JP2000122453A - 定着装置 - Google Patents

定着装置

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JP2000122453A
JP2000122453A JP29338098A JP29338098A JP2000122453A JP 2000122453 A JP2000122453 A JP 2000122453A JP 29338098 A JP29338098 A JP 29338098A JP 29338098 A JP29338098 A JP 29338098A JP 2000122453 A JP2000122453 A JP 2000122453A
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JP
Japan
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roll
fixing
recording sheet
fixing device
fixing roll
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JP29338098A
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English (en)
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Tomoki Kobayashi
智己 小林
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Fujifilm Business Innovation Corp
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Fuji Xerox Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】定着ロールて加圧ロールとの間にバイアス電圧
を印加しながらトナー像を記録シートに定着するタイプ
の定着装置において、かかる定着ロールと加圧ロールと
の間の電気リークを防止し、以てトナーを記録シート上
に保持するために必要な強度の静電界を有効に形成する
ことが可能な定着装置を提供する。 【解決手段】導電性コア21の周囲を絶縁層22で被覆
して形成されると共に記録シート1の表面に当接する定
着ロール2と、バイアス電圧が印加される導電層33を
周面に有すると共に上記定着ロール2に対向配置される
加圧ロール3とから構成され、これら定着ロール2と加
圧ロール3とでトナー像Tを担持した記録シート1を挟
み込み、かかる記録シート1にトナー像Tを定着する定
着装置において、上記定着ロール2の導電性コア21が
106 〜109 Ωの抵抗4を介して接地されるように構
成した。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真式複写機
やレーザビームプリンタ等において、記録シートに転写
されたトナー像を該記録シートに定着させる定着装置に
係り、特に、トナーを記録シートに電気的に固定してト
ナー像のオフセットや飛散を防止すべく、バイアス電圧
を印加しながら該トナー像の定着を行うタイプの定着装
置の改良に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、電子写真式複写機等における定着
装置しては、所謂ヒートロール方式なるものが知られて
いる。具体的には、所定の圧力で当接する一対の定着ロ
ールと加圧ロールとの間にトナー像が転写された記録シ
ートを挿通させ、定着ロールに内蔵されたヒータによっ
てトナーを溶融させると共に、溶融したトナーを記録シ
ートの受像面に圧着させることにより、所定の定着強度
でトナー像を記録シートに固定するように構成されてい
る。
【0003】しかし、このようなヒートロール方式の定
着装置では、記録シートが定着ロールと加圧ロールとの
間を通過した際に、本来ならば記録シートに定着される
べきトナー像が定着ロールの周面に転移してしまう現
象、所謂オフセット現象が発生し易い。また、記録シー
トに定着される前のトナーは静電的な力によって該記録
シートに付着しているだけなので、トナーの保持電荷量
が十分でない場合には記録シートへの付着力が弱く、外
因によってトナー像が乱され易い。更に、記録シートに
含まれている水分等は定着装置における加熱によって蒸
発するので、微視的に観察すると、定着ロールと加圧ロ
ールとが記録シートを挟み込む直前の領域では水分の蒸
発に伴う気体の噴出が生じ、これによって記録シートに
付着しているトナーが定着前に飛び散り易い。
【0004】そこで、上記定着ロールと加圧ロールとの
間に静電界を形成し、この静電界とトナーの保持電荷と
に基づく静電誘引力により、該トナーを記録シート上に
固定した状態で未定着トナー像の定着を行う定着装置が
既に提案されている(特開昭57−172371号公報
等)。かかる定着装置において、上記定着ロールは導電
性コアの周囲に絶縁性の被覆層を被せて形成される一
方、上記加圧ロールは定着ロールの対向電極として導電
性部材から形成されており、定着ロールの導電性コアと
加圧ロールとの間にバイアス電圧が印加されるようにな
っている。尚、このバイアス電圧の正負の向きはトナー
の保持電荷の正負によって異なったものとなる。
【0005】そして、かかるバイアス電圧を印加するこ
とにより、記録シートの表裏に位置する定着ロールと加
圧ロールとの間に静電界が形成され、トナー像が記録シ
ートの受像面に電気的に固定され、前述したオフセット
現象やトナーの飛散現象が防止されるようになってい
る。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかし、かかる従来の
装置では定着ロールの導電性コアを直接接地して0V近
傍に設定しているため、かかる導電性コアの表面を被覆
する絶縁層に凹凸やピンホールが存在すると、絶縁層の
経時的な劣化によって絶縁破壊が生じ易く、その部分で
電気リークが発生して電圧降下が生じてしまう。このた
め、定着ロールと加圧ロールとの間に所望の強度の静電
界を形成することが出来ず、オフセット現象やトナーの
飛散現象を有効に防止することができないという問題点
があった。
【0007】本発明はこのような問題点に鑑みなされた
ものであり、その目的とするところは、定着ロールて加
圧ロールとの間にバイアス電圧を印加しながらトナー像
を記録シートに定着するタイプの定着装置において、か
かる定着ロールと加圧ロールとの間の電気リークを防止
し、以てトナーを記録シート上に保持するために必要な
強度の静電界を有効に形成することが可能な定着装置を
提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の定着装置は、導電性コアの周囲を絶縁層で
被覆して形成されると共に記録シートの表面に当接する
定着ロールと、バイアス電圧が印加される導電層を周面
に有すると共に上記定着ロールに対向配置される加圧ロ
ールとから構成され、これら定着ロールと加圧ロールと
でトナー像を担持した記録シートを挟み込み、かかる記
録シートにトナー像を定着する定着装置を前提とし、上
記定着ロールの導電性コアが106 〜109 Ωの抵抗を
介して接地されていることを特徴とするものである。
【0009】このような技術的手段によれば、定着ロー
ルの導電性コアが106 〜109 Ωの抵抗を介して接地
されているので、かかる導電性コアを被覆する絶縁層が
経時的に劣化した場合であっても、定着ロールに対して
電流が流れ込み難くなることから、定着ロールと加圧ロ
ールとの間で電気リークが発生するのを可及的に防止す
ることができる。これにより、バイアス電圧が印加され
た加圧ロールと接地された定着ロールとの間には該バイ
アス電圧の大きさに応じた強度の静電界が形成され、か
かる静電界によって未定着トナーを記録シートに確実に
保持することができる。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、添付図面に基づいて本発明
の定着装置を詳細に説明する。図1は本発明を適用した
定着装置を示す概略図である。同図において、符号1は
未定着トナー像Tを担持した記録シート、符号2はこの
記録シート1の表面に当接する定着ロール、符号3はこ
の定着ロール2と対向配置された加圧ロールであり、上
記定着ロール2と加圧ロール3とは所定の圧力下で当接
し、挿通される記録シート1をニップするように構成さ
れている。
【0011】上記定着ロール2は金属からなる中空状の
導電性コア21の周囲をポリフルオロアルコキシポリテ
トラフルオロエチレン(PFA)等からなる厚さ30μ
mの絶縁層22で被覆したものであり、導電性コア21
は接地されると共にその内部にはトナーを加熱溶融させ
るためのヒータ23が配設されている。かかる絶縁層2
2は導電性コア21の表面に絶縁性材料をコーティング
したものであっても差し支えないが、これによる場合は
絶縁層22に凹凸やピンホールが発生し易くなり、経時
的に劣化した場合に絶縁破壊が生じ、バイアス電圧が印
加された加圧ロール3との間で電気リークが発生し易
い。そのため、この実施例では高分子材料を円筒状に成
形した絶縁性チューブをプライマーで処理された導電性
コア21に被せ、かかる絶縁性チューブを加熱収縮させ
て導電性コア21の周囲に密着させることにより上記絶
縁層22を形成している。絶縁性チューブによる絶縁層
22の表面はコーティングによる絶縁層22の表面と比
較して滑らかであり、しかもピンホールも少ないので、
コーティングによる場合よりも絶縁破壊の危険性が低下
し、加圧ロール3との間の電気リークを可及的に防止す
ることができる。尚、定着ロール2の周面の絶縁性を向
上させるため、絶縁層22の形成に先立って、導電性コ
ア21の表面にアルマイト処理等を施しても良い。
【0012】一方、上記加圧ロール3は、シャフト31
の周囲にシリコンゴム等からなる絶縁性の弾性層32を
設けると共に、かかる弾性層32の周囲を表面抵抗率1
6Ω/cm2 、厚さ100μmの導電層33で被覆し
て形成されている。かかる導電層33はカーボンブラッ
クを分散させて表面抵抗率を調整したPFA等からな
り、前述した定着ロール2の絶縁層22と同様、円筒状
に成形されたチューブを弾性層32の周囲に被せて形成
されている。また、この導電層33には給電用ブラシ3
4が接触しており、かかる給電用ブラシ34には電源3
5からバイアス電圧が印加されている。この実施例にお
いては記録シート1上に付着しているトナーTが負帯電
している場合に合わせ、+400Vのバイアス電圧を印
加している。尚、トナーTが正帯電している場合には逆
極性のバイアス電圧を印加することになる。
【0013】このような構成により、加圧ロール3の導
電層33と定着ロール2の導電性コア21との間には記
録シート1の裏面から表面に向かう静電界が形成され、
トナー像Tの転写された記録シート1がこれらロール
2,3の間に挿通されると、負帯電したトナーTは静電
誘引力によって加圧ロール3に向けて引っ張られる。そ
の結果、トナーTは記録シート1の表面に積極的に固定
された状態で定着ロール2と加圧ロール3との間に突入
し、定着ロール2へのオフセット現象や定着ロール2と
加圧ロール3のニップ直前における飛び散り現象等を生
じることなく記録シート1に定着される。
【0014】しかしながら、定着ロール2の導電性コア
21を直接接地した場合、かかる導電性コア21を被覆
する絶縁層22が経時的に劣化した際に絶縁破壊が生じ
易く、定着ロール2の導電性コア21と加圧ロール3の
導電層33との電気リークによって両ロール2,3の間
に所望の強度の静電界を形成することが困難になる。
【0015】そこで、本実施例の定着装置では、定着ロ
ール2の導電性コア21を所定の大きさの抵抗4を介し
て接地している。図2は上記導電性コア21の接地構造
の一例を示すものである。この例においては、導電性コ
ア21の回転軸21aに上記抵抗4となるカラー41を
装着し、このカラー41及び導電性のベアリング23を
介して装置フレーム24に上記回転軸21aを支承して
いる。また、図3は上記導電性コア21の接地構造の他
の例を示すものである。この例においては、導電性コア
21の回転軸21aを絶縁性カラー25及びベアリング
23を介して装置フレーム24に支承する一方、炭素被
膜抵抗42を介して接地された導電性ブラシ43を直接
導電性コア21に接触させている。
【0016】以下の表1は、トナー像のオフセット現
象、トナーの飛散、定着ロール2と加圧ロール3との間
の電気リークの各障害の発生状況について、導電性コア
21に接続された抵抗4の大きさを変化させて観察した
実験結果を示すものである。表中における各記号は
(○:良、△:可、×:不可)を示している。尚、この
ときのバイアス電圧は400V、加圧ロール3の導電層
33を流れる電流値は100μA以下とした。
【0017】
【表1】
【0018】この表1から明らかなように、接地抵抗4
が105 Ω以下の場合には定着ロール2と加圧ロール3
との間で電気リークが発生してしまい、両ロール2,3
の間に所望の強度の静電界を形成することができなかっ
た。一方、接地抵抗が1010Ωを超えると、記録シート
1上に転写されている未定着トナー像Tの飛び散りが生
じてしまった。従って、接地抵抗4が106 〜109 Ω
の範囲であれば、オフセット現象やトナー像Tの飛散と
いった画質劣化の現象は発生せず、しかも定着ロール2
と加圧ロール3との間の電気リークも発生しないことに
なる。また、接地抵抗が107 〜108 Ωの範囲であれ
ば、一層好適にトナーTの飛散や電気リークの発生を防
止することができるものである。
【0019】次に、定着ロール2の絶縁層22の厚さを
変化させ、各層厚における定着ロール2と加圧ロール3
との間の電気リークの発生状況、製造、組立等の作業に
おける絶縁層22の傷つき易さ、定着ロール2の製造容
易性、記録シート1に対するトナー像の定着強度につい
て調べた。以下の表2にその結果を示す。尚、電気リー
クの発生状況については接地抵抗4の有無の双方の場合
について実験を行い、かかる接地抵抗4の大きさは10
8 Ωとした。また、加圧ロール3に印加するバイアス電
圧及び通電される電流値は表1の場合と同じに設定し
た。
【0020】
【表2】
【0021】この表2の結果から明らかなように、絶縁
層22の厚さが20μm以上であり且つ定着ロール2の
導電性コア21が抵抗4を介して接地されていれば、定
着ロール2と加圧ロール3との間の電気リークを略完全
に防止することができるが、絶縁層22の厚さが50μ
m以上になると、ヒータ23の熱が記録シート1に伝わ
り難くなることから、トナー像の定着不良が発生してし
まう。また、絶縁層22の厚さが10μm以下だと、定
着ロール2の製造、組立等の取り扱いにおいて該絶縁層
22が外傷で欠損し易くなり、また、絶縁層22を形成
することも製造上困難になってくる。従って、定着ロー
ル2の絶縁層22の厚さとしては20〜50μmが好適
である。
【0022】次に、加圧ロール3に印加するバイアス電
圧の大きさを変化させ、記録シート1上におけるトナー
の飛散、定着ロール2と加圧ロール3との間における電
気リークの発生について調べた。以下の表3にその結果
を示す。尚、定着ロール2の導電性コア21の接地抵抗
4の大きさは108 Ωであり、加圧ロール3の導電層3
3に流れる電流は100μA以下に制限した。
【0023】
【表3】
【0024】この結果に示されるように、バイアス電圧
が100V以下だと定着ロール2と加圧ロール3との間
に形成される静電界の強度が不十分となり、両ロール
2,3によるニップの直前で記録シート1上のトナーT
が飛散して記録画像の画質に悪影響が出てしまう。一
方、バイアス電圧が600V以上であると、静電界の強
度は十分なものとなり、トナーTの飛散が抑え込まれて
記録画像の画質は良好なものとなる。その反面、定着ロ
ール2の絶縁層22における絶縁破壊が生じ、定着ロー
ル2と加圧ロール3との間で電気リークが発生するおそ
れが高まる。それ故、加圧ロール3の導電層33に印加
するバイアス電圧は200〜500Vの範囲とするのが
好ましい。
【0025】最後に、加圧ロール3の導電層33に流れ
る電流値を変化させ、各電流値における定着ロール2と
加圧ロール3との間の電気リークの発生、記録シート1
上におけるトナーTの飛散の発生の相違について調べ
た。以下の表4にその結果を示す。尚、定着ロール2の
導電性コア21の接地抵抗4の大きさは108 Ωであ
り、加圧ロール3の導電層33に印加したバイアス電圧
は400Vである。
【0026】
【表4】
【0027】この結果から明らかなように、加圧ロール
3の導電層33を流れる電流値が200μA以上になる
と、定着ロール2と加圧ロール3との間に電気リークが
発生し易くなるが、電流値が小さくても記録シート1上
でトナーTの飛散は発生せず、定着ロール2と加圧ロー
ル3との間に十分な強度の静電界が形成されていること
が確認された。従って、加圧ロール3の導電層33を流
れる電流値は100μA以下に設定するのが好ましい。
【0028】
【発明の効果】以上説明してきたように、本発明の定着
装置によれば、定着ロールの導電性コアが106 〜10
9 Ωの抵抗を介して接地されており、かかる導電性コア
を被覆する絶縁層が経時的に劣化した場合であっても、
定着ロールと加圧ロールとの間における電気リークの発
生を防止して、これらロールの間に常に十分な強度の静
電界を形成することができるので、かかる静電界によっ
て未定着トナーを記録シートに確実に保持した状態でト
ナー像を記録シートに定着することができ、オフセット
現象やトナーの飛び散り等を防止し、画質劣化のない良
好な定着画像を得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の定着装置の実施例を示す概略図であ
る。
【図2】 実施例に係る定着ロールの接地構造の一例を
示す概略図である。
【図3】 実施例に係る定着ロールの接地構造の他の例
を示す概略図である。
【符号の説明】
1…記録シート、2…定着ロール、3…加圧ロール、4
…接地抵抗、21…導電性コア、22…絶縁層、33…
導電層、T…トナー像(トナー)

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 導電性コアの周囲を絶縁層で被覆して形
    成されると共に記録シートの表面に当接する定着ロール
    と、バイアス電圧が印加される導電層を周面に有すると
    共に上記定着ロールに対向配置される加圧ロールとから
    構成され、これら定着ロールと加圧ロールとでトナー像
    を担持した記録シートを挟み込み、かかる記録シートに
    トナー像を定着する定着装置において、 上記定着ロールの導電性コアは106 〜109 Ωの抵抗
    を介して接地されていることを特徴とする定着装置。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の定着装置において、上記
    定着ロールの導電性コアは107 〜108 Ωの抵抗を介
    して接地されていることを特徴とする定着装置。
  3. 【請求項3】 請求項1又は2記載の定着装置におい
    て、上記定着ロールの絶縁層は20〜50μmの厚さに
    形成されていることを特徴とする定着装置。
  4. 【請求項4】 請求項1乃至3のいずれかに記載の定着
    装置において、上記定着ロールの絶縁層は絶縁性材料か
    らなる円筒状部材を上記導電性コアに被せて形成されて
    いることを特徴とする定着装置。
  5. 【請求項5】 請求項1乃至4のいずれかに記載の定着
    装置において、上記加圧ロールの導電層に印加されるバ
    イアス電圧の絶対値は200〜500Vであることを特
    徴とする定着装置。
  6. 【請求項6】 請求項5記載の定着装置において、上記
    加圧ロールの導電層を流れる電流の絶対値が100μA
    以下であることを特徴とする定着装置。
JP29338098A 1998-10-15 1998-10-15 定着装置 Pending JP2000122453A (ja)

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