JP2007147770A

JP2007147770A - 定着装置及び画像形成装置

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Publication number: JP2007147770A
Application number: JP2005339274A
Authority: JP
Inventors: Toru Inoue; 井上　　徹; Aya Kakishima; 彩柿島; Atsumi Kurita; 篤実栗田; Tetsuo Yamada; 哲夫山田
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 2005-11-24
Filing date: 2005-11-24
Publication date: 2007-06-14
Also published as: US20070116501A1; CN100517119C; US7567776B2; CN1971446A

Abstract

【課題】トナー像が担持された記録媒体を定着回転体と加圧部材との圧接部に送り込み、加熱及び加圧して定着する定着装置において、記録媒体に担持されたトナーのオフセットを防止するとともに紙紛に誘発されるトナーのオフセットをも防止する。
【解決手段】加圧部材２２の芯金２２ａに積層された複数の層のうち、表面層２２ｃの体積抵抗を直下層２２ｂの体積抵抗よりも高く設定し、直下層２２ｂを接地する。そして、表面層２２ｃの体積抵抗を１０⁷Ω〜１０¹⁴Ωの範囲とし、直下層２２ｂの体積抵抗を１０⁷Ω未満とするのが望ましい。また、表面層３２ｃの体積抵抗を１０¹⁴Ω以上とし、直下層３２ｂの体積抵抗を１０⁸Ω未満として加圧部材３２に除電装置３６を設けてもよい。
【選択図】図２

Description

本発明は、静電電位の差による潜像にトナーを選択的に付着させて形成され、記録媒体上に転写されたトナー像を、加熱及び加圧して定着画像とする定着装置及びこの定着装置を用いた画像形成装置に関する。

電子写真方式の画像形成装置では、帯電した感光体ドラムの表面に像光を照射することによって静電潜像が形成され、この静電潜像へトナーを静電的に転移させることにより、感光体ドラム上にトナー像が形成される。その後、トナー像は直接または中間転写体を介して記録媒体に転写され、この記録媒体上に定着される。

記録媒体上の未定着トナー像を定着する定着装置としては、無端状周面が周回移動する加熱回転体として加熱ローラを有し、この周面にトナー像を圧接する加圧部材として加圧ローラを有するものが広く用いられている。この定着装置では、加熱ローラと加圧ローラとが互いに圧接され、これらの圧接部（ニップ部）にトナー像が担持された記録媒体が介挿される。これにより、加熱ローラの回転にともなって記録媒体が圧接部を通過し、記録媒体上の未定着トナー像が加熱され、圧着される。

このような定着装置で多く用いられる加熱ローラは、アルミニウムなどの中空の芯金と、その内部に支持されたヒータとを有しており、離型性を上げるために表面がフッ素樹脂等で被覆されている。また、加圧ローラは、金属の芯金の上にシリコーンゴム等の耐熱性を有する弾性体層を有するものが用いられる。この加圧ローラの表面には、加熱ローラに転移したトナーつまりオフセットとなったトナーが転移して記録媒体の裏面を汚すことがあるため、加圧ローラにもトナーが付着しにくいフッ素樹脂系の表層を設けることが提案されている。例えば加圧ローラの周面を薄いチューブ状のＰＦＡ樹脂層で被覆するものである。

このように加圧ローラの表面がフッ素樹脂系の材料で被覆されている定着装置では、表面が高い絶縁性を有するために、未定着トナー像を担持する記録媒体が上記ニップ部を通過するときの摩擦により加圧ローラの表面が帯電する。フッ素樹脂は一般に紙との摩擦によって負極性に帯電し、加圧ローラの表面における負の電位が高くなると、記録媒体上の負帯電性のトナーは加圧ローラの表面との間で電気的に反発し、加熱ローラの表面に転移するいわゆる静電オフセットが生じやすくなる。

特許文献１には、上記のようなオフセットを防止する技術が開示されており、加圧ローラの表面をカーボン等のフィラーを含有させたフッ素樹脂で被覆して導電性とすることが提案されている。つまり、特許文献１に記載の定着装置では、加圧ローラの表面抵抗値を１０¹⁰Ω以下とし、これにより加圧ローラの表面の帯電を防止してトナーが静電的に加熱ローラの表面に転移するオフセットを防止しようとするものである。
特開平９−２２２８１６号公報

しかしながら、特許文献１のように加圧ローラの表面層の抵抗を小さくすると、加圧ローラの表面の帯電を抑制することはできるが、次のような問題点が生じる。

記録媒体は、文書の長期保存の要請から耐久性にすぐれた中性紙が多く使用されており、この中性紙には炭酸カルシウムが填料として使用されている。このような記録媒体にトナー像を転写するときには、転写バイアス電圧の作用によりトナーと逆極性つまりトナーが負極性である場合には正極性に強く帯電し、記録媒体上に分離可能に存在している炭酸カルシウム（以下、「紙粉」という）も正極性に帯電する。このように正極性に強く帯電した記録媒体が加圧ローラと当接されたとき、加圧ローラの抵抗が小さく設定され接地されていると、静電誘導が発生して加圧ローラの表面に誘導電荷が生じる。この負電荷によって記録媒体の裏面に付着している紙粉との間に静電引力が作用し、紙粉が加圧ローラの表面に付着する。そして、記録媒体が加熱ローラと加圧ローラとの圧接部を通過した後、加圧ローラに付着した紙粉が加熱ローラに押し付けられ、加熱ローラの表面に転移する。加熱ローラの表面に転移した紙粉は、除去されずに堆積すると加熱ローラの表面が正極性に帯電した状態となり、負極性に帯電したトナーを引き寄せて、オフセットを誘引することになる。

上記のように加熱ローラの表面に付着した紙粉は、次に定着装置に送り込まれる記録媒体に押圧されたときにトナー画像が存在すれば、溶融したトナーの付着力によって加熱ローラの表面から除去される。しかし、その後に送り込まれる記録媒体のトナー画像によっては、加熱ローラの周面上にトナー画像が長期間にわたって当接されない部分が生じ、この部分に紙粉が堆積される。
また、加熱ローラの表面に用いられるフッ素樹脂が記録媒体との摩擦によって摩耗し易いものであると、表面に付着した紙粉は表面層の摩耗とともに除去され易くなるが、定着装置の耐久性を維持するために加熱ローラの表面層には炭化ケイ素等の耐摩耗性のフィラーが混合されることが多い。このように耐摩耗性のフィラーが表面層に混合されていると、加熱ローラの表面に付着した紙粉は除去されずに堆積し、加熱ローラの特定の領域にトナー画像が当接されない状態が続くと、この領域で加熱ローラの離型性が急速に低下する。そして、その後にトナー画像がこの領域に当接されると画像のオフセットが生じ、加熱ローラにトナーが固着してしまうこともある。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、トナーが加熱ローラへ付着するオフセットを防止し、長期にわたって離型性を維持して良好なトナー画像の定着を行うことができる定着装置及びこれを用いた画像形成装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、請求項１に係る発明は、無端状の周面が加熱されて周回移動する加熱回転体と、前記加熱回転体の周面に圧接され、該加熱回転体との間を通過する記録媒体を前記加熱回転体の周面に押圧する加圧部材とを有し、前記記録媒体上に担持される未定着トナー像を、前記加熱回転体と前記加圧部材との間で加熱及び加圧して該記録媒体上に定着する定着装置において、前記加圧部材は、基材上に複数の層が積層され、該複数の層のうち、表面を形成する表面層の体積抵抗が、該表面層の直下に形成された直下層の体積抵抗よりも高く設定され、該直下層が接地されていることを特徴とする定着装置を提供する。

また、請求項２に係る発明は、請求項１に記載の定着装置において、前記加圧部材の前記表面層の体積抵抗は、１０⁷Ω〜１０¹⁴Ωであり、前記直下層の体積抵抗は１０⁷Ω未満であるものとする。

この定着装置では、加圧部材の表面層の体積抵抗がその直下層の体積抵抗より大きくなっており、直下層が接地されていても表面層には誘導電荷が生じにくくなっている。また、表面層は記録媒体との摩擦により帯電することがあっても、直下層の体積抵抗が小さくなっているので、この直下層から接地によって電荷が除去され、表面層は電位がほぼ０ボルトに維持される。
特に、表面層の体積抵抗が１０⁷Ω〜１０¹⁴Ωに設定され、直下層の体積抵抗が１０⁷Ω未満に設定されることにより、表面における摩擦帯電による電荷が接地へ容易に除去されるともに、表面に記録媒体と逆極性の誘導電荷が生じるのも有効に抑制される。したがって、表面に紙粉が転移するのを防止することができ、紙粉が加熱ローラに転移してオフセットを誘導するのが有効に防止される。
なお、表面層の体積抵抗とは、加熱回転体と加圧部材との圧接部から接地へ電流が流れるときの表面層が有する抵抗値をいう。また、直下層の体積抵抗とは、圧接部から接地へ電流が流れるときの直下層が有する抵抗値をいうものであり、本願に係る発明において以下同様である。

請求項３に係る発明は、無端状の周面が加熱されて周回移動する加熱回転体と、前記加熱回転体の周面に圧接され、該加熱回転体との間を通過する記録媒体を前記加熱回転体の周面に押圧する加圧部材とを有し、前記記録媒体上に担持される未定着トナー像を、前記加熱回転体と前記加圧部材との間で加熱及び加圧して該記録媒体上に定着する定着装置において、前記加圧部材は、基材上に複数の層が積層され、該複数の層のうち、表面を形成する表面層の体積抵抗が１０¹⁴Ω以上であり、該表面層の直下に形成された直下層の体積抵抗が１０⁸Ω未満となるように設定され、該加圧部材の表面を除電する除電手段を有していることを特徴とする定着装置を提供する。

この定着装置では、加圧部材の表面が除電手段によって除電されるので、表面層として抵抗値の高い材料が用いられて記録媒体との摩擦帯電が生じても、速やかに電荷が除去される。したがって、加圧部材の表面電位によって静電オフセットが生じるのが防止される。また、記録媒体から帯電した紙粉が転移するのも防止される。さらに、表面層が高抵抗であることによって、記録媒体の電荷による誘導電荷が表面に生じることはなく、紙粉が加圧部材に転移するのが防止される。したがって、この紙粉が加熱ローラに転移して離型性が低下するのが抑制される。さらに、直下層は体積抵抗が１０⁸Ω未満に設定され、接地されているので、加圧部材の表面付近に電荷が滞留することはなく、加圧部材の表面はほぼ０ボルトに維持され、初期的な静電オフセットを生じることもない。

請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の定着装置において、前記除電手段は、前記加圧部材との間に交流バイアス電圧を印加するものとする。

この定着装置では加圧部材の表面と除電手段との微小間隙内で放電を生じさせることができ、加圧部材の表面をほぼ０ボルトに調整することができる。

請求項５に記載の発明は、無端状の周面が加熱されて周回移動する加熱回転体と、前記加熱回転体の周面に圧接され、該加熱回転体との間を通過する記録媒体を前記加熱回転体の周面に押圧する加圧部材とを有し、前記記録媒体上に担持される未定着トナー像を、前記加熱回転体と前記加圧部材との間で加熱及び加圧して該記録媒体上に定着する定着装置において、前記加熱回転体は、基材上に積層された表面離型層を有し、前記表面離型層の内側に設けられた導電体が接地されており、前記加圧部材は、基材上に複数の層が積層され、該複数の層のうち、表面を形成する表面層の体積抵抗が、該表面層の直下に形成された直下層の体積抵抗よりも大きく設定され、該直下層には、前記トナーの帯電電荷と逆極性の電圧が印加されることを特徴とする定着装置を提供する。

請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の定着装置において、前記加圧部材の表面層の体積抵抗が１０⁷Ω〜１０¹⁴Ωであり、前記直下層の体積抵抗は１０⁷Ω未満であるものとする。

請求項７に記載の発明は、請求項５又は請求項６に記載の定着装置において、前記加圧部材の直下層には、前記加熱回転体と該加圧部材との圧接部を前記記録媒体が通過中に限定して前記電圧を印加するものとする。

この定着装置では、加圧部材の直下層に電圧を印加することにより、加熱回転体の導電体と加圧部材の直下層との間に、トナーのオフセットを防止するための電界を生じさせることができる。そして、上記電圧はトナーの帯電特性と逆極性の電圧を印加することによって、トナーは加圧部材の表面側へ電気的に引きつけられ、トナーは記録媒体に付着した状態が維持されて、静電オフセットが有効に防止される。一方、トナーと逆極性の電荷を有している記録媒体は加圧部材と電気的に反発し、記録媒体から紙紛が分離されて加圧部材に転移することも防止される。これにより、紙粉が加熱ローラに付着して離型性が低下するのを防止することができる。
なお、上記導電体は、基材を導電性材料で形成してもよいし、基材及び表面離型層とは別途に、これらの間に導電性材料からなる層を形成してもよい。

請求項８に記載の発明は、請求項１，請求項３又は請求項５に記載の定着装置において、前記加熱回転体の前記表面離型層には、耐摩耗性フィラーが混合されているものとする。

請求項９に記載の発明は、請求項８に記載の定着装置において、前記耐摩耗性フィラーは、炭化珪素であるものとする。

この定着装置における加熱回転体は、圧接部を通過する記録媒体と接触することによる摩耗を抑制することができ、定着装置の耐久性を向上させることができる。そして、加熱回転体の表面の摩耗が抑制されることによって、表面に紙粉が付着したときに剥離しにくくなるが、紙粉が加熱回転体に転移するのが有効に防止されるので、十分な耐久性を維持するとともに、紙粉の付着に起因するオフセットを防止することができる。
また、表面離型層にフィラーとして混合する炭化ケイ素は、十分な耐摩耗性と耐熱性を有し、十分な耐久性を有するものとなる。

請求項１０に記載の発明は、静電電位の差による潜像に粉状のトナーを選択的に付着させてトナー像を形成する像形成手段と、前記トナー像を直接に記録媒体に、又は中間転写体を介して記録媒体に転写する転写手段と、前記記録媒体上に転写された前記トナー像を加熱及び加圧して該記録媒体上に定着する定着手段と、を有し、前記定着手段は、請求項１から請求項９までのいずれかに記載の定着装置であることを特徴とする画像形成装置を提供する。

この画像形成装置では、上記の構成を有した定着装置を用いることにより、静電的なトナーのオフセットを防止するとともに紙粉に誘発されるトナーのオフセットをも効率よく防止することができる。

以上説明したように、本願発明に係る定着装置及び画像形成装置では、記録媒体に担持されるトナーの静電的オフセットを防止できるとともに記録媒体上に分離可能に存在する紙粉に誘発されるトナーのオフセットをも効率よく防止することができ、結果的に離型性を向上させる。

以下、本願に係る発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
図１は、本願に係る発明の第１の実施形態である画像形成装置を示す概略構成図である。
この画像形成装置は、一様帯電後に像光を照射することにより表面に潜像が形成される円筒状の感光体ドラム１（像担持体）を備えており、この感光体ドラム１の周囲に、感光体ドラム１の表面を一様に帯電させる帯電装置２と、感光体ドラム１に像光を照射して表面に潜像を形成する露光装置３と、感光体ドラム１上の静電潜像をトナーの選択的な付着によって可視化する現像装置４と、感光体ドラム１との間に転写バイアス電圧が印加され、形成される電界によって感光体ドラム上のトナー像を記録媒体に転写する転写ローラ５と、トナー像を転写した後の感光体ドラム１上に残留するトナーを除去するクリーニング装置６とを備えている。

また、トナー像が転写される記録媒体を収容する給紙トレイ７と、この給紙トレイから一枚ずつ送り出された記録媒体を感光体ドラム１と転写ローラ５とが対向する転写部５ａに搬送する搬送路８と、搬送される記録媒体を所定のタイミングで転写部５ａに送り込むレジストローラ９と、記録媒体に転写されたトナー像を加熱ローラ２１と加圧ローラ２２とが圧接される定着ニップ部１０ａに挟持して加熱・圧着する定着装置１０と、記録媒体を排紙トレイ１２へ送り出す排紙ローラ１１と、が設けられている。

上記感光体ドラム１は、金属製ドラムの表面にSe、a-Si、a-SiC、Cds等の各種無機感光材料、有機感光材料、アモルファスセレン系感光材料、アモルファスシリコン系感光材料等からなる感光体層を形成したものを用いることができる。

上記帯電装置２は、ステンレススチール、アルミニウム等の導電性を有する金属のローラに高抵抗材料のコーティングを施したものであり、感光体ドラム１に当接され、従動回転するようになっている。そして、所定の電圧が印加されることにより、該ローラと感光体ドラム１との接触部近傍における微小間隙内で継続的な放電を生じ、感光体ドラム１の表面をほぼ一様に帯電するものである。

上記露光装置３は、画像信号に基づいて画素毎に点滅するレーザーを出力するものであり、ポリゴンミラーによって感光体ドラム１の周面を露光走査するものである。これにより感光体ドラム１の周面上で露光部の電位が減衰し、静電電位の差による潜像が形成される。

上記現像装置４は、感光体ドラム1と近接・対向する位置に現像ローラ４ａを有し、この現像ローラ４ａと感光体ドラム１との間に現像バイアス電圧が印加されるものである。そして、現像ローラ４ａの周面上にトナーを担持して感光体ドラム１との対向部に搬送し、電界内で周面上に担持するトナーを潜像に転移して可視像を形成するものである。

上記転写ローラ５は、金属シャフトの外周部に厚さが数ミリメートル程度の半導電性ゴム層を形成したものであり、感光体ドラム１の周面に当接され、従動回転するものとなっている。この転写ローラ５と感光体ドラム１との間に送り込まれた記録媒体は、感光体ドラム１上のトナー像に当接され、転写ローラ５と感光体ドラム１との間に形成された電界の作用によって、電荷を有するトナーが記録媒体上に転移する。

上記定着装置１０は、図２に示すように、熱源としてのハロゲンランプ２３を内蔵する加熱ローラ２１と、加熱ローラ２１に圧接される加圧ローラ２２とを有している。加熱ローラ２１は、ギヤ等の駆動伝達手段（図示せず）を介して４６０ｍｍ／ｓｅｃの周速度で回転駆動され、加圧ローラ２２はこの加熱ローラ２１の回転駆動に従動して回転するものとなっている。そして、加熱ローラ２１と加圧ローラ２２とは、２．３５２ＫＮ（２４０Kgf）の圧力で互いに圧接され、周方向に約９ｍｍの幅のニップ部が形成されている。

加熱ローラ２１と加圧ローラ２２とが圧接される定着ニップ部８ａの下流側には加熱ローラ２１に記録媒体Ｐが巻き付くことを防ぐ分離爪２４が配置されている。そして、加熱ローラ２１の周面には温度検知手段としてのサーミスタ２５が配置され、このサーミスタの検知温度に基づいてハロゲンランプ２３の点滅が制御される。これにより、加熱ローラ２１の表面温度が約１８０°となるように制御されるものとなっている。

上記加熱ローラ２１は、厚さ５ｍｍのアルミニウムからなる長さが３５０ｍｍ、径が６５ｍｍの中空円筒状の芯金２１ａと、芯金２１ａの外周面上にＰＦＡ樹脂を焼成し、厚さが３０μmとなるように形成された表面離型層２１ｂとで構成されている。表面離型層２１ｂを構成するＰＦＡ樹脂には耐摩耗性フィラーとして平均粒径５μｍの炭化珪素が１０重量％混合されおり、加熱ローラ２１の表面が搬送される記録媒体との摩擦によって摩耗することを防止している。

一方、加圧ローラ２２は、金属製の円筒状部材を芯金２２ａとし、この芯金２２ａの表面にスポンジやゴムなどの弾性層２２ｂ（直下層）が設けられ、その上にＰＦＡ樹脂からなる表面層２２ｃが積層されたものである。本実施形態では、芯金２２ａは、長さが３５０ｍｍ、径が４１ｍｍの鋼部材の表面にメッキを施したものである。弾性層２２ｂ（直下層）は、厚さが１２ｍｍの多孔質のシリコーンゴムであり、ゴム硬度は６０度（ＪＩＳ−Ａ）である。また、この弾性層２２ｂ（直下層）には導電性フィラーが分散して混合され、体積抵抗が１０⁶Ωになるように調整され、芯金２２ａが電気的に接地されている。

表面層２２ｃは、前記弾性層２２ｂ（直下層）に厚さ１００μｍのチューブ状のＰＦＡ樹脂を被覆したものであり、カーボン粒子などの導電性フィラーが分散されて、その体積抵抗は１０⁹Ω程度に調整されている。
なお、本実施の形態では、体積抵抗を上記のように調整したが、表面層の抵抗値を１０⁷Ω〜１０¹⁴Ωの範囲で設定し、直下層の抵抗値は１０⁷Ω未満となる範囲で適宜に設定してもよい。

また、本実施の形態では、ＰＦＡ樹脂からなる表面層２２ｃの厚さを１００μｍとしたが、１０μｍ程度以上の厚さを有していればよく、加熱ローラ２１との圧接部から円筒状の芯金２２ａへ電流が流れるときの体積抵抗が上記値となるものであれば、厚さは適宜に設定することができる。

上記のような画像形成装置は、次のように動作する。
感光体ドラム１は、帯電装置２によってほぼ一様なマイナス極性に帯電され、露光装置３は画像データに基づき、帯電された感光体ドラム１の周面に像光を照射する。感光体ドラム１の表面の露光された部分は帯電電位が減衰し、非露光部との電位差による潜像が形成される。現像装置４は、マイナスの電荷を有するトナーを現像ローラ４ａの周面上に薄層化して担持し、感光体ドラム１の周面と対向する位置に搬送する。感光体ドラム１と現像ローラ４ａとの間には、双方間に印加された現像バイアス電圧による電界が形成されており、負電荷を有するトナーが露光部に転移する。このようにして形成されたトナー像は、感光体ドラム１の回転により、転写ローラ５が圧接される転写ニップ５ａへと搬送される。

一方、用紙トレイ７から一枚ずつ送り出された記録媒体は、レジストローラ９で一旦保持され、感光体ドラム１上のトナー像と当接されるタイミングで転写ニップ５ａへ送り込まれる。記録媒体は転写ニップ５ａの上流側で感光体ドラム１の表面に接触し、密着した状態で転写ニップ５ａを通過する。
転写ニップ５ａ及びその周辺には転写バイアス電圧によって電界が形成されており、この電界内でトナー像は記録媒体に転写される。

その後、トナー像を担持した記録媒体が転写ローラ５から剥離されるときの放電によって記録媒体にプラスの電荷が付与され、トナー像を記録媒体上に保持した状態で定着装置１０へと送られる。定着装置１０では、加熱ローラ２１と加圧ローラ２２との定着ニップ部１０ａにトナー像を担持した記録媒体Ｐが挟みこまれ、加熱ローラ２１に圧接されたトナーが加熱・溶融されて記録媒体Ｐ上に圧着される。定着ニップ部１０ａを通過した記録媒体Ｐは加熱ローラ２１又は加圧ローラ２２から剥離され、排紙ローラ１１へと送られる。

上記のようにトナー像が定着される工程で、マイナス帯電したトナーはプラス電荷を有する記録媒体Ｐに引きつけられた状態でニップ部を通過する。そして、加圧ローラ２２の表面層２２ｃの体積抵抗が１０⁹Ω、直下層２２ｂの体積抵抗が１０⁶Ωに調整されているので、表面層２２ｃは記録媒体Ｐとの摩擦で帯電し難く、電荷が生じても導電性の高い直下層２２ｂを介する接地によって除電される。したがって、加圧ローラ２２が強い電荷を有することはなく、加圧ローラ２２の帯電に起因する静電オフセットは生じない。

さらに、加圧ローラ２２の表面層は、体積抵抗が１０⁹Ωとやや高い値に設定され、厚さも１０μｍ以上となっているので、記録媒体Ｐが有する電荷によって加圧ローラ２２の表面に誘導電荷が生じることもない。したがって、加圧ローラ２２の表面に生じた誘導電荷によって記録媒体から正の電荷を有する紙粉が転移することも防止される。したがって、加圧ローラ２２を介して紙粉が加熱ローラ２１に付着するのが防止される。

このようにトナーが加熱ローラ２１に静電的に転移するオフセットが有効に防止されるともに、紙粉が加熱ローラ２１に転移するのが防止されるので、加熱ローラ２１の表面離型層２１ｂは炭化珪素が混合されたものとして、摩耗が低減されたものであっても紙粉の堆積が防止され、加熱ローラ２１上に堆積した紙粉に誘引されるオフセットを防止することができる。

次に、本願に係る発明の効果を確認するために、上記画像形成装置を用いて行った実験について説明する。
表１は、従来技術の定着装置及び本願発明に係る上記定着装置１０を使用してトナー像を定着したときの、オフセットの発生状態を比較した結果を示すものである。
本実験で使用した従来技術の定着装置は、加熱ローラとして、上記本願発明に係る定着装置と同じものが用いられている。一方、加圧ローラは、円筒状芯金上にシリコーンゴムからなる耐熱性の弾性層が設けられ、この上に体積抵抗を１０⁵Ωに調整した導電性ＰＦＡ樹脂からなる表面層が形成されている。そして、この表面層は電気的に接地されている。
上記定着装置を用いて、図５に示す画像を連続して所定の枚数を通紙する。記録媒体は、富士ゼロックスオフィスサプライ社（株）製の用紙ＧＲＥＥＮ１００のＡ４サイズを使用し、長辺を先頭にして定着装置に送り込む。そして、所定の枚数の定着を行った後、画像濃度が５０％の全面ハーフトーンの画像を同種の用紙上に形成し、定着装置に通紙してオフセットの発生状態を観察したものである。

上記実験の結果は、表１に示すように、従来の定着装置では、１００００枚連続コピー後にはオフセットが発生したのに対し、本願発明に係る定着装置では、１０００００枚以上連続してコピーした後でもトナーのオフセットは発生しなかった。また、１０００００枚以上コピーした後の加熱ローラ２１は、表面離型層２１ｂの摩耗が１０μm以下であり、良好な状態であった。
したがって、本願発明に係る上記構成の定着装置では、トナーのオフセットが抑制できるとともに加熱ローラ表面の摩耗をも低減できることが判明した。

次に、本願発明の第２の実施形態である画像形成装置について説明する。
この画像形成装置は、図１に示す画像形成装置で用いられる定着装置１０に代えて、図３に示す定着装置３０を備えるものである。定着装置３０以外の構成は、図１に示す画像形成装置と同じものが用いられており、説明を省略する。

上記定着装置３０は、図３に示すように、熱源としてのハロゲンランプ３３を内蔵した加熱ローラ３１と、この加熱ローラ３１に圧接される加圧ローラ３２とを有している。加熱ローラ３１は、４６０ｍｍ／ｓｅｃの周速度で回転駆動され、加圧ローラ３２はこの加熱ローラ３１の回転駆動に従動して回転するものとなっている。そして、図２に示す定着装置と同様に加熱ローラ３１と加圧ローラ３２とは、２．３５２ＫＮ（２４０Kgf）の圧力で互いに圧接され、約９ｍｍのニップ部が形成されている。そして、加圧ローラ３２の周面には除電ローラ３６が当接され、加圧ローラ３２に従動回転するように配置されている。

上記加熱ローラ３１は、図２に示す定着装置で用いられているものと同じ構成を有するものである。
加圧ローラ３２は、金属製の円筒状部材を芯金３２ａとし、この芯金３２ａの表面に弾性層３２ｂ（直下層）及びＰＦＡ樹脂からなる表面層３２ｃが積層されたものであり、芯金３２ａの径（４１ｍｍ）、弾性層（直下層）３２ｂの層厚（１２ｍｍ）、ゴム硬度（６０度）、表面層３２ｃの層厚（１００μｍ）は、図２に示す定着装置と同じものとなっている。また、弾性層３２ｂは、シリコーンゴムに導電性フィラーであるカーボンの粒子を分散・混合し、体積抵抗が１０⁶Ωとなるように調整され、この弾性層３２ｂを支持する円筒状の芯金３２ａが電気的に接地されている。

この定着装置３０で用いられる加圧ローラ３２の表面層３２ｃは、厚さ１００μｍのチューブ状のＰＦＡ樹脂からなるものであるが、図２に示す定着装置とは異なり、カーボン粒子などの導電性フィラーは分散されておらず、その体積抵抗は１０¹⁶Ω以上となっている。

上記除電ローラ３６は、ステンレススチールやアルミニウム等の導電性を有する金属ローラ３６ａの外周面上に、厚さ５０μｍのＰＦＡ樹脂からなる表面層３６ｂを形成したものである。上記金属ローラ３６ａは長さが３５０ｍｍ、径が１０ｍｍとなっている。上記表面層３６ｂは、ＰＦＡ樹脂にカーボン粒子を混合させて体積抵抗が１０⁵Ωに調整されている。そして、この金属ローラ３６ａには電源３７からピーク電圧２５０Ｖの交流電圧が印加され、加圧ローラ３２の表面電位をほぼ０ボルトに調整するものとなっている。

このような定着装置３０では、記録媒体Ｐと加圧ローラ３２の表面層３２ｃとの摩擦により、加圧ローラの表面層３２ｃは負極性に強く帯電するが、除電ローラ３６によって電荷が除去され、ほぼ０ボルトに維持される。したがって、記録媒体Ｐ上に担持されたマイナス帯電のトナーはプラス電荷を有する記録媒体Ｐに引きつけられ、加圧ローラ３２の有する電荷の影響を受けることなく、圧接部（ニップ部）を通過する。これにより静電オフセットが防止される。また、記録媒体Ｐの裏側に分離可能に存在する紙粉は、記録媒体Ｐと同様にプラスの電荷を有しているが、加圧ローラ３２の表面は除電されているのでプラス極性の紙粉を引きつけることもない。さらに、加圧ローラの表面層３２ｃは大きな抵抗値を有するものであり、プラスの電荷を有する記録媒体Ｐが加熱ローラ３１との圧接部を通過する際に、静電誘導によるマイナス電荷が加圧ローラ３２の表面付近に生じることはなく、プラス電荷を有する紙粉が加圧ローラ３２に静電的に転移することも回避される。
したがって、上記の構成により静電的なトナーのオフセット及び紙粉に誘発されるオフセットを防止することができる。

上記定着装置について、図２に示す定着装置１０と同様の実験を行ったところ、この定着装置３０でも従来の定着装置に比べてトナーのオフセットが顕著に低減することが確認された。

次に、本願に係る発明の第３の実施形態である画像形成装置について説明する。
この画像形成装置は、図２に示す画像形成装置の定着装置１０に代えて、図４に示す定着装置４０を用いるものである。この画像形成装置の定着装置以外の構成は、図１に示す画像形成装置と同じものである。
この画像形成装置で用いられている定着装置４０は、図２に示す定着装置１０と同じ構成を有するものであり、さらに以下の構成を付加したものである。

加熱ローラ４１は、図２に示す定着装置１０と同じものが用いられているが、円筒状の芯金４１ａが電気的に接地されている。また、加圧ローラ４２の円筒状芯金４２ａは、接地に代えてバイアス電源４６に接続され、トナーと逆極性の電圧として＋２５０ボルトが印加されるものとなっている。この加圧ローラ４２に印加される電圧は、記録媒体Ｐが定着装置４０に送り込まれるタイミングに合わせて印加されるものとなっており、記録媒体Ｐが加熱ローラ４１と加圧ローラ４２との圧接部を通過している間に限って、これらの間に電界を形成するものとなっている。

このような構成とすることにより、加熱ローラ４１と加圧ローラ４２との間に形成された電界によって、記録媒体Ｐ上のトナーには記録媒体側に引きつける静電気力が作用し、トナーの静電オフセットがさらに有効に防止される。一方、正極性に帯電した記録媒体Ｐとの間には電気的な反発が生じるので、記録媒体Ｐの裏面に分離可能に存在する正電荷を備えた紙粉が記録媒体から引き離されて加圧ローラ４２に転移することはない。このように、加圧ローラ４２に印加する電圧を調整して、効率よくトナーのオフセットを防止するものである。

このような定着装置について、図３示す定着装置と同様にオフセットの発生状態を調査する実験を行ったところ、さらに良好な結果が得られている。

本願に係る発明の一実施形態である画像形成装置を示す概略構成図である。図１に示す画像形成装置で用いられる定着装置であって、本願に係る発明の第１の実施形態である定着装置の概略構成図である。本願に係る発明の第２の実施形態である定着装置の概略構成図である。本願に係る発明の第３の実施形態である定着装置の概略構成図である。本願発明に係る画像形成装置の効果確認の実験に用いた原稿画像を示す図である。

符号の説明

１：感光体ドラム、２：帯電装置、３：露光装置、４：現像装置、５：転写ローラ、５ａ：転写圧接部、６：クリーニング装置、７：用紙トレイ、８：搬送路、９：レジストローラ、１０、３０、４０：定着装置、１０ａ：定着ニップ部、１１：排紙ローラ、１２：排紙トレイ、
２１、３１、４１：加熱ローラ、２２、３２、４２：加圧ローラ、２３、３３、４３：ハロゲンランプ、２４、３４、４４：分離爪、２５、３５、４５：サーミスタ、
３６：除電ローラ、３６ａ：金属ローラ、３６ｂ：表面層、３７：電源、
４６：電源

Claims

無端状の周面が加熱されて周回移動する加熱回転体と、
前記加熱回転体の周面に圧接され、該加熱回転体との間を通過する記録媒体を前記加熱回転体の周面に押圧する加圧部材とを有し、
前記記録媒体上に担持される未定着トナー像を、前記加熱回転体と前記加圧部材との間で加熱及び加圧して該記録媒体上に定着する定着装置において、
前記加圧部材は、基材上に複数の層が積層され、
該複数の層のうち、表面を形成する表面層の体積抵抗が、該表面層の直下に形成された直下層の体積抵抗よりも高く設定され、
該直下層が接地されていることを特徴とする定着装置。
前記加圧部材の前記表面層の体積抵抗は、１０⁷Ω〜１０¹⁴Ωであり、前記直下層の体積抵抗は１０⁷Ω未満であることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
無端状の周面が加熱されて周回移動する加熱回転体と、
前記加熱回転体の周面に圧接され、該加熱回転体との間を通過する記録媒体を前記加熱回転体の周面に押圧する加圧部材とを有し、
前記記録媒体上に担持される未定着トナー像を、前記加熱回転体と前記加圧部材との間で加熱及び加圧して該記録媒体上に定着する定着装置において、
前記加圧部材は、基材上に複数の層が積層され、
該複数の層のうち、表面を形成する表面層の体積抵抗が１０¹⁴Ω以上であり、
該表面層の直下に形成された直下層の体積抵抗が１０⁸Ω未満となるように設定され、
該加圧部材の表面を除電する除電手段を有していることを特徴とする定着装置。
前記除電手段は、前記加圧部材との間に交流バイアス電圧を印加するものであることを特徴とする請求項３に記載の定着装置。
無端状の周面が加熱されて周回移動する加熱回転体と、
前記加熱回転体の周面に圧接され、該加熱回転体との間を通過する記録媒体を前記加熱回転体の周面に押圧する加圧部材とを有し、
前記記録媒体上に担持される未定着トナー像を、前記加熱回転体と前記加圧部材との間で加熱及び加圧して該記録媒体上に定着する定着装置において、
前記加熱回転体は、基材上に積層された表面離型層を有し、
前記表面離型層の内側に設けられた導電体が接地されており、
前記加圧部材は、基材上に複数の層が積層され、
該複数の層のうち、表面を形成する表面層の体積抵抗が、該表面層の直下に形成された直下層の体積抵抗よりも大きく設定され、
該直下層には、前記トナーの帯電電荷と逆極性の電圧が印加されることを特徴とする定着装置。
前記加圧部材の表面層の体積抵抗が１０⁷Ω〜１０¹⁴Ωであり、前記直下層の体積抵抗は１０⁷Ω未満であることを特徴とする請求項５に記載の定着装置。
前記加圧部材の直下層には、前記加熱回転体と該加圧部材との圧接部を前記記録媒体が通過中に限定して前記電圧を印加することを特徴とする請求項５又は請求項６に記載の定着装置。
前記加熱回転体の前記表面離型層には、耐摩耗性フィラーが混合されていることを特徴とする請求項１、請求項３又は請求項５に記載の定着装置。
前記耐摩耗性フィラーは、炭化珪素であることを特徴とする請求項８に記載の定着装置。
静電電位の差による潜像に粉状のトナーを選択的に付着させてトナー像を形成する像形成手段と、
前記トナー像を直接に記録媒体に、又は中間転写体を介して記録媒体に転写する転写手段と、
前記記録媒体上に転写された前記トナー像を加熱及び加圧して該記録媒体上に定着する定着手段と、を有し、
前記定着手段は、請求項１から請求項９までのいずれかに記載の定着装置であることを特徴とする画像形成装置。