KR950014876B1 - 정착장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

정착장치

제1도 및 제2도는 본 발명의 제1실시예의 정착장치를 설명하는 개략단면도.

제3도는 본 발명이 적용가능한 정착장치의 단면도.

제4도는 다이오드의 전류와 전압과의 특성곡선을 나타내는 그래프.

제5도는 전사 로울러를 채용한 화상형성장치에 제1도에 정착장치를 적용한 경우를 설명하는 개략단면도.

제6도, 제8도 및 제9도는 본 발명의 제2의 실시예의 정착장치를 적용한 화상형성장치의 주요부의 개략 단면도.

제7도는 제6도의 실시예에 대한 비교예의 정착장치를 적용한 화상형성장치의 주요부의 개략 단면도.

제10도, 제11도는 본 발명의 제3의 실시예의 정착장치의 개략단면도.

제12도, 제13도는 제10도, 제11도의 정착장치를 다시 개량한 정착장치의 개략단면도.

제14도 및 제15도는 제12도 및 제13도의 정착장치에 있어서의 정착로울러 및 가압 로울러의 층구조를 서로 반대로 한 경우를 나타내는 정착장치의 개략단면도이다.

[발명의 배경]

본 발명은 복사기, 전자사진 프린터등의 전자사진장치나 정전(靜電) 기록장치등의 화상형성장치에 사용되어, 지지재상의 미정착 토너상을 정착하는 정착장치에 관한 것이다. 특히 미정착 토너상을 지지하는 지지재를 한쌍의 회전체로 협지 및 반송함으로써 미정착 토너상을 지지재에 정착하는 정착장치에 관한 것이다.

[배경기술]

종래 전자사진장치, 정전기록장치등의 화상형성장치에 사용되는 정착장치로서는 할로겐 히터의 가열원을 내부에 가지는 정착로울러와 이것에 가압접촉하여 회전하는 실리콘 고무등의 탄성체를 표면에 가지는 가압로울러로부터 구성되는 로울러 정착장치가 일반적이다. 이 로울러 장치는 기록재의 안정된 반송성 및 히터 폭주시등의 화재방지 안정성등의 점에서 다른 정착방법에 비교하여 대단히 우수하고 널리 실용화되었다.

그러나 상기 종래의 로울러 정착장치에 있어서는, 미정착 토너상이 로울러 표면에 직접 접촉하기 때문에, 기록재상의 미정착 토너가 일부 로울러 표면에 전이하여, 소위 오프셋 현상이 생긴다는 결점이 있었다.

일반적으로 상술한 정착장치에 생기는 오프셋은 온도적 요인의 것과 정전기적 요인의 것으로 대별된다.

전자는 정착장치에서의 토너 온도가 지나치게 낮아서 정착되지 않고 오프셋하는 소위 저온 오프셋과, 반대로 토너온도가 지나치게 높아서 액상으로 토너가 녹아서 생기는 고온 오프셋이며, 이들은 사용하는 현상제의 특성, 기록재 반송속도, 로울러 가압력을 기초로 더미스터(thermister)등의 온도제어 수단에 의해 정착로울러 온도를 적절하게 정함으로써 방지할 수 있다.

한편 후자의 정전기적 요인에 의한 오프셋에 관하여는, 기록재상에 대전된 토너가 정전기적으로 정착 로울러에 전이하는 것에 의해 발생하나, 이 현상은 기록재의 종류 및 환경등에 크게 의존하기 때문에 그의 토너의 전이를 제어하는 것이 어렵다. 이것에 대하여 직접으로 오프셋 현상이 생기는 전계를 감소시키는 것보다는 오히려, 펠트 패드(felt pad) 혹은 브레이드(blade)등의 클리이닝수단을 정착로울러에 맞닿게 하여, 오프셋에 의한 폐해 예컨대, 오프셋 토너의 재전사에 의한 기록재의 더러움, 혹은 로울러의 오프셋 토너 더러워짐에 의하여 생기는 기록재의 재빙(jamming) 등을 부분적으로 제거하고 있으나, 정전기적 오프셋은 여전히 해결되고 있지 않다.

또 상기 클리닝 수단의 적용뿐만 아니라, 로울러 표면을 토너에 대하여 토너 분리성이 좋은 재료로 구성하거나, 로울러 표면에 실리콘 오일등의 분리재를 도포하여, 적극적으로 토너의 오프셋을 방지하는 등의 수단도 시행되어 왔으나, 역시 정전기적 오프셋은 완전히 해결되지 않았다.

더욱이 토너의 오프셋 대책으로서, 정착 로울러를 전기적으로 접지함이 부유(float) 상태(이하 「플로우트 상태」를 말함)로 하는 것도 알려져 있다.

이것은 정착로울러를 전기적으로 플로우트 상태로 유지하는 경우, 토너가 정착로울러에 약간 오프셋함으로써, 정착로울러의 전위가 토너의 대전극성과 같게 변화하여, 기록재인 지면상의 토너가 정착로울러로부터 반발력을 받는 것에 의해, 이 정착로울러로부터의 반발력에 의해 오프셋이 저감된다.

그런데 정착로울러를 전기적으로 플로우트 상태로 한 경우, 특히 저습도에 있어서, 정착로울러가 종이와의 마찰등의 원인에 의해서 수 KV에도 대전이 되어 방전을 일으켜, 방전에 의한 전기적 노이즈가 발생하여 화상형성장치가 오동작을 일으킨다는 위험성이 있었다.

[발명의 개요]

본 발명의 목적은 토너의 정전기적인 오프셋을 방지하는 정착장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 정착로울러등의 회전체의 과도한 대전을 방지하여, 전기적 노이즈의 발생을 없애고, 화상형성장치의 오동작을 방지하는 정착장치를 제공하는 것에 있다.

본 발명의 목적은, 마찰접촉에 의해 주로 발생하는 전압을 가지며, 전하를 띤 미정착 토너화상과 접촉하는 정착부재 ; 미정착 토너화상을 그 위에 갖는 지지재를 정착부재와의 사이에 협지 및 반송하고, 정착부재와 협력하여 지지재상의 미정착 토너화상을 정착하는 가압부재 ; 및 정착부재와 접지사이에 연결되어, 미정착 토너화상의 극성과 반대되는 극성을 갖는 전하를 접지로 흐르게 하고 정착부재의 마찰접촉으로 발생된 전압을 미정착 토너화상의 극성과 동일한 극성으로 유지하는 다이오드 ; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 정착장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 목적은 전하를 띠는 미정착 토너화상과 접촉하는 정착부재 ; 마찰접촉에 의해 주로 발생하는 전압을 가지며, 미정착 토너화상을 그 위에 갖는 지지재를 협지 및 이송하고, 정착부재와 협력하여 상기 지지재상의 미정착 토너화상을 정착하는 가압부재 ; 및 가압부재와 접지 사이에 연결되어, 미정착 토너화상의 극성과 동일한 극성을 갖는 전하를 접지로 흐르게 하고, 가압부재의 마찰접촉에 의해 발생한 전압을 미정착 토너화상의 극성과 반대되는 극성으로 유지하는 다이오드 ; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 정착장치를 제공하는 것이다.

상기 이외의 목적 및 본 발명의 특징은 첨부도면 및 이하의 상세한 설명에 따라 한층 명확하게 될 것이다.

[바람직한 실시예의 상세한 설명]

이하 도면을 사용하여 본 발명의 실시예를 설명한다.

먼저 본 발명이 적용할 수 있는 정착장치의 개략에 제3도를 사용하여 설명한다.

정착장치(F)는 한쌍의 회전체(이동체)인 정착로울러(정착부재 ; 1)와 가압로울러(가압부재 ; 2)를 가지며, 이들의 로울러는 서로 압접이 되어 회전한다. 또한 본 실시예에 있어서, 정착로울러(1)는 화상지지재인 기록재상에 형성된 미정착 토너상에 접촉하는 로울러이다.

또 본 실시에에서는 회전체로서 로울러를 예로 하나 본 발명의 회전체는 이것에 한하지 않고 벨트등의 무단이동하는 이동체도 포함하는 것이다.

상측의 정착로울러(1)는 알미늄, 철 등의 중공코어(hollow core)의 바깥둘레면을 PTFE, PFA, 혹은 실리콘고무의 토너-분리성이 좋은 재료로 피복한 것으로, 내공에는 할로겐 램프등의 히터(h)가 들어가 있고, 이 히터에 의해서 정착로울러(1)의 가열이 이루어진다. 하측의 가압로울러(2)는 철이나, 스텐레스 등의 금속코어의 바깥둘레를 실리콘 고무나 플루오로 고무등의 토너-분리성을 가지는 탄성체로 피복한 것이다. 상기 정착로울러(1)와 가압로울러(2)는 도시하지 않은 스프링등의 가압수단에 의해서 서로 소정의 가압력으로 접촉시켜져 있으며, 또 화상표시방향으로 회전구동이 된다.

3은 정착로울러(1)의 표면에 접촉시킨 더미스터등의 감온소자이고, 정착로울러(1)의 표면온도를 검지한다. 이 감온소자(3)의 검출온도에 따라서 온도회로에 의해서 히터(h)에의 통전이 제어되어, 정착로울러(1)의 표면온도가 소정의 정착온도에 자동관리된다.

4는 정착로울러(1)로부터 기록재를 분리하는 분리클릭이고, 선단의 에지부가 정착로울러(1)의 표면에 적당한 가압력으로서 접촉되도록 배열설치하고 있다, 5는 정착로울러(1)면에 가압접촉시킨 펠트등의 클리너이고, 정착로울러(1)면에 부착한 토너나 지분(紙粉)등을 청소하여 제거한다. 6,7은 각각 기록재를 안내하는 입구가이드 및 출구가이드로 정착장치하의 플레임에 부착되어 있다. 도시하지 않은 전사 대전수단으로서의 전사 대전기에 의해 화상담지체로서의 드럼 표면에 형성된 토너화상은 기록재(P)에 전사된다. 이후 정착장치에 반송되는 기록재(P)는 입구가이드(6)를 통하여 정착장치(F)내에 진입하여, 서로 가압 접촉하여 회전구동되고 있는 정착로울러(1)와 가압로울러(2)의 닙(nip)부로 들어가, 양 로울러(1 및 2)의 닙부를 통과하여 간다. 이 닙부를 통과하여 가는 과정에서 기록재(P) 면의 미정착 토너화상(ta)이 정착로울러(1)의 가열과 정착로울러(1)와 가압로울러(2) 사이의 가압력으로 기록재(P)면에 영구고착상(tb)으로서 열압정착되어 간다.

로울러(1 및 2)의 닙부를 통과하여 상 정착을 받은 기록재(P)는 그의 선단부가 분리클럭(4)에 의해 정착로울러(1) 면에서 분리되어, 출구가이드(7)를 통하여 도시하지 않는 시트통로로 들어가 배지트레이 상으로 배출된다.

또 제3도에 있어서 tc는 오프셋 현상에 의해서 기록재(P) 상으로부터 정착로울러(1)로 전이하여 부착한 토너를 표시하고 있고, 본 발명은 이와같은 토너의 양을 가급적으로 저감할려고 하는 것이다.

다음에 본 발명의 제1실시예를 제1도, 제2도에 의거하여 설명한다. 제1도는 정착장치에 반송되는 기록재상의 미정착 토너상을 형성하는 현상제로서의 토너의 대전극성이 부(-) 극성인 경우를 표시하고, 제2도는 토너의 대전극성이 정(+) 극성인 경우를 나타낸다.

정착로울러(1)에 있어서 1b는 중공의 금속코어이며 이 바깥둘레면은 토너 분리성 피복층(1a)이 피복하고 있다. 가압로울러에 있어서 2b는 금속코어로 이 바깥둘레면은 탄성체층(2a)이 피복되어 있다.

도면에 있어서 정착로울러(1)의 금속코어(1b)는 정류소자로서의 다이오드(100)를 통하여 접지되어 있고, 그의 접속의 방향은 제1도, 제2도의 어느것이나 정착로울러가 토너의 대전극성과 동극성의 전하를 유지하도록 접속되어 있다.

여기서 제4도에 다이오드(100)의 전압과 전류의 특성곡선을 표시한다. 도면에서도 명백한 바와 같이, 다이오드(100)는 순방향접속인 영역(A)에 있어서는 전류가 어느정도 흘러도 전압은 상승하지 않는다. 또 역방향접속인 영역(B)에 있어서는 약간 전류를 흘려도 전압은 항복 전압점(C)까지 상승하고, 더 전류를 흘려도 전압은 그다지 상승하지 않는다.

이와같은 다이오드의 특성을 고려하여 제1도 및 제2도에 표시한 바와같은 방향으로 다이오드(100)를 정착로울러에 접속하면, 토너의 약간이 정착로울러(1)에 오프셋한 경우, 다이오드(100)가 토너의 대전극성에 대하여 역방향이 되도록 접속되어 있기 때문에 정착로울러(1)의 전압은 토너의 대전극성과 동일한 대전극성을 갖도록 변화하여 토너의 대전극성과 동극성에 의한 반발력에 의하여 오프셋을 감소시킬 수가 있다.

또 저습도하에 있어서, 정착로울러(1)가 토너 부착이외의 다른 원인으로 대전한 경우, 예컨대 정착로울러(1)가 토너의 대전극성과 반대되는 극성으로 대전한 경우, 정착로울러는 실질적으로 접지상태로 되고, 반면 토너와 동일한 극성으로 대전한 경우에도 제4도 항복 전압점(C) 이상으로 전압은 상승하지 않는다. 따라서 로울러가 과도히 높게 대전하여 버리는 염려가 없다. 그런데, 발명자가 계속 연구한 결과, 다이오드(100)의 정전용량이 작을수록 오프셋 량을 감소시킬 수 있음을 알게 되었다. 이것은 예컨대 같은 대전량의 토너가 정착로울러(1)에 오프셋한 경우, 정착로울러(1)와 샤시간의 결합용량이 작을수록 정착로울러(1)의 전위 변동이 크게 되고, 기록재상의 토너에 대한 반발전계가 크게 되기 때문이라고 생각된다. 발명자의 실험에 의하면, 오프셋 방지에 필요한 다이오드의 정전용량은 바람직하게 100_pF 이하였다.

여기서 상기 정전용량이면 제4도에 표시한 영역(D), 즉 역방향 항복 전압점(C) 이하의 역 바이어스를 다이오드(100)에 인가한 때의 정전용량이다.

발명자는 또한 제4도중의 역방향 항복 전압점(C)이 50V 이상인 다이오드가 오프셋 방지에 대하여 바람직한 것을 발견하였다. 이것은 다이오드(100)의 역방향 항복전압이 작은 경우에는, 토너가 오프셋 하여도 정착로울러(1)의 전위가 역방향 항복전압이상으로 되지 않기 위해, 기록재료상의 토너에 대하여 충분한 반발전계를 발생할 수 없기 때문이라 생각된다.

제5도는 상담지체에 압접하도록 배열설치되어, 상담지체상의 미정착 토너상을 기록재에 전사하는 전사부재, 예컨대 전사용 회전체로서의 전사로울러를 갖춘 전사수단을 가지는 화상형성장치에 본 발명을 적용한예이다. 전사부재로서의 전사로울러(50)는 철, 스텐레스등의 금속코어(50b)를 대전성탄성체(50a)로 피복한 것으로, 바이어스 전압이 도시하지 않는 전원으로부터 인가된다. 전사로울러(50)는 전사로울러를 갖지 않는 전사대전기에 비하여, 기록재에 직접 접촉하여 바이어스 전압을 인가할 수 있기 때문에, 고습환경하에서 전사불량이 없다는 이점을 가지고 있다. 그러나 본 발명자가 연구한 바에 의하면, 상기 장치는 고습하에서 흡습하여 저저항화한 전사재 종이(P)를 통하여 전사전류가 정착로울러(1)에 흘려서, 정착로울러(1) 표현이 전사로울러(50)와 같은 극성으로 대전하여, 토너를 정착로울러(1) 측에 끌어당겨서 오프셋이 발생한다는 결점이 있는 것을 발견하였다.

제5도의 실시예는 상기의 결점을 해결하기 위한 것으로, 본 예는 부극성의 토너를 사용한 경우이다.

예컨대 제5도의 구성에서 장치의 최대통지폭(maximum paper passing width)을 220㎜, 전사 바이어스를 +500V로하여, 정전용량이 20_PF이고 역방향 항복 전압이 600V인 다이오드(100)를 통하여 정착로울러(1)를 접지한 장치와, 정착로울러(1)를 단지 접지한 장치에 의해서 오프셋량을 비교한 바, 고습하에 있어서 다이오드를 사용한 장치의 오프셋양은 정착로울러를 단지 접지한 장치의 약 1/100로 감소시킬 수가 있었다.

다음에 본 발명의 제2의 실시예를 설명한다.

본 실시예는 기록재의 배면에 주어진 토너의 대전극성과 역극성의 전사전하가 가압 로울러를 통하여 누출됨으로 기인하여 정전적인 오프셋을 생기는 경우를 고려한 것이다.

제6도는 본 실시예의 정착장치를 사용한 화상형성장치의 주요부의 단면도이다.

도면중에 있어서, 정착로울러(1)는 알루미늄, 철등의 중공원통의 도전성 금속코어의 바깥둘레면에 PTFE, PFA 혹은 실리콘고무등의 토너분리성이 좋은 재료를 피복 혹은 튜브 피복한 것이고, 내부에는 할로겐히터등의 가열원을 가지고 도시하지 않은 온도제어 수단에 의하여 그 표면은 일정한 온도로 제어한다.

상기 정착로울러(1)에 가압되어 회전하는 가압로울러(2)는 철, 스텐레스등의 금속코어에 실리콘 고무나 플루오로 고무가 층상으로 형성되어 있는 것이다.

가압로울러(2)의 금속코어에는 정류소자인 다이오드(101)가 미정착 토너상의 하전극성과 역극성의 전하가 가압로울러(2)에 유지되는 방향으로 GND(접지)와의 사이에 접속되어 있으며, 또 정착로울러(1)의 금속코어에는 정류소자인 다이오드(102)가 미정착 토너상의 하전극성과 동극성의 전하가 정착로울러(1)에 유지되는 방향으로 GND와의 사이에 접속되어 있다. 본 실시예에서는 대전극성이 부(-)인 토너가 사용되고 있는 경우를 나타내고 있다.

한편, 상담지체로서의 감광드럼(10)에는 대전기(11)에 의한 대전 화상정보에 따라, 광정보의 조사(12)가 각각 행해져서 잠상이 형성되고, 이 잠상은 현상기(13)내의 토너에 의하여 현상된다. 또한 14는 감광드럼(10)을 청소하는 크리너이다.

감광드럼(10)의 표면에 형성된 토너상은, 전사대전수단(15)에 의하여 기록제(p)의 배면에 토너의 대전극성과 역극성(본 실시예에서는 정극성)의 전하가 부여됨으로써 기록재(P)위에 전사된다. 토너상이 전사된 기록재(P)는 정착로울러(1)와, 가압로울러(2)사이에 형성되는 닙부에 인도되어 토너상이 기록재(P)위에 가열정착된다.

통상, 전사공정을 가진 화상형성장치에서는, 상담지체로부터 전사대전수단에 의하여 기록재에 전사된 미정착 토너상은, 미정착 토너가 가진 전하와 기록재 배면에 주입된 미정착 토너와 역극성의 전사 전하에 의해 기록재에 강하게 정전적으로 유지되어 있다.

본 발명자의 실험에 의하면, 정전적 요인에 의한 토너의 오프셋은 기록재(P)에 토너를 정전기적으로 유지하기 위한 기록재(P)의 배면에 부여된 토너 대전극성에 역극성인 전사 전하가 정착장치내에서 기록재 배면에 접촉하는 가압로울러(2)를 통하여 누출하는 것에 기인하는 것으로 밝혀졌다.

특히 상기 정전 오프셋은 통상의 종이로부터 요즈음 널리 사용되고 있는 유전체 필름의 양면에 약 10⁹∼10¹²Ω의 표면저항을 가지는 것과 같은 중저항 물질을 코오팅한 샌드위치 구조의 OHP용 투명필름등의 기록재에 있어서 현저하다.

이와같은 OHP 필름에서는 감광드럼으로부터의 분리과정에 있어서 전사대전 공전에서 부여된 전사 전하량 +Q에 의존한 역전하 -Q'가 박리방전에 의하여 OHP 필름의 기록면(토너상이 있는 면)에 부여된다. 실험에 따르면, 역전하(Q')는 전사전하(Q)의 50∼90%의 전하량이었다. 따라서 전사전하의 가압로울러를 통해서의 누출이 있으면 OHP 필름 위에서는 기록면의 박리전하가 잔존하기 때문에, 토너상의 정전기력에 의한 유지력은 급격하게 감쇠하고 오프셋이 발생하기 쉽다고 생각된다.

예를 들면, 제7도와 같이 가압로울러(2), 정착로울러(1)의 두 금속코어를 그대로 GND 접지한 정착장치에 있어서, 3M사 제품 OHP 시트(표면저항 약 10¹²Ω)를 사용하여 각종 저항의 가압로울러에 대하여 OHP 시트 통지시의 누출 전류와 오프셋을 조사한 바 다음의 제1표와 같은 결과였다.

[표 1]

가압로울러의 저항에 관해서는, 스텐레스의 금속로울러에 약 2∼3㎜의 닙을 형성하도록 가압하여 가압로울러 금속코어와 금속로울러와의 사이의 저항을 고저항계로 측정한 것이다. 또 정착로울러(1)는 Al의 원통에 약 30㎛ 두께의 절연성 PFA 튜브를 피복한 것이다.

가압로울러의 저항이 10¹²Ω 이하로 되면, OHP 시트 배면의 전사전하

가 가압로울러를 통하여 GND에 누출전류로서 흐르기 시작하고, 가압로울러의 저항이 저하하는데 따라 이 누출 전류는 증대한다.

한편 이것과 동시에 OHP 시트의 화상 기록면측에 부여되어 온 토너와 동극성의

전하는 그의 유지력이 감쇠하고 이

전하는 정착로울러 표면에 누출되기 시작되고, GND로부터 정착로울러 금속코어로 유입하는 전류가 관측되게 된다. 가압로울러의 저항이 10¹²Ω 이하로 되면, 오프셋의 정도는 점점 나빠진다. 한편, 가압로울러의 저항이 10¹³Ω 이상에서는 누출 전류는 관측되지 않으나 오프셋은 없어지지 않는다.

이것은 일반적으로 로울러 정착장치에 있어서는 수 ㎏∼수 10㎏의 힘으로 가압로울러가 정착로울러에 압접되어 있기 때문에 기록재의 종류에 따라서는 가압로울러 표면이 마찰대전에 의하여 토너와 동극성에 대전하는 것이 있으며, 이것이 이 경우의 정전오프셋의 요인으로 되어 있다. 이 현상은 토너의 대전극성이 마이너스 일때 현저하다.

따라서 로울러 기록재와의 마찰대전의 대전상승을 방지하기 위하여, 가압로울러로서는 10¹²Ω 이하의 로울러를 이용하는 것이 바람직하다.

또 가압로울러를 접지하지 않고 플로우트 상태로 했을 경우는, 10¹²Ω 이하일자라도 전사전하의 누출은 감소된다.

이 전사전하의 누출의 감소에 의하여 가압로울러 저항이 10¹²Ω 이하인 경우라도 가압로울러를 플로우트 상태로 하면 오프셋의 발생은 작게된다.

이와같이 저 저항의 가압로울러를 사용하여 그의 금속코어를 플로우트 상태로 하는 것으로서 정전 오프셋을 경감하는 것은 가능하기는 하나, 연속 프린트 동작을 행했을 경우 또는 저습환경하에 있어서는 가압로울러의 대전상승에 의하여 주위의 도체에 노출될 가능성이 있으며, 이 전하의 누출에 의하여 기계에 전기적 오작동이 생기게 되는 위험성이 있다.

그리고 제6도의 실시예에서는 정착로울러(1)와 접지간에 토너 대전극성과 동극성의 전하를 유지하는 방향으로만 정류소자인 다이오드(102)를 접속하고, 가압로울러(2)와 접지간에 토너의 대전극성과 역극성의 전하를 유지하는 방향으로만 정류소자인 다이오드(3)를 접속하고, 가압로울러(2)와 접지간에 토너의 대전극성과 역극성의 전하를 유지하는 방향으로만 정류소자인 다이오드(3)를 접속하고 있다.

이와같이 구성함으로써 다이오드(101)의 정류기능에 의하여 OHP 시트 배면의 전사전하

위 GND로의 누출을 방지할 수 있는 한편, 정착로울러의 전위는 OHP 시트의 기록면측에 부여된 토너에 동극성인

전하의 다이오드(102)에 의해 토너와 같은 하전극성으로 높혀지고 이로써 정착로울러 표면에서는 OHP 시트위의 토너를 반발시키는 방향의 힘이 작용하게 된다. 그리고 다이오드는 역방향 접속에 대하여 항복전압 이상으로 거의 커지지 않기 때문에, 적정한 항복전압의 다이오드를 선택함으로써 가압로울러의 대전상승에 따르는 방전에 의한 장치의 전기적 오동작을 방지할 수 있다.

제2표는 본 실시예에 있어서 항복 전압치 1KV의 다이오드를 접속했을때의 OHP 시트 통지중의 누출 전류, 오프셋 및 정착로울러, 가압로울러의 금속코어 전위를 표시하는 것이다.

정착로울러(1)는, 30㎛ 두께의 PFA 튜우브를 Al원통에 피복한 20㎜φ의 것은 사용하고, 저항 제어재의 량에 의하여 각종의 저항을 가진 16㎜φ의 가압로울러(2)를 약 7㎏의 총압으로 압접회전시키고, 24㎜/sec의 속도로 반송하는 OHP 시트에 1.5㎂의 전사전류를 부여하여 평가한 것이다.

[표 2]

10¹⁰∼10¹²Ω의 가압로울러에 있어서, 가압로울러의 금속코어 전위는 다이오드(101)에 의해 약 800V로 유지되고, 또 정착로울러의 금속코어 전위는 약 -50V로 유지되고, 두 로울러로부터 GND로의 전류는 1㎁이하의 미소 전류이며, OHP 시트의 정전오프셋은 발생하지 않았었다.

또 각 로울러의 과도의 대전상승을 확실히 방지하기 위해서는 항복전압점을 3KV로 하는 것이 바람직하다. 특히 2KV 이하의 다이오드를 사용하는 것이 바람직하다.

제8도는 본 실시예의 정착장치를 더욱 개량하여 정착장치의 단면도이다. 본 실시예에서는 정착장치의 배출측에 기록재끼리의 정전기적 흡착을 방지하고, 기록재의 적재성을 향상시키기 위해 기록재 배면에 접촉하는 GND에 접속된 제전솔(charge removing brush)(16)이 설치되어 있다. 가압로울러는 상술한 실시예와 같은 10¹⁰∼10¹²Ω의 로울러이다.

본 실시예에 있어선 OHP 시트 배면이 제전 솔(16)에 접촉하면, 제전솔에는 OHP 시트로부터 GND의 방향으로 100∼200㎁의 전류가 관측되어 제전이 행해진다.

이 제전솔에 의한 OHP 시트 배면의 제전에 의해 OHP 시트의 화상기록면측에 잔존하는 토너와 동극성의 전하의 정전기력에 의한 유지력은 급격하게 감쇠한다. 이때 정착로울러(1)의 금속코어를 직접 접지하는 것에 GND로부터 정착로울러의 금속코어의 방향으로 10∼20㎁의 전류가 관측되고 오프셋도 발생하였다. 그러나 본 실시예에서는 다이오드(102)가 접속되고 있기 때문에 이 전류는 물론 관측되지 않고, 그 대신에 정착로울러(1)의 금속코어의 전위가 약 -600V로 높여지고, OHP 시트위의

전하를 가진 미정착 토너상의 OHP 시트의 배면방향으로 정전기력이 작용하고 오프셋은 물론 발생하지 않았다.

그러므로 상술한 제6도, 제8도의 실시예에 있어서, 정전적인 오프셋의 주 원인이 기록재 배면에 주입된 전사전하의 누출만에 의했을 경우에는 반드시 정착로울러에 정류소자를 접속하지 않고, 제9도에 표시하는 바와같이 가압로울러만에 전사 대전전하와 동극성의 전하를 유지하는 방향으로 정류소자로서의 다이오드를 접속하도록 하여(전사전하의 누출을 방지하도록 하여)도 좋다는 것은 물론이다.

또 제9도에 의하면, 가압로울러에 기록재와의 마찰에 의하여 전사전하와 역극성의 전하(

)가 발생했을 경우라도, 다이오드의 접속방향으로 인해 그의

전하를 GND에 누출시키는 것이 가능하며, 이로써 상기 마찰 전하에 의한 정착로울러 맞닿는 부분에 있어서 토너의 기록재로의 유지력의 감소를 방지할 수 있다.

또한 상술한 제6도, 제8도, 제9도의 실시예는, 토너의 대전전극성이 부극성이며, 전사 대전 전극성이 정극성일 경우를 각각 표시하였다. 토너의 대전극성이 정극성이며, 전사 대전극성이 부극성일 경우에는 다이오드의 방향을 상술한 실시예와는 반대방향으로 접속하면 좋고, 동일하게 뛰어난 작용효과를 얻을 수 있다.

다음에 본 발명의 제3의 실시예에 대하여 설명한다.

본 실시예는 로우러와 기록재와의 마찰대전에 의하여 로울러 표면이 대전하고, 이것에 기인하여 정전적인 오프셋이 생길 경우를 고려한 것이다.

제10도에 있어서 1은 정착로울러이며, 알루미늄, 철 등의 중공 금속코어(1b)의 외주면을 PTFE, PFA등의 토너-분리성의 좋은 내열성의 수지층(1a)으로 피복한 것이다. 상기 정착로울러(1)에는 가압로울러(2)가 압접하도록 배열설치되어 있으며, 이 가압로울러(2)는 철, 스텐레스 구리등의 금속코어(2b)의 외주를 실리콘 고무, 불소고무 등의 토너-분리성의 좋은 탄성체(2a)로 피복하고 있다. 상기 정착로울러(1)의 금속코어(1b)와 상기 가압로울러(2)의 금속코어(2b)는 서로 전기적으로 접속되어 있으며, 또한 그라운드에 대하여 통상의 연결방향으로 접속하게 되도록 정류소자(103)를 통하여 접지되어 있다.

이와같은 구성에서 지금 기록재인 종이를 통지했을때 가압로울러(2)가 강하게 종이와 마찰을 일으켜서 마이너스로 대전할 경우를 생각한다. 이때 장착로울러(1)의 표면은 약하게 플러스에 대전한다. 이 경우 제10도와 같이 정류소자를 접속해두면, 가압로울러(2)에 쌓인 마이너스 전하는 지면에 떨어질 수가 없으며, 가압로울러(2)의 금속코어(2b)에 쌓인 정착로울러(1)의 금속코어(1b)의 전위까지도 마이너스로 된다. 이 결과 정착로울러(1)의 표면의 전위도 마이너스로 되고, 마이너스에 대전하는 토너와의 사이에는 반발력이 작용하므로 오프셋은 방지된다.

이상은 마이너스로 대전하는 토너에 대한 예였으나, 플러스로 대전하는 토너에 대해서는 제11도에 도시하는 바와같이 정류소자(103)의 방향만을 바꾸는 구성으로 하면 좋다. 이 정류소자(103)의 방향은 반대방향 접속으로 바꿈으로써 가압로울러(2)에 쌓인 마이너스 전하는 지면으로 흐르고, 정착로울러(1)의 표면전위는 플러스로 되어 보너와의 사이에는 반발력이 작용하므로 오프셋은 방지된다. 여기서 상기 실시예 장치를 사용하여 이하와 같은 조건으로 행한 실험예에 대하여 설명한다.

실험을 행한 조건은 이하와 같다. 정착로울러(1)로서 바깥직경 20㎜, 두께 2㎜의 금속코어(1b)의 바깥둘레에 수지층(1a)으로서 PFA의 30미크론 두께의 튜브를 피복한 것을 사용하고, 가압로울러(2)로서는 바깥직경 10㎜의 금속코어(2b)에 탄성체(2a)인 LTV 실리콘 고무를 3㎜ 두께로 피복한 것을 사용하였다. 각각 PFA, 실리콘 고무의 피복길이(축방향 길이)는 226㎜와 222㎜이다. 그리고 상기 2개의 로울러의 금속코어를 전기적으로 접속하고, 주식회사 히다찌세이사꾸쇼의 다이오드 DSA-1A4를 통하여 제10도와 같이 접지하였다.

또 닙의 폭(둘레방향길이)은 2㎜가 되도록 가압하여 OHP 용지를 통하였다. 토너에 대해서는 마이너스의 전극성을 가진 것을 사용하였다.

결과는 가압로울러(2)의 표면이 -2000V로 마찰 대전하고, 이 전하가 정착로울러(1)의 금속코어(1b)에 급전되어 금속코어(1b)의 전위가 -750V로 되고, 정착로울러(1)의 표면전위는 -250V로 되어 토너와의 반발력이 작용하고 오프셋은 방지되었다.

또한 여기서 사용하는 정류소자는 항복 전압이 50V 이상 500V 이하인 것이 바람직하다. 왜냐하면 50V 이하의 항복전압의 것으로는 정착로울러에 대하여 충분한 전위를 부여하고 유지할 수가 없기 때문이다. 또 500V 이상의 항복전압을 가진 것으로는 저습환경하에 있어서 방전이 생기고 전기적 노이즈에 의한 오동작이 생기기 때문이다.

다음에 전술한 제10도, 제11도의 변형예에 대하여 설명한다.

또한 제10, 11도와 공통으로 개소에는 동일한 부호를 붙여 설명을 생략한다.

제12도는 부극성의 토너에 대한 실시예 장치를 표시하고 있다. 본 실시예에서는 제10도에 비하여 정착로울러(1)가 가압로울러(2)에 대하여 보통방향으로 접속되도록 정류소자(104)를 통하여 가압로울러(2)와 접속되어 있으므로 정착로울러(1)의 금속코어(1b)의 전위가 보다 강한 마이너스로 대전하게 된다.

상기 실험예와 같은 로울러 쌍을 사용하여 제10도에 도시한 실시예장치와 제12도에 도시한 실시예 장치에서 정착로울러(1)와 가압로울러(2)의 금속코어의 전위를 비교하였다. 그 결과 제10도의 실시예 장치에서는 2개의 로울러의 금속코어(1b,2b) 전위는 같으며, -750-V였었다. 한편, 제12도의 실시예 장치에서는 정착로울러(1)의 금속코어(1b)의 전위는 -950V이며, 가압로울러(2)의 금속코어(2b)의 전위는 -650V였었다. 이와같이 정착로울러측의 금속코어 전위가 내려간 것에 의해 정착로울러의 표면 전위는 -400V의 보다 강한 마이너스로 대전하고, 토너와의 반발력이 강해져서 오프셋 방지 효과가 개선되었다.

제13도는 정극성의 토너에 대한 실시예를 표시한 것이다. 이 예에서는 정착로울러(1)의 금속코어(1b)에 플러스전하가 쌓이기 쉽도록 정류소자(104)를 접속하고 있다. 제13도에 표시되는 본 실시예 장치에 있어서도 상술한 효과와 같은 결과가 얻어졌다.

다음에 또한 다른 실시예로 제14도, 제15도를 사용하여 설명한다. 또한 상술한 실시예와 공통적인 개소에 대해서는 동일한 부호를 붙여서 설명을 생략한다.

제10∼15도 실시예에서는 정착로울러(1)의 표면재질이 PFA 등의 불소수지이며, 가압로울러(2)의 표면재질이 실리콘고무였었으나, 본 실시예는 반대의 구성으로 한 것이다. 즉, 장착로울러(1)의 표면재질은 얇은 탄성체(1c)의 실리콘고무였었다. 가압로울러(2)의 표면재질이 PFA등의 불소수지(2c)로 되어 있는 것이다. 특히 가압로울러(2)는 금속코어(2b)의 주위에 실리콘 고무층(2a)을 설치한 위에 PFA의 튜브를 피복한 것이 그 예이다.

이와같이 정착로울러(1)의 표면을 탄성체로 구성하는 것은 정착성을 향상시키는 동시에 화상의 깨어짐이 줄어서 좋은 화상을 얻게 되는 이점이 있다.

제14도는 부극성의 토너에 대한 본 실시예를 설명하는 것이다. 본 실시예에서는 정착로울러(1)의 표면이 실리콘고무로 피복되어 있기 때문에 표면은 마이너스로 대전하기 쉽다. 그 때문에 그의 대전한 전하에 의하여 대전하는 금속코어(1b)의 전위가 보다 강한 마이너스로 유지하도록 통상의 접속방향으로 정류소자(104)를 접속하고 있다.

본 실시예에서는 정착로울러(1)의 표면의 전위는 -2KV로 되고 부극성의 토너에 대하여 강한 반발력이 작용하고, 오프셋은 방지되었다. 또한 이때 가압로울러(2)의 표면은 +250V로 대전하고 있으며, 또한 금속코어(2b)에 대하여 플러스 전하가 접지를 피하기 어렵도록 정류소자(103)를 접속하고 있다. 이것에 의하여 종이의 이면측에서 토너를 가압로울러 측으로 끌어붙이는 힘이 생기므로 한층 오프셋 방지효과가 올라간다.

제15도는 정극성의 토너에 대한 실시예를 도시한 것이다. 이 예에서는 정착로울러(1)의 금속코어(1b)에 플러스 전하가 쌓이기 쉽도록 하고 가압로울러(2)의 금속코어(2b)에 대해서는 마이너스 전하가 쌓이기 쉽게 하는 것이며, 오프셋 방지를 도모하는 것이다.

상술한 바와같이 본 실시예에 의하면 정착로울러와 가압로울러를 서로 전기적으로 접속되고, 또한 토너와 동극성의 전하를 유지하도록 정류소자를 통하여 접지하고 있으므로, 기록재와의 마찰대전에 의하여 정착로울러 표면이 현상제와 역극성으로 대전했을 때라도 오프셋을 방지할 수 있으며, 정류소자를 통하여 접지되고 있으므로 방전에 의한 전기적 노이즈를 발생하는 것이 없고 화상형성장치의 오동작을 일으키는 것이 없다.

이상 설명한 바와같이, 본 발명에 의하면, 접속방향을 고려하여 로울러나 벨트, 무단시트등 정착용 회전체에 정류소자를 접속함으로써, 토너의 정전적인 오프셋을 방지할 수 있다. 또 정착용 회전체가 과도하게 대전하게 되는데 의하여 발생하고 있었던 전기적 노이즈도 없앨 수가 있으며, 전기적 노이즈에 기인하여 화상형성장치가 오동작하는 일도 없다.

Claims (15)

1. 마찰접촉에 의해 주로 발생하는 전압을 가지며, 전하를 띤 미정착 토너화상과 접촉하는 정착부재 ; 미정착 토너화상을 그 위에 갖는 지지재를 상기 정착부재와의 사이에 협지 및 반송하고, 상기 정착부재와 협력하여 상기 지지재상의 미정착 토너화상을 정착하는 가압부재 ; 및 상기 정착부재와 접지사이에 연결되어, 미정착 토너화상의 극성과 반대되는 극성을 갖는 전하를 접지로 흐르게 하고 상기 정착부재의 마찰접촉으로 발생된 전압을 상기 미정착 토너화상의 극성과 동일한 극성으로 유지하는 다이오드 ; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 정착장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 다이오드의 정전용량이 100_PF 이하인 것을 특징으로 하는 정착장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 다이오드의 항복전압이 50V 이상인 것을 특징으로 하는 정착장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 다이오드의 항복전압이 3KV 이하인 것을 특징으로 하는 정착장치.
5. 제1항에 있어서, 상기 다이오드의 항복전압이 2KV 이하인 것을 특징으로 하는 정착장치.
6. 제1항에 있어서, 상기 정착부재가 무단벨트인 것을 특징으로 하는 정착장치.
7. 마찰접촉에 의해 주로 발생하는 전압을 가지며, 전하를 띤 미정착 토너화상과 접촉하는 정착부재 ; 미정착 토너화상을 그 위에 갖는 지지재를 상기 정착부재와의 사이에 협지 및 반송하고, 상기 정착부재와 협력하여 상기 지지재상의 미정착 토너화상을 정착하는 가압부재 ; 상기 정착부재와 접지사이에 연결되어, 미정착 토너화상의 극성과 반대되는 극성을 갖는 전하를 접지로 흐르게 하고 상기 정착부재의 마찰접촉으로 발생된 전압을 미정착 토너화상의 극성과 동일한 극성으로 유지하는 다이오드 ; 및 상기 가압부재에 연결된 제2다이오드 ; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 정착장치.
8. 제7항에 있어서, 상기 제2다이오드는 미정착 토너화상과 동극성의 전압을 발생함이 없이 미정착 토너화상의 극성에 반대되는 극성의 전압을 발생시키는 것인 것을 특징으로 하는 정착장치.
9. 전하를 띤 미정착 토너화상과 접촉하는 정착부재 ; 마찰접촉에 의해 주로 발생하는 전압을 가지며, 미정착 토너화상을 그 위에 갖는 지지재를 협지 및 이송하고, 상기 정착부재와 협력하여 상기 지지재상의 미정착 토너화상을 정착하는 가압부재 ; 및 상기 가압부재와 접지사이에 연결되어, 미정착 토너화상의 극성과 동일한 극성을 갖는 전하를 접지로 흐르게 하고 상기 가압부재의 마찰접촉에 의해 발생한 전압을 상기 미정착 토너화상의 극성과 반대되는 극성으로 유지하는 다이오드 ; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 정착장치.
10. 제9항에 있어서, 상기 다이오드의 정전용량이 100_PF 이하인 것을 특징으로 하는 정착장치.
11. 제9항에 있어서, 상기 다이오드의 항복전압이 50V 이상인 것을 특징으로 하는 정착장치.
12. 제9항에 있어서, 상기 다이오드의 항복전압이 3KV 이하인 것을 특징으로 하는 정착장치.
13. 제9항에 있어서, 상기 다이오드의 항복전압이 2KV 이하인 것을 특징으로 하는 정착장치.
14. 제9항에 있어서, 상기 가압부재가 로울러형인 것을 특징으로 하는 정착장치.
15. 제9항에 있어서, 상기 가압부재의 저항이 10¹⁰Ω 내지 10¹²Ω인 것을 특징으로 하는 정착장치.

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