JP2000194220A - 定着装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 バイアス電圧印加を行うことなく、転写材上
に形成されている現像剤像を構成する現像剤が定着ロー
ラ等の回転体表面に転移するオフセット現象の発生を抑
制することができる定着装置を提供すること。 【構成】 互いに圧接しながら回転する一対の定着ロー
ラ１と加圧ローラ５（回転体）で転写材Ｐを挟圧搬送す
るためのニップ部を形成し、該ニップ部で転写材Ｐに形
成されている未定着現像剤像を加熱及び加圧することに
よって未定着現像剤像を転写材Ｐに永久画像として定着
させる定着装置において、前記定着ローラ１の加圧ロー
ラ５と接する離型層１０を形成し、該離型層１０にエレ
クトレット処理を施す。本発明によれば、離型層１０が
永久分極を起こして外部に電界を発生し、該離型層１０
が現像剤と同極性の電位に制御されるため、バイアス電
圧を印加しなくてもオフセット現象の発生が抑制され
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、プリンタ、複写
機、ファクシミリ等の電子写真方式を用いた画像形成装
置に備えられる定着装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、電子写真複写装置等の画像形成装
置に備えられた定着装置は、図４示すように、定着ロー
ラ１とこれに当接して回転する加圧ローラ５を備えてい
る。定着ローラ１は、外周面が離型層２等で被覆されて
いる中空の芯金３で構成されており、芯金３の内部には
ヒータ４が配置されている。

【０００３】又、前記加圧ローラ５は芯金６の外周面を
弾性層７で覆って構成されており、この加圧ローラ５は
定着ローラ１と互いに協働して転写材Ｐを挟圧して搬送
するためのニップ部を形成する。

【０００４】そして、定着ローラ１の周囲には、転写材
Ｐの定着ローラ１への巻き付きを防ぐための不図示の分
離爪と定着ローラ１の表面温度を検知する温度検知素子
８が配置されている。温度検知素子８は、定着ローラ１
の表面温度を示す温度検知信号を出力し、該温度検知信
号は不図示の温度制御回路に与えられる。すると、温度
制御回路は温度検知信号に基づいて前記ヒータ４の動作
をオンオフ制御し、このヒータ４のオンオフ動作によっ
て定着ローラ１の表面温度が所定の温度に保持される。

【０００５】而して、定着時には、未定着トナー像を担
持した転写材Ｐは定着ローラ１と加圧ローラ５との間の
ニップ部に差し込まれる。そして、転写材Ｐがニップ部
を通過している間、該転写材Ｐ上の未定着トナー像は熱
及び圧力によって転写材Ｐ上に融着され、転写材Ｐには
永久画像が形成される。

【０００６】しかし、転写材Ｐ上の未定着トナー像を形
成するトナーの一部が定着ローラ１の表面に転移し、定
着ローラ１の表面にトナーが付着することがある（所謂
オフセット現象）。定着ローラ１の表面に付着したトナ
ーは次に送られて来る転写材Ｐに再び付着し、転写材Ｐ
はトナーによって汚染される。

【０００７】上記オフセット現象の発生の原因として、
トナーと定着ローラ１との物理的結合力及び静電気力が
考えられる。トナーと定着ローラ１との物理的結合力を
原因とするオフセット現象の発生は、定着ローラ１表面
の滑らかさを増すことによって抑えられ、又、定着ロー
ラ１の表面エネルギーを低下させることによって抑えら
れる。従って、定着ローラ１表面に形成されている離型
層２によってトナーと定着ローラ１との物理的結合力を
原因とするオフセット現象の発生を抑制することができ
る。

【０００８】これに対し、オフセット現象の発生原因と
なる静電気力は、摩擦、剥離等によって帯電している定
着ローラ１、加圧ローラ５、転写材Ｐ等が形成する電界
中において帯電粉体であるトナーに作用する静電気力で
あり、トナーと定着ローラ１との間に作用する引力、ト
ナーと加圧ローラ５との間に作用する斥力又はトナーと
転写材Ｐとの間に作用する斥力によってトナーが定着ロ
ーラ１表の面に転移する。

【０００９】上記電気的作用によるオフセット現象の発
生を抑制するために、トナー像を形成するトナーが有す
る電荷と同極性の電圧を定着ローラ１に印加し、該定着
ローラ１と加圧ローラ５との間に形成される電界によっ
てトナーの転移を阻止する方法が提案されている（特願
平２−０１３９０６号において）。

【００１０】上記提案に係る方法が採用されている定着
装置の例を図５に示す。尚、図５は定着装置要部の構成
図であり、本図においては図４に示したものと同一要素
には同一符号を付している。

【００１１】図５に示す定着装置には、トナー像を形成
するトナーが有する電荷と同極性のバイアス電圧を定着
ローラ１の芯金３に印加する電源１０１が設けられてい
る。この定着装置では、定着ローラ１の芯金３へのバイ
アス電圧の印加によって該定着ローラ１と加圧ローラ５
との間のニップ部において電界が形成され、バイアス電
圧と同極性の電荷を有するトナーの定着ローラ１の離型
層２への転移が防がれる。

【００１２】又、バイアス電圧を印加することによって
定着ローラ１表面の電位が安定し、該定着ローラ１と加
圧ローラ５の間に作用する電界が安定する。因に、バイ
アス電圧の印加を行わない場合は、加圧ローラ５との摺
動摩擦や転写材Ｐからの電荷供与による離型層２のチャ
ージアップが発生する。この際、現像剤に含まれる反転
電荷を有する成分（反転トナーと称する）や転写材Ｐ中
に含まれる現像剤と逆極性の槙料等の定着ローラ１への
付着によるオフセットが発生し、電荷のリークによる静
電ノイズの発生等の問題が発生する。このため、バイア
ス電圧の印加を行って定着ローラ１の表面電位を安定さ
せる必要がある。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ように定着ローラにバイアス電圧を印加する場合、以下
のような問題があった。

【００１４】１）バイアス電圧のリークを防ぐために、
定着ローラ周辺の金属部材との沿面距離を確保しなけれ
ばならず、装置全体の小型化が困難であった。

【００１５】２）バイアス電圧を印加するための電極や
高圧電源を設ける必要があるため、コストアップを招
く。

【００１６】３）バイアス電圧を印加する電極とローラ
との接点がブラシ等で形成されるために接触不良が発生
することがあり、バイアス電圧印加の効果が得られなか
ったり、ノイズの発生の原因になっていた。

【００１７】本発明は上記問題に鑑みてなされたもの
で、その目的とする処は、バイアス電圧印加を行うこと
なく、転写材上に形成されている現像剤像を構成する現
像剤が定着ローラ等の回転体表面に転移するオフセット
現象の発生を抑制することができる定着装置を提供する
ことにある。

【００１８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１記載の発明は、互いに圧接しながら回転す
る一対の回転体で転写材を挟圧搬送するためのニップ部
を形成し、該ニップ部で前記転写材に形成されている未
定着現像剤像を加熱及び加圧することによって未定着現
像剤像を前記転写材に永久画像として定着させる定着装
置において、前記回転体の少なくとも一方に他方の回転
体と接する離型層を形成し、該離型層にエレクトレット
処理を施したことを特徴とする。

【００１９】請求項２記載の発明は、請求項１記載の発
明において、前記離型層をエレクトレット処理されたフ
ッ素樹脂で構成したことを特徴とする。

【００２０】従って、本発明によれば、回転体の少なく
とも一方に他方の回転体と接する離型層を形成し、該離
型層にエレクトレット処理を施したため、離型層が永久
分極を起こして外部に電界を発生し、該離型層が現像剤
と同極性の電位に制御され、この結果、バイアス電圧を
印加しなくてもオフセット現象の発生が抑制される。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を添付
図面に基づいて説明する。

【００２２】＜実施の形態１＞図１は本発明に係る定着
装置要部の構成図である。

【００２３】本発明に係る定着装置は、定着ローラ１と
これに当接して回転する加圧ローラ５を有しており、定
着ローラは１は外周面が離型層１０で被覆された中空の
芯金３で構成されている。そして、定着ローラ１の外径
寸法は２０ｍｍに設定され、その芯金３の内部にはヒー
タ４が配置されている。尚、本実施の形態では、離型層
１０の厚さ寸法は３０μｍに設定され、芯金３はアルミ
ニウム材製の中空円筒部材から成り、その肉厚は３ｍｍ
に設定されている。

【００２４】又、前記加圧ローラ５は芯金６を有し、該
芯金６の外周面は弾性層７で覆われている。本実施の形
態では、弾性層７は界面活性剤が分散されたシリコンゴ
ム材出構成されており、この弾性層７は導電フィラーの
添加によって導電化され、加圧ローラ５の表面は芯金６
を介して接地されている。尚、弾性層７の厚さ寸法は４
ｍｍに設定され、その体積抵抗値は１０¹⁰〜１０¹²Ωｃ
ｍである。又、加圧ローラ５の外径寸法は１６ｍｍに設
定され、該加圧ローラ５は定着ローラ１と互いに協働し
て転写材Ｐを挟圧して搬送するためのニップ部を形成す
る。

【００２５】更に、定着ローラ１の周囲には、該定着ロ
ーラ１の表面温度を検知する温度検知素子８が配置され
ている。この温度検知素子８は定着ローラ１の表面温度
を示す温度検知信号を出力し、該温度検知信号は不図示
の温度制御回路に与えられる。すると、温度制御回路は
温度検知信号に基づいて前記ヒータ４の動作をオンオフ
制御し、ヒータ４のオンオフ動作によって定着ローラ１
の表面温度が所定の温度に保持される。

【００２６】次に、前記定着ローラ１の離型層２のエレ
クトレット処理について説明する。

【００２７】エレクトレット処理を行うことができる材
料としては、例えばＰＥＡ（四フッ化エチレン−パーフ
ルオロアルキルビニルエーテル共重合体）、ＰＴＦＥ
（ポリ四フッ化エチレン）、ＦＥＰ（四フッ化エチレン
−六フッ化プロピレン共重合体）、ポリプロピレン、マ
イラ、シリコーン、エポキシ樹脂、ポリ−１−オレフィ
ン類、ポリスチレン、ポリアミド、ポリフッ化ビニリデ
ン、ポリビニルハライド、ポリアルキルメタクリレート
等の樹脂が挙げられるが、この中でも定着ローラや加圧
ローラの離型層として通常使用されるＰＴＦＥ、ＦＥ
Ｐ、ＰＦＡ等のフッ素樹脂を使用することが好ましい。

【００２８】上記材料をポリマーエレクトレット化する
製法としては、 （１）ポリマーを軟化点又はガラス転移温度間で加熱
し、これに直流高電圧を印加しながら冷却する方法。 （２）ポリマーをガラス転移温度以上に加熱してコロナ
荷電を行いながら冷却する方法。 （３）ポリマー表面に真空中で１０〜４０ｋＶの低エネ
ルギー電子線を照射する方法。 （４）ポリマーを高温度で強い静磁場を作用させながら
冷却する方法。 等が知られている。

【００２９】エレクトレット処理がなされた離型層を有
するローラの成形法としては、例えば押出成形又は射出
成形途中に前記製法を加えて樹脂フィルムに成形した
後、芯金に接着しても良く、或は予め芯金上に成形され
た樹脂塗膜に前記製法の処理を行っても良い。この際、
芯金上の離型層の膜厚は１０μｍ〜３００μｍ、好まし
くは３０μｍ〜２００μｍが望ましい。

【００３０】本実施の形態では、定着ローラ１の離型層
１０としてＰＦＡを用いた。即ち、芯金３の表面にディ
スパージョン塗装や粉体塗装等の通常の方法でＰＦＡを
塗膜した後、定着ローラ１を２５０℃で加熱しながら負
コロナ帯電（−５μＡ／ｃｍ² ）を２０分間行った後、
急速冷却する処理を５回繰り返してエレクトレット処理
された膜厚３０μｍのＰＦＡ離型層１０を得た。尚、本
実施の形態に係る定着ローラ１は弾性層を持たないが、
弾性層を持ちその上に離型層を持つ定着ローラを用いて
も良い。

【００３１】上記定着ローラ１を用いた定着装置（定着
装置（ｂ）とする）に、負極性を持つトナー像を担持し
た転写材Ｐを１０００枚通紙し、定着ローラ１及び加圧
ローラ５に付着したトナーのオフセット量を測定したと
ころ、表１に示すようにエレクトレット処理されたもの
はしないもの（定着装置（ａ）とする）に比べて著しく
オフセット量が減少している。これは、エレクトレット
処理によってＰＦＡの離型層１０が常に安定的に負に帯
電して負極性の電位となり、加圧ローラ５から定着ロー
ラ１の方向への電界が発生したため、負帯電性トナーが
付着しなくなったことによるものであると考えられる。

【００３２】次に、厚さ５０μｍのＰＦＡチューブを２
５０℃に加熱した後、３００Ｖの直流電圧を印加しなが
ら冷却する方法を何度か繰り返す方法によりエレクトレ
ット処理した後、図２に示すような離型層９を形成した
加圧ローラ５を作製した。そして、この加圧ローラ５を
定着装置に組み込み（定着装置（ｃ）とする）、同じ条
件でオフセット量を測定したところ、表１に示すように
オフセット量は更に減少していた。これは、加圧ローラ
５の表面が安定して正に帯電していたため、加圧ローラ
５から定着ローラ１の方向に向かう電荷の大きさが増し
たためであると考えられる。

【００３３】 ※電界の大きさが負の場合は逆向きの電界 ＜実施の形態２＞次に、本発明の実施の形態２を図３に
基づいて説明する。

【００３４】図３は実施の形態２に係る定着装置の概略
断面図であり、同図において、２５はエンドレスベルト
状フィルムから成る耐熱性ベルトであり、これは駆動ロ
ーラ２６と従動ローラ２７及び両ローラ２６，２７間の
下方にヒータ支持体２１に保持された加熱体２０との間
に巻装張設されている。

【００３５】従動ローラ２７は耐熱性フィルム２５のテ
ンションローラを兼ねており、耐熱性ベルト２５は駆動
ローラ２６の時計方向回転駆動に伴って時計方向に所定
の速度（即ち、不図示の画像形成部側から搬送されて来
る未定着トナー像Ｔを上面に担持した被加熱部材として
の転写材Ｐの搬送速度と同じ周速度）をもってシワや蛇
行及び速度遅れなく回転駆動される。

【００３６】加圧ローラ２８はシリコンゴム等の離型性
の良いゴム弾性層を有するローラであって、これは前記
耐熱性ベルト２５の下行側フィルム部分を挟ませて加熱
体２０の下面に対して付勢手段により例えば総圧４〜１
０ｋｇの当接圧をもって対向圧接させ、転写材Ｐの搬送
方向に順方向の反時計方向に回転する。

【００３７】又、加熱体２０は厚み１．０ｍｍ、幅１
０．０ｍｍ、長さ３５０ｍｍの良熱伝導体（例えばアル
ミナ、窒化アルミニウム等）の基板上に電気抵抗材料を
幅２．５ｍｍ、長さ３００ｍｍに塗工したものであり、
この電気抵抗材料に通電することによって熱エネルギー
を発生させる。

【００３８】更に、上記加熱体２０の基板の背面には、
温度検知手段としての温度センサ２９が装着されてお
り、この温度センサ２９には通電制御手段である不図示
の通電制御部が接続されている。尚、通電制御部は、画
像形成動作の実行中に加熱体２０の基板が所定の設定温
度（温調温度）になるように、温度センサ２９によって
検知された温度に応じて加熱体２０へ供給する電力を制
御するものである。

【００３９】ヒータ支持体２１は例えばＰＰＳ（ポロフ
ェニレンサルファイド）、ＰＡＩ（ポリアミドイミ
ド）、ＰＩ（ポリイミド）、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエ
ーテルケトン）、液晶ポリマー等の高耐熱性樹脂やこれ
らの樹脂とセラミクス・金属・ガラス等の複合材料等で
構成されている。

【００４０】回転駆動される耐熱性ベルト２５は繰り返
してトナー画像の加熱定着に供されるため、耐熱性と離
型性及び耐久性に優れた一般的には総厚１００μｍ以下
（好ましくは４０μｍ以下）の薄肉のものが使用され
る。例えばポリイミド、ポリエーテルイミド、ＰＥＳ、
ＰＦＡ等の耐熱樹脂の単層フィルム或は複合層フィルム
（例えば２０μｍ厚フィルム）の少なくとも画像当接面
側にＰＡＦ等のフッ素樹脂に前記方法を用いてエレクト
レット処理を施した離型性コート層を１０μｍ厚に施し
たもの等が使用される。

【００４１】而して、本実施の形態のようにエレクトレ
ット処理された離型性コート層を有する耐熱性ベルト２
５を使用することによってオフセットは大幅に低減され
た。このように本発明はベルトを用いた定着装置に対し
ても適用可能である。

【００４２】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明に
よれば、互いに圧接しながら回転する一対の回転体で転
写材を挟圧搬送するためのニップ部を形成し、該ニップ
部で前記転写材に形成されている未定着現像剤像を加熱
及び加圧することによって未定着現像剤像を前記転写材
に永久画像として定着させる定着装置において、前記回
転体の少なくとも一方に他方の回転体と接する離型層を
形成し、該離型層にエレクトレット処理を施したため、
バイアス電圧印加を行うことなく、転写材上に形成され
ている現像剤像を構成する現像剤が定着ローラ等の回転
体表面に転移するオフセット現象の発生を抑制すること
ができるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１に係る定着装置要部の構
成図である。

【図２】離型層をエレクトレット処理した加圧ローラの
拡大断面図である。

【図３】本発明の実施の形態２に係る定着装置の概略断
面図である。

【図４】従来の定着ローラ要部の構成図である。

【図５】従来の定着ローラ要部の構成図である。

【符号の説明】

１ 定着ローラ（回転体） ５ 加圧ローラ（回転体） ９，１０ 離型層 ２５ 耐熱性ベルト（回転体） ２８ 加圧ローラ（回転体） Ｐ 転写材

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 互いに圧接しながら回転する一対の回転
   体で転写材を挟圧搬送するためのニップ部を形成し、該
   ニップ部で前記転写材に形成されている未定着現像剤像
   を加熱及び加圧することによって未定着現像剤像を前記
   転写材に永久画像として定着させる定着装置において、 前記回転体の少なくとも一方に他方の回転体と接する離
   型層を形成し、該離型層にエレクトレット処理を施した
   ことを特徴とする定着装置。
2. 【請求項２】 前記離型層をエレクトレット処理された
   フッ素樹脂で構成したことを特徴とする請求項１記載の
   定着装置。