JP3673133B2 - 電子写真記録装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真プリンタや複写機等の電子写真記録装置における定着装置に関し、とくに離型剤を供給される定着装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電子写真記録装置では、帯電、露光、現像、転写、定着およびクリーニングの各電子写真プロセスにより画像記録を行うことがよく知られている。このうち定着を行う定着装置は、ハロゲンランプ等の発熱体を内蔵した円筒状の加熱ローラと、耐熱性と弾性を兼ね備えたシリコーンゴム等で表面を構成した加圧ローラとで構成される。加熱ローラと加圧ローラの間にトナー画像が転写された記録用紙を通過させ、トナー画像に対して加熱および加圧することにより、トナー画像を記録用紙に定着させる。
【０００３】
定着装置において、加熱ローラには未定着のトナー画像が接触する。トナー画像が加熱ローラ表面にオフセットするのを防止するために、加熱ローラ表面に離型性の優れたフッ素系樹脂をコーティングするか、またはシリコーンゴムを加熱ローラ表面に形成している。カラー電子写真記録装置や高速の電子写真記録装置では、さらにオフセットを防止するために、シリコーンオイルを積極的に加熱ローラに塗布するための塗布装置を設けているものもある。
【０００４】
塗布装置としては、円筒形のローラ内部にシリコーンオイルを充填し、ローラに多数の細孔を設けて、ローラ表面を多孔質部材で被覆して形成した塗布ローラを加熱ローラ表面に押しつけてシリコーンオイルを塗布するようにしたものや、あるいはシリコーンオイルを入れた容器内に一端を浸漬させ、他端を加熱ローラ表面に接触させたフェルト等の塗布部材で塗布するようにしたものなどがある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
塗布装置を搭載した定着装置を有する電子写真記録装置で両面記録を長時間にわたって行うと、記録用紙の背影面（非画像部）にトナーが薄く付着して汚れるいわゆるカブリと呼ばれる現象が発生する。両面記録は記録用紙の表裏にトナー画像を記録することであるが、こうしたカブリが発生すると、画像のコントラストが低下し、記録品質が低下することになる。
【０００６】
観察の結果、両面記録を行わない場合にはカブリは発生しないことがわかったが、この原因としては、一度定着装置を通過した記録用紙に対して再度記録を行うことにより、加熱ローラ表面に塗布されているシリコーンオイルが最初の定着時に記録用紙に転移し、二度目の転写時にさらにシリコーンオイルが記録用紙から静電潜像担持体に転移し、現像時に静電潜像担持体からトナーに転移し、最終的には現像装置内のトナーに転移する。シリコーンオイルが現像装置内のトナーに転移することにより現像装置内のトナーが劣化してカブリが発生しているのである。
【０００７】
また現像装置内のトナーが劣化することにより、現像時に静電潜像担持体の画像部（静電潜像部）にトナーが十分供給されないので、記録濃度が低下するという問題もあった。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明は、静電潜像が形成される静電潜像担持体と、静電潜像担持体と接触して設けられた現像ローラを備えた現像装置と、静電潜像担持体に形成されたトナー像が転写された記録紙上のトナーを定着させる定着装置と、トナーの付着を防止するための離型剤を定着装置へ供給する離型剤供給装置と、定着装置を通過した記録紙を再度静電潜像担持体に搬送する記録紙反転部を有し、離型剤として、１０〜３００センチストークスの粘度を有する、メチルハイドロジェンシリコーンオイル、メチルフェニルシリコーンオイル、カルボキシ変性シリコーンオイル、カルビノール変性シリコーンオイル、フッ素変性シリコーンオイル、メタクリル変性シリコーンオイルのいずれかを用いるようにしたものである。
上記の構成により、カブリの発生が防止される。
【０００９】
また離型剤として、１０〜３００センチストークスの粘度を有する、メチルハイドロジェンシリコーンオイル、メチルフェニルシリコーンオイル、エポキシ変性シリコーンオイル、カルボキシ変性シリコーンオイル、カルビノール変性シリコーンオイル、ポリエーテル変性シリコーンオイル、フッ素変性シリコーンオイルのいずれかを用いるようにした。これにより記録濃度の低下が防止される。
【００１０】
さらに離型剤として、１０〜３００センチストークスの粘度を有する、メチルハイドロジェンシリコーンオイル、メチルフェニルシリコーンオイル、カルボキシ変性シリコーンオイル、カルビノール変性シリコーンオイル、フッ素変性シリコーンオイルのいずれかを用いるようにした。これによりカブリの発生および記録濃度の低下の両方が防止出来る。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面にしたがって説明する。図１は本発明に係る定着装置を有する電子写真記録装置を示す概略構成図である。まず図１により装置の構成を説明する。
【００１２】
図１において、電子写真記録装置１００には、静電潜像担持体１０１が設けられ、その周囲に帯電装置１０２、露光装置１０３、現像装置１０４、転写装置１１１およびクリーナ１１７が設けられている。静電潜像担持体１０１は導電性支持体１０１ａと光導電層１０１ｂにより構成されている。現像装置１０４は現像ローラ１０５およびホッパなどから成り、ホッパにはトナー１０６が収容されている。クリーナ１１７はクリーニングブレード１１８およびリカバリーブレード１１９を有する。
【００１３】
記録用紙１０８が搬送される搬送路１２５に沿って、搬送ローラ１１０および定着装置１１５が配設されている。定着装置１１５は加熱ローラ１１３と加圧ローラ１１２から成り、加熱ローラ１１３にはオイル塗布装置１１４が設けられている。オイル塗布装置１１４は、オイルが収容される収容容器１２０とオイルが含浸される不織布１２１とを有する。不織布１２１の一端は容器１２０内のオイルに浸され、他端は加熱ローラ１１３の表面に接している。
【００１４】
用紙搬送路１２５の上流には用紙カセット１０７が配設されている。用紙カセット１０７には記録用紙１０８が収納され、最上部の記録用紙１０８には給紙ローラ１０９が圧接している。給紙ローラ１０９の回転により記録用紙１０８は１枚ずつ繰り出される。用紙搬送路１２５の下流には排出ローラ１１６が配設されている。
【００１５】
用紙搬送路１２５の下方には記録用紙の反転部１２６が設けられている。反転部１２６は記録用紙１０８に両面記録を行うためのもので、定着装置１１５の下流から点線で示される搬送路１２４と、この搬送路１２４に沿って配設された搬送ローラ１２２と反転ローラ１２３とから構成される。反転ローラ１２３で反転された記録用紙１０８は転写装置１１１の上流で用紙搬送路１２５に合流する。
【００１６】
次に記録用紙に画像を記録する動作について説明する。ドラム状に形成された静電潜像担持体１０１が図示しない駆動手段により矢印ａ方向に例えば７５ｍｍ／ｓｅｃの周速度で回転する。静電潜像担持体１０１は、導電性支持体１０１ａ上に光導電層１０１ｂを設けたもので、本実施の形態では有機系感光体を用いたが、セレン感光体、酸化亜鉛感光体、アモルファスシリコン感光体など何れの感光体でも使用できる。
【００１７】
まず帯電装置１０２により静電潜像担持体１０１の表面を一様に帯電させ、次に露光装置１０３により、帯電された静電潜像担持体１０１の表面を記録信号に従って露光する。これにより記録信号に応じた静電潜像が形成される。露光装置１０３としては、ＬＥＤアレイとセルフォックレンズを組み合わせたものや、レーザと作像光学系を組み合わせたものなどが使用される。
次に現像装置１０４により、静電潜像担持体１０１の表面に形成された静電潜像をトナー１０６により現像する。静電潜像担持体１０１と現像ローラ１０５はトナー１０６を介して加圧接触して配設されている。そして静電潜像担持体１０１の導電性支持体１０１ａと現像ローラ１０５との間にはバイアス電圧が印加され、これにより静電潜像担持体１０１と現像ローラ１０５の間の空間には、静電潜像担持体１０１に形成された静電潜像に伴う電気力線が発生する。このため現像ローラ１０５上のトナー１０６は静電気力により静電潜像担持体１０１に付着し、トナー画像が形成される。現像装置１０４としては、二成分磁気ブラシ現像器、一成分磁気ブラシ現像器、一成分非磁性現像器などを使用する。
【００１８】
他方、用紙カセット１０７に収納された記録用紙１０８は給紙ローラ１０９により繰り出される。繰り出された記録用紙１０８は、まず搬送ローラ１１０に突き当たり、ここでスキューが矯正され、その後、静電潜像担持体１０１上における画像形成のタイミングに合わせて、搬送ローラ１１０によりさらに下流に搬送される。静電潜像担持体１０１上のトナー画像は、転写装置１１１により記録用紙１０８上に転写される。
【００１９】
トナー画像が転写された記録用紙１０８は、さらに下流に搬送されて定着装置１１５へ送られ、加熱ローラ１１３と加圧ローラ１１２の間に入り込む。ここで記録用紙１０８に対して加熱ローラ１１３の熱が加えられてトナーが溶融し、溶融したトナーが加圧作用により記録用紙１０８の繊維間に浸透し、定着が行われる。定着された記録用紙１０８は排出ローラ１１６により装置外部へ排出される。
【００２０】
以上は記録用紙１０８の片面に画像記録する動作である。記録用紙１０８の両面に記録を行う場合は、定着が行われた後の記録用紙１０８を搬送路１２４へ引き入れる。そして反転ローラ１２３により表裏を反転させ、再び搬送路１２５へ送り、トナー画像が定着されていない面が静電潜像担持体１０１側になるようにして、静電潜像担持体１０１と転写装置１１１との間へ送り込む。その後上述と同様にしてトナー画像の転写および定着が行われる。
【００２１】
トナー画像を転写した後の静電潜像担持体１０１の表面には若干のトナーが残留する。残留トナーはクリーニングブレード１１８およびリカバリーブレード１１９とにより静電潜像担持体１０１表面から掻き落とされる。これにより静電潜像担持体１０１は再使用可能になる。
【００２２】
次に定着装置について説明する。加熱ローラ１１３は、ハロゲンランプ等の発熱体を内部に設けた金属パイプの表面に、トナーとの離型性をよくするために、半導電性のフッ素系樹脂、例えばＰＴＦＥ（polytetrafluoropropylene）やＰＦＡ（tetrafluoroethlene-perfluoroalkylvinylether）をコーティングしたものである。また加熱ローラ１１３の表面に接触して設けられたサーミスタによって加熱ローラ１１３の表面温度を測定し、ハロゲンランプに印加する電圧のオン／オフを制御することにより、加熱ローラ１１３の表面温度をほぼ一定（１８０度程度）に保つ。
【００２３】
本発明者は、加熱ローラ１１３に塗布するシリコーンオイルの種類を変えて記録用紙１０８に両面記録を連続して行うことにより、連続記録後にカブリが出るかどうかの評価実験を行った。実験に用いた加熱ローラ１１３の一例としては、外径が２５ｍｍ、肉厚２ｍｍのアルミニウムのパイプに、体積抵抗値が１０の３乗から１０の５乗程度の半導電性のフッ素系樹脂を約５０μｍコーティングしたものである。またハロゲンランプは６００Ｗのものを用いている。
【００２４】
また加圧ローラ１１２は、金属製シャフトに半導電性シリコーンゴムをモールドし、その表面にフッ素系樹脂のチューブを被せたものであり、この加圧ローラ１１２は加圧手段によって加熱ローラ１１３に加圧接触してニップ部を形成している。加圧ローラ１１２は加熱ローラ１１３に従動接触しており、加熱ローラ１１３の駆動により回転する。
【００２５】
実験で用いた加圧ローラ１１２の形状の一例を示すと、直径１０ｍｍのステンレスシャフトに体積抵抗値が１０の３乗から１０の５乗程度の半導電性シリコーンゴムをモールドして、仕上がり外径２５ｍｍとし、そのゴムローラ表面に厚さ約４０μｍのＰＦＡチューブを被せたものである。加圧ローラ１１２は加熱ローラ１１３とにより形成するニップ部の領域が３ｍｍ程度になるように加圧手段により加圧されている。
【００２６】
加熱ローラ１１３とトナーとの離型性をさらによくするために設けたオイル塗布装置１１５について図２により説明する。図２はオイル塗布装置を示す説明図である。図２において、収容容器１２０にはシリコーンオイル１３０が収容され、不織布１２１の一端１２１ａがシリコーンオイル１３０内に浸されている。不織布１２１の他端１２１ｂは加熱ローラ１１３の表面に加圧接触している。不織布１２１はフェルト等から構成され、一端１２１ａから吸い上げたシリコーンオイル１３０を毛細管現象により加熱ローラ１１３に供給する。
以上の構成によりシリコーンオイル１３０の種類を変えて連続的に両面記録を行い、カブリが出るかどうか評価した。その結果を表１に示す。
【００２７】
【表１】

【００２８】
この結果により、シリコーンオイルの種類を選択することにより、連続両面記録後のカブリを防止できることがわかった。即ち、メチルハイドロジェンシリコーンオイル、メチルフェニルシリコーンオイル、カルボキシル変性シリコーンオイル、カルビノール変性シリコーンオイル、フッ素変性シリコーンオイルおよびメタクリル変性シリコーンオイルを塗布することにより、長期間にわたってカブリのないコントラストの高い画像を得ることができた。なおこれらのシリコーンオイルは、１０〜３００センチストークスの粘度であることが好ましい。要するに、これらのオイルは、加熱ローラ１１３表面にトナーが付着しないようにする作用があるとともに、トナー中に混入してもトナーの性能を劣化させないオイルである。
【００２９】
次に他のオイル塗布装置を用いて同様の実験を試みた結果について説明する。図３は他のオイル塗布装置を示す説明図である。図３において、加熱ローラ１１３にはオイル塗布ローラ１４０が加圧接触している。オイル塗布ローラ１４０は、円筒形の金属ローラ１４１、金属ローラ１４１の内部に配置した不織布１４２、金属ローラ１４１の表面に被覆した不織布１４３とから構成される。内部の不織布１４２は、フェルト等から成り、シリコーンオイルを多量に含浸させている。金属ローラ１４１には細孔１４１ａが多数個形成されており、不織布１４２に含浸されたシリコーンオイルが金属ローラ１４１の外側へ伝わるようになっている。外側の不織布１４３は多孔質部材またはフェルト等から成り、加熱ローラ１１３に対して加圧接触している。
【００３０】
上記のオイル塗布装置を用いて、上記と同様にシリコーンオイル１３０の種類を変えて連続的に両面記録を行い、カブリが出るかどうか評価した。その結果、表１と同様の結果が得られた。
【００３１】
出願人はさらに他のオイル塗布装置を用いて同様の実験を試みた。図４は他のオイル塗布装置を示す説明図である。図４において、オイル塗布装置１５０は、シリコーンオイルを含浸させたフェルト等から成る不織布１５１と、不織布１５１を供給する供給ローラ１５２と不織布１５１を巻き取る巻取ローラ１５３、および圧接ローラ１５４とから構成される。不織布１５１は長尺状になっており、予めシリコーンオイルが含浸されて供給ローラ１５２に巻き付けられており、圧接ローラ１５４により加熱ローラ１１３に加圧接触している。この加圧接触によりシリコーンオイルが加熱ローラ１１３に供給される。巻取ローラ１５３および供給ローラ１５２が矢印方向に回転することにより、不織布１５１の使用済みの部分が回収される。
【００３２】
上記のオイル塗布装置を用いて、上記と同様にシリコーンオイル１３０の種類を変えて連続的に両面記録を行い、カブリが出るかどうか評価した。その結果、表１と同様の結果が得られた。
次に第２の実施の形態として、図１に示す電子写真記録装置および図２に示すオイル塗布装置を用いて、トナーの供給不足に伴う記録濃度の低下の有無を評価するための実験を行った。それについて説明する。
実験の結果を表２に示す。
【００３３】
【表２】

【００３４】
表２の結果から、シリコーンオイルの種類を選択することにより、記録濃度の低下を防止できることがわかった。即ち、メチルハイドロジェンシリコーンオイル、メチルフェニルシリコーンオイル、エポキシ変性シリコーンオイル、カルボキシル変性シリコーンオイル、カルビノール変性シリコーンオイル、ポリエーテル変性シリコーンオイルおよびフッ素変性シリコーンオイルを塗布することにより、長期間にわたって記録濃度の低下のないコントラストの高い画像を得ることができた。
【００３５】
次に図３および図４に示すオイル塗布装置を用いて、同様の記録濃度の低下の有無を評価するための実験を行ったところ、表２と同様の結果が得られた。
【００３６】
次に第３の実施の形態として、図１に示す電子写真記録装置および図２に示すオイル塗布装置を用いて、カブリの発生およびトナーの供給不足に伴う記録濃度の低下の有無を評価するための実験を行った。それについて説明する。
実験の結果を表３に示す。
【００３７】
【表３】

【００３８】
表３の結果から、シリコーンオイルの種類を選択することにより、カブリの防止および記録濃度の低下の防止ができることがわかった。即ち、メチルハイドロジェンシリコーンオイル、メチルフェニルシリコーンオイル、カルボキシル変性シリコーンオイル、カルビノール変性シリコーンオイルおよびフッ素変性シリコーンオイルを塗布することにより、長期間にわたってカブリが発生せず、記録濃度の低下のないコントラストの高い画像を得ることができた。
次に図３および図４に示すオイル塗布装置を用いて同様の記録濃度の低下の有無を評価するための実験を行ったところ、表３と同様の結果が得られた。
上記各実施の形態では加熱ローラにシリコーンオイルを塗布する例を示したが、加圧ローラにシリコーンオイルを塗布する装置にも本発明は適用可能である。本発明は要するに、定着装置内でトナーと接触する部材に対して、トナーとの離型性をさらによくするために、接触部材の表面に離型剤として用いるシリコーンオイルを塗布するものであれば、いずれの部材にも適用可能である。
【００３９】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように本発明によれば、静電潜像が形成される静電潜像担持体と、静電潜像担持体と接触して設けられた現像ローラを備えた現像装置と、静電潜像担持体に形成されたトナー像が転写された記録紙上のトナーを定着させる定着装置と、トナーの付着を防止するための離型剤を定着装置へ供給する離型剤供給装置と、定着装置を通過した記録紙を再度静電潜像担持体に搬送する記録紙反転部を有し、離型剤として、１０〜３００センチストークスの粘度を有するメチルハイドロジェンシリコーンオイル、メチルフェニルシリコーンオイル、カルボキシ変性シリコーンオイル、カルビノール変性シリコーンオイル、フッ素変性シリコーンオイルのいずれかを用いることにより、これらのオイルは、加熱ローラ１１３表面にトナーが付着しないようにする作用があるとともに、トナー中に混入してもトナーの性能を劣化させないので、カブリの発生が防止される。
【００４０】
また離型剤として、１０〜３００センチストークスの粘度を有する、メチルハイドロジェンシリコーンオイル、メチルフェニルシリコーンオイル、エポキシ変性系シリコーンオイル、カルボキシ変性系シリコーンオイル、カルビノール変性系シリコーンオイル、ポリエーテル変性系シリコーンオイル、フッ素変性系シリコーンオイルのいずれかを用いることにより、これらのオイルはトナー中に混入してもトナーの性能を劣化させないので、記録濃度の低下が防止される。
【００４１】
さらに離型剤として、１０〜３００センチストークスの粘度を有する、メチルハイドロジェンシリコーンオイル、メチルフェニルシリコーンオイル、カルボキシ変性シリコーンオイル、カルビノール変性シリコーンオイル、フッ素変性シリコーンオイルのいずれかを用いることにより、これらのオイルはトナー中に混入してもトナーの性能を劣化させないので、カブリの発生および記録濃度の低下の両方が防止出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る定着装置を有する電子写真記録装置を示す概略構成図である。
【図２】オイル塗布装置を示す説明図である。
【図３】他のオイル塗布装置を示す説明図である。
【図４】他のオイル塗布装置を示す説明図である。
【符号の説明】
１１２ 加圧ローラ
１１３ 加熱ローラ
１１４ オイル塗布装置
１１５ 定着装置
１２１ 不織布
１３０ シリコーンオイル

Claims (3)

1. 静電潜像が形成される静電潜像担持体と、
   前記静電潜像担持体と接触して設けられた現像ローラを備えた現像装置と、
   前記静電潜像担持体に形成されたトナー像が転写された記録紙上のトナーを定着させる定着装置と、
   トナーの付着を防止するための離型剤を前記定着装置へ供給する離型剤供給装置と、
   前記定着装置を通過した記録紙を再度前記静電潜像担持体に搬送する記録紙反転部を有し、
   前記離型剤として、１０〜３００センチストークスの粘度を有する、メチルハイドロジェンシリコーンオイル、メチルフェニルシリコーンオイル、カルボキシ変性シリコーンオイル、カルビノール変性シリコーンオイル、フッ素変性シリコーンオイル、メタクリル変性シリコーンオイルのいずれかを用いることを特徴とする電子写真記録装置。
2. 静電潜像が形成される静電潜像担持体と、
   前記静電潜像担持体と接触して設けられた現像ローラを備えた現像装置と、
   前記静電潜像担持体に形成されたトナー像が転写された記録紙上のトナーを定着させる定着装置と、
   トナーの付着を防止するための離型剤を前記定着装置へ供給する離型剤供給装置と、
   前記定着装置を通過した記録紙を再度前記静電潜像担持体に搬送する記録紙反転部を有し、
   前記離型剤として、１０〜３００センチストークスの粘度を有する、メチルハイドロジェンシリコーンオイル、メチルフェニルシリコーンオイル、エポキシ変性シリコーンオイル、カルボキシ変性シリコーンオイル、カルビノール変性シリコーンオイル、ポリエーテル変性シリコーンオイル、フッ素変性シリコーンオイルのいずれかを用いることを特徴とする電子写真記録装置。
3. 静電潜像が形成される静電潜像担持体と、
   前記静電潜像担持体と接触して設けられた現像ローラを備えた現像装置と、
   前記静電潜像担持体に形成されたトナー像が転写された記録紙上のトナーを定着させる定着装置と、
   トナーの付着を防止するための離型剤を前記定着装置へ供給する離型剤供給装置と、
   前記定着装置を通過した記録紙を再度前記静電潜像担持体に搬送する記録紙反転部を有し、
   前記離型剤として、１０〜３００センチストークスの粘度を有する、メチルハイドロジェンシリコーンオイル、メチルフェニルシリコーンオイル、カルボキシ変性シリコーンオイル、カルビノール変性シリコーンオイル、フッ素変性シリコーンオイルのいずれかを用いることを特徴とする電子写真記録装置。

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