JP2005258041A - 定着装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構造にて静電オフセットを防止すると共に、高湿下での転写電流漏れによる転写不良の発生を防止する。
【解決手段】定着装置５は、転写材２の搬送方向の下流側に転写材検知手段１４を備え、この転写材検知手段１４は、回動支点１５を中心として回動自在でかつ転写材２に接触して該転写材２の通過を検知するアクチュエータ１６と、このアクチュエータ１６と一体的に回動する導電部材１７とを有し、アクチュエータ１６による転写材２の通過の検知に連動して導電部材１７が接地電極１８及び加圧ローラ８の表面から離反するように回動し、また、アクチュエータ１６による転写材２の通過の非検知に連動して導電部材１７が接地電極１８及び加圧ローラ８の表面と接触するように回動する。
【選択図】図２

Description

この発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ及びこれらの複合機等の電子写真方式の画像形成装置及びこの画像形成装置に使用される定着装置に関する。

従来から一般に知られた電子写真方式の複写機等の画像形成装置は、シート状の転写材を像担持体としての感光体と転写手段としての転写ローラとのニップ部に送り込み、その転写材に感光体表面のトナー像を転写した後、感光体と転写ローラの回転により転写済みの転写材を定着装置の定着ローラと加圧ローラのニップ部に送り込むようにしている。この定着装置においては、定着ローラの内部に収容したヒータによって定着ローラを加熱し、トナー像が転写された転写材を定着ローラと加圧ローラのニップ部で加熱・加圧し、転写材にトナーを定着させる。トナーが定着した転写材は、定着ローラと加圧ローラによって転写材の搬送方向下流側に送り出された後、排紙トレイ等に搬送される。

このような画像形成装置の定着装置は、転写材を搬送方向下流側に送り出す際、離型性の向上等を狙って例えば定着ローラの表面を絶縁性のＰＦＡ（フッ素樹脂）チューブで覆うと共に、通紙時に溜まる静電気を逃がすために加圧ローラの表面を覆う導電性のＰＦＡチューブを使用し、加圧ローラの表面を接地するものがあった。しかし、このような構成とした場合、高湿環境下で過度に水分を含んだ転写材を通紙すると、上記転写手段において帯電された電荷が転写電流となって転写材を伝わって加圧ローラに流れ込み、転写不良やオフセット現象（詳しくは後述する）が発生するおそれがあった。このオフセット現象は、加圧ローラの表面をアースに落とさずに電気的に浮かせると解消するが、その場合、例えば用いるトナーの電荷がプラス（＋）である場合、連続プリント時にマイナス（−）電荷が定着ローラ側に集中して溜まり、静電オフセットが発生してしまう。一方、加圧ローラの表面抵抗を上げていけば上記オフセットは解消されるが、抵抗が高すぎると静電飛散等の別の課題が発生してくる。そのため、加圧ローラの表面抵抗を厳密に管理する必要があるが、量産を考慮すると好ましいものではない。

このため、特許文献１に開示されているように、定着装置のニップ部に転写材が存在するときは、定着ローラに印加するバイアスをトナーと同極性として転写材にトナーが付着し易いようにし、転写材が存在しないときには、定着ローラに印加するバイアスをトナーと異極性として定着ローラにトナーが付着し易いようにし、そして、この付着したトナーを清掃手段によって除去し、加圧ローラにはトナーが付着しないようにして、転写材の裏側の汚染を防止するようにしたものがある。この特許文献１に記載の技術によれば、転写材上のトナーの一部が定着ローラに付着して再び転写材上に付着されるオフセット現象を防止することができる。

また、特許文献２には、トナーの定着時に定着ローラと加圧ローラとの間にオフセット防止用の電位差を付すべく、バイアス電源により、定着ローラの芯金に定着バイアスとしてトナーと同極性の電圧を印加し、この定着バイアスを、湿度や転写材の種類等の環境や用紙の状態によって変化させる技術が開示されている。

特開平４−３１６０７１号公報 特開２００３−２３３２６３号公報

しかしながら、特許文献１及び特許文献２に示されたように、定着ローラにバイアスを印加してオフセット現象を生じないような電圧を印加したり、印加する電圧値を環境や転写材の状態によって変化させたりする場合、定着ローラにバイアスを印加するためには、電源装置が必要となるため、製造コストがアップしたり定着装置が大型化するという課題があった。

また、上述したように、加圧ローラの導電性のＰＦＡチューブの表面抵抗を高くすることによっても、前記課題を解決することが可能であるが、例えばＰＦＡチューブの表面抵抗として１０^１０Ωｍ以上の絶縁に近いものを用いた場合には、連続通紙時に定着ローラに溜まる静電気が抜けずに静電オフセットが発生する。そのため、各環境や転写材等のあらゆる条件に合わせた設定だしが困難となったり、量産時に細かい表面抵抗管理が必要である等の各種課題が発生することになる。

本発明は、簡単な構造で静電オフセットを防止すると共に、高湿下での転写電流漏れによる転写不良の発生を防止することのできる画像形成装置及びこの画像形成装置に使用される定着装置を提供することを目的とする。

請求項１の発明は、定着ローラに加圧ローラを押し当てて所定幅のニップ部を形成し、このニップ部を形成した状態で前記定着ローラと前記加圧ローラを回転させ、この回転する前記定着ローラと加圧ローラの前記ニップ部にトナー像が転写されたシート状の転写材を送り込み、この転写材を前記定着ローラと加圧ローラの前記ニップ部で加熱・加圧してトナー像を定着させ、前記定着ローラと加圧ローラの前記ニップ部から送り出された転写材を搬送方向の下流側へ挟持・搬送する定着装置である。この定着装置は、前記転写材の搬送方向の下流側に転写材検知手段を備え、この転写材検知手段は、回動支点を中心として回動自在でかつ前記転写材に接触して前記転写材の通過を検知するアクチュエータと、このアクチュエータと一体的に回動する導電部材とを有している。そして、前記アクチュエータによる前記転写材の通過の検知に連動して前記導電部材が接地電極及び前記加圧ローラの表面から離反するように回動し、前記アクチュエータによる前記転写材の通過の非検知に連動して前記導電部材が前記接地電極及び前記加圧ローラの表面と接触するように回動する。

請求項２の発明は、像担持体の表面に形成されたトナー像を転写手段で転写材に転写し、この転写済みの転写材を請求項１に記載の定着装置に送り込むようにした画像形成装置に関するものである。

本発明によれば、アクチュエータによる転写材の通過の検知に連動して導電部材が接地電極及び加圧ローラの表面から離反するように回動し、アクチュエータによる転写材の通過の非検知に連動して導電部材が接地電極及び加圧ローラの表面と接触するように回動するようにしたことで、簡単な構造にて定着ローラ表面に蓄積された電荷による静電オフセットを防止することができると共に、高湿下での転写電流漏れによる転写不良を防止することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づき詳述する。
（画像形成装置の概略構成）
図１は、本発明の実施の形態に係る画像形成装置１の概略構成を模式的に示すものである。同図に示すように、本実施の形態の画像形成装置１は、図示しない給紙トレイから送り出されたシート状の転写材２がドラム状の感光体（像担持体）３と転写ローラ４のニップ部（転写位置）Ｐａに送り込まれ、ここで感光体３表面のトナー像が転写材２に転写される。トナー像が転写された転写材２は、感光体３と転写ローラ４の回転によつて転写材搬送方向の下流側（定着装置５側）の搬送ガイド６に案内されて送り出され、定着装置５を構成する定着ローラ７と加圧ローラ８のニップ部Ｐｂに送り込まれる。このニップ部Ｐｂに送り込まれた転写材２は、定着ローラ７と加圧ローラ８とによって加熱・加圧され、トナー像が定着させられる。そして、定着後の転写材２は、定着ローラ７と加圧ローラ８とによって転写材搬送方向の下流側に向けて送り出され、定着排出手段１０によって更に転写材搬送方向の下流側に搬送され、図示しない排紙トレイ等に送られるようになっている。

（定着装置）
前記定着ローラ７は中空円筒状をなし、例えば、表面を絶縁性の樹脂皮膜（例えば絶縁ＰＦＡチューブ２０μｍ、絶縁ＰＦＡコーティング２０μｍ、絶縁ＰＴＦＥコーティング２０μｍ）で覆ったアルミニウム、鉄等の熱伝導性に優れた硬質材料で形成されており、内部にヒータ１１が収容されている。この定着ローラ７は、その軸方向長さが、印刷される転写材２の通紙幅方向（転写材搬送方向に直交する方向）の寸法よりも長くなるように形成されており、転写材２の全域を加熱・加圧できるようになっている。また、加圧ローラ８は、表面を導電性樹脂皮膜（例えば導電ＰＦＡチューブ５０μｍ）で覆ったシリコンゴム、発泡シリコンスポンジ等の比較的柔らかい材料で形成されており、定着ローラ７と同様の軸方向長さに形成され、定着ローラ７に押し付けられて弾性変形し、定着ローラ７との接触部に所定幅のニップ部Ｐｂを形成している。

図２は、本実施の形態の定着装置５の構成の詳細を示す図である。同図において、定着ローラ７及び加圧ローラ８の転写材搬送方向の上流側と下流側には、定着前ガイド１２と定着後ガイド１３が設けられ、例えばこの定着後ガイド１３の通紙幅方向の略中央には、転写材検知手段１４が設けられている。この転写材検知手段１４は、回動支点軸１５を中心として回動自在なアクチュエータ１６と、このアクチュエータ１６と一体的に回動する導電部材１７とを有していて、回動支点軸１５は滑らかに回動自在に軸支されている。アクチュエータ１６は合成樹脂等から成り、搬送される転写材２がアクチュエータ１６に接触すると該アクチュエータ１６が回転する。すると、このアクチュエータ１６の回転により検知信号が発生して転写材２の通過が検知される。なお、図示しないが、例えば回動支点軸１５の軸端に接点が設けられていて、この接点がアクチュエータ１６の回転でオン・オフして信号を発するようにすれば、この信号を転写材２のジャム検出に用いることもできる。

アクチュエータ１６は、図３に示すように、回動支点軸１５の軸線と略直交する方向に延出されたアーム状をなしている。このアクチュエータ１６は、転写材２と接触する先端側１６ａが、接触したときに転写材２との摩擦が生じないように側面視略円弧状で滑らかに形成されている。このアクチュエータ１６に、搬送されてきた転写材２が接触すると、該転写材２によりアクチュエータ１６は搬送方向に押され、その結果、アクチュエータ１６は回動支点軸１５を中心として回動支点軸１５と同方向に回転する。また、前記導電部材１７は、導電性に優れた材料から成り、回動支点軸１５の軸線と略直交する方向でかつ二叉状に延出された２つの電極部１７ａ、１７ｂを有している。この電極部１７ａ、１７ｂは、電気的に導通していて、例えば板状の導電性金属板又は多数本の導電性金属線をブラシ状に形成したもの、或いはプラスチックの表面に導電性材料の皮膜を形成したもの等が用いられる。また、電極部１７ｂは、図４の通紙時において、転写材２に接触しない長さになっている。

なお、回動支点軸１５は、図示しない付勢部材により適度な付勢力で一定方向（図の時計方向）に付勢されている。また、回動支点軸１５を中心とする電極部１７ａの回動路上には、アース電極（接地電極）１８が配置されている。更に、転写材検知手段１４の製造に際しては、回動支点軸１５とアクチュエータ１６とを合成樹脂にて一体成形したり、或いは、これら回動支点軸１５とアクチュエータ１６、及び電極部１７ａ、１７ｂをまとめて一体成形することが好ましい。これにより、製造工数の削減と部品点数の削減が図られ、ひいては製造コストが低減される。また、アクチュエータ１６及び電極部１７ａ、１７ｂを一体成形し、このアクチュエータ１６及び電極部１７ａ、１７ｂを回動支点軸１５に対して回動自在とするようにしても良い。

以上により、図２に示すように、転写材２が定着装置５に対して搬送方向の下流側に搬送されない状態では、転写材検知手段１４は、図示しない付勢部材により図の時計方向に付勢されて、一方の電極部１７ａはアース電極１８に接触し、他方の電極部１７ｂは加圧ローラ８の表面に接触した状態を保持している。

次に、本実施の形態の作用を説明する。

図２は非通紙時の転写材検知手段の状態を示す図であり、図４は通紙時の転写材検知手段の状態を示す図である。図４において、転写材２が定着装置５に対して搬送方向の下流側に搬送されると、転写材２によってアクチュエータ１６が搬送方向に押され、該アクチュエータ１６は回動支点軸１５を中心として搬送方向と同方向（図の矢印方向）に回転する。すると、アクチュエータ１６と一体的な２つの電極部１７ａ、１７ｂのうち、一方の電極部１７ａはアース電極１８から離反し、また、他方の電極部１７ｂは加圧ローラ８の表面から離反する。これにより、通紙時には、加圧ローラ８の表面とアース電極１８との接触は断たれ、電気的に切り離される。このため、転写材２を伝って転写部からの転写電流が、加圧ローラ８を介してアース電極１８に漏れるようなことはない。

また、図２において、転写材２が搬送されないときは、上述したように、転写材検知手段１４は、図示しない付勢部材により図の時計方向に付勢されて、一方の電極部１７ａはアース電極１８に接触し、他方の電極部１７ｂは加圧ローラ８の表面に接触する。このため、定着ローラ７の表面に生じた静電気は、加圧ローラ８を介して他方の電極部１７ｂから一方の電極部１７ａに移動し、更にアース電極１８を介して逃がされる。

ところで、定着ローラ７と加圧ローラ８による定着方式では、定着ローラ７の表面に転写材２が直接接触するため、一般に、転写材２上のトナーの一部が定着ローラ７に付着し、この付着したトナーが定着ローラ７の回転により再び転写材２上に転写されるオフセット現象が生じる。これは、例えば定着ローラ７の表面が離型性を考慮して絶縁ＰＦＡチューブを使用すると、高抵抗で静電容量を持つため、その表面が転写材２との摩擦帯電により大きく帯電する。このため、転写材２上のトナーが静電により定着ローラ７の表面に吸着されて上述したオフセット現象が起きることが知られている。

しかし、本実施の形態によれば、簡単な構造にて定着ローラ７の表面の電荷による静電オフセットの防止と、高湿下での転写電流漏れの防止が可能となると共に、装置の小型化を図りつつ製造コストの低減が図られる。

なお、本実施の形態では、転写材２の通過の検知・非検知に連動して、導電部材１７をアース電極１８と加圧ローラ８の表面から離反又は接触させる場合について説明したが、これに限らず、例えば加圧ローラ８を接地させる部分をＯＮ／ＯＦＦ切り替え制御することで、転写電流の流れ込みや加圧ローラ８への過帯電を防止し、オフセットを防止することもできる。また、加圧ローラ８を接地する部分に可変抵抗やコンデンサ等を用いても良い。更に、本実施の形態では、上述したように導電部材１７をアース電極１８と加圧ローラ８の表面から離反又は接触させる場合について説明したが、例えば、導電部材１７をアース電極１８と定着ローラ７の表面から離反又は接触させるようにしても良い。

本発明は、電子写真方式の複写機、プリンタ、ファクシミリ及びこれらの複合機としての画像形成装置の定着装置として広く適用することができる。

本発明の実施の形態に係る画像形成装置の概略構成図である。 本発明の実施の形態に係る定着装置（非通紙時）の構成図である。 転写材検知手段の外観斜視図である。 通紙時の転写材検知手段の状態を示す図である。

符号の説明

１……画像形成装置、２……転写材、３……感光体（像担持体）、５……定着装置、７……定着ローラ、８……加圧ローラ、１４……転写材検知手段、１５……回動支点軸、１６……アクチュエータ、１７……導電部材、１８……アース電極

Claims (2)

1. 定着ローラに加圧ローラを押し当てて所定幅のニップ部を形成し、このニップ部を形成した状態で前記定着ローラと前記加圧ローラを回転させ、この回転する前記定着ローラと加圧ローラの前記ニップ部にトナー像が転写されたシート状の転写材を送り込み、この転写材を前記定着ローラと加圧ローラの前記ニップ部で加熱・加圧してトナー像を定着させ、前記定着ローラと加圧ローラの前記ニップ部から送り出された転写材を搬送方向の下流側へ挟持・搬送する定着装置において、
   前記転写材の搬送方向の下流側に転写材検知手段を備え、
   この転写材検知手段は、回動支点を中心として回動自在でかつ前記転写材に接触して前記転写材の通過を検知するアクチュエータと、このアクチュエータと一体的に回動する導電部材とを有し、前記アクチュエータによる前記転写材の通過の検知に連動して前記導電部材が接地電極及び前記加圧ローラの表面から離反するように回動し、前記アクチュエータによる前記転写材の通過の非検知に連動して前記導電部材が前記接地電極及び前記加圧ローラの表面と接触するように回動することを特徴とする定着装置。
2. 像担持体の表面に形成されたトナー像を転写手段で転写材に転写し、この転写済みの転写材を請求項１に記載の定着装置に送り込むようにしたことを特徴とする画像形成装置。

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