JP2003263050A

JP2003263050A - 画像形成装置

Info

Publication number: JP2003263050A
Application number: JP2002065792A
Authority: JP
Inventors: Masanori Fujii; 正憲藤井; Yoshihisa Tanaka; 義久田中
Original assignee: Kyocera Mita Corp
Current assignee: Kyocera Document Solutions Inc
Priority date: 2002-03-11
Filing date: 2002-03-11
Publication date: 2003-09-19

Abstract

(57)【要約】【課題】外部加熱定着方式を用いた画像形成装置におい
て、静電オフセットの生じない外部定着方式を用いた画
像形成装置を提供することにある。【解決手段】表面に被覆樹脂層を形成した定着ローラ
と、金属製の加熱ローラと、加圧ローラとを備え、定着
ローラの被覆樹脂層とトナーの帯電極性とが逆極性であ
る定着手段を備えた画像形成装置において、定着ローラ
の被覆樹脂層の摩擦帯電極性と逆極性つまり、トナーの
帯電極性と同極性のバイアス電圧を加熱ローラに印加す
るか若しくは、加熱ローラをグランドに接地する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、加熱したローラ対
のニップ間を未定着トナー画像を担持した用紙を挿通さ
せて用紙上未定着トナーを加熱、溶融させて用紙に定着
させる定着装置を用いた画像形成装置に関する。特に、
定着ローラ表面を外部から加熱する外部加熱定着装置を
用いた画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、電子写真方式の画像形成装置
においてはニップを形成するロール対の少なくとも一方
のローラ内部に内蔵された熱源によって加熱されたロー
ラ対のニップ間を、未定着トナー画像を担持した用紙を
挿通させてることによって用紙上のトナーを定着させる
熱ローラ定着方式が用いられている。この様な熱ローラ
定着方式では、定着ローラの熱容量が大きく、定着ロー
ラ内部に内蔵されたハロゲンランプなどの熱源からのロ
ール表面への熱の伝播に長時間が必要である。その結
果、画像形成装置本体に電源を入れてから定着可能な定
着温度に達するまでのウオームアップ時間に数分もの時
間が必要であるため、画像出力動作を速やかに実行でき
ないといった問題があった。

【０００３】さらに、フルカラー画像形成装置では、フ
ルカラー画像のグロス性を所望の範囲内に安定的に維持
させる為に、定着ローラの表面温度だけでなくて加圧ロ
ーラの表面温度をも一定範囲内に安定的に制御する事が
必要である事から、定着ローラと加圧ローラの両方にハ
ロゲンランプなどを内蔵させている場合が多く見られ
る。この場合、画像形成装置全体の消費電力には限界が
あるので、定着ローラのみに熱源を内蔵させる構成に比
較すると、フルカラー機では定着ローラ内部の熱源の消
費電力を削減せざるを得ない。その結果、フルカラー画
像形成装置でのウォームアップ時間、省エネモードから
の復帰時間はさらに長時間化しており、短縮が要求され
てきた。

【０００４】このような、従来からの熱ローラ定着方式
でのウオームアップ時間の短縮、消費電力の低減などを
目的として近年において例えば特開１９９９−２４４６
１公報に記載されているような外部加熱方式が提案され
ている。この公報には定着ローラを外部から加熱する為
の加熱ローラが用いられており、定着ローラ表面への熱
の伝播を行なわせるには好適である。加熱ローラ内部に
はハロゲンランプなどの熱源が内蔵されており、速やか
に加熱ローラ表面に熱が伝播できるように金属製ローラ
が使用される。定着ローラは金属製の加熱ローラから良
好な熱伝播を行う為の所定のニップ幅を確保できるよう
に芯金周囲に発泡ゴム体などの弾性体層を形成させ、さ
らにその外周面には用紙上のトナーに対して離型効果を
持たせる為の樹脂層などが塗布されている。こうした樹
脂層は絶縁性であって、画像形成を何枚も繰り返すうち
に電荷が溜まり、用紙上のトナーと静電的に吸着するこ
とによって溶融定着時に用紙上のトナーが定着ローラ表
面に転移することによる静電オフセットが生じる事があ
る。

【０００５】とくに、定着ローラ表面の離型層にフッ素
樹脂を用いた場合には負帯電しやすく、用紙上トナーが
正帯電であれば上記の静電オフセットが生じ易い。この
ような静電オフセットを防止する為に、定着ローラ表面
のフッ素樹脂系離型層にカーボンなどの導電性微粒子を
分散させて中心の芯金からグランドに接地させて負電荷
の増加を抑える事が行われる。静電オフセットとは、定
着部で、定着する際に未定着トナーが、熱ローラの方に
残り、熱ローラが２回転目に、回転してきた時、用紙に
トナーが移る現象のことであり、このオフセットは、定
着ローラの直径×πの当りに発生する。さらに、ニップ
部を形成させてトナーを転写材上に加熱・加圧定着させ
ているため、ニップ部に侵入する直前で逃げ場を失った
空気や水蒸気がトナーＴを後方に吹き飛ばすことがあっ
た。これは、いわゆる尾引き現象と呼ばれる現象であ
り、横線が後方に向かって飛び散ることがあった。

【０００６】この現象は、トナーと転写材間の電気的拘
束力が弱まったときに生じるものであり、トナーＴが十
分に帯電されていなかったり、転写材の抵抗が下がって
トナーＴを保持出来なくなった場合に生じる。従って、
環境としては高温高湿度下において生じ易いが、他の環
境下においても、例えば定着の前工程である転写・分離
の工程で転写材やトナーを過剰に除電した場合等に、定
着工程において尾引きが生じることがある。同様に、裏
汚れ、飛び散りという問題点も生じる。裏汚れとは、定
着部で、定着する際に未定着トナーが、熱ローラの方に
残り、通紙後、熱ローラの方に残ったトナーが、加圧ロ
ーラに移り、次の用紙が、定着部に進入してきた時に、
用紙の裏面にトナーの付く現象の事である。飛び散り現
象とは、画像の横線が、太く滲んだように太くなること
である。しかし、芯金とこの離型層の間に分厚い弾性体
層が介在するので、芯金を通じての負電荷の放出は不十
分であり、上記の問題点の抜本対策が望まれてきた。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】。そこで本発明の第１
の目的は、上記問題に鑑みて、定着率を安定し、静電オ
フセット、尾引き、飛散りの生じない外部定着方式を用
いた画像形成装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を達成するため
に、請求項１の発明は、芯金とその周囲に形成された弾
性体と、更にその表面に形成された被覆樹脂層とからな
る定着ローラと、金属ローラを主体とし、定着ローラ表
面に当接することによって定着ローラを加熱する加熱ロ
ーラと、定着ローラに当接することによって用紙を挿通
するニップを形成する加圧ローラとを備えた定着装置よ
り、転写材表面に像担持体より転写させたトナー像を加
熱定着させる画像形成装置において、加熱ローラにトナ
ーの帯電極性と同極性のバイアス電圧を印加する手段を
備え、該手段により転写材に対し略０．７μＡ以上５．
７μＡ以下の電流を通電することを特徴とする画像形成
装置を特徴とする。請求項１の発明によれば、導電性の
金属からなる加熱ローラを通じて定着ローラ表面の樹脂
層に、トナーの帯電極性と同極性のバイアス電圧（略
０．７μＡ以上５．７μＡ以下の電流）を注入すること
によって、被覆樹脂層の摩擦帯電が抑制されてトナーと
被覆樹脂層との静電引力を低減するので、トナーが被覆
樹脂層に静電吸着される事による静電オフセットが防止
される。

【０００９】さらに請求項２の発明は、定着ローラの被
覆樹脂層の摩擦帯電極性と用紙上のトナーの帯電極性と
が逆極性である定着手段を備えたことを特徴とする請求
項１に記載の画像形成装置を特徴とする。請求項２の発
明によれば、定着ローラの被覆樹脂層の摩擦帯電極性と
用紙上のトナーの帯電極性とが逆極性であるため、導電
性の金属からなる加熱ローラを通じて定着ローラ表面の
樹脂層に、トナーの帯電極性と同極性のバイアス電圧
（略０．７μＡ以上５．７μＡ以下の電流）を注入する
ことによって、被覆樹脂層の摩擦帯電が抑制されてトナ
ーと被覆樹脂層との静電引力を低減するので、トナーが
被覆樹脂層に静電吸着される事による静電オフセットが
防止される。

【００１０】さらに請求項３の発明は、加熱ローラにト
ナーの帯電極性と同極性のバイアス電圧を印加する手段
を備え、該手段により転写材に対し略０．８μＡ以上
５．０μＡ以下の電流を通電することを特徴とする請求
項１から請求項２に記載の画像形成装置を特徴とする。
請求項３の発明によれば、定着ローラの被覆樹脂層の摩
擦帯電極性と用紙上のトナーの帯電極性とが逆極性であ
るため、導電性の金属からなる加熱ローラを通じて定着
ローラ表面の樹脂層に、トナーの帯電極性と同極性のバ
イアス電圧（略０．８μＡ以上５．５μＡ以下の電流）
を注入することによって、定着性能の向上、裏汚れ、尾
引き、定着オフセット、飛び散り現象を防止することができ
る。

【００１１】さらに請求項４の発明は、前記被覆樹脂が
フッ素系樹脂であって、前記トナーの摩擦帯電極性と前
記バイアス電圧との両方が正極性であることを特徴とす
る請求項１から請求項３に記載の画像形成装置を特徴と
する。請求項４の発明によれば、定着ローラ表面が特に
負電荷を発生、帯電しやすいフッ素系樹脂であって、そ
れに静電吸着しやすい正帯電トナーを用いたとしても、
加熱ローラ表面からフッ素系樹脂層表面に正のバイアス
電荷を注入してそのフッ素系樹脂層の負電荷を中和若し
くは低減させるので、定着ローラとトナーの静電吸着に
よる静電オフセットを有効に防止しうる。

【００１２】さらに請求項５の発明は、前記被覆樹脂が
フッ素系樹脂であって、前記トナーの摩擦帯電極性が正
極性であることを特徴とする請求項１から請求項２に記
載の画像形成装置を特徴とする。請求項５の発明によれ
ば、定着ローラ表面が特に負電荷を発生、帯電しやすい
フッ素系樹脂であって、それに静電吸着しやすい正帯電
トナーを用いたとしても、加熱ローラを通じて定着ロー
ラ表面の負電荷をグランドに逃がす事によって、定着ロ
ーラとトナーの静電吸着による静電オフセットを有効に
防止しうる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明に従って構成された
装置本体の好適実施形態を添付図面を参照して更に説明
する。以下、本発明の一実施形態に係る画像形成装置に
ついて図面を参照して説明する。図１は本発明に係る画
像形成装置の概略構成の１例を模式的に示す正面図であ
る。ここで図１ではクリーニング装置２０のハウジング
は図略している。図２は、各色画像形成部を模式的に示
す正面図である。図１に示すように、プリンタ１（画像
形成装置の１例）はタンデム方式のフルカラー画像形成
装置であってプリンタ本体ハウジング２の内部において
用紙搬送ベルト８の上方にはその搬送方向の上流から下
流方向に向かって（図１では右方から左方にかけて）、
ブラック、イエロー、シアン、マゼンタの各色画像形成
部が搬送ベルト８の上方に設けられている。外部ＰＣ装
置からの出力画像の色情報に応じてフルカラー画像出力
とモノクロ画像出力の何れかが選択され、画像出力速度
はフルカラー画像出力とモノクロ画像出力の何れもＡ４
サイズにおいて２０枚／分である。各々の画像形成部に
は、像担持体としてのアモルファスシリコン感光体ドラ
ム４と、その周囲には主帯電器５と、ＬＥＤ露光部６
と、現像装置３と、転写ローラ９と、クリーニング装置
２０が備えられている。

【００１４】図２に示すように、現像装置３には内部に
図示しない固定磁石を配した現像スリーブ３ａが設けら
れている。コールターカウンタによるメジアン径（体積
基準）が９μｍのブラック、イエロー、シアン、マゼン
タの各色トナー５重量部と平均粒径７０μｍのフェライ
トキャアリア９５重量部とを混合してなされる各色現像
剤が現像装置３内に収納されており、現像スリーブ３ａ
表面には各色現像剤による磁気ブラシが形成されてい
る。ここで、トナーはキャリアとの摩擦帯電によって正
に帯電する。各色画像形成部の各々のアモルファスシリ
コン感光体ドラム４と現像スリーブ３ａは互いが対向し
た現像領域で図示する同じ方向に回転しており、感光体
ドラム４の周速度は１００ｍｍ／ｓｅｃ、現像スリーブ
３ａの周速度は２００ｍｍ／ｓｅｃである。感光体ドラ
ム４と現像スリーブ３ａとの隙間と、図示しない穂切板
と現像スリーブ３ａとの隙間は何れも０．５ｍｍであ
る。現像スリーブ３ａには＋３００Ｖの現像バイアス電
圧が印加されている。

【００１５】図１、図２において最初に感光体ドラム４
が帯電部５によって一様に＋４００Ｖに帯電され、外部
ＰＣ等から入力された原稿画像データに基づくＬＥＤ光
がＬＥＤプリントヘッドユニット６からドラム表面上に
照射される。光照射された露光部が＋２５Ｖにまで光減
衰し、非露光部の＋４００Ｖの部分と合わせて静電潜像
が形成される。現像スリーブに印加された＋３００Ｖの
現像バイアス電圧によって現像剤中の正帯電トナーが感
光体表面の露光部に反転現像される。画像形成を繰り返
して現像剤中のトナーが消費されてもトナー濃度を一定
値に維持する為に、トナー供給容器７Ｂ、７Ｙ、７Ｃ、
７Ｍから図示しない搬送手段によって各色現像装置３に
対してトナー補給がそれぞれ行われる。感光体ドラム４
の下方に設置された用紙搬送ベルト８は、転写領域にお
いて感光体４と同方向に駆動されるとともに、その搬送
速度が感光体ドラム４と等速の１００ｍｍ／ｓｅｃとな
る様にローラ１０，１１によって搬送されるとともに、
感光体ドラム４と当接する様に転写ローラ９によって用
紙搬送ベルト８の裏側から付勢されている。転写ローラ
９には−１．５ＫＶの電圧が印加されている。

【００１６】そして感光体ドラム４と用紙搬送ベルト８
との間に、給紙機構１２から用紙搬送路１３を経由して
用紙が搬送され、用紙が各感光体ドラム４と用紙搬送ベ
ルト８との間を搬送されていく間に、−１．５ＫＶが印
加された転写ローラ９によって各感光体ドラム４表面の
正帯電の各色のトナー像が次々に用紙側に転写される。
全ての感光体ドラム４によってトナー像が転写された用
紙は定着装置５０に搬送されてトナー像が定着され、カ
ラー画像が形成される。定着装置５０を通過した用紙は
用紙搬送路１５に送られ、排出部１６から排出される。

【００１７】次に、図３によって実施形態１の定着装置
５０の内部構造を詳述する。定着ローラ５１と加圧ロー
ラ５２とが互いに圧接して定着のニップ部を形成してお
り、定着ローラ５１にはその外部から定着ローラ５１を
加熱する加熱ローラ５３が圧接している。定着ローラ５
１の表面温度の検知手段としてのサーミスタ５４と、加
圧ローラ５２の表面温度の検知手段としてのサーミスタ
５５と、加熱ローラ５３の表面温度の検知手段としての
サーミスタ５６とが各々のローラ表面に当接する様に設
けられている。加熱ローラ５３内部には加熱源としての
ハロゲンランプ５７が、加圧ローラ５２内部には加熱源
としてのハロゲンランプ５８とが設けられている。画像
形成装置の本体側には、サーミスタ５４、５５、５６の
検知温度に基いてハロゲンランプ５７、５８に電力を制
御しつつ供給して、定着ローラ５３の回転駆動を制御す
る為の制御部７０が設けられている。

【００１８】ここで、実施例を説明する。定着ローラ５
１は外径が１２ｍｍの鉄製の芯金５１ａと、芯金５１ａ
の表面に被覆された厚さが６．５ｍｍである弾性層５１
ｂと、離型性を高めるために弾性層５１ｂの表面に被覆
された厚さ７０μｍである被覆樹脂層（例えば、ＰＦＡ
チューブ層等）５１ｃとから構成されている。弾性層５
１ｂはアスカＣ硬度が２５度であるシリコンゴムの発泡
体から形成されている。また定着ローラは周速度が感光
体ドラム４と等速の１００ｍｍ／ｓｅｃとなる様に制御
部７０からの駆動電流を受け、図示しない駆動手段で回
転するようになっている。

【００１９】加圧ローラ５２は外径が２５ｍｍ、肉厚が
１ｍｍであるアルミニウム製のローラ本体５２ａと、ロ
ーラ本体５２ａの表面に離型性を高めるために塗布され
た厚さが１５μｍのＰＴＦＥ層とから構成されている。
ローラ本体５２ａの内部には最大消費電力が４００Ｗの
ハロゲンランプ５８が内蔵されている。加圧ローラ５２
は図示しない付勢手段で定着ローラ５１に圧接しており
定着ローラ５１の回転に応じて従動回転するようになっ
ている。

【００２０】加熱ローラ５３は外径が２５ｍｍ、肉厚が
０．５ｍｍのアルミニウム製のローラ本体５３ａと、ロ
ーラ本体５３ａの内部に設けられた消費電力が７００ｗ
のハロゲンランプ５７とから構成されている。加熱ロー
ラ５３は図示しない付勢手段で定着ローラ５１に圧接し
ており定着ローラ５１の回転に応じて従動回転するよう
になっている。

【００２１】本画像形成装置では、図示しない操作表示
部に画像形成装置全体の電源スイッチが設けられてい
る。電源スイッチをオンした段階で記憶された設定に従
ってウォームアップが開始され、定着ローラは画像出力
時と同じ周速１００ｍｍ／ｓｅｃで回転を開始し、加熱
ローラと加圧ローラは定着ローラに従動回転するように
なっている。

【００２２】ウォームアップと同時に、加熱ローラ５３
内部のハロゲンランプ５７は消費電力７００Ｗで点灯加
熱し、定着ローラ表面のサーミスタの検出温度を基準に
通電制御される。つまり、装置本体の電源オン後のウォ
ームアップ時には、ハロゲンランプ５７は加熱ローラ表
面温度が２００℃を超えない範囲で、定着ローラ表面温
度が１６０℃に達するまで連続的にオン制御され、定着
ローラ表面温度が１６０℃を超えた時点で、定着ローラ
表面温度を１６０±３℃の範囲に維持するようにオン、
オフ制御されるようになっている。加圧ローラ５２内部
のハロゲンランプ５８は消費電力４００Ｗで点灯加熱
し、加圧ローラ表面のサーミスタの検出温度を基準に通
電制御される。つまり、装置本体の電源オン後のウォー
ムアップ時には、ハロゲンランプ５８は加圧ローラ表面
温度が１６０℃に達するまで連続的にオン制御され、加
圧ローラ表面温度が１６０℃を超えた時点で、加圧ロー
ラ表面温度を１６０±３℃の範囲に維持するようにオ
ン、オフ制御されるようになっている。ここで、定着ロ
ーラ５１と加圧ローラ５２の内の少なくとも一方が１６
０℃を超えた時点でウォームアップが終了して、各ロー
ラの回転速度は１／４に減速されスタンバイ制御へと移
行する。画像出力が実行される場合には、各ローラの回
転速度は再び１００ｍｍ／ｓｅｃに復帰する。画像出力
時には、ハロゲンランプ５７は定着ローラ表面温度を１
６０±３℃の範囲に維持するようにオン、オフ制御さ
れ、ハロゲンランプ５８は、加圧ローラ表面温度を１６
０±３℃の範囲に維持するようにオン、オフ制御される
ようになっている。

【００２３】定着ローラ５１表面には、サーミスタ５４
の上流側であって、定着ニップ下流側に定着ローラ表面
を清浄な状態に維持している為のクリーニングローラ６
１が当接しており、加圧ローラ５２表面にはサーミスタ
５５の上流側であって、定着ニップ下流側に加圧ローラ
表面を清浄な状態に維持している為のクリーニングロー
ラ６２が当接している。その為に、定着ローラと加圧ロ
ーラ表面及び定着ローラに接触する加熱ローラ表面にト
ナー成分が付着残留していないので、ウォームアップ時
にローラ回転させてもトナー固形分で各ローラが傷つく
ことが防止される。また、画像出力時以外の省エネモー
ドやスタンバイ時などの待機時においても、常時あるい
は、間欠的に、各ローラの回転を継続しクリーニングロ
ーラで各ローラ表面を清浄な状態に維持しているので、
各ローラが傷つくことが防止される。

【００２４】次に、本願発明の特徴である加熱ローラへ
のバイアス印加手段、アース手段等について説明する。
図３に示す第１の実施形態として加熱ローラ５３には＋
８００Ｖの電圧を印加する為のバイアス印加手段７１が
接続されている。画像出力時に加熱ローラ５３には＋８
００Ｖの電圧がバイアス印加手段７１によって印加され
る。画像出力を繰り返すうちに、定着ローラ５１の表面
を被覆しているフッ素系樹脂からなるＰＦＡチューブ層
５１ｃは、用紙などと摩擦帯電して負電荷が発生する
が、加熱ローラ５３から正電荷が付与されるために負帯
電極性が過剰に上昇することが防止される。用紙Ｐ上の
トナー画像は正電荷が残留しているが、定着ローラ５１
表面の負帯電が効果的に抑制されているので静電オフセ
ットの発生が防止されている。加熱ローラ５３と定着ロ
ーラ５１は所定のニップ幅で接触しているので、加熱ロ
ーラ５３からのバイアス電圧を特に有効に定着ローラ表
面に付与することが可能である。

【００２５】また、図５に示す比較例には、加熱ローラ
を始めとする全てのローラに、バイアス印加手段やアー
ス手段が備えられてはいない。画像出力を繰り返すうち
に、定着ローラ５１の表面を被覆しているフッ素系樹脂
からなるＰＦＡチューブ層５１ｃは、用紙などと摩擦帯
電して負電荷が発生する。用紙Ｐ上のトナー画像は正電
荷が残留しているので、静電オフセットが発生する。

【００２６】実施形態１において、加熱ローラ５３には
＋８００Ｖバイアス電圧を印加したがこれに限定するも
のではなくて、＋２００乃至＋２０００Ｖの範囲のバイ
アス電圧が好適に使用できる。

【００２７】その実験結果等に基いて、本特許発明を説
明する。加熱ローラにトナーの帯電極性と同極性のバイ
アス電圧を印加する手段を備え、該手段により転写材に
対し略０．７μＡ以上５．７μＡ以下（特には、略０．
８μＡ以上５．５μＡ以下）の電流を通電することを特
徴とする本発明を説明する。従来、一般的には、定着ロ
ーラの表面抵抗は、１×１０⁵〜１×１０⁸Ωの範囲であ
る。その表面抵抗の定着ローラであれば、定着部での裏
汚れ、定着部での尾引き、オフセット、飛び散り等の問題点
があった。そこで、その問題点を解消するために、加熱
ローラにトナーの帯電極性と同極性のバイアス電圧を印
加する制御手段を採用した。実験条件は、用紙（転写
材）は、坪量８０ｇ/ｍ²のＡ４サイズ普通紙を縦方向に
通紙し、周速１００ｍｍ／ｓｅｃで回転を開始し、加熱
ローラと加圧ローラは定着ローラに従動回転するように
なっている。画像出力時に加熱ローラ５３には＋８００
Ｖの電圧がバイアス印加手段７１によって印加される。
定着ローラ表面温度を１６０±３℃の範囲に維持するよ
うにオン、オフ制御されるようになっている。こうして
行った実験結果を表１に示す。

【００２８】

【表１】

【００２９】裏汚れ ◎は、裏汚れが全く発生しない状態である。○は、裏汚
れが発生しないが、すこし定着ローラが汚れる状態であ
る。△は、支障のないレヘ゛ルではあるが、裏汚れが少し発
生し、定着ローラも少し汚れる状態である。×は、裏汚
れがかなりの頻度で発生する状態である。尾引き ◎は、尾引きが全く発生しない状態である。○は、尾引
きが発生しないが、すこし定着ローラが汚れる状態であ
る。△は、支障のないレヘ゛ルではあるが、尾引きが少し発
生する状態である。×は、尾引きがかなりの頻度で発生
する状態である。定着オフセット ◎は、定着オフセットが全く発生しない状態である。○
は、定着オフセットが発生しないが、すこし定着ローラ
が汚れる状態である。△は、支障のないレヘ゛ルではある
が、定着オフセットが少し発生する状態である。×は、
定着オフセットがかなりの頻度で発生する状態である。飛び散り現象 ◎は、飛び散り現象が全く発生しない状態である。○
は、飛び散り現象が発生しないが、すこし定着ローラが
汚れる状態である。△は、支障のないレヘ゛ルではあるが、
飛び散り現象が少し発生する状態である。×は、飛び散
り現象がかなりの頻度で発生する状態である。

【００３０】裏汚れは、０．６μＡ以下では、裏汚れが
かなりの頻度で発生する状態である。尾引きは、０．６
μＡ以下では、尾引きがかなりの頻度で発生する状態で
ある。定着オフセットは、５．８μＡ以上では、定着
オフセットがかなりの頻度で発生する状態である。飛び
散り現象は、５．６μＡ以上では、飛び散り現象がかな
りの頻度で発生する状態である。そこで、最適なバイ
アス電流値の範囲は、略０．７μＡ以上５．７μＡ以
下である。もっとも、効果的な（臨海的な）範囲は、略
０．８μＡ以上５．０ μＡ以下である。この範囲であ
れば、前述の問題点が、すべて、発生しない良好な範
囲である。ここで、定着性能（定着率）は、同極性のバ
イアス電圧を印加する電流値（以下、バイアス電流値と
いう）が、０．８μＡ以上５．７μＡ以下であれば、定
着性能が良く、問題のない状態である。

【００３１】本実施例においては、外部加熱ローラ本体
と加圧ローラ本体をアルミ製としたがそれに限定するも
のではなくて、鉄や銅やニッケルやステンレスなどの金
属を使用可能である。また、定着ローラ本体やの芯金を
鉄製としたがをそれに限定するものではなくて、アルミ
ニウムや銅やニッケルやステンレスなどの金属を使用可
能である。

【００３２】定着ローラ５１において、芯金５１ａの表
面に被覆された弾性層５１ｂの厚さを６．５ｍｍとした
がこれに限定するものではなくて、２〜１５ｍｍの範囲
が好適に使用できる。弾性層５１ｂを形成するシリコン
ゴムはアスカＣ硬度が２５度のものを使用したが、それ
に限定するものではなくてアスカＣ硬度が１０乃至９０
度のものが好適に使用できる。弾性層５１ｂの表面に被
覆された離型性層をＰＦＡ（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）チュ
ーブとしたがそれに限定するものではなくて、ＰＴＦＥ
（ポリテトラフルオロエチレン）、ＰＶＦ（ポリフッ化
ビニル）、ＥＣＴＦＥ（エチレン−クロロトリフルオロ
エチレン共重合体）などのフッ素樹脂から選択すること
が可能である。さらに、この離型性層の肉厚は７０μｍ
としたが、２０〜１００μｍの範囲から好適に使用され
る。

【００３３】加圧ローラ５２のアルミニウム製のローラ
本体は肉厚が１．０ｍｍのものを使用したがこれに限定
するものではなくて０．５〜３ｍｍの範囲のものが好適
に使用できる。ローラ本体５２ａの表面の離型性層はＰ
ＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）としたが、それ
以外にもＰＦＡ層（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）、ＰＶＦ（ポ
リフッ化ビニル）、ＥＣＴＦＥ（エチレン−クロロトリ
フルオロエチレン共重合体）などのフッ素樹脂から選択
することが可能である。この離型性層の肉厚は１５μｍ
としたが、１０〜１００μｍの範囲から好適に使用され
る

【００３４】加熱ローラ５３の肉厚は０．５ｍｍとした
がこれに限定するものではなくて０．２〜２．０ｍｍの
範囲のものが好適に使用される。また、金属ローラをそ
のまま使用するのではなくて、その表面をＰＴＦＥ（ポ
リテトラフルオロエチレン）、ＰＦＡ層（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）、ＰＶＦ（ポリフッ化ビニル）、ＥＣＴＦＥ
（エチレン−クロロトリフルオロエチレン共重合体）な
どのフッ素樹脂から選択される離型性層で被覆してあっ
ても良い。この場合の肉厚は１０〜１００μｍの範囲か
ら好適に使用される。

【００３５】

【発明の効果】加熱ローラから定着ローラ表面の樹脂層
に、トナーの帯電極性と同極性つまり被覆樹脂層の摩擦
帯電極性と逆極性のバイアス電圧を注入することによっ
て、被覆樹脂層の摩擦帯電が抑制されてトナーと被覆樹
脂層との静電引力を低減するので、トナーが被覆樹脂層
に静電吸着される事による静電オフセットが防止され
る。定着ローラ表面が特に負電荷を発生、帯電しやすい
フッ素系樹脂であって、それに静電吸着しやすい正帯電
トナーを用いたとしても、加熱ローラ表面からフッ素系
樹脂層表面に正のバイアス電荷（略０．７μＡ以上５．
７μＡ以下の電流）を注入してそのフッ素系樹脂層の負
電荷を中和若しくは低減させるので、定着ローラとトナ
ーの静電吸着による静電オフセット、裏汚れ、尾引き、
飛び散り現象を有効に防止しうる。また、定着ローラ表
面の樹脂層にたまる電荷を加熱ローラを通じてグランド
に逃がす事によって、定着ローラ表面の電荷を低減しう
るので定着ローラとトナーの静電吸着による静電オフセ
ットを有効に防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る画像形成装置の概略構成の１例を
模式的に示す正面図である。

【図２】各色画像形成部を模式的に示す正面図である。

【図３】第１の実施形態の定着装置５０の内部構造を断
面的に詳述する模式図である。

【図４】比較例の定着装置５０の内部構造を断面的に詳
述する模式図である。

【符号の説明】

５０定着装置５１定着ローラ５１加圧ローラ５１ａ芯金５１ｂ弾性層５１ｃＰＦＡチューブ層５２加圧ローラ５２ａローラ本体５２ｂＰＴＦＥ層５３加熱ローラ５３ａローラ本体５４サーミスタ５５サーミスタ５６サーミスタ５７ハロゲンランプ５８ハロゲンランプ７０電源制御部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 2H005 DA02 DA03 2H033 AA09 BA13 BA25 BA26 BA27 BA58 BB03 BB05 BB13 BB14 BB15 BB17 BB21 BB23 BB38 CA26

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】芯金とその周囲に形成された弾性体と、更
にその表面に形成された被覆樹脂層とからなる定着ロー
ラと、金属ローラを主体とし、定着ローラ表面に当接す
ることによって定着ローラを加熱する加熱ローラと、定
着ローラに当接することによって用紙を挿通するニップ
を形成する加圧ローラとを備えた定着装置より、転写材
表面に像担持体より転写させたトナー像を加熱定着させ
る画像形成装置において、加熱ローラにトナーの帯電極
性と同極性のバイアス電圧を印加する手段を備え、該手
段により転写材に対し略０．７μＡ以上５．７μＡ以下
の電流を通電することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】定着ローラの被覆樹脂層の摩擦帯電極性と
用紙上のトナーの帯電極性とが逆極性である定着手段を
備えたことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装
置。
【請求項３】加熱ローラにトナーの帯電極性と同極性の
バイアス電圧を印加する手段を備え、該手段により転写
材に対し略０．８μＡ以上５．０μＡ以下の電流を通電
することを特徴とする請求項１から請求項２に記載の画
像形成装置。
【請求項４】前記被覆樹脂がフッ素系樹脂であって、前
記トナーの摩擦帯電極性と前記バイアス電圧との両方が
正極性であることを特徴とする請求項１から請求項３に
記載の画像形成装置。
【請求項５】前記被覆樹脂がフッ素系樹脂であって、前
記トナーの摩擦帯電極性が正極性であることを特徴とす
る請求項１から請求項２に記載の画像形成装置。