JPH03145682A - 定着装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は支持材上の未定着トナー像を定着する定着装置
に関し、特には一対の回転体で未定着トナー像を支持す
る支持材を挟持搬送することにより定着する定着装置に
関する。

〔従来技術〕

従来、電子写真装置、静電記録装置等の画像形成装置に
使用される定着装置としては、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。このローラ一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災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、上記従来のローラ一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し、
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、定着装置てのトナー温度が低すぎて定着されず
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するよりもむしろ、フェルトパ
ッドあるいはプレート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〕

」二記問題点を解決する本発明は、一対の回転体対で未
定着トナー像を支持する支持材を挟持搬送することによ
り定着する定着装置において、未定着ｌ・ナー像と接す
る回転体と接地間にはトナーの帯電極性と同極性の電荷
を保持する向きのみに整流素子が接続され未定着トナー
像と接する回転体とは反対側の回転体と接地間にはトナ
ーの帯電極性と逆極性の電荷を保持する向きのみに整流
素子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、本発明の実施例の定着装置を用いた画像形成
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ちのであり、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、整流素子であるダイオード
３が未定着トナー像の荷電極性と逆極性の電荷が加圧ロ
ーラー２に保持される向きにＧＮＤとの間に接続されて
おり、また定着ローラー１の芯金には整流素子であるダ
イオード４が未定着トナー像の荷電極性と同極性の電化
が定着ローラー１に保持される向きにＧＮＤとの間に接
続されている。本実施例ではＯ帯電のトナー５が用いら
れている場合を記す。

記録材６は、感光ドラム７の表面に形成された現像像を
転写帯電手段８によって記録材６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。

通常、転写工程を有する画像形成装置ては、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（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
ような昨今法（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ツヂ構造のＯＨＰ用透
明フィルムにおいて顕著である。

このような○Ｉ（Ｐフィルムは、感光ドラムからの分離
過程において転写帯電工程で付与された転写電荷量子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。

例えば、第４図のように加圧ローラー２、定着ローラー
１ともに芯金をそのままＧＮＤへ接地した定着装置にお
いて、３Ｍ社社製ＯＨレシート表面抵抗約１０＋２Ω）
を用いて種々の抵抗の加圧ローラーに対してＯＨＰシー
ト通紙時のリーク電流とアフセットを調べたところ、下
記第１表のような結果であった。

加圧ローラーの抵抗に関しては、ステンレスの金属ロー
ラーに約２〜３　ｍ　ｍ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金属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。また定着ローラーｌは
Ａｎの円筒に約３０μｍ厚の絶縁性のＰＦＡチューブを
被覆したものである。

加圧ローラの抵抗が１０′２Ω以下となると、ＯＨＰシ
ート背面の転写電荷■が加圧ローラーを介してＧＮＤＩ
にリーク電流が流れ始め、加圧ローラーの抵抗が低下す
るにつれこのリーク電流は増大する。

一方、これと同時にＯＨＰシートの画像記録面側に付与
されてきたトナーと同極性のθ電荷は、その保持力が減
衰しこのＯ電荷は定着ローラー表面にリークされ始め、
ＧＮＤから定着ローラー芯金へ流入する電流が観測され
るようになる。オフセットは加圧ローラーの抵抗が１０
１２Ω以下になると、その程度はだんだんと悪（なる。

一方、加圧ローラーの抵抗が１０１３Ω以上ではリーク
電流は観測されないが、オフセットはなくならない。

これは一般にローラ定着装置においては、数ｋｇ〜数１
０ｋｇ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、加圧ローラー表面が
摩擦帯電によってトナーと同極性に帯電することがあり
、これがこの場合の静電オフセットの要因となっている
。この現象はトナーの帯電極性がマイナスであるとき顕
著である。

したがって、記録材との摩擦帯電のチャージアップを防
止するため、加圧ローラーとしてはｌ　Ｑ１２Ω以下の
ローラを利用するのが望ましい。

また、加圧ローラーを接地せずにフロート状態とした場
合は、１０１２Ω以下であっても転写電荷のり−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作動を生じる
という危険性がある。

そこで、第１図実施例では定着ローラーと接地間にトナ
ー帯電極性と同極性の電荷を保持する向きのみに整流素
子であるダイオード４を接続し、加圧ローラーと接地間
にトナーの帯電極性と逆極性の電荷を保持する向きのみ
に整流素子であるダイオード３を接続している。

このように構成することにより、ダイオード３の整流機
能によってＯｊ（Ｐシート背面の転写電荷■のＧＮＤへ
のリークを防止することができる一方、○ＨＰシートの
記録面側に付与されたトナーと同極性のθ電荷とダイオ
ード４により定着ローラーの電位はトナーと同じ荷電極
性に高められ、しかして、ローラー表面ではＯＨＰシー
ト上のトナーを反発させる向きの力が働くようになる。

しかも、ダイオードは逆方向接続に対して降伏電圧以上
にはほどんど大き（ならないから、適正な降伏電圧のダ
イオードを選択することにより、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電気的誤動作を防
止することができる。

第２表は、本実施例において降伏電圧値１ｋＶのダイオ
ードを接続した時のＯＨＰシート通紙中のリーク電流、
オフセット、および定着ローラー、加圧ローラーの芯金
電位を示すものである。

定着ローラー１は、３０μｍ厚のＰＦＡチューブを１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
２を約７ｋｇの総圧で圧接従動させ、２４　ｍ　ｍ　／
　ｓ　ｅ　ｃの速度で搬送するＯＨＰシートに１．５μ
Ａの転写電流を与えて評価したものである。

ｌ０１０〜１０１２Ωの加圧ローラーにおいて、加圧ロ
ーラーの芯金電位はダイオード３により約＋８００Ｖに
維持され、また定着ローラの芯金電位は約−５０Ｖに維
持され、両ローラーともＧＮＤへの電流は１ｍＡ以下の
微小電流てあり、ＯＨＰシートの静電オフセットは発生
しなかった。

また、各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、特には２
ｋＶ以下のダイオードを使用することが好ましい。

第３図は本発明の他の実施例の定着装置を用いた画像形
成装置の主要部の断面図である。本実施例では定着装置
の排紙出側に記録材同士の静電気的吸着を防止し記録材
の積載性を向上する記録材背面に接触するＧＮＤに接続
された除電ブラシ９が設けられている。加圧ローラーは
前述実施例と同じ１０１０〜１０１２Ωのローラーであ
る。本実施例において、ＯＨＰシート背面が除電ブラシ
９に接触すると、除電ブラシには○ＨＰシートからＧＮ
Ｄの方向へ１００〜２００ｍＡの電流が観測され除電が
行なわれる。

この除電ブラシによるＯ　Ｉ−Ｉ　Ｐシート背面の除電
によりＯＨＰシートの画像記録面側に残存するトナーと
同極性の電荷の静電気力による保持力は急激に減衰する
。この時、定着ローラー１の芯金を直接接地するとここ
にＧＮＤから定着ローラーの芯金の方向に１０〜２０　
ｍ　Ａの電流が観測されオフセットも発生した。しかし
、本実施例ではダイオード４が接続されているためこの
電流はもちろん観測されず、そのかわり定着ローラー１
の芯金の電位が約−６００ｖに高められ、ＯＨＰシート
上のＯ電荷をもつ未定着トナー像がＯＨＰシートの背面
方向に静電気力が働き、オフセットはもちろん発生しな
かった。

また、本発明は■に帯電するトナーに対してももちろん
有効であり、その場合ダイオードの方向が前述実施例と
は逆向きに接続するだけて、同様の優れた作用効果を得
ることができる。

〔発明の効果〕

以上本発明によれば、静電的オフセットを防止できると
共に、回転体の帯電量の増大を防止できるため、電気ノ
イズの発生がなく装置の誤動作が発生しない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の定着装置を適用した画像形成
装置の主要部の断面図、 第２図は誘電体フィルムの断面図、 第３図は本発明の他の実施例の定着装置を適用した画像
形成装置の主要部の断面図、 第４図は本発明の比較例の定着装置を適用した画像形成
装置の主要部の断面図、 図において、 １・・・定着ローラ、 ２・・・加圧ローラ、 ３．４・・・ダイオ− 訃・・トナー像、 ６・・・記録材、 ７・・・感光ドラム、 ８・・・転写手段。 ド、

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）一対の回転体対で未定着トナー像を支持する支持
   材を挟持搬送することにより定着する定着装置において
   、未定着トナー像と接する回転体と接地間にはトナーの
   帯電極性と同極性の電荷を保持する向きのみに整流素子
   が接続され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トナーの帯電極性と逆極性の電荷を
   保持する向きのみに整流素子が接続されていることを特
   徴とする定着装置。
2. （２）上記未定着トナー像と接する回転体と反対側の回
   転体の抵抗値は１０＾１＾２Ω以下であることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載の定着装置。