JPS63289572A - 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】 〔発明の産業上の利用分野〕 本発明は、静電的に形成された未定着画像を熱や圧力等
により定着する定着装置に関する。特には、一対の回転
体間に未定着画像を支持する支持材を通すことにより未
定着画像の定着を行なう定着装置に関する。

〔従来技術〕

従来電子写真複写機等の画像形成装置において、トナー
像を紙などに定着する工程に関しては種々の方法や装置
が開発されている。現在量も一般的な方法は熱と圧力を
同時に適用するいわゆる熱ロール定着方式であり、これ
はトナー像を担持している受像シートを加熱されたロー
ラーと接触させてトナー像を受像シートに定着させる方
法である。

しかしながら、このような定着方式を利用するといわゆ
るオフセット等のトラブルを生じ易い。オフセットは受
像シートに担持されたトナー像の一部がローラー表面に
転移するという好ましくない現象であり、熱ロール定着
方式を開発する上での大きな問題である。現在一般に用
いられている熱ロール定着器ではトナー像と接触するロ
ーラーは通常、離型性のよいシリコンゴムもしくはフッ
素系樹脂によって少な（とも表面層が形成されているが
、その表面にオフセット防止のため及びローラー表面の
疲労を防止するためにシリコンオイルのような離型性の
浦を塗布する方式が多い。しかしながら浦を塗布する方
式では、油塗布系を設けることにより定着装置が複雑に
なること及び油の蒸発により使用者に不快感を与えるこ
と等の問題がある。それゆえ、油塗布によってオフセッ
トを防止せんとする方向は好ましくな（、むしろ定着温
度領域の広い耐オフセット性の良好なトナーの開発が望
まれているのが現状である。

確かに熱ロール定着方式の開発において、材料的に限定
されたロール材質及び離型性油に過度の離型性を求める
ことは定着システム設計上適当ではなく、むしろ現像特
性とのバランスを保ちつつオフセットフリーのトナーを
開発することの方が、安価でコンパクトな定着装置を作
る上では重要である。

従来より、オフセットフリーのトナーを開発するための
重要なポイントとして、トナー溶融時の粘性・離型性が
あげられる。

すなわち、トナーが溶融時温度変化に対して粘度の変化
が少なくかつ適当な粘度を有しており、さらに熱ロール
に対して離型性を有するようにトナー組成を設計するこ
とが重要である。

これらは−言で言えば、トナーの熱的物理的性質の問題
である。

〔発明が解決する問題点〕

しかしながら本発明者は、トナーの熱的物理的性質のみ
では説明できない次のような現象を見い出した。

スチレン−メタクリル酸ブチル共重合体１００重量部、
低分子量ポリプロピレン１０重量部、カーボンブラック
６重量部から成るトナーを作成する。このトナーをキャ
リアー鉄粉と混合して負荷電性トナーとし、正性潜像を
現像して普通紙に転写する。得られる未定着画像をＮと
する。また、同一のトナーを表面コートしたキャリアー
鉄粉と混合して正荷電性トナーとし、負性潜像を現像し
て普通紙に転写する。得られる未定着画像をＰとする。

次いで、表面がポリテトラフルオロエチレンで被覆され
、内部にハロゲンランプを有する定着ローラーと表面が
シリコンゴムで被覆された加圧ローラーとを有する定着
器を用いて、画像Ｎ、　Ｐの定着テストを行った。結果
は以下の表−１の通りであった。

表−１ Ａ：定着性　　　　Ｂ：耐オフセット性○：良　　　△
：やや良　　　Ｘ：不良また定着テストに用いた普通紙
を定着器に通すと普通紙は正に帯電し、普通紙に対して
２本のローラー共負に帯電する。この事実と上記の定着
テストの結果とを考え合わせて、本発明者は次のように
推察している。すなわち、帯電実験の結果定着時転写紙
は正に帯電しているのであるから、画像上のトナーが正
に帯電したトナーであると、トナーは紙から離れて定着
ローラーへ転移する方向の電気的な力を受け、紙とは密
着しずらくなりローラーへオフセットし易（なる。逆に
画像上のトナーが負に帯電したトナーであると紙と密着
し易くなりオフセットしずらくなる。

それゆえ、画像Ｎは定着性、耐オフセツト性双方に優れ
ているが、画像Ｐは同じトナーを用いるにもかかわらず
定着性、耐オフセット性が劣っているのである。表−１
において、画像Ｐは低い温度（１５０℃〜１７０℃）に
おいてオフセット性が劣ることに注意されたい。定着ロ
ーラーの温度が高ければ（１９０°Ｃ〜２２０℃）トナ
ーは十分に溶融して紙と密着するので、電気力の影響受
けにくくなると考えられる。

このように、トナー、ローラー等の静電気力がオフセッ
トに大きく影響していると考えられる。

本発明は、この静電気力によるオフセットの問題を解決
するものである。

〔問題点を解決するための手段〕

上記問題点を解決する本発明は、第１及び第２の回転体
間に未定着画像を支持する支持材を通すことにより未定
着画像の定着を行なう定着装置において、上記第１及び
第２の回転体の基材間に電位差が与えられていることを
特徴とするものである。

〔発明の実施例〕

以下の説明において、電気的負性潜像とは現像電極に対
して電位的に負である潜像を意味し、負電荷を有する潜
像はもちろん、正電荷を有する潜像であっても反転現像
を行なう場合には本発明に包含される。

上記電気的負性潜像等を形成する工程としては、例えば
、酸化亜鉛感光体、各種有機光導電体等のＮ型光導電体
に負電荷を付与し像露光して形成するカールソン法、絶
縁層−Ｐ型光導電体−導電性基板の３層を有する感光体
を負帯電し、像露光と同時に正帯電もしくはＡＣ除電、
さらに全面露光を行なって形成するＮＰ法など周知の方
法力１ある。

電気的負性潜像を現像する方法としては、例えば、米国
特許第２，８７４，０６３号明細書に記載されている磁
気ブラシ法、同第２，２２１，７７６号明細書に記載さ
れているカスケード現像法、特開昭５４−４２１；４１
号、特開昭に記載されている絶縁性磁性トナーを用いる
方法、パウダークラウド法、インプレッション法、高抵
抗の磁性トナーを用いる方法などがある。

以下の実施例で使用する加熱された少なくとも１対のロ
ーラー間を通過せしめて、トナー像をトナー支持体に定
着するものとしては、例えば、内部に熱源を有する表面
がフッ素系樹脂ないしシリコーンゴムで被覆された定着
ローラーと必要に応じて内部に熱源を有するフッ素系樹
脂ないしシリコーンゴムで被覆された加圧ローラーとを
ほぼ互いに平行に設けて配置し、両ローラー間におよそ
０．０１〜１０　Ｋ　ｇ　／　ｃ　ｍ程度の線圧を印加
して、両ローラー間を通過する画像を熱定着する方法が
ある。この工程においては、必要に応じて熱エネルギー
を供給するためのローラー、オフセットしたトナーを除
（ためのクリーナー、オイルを塗布するだめの手段等を
設けても良い。また、必要に応じて潜像保持体上の現像
画像を転写部材上に転写する工程を有するが、そのため
にコロナ転写方式、バイアスロール転写方式、磁気転写
方式などを用いることができる。この場合、通常潜像保
持体上の残余のトナーをクリーニングする必要があるが
、そのためにはブレードクリーニング方式、ファーブラ
シクリーニング方式、磁気ブラシクリーニング方式など
を用いることができる。上記電気的負性潜像を現像する
ためのトナーとしては、熱ロール定着に適した比較的分
子量分布の広いスチレン系重合体、アクリル系重合体、
ポリエステル、エポキシ樹脂、ポリアミドなどの重合体
を結着樹脂とし、着色剤として、カーボンブラック、鉄
黒、グラファイト、ニグロシン、群青フタロシアニンブ
ルー。

ベンジジンイエロー、ハンザイエロー、キナクリドン金
属錯塩染料、各種レーキ顔料などを用いれば良い。さら
に必要に応じて正荷電制御・凝集防止・離型性向上等の
目的のために、ニグロシン置換された４級アンモニウム
塩、ジメチルアミノエチルメタクリレート重合体、ビニ
ルピリジン重合体。

アクリルアミド重合体、塩基性染料及びそのレーキ、コ
ロイド状シリカ、低分子量ポリエチレン。

低分子量ポリプロピレン、ビスアマイド、高級脂肪酸及
びその金属塩などを添加しても良い。

また、上記説明したトナーを磁性トナーとするには、強
磁性の元素及びこれらを含む合金、化合物などであり、
マグネタイト、ヘマタイト、フェライトなどの鉄、コバ
ルト、ニッケル、マンカンなどの合金や化合物、その他
の強磁性合金など従来より磁性材料として知られている
物質などを添加すれば良い。さらに必要に応じて鉄粉、
ガラスピーズ、ニッケル粉、フェライト粉などのキャリ
アー粒子と混合されて、電気的潜像の現像剤として用い
ても良く、また粉体の自由流動性改良等の目的でコロイ
ド状シリカ微粉末やトナー固着防止のために酸化セリウ
ムなどの研摩剤を添加しても良い。

以下実施例を以って本発明を詳述するが、もちろん本発
明がこれに限定されるものではない。

第１図は本発明に係る定着装置が適用可能な複写装置又
は記録装置の一実施形態を示す。

１は酸化亜鉛感光体であり、酸化亜鉛−バインダ一層と
アースされた導電性基体とから成り、矢印の方向に定速
回転する（ここでは線速１００　ｍ　ｍ／　ｓ　ｅ　ｃ
　）。２は周知の帯電装置であり、−７ＫＶの負極性コ
ロナを放電し、感光体１上に負電荷を付与する。３は原
稿像、又は光像、あるいは画像信号により変調された光
ビーム等を投影する光像照射装置であり、これにより感
光体ｌ上に負性潜像を形成する。形成された負性潜像は
現像装置４を用いて現像される。現像装置中のトナー４
ａは、スチレン−メタクリル酸ブチル共重合体１００重
量部、１４０°Ｃにおける溶融粘度が２８０ｃｐｓのポ
リプロピレン、ニグロシン染料２重量部、磁性粉６０重
量部、コロイダルシリカ２重量部から成る正荷電性磁性
トナーであり、内部に固定された磁石４Ｃを有するＳＵ
Ｓ製の現像スリーブ４ｂが矢印の方向に感光体１とほぼ
同じ線速で回転することによつて、２５０μに設定され
た鉄製ブレード４ｄとスリーブ４ｂの間隙を通過してス
リーブ４ｂ上にコートされる。

コートされたトナーは感光体１とスリーブ４ｂとの最小
間隙部において潜像のパターンに応じてスリーブ４ｂか
ら感光体ｌへと転移する。ここで、スリーブ４ｂと感光
体ｌとの間隙は２５０μに設定されており、スリーブ４
ｂには一１５０Ｖの直流バイアス、１．２ＫＨｚ、１．
５ＫＶの交流バイアスが印加されている。続いて、感光
体１上の正帯電したトナー像は−７Ｋ　Ｖの帯電装置６
によって転写紙７上に転写される。次いで、定着装置９
によって定着される。

一方、感光体１上の転写されなかった残余のトナーはク
リーナー８によって感光体１上より除去される。

第２図は本発明の実施例の定着装置の断面図である。

転写紙７の未定着の画像面に接触するローラーは、ロー
ラーの基材たる鉄製の芯金９ａと、芯金９ａの内部にハ
ロゲンランプを有し、またローラー表面にはポリテトラ
フルオロエチレンの被覆層９Ｃを有する。

また、転写紙７の未定着の画像面の裏面に接触するロー
ラーは、内部が中空のローラーの基材たる鉄製の芯金９
ｄと、この芯金９ｄに被覆されたシリコンゴムからなる
被覆層９ｅとを有する。

この定着ローラー間、特に芯金９ａ、９ｄ間に未定着画
像と接しない側のローラーが未定着画像と接する側のロ
ーラーに対して電気的に負となるようにバイアス電圧９
ｇを印加することにより両ローラー間に電位差を付与し
である。

即ち、この電位差により、正荷電性のトナーは電気的に
負の方向、即ち、未定着画像と接しない側のローラーの
方に引かれるためオフセットが軽減乃至無くなる。

実際に得られた画像は鮮明で、又オフセットは観察され
なかった。これに対してバイアス電圧９ｇを印加しない
ことを除いては上記と同様に行なったところ、オフセッ
トが見られた。

上記実施例では、加熱された少な（とも１対の定着ロー
ラーのうち画像面と接触するローラーと、画像面と接触
しないローラー間に電位差を付与、特に画像面と接触し
ないローラーが電気的に負となるように電位差を付与し
ているが、熱を利用しない圧力定着装置等に用いること
も、さらに好ましい実施例である。さらに搬送ローラ一
対１０と定着ローラーとの両方に設ければその効果は倍
増するというさらに好ましい実施例となる。

又、上記実施例は、負性潜像と正電荷トナーを用いた例
を示したが、本発明はこれに限定するものではなく、潜
像が正極性で負電荷トナーを用いた場合は、トナー像と
接する側のローラーやベルト類の回転体等の部材が、ト
ナー像と接しない側の回転体に対して電気的に負となる
ようにローラーの芯金間に電位差を付与すれば良い。

〔発明の効果〕

以上、本発明によれば従来生じていた画像の飛散やオフ
セット等の種々の問題点を解決し、高度の分離性を有し
、オフセット防止効果が極めて優れたものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明が実施適用可能な複写装置の一実施例の
概略図、第２図は本発明の一実施例の要部所面図である
。 １は感光体、２，６は帯電装置、４は現像装置、４ａは
トナー、５はトナー像、７は転写紙、９は定着装置、９
ａ、９ｄは芯金、９ｇはバイアス電圧。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）第１及び第２の回転体間に未定着画像を支持する
   支持材を通すことにより未定着画像の定着を行なう定着
   装置において、 上記第１及び第２の回転体の基材間に電位差が与えられ
   ていることを特徴とする定着装置。
2. （２）上記未定着画像は正に帯電しており、未定着画像
   と接する側の回転体の基材は、未定着画像と接しない側
   の回転体の基材に対して電気的に正である特許請求の範
   囲第１項記載の定着装置。
3. （３）上記未定着画像は負に帯電しており、未定着画像
   と接する側の回転体の基材は、未定着画像と接しない側
   の回転体の基材に対して電気的に負である特許請求の範
   囲第１項記載の定着装置。