JP2002162857A

JP2002162857A - 定着装置

Info

Publication number: JP2002162857A
Application number: JP2000364545A
Authority: JP
Inventors: Yoshikazu Kuribayashi; 良和栗林
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2000-11-27
Filing date: 2000-11-27
Publication date: 2002-06-07

Abstract

(57)【要約】【課題】静電オフセットに起因する異常画像を防止した
定着装置を提供する。【解決手段】定着ローラ６０の芯金６２の露出部分６２
ａに、アースされた除電ブラシ６８を接触させた。ま
た、加圧ローラ８０にも、アースされた除電ブラシ８８
を接触させた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、トナーなどの現像
剤を用いて記録媒体に画像を形成する電子写真複写機や
電子写真プリンタなどの画像形成装置における、記録媒
体に転写されたトナー（像）を定着する定着装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来から電子写真方式を利用した画像形
成装置が広く使用されている。この電子写真方式の画像
形成装置を、図５を参照して説明する。

【０００３】図５は、電子写真方式を利用した従来の画
像形成装置の概略構成を示す模式図である。

【０００４】画像形成装置１０は、モータ（図示せず）
によって矢印Ａ方向に回転する感光ドラム１２を備えて
いる。この感光ドラム１２に対向して一次帯電器１４が
配置されており、この一次帯電器１４によるコロナ放電
によって感光ドラム１２が一様に帯電される。一様に帯
電された感光ドラム１２に、原稿（図示せず）に記載さ
れた画像の情報を担持する光（原稿反射光）１６が照射
されて静電潜像が形成される。

【０００５】原稿反射光１６が感光ドラム１２を照射す
る位置よりも感光ドラム１２の回転方向下流側には、静
電潜像を現像する現像器１８が配置されている。現像器
１８は、モータ（図示せず）によって矢印Ｂ方向に回転
する現像スリーブ１８ａを有している。この現像スリー
ブ１８ａから感光ドラム１２にトナー（現像剤）が供給
される。感光ドラム１２に形成された静電潜像が現像ス
リーブ１８ａに対向する位置に到達すると、この静電潜
像に現像スリーブ１８ａからトナーが供給され、感光ド
ラム１２にトナー像（現像像）が形成される。

【０００６】感光ドラム１２に形成されたトナー像の移
動速度に同期するタイミングでレジストローラ２０，２
０’が矢印Ｃ，Ｃ’方向に回転し、これにより、記録紙
などの記録媒体（図示せず）が転写領域２２に向けて搬
送される。レジストローラ２０，２０’を通過した記録
媒体は、転写上ガイド板２４と転写下ガイド板２６との
間を通過して転写領域２２に到達する。転写領域２２で
は、転写帯電器２８によって感光ドラム１２上のトナー
像が記録媒体に転写される。その後、感光ドラム１２の
表面層の電荷とは逆の電荷を分離帯電器３０によって記
録媒体に与え、これにより、記録媒体を感光ドラム１２
から分離する。

【０００７】転写領域２２よりも感光ドラム１２の回転
方向下流側には、ブレード３２を備えたクリーナ装置３
４が配置されている。このブレード３２によって、転写
後に感光ドラム１２に残留したトナーが掻き落とされ
る。

【０００８】クリーナ装置３４よりも感光ドラム１２の
回転方向下流側にはイレーサ３６が配置されており、こ
のイレーサ３６によって感光ドラム１２上の残電位が除
電される。一方、トナー像が転写された記録媒体は、記
録媒体を矢印Ｄ方向に搬送する搬送部３８によって定着
装置４０に搬送される。定着装置４０には、熱源が内蔵
された定着ローラ４２とこの定着ローラ４２に押し付け
られて従動回転する加圧ローラ４４が配置されている。
記録媒体は定着ローラ４２と加圧ローラ４４に挟持され
ながら搬送され、この搬送中に、定着ローラ４２の熱に
よってトナー像が記録媒体に定着する。その後、記録媒
体が機外に排出され、複写の１サイクルが終了する。

【０００９】ところで、上記した画像形成装置は、感光
ドラム１２の表面層の電荷とは逆の極性の電荷を分離帯
電器３０によって記録媒体に与え、この記録媒体を感光
ドラム１２から分離させる構成である。従って、分離帯
電器３０を通過した記録媒体はほとんど帯電していな
い。しかし、小径の感光ドラム１２を用いた画像形成装
置１０では、分離帯電器３０を使わずに感光ドラム１２
の曲率を利用して記録媒体を感光ドラム１２から分離さ
せるタイプがある。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】このタイプの画像形成
装置１０では、記録媒体が帯電したまま定着装置４０に
搬送される。加圧ローラ４４が絶縁性の場合、この加圧
ローラ４４に記録媒体の電荷が移動し、これらの表面が
帯電することがある。記録媒体上のトナー（像）の極性
とは逆の極性に加圧ローラ４４が帯電した場合、記録媒
体上のトナーの一部が定着ローラ４２に付着して静電オ
フセットが生じる。

【００１１】そこで、加圧ローラ４４の表面を導電性に
する技術が提案された。しかし、この技術でも、加圧ロ
ーラ４４の電気的影響からトナー像の輪郭部分が定着ロ
ーラ４２に付着することがある。このため、静電オフセ
ットを防止できず、画像に異常を生じることがある。

【００１２】本発明は、上記事情に鑑み、静電オフセッ
トに起因する異常画像を防止した定着装置を提供するこ
とを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明の定着装置は、所定の第１の抵抗値をもつ第１
表面層を有すると共に熱源が内蔵された定着ローラと、
前記第１の抵抗値よりも小さい第２の抵抗値をもつと共
に前記第１表面層に押し付けられる第２表面層を有する
加圧ローラとを備え、前記第１及び第２表面層に記録媒
体を挟持して搬送しながら該記録媒体にトナーを定着す
る定着装置において、（１）前記第１及び第２表面層と
もにアースされたものであることを特徴とするものであ
る。

【００１４】ここで、（２）前記第１表面層は、１０¹⁰
Ω以上１０¹²Ω以下の範囲内の前記第１の抵抗値をもつ
半導電性樹脂層からなるものであり、（３）前記第２表
面層は、１0⁴Ω以上１０ ⁶Ω以下の範囲内の前記第２の
抵抗値をもつ半導電性樹脂層からなるものであってもよ
い。

【００１５】また、（４）前記第１表面層は耐熱性のも
のであってもよい。

【００１６】さらに、定着装置は、（５）前記第１表面
層のうち記録媒体が接触しない非通紙部分に接触して該
第１表面層から電荷を除去する除電ブラシを備えてもよ
い。

【００１７】さらにまた、定着装置は、（６）前記除電
ブラシに電圧を印加する電源を備えてもよい。

【００１８】さらにまた、（７）前記加圧ローラは、円
柱状の芯金と、該芯金の外周面を覆う電気的絶縁性の円
筒状弾性層を有し、（８）前記第２表面層は、前記円筒
状弾性層の外周面を覆うものであってもよい。

【００１９】さらにまた、定着装置は、（９）前記第２
表面層のうち記録媒体が接触しない非通紙部分に接触し
て該第２表面層から電荷を除去する除電ブラシを備えて
もよい。

【００２０】さらにまた、定着装置は、（１０）前記加
圧ローラの芯金に接触して前記円筒状弾性層から電荷を
除去する、アースされた導電性の導電部材を備えてもよ
い。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の定着装置の実施形
態を説明する。

【００２２】図１と図２を参照して、本発明の定着装置
の第１実施形態を説明する。

【００２３】図１は、定着装置の第１実施形態を模式的
に示す側面図である。図２は、図１の定着装置を模式的
に示す斜視図である。

【００２４】定着装置５０には、記録媒体４８を挟持し
て搬送しながらこの記録媒体４８にトナー（像）４８ａ
を定着する定着ローラ６０と加圧ローラ８０が配置され
ている。定着ローラ６０は駆動源（図示せず）によって
矢印Ｅ方向に回転する。この回転に伴って、加圧ローラ
８０は矢印Ｆ方向に従動回転する。

【００２５】定着ローラ６０は、厚さが０．８５ｍｍの
アルミニウム製のパイプ状部材からなる良導電体の芯金
６２を有する。この芯金６２の外周面には、プライマ等
を介してＰＴＦＥやＰＦＡ等の離型性や耐熱性に優れた
樹脂層６４（表面離型層であり、本発明にいう第１表面
層の一例である）が被覆されている。この樹脂層６４は
厚さ２０μｍであり、内部には導電物質が添加されてい
る。この導電物質によって樹脂層６４の抵抗値は１０¹⁰
Ω以上１０¹²Ω以下の範囲内（本発明にいう第１の抵抗
値の一例である。）であり、樹脂層６４は半導電性の被
膜になっている。

【００２６】上記した芯金６２の内部には１本のハロゲ
ンヒータ６６が組み込まれている。また、芯金６２の長
手方向両端部には、樹脂層６４が被覆されていない露出
部分６２ａが形成されている。この露出部分６２ａは、
記録媒体が接触しない（通過しない）非通紙部分であり
露出している。露出部分６２ａには、アースされた除電
ブラシ６８が接触しており、この除電ブラシ６８は電荷
を大地に逃がす。従って、樹脂層６４に貯まった電荷は
芯金６２と除電ブラシ６８を経由して大地に逃げる。こ
のため、樹脂層６４はアースされていることとなる。

【００２７】加圧ローラ８０は、金属製の芯金８２の外
周面に厚さ５．４５ｍｍの電気的絶縁性のシリコンスポ
ンジゴム層８４（本発明にいう円筒状弾性層の一例であ
る）が被覆され、さらに、このシリコンスポンジゴム層
８４の外周面に厚さ５０μｍの表面離型層８６（本発明
にいう第２表面層の一例である）が被覆された構造にな
っている。この表面離型層８６は、カーボン（または酸
化亜鉛など）が含有した半導電性のＰＦＡからなるもの
であり、その抵抗値は、１0⁴Ω以上１０ ⁶Ω以下の範囲
内（本発明にいう第２の抵抗値の一例である。）であ
る。なお、シリコンスポンジゴムに代えてシリコンゴム
を用いてもよい。

【００２８】加圧ローラ８０の長手方向両端部は、記録
媒体が接触しない（通過しない）非通紙部分である。こ
の端部（表面離型層）８６には、アースされた除電ブラ
シ８８が接触しており、この除電ブラシ８８は電荷を大
地に逃がす。従って、シリコンスポンジゴム層８４に貯
まった電荷は表面離型層８６と除電ブラシ８８を経由し
て大地に逃げる。このため、シリコンスポンジゴム層８
４はアースされていることとなる。なお、芯金８２は加
圧ローラ８０の回転中心軸８３と一体的に形成されてい
る。

【００２９】上記した定着装置５０を用いて記録媒体を
定着する実験を行った。この結果を、表１に示す。ま
た、比較例として２種類の定着装置を用いた。一つの定
着装置は、加圧ローラ８０から除電ブラシ８８を取り除
いた（加圧ローラフロート状態であり加圧ローラはアー
スされていない）構造の定着装置である。その結果を表
２に示す（比較例１）。もう一つの定着装置は、加圧ロ
ーラ８０を絶縁体にして除電ブラシ８８を取り除いた
（加圧ローラフロート状態）構造の定着装置である。そ
の結果を表３に示す（比較例２）。

【００３０】この実験では、定着ローラ６０の樹脂層６
４の抵抗値を１０¹²Ωとし、加圧ローラ８０の表面離型
層８６の抵抗値を１０⁶ Ωとした。また、記録媒体４８
上のトナー像４８ａは負に帯電されているとする。

【００３１】

【表１】

【００３２】

【表２】

【００３３】

【表３】ここでは、プリント前半（一枚の記録媒体の先端半分位
を定着するとき）とプリント後半（一枚の記録媒体の後
端半分位を定着するとき）とにおける定着電位と加圧電
位を測定した。定着電位とは定着ローラ６０の電位をい
い、加圧電位とは加圧ローラ８０の電位をいう。また、
表中「紙間」とは、一枚目の記録媒体と次の記録媒体と
の間をいい、この紙間においても定着電位と加圧電位を
測定した。また、表中「変動」とは、プリント後半と紙
間との電位差をいう。さらに、定着を開始した直後（初
期）と５００枚の記録媒体を定着した後（耐久後）にお
いても上記の電位等を測定した。

【００３４】定着装置５０を用いた実験では、表１に示
すように、プリント前半においてもプリント後半におい
ても、また、初期でも耐久後でも、定着電位と加圧電位
はほとんど変化しない。このため、記録媒体４８上のト
ナー４８ａは加圧ローラ８０の側に引き付けられて定着
ローラ６０に移行しないので、静電オフセットは発生せ
ず、異常画像も無かった。

【００３５】これに対し、比較例１と比較例２では、プ
リント前半やプリント後半、及び初期や耐久後におい
て、加圧電位が大きく変動した。特に比較例２では、初
期において加圧電位が激しく変動した。このため、表２
と表３に示すように、比較例１と比較例２では静電オフ
セットが発生した。また、比較例２では、「紙間」にお
ける加圧電位が定着電位よりも低くなったので、次の記
録媒体の先端部分のトナーが定着ローラに付着して静電
オフセットが発生した。

【００３６】図３を参照して、定着装置の第２実施形態
を説明する。

【００３７】図３は、定着装置の第２実施形態を模式的
に示す側面図であり、図１に示す構成要素と同一の構成
要素には同一の符号が付されている。

【００３８】第２実施形態の定着装置９０の特徴は、除
電ブラシ８８と共に加圧ローラ８０の芯金８２と一体に
形成された回転中心軸８３に板ばね９２（本発明にいう
導電部材の一例である）を接触させている点にある。こ
の板ばね９２は、除電ブラシ８８と同様に、アースされ
ている。

【００３９】このように板ばね９２を介して回転中心軸
８３をアースすることにより、多くの記録媒体を通紙し
て電気的絶縁性のシリコンスポンジゴム層８４に貯まり
込んだ電荷が容易に除去される。従って、記録媒体を連
続して定着するときに加圧ローラ８０の電位が一瞬でも
高まることを防止できる。この結果、静電オフセットを
いっそう確実に防止でき、異常画像の発生を防止でき
る。

【００４０】図４を参照して、定着装置の第３実施形態
を説明する。

【００４１】図４は、定着装置の第３実施形態を模式的
に示す側面図であり、図１に示す構成要素と同一の構成
要素には同一の符号が付されている。

【００４２】第３実施形態の定着装置１００の特徴は、
除電ブラシ６８に電圧を印加する高圧電源１０２（本発
明にいう電源の一例である）を設置した点にある。この
理由を説明する。

【００４３】反転現像において負に帯電したトナーを用
いた場合、定着バイアスとして負電位を印加する。この
ときの負電位は、−１ｋＶから−７００ｋＶまでの範囲
内の値である。この場合、シリコンスポンジゴム層８４
の抵抗値が樹脂層６４の抵抗値よりも小さいので、加圧
ローラ８０の電位として、定着ローラ６０の電位よりも
５０Ｖ〜１００Ｖほど高い電位を維持させるためであ
る。また、定着ローラ６０の表面電位は、負に帯電した
トナーよりも負の側で電位が高いので、このトナーが定
着ローラ６０に静電的に付着しにくいようにするためで
ある。このように高圧電源１０２で設定できるので、静
電オフセットをいっそう確実に防止でき、異常画像の発
生を防止できる。

【００４４】

【発明の効果】以上説明したように本発明の定着装置に
よれば、定着ローラ及び加圧ローラ双方の表面層に記録
媒体が挟持されて搬送されているときに、記録媒体の電
荷がこれらの表面層に移動することがあるが、これらの
表面層はアースされているのでこれらの表面層に電荷が
貯まることはない。また、第１表面層がもつ第１の抵抗
値よりも第２表面層がもつ第２の抵抗値のほうが小さい
ので、２つの表面層には電位差が生じている。上記のよ
うに２つの表面層には電荷が貯まらないので、２つの表
面層の電位差は変わらずに一定である。この一定の電位
差によって記録媒体のトナーは加圧ローラに引き付けら
れるので、トナーが定着ローラには付着しない。これに
より、静電オフセットが防止されて異常画像も防止され
る。

【００４５】ここで、前記第１表面層は、１０¹⁰Ω以上
１０¹²Ω以下の範囲内の前記第１の抵抗値をもつ半導電
性樹脂層からなるものであり、前記第２表面層は、１０
⁴ Ω以上１０⁶ Ω以下の範囲内の前記第２の抵抗値をも
つ半導電性樹脂層からなるものである場合は、第１表面
層と第２表面層の間には、静電オフセットを防止するた
めの最適な電位差が生じる。

【００４６】また、前記第１表面層は耐熱性のものであ
る場合は、定着ローラの寿命が長くなる。

【００４７】さらに、前記第１表面層のうち記録媒体が
接触しない非通紙部分に接触して該第１表面層から電荷
を除去する除電ブラシを定着装置が備えた場合は、除電
ブラシを用いるので簡易な構成で第１表面層をアースで
き、また、除電ブラシは非通紙部分に接触するので、こ
の除電ブラシにはトナーや紙粉が付着しにくい。このた
め、除電ブラシは長期間にわたって安定して除電する性
能を保てるので、静電オフセットも長期間にわたって安
定して防止される。

【００４８】さらにまた、前記除電ブラシに電圧を印加
する電源を定着装置が備えた場合は、第１表面層の電位
を適宜に変更できるので、トナーが第１表面層にいっそ
う付着しにくくなり、いっそう確実に静電オフセットを
防止できる。

【００４９】さらにまた、前記加圧ローラは、円柱状の
芯金と、該芯金の外周面を覆う電気的絶縁性の円筒状弾
性層を有し、前記第２表面層は、前記円筒状弾性層の外
周面を覆うものである場合は、円筒状弾性層が第２表面
層を第１表面層に押し付けるので、記録媒体をいっそう
確実に挟持して搬送できる。

【００５０】さらにまた、前記第２表面層のうち記録媒
体が接触しない非通紙部分に接触して該第２表面層から
電荷を除去する除電ブラシを定着装置が備えた場合は、
除電ブラシを用いるので簡易な構成で第２表面層をアー
スでき、また、除電ブラシは非通紙部分に接触するの
で、この除電ブラシにはトナーや紙粉が付着しにくい。
このため、除電ブラシは長期間にわたって安定して除電
する性能を保てるので、静電オフセットも長期間にわた
って安定して防止される。

【００５１】さらにまた、前記加圧ローラの芯金に接触
して前記円筒状弾性層から電荷を除去する、アースされ
た導電性の導電部材を定着装置が備えた場合は、導電部
材が加圧ローラの円筒状弾性層から電荷を除去するの
で、複数の記録媒体を連続して定着するときに加圧ロー
ラの電位が一瞬でも高くなることを防げる。これによ
り、静電オフセットをいっそう確実に防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】定着装置の第１実施形態を模式的に示す側面図
である。

【図２】図１の定着装置を模式的に示す斜視図である。

【図３】定着装置の第２実施形態を模式的に示す側面図
である。

【図４】定着装置の第３実施形態を模式的に示す側面図
である。

【図５】電子写真方式を利用した従来の画像形成装置の
概略構成を示す模式図である。

【符号の説明】

５０，９０，１００定着装置６０定着ローラ６２，８２芯金６４樹脂層６８，８８除電ブラシ８０加圧ローラ８４シリコンスポンジゴム層８６表面離型層９２板ばね１０２高圧電源

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】所定の第１の抵抗値をもつ第１表面層を
有すると共に熱源が内蔵された定着ローラと、前記第１
の抵抗値よりも小さい第２の抵抗値をもつと共に前記第
１表面層に押し付けられる第２表面層を有する加圧ロー
ラとを備え、前記第１及び第２表面層に記録媒体を挟持
して搬送しながら該記録媒体にトナーを定着する定着装
置において、前記第１及び第２表面層ともにアースされたものである
ことを特徴とする定着装置。
【請求項２】前記第１表面層は、１０¹⁰Ω以上１０¹²Ω以下の範囲内の前記第１の抵抗値
をもつ半導電性樹脂層からなるものであり、前記第２表面層は、１０⁴ Ω以上１０⁶ Ω以下の範囲内の前記第２の抵抗値
をもつ半導電性樹脂層からなるものであることを特徴と
する請求項１に記載の定着装置。
【請求項３】前記第１表面層は耐熱性のものであるこ
とを特徴とする請求項１又は２に記載の定着装置。
【請求項４】前記第１表面層のうち記録媒体が接触し
ない非通紙部分に接触して該第１表面層から電荷を除去
する除電ブラシを備えたことを特徴とする請求項１，
２，又は３に記載の定着装置。
【請求項５】前記除電ブラシに電圧を印加する電源を
備えたことを特徴とする請求項４に記載の定着装置。
【請求項６】前記加圧ローラは、円柱状の芯金と、該
芯金の外周面を覆う電気的絶縁性の円筒状弾性層を有
し、前記第２表面層は、前記円筒状弾性層の外周面を覆うも
のであることを特徴とする請求項１から５までのうちの
いずれか一項に記載の定着装置。
【請求項７】前記第２表面層のうち記録媒体が接触し
ない非通紙部分に接触して該第２表面層から電荷を除去
する除電ブラシを備えたことを特徴とする請求項１から
６までのうちのいずれか一項に記載の定着装置。
【請求項８】前記加圧ローラの芯金に接触して前記円
筒状弾性層から電荷を除去する、アースされた導電性の
導電部材を備えたことを特徴とする請求項６又は７に記
載の定着装置。