JP2002251090A

JP2002251090A - 定着装置及びこの定着装置を備える画像形成装置

Info

Publication number: JP2002251090A
Application number: JP2001051670A
Authority: JP
Inventors: Takashi Narahara; 隆史楢原; Yasunari Obara; 泰成小原; Tomoyuki Makihira; 朋之牧平; Takayasu Yunamochi; 貴康弓納持
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2001-02-27
Filing date: 2001-02-27
Publication date: 2002-09-06

Abstract

(57)【要約】【課題】記録材の搬送方向の後端部での尾引きや静電
オフセット等の画像不良を発生させることなく、離型層
を有する定着体に圧接回転する加圧体にバイアス電圧を
印加して、定着体に対する記録材上のトナーのオフセッ
トを防止することができる定着装置及びこの定着装置を
備える画像形成装置を提供する。【解決手段】加圧ローラ６０への印加バイアス電圧が
１ｋＨｚであるときの定着ローラ５０の単位面積当りの
静電容量が、２０ｐＦ／ｃｍ²以上３０ｐＦ／ｃｍ²以下
となるように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真方式を採
用する複写機、レーザプリンタ等の画像形成装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、複写機、レーザビームプリンタ等
の画像形成装置においては、レーザ光等によって描かれ
た潜像をトナー像として現像する現像装置と、該現像装
置によって現像された上記トナー像を記録材に転写する
転写手段と、該転写手段によって該記録材に転写された
上記トナー像を上記記録材上に定着する定着装置とを備
えたものが主流となっている。

【０００３】上記の定着装置においては、定着体たる定
着ローラと、該定着ローラに所定の押圧力で圧接されて
ニップ領域を形成し従動回転する加圧体たる加圧ローラ
と、上記定着ローラを加熱するヒータと、上記定着体の
温度を検知する温度センサとを備える熱ローラ方式の定
着装置が主流である。この定着装置は、上記温度センサ
によって検知された温度に基づき上記定着ローラの温度
を所定温度に維持するようになっており、未定着像たる
トナー像を担持する記録材を上記ニップ領域に通紙しな
がら加熱及び加圧することにより、上記トナー像のトナ
ーを溶融させ、上記トナー像を上記記録材に定着させる
ようになっている。

【０００４】又、複写機、レーザビームプリンタ等の画
像形成装置に備えられる定着装置としては、上述の熱ロ
ーラ方式の定着装置の他に、フィルム加熱方式の装置等
が知られており、実用に供されている。

【０００５】ここで、従来の熱ローラ方式の定着装置の
一例について、図８に基づき説明する。

【０００６】かかる定着装置は、図８に示すように、定
着体たる定着ローラ１５０と、加圧体たる加圧ローラ１
６０とを備えている。

【０００７】定着ローラ１５０は、例えばアルミニウム
や鉄等の芯金１５１上にＰＦＡ、ＰＴＦＥ等の離型性樹
脂層である離型層１５３が設けられ、又、定着ローラ１
５０の内部に配設されるヒータ１５４によって加熱され
るようになっている。定着ローラ１５０の温度は、定着
ローラ１５０に当接して配設される温度検知素子１３５
によって、定着ローラ１５０の表面温度として検出され
る。その検知温度に基づき温度制御回路（図示せず）が
ヒータ１５４を断続的に作動させて、上記表面温度が所
定の温度に制御される。

【０００８】加圧ローラ１６０は、上記定着ローラ１５
０に圧接回転するよう配設され、例えばアルミニウムや
鉄等の金属の芯金１６１上に、耐熱性を有し且つ硬度の
低いシリコンゴムやシリコンスポンジ等の弾性層１６２
が設けられ、その表面にカーボンを添加した導電性ＰＦ
Ａ樹脂による被覆層である離型層１６３を有した構造を
なしている。

【０００９】従来より、定着装置におけるオフセット対
策としては、定着ローラの芯金にトナーと同極性のバイ
アス電圧を印加するか、加圧ローラの芯金若しくは表面
にトナーと逆極性のバイアス電圧を印加する方法が採ら
れる。図８に示す本従来例では、給電ブラシ１５５によ
り、加圧ローラ１６０の表面にバイアス電圧を印加する
ことで、オフセットを防止している定着装置の例であ
る。

【００１０】給電ブラシ１５５は、加圧ローラ１６０の
表面の非通紙域にブラシ先端が当たるように加圧ローラ
１６０の軸線方向の両端部に設置されている。この給電
ブラシ１５５よりトナーと逆極性のバイアス電圧を印加
して、静電オフセットを防止している。このとき、定着
ローラ１５０は、芯金１５１からアースにすることで、
表面がトナーと逆極性の電位になるのを防止している。

【００１１】しかし、本従来例のような加圧体にバイア
ス電圧を印加する方式の定着装置においては、プリント
中、バイアス電圧を印加したままにしておくと、記録材
の搬送方向の後端部（以下、記録材の後端部という）が
定着ローラから分離するときに剥離帯電が起こり、以後
定着ローラの回転周期でトナーの飛び散りが発生してし
まう。これは、加圧ローラの表面に給電したトナーと逆
極性のバイアス電圧が記録材の裏面にも供給されて、該
記録材が定着ローラから分離するときに、トナーと逆極
性の電荷を定着ローラの表面に残してくるためである。
定着ローラがトナーと同極性の電位となるようにしてい
ても、この現象により、記録材の後端部が定着ローラか
ら分離する位置にトナーと逆極性の電位がのるため、そ
の箇所でトナーの飛び散りが発生してしまう。

【００１２】上述のトナー飛び散りを防止するために
は、記録材の後端部ではバイアス電圧をＯＦＦにする、
或いはバイアス電圧が複数の電位レベルを有する画像形
成装置においては、記録材の後端部ではバイアス電圧を
低レベルにする等の対策が行われる。

【００１３】上記対策の制御を行う場合、バイアス電圧
を記録材の後端部でＯＦＦにするタイミングが早けれ
ば、記録材の後端部において所定のバイアス電圧が印加
されないため、記録材の後端部まで画像が形成される場
合には、トナーを記録材に留めておくための静電的な力
が弱くなり、記録材に載った未定着のトナー像が記録材
の搬送方向と逆方向に飛散して定着する尾引きや、静電
オフセットが発生するようになる。又、記録材の後端部
でＯＦＦにするタイミングが遅ければ、記録材の後端部
にもトナーと同極性の電荷が供給されるため、上記の剥
離帯電が発生してしまう。

【００１４】従って、バイアス電圧のＯＮ／ＯＦＦのタ
イミングは、尾引き、静電オフセットと剥離帯電が発生
しない最適なタイミングに設定しておくことが必要であ
る。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例においては、次のような２つの問題点がある。

【００１６】バイアス電圧の立ち下がり時間の変化図９に示す回路図のように、プリント中にバイアス電圧
ＥのＯＮ／ＯＦＦ制御を行う場合には、定着装置がもつ
静電容量Ｃ₀によって、バイアス電圧の立ち下がり時間
に変化が生じてしまう。

【００１７】バイアス電圧の立ち下がり時間は、時定数
τ＝Ｃ₀・Ｒ１が大きいほど時間がかかるため、定着装
置がもつ静電容量Ｃ₀により大きさが変化する。即ち、
静電容量Ｃ₀が小さければバイアス電圧の立ち下がり時
間は早くなり、大きければバイアス電圧の立ち下がり時
間は遅くなる。

【００１８】バイアス電圧の立ち下がり時間が遅い場合
は、定着ローラに対する記録材の剥離によるトナー飛び
散りを防止するために、記録材の後端部でバイアス電圧
をＯＦＦにするタイミングを早めに設定しなければなら
ない。

【００１９】しかし、バイアス電圧が立ち下がりはじめ
ると、尾引き、オフセット防止に必要な電位から急激に
低下していくため、バイアス電圧をＯＦＦにした時点
で、ニップ領域に入る前の記録材の後端部に未定着画像
が残されていると、その未定着画像には尾引きが発生す
る、或いは、記録材の後端部のトナーが定着ローラに剥
ぎ取られ、次の定着時の記録材上の定着ローラが１周し
た位置に画像形成される静電オフセットが発生する。

【００２０】定着ローラの帯電定着装置がもつ静電容量をＣ₀、紙が定着ローラ上に残
していく電荷量をＱとすると、定着ローラの表面電位Ｖ
はＶ＝Ｑ／Ｃ₀と表すことができる。電荷量Ｑは記録材
の抵抗値（紙種、坪量）による違いはあるものの大差は
ないため、静電容量Ｃ₀が小さいほど定着ローラの表面
電位Ｖは大きくなり、Ｃ₀が大きいほどＶは小さくなる
といえる。Ｖが大きい場合は、絶縁層を有する定着ロー
ラの表面に加圧ローラに印加したバイアス電圧による電
荷が溜まってトナーと逆極性の電位に帯電している状態
である。このような状態になると、加圧ローラとの電位
差がとれなくなって、尾引きや静電オフセットが発生し
てしまう。

【００２１】従って、による後端尾引き、後端静電オ
フセットが発生しないためには、加圧ローラに印加する
バイアス電圧の立ち下がり時間が早い、即ち、定着装置
がもつ静電容量Ｃ₀は小さい方が良い。一方、の定着
ローラの帯電を防止するためには、定着ローラの表面電
位Ｖが小さい、即ち定着装置がもつ静電容量Ｃ₀は大き
い方が良い。

【００２２】そこで、本発明は、記録材の搬送方向の後
端部での尾引きや静電オフセット等の画像不良を発生さ
せることなく、離型層を有する定着体に圧接回転する加
圧体にバイアス電圧を印加して、定着体に対する記録材
上のトナーのオフセットを防止することができる定着装
置及びこの定着装置を備える画像形成装置の提供を目的
とする。

【００２３】

【課題を解決するための手段】本出願によれば、上記目
的は、互いに圧接してニップ領域を形成し回転する定着
体及び加圧体を備え、未定着像を担持する記録材を上記
ニップ領域に通紙しながら加熱及び加圧することによ
り、上記未定着像を上記記録材に定着させる定着装置で
あって、定着体が、表面に離型層を有し、加圧体が、バ
イアス電圧を印加されるよう構成され、記録材の搬送方
向の後端部若しくはその近傍がニップ領域を通過する際
の加圧体への印加バイアス電圧が、記録材の搬送方向の
中央部若しくはその近傍がニップ領域を通過する際の加
圧体への印加バイアス電圧より小さく設定されている定
着装置において、加圧体への印加バイアス電圧が１ｋＨ
ｚであるときの定着体の単位面積当りの静電容量が、２
０ｐＦ／ｃｍ²以上３０ｐＦ／ｃｍ²以下であるという第
一の発明によって達成される。

【００２４】又、本出願によれば、上記目的は、第一の
発明において、定着体の離型層は、薄肉のフッ素チュー
ブであるという第二の発明によっても達成される。

【００２５】更に、本出願によれば、上記目的は、第一
の発明又は第二の発明において、定着体は、離型層の内
側に絶縁性の弾性層が設けられ、該離型層と該弾性層と
の総厚が２７０μｍ以上３５０μｍ以下であるという第
三の発明によっても達成される。

【００２６】又、本出願によれば、上記目的は、第一の
発明又は第二の発明において、定着体は、離型層の内側
に導電性の弾性層が設けられ、該弾性層の比誘電率が１
１×１０³以上１７×１０³以下であるという第四の発明
によっても達成される。

【００２７】更に、本出願によれば、上記目的は、一連
の画像形成プロセスによって形成された画像を記録材に
記録する画像形成装置であって、第一の発明乃至第四の
発明のいずれかの定着装置を備えるという第五の発明に
よっても達成される。

【００２８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態に関し
て、添付図面に基づき説明する。

【００２９】（第一の実施形態）先ず、本発明の第一の
実施形態について説明する。

【００３０】図１は、本実施形態における本発明による
画像形成装置の一例たるレーザビームプリンタ（以下、
プリンタという）の概略構成を示す模式的断面図であ
る。

【００３１】本実施形態のプリンタは、図１に示すよう
に、プリンタ本体（画像形成装置本体）内に、レーザス
キャナ１０、感光ドラム１１と一次帯電器１２と現像ロ
ーラ１３とを含んでプロセスカートリッジ化された画像
形成プロセスユニット１５、転写ローラ１６、定着装置
３０、搬送ローラ対１８、給紙カセット２０、給紙ロー
ラ（ピックアップローラを含む）２１等が設置されてい
る。

【００３２】かかるプリンタにあっては、先ず、給紙カ
セット２０内に積載収納されたシート状の記録材Ｐが、
図１中反時計方向に回転する給紙ローラ２１により給送
され、搬送板金２２に導かれて搬送ローラ対１８のニッ
プ部へ送られる。

【００３３】次いで、記録材Ｐは、搬送ローラ対１８に
よって感光ドラム１１と転写ローラ１６との間に送られ
る。

【００３４】一方、感光ドラム１１は、図１中時計方向
に回転しており、一次帯電器１２によって均一に帯電さ
れ、その外周面に、レーザスキャナ１０のレーザ光Ｌに
より静電潜像が順次形成される。続いて、その静電潜像
が現像ローラ１３によって現像され、トナー像が形成さ
れる。

【００３５】感光ドラム１１と転写ローラ１６との間に
送られた記録材Ｐには、感光ドラム１１上のトナー像が
転写ローラ１６より順次転写される。

【００３６】このようにしてトナー像が転写された記録
材Ｐは、定着装置３０へ送られ、ここで加熱、加圧され
てトナー像が記録材Ｐに定着される。

【００３７】この後、記録材Ｐは、定着排紙搬送ローラ
対７０により排紙ローラ８１へ送られ、次いで、排紙ロ
ーラ８１によりプリンタ本体上面の排紙トレイ８０上に
排紙される。

【００３８】本実施形態のレーザビームプリンタでは、
画像形成プロセスユニット１５、定着装置３０等のユニ
ットや、給紙ローラ２１、転写ローラ１６等のローラ関
係は、消耗部品であり、その製品のライフの中に数回の
交換が必要である。

【００３９】次に、本実施形態の定着装置３０について
図２に基づき説明する。

【００４０】かかる定着装置は、図２に示すように、定
着体たる定着ローラ５０と、加圧体たる加圧ローラ６０
とを備えている。

【００４１】本実施形態では、離型層の下に絶縁性の弾
性層を設けた薄肉の定着ローラを用いる場合の例を示
す。

【００４２】本実施形態における定着ローラ５０は、厚
さ２.５ｍｍのステンレスの芯金５１上に肉厚２５０μ
ｍの絶縁性の弾性層たるシリコンゴム層５２が設けら
れ、その表層にＰＦＡの離型層５３が被覆された薄肉で
直径５０ｍｍのローラである。又、定着ローラ５０は、
定着ローラ５０の内部に配設されるヒータ５４によって
加熱されるようになっている。定着ローラ５０の温度
は、定着ローラ５０に当接して配設される温度検知素子
（図示せず）によって、定着ローラ５０の表面温度とし
て検出される。その検知温度に基づき温度制御回路（図
示せず）がヒータ５４を断続的に作動させて、上記表面
温度が所定の温度に制御される。

【００４３】加圧ローラ６０は、上記定着ローラ５０に
圧接回転するよう配設され、アルミニウムの芯金６１上
に絶縁シリコンゴムの弾性層６２、表層に抵抗１０⁶Ω
の導電性ＰＦＡの離型層６３を有し、直径４０ｍｍ、製
品硬度６０°であり、５００Ｎの加圧力をかけることで
定着ローラ５０との間に約８.０ｍｍのニップ幅をつく
るようになっている。

【００４４】定着装置３０は、定着ローラ５０及び加圧
ローラ６０の一対のローラによって、未定着のトナー像
を担持する記録材を挟持搬送しながら加熱及び加圧する
ことにより、上記トナー像を上記記録材に定着させるよ
うになっている。本実施形態では、定着が完了した記録
材は、定着排紙ローラにより、機外に搬送されることと
なる。尚、本実施形態では、プロセススピードが２４０
ｍｍ/ｓｅｃであり、この構成においてＡ４横送りで５
０枚/分のプリントが可能である。

【００４５】本実施形態の定着装置３０は、Ａ３（２９
７ｍｍ）幅を最大通紙サイズとする記録材を装置の通紙
中心を基準として搬送する中央基準の例であり、ヒータ
５４は１２０Ｖ入力時に８００Ｗの定格出力がでるもの
を使用し、ヒータ配光も通紙基準に対して対称な分布に
なっている。

【００４６】加圧ローラ６０の表面抵抗Ｒ１は、測定装
置としてＡＤＶＡＮＴＥＳＴ社製Ｒ８３４０ＵＬＴＲ
ＡＨＩＧＨＲＥＳＩＳＴＡＮＣＥＭＥＴＥＲを用
い、ローラ両端部に測定端子ＳＵＳブラシを当てて測定
したところ、ＤＣ５００Ｖ印加時に１０⁵〜１０⁶Ωであ
った。

【００４７】又、トナーのオフセット、尾引き対策とし
て、給電ブラシ５５により加圧ローラ６０の表面にトナ
ーと逆極性のバイアス電圧Ｅ=+１.０ｋ（Ｖ）を印加し
ている。この給電ブラシ５５は、加圧ローラ６０の表面
の非通紙域にブラシ先端が当たるように、加圧ローラ６
０の軸線方向の両端部に設置されている。このとき、定
着ローラ５０は、芯金５１からアースにすることで、表
面がトナーと逆極性のプラスの電位になるのを防止して
いる。

【００４８】定着装置がもつ静電容量Ｃ₀の大きさは、
一対の定着体及び加圧体の圧接により形成されるニップ
領域たる定着ニップ部における静電容量であると考えて
よいので、定着ニップ部の静電容量を測定すれば、定着
装置がもつ静電容量Ｃ₀の大きさを知ることができる。

【００４９】定着ニップ部の静電容量の測定方法として
は、先ず、図３（ａ）に示すように、ＯＨＴシート２３
等の絶縁フィルム上に幅が５ｍｍ、長さが２００ｍｍの
銅箔テープ２４を長手方向に貼り付けた。銅箔テープ２
４は、測定装置の測定端子を接触させるために、一方の
端部が曲げられＬ字型となっており、１０ｍｍ程度片側
に張り出している。

【００５０】次に、図３（ｂ）に示すように、銅箔テー
プ２４を完全に定着ローラ５０及び加圧ローラ６０によ
る定着ニップ部内に挟み込んだ状態で、定着ローラ５０
の芯金５１と銅箔テープ２４の端部との間の静電容量を
ＮＦＣＯＲＰＯＲＡＴＩＯＮ社製ＥＬＥＣＴＲＯＮ
ＩＣＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴＳに３４３ＬＣＺＭＥ
ＴＥＲ（１００Ｈｚ１００ｋＨｚ）２５で測定した。

【００５１】測定条件は、温度２３℃、湿度６０％ＲＨ
環境下で、ＦＲＥＱＵＥＮＣＹを１ｋＨｚの設定にして
行った。銅箔テープの面積は、５（ｍｍ）×２００（ｍ
ｍ）=１０（ｃｍ²）であり、そのときの静電容量の値か
ら、定着ローラの単位面積あたりの静電容量を算出し
た。

【００５２】ここで、本実施形態の定着ローラ５０と同
様の定着ローラについて、ゴム層、ＰＦＡチューブの厚
さを振って総膜厚が２６０μｍ、２７０μｍ、２
８０μｍ、３００μｍ、３４０μｍ、３８０μ
ｍ、４００μｍ、４２０μｍとなる８種類のローラ
を作製した。〜の定着ローラの単位面積あたりの静
電容量を測定した結果を表１に示す。

【００５３】

【表１】

【００５４】表１の結果より、図４に示すグラフのよう
に、総膜厚を横軸、静電容量を縦軸にとると、総膜厚と
静電容量に相関があることがわかる。ε：誘電率、Ｓ：
定着ニップ部のニップ面積、ｄ：膜厚として、静電容量
Ｃ=ε・Ｓ／ｄの式で表されるように、誘電率ε、ニッ
プ面積Ｓが一定の時には、静電容量Ｃと膜厚ｄは、反比
例の関係がある。

【００５５】ここで、バイアス電圧の立ち下がり時間に
ついて説明する。

【００５６】図５に本実施形態における加圧ローラ６０
に対するバイアス電圧の印加シーケンスを示す。

【００５７】表１に示す〜いずれの定着ローラを用
いた場合も、バイアス電圧は、記録材の後端部が定着ニ
ップ部の中心位置にくるタイミングでＯＦＦにするとい
う制御を行っている。

【００５８】従って、画像が完全に定着ニップ部内に入
ったときにバイアス電圧をＯＦＦにしているので、後端
尾引きや後端静電オフセットが発生することはない。
又、記録材の先端部が定着ニップ部の中心位置にくるタ
イミングより、１４０ｍｓｅｃはやいタイミングでバイ
アス電圧をＯＮにしている。

【００５９】画像評価は、温度２３℃、湿度６０％ＲＨ
環境下で、坪量７５ｇ／ｍ²のＸｘ４０２４ＬＤＲサ
イズ紙に横線パターンを画像形成して５００枚プリント
を行い、記録材の後端部が定着ローラから分離するとき
に発生する剥離帯電により、定着ローラの回転周期でト
ナーの飛び散りが発生していないかを確認した。

【００６０】この結果、表２に示すように、総膜厚が
２７０μｍ〜４２０μｍの定着ローラを用いた場合
は、画像に異常はなかったが、総膜厚が２６０μｍの
定着ローラを用いた場合は、剥離帯電によるトナーの飛
び散りがみられた。の定着ローラは、単位面積あたり
の静電容量が３１ｐＦ／ｃｍ²と大きく、バイアス電圧
の立ち下がりに時間がかかり、記録材の後端部にもバイ
アス電圧が供給されるため、剥離によるトナー飛び散り
が発生してしまうと考えられる。尚、表２において、○
は発生なし、△は軽微に発生、×はレベルが悪いことを
示している。

【００６１】

【表２】

【００６２】次に、定着ローラの帯電について説明す
る。

【００６３】表１に示す〜の定着ローラを用いた場
合のプリント中の定着ローラ中央部の表面電位をトレッ
ク・ジャパン（株）製表面電位計ＭＯＤＥＬ３４４及
びＳｉｄｅＶｉｅｗＰｒｏｂｅＭｏｄｅｌ５５
５Ｐ−１を用いて測定を行った結果及び画像評価の結果
を表３に示す。

【００６４】

【表３】

【００６５】表３における画像評価は、温度２３℃、湿
度６０％ＲＨ環境下で、坪量７５ｇ／ｍ²のＸｘ４０２
４ＬＤＲサイズ紙に横線パターンを画像形成して５０
０枚プリントを行い、定着ローラの正帯電により、加圧
ローラとの電位差がとれなくなり、尾引きが発生してい
ないかを確認した。尚、表３において、○は発生なし、
△は軽微に発生、×はレベルが悪いことを示している。

【００６６】表３に示すように、４２０μｍの定着ロ
ーラを用いた場合、初期の定着ローラの表面電位は５０
Ｖであったが、プリント後は、最終的に７５０Ｖ程度ま
で上昇していた。これは、定着ローラの単位面積あたり
の静電容量が１９ｐＦ／ｃｍ ²と小さく、定着ローラの
表面が帯電しやすくなっており、定着ローラの表面にバ
イアス電圧による電荷が蓄積されてチャージアップした
結果である。このため、定着ローラと加圧ローラの電位
差がとれなくなり、プリント途中からレベルの悪い尾引
きが発生していた。一方、２６０μｍ〜４００μｍ
の定着ローラを用いた場合は、初期の表面電位は５０Ｖ
であったが、その後の表面電位の上昇はほとんどなく、
定着ローラと加圧ローラの電位差がとれているため、尾
引きの発生はなかった。

【００６７】このように、定着ローラに絶縁性のゴム層
を設けた薄肉ローラを用いる場合、定着ローラの単位面
積あたりの電荷量が２０〜３０μＣ／ｃｍ²となるよう
に定着ローラの総膜厚を２７０〜４００μｍに調整する
ことにより、後端尾引き、後端オフセットの発生を防止
しつつ、定着ローラの帯電も防止することができる。

【００６８】（第二の実施形態）次に、本発明の第二の
実施形態について説明する。尚、第一の実施形態と同様
の構成に関しては、同一符号を付し、その説明を省略す
る。

【００６９】本発明の第二の実施形態では、離型層の下
に導電性の弾性層たるゴム層を設けた薄肉の定着ローラ
を用いる場合の例について説明する。

【００７０】図６に本実施形態における定着装置の断面
図を示す。

【００７１】本実施形態における定着ローラ５０は、ス
テンレスを芯金５１とする直径４０ｍｍのローラであ
る。厚さ１.５ｍｍの芯金５１上は、肉厚２５０μｍの
導電性のシリコンゴム層５２であり、その表層にはＰＦ
Ａの離型層５３を被覆した薄肉ローラとなっている。

【００７２】加圧ローラ６０は、アルミニウムの芯金６
１上に絶縁シリコンゴムの弾性層６２、表層に抵抗１０
⁶Ωの導電性ＰＦＡの離型層６３を有し、直径３２ｍ
ｍ、製品硬度６０°のものを用いており、４００Ｎの加
圧力をかけることで定着ローラ５０との間に約６.０ｍ
ｍのニップ幅をつくることができる。

【００７３】加圧ローラの表面抵抗Ｒ１は、測定装置と
してＡＤＶＡＮＴＥＳＴ社製Ｒ８３４０ＵＬＴＲＡ
ＨＩＧＨＲＥＳＩＳＴＡＮＣＥＭＥＴＥＲを用い、
定着ローラ５０の両端部に測定端子のＳＵＳブラシを当
てて測定したところ、ＤＣ５００Ｖ印加時に１０⁵〜１
０⁶Ωを示した。

【００７４】又、トナーのオフセット、尾引き対策とし
て、給電ブラシ５５により加圧ローラ６０の表面にバイ
アス電圧Ｅ=+１.０ｋ（Ｖ）を印加している。尚、この
給電ブラシ５５は、加圧ローラ６０の表面の非通紙域に
ブラシ先端が当たるように、加圧ローラ６０の軸線方向
の両端部に設置されている。このとき、定着ローラ５０
は、芯金５１からアースにすることで、表面がプラスの
電位になるのを防止している。本実施形態では、プロセ
ススピードは１５０ｍｍ/ｓｅｃであり、この構成にお
いてＡ４横送りで３２枚/分のプリントが可能である。

【００７５】本実施形態においては、定着ローラの構成
として、ステンレスの芯金の界面に厚さ４５０μｍのゴ
ム層、厚さ５０μｍのＰＦＡチューブを被覆して中央部
の厚さが約５００μｍとなるようにした。

【００７６】本実施形態では、ゴムの誘電率を調整し
て、最適な定着ローラ静電容量となるようにした。表４
に示すように、ゴム硬度が同じで処方が異なる５種類の
ゴム（Ａ〜Ｅ）を作製した。それぞれ導電フィラーの入
れ目量が異なっており、比誘電率（=ε／ε₀）の値が異
なる。ここで、ε₀は真空の誘電率であり、８.８５４×
１０^-12Ｆ／ｍである。

【００７７】

【表４】

【００７８】ゴムの比誘電率の測定は次のようにして行
った。（１）測定サンプルを厚さ１０〜１００００μｍ、直径
２０ｍｍ以上の円盤形状にする。（２）ＬＣＲメータ（横河・ヒューレット・パッカード
社製、ＨＰ４２８４Ａ＋誘電体測定用電極：ＨＰ１６４
５１Ｂ（Ｂタイプ））に上記のサンプルをセットする。（３）１Ｖｒｍｓ（１０００Ｈｚ）を印加し、「Ｃｐ−
Ｒｐ」モードにてＣｐの値を測定する。（４）得られたＣｐを元に測定物質の比誘電率εを以下
の式により計算する。 ε＝Ｃｐ（ｐＦ）×ｄ（μｍ）／１７３.８５但し、ここで、ｄはサンプルの厚さである。

【００７９】定着ローラのゴム層に上記の５種類のゴム
を用いて、ゴム厚さ４５０μｍ、ＰＦＡチューブ厚さ５
０μｍとして、いずれも総膜厚が約５００μｍとなるよ
うに構成した。第一の実施形態と同じ方法で、定着ロー
ラの静電容量の測定を行った結果を表４に示す。

【００８０】図７に示すグラフのように、ゴムの比誘電
率（×１０³）を横軸、静電容量を縦軸にとると、比誘
電率（×１０³）と静電容量に相関があることがわか
る。静電容量Ｃ=ε・Ｓ／ｄの式で表されるように、
Ｓ、ｄが一定の時には、静電容量Ｃと誘電率εは、比例
の関係がある。

【００８１】画像評価を行った結果を表５に示す。バイ
アス電圧印加シーケンス、画像評価方法は、第一の実施
形態の場合と同じである。

【００８２】

【表５】

【００８３】表５に示すように、この結果、比誘電率
（×１０³）が１７.０〜１１.０の定着ローラを用
いた場合は、画像に異常はなかったが、比誘電率（×１
０³）が２２.０の定着ローラを用いた場合は、剥離帯
電によるトナーの飛び散りがみられ、比誘電率（×１０
³）が１０.２の定着ローラを用いた場合は、徐々に尾
引きの発生が目立つようになっていた。の定着ローラ
は、単位面積あたりの静電容量が３９ｐＦ／ｃｍ²と大
きく、バイアス電圧の立ち下がりに時間がかかり、記録
材の後端部にもバイアス電圧が供給されるため、剥離に
よるトナー飛び散りが発生してしまう。の定着ローラ
は、単位面積あたりの静電容量が１９ｐＦ／ｃｍ²と小
さいために、定着ローラの表面にバイアス電圧による電
荷が蓄積されてチャージアップしたため、尾引きが発生
した。

【００８４】このように、本実施形態によれば、定着ロ
ーラに導電性のゴム層を設けた薄肉ローラを用いる場
合、定着ローラの単位面積あたりの静電容量が２０〜３
０ｐＦ／ｃｍ²となるように定着ローラのゴムの比誘電
率を１１×１０³〜１７×１０³に調整することにより、
後端尾引き、後端オフセットの発生を防止しつつ、定着
ローラの帯電も防止することができる。

【００８５】

【発明の効果】以上説明したように、本出願にかかる第
一の発明によれば、加圧体への印加バイアス電圧が１ｋ
Ｈｚであるときの定着体の単位面積当りの静電容量が、
２０ｐＦ／ｃｍ²以上３０ｐＦ／ｃｍ²以下であるので、
定着体の静電容量の適正化が図られ、記録材の搬送方向
の後端部での尾引きや静電オフセット等の画像不良を発
生させることなく、離型層を有する定着体に圧接回転す
る加圧体にバイアス電圧を印加して、定着体に対する記
録材上のトナーのオフセットを防止することができる。

【００８６】又、本出願にかかる第二の発明によれば、
加圧体への印加バイアス電圧が１ｋＨｚであるときの定
着体の単位面積当りの静電容量が、２０ｐＦ／ｃｍ²以
上３０ｐＦ／ｃｍ²以下であるので、定着体の静電容量
の適正化が図られ、記録材の搬送方向の後端部での尾引
きや静電オフセット等の画像不良を発生させることな
く、離型層を有する定着体に圧接回転する加圧体にバイ
アス電圧を印加して、定着体に対する記録材上のトナー
のオフセットを防止することができる。

【００８７】更に、本出願にかかる第三の発明によれ
ば、加圧体への印加バイアス電圧が１ｋＨｚであるとき
の定着体の単位面積当りの静電容量が、２０ｐＦ／ｃｍ
²以上３０ｐＦ／ｃｍ²以下であるので、定着体の静電容
量の適正化が図られ、記録材の搬送方向の後端部での尾
引きや静電オフセット等の画像不良を発生させることな
く、離型層を有する定着体に圧接回転する加圧体にバイ
アス電圧を印加して、定着体に対する記録材上のトナー
のオフセットを防止することができる。

【００８８】又、本出願にかかる第四の発明によれば、
加圧体への印加バイアス電圧が１ｋＨｚであるときの定
着体の単位面積当りの静電容量が、２０ｐＦ／ｃｍ²以
上３０ｐＦ／ｃｍ²以下であるので、定着体の静電容量
の適正化が図られ、記録材の搬送方向の後端部での尾引
きや静電オフセット等の画像不良を発生させることな
く、離型層を有する定着体に圧接回転する加圧体にバイ
アス電圧を印加して、定着体に対する記録材上のトナー
のオフセットを防止することができる。

【００８９】更に、本出願にかかる第五の発明によれ
ば、加圧体への印加バイアス電圧が１ｋＨｚであるとき
の定着体の単位面積当りの静電容量が、２０ｐＦ／ｃｍ
²以上３０ｐＦ／ｃｍ²以下であるので、定着体の静電容
量の適正化が図られ、記録材の搬送方向の後端部での尾
引きや静電オフセット等の画像不良を発生させることな
く、離型層を有する定着体に圧接回転する加圧体にバイ
アス電圧を印加して、定着体に対する記録材上のトナー
のオフセットを防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一の実施形態にかかる画像形成装置
の概略構成を示す断面図である。

【図２】図１の画像形成装置に備えられた定着装置の概
略構成を示す断面図である。

【図３】定着体及び加圧体によるニップ領域の静電容量
測定方法を説明するための図である。

【図４】定着体の総膜厚と静電容量との関係を示す図で
ある。

【図５】本発明の第一の実施形態の定着装置における加
圧体へのバイアス電圧の印加シーケンスを説明するため
の図である。

【図６】本発明の第二の実施形態における定着装置の概
略構成を示す断面図である。

【図７】定着体の弾性層の比誘電率と静電容量との関係
を示す図である。

【図８】従来の定着装置の概略構成を示す断面図であ
る。

【図９】従来の定着装置における加圧体へのバイアス電
圧の印加のための構成を示す図である。

【符号の説明】

３０定着装置５０定着ローラ（定着体）５２シリコンゴム層（弾性層）５３離型層６０加圧ローラ（加圧体）Ｐ記録材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者牧平朋之東京都大田区下丸子三丁目30番２号キヤノン株式会社内 (72)発明者弓納持貴康東京都大田区下丸子三丁目30番２号キヤノン株式会社内Ｆターム(参考） 2H033 AA09 BA13 BB05 BB06 BB14 BB15 BB29 BB30 3J103 AA02 AA13 AA51 AA85 BA41 FA18 GA02 GA57 GA58 HA04 HA43

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】互いに圧接してニップ領域を形成し回転
する定着体及び加圧体を備え、未定着像を担持する記録
材を上記ニップ領域に通紙しながら加熱及び加圧するこ
とにより、上記未定着像を上記記録材に定着させる定着
装置であって、定着体が、表面に離型層を有し、加圧体
が、バイアス電圧を印加されるよう構成され、記録材の
搬送方向の後端部若しくはその近傍がニップ領域を通過
する際の加圧体への印加バイアス電圧が、記録材の搬送
方向の中央部若しくはその近傍がニップ領域を通過する
際の加圧体への印加バイアス電圧より小さく設定されて
いる定着装置において、加圧体への印加バイアス電圧が
１ｋＨｚであるときの定着体の単位面積当りの静電容量
が、２０ｐＦ／ｃｍ²以上３０ｐＦ／ｃｍ²以下であるこ
とを特徴とする定着装置。
【請求項２】定着体の離型層は、薄肉のフッ素チュー
ブであることとする請求項１に記載の定着装置。
【請求項３】定着体は、離型層の内側に絶縁性の弾性
層が設けられ、該離型層と該弾性層との総厚が２７０μ
ｍ以上３５０μｍ以下であることとする請求項１又は請
求項２に記載の定着装置。
【請求項４】定着体は、離型層の内側に導電性の弾性
層が設けられ、該弾性層の比誘電率が１１×１０³以上
１７×１０³以下であることとする請求項１又は請求項
２に記載の定着装置。
【請求項５】一連の画像形成プロセスによって形成さ
れた画像を記録材に記録する画像形成装置であって、請
求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の定着装置を
備えることを特徴とする画像形成装置。