(57)【要約】【課題】定着部材の帯電を抑制して、静電オフセットを防止できる定着装置を提供する。【解決手段】定着装置１３は、定着部材１３ａを備える。定着部材１３ａは、用紙Ｓとともに、用紙Ｓに形成されたトナー画像を加熱、及び加圧する。定着部材１３ａは、用紙Ｓを加熱する加熱部材４を有し、加熱部材４は、第１層５５と、第２層５６と、第３層５７とを有する。第１層５５は、表面側に位置する。第１層５５は、絶縁性を有する。第２層５６は、第１層５５の直下に位置する。第３層５７は、第２層５６の直下に位置する。第３層５７は、導電性を有する。第３層５７には、第１層５５が３００Ｖ以上５００Ｖ以下の電位に帯電した際に、第２層５６を介して電流が流れる。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録媒体とともに、前記記録媒体に形成された画像を加熱、及び加圧する定着部材を備え、
前記定着部材は、前記記録媒体を加熱する加熱部材を有し、
前記加熱部材は、
表面側に位置し、絶縁性を有する第１層と、
前記第１層の直下に位置する第２層と、
前記第２層の直下に位置し、導電性を有する第３層と
を有し、
前記第３層には、前記第１層が３００Ｖ以上５００Ｖ以下の電位に帯電した際に、前記第２層を介して電流が流れる、定着装置。
【請求項２】
前記第３層に流れる電流は、前記第１層が３００Ｖ以上の電位に帯電した際に、０．０５５μＡ以上である、請求項１に記載の定着装置。
【請求項３】
前記第１層の表面抵抗は、１．０×１０13Ω／□以上である、請求項１、又は請求項２に記載の定着装置。
【請求項４】
前記第１層は、フッ素樹脂から形成される、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の定着装置。
【請求項５】
前記第２層は、複数の導電性フィラーを有し、
前記複数の導電性フィラーは、前記第２層の表面方向に沿って長尺な形状の金属系フィラーを有する、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の定着装置。
【請求項６】
前記金属系フィラーは、金属系材料から形成される、請求項５に記載の定着装置。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の定着装置と、
前記記録媒体に画像を形成する画像形成部と
を備える、画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、定着装置、及び画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に記載の定着装置は、ヒーターと、フィルムと、加圧ローラーとを有する。加圧ローラーは、フィルムを介してヒーターとともにニップ部を形成する。定着装置では、静電オフセットが発生する。静電オフセットが生じた際には、記録媒体に担持されたトナーが帯電したフィルムに転移する。特許文献１に記載の定着装置では、フィルムの厚さ方向の抵抗値が、５００Ｖ以下の範囲において５×１０11Ω・ｃｍ2以上に規定される。また、フィルムの表面の電位が、−４００Ｖになるように電圧が印加される。この結果、静電オフセットが防止される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−１３０７１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載の定着装置では、５００Ｖ以下の範囲において、定着部材（フィルム）の厚さ方向の抵抗値が高い。したがって、定着部材が５００Ｖ以下の範囲で帯電した際には、定着部材を介して電流が流れない。この結果。定着部材が５００Ｖ以下の低い電位に帯電した際に、静電オフセットが生じるおそれがあった。
【０００５】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、定着部材の帯電を抑制して、静電オフセットを防止できる定着装置、及び画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る定着装置は、定着部材を備える。前記定着部材は、記録媒体とともに、前記記録媒体に形成された画像を加熱、及び加圧する。前記定着部材は、加熱部材を有する。前記加熱部材は、前記記録媒体を加熱する。前記加熱部材は、第１層と、第２層と、第３層とを有する。前記第１層は、表面側に位置する。前記第１層は、絶縁性を有する。前記第２層は、前記第１層の直下に位置する。前記第３層は、前記第２層の直下に位置する。前記第３層は、導電性を有する。前記第３層には、前記第１層が３００Ｖ以上５００Ｖ以下の電位に帯電した際に、前記第２層を介して電流が流れる。
【０００７】
本発明に係る画像形成装置は、上記定着装置と、画像形成部とを備える。前記画像形成部は、前記記録媒体に画像を形成する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の定着装置によれば、定着部材の帯電を抑制して、静電オフセットを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施形態に係る画像形成装置の構成を示す図である。
【図２】図１の定着装置の構成を示す図である。
【図３】図２の加熱部材のローラー部を示す断面図である。
【図４】本発明の他の実施形態に係る定着装置の構成を示す図である。
【図５】各比較例、及び各実施例の電圧特性評価実験の結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。ただし、本発明は以下の実施形態に限定されない。なお、図中、同一、又は相当部分については、同一の参照符号を付して説明を繰り返さない。
【００１１】
図１に示すように、本実施形態の画像形成装置１は、複合機である。なお、画像形成装置１は、コピー、プリンター、又はファクシミリであってもよい。複合機は、例えば、コピー機能、プリンター機能、及びファクシミリ機能のうち少なくとも２つの機能を有する。
【００１２】
画像形成装置１は、用紙Ｓに画像を形成する。用紙Ｓは、本発明の記録媒体の一例である。用紙Ｓは、例えば、普通紙、コピー紙、再生紙、薄紙、厚紙、光沢紙、又はＯＨＰ（Ｏｖｅｒｈｅａｄ  Ｐｒｏｊｅｃｔｏｒ）用紙である。
【００１３】
画像形成装置１は、筐体１０と、収納部１１と、画像形成部１２と、定着装置１３と、排出トレイ１４と、操作パネル１５と、画像読取部１６とを備える。用紙Ｓは、収納部１１から排出トレイ１４まで用紙搬送経路に沿って搬送される。
【００１４】
図１において、操作パネル１５が向く方向を前方とし、前後方向を規定する。また、画像形成装置１の正面に向かって左手側を左方とし、左右方向を規定する。また、前後方向、及び左右方向と直交する方向を上下方向と規定する。
【００１５】
操作パネル１５は、表示部１５ａと入力部１５ｂとを有する。表示部１５ａは、ディスプレーから構成される。ディスプレーは、タッチパネル機能を有するＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ）、又は有機ＥＬＤ（Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ  Ｄｉｓｐｌａｙ）を含む。表示部１５ａは、画像形成装置１の各種の設定画面を表示する。入力部１５ｂは、ハードキーを含む。入力部１５ｂは、ユーザーの操作に応じた操作信号を出力する。ユーザーの操作は、例えば、画像形成装置１の各種設定を行う操作を含む。
【００１６】
画像読取部１６は、原稿の画像を読み取って画像データを生成する。画像読取部１６は、例えば、スキャナーである。画像読取部１６は、前側の表面部によって操作パネル１５を支持する。
【００１７】
筐体１０は、収納部１１と、画像形成部１２と、定着装置１３とを収容する。また、筐体１０の上面部は、画像読取部１６の下面部に接触して画像読取部１６を支持する。
【００１８】
収納部１１は、複数のカセット１１ａを有する。カセット１１ａは、筐体１０の下部に配置される。各カセット１１ａは、筐体１０から着脱可能である。また、各カセット１１ａは、複数の用紙Ｓを収容可能である。なお、本実施形態の収納部１１は、手差しトレイ１１ｂを更に有する。
【００１９】
画像形成部１２は、用紙搬送経路において、収納部１１よりも下流側に配置される。画像形成部１２は、用紙Ｓにトナー画像を形成する。画像形成部１２は、感光体ドラム２１と、帯電部２２と、露光部２３と、現像部２４と、転写部２５とを有する。感光体ドラム２１は、回転可能に配置される。感光体ドラム２１は、例えば、導電性基体と、感光層とを有して構成される。導電性基体は、導電性を有しており、筒状に形成される。感光層は、導電性基体の外周面上に形成される。
【００２０】
帯電部２２は、感光体ドラム２１を所定電位に帯電する。露光部２３は、帯電された感光体ドラム２１の外周面に、レーザーを照射して静電潜像を形成する。静電潜像は、例えば、原稿の画像データに基づいて形成される。
【００２１】
現像部２４は、静電潜像をトナー画像として現像する。この結果、感光体ドラム２１の外周面には、トナー画像が形成される。転写部２５は、用紙Ｓにトナー画像を転写する。転写部２５は、感光体ドラム２１と共にニップ部を形成する転写ローラーを含む。転写部２５は、感光体ドラム２１との間を通過する用紙Ｓにトナー画像を転写させる。
【００２２】
定着装置１３は、用紙搬送経路において、画像形成部１２よりも下流側に配置される。定着装置１３は、定着部材１３ａと、ケーシング１３ｂとを備える。定着部材１３ａは、用紙Ｓとともに、用紙Ｓに転写されたトナー画像を加熱、及び加圧する。この結果、用紙Ｓには、トナー画像が定着される。トナー画像が定着された用紙Ｓは、排出トレイ１４に排出される。
【００２３】
図２は、定着装置１３の構成を示す図である。図２の定着装置１３の一部は、断面にて示される。図２に示すように、ケーシング１３ｂは、定着部材１３ａを収容する。また、ケーシング１３ｂは、用紙Ｓを案内する案内部として機能する。ケーシング１３ｂは、定着装置１３に搬送された用紙Ｓを、定着部材１３ａへと案内する。また、ケーシング１３ｂは、定着部材１３ａを介して定着装置１３の外側へと用紙Ｓを案内する。
【００２４】
定着部材１３ａは、加熱部材４と、加圧部材５とを有する。加熱部材４、及び加圧部材５は、定着装置１３の前後方向に沿って長尺状に形成された部材である。
【００２５】
本実施形態の加熱部材４は、加熱ローラーである。加熱部材４は、ローラー部４１と、熱源４３とを有する。熱源４３は、ローラー部４１の内部に収容される。熱源４３は、ハロゲンヒーター、又はセラミックヒーターのようなヒーターである。熱源４３は、通電されると周囲に熱を放射する。この結果、ローラー部４１は、加熱される。また、加熱部材４は、ギア部を更に有する。ギア部は、ケーシング１３ｂに軸支される。ギア部は、加熱部材４の両端部に設けられた回転軸を有する。ギア部は、ローラー部４１を回転駆動させる。ギア部には、駆動源から動力が伝達される。駆動源は、例えば、モーターである。
【００２６】
加圧部材５は、加圧ローラーである。加圧部材５は、ローラー部５１と、軸部５２とを有する。ローラー部５１は、筒状に形成される。ローラー部５１は、軸部５２を収容する。ローラー部５１は、ケーシング１３ｂによって、軸部５２と同心で支持される。
【００２７】
加圧部材５のローラー部５１は、加熱部材４のローラー部４１と平行に配置される。ローラー部５１は、バネのような弾性部材によって、ローラー部４１に圧接される。この結果、ローラー部４１とローラー部５１との間には、ニップ部１３ｃが形成される。ローラー部５１は、ローラー部４１の回転に従動する。
【００２８】
ニップ部１３ｃは、通過する用紙Ｓを加熱、及び加圧する。ニップ部１３ｃを通過する用紙Ｓの主面は、ローラー部４１、及びローラー部５１の表面と平行である。ニップ部１３ｃは、用紙Ｓに配されたトナーを溶融させる。この結果、ニップ部１３ｃを通過する用紙Ｓには、トナー画像が定着される。
【００２９】
なお、定着装置１３は、用紙分離部材１３ｄを更に有する。用紙分離部材１３ｄは、ローラー部４１を向く先端部を有する。用紙分離部材１３ｄの先端部は、ニップ部１３ｃの下流側でローラー部４１に近接して配される。用紙分離部材１３ｄの先端部は、ローラー部４１から用紙Ｓが分離しない場合に、ローラー部４１の回転に伴って、ローラー部４１と用紙Ｓとの間に進入する。この結果、ローラー部４１から用紙Ｓが分離しない場合であっても、用紙分離部材１３ｄによって、用紙Ｓがローラー部４１から分離される。
【００３０】
図３は、加熱部材４のローラー部４１を示す模式的な断面図である。図３に示すように、加熱部材４のローラー部４１は、第１層４５と、第２層４６と、第３層４７とを有する。第３層４７は、筒状に形成される。第３層４７は、導電性を有する。第３層４７は、アルミニウムのような金属系材料から形成される。第３層４７は、第２層４６の直下に位置する。
【００３１】
第２層４６は、第３層４７の表面に配置される。第２層４６は、筒状に形成される。第２層４６は、絶縁性を有する樹脂に、導電性を有する複数の導電性フィラーを配して形成される。第２層４６に用いられる樹脂は、例えば、ポリイミド樹脂、又はポリアミドイミド樹脂を含む。第２層４６は、第１層４５の直下に位置する。
【００３２】
第２層４６の複数の導電性フィラーは、複数の炭素系フィラー４８と、複数の金属系フィラー４９とを含む。炭素系フィラー４８は、例えば、粉末状に形成される。炭素系フィラー４８は、炭素系材料から形成される。炭素系材料は、例えば、カーボンである。金属系フィラー４９は、金属系材料から形成される。金属系材料は、例えば、アルミニウムである。炭素系フィラー４８は、金属系フィラー４９の間に配され、金属系フィラー４９の間の通電性を高める。
【００３３】
金属系フィラー４９は、平板状、円板状、鱗状、及び線状のような少なくとも一方に長尺な形状に形成される。金属系フィラー４９は、第２層４６の表面方向に沿って長尺な形状である。第２層４６は、例えば、ディップコート法、又はスプレーコート法のような塗布処理を用いて形成される。塗布処理では、第２層４６が薄く均一に形成される。したがって、金属系フィラー４９は、金属系フィラー４９の長手方向が第２層４６の表面方向に沿うように配される。この結果、金属系フィラー４９の表面方向の長さは、粉末状の炭素系フィラー４８の表面方向の長さよりも大きくなる。
【００３４】
第１層４５は、第２層４６の表面に配置される。第１層４５は、ニップ部１３ｃを通過する用紙Ｓに接触する。第１層４５は、筒状に形成される。第１層４５は、絶縁性を有する樹脂から形成される。第１層４５に用いられる樹脂は、ＰＴＦＥ、又はＰＦＡのようなフッ素樹脂である。第１層４５は、カーボン等のフィラーを有しない。この結果、加熱部材４は、用紙Ｓに対する離型性を高く維持できる。
【００３５】
第１層４５の電気的な表面抵抗は、例えば、１．０×１０12Ω／□以上が好ましく、１．０×１０13Ω／□以上がより好ましい。本実施形態では、第１層４５の電気的な表面抵抗を１．０×１０13Ω／□とした。
【００３６】
本実施形態では、ローラー部４１の表面側の第１層４５が、酸化チタン粒子のような粒子を有しないフッ素樹脂からのみ形成される。したがって、用紙Ｓに対する優れた離型性を維持できる。しかし、フッ素樹脂からのみ形成される第１層４５は、電荷Ｐを保持し易く帯電し易い。本実施形態では、第２層４６が炭素系フィラー４８、及び金属系フィラー４９を有する。金属系フィラー４９は、ローラー部４１の表面方向に沿って配向、又は一部が第２層４６から外側に突出する。金属系フィラー４９は、いわゆる避雷針的に機能する。また、金属系フィラー４９は、炭素系フィラー４８とともに、第２層４６に局所的な導電経路を形成する。したがって、第１層４５が保持する電荷Ｐは、第２層４６を介して第３層４７へと移動する。この結果、本実施形態では、第１層４５が３００Ｖ以上５００Ｖ未満の電位に帯電した際に、第２層４６を介して第３層４７に電流が流れる。したがって、第１層４５が３００Ｖ以上５００Ｖ以下の低い電圧に帯電した場合でも、第１層４５の帯電が抑制されて、静電オフセットを防止できる。なお、第３層４７に移動した電荷Ｐは、例えば、アースされた所定の電気経路を介して放出される。
【００３７】
第３層４７に流れる電流は、第１層４５が３００Ｖ以上の電位に帯電した際に、例えば、０．０５５μＡ以上である。第１層４５が３００Ｖ以上の電位に帯電した際に、第３層４７に流れる電流が０．０５５μＡ以上の場合、第１層４５の帯電を十分に解消できる。
【００３８】
以上、図１から図３を参照して、本発明の実施形態に係る定着装置１３、及び画像形成装置１について説明した。但し、本発明は、上記の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の態様において実施することが可能である。
【００３９】
例えば、本発明の実施形態では、加熱部材４が加熱ローラーであったが、本発明はこれに限定されない。図４は、本発明の他の実施形態に係る定着装置１３の構成を示す図である。図４に示すように、加熱部材は、加熱ベルト６の態様であってもよい。
【００４０】
加熱ベルト６は、ベルト部６１と、押圧パッド６２と、支持部材６３と、熱源６４とを有する。ベルト部６１は、例えば、ケーシング１３ｂに回動可能に支持される。押圧パッド６２は、支持部材６３によってベルト部６１の内側にて支持される。図４に示す態様の熱源６４は、ベルト部６１の内側に配される。なお、熱源６４は、ベルト部６１の外側に配されて、ベルト部６１の外側からベルト部６１を加熱する態様であってもよい。
【００４１】
加圧部材５のローラー部５１は、ベルト部６１を介して押圧パッド６２に押圧される。この結果、ローラー部５１と押圧パッド６２とは、ベルト部６１を介してニップ部１３ｃを形成する。加圧部材５の軸部５２は、モーターのような駆動源から伝達される動力によって、ローラー部５１とともに回転駆動される。ベルト部６１は、ローラー部５１に従動して回動される。
【００４２】
ベルト部６１は、第１層、第２層、及び第３層を有する。ベルト部６１の第１層、及び第２層は、図３を参照して説明した実施形態の加熱部材４のローラー部４１と同様に、それぞれローラー部４１の第１層４５、及び第２層４６と同様に構成される。ベルト部６１の第３層は、ニッケルのような金属系材料から形成される点で、実施形態のローラー部４１とは異なる。この結果、加熱部材４において、第１層の用紙Ｓに対する離型性を高く維持できる。また、加熱部材４の帯電が抑制されて、静電オフセットを防止できる。
【００４３】
なお、図面は、理解しやすくするために、それぞれの構成要素を主体に模式的に示しており、図示された各構成要素の厚み、長さ等は、図面作成の都合上から実際とは異なる。また、上記の実施形態で示す各構成要素の材質や形状、寸法等は一例であって、特に限定されるものではなく、本発明の効果から実質的に逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
【実施例】
【００４４】
以下、図１から図５を参照して、定着装置１３に対する電圧特性評価実験の結果について説明する。図５は、各比較例、及び各実施例の電圧特性評価実験の結果を示す図である。
【００４５】
加熱部材４が、図５に示される仕様に基づき試作され、電圧特性評価実験が実施された。試作された比較例１、比較例２、及び実施例１から実施例３は、図５の記載以外は実質的に同仕様である。
【００４６】
電圧特性評価実験では、加熱部材４を回転させた後に、加熱部材４の第１層４５に電圧を印加して、加熱部材４の第３層４７に流れた電流が測定された。電圧は、帯電器を用いて印加された。電圧が印加された面積は、いずれも１．９×１０2ｃｍ2である。電流は、電流計を用いて測定された。また、測定された電流の値に基づいて、単位面積あたりの厚さ方向の抵抗値Ω・ｃｍ2、及び体積抵抗Ω・ｃｍが算出された。
【００４７】
比較例１では、第１層の厚さが２０μｍである。また、第２層は、炭素系フィラーを有し、金属系フィラーを有していない。比較例１は、電圧特性評価実験の結果、３００Ｖの電圧が印加された際に電流が流れなかった。６００Ｖの電圧が印加された際には、０．０２μＡの電流が流れた。８００Ｖの電圧が印加された際には、０．０２μＡの電流が流れた。したがって、比較例１では、加圧部材が６００Ｖ以下の低い電位に帯電した際に、静電オフセットが生じるおそれがあると判定された。
【００４８】
比較例２では、第１層の厚さが２０μｍである。また、第２層は、炭素系フィラーを有し、金属系フィラーを有していない。比較例２では、比較例１の炭素系フィラーよりも抵抗値の小さい炭素系フィラーが用いられた。比較例２は、電圧特性評価実験の結果、３００Ｖの電圧が印加された際に電流が流れなかった。６００Ｖの電圧が印加された際には、０．０２μＡの電流が流れた。８００Ｖの電圧が印加された際には、０．０６μＡの電流が流れた。したがって、比較例２では、比較例１と同様に、加圧部材が６００Ｖ以下の低い電位に帯電した際に、静電オフセットが生じるおそれがあると判定された。
【００４９】
実施例１では、第１層の厚さが１２μｍである。また、第２層は、炭素系フィラー、及び金属系フィラーを有する。実施例１は、電圧特性評価実験の結果、３００Ｖの電圧が印加された際には、０．０８μＡの電流が流れた。６００Ｖの電圧が印加された際には、４．０μＡの電流が流れた。したがって、加圧部材が３００Ｖの低い電位に帯電した際にも、静電オフセットが生じるおそれがないと判定された。なお、３００Ｖの電圧が印加された際の厚さ方向の抵抗値は、７．１×１０11Ω・ｃｍ2であり、体積抵抗は、１．２×１０13Ω・ｃｍであった。
【００５０】
実施例２では、第１層の厚さが２０μｍである。また、第２層は、炭素系フィラー、及び金属系フィラーを有する。実施例２は、電圧特性評価実験の結果、３００Ｖの電圧が印加された際には、０．０６μＡの電流が流れた。６００Ｖの電圧が印加された際には、１．５μＡの電流が流れた。したがって、加圧部材が３００Ｖの低い電位に帯電した際にも、静電オフセットが生じるおそれがないと判定された。なお、３００Ｖの電圧が印加された際の厚さ方向の抵抗値は、９．４×１０11Ω・ｃｍ2であり、体積抵抗は、１．６×１０13Ω・ｃｍであった。
【００５１】
実施例３では、第１層の厚さが２８μｍである。また、第２層は、炭素系フィラー、及び金属系フィラーを有する。実施例３は、電圧特性評価実験の結果、３００Ｖの電圧が印加された際には、０．０５５μＡの電流が流れた。６００Ｖの電圧が印加された際には、０．８μＡの電流が流れた。したがって、加圧部材が３００Ｖの低い電位に帯電した際にも、静電オフセットが生じるおそれがないと判定された。なお、３００Ｖの電圧が印加された際の厚さ方向の抵抗値は、１．０×１０12Ω・ｃｍ2であり、体積抵抗は、１．８×１０13Ω・ｃｍであった。
【００５２】
図５に示す電圧特性評価実験の結果、本発明に係る実施例１から実施例３の加熱部材４は、３００Ｖの低い電位に帯電した際にも帯電を抑制でき、静電オフセットを防止できることが確認された。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
本発明は、定着装置、及び画像形成装置に関するものであり、記録媒体を加熱、及び加圧して記録媒体に画像を定着させる定着装置、及び画像形成装置に有用である。
【符号の説明】
【００５４】
１        画像形成装置
４        加熱部材
１３      定着装置
１３ａ    定着部材
５５      第１層
５６      第２層
５７      第３層
Ｓ        用紙
【図１】
2017215426.tif 000003
【図２】
2017215426.tif 000004
【図３】
2017215426.tif 000005
【図４】
2017215426.tif 000006
【図５】
2017215426.tif 000007