JPH0758409B2

JPH0758409B2 - 電子写真複写機の定着装置

Info

Publication number: JPH0758409B2
Application number: JP61206875A
Authority: JP
Inventors: 健済川; 和雄丸山; 亮一平野; 敏郎山本; 徹岡本; 康二足立; 恒雄野網
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1986-09-04
Filing date: 1986-09-04
Publication date: 1995-06-21
Anticipated expiration: 2010-06-21
Also published as: JPS6363073A

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は、乾式電子写真複写機におけるトノーの定着装
置、特に詳細には加熱ローラを用いる加熱ローラ型定着
装置に関するものである。

従来の技術従来、電子写真プロセスによって、トナー像担持体上に
形成されたトナー像を定着する手段として、熱、圧力、
溶剤、蒸気等によるものが考えられているが、熱効率、
保守性の面から、熱と圧力を併用する加熱ロール型定着
装置が一般に使用されている。加熱ロール型定着装置
は、基本的に第３図に示す如く、トナー像４を保持する
トナー像担持体３に対してトナー像側に加熱手段を具備
した加熱ロール１を、トナー像と反対側に加圧ロール２
を備えてなる定着装置である。

従来、この種の加熱ロールは、熱伝導率の高い材料、
（例えば金属類）で形成された円筒状コアの表面を、ポ
リテトラフルオロエチレン（以下、テフロンという）の
ようなフッ素系樹脂やシリコンゴム等の非粘着性かつ耐
熱性に優れた材料で被覆した構造を有しており、トナー
が加熱融着されるときに、トナーの１部が加熱ロールに
粘着し、加熱ロールを汚す（オフセット）現象を防止し
ている。さらに前記トナーのオフセット現象をより効果
的に防止するために、加熱ロール表面にシリコンオイル
のような液体が、加熱ロールに塗布される場合もある。

加圧ロールに関しては、耐熱性に優れたゴム系材料、例
えば、シリコンゴム等の材料が使用される。

また、定着されるトナーに関しても、オフセット現象を
改善する手段として、トナーバインダー中にワックスを
添加し、トナーの非粘着性を高めたり、または、トナー
バインダー中に高分子量成分を導入することによって、
トナーの凝集力を高めること等のオフセット防止策がと
られている。

ところが、オフセット現象は、前記定着ロール及びトナ
ー間の粘着力以外に、電気的な要因も関連していること
が分っており、特開昭55−55374号公報には、ロール表
面及びトナーの極性と電荷量を適当に変えることによっ
て、オフセットの防止が図れる旨記載されている。

実際、オフセット現象防止のために、テフロンまたはシ
リコンゴム等の耐熱性かつ電気絶縁性の離型材をAlまた
はFe等の金属コア上に被覆した加熱ロールと、加圧ロー
ルとで構成された加熱ロール型定着装置において、トナ
ー像担持体が通過する場合、摩擦帯電により、両ロール
には（−）の電荷が、トナー像担持体には（＋）の電荷
が発生する。これは、両ロールの被覆材料としてテフロ
ンやシリコンゴムを用いたためであり、そしてそれらが
トナー像担持体と接触したときに生じる電荷の極性は、
帯電列を調べれば明らかとなる。この時のロール表面電
位は、加熱ロールでは加圧ロールとの帯電にもよるがプ
ラス数十ボルト〜マイナス1000ボルト、加圧ロールで
は、マイナス数千ボルト〜マイナス数万ボルト、トナー
担持体では、プラス数十ボルト〜プラス数千ボルトにも
達することが明らかとなった。このように、定着装置を
用いてトナー像の定着を行う場合、トナー像とロールに
働く静電気力が、トナーのオフセット現象に大きな影響
を与えるものと考えられる。

事実、極性の異るトナーを用いて正極性のトナー画像
と、負極性のトナー画像を得、両者を前述の定着装置を
用いて定着させたところ、負極性のトナー画像に比較し
て、正極性のトナー画像ではトナーオフセットが顕著に
発生した。

従って、テフロンまたはシリコンゴム等の負極性の絶縁
性材料で被覆された加熱ロールと加圧ロールとで構成さ
れた定着装置は、負極性のトナーで形成されたトナー像
の定着には問題は少ないが、正極性のトナーで形成され
たトナー像の定着には適さないといえる。

このことは、定着するトナーの極性に応じて、例えば、
正極性のトナー画像及び負極性のトナー画像のどちらの
トナー画像も得られるアンビポーラー現像の場合、又
は、トナー担持体上に、正極性トナー画像と負極性トナ
ー画像が混在するような場合等には、定着装置として定
着ロールの極性をも含めた電位コントロールが必要とな
ることを意味している。

従来、定着ロールの電位コントロールの手段としては、
除電ブラシ等の除電機構をロール上に具備するもの、コ
ロトロンによるコロナイオン照射を利用するもの、帯電
制御剤をロールに張り付けることによりロールの表面電
位をコントロールするもの、ロールにバイアス電圧を印
加して、ロール表面電位をコントロールするものが考え
られた。

発明が解決しようとする問題点しかしながら、これ等のものは、いずれも満足し得るも
のではない。例えば、除電ブラシを用いた場合は、ロー
ルの除電はできても、極性反転は不可能である。コロト
ロンを用いた場合は、正・負帯電極性による帯電ムラ、
コロトロンのスペースによる装置の大型化、更には、帯
電時に生じるオゾンによるロールの劣化の問題が生じ
る。また、帯電制御剤を用いた場合は、極性反転が困難
であり、ロールにバイアス電圧を印加する方法について
も、ロールの表面電位の絶対値がシフトするのみで、ト
ナーとロールの摩擦帯電による電位の差を解消する手段
とはなり得ない。従って、定着するトナーの極性に応じ
てロール表面電位を極性をも含めて自在に、簡便に、か
つ安定してコントロールする定着装置は知られていなか
った。

本発明は、このような問題を解決するためになされたも
ので、その目的は、定着するトナー像の極性にかかわら
ず、トナーのオフセット現象を、簡便に防止することが
できる定着装置を提供することにある。

問題点を解決するための手段本発明の乾式電子写真複写機の定着装置は、加熱ロール
と、該加熱ロールに圧接しながら回転する表面がシリコ
ンゴム層からなる加圧ロールとを有する加熱ロール型の
ものであって、加圧ロールとして、シリコンゴム層を導
電性にした導電性加圧ロールを用い、該導電性加圧ロー
ルに電圧を印加して表面電位をコントロールする手段を
設けたことを特徴とする。ここでいう導電性とは、加圧
ロールが加熱ロールが加熱ロールと圧接しながら回転し
ている際に、加圧ロール表面に電荷の蓄積が生じないこ
とをいう。

従って、本発明における導電性加圧ロールは、耐熱性及
び耐久性に優れ、かつ、表面電位のコントロールが容易
に行えるよう表面電気抵抗値が、10¹¹Ω・cm以下、望ま
しくは10⁸Ω・cm以下であることが望ましい。

このような導電性加圧ロールに使用される材料として
は、シリコンゴムにカーボンブラック、金属粉等の導電
性フィラーを分散させたものがあげられる。

また、加熱ロールは、導電性加圧ロールの場合と同様
に、耐熱性、耐久性、トナーに対して非粘着性、かつ熱
効率が高いことが望まれる。

このような加熱ロールとしては、熱電動率の高い金属類
（Al、Fe等）で形成された円筒状コアの表面を、テフロ
ンのようなフッ素系樹脂や、シリコンゴム等の非粘着
性、かつ耐熱性に優れた材料で被覆したものが、一般的
に使用される。更に、熱効率及び被覆層の強度を上げる
目的で、被覆材料中にカーボンブラック、SiCのような
フィラーを分散させたものも有用である。

また、導電性加圧ロールの表面電位のコントロールは、
ロール電位の極性反転をも含めて、電位を自在にコント
ロールできることが要求される。

導電性加圧ロールの表面電位のコントロール方法に関し
ては、極性反転をも含めた自在なる電位コントロールが
要求されることから、除電ブラシ、帯電制御剤の使用に
みられる如き手段ではなく、コロトロンによるコロナ照
射、バイアス電圧の印加等の手段が有効である。但し、
コロトロンの使用の際はコロトロンのスペース、発生オ
ゾンによるロールの劣化等の影響を考慮しておかねばな
らない。

作用本発明においては、加圧ロールは導電性のものを使用す
るために、定着装置の連続使用時における加圧ロールへ
の電荷の蓄積は生じない。そして、加熱ロールと導電性
加圧ロールを圧接して連続回転させた場合、加圧ロール
の表面電位は、略0V、加熱ロールの表面電位は、略マイ
ナス500V〜プラス500Vの間にとどまるような加熱ロー
ル、加圧ロールの組合わせが望ましく、このような組合
わせで、加圧ロールの表面電位をコントロールした場
合、加圧ロールの表面電位によっても変わるが、加熱ロ
ールの表面電位は、導電性加圧ロール表面電位に対して
同程度が大きくてもせいぜい500V程度の差を持つだけに
とどまり、導電性加圧ロールの表面電位をコントロール
するだけで、加熱ロールの表面電位のコントロールも行
えるわけである。

従って、本発明の定着装置は、導電性加圧ロールの表面
電位を適当に制御することによって、正極性トナーと負
極性トナーの加熱ロールに対する挙動を同様にすること
ができ、オフセット現象の発生を低減するように作用す
る。

実施例以下、本実施例に基づき詳細に説明を行う。

第１図及び第２図は、それぞれ本発明の実施例であっ
て、１は加熱ロールであり、６は導電性加圧ロールであ
る。第１図においては、電圧印加装置５が導電性加圧ロ
ールに接続されており、第２図においては、コロトロン
駆動装置８により駆動するコロトロン７が導電性加圧ロ
ールに対向して設けられている。これ等両ロール間をト
ナー像４を保持するトナー像担持体３が通過し、定着が
行われる。

以下、本発明の定着装置及びその操作方法について一層
具体的に説明する。まず、本発明の上記定着装置を用い
て定着操作を実施するに当り、以下の手順で定着サンプ
ルを作製した。

スチレン−ｎ−ブチルメタクリレート共重合体（Mn＝90
00）15重量％、スチレン−ブタジエン架橋ポリマー（ゲ
ル分率90重量％）10重量％、低分子量ポリプロピレンワ
ックス（Mw＝4000）５重量％、四三酸化鉄（粒状、粒径
＝0.5μ）65重量％、カーボンブラック（0.02μ）５重
量％を溶融混練後、粉砕、分級して平均粒径12μｍの磁
性トナーを得た。こうして得らトナー表面に、カーボン
ブラック（粒径0.02μ）を0.8重量％付着させ、圧縮抵
抗率10⁸Ω・cm（5KV/cmにおいて）の磁性トナーを得
た。

このトナーを、アンビポーラー現像用機として改造した
FX−2700（富士セロックス（株）製）に入れて、現像を
行ったところ、トナーは、正・負どちらの極性にも帯電
して現像転写させることが確認された。

実施例１加熱ロール１として、外径36mm、肉厚8mmのAlスリーブ
表面に厚さ36μｍのテフロンコート層を設け、スリーブ
内部に900wのハロゲンランプを収納したものを使用し
た。

導電性加圧ロール６としては、シリコンゴム100重量部
とアセチレンブラック50重量部を混練し、肉厚8mmの管
状ゴムとし、外径28mmのFeスリーブの外周に嵌合したも
のを用いた。この導電性加圧ロールの表面電気抵抗は10
⁵Ω・cm、硬度は略50゜であった。

これらの加熱ロールと導電性加圧ロールを用いて定着装
置を構成し、導電性加圧ロールに任意の電圧が付与でき
るよう電圧印加装置５を導電性加圧ロールのFeスリーブ
に接続した。

前述の正極性トナーによる現像転写サンプル及び負極性
トナーによる現像転写サンプルを、この定着装置（加圧
ロール温度190℃）を用いて定着し、その時の加熱ロー
ルへのトナー付着量（オフセット量）と、加圧ロールへ
の印加電圧の関係を調べた。結果は下記の通りである。
なお、以下の表中、各符号は次の通りである。

○：加熱ロール上にトナーオフセットなし。

△：加熱ロール上に軽微なトナーオフセットがみられる
（実用上支障のないレベル）。

×：加熱ロール上に著しいトナーオフセットが見られる
（実用上、使用不可能なレベル）。

現像トナーの極性に応じて、加熱ロールへの印加電圧を
制御することによって、トナーオフセット現象の制御が
可能となることが判明した。

なお、この場合の導電性加圧ロールの表面電位、加熱ロ
ールの表面電位は、共に印加電圧に略等しい値（印加電
圧との差が100V以内）となっていることが確認された。

実施例２実施例１において、電圧印加装置をコロトロンに変え
て、同様のテストを行ったところ、実施例１とほぼ同様
の結果が得られた。

比較例１第３図に記載の定着装置を用いて定着操作を行った。こ
の定着装置において、加熱ロール１としては、外径36m
m、肉厚8mmのAlスリーブ表面に厚さ36μｍのテフロンコ
ート層を設け、スリーブ内部に900Wのハロゲンランプを
収納したものを用いた。

加圧ロール２としては、シリコンゴムを肉厚8mmの管状
ゴムとし、外径28mmのFeスリーブの外周に嵌合したもの
を用いた。加圧ロールの表面電気抵抗は≧10¹⁵Ω・cmで
あった。

これ等加熱ロールと加圧ロールとを用いて定着装置を構
成し、前述の正極性トナーによる現像転写サンプル及び
負極性トナーによる現像転写サンプルの定着を行ったと
ころ、負極性トナーの場合に比べ、正極性トナーの場合
の加熱ロールへのトナー付着量は著しく多く見られた。
このときの加熱ロールの表面電位は略100V、加圧ロール
の表面電位は略−2000Vであった。

比較例２第４図に示される定着装置を用いて定着操作を行った。

実施例２において、導電性加圧ロールの代りに、従来例
と同じ絶縁性ロールを用い、実施例２と同様のテストを
行ってみたところ、以下の結果が得られた。

ロール電位をみると、コロトロン印加電圧を正極側にし
た場合、加圧ロールは正に帯電し難く、また、電位もふ
らついていることがわかる。

これは、加圧ロールの材質がシリコンゴムでできてお
り、本来、強い負帯電性を示すものであり、かつ、絶縁
性が高いため、負極性には安定した帯電性を示すもの
の、正極性には不安定な帯電挙動を示したことによるも
のと考えられる。従って、加圧ロールの表面電位コント
ロール不良により、オフセット制御不良現象が生じたも
のと考える。

以上の結果から、オフセット制御に十分な効果は得られ
ないことが分った。

発明の効果以上のように、本発明は、加圧ロールとしてシリコンゴ
ム層を導電性にした導電性加圧ロールを用い、そして、
このロールに、電圧を印加して表面電位をコントロール
する手段を設けたから、定着操作にさいして、表面電位
を適当に制御することによって、トナーのオフセット現
象を防止でき、しかも正極性トナーに対しても、又負極
性トナーに対しても、同様な挙動を示すようにすること
ができるから、例えば、アンビポーラー現像などにさい
して、良質な定着像を形成させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は、それぞれ本発明の実施例の概略の
構成を示す説明図、第３図及び第４図は、それぞれ従来
例の概略の構成をしめす説明図である。１……加熱ロール、２……加圧ロール、３……トナー像
担持体、４……トナー像、５……電圧印加装置、６……
導電性加圧ロール、７……コロトロン、８……コロトロ
ン駆動装置。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者山本敏郎神奈川県海老名市本郷2274番地富士ゼロックス株式会社海老名事業所内 (72)発明者岡本徹神奈川県海老名市本郷2274番地富士ゼロックス株式会社海老名事業所内 (72)発明者足立康二神奈川県海老名市本郷2274番地富士ゼロックス株式会社海老名事業所内 (72)発明者野網恒雄神奈川県海老名市本郷2274番地富士ゼロックス株式会社海老名事業所内 (56)参考文献特開昭56−88161（ＪＰ，Ａ) 特開昭56−143474（ＪＰ，Ａ) 特開昭57−172371（ＪＰ，Ａ) 特開昭53−22440（ＪＰ，Ａ) 特開昭59−157671（ＪＰ，Ａ) 特開昭53−142244（ＪＰ，Ａ) 特開昭62−242979（ＪＰ，Ａ) 特開昭60−147778（ＪＰ，Ａ) 特開昭59−53874（ＪＰ，Ａ) 実開昭60−184075（ＪＰ，Ｕ)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】加熱ロールと、該加熱ロールに圧接しなが
ら回転する表面がシリコンゴム層からなる加圧ロールと
を有する乾式電子写真複写機の定着装置において、加圧
ロールとして、シリコンゴム層を導電性にした導電性加
圧ロールを用い、該導電性加圧ロールに電圧を印加して
表面電位をコントロールする手段を設けたことを特徴と
する乾式電子写真複写機の定着装置。