JPH03217885A - 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、レーザビームプリンタや複写機などの電子写
真方式印刷機に装着される加圧型あるいは加熱加圧型定
着装置に関するものである。

〔従来の技術〕

従来の定着装置は、たとえば、第７図に示すような構成
からなっている。

すなわち、上側の定着ローラ１は、アルミニウムまたは
鉄等の中空芯金の外周面を、ＰＦＡ、ＰＴＦＥ、シリコ
ンゴム等の離型性のよい材料で被覆したもので、内空に
はハロゲンランプ等のヒータ２が入れられており、この
ヒータ２により定着ローラ１の加熱がなされる。下側の
加圧ローラ３は、鉄やステンレス等の芯金４の外周をシ
リコンゴム等の離型性を有する弾性体５で被覆したもの
である。上記定着ローラ１と加圧ローラ３は、図示され
てい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、またそれぞれ矢印の方向に回転駆動さ
れる。６は該定着ローラ１の面に接触させたサーミスタ
等の感温素子であり、定着ローラ１の表面温度を検知す
る。この感温素子６の検出温度に応じて温調回路により
ヒータ２への通電が制御され、定着ローラ１の表面温度
が所定の熱定着温度に自動管理される。７は該定着ロー
ラ１の面から転写材Ｐを分離する分離爪であり、先端エ
ッジ部を定着ローラ１の面に適当な加圧力をもって接触
させて配設してある。８は該定着ローラ１の面に押圧接
触させたフェルト等のクリーナであり、定着ローラ１の
面に付着したトナーｔｃや紙粉等を拭掃除去する．９は
定着装置の金属材製の底板、１０は転写材入口ガイド、
１１は転写材出口ガイドであり、それぞれ該底板９の上
向きに、折り曲げて前面壁と後面壁とに取付け支持させ
てある。

前記転写材人口ガイド１０を通って定着装置内に進入し
てきた転写材Ｐは、互いに加圧接触して回転駆動されて
いる定着ローラ１と加圧ローラ３のニップ部に入って両
ローラ１．３のニップ部を通過していく。この通過して
いく過程で転写材Ｐ上の未定着トナー像ｔａが、熱およ
び圧力により永久固着像ｔｂとして定着されていく。

定着ローラ１と加圧ローラ３のニップ部を通過し、像定
着を受けた転写紙Ｐはその先端部が分離爪７により定着
ローラ１から分離され、転写材比ロガイド１１を通して
定着装置外へと排出される。

定着ローラ１と加圧ローラ３は転写材Ｐなどとの摩擦に
よって少なからず帯電しており、該ローラ周りに静電界
をつくっている。この電界の大きさおよび向きは、両ロ
ーラ１．３の材質や転写材Ｐの種類や環境等により様々
に変化する。一方、トナーは帯電粉体であるから、この
ような電界中では静電気力を受けることになり、とくに
、トナーを転写材Ｐから剥がす向きにこの静電気力が強
く作用する場合には定看ローラ１に付着（以下、この現
象をオフセットという。）するトナーｔｃの量が増加し
、クリーナ８ても除去しきれなくなる。このようにして
定着ローラ１にオフセットしたトナーｔｃは回転にとも
なフて転写材Ｐの不当な個所に定着されて転写材Ｐを汚
したり、あるいは紙間で加圧ローラ３に移って蓄積し、
転写材の裏を汚したり、分離を困難にしたりする。

このような電気的作用によるオフセットを軽減させるた
めの背景技術として、次のようなものが考えられている
。

第１の例として、ローラの表面電位を下げることを目的
とした除電ブラシ等をローラ周りに配設する。第２の例
として、定着装置全体をパリスタ等の定電圧素子でバイ
アスし、定着ローラと加圧ローラの芯金を等電位にする
。第３の例として、もっと積極的な方法、つまり、コロ
ナ放電によってトナーを転写材に押しつけるような極性
にローラ表面を帯電させる。第４の例として、特開昭５
６−９６９７０号公報に記載されているように、両ロー
ラ芯金間に電圧をかける。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、前述の第１の例による方法を用いた場合
、数百Ｖ以上の表面電位が残るのが一般的であり、実際
には両ローラ間にはかなり強い電界が除去されないで存
在している。このような電界はトナーの一部をオフセッ
トさせるのに十分強く、オフセットの軽減を望む場合は
、他の方法を併用しなければならないという問題点があ
る。

前述の第２の例については、印加される電圧が転写バイ
アスと同極性ならば、これによって転写電流の定着装置
への流れ込みが減受して転写抜けの防止効果はあるか、
定着ローラと加圧ローラの芯金が等電位になるだけで、
摩擦帯電等によるローラ表面の表面電位まで制御するも
のではないので、オフセット対策には効果が非常に小さ
いという問題点がある。

前述の第３の例の方法では、表面電位の制御が困難であ
り、不適正な場合には、未定着トナー像の散乱を招き、
画像を飛び散ったものにしてしまい、さらに、コロナ放
電によるオゾンの発生も環境保護の観点からは好ましく
ないという問題点がある。

前述の第４の例の方法では、両ローラの導電性芯金の径
かローラの自身の径にほぼ等しいような場合には有効で
あるが、このようなローラ対では、ニップを確保するの
が困難である。そこで、実際には、ニップを確保するた
めに加圧ローラ芯金の外側にシリコンゴム等で弾性体層
を構成するのが一般的である。したがって、実際の系に
おいて、両ローラ芯金間に電圧を印加しても、電極の間
隔が広く、さらに厚い話電体を間に挟む格好となるため
、両ローラに十分な電赤強度を得ることができなく、ま
た電界は転写材の種類やローラ自身の摩擦帯電量によっ
て非常に変動するため、オフセットを常に一定の水準以
下に抑えることは困難であるという問題点がある。

さらに、ローラニップ部に強電界を得るために、定着ロ
ーラ芯金に高電圧を印加する方法が考えられるが、通常
の定着ローラの周りにはローラ温度を検知するための感
温素子が存在しており、これに放電すると、制御系を破
損させてしまう恐れがあるので、あまり電圧を高くする
ことは好ましくなく、また加圧ローラ芯金にトナーと逆
極性の高電圧を印加することにより、同様の効果を期待
できるが、実際には表皮層を構成する弾性材料が話電体
であるために芯金にかけた電圧は、厚い誘電体層のため
に降下してしまって必ずしも有効にローラ間の電界に寄
与しないという問題点がある。たとえば、直径１６ｌｕ
（Ｉ１の芯金の周りを厚さ７ｍｍのシリコンゴムで覆フ
たローラの場合、芯金に電圧ＩＫＶを印加しても、表面
では５００〜６００Ｖ程度しか観測されない。

本発明は、上記のような問題点を解決しようとするもの
である。すなわち、本発明は、ローラ周りの部材゛との
電位差を大きくすることなく、ローラニップ部の電界を
選択的に強化することかできて、電気的作用によるオフ
セットを減少させることができる定着装置を提供するこ
とを目的とするものである。

〔課題を解決するための手段〕

上記口的を達成するために、本発明は、未定着トナー像
を担持した転写材を定着ローラと加圧ローラの間に挟ん
で加圧して定着させる定着装置において、定着動作時に
該転写材を貫く向きに電界を作ることが可能で、かつ、
前記両ローラのニップ部およびその近傍を通る電気力線
の密度が高くなるような位置に、導電性部材を電極対と
して有するものとした。

〔作　　　用〕

本発明によれば、定着ローラや加圧ローラの芯金のみな
らず、所定の場所に導電性部材を配設し、それに電圧を
印加することにより、ローラ周りの部材との電位差を大
きくすることなく、ローラニップ部の電界を選択的に強
化することを可能にし、電気的作用によるオフセットを
飛躍的に減少させることが可能となる。

〔実　施　例〕

第１図は本発明の第１実施例を示した縦断面図である。

この第１実施例においては、定着ローラ１の芯金に、電
源１３によりトナーと同極性に電圧印加され、また加圧
ローラ３の芯金４は電源１４によりトナーと逆極性に電
圧印加されるようにしてある。

定着ローラ１は、導電性の芯材表面にＰＦＡ、ＰＴＦＥ
，シリコンゴム等の離型性のよい耐熱材を被覆したもの
で、電圧はローラ表面付近に印加される。一方、加圧ロ
ーラ３については、ニップを確保するために、導電性芯
金の外側を十分な厚さの弾性材層を設けなければならな
いが、この実施例では、弾性材層を二層で構成し、耐久
性、動型性、耐熱性、絶縁性に優れた弾性材からなる表
皮層５ｂと、導電性をもたせた弾性材からなる厚肉層５
ａとからなフている。この構成は、本発明の要部である
導電性部材を加圧ローラ３の内部に設けるようにしたも
のであり、加圧ローラ３の芯金４に印加した電圧を降下
させることなく、加圧ローラ３の表面付近に加わえるこ
とができる。これによフて、ローラ周囲の電兄に対して
印加電圧が有効に働くため、ローラニップ部およびその
近傍に強い電界を得ることがで診る。この時、形成され
る強電界は挿入される転写材Ｐに未定着トナーｔａを押
しつけるように作用して、転写材Ｐおよび両ローラ１．
３の表面の帯電による氾響でトナーが転写材Ｐから剥離
することを防ぎ、結果として環境の変化に対しても安定
してオフセットを軽減させることができる。また加圧ロ
ーラ３の芯金４に印加する電圧が有効に働くために定着
ローラ１に印加する電圧を低くしても、両ローラ１，３
間に所要の電界を得ることが可能てあり、定着ローラ１
の周りに設置されている感温素子やそれにつながる電気
回路（図示せず）に高電圧がかかることがなく、破損さ
せてしまう心配がなくなる。

第２図は加圧ローラ芯金４に印加する電圧に対してオフ
セットするトナーｔｃの量がどのように変わるかを調べ
たものである。トナーとしては負に帯電したものを用い
、定着ローラ１は−５００Ｖ固定電圧を印加して１　０
００枚同一のパターンを印字する間にオフセットしたト
ナーの重量を測定した。

点線曲線は従来の加圧ローラの場合で、実線曲線は第１
図の実施例の構成を有する加圧ローラの場合である。具
体的には、前者は直径１６ｍｍのアルミ製芯金の外側に
厚肉層として厚さ６ｒｎｍのスポンジ層を設け、その周
りを厚さ１　ｍｍのシリコンゴムの表皮層で覆ったもの
であり、後者は前者の厚肉層を導電性スポンジで構成し
たものである。

第２図から明らかなように、従来の加圧ローラと前記第
１実施例のものとでは、オフセットに対する効果に大き
な差があらわれている。従来の加圧ローラのように、導
電性芯金に印加した電圧か弾性体５中で降下してしまう
場合は、加圧ローラ芯金にかけた電圧はほとんど効果が
みられない。一方、導電性部材を加圧ローラ芯金たけて
なく、弾性材の厚内層５ａにまで拡張した本実施例の場
合には、表面付近まで電圧を直接印加できるようになる
ため、芯金４にかけた電圧が有効に作用し、さらに、定
着ローラ１の芯今に対する効果的な対向電極となり得る
ために、ニップ部に強い電界を形成することが可能で、
オフセットを効果的に軽減させている。

第３図は本発明の第２実施例を示した縦断面図である。

この第２実施例は、加圧ローラ３の芯金４に電圧を印加
しないで、ローラ外郎に別の電極１５．１６を設け、こ
れら電極１５．１６を電源１４によりバイアスするよう
にしてある。

１０は転写材人口ガイド、１１は転写材出口ガイドであ
るが、電極１５、１６が直接に転写材Ｐに触れるのを防
ぐためのシールドの役割りもしている。また定着ローラ
１には電源１３によりトナーと同極性の電圧を印加する
ようにする。

この第２実施例のように構成することにより、前述の第
１実施例と同様に、強い電界を両ローラ１，３の接触部
につくることができ、オフセットを抑えることができる
。この場合、加圧ローラ３の駆動部に電圧を印加するた
めの接点を設ける必要がなく、安全性および耐久性の点
で優れている。

第４図は本発明の第３実施例を示した縦断面図である。

この第３実施例は、加圧ローラ３を覆うようにシールド
１７を設け、このシールド１７と加圧ローラ３の芯金４
にトナーと逆極性の電圧を電源１４によって印加して、
前述の第１実施例と同様な効果を得ることができる。こ
の第３実施例の場合、芯金４にも電圧が加わっているた
め、前述の第２実施例に比べてローラ接触部に、より強
い電界をつくることができる。

第５図は木発明の第４実施例を示した縦断面図である。

この第４実施例では、加圧ローラを２つに分割して小型
加圧ローラ３ａ，　３ｂとするとともに、これら小型加
圧ローラ３ａ，　３ｂどうしを耐熱絶縁性フィルム１８
て結合し、ニップを加圧ローラ間の該フィルム１８と定
着ローラ１の接触部で確保している。

この第４実施例の特徴は、小型加圧ローラ３ａ，　３ｂ
の導電性芯金のまわりに弾性材を被覆する必要がなく、
定着ローラ１と小型加圧ローラ３ａ，　３ｂの芯金を極
めて接近させることができるため、芯合間に非常に強い
電界をつくることができることである。また小型加圧ロ
ーラ３ａ，　３ｂが小さく、周辺の部材とのギャップを
十分にとれるため、加圧ローラ芯金に高電圧を印加して
定着ローラ芯今にそれとは逆極性の低電圧を印加するよ
うにすれば、周辺の導電性部材や感温素子等の電気素子
にリークすることなく、ニップ部に強電界をつくること
ができる。

第６図は本発明の第５実施例を示した縦断面図である。

この第５実施例では、前述の第４実施例とは違って、定
着ローラ１に対する電極をローラ自身ではなく、導電性
ワイヤー１９を用いて別に配設している。また小型加圧
ローラ３ａ，　３ｂというように２つに分割小型化され
ているために、ニップ部の電界を強くするのに最も効果
のある位置に電極を置くことがで鮒る。したがって、前
述の実施例に比べて、より一層強い、そして局所的な電
界を得ることができる。さらに、この第５実施例の場合
、小型加圧ローラ３ａ　　３ｂに電圧を印加する必要が
ないため、加圧側摺動部材との接点を設ける必要がなく
、安全性、耐久性の面でも優れている。この第５実施例
で得られるような集中電界は、オフセットに対しても非
常に有効であり、定着ローラ１を接地しても、該ロイヤ
ー１９に１　５００Ｖ程度の電圧を与えれば、十分オフ
セットを減らすことができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、定着動作時に転
写材を貫く向きに電界を作ることが可能で、かつ、定着
ローラと加圧ローラのニップ部およびその近傍を通る電
気力線の密度が高くなるような位置に、導電性部材を電
極対として有するので、それに電圧を印加することによ
り、ローラ周りの部材との電位差を大きくすることなく
、ローラ周辺部材へのリークを避けなからローラニップ
部およびその近傍に強電界を形成することが可能になり
、静電オフセットを飛躍的に軽減させることができる効
果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例を示した縦断面図、第２図
はオフセット量と加圧ローラ芯金電位との関係を示した
説明図、第３図は本発明の第２実施例を示した縦断面図
、第４図は同じく第３実施例を示した縦断面図、第５図
は同じく第４実施例を示した縦断面図、第６図は同じく
第５実施例を示した縦断面図、第７図は従来の定着装置
の一例を示した縦断面図である。 １・・・定着ローラ　　　　　３・・・加圧ローラ３ａ
，　３ｂ・・・小型加圧ローラ　４・・・芯金５ａ・・
・厚肉層　　　　　　　５ｂ・・・表皮層１３．１４・
・・電源　　　　１５．１６・・・電極１７・・・シー
ルド １８・・・耐熱絶縁フィルム １９・・・導電性ワイヤー　　Ｐ・・・転写材他４名 第 １ 図 力旺ローラノＣ．偵｛立（Ｖ） 第 ３ 図 第 ４ 図 第 ５ 図 第 ６ 図 第 ７ 図 ８

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　未定着トナー像を担持した転写材を定着ローラと加
   圧ローラの間に挟んで加圧して定着させる定着装置にお
   いて、定着動作時に該転写材を貫く向きに電界を作るこ
   とが可能で、かつ、前記両ローラのニップ部およびその
   近傍を通る電気力線の密度が高くなるような位置に、導
   電性部材を電極対として有することを特徴とする定着装
   置。 ２　定着ローラと加圧ローラの少なくとも一方のローラ
   が導電性の芯材の表面にＰＦＡ、ＰＴＦＥ、シリコンゴ
   ム等の離型性のよい耐熱材を被覆したものからなり、前
   記芯材が電極対の一方として用いられ、これに対して電
   圧を印加し、そのとき生じる電界が未定着トナー像を転
   写材に押さえつける向きに発生し、かつ、前記両ローラ
   のニップ部およびその近傍に電気力線が集中することを
   可能にする位置に、対向電極として少なくとも一つの導
   電性部材が配設されている請求項１記載の定着装置。 ３　トナーと同極性の電圧が印加されているローラ芯金
   に対する対向電極に、トナート逆極性の電圧を印加する
   ようにしている請求項２記載の定着装置。