JP2010217833A - 定着装置および画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】部品点数の増加やコスト上昇、更には、装置寿命の短縮を招くことなく、静電オフセットや用紙後端剥離放電ノイズを防止する定着装置並びに画像形成装置を提供する。
【解決手段】弾性層を備える定着ローラと、芯金の外周面上に弾性層と離型層とが順次積層されてなり、熱源を内蔵する加熱ローラと、耐熱樹脂からなる無端ベルト状の基材層上に弾性層と離型層とが順次積層されてなり、定着ローラと加熱ローラとに巻架された定着ベルトと、定着ベルトを介して前記定着ローラに押圧された加圧ローラと、を備えた定着装置において、定着ベルトの基材層の体積抵抗率を1010Ωcm以上とし、定着ベルトの弾性層の体積抵抗率を1012Ωcm以上とし、定着ローラの弾性層の体積抵抗率を1012Ωcm以上とし、加圧ローラの弾性層の体積抵率を108Ωcm以下とする。
【選択図】図4
【解決手段】弾性層を備える定着ローラと、芯金の外周面上に弾性層と離型層とが順次積層されてなり、熱源を内蔵する加熱ローラと、耐熱樹脂からなる無端ベルト状の基材層上に弾性層と離型層とが順次積層されてなり、定着ローラと加熱ローラとに巻架された定着ベルトと、定着ベルトを介して前記定着ローラに押圧された加圧ローラと、を備えた定着装置において、定着ベルトの基材層の体積抵抗率を1010Ωcm以上とし、定着ベルトの弾性層の体積抵抗率を1012Ωcm以上とし、定着ローラの弾性層の体積抵抗率を1012Ωcm以上とし、加圧ローラの弾性層の体積抵率を108Ωcm以下とする。
【選択図】図4
Description
本発明は、定着装置および画像形成装置に関し、特に、定着装置における画質劣化を防止する技術に関する。
電子写真方式の画像形成装置は、帯電した記録シート上にトナーを静電吸着させた後、定着器によって当該トナーを記録シートに融着させる。トナーを定着する際には、加熱ローラと加圧ローラとの間に記録シートを通紙させるため、帯電した記録シートによって加熱ローラが帯電する。
その結果、記録シート上のトナーが加熱ローラに静電吸着される静電オフセットや、記録シートが定着器から排出される際の放電に起因する画質の劣化(以下、「用紙後端剥離放電ノイズ」という。)が生じることがある。
その結果、記録シート上のトナーが加熱ローラに静電吸着される静電オフセットや、記録シートが定着器から排出される際の放電に起因する画質の劣化(以下、「用紙後端剥離放電ノイズ」という。)が生じることがある。
このような問題に対して、例えば、加熱ローラにバイアス電圧を印加したり、加熱ローラに導電部材を当てて除電したり、或いは、トナーを転写した記録シートに導電部材を当てて除電したりする対策が考えられている(例えば、特許文献1を参照)。このようにすれば、加熱ローラの帯電を軽減して、静電オフセットの発生を抑えることができる。
しかしながら、画像形成装置に対する小型化、低価格化の要請が高まり続けており、上記従来技術のように、加熱ローラや記録シートを除電する部材や、加熱ローラにバイアス電圧を印加する部材を設けることは、かかる要請に反するものと言わざるを得ない。
また、加熱ローラは画像形成時には回転するし、記録シートは言うまでもなく搬送系路上を移動するものであるから、加熱ローラや記録シートに当接する除電部材には強い摩擦力が作用する。また、加熱ローラに電圧を印加する部材も同様である。このため、これらの部材は何れも経年劣化を免れず、画質の経年劣化を招く。
また、加熱ローラは画像形成時には回転するし、記録シートは言うまでもなく搬送系路上を移動するものであるから、加熱ローラや記録シートに当接する除電部材には強い摩擦力が作用する。また、加熱ローラに電圧を印加する部材も同様である。このため、これらの部材は何れも経年劣化を免れず、画質の経年劣化を招く。
更に、加熱ローラに電圧を印加するには高温ゆえの技術的困難が伴う。
本発明は、上述のような問題に鑑みて為されたものであって、部品点数の増加やコスト上昇、更には、装置寿命の短縮を招くことなく、静電オフセットや用紙後端剥離放電ノイズを防止する定着装置並びに画像形成装置を提供することを目的とする。
本発明は、上述のような問題に鑑みて為されたものであって、部品点数の増加やコスト上昇、更には、装置寿命の短縮を招くことなく、静電オフセットや用紙後端剥離放電ノイズを防止する定着装置並びに画像形成装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、本発明に係る定着装置は、トナー像を記録シートに融着する定着装置であって、弾性層を備える定着ローラと、芯金の外周面上に弾性層と離型層とが順次積層されてなり、熱源を内蔵する加熱ローラと、耐熱樹脂からなる無端ベルト状の基材層上に弾性層と離型層とが順次積層されてなり、定着ローラと加熱ローラとに巻架された定着ベルトと、定着ベルトを介して前記定着ローラに押圧された加圧ローラと、を備え、定着ベルトの基材層の体積抵抗率が1010Ωcm以上、1017Ωcm以下の範囲内であり、定着ベルトの弾性層の体積抵抗率が1012Ωcm以上、1016Ωcm以下の範囲内であり、定着ローラの弾性層の体積抵抗率が1012Ωcm以上、1016Ωcm以下の範囲内であり、加圧ローラの弾性層の体積抵抗率が103Ωcm以上、108Ωcm以下の範囲内であることを特徴とする。
このようにすれば、定着ベルトと加圧ローラとの間の電位差を1500V以上にすることができるので、静電オフセットや用紙後端剥離放電ノイズを解消することができる。
この場合において、定着ベルトの厚さと定着ローラの弾性層の厚さの合計は4mm以上、8mm以下の範囲内とするのが望ましく、また、定着ベルトの基材層はポリイミドからなるとすれば、定着ベルトの耐久性の向上を図ることができるのみならず、当該基材層の体積抵抗率を容易に調製することができる。
この場合において、定着ベルトの厚さと定着ローラの弾性層の厚さの合計は4mm以上、8mm以下の範囲内とするのが望ましく、また、定着ベルトの基材層はポリイミドからなるとすれば、定着ベルトの耐久性の向上を図ることができるのみならず、当該基材層の体積抵抗率を容易に調製することができる。
本発明に係る画像形成装置は、本発明に係る定着装置を備えることを特徴とする。このようにすれば、静電オフセットや用紙後端剥離放電ノイズを解消することができる。
以下、本発明に係る定着装置及び画像形成装置の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
[1] 画像形成装置の構成
先ず、本実施の形態に係る画像形成装置の構成について説明する。
図1は、本実施の形態に係る画像形成装置の主要な構成を表わす図である。図1に示されるように、画像形成装置1は、タンデム方式のカラー画像形成装置であって、定着装置100、画像読取部110、画像形成部120、用紙格納部130及び用紙搬送部140を備えている。
[1] 画像形成装置の構成
先ず、本実施の形態に係る画像形成装置の構成について説明する。
図1は、本実施の形態に係る画像形成装置の主要な構成を表わす図である。図1に示されるように、画像形成装置1は、タンデム方式のカラー画像形成装置であって、定着装置100、画像読取部110、画像形成部120、用紙格納部130及び用紙搬送部140を備えている。
画像読取部110は載荷台111や搬送部112、原稿台ガラス113、スキャナ114、排出台115を備えており、ユーザの指示に従って、載荷台111に載置された原稿を搬送部112にて1枚ずつ取り出して、原稿台ガラス113上へ搬送する。
原稿台ガラス113上の原稿はスキャナ114にて読み取られ、排出台115上へ排出される。スキャナ114は3原色に対応する3列のCCD(Charge Coupled Device)ラインセンサを備えており、原稿を読み取って各色の画像データを生成する。
原稿台ガラス113上の原稿はスキャナ114にて読み取られ、排出台115上へ排出される。スキャナ114は3原色に対応する3列のCCD(Charge Coupled Device)ラインセンサを備えており、原稿を読み取って各色の画像データを生成する。
なお、スキャナ114は、CCDラインセンサを静止させたまま通紙して原稿を読み取るシートスルー方式であっても良い。また、原稿台ガラス113に平行に移動する露光ランプと反射ミラーとを用いて、原稿台ガラス113上に載置された原稿を露光し、その反射光を複数の反射ミラーにてCCDラインセンサへ導くことによって画像データを生成しても良い。
画像形成部120は、中間転写ベルト121、従動ローラ122、テンションローラ123、駆動ローラ124、作像部125Y〜125K、1次転写ローラ126Y〜126K、クリーニング装置127、定着器128及び排紙トレイ129を備えている。
中間転写ベルト121は従動ローラ122、テンションローラ123及び駆動ローラ124に張架されている。作像部125Y〜125Kは中間転写ベルト121に沿ってイエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)及びブラック(K)の順に列設されており、スキャナ114が生成した画像データに基づいてYMCK各色のトナー像を形成する。
中間転写ベルト121は従動ローラ122、テンションローラ123及び駆動ローラ124に張架されている。作像部125Y〜125Kは中間転写ベルト121に沿ってイエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)及びブラック(K)の順に列設されており、スキャナ114が生成した画像データに基づいてYMCK各色のトナー像を形成する。
作像部125Y〜125Kが形成したトナー像はそれぞれ1次転写ローラ126Y〜126Kにてタイミングを合わせて、中間転写ベルト121上に重なり合うように静電転写される。これによって、カラー画像が形成される。
用紙格納部130は給紙カセット131を備えている。給紙カセット131内に記録シートが格納されている。なお、用紙格納部130は、格納する記録シートのサイズが相異なる複数の給紙カセットを備え、ユーザが指定したサイズの記録シートを給紙しても良い。
用紙格納部130は給紙カセット131を備えている。給紙カセット131内に記録シートが格納されている。なお、用紙格納部130は、格納する記録シートのサイズが相異なる複数の給紙カセットを備え、ユーザが指定したサイズの記録シートを給紙しても良い。
用紙搬送部140はピックアップローラ141、タイミングローラ142、2次転写ローラ143及び排出ローラ144を備えている。ピックアップローラ141は、給紙カセット131内に格納されている記録シートを1枚ずつ取り出す。取り出された記録シートはタイミングローラ142にて更に搬送される。
2次転写ローラ143は、中間転写ベルト121上のトナー像を記録シート上に静電転写する。その後、中間転写ベルト121上に残留するトナーはクリーニング装置127にて掻き取られて、廃棄される。
2次転写ローラ143は、中間転写ベルト121上のトナー像を記録シート上に静電転写する。その後、中間転写ベルト121上に残留するトナーはクリーニング装置127にて掻き取られて、廃棄される。
定着装置100は記録シート上のトナー像を加熱、溶融して、記録シートに融着させる。排出ローラ144は、トナー像を定着された記録シートを排紙トレイ129上に排出する。
[2] 定着装置100の構成
次に、定着装置100の構成について説明する。
[2] 定着装置100の構成
次に、定着装置100の構成について説明する。
図2は、定着装置100の主要な構成を示す図である。図2に示されるように、定着装置100は定着ローラ201、定着ベルト202、ヒータ203、210、加熱ローラ204、サーモスタット205、211、サーミスタ206、208、分離爪207、加圧ローラ209及び突入ガイド212を備えている。
定着ローラ201は、鉄芯金の外周面上に弾性層が形成されてなる。鉄芯金は外径が18mmである。また、弾性層は厚さ4mmのシリコーンゴム層上に厚さ2mmのシリコーンスポンジ層が形成されてなる。定着ローラ201全体の外径は30mmである。なお、シリコーンゴム層の厚みを4mmとしたのは、必要な定着ニップ幅を確保すると同時に静電容量を下げて帯電電圧を上げるためである。
定着ローラ201は、鉄芯金の外周面上に弾性層が形成されてなる。鉄芯金は外径が18mmである。また、弾性層は厚さ4mmのシリコーンゴム層上に厚さ2mmのシリコーンスポンジ層が形成されてなる。定着ローラ201全体の外径は30mmである。なお、シリコーンゴム層の厚みを4mmとしたのは、必要な定着ニップ幅を確保すると同時に静電容量を下げて帯電電圧を上げるためである。
加熱ローラ204は、アルミ芯金の外周面上がポリテトラフルオロエチレン(PTFE: polytetrafluoroethylene)にて被覆されてなる。アルミ芯金は厚みが0.5mmの円筒形状となっており、加熱ローラ204は外径30mmである。
ヒータ203は、ハロゲンランプであって、加熱ローラ204の内部に配設されており、出力は1000ワットである。ヒータ203への通電状態はサーモスタット205によって制御される。また、サーミスタ206は加熱ローラ204の外周面における温度を測定する。
ヒータ203は、ハロゲンランプであって、加熱ローラ204の内部に配設されており、出力は1000ワットである。ヒータ203への通電状態はサーモスタット205によって制御される。また、サーミスタ206は加熱ローラ204の外周面における温度を測定する。
定着ベルト202は、無端状のベルトであって、定着ローラ201と加熱ローラ204とに掛け渡されており、定着ローラ201の回転に従って回転駆動される。定着ベルト202は、ポリイミドからなる基材層上に弾性層と離型層とが順次形成されてなり、定着ローラ201や加熱ローラ204から取り外して円筒状にした状態での外径が65mmである。
基材層は厚さ70μmである。弾性層はシリコーンゴムからなり、厚さ150μmである。また、離型層はフッ素樹脂による被覆であって、厚さ20μmである。なお、基材層の材料としてポリイミドを採用すれば、優れた耐熱性、耐屈曲疲労性を得ることができるのみならず、体積抵抗率を容易に調整することができる。後述のように、本発明においては、体積抵抗率を調整することによって技術課題を解決する。
加圧ローラ209は、アルミ芯金の外周面上に弾性層と離型層とが順次形成されてなり、アルミ芯金は厚みが2mmの円筒形状となっている。弾性層はシリコーンゴムからなっており、厚み1.5mmである。また、離型層はPFAチューブ(perfluoroalkoxy)からなり、厚み30μmである。加圧ローラ209の外径は30mmである。
加圧ローラ209は、定着ベルト202を介して定着ローラ201に圧接することにより定着ニップ部を形成する。この定着ニップ部は、ニップ荷重が50Nから450Nであり、ニップ幅が略8mm、長手方向幅が略320mmである。
加圧ローラ209は、定着ベルト202を介して定着ローラ201に圧接することにより定着ニップ部を形成する。この定着ニップ部は、ニップ荷重が50Nから450Nであり、ニップ幅が略8mm、長手方向幅が略320mmである。
ヒータ210もまたハロゲンランプであって、加圧ローラ209の内部に配設されており、出力は230ワットである。ヒータ210への通電状態はサーモスタット211によって制御される。
以上のような構成の下、未定着トナー213を担持する記録シート214は、定着ローラ201と加圧ローラ209とが形成する定着ニップへと、突入ガイド212によって導かれ、定着ニップ部にて未定着トナー213を融着された後、分離爪207にて定着ローラ201から分離され、定着装置100外へ排出される。
以上のような構成の下、未定着トナー213を担持する記録シート214は、定着ローラ201と加圧ローラ209とが形成する定着ニップへと、突入ガイド212によって導かれ、定着ニップ部にて未定着トナー213を融着された後、分離爪207にて定着ローラ201から分離され、定着装置100外へ排出される。
[3] 定着装置各部品の電気的特性
本発明に係る定着装置は、幾つかの部品の電気的特性に特徴を有している。
図3は、定着ベルト202、定着ローラ201及び加圧ローラ209の電気的特性(体積抵抗率)を示す表である。
記録シートは、負に帯電するトナーを担持するために、2次転写ローラを通過する際に正に帯電される。記録シートは2次転写後に除電されるが、この除電の効率は温度や湿度など環境条件によって変動するため、定着装置に通紙される際に記録シートがある程度帯電していることがある。
本発明に係る定着装置は、幾つかの部品の電気的特性に特徴を有している。
図3は、定着ベルト202、定着ローラ201及び加圧ローラ209の電気的特性(体積抵抗率)を示す表である。
記録シートは、負に帯電するトナーを担持するために、2次転写ローラを通過する際に正に帯電される。記録シートは2次転写後に除電されるが、この除電の効率は温度や湿度など環境条件によって変動するため、定着装置に通紙される際に記録シートがある程度帯電していることがある。
正に帯電した記録シートは定着装置を通過する際に、定着ベルト202や加圧ローラ209を分極させて、これらの表面を負に帯電させる。これが静電オフセットや剥離放電を引き起こす。
これに対して、上述のような体積抵抗率を採用すれば、加圧ローラ209よりも定着ベルト202の方が、正に帯電した記録シートを通紙した際に分極し易くなる。このため、分極状態における定着ベルト202の電位Vhと加圧ローラ209の電位Vpとの関係が
Vh < Vp
となる。すると、記録シートが担持する未定着トナーが、加圧ローラ209側へは静電吸着される一方、定着ベルト202側からは静電反発力を受けるので、静電オフセットが防止される。
これに対して、上述のような体積抵抗率を採用すれば、加圧ローラ209よりも定着ベルト202の方が、正に帯電した記録シートを通紙した際に分極し易くなる。このため、分極状態における定着ベルト202の電位Vhと加圧ローラ209の電位Vpとの関係が
Vh < Vp
となる。すると、記録シートが担持する未定着トナーが、加圧ローラ209側へは静電吸着される一方、定着ベルト202側からは静電反発力を受けるので、静電オフセットが防止される。
また、本実施の形態によれば、加圧ローラ209と定着ベルト202との電位差をほぼ1900Vにすることができるところ、この電位差が1500V以上ならば剥離放電を防止することができるので、本実施の形態によれば、確実に剥離放電を防止して、高い画質を実現することができる。
[4] 体積抵抗率の範囲
次に、体積抵抗率の望ましい範囲を特定するために実験を行ったので、その結果について説明する。
[4] 体積抵抗率の範囲
次に、体積抵抗率の望ましい範囲を特定するために実験を行ったので、その結果について説明する。
図4は、実験条件と対応する結果を示す表である。図4に示されるように、定着ベルト202の基材層の体積抵抗率を108Ωmと1010Ωmとの何れかとし、弾性層の体積抵抗率を1010Ωmと1013Ωmとの何れかとした。また、定着ローラ201の弾性層は1010Ωmと1013Ωmとの何れかとし、加圧ローラ209の弾性層は107Ωmと1010Ωmとの何れかとした。なお、体積抵抗率には±1桁程度の測定誤差がある。
このような条件の下、静電オフセットと用紙後端剥離放電ノイズとの発生状況を確認した。
図5は、静電オフセットが発生するメカニズムを説明する図である。図5に示されるように、負に帯電したトナー213を担持するために記録シート214は正に帯電している。この正に帯電した記録シート214が定着ベルト202と加圧ローラ209との間に通紙されると、記録シート214の帯電電圧によって定着ベルト202と加圧ローラ209とがそれぞれ分極して、その表面が負に帯電する(図5においては文字「−」にて表示されている)。
図5は、静電オフセットが発生するメカニズムを説明する図である。図5に示されるように、負に帯電したトナー213を担持するために記録シート214は正に帯電している。この正に帯電した記録シート214が定着ベルト202と加圧ローラ209との間に通紙されると、記録シート214の帯電電圧によって定着ベルト202と加圧ローラ209とがそれぞれ分極して、その表面が負に帯電する(図5においては文字「−」にて表示されている)。
この場合において、加圧ローラ209の方が定着ベルト202よりも表面電位が低い場合には(図5においては文字「−」の数にて表示されている)、記録シート214上のトナー213が定着ベルト202の表面電位によって静電吸着されたり、或いは、加圧ローラ209の表面電位と静電反発したりすることによって、定着ベルト202に吸着される。
これによって、静電オフセット(白抜け)が発生する。逆に、定着ベルト202の方が加圧ローラ209よりも表面電位が低くなるようにすれば、トナー213は加圧ローラ側へ向かう静電気力を受けるが、記録シート214に遮られるので静電オフセットは発生しない。
このことから、体積抵抗率を調整することによって、定着ベルト202と加圧ローラ209との分極の能率を調整すれば、定着ベルト202の表面電位を下げたり、加圧ローラ209の表面電位を上げたりして、静電オフセットの発生を防止することができると考えられる。
このことから、体積抵抗率を調整することによって、定着ベルト202と加圧ローラ209との分極の能率を調整すれば、定着ベルト202の表面電位を下げたり、加圧ローラ209の表面電位を上げたりして、静電オフセットの発生を防止することができると考えられる。
図6は、画像形成時における定着ベルトと加圧ローラ209との各表面電位の推移を示すグラフであって、(a)は本実施の形態に係る画像形成装置のものであり、(b)は従来技術に係る画像形成装置のものである。
従来技術に係る画像形成装置もまた、定着ベルトと加圧ローラとを備えており、当該定着ベルトは、厚さ35μmでニッケル製の基材層上に、厚さ200μmでシリコーンゴム製の弾性層と、厚さ30μmでPFAチューブ製の離型層とが順次積層されてなる。
従来技術に係る画像形成装置もまた、定着ベルトと加圧ローラとを備えており、当該定着ベルトは、厚さ35μmでニッケル製の基材層上に、厚さ200μmでシリコーンゴム製の弾性層と、厚さ30μmでPFAチューブ製の離型層とが順次積層されてなる。
また、従来技術に係る加圧ローラは、厚さ2.5mmでSTKM12製の芯金層の外周面上に、厚さ2.5mmでシリコーンゴムからなる弾性層と、厚さ30μmでPFAチューブ製の離型層とが順次積層されてなる。定着ベルトの基材層並びに加圧ローラの芯金層は導電材料からなるが、他の部品は絶縁材料からなっている。
さて、図6(a)に示されるように、本実施の形態に係る画像形成装置では、画像形成時に正に帯電した記録シートを通紙すると加圧ローラの方が定着ベルトよりも表面電位が高くなる。したがって、静電オフセットは発生しない。一方、図6(b)に示されるように、従来技術に係る画像形成装置は、定着ベルトのほうが加圧ローラよりも表面電位が高くなるので、定着ベルトにトナーが静電吸着されて、静電オフセットが発生する。
さて、図6(a)に示されるように、本実施の形態に係る画像形成装置では、画像形成時に正に帯電した記録シートを通紙すると加圧ローラの方が定着ベルトよりも表面電位が高くなる。したがって、静電オフセットは発生しない。一方、図6(b)に示されるように、従来技術に係る画像形成装置は、定着ベルトのほうが加圧ローラよりも表面電位が高くなるので、定着ベルトにトナーが静電吸着されて、静電オフセットが発生する。
図7は、用紙後端剥離放電ノイズが発生するメカニズムを説明する図であって、(a)は記録シートの後端が定着ベルト202や加圧ローラ209から剥離する様子を示し、(b)は次の記録シートが通紙される様子を示す。図7(a)に示されるように、記録シート214が搬送されるにつれて、記録シート214の後端は定着ベルト202や加圧ローラ209から剥離する。
上述のように、記録シート214は正に帯電しており、定着ベルト202や加圧ローラ209の表面は負に帯電しているので、互いに静電引力にて引き合っている。このため、記録シート214に力を加えて、定着ベルト202や加圧ローラ209から剥離すると、当該用紙後端の剥離時に記録シート214と定着ベルト202や加圧ローラ209との間で放電が生じることがある。
図7(a)には記録シート214と定着ベルト202との間で放電が生じた場合が示されており、定着ベルト202の、図中、破線の丸印にて囲まれた領域701と記録シート214との間で放電が生じた場合には、丸印領域701の電荷が中和されて非帯電状態に至る。
この状態のまま、定着ベルト202が回転駆動され、その後の記録シート214に丸印領域701が対向すると(図7(b))、丸印領域701とトナー213との間には静電反発力が作用しないので、トナー213が記録シート214上から丸印領域701へ吸着される。これによって、用紙後端剥離放電ノイズが発生する。
この状態のまま、定着ベルト202が回転駆動され、その後の記録シート214に丸印領域701が対向すると(図7(b))、丸印領域701とトナー213との間には静電反発力が作用しないので、トナー213が記録シート214上から丸印領域701へ吸着される。これによって、用紙後端剥離放電ノイズが発生する。
この問題に対しても、トナー213が負に帯電していることを考慮すれば、定着ベルト202をより大きく負に帯電させることによって、定着ベルト202とトナー213との静電反発力を高めれば、解消できると考えられる。
そこで、いずれの問題も解消することができる体積抵抗率を静電オフセットや用紙後端剥離放電ノイズの発生状況から特定する。図4において、静電オフセットの発生状況を示す記号「×」は、静電ノイズが明確に視認されることを示す。一方、「○」は、静電ノイズが視認されないことを示す。
そこで、いずれの問題も解消することができる体積抵抗率を静電オフセットや用紙後端剥離放電ノイズの発生状況から特定する。図4において、静電オフセットの発生状況を示す記号「×」は、静電ノイズが明確に視認されることを示す。一方、「○」は、静電ノイズが視認されないことを示す。
また、用紙後端剥離放電ノイズの発生状況を示す記号「×」は、画像形成を繰り返すと用紙後端剥離放電ノイズが漸増して、ノイズ筋が複数本現れるに至ることを示す。また、「△」は、ノイズ筋が1本だけで、ハーフトーン画像においてよく見るとノイズと認識できる程度に留まることを示し、「○」は、用紙後端剥離放電ノイズが視認されないことを示す。
実用上の必要から言えば、「×」は、多くの画像においてノイズが視認でき、どのカテゴリーの複写機、プリンターにおいても許容できない画質となる水準である。「△」は、普通の文字画像等においてはノイズの視認が難しいものの、写真画像の青空等のハーフトーン部においてはノイズが視認されるため、高級機や写真画像を多く印刷する複写機、プリンターにおいては許容できない水準である。「○」は、どのカテゴリーにおいても問題のない水準である。
図4に示されるように、体積抵抗率が定着ベルト202の基材層で1010Ωm、弾性層で1013Ωmであり、更に、定着ローラ201の弾性層で1013Ωm、加圧ローラ209の弾性層で107Ωmであるときに、静電オフセットと用紙後端剥離放電ノイズとの双方が解消される。
この場合において、定着ベルト202と加圧ローラ209との間の電位差が1900Vとなっているが、別途、実施した実験によれば、当該電位差が1500V以上であれば、両問題を解消できることが分かった。
この場合において、定着ベルト202と加圧ローラ209との間の電位差が1900Vとなっているが、別途、実施した実験によれば、当該電位差が1500V以上であれば、両問題を解消できることが分かった。
更に、体積抵抗率の測定誤差を考慮すれば、体積抵抗率を
(a)定着ベルト202の基材層で1010Ωm以上とし、
(b)定着ベルト202の弾性層で1012Ωm以上とし、
(c)定着ローラ201の弾性層で1012Ωm以上とし、
(d)加圧ローラ209の弾性層で107Ωm以下とする
ことによって、定着ベルト202と加圧ローラ209との間の電位差を1500V以上として、静電オフセットと用紙後端剥離放電ノイズを共に解消できることが分かった。
(a)定着ベルト202の基材層で1010Ωm以上とし、
(b)定着ベルト202の弾性層で1012Ωm以上とし、
(c)定着ローラ201の弾性層で1012Ωm以上とし、
(d)加圧ローラ209の弾性層で107Ωm以下とする
ことによって、定着ベルト202と加圧ローラ209との間の電位差を1500V以上として、静電オフセットと用紙後端剥離放電ノイズを共に解消できることが分かった。
[5] 変形例
以上、本発明を実施の形態に基づいて説明してきたが、本発明が上述の実施の形態に限定されないのは勿論であり、以下のような変形例を実施することができる。
(1)上記実施の形態においては、特に言及しなかったが、定着ベルトの厚さと定着ローラの弾性層の厚さとの合計が小さい場合には、定着ローラの芯金が金属からなっているため、定着ベルトの帯電電位に影響を与えるおそれがある。このため、当該合計は4mm以上であるのが好ましい。
以上、本発明を実施の形態に基づいて説明してきたが、本発明が上述の実施の形態に限定されないのは勿論であり、以下のような変形例を実施することができる。
(1)上記実施の形態においては、特に言及しなかったが、定着ベルトの厚さと定着ローラの弾性層の厚さとの合計が小さい場合には、定着ローラの芯金が金属からなっているため、定着ベルトの帯電電位に影響を与えるおそれがある。このため、当該合計は4mm以上であるのが好ましい。
また、実用上の観点、特に、定着装置の小型化の要請に配慮すれば、8mm以下であるのが望ましい。
(2)上記実施の形態においては、特に言及しなかったが、定着ベルト202の基材層の体積抵抗率は、1017Ωmを上限とする。これはポリイミドの体積抵抗率の最大値であり、これよりも高い体積抵抗率を取り得ないからである。
(2)上記実施の形態においては、特に言及しなかったが、定着ベルト202の基材層の体積抵抗率は、1017Ωmを上限とする。これはポリイミドの体積抵抗率の最大値であり、これよりも高い体積抵抗率を取り得ないからである。
また、定着ベルト202の弾性層の体積抵抗率は、1016Ωmを上限とする。これはシリコーンゴムの体積抵抗率の最大値である。同様に、定着ローラ201の弾性層の体積抵抗率も、1016Ωmを上限とする。
加圧ローラ209の弾性率の体積抵抗率は、103Ωmを加減とする。これはシリコーンゴムの体積抵抗率の最小であり、これよりも低い体積抵抗率を取り得ないからである。
加圧ローラ209の弾性率の体積抵抗率は、103Ωmを加減とする。これはシリコーンゴムの体積抵抗率の最小であり、これよりも低い体積抵抗率を取り得ないからである。
本発明に係る定着装置および画像形成装置に関は、定着装置における画質劣化を防止する技術として有用である。
1…………………画像形成装置
100……………定着装置
201……………定着ローラ
202……………定着ベルト
203、210…ヒータ
204……………加熱ローラ
205、211…サーモスタット
206、208…サーミスタ
207……………分離爪
209……………加圧ローラ
212……………突入ガイド
701……………丸印領域
100……………定着装置
201……………定着ローラ
202……………定着ベルト
203、210…ヒータ
204……………加熱ローラ
205、211…サーモスタット
206、208…サーミスタ
207……………分離爪
209……………加圧ローラ
212……………突入ガイド
701……………丸印領域
Claims (4)
- トナー像を記録シートに融着する定着装置であって、
弾性層を備える定着ローラと、
芯金の外周面上に弾性層と離型層とが順次積層されてなり、熱源を内蔵する加熱ローラと、
耐熱樹脂からなる無端ベルト状の基材層上に弾性層と離型層とが順次積層されてなり、定着ローラと加熱ローラとに巻架された定着ベルトと、
定着ベルトを介して前記定着ローラに押圧された加圧ローラと、を備え、
定着ベルトの基材層の体積抵抗率が1010Ωcm以上、1017Ωcm以下の範囲内であり、
定着ベルトの弾性層の体積抵抗率が1012Ωcm以上、1016Ωcm以下の範囲内であり、
定着ローラの弾性層の体積抵抗率が1012Ωcm以上、1016Ωcm以下の範囲内であり、
加圧ローラの弾性層の体積抵抗率が103Ωcm以上、108Ωcm以下の範囲内である
ことを特徴とする定着装置。 - 定着ベルトの厚さと定着ローラの弾性層の厚さの合計は4mm以上、8mm以下の範囲内である
ことを特徴とする請求項1の定着装置。 - 定着ベルトの基材層はポリイミドからなる
ことを特徴とする請求項1の定着装置。 - 請求項1から3の何れかに記載の定着装置を備える
ことを特徴とする画像形成装置。
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