JP7438836B2 - 画像形成装置 - Google Patents
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Description
特許文献1には、ヒータと、ヒータと摺動するフィルムで構成させる加熱部材においてフィルムに対して抵抗を介して接地させることが開示されている。特許文献1の構成であれば、交流電圧が、転写材を介して転写ニップ部に伝達される前に、抵抗素子を介して除去される。これにより、ACバンディングを軽減でき、画像の副走査方向の濃淡ムラの画像不良を軽減できる。
上記の特許文献1~3の技術ではACバンディングの他に、転写ニップ部に挟持された転写材にトナー像の転写を行うための直流電流が転写材を介して転写部材から抵抗素子に流れ込み、トナー像の転写に必要な直流電流が不足して、画像不良が発生する虞がある。この現象を以下、転写抜けと称する。
トナー像を転写材に転写させる転写手段と、
転写材の搬送方向に関して該転写手段よりも下流側に配置され、該トナー像を転写材に定着させる定着手段と、
該定着手段に交流電圧が印加する交流電圧印加装置と
該転写手段に直流電流を印加する直流電圧印加装置と、を具備し、
該定着手段と該転写手段とで転写材を挟持している状態で、転写材搬送方向先端から該定着手段を通り該転写手段までに至る導通経路を有する画像形成装置であって、
該転写手段を除く該導通経路が、
非導電性の樹脂を含むマトリックスと、イオン解離が可能な導電性の樹脂及びイオン解離が可能な塩を含むドメインと、から構成されるマトリックスドメイン構造を有する樹脂部材を介在させてフレームグラウンドに接続されている画像形成装置が提供される。
転写材の搬送方向に関して該転写手段よりも下流側に配置され、該トナー像を転写材に定着させる定着手段と、
該定着手段に交流電圧を印加する交流電圧印加装置と、
該転写手段に直流電圧を印加する直流電圧印加装置と、を具備し、かつ、
そして、該定着手段と該転写手段とで転写材を挟持している状態で転写材の搬送方向先端から該定着手段を通り該転写手段までに至る導通経路を有する。
そして、該転写手段を除く該導通経路は、非導電性の樹脂を含むマトリックスと、イオン解離が可能な導電性の樹脂及びイオン解離が可能な塩を含むドメインと、から構成されるマトリックスドメイン構造を有する樹脂部材を介在させてフレームグラウンドに接続されている。
すなわち、直流電圧と交流電圧では、樹脂部材の内部において陽イオンと陰イオンの電圧印加時の動きが、それぞれ異なる。具体的には直流電圧では、陽イオンと陰イオンはドメイン中を一方向に移動し続ける。これに対して交流電圧では、陽イオンと陰イオンはドメイン中のその場で往復振動をする。ドメインは高粘度のために陽イオンと陰イオンが一方向に移動するよりその場で往復振動する方が容易であり、交流電圧は、直流電圧より、電圧印加時の導通形成において、粘度の影響を受けにくいと考えられる。これにより抵抗値は、直流電圧が印加された場合よりも交流電圧が印加された場合の方が導通し易くなるため低くなる。
以下に図を用いて、本発明を実施するための最良の形態を例示的に詳しく説明する。
但し、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材料、形状それらの相対的な位置などは、発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものであり、本発明の範囲を以下の形態に限定する趣旨のものではない。
まず、本実施形の形態に係る画像形成装置の全体構成について図2を用いて説明する。本実施例で用いる画像形成装置1はレーザビームプリンタである。
以下に本実施例の画像定着装置13の説明をする。また以下の説明において、画像定着装置13及び画像定着装置13を構成する部材に関して、長手方向とは転写材搬送方向と直交する方向である。
ACバンディングの発生メカニズムについて特許文献1の構成を基に図4を用いて説明する。加熱フィルム17は抵抗素子26を介して接地されている。なお、画像定着装置13において転写材Pにトナー像を定着するのと同時に、転写ニップ部12において感光体ドラム6から転写材Pにトナー像が転写される条件の転写材Pを用いている。
転写抜けの発生メカニズムについて説明する。(3)ACバンディングの発生メカニズムと同様に特許文献1の構成を基に説明する。吸湿した転写材P等の抵抗値の低い転写材Pに画像形成を行う際に、転写材Pを介して転写電源25の電流が抵抗素子26へ流れ込むことで発生する画像不良について、図5を用いて説明する。図5は、転写電源25の電流が転写材Pを介してリークすることで画像不良が発生するメカニズムを説明する模式図である。
画像形成装置が小型化されることで、転写ニップ部12から定着ニップ部23までの間隔は短くなる。この間隔が短くなることで、転写ニップ部12から定着ニップ部23までの挟持された転写材Pの抵抗値は低くなる。これにより、ACバンディングと転写抜けによる画像不良の発生の虞が高くなる。具体的には転写ニップ部12から定着ニップ部23までの挟持された転写材Pの抵抗値が低くなることでACバンディングの観点では抵抗素子26はより抵抗値を低くする必要がある。これに対して転写抜けの観点では抵抗素子26はより抵抗値を高くする必要がある。すなわち、この2つの現象による画像不良を防ぐための抵抗値の設定はトレードオフの関係にあり、画像形成装置が小型化されるほど両立が困難になる。加えて、加熱フィルム17から抵抗素子26を介して接地するまでの部品類も省スペース化が求められる。又、抵抗素子の設置場所は、転写手段(転写ローラ11、転写ニップ部12等)からの電流の流れを極力防止し、転写材Pにトナー像を転写させる観点から、抵抗素子26は、転写手段を除く導通経路に設置する必要がある。
そこで、本実施例では抵抗素子26を使うことなく画像形成装置が小型化されてもACバンディングと転写抜けによる画像不良を防止できる構成を説明する。図1に本実施例の構成を示す。画像定着装置13には加圧ブロック27、28が加圧ステー20と当接し、加圧ブロック27、28は加圧板29、30を介して圧縮ばね構造の加圧ばね31から一定の加圧力で押圧されている。これによって定着ニップ部23を形成している。また、加圧ローラ16、加圧ブロック27、28、加圧板29、30の支点部32、33及び加圧ばね31の端部34は不図示のフレームによって位置決めされている。具体的には加圧ブロック27、28は加圧ばね31の押圧力によって定着ニップ部23を形成できるように加圧方向に移動可能に位置決めされている。また加圧板29、30の支点部32、33を中心に押圧方向に回転自由に位置決めされ、加圧ばね31の端部34は加圧方向の反力を不図示のフレームで受けるように構成されている。
非導電性の樹脂を含むマトリックスと、イオン解離が可能な導電性の樹脂及び陽イオンと陰イオンとに解離が可能な塩を含むドメインから構成されるマトリックスドメイン構造を有する樹脂部材について具体的に説明する。
これは、導電性樹脂配合物に用いられる導電性樹脂の耐熱性が低いため、PPSと導電性樹脂を同時に混合押出しすると、混合押出し時と射出成形時の2回、PPSの溶融温度になるため、導電性樹脂の劣化が懸念されるからである。
<マスターバッチ>
導電性樹脂 TPAE-H151(T&K TOKA製) 64.0質量%
フッ素系界面活性剤(塩) エフトップEF-N112(三菱マテリアル電子化成 製) 12.0質量%
難燃剤1 SAYTEX HP-7010G(アルベマール 製) 9.5質量%
難燃剤2 ヒロマスター C-380(鈴裕化学 製) 1.5質量%
潤滑剤 鱗片状黒鉛 Z-25(伊藤黒鉛工業 製) 13.0質量%
上記の配合で2軸押し出し機により樹脂温度250℃で混練しペレット化して、マスターバッチ(A)を得た。樹脂温度250℃で混練したので導電性樹脂の分解はみられなかった。
<マスターバッチ(A)とPPS(B)との混合>
マスターバッチ(A) 15.65質量%
PPS(B) トレリナA310MX04(東レ 製) 84.35質量%
このマスターバッチ(A)とPPS(B)をタンブラーで混合し樹脂混合物(A)を得た。
上記樹脂混合物(A)を射出成形機(住友重機製 SE180EV-A)で樹脂温度290℃で成形した。このとき成形機のホッパー内に窒素ガスを流入しながら成形を行うことで導電性樹脂の分解を防止することができ、定着の加圧に耐える樹脂製の加圧ブロックを成形することができた。
このことにより加圧ブロック27、28を得た。
樹脂部材の一部を薄片化する。薄片化する手段としては、例えば、鋭利なカミソリや、ミクロトーム、FIBなどがあげられる。得られた切片を、マトリックスドメイン構造の観察を好適に実施するため、染色処理等の前処理を施してもよい。破断面の形成、前処理を行った切片を、走査型電子顕微鏡(SEM)又は透過型顕微鏡(TEM)で観察して判断する。
以上説明したマトリックスドメイン構造を有する樹脂部材のイオンの導電メカニズムについて説明する。なお、イオンは陽イオンと陰イオンが存在している。図8はマトリックスドメイン構造の樹脂の陽イオンと陰イオンの動きを模式図として示している。図8に示すようにマトリックス100の中にドメイン101が点在し、且つドメイン同士が繋がっている。またドメイン101の中には陽イオン102と陰イオン103が安定して分散している状態である。図8(A)のように直流電圧が印加された時では、陽イオンと陰イオンはドメイン中を一方向に移動し続ける。これに対して図8(B)のように交流電圧印加された時では、陽イオンと陰イオンはドメイン中をその場で往復振動する。従って、ドメインは高粘度のために、陽イオンと陰イオンを一方向に移動させるよりその場で往復振動させる方が容易であり、交流電圧は、直流電圧より電圧印加時の導通形成において粘度の影響を受けにくいと考えられる。これにより抵抗値は、直流電圧が印加された場合よりも交流電圧が印加された場合の方が、導電し易くなるため低くなる。
第2の実施例について説明する。なお、第1の実施例と同一部品、ならびに同一機能を有する部品については同じ符号で示し、説明を省略する。実施例2における画像定着装置の加熱側の部材、加圧ローラ16の定着ニップ部23を形成している構成は実施例1と同様であり図3に示す通りとなる。
図9に実施例2の転写手段から定着手段までの模式図を示す。実施例1で示したマトリックスドメイン構造の加圧ブロック以外でも同様の効果が得られる構成となっている。
1‥‥画像形成装置
2‥‥カセット
3‥‥給紙ローラ
4‥‥レジストローラ
5‥‥レジストコロ
6‥‥感光体ドラム
7‥‥帯電器
8‥‥現像器
9‥‥クリーナ
10‥‥レーザースキャナ
11‥‥転写ローラ
12‥‥転写ニップ部
13‥‥画像定着装置
14‥‥排紙ローラ対
15‥‥転写材積載部
16‥‥加圧ローラ
17‥‥加熱フィルム
18‥‥ヒータ
19‥‥ヒータホルダ
20‥‥加圧ステー
21‥‥芯軸部
22‥‥耐熱弾性層
23‥‥定着ニップ部
24‥‥商用電源(交流電源)
25‥‥転写電源(直流電源)
26‥‥抵抗素子
27、28‥‥加圧ブロック
29、30‥‥加圧板
31‥‥加圧ばね
32、33‥‥支点部
34‥‥端部
35‥‥導通シート
36‥‥突起
37‥‥転写材検知部材
38‥‥接触部
39‥‥検知部
40‥‥ガイド部材
41‥‥軸受部材
42‥‥弾性部材
43‥‥固定部材
100‥‥マトリックス
101‥‥ドメイン
102‥‥陽イオン
103‥‥陰イオン
Claims (9)
- トナー像を転写材に転写させる転写手段と、
転写材の搬送方向に関して該転写手段よりも下流側に配置され、該トナー像を転写材に定着させる定着手段と、
該定着手段に交流電圧を印加する交流電圧印加装置と、
該転写手段に直流電圧を印加する直流電圧印加装置と、を具備し、
該定着手段と該転写手段とで転写材を挟持している状態で転写材の搬送方向先端から該定着手段を通り該転写手段までに至る導通経路を有する画像形成装置であって、
該転写手段を除く該導通経路が、
非導電性の樹脂を含むマトリックスと、イオン解離が可能な導電性の樹脂及びイオン解離が可能な塩を含むドメインと、から構成されるマトリックスドメイン構造を有する樹脂部材を介在させてフレームグラウンドに接続されていることを特徴とする画像形成装置。 - 前記転写手段は、トナー像を担持する像担持体と、前記像担持体と接触して転写ニップ部を形成し、
前記転写ニップ部にて前記像担持体から転写材にトナー像を転写する転写部材と、
前記転写部材に前記直流電圧を印加する転写電源を有する請求項1に記載の画像形成装置。 - 前記定着手段は、
加熱部材と、前記加熱部材に当接して定着ニップ部を形成する加圧部材を有し、
前記加熱部材は、前記定着ニップ部に挟持される転写材に対向して配置される加熱部を有し、
前記加熱部は交流電源から前記交流電圧を印加されることによって前記定着ニップ部に挟持される転写材を加熱する請求項1又は2に記載の画像形成装置。 - 前記樹脂部材は、前記定着ニップ部を形成する前記加熱部材からの反力を受ける部材である請求項3に記載の画像形成装置。
- 前記樹脂部材は、前記定着ニップ部を形成する前記加圧部材からの反力を受ける部材である請求項3に記載の画像形成装置。
- 前記樹脂部材は、転写材の搬送をガイドするガイド部材である請求項1~3のいずれか1項に記載の画像形成装置。
- 前記樹脂部材は、転写材搬送路における転写材の有無を所定の位置で検知する転写材検知部材である請求項1~3のいずれか1項に記載の画像形成装置。
- 前記樹脂部材は、転写材に接触する可撓性かつ導電性の部材を固定する部材である請求項1~3のいずれか1項に記載の画像形成装置。
- 前記非導電性の樹脂がポリフェニレンサルファイドであり、前記導電性の樹脂がポリエーテルエステルアミドであり、イオン解離可能な塩がフッ素系界面活性剤である請求項1~8のいずれか1項に記載の画像形成装置。
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