JPH0467082A - 画像形成装置 - 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】 の１ 本発明は、電子写真プロセス或は静電記録プロセスなど
の所定の画像形成プロセスにより、転写材のような画像
支持体上に未定着トナー像を形成し、該トナー像を、各
々ローラ状或はベルト状とされる循環移動する定着ロー
ラ手段及び加圧ローラ手段を備えた定着装置にて永久像
として画像支持体表面に定着するようにした画像形成装
置に関するものであり、特に、定着装置における未定着
トナー像のオフセットを防止することに特徴を有するも
のである。

支ｊＪと支止 例えば、電子写真プロセスにて電子写真感光体上にトナ
ー像を形成し、該トナー像を転写材のような画像支持体
上に転写し、該トナー像を、例えば定着電子写真複写装
置における定着方法としては、内部に熱源を有するロー
ラ形態とされる定着ローラ手段（定着ローラ）と、これ
に接して従動するローラ形態とされる加圧ローラ手段（
加圧ローラ）とを用い、このローラ間に未定着トナー像
を担持した転写材を通して加熱、加圧にて定着作用をな
す熱ローラ方式、更には、１対の剛体ローラを用い、こ
のローラ間に未定着トナー像を担持した転写材を通して
その圧力にて定着するようにした圧力ローラ方式などが
知られている。

これら定着方法はいずれの場合も、ローラ表面には転写
材上の未定着トナー像が接するため、トナー像を形成す
るトナーの一部がローラ表面に転移する、所謂、「オフ
セット」現象が起り、次のような画像不良が発生する。

（１）トナー像から定着ローラへの転移が多いと、画像
が薄くなっ・たり、ラインが細くなり、所謂、「虫喰い
ライン」となる。

（２）定着ローラ表面に転移したオフセットトナーが再
び転写材に転移して画面を汚す。

（３）定着ローラ上のオフセットトナーが加圧ローラへ
と転移し、このトナーが転写材の裏面に転移し、転写材
の裏汚れの原因となる。

このような問題を解決するために、ローラ表面を強制的
に清掃しトナーを除去するべく、トナー清掃部材を設け
ることがなされている。第７図にその典型的な例が概略
図示される。

本例では、定着ローラ１と加圧ローラ２との間には、例
えば電子写真プロセスなどにて表面上にトナー像Ｔが転
写された転写材Ｐをガイド１０を介して導入する。

一般に、定着ローラｌは金属で作製され、その表面は離
型層として高温においても安定で且つ離型性の高いフッ
素樹脂３がコーティングされており、又内側には加熱源
４が１設される。又、加圧ローラは、外層には、圧接さ
れる定着ローラ１との間にニップを形成するのに十分な
弾性、耐熱性及び耐久性を有すると共に、離型性の高い
シリコーンゴム層５が設けられている。

更に、オフセット清掃部材３５が定着ローラｌに接して
設けられ、定着ローラｌ上のオフセットトナーを清掃す
る。清掃部材３５としては不織布にシリコーンオイルを
含浸させたウェブ３３が使用され、ウェブ３３を除々に
ローラなとで巻き取り常に新しいウェブ３３が定着ロー
ラ表面に接するように構成される。これにより、ローラ
表面へのオイル塗布と、ローラ清掃との両面が実現され
る。このオイル塗布は離型性を向上せしめ、オフセット
を軽減する。

が　　しよ　と　る しかしながら、上記定着装置によると、清掃部材３５を
設けることで、装置全体の大型化、高コスト化が避は難
く、又、ウェブ３３の駆動機構が必要であり、更には、
ウェブ３３の交換が必須であって、操作が煩雑であると
いった問題があった。

このような欠点を解決するべく、清掃部材３５を有さな
いでトナー像のオフセットを防止することが提案されて
いる。

すなわち、定着ローラを所定の電位に維持することによ
って、未定着トナー像からのトナーの転移を防止するこ
とが提案された。このために、定着ローラ表面にコーテ
ィングするフッ素樹脂３中に低抵抗物質の粉末を混入し
て、電気抵抗を下げ、定着ローラの電位を低下させる試
みがなされた。例えば、体積抵抗率で１０６Ωｃｍ以下
にすると、実際に、オフセットが軽減される。

しかしながら、この方式でもローラ間に数多くの転写材
を通過させると、僅かではあるが除々にトナーが定着ロ
ーラへと転移し、定着ローラが汚染され、やがてはオフ
セットを生じることが分かった。

そこで、第８図に示すように、定着ローラ１にバイアス
電源３４からバイアスを印加することが提案されている
。この方式では、印加するバイアスの極性は未定着トナ
ー像Ｔにおけるトナーの極性と同極とされる。これによ
ってトナーＴは転写材Ｐへと押圧力をうけ、オフセット
が軽減される。

しかしながら、加圧ローラ２が電気的に浮遊状態になっ
た時には、定着ローラ１と加圧ローラ２との間に電界が
生じなくなり、オフセットが生じる。また、加圧ローラ
２表面のゴム層５の厚さによっては電界も弱く、効果が
充分に発揮できず、多数枚の転写材を通過させると、僅
かではあるが除々にトナーが定着ローラへと転移し、定
着ローラが汚ｉ、この汚損部分にオフセットを生じるこ
とが分かった。

従って、本発明の目的は、上記諸問題を解決することで
あり、特に、交換が必要で、コスト高となるような清掃
部材を用いることなく、しかも、比較的簡単な構成でオ
フセットのない良好な定着を行い、高品質の永久画像を
得ることのできる画像形成装置を提供することである。

を　　するための 上記目的は本発明に係る画像形成装置にて達成される。

要約すれば本発明は、画像形成手段により画像支持体上
に未定着トナー像を形成し、該画像支持体を、互に圧接
して循環移動する定着ローラ手段と加圧ローラ手段との
間を通過せしめることによりトナー像を画像支持体上に
定着するようにした画像形成装置において、原稿の画像
比率を検知する画像比率検知手段と、前記定着ローラ手
段及び加圧ローラ手段の少なくとも一方のローラ手段に
電荷を付与するための電荷付与手段とを備ぇ、前記電荷
付与手段は、前記画像比率検知手段が検知する画像比率
に応じて電荷付与量が制御されることを特徴とする画像
形成装置である。

支五り 以下、本発明に係る画像形成装置を図面に則して具体的
に説明する。第１図に示す実施例では、本発明が電子写
真複写装置に具現化されている。

本実施例にて、電子写真感光体ドラムとされる像担持体
２４が矢印方向に回転自在に担持され、その周囲に電子
写真プロセスを実行するための画像形成手段、即ち、帯
電部２５、露光部１３、現像部２６、転写部２９、クリ
ーニング部３１が配置される。感光体ドラム２４は、帯
電部で帯電され、露光部１３からの光像露光により潜像
が形成される。該潜像は現像部２６にてトナー像とされ
、該トナー像は、レジストローラ２７、転写ガイド２８
などにて転写部２９へと供給された転写材Ｐに、転写部
を構成する転写帯電器２９の作用のもとに転写される。

転写材Ｐは除電手段３０にて感光体ドラム２４から分離
され、搬送部３２にて定着装置へと搬送される。一方、
転写材Ｐが分離された感光体ドラム２４は、残留トナー
をクリーニング部３１にて除去した後、次の画像形成プ
ロセスに供せられる。

本実施例にて、定着装置は、内部に熱源４を有するロー
ラ形態とされる定着ローラ手段（定着ローラ）１と、ロ
ーラ形態とされ該定着ローラｌに圧接して従動する加圧
ローラ手段（加圧ローラ）２とを有する。トナー像を担
持した転写材Ｐは、矢印方向に回転するローラ１．２間
へと定着入口ガイド１０により案内され、通過されて、
加熱、加圧によりトナー像は永久像とされる。

又、定着ローラ１は金属で作製され、その表面は離型層
３として離型性の高いフッ素樹脂、本実施例ではＰＴＦ
Ｅ　（ポリテロラフルオロエチレン）がコーティングさ
れる。又、加圧ローラ２は、外層には、圧接される定着
ローラ１との間にニップを形成するのに十分な弾性、耐
熱性及び耐久性を有すると共に、離型性の高いシリコー
ンゴム層５が設けられる。

更に、本発明に従えば、定着ローラ１の表面に電荷を付
与する電荷付与手段６が設けられる。本実施例にて電荷
付与手段６はコロナ発生装置とされる。コロナ発生装置
６のコロナワイヤー１２には高圧電、＠ｉ７より高電圧
が付与される。該高圧電源７の作動及びその強さはＤＣ
コントローラ８にて制御される。又、このＤＣコントロ
ーラ８は、詳しくは後で説明するが、原稿画像を読み取
るＡＥセンサ９からの信号で作動する。

画像形成、即ち、本実施例では複写（コピー）作動を開
始するべ（コピー開始ボタンを押すと、感光体ドラム２
４、定着ローラ１などが駆動され、原稿ランプ１５が点
灯し、露光作動が開始すると、原稿画像は原稿ベターン
として第１ミラー１７、第２ミラー１８、第３ミラー１
９から、レンズ２０を通過して第４ミラー２１、第５ミ
ラー２２、第６ミラー２３にいたり、そして、感光体ド
ラム２４上に照射される。

一方、原稿画像の光像の一部はＡＥセンサ９に入り、原
稿の画像比率を検知し、ＤＣコントローラ８へと入力さ
れる。

本実施例では、高圧電源７によってコロナワイヤー１２
には、未定着トナーと同極の、例えば＋の電荷が付与さ
れ、プラス（＋）のコロナが発生するものとする。この
時、原稿の画像比率に対応した電圧がＤＣコントローラ
８からの指示で印加され、制御された＋コロナにより定
着ローラ１表面には所定の電荷が付与される。この時、
コロナ発生装置６のシールド１１は接地するか、或は、
コロナ印加電圧値より低い電位に維持され、それによっ
て、コロナの発生を容易にする。

本実施例によると、画像形成プロセス速度は１００ｍｍ
／ｓｅｃとし、感光体ドラム２４の径は６０ｍｍ、定着
ローラ１は、肉厚３．５ｍｍの中空円筒形のアルミニウ
ム合金とされる芯金の表層にＰＴＦＥ層３が約３０〜５
０μｍコーティングされた、直径３２ｍｍのローラであ
った。内部には８５０Ｗのハロゲンヒータ４が配置され
た。

又、アルミニウム芯金の上に厚さ５．０ｍｍのシリコー
ン層５を設けた、直径３２ｍｍのローラであった。

定着ローラｌは、ＰＴＦＥ層３の体積抵抗が１０′４〜
１０”Ω・ｃｍとされ、芯金はそれ自体を接地するか或
は低電位にすることが必要である。このとき、ＰＴＦＥ
層３の体積抵抗が低いと表面に付与された電荷はＰＴＦ
Ｅを通じて芯金へと放電されてしまい、電荷を保持しな
い。

又、本実施例にて、板厚０．５ｍｍのステンレス鋼板或
は鋼板なコの字形に折り曲げて作製されたシールド１１
は、開口幅が１０ｍｍとされ、コロナワイヤー１２は６
０μｍのタングステン糸束を使用した。

上記構成にて、定着ローラ１の表面には好適に電荷が保
持された。

このように表面に電荷が保持された定着ローラ１は、ニ
ップ部にて定着入口ガイド１０にて案内されてきた転写
材Ｐ上の未定着トナー像と接触し、トナーを熱熔融する
ことによって転写材上に定着する。

本発明によると、転写材Ｐ上のトナーは定着ローラ１表
面の電荷とは互いに同極性であるために、クーロン力で
反発しあい、定着ローラへのオフセット現象は生じない
。本発明者らの研究実験の結果によると、このようにク
ーロン力で反発させる方が、定着ローラにバイアスを印
加して電界を発生させ、トナーを定着ローラから離れる
方向へと働かせる方式よりも強い反発力を得ることがで
きることが分かった。その理由は次の通りであると考え
られる。

つまり、定着ローラ１と加圧ローラ２とのニップ部に電
界を形成させるためには加圧ローラ２側に低電位部を形
成しなければならない。加圧ローラ２の芯金を接地する
ことは勿論、シリコーンゴム層５も導電性にするか半導
電性にするか、或は、厚みを薄（する必要がある。

シリコーンゴム層５を導電化することは容易であるが、
導電化処理することにより加圧ゴムとしての特性が弱ま
り、好ましくない。一方、薄くすることは加圧ローラと
しての弾性を犠牲にすることとなり、やはり好ましくな
い。

従って、バイアス印加することにより電界の形成は達成
されるが、その効果は弱（、種々の制約もある。

これに対して、本発明のように、定着ローラ１上にトナ
ーと同極性の電荷を保持させることは加圧ローラ２に何
らの制限を設けることも、又、加圧ローラ２の芯金を接
地させることも必要ではない。

即ち、本発明によれば、定着ローラ１上の電荷と転写材
Ｐ上のトナーとのクーロン力による粒子同志の力の働き
によるものであって、周囲の電気的制約を必要とするも
のではない。但し、加圧ローラ２の芯金を接地すると、
定着ローラ１上の電荷によりトナーを加圧ローラ側、即
ち、転写材Ｐ側に引き寄せる電界が発生し、粒子間のク
ーロン力の反発力と、斯る電界とでトナーのオフセット
防止効果は更に高められる。

上述のように、定着ローラｌに付与する電荷量はコロナ
発生装置６のコロナワイヤー１２に印加する高圧値に依
存するが、本発明によれば、この高圧値は原稿の画像比
率に応じて変動される。例えば、ＤＣコントローラ８は
画像比率（ベタ白の時Ｏ％、ベタ黒の時１００％）が高
いものほど、コロナ発生装置６の高圧電源に対して高い
出力指令を行なう。例えば、極端な例として、画像比率
が０％のベタ白の時には転写材上にはトナーが全く存在
しないので、オフセットの心配はな（、定着ローラ１に
電荷を保持させる必要はない。このように画像比率に応
じて電荷量を変化させる意義について次に説明する。

画像比率が大きくて且つ定着ローラ１の電荷量が多い場
合には、トナーのオフセット防止効果は大であるので問
題はない、即ち、第２図（Ａ）に図示するように、トナ
ーＴが定着ローラ１上の電荷ｑ、に対して反発し、オフ
セット防止効果が発生する。

問題なのは、画像比率が小さく、且つ定着ローラ１の電
荷量が多い場合である。極端な例として、ベタ白の場合
に定着ローラｌ上の電荷量が多い場合について説明する
。第２図（Ｂ）に図示するように、定着ローラ１表面に
はトナーと反発する極性の、本実施例では十極性の電荷
ｑ１が存在する。一方、転写材Ｐの背面には転写時トナ
ーを引き付けるための一極性の電荷ｑ２が存在している
。ところが、転写材Ｐ上にはトナーがないために、十極
性の電荷ｑ１と一極性の電荷ｑ２が引き付は合い、転写
材Ｐが定着ローラ１の方へと引き寄せられる現象が発生
する。このために、転写材Ｐは定着ローラ１に巻き付け
られ、剥離されず転写材詰まり、所謂、紙詰まりとかジ
ャムと称される問題が生じた。特に、転写材８が薄く、
腰のないものを使用した場合にはこのような問題が顕著
に発生した。

従って、画像比率が小さくなると、定着ローラｌの電荷
量は少なくすることが必要とされる。第３図に、画像比
率と高圧電源の出力との関係の一例が示される。

第４図に本発明の他の実施例が示される。本実施例では
、定着ローラ１の回転方向から見て、コロナ発生装置６
の上流側に、除電ブラシ３６が配置され、コロナ発生装
置６による電荷付与に先立って、定着ローラ表面が除電
される。これは、画像比率が高い原稿の次に画像比率の
低いものがきた時に、コロナ発生装置６のコロナが弱く
されたとしても、定着ローラ１の表面に前回の高い電荷
が残存していたのでは、その効果が無効とされるのを解
決するためである。

第５図には、本発明の更に他の実施例を示す。

本実施例では、第１図に示す実施例とは、定着ローラ１
の構成及び電荷付与手段６の構成の点で相違する。

つまり、本実施例によると、定着ローラ１は、芯金表面
にＰＦＡ　（ポリテトラフルオロエチレン樹脂・パーク
ロロカルコキシエチレン樹脂の共重合体）からなるチュ
ーブ状フィルム５０μｍを被覆して構成される。ＰＦＡ
チューブの体積抵抗率は１０１５Ω・０ｍ以上であるか
ら、画像比率に応じて電荷付与する前に定着ローラ表面
の電荷をなくす必要がある。

本実施例では、電荷付与手段６はローラ形状とされ、芯
金３９の周囲に導電性ゴム３８を被覆して構成されてお
り、定着ローラ１と接し従動する。導電性ゴム３８は、
スポンジ状とされ、定着ローラ１に密着しニップ形成が
容易となるよう構成される。又、導電性ゴム３８には、
高圧電源７が電気的に接続され、トナーと同極性の高圧
が印加される。なお、本実施例で、芯金３９は直径８ｍ
ｍ、導電ゴムは外径が１８ｍｍ（即ち、ゴム層３８の厚
さ５ｍｍ）、体積抵抗率１０’〜１０’Ω・ｃｍとされ
た。

本実施例によると、電荷付与手段６、即ち、帯電ローラ
は定着ローラ１に接触しており、除電作用をもなすこと
ができ、帯電ローラ６への印加電圧を小さくすることに
より定着ローラ１上に存在している電荷を低減すること
ができる。

従って、画像比率に応じて電荷付与を行なう前に、例え
ば帯電ローラ６を接地すれば、定着ローラ１は、第４図
に示す実施例と同様に、除電効果を達成することが可能
である。

更に、本実施例において、帯電ローラ６に直流電圧のみ
ならず交流電圧をも印加することで電荷付与能力を向上
せしめることができる。又、除電時には交流電圧のみを
印加することで除電能力が増大する。

第６図には、本発明の更に他の実施例を示す。

本実施例によると、電荷付与手段６は加圧ローラ２側に
設けられ、加圧ローラ２に電荷を付与する。電荷付与手
段６は、本実施例では帯電ブレードとされ、導電性ゴム
４２と支持体４３とで構成される。導電性ゴム４２には
、高圧電源７が電気的に接続され、未定着トナー像のト
ナーとは逆極性の高圧が印加される。

本実施例によると、加圧ローラ２の表面にトナーとは逆
極性の電荷を付与することにより電界を形成し、転写材
Ｐの背面よりトナーを転写材側へと強く引き寄せ、定着
ローラ１にトナーがオフセットするのを防止する。

上記各実施例においては、定着ローラ１或は加圧ローラ
２のいずれかに電荷付与手段６が設けられたが、必要に
応じて、定着ローラｌ及び加圧ローラ２のいずれにも電
荷付与手段６を設けても良い。

又、上記実施例では、定着ローラ手段１としてはローラ
形態とされる定着ローラを、又加圧ローラ手段２として
はローラ形態とされる加圧ローラを用いるものとして説
明したが、定着ローラ手段及び加圧ローラ手段は、この
ようにローラに限定されるものではなく、循環移動する
ベルト形態に構成することも可能である。

ｌユ旦１１ 以上説明したように、本発明に係る画像形成装置は、交
換が必要で、コスト高となるような清掃部材を用いるこ
となく、しかも、比較的簡単な構成で、つまり、電荷付
与手段により定着ローラ手段或は加圧ローラ手段を、更
には両ローラ手段を、画像比率によって所定の電荷を保
持するべ（電荷を付与することによって、オフセットの
ない良好な定着を行い、高品質の永久画像を得ることが
できるという作用効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る画像形成装置の概略構成図であ
る。 第２図（Ａ）及び第２図（Ｂ）は、本発明の原理の作用
を説明するための説明図である。 第３図は、印加電圧と画像比率との関係を示すグラフで
ある。 第４図〜第６図は、本発明の他の実施例の概略構成図で
ある。 第７図及び第８図は、従来例の概略構成図である。 １：定着ローラ手段 ２：加圧ローラ手段 ６：電荷付与手段 ７：高圧電源 ８　：　ＤＣコントローラ ９コＡＥセンサ 第３図 面像比率

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）画像形成手段により画像支持体上に未定着トナー像
   を形成し、該画像支持体を、互に圧接して循環移動する
   定着ローラ手段と加圧ローラ手段との間を通過せしめる
   ことによりトナー像を画像支持体上に定着するようにし
   た画像形成装置において、原稿の画像比率を検知する画
   像比率検知手段と、前記定着ローラ手段及び加圧ローラ
   手段の少なくとも一方のローラ手段に電荷を付与するた
   めの電荷付与手段とを備え、前記電荷付与手段は、前記
   画像比率検知手段が検知する画像比率に応じて電荷付与
   量が制御されることを特徴とする画像形成装置。