転写紙を
用いた場合、炭酸カルシウムは正極性なので、上記転写
紙を定着ローラ１と加圧ローラ６の間に通過させている
うちに、徐々に炭酸カルシウムが定着ローラ１に付着す
る。しかし、定着ローラ１と加圧ローラ６の表面電位を
比べると、加圧ローラ６の方が定着ローラ１より表面電
位が低いので、定着ローラ１上の炭酸カルシウムは加圧
ローラ６側へ移って行く。そのため、定着ローラ１への
炭酸カルシウムの付着によって、定着ローラ１の表面電
位が上がってしまう危惧はない。

【００１７】実験によると、定着ローラに印加されるバ
イアス電圧の大きさが−４００Ｖ〜−６００Ｖの範囲、
加圧ローラに印加されるバイアス電圧の大きさが−７０
０Ｖ〜−９００Ｖで、加圧ローラの表面電位が定着ロー
ラの表面電位よりも１００Ｖ〜３００Ｖ低い時が最も炭
酸カルシウムの定着ローラヘのオフセット防止に効果が
あった、同時にネガトナーのオフセット防止にも十分な
効果を示した。

【００１８】（実施例２）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一例を示す構成図
である。この定着装置では、更に加圧ローラ６に当接回
転するクリーニンクローラ１２を有する。クリーニンク
ローラ１２はアルミニウムや鉄材製の円筒状ローラで、
その直径は１２ｍｍである。定着ローラ１にネガトナー
が静電的にオフセットし始めた場合、熱容量の大きさか
ら定着ローラに比べ加圧ローラ６は常に表面温度は低
く、その温度差によりネガトナー１３は定着ローラ１よ
り表面温度の低い加圧ローラ６へ移る。加圧ローラ６に
は当接回転するクリーニンクローラ１２があり、このク
リーニンクローラは加圧ローラよりも表面温度は低く、
そのため加圧ローラヘオフセットしたトナーはクリーニ
ングローラへ移るため、定着ローラと加圧ローラは共に
汚されずにすむ。一度、クリーニングローラに取り込ま
れたトナーは、トナー同士の結合力によりクリーニング
ローラから移ることはない。

【００１９】（実施例３）更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一例を示す構成図
である。この定着装置では、制御回路１４、１５を用い
て定着ローラと加圧ローラにバイアス電圧を印加してい
る。転写紙が両ローラ間を通過している間のみバイアス
電圧が印加され、次の転写紙が通過するまでの間は、定
着ローラ及び加圧ローラの両ローラにはバイアス電圧は
印加されない。バイアス電圧が印加されていない間に、
接地されているクリーニンクローラを通して定着ローラ
は除電される。定着ローラの表層が除電されるため、定
着ローラに付着していた炭酸カルシウムは定着ローラか
ら剥がれ易くなり、さらなる炭酸カルシウムの定着ロー
ラヘの付着防止効果が得られる。

【００２０】（実施例４）図５は本発明の定着装置の一
例を示す構成図である。本定着装置は図５に示す様に、
定着ローラ１を備える。定着ローラ１は表層に導電接着
層２と被覆層３を有する中空の芯金４からなる。本実施
例では、被覆層３はＰＦＡチューブからなりその厚さは
３０μｍである。芯金４はアルミニウム材でその厚さは
１２ｍｍである。

【００２１】定着ローラ内部にはヒーター５が配置され
ている。定着ローラ１に圧接して、転写材を挟圧搬送ニ
ップ部を形成するための加圧ローラ６は、アルミニウム
の芯金７を導電性シリコンゴムの弾性層８が覆ってい
る。ゴム弾性層８の表層は、離型性を高めるため被覆層
９で被覆されている。被覆層９はＰＦＡチューブからな
り、その厚さは５０μｍである。

【００２２】本実施例では、図５に示す様に、定着ロー
ラ１の芯金４には電源によって、直流のバイアス電圧が
印加されている。これに対して、加圧ローラ６の芯金は
接地されている。転写材がニップ部を通過後、次の転写
材がニップ部に到達するまでは定着ローラ１の芯金４に
は、正極性のバイアス電圧が印加される。その大きさは
＋５００Ｖである。炭酸カルシウムは正極性の帯電特性
を持っているので、上記バイアス電圧が印加されている
最中、炭酸カルシウムは定着ローラ１から取り除かれる
か、加圧ローラ６側に移る。このため、炭酸カルシウム
によって定着ローラの表面電位が上げられることがな
く、炭酸カルシウムによるトナーオフセットは防止され
る。

【００２３】実験によると、定着ローラ１の芯金４に印
加されるバイアス電圧の大きさは、転写材と次の転写材
がニップ部を通過する間で印加されるバイアス電圧の大
きさは３００〜６００Ｖの時が炭酸カルシウムの付着が
観察されなかった。

【００２４】（実施例５）次に、他の定着装置について
説明する。図６は本発明の定着装置の一例を示す構成図
である。この定着装置では、図６に示す様に、転写材が
上記ニップ部を通過している最中は負極性のバイアス電
圧が印加される。その大きさは−６００Ｖである。上記
バイアス電圧が印加されると、定着ローラ１と加圧ロー
ラ６の間にネガトナー１３を定着ローラから引き離す方
向に反発電界が発生する。このためネガトナー１３の載
った転写材が上記のニップ部を通過すると、この反発電
界によってトナーは、定着ローラ１の表層にオフセット
することなく転写材上に定着される。

【００２５】ところで、転写材中に炭酸カルシウムが含
まれていると、定着ローラに負極性のバイアス電圧が印
加されていることによって、転写材中の炭酸カルシウム
がニップ部を通過時に定着ローラ１の表層に付着するこ
とがある。しかし、次の転写材がニップ部に到達するま
では、実施例４と同様に、定着ローラ１の芯金４には、
＋５００Ｖのバイアス電圧が印加される。上記バイアス
電圧が印加されている最中は、炭酸カルシウムは定着ロ
ーラ１から取り除かれるか、加圧ローラ６側に移る。次
の転写材が上記ニップ部を通過する時には、トナーがオ
フセットしない様に再び負極性のバイアス電圧が印加さ
れ、トナーがオフセットすることはない。

【００２６】（実施例６）次に、更に他の定着装置につ
いて説明する。図７は本発明の定着装置の一例を示す構
成図である。本定着装置では、更に加圧ローラ６に当接
回転するクリーニンクローラ１２を有する。上記クリー
ニンクローラ１２はアルミニウムや鉄材製の円筒状ロー
ラで、その直径は１２ｍｍである。クリーニンクローラ
は接地されているため、加圧ローラ６の表層は実施例４
又は５の構成時より電荷の移動がスムーズになる。

【００２７】そのため定着ローラ１から加圧ローラ６に
移ってきた炭酸カルシウムは、加圧ローラから剥がれ易
くなり、さらなる炭酸カルシウムの定着ローラの付着防
止の効果が得られる。また定着ローラ１にネガトナー１
３が静電的にオフセットし始めた場合、熱容量の大きさ
から定着ローラに比べ加圧ローラは常に表面温度は低
く、その温度差によりネガトナーは定着ローラより表面
温度の低い加圧ローラへ移る。

【００２８】加圧ローラ６には当接回転するクリーニン
クローラ１２があり、このクリーニンクローラは加圧ロ
ーラよりも表面温度は低く、そのため加圧ローラヘオフ
セットしたトナーはクリーニンクローラへ移るため、定
着ローラと加圧ローラは共に汚されずにすむ。一度、ク
リーニンクローラに取り込まれたトナーは、トナー同士
の結合力により、クリーニンクローラから移ることはな
い。クリーニンクローラにより、定着ローラヘのトナー
の静電オフセットに対しても、さらなる効果が得られ
る。

【００２９】（実施例７）更に他の定着装置について説
明する。図８は本発明の定着装置の一例を示す構成図で
ある。この定着装置では、加圧ローラ６の芯金７に電源
１０によってバイアス電圧が印加されている。これに対
し、定着ローラ１の芯金４は接地されている。転写材が
定着ローラ１と加圧ローラ６の形成するニップ部を通過
する時は、ネガトナーと同極性の負極性のバイアス電圧
が印加される。また、転写材が通過した後、次の転写材
がニップ部に到達するまでの間はネガトナーと逆極性で
ある正極性のバイアス電圧が印加される。これにより、
転写材が通過中は、ネガトナーを定着ローラから引き離
す様に、次の転写材がニップ部に到達するまでの間は炭
酸カルシウムを定着ローラから引き離す様に反発電界が
発生し、実施例４と同様な効果が得られる。

【００３０】

【発明の効果】以上に説明した様に、本発明の定着装置
によれば、定着ローラの芯金と加圧ローラの弾性層にそ
れぞれ負のバイアス電圧を与えることによって、ネガト
ナーを用いた画像形成装置において、正極性の炭酸カル
シウムを含有する転写紙を用いてもその炭酸カルシウム
によって定着ローラは汚されることはなく、且つトナー
のオフセットも防止することができる。

【００３１】更に、本発明の定着装置によれば、未定着
のネガトナーの載った転写材が定着ローラと加圧ローラ
間のニップ部を通過している最中、定着ローラと加圧ロ
ーラのいずれか一方に、ネガトナーを定着ローラから引
き離す反発電界が形成されるようなバイアス電圧を印加
し、且つ転写材がニップ部を通過後、次の転写材が通過
するまでは、定着ローラと加圧ローラのいずれか一方に
炭酸カルシウムが定着ローラから引き離す方向の電界が
形成されるようなバイアス電圧を印加することによっ
て、ネガトナーを用いた画像形成装置において、正極性
の炭酸カルシウムを含有する転写材を用いてもその炭酸
カルシウムによって定着ローラは汚されることはなく、
且つトナーのオフセットも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例を示す構成図である。

【図２】本発明の定着装置の一例を示す構成図である。

【図３】本発明の定着装置の一例を示す構成図である。

【図４】従来の定着装置の一例を示す構成図である。

【図５】本発明の定着装置の一例を示す構成図の中で、
転写材が通過後、次の転写材がニップ部に到達するまで
の構成図である。

【図６】本発明の定着装置の一例を示す構成図の中で、
転写材がニップ部を通過中の構成図である。

【図７】本発明の定着装置の一例を示す構成図である。

【図８】本発明の定着装置の一例を示す構成図である。

【図９】従来の定着装置の一例を示す構成図である。

【符号の説明】

１定着ローラ２導電接着層３被覆層４芯金５ヒーター６加圧ローラ７芯金８導電性ゴム弾性層９被覆層１０、１１直流バイアス電圧電源１２クリーニングローラ１３ネガトナー１４、１５制御回路１６伝導層１７ダイオート１８接着層

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】定着ローラと該定着ローラに圧接して共
に回転する加圧ローラからなり、両ローラ間にトナー像
の載った転写材を通過させ、加熱及び加圧することによ
り該トナー像を該転写材上に永久画像として定着させる
様にした画像定着装置において、該定着ローラと該加圧
ローラがトナーと同極性の表面電位を持つ被覆層を有
し、その表面電位は該加圧ローラの方が高いことを特徴
とする定着装置。
【請求項２】定着ローラは、中空の芯金、芯金上の導
電接着層及びこの導電接着層上に絶縁性の被覆層を有
し、加圧ローラは導電性を有する弾性層と絶縁性の被覆
層を有し、該定着ローラと該加圧ローラに、加圧ローラ
側のマイナス電位が高くなる様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。
【請求項３】定着ローラと加圧ローラに印加されるバ
イアス電圧は共に負である請求項２に記載の定着装置。
【請求項４】定着ローラと加圧ローラに印加されるバ
イアス電圧は、転写材が両ローラ間を通過する間のみ印
加される請求項２に記載の定着装置。
【請求項５】定着ローラと該定着ローラに圧接して共
に回転する加圧ローラからなり、該定着ローラと該加圧
ローラは転写材を挟圧搬送するニップ部を形成してお
り、トナー像の載った転写材を該ニップ部を通過させ、
加熱及び加圧することにより該トナー像を該転写材上に
永久画像として定着させる様にした画像定着装置におい
て、該トナーは負極帯電性トナーであり、該定着装置は
該定着ローラと該加圧ローラの間にバイアス電圧を発生
させる手段を備え、該定着ローラと該加圧ローラのどち
らか一方に、該ニップ部を転写材が通過後、次の転写材
がニップ部に到達するまでの間は、該定着ローラと該加
圧ローラのどちらか一方に、該定着ローラから該加圧ロ
ーラ側へ向かう電界が発生する様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。