JPH05188815A - 定着装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 オフセット現象発生に対する抑制効果をより
向上させることができる定着装置を提供する。 【構成】 定着ローラ１の表面に付着しているトナー、
紙粉などは、クリーニング手段６で除去される。クリー
ニング手段６の送出軸６ｂに巻き付けられているクリー
ニングウェブ６ａは、その一方の面を定着ローラ１表面
に接触させながら送出軸６ｂから押当ローラ６ｃを経て
巻取軸６ｄに向けて送られる。押当ローラ６ｃは，金属
製の芯金２０を含む。芯金２０の外周面は低硬度の弾性
層２１で被覆されている。弾性層２１はシリコーンゴム
などの耐熱性ゴム材からなり、該ゴム材には金属粉、カ
ーボンなどの導電性粉が混合されている。上記ゴム材の
電気抵抗値は小さい。芯金２０には電源２４からバイア
ス電圧が印加される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子写真複写装置、静
電情報記録装置などの画像形成装置に用いられる定着装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、画像形成装置に用いられている
定着装置は、記録材の未定着トナー像形成面に接触する
定着ローラと、該定着ローラに圧接しながら回転し、記
録材を挟圧搬送するためのニップ部を形成する加圧ロー
ラとを備える。

【０００３】記録材がニップ部を通過するときに定着ロ
ーラに巻き付くことを防止するために、定着ローラに除
電ブラシを接触させる、または定着ローラに除電ブラシ
を介して交流バイアスを印加すること（実公昭５７−４
１７９３号公報、特開昭５６−１４３４７４号公報に記
載。）が知られている。

【０００４】しかし、いずれの場合でも、除電ブラシが
定着ローラ表面に付着しているトナー、紙粉などで汚染
されることが多く、汚染されると、除電効率が急激に低
下する。すなわち、経時劣化が大きく、耐久性が乏し
い。

【０００５】また、記録材上の未定着トナー像を形成す
るトナーが定着ローラ表面へ転移するオフセット現象を
防止するために、多くの提案がされている。

【０００６】ここで、静電的に発生するオフセット現象
について図６を参照しながら説明する。図６は静電的に
発生するオフセット現象を説明するための図である。

【０００７】記録材Ｐに画像が形成されるとき、記録材
Ｐに感光ドラム（図示せず）上のトナー像が転写され、
該記録材Ｐは転写帯電器（図示せず）からコロナ放電を
受け、負に帯電される。

【０００８】次いで、記録材Ｐが定着装置に送られる。
記録材Ｐは定着ローラ１と加圧ローラ２との間のニップ
部に導かれる。記録材Ｐがニップ部を通過するとき、定
着ローラ１は記録材Ｐが保持している負の電荷が供給さ
れ、定着ローラ１は負に帯電される。定着ローラ１の帯
電量は負に帯電されている記録材Ｐのニップ部通過毎に
増す。

【０００９】これに対し、加圧ローラ２は、摩擦帯電お
よび記録材Ｐから供給される負電荷によって負に帯電さ
れる。

【００１０】記録材Ｐは上述したようにコロナ放電によ
って負に帯電しているが、記録材Ｐには加圧ローラ２と
の摩擦帯電によって正電荷が与えられ、コロナ放電によ
る負電荷が減じられる。

【００１１】記録材Ｐのニップ部通過中、記録材Ｐ上の
トナー像を形成するトナーは記録材Ｐと定着ローラ１と
の接触面における電界によって力を受ける。よって、定
着ローラ１と記録材Ｐとの間の電位が重要な因子とな
る。特に、一成分系のトナーのようにトナートリボが低
いトナーにおいては、トナー間の結合力が弱く、電界に
よってトナーを記録材Ｐに強く束縛することができず、
ファンデルワース力およびクーロン力によってトナーが
定着ローラ１などの他の部材に簡単に転移する。すなわ
ち、オフセット現象が容易に発生する。また、オフセッ
ト現象の発生に伴いトナーの飛び散りなどによる画像の
乱れが生じ易くなる。

【００１２】よって、定着ローラにトナーと同極性のバ
イアス電圧を印加する、または加圧ローラにトナーと逆
極性のバイアス電圧を印加すること（特開昭５５−５５
３７４号公報、特開昭５５−９６９７０号公報に記
載。）が提案され、実現されている。また、定着ローラ
表面の摩擦帯電による電位上昇を抑えるために、定着ロ
ーラ表面に形成されている弗素樹脂層にカーボンなどの
導電粉を混入することが提案されている。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、オフセット現
象の発生を抑制するためのバイアス電圧印加手段に、コ
ロトロンなどのコロナ帯電器が用いられているとき、装
置が大型化し、複雑化し、価格が上昇するとともに、コ
ロナ帯電器が汚れると、火花放電、リークが生じ易くな
り、信頼性および安全性が著しく低下する。

【００１４】また、定着ローラ表面の弗素樹脂層に導電
粉、導電性繊維などを混入すると、本来弗素樹脂層が有
する離型性が低下し、定着ローラ表面がトナーなどで汚
染され易くなる。

【００１５】本発明の目的は、オフセット現象発生に対
する抑制効果をより向上させることができる定着装置を
提供することにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、上記目
的は、記録材の未定着現像剤像が形成されている面に接
触する第一の回転体と、該第一の回転体に圧接されなが
ら回転し、該第一の回転体と協働して上記記録材を挟圧
搬送するためのニップ部を形成する第二の回転体と、ク
リーニング部材を上記第一の回転体に接触させることに
よって該第一の回転体表面の付着物を除去するクリーニ
ング手段とを備える定着装置において、上記クリーニン
グ部材と上記第一の回転体との間にバイアス電圧を印加
する手段を有することにより達成される。

【００１７】

【作用】本発明の定着装置では、上記クリーニング部材
と上記第一の回転体との間にバイアス電圧が印加され
る。上記バイアス電圧によって上記第一の回転体表面が
除電され、または記録材のトナー極性と同じ極性に帯電
され、記録材上からトナーが上記第一の回転体に転移す
ることが阻止される。

【００１８】

【実施例】以下に、本発明の実施例について図面を参照
しながら説明する。

【００１９】図１は本発明の定着装置の一実施例を示す
構成図、図２は図１の定着装置に用いられているクリー
ニング手段の押当ローラを示す斜視図である。

【００２０】記録材Ｐに画像を形成する画像形成装置に
用いられている定着装置１は、図１に示すように、定着
ローラ１を備える。定着ローラ１は、ステンレス材など
の金属材からなる中空円筒状の芯金１ａを有し、該芯金
１ａの外周面は、耐熱性および離型性を有する四弗化エ
チレン樹脂などからなる離型層１ｂで被覆されている。
離型層１ｂの厚さ寸法は２０〜８０μｍである。芯金１
ａは接地され、芯金１ａ内には、ハロゲンランプからな
るヒータ１ｃが内蔵されている。

【００２１】定着ローラ１には加圧ローラ２が回転可能
に圧接されている。加圧ローラ２は、金属材からなる中
空円筒状の芯金２ａを有し、該芯金２ａの外周面はシリ
コーンゴム、弗素ゴム、フロロシリコーンゴムなどの弾
性体からなる弾性層２ｂで被覆されている。芯金２ａ内
には低加熱用ヒータ２ｃが内蔵されている。加圧ローラ
２は定着ローラ１と協働して記録材Ｐを挟圧搬送するた
めのニップ部を形成する。

【００２２】定着ローラ１表面温度はサーミスタ４で検
知され、サーミスタ４からの検知温度は温度制御手段
（図示せず）に与えられる。温度制御手段はサーミスタ
４の検知温度に基づきヒータ１ｃ，２ｃの加熱動作を制
御する。

【００２３】定着ローラ１の表面には、記録材Ｐの定着
ローラ１への巻き付けを防止するための分離爪５ａが設
けられている。加圧ローラ２の表面には、記録材Ｐの加
圧ローラ２への巻き付けを防止するための分離爪５ｂが
設けられている。

【００２４】定着ローラ１と加圧ローラ２との間のニッ
プ部の入り口側には、未定着トナー像Ｔが形成されてい
る記録材Ｐをニップ部に導くための入口ガイド７が配置
されている。

【００２５】定着ローラ１の表面に付着しているトナ
ー、紙粉などは、クリーニング手段６で除去される。ク
リーニング手段６は、送出軸６ｂに巻き付けられ、耐熱
不織布からなるクリーニングウェブ６ａを有する。送出
軸６ｂに巻き付けられているクリーニングウェブ６ａ
は、その一方の面を定着ローラ１表面に接触させながら
送出軸６ｂから押当ローラ６ｃを経て巻取軸６ｄに向け
て送られ、巻取軸６ｄにはクリーニングウェブ６ａが巻
き取られる。押当ローラ６ｃはクリーニングウェブ６ａ
を定着ローラ１表面に所定の押圧力で押し付けている。

【００２６】押当ローラ６ｃは，図２に示すように、金
属製の芯金２０を含む。芯金２０の外周面は低硬度の弾
性層２１で被覆されている。弾性層２１はシリコーンゴ
ムなどの耐熱性ゴム材からなり、該ゴム材には金属粉、
カーボンなどの導電性粉、導電性の繊維、ウイスカーな
どが分散、混合されている。上記ゴム材の電気抵抗値は
小さい。

【００２７】押当ローラ６の芯金２０の両端部は、耐熱
絶縁性の軸受２２によって支持されている。各軸受２２
は、押当ローラ６の弾性層２１が定着ローラ１表面に所
定の圧力で押し付けられように、ばね部材（図示せず）
で付勢されている。

【００２８】一方の軸受２２には、板ばねからなる摺動
電極２３が取り付けられている。摺動電極２３は、押当
ローラ６の芯金２０の外周面に電気的に接触されてい
る。摺動電極２３には電源２４が接続され、電源２４か
らバイアス電圧が押当ローラ６の芯金２０に印加され
る。

【００２９】記録材Ｐ上に画像を形成するとき、記録材
Ｐ上の未定着トナー像Ｔを記録材Ｐ上に定着させると
き、定着ローラ１および加圧ローラ２はそれぞれ図中の
矢印の方向に回転され、定着ローラ１の表面温度および
加圧ローラ２の表面温度はそれぞれのヒータ１ｃ，２ｃ
で予め設定されている定着温度に保持される。

【００３０】定着ローラ１の回転開始に伴いクリーニン
グウェブ６ａは、その一方の面を定着ローラ１表面に接
触させながら送出軸６ａから押当ローラ６ｃを経て巻取
軸６ｄに向けて送られる。

【００３１】バイアス電圧が電源２４から摺動電極２３
を介して押当ローラ６ｃの芯金２０に印加される。押当
ローラ６ｃの弾性層２１が低抵抗であることにより、押
当ローラ６ｃと定着ローラ１との間には上記バイアス電
圧による電界が発生するから、定着ローラ１表面は正に
帯電される。

【００３２】次いで、未定着トナー像が形成されている
記録材Ｐは入口ガイド７に案内されながらニップ部に導
入される。記録材Ｐはその未定着トナー像Ｔが形成され
ている面を定着ローラ１表面に接触さながらニップ部を
通過する。記録材Ｐのニップ部通過中、定着ローラ１表
面は正に帯電されているから、正極性のトナーと定着ロ
ーラ１表面との間には反発力が生じ、記録材Ｐ上の未定
着トナー像Ｔを形成するトナーが定着ローラ１表面に転
移するオフセット現象の発生が抑制される。

【００３３】記録材Ｐ上の未定着トナー像は記録材Ｐの
ニップ部の通過中に加熱、加圧され、記録材Ｐ上に未定
着トナー像Ｔが永久画像として定着される。

【００３４】次に、上述の効果を確認するための評価実
験について説明する。本評価実験では、オフセット現象
発生の抑制効果を評価するために、静電気力の他にオフ
セット現象の発生因子である定着ローラ１の表面温度、
定着ローラ１表面の離型性、トナーに含まれる離型剤、
トナーの粘弾性などを考慮し、これら他の因子の影響を
同一条件下で十分に小さくしている。

【００３５】また、本評価実験では、表１に示すよう
に、４つの定着装置を処理速度が３０ＣＰＭである複写
機にそれぞれ組み込み、１００枚の記録材の連続通紙後
のウェブ６ａの捕捉トナー量を観察し、該捕捉トナー量
でオフセット現象発生の抑制効果を評価する。

【００３６】なお、表１中の実験Ｎｏ．１で示される定
着装置に用いられているクリーニング手段は、シリコー
ンゴム材からなる弾性層が設けられている押当ローラを
有する。表１中の実験Ｎｏ．２、実験Ｎｏ．３、実験Ｎ
ｏ．４で示されるそれぞれの定着装置に用いられている
クリーニング手段は、カーボンが添加されている低抵抗
シリコーンゴム材からなる弾性層が設けられている押当
ローラを有する。

【００３７】定着装置（実験Ｎｏ．１）では、弾性層の
アスカーＣ硬度を３０°とし、押当ローラの定着ローラ
への押し付け力を１．５Ｋｇとし、バイアス電圧を印加
しないと、オフセット現象発生の抑制効果が得られない
ことが確認されている。

【００３８】定着装置（実験Ｎｏ．２）では、＋１．０
ｋＶのバイアス電圧を押当ローラに印加すると、オフセ
ット現象発生の抑制効果が僅かながら得られていること
が確認されている。

【００３９】定着装置（実験Ｎｏ．３）では、＋３．０
ｋＶのバイアス電圧を押当ローラに印加すると、オフセ
ット現象発生の抑制効果が十分に得られていることが確
認されている。

【００４０】定着装置（実験Ｎｏ．４）では、＋３．０
ｋＶのバイアス電圧を押当ローラに印加し、加圧ローラ
に導電性針状部材を当接し、該針状部材を介して上記バ
イアス電圧と同じバイアス電圧を加圧ローラに印加する
と、オフセット現象発生の抑制効果がさらに十分に得ら
れていることが確認されている。

【００４１】

【表１】 なお、本実施例では、押当ローラ６ｃの弾性層２１に導
電粉、導電性繊維を混入することによって弾性層２１に
導電性を付与しているが、これに代えて、耐熱性を有す
るウェブ状の繊維部材を芯金の外周面に巻き付けること
によって押当ローラの弾性層を形成することもできる。
上記繊維部材は、上記芯金にロール形状を形成するよう
に巻き付けられ、その最終端は同じ耐熱性の繊維からな
る糸で縫い合わされている。上記繊維部材として、耐熱
性を有するポリアミド繊維にニッケルめっきなどの金属
めっきが施されている不織布などが用いられる。この不
織布が芯金に巻き付けられている押当ローラを用いるこ
とによってバイアス電圧の印加をさらに効果的に行うこ
とができ、バイアス電圧を低下させることができる。

【００４２】次に、他の定着装置について説明する。図
３は本発明の定着装置の他の実施例を示す構成図であ
る。

【００４３】他の定着装置は、図３に示すように、接地
されている定着ローラ１と、クリーニングローラ３０と
を備える。クリーニングローラ３０には、帯電処理によ
って導電性が付与されているブラシローラからなる。例
えば、クリーニングローラ３０は、金属製の芯金３１
と、該芯金３１に植え込まれ、導電性および柔軟性を有
するブラシ３２とからなる。クリーニングローラ３０の
芯金３１には電源２４からバイアス電圧が印加される。

【００４４】クリーニングローラ３０にバイアス電圧を
印加することによってオフセット現象の発生を効果的に
抑制することができる。

【００４５】次に、さらに他の定着装置について説明す
る。図４は本発明の定着装置のさらに他の実施例を示す
構成図である。

【００４６】さらに他の定着装置は、図４に示すよう
に、接地されている定着ローラ１と、クリーニングロー
ラ３３とを備える。クリーニングローラ３３には、帯電
処理によって導電性が付与されているフェルトローラか
らなる。例えば、クリーニングローラ３３は、金属製の
芯金３１と、該芯金３１に巻き付けられ、導電性および
柔軟性を有するフェルト部材３４とからなる。フェルト
部材３４の繊維には金属めっきが施され、導電性が付与
されている。なお、本実施例では、クリーニングローラ
３３にフェルトローラが用いられているが、これに代え
て、金属製の細線、カーボン製の細線などで織られてい
る布で形成されているクリーニングローラを用いること
もできる。

【００４７】クリーニングローラ３３にバイアス電圧を
印加することによってオフセット現象の発生を効果的に
抑制することができる。

【００４８】さらに他の定着装置は、図５に示すよう
に、接地されている定着ローラ１と、クリーニングウェ
ブ３５が送出軸６ｂから押当ローラ３６を経て巻取軸６
ｄに向けて送られるクリーニング手段とを備える。

【００４９】クリーニングウェブ３５は、金属めっきが
施されている繊維を織り込むことによって低抵抗化され
ている繊維材製のウェブからなる。また、クリーニング
ウェブとして、金属めっきが施されているウェブ、カー
ボン粉が塗布され、または混入されているウェブを用い
ることもできる。

【００５０】クリーニングウェブ３５にバイアス電圧を
印加することによってオフセット現象の発生を効果的に
抑制することができる。

【００５１】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明の定着装
置によれば、上記クリーニング部材と上記第一の回転体
との間にバイアス電圧を印加することによってオフセッ
ト現象発生に対する抑制効果をより向上させることがで
きる

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の定着装置の一実施例を示す構成図であ
る。

【図２】図１の定着装置に用いられているクリーニング
手段の押当ローラを示す斜視図である。

【図３】本発明の定着装置の他の実施例を示す構成図で
ある。

【図４】本発明の定着装置のさらに他の実施例を示す構
成図である。

【図５】本発明の定着装置のさらに他の実施例を示す構
成図である。

【図６】静電気力によって発生するオフセット現象を説
明するための図である。

【符号の説明】

１ 定着ローラ ２ 加圧ローラ ６ クリーニング手段 ６ａ，３５ ウェブ ６ｂ 送出軸 ６ｃ，３６ 押当ローラ ６ｄ 巻取軸 ２０，３１ 芯金 ２１ 弾性層 ２３ 摺動電極 ２４ 電源 ３０，３３ クリーニングローラ ３２ ブラシ ３４ フェルト部材

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 記録材の未定着現像剤像が形成されてい
   る面に接触する第一の回転体と、該第一の回転体に圧接
   されながら回転し、該第一の回転体と協働して上記記録
   材を挟圧搬送するためのニップ部を形成する第二の回転
   体と、クリーニング部材を上記第一の回転体に接触させ
   ることによって該第一の回転体表面の付着物を除去する
   クリーニング手段とを備える定着装置において、上記ク
   リーニング部材と上記第一の回転体との間にバイアス電
   圧を印加する手段を有することを特徴とする定着装置。
2. 【請求項２】 クリーニング部材は押当ローラで第一の
   回転体に接触されながら送り運動されるクリーニング部
   材からなることとする請求項１に記載の定着装置。
3. 【請求項３】 クリーニング部材にバイアス電圧を印加
   することとする請求項１または請求項２に記載の定着装
   置。
4. 【請求項４】 押当ローラにバイアス電圧を印加するこ
   ととする請求項２に記載の定着装置。
5. 【請求項５】 クリーニング部材は、フェルトローラ、
   ブラシローラなどのクリーニングローラからなり、該ク
   リーニングローラにバイアス電圧が印加されることとす
   る請求項１に記載の定着装置。
6. 【請求項６】 クリーニング部材は、導電性を有するこ
   ととする請求項１ないし請求項５に記載の定着装置。