JP2596530B2 - 定着装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、電子写真装置あるいは静電記録装置におけ
る画像形成装置の分野において利用され、特に対をなす
定着ローラ及びこれと圧接回転する加圧ローラとの間
で、未定着現像剤像をもつ記録材を挟持搬送して加圧定
着する定着装置に関する。

［従来の技術］ 従来の画像形成装置の定着装置としては、定着ローラ
とこれに加圧接触して従動回転する加圧ローラを有する
ものが挙げられる。このような定着装置の一例を第５図
に示す。この定着装置は、定着ローラ21と加圧ローラ22
により未定着現像剤像としての未定着トナー画像を記録
材としての記録材Ｐ面に熱圧定着するものである。

上側の定着ローラ21は、アルミニウム・鉄等の中空芯
金の外周面をPTFE、PFA、あるいはシリコーンゴム等の
離型性のよい材料で被覆したもので、内部にはハロゲン
ランプ等のヒータ23が入れられており、このヒータ23に
より定着ローラ21の加熱がなされる。下側の加圧ローラ
22は、鉄や、ステンレスなどの芯金の外周をシリコーン
ゴム等の離型性を有する弾性体で被覆したものである。
上記定着ローラ21と加圧ローラ22は図示しないばね等の
付勢手段により互いに所定の加圧力で接触させてあり、
また矢示方向に回転駆動される。

上記定着ローラ21の表面にはサーミスタ等の感温素子
24が接触しており、定着ローラ21の表面温度を検知す
る。この感温素子24の検出温度に応じて温調回路により
ヒータ23への通電が制御され、定着ローラ21の表面温度
が所定に設定した熱定着温度に自動管理される。また、
上記定着ローラ21の表面には分離爪25が先端エッジ部を
該定着ローラ21の表面に適当な加圧力をもって接触配設
されており、上記定着ローラ21の表面から記録材Ｐを分
離する。さらに、フェルト等のクリーナ26も定着ローラ
21の表面に押圧接触して配設されており、定着ローラ21
の表面に付着したトナーや紙粉等を拭掃除去する。ま
た、定着装置の金属材製の底板27の前面壁には記録材の
入口ガイド28が取り付けられ、上記底板27の後面壁には
記録材の出口ガイド29が取付け支持されている。

次に、以上のような構成の定着装置における定着手法
について説明する。

先ず、転写手段としての転写帯電器（図示せず）によ
り潜像担持体としてのドラム表面からトナー画像の転写
を受け、定着手段へ搬送された記録材Ｐは、入口ガイド
28を通って定着装置内へ進入し、互いに加圧接触して回
転駆動されている定着ローラ21と加圧ローラ22のニップ
部に入って両ローラのニップ部を通過していく。このニ
ップ部を通過していく過程で記録材Ｐ面の未定着トナー
画像taが定着ローラ21の熱と、定着ローラ21と加圧ロー
ラ22間の加圧力で記録材Ｐ面に永久固着像tbとして熱圧
定着されていく。

上記定着ローラ21及び加圧ローラ22のニップ部を通過
し像定着を受けた記録材Ｐはその先端部が分離爪25によ
り定着ローラ21面から分離され、出口ガイド29を通して
シートパス（図示せず）へ入り、排紙トレイ（図示せ
ず）へ排出される。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上述した従来の定着装置は、像担持材
たる記録材Ｐが定着ローラ21及び加圧ローラ22のニップ
部を通過して画像面が定着ローラ21面から順次に離れて
いくとき画像を構成している現像剤たるトナーの一部が
大なり小なり定着ローラ21面に付着残留し、いわゆるオ
フセットが生じる。このオフセットトナーtcの量が多い
と分離爪25に付着して記録材の分離性を悪化させて記録
材Ｐの定着ローラ周面に対する巻き付きトラブルを生じ
させたり、クリーナ26をすり抜けて感温素子24に付着し
て温調性能を悪化させたり、記録材面に再付着して出力
画像面を汚したりするという問題点があった。

次に、定着ローラ21面に対するトナーのオフセット現
像を第６図（Ａ）及び第６図（Ｂ）を用いて説明する。
第６図（Ａ），（Ｂ）は、定着ローラ21と加圧ローラ22
とのニップ部にはさまれた記録材Ｐのトナー画像部分tb
を示している。トナー画像部分tdを構成しているトナー
の定着ローラ21面へのオフセット量は、定着ローラ21面
に対するトナーの付着力Ｆと、記録材Ｐ面に対するトナ
ーの付着力Ｇと、さらに定着ローラ21、加圧ローラ22、
記録材Ｐが帯電しているときにはローラ21・22のニップ
部内の電界ｅから受ける力Ｅにより決まる。

第６図（Ａ）に示される上記の力Ｆ・Ｇ・Ｅの合成力
が上向き（定着ローラ21面に向う方向）であると定着ロ
ーラ21面に対するトナーのオフセット量が多く、第６図
（Ｂ）に示したような場合で合成力が下向き（記録材Ｐ
面に向う方向）となるときはオフセット量が少なくな
る。

そこで前述のように記録材Ｐのトナー画像面に接する
定着ローラ21の外周面にPTFE等の離型性のよい材料で被
覆したり、シリコーンオイル等の離型材を塗布して力Ｆ
を小さくする、定着ローラ21・加圧ローラ22の少なくと
も片方に電圧を印加して力Ｅを下向きにする、あるいは
ローラを導電化して力Ｅの発生を防ぐ等の手段がとられ
ている。

さらに定着ローラ21を装置のシグナルグラウンドに対
し電気的に浮かせる状態つまり接地されていない状態
（以下、フロート状態という）にするとオフセットが低
減できることも知られている。

これは、定着ローラ21を電気的にフロート状態に保っ
た場合、トナーが定着ローラ21へ少しオフセットするこ
とによって、定着ローラ21の電位がトナーの帯電極性側
に変化し、記録材である紙面上のトナーが定着ローラ21
から反発力を受けるというもので、この定着ローラから
の反発力によりオフセットが低減される。

ところが定着ローラを電気的にフロート状態にした場
合、特に低湿下において、定着ローラ21が紙との摩擦等
の原因により数KVにも帯電して放電を起こし、放電によ
る電気ノイズが発生して装置が誤動作を起こすという危
険性があった。

一方、定着ローラ21を接地した場合には、電気ノイズ
が発生せず装置の誤動作は起きないが、上記フロート状
態にした場合の定着ローラ21から記録材上のトナーへの
反発力が生じないためオフセットが増大してしまうとい
う問題があった。

そこで、第７図に示されるように定着ローラ21にトナ
ーと反発する電荷がたまりやすいように、該定着ローラ
21は整流素子30を介して加圧ローラ22と接続され、かつ
該加圧ローラ22を接地する手法が考えられる。しかし、
この方法でも記録材たる紙との摩擦帯電によって定着ロ
ーラの表面に蓄積される電荷が現像剤と逆極性の場合に
は加圧ローラに蓄積される現像剤と同極性の電荷がグラ
ウンドに流れてしまうために定着ローラの表面の逆極性
電荷が保持され、オフセットを生じていた。

本発明は上述のごとくの問題を解消し、現像剤の定着
ローラへのオフセットがなく、しかも定着ローラの帯電
による装置の誤動作がない定着装置を提供することを目
的とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明によれば上記目的は、 記録材上の未定着トナー像と接する定着ローラと、こ
の定着ローラと圧接する加圧ローラとを有し、上記定着
ローラと上記加圧ローラは電気的に導通するように接続
され、上記定着ローラと上記加圧ローラの圧接部で未定
着トナー像を担持した記録材を挟持搬送し未定着トナー
像を記録材上に定着する定着装置において、 上記定着ローラ及び上記加圧ローラはダイオードを介
して接地されており、このダイオードは上記定着ローラ
にトナーと逆極性の電圧を生じることなく、上記加圧ロ
ーラのトナーと同極性の電荷を上記定着ローラ側に流す
ように接続されている、 ことにより達成される。

［作用］ 本発明によれば、記録材との摩擦帯電によって定着ロ
ーラの表面が現像剤と逆極性に帯電した場合でも、加圧
ローラは現像剤と同極性に帯電した電荷が保持されるよ
うに整流素子を介して接地されているので、上記現像剤
と同極性の電荷はグラウンドに流れることがない。しか
も、上記加圧ローラは、上記定着ローラと電気的に導通
するように接続されているので上記現像剤と同極性の電
荷によって上記定着ローラの芯金も同極性に帯電する。
かくして、現像剤と逆極性に帯電していた定着ローラの
表面も同極性になり現像剤に対して反発した力が働きオ
フセットは生じないこととなる。

［実施例］ 本発明の第一実施例を添付図面の第１図、第２図を用
いて説明する。

第１図において１は定着ローラであり、アルミニウ
ム、鉄等の中空芯金1bの外周面をPTFE,PFA,弗素ゴム等
の離型性の良い耐熱性の樹脂層1aで被覆したものであ
る。上記定着ローラ１には、加圧ローラ２が圧接するよ
うに配設されており、該加圧ローラ２は鉄、ステンレス
鋼等の芯金2bの外周をシリコーンゴム、弗素ゴム等の離
型性の良い弾性体2aで被覆してある。上記定着ローラ１
の芯金1bと上記加圧ローラ２の芯金2bは互いに電気的に
接続されており、さらにグラウンドに対して順方向接続
となるように整流素子３を介して接地されている。

このような構成で、記録材たる紙を通紙すると加圧ロ
ーラ２が強く紙と摩擦を起こしてマイナスに帯電する。
そして定着ローラ１の表面は弱くプラスに帯電する。第
１図のように整流素子を接続しておくと、加圧ローラ２
にたまったマイナス電荷は、グラウンドに落ちることが
できず、定着ローラ１の芯金1bにたまり定着ローラ１の
芯金1bの電位をマイナスにする。この結果定着ローラ１
の表面1bの電位もマイナスになり、マイナスに帯電する
トナーとの間には反発力が働くのでオフセットは防止さ
れる。以上は、マイナスに帯電するトナーに対しての例
であったが、プラスに帯電するトナーに対しては、第２
図に示すように整流素子３の向きだけを変える構成にす
れば良い。該整流素子３の向きを逆方向接続に変えるこ
とによって加圧ローラ２にたまったマイナス電荷はグラ
ウンドに流れ、定着ローラ１の表面電位は摩擦帯電によ
ってプラスとなってトナーとの間には反発力が働くので
オフセットは防止される。

次に上記第一実施例装置を用いて以下のような条件で
行なった実験例について説明する。

（実験例） 実験を行なった条件は以下のとおりである。

定着ローラ１として外径20mm、肉厚2mmの芯金1bの外
周に樹脂層1aとしてPFA30ミクロン厚のチューブをかぶ
せたものを使用し、加圧ローラ２としては外径10mmの芯
金2bに弾性体2aたるLTVシリコーンゴムを3mm厚で被覆し
たものを用いた。それぞれPFA、シリコーンゴムの被覆
長（軸方向長さ）は226mmと222mmである。そして上記二
つのローラの芯金の導通をとるように接続し、株式会社
日立製作所製のダイオードDSA−1A4を用いて第１図のよ
うに接地した。

また、ニップの幅（周方向長さ）は2mmとなるように
加圧してOHP用紙を通紙した。トナーについてはマイナ
スの帯電特性を有するものを使用した。

結果は、加圧ローラ２の表面が−2000Vに摩擦帯電し、
この電荷が定着ローラ１の芯金1bに給電されて芯金1bの
電位が−950Vになり、定着ローラ１の表面電位は−250V
となってトナーとの反発力が働きオフセットと防止され
た。

一方、比較のため第９図のような定着ローラ21と加圧
ローラ22を整流素子30を介して接続する従来の手法で実
験したところ、定着ローラ21は摩擦帯電で表面にプラス
電荷が蓄積されることによって＋250Vに帯電してしま
い、オフセットが生じた。

なお、ここで使用する整流素子は降伏電圧50V以上500
V以下のものが好ましい。なぜなら、50V以下の降伏電圧
のものでは定着ローラに対して十分な電位を付与し維持
することができないからである。また500V以上の降伏電
圧を有するものでは、低湿環境下において放電を生じノ
イズによる誤動作が生じてしまうからである。

次に本発明の第二実施例を第３図，第４図を用いて説
明する。なお、第一実施例と共通の箇所には同一の符号
を付し説明を省略する。

第３図はマイナストナーに対する第二実施例装置を示
している。本実施例では第一実施例に比べ、定着ローラ
１が加圧ローラ２に対して順方向接続となるように整流
素子3aを介して加圧ローラ２と接続されているので、定
着ローラ１の芯金1bの電位が一層強くマイナスに帯電す
ることとなる。

第一実施例における実験例と同じローラ対を使用して
第１図に示す第一実施例装置と第３図に示す第二実施例
装置で定着ローラ１と加圧ローラ２の芯金1bの電位を比
較した。その結果、第一実施例装置では二つのローラの
芯金1b,2b電位は同じで−750Vであった。一方、第二実
施例装置では定着ローラ１の芯金1bの電位は−950Vであ
り、加圧ローラ２の芯金2bの電位は−650Vであった。こ
のように定着ローラ側の芯金電位が下がったことによ
り、定着ローラの表面電位は−400Vと一層強くマイナス
に帯電し、トナーとの反発力が強くなってオフセット防
止効果が改善された。

第４図はプラストナーに対する第二実施例を示すもの
である。この例では、定着ローラ１の芯金1bにプラス電
荷がたまり易いように整流素子を接続してある。第４図
に示される本実施例装置においても上述した効果と同様
な結果得られた。

［発明の効果］ 上述したように本発明によれば、定着ローラと加圧ロ
ーラが共に電気的に接続されかつ現像剤と同極性の電荷
を保持するように整流素子を介して接地されているの
で、記録材との摩擦帯電によって定着ローラ表面が現像
剤と逆極性に帯電したときでもオフセットを防止するこ
とができるし、整流素子を介して接地されているので放
電によるノイズを発生することがなく装置の誤動作を起
こすことがない定着装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のマイナストナーに対する第一実施例装
置の概略構成図、第２図は本発明のプラストナーに対す
る第一実施例装置の概略構成図、第３図は本発明のマイ
ナストナーに対する第二実施例装置の概略構成図、第４
図は本発明のプラストナーに対する第二実施例装置の概
略構成図、第５図は従来装置の概略構成図、第６図
（Ａ），（Ｂ）は定着ローラと加圧ローラのニップ部に
おけるオフセットを説明する図、第７図は従来装置の概
略構成図である。 １……定着ローラ ２……加圧ローラ ３……整流素子

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】記録材上の未定着トナー像と接する定着ロ
   ーラと、この定着ローラと圧接する加圧ローラとを有
   し、上記定着ローラと上記加圧ローラは電気的に導通す
   るように接続され、上記定着ローラと上記加圧ローラの
   圧接部で未定着トナー像を担持した記録材を挟持搬送し
   未定着トナー像を記録材上に定着する定着装置におい
   て、 上記定着ローラ及び上記加圧ローラはダイオードを介し
   て接地されており、このダイオードは上記定着ローラに
   トナーと逆極性の電圧を生じることなく、上記加圧ロー
   ラのトナーと同極性の電荷を上記定着ローラ側に流すよ
   うに接続されていることを特徴とする定着装置。