JPS5953874A - 定着装置 - 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】 本発明は１５４子写真装置や静電記録装置等の記録装置
に適用できる定着装置に関する。

この釉の定着装置は定着ローラ、加圧ローラ等といった
第１．第２の回転体を備え、この回転体間で未定着物の
一つであるトナーイｒｓを記録紙等に定着するものが実
用化されている。この装置に於いては定着処理時、トナ
ー像がローラ表面にオフセットしたり、記録紙がローラ
に巻き付いたりすることがあった。

このような不都合を解決する方法又は装置として以下の
如き代表的なものが提案されている。まず、記録紙の静
電的巻き伺き（通称のジャム）を防止すべくローラを除
電するものがある。

第１の除電方法は、ローラ中にカーボン、金属粉等の導
電物質を混入してローラを低抵抗化するものであるが、
巻き付きを防止するのに充分な程低抵抗化するためには
、ゴム１Ｏ０重景部に対して導電物質を６０〜６０重量
部と多量に混入しなければならず定着装置のローラとし
ての耐久性や離型性が太幅に低下してしまい、実用的な
ものでな〜ゝ０ 第２の除電方法は、ローラ近傍に帯電器を配設しローラ
をコロナで除電するものであるが、装置が大型・複雑化
し且つ高圧印加のために定着装置内で火花放電を起こし
易く、除電の安定性や信頼性の面で欠如する点が多い。

第６の除電方法は、ローラ表面に除電ブラシの先端を当
接させ、このブラシに交流バイアスヲ印加するものであ
るが、除Ｔｉｔブラシが被定着物の−つであるトナーや
紙粉によって汚れると除電効率が急激に低重し安定した
効果が？１ｆられず又耐久性が非常に悪い。さらにこの
汚れが増加すると火花放電が非常に生じ易く、除電効率
も不安定である。

次に、ロープへのトナーの；４フセソトを防止スるもの
が提案さハている。

第１の提案は記録紙のトナー画像面と接触する側のロー
ラにトナーと同極性のバイアスを印加する方法である。

仁の方法はバイアスの印加方法や量的な問題点があり、
実用化することが即しい〇例えば、ローラ芯金にバイア
ス印加したものでは適切なオフセット防止効果が？（１
られす、又ローラ表面から除電プンシを印加したもので
は火花放電が生じ、安定した効果が得られ々い。

第２の提案は記録紙のトナー画像面と接触する側のロー
ラ材質を摩擦帯電系列でトナーと同極性に帯電するもの
にする方法である。が、この方法では前述した２Ｂ１の
方法と同様に諸物性を維持しつつ、オフセット防止効果
を効果的に得るものが現在見い出されていない。即ち、
第２の提案は実本発明は上記各方法、各提案のような問
題点を解決でき従来よりも大幅に被定着物のオフセット
を軽減できる定着装置を掛供することを目的とする。本
発明の他の目的は長期にわたり安定した定着性能を有す
る定着装Ｒを提供することを目的とする０ 以下本発明の詳細を図面を参照しながら説明する。

第１図は、本発明の一実施例の加熱定着装置の説明図で
電子写真法で形成されたトナー像Ｔを普通紙Ｐに定着す
るものを示している。

１はハロゲンヒータ等の加熱用のヒータ６を内部に有す
る加熱ローラで、駆動モータ（不図示）からの、駆動力
を受けて矢示方向に回転する０２は低加熱用のヒータ６
′を内蔵する加圧ローラで、加熱ローラ１に圧接して摺
接回転する。

この加熱ロー２１は、アルミ＝ウム、ステンレ　　　１
ス、鋼等の金属製中空ローラ芯の外周面に四弗化エチレ
ン樹脂等の耐７％離型性樹脂層を２０〜８０μ厚に設け
たものである。加圧ローラ２はベアリング（不図示）に
回転可能に支持されている０このローラ２は加熱ローラ
１に公知の加圧手段によって少なくとも定着時に圧接し
、会名製ローラ芯の外周面にシリコンゴム、フッソゴム
、７０ロシリコンゴＪ・等の弾性体層を比較的厚く設け
たものでちる。この構成は、加熱ローラとの圧接領域に
ツブ部）ｄを確保することを一目的としている。

加熱ローラ１の外周面に仁・リーミスタ、熱電対等の感
温素子４が接触配設され、ぞ４ｔの検出信号を公知の制
御手段（図示せぬ）に導き、加熱ローラ１の外周面の温
度を（ヒータ６の出力、又は、その印加電圧等を制御す
るととで）トナー像溶＃１１１温度に保持している。５
１．５２は定着後のコピー紙をν−ラから確実に分離す
るだめの分離爪である。

６は加熱ローラ表１ｎ１へ旬着したオン士ットトナーセ
紙粉等の異物をローラ表面から除去するためのクリーニ
ンク部材であり、ノーメックス、ヒフロン２等の耐熱不
織布よりなるクリーニングウェブ６１を用いている。

上記クリーニングウェブ６１はシリコンゴム、フッソゴ
ム、フロロシリコンゴム、シリコンゴムスポンジ等の弾
性を有する押当てローラ６３Ｖ、より加熱ローラに当接
している。又、このウェブ６１社、駆動を与えられる巻
取りローラ６５により供給ローラ６２から微景ずつその
当接位置を変えるように移動し、常にりＩＪ　　＝ジグ
ウェブ６１の新しい面が加熱ｐ−ラに当接する。７は案
内板で、トナー像を担持したコピー紙Ｐを加熱ローラ１
側へ導くように上方へ傾斜している０ ８は導電性針状部材で、加圧ロー２２の回転方向に関し
て、加熱ローラと加圧ローラの圧接部の近傍であって、
分離爪５２の下側において加圧ロー接地された導電性の
支持体８１と、この支持体８！に一端が固定され他端側
の先端とその側面が加圧ローラに当接している多数本の
フレキシブルな針状部材８２とを有している。この針状
部材８２は金凧繊維や炭素繊維等の単体又はこの種の単
体を混合或いは混成したもの笠からなる７ｊｉ’ｍ、性
繊舟（（て形成さね、各繊維径は１　［Ｊ　Ｏｌｔ以内
である０さらにこの針状部＄４’　８２　＋、Ｊ：加圧
ｊｌ−２の回転方向に数列（７１：例では６列）の６・
（維束金１１１ｉ’ｉ　Ｋ積載して有しており、加圧ロ
ーラの長手方向の長さ全体に当接しでいるＯぞの当接状
純は、ローラの回転方向に対して導電性針状部材の先端
側面がローラ表面に当接した後、導電性針状部材の先端
部がローラ表面に当接するという形である。この尚接圧
力は釦状部月８２のフレキシブルな性質に対しその先端
側面と先端部がローラ表１１１１に當時接するために必
袈〃圧力である良い。

以下に、本発明に係る定Ｍ装餞を適用可能とする電子写
真装置の一例を示す０ 氾２図に示した静′ｔｆＬ潜像形成のための感光材並び
に形成プロセスは、特公昭４２−２３９１０号公報に記
載のものに基づ℃・ているが、これらに限定されるもの
で杜なく、特公昭４１．２０４０号公報、同４２−１９
７４８号公報、同４３−２４７４８号公報、同４５−６
７９５７号公報、同４９−２７０４８号公報、同４４−
１３４６７号公報、同４５−２４０７７号公報、同４３
　１７９４７号公報、同４５−２５２３６号公報、その
他、周知のものが適用できる０図示の装置について説明
を加える０金屑円筒上に感光層を設けた感光ドラム９ｉ
ｌｌ：、正 一次帯電器１０によって一様に／：？霜、され、次いで
一次帯電器１０と逆極性の帯電を与える二次帯電器１１
により再帯電されると同時に、ラング１２で原画像を照
射し、この光イ８（を光学系１３を介して感光層に与え
る。この事によって感光ドラム９の表面絶縁層上に光像
の明暗のパターンに応じて表面電荷密度の差による静電
潜像を形成し、次いで、全面露光ランプ１４により感光
層の全面を一様に露光する事により、原画像の明暗に応
じて表面電位に差を生ぜしめコントラストの高い静電潜
像を形成し、次いで、現像器１５内の現像スリーブ１５
１との摩擦帯電により、負極性に帯電された　　　。

トナーにより前記潜像は現像され、可視化される。

前記現像プロセスは、特開昭５５−１８６５６号、特開
昭５５−１８６５７号、特開昭５５−１８６７８−Ｌ″
ｊ、特開昭５５−１８６７９号夫々に記載の現像方法又
は装置に基づくものを用いた０ 次いでトナー像をカセット１６から供給された紙等の支
持材１７の裏面に、転写帯ｔｌｊ器１８により正帯電を
与え、その静ＩＢ、的吸引力により前記感光ドラム上の
可視像を支持材上に転写し、その転写トナー像をローラ
１，２により熱定着する０ドラム９は、ブレードクリー
ニング手段１９に、しりクリーニングされ再使用される
１、支持月１７（普通紙）はローラ１，２間で熱定Ｒ：
１される際、加圧ローラ２（熱加硫型シリコンコ″ムロ
ーラ）とのが擦帯電により正極性に、加圧ローラ２社負
極性に帯電されるが、これと同時に力１１圧ローラの帯
電電荷は導電性針状部材８によってほとんど除ｔ：）さ
れる。

依って、加圧ローラは眠りなく電位ゼロの状態へ近づけ
られるのでコピー紙表面のトナー像との静電的斥力が無
くなり、かつ加圧ローラとの摩擦帯’ｌｌｉにより転写
材裏面の正電荷が増えるため、支持材へのトナー像の静
電的引力が増大するため、トナーｆｌ！加熱ローラ側に
オフセットするのを極めて高度に防止できる。

又、本実施例の如く、導電性針状部材８の先端部とその
Ｉｌ１面部とが加圧ローラ表面に当接しているので確実
かつ速やかであり、長期にわたって良好な除電効果が得
られる。従って、長期にわたり、オフ七ットトナーによ
る紙上の汚れや定着不良等の問題点を解決し良好な定着
性を保持できる０この導電性針状部材８の配置は上記ロ
ーラ対のコピー紙排出口側に近ければ近いほど良好な除
電効果が得られた。これは、用１圧ローラに帯電器が蓄
積される前に除電できるため除電効果やオフセット防止
効果を非常に良好なものにできるためであると、すわれ
る。

以下第２図乃至第６図Ａ、Ｂを用いながら具体的な数値
例で説明する。

肉厚７　ｍｍのアルミ芯金上に５Ｑ７ｉｍ厚のＰＦＡ被
覆を施した加熱ローラと、ステンレスの中空芯金上に肉
厚５　ｍｍの熱加硫型シリコンゴム被株を施した加圧１
１−　ラとを用い、両１１−ンを全圧６０　ｋｇで圧接
させた定着装置ｈ゛、を第１図の如く組Ｉ・、以下の榮
件のもとで実験を行った０尚、クリーニングウェブの送
りを［１５ｍ１ｖ／分の微速とした。

トナー仰が負η１、荷をイ了し、とｉＬを支持するコピ
ー紙ｔｉ普通紙のＡ３ツイズを用い両戯部が紙面積の２
８チを占めろ（比較的多めのトナー邦）ものとした。又
定着ｑト件Ｆｉ＋Ｊ−ラ回転速Ｕｊ２７Ｄｍτｎ／ｅθ
Ｃ（４σ分Ａ　３−ＩＪイズ２３枚のコピー速Ｋ）で、
測定方法は第２図に示すように２！゛を電性剣状部材８
による加圧１１−ラの除％、景をクーロンメータ３’　
（ｉｊ’、４１品名６１６エレクトロメータ、ケスレイ
社μｊ！　）で、７Ｊｉ定枚数コピー経過ごとに測定し
た。尚、環境奈件は需１度り６℃、湿度６０％である。

この測定は、導電性（！状篭極の先端のみを加圧ローラ
表内に当接配置した場合（単に先、Ｊ、４Ｍ接触と称す
）と、前述した導電性部材の先端を加圧ロー−ｊ表面か
ら３　ｍｍ離間配置した一場合（単に非接触と称す）と
、前ラボした本発明の第１図実施例の場合、即ち先端部
と側面部の両方が加圧Ｉ７−ラ表面に接触する場合の夫
々について行った。その結果を第４図に示す。

第４図は縦軸に除電量△Ｑ（μＣ）、横軸にコピ一枚数
をとってあり、直線（ｄ）はクリーニングの限界基準を
、直線（ｅ）はローラへの紙巻き付き発生基準を示して
いる。以下第４図を用いて本発明の効果について詳述す
る。

従来の先端接触の場合、曲線（ａｌに示す結果が得られ
た。曲線（ａ）が示すように初期で社十分な除電効果が
得られるが、３，０００枚程度から除電量は急激に低下
し、６，０００枚で定着ローラへのトナーオフセットは
増大した。この時クリーニングウェブ６１の送りスピー
ドが０．５ｍｍ１０ではクリーニングしきれないほどの
トナーがオフセットシてＬｔい、ｔ　−ｃ　フ上に大量
に溜ま゛るにかりでなくウェブがらこぼれ落ちたトナー
やウェブをすり抜けだトナーがコピー紙上に付着し、コ
ピー品質を著しく低下す させてしまった。

次に、非接触の場合は曲線（ｂ）ＶＣ示す結果が得られ
た。曲線（ｂ）が示すように、この場合初期がら除電効
果は小さく、それでも紙の静電的な巻き付きに対しては
有効であった。が、トナーオフセットに対しての効果は
小さく、ウェブ送り速度が０．５ｍｍ／分ではやはりコ
ピー紙−ヒにクリーニング不良によるトナーが付着し、
コピー品１１を大幅に低下させてしまった。

これらに対し、本発明の場合は曲線（ｃ）に示す結果が
得られた。曲線（ｃ）が示すように初期においても１０
０，０００枚コピー後も除電能力は初期と比較してほと
んど低下することがながった。そして、ｉｏｏ、ｏｏｏ
枚コピー後もウェブの送り速度が０．５ｍｍ／分でも充
分にクリーニングウェブな程度のオフセットしか生じず
、コピー紙がオフセットトナーによって汚れることは全
くなく良好な画像が得られた。

第５図に本発明の実施例の拡大図を示し、上記良好な結
果が得られた理由を説明する。

本実施例では前述したように、加圧ローラ回転方向に見
てまず導電性針状部材の先端ｇＩＱ面を加圧ローラ上に
当接させた後に導電性釘状部材の先端部をなめらｔかに
加圧ローラ上に当接させているため、加圧ローラ上にわ
ずかづつ付着するトナーや紙粉やその他の異物が導電性
針状部材の先端側面に付着したとしても、導電性針状部
材の先端部は非常にきれいなため長期に亘って除電能力
が低下しない。従来のように、導電性針状部材の先端部
を加圧ローラに当接させた、先端接触の場合、初期は良
好な除電効果がありオフセットは少ないがコピ一枚数が
増すに従って導電性針状部材の先端部がトナー、紙粉、
その他の異物で汚れてしまい第４図曲Ｍ　（ａ）に示す
ように急激に除γ０、能力が低下する。そのために、定
着ローラへのトナーオフセットが急激に増大し、それに
よって導電性除電針の先端部が益々汚れ、まもなく除電
効果は全くなくなってしまう。このような第４図曲線（
ａｌでは我々の行った実験によると５，０００枚に１回
導電性除電針を交換しなければ満足な結果が得られなが
った。これに対し、本実施例ではこのような頻繁な交換
を必要とせず長期にわたって良好な効果が得られた。

次に、加圧ローラへのコピーａｔの静電的な巻き伺キ、
及び定着ローラへのトナーオフセットと、加圧ローラの
表面７１ｆ、位との関係を８”ｌべると、前者は加圧ロ
ーラの表面電位が一２０００Ｖ以上であれば実用上問題
なかった。また後者ｉｔ加圧ローラの表面電位が少なく
とも一５００Ｖ以−にになった場合にのみ実際上の効果
が見られた。

実施例に示した加圧ロー　ラを同Ｑ１＋円筒と見なして
静電容量を計算すると、ゴム外径Ｒ＝　０．０３ｍ、ゴ
ム内径ｒ　＝　０．０２５”　、ゴム長／　＝　０．３
２ｍ　、　”リコンゴムの比誘電率εｒ＝６．真空の誘
電率εｏ＝８．８５４ｘ　１０””１２Ｆ／ｍ　トＬ　
Ｃ Ｇ　”　’２６１／ｌｏｇ、（Ｒ／ｒ）　＝　３Ｑ　ｉ
ＰＦまたＡ３コピー紙を通紙したときの下ローンの表面
電位は導電性除電針が無い場合−３８００Ｖであった。

下ローラの帯電量Ｑは、Ｑ　＝　ＣＶ＝１．１４７’（
＋であるので、加圧ローラを一５００■まて除電するた
めの除箪餡△Ｑは△Ｑ＝Ｃ△Ｖ＝−０．９６μＣ（△■
コニ−２００（Ｖ）　とすると）である。

よって、Ａ６・１枚コピ一時に−０，９６Ｘ骨−−２，
１４μＣ６Ｕπ 以上除電していればオフセット防止に非常に効果的であ
る。

第４図に−２，１４μＣを点線（ｄ、ｌで示した０曲線
が点線（ｃｌ、）より上方にある場合がメツセット防止
に対しての有効領域となるＯ マタ下ローラへのコピー紙の巻きイ」きに対しテノ１有
効領域は加圧ローラの表面電位が一２０００Ｖ以下の場
合であるので、同様にして △Ｑ、’＝Ｃ△Ｖ’　＝　−０，５４／Ｚ　（！−０，
５４Ｘ”’＝−１，２０μｃ（△Ｖ’＝−１８００（Ｖ
Ｌ！：ｆ６と）６０π −１，２［］／（Ｃ以上除電していれは有効である。

−１，２０ｐｃ　１７点線（ｅ）で示した。

すなわち曲線が点線（ｅ）より上方にある場合、巻き付
きに対して有効領域であるだ°め、非接触タイプの曲線
（ｂ）でも実用上問題ない領域にある。

但し、上記結果はすべて２６６Ｃ，６０％の環境下での
値である。環境によってローラの帯電量は変化するので
種々の環境に対する安定性を考えると本発明のものが巻
き付きに対しても、最も安定して〜゛ると言える。

次に、導電性針状部材の取付位置を変化させた場合の効
果′５Ｌ：第６図Ａ、第６図Ｂに示すＯ第６図Ｂはロー
　ラの回転方向に兄て０ツブ部からのイＩ′ｆｒ／ｌ：
　’ｒｔ°’ｔ　＋ｌＩ＋　Ｋ、除Ｘ　Ｊｔｔ　ｔ　Ｍ
　’ｌ’ｌｌｌ　Ｋ　％、；　シフ’Ｃモ’）　”Ｃｌ
）す、第６図ＩＡはローラ上での測定位置を示したもσ
）である。（第６図Ａ、第６図Ｂ夫々の点（ＡＪ　、　
ｔＢ〕。

・・・・、（均はそれぞれ対応している）これからコピ
ー紙排出側のニップ部に近い位置−はと有効であること
が判る０ またコピー紙進入側近傍点（ＤＪでは、損出π１１ｊは
どの効果は得られなかった。

これは転写部で受けだコピー低臭側の正電荷がコピー紙
がニップ部に進入する直前に除電されてしまうので、点
（、Ａ）と比較して除電量が小さくでて（・ると思われ
る〇 またコピー紙裏側の正電荷が消去されるために、コピー
紙表面の負椅性をもったトナーとコピー紙との静電的吸
引力が減少してしまう／こめに、オフセットが生じやす
い状態と々る□。故に点（Ｉ〕）に２ｎ電性針状部利を
当接させた場合のオフセット１ｄは点（Ａ）と比較して
太きく点（Ｂ）と同程度であった０故に点（／Ｑで最良
の結果が？ＩＩられだ０また、本実施例では、導電性針
状部材を加圧ローラ側にのみ当接させたが、加熱ローラ
側にも当接させればより安定ゴる０この場合、クリーニ
ング部材６よりも口〜う回転方向下流に取りつけた場合
特に有効である。

また、不発り」は絶縁性弾性杯ｒ１−ラを用（・た圧力
定着装置にも適用ト１能である。

以上述べたように、本発明で（ｄ、第１．第２の回転体
の少なくとも一方に導電性除電針部材を該回転体の回転
方向に対して、該導電性釘状部材の先端（１面と該導電
性針状部材の矢端部が該回転体表面に当接するよ）に配
設することによって、長期に旦ってトナーオフセットの
少ないかつ安定した紙送りが”Ｊ能な高性能な定着装置
が得られた。

【図面の簡単な説明】

第１図は不発Ｗ」の一実施例の説ＩＪＩＪ図、第２図は
本発明が適用できる電子写真複写装置の説明図、第６図
は本発明の実施例の除電効果を測定する例を示う′説明
図、氾４図はコピ一枚数に対する除電の【兄明偶１’（
ある。 １は加熱ロー　ラ、２は力１１圧リー　ラ、６はクリー
ニング部Ｕ、８仁１．春電性針状部材。 コピー収斂（牧） ＼ −が侶− → ニップ箸トか閾！巨＠（＠ＭＬ＞

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 第１．第２回転体間で未定着物を定着する装置に於いて
   、 第１．第２回転体の少なくとも一方の表面に当接する導
   電性部材を有し、該導電性部材の先端部と先端側面が該
   表面に当接していることを特徴とする定着装置。