JP2005062603A - Fixing device and image forming device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、未定着のトナー像を記録材に定着させるための定着装置及び、それを用いた電子写真方式の複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に関する。 The present invention relates to a fixing device for fixing an unfixed toner image on a recording material, and an image forming apparatus such as an electrophotographic copying machine, a printer, and a facsimile machine using the fixing device.
従来、電子写真方式の複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置には、記録材に形成されたトナー像を定着させるために定着装置が用いられている。 2. Description of the Related Art Conventionally, fixing devices are used for fixing toner images formed on recording materials in image forming apparatuses such as electrophotographic copying machines, printers, and facsimiles.
図10は電子写真プロセスを用いた画像形成装置の主要構成部(電子写真プロセス部付近)を示す概略構成図である。以下、図10を参照して、電子写真プロセスを簡単に説明する。 FIG. 10 is a schematic configuration diagram showing main components (near the electrophotographic process unit) of an image forming apparatus using an electrophotographic process. Hereinafter, the electrophotographic process will be briefly described with reference to FIG.
感光ドラム11は、図中矢印の方向に回転しており、電源70により発生されたバイアスを帯電ローラ12に印加することにより、その表面が均一に帯電される。レーザー露光装置13で出射・偏向されたレーザーは、反射ミラー14を介し、感光ドラム11上に照射され、不可視の静電潜像を形成させる。
The photosensitive drum 11 rotates in the direction of the arrow in the figure, and its surface is uniformly charged by applying a bias generated by the
トナー容器15には、現像剤であるトナーTが充填されており、そのトナーは現像ローラ16の回転により、適量が抽出され、現像ブレード17により適度に帯電される。
The
帯電されたトナーは、静電的な力を受け、感光ドラム11上の静電潜像上に付着し、可視のトナー像となる。このトナー像は、電源70’により、帯電されたトナーと逆極性の最適なバイアスを転写ローラ18に印加することで、記録材P上に静電転写される。
The charged toner receives an electrostatic force and adheres to the electrostatic latent image on the photosensitive drum 11 to form a visible toner image. The toner image is electrostatically transferred onto the recording material P by applying an optimum bias having a polarity opposite to that of the charged toner to the
転写されずに感光ドラム11上に残った転写残トナーは、クリーニングブレード19により、廃トナー容器20に収容され、表面をクリーニングされた感光ドラム11は、繰り返し次の画像形成プロセスに入る。
The untransferred toner remaining on the photosensitive drum 11 without being transferred is accommodated in the
また、トナー像が形成された記録材Pは、定着装置2によって加熱・加圧を受け、トナー像は記録材上に半永久的に定着される。 Further, the recording material P on which the toner image is formed is heated and pressurized by the fixing device 2, and the toner image is fixed semi-permanently on the recording material.
トナー像を定着させる際に、定着ニップは定着時は200℃弱の温度に達しており、通紙中は記録材の含有水分が常に蒸発して、蒸気が発生している。このため、加熱体近辺での水蒸気の発生によってトナー像の一部が定着ニップから搬送方向上流側に吹き飛ばされる現象が起こることがある。蒸気により吹き飛ばされたトナーは搬送方向上流側に0.1〜1mm程度ずれ、画像が尾を引いているように見えることから尾引きと呼ばれるひげ状の画像不良を引き起こす。この現象は特に横ライン画像で目立つ。 When fixing the toner image, the fixing nip reaches a temperature of less than 200 ° C. at the time of fixing, and the moisture contained in the recording material constantly evaporates and the vapor is generated during the sheet passing. For this reason, a phenomenon may occur in which a part of the toner image is blown away from the fixing nip to the upstream side in the conveyance direction due to the generation of water vapor in the vicinity of the heating body. The toner blown off by the steam is shifted by about 0.1 to 1 mm on the upstream side in the transport direction, and the image appears to have a tail, which causes a whisker-like image defect called tailing. This phenomenon is particularly noticeable in horizontal line images.
この尾引きを防止するため、例えば下記特許文献1などにあるように定着ローラ側をアースし、記録材Pと当接する電極に電圧を印加することにより、定着ローラと電極の間に記録材を介して電流を流す方式が考案されている。
In order to prevent this tailing, for example, as described in
また、下記特許文献2には、フィルム加熱方式を用いた定着装置において、定着フィルムに電圧を印加するとともに、記録材背面に当接する電極をアースして記録材を導通経路として定着フィルムから電流を流す方式も提案されている。 Further, in Patent Document 2 below, in a fixing device using a film heating method, a voltage is applied to the fixing film, and an electrode contacting the back surface of the recording material is grounded, and a current is supplied from the fixing film using the recording material as a conduction path. A flow method has also been proposed.
図11はそのようなフィルム加熱方式の定着装置の一例を示す概略構成図である。 FIG. 11 is a schematic configuration diagram showing an example of such a film heating type fixing device.
定着装置2において、6は横断面略半円樋形の耐熱性のフィルムガイド部材、5はこのフィルムガイド部材6の下面中央部に長手に沿って配設した低熱容量の平板状セラミックヒータ(加熱体)、4はこのセラミックヒータ5が取り付けられたフィルムガイド部材6に対してルーズに外嵌した、耐熱性樹脂の円筒型(エンドレス)の薄膜フィルム(定着フィルム)、3はフィルムガイド部材6の下側に配設され、押し上げばね等の加圧手段により常時押し上げ付勢されてフィルム4を挟んでセラミックヒータ5に圧接する加圧ローラである。即ちセラミックヒータ5と加圧ローラ3とがフィルム4を挟んで圧接して定着ニップ部Nを形成している。
In the fixing device 2,
定着フィルム4には、ブラシなどを介して高圧電源7から−600Vが印加されている。 A voltage of −600 V is applied to the fixing film 4 from a high voltage power source 7 via a brush or the like.
排紙ローラ対8は導電性を有し、排紙ローラの芯金等から直接アースされている。
The paper
セラミックヒータ5は不図示の通電系により通電されて発熱し、不図示の温調系により所定の定着温度に管理される。 The ceramic heater 5 is energized by an energization system (not shown) to generate heat, and is controlled to a predetermined fixing temperature by a temperature control system (not shown).
加圧ローラ3は不図示の駆動部により矢示の反時計方向に所定の周速度をもって回転駆動される。この加圧ローラ3の回転駆動により回転摩擦力で円筒型のフィルム4が定着ニップ部Nにおいてセラミックヒータ5の下面に密着してヒーター面を摺動しながらフィルムガイド部材6の外回りを矢示の時計方向に所定の周速度にて回転駆動される。
The pressure roller 3 is rotationally driven at a predetermined peripheral speed in a counterclockwise direction indicated by an arrow by a drive unit (not shown). The cylindrical film 4 is brought into close contact with the lower surface of the ceramic heater 5 at the fixing nip portion N by the rotational friction force by the rotational driving of the pressure roller 3, and the outer circumference of the
画像転写を受けて定着装置2へ搬送された記録材Pは入口側ガイド23で案内されて、温度制御されたセラミックヒータ5と回転加圧ローラ3の定着ニップ部Nの回転駆動状態の円筒型フィルム4と加圧ローラ3との間に進入して、フィルム4を介してセラミックヒータ5の下面に密着し、フィルム4と一緒の重なり状態で定着ニップ部Nを搬送通過していく。
The recording material P which has received the image transfer and is conveyed to the fixing device 2 is guided by the
この定着ニップ部Nを搬送通過していく過程で、記録材P上の未定着トナー画像がセラミックヒータ5の熱をフィルム4を介して受けて加熱され画像の加熱定着がなされる。 In the process of passing through the fixing nip N, the unfixed toner image on the recording material P is heated by receiving the heat of the ceramic heater 5 through the film 4 and the image is heated and fixed.
定着ニップ部Nを通った記録材Pは回転するフィルム4の面から分離して排紙ガイド24・排紙ローラ8を経由して装置外へ出力される。
The recording material P that has passed through the fixing nip N is separated from the surface of the rotating film 4 and is output to the outside of the apparatus via the
この時、記録材Pが排紙ローラ8に接触することで、定着フィルム4から記録材Pを介して排紙ローラ8、続いてアースまでの電流導通経路ができ、定着フィルム4からこの経路に電流が流れる。すると、定着フィルム4と記録材Pの間にトナーを記録材P上に強く保持するような力が働き、トナーが水蒸気で吹き飛ばされることを防止できる。
At this time, when the recording material P comes into contact with the
また、この構成では、記録材が当接部材と定着ニップにまたがっているときのみ電流が流れ、またがっていないときには流れないため、定着フィルムに電圧を印加することによって生じる表面離型層の劣化を軽減できる。
上記従来の定着装置では、記録材を電流導通経路として利用しているため、記録材の抵抗値によって流れる電流値が大きく変化する。例えば、高湿環境において紙などの記録材の含水分量が多い状態では記録材の抵抗値が低くなるため、それだけ電流値が大きくなり、また低湿環境などで記録材の抵抗値が高いと、ほとんど電流は流れなくなる。 In the above conventional fixing device, since the recording material is used as a current conduction path, the value of the flowing current varies greatly depending on the resistance value of the recording material. For example, when the moisture content of a recording material such as paper is high in a high humidity environment, the resistance value of the recording material is low, so that the current value increases accordingly, and if the resistance value of the recording material is high in a low humidity environment, it is almost Current stops flowing.
ところで、トナーが水蒸気によって吹き飛ばされる尾引き現象は、紙が水分を多く含むほど顕著であり、逆に乾燥していれば水蒸気の発生がないためほとんど目立たない。これに対して、上記のような記録材を電流導通経路として利用する構成では、導通経路に流れる電流値が大きいほどトナーを記録材上に押し付ける力が強くなるため、尾引きの防止効果は高くなる。 By the way, the tailing phenomenon in which the toner is blown away by water vapor becomes more conspicuous as the paper contains more water, and conversely, if the paper is dried, there is no generation of water vapor, so that it is hardly noticeable. On the other hand, in the configuration in which the recording material as described above is used as the current conduction path, the force for pressing the toner onto the recording material increases as the current value flowing through the conduction path increases. Become.
したがって、上記のように記録材の抵抗による電流値の変化は、紙の水分量と電流値の関係において理想的な作用をもたらしている。すなわち、紙の水分量が多い時は電流が多く流れて尾引き防止効果を高め、逆に紙の水分量が少ない時は電流が少ないが、もともと尾引きの発生は軽微であるため問題とはならない。 Therefore, the change in the current value due to the resistance of the recording material as described above has an ideal effect on the relationship between the moisture content of the paper and the current value. That is, when the amount of moisture in the paper is large, a large amount of current flows and the effect of preventing tailing is enhanced. Conversely, when the amount of moisture in the paper is small, the amount of current is small, but since the occurrence of tailing is slight, Don't be.
しかし、記録材の抵抗値は、記録材の含水分量だけで決まるものではなく、記録材の材質などにも依存する。また、電流が多く流れすぎると、これによってオフセットが悪化するという問題があった。 However, the resistance value of the recording material is not determined only by the moisture content of the recording material, but also depends on the material of the recording material. In addition, if too much current flows, there is a problem that the offset deteriorates.
導通経路に流れる電流が大きくなることによってオフセットを悪化するメカニズムは未だ完全に解明されていはいないが、以下のような可能性があると考えられる。 Although the mechanism that deteriorates the offset by increasing the current flowing through the conduction path has not yet been completely clarified, it is considered that there is the following possibility.
電流はアースから記録材を介して定着フィルムに流れるが、この電流の方向は、記録材の背面にトナーと逆極性のプラス電荷を誘起し、トナーを記録材に保持するものである。しかしこの電流値が大きすぎると、本来マイナスに帯電しているトナーをプラスに反転させて帯電させてしまい、電源からマイナスのバイアスを印加されている定着フィルムに付着させやすくしてしまうと考えられる。トナーの帯電量には、ばらつきがあるが、特に帯電量の少ないトナーから上記のプラスへの反転がおこっていく。したがって、電流が大きくなるほどオフセットが悪化していくのである。 The current flows from the ground to the fixing film through the recording material. The direction of the current induces a positive charge having a polarity opposite to that of the toner on the back surface of the recording material, and holds the toner on the recording material. However, if this current value is too large, the negatively charged toner will be reversed and charged, and it will be easy to adhere to the fixing film to which a negative bias is applied from the power source. . Although the charge amount of the toner varies, the reversal from the toner having a particularly small charge amount to the above-described plus occurs. Therefore, the offset becomes worse as the current increases.
したがって、従来の定着装置では記録材が吸湿して抵抗が下がるほど電流が多く流れるため、過度に湿度の高い環境では、オフセットのレベルが悪化してしまう恐れがあるという問題を生じる。 Therefore, in the conventional fixing device, since the current flows as the recording material absorbs moisture and the resistance decreases, there arises a problem that the offset level may be deteriorated in an excessively high humidity environment.
したがって、本願発明の目的は、上記技術的課題を解決し、尾引きを有効に防止するとともに、オフセットの悪化を防止することができる定着装置及び画像形成装置を提供することである。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a fixing device and an image forming apparatus capable of solving the above technical problems, effectively preventing tailing and preventing offset deterioration.
本発明に従う定着装置は、シート状の記録材に担持された未定着トナーと接する回転体と、前記回転体と前記記録材を挟持するためのニップを形成する加圧部材と、前記ニップで前記回転体を介して前記記録材に熱を供給する加熱体と、前記ニップとは異なる位置で前記記録材に当接する当接部材と、前記記録材を介して前記回転体と前記当接部材の間に電流を流すべく、前記回転体および前記当接部材の少なくともどちらか一方に印加すべき電圧を発生する電圧発生回路と、前記記録材を介して前記回転体と前記当接部材の間に流れる電流を制限する制限回路とを有することを特徴とする。 The fixing device according to the present invention includes a rotating member that contacts unfixed toner carried on a sheet-like recording material, a pressure member that forms a nip for sandwiching the rotating member and the recording material, and the nip A heating member that supplies heat to the recording material via a rotating member, an abutting member that abuts the recording material at a position different from the nip, and the rotating member and the abutting member via the recording material. A voltage generating circuit for generating a voltage to be applied to at least one of the rotating body and the contact member in order to pass a current between the rotating body and the contact member via the recording material. And a limiting circuit that limits a flowing current.
また、本発明に従う画像形成装置は、シート状の記録材にトナー像を形成する像形成手段と、記録材上の形成された未定着トナー像を定着するための定着手段とを有し、前記定着手段は、記録材に担持された未定着トナーと接する回転体と、前記回転体と前記記録材を挟持するためのニップを形成する加圧部材と、前記ニップで前記回転体を介して前記記録材に熱を供給する加熱体と、前記ニップとは異なる位置で前記記録材に当接する当接部材と、前記記録材を介して前記回転体と前記当接部材の間に電流を流すべく、前記回転体および前記当接部材の少なくともどちらか一方に印加すべき電圧を発生する電圧発生回路と、前記記録材を介して前記回転体と前記当接部材の間に流れる電流を制限する制限回路とを有することを特徴とする。 The image forming apparatus according to the present invention includes an image forming unit that forms a toner image on a sheet-shaped recording material, and a fixing unit that fixes an unfixed toner image formed on the recording material, The fixing unit includes a rotating body that contacts the unfixed toner carried on the recording material, a pressure member that forms a nip for sandwiching the rotating body and the recording material, and the nip through the rotating body. A heating body that supplies heat to the recording material, a contact member that contacts the recording material at a position different from the nip, and a current to flow between the rotating body and the contact member via the recording material. A voltage generation circuit for generating a voltage to be applied to at least one of the rotating body and the contact member, and a restriction for limiting a current flowing between the rotating body and the contact member via the recording material And a circuit.
好適には、前記電圧発生回路は前記回転体に電圧を印加するとともに、前記当接部材は電流上限値の制限回路を介して接地される。 Preferably, the voltage generation circuit applies a voltage to the rotating body, and the contact member is grounded via a current upper limit circuit.
好適には、前記当接部材に電圧が印加されているとともに、前記回転体は電流上限値の制限回路を介して接地される。 Preferably, a voltage is applied to the contact member, and the rotating body is grounded via a current upper limit circuit.
本発明によれば、定着フィルムまたは定着ローラ等の回転体と、導電性の排紙ローラやガイド等の記録材への当接部材との少なくともどちらか一方に電圧を印加して、記録材が通過することにより記録材を介して両者間に電流が流れる定着装置において、電圧を印加する電源からアースまでの導通経路の間に電流の上限値を制限する電流リミッタを配置する。 According to the present invention, a voltage is applied to at least one of a rotating member such as a fixing film or a fixing roller and an abutting member for a recording material such as a conductive paper discharge roller or a guide, so that the recording material is In the fixing device in which a current flows between the two through the recording material by passing, a current limiter for limiting an upper limit value of the current is disposed between a conduction path from a power source to which a voltage is applied to the ground.
このような構成によって、定着フィルムまたは定着ローラから記録材を介して電流が流れることにより、フィルムまたは定着ローラと記録材との間に電圧降下が生じ、発生する電界がトナー保持力として働き、このトナー保持力が定着ニップで発生する蒸気の圧力等に打ち勝って尾引きと呼ばれるトナー飛散を防止することができるとともに、その一方で、記録材の抵抗が低くても電流リミッタによって、ある値以上には電流が流れないため、電流が流れすぎることによって発生するオフセットの悪化を防止することができる。 With such a configuration, when a current flows from the fixing film or the fixing roller through the recording material, a voltage drop occurs between the film or the fixing roller and the recording material, and the generated electric field functions as a toner holding force. The toner holding force overcomes the pressure of the vapor generated at the fixing nip and prevents toner scattering called tailing. On the other hand, even if the recording material resistance is low, the current limiter increases the value above a certain value. Since no current flows, offset deterioration caused by excessive current flow can be prevented.
そして、本構成では記録材が当接部材と定着ニップにまたがっているときのみ電流が流れ、またがっていないときには流れないため、定着ローラまたは定着フィルム等に電圧が印加されることによって生じる表面離型層の劣化を軽減することができる。 In this configuration, since the current flows only when the recording material straddles the contact member and the fixing nip and does not flow when the recording material does not straddle, the surface release caused by applying a voltage to the fixing roller or the fixing film is performed. Deterioration of the layer can be reduced.
(実施例1)
図1は本発明の実施形態の一例を示したフィルム加熱方式の定着装置の概略断面図である。まず、図1を参照して本発明の実施形態の一例である定着装置の構成を説明する。
(Example 1)
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a film heating type fixing device showing an example of an embodiment of the present invention. First, the configuration of a fixing device as an example of an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
加熱体5はフィルムガイド6の下面長手に沿って断熱支持されている。定着フィルム4は加熱体5が取り付けられているフィルムガイド6に外嵌させた円筒状の耐熱性フィルムである。
The heating element 5 is supported by heat insulation along the length of the lower surface of the
加圧ローラ3は不図示の加圧機構により所定の当接圧をもって、加熱体5との間にフィルム4を挟んで圧接ニップ部(定着ニップ部)Nを形成し、且つフィルム4を回転駆動させる駆動ローラを兼ねている。この加圧ローラ3の回転駆動による該ローラ外面とフィルム外面との摩擦力でフィルム4に回転力が作用し、該フィルム4が加熱体5の表面に圧接摺動しつつ矢示の時計方向に回転駆動される。 The pressure roller 3 forms a pressure nip (fixing nip) N by sandwiching the film 4 with the heating body 5 with a predetermined contact pressure by a pressure mechanism (not shown) and rotationally drives the film 4. It also serves as a driving roller. The rotational force acts on the film 4 by the frictional force between the outer surface of the roller and the outer surface of the film due to the rotational driving of the pressure roller 3, and the film 4 slides in pressure contact with the surface of the heating element 5 in the clockwise direction indicated by the arrow. Driven by rotation.
フィルムガイド6はPPS(ポリ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ックス、金属、ガラス等との複合材料などで構成できる。
The
また、加熱体5は、定着フィルム4もしくは被加熱材としての記録材Pの搬送方向に対して直角方向を長手とする細長の耐熱性・絶縁性・高熱伝導性のヒーター基板5a、該基板5aの表面側の短手方向中央部に基板長手に沿って形成具備させた通電発熱抵抗体5b、通電発熱抵抗体5bの給電用電極(不図示)、通電発熱抵抗体5bを形成した加熱体表面を保護させた耐熱性オーバーコート層5c、基板裏面側に具備させた、加熱体温度を検知するサーミスタ等の温度検知素子10等からなる全体に低熱容量の線状加熱体(セラミックヒータ)である。
The heating body 5 includes an elongate heat-resistant / insulating / high-heat-conducting
ヒーター基板5aは、例えば、アルミナや窒化アルミニウム等の厚み1mm・幅10mm・長さ240mmのセラミック等である。通電発熱抵抗体5bは、例えば、Ag/Pd(銀パラジウム)、RuO2、Ta2N等の電気抵抗材料をスクリーン印刷等により、厚み約10μm、幅1〜3mmの線状もしくは細帯状に塗工して形成したものである。
The
給電用電極はAg等のスクリーン印刷パターン層である。オーバーコート層5cは、例えば、約10μm厚の耐熱性ガラス層である。 The power feeding electrode is a screen printing pattern layer such as Ag. The overcoat layer 5c is a heat-resistant glass layer having a thickness of about 10 μm, for example.
加熱体5は、通電発熱抵抗体5bの電極(不図示)に対して給電することにより該通電発熱抵抗体5bが長手全長にわたって発熱し、速やかに昇温する。その昇温が温度検知素子10で検知されて、像加熱時、この温度検知素子10の温度が所定の設定温度に維持されるように発熱抵抗体5bへの通電がコントロールされる。
When the heating element 5 is supplied with power to an electrode (not shown) of the
すなわち、温度検知素子10の出力信号はA/Dコンバータ27を介してCPU28に入力される。CPU28はこの入力信号に基づき、ACドライバー29を介して加熱体としての加熱体5の発熱抵抗体5bへの供給電力を制御し、加熱体5の温度を所定の温度になるように温調する。
That is, the output signal of the
CPU28による加熱体5の加熱動作の制御としては、発熱抵抗体5bに通電される交流バイアスの振幅或いは周期等を温度検知素子10の検知温度に応じて切り換えるという制御の他に、任意の一定時間に亘る外部電源から発熱抵抗体5bへの通電量を調整するという制御、所謂、位相制御或いは波数制御が行われている。特に、波数制御は、通電に付随するノイズの発生が位相制御に比べて少ないという利点を有していることから、本実施例の加熱装置においては、加熱体5の加熱動作の制御として、波数制御が採用されている。
As control of the heating operation of the heating element 5 by the
定着フィルム4は熱容量を小さくしてクイックスタート性を向上させるために、フィルム膜厚は100μm以下、好ましくは70μm以下20μm以上の耐熱性・離型性・強度・耐久性・可撓性のある複合層フィルムである。定着フィルム4は3層構造になっており、内側から順に基層41、プライマー層42、表面離型層43が形成されている。
The fixing film 4 has a heat resistance, releasability, strength, durability, and flexibility of a film thickness of 100 μm or less, preferably 70 μm or less and 20 μm or more in order to reduce heat capacity and improve quick start performance. It is a layer film. The fixing film 4 has a three-layer structure, and a
基層41は定着フィルム4のねじれ強度、平滑性などの機械的特性を担う層であり、例えば、ポリイミド、ポリアミドイミド、PEEK、PES、PPS等を厚み50μmの円筒状に成型したものである。
The
導電プライマー層42は、基層41のポリイミドと表面層43の接着を確保するとともに、定着フィルム4全体に印加バイアスを伝達するための層であり、フィルム端部では導電層を露出させて給電部とし、これに導電ブラシ等を接触させて電源7からバイアスを印加する。
The
高圧電源7による印加バイアスはトナーの帯電電荷と同極性である。本実施例では、トナーはマイナスの帯電極性を示すことから、定着フィルム4に印加される電圧もマイナスであり、−600Vである。 The bias applied by the high voltage power supply 7 has the same polarity as the charged charge of the toner. In the present embodiment, since the toner exhibits a negative charge polarity, the voltage applied to the fixing film 4 is also negative and is −600V.
表面離型層43は、被記録材との摺擦に耐え、トナーが付着しないように高離型性が要求されるため、膜厚10〜20μmの離型性の良いPTFE、PFA、FEP等のフッ素樹脂に抵抗値調整剤として電子導電性のカーボンブラックや、イオン導電性の有機リン塩、5酸化アンチモン、K4TiF6等を分散させて1×108Ωcm〜1×1014Ωcmの比較的高抵抗で、さまざまな画像不良を引き起こさないよう最適な抵抗値と膜厚になるように設計されている。
Since the
加圧部材である加圧ローラ3は、アルミ、鋳鉄などで作られる芯金3aをシリコーンゴムなどの耐熱性がある絶縁の弾性体3bで覆い、さらに表層3cとしてトナーとの離型性があるフッ素樹脂等をコーティングもしくはチューブ状に成型して被覆している。
The pressure roller 3 as a pressure member covers a cored
また、表層3cは電気的にフロートにしてある。
The
8は排紙ローラであり、排紙コロ9と圧接することで排紙ローラ対を形成している。
A
排紙ローラ8は定着ニップNの下流側に位置する記録材排出手段であるとともに、これを導電化することで電極としての機能を持たせてあり、芯金8aと、この周囲にシリコーンゴム等の高耐熱材にカーボンを分散したローラ部8bを形成してなる。ローラ部8bは十分な導電性を有する必要があるが、カーボン量を増やしすぎるとローラの表面性が落ち、トナーによる汚れ等の問題が発生するため、カーボンとシリコーンゴムの配合比率は1:1としている。
The
排紙ローラ芯金8aは導通経路により電流リミッタ1を介してアースされている。
The paper discharge roller core 8a is grounded via the
上記構成において、加圧ローラ3の回転駆動が開始され、また加熱体5が所定温度に立ち上がった後、不図示の像形成手段部から定着装置2へ搬送された記録材Pは、入り口ガイド23に案内され、定着ニップ部Nの定着フィルム4と加圧ローラ3との間に導入されて定着フィルム4と共に挟持搬送されることにより、加熱体5の熱が定着フィルム2を介して記録材Pに付与され記録材P上の未定着顕画像Tが記録材P面に加熱定着される。
In the above configuration, after the rotation driving of the pressure roller 3 is started and the heating body 5 rises to a predetermined temperature, the recording material P conveyed from the image forming unit (not shown) to the fixing device 2 is supplied with the
この際、記録材Pが排紙ローラ8位置を通過する前は、定着フィルムに−600Vのバイアスを印加していても、導通経路がないため電流は流れない。やがて記録材Pは排紙ガイド24に案内されて、その先端が排紙ローラ8に達すると、定着フィルム4から記録材P、排紙ローラ部8b、芯金8a、電流リミッタ1、アースの順で導通経路ができる。
At this time, before the recording material P passes the position of the
故に、定着フィルム4に印加されたバイアスによりマイナス電荷が定着フィルム4から記録材Pを伝わり、排紙ローラ8から電流リミッタ1を介してアースに流れる。
Therefore, a negative charge is transmitted from the fixing film 4 to the recording material P by the bias applied to the fixing film 4, and flows from the
導通経路ができて電流が流れると、定着フィルム4の表面離型層43において、プライマ−層42と接している内面側と、定着ニップ部Nにて記録材Pに接している表面側の間で電圧降下による電圧が生じ、この電圧により生じた電界がマイナス電荷をもつトナーTに対して記録材Pの表面方向に働く拘束力を発生させる。この拘束力によりトナーTが記録材に押し付けられ、尾引きを防止する。拘束力は表面離型層43の抵抗値が高いほど、かつ流れる電流が多いほど大きくなる。
When a conduction path is formed and a current flows, in the
表面離型層43の抵抗値が低くても電流値は多くなるが、これは表面離型層に生じる電圧が小さくなるため、尾引き防止効果は高まることはなく、むしろ低下する。したがって、尾引き防止のためには表面離型層43の抵抗値と流れる電流のバランスを考慮して印加電圧を設定しなくてはならず、本実施例では−600Vに設定している。
Even if the resistance value of the
この際、電流値に影響を与えるものは、印加電圧と表面離型層43の抵抗値の他に記録材Pの抵抗値があり、記録材の抵抗値が高いほど電流値が小さくなる。このため上記の設定は、抵抗値が低くはなく比較的電流が流れづらい記録材をベースに、尾引きが防止できるようにしたものである。したがって、記録材の抵抗値がより低い場合には、より多くの電流が流れて尾引き防止効果は高まる。その一方で電流が流れすぎると、オフセットが悪化するのは前記した通りである。
At this time, what affects the current value is the resistance value of the recording material P in addition to the applied voltage and the resistance value of the
電流の増加による尾引き防止という点では、電流値がある程度の大きさになると、記録材の含水分量が多くなり水蒸気量が増えても、それに対してリニアに電流を増やさなくても十分に尾引きを防止できるようになる。したがって、本実施例では導通経路に電流リミッタ1を配しており、必要以上に電流が流れてオフセットを悪化させることを防止している。
In terms of preventing tailing due to an increase in current, if the current value reaches a certain level, the moisture content of the recording material increases and the amount of water vapor increases. Pulling can be prevented. Therefore, in this embodiment, the
本実施例では、電流リミッタ1は5μAまではそのまま電流が流れ、5μAを越えると作動する。
In this embodiment, the
図2にこの電流リミッタ1の回路構成の一例を示す。
FIG. 2 shows an example of the circuit configuration of the
R1、R2、R3は抵抗、Tr1、Tr2はトランジスタ、Vs、Vp、Vbe2はそれぞれの箇所での電圧、Iは電流である。 R1, R2, and R3 are resistors, Tr1 and Tr2 are transistors, Vs, Vp, and Vbe2 are voltages at their respective locations, and I is a current.
R1は、I≧5μAになると、Vs>Vbe2(≒0.7)となるように設定してある。 R1 is set to satisfy Vs> Vbe2 (≈0.7) when I ≧ 5 μA.
通常、I≦5μAでは、Tr1がオンし、電流Iを抵抗R1に流す。 Normally, when I ≦ 5 μA, Tr1 is turned on and current I flows through the resistor R1.
I>5μAになると、VsがVbe2以上になり、Tr2がオンして、Tr1をオフし、電流Iを流さなくなり、代わりに、5μAの定電流を引く(波線内部が定電流回路)。 When I> 5 μA, Vs becomes equal to or higher than Vbe2, Tr2 is turned on, Tr1 is turned off, current I does not flow, and instead a constant current of 5 μA is drawn (the inside of the wavy line is a constant current circuit).
Tr1がオフしたことにより、Vs≦Vbe2になると、Tr2がオフし、再度Tr1がオンし、電流Iを流す。 When Vs ≦ Vbe2 because Tr1 is turned off, Tr2 is turned off, Tr1 is turned on again, and current I flows.
以上の動作を繰り返すことにより、5μA以上の電流を流さない回路となる。 By repeating the above operation, a circuit that does not flow a current of 5 μA or more is obtained.
本実施例では加圧ローラ3の表面はフロートであり、導通経路として確実に作用するものは上記の電流リミッタを介したものしかなく、電流値を常に5μA以下に制御することができる。 In the present embodiment, the surface of the pressure roller 3 is a float, and the only one that reliably acts as a conduction path is through the current limiter, and the current value can always be controlled to 5 μA or less.
電流リミッタ1は、接触電極としての排紙ローラ8とアースの間に配置しているが、図3のように電源7と定着フィルム4の間に配置してもよい。
The
なお、本実施例では導電性の排紙ローラを接触電極と兼用して導通経路を形成したが、図4に示すように排紙口に金属もしくはカーボンを分散した樹脂等の導電部材で成型した排紙ガイド24を配置し、これを接触電極として用いることも可能である。
In this embodiment, a conductive paper discharge roller is also used as a contact electrode to form a conduction path. However, as shown in FIG. 4, the paper discharge port is molded with a conductive member such as a resin in which metal or carbon is dispersed. It is also possible to dispose the
あるいは図5に示すように、排紙口に、アルミ基板に導電性の繊維を植毛処理した導電ブラ25を配置して、導電性繊維の先端が記録材Pと摺擦するようにしても同様の効果が得られる。排紙側に接触電極を配置した場合、すでに記録材P上のトナーは定着しているため、記録材との接触は背面に限らずトナーを担持した面でもかまわない。
Alternatively, as shown in FIG. 5, a
また、接触電極は排紙側でなく、定着ニップNの手前の入り口側でもかまわない。 Further, the contact electrode may not be on the paper discharge side but on the entrance side in front of the fixing nip N.
図6に示すように定着ニップNに記録材Pを導入する入り口ガイド23に導電性部材を用い、記録材Pに接触させるようにすれば、定着フィルム4から記録材P、入り口ガイド23、電流リミッタ1、アースの経路で電流が流れて、尾引きを防止するとともにオフセットを発生させない構成とすることができる。
As shown in FIG. 6, if a conductive member is used for the
また、排紙側と同様に入り口側に導電ブラシを配置して、記録材Pと接触電極との接触をより確実なものとしてもよい。 Further, a conductive brush may be arranged on the entrance side as in the paper discharge side, so that the contact between the recording material P and the contact electrode can be made more reliable.
(実施例2)
本実施例では、接触電極としての排紙ローラ8に電源7’からバイアスを印加し、定着フィルム4を電流リミッタ1を介してアースしている。
(Example 2)
In this embodiment, a bias is applied from a power source 7 ′ to a
図7はその概略図である。実施例1と共通する構成には同一符号を付した。 FIG. 7 is a schematic diagram thereof. The same reference numerals are assigned to configurations common to the first embodiment.
排紙ローラへのバイアス印加は排紙ローラ芯金8aに行い、導電性のローラ部8bが記録材Pに接触することで電流が流れることになる。
A bias is applied to the paper discharge roller to the paper discharge roller core 8a, and when the
本実施例のように接触電極側にバイアス印加する場合、電流の方向を実施例1と同様にしてトナーを記録材P上に保持させるためには、印加電圧の極性は実施例1と逆でトナーの帯電電荷と逆極性にしなくてはならない。よって、トナーはマイナス帯電極性のものを用いているため本実施例では+600Vを印加している。プラス極性の電圧を印加することで、プラス電荷が芯金8a、排紙ローラ部8b、記録材P、定着フィルム4、電流リミッタ1、アースの順で流れ、定着フィルムの表面離型層43で生じる電圧降下により、トナーは強く記録材P上に押し付けられて、尾引きを防止できる。
When a bias is applied to the contact electrode side as in the present embodiment, the polarity of the applied voltage is opposite to that in the first embodiment in order to keep the toner on the recording material P in the same direction as the first embodiment. It must have the opposite polarity to the charged charge of the toner. Therefore, since toner having a negatively charged polarity is used, +600 V is applied in this embodiment. By applying a positive polarity voltage, positive charges flow in the order of the cored bar 8a, the paper
また、接触電極としては実施例1と同様に排紙ローラに限らず、導電性のガイド、あるいは導電性のブラシ等を用いてもよいことはいうまでもない。また、接触電極の位置は定着ニップNからみて、排紙側でも入り口側でも効果は得られる。 Needless to say, the contact electrode is not limited to the paper discharge roller as in the first embodiment, and a conductive guide or a conductive brush may be used. Further, the position of the contact electrode as viewed from the fixing nip N is effective on both the paper discharge side and the entrance side.
(実施例3)
本実施例の定着装置の概略図を図8に示す。
(Example 3)
A schematic diagram of the fixing device of this embodiment is shown in FIG.
本実施例では、電源7から定着フィルム4に対してマイナス極性のバイアスを印加し、電源7’によって接触電極である排紙ローラ8にプラス極性のバイアスを印加している。
In this embodiment, a negative polarity bias is applied to the fixing film 4 from the power source 7, and a positive polarity bias is applied to the
電流リミッタ1は排紙ローラ8と電源7’の間に配置しているが、これは定着フィルム4と電源7の間であってもかまわない。
Although the
このように定着フィルム4と排紙ローラ8の両方にバイアスを印加することで各々の印加電圧を小さくすることができ、本実施例では定着フィルム4に印加する電圧は−300V、排紙ローラ8に印加する電圧は+300Vである。むろんこの値は任意に設定できる。
Thus, by applying a bias to both the fixing film 4 and the
また、本実施例のように電圧印加を二箇所から行うと、電源を画像形成装置の他の部材に用いられる電源と共通化しやすくなる。例えば、定着フィルム4に印加する電源を帯電と共通化した場合、帯電に用いられる電圧が−500Vであれば、これをそのまま定着フィルム4に印加し、尾引き防止に足りない分の+100Vを別電源で排紙ローラに印加する等の構成を考えられる。本実施例の構成を用いれば、必要に応じてフレキシブルに各々の電圧値を設定できるため、装置のコストダウンや小型化を容易にできる。 Further, when voltage is applied from two places as in the present embodiment, the power source can be easily shared with the power source used for other members of the image forming apparatus. For example, when the power source applied to the fixing film 4 is shared with charging, if the voltage used for charging is −500 V, this is applied to the fixing film 4 as it is, and +100 V is added to the amount that is insufficient to prevent tailing. A configuration in which power is applied to the paper discharge roller by a power source can be considered. If the configuration of this embodiment is used, each voltage value can be set flexibly as necessary, so that the cost and size of the apparatus can be easily reduced.
(実施例4)
図9は本発明の実施例を示すローラ方式の定着装置である。
Example 4
FIG. 9 shows a roller type fixing device according to an embodiment of the present invention.
32は加熱体を内部に有するハロゲンヒータランプであり、回転体である定着ローラ31の内部から発熱して定着ローラ31の温度を定着に適した温度まで上昇させる。定着ローラ31は外形30mm、肉厚3mmのアルミの素管(芯金)上に導電ゴム層、さらにその上にPFAなどのフッ素樹脂によって厚さ10μm以上、100μm以下の離型層が設けられている。定着ローラ31の離型層の抵抗率は1×109Ωcm以上、1×1014Ωcm以下である。定着ローラ31の表層の離型層の絶縁度はなるべく高い方がよく、かつピンホール等の欠陥によりリーク電流が多くならないように膜の均一性も要求される。
Reference numeral 32 denotes a halogen heater lamp having a heating body therein, which generates heat from the inside of the fixing
しかしながら、絶縁度を確保しピンホール欠陥を少なくするには膜厚を上げるのが有効であるが、記録材Pへの熱伝達能力が落ちるので定着性が悪くなる。 However, it is effective to increase the film thickness in order to ensure insulation and reduce pinhole defects, but the heat transfer ability to the recording material P is reduced, so that the fixing property is deteriorated.
そこで、定着性を満足する範囲でなるべくリーク電流が少なくなる膜厚の選定が重要である。 Therefore, it is important to select a film thickness at which the leakage current is reduced as much as possible within the range satisfying the fixability.
加圧ローラ3は不図示の加圧手段によって定着ローラ31に圧接されてニップを形成し、定着ローラ31の回転に従動して記録材Pを挟持搬送する。排紙ローラ8は実施例1と同様に芯金8aと、この周囲にシリコーンゴム等の高耐熱材にカーボンを分散したローラ部8bを形成してなり、芯金8aは導通経路により電流リミッタ1を介してアースされている。定着ローラ31のアルミ素管には高圧電源7によってトナーの帯電極性と同極性のバイアスが印加されていることから、トナーへ働く拘束力の発生メカニズムは実施例1に示したものと同様である。
The pressure roller 3 is pressed against the fixing
電流は定着ローラ31のアルミ素管から導電ゴム層、離型層、記録材P、排紙ローラ8、電流リミッタ1、アースへと流れ、記録材Pと導電ゴム層との間に生じる電界の強度を強くすることでトナーに働く拘束力を強くすることが可能となる。
Current flows from the aluminum tube of the fixing
本実施例の定着装置においても記録材Pの通過によって電流が流れ、尾引きを防止するとともに、記録材の抵抗が低い場合には電流リミッタ1によって電流値を制限して、オフセットを防止する。
Also in the fixing device of this embodiment, a current flows by the passage of the recording material P to prevent tailing, and when the resistance of the recording material is low, the current value is limited by the
1 電流リミッタ
2 定着装置
3 加圧ローラ
4 定着フィルム
5 加熱体
6 フィルムガイド
7 電源
8 排紙ローラ
9 排紙コロ
10 温度検知素子
11 感光ドラム
12 帯電ローラ
13 レーザー露光装置
14 反射ミラー
15 トナー容器
16 現像ローラ
17 現像ブレード
18 転写ローラ
19 クリーニングブレード
20 廃トナー容器
23 入口ガイド
24 排紙ガイド
25 導電ブラシ
31 定着ローラ
32 ハロゲンヒータ
N ニップ
T トナー
P 記録材
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記回転体と前記記録材を挟持するためのニップを形成する加圧部材と、
前記ニップで前記回転体を介して前記記録材に熱を供給する加熱体と、
前記ニップとは異なる位置で前記記録材に当接する当接部材と、
前記記録材を介して前記回転体と前記当接部材の間に電流を流すべく、前記回転体および前記当接部材の少なくともどちらか一方に印加すべき電圧を発生する電圧発生回路と、
前記記録材を介して前記回転体と前記当接部材の間に流れる電流を制限する制限回路とを有することを特徴とする定着装置。 A rotating body in contact with unfixed toner carried on a sheet-like recording material;
A pressure member that forms a nip for sandwiching the rotating body and the recording material;
A heating body for supplying heat to the recording material through the rotating body at the nip;
A contact member that contacts the recording material at a position different from the nip;
A voltage generating circuit for generating a voltage to be applied to at least one of the rotating body and the contact member so that a current flows between the rotating body and the contact member via the recording material;
A fixing device comprising: a limiting circuit configured to limit a current flowing between the rotating body and the contact member via the recording material.
記録材上の形成された未定着トナー像を定着するための定着手段とを有し、
前記定着手段は、
記録材に担持された未定着トナーと接する回転体と、
前記回転体と前記記録材を挟持するためのニップを形成する加圧部材と、
前記ニップで前記回転体を介して前記記録材に熱を供給する加熱体と、
前記ニップとは異なる位置で前記記録材に当接する当接部材と、
前記記録材を介して前記回転体と前記当接部材の間に電流を流すべく、前記回転体および前記当接部材の少なくともどちらか一方に印加すべき電圧を発生する電圧発生回路と、
前記記録材を介して前記回転体と前記当接部材の間に流れる電流を制限する制限回路とを有することを特徴とする画像形成装置。 Image forming means for forming a toner image on a sheet-like recording material;
Fixing means for fixing the formed unfixed toner image on the recording material,
The fixing means is
A rotating body in contact with the unfixed toner carried on the recording material;
A pressure member that forms a nip for sandwiching the rotating body and the recording material;
A heating body for supplying heat to the recording material through the rotating body at the nip;
A contact member that contacts the recording material at a position different from the nip;
A voltage generating circuit for generating a voltage to be applied to at least one of the rotating body and the contact member so that a current flows between the rotating body and the contact member via the recording material;
An image forming apparatus comprising: a limiting circuit that limits a current flowing between the rotating body and the contact member via the recording material.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2003294362A JP2005062603A (en) | 2003-08-18 | 2003-08-18 | Fixing device and image forming device |
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JP2017219790A (en) * | 2016-06-10 | 2017-12-14 | 京セラドキュメントソリューションズ株式会社 | Image forming apparatus |
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