JPS60129768A - 定着装置 - Google Patents

定着装置

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JPS60129768A
JPS60129768A JP23853783A JP23853783A JPS60129768A JP S60129768 A JPS60129768 A JP S60129768A JP 23853783 A JP23853783 A JP 23853783A JP 23853783 A JP23853783 A JP 23853783A JP S60129768 A JPS60129768 A JP S60129768A
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toner
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    • G03G15/20Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for fixing, e.g. by using heat
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    • G03G15/2014Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for fixing, e.g. by using heat using heat using contact heat
    • G03G15/2017Structural details of the fixing unit in general, e.g. cooling means, heat shielding means
    • G03G15/2025Structural details of the fixing unit in general, e.g. cooling means, heat shielding means with special means for lubricating and/or cleaning the fixing unit, e.g. applying offset preventing fluid

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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】 本発明は定着装置、特に被定着物(例えばトナー)を担
持する記録材(例えば紙)を一対の回転体(例えばロー
ラあるいは無端状ベルト)間で挾持搬送して被定着物を
記録材に定着させ、その被定着物が接する側の上記回転
体に移動可能なつニブ状の移動部材を当接させた定着装
置に関する。
この種の定着装置においてはトナー像を形成するトナー
粒子が回転体に付着するというオフセット現象が生じる
。従来、このオフセット現象を防止するために離型層(
4フツ化エチレン、シリコンゴムなど)または離型液(
例えばシリコンオイル)を回転体表面に施すものがあっ
たが、その防止効果は不十分であった。
また、特開昭55−55374号公報、特開昭55−9
8970号公報に開示されるようにトナー像に接触する
回転体に外部からトナー像と同極性のバイアス電圧を印
加するもの、トナー像と反対側、つまり、記録材の裏面
に接する回転体にトナー像と逆極性のバイアス電位を印
加するものがある。
ところがコロトロン等のコロナ帯電器でバイアス電圧を
印加した場合は、装置が大型・複雑化・コストアップす
るばかりでなく、コロナ帯電器が汚れると火花放電やリ
ークが生じ易く、信頼性、安全性に乏しいものであった
。また、/<イアスロールで印加した場合は、実際上の
効果が少なく、かつバイアスロールが汚れ易く、実用的
でなかった。さらに、高圧力で回転体を圧接させて比較
的高速度で定着を行う場合は、摩擦力が増大することに
よって荷電トナーに影響を及びす静電気力が増大するた
め、複雑な電界変化を生じ易くオフセット防止効果が不
安定となる。しかも、限られた電力の範囲内でバイアス
電圧を使用することは、帯電器、露光ランプ、加熱ヒー
タなどの他の装置に対して種々の制限を与える不都合が
あった。
本発明は上記に鑑み提案されたもので、簡単な構成でト
ナーのオフセット防止効果が安定に得られるとともにト
ナー飛散を防止して品質のよl、%定着画像が得られる
定着装置を提供することを目的とする。
本発明は、従来のオフセットを簡単な構成即ち、定着用
回転体又は定着用回転体に当接する塗布ローラや塗布ベ
ルト等の回転体に昌接して移動するウェブ状の移動部材
が、オフセット防止のための電界を定着用回転体の少な
くとも一つに形成する摩擦帯電剤を含有している構成に
特徴゛をもつ、極めて新規で進歩性に富むものである。
以下、本発明の実施例を図面について説明する。先ず、
第1図について本発明定着装置を適用すべき電子写真複
写機の1例の極〈概略構成を説明する。第1図において
、金属円筒上に感光層を設けた感光ドラム20は、−次
帯電器によって一様に正帯電され、次いで一次帯電器2
1と逆極性の帯電を与える二次帯電器22により再帯電
されると同時に、ランプ23で原画像を照射し、この光
像を光学系13を介して感光層に与える。この車によっ
て感光ドラム20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
に露光する車により、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.との摩擦帯電
により、不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。
次いでトナー像をカセット24から供給された紙等の支
持材17の裏面に、転写帯電器18により正帯電を与え
、その静電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ド2によ
り熱定着する。
ドラム20は、プレー、ドクリーニング手段19により
クリーニングされ再使用される。
第2図は上記熱定着する定着装置の1例を示す概要図で
ある。第2図において、定着ローラ1はハロゲンヒータ
等の加熱用ヒータ3を内部に有し、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。この定着
ローラ1はアルミニウム、ステンレス、同等の金属性中
空ローラ芯11の外周面にシリコンゴム、フッソゴム、
フロロシリコンゴム等の耐熱性の弾性体層、又はPTF
E、PFA等の耐熱性の樹脂層12を15〜1000ル
厚に設けたものである。
加圧ローラ2は不図示の軸受けに回転可能に支持されて
いる。このローラ2は定着ローラlに公知の加圧手段に
よって少なくとも定着時に圧接し、金属製ローラ芯2工
の外周面にシリコンゴム、フッソゴム、フロロシリコン
ゴム等の弾性体層22を比較的厚く(例えば5mm〜1
0■障程度)設けたものである。この構成は、定着ロー
ラと圧接領域を確保することを一目的としている。定着
ローラlの外周面にはサーミスタ、熱電対等の感温素子
4が接触配設され、それの検出信号を公知の制御手段(
図示せぬ)に導き、定着ローラ1の外周面の温度を(ヒ
ータ3の出力、又はその印加電圧等を制御することで)
トナー像溶融温度に保持している。
5は定着ローラ表面へ付着したオフセットトナーや紙粉
等の異物をローラ表面から除去するためのクリーニング
部であり、ノメックス(登録商標)、ヒメロン(登録商
標)等の耐熱不織布よりなり、ジメチルシリコンオイル
などの離型剤を含浸しであるクリーニングウェブ5.を
用いている。またクリーニングウェブ5.には、必ずし
も離型剤を含浸させる必要はない。
」−記クリーニングウェブ5Iはシリコンゴム、フッソ
−1’ A、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52により定710−
ラに当接している。又、このウェブ5□は、駆動を与え
られる巻取リローラ53により供給ローラ54から微量
づつその当接位置を変えるように移動し、當にクリーニ
ングウェブ5□の新しい面が定着ローラに当接する。
案内板6は未定着トナー像Tを担持する記録材P(支持
板17)をローラl、2間へ導くように−に方へ傾利し
ている。案内板7はローラl、2間を通過した記録材P
を不図示の搬送路に導くように1:方へ傾肩している。
巻付防止片8は記録材Pが定着ローラlに巻(=1 <
ことを防り卜するもので、不図示の伺#/1部材によっ
て先端部81が定着ローラ1に当接するように伺勢され
ている。
実施例では上記の定着装訪におけるクリーニングウェブ
5□に荷電制御性離型剤の一例であるアミン変性シリコ
ンオイルを含浸させたことを特徴とする。この含浸はウ
ェブ全面に施す他、第3図に示すように間欠的に施して
もよい。この場合、間隔a:含浸@bは5 : 1〜2
00:1が適当である。
ところで本発明者らは、静電気力によるトナーのオフセ
ットがローラや記録材等における表面電位に大きく依存
していることを確認した。一般にローラの表面電位は、
同軸円筒とみなした時、V= (l og(R/r)/
2πε。erJl) 拳Qで表わせる。・・・・・・ 
(1)(ここでR:ローラ外径 (Is)、r:絶縁性
表面被覆層の内径(In)、ε=8.854X 10−
”F / m、εr:比誘電率、交:絶縁性被覆の長さ
) −に記式(1)より肉J’J (R−r )が大なる程
/又は比誘電率が小さい程ローラは高電位に帯電するこ
とが判る。
図示の構成に於ては、定着ローラlの絶縁被覆層12は
比較的薄くあまり帯電しない。これに対し、加圧ローラ
2の絶縁層22が比較的厚いため、わずかな荷電制御性
離型剤の付着によって帯電し、大きな表面電位を形成す
る。従って加圧ローラの摩擦帯電極性を前記荷電制御性
離型剤でコントロールすることにより、定着ローラへの
トナーオフセットを極減させることが可能となる。
又、それに付随して、主に定着時に生じるトビチリ等の
画像乱れを防止できる。従って高画質のコピーを得るこ
とを可能とした。
図示例は記録材P上に負性帯電のトナーTを有するもの
で、ローラl、2を矢示方向に回転させると同時にクリ
ーニングウェブ5Iを矢示方向に移動させ、正の荷電制
御性離型剤5i2をウェブ51からローラlに、さらに
、ローラ1からローラ2に移行させる。これによって比
較的静電容量の小さく高電位に帯電しやすい加圧ローラ
2の、コピー紙に対する摩擦帯電極性を上記荷電制御性
離型剤でコントロールすることにより反転させ、加圧ロ
ーラ2を正の高電位に帯電させる。従って加圧ローラへ
の静電的オフセットを極減させ、かつトビチリ等の画像
乱れのない高画質のコピーを得ス一しJIζ−f&冬ス 以下木実施例の効果を具体的な数値例で示す。
第2図で定着ローラとして、肉厚7mmのアルミ芯金上
に、30gm厚のPFA被覆を施した外径E10mmの
ローラ、加圧ローラとしてステンレスの中空芯金上に肉
厚5mmの熱加硫型シリコンゴム被覆を施したローラを
用い、両ローラを全圧80kgで圧接させ、普通紙(A
3サイズ)を23枚/分(ローラ周速270mm/5e
e)のスピードで定着処理を行った。
またウェブ51に含浸する離型剤511及び、荷電制御
性#I型剤512としては、それぞれ以下のものを用い
た。
離型剤5++:25℃に於ける粘度が10.000cs
(7)ジメチルシリコンオイル(信越化学製KF9GH
)荷電制御性離型剤512 ・25℃に於ける粘度が1
200cs、アミ7当量が3,500(7ミ/ (%)
0.5%)の7ミノ変性シリコンオイル(東し 5F8
417)を上記#型剤51□と、l :100でブレン
ドしたもの。
そして、第3図に示すように、間隔a=100mm、含
浸幅b=5a++wとして周期的(断続的)にウェブ5
゜に荷電制御性離型剤51.を余浸させたものル…いた
。ウェブの送りスピードはQ、5m+a/分とした。
上記条件でA3普通紙上に1枚当り 300mgのトナ
ー画像を形成したもの(最もオフセットが生じ易い条件
)を定着させたところ、全く問題は生じなかった。
連続5万複写した時のトナーオフセット量の比較を下表
に示す。
A、(従来例)・・・ウェブ5□粘度は10 、000
csの離型剤のみ(ジメチルシリコンオイル信越化学製
KFI]B)1) B、荷電制御性離型剤のみ(アミン変性シリコンオイル
東し5F8417) C1、荷電制御性離型剤(アミン変性シリコンオイル東
し製5F8417) 51zと粘度10 、000cs
の離型剤(ジメチルシリコンオイル、信越化学業KF9
6)1) 5s+ とのブレンド比、512: 51.
 = 1:10 C2、tt 1:100 CA、 tt 1:1..000 C0、/l l:Jo、000 D、前記した周期的(断続的)含浸(KF9B)I& 
5F8417a:b”100mm:5mm) 前記の比較結果が得られる理由。
定着ローラ側から塗布しているためにツブ部でアミン変
性シリコンオイルは周面にシリコンゴムなどを有する加
圧ローラ側に、優先的に付着し−やすい傾向はあるが、
それでもなお)定着ローラ表面にもアミン変性シリコン
オイルが付着する。
このアミノ変性シリコンオイルの付着量が多過ぎると、
アミン基の活性及び帯電性により、定着ローラへのトナ
ーオフセットが増加する傾向となる。
すなわち、前記B領域では加圧ローラ表面電位は+80
00V以」二に帯電するため、トナーオフセット防止の
ための良好な電界が形成されるが、定着ローラ側にも少
量のアミノ変性シリコンオイルカく刺着しているため、
その活性により、オフセ・ントは 1/8程度である。
次にアミノ変性オイルをシリコンオイルで希釈していく
と、トナーオフセット防止のために充分な電位に加圧ロ
ーラを帯電させることができ力1つ定着ローラ表面には
オフセ−/ )に悪影響を及(yすほどのアミノ変性シ
リコンオイルかほとんどイ+1着しない状1Eを作るこ
とが■f能である。
すなわち前記C1から03領域ではトナーオフセントは
従来の一般的なシリコンオイルのみを4=f着させた場
合と比較してl/15に減少させること力(できる。
さらに希釈していくと、加圧ローラをオフセ・ン卜を良
好に防止できる電位に帯電させることカーできなくなり
、(すなわち、アミノ基の効果カニ無くなり)トナーオ
フセットは従来側に近づl、%てl、%く。
上記実験では前記C4領域でその傾向が見られ→ 上−
L−1−ふ、L、+4+111+57111ソ士I 1
1/ )+73ノ変性オイルとのブレンド液を含浸させ
る場合、特に有効なブレンド比はシリコンオイルlに対
してアミノ変性シリコンオイルを101〜103ブレン
ドした場合である。
本発明のようにウェブ中に間欠的(断続的)にアミン変
性シリコンオイルのような荷電制御性離型剤を含浸させ
た場合、トナーオフセットは更に減少して1720以下
となる。これは、加圧ローラ2に一度付着したアミノ変
性シリコンオイルはその後約2000枚もの複写する間
、加圧ローラをオフセット防止のために良好な+eon
ov以上の電位に維持する。一方、定着ローラ側へ刺着
した微量のアミン変性シリコンオイルは、通紙により間
もなく定着ローラ表面から除去されてしまうため、オフ
セットに悪影響を及ぼすことはなくなる。故に、トナー
オフセット量は1720以下に減少する。そして加圧ロ
ーラ表面に付着しているアミン変性シリコンオイルが徐
々に減少していくと、再び、新しいアミノ変性シリコン
オイルが塗布されるもので、オフセット防止効果は連続
して維持される。
また、トナーオフセットの他に、画像のトビチリ防止に
も有効である。
第4図は本発明に用いるウェブ5Oに離型剤及び荷電制
御性離型剤を含浸させるための一製法を示す。
第4図において、オイルを含浸するまえの基つニブ5O
は、テンショローラ51・52を通ってオフセット防止
液塗布部53へ搬送される。入ロカイド531は基ウェ
ブのシワを防止するため、ウェブ送り方向中央部がロー
ラ536により近く、左右両側部が遠くなるような円弧
状となている。
オフセット防止液収容容器532内のジメチルシリコン
オイル533はくみ上げローラ534からフッソゴムよ
り成る塗布ローラ535に移行し、金属より成る圧接ロ
ーラ536と塗布ローラ535とで挾持搬送されウェブ
の送りスピード、ローラ534.535の圧接力等を制
御することにより、適量のオイルをウェブ中に含浸させ
る。
また、圧接ローラ536はウェブへの加圧解除機構があ
りオイルをウェブへ含浸させたい時のみ、塗布ローラ5
35へ圧接される。
オフセット防止液塗布部53でオフセット防止液533
を含浸させたウェブ50は次いで荷電制御性離型剤塗布
部54へ搬送される。
核部54ではフェルト等の含油部材541中に含浸させ
たアミン変性シリコンオイル等の荷電制御性離型剤を、
保持部材542で保持し、軸543を回動支点として適
宜ウェブへ接離させ、ウェブ長手方向に間欠的(断続的
)に荷電制御性離型剤を含浸させる。
その後ウェブはローラ55を通って巻き取り軸56に適
宜長さに巻き取られる。
以上述べた工程におけるローラ536のウェブへの接離
、含油部材541のウェブへの接離、及び巻き取り軸へ
巻きとられるウェブの適宜長さは、カウンタ57に従っ
て1図示せぬ制御回路で行われる。また、上記含浸工程
はほんの一例であり、本発明の定着装置に適用可能ウェ
ブの製造方法は他の方法で行ってもよい。
なお、前記荷電制御性離型剤とは、離型液(代表例はシ
リコンオイル)中に帯電剤を分散又t±混合、又は化学
的に結合したもの等のほか、以下に挙げるものを含み、
さらに本発明の技術思想に類するものすべてを含む。
〈荷電制御性離型剤17!1 ) 以下には摩擦帯電系列で記録材よりも正順位1こ位1η
する荷電制御性#型剤を挙げる。荷電制御性NE型剤と
しては、 7g)ジメチルシリコンオイルのメチル基の一部をアミ
ン基に置換したもの(以下アミン変性シリコンオイルと
称す)が使用可能である。
アミン変性シリコンオイルの骨格構造の例を以下に示す
(i) Aタイプ (ii)Bタイプ ”+Y;正の整数、R′、R′;アルキル基Aタイプの
例は、商品名KF8e4.X−22−3801(共に信
越化学工業(株)製)、商品名5F8417(トーμ・
シリコーン(株)製)$がある。
又Bタイプの例は商品名KF393.KF857.KF
85’9(いずれも信越化学工業(株)製)等がある。
又アミノ変性を受けるものは、ジメチルシリコンオイル
の他にメチルフェニールシリコンオイル等の#型剤が好
適であり、木実雄側として使用Iff能である。
又、アミ7基を有するシリコンオイルとして、アミド変
性シリコン(例えばKF3935信越化学工業(株)商
品名)やシリコーンジアンミン(例えばX72:2−1
el信越化学工業(株)商品名)等を用いることができ
る。
■ 上記例の他に、シリコンオイルを以下に示すアミノ
基含有のシランカップリング剤で処理した荷電制御性離
型剤が挙げられる。
H2NCH2CH2CH25l(OCH3) 3H2N
CH2CH2CH2Si (QC2H5) 3H3 ■ H2NCH2082CH25l(OCH3) 2)12
NCONHC用7 CH2CH25i(QC)12 H
5) 3H2’ HCJ CH2NHCH2CH2CH
25i(QC)13) 3H> NCHz C)12 
N)ICl3 CH2NHCH2CN7 CH2・Si
(OCH3) 3 H5C20COCH2CH2NHIII:Hz CH2
CN75i(0・(83) 3 HS C20C:0CH2CH2NHCH2CH2NH
CH2・CH2CH2Si(OCH3) 3 Hs C20GHOGH2CH2NHCH2CH2NH
CH2会CH2NHf1:H2[;)+2 NHCH2
CH2CH25i(0CH3)H3CCHI:0CH2
(:H2NHCH2CH2NHC)12 6H7慟CH
25t(OCH3)3 82 N(Jh CH2NHG:H2ICl2 CH2
5i((11”CH3) 。
H,NCH,CH2NncH2+CH7CH75i(o
・CH3)3 (83Go) 35iCH2CH2CH2N)ICl3
覗 (’H3GO) 35iCH2CH2CH2NHCH2
H3CNHCH2CH2CH2Si (QC2H5)’
 3H2N(CH2CH2NH) 2 CH2C)12
 CH25i(0”CH3) 3 )1:i C−NHCON)103 H65l(OCH
3)3又、上記混合物のアルコキシ基が塩素原子であっ
てもよい。これらのシランカップリング剤は1aまたは
2種以上の混合系で用いられてよい。
(■ 上記の荷電制御性離型剤は、単体で用いることが
可能であるが、ジメチルシリコンオイル、メチルフェニ
ールシリコンオイル、フロロシリコンオイル等の従来か
ら一般に用いられている離型剤に上記荷電制御性離型剤
を添加したものも適用可能である。この場合、熱安定性
や粘度等の粘性を任音に濯精することが出来るのに加え
て、比較的高価なアミノ変性オイルの使用量を相対的に
誠することにより、より安価にすることも出来る。例え
ば5F8417 (アミノ当量3500/アミノ(%)
0.5、トーレシリコーンKK、製)を25℃における
粘度10.0O0csのジメチルシリコンオイルKF9
8)125°Cにおける粘度10,0OOcs (信越
化学工業(株)製)に103wt%添加した試料でも、
荷電制御性離型剤として、本発明に適用出来ることを確
認した。もちろん、添加量のド限が上記の(iQに制限
されることはなく、適当な組合せにより、さらに少量の
添加量でも荷電制御性離型剤として適用することが可能
である。
C4) さらに以下に示す構造式を持つ荷電制御剤をジ
メチルシリコンオイル等の離型剤に添加したものでも良
い。
・NCL−3(OLOA 313) ’Rはポリブテン ・0LOA 5080 〜 ・ナイロン12 一デュオミン(ライオン・アーマ−社)Rはアルキル基 争マーマンクC ■、脂肪酎耐ノエタノールアミド R−GO−NH−0H2CH2OH 例えばRとしてCIl〜CI7のラウリル酸等 II 、脂肪酸ジェタノールアミド C)I2CH20M −GO−N (H2CH,、OH 例えばRとしてC11〜C17のラウリム酸等 上述した荷電制御剤の添加量は#I型剤に対して微量で
も十分なオフセット防止効果がある。例えば、シリコー
ンオイル100重量部に対して10″A重量部程度でも
十分効果を奏する。
〈荷電制御性離型剤例2群〉 以下には摩擦帯電系列で記録材よりも負順位に位置する
荷電制御性l11I型剤を挙げる。
■ ハロゲン化物変性シリコーンオイルのようにハロゲ
ン元素基を有するシリコーンオイルが適しており、中で
も塩素原子を有するものが好適である。この例において
もシリコーンオイルに限らず変性を受けるものはジメチ
ルシリコーンオイル、フロロシリコーンオイル、メチル
フェニールシリコーンオイル等を用いて良い。
■ その他、シリコーンオイルにフッ素系界面活性剤を
添加したものがある。
■ さらに、フロロシリコーンオイルは負性帯電剤とし
て有効であり、これをシリコーンオイル中に添加したも
のでも良い。
これらオフ上−2卜防止効果を奏する電界形成に使用す
る例としては、トナー像に接する側のローラ表面が樹脂
材で、加圧用回転体表面がゴム材である場合に以下のよ
うに用いれば良い。
前記第2図構成でトナーが負極性の場合、つニブ中に〈
荷電制御性離型剤節iiv>のものから少なくとも一つ
を含有させれば良い。又、同様にトナーが正極性の場合
、ウェブ中に〈荷電制御性離型剤第2群〉のものから少
なくとも一つを含有させれば良い。
又、他の構成の場合に留意する点は、トナーの極性に対
して、トナーと同極性にする回転体とし−てはトナーと
接する側、トナーと逆極性にする回転体としては、トナ
ーと直接後しないで記録材と接する側、の夫々の回転体
とすることである。
以上詳述したように本発明によれば、未定着トナー像を
担持する記録材を挾持搬送する一対の回転体に荷電制御
性離型剤を付着させ、上記記録材の裏面の回転体表面を
上記未定着トナー像の(t) Nと逆極性の電位に摩擦
帯電させるものであるから、トナーオフセットや画像の
飛び散りを防止して長期に亘って品質の良好な画像が得
られる。また、荷電制御性離型剤の付着手段として、上
記未定着トナー像と接する回転体の移動部材を利用する
ものであるから、特別な付着手段を設ける必要がない等
の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明定着装置を適用すべき電子写真複写機の
1例を示す概略図、第2図はその定着装置の正面図、第
3図はクリーニングウェブの斜視図、第4図はそのクリ
ーニングウェブの製造装置の1例を示す正面図である。 l、2は回転体、5(50)はクリーニングウェブ、5
,1は離型剤、512は荷電制御性離型剤、Tは未定着
トナー像、Pは記録材。 第3図 第1図 第2図

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)所定極性の被定着物を担持する記録材を、一対の
    回転体間で挾持搬送して被定着物を記録材に定着させ、
    その被定着物が接する側の上記回転体に移動可能なウェ
    ブ状の移動部材を当接させた定着装置において、上記被
    定着物を上記記録材に刺着させる電界を上記回転体に形
    成するための摩擦帯電剤を上記移動部材に含有させたこ
    とを特徴とする定着装置。
  2. (2) j7.記移動部材は摩擦帯電剤を間欠的に含有
    するクリーニング部材である特許請求の範囲 (1)頃
    記載の定着装置。
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