JPH04116582A

JPH04116582A - 加圧ローラ及びローラ定着装置

Info

Publication number: JPH04116582A
Application number: JP23790390A
Authority: JP
Inventors: Yasumasa Otsuka; 康正大塚; Hideo Nanataki; 七滝　秀夫; Akihiko Takeuchi; 昭彦竹内; Koichi Tanigawa; 谷川　耕一
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1990-09-06
Filing date: 1990-09-06
Publication date: 1992-04-17

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、電子写真方式や静電記録方式の画像形成装置
に使用される定着装置に関し、特には−対のローラで未
定着画像を支持した支持材を挟持搬送して定着を行なう
定着装置に関するものである。

〔従来技術〕

第１２図は従来の熱ローラ方式の定着装置の断面図であ
る。

定着ローラｌは、アルミニウム・鉄等で構成された中空
芯金の内空にハロゲンランプ等のヒータ２を入れたもの
で、このヒータ２により定着ローラｌの加熱がなされる
。加圧ローラ３は、鉄やステンレス等の芯金４の外周を
ソリコー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ｌと加圧ローラ３はばね（
不図示）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、また矢印方向に回転駆動される。

６は定着ローラ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は定着ローラｌの面から転写材Ｐを分離する分離爪で
あり、先端エツジ部を定着ローラ１の面に適当な加圧力
をもって接触させて配設しである。８は定着ローラ１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は転写材入りロ
ガイドであり、底板９を上向きに折り曲げ、前面壁に取
付支持させである。

また、ｌｌａとｌｌｂは転写材出口ローラであり、後面
壁にそれらローラの回転軸を取り付けである。入りロカ
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のニップ部に入り、両口−ラド３の回転
にともない通過していく。このニップを通過していく過
程で転写材Ｐ上の未定着トナー像ｔａが、熱及び圧力に
より永久固着像ｔｂとして定着されてい（。

ローラド３のニップ部を通過し像定着を受けた転写材Ｐ
はその先端部が分離爪７により定着ローラ１面から分離
され、出口ローラｌｌａ、ｌｌｂを通って定着装置外へ
と排出される。

〔発明が解決する問題点〕

上記定着過程において定着ローラｌは直接未定着トナー
像ｔａを加熱加圧して軟化させ転写材Ｐに固着させるわ
けであるが、トナー像の一部は定着ローラ表面に付着す
る（以下はオフセットと記す）ことがある。このような
オフセットしたトナーｔｃは回転にともなって転写材Ｐ
の不当な場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Ｐの裏を
汚したり分離を困難にしたりする。オフセットの主な原
因として、低温オフセットや高温オフセットの温度的要
因とトナーとローラ間の静電気力による静電気的要因が
ある。

温度的要因はローラの表面温度を厳密に維持することで
解決できるが、静電気的要因を解決すること憤難しい。

このような静電気的作用によるオフセットを軽減させる
ための手段として、定着ローラ表面被覆層に導電性を持
たせて帯電電荷を逃がすことが考えられる。

しかし、この方法は定着ローラの帯電を防止する効果は
あるが、加圧ローラの帯電までは制御できない。

また、転写型の画像形成装置の場合、帯電防止効果を高
めるため定着ローラの抵抗を大きく低下させると、転写
電流が転写材から定着ローラに流れ込み転写不良等の原
因になる。

また、加圧ローラのゴム層の抵抗を下げることも静電オ
フセットに効果がある。しかし、ゴム層の抵抗値を下げ
るために添加したカーボンブラッり等の導電性物質は、
ゴムの離型性を低下させたり、硬度を上げたりする副作
用があり、別の問題を引き起こしてしまう。

さらに近年ダイレクトメール等の普及にともない封筒へ
のプリントの要望も高まっているが、加圧ローラをシリ
コーンゴム単層で作ったのではシワの問題が生じ易い。

このため加圧ローラをスポンジ化することが検討されて
いるが、このスポンジの導電化は発泡がうまくいかない
ため、実用化にはいたっていない。

また加圧ローラの表層が、ゴムでは長期にわたって使用
すると離型性が低下する欠点がある。

〔問題点を解決する手段〕

上記問題点を解決する本発明は、芯金と、芯金上に設け
られた多孔質弾性体層と、この多孔質弾性体層上に設け
られ上記芯金と導通する導電性弾性体層と、この導電性
弾性体上に設けられたフッそ樹脂表層と、を有すること
を特徴とする加圧ローラ、及び定着ローラと加圧ローラ
で未定着画像を支持する支持材を挟持搬送して定着する
定着装置において、上記加圧ローラは、芯金と芯金上に
設けられた多孔質弾性体層と、この多孔質弾性体層上に
設けられ上記芯金と導通する導電性弾性体層と、この導
電性弾性体上に設けられたフッ素樹脂表層と、を有する
ことを特徴とするものである。

〔実施例１〕第１図に本発明の実施例を示す。第１２図例と同様入口
ガイド、排紙ローラ対、サーミスタ、分離も設けられて
いるが、本図では省略しである。定着ローラ１は、芯金
１２の周囲にＰＦＡ、ＰＴＦＥ等の離型性樹脂を被覆し
たものである。加圧ローラ３は、芯金１４の周囲にシリ
コンスポンジ層１５（Ａｓｋｅｒ−ｃ硬度３０度、厚さ
５　ｍ　ｍ　）を設けたもので、その上に、導電性のシ
リコーンゴム層１６（Ａｓｋｅｒ　−ｃ硬度２０度、厚
さ１ｍｍ、体積抵抗１０３〜１０５Ωｃｍ）をかぶせ、
最外層にはカーボンブラックを分散させたＰＦＡのチュ
ーブ（厚さ３０μｍ〜１５０μｍ、体積抵抗値１０７〜
ｌ０Ｉ０Ωｃｍ）をかぶせである。第２図にこの加圧ロ
ーラの径方向の断面図（ａ）と軸方向断面図（ｂ）を示
す。導電性シリコーンゴム層は（ｂ）図に示したように
端面を覆うようにして芯金に接着される。この接着剤も
導電性のものをもちいている。このように加圧ローラを
多層化したことによって次のような効果が得られる。

（１）多孔質層であるスポンジは導電性物質を含有せず
絶縁性でありゴム硬度を低（することができるので、ニ
ップ幅がひろくとれるので高速でプリントしても定着さ
せることが可能になる。

（２）スポンジによってニップ内の圧力分布がなだらか
になり、封筒を通してもシワが発生しない。

（３）表層にＰＦＡ層を有するために離型性がよ（長期
間にわたって使用できる。また表面で生じる摩擦帯電の
電荷がカーボンブラックを通して下の導電性シリコーン
ゴム層芯金を通してグランドにながれるため、帯電電位
が低くなる。

また、定着ローラと加圧ローラの芯金は図のごとく接地
される。これによってローラの表面電荷による電位は低
下することになる。すなわち、加圧ローラの表面にトナ
ーと同極性の電荷が蓄積しても、この電荷による電気力
線は、はとんどＰＦＡ層のすぐ下にある導電性のシリコ
ーンゴム層に向かうので、トナー像に対して反発力を働
かせることがなくオフセットの発生を防止することがで
きる。

第３図は本発明における第２の実施例を示すものである
。この例ではトナーがマイナスの帯電をしている場合を
示している。定着ローラ１にはマイナスのバイアス電圧
が電源１８によって印加されており、トナーに対して反
発力を生じさせて、オフセットを防止することが可能で
ある。本発明においては加圧ローラの芯金を接地するこ
とで、定着ローラバイアスによって生じる電気力線を加
圧ローラから定着ローラに向かうようにすることで、ト
ナーを像担持体に拘束する力を発生させることができる
ので、−層オフセット防止効果がある。第４図はニップ
周辺の電気力線の状態を示し、（ａ）は本発明における
電気力線の分布を、（ｂ）は従来例における電気力線の
分布を示す。これより、本発明においては導電性シリコ
ーンゴム層が対抗電極として働くため、ニップ近くで像
担持体に対して垂直な方向に電気力線が向いトナーは像
担持体におしつけられることが理解できる。このように
電気力線の方向が効率的なため従来例では〜１．５ｋＶ
必要であったバイアスが一６００Ｖで十分となった。

このため、リークやノイズの発生が減少した。

この実施例においては、定着ローラに電源でバイアスを
印加したが、第５図に示すようにダイオード１９によっ
てトナーと同極性の電荷を芯金に保持するようにしても
よい。

次に本発明の第３の実施例を示す。

前述の実施例においては、定着ローラにバイアス電荷を
印加したが、本実施例においては、加圧ローラ芯金にバ
イアス電圧を印加するようにしたものである。この様子
を第６図に示す。トナーがマイナス帯電している場合を
例に取ると加圧ローラの芯金には、プラスの電圧が印加
されている。このバイアスによって像担持体の裏面より
トナーに引力が働（ので、オフセットが減少する。また
定着ローラにバイアス電圧を印加すると、温度検知素子
やヒーターとの絶縁対策を施す必要があるが、加圧ロー
うにはこれらのものが、接触ないし近接することがない
ので、その必要がない。

また第７図に示すように加圧ローラの芯金をプラスを保
持するようにダイオードを接続してもよい。

第８図〜第１０図に本発明の更に別の実施例を示す。

前述実施例においては、一方のローラにのみバイアスが
印加されるようにしたが、第８図〜第１０図本実施例に
おいては、双方のローラに電源ないしダイオードによる
バイアス電圧が印加されるように構成しである。

第８図から第１０図がこの実施例であるが、図中２２．
２４．２６．２７はバイアス電源てあり、２３．２５．
２８．２９はダイオードである。

第８図を用いて説明すると、定着ローラ側にはトナーと
同極性の電圧を印加することで電気的な反発力を形成す
るとともに、加圧ローラにはダイオードを接続して像担
持体の裏面にある電荷（トナを拘束するために転写で与
えられたプラス電荷）の流出を防ぐことでオフセットを
防止する実施例である。

第９図はこの逆で定着ローラには像担持体や加圧ローラ
との摩擦帯電によって発生した電荷の内マイナス電荷の
みが保持されるようにダイオードを接続する。加圧ロー
ラにはトナーに引力を働かせるようにプラスのバイアス
電圧が加えられる。

この様に第８図、第９図実施例では双方のローラ電位が
規制されることで前述の例に比較してローラ間の電界は
オフセットを防止する向きで強くなるので一層効果的で
ある。

前述までの実施例においては、導電性のＰＦＡチューブ
とスポンジ層の間に導電性のシリコーンゴムを挟んでい
たが本実施例においては、このシリコーンゴム層のかわ
りに導電性接着剤を挟むようにし、第２図（ｂ）と同様
に端面で芯金に電気的に接続するようにしてもよい。こ
の接着剤は通常のシランカップリング剤等の混合物にカ
ーホンブラックを分散させたものである。接着剤の体積
抵抗値はおよそ１０２Ωｃｍである。

ＰＦＡチューブとスポンジ層の間に導電性シリコーンゴ
ムを射出成形する場合、形状が作りにくい。本実施例の
様な構成にすることで、ローラ形状を意のままにするこ
とができる。

尚、本発明において、トナーの極性によって各々のバイ
アスの極性は適宜選択されることは言うまでもない。ま
たスポンジ層、導電性シリコーンゴム層、導電性ＰＦＡ
チューブ層の厚みも適宜きめられる。

尚、表面離型層としてはＰＴＦＥ、ＰＦＡ等のフッ素樹
脂も用いることができるがＰＦＡが一番好ましい。

〔発明の効果〕

以上説明した通り本発明によれば、低硬度て離型性がよ
く、且つ、静電的オフセットを防止できる。

このため封筒を定着する装置では特に有効である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例の定着装置の断面図、第２
図（ａ）、第２図（ｂ）は夫々第１図実・絶倒の加圧ロ
ーラの断面図、第３図、第５図は夫々本発明の別の実施例の断面図、第４図（ａ）は本発明の第３図、第５図実施例に於ける
ニップ付近の電界を示す図、第４図（ｂ）は従来例に於けるニップ付近の電界を示す
図、第６図乃至第１１図は夫々本発明の別の実施例を示す縦
断面図、第１２図は従来の定着装置の縦断面図である。１・・・定着ローラ２・・・ヒーター３・・・加圧ローラ１２．１４・−・芯金１３・・・ＰＦＡ層１５・・・スポンジ層１６・・・導電性シリコーンゴム層１７・・・導電性ＰＦＡチューブ層

Claims

【特許請求の範囲】

（１）芯金と、芯金上に設けられた多孔質弾性体層と、
この多孔質弾性体層上に設けられ上記芯金と導通する導
電性弾性体層と、この導電性弾性体上に設けられたフッ
素樹脂表層と、を有することを特徴とする加圧ローラ。
（２）上記フッ素樹脂表層には低抵抗物質が含有されて
いることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の加圧
ローラ。
（３）上記フッ素樹脂表層の体積抵抗値は１０＾７〜１
０＾１＾０Ωｃｍであることを特徴とする特許請求の範
囲第２項記載の加圧ローラ。
（４）上記導電性弾性体層の体積抵抗値は１０＾３〜１
０＾５Ωｃｍであることを特徴とする特許請求の範囲第
１項乃至第３項記載の加圧ローラ。
（５）定着ローラと加圧ローラで未定着画像を支持する
支持材を挟持搬送して定着する定着装置において、上記
加圧ローラは、芯金と、芯金上に設けられた多孔質弾性
体層と、この多孔質弾性体層上に設けられ上記芯金と導
通する導電性弾性体層と、この導電性弾性体上に設けら
れたフッ素樹脂表層と、を有することを特徴とする定着
装置。
（６）上記定着ローラの芯金と加圧ローラの芯金とを接
地したことを特徴とする特許請求の範囲第５項記載の定
着装置。
（７）上記定着ローラの芯金に未定着画像と同極性の電
圧を印加したことを特徴とする特許請求の範囲第５項記
載の定着装置。
（８）上記加圧ローラの芯金に未定着画像と異極性の電
圧を印加ないし保持するようにしたことを特徴とする特
許請求の範囲第５項もしくは第７項記載の定着装置。
（９）上記フッ素樹脂表層には低抵抗物質が含有されて
いることを特徴とする特許請求の範囲第５項乃至第８項
記載の定着装置。
（１０）上記フッ素樹脂表層の体積抵抗値は１０＾７〜
１０＾１＾０Ωｃｍであることを特徴とする特許請求の
範囲第１０項記載の定着装置。
（１１）上記導電性弾性体層の体積抵抗値は１０＾３〜
１０＾５Ωｃｍであることを特徴とする特許請求の範囲
第５項乃至第１０項記載の定着装置。