JP7438836B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明はプリンタ、複写機等の画像形成装置に関する。

電子写真方式を用いた画像形成装置においては、ドラム状の感光体や中間転写体などの像担持体と対向配置された転写部材に転写電圧（直流電圧）を印加することにより、像担持体が担持するトナー像を、紙の如き転写材に静電的に転写させる。その後、像担持体と転写部材（以下「転写手段」とも呼ぶ。）とで形成される転写ニップ部においてトナー像が転写された転写材は定着手段に搬送され、定着手段において加熱及び加圧されることにより転写材にトナー像が定着される。定着手段は、ヒータなどの加熱部材と、加熱部材に圧接して定着ニップ部を形成する加圧部材と、を有しており、加熱部材は交流電源から交流電圧を印加されることによって、トナー像を転写材に定着させることが可能な温度に加熱される。

このような画像形成装置においては、高温高湿環境などで長時間放置されることで吸湿し電気抵抗が低下した紙を用いた場合、以下のような画像不良が発生することがあった。 すなわち、このような転写材が、定着ニップ部において加熱部材と加圧部材とに挟持された場合、加熱部材に印加されている交流電圧が、転写材を介して転写ニップ部で転写電圧（直流電圧）に重畳され、転写ニップ部における転写電圧が変動することがあった。その結果、転写部材から像担持体に向かって流れる電流が変動するため、転写性にムラが生じ、結果として画像の副走査方向に濃淡ムラの画像不良が現れることがあった。以降、このような現象を「ＡＣバンディング」ともいう。

定着手段に交流電圧が印加され、転写手段に直流電圧が印加される画像形成装置における上記の課題に対して、特許文献１～５には各々以下の如き解決手段が開示されている。
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。

特許文献２には、定着スリーブと接地の間にダイオードと抵抗１が直列に接続されると共に、これらに対して並列にコンデンサーと抵抗２が直列に接続されている構成が開示されている。特許文献２の構成であれば、ダイオードが定着スリーブに保持される電荷を制御することで、セルフバイアスを保持させつつＡＣバンディングを軽減することができる。

特許文献３には、転写電源から転写ローラの間に電圧検知手段を設け、転写電圧を制御することで、効果的にＡＣバンディングを軽減することができる構成が開示されている。
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。

特許文献４には、加圧ローラから接地までの間に放電素子であるガスアレスタを配置して、定着手段における急激な電圧の上昇を抑制することで転写抜けと絶縁耐圧破壊を抑制できることが記載されている。

特許文献５には、転写前ガイドと接地までの間にツェナーダイオードとコンデンサーを並列に繋ぐ構成が開示されている。ツェナーダイオードを使用して転写部材における電圧を一定に制御することで、ＡＣバンディングと転写抜けを効果的に抑制できることが記載されている。

特開平６－５１６５９号公報 特開２０１１－８５８６６号公報 特開２０１８－９７２７３号公報 特開２０１４－１１５４４４号公報 特開２０１９－８６７２２号公報

しかしながら、本発明者らの検討によれば、特許文献１～５に示されている解決手段は、画像形成装置の小型化という市場の要求に対して、十分に対応することが困難であること、そして、部品点数の増加を招来することのない新たな解決手段の提供が必要であることを認識した。

本発明の一態様は、定着手段に交流電圧が印加され、転写手段に直流電圧が印加される画像形成装置におけるＡＣバンディングの発生を、部品点数の増加を招来することなく解決し得る画像形成装置の提供に向けたものである。

本発明の一態様によれば、
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。

本発明の一態様によれば、定着手段に交流電圧が印加され、転写手段に直流電圧が印加される画像形成装置におけるＡＣバンディングの発生を、部品点数の増加を招来することなく解決し得る画像形成装置を得ることができる。

実施例１の画像定着装置の全体構成図 実施例１の画像形成装置の全体構成図 実施例１の画像定着装置の転写材搬送方向の断面図 実施例１のＡＣバンディング発生の模式図 実施例１の転写抜け発生の模式図 実施例１の画像定着装置の転写材搬送方向の断面図 実施例１の樹脂部材のマトリックスドメイン構造を示す図 実施例１のマトリックスドメイン構造のイオンの導電メカニズムを示す図 実施例２のマトリックスドメイン構造の樹脂部材の適用例を示す図

本発明の一態様に係る画像形成装置は、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、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。

このような構成を採用することにより、上記課題が解決できる理由は以下のように考えられる。
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。

［実施例１］
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。

（１）画像形成装置の全体構成
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。

画像形成装置１は、転写材給送部と画像形成部を備えている。転写材給送部において、カセット２内に積載された転写材Ｐは、給紙ローラ３により最上位の転写材Ｐから一枚ずつピックアップされ、レジスト部へと送られる。転写材Ｐはレジストローラ４とレジストコロ５からなるレジスト部で搬送方向を揃えられた後、画像形成部へと給送される。

画像形成部は、像担持体としての感光体ドラム６と、感光体ドラム６を帯電させる帯電器７と、感光体ドラム６上の潜像をトナーで現像する現像器８、感光体ドラム６上の残留トナーを除去するクリーナ９で構成されている。感光体ドラム６は矢印方向に回転駆動される。帯電器７は感光体ドラム６の周面を一様に帯電する。画像形成部の上側には、帯電処理された感光体ドラム６に画像情報に基づいてレーザービームを照射して、感光体ドラム６上に静電潜像を形成するように、露光手段としてのレーザースキャナ１０が配置されている。静電潜像は現像器８によってトナー像として形成される。そして、感光体ドラム６に形成されたトナー像は、直流電源である転写電源２５（図４参照）から転写部材である転写ローラ１１（以下、単に「転写ローラ１１」ともいう。）にトナーの帯電極性と逆極性の直流電圧が印加されることにより、転写ニップ部１２において転写材Ｐに転写される。ここで、直流電圧印加装置とは、転写ローラーに、直流電圧を印加するための電子回路等の制御装置をいう（不図示）。

トナー像が転写された転写材Ｐは、転写手段よりも下流側に配置されている画像定着装置１３に搬送され、画像定着装置１３により、定着ニップ部２３で転写材Ｐ上のトナー像が加熱定着される。

画像定着装置１３を通過した転写材Ｐは、排紙ローラ対１４によって画像形成装置１の上部の転写材積載部１５に排紙される。

（２）画像定着装置
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。

図３は画像定着装置１３の転写材搬送方向の断面図であり、図３を用いて画像定着装置１３について説明する。

この画像定着装置１３は、加圧部材である加圧ローラ１６（以下、単に「加圧ローラ１６」ともいう。）と、加熱部材である加熱フィルム１７（以下、単に「加熱フィルム１７」ともいう。）を有する。画像定着装置１３は、加圧ローラ１６を回転駆動し、加熱フィルム１７を加圧ローラ１６の搬送力により回転させる加圧ローラ駆動方式・フィルム加熱方式の装置である。

本実施例に示す画像定着装置１３は、加熱体としてのヒータ１８が支持部材としてのヒータホルダ１９によって支持されている。ヒータ１８は、アルミナ等のセラミックの基板上に不図示の発熱抵抗体をスクリーン印刷で形成している。また、ヒータ１８は交流電源である商用電源２４（図４参照）から不図示の発熱抵抗体に交流電圧が印加されることで発熱する仕組みである。ここで、交流電圧印加装置とは、発熱抵抗体に、交流電圧を印加するための電子回路等の制御装置をいう（不図示）。さらにヒータホルダ１９を挟んでヒータ１８の反対側に加圧ステー２０が配置されている。加圧ステー２０はヒータホルダ１９と当接し、芯軸部２１と耐熱弾性層２２で構成される加圧ローラ１６に対して加圧力を伝達している。筒状の可撓性部材としての加熱フィルム１７はヒータホルダ１９、ヒータ１８、加圧ステー２０の外側を外嵌している。また、ヒータホルダ１９は加圧ステー２０を介して加圧ローラ１６の軸線に向けて付勢されているため、加熱フィルム１７と加圧ローラ１６との間に所定幅の定着ニップ部２３が形成される。なお、加熱フィルム１７は基層（不図示）と、基層の外周面側に形成された弾性層（不図示）と、弾性層の外周面側に形成された離型層（不図示）から構成される。加熱フィルム１７の基層は、ヒータ１８の熱を受けるための耐熱性と、ヒータ１８と摺擦するための耐久性が必要であり、ステンレス鋼やニッケルなどの金属やポリイミドなどの耐熱性樹脂を用いるのが好ましい。また、加熱フィルム１７の離型層は、パーフルオロアルコキシ樹脂（ＰＦＡ）、ポリテトラフルオロエチレン樹脂（ＰＴＦＥ）等のフッ素樹脂を用いるのが好ましい。

（３）ＡＣバンディングの発生メカニズム
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。

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を介して商用電源２４の交流電圧が転写ニップ部１２における転写電圧に重畳することで発生する画像不良について、図４を用いて説明する。図４は、商用電源２４の交流電圧が転写ニップ部１２における転写電圧に重畳して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。なお、以下の説明における転写材Ｐは、高温高湿環境において長時間放置され吸湿した転写材Ｐであって、転写材Ｐの搬送方向に関する長さが、転写ニップ部１２から定着ニップ部２３までの距離よりも長い例えばＡ４サイズ紙である。

高温高湿環境などで放置されることによって吸湿した転写材Ｐが転写ニップ部１２にて感光体ドラム６からトナー像を転写されている状態で転写材Ｐが定着ニップ部２３に挟持された時、商用電源２４からヒータ１８には交流電圧が印加されている。定着ニップ部２３に挟持された転写材Ｐは、加熱フィルム１７と接触しており、定着ニップ部２３において加熱フィルム１７はヒータ１８と接触している。

図４に示すように、転写材Ｐの抵抗値が低い場合、ヒータ１８に印加された交流電圧は、加熱フィルム１７と転写材Ｐを介して転写ニップ部１２における転写電圧を変動させる。これにより、転写ローラ１１から感光体ドラム６に向かって流れる電流が振れてしまうＡＣバンディングが発生する。この時、転写ローラ１１から感光体ドラム６に流れる電流が商用電源２４の電源周波数周期で振れることにより、交流波形の谷部が、吸湿紙にトナー像を転写する際の転写電源２５からの電流の適正範囲を下回ってしまう。その結果、商用電源２４の電源周波数周期で電流が不足し、転写材Ｐが定着ニップ部２３に突入した以降に感光体ドラム６から転写材Ｐに転写された画像には、商用電源２４の電源周波数周期で濃淡ムラが発生する。

ここで抵抗素子２６の抵抗値を商用電源２４の交流電流が転写電圧を変動させない程度に低く設定することで、ＡＣバンディングを防止することができる。

（４）転写抜けの発生メカニズム
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。

高温高湿環境などで放置されることによって吸湿した転写材Ｐが転写ニップ部１２にて感光体ドラム６からトナー像を転写されている状態で転写材Ｐが定着ニップ部２３に挟持されている。すなわち、この場合、画像形成装置は、転写材Ｐの搬送方向先端から、定着ニップ部２３を通り転写ニップ部１２までに至る導通経路を有する。図５に示すように、転写材Ｐの抵抗値が低い場合、転写材Ｐにトナー像の転写を行うための電流が転写材Ｐを介して抵抗素子２６に流れ込み、トナー像の転写に必要な電流が不足することで転写抜けが発生する。その結果、転写材Ｐにトナー像が感光体ドラム６から転写され難くなるため、転写材Ｐには淡い画像が発生する。

ここで抵抗素子２６の抵抗値を転写電源２５の電流が転写材Ｐを介して流れ込まない程度に高く設定することで、転写抜けを防止することができる。

（５）画像形成装置の小型化とＡＣバンディングと転写抜けによる画像不良発生の関係
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。

（６）マトリックスドメイン構造の加圧ブロック
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。

次に本実施例での画像定着装置内の導通経路について説明する。図６に画像定着装置１３の転写材搬送方向の断面図を示す。図６は図３に対して長手方向に異なる位置の断面図である。加熱フィルム１７の内部に接触するように導電性のシート状の導通シート３５が配置されている。導通シート３５は導通シート３５の不図示の穴がヒータホルダ１９の突起３６に入って、加熱フィルム１７の回転で導通シート３５が外れないようになっている。また、導通シート３５は加圧ステー２０にも接触し、加熱フィルム１７と加圧ステー２０の導通を確保している。次に図１のように加圧ステー２０と加圧ブロック２７、２８は当接し、さらに加圧ブロック２７、２８は加圧板２９、３０の支点部から接地（グラウンド）された不図示のフレームへと導通している（以下、この接地を「フレームグラウンド」とも呼ぶ）。ここで、加圧ブロック２７、２８の少なくとも一方が、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である。本実施例の特徴的な構成は、この樹脂部材である加圧ブロック部分である。

このような構成であれば、加圧ブロックが、従来の不図示のフレームに位置決めされ加圧力を受ける役割に加えて、直流よりも交流の方が抵抗値を低く維持できる抵抗としての役割を兼ねることが可能となる。

このため、画像形成装置が小型化されても抵抗素子２６及び接地までの部品を削減しつつ、ＡＣバンディングと転写抜けによる画像不良を防止することができる。

（７）マトリックスドメイン構造
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。

本発明のマトリックスドメイン構造とは図７のように海島構造を有する樹脂部材の構造である。１００はマトリックスで、１０１はドメインを表すものである。

本発明に用いられるマトリックス１００とは樹脂部材に含まれる主な樹脂のことであり、導電性には寄与しない非導電性の樹脂であり、主に機械物性を決定づける樹脂のことを言う。

例えば耐熱性の優れたポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）と導電性を有する樹脂との組み合わせにおいては、耐熱性及び強度を支配する樹脂がＰＰＳとなり、これをマトリックスと言う。マトリックスは２種以上でも良く、導電性に寄与せず樹脂物性を決定することができればマトリックスと言ってよい。例えばＰＥＴとＰＢＴをブレンドしたものであってもＰＥＴとＰＢＴは導電性ではないので混合物であってもマトリックスと呼ぶ。

マトリックスは、導電性に寄与しない樹脂成分として樹脂成分の全質量に対して、５０質量％以上を有するものである。樹脂部材の組成としてガラスファイバーや鉱物フィラーなどが含まれている場合は樹脂でない成分を除いた樹脂成分の全質量の配合比率で判断する。

たとえば、ガラスファイバー３０質量％、ＰＰＳ４０質量％、導電性樹脂２８質量％、塩２質量％、の配合であれば、樹脂成分の全質量は、ＰＰＳと導電性樹脂であるから６８質量％である。

このうちのＰＰＳは、樹脂成分の全質量を１００質量％とすると、４０質量％（ＰＰＳの配合量）／６８質量％（樹脂成分の全質量）×１００質量％、より５８．８質量％となり、樹脂成分の全質量に対して、５０質量％以上有するものである。従って、この場合、ＰＰＳは、主な樹脂と言うことができ本発明におけるマトリックス１００に相当する。

マトリックス１００に用いられる樹脂としては熱可塑性樹脂を用いることが好ましい。本発明に使用される熱可塑性樹脂としては特に制限はないが、例えばポリフェニレンサルファイド樹脂（ＰＰＳ）、ポリカーボネート樹脂、スチレン系樹脂、アクリル系樹脂、塩化ビニル樹脂、スチレン－酢酸ビニル共重合体、塩化ビニル－酢酸ビニル共重合体、ポリエチレンやポリプロピレン及びポリブタジエン等のポリオレフィン系樹脂、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリブチレンナフタレート（ＰＢＮ）等のポリエステル樹脂、ポリ塩化ビニリデン、アイオノマー樹脂、ポリウレタン樹脂、シリコーン樹脂、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）樹脂及びエチレンテトラフルオロエチレン共重合体（ＥＴＦＥ）等のフッ素系樹脂、エチレン－エチルアクリレート共重合体、エチレン－ビニルアルコール共重合体、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂及び変性ポリフェニレンオキサイド樹脂等からなる群より選ばれる１種類あるいは２種類以上を使用することができる。ただし、上記材料に限定されるものではない。

一方、ドメイン１０１とは本発明における導電性に寄与する樹脂のことであり、マトリックスとは相溶しないもので、樹脂中ではマトリックス１００が海、ドメイン１０１が島という、海島構造をとることを特徴とする。

また、本発明のドメイン１０１はイオン解離可能な導電性の樹脂及び陽イオンと陰イオンとにイオン解離可能な塩の混合物である。

ここで、イオン解離可能な導電性樹脂とは、塩が、その樹脂中においてイオン解離できる導電性樹脂をいい、陽イオンと陰イオンとにイオン解離可能な塩とは、導電性樹脂中において陽イオンと陰イオンとに解離可能な塩をいう。

導電性に寄与するドメイン１０１に用いる樹脂のガラス転移温度は、本発明の画像形成装置が使用される温度（たとえば２３℃程度）以下であることが必要である。画像形成装置が使用される温度が、ドメイン１０１のガラス転移温度以下である場合はドメイン１０１に用いる樹脂の分子運動が止まり、ドメイン１０１に含まれるイオン解離している塩のイオンの動きが止まるため導電性を発現することができない。

次にドメイン１０１中のイオンについて説明する。本発明のドメイン１０１に用いられる材料は、導電性を有する樹脂でありポリエーテルエステルアミド又はポリエーテルアミドなどの樹脂成分にフッ素系の塩などを溶解させたものである。フッ素系の塩として、例えばフッ素系界面活性剤が挙げられる。本発明のドメイン１０１は、イオン解離できる樹脂及びイオン解離する塩を含む混合物でありドメイン１０１中では塩が陽イオンと陰イオンとにイオン解離することでイオンの動きによって電気を流すことができる。

本発明に用いられる塩としては、ノナフルオロブタンスルホン酸カリウム、カリウム ビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミド、カリウム Ｎ，Ｎ－ビス（ノナフルオロブタンスルホニル）イミド、カリウム Ｎ，Ｎ－ヘキサフルオロプロパン－１，３－ジスルホニルイミドなどが挙げられるがこれに限らない。

本発明の塩は常温でイオン解離しているイオン液体も含まれる。イオン液体は常温でイオン解離しているため、ドメイン１０１そのものにもなりうるが、イオン液体は単に樹脂に配合しただけでは電気抵抗が高い状態である。

通常、本発明の画像形成装置が使用される温度は、本発明に用いられるマトリックス１００に用いられる樹脂のガラス転移温度以下であり、この温度ではマトリックス１００の樹脂が分子運動していない状態である。従って、ドメイン１０１が、イオン液体であってもイオンが動きにくい状態であれば電気は流れにくいのである。

このように樹脂にイオン液体だけを混合しても導電性は不十分であるためイオン液体も本発明ではポリエーテルエステルアミドやポリエーテルアミドなどの導電性の樹脂中に溶解させることが必要である。

これらのドメインはマトリックス中においては島状態で存在しているが、導電性を発現するには島どうしの接触が必要であり、島どうしを接触させるためドメインの樹脂は、樹脂成分の全質量に対して、５質量％以上有することが必要である。ドメイン樹脂が５質量％未満である場合は、島どうしの接触が少なく導電性が十分発現できないため好ましくない。

またドメイン樹脂が、樹脂成分の全質量に対して５０質量％を超える場合はマトリックス樹脂の強度などの特性が大きく低下するため好ましくない。

また、本実施例で使用する加圧ブロック２７、２８の製造は、導電性樹脂配合物とＰＰＳを射出成形時に混合するマスターバッチ方式を用いた。
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。

以下マスターバッチと射出成形時の配合内容を示す。
＜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。

＜加圧ブロックの成形＞
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。

このうちのドメインとなる導電性樹脂は、樹脂成分を１００質量％とすると、１０．２質量％（導電性樹脂の配合量）／９４．３５質量％（樹脂成分の全質量）×１００質量％、より、樹脂成分の全質量に対して１０．６質量％有するものである。

樹脂部材のマトリックスドメイン構造の判断は、以下の方法で行うことができる。
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。

（８）陽イオンと陰イオンの導電メカニズム
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。

以上説明したように本実施例の構成であれば従来の加圧ブロック２７、２８の不図示のフレームに位置決めされ加圧力を受ける役割に加えて、直流よりも交流の方が抵抗値を低く維持できる抵抗としての役割を兼ねることが可能となる。このため、画像形成装置が小型化されても抵抗素子２６及び接地までの部品を削減しつつ、ＡＣバンディングと転写抜けによる画像不良を防止することができる。また、加圧ブロック２７、２８が加熱フィルム１７の内周を接触し規制するフランジ形状を有することで、加熱フィルム１７と加圧ブロック２７、２８の導通が確保されるため、導通シート３５が不要となり、さらなる部品削減が可能となる。

［実施例２］
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。

（１）加圧ブロック以外の部材をマトリックスドメイン構造の樹脂部材とした構成
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。

転写手段側から配置される部材について説明する。なお、下記に説明する部材はすべてフレームグラウンドに接続されている。

転写手段から定着手段の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３７が配置されている。転写材検知部材３７は転写材Ｐに接触する接触部３８と不図示のセンサに対して転写材の有無を切り替える検知部３９を有する。また、転写材検知部材３７の転写材の有無検知によって、転写手段から定着手段までの転写材Ｐの撓みを一定にするために定着手段の搬送速度を加減速制御している。これにより、転写ニップ部１２への定着手段の転写材の搬送力の影響を一定に保ち、転写材Ｐに転写されるトナー像の画像不良を防止することができる。

非印字面側の定着手段の加圧ローラ１６に近接するように転写材Ｐを定着ニップ部２３への搬送をガイドするガイド部材４０が配置されている。ガイド部材４０は定着ニップ部２３への転写材Ｐの突入を安定させ、転写材Ｐを介して突入時の衝撃を転写ニップ部１２へ伝達されることを防止できる。

加圧ローラ１６の芯軸部２１と不図示のフレームとの間に加熱部材からの反力を受ける軸受部材４１が配置されている。軸受部材４１は芯軸部２１の回転を円滑にするため用いられる。また、芯軸部２１に金属製のボールベアリングを挿入し、ボールベアリングを軸受部材４１によって位置決めする構成でも良い。ボールベアリングを用いることで芯軸部２１の回転をより円滑にすることが可能となる。

定着手段の転写材搬送方向下流に固定部材４３に固定された転写材に接触する可撓性かつ導電性の弾性部材４２が配置されている。例えば弾性部材４２は導電性テープに金属製のブラシを貼り合わせたものである。弾性部材４２が転写材Ｐに接触することで、転写材Ｐの電荷をフレームグラウンド側へ放電する。これにより転写材積載部１５に排出された時のチャージアップによる転写材Ｐの積載性不良を防止することができる。なお、図９では非印字面側に弾性部材４２及び固定部材４３を配置しているのは定着後からトナー像が固まる前の段階のためであり、トナー像が十分に固まっていれば印字面側に配置しても画像を傷付けることは無い。

以上に説明した転写材検知部材３７、ガイド部材４０、軸受部材４１、固定部材４３のように他の目的で配置されている少なくとも１つの部材に実施例１で示したマトリックスドメイン構造の樹脂部材を用いることで、実施例１と同様の効果が得られる。また、それぞれの配置位置によって求められる直流と交流の抵抗値が変化するため、ドメインの処方を変更することで調整が可能となる。

したがって、本実施例で説明した樹脂部材に限定されるわけではない。転写材が定着手段と転写手段に挟持された状態で転写ニップ部１２を除いた転写材の搬送方向先端から定着手段を通り転写手段までの導通経路において、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れば良い。

Ｐ‥‥転写材
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)

1. 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。
2. 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。
3. 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。
4. 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。
5. 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。
6. 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。
7. 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。
8. 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。
9. 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。

Images