JPH03231786A - 画像形成装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、接触型の転写手段を備えた画像形成装置に関
するものである。

〔従来技術〕

第５図に接触型の転写手段を用いた従来の画像形成装置
を示す。

像担持体である感光トラム２の周囲に各々配置された、
−次ＩＦｔ器８、レーザスキャナ１、現像装置３によっ
て感光ドラム上に形成された未定着トナー像は感光ドラ
ムと圧接する転写ローラ４により、転写材５に転写され
る。転写後の残留トナーはその後、クリーニング装置７
により感光ドラムから回収される。一方、転写材上に転
写されたトナー像は定着装置１４によって定着される。

第６図は定着装置１４の拡大断面図である。

定着装置１４は、一対のローラが圧接して配置されてお
り、加熱手段によってローラを加熱することにより定着
を行うものである。１５の定着ローラは、中空のアルミ
芯金外面にフッ素樹脂層を設けた構成を有しており、そ
の中にはハロゲンヒータ１１が配設されている。１７は
シリコーンオイル塗布兼クリーニング部材であり、シリ
コーンオイルを含浸させた耐熱性フェルトからなるクリ
ーニング材１７Ａとこれを支持するホルダー１７Ｂとか
ら成る構成を有しており、定着ローラに押圧されている
。また、加圧ローラ１６は、芯金１６Ｂの周囲に、例え
ば低温加硫型シリコーンゴム（ＬＴＶ）の弾性体層１６
Ａを有する。

また、転写ローラ４に代表される接触転写装置はコロナ
転写装置と比較して、低電圧で転写か可能なためオゾン
の発生が少ないという利点を有している。さらに転写材
の搬送力にも優れているため薄紙から封筒まで多種にわ
たる転写材の転写・搬送か可能でさらに転写時に発生す
る画像ブレが少ない。このため小型の電子写真プリンタ
ー等に有効である。

〔発明が解決する問題点〕

しかしながら、前記従来例の転写ローラ４と熱ローラ定
着装置１４を有する画像形成装置において次のような問
題点が見出された。

１）像担持体上のトナーや、転写材から発生する紙粉等
が転写ローラ４を介して転写材裏面に付着し搬送され、
加圧ローラに付着し、加圧ローラの離型性が低下する。

このため熱ローラ定着装置１４の加圧ローラが汚れてし
まいこれが進行すると定着画像光沢ムラ、転写材裏汚れ
、加圧ローラへの転写材の巻きつき等の現象が発生する
。

このため、加圧ローラの寿命が短くなり、コロナ転写装
置を使用した場合１０万枚程度の耐久性があったのに比
べ、３万枚程度で加圧ローラ汚れにより耐久寿命となっ
てしまう。

２）転写ローラ４は像担持体である感光ドラム２とロー
ラ対を形成し転写材を搬送する。このとき定着装置内の
ローラ対との周速が全く同一でないため、転写ローラ４
と定着装置１４の間で転写材にストレスが加わる。この
ストレスの影響で転写材のシワが定着装置を通過すると
き発生し易くなる。この現象はとくに吸湿した薄紙や封
筒で発生し易い。

１）の現象については、転写ローラのクリーニングを完
全にすることにより解決することが可能であるが、転写
ローラにクリーニング部材を設番することか、装置の複
雑化をまねくだけでなく、クリーニングしたトナーの廃
棄が問題になる。さらに転写ローラ４には感光トラム２
との間に二・ンブを形成するために弾性体が用いられる
。このとき低圧力でニップを形成しないと文字部の中央
部力く転写されない中抜けと呼ばれる現象が発生する。

従って転写ローラ４には低硬度のゴムあるし）は発泡ス
ポンジ等が用いられる。このため転写ローラ４の表面粗
さが粗く摩擦係数も高くなり表面についたトナーのクリ
ーニングが難しいという問題もある。

２）の現象に関しては転写ローラ４の感光ドラム２に対
する押圧力を低くし、かつ感光ドラム２に対して従動回
転させることでシワは改善されるが、逆に転写材が定着
器へ突入したときのショックや給紙、レジストローラを
抜けたときのシヨ・ツクで画像ブレが発生する。この問
題に関しては転写、定着間の距離を十分とり転写材にル
ープを形成させることでも解決できるが小型のプリンタ
ー等ではこのようなスペースをとることは困難である。

このように転写装置として転写ローラ４のような接触型
の転写装置を用いて且つ、搬送性、耐久性に優れた定着
動作を行うことは困難であった。

〔問題点を解決する手段〕

上記問題点を解決する本発明は、未定着トナー像を担持
する像担持体と、この像担持体と圧接し未定着トナー像
を記録材に転写する転写手段と、記録材を挟持搬送する
ことで未定着トナー像の定着を行う一対の回転体と、を
有する転写型画像形成装置において、上記回転体対のう
ち未定着トナー像と接しない側の回転体は、弾性層上に
上記転写手段より離型性の良い表面樹脂層を有すること
を特徴とするものである。

（実施例〕 第１図に本発明の実施例の画像形成装置を示す。

尚、定着装置以外の構成は第５図従来例と同様であるた
め転写ローラを除いて説明は省略する。

また、転写ローラと感光トラムか形成するニップと定着
ローラ対間のニップ間の距離は最大サイズの記録材長よ
り短い。

転写ローラ４は、軸芯金周囲に、ＥＰＤＭ、ウレタン、
シリコーン、ＮＢＲ等のゴムまたは発泡スポンジからな
りその抵抗値制御を、カーホンブラック、金属粉等のフ
ィラー、酸化スズ、酸化チタン、酸化亜鉛等の金属酸化
物等を分散させることにより行っているものである。そ
して、その駆動については、例えば像担持体２に駆動ギ
アを設けることにより、それによって駆動を転写ローラ
に伝達するといった方法を用いて、駆動を行っている。

転写ローラ４は硬度が１５〜４０度（ＡＳＫＥＲＣ）、
抵抗値は１０６〜１０９Ω周速は感光トラム２に対して
１〜５％速く駆動することで各環境にわたって中抜け、
転写不良等がなく画像ブレのない良好な転写画像を得る
ことができる。本実施例では硬度３０度（ＡＳＫＥＲＣ
）抵抗値１０６ΩのＥＰＤＭ発泡スポンジで表面を研磨
して外径を１８ｍｍとした転写ローラを用い周速は感光
ドラム２よりも３％速く駆動した。なお、上記数値のう
ち硬度はローラに成型したのちの硬度であり、抵抗値は
転写ローラ４に１０ｍｍ幅の電極を周面に巻き芯金と電
極間の抵抗をＩＫＶの電圧を印加して求めた値であり、
周速は転写ローラ４の角速度と外径から求めている。

第２図に定着装置を示す。

定着ローラ９の構造は中空で中央部の外径が端部よりも
小さい逆クラウン形状のアルミ芯金９Ｂの周囲にブライ
マー塗布後、ＰＦＡディスバージョン塗布を行い、その
後焼結させたフッ素樹脂層９Ａを有している。定着ロー
ラ芯金内には加熱用へロケンヒータ１１が設けられてい
る。

定着ローラ９は不図示の温度検知素子により表面温度が
検知され、この検知温度が一定となるようにヒータ１１
への通電が制御される。

加圧ローラ１０については、軸芯金１０Ｃの周囲にＨＴ
ＶあるいはＬＴＶシリコーンゴム層１０Ｂを設け、更に
その上層にテトラフルオロエチレン・パーフルオロアル
キルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）チューブＩＯＡ
が被覆しである。このとき加圧ローラ１０は中央部の外
径が端部に比へて大きいクラウン形状とする。このＰＦ
Ａチューブは、非粘着性は勿論、耐摩耗性にも優れてい
るため、長期間に亙る使用において、非粘着性を維持で
きる表層となりうることができるのである。

筆者らは第１図実施例の装置にＬ丁Ｖシリコーンゴム（
ＪＩＳＡ１５度）の肉厚５ｍｍ上にＰＦＡチューブを被
覆した外径２０ｍｍの加圧ローラを使用し離型剤塗布機
構もクリーニング機構も設けずに耐久試験を行った。

その結果、３０万枚通紙後においても、加圧ローラの汚
れはわずかじか見られず、しかもその汚れも固着してい
る状態ではなく軽く指でこするたけで落ちる程度のもの
であった。

また、高温高湿下（３２，５℃、８０％）で薄紙（秤量
５２ｇ／ｍ″）や封筒を通紙したところシワの発生もな
く、得られた転写画像も良好であった。

一方、加圧ローラとして硬度２５度（Ｊ　Ｉ　ＳＡ）の
ＬＴＶシリコーンゴムを厚さ５ｍｍに被覆しただけの外
径２０ｍｍのものを使用し比較実験を行ったところ、３
万枚通紙で加圧ローラは汚れて、紙の加圧ローラへの巻
きつきが発生した。また、高温高湿下では吸湿した薄紙
や封筒のシワが観察された。

このような差異がでる理由は以下の様に考えられる。

加圧ローラ汚れに関しては、転写ローラ４が絶えず感光
トラム２と接触しているため感光トラム２上のカブリト
ナー　反転カプリトナーが転写ローラ４に付着する。転
写ローラ４は前回転、後回転紙間でトナーと同極性のバ
イアスが印加されて転写ローラ４上に付着したトナーを
感光ドラム２に逆転移させる。このように転写ローラ４
の汚れは、バイアス電圧を逆極性にすることで特別なク
リーニング手段を設けなくても実用上問題のないレベル
で除去することかできる。

この結果、目視ではほとんどわからない程度に転写材の
裏で５れは防止することはてきるが、実際には転写ロー
ラ４上のトナーを１００％クリーニングすることかでき
ず僅かではあるか転写材裏面にトナーが付着して加圧ロ
ーラ１０に運ばれる。

このため加圧ローラにわずかでも粘着性があるとトナー
による汚れが発生する。とくに転写ローラ表面よりも離
型性が悪いとこの現象は顕著である。また転写ローラ４
は感光ドラム２の周速よりも速い周速で駆動されている
ため、必ず転写材との間で相対速度差か生じる。この結
果転写材の紙粉発生量か増加するだけでなく、転写材裏
面へのトナー、紙粉の付着を増長させる。

方、紙シワに関しては転写ローラと定着ローラ対で紙の
送り速度か異なるため紙にストレスか加わってその結果
シワが発生する。このストレスを解放するためには転写
ローラと感光ドラム間又は加圧ローラと定着ローラ間で
紙が僅かでもスリップしてくれることが望ましい。

しかし、転写ローラ、感光ドラム間でのスリップは画像
ブレとなって表われるため好ましくなく、定着ローラ、
加圧ローラ間でスリップさせることが良い。従って、定
着ローラ及び加圧ローラに滑り性が要求され、特に加圧
ローラの表面滑り性か重要となる。

このように転写ローラを用いた画像形成装置では加圧ロ
ーラ１５れ、紙シワを防止するためには転写ローラの表
面性よりも優れた離型性、滑り性を有する材料を加圧ロ
ーラ表面に設けることが非常に有効である。

本実施例の様にＰＦＡチューブを加圧ローラ表層に設け
た構成では上記要件を満たすことができ加圧ローラ汚れ
、紙シワの生じない画像形成装置か達成できる。

さらに具体的に転写ローラ、加圧ローラ及び定着装置に
要求される特性を列挙する。

加圧ローラと転写ローラの表面性の関係は前述のように
表面離型性、滑り性が加圧ローラの方が優れていること
か要求される。これを実現するためには、転写ローラと
しては表面にゴム層を加圧ローラは表面に樹脂層を有す
ることで達成される。これはゴム層のもつ表面性が一般
に樹脂層に比べてトナー、紙粉等を付着させる力が強く
、摩擦力も大きいため転写材搬送力が強く、滑りも生し
ない。さらに最表層のゴム層を研磨面とすることで上記
効果はさらに増す。

以上の様な特性を満足させるためには転写ローラとして
ＥＰＤＭ、ＮＢＲ，ウレタン、シリコーン等のゴム材を
使用し、とくに硬度が４０度（Ｊ　Ｉ　ＳＡ）以下の軟
質のゴム材を使用すること、この場合、ゴム面は研磨面
が望ましいが脱型しただけの面でも十分に機能する。ま
た上記ゴムを発泡させてスポンジ状に成型し、表面を研
磨することでも十分な特性か得られる。

方加圧ローラの表面は滑り性、離型性をもつ樹脂層で形
成することがよく、さらに加圧ローラとして使用するた
めに耐熱性が要求され、このような要求を満たす樹脂層
としては四フッ化エチレン、四フッ化エチレン・パーフ
ロロアルキルエーテル共重合体、四フッ化エチレン・六
フッ化プロピレン共重合体等のフッ素樹脂、シリコーン
樹脂等か使用てきる。

以上の様な材質の転写ローラ、加圧ローラを用いた画像
形成装置では、加圧ローラ硬度がＡＳＫＥＲＣで３０〜
７０度の範囲に有り、定着ローラ、加圧ローラ間の総圧
力が１５Ｋｇ以下であることが好ましく、有効にスリッ
プを生じ易い。

このように定着装置を構成することで特別な転写ローラ
クリーニング手段等設けることなく、トナーと同極性の
バイアスを印加する程度で長期にわたって耐久性に優れ
加圧ローラ汚れ、紙シワの発生を防止することができる
。さらに定着装置からクリーニング手段、離型剤塗布手
段等を取り除くことができるようになり装置構成の更な
る簡素化をはかることができる。

次に本発明の別の実施例について説明する。

本実施例の特徴は、加圧ローラ表面にゴムとフッ素樹脂
との混合物から成る層を用いている点にある。転写ロー
ラ等の他の条件は前記実施例と同等なので説明は省略す
る。第３図か、本実施例における定着装置を表わした断
面図である。定着ローラ９については、前述の実施例と
同様なものとし、加圧ローラ１２は、芯金１２Ｄの周囲
にシリコーンゴムあるいはフッ素ゴムの弾性層１２Ｃを
設け、その上層１２Ｂと１２Ａがフッ素樹脂とフッ素ゴ
ムの混合物を有する塗料を焼成した層である。

このようにフッ素樹脂とフッ素ゴムの混合物を有する塗
料を塗布、焼成することにより、表層として薄層のフッ
素樹脂層１２Ａが形成できる。

このフッ素樹脂とフッ素ゴムとの混合物層は例えばフッ
素ゴム水性塗料　ダイエルＧＬ２１３（商品名、ダイキ
ン製）をスプレーカン等の塗布手段により２０〜３０μ
ｍ程度にゴム層１２Ｃ上に塗布し、乾燥した後、２８０
℃以上の温度で焼成を行うと、混合物層内においてはブ
ラウン運動によって表面にフッ素樹脂が浮き出てくるこ
とにより、１２Ａのようにフッ素樹脂リッチの表層が出
来上るわけである。この１２Ａの厚みは、焼成温度と時
間で変化するか、３１０℃で３０分間程度の焼成を行う
と、１２Ａ層は５μｍ程度になりしかもフッ素樹脂含有
率も非常に高いものとなるため、非粘着性に関しても優
れたものとなる。

第１実施例で述へたＰＦＡチューブローラは、ローラ硬
度でＡＳＫＥＲＣ５２°であるのに対し、本実施例にお
いて、同硬度のゴムを用い、同径のものでローラ硬度は
ＡＳＫＥＲＣ３７°と非常に柔らかいものとなっている
。よって定着に充分なニップ巾を得るためにはＰＦＡチ
ューブローラに比へて小さめの加圧力で良いため、紙や
封筒等のシワのラチチュードが広がるといった利点があ
る。また、低圧力で十分なニップが形成できるために画
像形成装置の高速化も可能となる。さらに紙や定着ロー
ラとの摩擦による加圧ローラ表層の摩耗についても有利
になる。

弾性ゴム層１２ＣとしてＪＩＳＡ１５″′のゴム硬度の
シリコーンゴムを５　（ｍｍ）厚にし、フッ素樹脂とフ
ッ素ゴムの混合層を３０μｍの厚みで塗布後、３１０℃
、３０分間加熱したローラ径２０ｍｍの加圧ローラを転
写ローラを用いた画像形成装置の離型剤塗布機構及びク
リーニング機構とも持たない定着装置に用いて耐久を行
った。

その結果、２０万枚通紙迄、ベタ黒画像にむらを生じさ
せることはなく、また紙シワ等の発生がなかった。

本実施例によれば、加圧ローラ表面に、フッ素樹脂とフ
ッ素ゴムの混合層を設けることにより、ローラ硬度の低
い非粘着性加圧ローラが得られ、画像形成装置の高速化
に充分対応可能となる。

また、本実施例ではフッ素ゴムとフッ素樹脂の混合物に
更に導電性物質を混入することにより、加圧ローラの抵
抗値をコントロールすることもできる。

第４図は本発明の他の実施例である画像形成装置の略断
面図である。本実施例の特徴は転写ローラ４及び定着装
置６の改良によりプリンターの高速化、高耐久化に対応
したものである。本実施例の他の画像形成部は前記実施
例と同様なので説明は省略する。

転写ローラ４は外径６ｍｍの鉄又はＳｕｓからできた芯
金の上に抵抗値が１０５Ωの導電性の発泡ウレタンスポ
ンジを５ｍｍの厚みで設け、その上に体積固有抵抗値か
１０１０Ωｍのウレタンゴム層を１ｍｍの厚みで設は外
径が２０ｍｍの転写ローラを得る。このとき転写ローラ
のローラ硬度はＡＳＫＥＲＣで３５度、抵抗値は１０９
Ωであった。

このような構成の転写ローラ４を用いることにより低い
ローラ硬度でありながら耐摩耗性にすぐれ、高摩擦係数
、高強度という特徴を有するウレタンゴムを表層に有し
ているため耐久による削れ、傷等がなくなり、優れた搬
送性能をもつ転写ローラが得られる。

一般に軟質のゴム又は発泡スポンジは耐摩耗性かなく長
期間使用すると、外径が小ざくなり転写ローラを駆動し
ている場合、周速か遅くなり搬送力か低下したり傷が発
生して、トナーがそこに埋めこまれクリーニングするこ
とができなくなる。

そのため転写ローラの耐久寿命は約１０万枚程度たった
か、本実施例では３０万枚以上の耐久性能を有している
。

一方、定着装置の特徴は第２の実施例で述べた加圧ロー
ラの表層に、更にフッ素樹脂のみの層を設けることによ
り加圧ローラ寿命を延ばした点にある。

同図において、芯金１３Ｈの周囲に、シリコーンゴムあ
るいはフッ素ゴム層１３Ｄを設け、その上にフッ素ゴム
とフッ素樹脂からなる混合物を２０〜３０μｍ程度塗布
しく１３Ｃ１１３Ｂ層）乾燥させた。その上にＦＥＰあ
るいはＰＦＡ樹脂のエマルション状態のものを１０μｍ
程度塗布しく１３Ａ層）だ後−次焼成を行う。この時、
フッ素樹脂とフッ素ゴムの混合層はフッ素樹脂のブラウ
ン運動により１３Ａ層側に浮上し、フッ素樹脂リッチな
層１３Ｃとフッ素ゴムリッチな層１３Ｃに別れる。１３
Ｂ層は、フッ素樹脂１３Ａとなじみが良いため接着強度
が増す。この後、１次焼成よりも高い温度で再度焼成を
行い、表層のフッ素樹脂を溶融し、完全に接着させ、表
面においてはより平滑なものとなる。

本実施例においては、フッ素樹脂層の厚みが１０μｍ以
上となるため、加圧ローラの汚れに対する耐久性も実施
例２で述べたものよりも向上することになる。しかもロ
ーラ硬度についても、実施例２の加圧ローラに比へＡＳ
ＫＥＲＣで３°程度上昇するだけであるので低圧力でニ
ップが形成できプリンターが高速化しても十分な定着性
が得られ紙、封筒シワについても充分な効果がある。

筆者らの実験によると、加圧ローラ径φ２０、弾性ゴム
１３ＤにＪ　Ｉ　５Ａ２０°のゴム硬度シリコーンゴム
を５　（ｍｍ）厚にし、フッ素樹脂とフッ素ゴムの混合
層を３０μｍ塗布、更にＦＥＰエマルジョンを１０μｍ
ｉ布したものについての１次焼成を２６０℃１５分、２
次焼成を３１０℃３０分行ったものを耐久試験で評価し
た結果、３０万枚時点では、若干の紙端部に相当する表
層のはがれ上に付着した汚れは存在するものの画像を乱
すには至らなかった。また転写ローラ４も耐久後その性
能は変らなかった。よって２つめの実施例を更に長寿命
化することができ、プリンターとして長寿命高速である
特徴をもつことが可能となった。

具体的な数値では転写ローラ及び定着装置が約３０万枚
無交換で使用でき、紙送りスピードで１２０ｍｍ／ｓｅ
ｃ程度の高速化までには十分対応できる定着性が得られ
る画像形成装置が提供できる。

以上本実施例では回転体としてローラ状で説明したかベ
ルト状等にも連用できるものである。

〔効果） 以上本発明によれば、画像むら、記録材の加圧ローラへ
の巻き付き等といった問題を起こさずに、薄紙から封筒
にいたる様々な記録材に対し紙シワ等を起こさず安定し
た搬送性を得ることができ、画像形成装置の高速化にも
十分対応することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の画像形成装置の簡略断面図、 第２図は第１図の実施例の定着装置の拡大断面図、 第３図は本発明の別の実施例の定着装置部分を示す拡大
断面図、 第４図は本発明の更に別の実施例の画像形成装置を示す
簡略断面図、 第５図は従来の画像形成装置の簡略断面図、第６図は第
５図に示した画像形成装置の定着装置の拡大断面図であ
る。 １はレーザスキャナ、２は像担持体、３は現像装置、４
は転写ローラ、５は転写材、６は定着装置、７はクリー
ニング装置、８は接触帯電装置である。 窄２−ロ ヤ３０

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）未定着トナー像を担持する像担持体と、この像担
   持体と圧接し未定着トナー像を記録材に転写する転写手
   段と、記録材を挟持搬送することで未定着トナー像の定
   着を行う一対の回転体と、を有する転写型画像形成装置
   において、上記回転体対のうち未定着トナー像と接しな
   い側の回転体は、弾性層上に上記転写手段より離型性の
   良い表面樹脂層を有することを特徴とする転写型画像形
   成装置。
2. （２）上記樹脂層は、フッ素樹脂層であることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載の転写型画像形成装置。
3. （３）上記転写手段は像担持体の移動と共に回転する弾
   性回転体であることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   、第２項記載の転写型画像形成装置。