JP4128258B2 - Image forming apparatus - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真プロセスを利用する複写機、プリンタ、ファクシミリそれらの複合機等の画像形成装置に係り、特に、記録シート上の未定着トナー像を定着せしめるロール式の定着装置において発生するトナーのオフセット現象や飛び散り現象等を確実に抑制することができるようにした画像形成装置の改良に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来より、電子写真プロセスを利用した画像形成装置は周知である。この種の画像形成装置は、基本的に、図25に示すように、ドラム状やベルト状の感光体からなる像担持体100の周囲に対し、帯電装置(例えば帯電ロール)101、像露光装置(例えばレーザ光書込装置)102、現像装置103、転写装置(例えば転写ロール)104、定着装置105、クリーニング装置106等が順次配設されている。
【0003】
そして、その画像形成に際しては、まず、像担持体100を帯電装置101により帯電させ、その帯電した像担持体100に像露光装置102から画像情報に応じた光像を露光することにより静電潜像を形成した後、その静電潜像を現像装置103から供給する現像剤(最終的にはトナー)にて現像することによりトナー像Tを形成する。次いで、像担持体100上に形成された未定着のトナー像Tを、像担持体100と転写装置104の間(転写部)に供給搬送される転写用紙等の記録シートPに転写させた後、その記録シートPを像担持体100の下流側に配設された定着装置105に送り込むことにより、転写された未定着トナー像Tを記録シートP上に定着させ、もって画像の形成を行うようになっている。図中の107は、転写後の記録シートPを除電して像担持体100からの剥離を容易化させるための除電装置の除電端子である。
【0004】
ところで、この種の画像形成装置では、その定着装置105として、一般に、同図に示すように加熱源115を有する加熱ロール110と加圧ロール120とを圧接させた状態で回転するように配設され、その両ロール110,120にて形成されるニップ部Nに未定着トナー像Tを担持する記録シートPを送り込んで通過させることにより定着を行うロール式の定着装置が多用されている。
【0005】
しかし、このような定着装置105を使用した場合には、その定着時に未定着トナーの一部が加熱ロール110に転移して付着する、いわゆるオフセット現象が発生したり、あるいは、そのニップ部Nに記載シートPが進入する際に記録シートP上のトナーの配置が乱れてトナーが飛び散る、いわゆる飛び散り現象が発生するという不具合がある。
【0006】
このトナーのオフセット現象や飛び散り現象は、特に、画像形成装置本体の電源を投入した直後や現像装置103にトナーが補給された直後のようにトナーの保持電荷量が十分でなく未定着トナー像の記録シートPに対する付着力が弱い状態にある場合や、記録シートPが吸湿等して含水率が高く記録シートPのトナーに対する保持力が弱い状態にある場合や、これら双方の状態が重なった場合等に発生しやすい傾向にある。また、トナーの飛び散り現象については、特に記録シートが含水状態にあると、加熱ロールによって加熱された際にシート中の水分が蒸発して気流が発生し、この気流によってニップ部Nに進入する記録シートP上の未定着トナーの配置が乱されることにより発生することが確認されている。しかも、このようなトナーの飛び散りは、特に、記録シートの進行方向と直交する方向(ロールの軸方向)にのびる細線等において発生しやすい傾向がある。
【0007】
そこで、従来においても、このようなトナーのオフセット現象や飛び散り現象を防止するための対策として、例えば、図26に示すように、定着装置の加圧ロール120にトナーの帯電極性と逆極性のバイアス電圧を印加する方法が提案されている(特開平5−224546号公報)。
【0008】
すなわち、この提案に係る定着装置は、同図に示すように、その転写装置104(又は帯電装置)の電源130から抵抗R1,R2により分圧された電圧を加圧ロール120の芯金120aに印加するようにしたものである。この定着装置における加熱ロール120としては、芯金120a上に、導電性弾性層120bと絶縁性表面層120cをこの順に被覆形成したものが使用されている。
【0009】
この定着装置によれば、接地されている加熱ロール110の導電性表面層110aにトナーの帯電極性と同極性の電荷が誘起され、記録シートP上の未定着トナー像を記録シートP側に引きつける方向の電界が発生するため、トナーが加熱ロール110側へ転移しにくくなり、これによりトナーのオフセット現象を抑制できるとされている。また、このように加圧ロール120にトナーの帯電極性と逆極性の電圧を印加することは、トナーのオフセット現象の防止に有効であるに止まらず、前述したようなトナーの飛び散り現象を防止する上でも有効になり得ることが確認されている。
【0010】
このため、本発明者らも、図27に示すような構成からなる画像形成装置を試作して、トナーのオフセット現象や飛び散り現象を防止する効果の有無についてて試験した。
【0011】
その試作した画像形成装置とは、前記した図25に例示するような装置において、図27に示すようにバイアス電源140から抵抗R1,R2により分圧した電圧(トナーの帯電極性と逆極性の電圧)を、加圧ロール120の片側端部表面に接触するように配設された給電ブラシ等からなる1つの給電部材141を介して、加圧ロール120に印加したものである。
【0012】
また、この画像形成装置では、その加熱ロール110として、アルミニウムからなる芯金110a上に絶縁性表面層110bを被覆形成したものを使用し、その加圧ロール120として、芯金120a上に絶縁性弾性層120dと導電性表面層120eを被覆形成したものを使用した。このうち、絶縁性表面層110b及び導電性表面層120eについては、合成樹脂のみからなる導電性のチューブ形態又はその合成樹脂に導電剤(カーボンブラック等)を分散させた導電性を有するチューブ形態としたものを使用した。さらに、この画像形成装置では、その除電端子106に、電源150から転写後の記録シートPを所定のレベルに除電するための電圧を抵抗R3を介して印加した。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このように試作した画像形成装置による試験を行ったところ、定着装置内の加圧ロールにバイアス電圧を抵抗分圧して印加しているにもかかわらず、次のような問題があることが判明した。
【0014】
すなわち、特に高湿の環境下においては、記録シートPが定着装置105のニップ部Nに進入して通過する際、バイアス電源140から加圧ロール120に印加されている電圧が大きく変動するのである(図5参照)。そして、この電圧の変動により、加圧ロール120と加熱ロール110との間には、前述したような未定着トナー像を記録シートP側に引きつける方向の電界が安定して形成されなくなるため、トナーのオフセット現象や飛び散り現象の防止する効果が十分にかつ安定して得られなくことが判明した。
【0015】
このような電圧の変動は、加圧ロール120に印加されるバイアス電圧により誘起される電荷が、高湿の環境下では、記録シートPの表面や加熱ロール110の表面等を介して流出しやすくなることが主な要因になって発生しているものと推測される。
【0016】
また、この電圧変動に関する本発明者らの種々の研究によれば、加圧ロールに印加するバイアス電圧が高いほど記録シート上のトナーの飛び散りに対する抑制効果が大きいが、そのバイアス電圧を大きくすると、電流負荷が大きくなるのに対し、前述したような抵抗分圧回路では負荷抵抗が実質的に低くなるため、前記したごときの電荷の流出が顕著となり、この結果、電圧がさらに変動しやすくなることが判明した。しかも、この場合、前記した画像形成装置例のように転写後の記録シートPを除電する除電装置があると、記録シートPがその除電装置(の除電端子107)と定着装置105のニップ部とに跨がるような状態が発生する場合には、加圧ロール120の電荷が記録シートPを伝わり除電端子106から除電装置側へ流入してしまうおそれがあることも判明した。
【0017】
また、このようなバイアス電圧を長期にわたって加圧ロール120に印加し続けていると、その加圧ロール120に接している加熱ロール110の表面(絶縁性表面層110b)に局部的に気泡が起因する絶縁破壊等が発生し、その部分でバイアス電圧がリークして電圧降下が起こることが確認された。このような電圧降下は、その絶縁性表面層にピンホールが存在している場合にも起こる。
【0018】
さらに、加圧ロール120そのものも定着時には加熱ロール120とのニップ部により加熱されてその温度状態が変化することや、あるいは、その加圧ロール120に接してバイアス電圧を印加している給電部材141の配設位置等の違いにより、バイアス電圧が加圧ロール120に(特にニップ部付近に)均等かつ十分に印加されていないことが確認された。
【0019】
この他にも、定着装置105のシート排出側に定着後の記録シートPを案内して排出させる導電性ガイド部材が設けられていると、そのガイド部材の一部に、シート後端部がニップ部内にある定着後の記録シートPが触れることにより、バイアス電圧が変動することが確認された。さらには、記録シートPの定着装置105のニップ部への進入姿勢(角度)によっても、トナーのオフセット現象や飛び散り現象の抑制効果に違いがあることも確認された。
【0020】
本発明は以上の実状に着目してなされたもので、その目的とするところは、定着装置の加圧ロールにトナーの帯電極性と逆極性の電圧を印加することによりトナーのオフセット現象や飛び散り現象を抑制する効果を、たとえ高湿環境下であっても、より確実にかつ安定して得ることができる画像形成装置を提供することにある。
【0021】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成し得る、第1の発明(請求項1に係る発明)の画像形成装置は、画像情報に応じて形成される未定着トナー像を担持する像担持体と、この像担持体上の未定着トナー像を記録シートに転写する転写装置と、この転写装置による転写が終了した後の記録シートを、導電性ロール基材に絶縁性表面層が形成された加熱ロールと導電性ロール基材に導電性表面層が形成された加圧ロールとのニップ部内を通過させて前記未定着トナー像を記録シート上に定着せしめる定着装置と、この定着装置の加圧ロールに、その導電性表面層に接触して配設される給電部材を介して前記未定着トナー像の帯電極性と逆極性のバイアス電圧を印加するバイアス電源装置と、転写後の記録シートの裏面側に接近した状態で配設され、電源装置から前記未定着トナー像の帯電極性と同極性の電圧が少なくとも印加される除電端子を介してその記録シートを除電する除電装置とを備え、前記バイアス電源装置の出力と前記給電部材との間に1〜15ΜΩの範囲内の抵抗値からなる出力制限抵抗素子が直列に接続されているとともに、その電流制限抵抗素子と給電部材との間に定電圧素子が接地された状態で接続されており、かつ、前記除電装置における電源装置の出力と除電端子との間に5〜100ΜΩの範囲内の抵抗値からなる電流制限抵抗素子が直列に接続されていることを特徴とするものである。
【0022】
ここで、上記像担持体とは、通常、電子写真プロセスによりトナー像が直接形成される感光体であるが、その感光体上に形成されたトナー像を一旦保持した後に記録シートに再転写する、いわゆる中間転写体であってもよい。上記転写装置は、ロール形態のものの他、コロナ放電器等であってもよい。上記絶縁性表面層と導電性表面層は、チューブ形態のものの他、粉体塗装等により塗工して形成するものであってもよい。絶縁性表面層の層厚は10〜60μmの範囲が好ましい。また、導電性表面層の層厚は20〜120μmの範囲が好ましい。給電部材は、ブラシ形態のもの他、導電性フィルム形態のものであってもよい。
【0023】
上記の出力制限抵抗素子としては、上記した特定範囲内の抵抗値を有する抵抗素子であれば如何なるものを使用してもよい。この抵抗素子の抵抗値は、より好ましくは5〜15ΜΩの範囲である。また、上記の定電圧素子としては、通常ツェナーダイオードが使用されるが、この他にも例えばバリスタ等であってもよい。
【0024】
上記の電流制限抵抗素子としては、上記した特定範囲内の抵抗値を有する抵抗素子であれば如何なるものを使用してもよい。この抵抗素子の抵抗値は、より好ましくは5〜50ΜΩの範囲である。また、上記除電端子とは、電極板状のものや、あるいは、除電装置がコロナ放電器の場合にはその放電ワイヤ等である。
【0025】
このような第1の発明によれば、高湿の環境下等において電荷の流出する要因が増えることがあっても、バイアス電源装置から加圧ロールに対して常に安定したバイアス電圧を印加することができる。また、出力制限抵抗素子の抵抗値を1MΩ以上としていることから、加熱ロールとの間でのリーク発生を確実に抑制することができる。しかも、その抵抗値を15ΜΩ以下としていることから、含水状態の記録シートが定着装置内を通過するときの電圧低下を確実に抑制することができる。従って、加圧ロールと加熱ロールとの間には、未定着トナー像を記録シート側に引きつける方向の電界が安定して形成されるようになる。
【0026】
また、記録シートPが除電装置の除電端子と定着装置のニップ部とに跨がるような状態が発生しても、加圧ロールに印加されたバイアス電圧により誘起する電荷が記録シートを伝わり除電端子から除電装置側へ流入してしまうことを抑制することができ、かかる電荷流入による電圧降下がなくなる。
【0027】
しかも、電流制限抵抗素子の抵抗値を5MΩ以上としていることから、加圧ロールから記録シートを介して伝わる電荷の除電装置内への流入を確実に抑制することができる。しかも、その抵抗値を100ΜΩ以下としていることから、転写動作時において除電装置の電源装置から除電端子へ放電のための電圧をロスなく瞬時に送ることができる。これにより、転写動作時における除電装置の立ち上がりの遅れが発生しなくなる。
【0028】
前記の目的を達成し得る、第2の発明(請求項2に係る発明)の画像形成装置は、画像情報に応じて形成される未定着トナー像を担持する像担持体と、この像担持体上の未定着トナー像を記録シートに転写する転写装置と、この転写装置による転写が終了した後の記録シートを、導電性ロール基材に絶縁性表面層が形成された加熱ロールと導電性ロール基材に導電性表面層が形成された加圧ロールとのニップ部内を通過させて前記未定着トナー像を記録シート上に定着せしめる定着装置と、この定着装置の加圧ロールに、その導電性表面層に接触して配設される給電部材を介して前記未定着トナー像の帯電極性と逆極性のバイアス電圧を印加するバイアス電源装置とを備えることを前提(以下、これを「共通要素」とする)とし、前記定着装置における加熱ロールの導電性ロール基材が、表面に硬質アルマイト層を形成したアルミニウム製のロール基材であることを特徴とするものである。
【0029】
上記硬質アルマイト層は、アルミニウムの陽極酸化処理において硬質又は軟質として分類される場合における硬質の部類に含まれる陽極酸化処理を行って形成される陽極酸化膜である。この硬質アルマイト層は、その層厚が10〜30μmの範囲内になるように形成することが望ましい。また、このような硬質アルマイト層を形成するためは、陽極酸化処理における電界浴の温度を0〜20℃、その電流密度を2〜12A/dm2 、その処理時間を5〜30分の範囲内で適宜設定するとよい。
【0030】
このような第2の発明によれば、軟質アルマイト層を形成したロール基材からなる加熱ロールに比べて、その硬質アルマイト層が形成されたロール基材に絶縁性表面層を良好な接着強度で形成することができ、しかも、その表面層とロール基材間での気泡の発生を抑制することができる。これにより、加熱ロールにおける絶縁破壊やピンホールの発生を確実に防止することができる。
【0031】
また、第2の発明の画像形成装置は、アルミニウム製ロール基材が、その硬質アルマイト層の形成に先立って、そのロール基材の表面に微細な粗面処理を施したものであることが望ましい。
【0032】
上記の微細な粗面処理とは、表面粗さRaが1μm前後になる程度の処理をいう。このような粗面処理は、通常ブラスト加工により行うことができるが、これ以外の方法で行ってもよい。
【0033】
この場合には、その粗面処理を施さないで単に硬質アルマイト層を形成した加熱ロールに比べて、絶縁性表面層のロール基材との接着強度をより向上させることができるとともに、その表面層とロール基材間での気泡発生をより確実に抑制することができる。また、硬質アルマイト層の表面が粗面処理の影響により粗面となり、表面層との間に微細な空隙が存在することになるため、かりに表面層とロール基材間で気泡が発生しても、その空隙を通して放出され、表面層とロール基材との間に残存することがない。
【0034】
さらに、第2の発明の画像形成装置は、加熱ロールの絶縁性表面層が、導電性ロール基材の端部まで被覆されているとともに、水に対する接触角が100°以上となる表面物性を備えていることが望ましい。
【0035】
これは、特に、加熱ロールの幅が加圧ロールの幅よりも広く、その加圧ロールの両端部から加熱ロールの両端部が突出した関係にある画像形成装置において有効である。
【0036】
この場合には、特に加熱ロールの両端部の表面に定着時に記録シートから蒸発する水分等が付着することがあっても、その表面は接触角が100°以上という疎水性になっているため、その水分が細かい独立した水滴となるものの、連続した水の膜となることはない。このため、加圧ロールに印加されたバイアス電圧が、加熱ロールの両端部の表面に沿って放電することはない。
【0037】
前記の目的を達成し得る、第3の発明(請求項5に係る発明)の画像形成装置は、第2の発明の前提とした共通要素に加え、前記定着装置における加圧ロールの導電性表面層が、フッ素系樹脂又はシリコーン系樹脂に導電剤を分散させた層であって、0〜30℃の温度下における抵抗値が3ΜΩ以下のものであることを特徴とするものである。
【0038】
上記フッ素系樹脂としては、PFA(パーフルオロアルコキシエチレン共重合樹脂)、FEP(四フッ化エチレン・六フッ化プロプレン共重合樹脂等が使用される。上記シリコーン系樹脂としては、シリコーンゴム等が使用される。上記導電剤としては、カーボンブラック、ポリアセチレン、ポリ−p−フェニレン、ポリチアゾル等が使用される。上記導電性表面層は、PFAにカーボンブラックを分散させたものが最も好ましい。また、この導電性表面層の上記温度下での抵抗値を3ΜΩ以下にするのは、その導電剤の分散状態を調整することにより行うことができるが、これに限定されない。
【0039】
このような第3の発明によれば、加圧ロールの表面がニップ部において加熱ロールの熱により加熱されて温度上昇しても、その加圧ロールの導電性表面層の抵抗値は大きく変動(上昇)することがない(少なくとも50倍以内の変化量におさまる)ため、バイアス電圧を加圧ロール全体に対してより安定して印加することができる。
【0040】
前記の目的を達成し得る、第4の発明の画像形成装置は、第2の発明の前提とした共通要素に加え、前記給電部材が、前記加圧ロールの両端部にそれぞれ1つ以上配設されていることを特徴とするものである。
【0041】
このような第4の発明によれば、バイアス電圧を加圧ロールの軸方向にわたって確実に印加することができる。
【0042】
また、第4の発明の画像形成装置は、給電部材が、前記加圧ロールの両端部のニップ部付近に少なくとも配設されていることが望ましい。そして、このニップ部付近とは、シート進入側のニップ部の付近であることが望ましく、さらには、ニップ部を中心にして加圧ロールの周方向に対して90°以内となる周面領域内であることが望ましい。
【0043】
この場合には、バイアス電圧が加圧ロールのニップ部付近に確実に印加されるようになる。これにより、そのニップ部付近の加圧ロールと加熱ロールとの間にバイアス電圧による電界が良好に形成され、特にトナーの飛び散り現象の抑制効果が確実に得られる。
【0044】
さらに、第4の発明の画像形成装置は、給電部材が、前記加圧ロールの両端部におけるニップ部を含む半周面領域内に少なくとも2つ以上、ロールの周方向に前後して配設されていることが望ましい。
【0045】
この場合には、バイアス電圧が加圧ロールのニップ部付近により一層確実に印加されるようになる。これにより、そのニップ部付近の加圧ロールと加熱ロールとの間にバイアス電圧による電界がより一層良好に形成され、トナーの飛び散り現象の抑制効果をはじめオフセット現象の抑制効果が確実に得られる。
【0046】
前記の目的を達成し得る、第5の発明の画像形成装置は、第2の発明の前提とした共通要素に加え、前記定着装置における前記ニップ部から排出される記録シートを案内する導電性ガイド部材が設けられており、その導電性ガイド部材の少なくとも記録シートと接触し得るシート接触部位に絶縁性表面層が形成されていることを特徴とするものである。絶縁性表面層としては、109 Ωcm以上の抵抗値となる層を形成することが好ましい。
【0047】
この第5の発明によれば、ニップ部から排出される過程にある記録シートが導電性ガイド部材に接触したとしても、バイアス電圧の印加により加圧ロールに誘起する電荷が記録シートを伝わってガイド部材側へ流入することがなる。これにより、そのガイド部材への電荷流入による電圧変動がなくなる。
【0048】
前記の目的を達成し得る、第6の発明の画像形成装置は、第5の発明において導電性ガイド部材に絶縁性表面層を形成することに代えて、その導電性ガイド部材と接地部との間に定電圧素子又は高抵抗素子を接続したことを特徴とするものである。定電圧素子としてはツェナーダイオード等が使用される。高抵抗素子としては109 Ω以上の抵抗値のものを使用することが好ましい。
【0049】
この第6の発明によれば、ニップ部から排出される過程にある記録シートが導電性ガイド部材に接触したとしても、バイアス電圧の印加により加圧ロールに誘起する電荷が記録シートを伝わってガイド部材側へ流入してアースされてしまうことが抑制される。これにより、そのガイド部材への電荷流入による電圧変動がなくなる。
【0050】
前記の目的を達成し得る、第7の発明の画像形成装置は、第2の発明の前提とした共通要素に加え、前記定着装置におけるシート進入側に、記録シートが前記ニップ部内に進入するときの進入姿勢を変更可能に規制する規制部材を設け、この規制部材により、少なくともシート先端部がニップ部内に進入した以後における記録シートを、そのシートとニップ部中心の接線となす角度が加熱ロール側に5°以上となる進入姿勢に規制することを特徴とするものである。
【0051】
上記規制部材は、シート進入側に配設するシートガイド部材を変位可能な構造にすることにより構成することができるが、この他にも、そのシートガイド部材とは別に変位可能な可動部材を設け、そのガイド部材と可動部材を併用するように構成してもよい。
【0052】
この第7の発明によれば、規制部材により記録シートが加熱ロール側に近づいた姿勢(進入角度)でニップ部に進入することになるため、その記録シートのトナー像担持面側がニップ部の手前で加熱ロールの放熱により予備的に加熱される。これにより、記録シート上の未定着トナーがわずかに溶融されて記録シートに物理的にも強く付着した状態になるため、トナーの飛び散り現象が抑制されるとともに、トナーが記録シート上に定着されやすくなる。
【0053】
前記の目的を達成し得る、第8の発明(請求項6に係る発明)の画像形成装置は、第2の発明の画像形成装置において、前記した第3の発明において特徴とされる構成要素を付加して組み合わせたものである。すなわち、第2発明の画像形成装置において、加熱ロールの導電性表面層が表面に硬質アルマイト層を形成したアルミニウム製のロール基材であり、かつ、加圧ロールの導電性表面層がシリコン系樹脂又はフッ素系樹脂に導電剤を分散させた層であって0〜30℃の温度下における抵抗値が3ΜΩ以下のものであることを特徴とするものである。
【0054】
この第8の発明によれば、前記したような第1の発明、第2の発明及び第3の発明による各作用効果が同時にかつ相乗的に得られるようになり、この結果、トナーのオフセット現象や飛び散り現象をより一層確実にかつ安定して抑制することが可能となる。
【0055】
この他、前記の目的を達成するためには、以上の第1〜第7の各発明を少なくとも2つ以上適宜組み合わせることによっても、より一層確実に実現することが可能である。
【0056】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に基づいて本発明の実施の形態について説明する。
【0057】
◎実施の形態1
図1は、本発明の一実施形態に係る画像形成装置としてのレーザビーム・プリンタを示す概略構成図である。
【0058】
[装置全体の構成]
このレーザビーム・プリンタは、電子写真プロセスにより画像情報に応じたトナー像が形成される、セレン又は有機光導電体からなる感光体ドラム1を備えている。この感光体ドラム1は、図中の矢印方向に回転するように支持されており、そのドラム表円に当接して回転するように配設された帯電ロール2により一様に帯電された後、その帯電されたドラム表面にレーザ露光装置3から出力される画像情報に応じたレーザビームLBが露光走査されることにより、電荷が消失して静電潜像が形成されるようになっている。帯電ロール2には、図示しない帯電用電源装置から交流電圧にマイナスの直流バイアス電圧を重畳した電圧が印加されている。
【0059】
感光体ドラム1の露光位置よりも下流側には、静電潜像を現像するための一成分系又は二成分系の現像剤(トナー)を収容する現像装置4が配設されている。この現像装置4には、感光体ドラム1と近接した状態で回転する現像ロール4aや、その現像ロール4aにトナーを供給する図示しないトナー供給部材等が配設されている。先の静電潜像は、この現像装置4と対向する位置において、その現像装置4の現像ロール4aから供給されるトナーによって現像されてトナー像Tとなる。上記現像ロール4aには、図示しない現像用電源装置から交流電圧にマイナスの直流バイアス電圧を重畳した現像バイアスが印加されており、また、トナーとしては負帯電性のものが使用されている。従って、この現像装置4では、感光体ドラム1の露光した領域(潜像)にトナーを付着させる、いわゆる反転現像による現像が行われる。
【0060】
また、感光体ドラム1の現像装置4よりも下流側には、感光体ドラム1上のトナー像を記録シートPに転写する転写装置としての転写ロール5が配設されている。この転写ロール5には、図示しない転写用電源装置から交流電圧にプラスの直流バイアス電圧を重畳した転写バイアスが転写時に印加される。これにより、感光体ドラム1上の未定着トナー像Tは、転写ロール5と対向する位置において記録シートPに転写されることとなる。
【0061】
記録シートPは、図示しないカセットやトレイ等の給紙部から給紙ロール6やシート搬送路を介して1枚ずつ繰り出され、レジロール7により感光体ドラム1と同期をとって送り出され、所望の給紙タイミングで感光体ドラム1と転写ロール5の間を通過するように供給される。図1中の一点鎖線は記録シートの搬送経路である。そして、この通過する時期において、転写ロール5に前記した転写バイアスが印加されることにより、感光体ドラム1上のトナー像が記録シートP側へ静電的に転移する。
【0062】
このトナー像の転写が行われた後の感光体ドラム1は、記録シートP側に転写されず残ったトナーが存在するが、そのトナーは感光体ドラム1の転写ロール5よりも下流側の位置に配設されたクリーニング装置8により除去されて清掃される。また、このクリーニング装置8による清掃が行われた後の感光体ドラム1は、再び帯電ロール2により一様に帯電されて、次の画像形成サイクルに移る。
【0063】
一方、転写ロール5の下流側の位置には、転写後の記録シートPをその背面側(トナー像担持面とは反対側の面)から除電する除電装置9が配設されている。この除電装置9は、感光体ドラム1の記録シートPが剥離される地点でそのシート背面側に近接した状態になるように配設され、そのシートと近接する先端部がのこぎり歯状に成形された除電端子としての除電プレート10と、この除電プレート10に電源装置11から未定着トナー像Tの帯電極性と同極性(この例ではマイナス)のバイアス電圧を印加する除電用電源装置11とで概略構成されている。従って、転写終了後の記録シートPは、この除電装置の除電プレート10により除電されてから、感光体ドラム1の表面から剥離される。
【0064】
感光体ドラム1の転写位置からシート搬送方向下流側には、圧接された状態で回転する加熱ロール20と加圧ロール30を備えたロール式の定着装置12が配設されている。
【0065】
このうち、加熱ロール20は、図2に示すように、導電性ロール基材21に絶縁性表面層22が被覆形成された構造のものであり、そのロール基材21の内部に配設されたランプ等の加熱源23により所定の温度(約160〜220℃)に加熱されるようになっている。ロール基材21としては、アルミニウム、鉄、銅等からなるものを使用することができるが、この例ではアルミニウムからなるものを使用した。絶縁性表面層22としては、PFAにカーボンブラックを分散させたチューブ形態(厚さ約30μm)にしたものを使用した。また、この加熱ロール20は、そのロール基材21を接地している。
【0066】
一方、加圧ロール30は、図2に示すように、導電性ロール基材31に絶縁性弾性層32と導電性表面層33がこの順に被覆形成されたものであり、加熱ロール20に対して図示しない付勢手段により所定の圧力でもって圧接され、加熱ロール20との間で所定の幅からなるニップ部Nを形成するようになっている。ロール基材31としては、アルミニウム、鉄、銅等からなるものを使用することができるが、この例ではアルミニウムからなるものを使用した。絶縁性弾性層32としては、シリコーンスポンジからなるものを使用した。導電性表面層33としては、PFAをチューブ形態(厚さ約20μm)にしたものを使用した。また、この加圧ロール30には、その端部において接触する給電部材としての給電ブラシ13が配設されており、この給電ブラシ13にバイアス電源装置14からトナー像Tの帯電極性と逆極性(この例ではプラス)のバイアス電圧が印加されるようになっている。バイアス電源装置14は、図1や図2に例示するように除電装置9の電源装置11とは異なる専用のものであっても、あるいは、その電源装置11と共用するタイプのもの(二次電源回路)であってもよい。
【0067】
また、定着装置12のシート進入側には、転写後の記録シートPを前記ニップ部Nに確実に進入させるように案内する進入用ガイド部材15が配設されている。一方、そのシート排出側には、転写後の記録シートPを前記ニップ部Nから確実に排出させるように案内する排出用ガイド部材16が配設されている。
【0068】
この定着装置12では、転写後の記録シートPが、進入用ガイド部材15により案内されて加熱ロール20と加圧ロール30によるニップ部Nに進入した後、その両ロール20,30によって挟持搬送される。このとき記録シートPは、そのトナー像担持面側が加熱ロール20に面するように搬送される。これにより、記録シートP上の未定着トナー像Tは、加熱加圧されることによりシート面に定着される。
【0069】
また、この定着装置12では、定着用電源装置14から給電ブラシ13を介して加圧ロール30にトナー像の帯電極性とは逆極性(プラス)のバイアス電圧が印加されているため、加熱ロール20と加圧ロール30のニップ部N及びその前後領域において、加圧ロール30の導電性表面層33側にプラス極性の電荷が蓄えられる一方、加熱ロール20のロール基材21側にはマイナス極性の電荷が誘起される。これにより、記録シートP上のトナー像Tを構成する負極性のトナーを、加熱ロール20から反発させて記録シートP側に引きつける方向の電界が形成されるため、加熱ロール20でのトナーのオフセット現象の発生が抑制されるとともに、記録シートP上でのトナーの飛び散り現象の発生が抑制される。
【0070】
このようにしてトナー像の定着がなされた記録シートPは、排出用ガイド部材16により案内されて図示しない排出口を通して排出トレイ等に排出される。
【0071】
[要部の構成]
ところで、このプリンタにおいては、前記したトナーのオフセット現象や飛び散り現象の発生をより効果的に抑制するため、以下に詳述するような構成を採用している。
【0072】
まず、定着装置12の加圧ロール30へのバイアス電圧を印加する際、従来技術のように抵抗分圧回路(図27参照)を通して印加した場合には、図5に示すように、記録シートPがニップ部Nを通過する時期(S)において、加圧ロール30に印加されるバイアス電圧が大きく変動する。この図5に示すデータは、湿度90%R.H.の環境下において、加熱ロール30に接している給電ブラシ13を流れる電流に基づいて測定したものである。また、バイアス電圧としては+340Vを印加している。
【0073】
そこで、このプリンタでは、図2に示すように、定着装置12の加圧ロール30にバイアス電圧を印加するバイアス電源装置14において、その電源装置14の出力側と給電ブラシ13との間に出力制限用の抵抗素子R5を接続するとともに、その抵抗素子R5と給電ブラシ13との間に定電圧素子としてのツェナーダイオードTDを接続している。これにより、電源装置14から加圧ロール30に印加されるバイアス電圧は、図6に示すように、記録シートPの通過時にも左右されることなく、きわめて安定したものになることが確認された。
【0074】
また、バイアス電源装置14の出力側を上記のように抵抗素子R5とツェナーダイオードTDを接続して構成した場合であっても、抵抗素子R5の抵抗値によっては、加圧ロール30への印加電圧が微妙に変動することが確認された。図7は、抵抗素子R5として30MΩの抵抗を使用した場合における印加電圧の状態を示すものである。図7の結果から、記録シートPの通過時Sには電圧が微妙に変動していることがわかる。なお、記録シートPが通過していないシート非通過時期(通過時Sと次の通過時Sとの間)においても、印加電圧が規則的に変動しているが、これは、後述するように加圧ロール30の表面層32における折り目に起因した抵抗値の相違により発生するものである。
【0075】
そこで、抵抗素子R5としては、10MΩの抵抗を使用するようにした。これにより、電源装置14から加圧ロール30に印加されるバイアス電圧は、図8に示すように、記録シートPの通過時にも左右されることなく、きわめて安定することが確認された。また、種々検討した結果、この抵抗素子R5は、少なくとも1〜15ΜΩの範囲内の抵抗値である場合に良好な結果が得られることが判明した。なお、図8に示すデータでは、図7で現れたシート非通過時における記録的な変動が現れていないが、これは、後述するように給電ブラシ13の配置を改善したことにより解消されたものである。
【0076】
次に、この抵抗素子R5(10MΩ)とツェナーダイオードTDを接続したバイアス電源装置14を用いて、加圧ロール30に印加すべきバイアス電圧とトナーの飛び散り現象の抑制効果について確認したところ、図9に示すように、そのバイアス電圧を高くするほどトナーの飛び散りの抑制効果が向上することが確認された。しかし、その一方で、バイアス電圧を400Vよりも高くすると、記録シートP上に転写されるトナー像ににじみが発生することが確認された。
【0077】
このことから、このプリンタでは、加圧ロール30に印加するバイアス電圧を340Vに設定した。図9中のトナー飛び散りレベルは、見本画像をプリントアウトした後に、その得られた画像中に発生しているトナーの飛び散りの程度を調べ、そのときの結果を、トナーの飛び散りが発生していない場合をグレード0とし、最もひどい飛び散りが発生した場合を最高のグレード6とした場合、この範囲内で計6段階(グレード0〜5)に区分してレベル評価したものである。
【0078】
また、このプリンタにおいては、転写後の記録シートPを除電する除電装置9があり、記録シートPが一時的にその除電装置9(の除電プレート10)と定着装置105のニップ部とに跨がるような状態が発生することがある。このため、その跨がった状態で加圧ロール30の電荷が記録シートPを介して除電プレート10から除電装置9側へ流入する状況について調べた。
【0079】
図10は、除電装置9における電源装置11の出力側と除電プレート10との間に接続する電流制御用の抵抗素子R6(図2)の抵抗値を変更した場合に、除電装置9側に流入する電流の様子を測定した結果を示すものである。この測定は、前記電源装置11に代えて交直両用高圧電源装置(トレック社製:610C)を使用し、その装置にあるモニターに表示される電圧(電流)の様子を調べるようにして行った。また、このとき、その高圧電源装置から除電プレート10へは3kV前後の電圧を印加した。
【0080】
図10に示す結果から、その抵抗素子R6の抵抗値を少なくとも5MΩ以上とすることにより流入電流を8μA以下に抑えることができることがわかる。この流入電流が8μA以下であれば、加圧ロール30への印加電圧の変動も少なく、トナーのオフセット現象や飛び散り現象の抑制効果が良好に得られることが確認された。また、この抵抗素子R1の抵抗値が32MΩを超えると、その後の流入電流はほぼ一定となり殆ど変化しない。
【0081】
そこで、このプリンタでは、その除電用電源装置11における抵抗素子R6として22MΩの抵抗を使用した。また、種々検討した結果、この抵抗素子R6は、少なくとも5〜100ΜΩの範囲内の抵抗値である場合に良好な結果が得られることが判明した。
【0082】
次に、このようなプリンタにおける加熱ロール20として、図4に示すように、アルミニウム製のロール基材21を陽極酸化処理してその基材表面にアルマイト層21aを形成した後に、そのロール基材21にPFAにカーボンブラックを分散させたチューブを導電性表面層22として被覆形成したものを使用したが、そのロール基材21と導電性表面層22との間に局部的に気泡や層剥離が確認され、その部分で絶縁破壊が発生することにより加圧ロール30への印加電圧がリークして電圧降下が起こることが確認された。
【0083】
そこで、このプリンタでは、加熱ロール20のロール基材21として、その表面をブラスト方法により微細な粗面処理を施した後に、その粗面化された表面に硬質アルマイト層21aを形成したものを使用した。
【0084】
図11は、前述したようなチューブ形態からなる導電性表面層22の剥離強度について、硬質アルマイト層を形成した場合と軟質アルマイト層を形成した場合、及び、ブラスト処理を施した場合と施さない場合をそれぞれ比較して調べた結果である。このときの剥離強度は、表面層22に1辺が10mmの四角形の3辺に相当する切り口を形成し、その3辺の切り口のうちの真ん中の1辺をつかんで引っ張った場合に、その切り口となる表面層22がロール基材21から剥離し始めたときの引っ張り荷重を測定したものである。また、図12は、ロール基材21と導電性表面層22との間に発生する気泡の状況について、硬質アルマイト層を形成した場合と軟質アルマイト層を形成した場合、及び、ブラスト処理を施した場合と施さない場合を比較して調べた結果である。このときの気泡発生の状況については、上記の各製造条件ごとに従って得られた各加圧ロール30において気泡が発生しているか否かを調べ、その際に発生していた気泡数が1個のときを「有」、それ以上の個数のときを「非常に多い」として区分して現した。
【0085】
この図11及び図12の結果から、硬質アルマイト層を形成した場合及びブラスト処理を施した場合には、剥離強度と気泡発生状況の双方において良好な結果が得られることがわかる。これにより、ロール基材21と導電性表面層22との間に局部的に気泡や層剥離が発生することによって起こりやすい加圧ロールへの印加電圧の電圧降下を抑制するうえで有利となる。
【0086】
このようなロール基材21は、まず、アルミニウムのロール基材21の表面をブラスト方法(ショット粒径:#200)により表面粗さRaが1μm程度となるような微細な粗面処理した後、硬質アルマイト層を形成するための陽極酸化処理(電界浴:硫酸10〜30%、電流密度2〜12A/dm2 、浴温0〜10℃、処理時間15〜30分)を施して膜厚20μm程度の硬質アルマイト層20aを形成することにより得られる。そして、このロール基材21を使用した加熱ロール20は、そのロール基材21の表面にプライマーを塗布した後、絶縁性表面層22としての前述のチューブを被覆することにより作製することができる。
【0087】
次に、このプリンタにおける加圧ロール30の導電性表面層33の抵抗値が、その加圧ロール30への印加電圧の変動を抑制する観点から重要な要素であることが確認された。すなわち、その導電性表面層33として0〜30℃の温度下での抵抗値が8.6MΩのもの(カーボンブラックを分散させたPFAのチューブ)を使用した場合、その加圧ロール30への印加電圧の状態は、図13に示すように、そのシート通過時Sにおいて変動する。
【0088】
そこで、このプリンタでは、加圧ロール30の導電性表面層33として、0〜30℃の温度下での抵抗値が1.6MΩのもの(カーボンブラックを分散させたPFAのチューブ)を使用した。これにより、加圧ロール30への印加電圧の状態は、図14に示すように、そのシート通過時Sであっても殆ど変動しないようになった。
【0089】
このような印加電圧の変動は、加圧ロール30がニップ部Nにおいて加圧ロール20により加熱されて温度状態が変動(上昇)するため、この温度変動により導電性表面層33の抵抗値が変化することによって起こるものと推測される。実際、0〜30℃の温度下での抵抗値が異なる複数の導電性表面層33の温度依存性について調べたところ、図15に示すような結果が得られた。この図15に示す結果から、各導電性表面層33の抵抗値は定着温度(160〜220℃)に近づくにつれて上昇することがわかる。また、その上昇幅は、0〜30℃の温度下での抵抗値が高くなるにつれて増加することもわかる。そして、この知見に基づいて種々検討した結果、0〜30℃の温度下での抵抗値が3MΩ以下の導電性表面層33であれば、加圧ロール30への印加電圧の変動が抑制されることが確認された。このときの導電性表面層33の抵抗値の設定は、例えば、カーボンブラック等の導電剤の分散状態等を調整することにより行うことができる。
【0090】
以上のような構成からなるプリンタでは、たとえ高湿環境下であっても、加圧ロール30に印加するバイアス電圧の変動が少なくなり、その加圧ロール30と加熱ロール20との間にトナー像を記録シートP側に引きつける方向の電界が安定して形成されるようになるため、トナーのオフセット現象と飛び散り現象が長期にわたって殆ど発生することがない。
【0091】
また、このプリンタでは、上述のごときトナーのオフセット現象及び飛び散り現象の抑制効果については、前記したバイアス電源装置14に係る構成や、除電装置9に係る構成を単独で採用した場合であっても確実かつ十分に得られる。また、同様に、前記した加熱ロール20のロール基材21に係る構成や、加圧ロール30の導電性表面層33に係る構成をそれぞれ単独で採用した場合であっても確実かつ十分に得られる。
【0092】
◎他の実施の形態
このプリンタにおいては、トナーのオフセット現象や飛び散り現象の発生をより効果的に抑制するため、さらに、以下のような各構成を適宜選択して採用している。
【0093】
[給電ブラシに関する実施形態]
まず、このプリンタにおける給電ブラシ13の配置条件が、加圧ロール30への印加電圧の変動を抑制する観点から重要な要素であることが確認された。図16は、給電ブラシ13の配置条件を変えた場合における記録シートP上でのトナーの飛び散り状況について調べた結果を示すものである。すなわち、図17に示すように、1つの給電ブラシ13aを加圧ロール30のリア側に配置した場合、この給電ブラシ13aに加えて加圧ロール30のフロント側にも1つの給電ブラシ13bを配置することにより全部で2つの給電ブラシを配置した場合、この2つの給電ブラシ13a,13bに加えて加圧ロール30のリア側の給電ブラシ13aよりもニップ部N寄りに1つの給電ブラシ13cを配置することにより全部で3つの給電ブラシを配置した場合、この3つの給電ブラシ13a,13b,13cに加えて加圧ロール30のリア側及びフロント側のニップ部N付近に1つずつ給電ブラシ13dを配置して合計で5つの給電ブラシを配置した場合について、それぞれトナーの飛び散り個数を測定した。トナーの飛び散り個数の測定は、テスト画像をプリントアウトし、そのときの画像中に飛び散っていたトナーの数を実際に数えることにより行った。
【0094】
図16の結果から、給電ブラシ13が1つの場合には、トナーの飛び散りが最も多く、しかもその給電ブラシ13aの配置側とは反対側(フロント側)のロール端部側になるにつれてトナーの飛び散りが増えることがわかる。また、トナーの飛び散りは、給電ブラシを加圧ロール30の両端部に配置することや、ニップ部N寄りに配置することや、ニップ部Nよりに複数配置することにより、より一層抑制されることがわかる。
【0095】
そこで、このプリンタでは、給電ブラシ13を、少なくとも図3に示すように加圧ロール30の左右両端部に1つずつ配設するようにした。図3において符合Wは記録シートPのニップ部を通過するときの通過幅の最大幅を示している。また、給電ブラシ13は、トナーの飛び散りを確実に防止する観点からすると、シート進入側のニップ部N付近に配設することが望ましい。
【0096】
さらに、この給電ブラシ13については、図18aに示すように、加圧ロール30の両端部におけるニップ部Nを含む半周面領域E内に少なくとも2つ以上ロール30の周方向に前後して配設することが望ましい。また、図18bに示すように、加圧ロール30の半周面領域E内のうち、記録シートPの進入側に給電ブラシ13を配置することに加え、そのシート進入側とは反対側(排出側)のニップ部N付近にも併せて配置することが望ましい。
【0097】
特に、給電ブラシ13を加圧ロール30の半周面領域E内に少なくとも2つ以上ロール30の周方向に前後して配設した場合には、加圧ロール30のチューブ形態からなる導電性表面層33の折り目に起因するバイアス電圧の変動(図7参照)を抑制することができる(図8参照)。
【0098】
これは、チューブ形態の導電性表面層33が加圧ロール30の絶縁性弾性層32上に接着剤を介して被覆装着するものである場合、その接着剤をチューブに塗布する手段として、その表面層33を接着剤溶液に浸漬させた後に、その余剰の溶液を取り除くためチューブ形態の表面層33を板状に押しつぶした状態にして絞りとる方法を使用すると、チューブ形態の表面層33にはその押しつぶしたときに形成される2つの折り目が対向した位置に形成される。この2つの折り目部分は、抵抗値が他の部位に比べて高くなるため、それが原因となり、例えば、図7に示すようにバイアス電圧の規則的な変動となって現れる。この点、給電ブラシ13が加圧ロール30の半周面領域E内に少なくとも2つ以上ロール30の周方向に前後して配設されていれば、その折り目に当たる表面層33部分に1つの給電ブラシ13が当接しているときには、必ず他の給電ブラシ13が折り目に当たる部分以外の表面層33部分に当接しているため、バイアス電圧の印加が常に折り目以外の表面層33部分を通して行うことができる。これにより、折り目のある表面層33を有する加圧ロール30を使用した場合であっても、その折り目に起因するバイアス電圧の変動を抑制することができるのである。
【0099】
[加熱ロールに関する他の実施形態]
前記した加熱ロール20については、図3に示すように、その絶縁性表面層(PFAのチューブ)22を、導電性ロール基材21の端部まで被覆するとともに、その表面層22の表面における水に対する接触角が100°以上となるようにした。この結果、同図に示すように、加熱ロール20のうち加圧ロール30の端部から突出する端部領域Gにおいても、上記の表面物性からなる絶縁性表面層22が存在することになる。
【0100】
このように加熱ロール20を構成した場合には、高湿環境下であっても、加圧ロール30に印加するバイアス電圧により誘起する電荷が、接地されている加圧ロール20の端部(特に端部領域G)からその表面に沿って流出することがなくなるため、この電荷流出による上記バイアス電圧の変動がなくなる。なお、この加熱ロール20の端部領域Gにおける絶縁性表面層22の接触角が90°未満になると、その端部領域Gの表面を伝わって電荷が流れる沿面伝導が発生することが確認されている。
【0101】
[加圧ロールに関する他の実施形態]
前記した加圧ロール30の導電性表面層33として、前述したような折り目のあるものを使用せず、その折り目のない表面層33を使用した。このような表面層33を備えた加圧ロール30は、チューブ形態の表面層33を絶縁性弾性層32に被覆装着する際に、接着剤を使用することなく、そのPFAのチューブ形態からなる表面層33の内周面にレーザ光を照射した後に装着することにより得られる。この加圧ロール30を使用した場合には、折り目によるバイアス電圧の変動が発生しなくなる。
【0102】
[シート排出側のガイド部材に関する実施形態]
前記した定着装置におけるシート排出側の導電性ガイド部材16として、図19に示すように、そのガイド部材のうちで定着後にニップ部Nから排出される記録シートPが接触する部位に絶縁性表面層40を形成したものを使用した。この例では、絶縁性表面層40として、ガイド部材16の表面側にテフロン材料を厚さが80μm程度となるように塗工して形成した。この絶縁層40の抵抗は約1011Ωcmである。
【0103】
これにより、その絶縁性表面層40を形成しない導電性ガイド部材16を使用した場合には、図21に示すように、定着後の記録シートPがニップ部Nから排出されてガイド部材16を通過している時期Fにおいては加圧ロールへの印加電圧が変動していたが、上記絶縁性表面層40を形成した導電性ガイド部材16を使用した場合には、図22に示すように、そのシート通過時期Fにおける加圧ロールへの印加電圧の変動が抑制されることとなった。この効果は、導電性ガイド部材16に定着後の記録シートPが接触したとしても、バイアス電圧の印加により加圧ロール30に誘起する電荷が記録シートPを伝わってガイド部材16側へ流入することがなくなることに起因して得られるものと推測される。
【0104】
また、前記した導電性ガイド部材16として、図20に示すように、そのガイド部材16と接地部との間に定電圧素子としてのツェナーダイオード45を接続したものを使用した。このツェナーダイオード45に代えて、高抵抗素子を接続してもよい。
【0105】
この場合においても、前記の絶縁性表面層40を形成したガイド部材16の場合と同様に、定着後の記録シートPがニップ部Nから排出されてガイド部材16を通過している時期における加圧ロール30への印加電圧の変動が抑制される。この効果は、特に定着後の記録シートPが導電性ガイド部材16に接触したとしても、加圧ロール30に誘起する電荷が記録シートPを伝わってガイド部材16からアースされることがツェナーダイオード45により抑制されるために得られるものと推測される。
【0106】
[シート進入側のガイド部材に関する実施形態]
前記した定着装置におけるシート進入側のガイド部材15は完全に固定配設されるものであったが、このガイド部材15に代えて、図23に示すように、記録シートPがニップ部N内に進入するときの進入姿勢を変更可能に規制する規制部材としての可変ガイド50を設けた。
【0107】
この可変ガイド50は、定着装置の加熱ロール20と加圧ロール30とに形成されるニップ部Nのシート進入側において、支軸51を中心にして揺動可能に取り付けられるガイド板であり、電磁ソレノイド52により図23aに示す初期位置Xと同図bに示す揺動位置Yのいずれか一方に変位させられるようになっている。初期位置Xは、定着後の記録シートPの先端部がニップ部Nに進入するまでの進入姿勢を規制するときの規制位置である。そして、この初期位置Xについては、シート先端部Paがニップ部Nよりもわずか上流側の加熱ロール20に当接した後に、ニップ部nに送り込まれるように案内規制できる位置に設定されている。一方、揺動位置Yは、記録シートPの先端部がニップ部Nに進入した以後のシート部分の進入姿勢を規制するときの規制位置である。特に、この揺動位置Yについては、シート先端部Paがニップ部N内に進入した以後における記録シートPを、そのシートPとニップ部N中心の接線Lとなす角度αが加熱ロール20側に5°以上(この例では5〜8°)となる進入姿勢に規制できる位置に設定されている。
【0108】
従って、この可変ガイド50は、定着後の記録シートPの先端部Paがニップ部Nに進入するまでは初期位置Xに位置し、そのシート先端部Paがニップ部Nに進入した時点で揺動位置Yに変位するように設定されている。このときの揺動タイミングは、例えば、定着装置のシート進入側に配置されるシート通過検知センサ等による検知信号に基づいて設定される。
【0109】
このような可変ガイド50によれば、定着後の記録シートPがニップ部Nに進入するまでは、可変ガイド50は図23aに示すように初期位置Xに位置している。これにより、記録シートPは、図24に示すように、その先端部Paが初期位置Xにあるガイド50に案内されるようにして、ニップ部Nの少し手前の加熱ロール20に一旦突き当たり(同図a)、しかる後、ニップ部N内に送り込まれる(同図b)。
【0110】
そして、記録シートの先端部Pがニップ部N内に進入した時点で、可変ガイド50は図23bに示すように電磁ソレノイド52が作動して加熱ロール20寄りの揺動位置Yに変位する。これにより、記録シートPの後端側は、加熱ロール20に接近した姿勢でニップ部Nに送りこまれる。この結果、記録シートPのトナー像担持面側がニップ部Nの手前で加熱ロール20の放熱により予備的に加熱されて、記録シートP上の未定着トナーがわずかに溶融されて記録シートPに物理的にも強く付着した状態になる。これによって、トナーの飛び散り現象が抑制されるとともに、トナーが記録シート上に定着されやすくなる。
【0111】
[その他の実施形態]
以上の各実施形態に係る構成をそれぞれ単独で(可変ガイド50を設ける形態を単独で採用する場合を除く)採用したプリンタにおいても、前記した実施形態1の場合と同様に、高湿環境下にかかわらず、加圧ロール30に印加するバイアス電圧の変動が少なくなり、結果的に、トナーのオフセット現象と飛び散り現象が長期にわたって殆ど発生することがない。また、可変ガイド50のみを設けた場合におけるプリンタにおいても、トナーのオフセット現象と飛び散り現象の発生を十分に抑制することができる。
【0112】
また、以上の各実施形態に係る構成は、その各構成どうしを適宜組み合わせたり、あるいは、前記した実施形態1と適宜組み合わせることも可能である。この場合には、上述のごときトナーのオフセット現象及び飛び散り現象の抑制効果がより確実かつ十分に得られるようになる。
【0113】
【発明の効果】
以上説明したように、第1〜第8のいずれの発明によっても、定着装置の加圧ロールにトナーの帯電極性と逆極性の電圧を印加することによりトナーのオフセット現象や飛び散り現象を抑制する効果を、たとえ高湿環境下であっても、より確実にかつ安定して得ることが可能となる。そして、この各発明の画像形成装置を使用した場合には、高湿環境下であっても、優れた画質の画像を形成することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 実施形態1に係るプリンタを示す概略構成図である。
【図2】 実施形態1に係るプリンタの要部の構成を示す説明図である。
【図3】 定着装置に関する各構成を示す一部断面説明図である。
【図4】 加熱ロールと加圧ロールに係る各構成を示す要部拡大説明図である。
【図5】 従来の抵抗分圧回路を使用した場合における加圧ロールへの印加電圧の変動状況を測定した結果を示すグラフ図である。
【図6】 実施形態1に係るバイアス電圧装置を使用した場合における加圧ロールへの印加電圧の変動状況を測定した結果を示すグラフ図である。
【図7】 バイアス電圧装置の抵抗素子R5が「30MΩ」である場合における加圧ロールへの印加電圧の変動状況を測定した結果を示すグラフ図である。
【図8】 バイアス電圧装置の抵抗素子R5が「10MΩ」である場合における加圧ロールへの印加電圧の変動状況を測定した結果を示すグラフ図である。
【図9】 加圧ロールへ印加するバイアス電圧とトナー飛び散りレベル及び転写にじみ発生との関係を示すグラフ図である。
【図10】 除電装置の抵抗素子R6とその除電装置への流入電流との関係を示すグラフ図である。
【図11】 加熱ロールの基材におけるアルマイト層の種類及びブラスト処理の有無と絶縁性表面層の剥離強度との関係を示すグラフ図である。
【図12】 加熱ロールの基材におけるアルマイト層の種類及びブラスト処理の有無とそのロール基材と絶縁性表面層の界面での気泡発生状況との関係を示すグラフ図である。
【図13】 加圧ロールの導電性表面層が「8.6MΩ」である場合における加圧ロールへの印加電圧の変動状況を測定した結果を示すグラフ図である。
【図14】 加圧ロールの導電性表面層が「1.6MΩ」である場合における加圧ロールへの印加電圧の変動状況を測定した結果を示すグラフ図である。
【図15】 加圧ロールの導電性表面層の抵抗と温度との関係を示すグラフ図である。
【図16】 給電ブラシの配置条件とトナー飛び散り個数との関係を示すグラフ図である。
【図17】 給電ブラシの配置条件を示す斜視図である。
【図18】 給電ブラシの配置条件を示す説明図である。
【図19】 絶縁性表面層を形成した導電性ガイド部材の一実施形態を示す説明図である。
【図20】 定電圧素子を接続した導電性ガイド部材の一実施形態を示す説明図である。
【図21】 従来の導電性ガイド部材を使用した場合における加圧ロールへの印加電圧の変動状況を測定した結果を示すグラフ図である。
【図22】 図19の導電性ガイド部材を使用した場合における加圧ロールへの印加電圧の変動状況を測定した結果を示すグラフ図である。
【図23】 可変ガイドの一実施形態を示すもので、(a)は初期位置にある状態を示す説明図、(b)は揺動位置にある状態を示す説明図である。
【図24】 可変ガイドの動作及びその作用を示す説明図である。
【図25】 従来の画像形成装置の全体構成を示す説明図である。
【図26】 従来の画像形成装置の他例を示す要部説明図である。
【図27】 従来の画像形成装置の他例を示す要部説明図である。
【符号の説明】
1…感光体ドラム(像担持体)、5…転写ロール(転写装置)、9…除電装置、10…除電プレート(除電部材)、R6…電流制御抵抗素子、13…給電ブラシ(給電部材)、14…バイアス電源装置、R5…出力制限抵抗素子、TD…ツェナーダイオード(定電圧素子)、20…加熱ロール、21…導電性ロール基材、21a…硬質アルマイト層、22…絶縁性表面層、30…加圧ロール、31…導電性ロール基材、33…導電性表面層、40…絶縁性表面層、45…定電圧素子(又は高抵抗素子)、50…可変ガイド(規制部材)、P…記録シート、T…未定着トナー像。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
BACKGROUND OF THE
[0002]
[Prior art]
Conventionally, an image forming apparatus using an electrophotographic process is well known. As shown in FIG. 25, this type of image forming apparatus basically includes a charging device (for example, a charging roll) 101 and an image exposure device for the periphery of an
[0003]
When forming the image, first, the
[0004]
By the way, in this type of image forming apparatus, the
[0005]
However, when such a
[0006]
This toner offset phenomenon and splatter phenomenon are not particularly sufficient when the toner holding charge amount is not sufficient, such as immediately after the image forming apparatus main body is turned on or immediately after the developing
[0007]
Therefore, conventionally, as a countermeasure for preventing such toner offset phenomenon and scattering phenomenon, for example, as shown in FIG. 26, a bias having a polarity opposite to the charged polarity of the toner is applied to the
[0008]
That is, in the fixing device according to this proposal, as shown in the figure, the voltage divided by the resistors R1 and R2 from the
[0009]
According to this fixing device, a charge having the same polarity as the charged polarity of the toner is induced in the
[0010]
For this reason, the present inventors also prototyped an image forming apparatus having a configuration as shown in FIG. 27 and tested it for the effect of preventing the toner offset phenomenon and the scattering phenomenon.
[0011]
The prototype image forming apparatus is a voltage obtained by dividing the
[0012]
In this image forming apparatus, the
[0013]
[Problems to be solved by the invention]
However, when a test was performed using the prototype image forming apparatus as described above, the following problems may be encountered despite the fact that the bias voltage is divided and applied to the pressure roll in the fixing device. found.
[0014]
That is, particularly in a high humidity environment, when the recording sheet P enters and passes through the nip portion N of the
[0015]
Such a variation in voltage is likely to cause the charge induced by the bias voltage applied to the
[0016]
Further, according to various studies by the present inventors regarding this voltage fluctuation, the higher the bias voltage applied to the pressure roll, the greater the effect of suppressing the toner scattering on the recording sheet, but when the bias voltage is increased, Whereas the current load becomes large, the resistance voltage dividing circuit as described above has a substantially low load resistance, so that the outflow of charges as described above becomes significant, and as a result, the voltage is more likely to fluctuate. There was found. In addition, in this case, if there is a static eliminator that neutralizes the transferred recording sheet P as in the above-described image forming apparatus example, the recording sheet P is connected to the static eliminator (the neutralization terminal 107) and the nip portion of the fixing
[0017]
Further, if such a bias voltage is continuously applied to the
[0018]
Further, the
[0019]
In addition, if a conductive guide member that guides and discharges the recording sheet P after fixing is provided on the sheet discharge side of the fixing
[0020]
The present invention has been made paying attention to the above-described actual situation, and the object of the present invention is to apply a voltage having a polarity opposite to the charging polarity of the toner to the pressure roll of the fixing device, thereby causing the toner offset phenomenon and the scattering phenomenon. It is an object of the present invention to provide an image forming apparatus that can more reliably and stably obtain the effect of suppressing the above-described problem even in a high humidity environment.
[0021]
[Means for Solving the Problems]
The image forming apparatus according to the first invention (the invention according to claim 1) capable of achieving the above object includes an image carrier that carries an unfixed toner image formed according to image information, and the image carrier. A transfer device for transferring the upper unfixed toner image onto a recording sheet, and a heating roll and a conductive roll in which an insulating surface layer is formed on a conductive roll base material. A fixing device for fixing the unfixed toner image on a recording sheet by passing through a nip portion with a pressure roll having a conductive surface layer formed on a base material; A bias power supply device for applying a bias voltage having a polarity opposite to the charging polarity of the unfixed toner image via a power supply member disposed in contact with the surface layer; The recording sheet is neutralized through a neutralizing terminal which is disposed close to the back side of the recording sheet after transfer and to which at least a voltage having the same polarity as the charging polarity of the unfixed toner image is applied from the power supply device. With a static eliminator An output limiting resistance element having a resistance value in the range of 1 to 15Ω is connected in series between the output of the bias power supply device and the power supply member, and between the current limiting resistance element and the power supply member. Connected to the constant voltage element in a grounded state. In addition, a current limiting resistor element having a resistance value in the range of 5 to 100 Ω is connected in series between the output of the power supply device and the charge removal terminal in the charge removal device. It is characterized by this.
[0022]
The image carrier is usually a photoreceptor on which a toner image is directly formed by an electrophotographic process. The toner image formed on the photoreceptor is temporarily held and then re-transferred to a recording sheet. A so-called intermediate transfer member may be used. The transfer device may be a corona discharger in addition to a roll. The insulating surface layer and the conductive surface layer may be formed by coating by powder coating or the like in addition to the tube shape. The layer thickness of the insulating surface layer is preferably in the range of 10 to 60 μm. The layer thickness of the conductive surface layer is preferably in the range of 20 to 120 μm. The power supply member may be in the form of a conductive film in addition to that in the form of a brush.
[0023]
As the output limiting resistance element, any element may be used as long as the resistance element has a resistance value within the specific range described above. The resistance value of this resistance element is more preferably in the range of 5 to 15Ω. As the above-mentioned constant voltage element, a Zener diode is usually used, but other than this, for example, a varistor or the like may be used.
[0024]
As the current limiting resistance element, any resistance element having a resistance value within the specific range described above may be used. The resistance value of this resistance element is more preferably in the range of 5 to 50Ω. In addition, the static elimination terminal is an electrode plate or a discharge wire when the static elimination device is a corona discharger. .
[0025]
According to the first invention as described above, a stable bias voltage can always be applied from the bias power supply device to the pressure roll even if the factor of the outflow of charges increases in a high humidity environment or the like. Can do. Moreover, since the resistance value of the output limiting resistance element is set to 1 MΩ or more, the occurrence of a leak with the heating roll can be reliably suppressed. In addition, since the resistance value is 15 Ω or less, it is possible to reliably suppress a voltage drop when the water-containing recording sheet passes through the fixing device. Accordingly, an electric field in a direction in which the unfixed toner image is attracted toward the recording sheet is stably formed between the pressure roll and the heating roll. .
[0026]
Even when the recording sheet P is in a state where the recording sheet P extends over the discharging terminal of the discharging device and the nip portion of the fixing device, the charge induced by the bias voltage applied to the pressure roll is transmitted to the recording sheet and the discharging is performed. Inflow from the terminal to the static eliminator can be suppressed, and voltage drop due to such charge inflow is eliminated. .
[0027]
Moreover In addition, since the resistance value of the current limiting resistance element is 5 MΩ or more, it is possible to reliably suppress the inflow of the charge transmitted from the pressure roll through the recording sheet into the static eliminator. In addition, since the resistance value is set to 100 ΩΩ or less, the voltage for discharging can be instantaneously sent from the power supply device of the static eliminator to the static eliminator terminal during the transfer operation. As a result, a delay in rising of the static eliminator during the transfer operation does not occur.
[0028]
A second invention capable of achieving the above object (claim) 2 The image forming apparatus according to the invention) An image carrier that carries an unfixed toner image formed in accordance with image information, a transfer device that transfers the unfixed toner image on the image carrier to a recording sheet, and after the transfer by the transfer device is completed The recording sheet is passed through a nip portion between a heating roll in which an insulating surface layer is formed on a conductive roll base and a pressure roll in which a conductive surface layer is formed on the conductive roll base. A fixing device for fixing an image on a recording sheet, and a charging roller having a reverse polarity to the charging polarity of the unfixed toner image via a power supply member disposed in contact with the conductive surface layer of the pressure roller of the fixing device And a bias power supply device that applies a bias voltage (hereinafter referred to as “common element”). The conductive roll base material of the heating roll in the fixing device is an aluminum roll base material having a hard alumite layer formed on the surface thereof.
[0029]
The hard anodized layer is an anodized film formed by performing an anodizing treatment included in a hard class when the aluminum is classified as hard or soft in the anodizing treatment of aluminum. The hard alumite layer is desirably formed so that the layer thickness is in the range of 10 to 30 μm. Moreover, in order to form such a hard alumite layer, the temperature of the electric field bath in the anodizing treatment is 0 to 20 ° C., and the current density is 2 to 12 A / dm. 2 The processing time may be appropriately set within a range of 5 to 30 minutes.
[0030]
According to such 2nd invention, compared with the heating roll which consists of a roll base material in which the soft alumite layer was formed, an insulating surface layer is provided with favorable adhesive strength on the roll base material in which the hard alumite layer was formed. In addition, it is possible to suppress the generation of bubbles between the surface layer and the roll base material. As a result, dielectric breakdown and pins in the heating roll Ho Can be reliably prevented.
[0031]
In the image forming apparatus according to the second aspect of the invention, it is desirable that the aluminum roll base material is obtained by subjecting the surface of the roll base material to a fine rough surface treatment prior to the formation of the hard alumite layer. .
[0032]
The above-described fine rough surface treatment refers to a treatment with a surface roughness Ra of about 1 μm. Such rough surface treatment can be usually performed by blasting, but may be performed by other methods.
[0033]
In this case, the adhesive strength of the insulating surface layer to the roll base material can be further improved as compared with a heating roll in which a hard anodized layer is simply formed without performing the roughening treatment, and the surface layer And the generation of bubbles between the roll base materials can be more reliably suppressed. In addition, the surface of the hard anodized layer becomes rough due to the effect of the rough surface treatment, and fine voids exist between the surface layer, so even if bubbles are generated between the surface layer and the roll base material. , It is released through the gap and does not remain between the surface layer and the roll base material.
[0034]
Furthermore, the image forming apparatus according to the second aspect of the present invention has a surface physical property in which the insulating surface layer of the heating roll is covered to the end of the conductive roll base material, and the contact angle with respect to water is 100 ° or more. It is desirable that
[0035]
This is particularly effective in an image forming apparatus in which the width of the heating roll is wider than the width of the pressure roll and the both ends of the heating roll protrude from the both ends of the pressure roll.
[0036]
In this case, even if moisture that evaporates from the recording sheet at the time of fixing may adhere to the surfaces of both ends of the heating roll, the surface has a hydrophobic contact angle of 100 ° or more. Although the water becomes fine independent water droplets, it does not form a continuous water film. For this reason, the bias voltage applied to the pressure roll does not discharge along the surfaces of both ends of the heating roll.
[0037]
A third invention capable of achieving the above object (claim) 5 The image forming apparatus according to the
[0038]
As the fluororesin, PFA (perfluoroalkoxyethylene copolymer resin), FEP (tetrafluoroethylene / hexafluoropropylene copolymer resin, etc.) are used, and silicone rubber is used as the silicone resin. Examples of the conductive agent include carbon black, polyacetylene, poly-p-phenylene, polythiazole, etc. The conductive surface layer is most preferably one in which carbon black is dispersed in PFA. The resistance value of the conductive surface layer at the above temperature can be adjusted to 3 Ω or less by adjusting the dispersion state of the conductive agent, but is not limited thereto.
[0039]
According to such a third invention, even when the surface of the pressure roll is heated by the heat of the heating roll at the nip portion, the temperature rises. Pressure Since the resistance value of the conductive surface layer of the roll does not fluctuate (increase) greatly (contains a change amount of at least 50 times), the bias voltage can be more stably applied to the entire pressure roll. it can.
[0040]
The fourth embodiment that can achieve the above-mentioned object Mysterious The
[0041]
According to such 4th invention, a bias voltage can be reliably applied over the axial direction of a pressurization roll.
[0042]
In the image forming apparatus according to the fourth aspect of the invention, it is desirable that the power supply member is disposed at least near the nip portion at both ends of the pressure roll. The vicinity of the nip portion is desirably the vicinity of the nip portion on the sheet entry side, and further within the peripheral surface region that is within 90 ° with respect to the circumferential direction of the pressure roll with the nip portion as the center. It is desirable that
[0043]
In this case, the bias voltage is surely applied in the vicinity of the nip portion of the pressure roll. Thereby, an electric field due to the bias voltage is favorably formed between the pressure roll and the heating roll in the vicinity of the nip portion, and in particular, the effect of suppressing the toner scattering phenomenon can be surely obtained.
[0044]
Further, in the image forming apparatus of the fourth invention, at least two or more power supply members are disposed in the circumferential direction of the roll in the circumferential direction including the nip portions at both ends of the pressure roll. It is desirable.
[0045]
In this case, the bias voltage is more reliably applied to the vicinity of the nip portion of the pressure roll. As a result, an electric field due to the bias voltage is more satisfactorily formed between the pressure roll and the heating roll in the vicinity of the nip portion, and the effect of suppressing the offset phenomenon as well as the effect of suppressing the toner scattering phenomenon can be reliably obtained.
[0046]
A fifth embodiment capable of achieving the above object Mysterious The
[0047]
According to the fifth aspect of the invention, even if the recording sheet in the process of being discharged from the nip portion contacts the conductive guide member, the charge induced in the pressure roll by the application of the bias voltage is transmitted through the recording sheet and guided. It will flow into the member side. As a result, voltage fluctuation due to the inflow of electric charge to the guide member is eliminated.
[0048]
A sixth embodiment capable of achieving the above-mentioned object Mysterious In the image forming apparatus, instead of forming the insulating surface layer on the conductive guide member in the fifth invention, a constant voltage element or a high resistance element is connected between the conductive guide member and the grounding portion. It is characterized by. A Zener diode or the like is used as the constant voltage element. It is preferable to use a high resistance element having a resistance value of 10 9 Ω or more.
[0049]
According to the sixth aspect of the invention, even if the recording sheet in the process of being discharged from the nip portion contacts the conductive guide member, the charge induced in the pressure roll by the application of the bias voltage is transmitted through the recording sheet and guided. Inflow to the member side and grounding are suppressed. As a result, voltage fluctuation due to the inflow of electric charge to the guide member is eliminated.
[0050]
A seventh embodiment capable of achieving the above object Mysterious The
[0051]
The restricting member can be configured by displacing the sheet guide member disposed on the sheet entry side. In addition, a movable member that can be displaced is provided separately from the sheet guide member. The guide member and the movable member may be used in combination.
[0052]
According to the seventh aspect of the invention, the recording sheet enters the nip portion with the posture (approach angle) approaching the heating roll side by the regulating member, so the toner image carrying surface side of the recording sheet is in front of the nip portion. Then, it is preliminarily heated by heat radiation of the heating roll. As a result, the unfixed toner on the recording sheet is slightly melted and physically strongly adhered to the recording sheet, so that the toner scattering phenomenon is suppressed and the toner is easily fixed on the recording sheet. Become.
[0053]
An eighth invention that can achieve the above object (claim) 6 The image forming apparatus according to the
[0054]
According to the eighth aspect, the functions and effects of the first, second and third aspects can be obtained simultaneously and synergistically. As a result, the toner offset phenomenon And the scattering phenomenon can be more reliably and stably suppressed.
[0055]
In addition, in order to achieve the above-mentioned object, it is possible to realize more reliably by combining at least two or more of the first to seventh inventions as appropriate.
[0056]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
[0057]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a laser beam printer as an image forming apparatus according to an embodiment of the present invention.
[0058]
[Configuration of the entire device]
The laser beam printer includes a
[0059]
A developing device 4 that accommodates a one-component or two-component developer (toner) for developing the electrostatic latent image is disposed downstream of the exposure position of the
[0060]
Further, on the downstream side of the developing device 4 of the
[0061]
The recording sheets P are fed out one by one from a sheet feeding unit such as a cassette or a tray (not shown) via a sheet feeding roll 6 or a sheet conveying path, and are sent out in synchronism with the
[0062]
The
[0063]
On the other hand, at a position downstream of the
[0064]
On the downstream side of the sheet conveying direction from the transfer position of the
[0065]
Among these, as shown in FIG. 2, the
[0066]
On the other hand, as shown in FIG. 2, the
[0067]
Further, on the sheet entry side of the fixing
[0068]
In the fixing
[0069]
Further, in the fixing
[0070]
The recording sheet P on which the toner image has been fixed in this manner is guided by the
[0071]
[Configuration of main parts]
By the way, this printer employs a configuration as described in detail below in order to more effectively suppress the occurrence of the toner offset phenomenon and the scattering phenomenon.
[0072]
First, when a bias voltage is applied to the
[0073]
Therefore, in this printer, as shown in FIG. 2, in the
[0074]
Even when the output side of the
[0075]
Therefore, a resistance of 10 MΩ is used as the resistance element R5. As a result, it was confirmed that the bias voltage applied from the
[0076]
Next, using the bias
[0077]
Therefore, in this printer, the bias voltage applied to the
[0078]
Further, in this printer, there is a static eliminating
[0079]
FIG. 10 shows the flow into the
[0080]
From the results shown in FIG. 10, it is understood that the inflow current can be suppressed to 8 μA or less by setting the resistance value of the resistance element R6 to at least 5 MΩ or more. If this inflow current was 8 μA or less, it was confirmed that the fluctuation of the voltage applied to the
[0081]
Therefore, in this printer, a resistance of 22 MΩ is used as the resistance element R6 in the static elimination power supply device 11. Further, as a result of various studies, it has been found that the resistance element R6 can obtain good results when the resistance value is at least in the range of 5 to 100Ω.
[0082]
Next, as the
[0083]
Therefore, in this printer, as the
[0084]
FIG. 11 shows the case where the hard anodized layer is formed, the case where the soft anodized layer is formed, and the case where the blast treatment is performed and the case where the blast treatment is not performed. It is the result of comparing and examining each. The peel strength at this time is determined by forming a cut surface corresponding to three sides of a square having a side of 10 mm on the
[0085]
From the results of FIGS. 11 and 12, it can be seen that when a hard anodized layer is formed and when a blast treatment is performed, good results are obtained in both peel strength and bubble generation. This is advantageous in suppressing the voltage drop of the applied voltage to the pressure roll, which is likely to occur due to local generation of bubbles and delamination between the
[0086]
Such a
[0087]
Next, it was confirmed that the resistance value of the
[0088]
Therefore, in this printer, the
[0089]
Such a change in the applied voltage is caused by the
[0090]
In the printer having the above-described configuration, the fluctuation of the bias voltage applied to the
[0091]
In addition, in this printer, the suppression effect of the toner offset phenomenon and the scattering phenomenon as described above can be reliably achieved even when the configuration related to the bias
[0092]
◎ Other embodiments
In this printer, in order to more effectively suppress the occurrence of the toner offset phenomenon and the scattering phenomenon, the following configurations are appropriately selected and adopted.
[0093]
[Embodiment related to power supply brush]
First, it was confirmed that the arrangement condition of the
[0094]
From the results shown in FIG. 16, when the number of the
[0095]
In view of this, in this printer, the power supply brushes 13 are arranged at least one on each of the left and right ends of the
[0096]
Further, as shown in FIG. 18 a, at least two or more of the power supply brushes 13 are arranged back and forth in the circumferential direction of the
[0097]
In particular, when at least two or more power supply brushes 13 are arranged back and forth in the circumferential direction of the
[0098]
In the case where the
[0099]
[Other Embodiments Regarding Heating Roll]
As shown in FIG. 3, the
[0100]
In the case where the
[0101]
[Other Embodiments Regarding Pressure Roll]
As the
[0102]
[Embodiment relating to guide member on sheet discharge side]
As the
[0103]
Accordingly, when the
[0104]
Further, as the
[0105]
Also in this case, as in the case of the
[0106]
[Embodiment related to guide member on sheet entry side]
Although the
[0107]
The
[0108]
Therefore, the
[0109]
According to such a
[0110]
When the leading end portion P of the recording sheet enters the nip portion N, the
[0111]
[Other Embodiments]
Even in a printer that employs the configuration according to each of the above embodiments independently (except when the configuration in which the
[0112]
In addition, the configuration according to each of the above embodiments can be appropriately combined with each other, or can be appropriately combined with the above-described first embodiment. In this case, the effect of suppressing the toner offset phenomenon and the scattering phenomenon as described above can be obtained more reliably and sufficiently.
[0113]
【The invention's effect】
As explained above, the first to the first 8 According to any of the inventions, the effect of suppressing the toner offset phenomenon and the scattering phenomenon by applying a voltage having a polarity opposite to the toner charging polarity to the pressure roll of the fixing device, even in a high humidity environment. It becomes possible to obtain more reliably and stably. When the image forming apparatus of each invention is used, it is possible to form an image with excellent image quality even in a high humidity environment.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram illustrating a printer according to a first embodiment.
FIG. 2 is an explanatory diagram illustrating a configuration of a main part of the printer according to the first embodiment.
FIG. 3 is a partial cross-sectional explanatory diagram illustrating each configuration relating to the fixing device.
FIG. 4 is a main part enlarged explanatory view showing each configuration relating to a heating roll and a pressure roll.
FIG. 5 is a graph showing a result of measuring a fluctuation state of a voltage applied to a pressure roll when a conventional resistance voltage dividing circuit is used.
6 is a graph showing the results of measuring the fluctuation state of the voltage applied to the pressure roll when the bias voltage device according to
FIG. 7 is a graph showing the results of measuring the fluctuation state of the voltage applied to the pressure roll when the resistance element R5 of the bias voltage device is “30 MΩ”.
FIG. 8 is a graph showing the result of measuring the fluctuation state of the voltage applied to the pressure roll when the resistance element R5 of the bias voltage device is “10 MΩ”.
FIG. 9 is a graph showing a relationship between a bias voltage applied to a pressure roll, a toner scattering level, and occurrence of transfer bleeding.
FIG. 10 is a graph showing a relationship between a resistance element R6 of the static eliminator and an inflow current to the static eliminator.
FIG. 11 is a graph showing the relationship between the type of alumite layer in the base material of the heating roll, the presence or absence of blast treatment, and the peel strength of the insulating surface layer.
FIG. 12 is a graph showing the relationship between the type of alumite layer in the base material of the heating roll, the presence or absence of blast treatment, and the state of bubble generation at the interface between the roll base material and the insulating surface layer.
FIG. 13 is a graph showing the results of measuring the fluctuation state of the voltage applied to the pressure roll when the conductive surface layer of the pressure roll is “8.6 MΩ”.
FIG. 14 is a graph showing the results of measuring the fluctuation state of the voltage applied to the pressure roll when the conductive surface layer of the pressure roll is “1.6 MΩ”.
FIG. 15 is a graph showing the relationship between resistance and temperature of a conductive surface layer of a pressure roll.
FIG. 16 is a graph showing the relationship between the power supply brush arrangement condition and the number of scattered toner.
FIG. 17 is a perspective view showing an arrangement condition of the power supply brush.
FIG. 18 is an explanatory diagram showing the arrangement conditions of the power supply brush.
FIG. 19 is an explanatory view showing an embodiment of a conductive guide member having an insulating surface layer formed thereon.
FIG. 20 is an explanatory view showing an embodiment of a conductive guide member to which a constant voltage element is connected.
FIG. 21 is a graph showing the result of measuring the fluctuation state of the voltage applied to the pressure roll when a conventional conductive guide member is used.
22 is a graph showing the results of measuring the fluctuation state of the voltage applied to the pressure roll when the conductive guide member of FIG. 19 is used.
FIGS. 23A and 23B show an embodiment of a variable guide, where FIG. 23A is an explanatory view showing a state at an initial position, and FIG. 23B is an explanatory view showing a state at a swing position.
FIG. 24 is an explanatory view showing the operation of the variable guide and its action.
FIG. 25 is an explanatory diagram showing an overall configuration of a conventional image forming apparatus.
FIG. 26 is a main part explanatory view showing another example of a conventional image forming apparatus.
FIG. 27 is a main part explanatory view showing another example of a conventional image forming apparatus.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (1)
この像担持体上の未定着トナー像を記録シートに転写する転写装置と、
この転写装置による転写が終了した後の記録シートを、導電性ロール基材に絶縁性表面層が形成された加熱ロールと導電性ロール基材に導電性表面層が形成された加圧ロールとのニップ部内を通過させて前記未定着トナー像を記録シート上に定着せしめる定着装置と、
この定着装置の加圧ロールに、その導電性表面層に接触して配設される給電部材を介して前記未定着トナー像の帯電極性と逆極性のバイアス電圧を印加するバイアス電源装置と、
転写後の記録シートの裏面側に接近した状態で配設され、電源装置から前記未定着トナー像の帯電極性と同極性の電圧が少なくとも印加される除電端子を介してその記録シートを除電する除電装置とを備え、
前記記録シートが一時的に前記除電装置の除電端子と前記定着装置のニップ部とに跨る状態が発生する構成であり、
前記バイアス電圧が400V以下であって、前記バイアス電源装置の出力と前記給電部材との間に1〜15ΜΩの範囲内の抵抗値からなる出力制限抵抗素子が直列に接続されているとともに、その出力制限抵抗素子と給電部材との間に定電圧素子が接地された状態で接続されており、
かつ、前記除電装置における電源装置の出力と除電端子との間に、前記記録シートが跨る状態が発生するときに当該記録シートを介して当該除電装置の電源装置側に流入する流入電流を8μA以下とする5〜100ΜΩの範囲内の抵抗値からなる電流制限抵抗素子が直列に接続されていることを特徴とする画像形成装置。An image carrier that carries an unfixed toner image formed according to image information;
A transfer device for transferring an unfixed toner image on the image carrier to a recording sheet;
The recording sheet after the transfer by the transfer device is completed, between a heating roll in which an insulating surface layer is formed on a conductive roll base and a pressure roll in which a conductive surface layer is formed on the conductive roll base. A fixing device that passes through the nip portion and fixes the unfixed toner image on the recording sheet;
A bias power supply device that applies a bias voltage having a polarity opposite to the charging polarity of the unfixed toner image to a pressure roll of the fixing device via a power supply member disposed in contact with the conductive surface layer;
Discharging the recording sheet through a discharging terminal that is disposed close to the back side of the recording sheet after transfer and is applied with at least a voltage having the same polarity as the charging polarity of the unfixed toner image from the power supply device. With the device,
The recording sheet is configured to temporarily generate a state where the recording sheet straddles the static elimination terminal of the static elimination device and the nip portion of the fixing device,
An output limiting resistor element having a resistance value in the range of 1 to 15 Ω is connected in series between the output of the bias power supply device and the power supply member, and the output of the bias voltage is 400 V or less. A constant voltage element is connected between the limiting resistance element and the power supply member in a grounded state,
In addition, when a state where the recording sheet straddles between the output of the power supply device and the charge removal terminal in the charge removal device, an inflow current flowing into the power supply device side of the charge removal device via the record sheet is 8 μA or less. An image forming apparatus, wherein current limiting resistance elements each having a resistance value within a range of 5 to 100 Ω are connected in series.
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