JPS63173085A - 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】 産業上の利用分野 本発明は電子複写機をはじめとするプリンター、ファク
シミリなどの画像出力装置において、特に画質、保存性
に重大な影響を及ぼす定着装置に関するものである。

従来の技術 従来のこの種定着装置はオフィスオートメーションなど
の画像文字の出力ｎ器に用いられており、複写用紙など
へ画像を最終的に固定−リ°るものである。定着装置は
複写用紙の物性や秤類に大きく影響を受け、画質を左右
する。この原因として定着装置は熱、圧力などを利用し
て画像を固定するという理由の他、各種ローラ間を複写
用紙が通過するときに生じる摩擦や、静電気力を利用し
ての画像転写、複写用紙搬送手段による複写用紙の帯電
による影響を大きく受けることなどが挙げられる。

今後、カラー化への対応を考慮すると、信頼性の向上や
高画質への要求が益々晶まり、定着装置への負担も大き
くなると考えられる。

以下、第３図に基づき従来の定着装置の一例について説
明する。第３図は定Ｃ装置を備えた従来の複写機の一例
を示し、図において１は第３図矢印方向に回転する感光
体ドラムで、この感光体ドラム１の表面には光＃電層を
有し、光導電層を支持する導電層は接地されている。こ
の感光体ドラム１の上部には感光体帯電器２と露光装置
３が設けられているとともに、この感光体ドラム１の側
部には現像装置ｉｔ４が設けられ、このｌａ像装置４の
下方には複写用紙５を感光体ドラム１に送り込むための
複写用紙供給装置６が設けられている。また、前記感光
体ドラム１の下方には転写用帯電器７と除霜分離帯電器
８が並設されている。９は感光体ドラム１を通過した複
写用紙５を加圧ローラ１０と熱０−ラ１１とで構成され
る定着装置に送り込むための搬送ベルトで、この搬送ベ
ルト９の終端部と前記定着装置との間には給紙ガイド板
１２が設けられている。なお、前記加圧ローラ１０は導
体性物質からなる芯棒１０ａの周囲にゴム部材１０ｂを
巻き付けて構成され、熱ローラ１１は金属製で内部が中
空状に形成されて、熱源としてランプ１１ａが内蔵され
ており、両ローラ１０．　ｉｔは互いに圧接している。

１３は加圧ローラ１０と熱ローラ１１との間から出た複
写用紙５を排出するための排紙ガイド板である。１４お
よび１５は前記加圧ローラ１０および熱ローラ１１の排
紙側の部分に対してそれぞれの先端が近接して設けられ
た分離爪および巻き込み防止爪である。さらに１６およ
び１７はクリーニングローラおよび感光体クリーニング
装置で、クリーニングローラ１６は加圧ローラ１０の表
面の汚れを除去し、感光体クリーニング装置１７は感光
体ドラム１の表面に残存するトナーを除去する。

上記構成において動作を説明すると、まず感光体帯電器
２により感光体ドラム１の表面上に均一に正帯電を施す
。感光体帯電器２により感光体ドラム１の表面に一様に
帯電した後、感光体ドラム１の表面に露光Ｖｔｌ１ｆ３
により露光を施し、光による電荷パターンを形成する。

その後、現像装置４により直径約１０ｕ１１位の負帯電
トナーを用いて前記電荷パターンに応じて感光体ドラム
１の表面にトナーを転写させる。これにより正電荷と負
電荷の静電気的な引き合いを起こし、潜会を順縁化する
ことになる。トナーは充分に帯電しかつ熱可塑性である
必要があり、多くは高分子ポリマーが使用されている。

前述のように顕像化した後、複写用紙供給装＠６より供
給された複写用紙５を像担持体である感光体ドラム１に
押し当て、複写用紙５の背後より転写用帯電器７で正放
電させ、感光体ドラム１の表面上のトナーを複写用紙５
に転写させる。このとき、トナーを感光体ドラム１より
引き離して複写用紙５に転写させるために、感光体ドラ
ム１とトナーとの静電気的な引き合いに打ち勝つだけの
電界を作用させ、複写用紙５を帯電させて電界を作り出
している。負帯電のトナーを複写用紙５に転写させるに
は前記転写用帯電器７により複写用紙５を正に帯電させ
れば良く、この帯電の段階では帯電した複写用紙５とト
ナーとが引き合うと同時に複写用紙５は感光体ドラム１
に静電吸着する。これは感光体ドラム１には接地された
導電層があるためで、この静電吸着力から複写用紙５を
解放するためには、転写後において除雪分離帯電Ｗ８に
交流の高圧を印加し、交流放電させて複写用紙５および
トナーを除電する。これはあくまでトナーが転写された
複写用紙５を感光体ドラム１から分離することが目的で
あり、完全に複写用紙５およびトナーは静電気的に中性
状態になったわけではない。感光体ドラム１から分離さ
れた複写用紙５は搬送ベルト９にて定着装置の側に搬送
され、給紙ガイド板１２を介して加圧ローラ１０と熱ロ
ーラ１１とのＩＩに導かれる。熱ロー５１１−は前述の
ように内部に熱源としてランプ１１ａを有し、複写用紙
５の上のトナーを加熱し溶融する。

これによりトナーを複写用紙５の上に定着させる。

トナ一定着後の複写用紙５は前記巻き込み防止爪１４お
よび分離爪１５の作用により熱ローラ１１および加圧ロ
ーラ１０から分離されて排紙ガイド板１３の上を通って
排出される。

発明が解決しようとする問題点 このような従来の複写機の定着装置では、加圧ローラ１
０と熱ローラ１１を圧接させ、熱ローラ１１を加熱して
複写用紙５の上のトナーを溶融させる関係上、以下に示
すような問題点があった。

１）複写用紙５の上のトナーは除電分離帯電器８の作用
により除電されているとはいえ、元々トナーの持つ電荷
量や周辺の温度や湿度、空気の流れなどの環境などの違
いから定着される時点でトナーの帯電状態は複写用紙毎
に異なっている。このように複写用紙５の上である程度
帯電したトナーが表面がゴムからなる加圧ローラ１０と
表面が金属からなる熱ローラ１１との間で溶融されて定
着されるわけであるが、各ローラ１Ｇ、　１１の互いに
圧接する力と熱の作用、また加圧Ｏ−ラ１０のゴムは帯
電しやすい物質であることにより、電気的に大きな変化
を受け、トナーは複写用紙５の上で飛散することがある
。

２）前記１）に記載の問題に関連するが、複写用紙５自
身の帯電性も複写用紙５の上のトナ、−の飛散に影響す
る。特に複写用紙５は種類も多く、また湿度の影響を受
は易いので、除電したところで複写用紙５自身の帯電は
極めて流動的であり、一様ではない。こうした複写用紙
５の帯電の影響を加圧ローラ１０は敏感に受け、先にも
述べたトナーの飛散を引き起こす。

３）たとえば、加圧ローラ１０の芯棒１０ａを構成する
導体性物質が接地されていない場合、帯電した物質が近
づくことにより分極を起こし、この場合、帯電した物質
を除電することは難しい。また、導体性物質が接地され
ている場合は、帯電した物質の持つ電荷と反対極性の電
荷が接地面から移入し、急激な電界変化をもたらす。こ
れがトナー飛散の原因となったり、除電させるのに時間
を要するという問題がある。

４）前記３）の記載の問題に関連するが、除電、帯電は
あくまで２者が接触する時点で生ずるものであり、当然
接触時の接触１ｇ１１壁の問題を含んでいる。したがっ
て複写用紙のような極めて抵抗の高い物質と導体性物質
との間では電荷の移動が起こりにくく除電が難しいもの
と考えられる。

５）熱ローラ１１は熱の良好な伝導体である必要がある
ため、その材料として金属が多く使用される。複写用紙
５およびトナーは前述のように帯電していると静電気的
に大容量である金属に静電吸着する。この吸着により、
複写用紙５が熱ローラ１１に巻き付いたり、またトナー
が熱ローラ１１に吸Ｃして複写用紙５を汚したりづると
いう問題がある。

６）加圧ローラ１０は表面がゴム部材１０ｂ　、たとえ
ばシリコーンゴムなどの比較的ソフトなゴム物質で作ら
れることが多く、この表面のゴム部４４１０ｂは熱ロー
ラ１１を構成する金属などとの接触により極めて高い帯
電を示す。この帯電により、電気的に中性である複写用
紙５を静電吸着させたり、また帯電している複写用紙５
との相乗効果により複写用紙５を吸着させたり、あるい
は複写用紙５との帯電系列の差から生じる帯電の影響で
加圧ローラ１０に複写用紙が巻き付き、分離不良を起こ
す。

７）そこで、現状では前記５）、６）に記載の問題に対
処するために、トナーによる加圧ローラ１０の汚れをク
リーニングローラ１６を設けて防いだり、巻き込み防止
爪１５や分離爪１４を設けて熱ローラ１１や加圧ローラ
１０からの複写用紙５の分離を助けているが、クリーニ
ングローラ１６および分離爪１４は加圧ローラ１０に接
し、巻き込み防止爪１５は熱ローラ１１に接しているの
で、加圧ローラ１０および熱ローラ１１の１１１を早め
るばかりでなく、ときには巻き込み防止爪１５や分離爪
１４への複写用紙５の食い込みを起こしてｉ！置全全体
しての通紙性を低下させるなどの問題点を有していた。

本発明はこのような問題点を解決するもので、加圧ロー
ラの帯電を抑えて複写用紙上のトナーの飛散を防止し、
安定した画像が得られるようにし、かつ各０−ラに対す
る複写用紙の巻き付きやトナーの付着を防止して従来の
ような巻き込み防止爪や分離爪、クリーニングローラな
どを不要にして構成簡単な定着装置を提供することを目
的とするものである。

問題点を解決するための手段 この問題点を解決するために本発明は、導体性を有する
芯棒の周囲に、フェノール樹脂を含浸させた木綿布の層
とカーボン繊維の層とゴム部材の層を設けて加圧ローラ
を構成し、この加圧ローラに圧接される他方のローラを
備えてこれら両Ｏ−ラ間に未定着の複写用紙を通過させ
るように構成し、前記加圧ローラと他方のローラの少な
くとも一方を加熱する加熱手段を具備したものである。

作用 この構成により、フェノール樹脂含浸の木綿布とシーン
１；ン４１Ｍの層で加圧ローラ自身の帯電が抑えられ、
複写用紙およびトナーがある程度電荷を帯びて帯電して
いても、複写用紙上のトナーは飛散することがない。ま
た、加圧ローラが回転すると軸受との間のＩＩＩ！によ
り加圧ローラの表面電位が上がり、また加圧ローラが複
写用紙に接触すると加圧ローラの表面電位がさらに上が
るが、前記フェノール樹脂含浸の木綿布とカーボンａｍ
の作用により除電効果が得られ、安定した画像をｑるこ
とができる。特に木綿布は全体に毛羽立ちを有し、この
毛羽立ち部分で自己欣電の作用を行ない、加圧ローラの
除霜効果を向上させることができる。

また、カーボン繊維は加圧ローラと複写用紙が接触する
ときの電荷移動を助長して加圧ローラの除電効果を向上
させることができるとともに、木綿布に含浸されている
フェノール樹脂の抵抗を補正することができる。また、
木綿布にフェノール樹脂を含浸させることにより木綿布
の内部の空気を追い出し、加圧ローラの完成度を向上さ
せることができる。さらに、前述のように帯電が抑えら
れている加圧ローラを複写用紙が通過することにより、
複写用紙およびトナーが加圧ローラや他方のローラに静
電吸着するのを防止され、従来のような巻き込み防止爪
や分離爪ならびにクリーニングローラなどが不要となり
、構成を簡略化できる。

実施例 以下、本発明の一実施例について、図面に基づいて説明
する。

定着８ｆｆｉを分解状態で示す第１図および加圧ローラ
と熱ローラを拡大した断面で示す第２図において、２１
はアルミニウムにより円管状に作られた熱ローラで、こ
の熱Ｏ−ラ２１の表面にトナーの離型性を上げるために
フッ素系の樹脂が塗布されている。また、この熱ローラ
２１はランプ２２が内蔵されて加熱されるようになって
いる。２３は加圧ローうで、導体性物質たとえばアルミ
ニウムで作られた芯棒２４の周囲をフェノール樹脂を含
浸した木綿布２５で被覆し、この木綿布２５の周囲をカ
ーボンの長鎖を有するカーボン繊ｌｌ２Ｇで被覆し、さ
らにこのカーボン繊維２６の周囲をゴム部材２７で被覆
して構成されている。前記ゴム部材２７はたとえばシリ
コーンゴムで作られており、加圧力、熱容量などを考え
て硬度やゴム厚が決定される。そしてこれら熱ローラ２
１および加圧ローラ２３は互いに圧接状態で回転し得る
ように構成されている。

ところで第１図に示すように前記熱ローラ２１は軸受２
８によって回転可能に支持されて軸芯方向の一端側に設
けた駆動ギｒ２９を介して回転させられるようになって
いる。また、前記加圧ローラ２３は中心の芯棒２４が軸
受３０によって支持されて回転可能となっている。

なお、図中３１は熱ローラ２１と加圧ローラ２３との間
に複写用紙（図示せず）を導くための給紙ガイド板、３
２および３３は熱ローラ２１と加圧ローラ２３との間を
通過した複写用紙を排出するための排紙ガイド板および
排紙ローラである。３４は加圧ローラ２３の軸芯方向の
一端側に芯棒２４に電気的に導通するように設けた接地
板で、加圧ローラ２３が回転して軸受３０との間に生じ
る摩擦による帯電を逃がすようになっている。

次に上記構成の定着装置の動作について説明でる。転写
を終えトナーを乗せた複写用紙は搬送されて給紙ガイド
板３１の上を通り、熱ローラ２１と加圧ローラ２３との
間の圧接部に挿入される。熱ローラ２１はランプ２２に
より加熱され、複写用紙上のトナーを溶融する。複写用
紙およびトナーは従来例で述べたようにある程度電荷を
帯びて帯電しているが、加圧Ｏ−ラ２３は内部のフェノ
ール樹脂含浸の木綿布２５やカーボン繊維２６の作用に
より帯電が抑えられているので複写用紙上のトナーは飛
散することがない。前記従来例で述べた加圧ローうであ
ればそれ自身の回転による加圧ローラ軸受との間の摩擦
によりかなり帯電し、加圧ローラの表面電位は一ト２〜
＋３ＫＶに達する。さらに加圧ローラが複写用紙に接触
すると、加圧ローラの表面電位は＋８ＫＶにも達する。

本発明実施例に用いられる加圧ローラ２３に複写用紙が
接触した状態で加圧ローラ２３の表面電位を測定した場
合、約＋１ＫＶであり、除霜効果が極めて高いことが分
かる。

この除電効果が得られる背景には、加圧ローラ２３の内
部に設けたフェノール１ＭＩＩｆｌｉｉ含浸の木綿布２
５やカーボン４Ｉ雑２６の作用が挙げられる。これらフ
ェノール樹脂含浸の木綿布２５やカーボンｌａＭ２Ｂは
表面のゴム部材２１の帯Ｔｉ電荷を漏洩させる働きをし
ているものと考えられる。導電気としての所謂、電カニ
学的観点に立てば、抵抗体の挿入ということで回路上の
抵抗は上がる。しかしながら、ここで静電抵抗という概
念を取り入れると、静電荷に対するその漏洩原理が理解
できる。この概念は第６回静電気学会全国大会（２Ｐ−
０６）昭和５７年の講演の中で述べられており、その本
文を引用すると「帯電した絶縁物を接地した金属板上に
位置させて後、この絶縁物を再度金属板と分離した場合
、絶縁物から電荷はほとんど消滅していない。

次に、完全に乾燥していない木綿布を金属板上におき、
その上に帯電した絶縁物をおき、その後、絶縁物を木綿
布と分離して測定すると電荷はほとんど消滅している。

」とある。すなわち、電カニ学的観点に立てば、木綿布
が挿入されることにより回路上の抵抗は上がるが、静電
気現象としては低抵抗になる。この静電抵抗と電カニ学
的な抵抗は厳密な意味での対応はなされていないが、お
およそ電カニ学上の抵抗で１０８〜１０＠Ω・１程度に
相当すると言われる。この抵抗は本発明実施例に用いた
加圧ローラ２３に設けた木綿布２５の抵抗と一致し、実
際、前述の表面電位の測定からも効果が確認された。電
位の測定は必ずしも対象物の電荷の量と比例するもので
はないが、測定対象物の周辺を同一にすることにより比
較が可能である。なお、前記木綿布２５は全体に毛羽立
ちを有し、この毛羽立ち部分で自己放電の作用を行ない
、加圧ローラ２３の除電効果を向上させることができる
。この木綿布２５にフェノール樹脂を含浸させる理由と
しては、木綿布２５の中に空隙があると加圧ローラ２３
の完成度を低下させる原因となり、フェノール樹脂によ
って木綿布２５の内部の空気を追い出すためである。ま
た、前記カーボン４１維２６は加圧ローラ２３と複写用
紙が接触するときの電荷移動を助長して、加圧ローラ２
３の除電効果を高めるとともに、前記フェノール樹脂の
抵抗は１０″Ω・傷を中心として±２桁ぐらいの誤差を
持っているがためにこれを１０”Ω・ａ近傍に補正する
役目を行なう。さらに、カーボン繊維２６として前述の
よう′にカーボンの長鎖を有するものを用い、これを帯
電体の形成する電界中に入れると、自己放電作用を生じ
、除電効果をより一層高めることができる。

以上のように本実施例によれば、加圧Ｏ−ラ２３にフェ
ノール樹脂含浸の木綿布２５やカーボン繊維２６を設け
ることにより、複写用紙上のトナーを定着する際のトナ
ー飛散を防止することができる。

ところで以上述べた実施例では芯棒２４の外側にフェノ
ール樹脂含浸の木綿布２５、カーボン４１ｉ１２６、ゴ
ム部材２７の層を順番に設けているが、その順番は特に
限定されるものではなく、芯ｎ２４の外側からカーボン
繊維２６、木綿布２５、ゴム部材２７あるいはゴム部材
２７、カーボン繊維２６、木綿布２５あるいはゴム部材
２７、木綿布２５、カーボン繊維２６というように順番
を適宜変えることが可能で、さらには木綿布２５とカー
ボン４ｍ１１２６との間にゴム部材２７を位置させるこ
ともできる。

また、木綿布２５またはカーボン繊維２６を加圧ローラ
２３の一番外側に設けることにより、この木綿布２５ま
たはカーボンａｉｌｆ２６に複写用紙が接づるので、複
写用紙の除雪も積極的に行なえるという効果が得られる
。

ところで上記実施例では熱ローラ２１の側を加熱するよ
うにしたが、加圧ローラ２３の側を加熱するようにして
も良く、あるいは両方のローラ２１．２３を加熱するよ
うにしても良い。

発明の効果 以上のように本発明によれば、加圧ローラに設けたフェ
ノール樹脂含浸の木綿布とカーボン繊維の層により加圧
ローラ自身の帯電が抑えられているので、複写用紙およ
びトナーがある程度電荷を帯びて帯電していても、複写
用紙上のトナーは飛散することがない。また、加圧ロー
ラが回転すると軸受との間の摩擦により加圧ローラの表
面電位が上がり、また加圧ローラが複写用紙に接触する
と加圧ローラの表面電位がさらに上がるが、前記フェノ
ール樹脂含浸の木綿布とカーボン４１雑の作用により除
電効果が得られ、安定した画像をｑることができる。特
に木綿布は全体に毛羽立ちを有し、この毛羽立ち部分で
自己放電の作用を行ない、加圧ローラの除電効果を向上
させることができる。

また、カーボンａｎは加圧ローラと複写用紙が接触する
ときの電荷移動を助長して加圧ローラの除電効果を向上
させることができるとともに、木綿布に含浸されている
フェノール樹脂の抵抗を補正することができる。また、
木綿布にフェノール樹脂を含浸させることにより木綿布
の内部の空気を追い出し、加圧ローラの完成度を向上さ
せることができる。さらに、本発明によれば前述のよう
に帯電が抑えられている加圧ローラを複写用紙が通過す
ることにより、複写用紙およびトナーが加圧ローラや他
方のローラに静電強者するのを防止され、従来のような
巻き込み防止爪や分離爪ならびにクリーニングローラな
どが不要となり、構成を簡略化できる。

【図面の簡単な説明】 第１図および第２図は本発明の一実施例を示すもので、
第１図は定着装置の分解斜視図、第２図は定着＠置を構
成する加圧ローラと熱ローラの拡大縦断面図、ｆｎａ図
は従来から知られている複写機の一例を示す概略縦断面
図である。 ２１・・・熱ローラ、２２・・・ランプ、２３・・・加
圧ローラ、２４・・・芯棒、２５・・・木綿布、２６・
・・カーボン４Ｉｉ雑、２７・・・ゴム部材。 代理人　　　森　　本　　義　　弘 第２図 ３２ｔ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、導体性を有する芯棒の周囲に、フェノール樹脂を含
   浸させた木綿布の層とカーボン繊維の層とゴム部材の層
   を設けて加圧ローラを構成し、この加圧ローラに圧接さ
   れる他方のローラを備えてこれら両ローラ間に未定着の
   複写用紙を通過させるように構成し、前記加圧ローラと
   他方のローラの少なくとも一方を加熱する加熱手段を具
   備した定着装置。 ２、芯棒の周囲にフェノール樹脂含浸の木綿布の層を設
   け、この木綿布の層の周囲にカーボン繊維の層を設け、
   このカーボン繊維の層の周囲にゴム部材の層を設けて加
   圧ローラを構成した特許請求の範囲第１項記載の定着装
   置。