JP2592967B2

JP2592967B2 - 画像形成装置

Info

Publication number: JP2592967B2
Application number: JP1285899A
Authority: JP
Inventors: 俊治中村; 洋二友行; 雅信斉藤; 順治荒矢; 敏男宮本; 竜典石山; 幸一奥田; 克彦西村; 亮早川; 康志佐藤; 公生中畑
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1989-10-31
Filing date: 1989-10-31
Publication date: 1997-03-19
Anticipated expiration: 2012-03-19
Also published as: JPH03145681A

Description

【発明の詳細な説明】［発明の産業上の利用分野］本発明は複写機，電子写真プリンタ等の画像形成装置
に関する。

［従来技術］従来から画像形成装置における未定着トナー像を定着
する定着手段は、ハロゲンヒーター等の加熱源を内部に
有する定着ローラーとこれに加圧接触して回転するシリ
コンゴム等の弾性体を表面に有する加圧ローラーとから
構成されるローラー定着装置が一般的である。このロー
ラー定着装置は記録材の安定した搬送性及びヒーター暴
走時等の火炎防止安全性等の点から他の定着方法に比較
して非常に優れ広く実用化にいたっている。

［発明が解決する問題点］しかしながら、上記従来のローラー定着装置において
は、未定着トナー像がローラー表面に直接接触するた
め、記録材上の未定着トナーが一部、ローラー表面に転
移する、いわゆるオフセット現象を生じるという欠点が
あった。

一般的に上述の定着装置に生じるオフセットは、温度
的要因のものと静電気的要因のものに大別される。

前者は、定着装置でのトナー温度が低くすぎて定着さ
れずにオフセットするいわゆる低温オフセットと逆にト
ナー温度が高すぎて、液状にトナーが溶けて生じる高温
オフセットがあり、これらは、用いる現像剤の特性、記
録材搬送速度、ローラー加圧力を定めた上で、サーミス
タ等の温度制御手段による定着ローラー温度を適切に定
めることによって防止できる。

一方後者の静電気的要因によるオフセットに関して
は、記録材上の帯電したトナーが静電気的に定着ローラ
ーに転移するものであるが、この現象が記録材の種類及
び環境等に大きく依存するため、その制御は困難であ
り、直接にオフセット電界を減ずるよりもむしろ、フェ
ルトパッドあるいはブレード等のクリーニング手段を定
着ローラーに当接させ、オフセットによる弊害例えばオ
フセットトナーの再転写による記録材の汚れあるいは、
ローラーのオフセットトナー汚れによって生じる記録材
巻き付きジャム等の対策としており、静電気的オフセッ
トは解決されるに至っていない。

［問題点を解決する手段］上記問題点を解決するため本発明は、像担持体上の未
定着トナー像を記録材上に転写する転写帯電手段と、未
定着トナー像が転写された記録材を挟持搬送し定着を行
う一対の回転体と、を有し、記録材が前記転写帯電手段
から前記回転体対までまたがる画像形成装置において、
前記未定着トナー像と接する回転体とは反対側の回転体
と接地間には前記転写帯電手段による帯電極性と同極性
の電荷を回転体に保持する向きのみにダイオードが接続
されていることを特徴とするものである。

［発明の実施例］以下、図面を用いて本発明の実施例を詳述する。

第１図は本発明の実施例の画像形成装置の主要部の断
面図である。

図中において、定着ローラー１は、アルミニウム、鉄
等の中空円筒の導電性芯金の外周面にPTFE,PFAあるいは
シリコーンゴム等の離型性のよい材料をコーティングあ
るいはチューブ被覆したものであり、内部にはハロゲン
ヒーター等の加熱源を有し図示しない温度制御手段によ
ってその表面は一定の温度に制御される上記定着ローラ
ー１に加圧従動回転する加圧ローラー２は、鉄・ステン
レス等の芯金にシリコーンゴムやフッ素ゴムが層状に形
成されているものである。

加圧ローラー２の芯金には、整流素子３（例えば、ダ
イオード）が、未定着トナー像の荷電極性の逆極性の電
荷が加圧ローラー２に保持される向きのみに大地との間
に接続されている。説明の便宜上、第１図の装置で帯
電のトナーが用いられてる場合を記す。

記録材４は、感光ドラム５の表面に形成された現像像
を転写帯電手段６によって記録材４の背面にトナー帯電
極性と逆極性の電荷（本実施例では）が与えられ、静
電気的に記録材に転写保持して定着ローラー１と加圧ロ
ーラー２で形成される当接ニップ部に導かれ加熱定着さ
れる。

第１図から明らかな様に記録材４は転写帯電手段６か
ら定着ローラー１、加圧ローラー２までまたがってい
る。

通常、転写工程を有する画像形成装置では、像担持体
から転写帯電手段により記録材に転写された未定着トナ
ーは未定着トナーが有する電荷と、記録材背面に注入さ
れた未定着トナーと逆極性の転写電荷により記録材に強
く静電的に保持されている。

本発明者の実験によれば、前述の静電気要因による定
着オフセットは、記録材４に現像剤を静電気的に保持す
るために記録材４の背面に与えられた現像剤帯電極性と
逆極性の転写電荷が定着装置内で記録材背面に接触する
加圧ローラー２を介してリークする事が主因であると判
明した。

特に上記静電オフセットは、通常の紙より第２図に示
すような昨今広く用いられている誘電体フィルムの両面
に約10⁹〜10¹²Ωの表面抵抗を有するような中抵抗物質
をコーティングしたサンドイッチ構造のOHP用透明フィ
ルムにおいて顕著である。

このようなOHPフィルムは、感光ドラムから分離過程
において転写帯電Ｉ過程で付与された転写電荷量＋Ｑに
依存した逆電荷−Ｑ′が剥離放電によってOHPフィルム
の記録面（トナー像のある面）に付与される。実験結果
的には、Ｑ′は転写電荷Ｑに対して約50〜90％の電荷量
であった。したがって背面転写電荷の加圧ローラーを介
してのリークがあると、OHPフィルム上では記録面の剥
離電荷は残存するため、トナー像の静電気力による保持
力は急激に減衰しオフセットが発生しやすくなると考え
られる。

第１表は、加圧ローラー芯金が接地された熱ローラー
定着装置において、3M社製OHPフィルム（表面抵抗約10
¹²Ω）を用いて種々の抵抗の加圧ローラーに対するOHP
シート通紙時のリーク電流及びその時のオフセット評価
を示すものである。この加圧ローラー抵抗値は被覆のな
いステンレスのローラーに約２〜3mmのニップを形成す
るように押し当て、加圧ローラー芯金とステンレスロー
ラーとの間の抵抗を高抵抗計で測定したものである。

加圧ローラーの抵抗が10¹²Ω以下であると転写電荷の
リークがはじまり、オフセットが発生する。これは前述
した通り、転写電荷による記録材とトナーとの静電的吸
引力が急激に減少するためである。逆に10¹³Ω以上で
は、転写電荷のリークはないがオフセットが生じる。

これは加圧ローラーが摩擦帯電によりトナーと同極性
のマイナスに強く帯電（一数KV）するためと考えられ
る。

また、加圧ローラーを接地せずにフロート状態とした
場合、10¹²Ω以下であっても、転写電荷のリークは減少
される。

この転写電荷のリークの減少により加圧ローラー抵抗
が10¹²Ω以下の場合でも、加圧ローラーをフロートにす
ればオフセットの発生は小さくできる。

このように、低抵抗の加圧ローラーを用いて、その芯
金をフロートにすることで、静電オフセットを軽減する
ことは可能ではあるが、連続プリント動作を行なった場
合あるいは低湿環境下においては、加圧ローラーのチャ
ージアップによって周囲の導体にリークする可能性があ
り、この電荷のリークによって機械が電気的誤動作を生
じるという危険性がある。

また、一般的にローラー定着装置においては、数Kg〜
嵩10Kgの力で加圧ローラーが定着ローラーに圧接してい
るため、記録材の種類によっては、加圧ローラーを摩擦
帯電によって現像剤と同極性に帯電することがあり、こ
れも静電オフセットの一要因となっている。

したがって、静電オフセットを防止するためには、以
下の３点が装置構成に必要とされる。

（１）転写電荷の加圧ローラーを介してのリーク防止（２）加圧ローラーのチャージアップ防止（３）加圧ローラーと記録材との摩擦によって発生する転写電荷と逆極性の電荷の消去本発明は、第１図に示したごとく低抵抗の加圧ローラ
ー２に転写帯電電荷と同極性の電荷（）を保持する向
きに整流素子例えばダイオードを接続するものである。

このダイオードの整流作用により、記録材背面に注入
された転写電荷のリークを防止することができる。

また、加圧ローラーには転写と同極性の電荷がGNDか
ら注入された場合も加圧ローラーをトナーと逆極性電位
に維持でき、オフセット防止の効果を高めることができ
る。

第３図にダイオード３の電圧と電流の特性曲線を示
す。図からも明らかなようにダイオード３は、順方向接
続である領域Ａにおいては電流がいくら流れても電圧は
上がらない。しかし、逆方向接続である領域Ｂにおいて
はほんのわずかに電流を流すだけで電圧は降伏電圧点Ｃ
まで上がりさらに電流を流しても電圧はそれほど上がら
なくなる。

通常のダイオードにおける降伏電圧点は数KVより小さ
くあり、したがって加圧ローラーのチャージアップにと
もなう放電による装置の誤動作は発生しない。

また、このように加圧ローラーの過度のチャージアッ
プを確実に防止するためには降伏電圧点が3KVより小さ
いダイオード特には2KV以下のものを使用することが好
ましい。

更に、第１図で加圧ローラーに記録材との摩擦によっ
て転写電荷と逆極性の電荷（）が発生した場合、ダイ
オードの接続の向きからいって、その電荷をGNDにリ
ークさせることが可能があり、上記摩擦電荷による定着
ローラー当接部における現像剤の記録材への保持力の減
少を防止することができる。

第２表は、本発明の実施例で加圧ローラーに降伏電圧
値＋1KVのダイオードを接続した時の加圧ローラー表面
電位、リーク電流とオフセット評価を示すものである。

定着ローラーは、30μｍ厚のPFAチューブをAl円筒に
被覆した20mmφのものを用い、抵抗制御材の量によって
種々の抵抗の有する16mmφの加圧ローラーを約7Kgの総
圧で圧接従動させ、24mm/secの速度で搬送するOHPシー
トに1.5μＡの転写電流を与えて評価したものである。

表のように10¹²Ω以下の加圧ローラーにおいては、そ
の表面電位はダイオード降伏電圧値よりもやや低い＋80
0Vに維持され、ダイオードを介してGNDにリークする電
流は約数nAの微小電流であり、OHPシートの静電オフセ
ットは発生しなかった。一方10¹³Ω以上の加圧ローラー
を用いた系においては、ダイオードを介してのリーク電
流はないが、加圧ローラー電位が数KV以上となり逆にオ
フセットが発生した。

次に本発明の別の実施例を説明する。

第４図の定着装置は正極性に帯電する現像剤を記録材
上に負帯電電荷で転写する画像形成装置に適用されるも
のである。

記録材背面に流入された負電荷の加圧ローラーを介し
てのリークを防止するために、加圧ローラーには第１図
実施例とは逆向きにダイオードを接続している。この場
合においても、ダイオードを介しての転写電荷リーク
は約数nAのレベルであり、OHP及び通常紙のオフセット
は発生しなかった。

［発明の効果］以上説明した通り本発明によれば、記録材へのトナー
像の静電保持力を維持してオフセットを防止することが
できる。

更には、回転体表面の過度の帯電をも防止でき、電気
的ノイズが発生したり、装置が誤動作することがない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の画像形成装置の主要断面図、第２図は誘電体フィルムの断面図、第３図は本実施例に用いたダイオードの電流−電圧特性
を示す曲線図、第４図は本発明の別の実施例に用いられる定着装置の断
面図である。図中、１は定着ローラー、２は加圧ローラー３は整流素子、４は記録材５は感光ドラム、６は転写帯電手段

フロントページの続き (72)発明者荒矢順治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)発明者宮本敏男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)発明者石山竜典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)発明者奥田幸一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)発明者西村克彦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)発明者早川亮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)発明者佐藤康志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)発明者中畑公生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 (56)参考文献特開昭59−34573（ＪＰ，Ａ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】像担持体上の未定着トナー像を記録材上に
転写する転写帯電手段と、未定着トナー像が転写された
記録材を挟持搬送し定着を行う一対の回転体と、を有
し、記録材が前記転写帯電手段から前記回転体対までま
たがる画像形成装置において、前記未定着トナー像と接する回転体とは反対側の回転体
と接地間には前記転写帯電手段による帯電極性と同極性
の電荷を回転体に保持する向きのみにダイオードが接続
されていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】上記未定着トナー像と接する回転体とは反
対側の回転体の抵抗値は、10¹²Ω以下であることを特徴
とする特許請求の範囲第１項記載の画像形成装置。
【請求項３】前記トナーの帯電極性は負で、前記転写帯
電手段の帯電極性は正であることを特徴とする特許請求
の範囲第１項もしくは第２項記載の画像形成装置。