JP2003076195A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 定着ローラにオフセットしたトナーのクリー
ニング部材の回収効率の向上。 【解決手段】 定着ローラに当接したクリーニング部材
を定着ローラに加圧しているクリーニング部材加圧部材
にトナーを逆極性のバイアスを印加する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真技術を用
いて転写材に画像を形成する複写機、プリンタ、Ｆａｘ
等の画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】画像形成装置における画像形成手段の一
タイプとして静電転写プロセスを使用するものが知られ
ており、このタイプの画像形成装置では、紙等からなる
転写材に静電的に形成されたトナー像を該転写材上に定
着固定するために定着装置が使用される。

【０００３】この定着装置としては、ヒータにより加熱
された定着ローラと該定着ローラに圧接される加圧ロー
ラとを備え、これら両ローラにより形成される圧接Ｎｉ
ｐ部に、トナー像が静電的に形成された転写材を通過さ
せて該トナー像を転写材に定着固定するタイプのものが
ある。このタイプの定着装置は、熱効率が高く、安全性
に優れ、小形化が可能である等の利点があり、広く実用
化されている。

【０００４】しかし、このタイプの定着装置では、定着
ローラに転写材上のトナー像が直接接触するので、定着
時にトナーの一部が定着ローラに付着し、この付着トナ
ーが次に到来する転写材に付着して画質の劣化を招来す
るいわゆるオフセット現象が発生することがある。

【０００５】そこで、オフセット現象を回避するため
に、定着ローラの表面をトナーに対する離型性が良好な
材料等で構成し、シリコンオイルを塗布する等の手段が
採られている。しかし、かかる手段を採ってもオフセッ
ト現象を完全に排除することは困難であるので、定着ロ
ーラに付着したトナーをクリーニングするタイプのもの
が提案されている。

【０００６】このクリーニング手段の一タイプとして、
シリコンオイルを含浸した不織布等からなるクリーニン
グウェブ（帯状のクリーニング部材）を回転駆動されて
いる定着ローラに常に当接、加圧させつつ該ウェブを順
次巻き取っていき、その巻き取る間に定着ローラ表面へ
のオイル塗布と定着ローラ表面のクリーニングとを同時
に行うものがある。

【０００７】上述のようなクリーニング手段は、順次繰
り出される新鮮なクリーニングウェブ面が定着ローラ面
に常に摺接され、又、ウェブを巻き取る際に拭き取った
オフセットトナーを逐次回収しているので、比較的クリ
ーニング機能に優れている。また、クリーニングと同時
にオイル塗布を行うために定着装置を比較的、簡潔、小
型、軽量な構成にする事が出来る。

【０００８】このような画像形成装置の例を従来例とし
て説明する。

【０００９】まず、画像形成装置全体の概要を図１を用
いて説明する。

【００１０】帯電装置３により一様に帯電した像担持体
１表面に、画像情報に応じてレーザ等を照射し、静電潜
像を形成する。前記静電潜像を現像装置４によりトナー
像に現像後、像担持体１上のトナー像を、転写装置７に
より、転写材上に転写する。この状態の転写材上の未定
着トナー像を定着装置９により加熱加圧定着し、電子写
真画像を得ている。

【００１１】次に定着装置９の概要を図２を用いて説明
する。定着装置９は内部に定着ヒータ（ハロゲンヒー
タ）１２を含んだ定着ローラ１０と、加圧ローラ１１、
定着ローラ１０を清掃するためのクリーニングウェブ１
８、定着上分離爪１６等からなり、定着ローラ１０は表
層にフッ素樹脂を形成している。加圧ローラ１１は、Ｓ
ＵＳの芯金上に５ｍｍ程度のシリコンゴム層を持ちトッ
プ層はやはり、ＰＦＡチューブ等のフッ素樹脂で覆われ
ている。定着ローラ１０、加圧ローラ１１とも、外径は
５０ｍｍである。

【００１２】定着ローラ１０表面の転写材の通紙領域に
は定着ローラ１０の温度を検知するためのサーミスタ１
３が当接されており、検知した温度により、定着ヒータ
１２の出力を制御している。定着ヒータ１２の画像形成
中の最大出力は、８５０ｗであり、Ａ４サイズの転写材
が、毎分６０枚通紙出来る。定着ローラ１０は制御装置
により２００度に保つように制御されている。

【００１３】クリーニングウェブ１８はシリコンオイル
を含浸したポリアミド繊維とポリエステル繊維を混合成
型した不織布であり、クリーニング部材加圧部材である
ウェブ加圧ローラ１９により定着ローラ１０に圧接さ
れ、定着ローラ１０の回転に逆らう方向に巻きとられて
いる。全てのクリーニングウェブが使い切られると、新
しいクリーニングウェブと交換される。

【００１４】該ウェブの巻き取り速度を転写材１枚あた
り０．０５ｍｍ程度に設定している。クリーニングウェ
ブから供給されたシリコンオイルは、定着ローラ１０に
皮膜を形成するが、オイルの一部が、転写材に吸収され
るため、定着ローラ１０上のオイルは略一定量に保たれ
ている。

【００１５】ウェブ加圧ローラ１９は直径８ｍｍのステ
ンレス製の中実の芯金上に厚み８ｍｍのシリコンゴム材
料を発泡した単泡スポンジ層を持つ外径２４ｍｍの単泡
ローラであり、転写材搬送方向に垂直な長手方向の両端
部で不図示の加圧機構により、定着ローラ１０方向にウ
ェブを圧接している。クリーニングウェブ１９と定着ロ
ーラ１０の当接Ｎｉｐは６ｍｍ程度である。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来例
の様な画像形成装置では、通常の文字原稿を画像形成し
た際は良好な画質を得られるものの、写真原稿のような
画像比率の高い画像を連続して画像形成した場合、以下
のような問題が生じやすい。

【００１７】画像比率の高い画像を連続して画像形成し
た場合、定着ローラ上にオフセットしてきたトナーが多
くなるため、オフセットトナーが全てウェブに染み込み
きる前に次の画像のオフセットトナーがウェブ部に供給
される。このため、オフセットトナーはウェブ部で補修
されきらず、ウェブ部をすり抜けて定着ローラに連れ回
ってしまう。定着ローラに連れ回ったトナーは、定着ロ
ーラの回転に伴いＮｉｐ部に運ばれ、ここで転写材にオ
フセットし、転写材を汚すいわゆる「オフセット画像汚
れ」を引き起こしてしまう。

【００１８】この対策として、該ウェブの巻き取り速度
を早くすると言う手法が多く用いられてきた。該ウェブ
の巻き取り速度を早くすることで、より新鮮な面を多く
用いてクリーニング出来るため、クリーニング能力を高
めることが出来る。しかし、クリーニングウェブの巻き
取り速度（以下送り量）を上げる事は転写材１枚あたり
に使用するウェブが増加するため、クリーニングウェブ
の短寿命化につながる。クリーニングウェブの全長を長
くすればこれを補填することは出来るが装置の大きさが
有限である以上限界がある。クリーニングウェブの長寿
命化には（ランニングコストの削減）巻き取り速度をよ
り遅くすることが要求されている。このように、オフセ
ット画像汚れの防止とランニングコスト低減の両立は相
反する課題であった。

【００１９】

【課題を解決するための手段】本発明は、下記構成を備
えることにより上記課題を解決できた。

【００２０】（１）像担持体上に形成されたトナー像を
転写材に転写後、転写材を１対の加熱された回転体に矜
持して未定着トナー像を転写材に加熱加圧定着する定着
装置を有する画像形成装置において、上記定着装置は、
回転対の内、未定着トナー像が接触する側の回転体であ
る定着ローラに当接するクリーニング部材を有し、クリ
ーニング部材を定着ローラに加圧するためのクリーニン
グ部材加圧部材を有し、クリーニング部材加圧部材にト
ナーと逆極性の電圧を印加する事を特徴とする画像形成
装置。

【００２１】（２）前記定着ローラに、トナーと同極性
の電圧を印加する事を特徴とする前記（１）記載の画像
形成装置。

【００２２】

【発明の実施の形態】（実施例１）定着ローラ１０にウ
ェブを介して当接するウェブ加圧ローラ１９にトナーと
逆極性の電圧を印加した例を説明する。

【００２３】画像形成装置全体の概要は従来例とほぼ同
じであるので割愛する。

【００２４】トナーには正電位に帯電するいわゆるポジ
トナーを用いている。

【００２５】定着装置においても、ウェブ加圧ローラ１
９を除き、概要は従来例と同じである。図４を用いて説
明する。

【００２６】定着装置９は内部にハロゲンビーター１２
を含んだ定着ローラ１０と、加圧ローラ１１、定着ロー
ラ１０を清掃するためのクリーニングウェブ１８、定着
上分離爪１６等からなり、定着ローラ１０は中空の厚み
１２ｍｍのＡ１の芯金上にＰＴＦＥ等のフッ素樹脂を２
０μｍ程度コートして表層を形成している。尚、定着ロ
ーラの芯金は不図示の接点によりアースに落とされてい
る。

【００２７】加圧ローラ１１は、Ａ１の芯金上に５ｍｍ
のシリコンゴム層を持ちトップ層は５０μｍ程度のＰＦ
Ａチューブを被覆している。定着ローラ１０、加圧ロー
ラ１１とも、外径は５０ｍｍである。クリーニングウェ
ブ１８はポリアミド繊維とポリエステル繊維を混合し、
厚み５０μｍの不織布で整形されており、１０，０００
ｃｓの粘度のシリコンオイルが含浸され、ウェブ加圧ロ
ーラ１９により、定着ローラ１０に圧接され、定着ロー
ラ１０の回転に逆らう方向に巻きとられている。

【００２８】定着ヒータ１２の画像形成中の最大出力
は、８５０ｗであり、Ａ４サイズの転写材が、毎分６０
枚通紙出来る。定着ローラ１０の回転速度は３００ｍｍ
／ｓに制御されている。

【００２９】定着ローラ１０は制御装置により２００度
に保つように制御されている。

【００３０】又、定着ローラ１０と加圧ローラとのＮｉ
ｐ部下流側には定着上分離爪１６が定着ローラ１０に約
２０ｇｆの加圧力で当接されている。定着上分離爪１６
は定着ローラ１０に当接している先端部の幅が２．５ｍ
ｍで、先端部の全幅が定着ローラ１０に安定して当接し
ている。

【００３１】定着上分離爪１６は長手方向に対象に、中
央から約４０ｍｍ、１２０ｍｍの位置にそれぞれ前後１
個ずつ、合計４個装着している。

【００３２】ウェブ加圧ローラ１９の構造を断面図、図
３を用いて説明する。ウェブ加圧ローラ１９は直径８ｍ
ｍの外径が均一なステンレス製の中実の芯金上３１にカ
ーボンを分散した導電性のシリコンゴム材料を発泡した
単泡スポンジ層３２を持つ。ウェブ加圧ローラ１９は、
不図示の軸受け部により回転可能に定着装置に取り付け
られている。軸受け部材は絶縁性の材料を用いること
で、ウェブ加圧ローラ１９と装置枠体とは導通のない状
態を維持されている。ウェブ加圧ローラの芯金上３１に
は、トナーと逆極性の−６００Ｖのバイアスが印加され
ている。このため、クリーニングウェブを貫いて、定着
ローラからウェブローラに向かって電界が形成されてお
り、ウェブ当接位置の定着ローラ上のオフセットトナー
及び、クリーニングウェブ中に回収されたオフセットト
ナーは、定着ローラからウェブローラの方向に移動する
ような電界の力を受けることになる。

【００３３】従来例では定着ローラ上のトナーは、定着
ローラとウェブの表面エネルギーの違いにより、ウェブ
側にオフセットし、ウェブの毛細管現象等でウェブの内
部に吸い上げられていると想像されている。本実施例で
はウェブ部のオフセットトナーし対し、これらの力の他
に静電気力を作用させることで、ウェブヘのトナーの浸
透を加速し、クリーニング性を向上することを目的とし
ている。

【００３４】本実施例の構成を用いて画像比率５０％の
均一なＨＴ画像を画像形成した場合の転写材のオフセッ
ト画像汚れを評価した結果を下表に示す。ウェブの送り
量を０．０２ｍｍ／枚〜０．１０ｍｍ／枚まで変化させ
て従来例の構成と比較評価した。

【００３５】表中○はオフセット画像汚れの発生が無か
った事を示し、×はオフセット画像汚れの発生した事を
示す。

【００３６】

【表１】 本実験で行ったような高比率の画像では、従来例は０．
１０ｍｍ／枚以上の送り量がオフセット画像汚れの防止
には必要であるが、ウェブローラにトナーと逆極性のバ
イアスを印加した実施例１では０．０５ｍｍ／枚程度の
送り量でオフセット画像汚れの防止が出来た。すなわ
ち、実施例１の方がオフセット画像汚れを同等のレベル
に維持したまま、低送り量化を実現し、ウェブの長寿命
化を実現できることが実証された。

【００３７】（実施例２）ウェブローラ芯金にトナーと
逆極性のバイアスを、定着ローラ１０芯金にトナーと同
極性のバイアスを印加した例を図５を用いて説明する。

【００３８】画像形成装置の概略、定着装置の概略は、
定着ローラ１０芯金に＋６００Ｖのバイアスを印加した
以外は実施例１と同様であるため説明は割愛する。

【００３９】定着ローラにトナーと同極性のバイアスを
印加したことで、定着ローラと加圧ローラのＮｉｐ部で
の転写材から定着ローラヘのオフセットを静電的に防止
しつつ、定着ローラからウェブヘのオフセットトナーの
回収も、実施例１に比ベウェブを貫く、定着ローラ、ウ
ェブローラ間の電界が強くなったことでより確実に回収
することが可能となった。

【００４０】実施例２の構成を用いて、実施例１同様に
画像比率５０％の均一なＨＴ画像を画像形成した場合の
転写材のオフセット画像汚れを評価した結果を下表に示
す。ウェブの送り量を０．０２ｍｍ／枚〜０．１０ｍｍ
／枚まで変化させて従来例の構成と比較評価した。

【００４１】表中○はオフセット画像汚れの発生が無か
った事を示し、×はオフセット画像汚れの発生した事を
示す。

【００４２】

【表２】 本実験で行ったような高比率の画像では、従来例は０．
１０ｍｍ／枚以上の送り量がオフセット画像汚れの防止
には必要であったのに対し、ウェブローラにトナーと逆
極性のバイアスを印加した実施例１では０．０４ｍｍ／
枚程度の送り量でオフセット画像汚れの防止が出来た。
これは、実施例１の０．０５ｍｍ／枚より少ない送り量
であり、実施例２の方がより効率的にオフセット画像汚
れを防止出来ていることが伺える。すなわち、実施例２
の方がオフセット画像汚れを同等のレベルに維持したま
ま、低送り量化を実現し、ウェブの長寿命化を実現でき
ることが実証された。

【００４３】

【発明の効果】以上説明したように本発明に関わる弟１
の発明によれば、定着ローラに当接するクリーニング部
材を有し、クリーニング部材を定着ローラに加圧するた
めのクリーニング部材加圧部材を有し、クリーニング部
材加圧部材にトナーと逆極性の電圧を印加する事で、ク
リーニング部材へのオフセットトナーの回収効率を向上
させることが出来た。

【００４４】又、第２の発明は、定着ローラに当接する
クリーニング部材を有し、クリーニング部材を定着ロー
ラに加圧するためのクリーニング部材加圧部材を有し、
クリーニング部材加圧部材にトナーと逆極性の電圧を印
加した上に、前記定着ローラには、トナーと同極性の電
圧を印加する事で、クリーニング部材へのオフセットト
ナーの回収効率をより向上させることが出来た。

【図面の簡単な説明】

【図１】 従来例の画像形成装置全体の概略を示した断
面図

【図２】 従来例の画像形成装置の定着装置の概略を示
した断面図

【図３】 実施例１のウェブ加圧ローラの概略を示した
断面図

【図４】 実施例１の画像形成装置の定着装置の概略を
示した断面図

【図５】 実施例２の画像形成装置の定着装置の概略を
示した断面図

【符号の説明】

１ 像担持体 ２ 前露光装置 ３ 帯電装置 ４ 現像装置 ７ 転写装置 ８ クリーニング装置 ９ 定着装置 １０ 加熱ローラ １１ 加圧ローラ １２ 定着ヒータ １３ 温度検知装置 １４ 制御装置 １５ 定着入ロガイド １６ 定着上分離爪 １７ 定着下分離爪 １８ クリーニングウェブ １９ ウェブ加圧ローラ ３１ ウェブ加圧ローラ芯金 ３２ スポンジ層（弾性層） ５１ 転写材 ５２ 未定着トナー像

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 像担持体上に形成されたトナー像を転写
   材に転写後、転写材を１対の加熱された回転体に矜持し
   て未定着トナー像を転写材に加熱加圧定着する定着装置
   を有する画像形成装置において、上記定着装置は、回転
   対の内、未定着トナー像が接触する側の回転体である定
   着ローラに当接するクリーニング部材を有し、クリーニ
   ング部材を定着ローラに加圧するためのクリーニング部
   材加圧部材を有し、クリーニング部材加圧部材にトナー
   と逆極性の電圧を印加する事を特徴とする画像形成装
   置。
2. 【請求項２】 前記定着ローラに、トナーと同極性の電
   圧を印加する事を特徴とする請求項１記載の画像形成装
   置。