JP2003076186A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 オフセット・尾引きの発生を防止すること。 【解決手段】 加圧ローラ表面給電方式の定着器におい
て、転写電流を補なう電流を印加すること。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真方式を用
いた画像形成装置に関わり、特に転写・定着手段に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】レーザプリンタ等、電子写真方式を用い
た画像形成装置において、ハロゲンランプ、板状抵抗体
等のヒータを加熱手段とし、加熱手段を内包したローラ
もしくはフィルムを、加圧ローラなどの加圧手段にて紙
を挟持加圧しつつ加熱定着する定着方式が一般的であ
る。

【０００３】図面を参照して画像形成装置と定着器につ
いて説明する。

【０００４】図２を参照して画像形成装置１００の動作
を説明する。

【０００５】図２において、２１はＯＰＣからなる感光
体ドラムであり、Ｒ１方向に回転する。２２は帯電ロー
ラであり、感光体ドラム２１を一様に帯電する。２３は
パソコン等より送られてきた画像情報により変調された
レーザー光であり、感光体ドラム２１上に画像に応じた
潜像を形成する。２４は感光体ドラム２１上の潜像を顕
画像化する現像器である。以上を一体化してプロセスカ
ートリッジ３３を形成する。

【０００６】２５は転写ローラであり、カセット３４よ
り給紙され、レジストローラ２８で感光体ドラム上の顕
画像と同期した紙Ｐに、ニップ部Ｎで顕画像を転写す
る。２７はクリーナであり、転写残りの現像剤をクリー
ニングするものである。

【０００７】紙Ｐ上の画像は定着器２６で永久画像とし
て定着され、排紙ローラ３１で機外に排出されるもので
ある。なお、図中、２９、３０は紙Ｐの搬送を補助する
搬送ガイドである。

【０００８】次に、図３を参照して定着器２６を説明す
る。定着ローラ２６１は鉄・アルミニウムなどの芯金２
６２の上に、ＰＥＡ・ＰＴＦＥなどの離型層２６３を被
覆している。加圧ローラ２６４は鉄・ステンレス芯金２
６５上にシリコーンスポンジなどの弾性層２６６上にカ
ーボン等の導電粒子を分散させたフッ素樹脂等の離型層
２６７を有し、加圧バネ２７２により定着ローラ２６１
に加圧されている。温度検知素子２６８によりヒータ２
７４を温調し、紙Ｐ上のトナーＴを定着する。なお、２
７３は入ロガイド、２６９は分離爪、２７０は排紙ガイ
ド、２７１は排紙ローラである。

【０００９】２７５は定着バイアス電源であり、芯金２
６２に接続している。これにより、トナー電荷と反発力
を生じさせ、トナーが定着ローラ表面に付着して後続画
像に欠陥を生じさせるオフセット現象を防止している。
なおここでは、トナーはマイナス極性である。

【００１０】２７６はダイオード素子であり、加圧ロー
ラ芯金とＧＮＤ間に、加圧ローラ芯金側がカソード、本
体ＧＮＤ側がアノードとなるように接続している。これ
により、加圧ローラ芯金電位がマイナスとならないよう
にし、定着ローラ表面と加圧ローラ芯金間に電位差を作
り、その電界によって記録材上から定着ローラヘのオフ
セット現象を防止している。

【００１１】また、離型層２６７は、上述したように一
定の抵抗値となるよう調整される。これは、記録材後端
が定着ローラから離れる瞬間に、記録材後端と定着ロー
ラ表面の間で発生する剥離放電電荷を、加圧ローラ表面
を介して本体ＧＮＤに落とすためである。

【００１２】次に、転写ローラ２５の電気制御について
述べる。

【００１３】転写ローラの抵抗は雰囲気環境の温湿度に
応じて変動しやすいことが知られており、転写ローラの
抵抗変動は転写不良、爆発飛び散り、紙跡などの発生を
誘発することが懸念されている。

【００１４】そこで、転写コーラの抵抗変動に起因する
転写不良や紙跡などの発生を防止するために、転写ロー
ラの抵抗値を測定し、その測定結果に応じて転写ローラ
に印加する転写電圧を適正に制御する「印加転写電圧制
御」が採用されている。

【００１５】このような印加転写電圧制御手段として、
特開平２−１２３３８５号公報に開示されたＡＴＶＣ制
御（Ａｃｔｉｖｅ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｖｏｌｔａｇｅ
Ｃｏｎｔｒｏｌ）がある。

【００１６】ＡＴＶＣ制御は、転写時転写ローラに印加
する電圧を最適化する手段であり、転写不良、紙跡の発
生を防止するものである。上記転写電圧は、画像形成装
置の前多回転工程中に転写ローラから感光ドラムに所望
の定電流電圧を印加し、その時の電圧値を保持すること
で転写ローラの抵抗を検知し、印字工程の転写時に転写
電圧としてその抵抗値に応じた定電圧を転写ローラに印
加している。

【００１７】以上説明した定着バイアス及び転写時に与
えられた紙電荷によって定着器におけるオフセット現象
を抑制しているわけである。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】以上のような構成の画
像形成装置においては、オフセット防止に対して一定の
効果を発揮するものの、本発明者による検討の結果、主
に高速機を用いて、低湿環境下で大量の連続プリントが
行われるという厳しい条件で使用した場合、オフセット
が発生する場合があることがわかった。

【００１９】これは、低湿環境下では紙が乾燥している
ので、定着ニップで定着ローラ表面・加圧ローラ表面・
トナー・転写電荷と絡み合った帯電が繰り返し行われた
とき、トナーを定着ローラ表面に引き寄せる帯電部分が
定着ローラ表面に形成されやすくなってしまっているこ
とにより生じているものである。

【００２０】従来例のような定着ニップ外からの電界印
加方法によれば、印可する電圧を大きくするという方法
が考えられるが、電源回路だけではなくリーク防止のた
め沿面距離を稼ぐ等メカ構成上も装置を大きくしなけれ
ばならないというデメリットがある。

【００２１】

【課題を解決するための手段】以上の様な問題を解決す
るために、本発明はなされた。

【００２２】すなわち、本発明は、転写電流をＩｔｒ、
除電電流をＩｅｌ、加圧ローラ表面電流をＩｐｒｅｓと
したとき、 Ｉｐｒｅｓ≧Ｉｔｒ もしくは、 Ｉｐｒｅｓ≧Ｉｔｒ−｜Ｉｅｌ｜ を満たすように構成したことを特徴とするものである。

【００２３】これは、転写時に与えられた紙電荷を定着
ニップでも維持できるようにし、これにより、上述した
厳しい環境下もオフセットの発生を防止できることが出
来る。

【００２４】

【発明の実施の形態】（第１の実施例）本発明の特徴と
するところを具体例を示して説明する。

【００２５】本実施例では、転写電流Ｉｔｒと同じかも
しくはそれより大きい電流を加圧ローラ表面に定電流印
加する構成を示す。

【００２６】図１は、本発明の実施例たる画像形成装置
１の主要部を示す概略図である。

【００２７】図１に示す画像形成装置１においては、従
来例として説明した図２で示す画像形成装置１００と構
成上はほぼ同じである。構成が同じものは同符号とし
た。

【００２８】図１において、２５１は転写ローラ２５に
転写電流を与える転写電源であり、上述したように環境
変動・転写ローラ２５の抵抗変動に応じてＡＴＶＣによ
り常に良好な転写電圧を与えここで、ＡＴＶＣは、転写
ローラ抵抗検知電流をＩ０＝６．０μＡとし、Ｉ０印加
時に得られる電圧をＶ０としたとき、転写電圧Ｖｔｒが Ｖ０≦２ｋＶの場合 Ｖｔｒ＝Ｖ０×１．７ ・・・ Ｖ０＞２ｋＶの場合 Ｖｔｒ＝Ｖ０×０．９＋１．５ｋＶ ・・・ となるように設定した。

【００２９】これは、低湿環境下では転写飛び散りを防
止し、高湿環境下ではＯＰＣメモリを防止することを考
慮したものである。

【００３０】２５２は転写電流Ｉｔｒモニター用の抵抗
であり、モニター値を電圧変換し後述する加圧バイアス
電源１３２へ入力する。ここで、２５２は１００ｋΩを
用いた。

【００３１】本実施例では、転写ローラ２５はφ８から
なる鉄に化学ニッケル処理した芯金上にＥＰＤＭを主成
分とする発泡スポンジを厚み５ｍｍ形成し、ローラ径φ
１８，ローラ硬度が２８度（アスカＣ４．９Ｎ加重時硬
度）となるようにした。この転写ローラ２５の電気抵抗
としては、φ３０のＡｌ円筒に総圧９．８Ｎで加圧し電
圧２ｋＶ印加したときの抵抗が、Ｎ／Ｎ（２３℃−６０
％ＲＨ）環境下では１×１０９Ω、Ｌ／Ｌ（１５℃−１
０％ＲＨ）環境下では１．０１×１０９Ω、Ｈ／Ｈ（３
２．５℃−８５％ＲＨ）環境下では７×１０８Ωとなる
ものを用いた。転写ローラ２５のＮ／Ｎ環境における印
加電圧に応じた抵抗値は図５に示した。

【００３２】図５には他に、転写ローラ抵抗検知電流Ｉ
０＝６．０μＡのカーブ、本画像形成装置で用いる転写
ローラ抵抗上限品、及び、下限品のＮ／Ｎ環境における
印加電圧に応じた抵抗値カーブ、上記、に従ったＡ
ＴＶＣ制御ライン、転写飛び散りＮＧライン、ＯＰＣメ
モリＮＧライン、２５μＡカーブ（後述）も示してあ
る。

【００３３】３６は除電針であり、厚み０．１ｍｍのＳ
ＵＳ板を、２ｍｍピッチで深さ３ｍｍの三角歯形状とな
るように構成している。この除電針先端は転写ニップか
ら紙搬送方向下流に１５ｍｍの位置となるようにしてい
る。３６１は除電針３６に電圧を印可している除電電源
であり、−１．２ｋＶの定電圧を印加している。

【００３４】定着器１２６は図４で示す構成のものを用
いる。具体的には以下のようなものを用いた。

【００３５】図４において、定着器１２６は、Ａ３（２
９７ｍｍ）幅を最大通紙サイズとする転写材を装置の通
紙中心を基準として搬送する中央基準の例であり、ヒー
タ２６０は１００Ｖ入力時に１ＫＷの定格出力がでるも
のを使用し、ヒータ配光は通紙基準に対してフラットな
分布になっている。定着ローラ２６１はアルミニウムを
芯金２６２とする直径４０ｍｍ、厚さ２．０ｍｍのロー
ラであり、表層には絶縁ＰＦＡの離型層２６３を被覆し
ている。加圧ローラ１２７はステンレス芯全１２８上に
絶縁シリコーンスポンジの弾性層１２９、表層に表面抵
抗１０＊＊５Ω（ＪＩＳ準拠測定法による）の半導電Ｐ
ＦＡの離型層１３０を有し、直径３０ｍｍ、製品硬度
（アスカＣ４．９Ｎ加重時硬度）５０ｇの物を用いてお
り加圧バネ２７２により２００Ｎの加圧力をかけること
で定着ローラ２６１どの間に５．０ｍのニップ幅を作る
ことができる。

【００３６】分離爪２６９は、長手方向に６個配置し
た。温度検知素子２６８は画像域外に設置している。こ
の構成においてＡ４横送りで２４枚／分のプリントを可
能にする。

【００３７】１３２は加圧バイアス電源であり、加圧ロ
ーラ１２７表面に導電ブラシ１３１を介してバイアスを
印加する。この加圧バイアス電源１３２は定電流値が可
変である定電流源であり、その定電流値は前述した転写
電流モニター電圧Ｖに応じて変えるものである。

【００３８】また、定着ローラ２６１の芯金２６２は接
地している。

【００３９】１３３は１０＊＊６Ω程度のゴムと化学ニ
ッケルメツッキした鉄芯からなっている排紙ローラであ
り、芯金は接地してある。紙を搬送するとともに、紙の
余分な電荷を除電している。

【００４０】トナーとしては、粉砕法による一成分磁性
現像剤を用いた。結着樹脂として、スチレンアクリルを
主成分としてポリプロピレン２重量部を混合させたも
の、磁性粒子としてマグネタイトを結着樹脂に対し１０
０重量部とした。また、トナーの流動性をあげるために
疎水処理されたシリカを１ｗｔ％外添した。トナーの平
均外径は、約７μｍであり、トリボは、−１０μｑ／ｇ
である。

【００４１】いま、以上のような構成において、画像形
成を行った。

【００４２】環境条件は、Ｎ／Ｎであり、通紙した紙に
キヤノンＰＢベーパーＡ４ ６４ｇ／ｍ²である。

【００４３】画像形成動作時、転写電源２５１は上述し
た様にＡＴＶＣを実施する。

【００４４】すなわち、転写電源２５１は、転写ローラ
２５に対して転写ローラ抵抗検知電流Ｉ０＝６．０μＡ
を出力する。そしてこのとき、図５で示すように転写ロ
ーラ２５の検知電圧Ｖ０は、３．３ｋＶと検知される。
この検知電圧Ｖ０は、Ｖ０＞２ｋＶであるので、上述
式に該当する。従って転写電圧Ｖｔｒは、Ｖｔｒ＝４．
４７ｋＶとなる。

【００４５】さて、この転写電圧Ｖｔｒを印加したとこ
ろ、転写電流Ｉｔｒモニター用の抵抗２５２では、６．
５μＡが流れ、抵抗２５２では、Ｖ＝０．６５Ｖが発生
した。

【００４６】この検知電圧Ｖ＝０．６５Ｖは、加圧バイ
アス電源１３２に伝えられる。そして、加圧バイアス電
源１３２では、検知電圧Ｖ＝０．６５Ｖの値に応じた加
圧バイアス電流Ｉｐｒｅｓを加圧ローラ１２７に印加す
る。ここでは上述してきたように、Ｉｐｒｅｓは６．５
μＡとなる。

【００４７】これにより、紙が定着ニップに到達したと
き転写位置にて与えられた転写電荷が減衰していたとし
ても、転写電荷と同極性の電荷が加圧ローラ表面にて補
完されることになるため、定着ローラ間でのオフセット
を防止することが出来るわけである。

【００４８】以上の説明においては、加圧バイアス電流
Ｉｐｒｅｓを転写電流Ｉｔｒと同じにする例を説明した
が、発明の原理に従えば、Ｉｐｒｅｓ≧Ｉｔｒであれば
よいことは明白である。

【００４９】（第２の実施例）第２の実施例では、転写
電流Ｉｔｒから除電電流Ｉｅｌを差し引いた電流を加圧
バイアスとして印加する構成を説明する。これは、静電
オフセットを防止しつつ、紙が定着ローラから分離しや
すくする構成である。

【００５０】図６は本発明の実施例たる画像形成装置１
１の主要部を示す概略図である。

【００５１】図６に示す画像形成装置１１においては、
第１の実施例で示す画像形成装置１と構成上はほぼ同じ
である。構成が同じものは同符号とした。画像形成装置
１との相違点は、除電電流Ｉｅｌモニター用の抵抗３６
３を加えたことである。これに伴い、除電電源は３６２
とした。３６３はモニター値を電圧変換し加圧バイアス
電源２３２へ入力する。ここで、３６２は１００ｋΩを
用いた。

【００５２】いま、第１の実施例と同様な条件にて画像
形成動作を実施した。

【００５３】第１の実施例と同様に、転写電流Ｉｔｒモ
ニター抵抗２５２では、６．５μＡが流れ、抵抗２５２
では、Ｖ１＝０．６５Ｖが発生した。またこのとき、除
電電流Ｉｅｌモニター抵抗３６３には、１μＡ流れ、Ｖ
２＝０．１Ｖが発生した。

【００５４】この検知電圧Ｖ１＝０．６５ＶとＶ２＝
０．１Ｖは、加圧バイアス電源２３２に伝えられる。そ
して、加圧バイアス電源２３２では、検知電圧Ｖ１及び
Ｖ２の値に応じた加圧バイアス電流Ｉｐｒｅｓ＝Ｉｔｒ
−｜Ｉｅｌ｜＝６．４μＡを加圧ローラ１２７に印加す
る。

【００５５】これにより、紙が定着ニップに到達したと
き転写・除電直後の紙電荷かに戻すことが出来るため、
定着ローラ間でのオフセットを防止することが出来る。
加えて、定着ニップにて必要以上の電荷を与えるのを制
限することが出来るため、紙の定着ローラ分離性を維持
できる。特に大径ローラを使う場合は有効である。

【００５６】（第３の実施例）第３の実施例では、加圧
バイアスとしてあらかじめ定めた定電流を印加する構成
を説明する。

【００５７】本発明の主旨たるところは、転写位置で紙
に与えられた転写電荷が定着器に到達する課程で失われ
るのを補うことにあるので、定電流値に条件が必要とな
る。それを図５を参照して説明する。

【００５８】図５において、第１の実施例で説明した内
容は省略する。本実施例で特に説明するところは、２５
μＡカーブである。このカーブとＡＴＶＣ制御ラインを
比較すると、転写ローラ抵抗上限品カーブと転写ローラ
下限品カーブとの間に挟まれた領域では、常にＡＴＶＣ
制御ラインよりも大きな電流値となっていることがわか
る。従って、本実施例においては、２５μＡを定電流加
圧バイアスとする。

【００５９】これにより、紙が定着ニップに到達したと
き転写・除電直後の紙電荷に戻すことが出来るため、定
着ローラ間でのオフセットを防止することが出来る。

【００６０】本実施例は、前記実施例に比べて簡単な構
成に出来るというメリットがある。

【００６１】（その他の実施例）以上の実施例では、熱
ローラ方式の定着器にて説明してきたが、定着方式にと
らわれるものではなく、定着ニップを形成し紙を挟持搬
送する定着器であればすべての方式に適用可能である。

【００６２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
転写時に与えられた紙電荷を定着ニップでも維持できる
ようにし、厳しい環境下もオフセットの発生を防止でき
ることが出来るという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１の実施例を説明する概略図

【図２】 画像形成装置の概略図

【図３】 従来の定着器の断面図

【図４】 本発明の定着器の断面図

【図５】 ＡＴＶＣを説明する図

【図６】 本発明の第２の実施例を説明する概略図

【符号の説明】

１ 画像形成装置 ２６ 定着器 ２５１ 転写電源 ３６１、３６２ 加圧バイアス電源 ２５２、３６３ 電流検知抵抗

フロントページの続き (72)発明者 楢原 隆史 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 小原 泰成 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 Ｆターム(参考） 2H033 AA09 BB03 BB05 BB28 BB29 BB30 BB34 CA26 2H035 AA04 AA06 AB02 AZ11 2H200 GB22 GB25 GB30 HA02 HB12 JA02 JA25 JA26 JA27 JA28 JA30 MA01 MA08 MB06 MC02 NA02 NA09 PB02 PB05

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 画像形成部で形成されたトナー像を記録
   材上に転写する転写手段と、未定着トナー像を担持した
   記録材を、定着ニップを構成し挟持搬送しながら加熱、
   加圧して前記記録材上にトナー像を定着させる定着手段
   とを備えた画像形成装置において、 該加圧手段表面に転写手段と同極性の電流を印加する手
   段を備え、 転写電流をＩｔｒ、加圧手段表面電流をＩｐｒｅｓとし
   たとき、 Ｉｐｒｅｓ≧Ｉｔｒ を満たすように構成したことを特徴とする画像形成装
   置。
2. 【請求項２】 画像形成部で形成されたトナー像を記録
   材上に転写する転写手段と、 転写手段後に記録材の電荷を除電する除電手段と、 未定着トナー像を担持した記録材を、定着ニップを構成
   し挟持搬送しながら加熱、加圧して前記記録材上にトナ
   ー像を定着させる定着手段とを備えた画像形成装置にお
   いて、 転写電流をＩｔｒ、除電電流をＩｅｌ、加圧手段表面電
   流をＩｐｒｅｓとしたとき、 Ｉｐｒｅｓ≧Ｉｔｒ−｜Ｉｅｌ｜ を満たすように構成したことを特徴とする画像形成装
   置。
3. 【請求項３】 加圧手段表面に印加する電流は定電流で
   あることを特徴とする請求項１又は２記載の画像形成装
   置。