【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は複写機、プリンタ等の画像記録装置に関し、特に加熱手段と加圧手段とを備えた定着装置を有する画像記録装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
複写機、ファクシミリ、レーザプリンタ等の電子写真方式の画像記録装置では、感光体上にトナー像を形成し、該トナー像を記録材（以下、記録紙ともいう。）に転写した後、記録紙を加熱する加熱手段としての加熱ローラとそれに圧接する加圧手段としての加圧ローラとの間を通過させることによって、熱と圧力により前記トナー像を記録紙に永久固着させる定着装置を有するものが汎用されている。
【０００３】
然るに、近年、画像記録装置のカラー化、高画質化により、加圧ローラに形成される弾性層の厚みが増し、弾性層としては一般的に絶縁性の高いゴム層が用いられているため、加圧ローラの絶縁性が加熱手段である加熱ローラに比して高くなっている。また、カラー化、高画質化に適応するトナーとして、重合法によって作られた平均粒径が７μｍ以下の小粒径トナーが用いられるようになっている。
【０００４】
加圧ローラの絶縁性が加熱ローラに比して高くなると、連続プリント時に加圧ローラの電位が高くなり、加熱ローラとの間の電位差が大きくなって、静電力により記録紙上の未定着トナーが加熱ローラに付着するという、所謂トナーのオフセット（以下、連続プリントオフセットという。）が発生し易くなる。
【０００５】
当該オフセットを防止するため、加圧ローラの表面層に導電性を持たせる構成とすると、中間調（ハーフトーン）画像において粒状の白抜けが数多く発生するオフセット（以下、ハジキ状オフセットという。）が発生し易くなる。当該ハジキ状オフセットは、記録紙の湿度が低く高抵抗となるとき、即ち、外気温湿度が低いとき、或いは、プリントモードの両面プリントモードが選択された裏面プリント時に、特に発生が顕著となる。
【０００６】
言い換えると、加圧ローラの帯電電位は、高過ぎると連続プリントオフセットとなり、低過ぎるとハジキ状オフセットとなる、と言える。
【０００７】
また、小粒径トナーを用いた場合、高画質を得ることができる一方、連続プリントオフセット及びハジキ状オフセットが発生し易く、高画質化を目的とした小粒径トナーに対し画質の低下は大きな問題となる。
【０００８】
特に、熱可塑性トナーを用いた場合には、前記加熱ローラに付着し固化したトナーが加熱ローラの温度上昇により再溶融するため、ウェブ等のクリーニング部材による除去が難しく後続の記録紙や加圧ローラに付着するという問題も発生する。
【０００９】
従来、前記連続プリントオフセットの対策として、加圧ローラに対し除電手段を近接させて配設した定着装置が提案されている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。
【００１０】
特許文献１に記載された定着装置では、加圧ローラに近接した位置に除電部材を設けることにより、加圧ローラと加熱ローラとの間の電位差が少なくなり、定着ローラに対してオフセットするトナーが軽減することが提案されている。
【００１１】
また、特許文献２には、加熱ローラと加圧ローラとの間隔が、２つのローラの間に進入する用紙の厚みにより変化しても、前記加圧ローラと除電ブラシとの間隔が常に一定となる構成の定着装置が提案されている。
【００１２】
一方、前記ハジキ状オフセットを防止する手段として、加圧ローラの表面抵抗値を規定した定着装置が提案されている（例えば、特許文献３参照）。
【００１３】
しかしながら、前記連続プリントオフセット及び前記ハジキ状オフセットの両方のオフセットを低減させる効果的な対策は上記のいずれの文献にも提案されていない。特に、高画質化を目的として小粒径トナーを用いる場合におけるトナーのオフセット対策としては充分な効果を有するものが無かった。
【００１４】
【特許文献１】
特開平１１−１８４２９９号公報（第４−６頁、第２図）
【００１５】
【特許文献２】
特開平１１−３３８２８２号公報（第２−５頁、第６図）
【００１６】
【特許文献３】
特開平８−１６６７３６号公報（第３頁、第２図）
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記の問題点を解決し、記録紙の湿度に影響されることがなく、熱可塑性の小粒径トナーを用いても前記連続プリントオフセット及びハジキ状オフセットの発生が少ない、高画質の画像形成が可能な定着装置を有する画像記録装置を提供することを目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
上記目的は下記の構成により達成される。
【００１９】
（１）加熱手段と、当該加熱手段に圧接する加圧手段とを備え、トナー像を搭載した記録材を前記加熱手段と前記加圧手段との加熱及び圧接により定着する定着装置を有する画像記録装置において、
前記加圧手段の表面層は導電性を有するフッ素系樹脂で構成され、当該加圧手段の表面抵抗値が１０７〜１０１１Ωであり、当該加圧手段の表面に近接した位置に非接触の除電手段を配設したことを特徴とする定着装置を有する画像記録装置。
【００２０】
（２）前記除電手段の取り付け位置が移動可能に構成されていることを特徴とする（１）に記載の定着装置を有する画像記録装置。
【００２１】
（３）前記除電手段の取り付け位置が温湿度またはプリントモードにより変化するように構成されていることを特徴とする（２）に記載の定着装置を有する画像記録装置。
【００２２】
（４）前記トナー像を形成するトナーは、熱可塑性で重合法により作成されたものであることを特徴とする（１）乃至（３）のいずれか１項に記載の画像記録装置。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本願発明の実施の形態を説明する。なお、本欄の記載は請求項の技術的範囲や用語の意義を限定するものではない。また、以下の、本発明の実施の形態における断定的な説明は、ベストモードを示すものであって、本発明の用語の意義や技術的範囲を限定するものではない。
【００２４】
図１は、本発明に係る定着装置を有する画像記録装置の実施の形態を示す電子写真方式を用いたデジタル複合機の概要断面図である。
【００２５】
図に示す画像記録装置は、デジタル方式を用いた複合機能を有する画像記録装置であって、装置本体の上部に自動原稿搬送装置ＡＤＦを設けるとともに、画像読取り部Ａ、画像処理部Ｂ（図示省略）、画像形成部Ｃ、記録紙給送部Ｄから構成されている。
【００２６】
自動原稿搬送装置ＡＤＦは、装置本体の上部に設けられ、原稿を一枚ずつ送り出し、原稿の画像読取位置へと搬送し、画像読取が終わった原稿を排紙する装置である。原稿載置台１１１上に載置された複数枚の原稿は、原稿分離ローラ１１２によって分離され、１枚ずつ搬送される。原稿分離ローラ１１２によって分離・搬送された原稿は、原稿搬送ローラ１１３によって搬送され、下方に設けられた画像読取り部Ａによって、スリット２１１を通して、原稿の画像が読み取られる。画像が読み取られた原稿は、原稿排紙ローラ１１４によって、原稿排紙台１１５上へと排紙される。ところで、原稿の両面の画像を読み取る際には、画像が読み取られた原稿は、原稿反転部１１６によって原稿の表裏が反転されて、再度、原稿搬送ローラ１１３によって搬送され、画像読取り部Ａによって、スリット２１を通して、原稿の裏面の画像が読み取られる。そして、裏面の画像が読み取られた原稿は、原稿排紙ローラ１１４によって、原稿排紙台１１５上へと排紙される。このような工程を、原稿載置台１１１上に載置された原稿の枚数分繰り返され、原稿の画像が読み取られる。
【００２７】
また、自動原稿搬送装置ＡＤＦは、一体に可倒式に構成されており、この自動原稿搬送装置ＡＤＦを起こしてプラテンガラス２１２上を開放することにより、プラテンガラス２１２上に原稿を直接載置することができるように構成している。なお、本実施の形態では、原稿搬送ローラ１１３によって原稿を搬送しながら、原稿の画像を読み取るように構成しているが、原稿搬送ローラ１１３によって搬送された原稿をプラテンガラス２１２上に静止させた上で画像を読み取るように構成してもよい。
【００２８】
画像読取り部Ａは、原稿の画像を読み取り画像データを得る手段であり、装置本体内の上部に設けられている。この画像読取り部Ａは、自動原稿搬送装置ＡＤＦの原稿搬送ローラ１１３によって搬送されている原稿の画像を読み取るためのスリット状の開口部であるスリット２１１と、原稿を直接載置（静置）するための原稿台であるプラテンガラス２１２と、原稿に光照射する光源であるランプと原稿からの反射光を反射させる第１ミラーとを一体化している第１ミラーユニット２１３と、第１ミラーからの光を反射させる第２ミラーと第３ミラーとを一体化したＶミラーユニット２１４と、スリット２１１上或いはプラテンガラス２１２上の原稿からの反射光をＣＣＤイメージセンサ２１６に結像させる結像手段である結像レンズ２１５と、結像レンズ２１５によって結像された光像を光電変換して画像情報を得る画像読取手段であるライン状のＣＣＤイメージセンサ２１６とによって構成されている。
【００２９】
自動原稿搬送装置ＡＤＦによって送られている原稿を、画像読取り部Ａで読み取る際は、第１ミラーユニット２１３及びＶミラーユニット２１４は、図１において左方に移動し、第１ミラーユニット２１３がスリット２１１の下方に位置している。そして、原稿搬送ローラ１１３によってスリット２１１上を搬送されている原稿を、ランプで光照射し、原稿から反射した光は、第１ミラーユニット２１３、Ｖミラーユニット２１４、結像レンズ２１５を介して、ＣＣＤイメージセンサ２１６に入射する。ＣＣＤイメージセンサ２１６では、入射した光を光電変換して、主走査方向（図１において紙面垂直方向）に原稿の画像を読み取り、一方、原稿が原稿搬送ローラ１１３によって副走査方向に移動されているので、原稿全面の画像を読み取ることができる。ＣＣＤイメージセンサ２１６で読み取った画像情報は順次電気信号（輝度信号）に光電変換されたのちＡ／Ｄ変換を行い、画像処理部Ｂにおいて濃度変換、フィルタ処理などの処理が施され、画像データは一旦メモリにストアされた後、レーザ書込系を用いた画像書込手段である露光光学系１２に供される。
【００３０】
また、プラテンガラス２１２上に原稿が直接載置された場合は、第１ミラーユニット２１３とＶミラーユニット２１４とを、プラテンガラスに沿って、図１において右方向に移動させながら、原稿の画像を読み取ることができる。
【００３１】
画像形成部Ｃは、画像読取り部Ａで得た画像データに基づいて所定のプロセススピードで搬送されている記録紙上に画像形成を行う。本実施の形態の画像形成部Ｃは、電子写真プロセスを用いて画像を形成するものである。
【００３２】
画像形成部Ｃでは、画像形成ユニットとして像担持体である感光体ドラム１０の外周に、帯電手段である帯電器１１、現像手段である現像器１３、転写手段である転写器１４ａ、分離手段である分離器１４ｂ、クリーニング手段であるクリーニング装置１８が各々動作順に配置されている。感光体ドラム１０は、光導電性化合物をドラム基体上に塗布形成したもので、例えば有機感光体（ＯＰＣ）が使用され、図示の時計方向に駆動回転される。
【００３３】
回転する感光体ドラム１０へは帯電器１１による一様帯電がなされた後、露光光学系１２により画像処理部Ｂのメモリより呼び出された画像信号に基づいた像露光（画像書込）が行われる。画像書込手段である露光光学系１２は図示しないレーザダイオードを発光光源とし、画像情報に基づきレーザビーム光が変調され、回転するポリゴンミラー１２ａ、ｆθレンズ（符号なし）、シリンドリカルレンズ（符号なし）を経て反射ミラー１２ｂにより光路が曲げられ主走査がなされるもので、感光体ドラム１０上の所定位置において像露光（画像書込）が行われ、感光体ドラム１０の回転（副走査）によって潜像が形成される。本実施例では文字部に対して露光を行い反転潜像を形成する。
【００３４】
感光体ドラム１０上の反転潜像は現像器１３によって反転現像が行われ、感光体ドラム１０の感光層面にトナー像による可視画像が形成される。
【００３５】
記録紙給送部Ｄでは、画像形成ユニットの下方に異なるサイズの記録紙Ｐが収納された記録紙収納手段である給紙カセット４１ａ〜４１ｃを有する給紙ユニット４Ａ、４Ｂ、４Ｃが設けられていて、記録紙Ｐが何れかの給紙カセット４１ａ〜４１ｃより、送り出しローラ４２ａ〜４２ｃ、捌きローラ４３ａ〜４３ｃにより送り出され、中間搬送ローラ４４ａ〜４４ｃ、案内ローラ４５を経て搬送部４０の入口側のレジストローラ４６へと搬送される。
【００３６】
また、画像形成部Ｃの側方には手差し給紙を行うための手差し給紙装置６０が設けられていて、側板６２、６３により位置出しされて手差し給紙台６１に積載される記録紙Ｐは、手差し給紙が選択された場合、押し上げ板６４により手差し送り出しローラ６５へ押圧される状態とされ、手差し送り出しローラ６５と手差し捌きローラ６６とにより、手差し給紙台６１上から１枚ずつ送り出され、レジストローラ４６へと搬送される。
【００３７】
上記それぞれの方法により給紙される記録紙Ｐは、レジストローラ４６によって記録紙の傾きと偏りの修正を行い一時停止された後、感光体ドラム１０上のトナー像と同期が取られてレジストローラ４６から再給紙が行われ、転写前ローラ４７を経て転写器１４ａの転写域へと搬送される。
【００３８】
感光体ドラム１０上のトナー像は転写域において、転写器１４ａによって記録紙Ｐ上に転写され、次いで分離器１４ｂによって除電されて感光体ドラム１０面より分離され、搬送ベルト１４ｃにより定着装置１７に搬送される。
【００３９】
定着装置１７は加熱ローラ１７１と加圧ローラ１７２とを有しており、記録紙Ｐを加熱ローラ１７１と加圧ローラ１７２との間を通過させることにより、加熱、加圧によってトナー像が記録紙Ｐ上に溶融、固着される。
【００４０】
転写後の感光体ドラム１０の周面上に残った転写残トナーは、クリーニング手段であるクリーニング装置１８によりクリーニングされる。
【００４１】
片面のトナー像の定着を終えた記録紙Ｐは次に述べるモードにしたがって他面にもトナー画像を形成する両面画像形成を行い、或いは片面画像の状態で排紙トレイ１９上に排出される。
【００４２】
両面画像形成モードが選択されたときは、上述した表面の画像定着を終えた記録紙Ｐは、反転切替部材５２を有する反転搬送路５０、スイッチバック経路５０ａ、第２反転搬送路５０ｂから構成されるＡＤＵ機構の、反転搬送路５０に沿って下降し、スイッチバック経路５０ａに一旦搬入されたのち搬出されて表面と裏面との反転が行われ第２反転搬送路５０ｂを通って、前述した案内ローラ４５によって搬送部４０に沿って再給紙され、記録紙の傾きと偏りの補正を行うレジストローラ４６によって記録紙Ｐは一時停止を行ったのち再給紙が行われ、感光体ドラム１０上に再度形成された裏面画像のトナー像が転写器１４ａの転写域において記録紙Ｐの裏面に転写されたのち分離搬送され、定着がなされて排紙トレイ１９上に排出される。
【００４３】
また、片面画像形成モードが選択されたときは、表面画像の定着を終えた記録紙Ｐはそのまま直進して排紙トレイ１９上に排出され、或いは反転切替部材５２によって上下面の反転を行ったのち排紙トレイ１９上に排出される。
【００４４】
図２は本発明の実施の形態に係る除電手段である除電ブラシが加圧ローラの外周に近接して配設された定着装置の構成を説明するための模式的断面図であり、図３は本発明の実施の形態に係る加圧ローラの構成を説明するための断面図である。
【００４５】
図２において、定着装置１７は、内部にハロゲンランプ等の熱源Ｈａを有する加熱回転体である加熱ローラ１７１を定着装置１７の図示しないハウジングに固定して駆動回転させ、対する加圧回転体である加圧ローラ１７２を前記加熱ローラ１７１にスプリング（不図示）等の付勢により押圧させつつ従動回転させる構成としている。
【００４６】
加熱ローラ１７１は、圧接する加圧ローラ１７２との間に記録材である記録紙Ｐを挟み込んで記録紙Ｐに搭載されたトナー像を加熱及び加圧により定着する。
【００４７】
また、加熱ローラ１７１の外周には加熱ローラ１７１表面をクリーニングするウェブＷが当接され、当接する面の背面にはウェブＷを介して加熱ローラ１７１を圧接するバックアップローラ１７４が配設され、バックアップローラ１７４の近傍にウェブ巻き取りローラ１７５とウェブ送りだしローラ１７６とが配設される。
【００４８】
加圧ローラ１７２の外周に近接した位置に除電手段である除電ブラシ１７３が配設される。
【００４９】
未定着のトナー像を搭載した記録紙Ｐが加熱ローラ１７１と加圧ローラ１７２とが圧接するニップ部Ｎに挟み込まれたとき、熱と圧力により記録紙Ｐ上のトナーが溶融し定着されるが、このとき、記録紙Ｐとの擦れにより加圧ローラ１７２表面に摩擦帯電が発生する。アースされた前記除電ブラシ１７３は、摩擦帯電を軽減するため、加圧ローラ１７２表面の電位を放電させ、帯電電位が過度に上昇しないように抑制している。
【００５０】
図３において、加圧ローラ１７２は、金属からなる芯金７２１、耐熱性ゴムからなる弾性層７２２、及び、表面層として離型性及び導電性を有するフッ素系の樹脂からなるＰＦＡ層７２３、等からなり、加圧ローラ１７２の表面抵抗値が１０７〜１０１１Ωとなるように形成されている。（以下、当該表面抵抗値を有する加圧ローラを高抵抗導電ローラともいう。）
前述のように、加圧ローラ１７２の帯電電位は高過ぎても低過ぎても問題があり、かつ、記録紙Ｐの湿度にも影響を受ける。
【００５１】
本発明者は、記録紙Ｐの湿度に応じて加圧ローラ１７２と除電ブラシ１７３との間隙量を変化させることにより、加圧ローラ１７２の帯電電位の変化を少なくしうることを実験により把握した。
【００５２】
図４は本発明に係る除電手段の取り付け位置を移動可能とした構成について説明するための概略図である。
【００５３】
除電ブラシ１７３は除電ブラシ取り付け部材７３１に一体的に保持され、当該除電ブラシ取り付け部材７３１の一部が定着装置の図示しないハウジングに形成された上下方向に延びる長溝に嵌合しているため、当該除電ブラシ取り付け部材７３１は前記ハウジングに対し上下方向に摺動可能な構成となっている。
【００５４】
リンク７３２は、長手方向の中央近傍に回転用の嵌合穴を有し、前記ハウジングに固設された軸（参照符号なし）に嵌合してリンク７３２をハウジングに対して揺動自在に保持している。
【００５５】
リンク７３２の一方の端部近傍には除電ブラシ作動軸（参照符号なし）が取り付けられ、前記除電ブラシ取り付け部材７３１に形成されたブラシ連結用の穴に嵌合しており、もう一方の端部近傍にはリンク連結用の穴が形成され、除電ブラシ移動ソレノイド７３３の作動軸部Ｓに取り付けられたリンク作動軸（参照符号なし）が嵌合している。
【００５６】
図示しないばね部材の一端が除電ブラシ取り付け部材７３１に取り付けられ、当該ばね部材の他端が前記ハウジングに取り付けられているため、除電ブラシ取り付け部材７３１は下方に付勢される。
【００５７】
本体制御部からの指令により除電ブラシ移動ソレノイド７３３がオンされると、当該ソレノイドの作動軸部Ｓが引き込まれリンク７３２が反時計方向に回転し、除電ブラシ取り付け部材７３１と一体となっている除電ブラシ１７３が上方に移動し加圧ローラ１７２と近接した位置に達する。
【００５８】
除電ブラシ移動ソレノイド７３３がオフされると、前記ばね部材に付勢されて除電ブラシ取り付け部材７３１が下方に移動し、除電ブラシ１７３は加圧ローラ１７２から離間した位置に移動する。
【００５９】
除電ブラシ１７３が加圧ローラ１７２に近接したときの加圧ローラ１７２と除電ブラシ１７３との間隔は狭い方が良いが製造上の寸法公差のバラツキを考慮して０．５ｍｍとした。
【００６０】
除電ブラシ１７３が加圧ローラ１７２に近接した位置に設定されたとき、加圧ローラ１７２の表面に帯電された電位は除電ブラシ１７３の作用により放電されて低くなり、除電ブラシ１７３が加圧ローラ１７２から離間した位置に設定されたときには、加圧ローラ１７２表面の電位は除電ブラシ１７３からの影響を受けない。
【００６１】
図５は除電ブラシ移動ソレノイドの制御について説明するためのブロック図である。
【００６２】
本体制御部に内蔵された図示しないメモリには、加圧ローラ１７２に対する除電ブラシ１７３の位置（近接か離間か）を設定するため、予め実験により求めておいた、前記モード条件と外気の温湿度条件とを組み合わせて作成したデータをプログラム入力してある。
【００６３】
本体制御部は、外気の温湿度条件を検出するセンサ（不図示）からの信号、または、両面プリントと片面プリント等とのモード条件を選択するモード選択ボタン（不図示）からの信号を受け、前記プログラムに基づいて除電ブラシ移動ソレノイドに対しオンかオフかを指示し、除電ブラシ１７３の位置を決定する。
【００６４】
本実施の形態では、除電ブラシが自動的に移動される構成としたが、ソレノイドの代わりにリンク７３２に直結したツマミを設けて、操作者が状況の変化に合わせて手動で切り換えできる構成としても良い。
【００６５】
表１に、加圧ローラの構成を、▲１▼表面抵抗値が１０６以下のローラ（以下、導電ローラという）、▲２▼表面抵抗値が１０１２以上のローラ（以下、絶縁ローラという）、▲３▼表面抵抗値が１０７〜１０１１Ωのローラ（高抵抗導電ローラ）、▲４▼絶縁ローラ＋除電ブラシ、及び、▲５▼高抵抗導電ローラ＋除電ブラシ、として実験を行い、比較した結果を示す。
【００６６】
表中のハジキ状オフセットの欄と連続プリントオフセットの欄とに記載した記号の○及び×は実験の結果として得られた画像の画質を評価したもので、○は２つの前記オフセットの発生が殆ど無く当社の画質判定基準で合格となったことを表し、×は前記オフセットが発生し前記判定基準で不合格となったことを表す。
【００６７】
【表１】
【００６８】
本実験では、トナーは重合法によって作られた体積平均粒径が３〜５μｍの熱可塑性小粒径トナーを用いている。
【００６９】
▲１▼の導電ローラを用いた実験では、連続プリントオフセットの発生は少なかったが、初期のプリントから前記ハジキ状オフセットの発生があった。
【００７０】
▲２▼〜▲４▼の実験ではハジキ状オフセットの発生は少なかったが、連続プリントオフセットの発生が見られた。
【００７１】
本発明に係る▲５▼の実験では、ハジキ状オフセット、連続プリントオフセット、共に発生が少なく良好な結果が得られた。
【００７２】
【発明の効果】
実施の形態において説明したように、加圧ローラに高抵抗の表面層を形成することでハジキ状オフセットの発生を防止し、加圧ローラに近接した位置に除電ブラシを配設することで連続プリントオフセットの発生を防止することができる。
【００７３】
また、加圧ローラと除電ブラシとの間隙を可変とすることで、外気温湿度やプリントモード選択に対応しうる、即ち、ハジキ状オフセットの発生の要因となる記録紙の低湿化（高抵抗化）に対応することが可能となる。
【００７４】
本発明によれば、記録紙の湿度に影響されることがなく、熱可塑性の小粒径トナーを用いても前記連続プリントオフセット及びハジキ状オフセットの発生が少ない、高画質の画像形成が可能な定着装置を有する画像記録装置を提供しうる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る定着装置を有する画像記録装置の実施の形態を示す電子写真方式を用いたデジタル複合機の概要断面図。
【図２】本発明の実施の形態に係る除電手段である除電ブラシが加圧ローラの外周に近接して配設された定着装置の構成を説明するための模式的断面図。
【図３】本発明の実施の形態に係る加圧ローラの構成を説明するための断面図。
【図４】本発明に係る除電手段の取り付け位置を可変とした構成について説明するための概略図。
【図５】除電ブラシ移動ソレノイドの制御について説明するためのブロック図。
【符号の説明】
１７ 定着装置
１７１ 加熱ローラ
１７２ 加圧ローラ
１７３ 除電手段（除電ブラシ）
７２１ 芯金
７２２ 弾性層
７２３ ＰＦＡ層
７３１ 除電ブラシ取り付け部材
７３２ リンク
７３３ 除電ブラシ移動ソレノイド
Ｈａ 熱源
Ｐ 記録紙[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an image recording apparatus such as a copying machine and a printer, and more particularly to an image recording apparatus having a fixing device provided with a heating unit and a pressing unit.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art In an electrophotographic image recording apparatus such as a copying machine, a facsimile, a laser printer, or the like, a toner image is formed on a photoconductor, and the toner image is transferred onto a recording material (hereinafter, also referred to as recording paper). A fixing device for permanently fixing the toner image to recording paper by heat and pressure by passing between a heating roller as a heating unit for heating the recording medium and a pressing roller as a pressing unit for pressing against the heating roller. It is widely used.
[0003]
However, in recent years, due to the colorization and high image quality of the image recording apparatus, the thickness of the elastic layer formed on the pressure roller has increased, and a rubber layer having high insulating properties is generally used as the elastic layer. The insulating property of the pressure roller is higher than that of the heating roller as the heating means. Further, as a toner suitable for colorization and high image quality, a small particle diameter toner having an average particle diameter of 7 μm or less produced by a polymerization method is used.
[0004]
If the insulation property of the pressure roller is higher than that of the heat roller, the potential of the pressure roller increases during continuous printing, and the potential difference between the pressure roller and the heat roller increases. A so-called toner offset (hereinafter, referred to as a continuous print offset) that adheres to the heating roller is likely to occur.
[0005]
If the surface layer of the pressure roller is configured to have conductivity in order to prevent the offset, an offset (hereinafter referred to as a repelling offset) in which many granular white spots occur in a halftone (halftone) image. It is easy to occur. The repelling offset becomes particularly noticeable when the humidity of the recording paper is low and the resistance is high, that is, when the outside air temperature and humidity are low, or when the double-sided print mode of the print mode is selected for backside printing.
[0006]
In other words, it can be said that if the charging potential of the pressure roller is too high, a continuous print offset will occur, and if it is too low, a repelling offset will occur.
[0007]
In addition, when a small particle size toner is used, high image quality can be obtained, but continuous print offset and cissing offset are likely to occur, and the image quality is greatly reduced compared to a small particle size toner for high image quality. It becomes a problem.
[0008]
In particular, when a thermoplastic toner is used, the toner adhered to the heating roller and solidified is re-melted due to a rise in the temperature of the heating roller, and thus is difficult to remove by a cleaning member such as a web. There is also a problem that it adheres to the surface.
[0009]
Conventionally, as a countermeasure for the continuous print offset, there has been proposed a fixing device in which a static eliminator is disposed close to a pressure roller (for example, see Patent Documents 1 and 2).
[0010]
In the fixing device described in Patent Literature 1, the potential difference between the pressure roller and the heating roller is reduced by providing the static elimination member at a position close to the pressure roller, and the toner that is offset with respect to the fixing roller is reduced. Mitigation is proposed.
[0011]
Further, in Patent Document 2, even if the distance between the heating roller and the pressure roller changes depending on the thickness of the paper entering between the two rollers, the distance between the pressure roller and the charge removing brush is always constant. A fixing device having the following configuration has been proposed.
[0012]
On the other hand, as a means for preventing the repelling offset, a fixing device in which the surface resistance value of a pressure roller is specified has been proposed (for example, see Patent Document 3).
[0013]
However, no effective measure for reducing both the continuous print offset and the repellent offset has been proposed in any of the above-mentioned documents. In particular, there has been no effective countermeasure against toner offset when a small particle size toner is used for high image quality.
[0014]
[Patent Document 1]
JP-A-11-184299 (page 4-6, FIG. 2)
[0015]
[Patent Document 2]
JP-A-11-338282 (pages 2-5, FIG. 6)
[0016]
[Patent Document 3]
JP-A-8-166736 (page 3, FIG. 2)
[0017]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention solves the above-mentioned problems, and is free from the influence of the humidity of the recording paper, and the occurrence of the continuous print offset and the repelling offset is small even with the use of a thermoplastic small particle size toner. It is an object to provide an image recording apparatus having a fixing device capable of forming an image.
[0018]
[Means for Solving the Problems]
The above object is achieved by the following constitutions.
[0019]
(1) An image recording apparatus comprising: a heating unit; and a pressing unit that presses against the heating unit, and includes a fixing device that fixes a recording material having a toner image thereon by heating and pressing the heating unit and the pressing unit. In the device,
The surface layer of the pressurizing means is made of a conductive fluororesin, and the surface resistance of the pressurizing means is 10 7 to 10 11 Ω. An image recording apparatus having a fixing device, wherein the static elimination means is disposed.
[0020]
(2) The image recording apparatus having the fixing device according to (1), wherein a mounting position of the static elimination unit is configured to be movable.
[0021]
(3) The image recording apparatus having a fixing device according to (2), wherein a mounting position of the static elimination unit is configured to change according to a temperature and a humidity or a print mode.
[0022]
(4) The image recording apparatus according to any one of (1) to (3), wherein the toner for forming the toner image is a thermoplastic resin formed by a polymerization method.
[0023]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described. Note that the description in this column does not limit the technical scope of the claims and the meaning of terms. Also, the following assertive description in the embodiment of the present invention indicates the best mode, and does not limit the meaning of the terms of the present invention or the technical scope.
[0024]
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a digital multifunction peripheral using an electrophotographic method, showing an embodiment of an image recording apparatus having a fixing device according to the present invention.
[0025]
The image recording apparatus shown in the figure is an image recording apparatus having a composite function using a digital system. An automatic document feeder ADF is provided at the top of the apparatus main body, and an image reading section A and an image processing section B (not shown). ), An image forming section C, and a recording paper feeding section D.
[0026]
The automatic document feeder ADF is provided at an upper portion of the apparatus main body, feeds out documents one by one, transports the documents to an image reading position of the documents, and discharges the documents after the image reading is completed. A plurality of documents placed on the document table 111 are separated by a document separation roller 112 and conveyed one by one. The document separated and conveyed by the document separation roller 112 is conveyed by the document conveying roller 113, and the image of the document is read through the slit 211 by the image reading unit A provided below. The document from which the image has been read is discharged onto a document discharge table 115 by a document discharge roller 114. By the way, when reading images on both sides of the document, the document from which the image has been read is turned upside down by the document reversing unit 116, and is again conveyed by the document conveying rollers 113. The image on the back side of the document is read through the slit 21. Then, the document from which the image on the back side has been read is discharged onto a document discharge table 115 by a document discharge roller 114. Such a process is repeated for the number of documents placed on the document table 111, and the image of the document is read.
[0027]
Further, the automatic document feeder ADF is configured to be integrally retractable, and the original is directly placed on the platen glass 212 by raising the automatic document feeder ADF and opening the platen glass 212. It is configured to be able to. In the present embodiment, the image of the original is read while the original is transported by the original transport roller 113. However, the original transported by the original transport roller 113 is stopped on the platen glass 212. It may be configured to read an image above.
[0028]
The image reading unit A is a unit that reads an image of a document and obtains image data, and is provided at an upper part in the apparatus main body. The image reading unit A directly mounts (statically) the original and a slit 211 that is a slit-shaped opening for reading an image of the original being transported by the original transport roller 113 of the automatic original transport device ADF. A platen glass 212 serving as a document table, a lamp serving as a light source for irradiating the document, and a first mirror unit 213 integrating a first mirror for reflecting light reflected from the document; A V mirror unit 214 in which a second mirror and a third mirror that reflect light are integrated; and an image forming unit that forms reflected light from a document on the slit 211 or on the platen glass 212 on the CCD image sensor 216. An imaging lens 215 and a line-shaped C which is an image reading unit that photoelectrically converts an optical image formed by the imaging lens 215 to obtain image information. It is constituted by a D image sensor 216.
[0029]
When reading the document fed by the automatic document feeder ADF by the image reading unit A, the first mirror unit 213 and the V mirror unit 214 move to the left in FIG. It is located below 211. Then, the document conveyed on the slit 211 by the document conveying roller 113 is irradiated with light by a lamp, and the light reflected from the document is transmitted through the first mirror unit 213, the V mirror unit 214, and the imaging lens 215. The light enters the CCD image sensor 216. The CCD image sensor 216 photoelectrically converts the incident light to read an image of a document in a main scanning direction (a direction perpendicular to the paper surface of FIG. 1), and the document is moved in a sub-scanning direction by the document conveying roller 113. Therefore, the image on the entire surface of the document can be read. The image information read by the CCD image sensor 216 is sequentially subjected to A / D conversion after being photoelectrically converted into an electric signal (luminance signal), and is subjected to processing such as density conversion and filter processing in an image processing unit B. Once stored in the memory, it is supplied to an exposure optical system 12 which is an image writing means using a laser writing system.
[0030]
When the original is directly placed on the platen glass 212, the image of the original is moved while the first mirror unit 213 and the V mirror unit 214 are moved rightward in FIG. 1 along the platen glass. Can be read.
[0031]
The image forming section C forms an image on a recording sheet conveyed at a predetermined process speed based on the image data obtained by the image reading section A. The image forming section C of the present embodiment forms an image using an electrophotographic process.
[0032]
In the image forming unit C, a charging unit 11 as a charging unit, a developing unit 13 as a developing unit, a transfer unit 14a as a transferring unit, and a separating unit are provided around the photosensitive drum 10 as an image carrier as an image forming unit. A certain separator 14b and a cleaning device 18 as cleaning means are arranged in the order of operation. The photoconductor drum 10 is formed by coating a photoconductive compound on a drum substrate, and uses, for example, an organic photoconductor (OPC) and is driven and rotated clockwise in the drawing.
[0033]
After the rotating photosensitive drum 10 is uniformly charged by the charger 11, the exposure optical system 12 performs image exposure (image writing) based on the image signal called from the memory of the image processing unit B. . An exposure optical system 12 serving as an image writing means uses a laser diode (not shown) as a light emitting light source, a laser beam light is modulated based on image information, and rotates a polygon mirror 12a, an fθ lens (no sign), a cylindrical lens (no sign). The main scanning is performed by bending the optical path by the reflection mirror 12b through the mirror. Image exposure (image writing) is performed at a predetermined position on the photoconductor drum 10, and latent rotation is performed by rotation (sub-scan) of the photoconductor drum 10. An image is formed. In this embodiment, a character portion is exposed to form a reversal latent image.
[0034]
The reversal latent image on the photoreceptor drum 10 is subjected to reversal development by the developing device 13 to form a visible image by a toner image on the photosensitive layer surface of the photoreceptor drum 10.
[0035]
In the recording paper feeding section D, paper supply units 4A, 4B, and 4C having paper supply cassettes 41a to 41c as recording paper storage means for storing recording papers P of different sizes are provided below the image forming unit. Then, the recording paper P is sent out from any of the paper feed cassettes 41a to 41c by sending rollers 42a to 42c and separating rollers 43a to 43c, and passes through intermediate conveying rollers 44a to 44c and a guide roller 45 to the entrance side of the conveying unit 40. To the registration roller 46.
[0036]
A manual paper feeder 60 for performing manual paper feed is provided beside the image forming unit C. The recording paper P is positioned by side plates 62 and 63 and stacked on the manual paper feed table 61. When manual paper feed is selected, the manual feed roller 65 is pressed against the manual feed roller 65 by the push-up plate 64. Then, the sheet is conveyed to the registration roller 46.
[0037]
The recording paper P fed by each of the above-described methods is corrected by correcting the inclination and deviation of the recording paper by the registration roller 46, and is temporarily stopped. Then, the recording paper P is synchronized with the toner image on the photosensitive drum 10 to be synchronized with the registration roller. The sheet is re-supplied from 46 and is conveyed to the transfer area of the transfer device 14a via the pre-transfer roller 47.
[0038]
In the transfer area, the toner image on the photoconductor drum 10 is transferred onto the recording paper P by the transfer device 14a, then is discharged by the separator 14b to be separated from the surface of the photoconductor drum 10, and is transferred to the fixing device 17 by the transport belt 14c. Conveyed.
[0039]
The fixing device 17 has a heating roller 171 and a pressure roller 172. By passing the recording paper P between the heating roller 171 and the pressure roller 172, a toner image is formed by heating and pressing. Melted and fixed on P.
[0040]
The untransferred toner remaining on the peripheral surface of the photosensitive drum 10 after the transfer is cleaned by a cleaning device 18 as a cleaning unit.
[0041]
The recording paper P on which the toner image on one side has been fixed is subjected to a double-sided image formation for forming a toner image on the other side in accordance with a mode described below, or is discharged onto a discharge tray 19 in a state of a single-sided image.
[0042]
When the double-sided image forming mode is selected, the recording paper P on which the above-described image fixing on the front surface has been completed is constituted by the reverse transport path 50 having the reverse switching member 52, the switchback path 50a, and the second reverse transport path 50b. The ADU mechanism descends along the reversing conveyance path 50, is once carried into the switchback path 50a, is carried out, is reversed between the front surface and the back surface, passes through the second reversing conveyance path 50b, and passes through the above-described guide. The recording paper P is re-fed along the transport unit 40 by the rollers 45, and the recording paper P is temporarily stopped and then re-fed by the registration rollers 46 for correcting the inclination and deviation of the recording paper. The toner image of the backside image formed again is transferred to the backside of the recording paper P in the transfer area of the transfer unit 14a, separated and conveyed, fixed, and discharged onto the discharge tray 19.
[0043]
When the one-sided image forming mode is selected, the recording paper P on which the front surface image has been fixed proceeds straight and is discharged onto the discharge tray 19, or the upper and lower surfaces are inverted by the inversion switching member 52. Thereafter, the paper is discharged onto the paper discharge tray 19.
[0044]
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view for explaining the configuration of a fixing device in which a discharging brush as a discharging unit according to the embodiment of the present invention is disposed close to the outer periphery of a pressure roller. FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a pressure roller according to the embodiment of the present invention.
[0045]
In FIG. 2, the fixing device 17 is a pressure rotator for fixing a heating roller 171 which is a heating rotator having a heat source Ha such as a halogen lamp therein to a housing (not shown) of the fixing device 17 for driving and rotating. The pressure roller 172 is driven to rotate while being pressed against the heating roller 171 by the bias of a spring (not shown) or the like.
[0046]
The heating roller 171 sandwiches the recording paper P, which is a recording material, between the heating roller 171 and the pressing roller 172 that is in pressure contact, and fixes the toner image mounted on the recording paper P by heating and pressing.
[0047]
A web W for cleaning the surface of the heating roller 171 is in contact with the outer periphery of the heating roller 171, and a backup roller 174 for pressing the heating roller 171 through the web W is provided on the back surface of the contacting surface. A web take-up roller 175 and a web feeding roller 176 are provided near the roller 174.
[0048]
At a position close to the outer periphery of the pressure roller 172, a charge removing brush 173 serving as a charge removing unit is provided.
[0049]
When the recording paper P carrying the unfixed toner image is sandwiched in the nip portion N where the heating roller 171 and the pressure roller 172 are pressed, the toner on the recording paper P is melted and fixed by heat and pressure. At this time, frictional charging occurs on the surface of the pressure roller 172 due to friction with the recording paper P. The grounding brush 173, which is grounded, discharges the potential of the surface of the pressure roller 172 in order to reduce frictional charging, and suppresses the charging potential from excessively increasing.
[0050]
In FIG. 3, a pressure roller 172 includes a metal core 721, a heat-resistant rubber elastic layer 722, and a PFA layer 723 made of a fluorine-based resin having releasability and conductivity as a surface layer. And is formed such that the surface resistance of the pressure roller 172 is 10 7 to 10 11 Ω. (Hereinafter, a pressure roller having the surface resistance value is also referred to as a high-resistance conductive roller.)
As described above, if the charging potential of the pressure roller 172 is too high or too low, there is a problem, and the charging potential is also affected by the humidity of the recording paper P.
[0051]
The inventor has found through experiments that the change in the charging potential of the pressure roller 172 can be reduced by changing the amount of gap between the pressure roller 172 and the discharging brush 173 in accordance with the humidity of the recording paper P. .
[0052]
FIG. 4 is a schematic diagram for explaining a configuration in which the mounting position of the static elimination means according to the present invention is movable.
[0053]
The static elimination brush 173 is integrally held by the static elimination brush attaching member 731, and a part of the static elimination brush attaching member 731 is fitted in a vertically extending long groove formed in a housing (not shown) of the fixing device. The static elimination brush mounting member 731 is configured to be slidable in the vertical direction with respect to the housing.
[0054]
The link 732 has a rotation fitting hole near the center in the longitudinal direction, and is fitted on a shaft (no reference numeral) fixed to the housing to hold the link 732 swingably with respect to the housing. are doing.
[0055]
A neutralizing brush operating shaft (no reference numeral) is attached near one end of the link 732 and is fitted in a brush connecting hole formed in the neutralizing brush mounting member 731, and the other end is provided. A hole for link connection is formed in the vicinity, and a link operation shaft (no reference numeral) attached to the operation shaft portion S of the static elimination brush moving solenoid 733 is fitted.
[0056]
Since one end of a spring member (not shown) is attached to the static elimination brush attaching member 731 and the other end of the spring member is attached to the housing, the static elimination brush attaching member 731 is urged downward.
[0057]
When the static elimination brush moving solenoid 733 is turned on by a command from the main body control unit, the operating shaft portion S of the solenoid is retracted, the link 732 rotates counterclockwise, and the static elimination brush 731 is integrated with the static elimination brush mounting member 731. The brush 173 moves upward and reaches a position close to the pressure roller 172.
[0058]
When the neutralizing brush moving solenoid 733 is turned off, the neutralizing brush attaching member 731 is urged by the spring member to move downward, and the neutralizing brush 173 moves to a position separated from the pressure roller 172.
[0059]
When the neutralizing brush 173 is close to the pressing roller 172, the gap between the pressing roller 172 and the neutralizing brush 173 is preferably narrow, but was set to 0.5 mm in consideration of variations in dimensional tolerance in manufacturing.
[0060]
When the neutralizing brush 173 is set at a position close to the pressing roller 172, the potential charged on the surface of the pressing roller 172 is discharged by the action of the neutralizing brush 173 and becomes lower, and the neutralizing brush 173 is turned off. When set at a position away from the surface of the pressure roller 172, the potential of the surface of the pressure roller 172 is not affected by the charge removing brush 173.
[0061]
FIG. 5 is a block diagram for describing control of the static elimination brush moving solenoid.
[0062]
In the memory (not shown) built in the main body control unit, the mode condition and the temperature and humidity of the outside air, which are obtained in advance by experiments, are set in order to set the position (close or away) of the discharging brush 173 with respect to the pressure roller 172. The data created by combining the conditions is input to the program.
[0063]
The main body control unit receives a signal from a sensor (not shown) for detecting the temperature and humidity conditions of the outside air, or a signal from a mode selection button (not shown) for selecting a mode condition for double-sided printing and single-sided printing, Based on the program, it instructs the static elimination brush moving solenoid to be on or off, and determines the position of the static elimination brush 173.
[0064]
In this embodiment, the configuration is such that the static elimination brush is automatically moved. However, instead of the solenoid, a knob directly connected to the link 732 may be provided so that the operator can manually switch according to changes in the situation. good.
[0065]
Table 1, the configuration of the pressure roller, ▲ 1 ▼ surface resistance value of 10 6 following roller (hereinafter, referred conductive roller), ▲ 2 ▼ surface resistance value of 10 12 or more rollers (hereinafter, referred to as an insulating roller) Experiments were performed with (3) a roller having a surface resistance value of 10 7 to 10 11 Ω (high-resistance conductive roller), (4) an insulating roller and a neutralizing brush, and (5) a high-resistance conductive roller and a neutralizing brush. The result of the comparison is shown.
[0066]
The symbols の and × described in the repellent offset column and the continuous print offset column in the table are for evaluating the image quality of the image obtained as a result of the experiment, and は indicates that the occurrence of the two offsets is almost zero. No, indicating that the image passed the test according to our image quality criterion, and x indicates that the offset occurred and the image was rejected according to the criterion.
[0067]
[Table 1]
[0068]
In this experiment, a thermoplastic small particle size toner having a volume average particle size of 3 to 5 μm produced by a polymerization method is used.
[0069]
In the experiment using the conductive roller of (1), the occurrence of continuous print offset was small, but the repelling offset occurred from the initial printing.
[0070]
In the experiments (2) to (4), the occurrence of repelling offset was small, but the occurrence of continuous print offset was observed.
[0071]
In the experiment (5) according to the present invention, both repelling offset and continuous printing offset were less likely to occur, and good results were obtained.
[0072]
【The invention's effect】
As described in the embodiment, the occurrence of repelling offset is prevented by forming a high-resistance surface layer on the pressure roller, and the continuous printing is performed by disposing the discharging brush in a position close to the pressure roller. The occurrence of an offset can be prevented.
[0073]
In addition, by making the gap between the pressure roller and the neutralizing brush variable, it is possible to respond to the outside air temperature and humidity and to select a print mode. ) Can be handled.
[0074]
According to the present invention, it is possible to form a high-quality image without being affected by the humidity of the recording paper, and with less occurrence of the continuous print offset and repelling offset even when using a thermoplastic small particle size toner. An image recording device having a fixing device can be provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a digital multifunction peripheral using an electrophotographic method, showing an embodiment of an image recording apparatus having a fixing device according to the present invention.
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view illustrating a configuration of a fixing device in which a charge removing brush serving as a charge removing unit according to the embodiment of the present invention is disposed near an outer periphery of a pressure roller.
FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a pressure roller according to the embodiment of the invention.
FIG. 4 is a schematic diagram for explaining a configuration in which a mounting position of a charge removing unit according to the present invention is variable.
FIG. 5 is a block diagram for describing control of a static elimination brush moving solenoid.
[Explanation of symbols]
17 Fixing device 171 Heating roller 172 Pressure roller 173 Static electricity removing means (static electricity brush)
721 Core 722 Elastic layer 723 PFA layer 731 Static elimination brush attaching member 732 Link 733 Static elimination brush moving solenoid Ha Heat source P Recording paper