JPH056120A - 回転体及びこの回転体を有する定着装置 - Google Patents

回転体及びこの回転体を有する定着装置

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JPH056120A
JPH056120A JP15847791A JP15847791A JPH056120A JP H056120 A JPH056120 A JP H056120A JP 15847791 A JP15847791 A JP 15847791A JP 15847791 A JP15847791 A JP 15847791A JP H056120 A JPH056120 A JP H056120A
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JP
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roller
elastic layer
fixing roller
pressing roller
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Koichi Suwa
貢一 諏訪
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 定着ローラと加圧ローラの間でリークが発生
するのを防止する。 【構成】 導電性基体上に弾性層及び表面絶縁層を有し
ており、かつ表面絶縁層の回転体長手方向の長さは弾性
層よりも長い。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は複写機やプリンタ等の画
像形成装置に用いられる回転体及びこの回転体を有する
定着装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、電子写真装置に用いられる定着装
置の例を、図11に示す。同図において、1は定着ロー
ラであり、1Bは芯金、1AはPTFEあるいはPFA
等による離型性層、2は加圧ローラであり、2Bは芯
金、2Aはシリコンゴム等による弾性体層となってお
り、これらは不図示の加圧手段により圧接されている。
そして定着ローラ内にあるハロゲンヒータ3により加熱
がなされ、定着ローラに接している不図示のサーミスタ
により所定の温度に温調がなされ、その加熱されたロー
ラ対間に未定着のトナー像4をのせた転写材5が通過す
る事により定着動作がなされる。そしてその際、定着ロ
ーラ側に付着したオフセツトトナー、紙粉等はPTFE
の不織布よりなり、その中にシリコンオイルを含浸した
クリーニングパツド6Bをホルダー部材6Aが囲んだク
リーニング部材6により清掃されるといった構成を有し
ていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところで、最近の動向
として、装置の小型化、メンテナンスフリー化が望まれ
ている点があり、その為に、前記クリーニング部材を用
いない技術が提案されている。
【0004】その一手段を表わしたのが、図12であ
る。これは加圧ローラ側にトナーと同極性のバイアスを
印加し、ローラ対間にトナーを転写材側に引く付ける電
界を形成する事により静電オフセツトを防止する方法で
ある。同図において、定着ローラ1はその芯金が不図示
の摺動接点を介してアース9に接続されており、加圧ロ
ーラ7は芯金7C上に、導電性シリコンゴム層7B、さ
らに上にPFAチユーブ等の離型性兼絶縁性層を有して
おり、芯金7Cに不図示の摺動接点を介して、高圧DC
電源8により、トナーと逆極性のバイアス印加がなされ
る構成を持つものである。上下ローラ間の電位差を所望
の値にする為には加圧ローラのゴム層を導電化する必要
があり、またクリーナーレス構成で長寿命化させる為に
は、微細な汚れの蓄積を長期に渡り防止する為にも、加
圧ローラ表層に高耐久離型性層としてのPFAチユーブ
層を有する構成が必須である。
【0005】しかしながらローラ間にバイアス印加を行
った場合、リークが問題となる。リークはその発生によ
り、電位の降下をもたらし静電オフセツト防止降下を低
下させるだけでなく、ノイズの発生限ともなり、装置の
誤動作や故障を招く要因ともなりうる。
【0006】リークの発生場所として考えられるのは、
定着ローラと加圧ローラ間で耐圧が弱くなっている所で
あり、それは各ローラの表層が、耐圧の比較的大きい離
形性層であるPFAチユーブで覆われていたとしても、
傷等による損傷があれば、そこで発生しうる。そして一
般的に最も発生し易い場所は加圧ローラの端部となって
いる。図13はその様子を表わした図である。同図にお
いて、1は定着ローラ、7は加圧ローラ、7AはPFA
チユーブ層、7Bは導電性弾性層、7Cは芯金である。
従来のPFAチユーブ被覆ローラは図に示すとうり、ロ
ーラ端面では離形性層が被覆されていない為に導電性弾
性層が露出した状態になっており、定着ローラに対して
はPFAチユーブの厚み分で50μm程度しか離れてい
ない。そしてその際、定着ローラが耐圧数+V程度しか
ないコーテイングによる離型性層が表層であったとする
と、コーテイングの厚み30μm程度を考慮したとして
も、定着ローラ芯金と加圧ローラの導電性弾性層間の距
離は100μm未満しかない事になる。よって図中10
で示した部分でリークが発生し易くなる。このリークの
開始電圧は、高湿環境下(32.5℃、85%)で最も
発生し易く、筆者らの実験によれば300V程度でリー
クが発生した。図12で示した加圧ローラにバイアスを
印加する系においては、各環境や転写材の種類を変えて
も静電オフセツトを効果的に抑える為には、500V程
度の印加が必要であることより、加圧ローラバイアス系
においては端部よりのリークを防ぐ必要がある。
【0007】また定着ローラの表層をPFAチユーブで
被覆を行えば、PFAチユーブの耐圧能力により、50
0V程度のバイアスではリークは発生しなくなる。しか
し定着ローラはサーミスタ、サーモスイツチ、分離爪等
多くの摺動部材が接しており、更にジヤム処理時におい
ても、定着ローラは損傷を受ける事が頻繁にありうるた
め、耐圧を保証できるのは、初期のみで長期にわたる性
能は保証が難しいという問題もあった。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、加圧ロ
ーラが導電層の上にPFAチユーブを被覆した構成を有
し、定着ローラと加圧ローラ間にトナーが転写材に引き
付けられる方向に電位差を生じさせる手段を有する定着
装置において、加圧ローラの導電層と定着ローラ芯金部
との間に、生じる電位差に対して十分な空間距離あるい
は沿面距離を持つ構成を有する、または絶縁性の材料に
より端部の封止を行うことにより電気的耐圧を向上させ
ることができる。
【0009】
【実施例】本発明の第1の実施例を図1に示す。同図は
定着装置を表わした図であり、(A)は長手方向断面
図、(B)は側面図である。
【0010】同図において、20は定着ローラ、11は
加圧ローラでありこれらのローラが互いに圧接され、不
図示の定着ローラ内に配設したヒータにより加熱が行わ
れる。定着ローラ側は芯金部より不図示の摺動接点を介
して接地が行われ、加圧ローラ側は芯金部に、高圧源2
1により不図示の摺動接点を介して、トナーと逆極性の
バイアスが印加されるバイアス印加手段の構成がなされ
ている。尚、本発明においては芯金をただ単に接地する
ものや、ダイオード等を介して接地するいわゆるセルフ
バイアス形式のものもバイアス印加手段を呼ぶ。更に詳
しくは11Aはテトラフルオロエチレン・パーフルオロ
アルキルビニルエーテル共重合体(PFA)チユーブ
層、11Bはその体積抵抗が105Ωcm以下である導
電性シリコンゴム層、11Cは芯金であり、20AはP
FAチユーブ層、20Bは芯金である。
【0011】本実施例の特徴は、PFAチユーブ層11
Aのローラ長手方向の長さを導電性シリコンゴム層より
も長くしておく点にある。
【0012】本実施例によれば、図2に示したように、
PAFチユーブ層が、端面よりも突出しているため、リ
ーク防止のための沿面距離がl1だけかせぐ事ができ
る。なおl1の大きさについては、筆者らの実験によれ
ば500V印加時で1.5mm以上あれば十分であっ
た。
【0013】次に図3には別な状態の端部処理を示す。
同図で11DはPFAチユーブ層であるが、これには例
えば熱収縮性のPFAチユーブを使用して図1に示した
ような形でPFAチユーブを導電性シリコンゴム層11
Bの上にかぶせた後、加圧ローラを熱収縮チユーブが収
縮する温度に加熱する事により、端部の突出していた部
分がローラ上の部分以上に収縮する為、端部を覆うよう
な形になる。
【0014】これにより、沿面距離l2をかせぐ事がで
き、しかもPFAチユーブ層が図2に示したように突出
していない為、不図示の加圧ローラの軸受部との干渉等
によるPFAチユーブ端部の破れ等を防ぐ事ができる。
【0015】本発明においては、上下ローラ間に電位差
を持たせる為の手段として以下にあげる2つの方法にお
いても同様な効果を得る事ができる。まず、図4は定着
ローラ側にバイアスを印加する方法であり、この時の印
加バイアスは、トナーと同極性のものとなる。また図5
は上下ローラにダイオード26、27を接続した方法で
あり、ダイオード26は定着ローラ側にトナーと同極性
の電荷を蓄積する方向に接続され、一方のダイオード2
7は加圧ローラ側にトナーと逆極性の電荷を蓄積する方
向に接続されており、静電オフセツトを防止する方向に
上下ローラ間でセルフバイアスで電位差が生じることに
なる。なお、各ダイオードに電荷が流れるのは、上下ロ
ーラ間に転写電荷を持った転写材が通電する時に、これ
に誘起されるためである。
【0016】本発明の第2の実施例を図6に示す。同図
において、20は定着ローラ、21は高圧電源、22は
加圧ローラを表わし、22AはPFAチユーブ層、22
Bは導電性シリコンゴム層、22Cは芯金を表わしてい
る。
【0017】本実施例の特徴は、加圧ローラにおける導
電性シリコンゴム層自体にその端部において段差を設
け、定着ローラに対してその端部にむき出しとなったゴ
ム層端を所定の距離以上に離すことによりリークを防止
する点にある。その所定距離を本実施例ではl3で表わ
す。l3の大きさについては、定着ローラと加圧ローラ
を必要圧で加圧状態時での大きさが問題となり、筆者ら
の実験によれば、500V印加時で、1.0mm以上あ
れば十分であった。
【0018】本発明の第3の実施例を図7に示す。本実
施例における特徴は、加圧ローラ端部と対向する定着ロ
ーラ芯金部に段差を設ける事によりリークを防止する点
にある。
【0019】同図において、定着ローラ23と加圧ロー
ラ24のローラ対は一定圧で圧接しており、定着ローラ
芯金部には、不図示の摺動接点を介し、高圧電源25に
より、トナーと同極性のバイアスが印加され、加圧ロー
ラ芯金部は、不図示の摺動接点により、アースに接続さ
れている。
【0020】また23AはPFAチユーブ層、23Bは
芯金、24AはPFAチユーブ層、24Bは導電性シリ
コンゴム層、24Cは芯金を表している。
【0021】本実施例において必要とされる距離は、加
圧ローラ端面と定着ローラ芯金部までの空間距離l4
ついては、実施例2でのl3と同程度必要であり、加圧
ローラ端部と定着ローラ芯金部までの沿面距離l5につ
いては、実施例1でのl1と同程度が必要とされる。
【0022】本実施例によれば、定着ローラ芯金部に所
定の段差を設けるだけで、加圧ローラ端部の処理を一切
行わずとも十分なリーク防止効果を得ることができる。
【0023】なお、図7においては、定着ローラPFA
チユーブ層は、加圧ローラ24と接している面だけで終
っているが、段差の方まで覆う事により、より一層の耐
リーク性能の向上を図ることができる。
【0024】本発明の第4の実施例を図8に示す。本実
施例の特徴は、加圧ローラ端部に、電気的に絶縁性の部
材を設けることにより、リーク防止をする点にある。同
図において、12Cは芯金、12Bは導電性シリコンゴ
ム層、12AはPFAチユーブであり、13が絶縁性の
シール部材である。
【0025】絶縁性シール部材に用いられる材料として
は、その体積抵抗が1013Ω・cm以上の弾性部材でそ
の硬度も加圧ローラの弾性体と同程度であるものが望ま
しい。具体的には、絶縁性シリコンゴムまたはフツ素ゴ
ム、アクリルゴム製の絶縁性シール部材13をあらかじ
め作っておき、これを図12でも示した従来の形のPF
Aチユーブ被覆ローラ端部に接着する形式やあるいは成
形されたローラ端部に液状シリコンゴムや塗料や接着剤
等でシールを行ってもよい。筆者らの実験によれば絶縁
性シリコンゴム製の絶縁性シール部材で耐圧500Vを
得るには、層圧で25μm以上は必要であった。
【0026】次に図9には絶縁性シール部材を用いた別
の形式を示す。同図において、14Cは芯金、14Bは
導電性シリコンゴム層、14AはPFAチユーブ、15
は絶縁性シール部材である。本構成の特徴は、実施例1
で示したPFAチユーブ層を導電性シリコンゴム層より
長く設けた加圧ローラにおいて、その長く設けた空間に
絶縁性シール部材を設けた点にある。
【0027】先に述べた図8の構成においては、PFA
チユーブ層12Aと絶縁性シール部材13の密着かつ接
着が不良であったり、また長期耐久にかけた場合にはが
れが生じると、リーク発生のおそれがあるが、図9構成
では、PFAチユーブ層14Aの内側に設けられるた
め、耐リーク性にはより優れた効果を表すことになる。
これはPFAチユーブ層14Aと絶縁性シール部材15
の接着がはがれたとしても、定着ローラ側と導電性シリ
コンゴム層の間にはPFAチユーブ14Aの余分だけの
沿面距離が既に存在しており、最低限の耐圧は確保され
ているためである。
【0028】本発明の第5の実施例を図10に示す。本
実施例の特徴は、加圧ローラの導電性弾性層よりのリー
クを防止する為に、導電性弾性層の周囲全てを絶縁性の
ゴムまたは塗料等で覆う事を特徴としている。
【0029】同図において、16Cは芯金、16Bは導
電性シリコンゴム層、16AはPFAチユーブ層、17
は電気的絶縁層である。この電気的絶縁層17に用いら
れる材料としては、その体積抵抗が1013Ωcm以上で
弾性を有するものが好ましい。具体的には、絶縁性のシ
リコンゴムやフツ素ゴム等のゴム材料は勿論、PFAチ
ユーブ16Aと導電性シリコンゴム層16Bとの接着を
行うブライスを厚塗りにし、ローラ端面にまで塗布する
形式でも良い。但し絶縁層17の厚みについては、その
下限はリークに対する耐圧から決まり、筆者らの実験に
よると、500V印加に耐えうるには25μm以上は必
要であった。また層厚の上限については、PFAチユー
ブ層16Aと導電性シリコンゴム層16Bの間に絶縁層
17は介入するため、バイアス印加時に、静電オフセツ
ト防止の為の電界の効果がうすれてしまう時であり、実
験によれば500μm以内であれば静電オフセツトを防
止するに十分な電界を得る事ができる。よって以上の事
より、絶縁層17の好ましい層厚は25μm以上、50
0μm以内と言える。
【0030】以上述べた本実施例によれば、導電性弾性
層を単一の絶縁材料で覆うために、先に実施例で述べた
ような、加圧ローラ端面での絶縁性シール部材の接着不
良やはがれ部からのリークはなく、またPFAチユーブ
層と導電性弾性層との間にも絶縁層が存在するため、P
FAチユーブに損傷が起きた場合においても、リークを
防止する効果が得られるため、定着器におけるバイアス
印加系の信頼性を向上することができる。
【0031】
【発明の効果】本発明によれば、加圧ローラが導電層の
上にPFAチユーブを被覆した構成を有し、定着ローラ
と加圧ローラ間に、トナーが転写材に引き付けられる方
向に電位差を生じさせる手段を有する定着装置におい
て、加圧ローラの導電層と定着ローラ芯金部との間に、
生じる電位差に対して十分な空間距離、あるいは沿面距
離を持つ構成を有する。または絶縁性の材料により端部
の封止を行うことにより電気的耐圧を向上させ、常に安
定した状態でローラ間に電位差を得ることができ、静電
オフセツトのない安定した画像を得る事ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例を表した図
【図2】第1実施例の端部の詳細図
【図3】第1実施例の変形例を表わした図
【図4】本発明の上下ローラ間の電位差をつくる他の手
【図5】本発明の上下ローラ間の電位差をつくる他の手
【図6】本発明の第2実施例を表わした図
【図7】本発明の第3実施例を表わした図
【図8】本発明の第4実施例を表わした図
【図9】本発明の第4実施例の変形例を表わした図
【図10】本発明の第5実施例を表わした図
【図11】従来例を表わした図
【図12】バイアス印加系の従来例を表わした図
【図13】リークの発生場所を表わした図である。
【符号の説明】
11A PFAチユーブ層 11B 導電性弾性層 11C 芯金 20 定着ローラ 21 高圧電源

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 導電性基体上に弾性層及び表面絶縁層を
    有する回転体において、上記表面絶縁層の上記回転体長
    手方向の長さは上記弾性層よりも長いことを特徴とする
    回転体。
  2. 【請求項2】 少なくとも一方の回転体が導電性基体上
    に弾性層及び表面絶縁層を有する回転体対を有し、記録
    材を挾持搬送して記録材に未定着像を定着する定着装置
    において、上記表面絶縁層の上記回転体長手方向の長さ
    は上記弾性層よりも長いことを特徴とする定着装置。
  3. 【請求項3】 上記装置は上記回転体対の少なくとも一
    方にバイアス電圧を印加する手段を有することを特徴と
    する請求項2の定着装置。
  4. 【請求項4】 導電性基体上に弾性層及び表面絶縁層を
    有する回転体において、上記回転体の長手方向両端断面
    部は絶縁性部材で被覆されていることを特徴とする回転
    体。
  5. 【請求項5】 少なくとも一方の回転体が導電性基体上
    に弾性層及び表面絶縁層を有する回転体対を有し、記録
    材を挾持搬送して記録材に未定着像を定着する定着装置
    において、上記回転体の長手方向両端断面部は絶縁性部
    材で被覆されていることを特徴とする定着装置。
  6. 【請求項6】 上記装置は上記回転体対の少なくとも一
    方にバイアス電圧を印加する手段を有することを特徴と
    する請求項5の定着装置。
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