JP2020073975A - Fixing device and image forming apparatus - Google Patents

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Abstract

To provide a fixing device that prevents the occurrence of offset and occurrence of tailing at the tip and can reduce an inter-sheet time as much as possible, and an image forming apparatus including the fixing device.SOLUTION: A fixing device, when a time within an inter-sheet time from when a bias is switched to a bias having the same polarity as that of a toner until when a recording material enters a nip part is taken as a switching time, records in advance different switching times corresponding to the lengths of the inter-sheet time, changes the switching time according to the inter-sheet time of an actual recording material on the basis of the correspondence relationship between the stored inter-sheet time and switching time, and controls a timing to switch bias application means.SELECTED DRAWING: Figure 7

Description

本発明は、記録材に形成されたトナー像を加熱定着する定着装置及びこれを用いた電子写真プリンタ、複写機などの画像形成装置に関する。   The present invention relates to a fixing device for heating and fixing a toner image formed on a recording material, and an image forming apparatus such as an electrophotographic printer or a copying machine using the fixing device.

従来のこの種の画像形成装置の定着装置としては、たとえば、特許文献1に記載のようなフィルム加熱方式の定着装置が知られている。
すなわち、ヒータにより加熱される筒状の定着フィルムと、定着フィルムを介してヒータと共にニップ部を形成する加圧ローラと、を有し、ニップ部でトナー像を担持した記録材を搬送しながら加熱しトナー像を記録材に定着する。
この定着装置においては、「先端尾引き」と呼ばれる画像不良が発生することがあった。尾引きとは、吸湿量の多い記録材を加熱定着した場合において、記録材中より噴出した水蒸気によって、記録材の搬送方向と反対方向にトナー像を飛散させる現象である。
この尾引き対策として、特許文献1では、定着フィルムにトナーと同極性のバイアスを印加し、トナーが記録材に吸引される方向の電界を形成する手法が開示されている。この電界によりトナーが記録材に押さえつけられ、その結果、水蒸気によるトナー像の飛び散りが低減する。
As a conventional fixing device of this type of image forming apparatus, for example, a film heating type fixing device as described in Patent Document 1 is known.
That is, it has a tubular fixing film heated by a heater and a pressure roller forming a nip portion with the heater via the fixing film, and heats the recording material carrying a toner image at the nip portion while transporting the recording material. Then, the toner image is fixed on the recording material.
In this fixing device, an image defect called "tip trailing" may occur. Tailing is a phenomenon in which, when a recording material having a large amount of moisture absorption is heated and fixed, water vapor ejected from the recording material causes a toner image to scatter in a direction opposite to the conveying direction of the recording material.
As a measure against this tailing, Patent Document 1 discloses a method of applying a bias having the same polarity as the toner to the fixing film to form an electric field in the direction in which the toner is attracted to the recording material. The toner is pressed against the recording material by this electric field, and as a result, scattering of the toner image due to water vapor is reduced.

一方、定着装置においては、この尾引き不良のほかに、「オフセット」と呼ばれる画像不良が発生することも知られている。オフセットとは、ニップ部にて記録材を搬送する過程で、加圧ローラの表面が次第にチャージアップし、その結果、記録材上の未定着トナーが引き剥がされることで発生する現象である。
このオフセット対策として、特許文献2には、記録材がニップ部を通過していない非通過期間において、定着フィルムあるいは加圧ローラにトナーと逆極性のバイアスを印加し、加圧ローラのチャージアップを防止するという手法が開示されている。
On the other hand, in the fixing device, it is also known that an image defect called "offset" occurs in addition to the tailing defect. Offset is a phenomenon that occurs when the surface of the pressure roller is gradually charged up in the process of conveying the recording material in the nip portion, and as a result, unfixed toner on the recording material is peeled off.
As a countermeasure against this offset, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-242242, a bias having a polarity opposite to that of the toner is applied to the fixing film or the pressure roller during the non-passing period in which the recording material does not pass through the nip portion, and the pressure roller is charged up. A method of preventing is disclosed.

特開2000−131974号公報JP, 2000-131974, A 特開2010−128474号公報JP, 2010-128474, A

しかしながら、近年、画像形成装置に対してはプリント速度の高速化が進み、記録材がニップ部を通過しない非通過期間が短くなっているために、「オフセット」と「先端尾引き」の課題の解決を両立することが困難となっている。以下に、その理由を説明する。
「オフセット」とは、記録材Pの通紙に伴い、加圧ローラがトナーの極性と同極性にチャージアップすることで、定着フィルムにトナーを引きつける電界の力が発生することが原因である。十分な紙間時間を確保することが困難である画像形成装置においては、紙間でトナーと逆極性のバイアスを印加する時間が十分にとれない。
その結果、加圧ローラに十分な電荷を付与させることができず、チャージアップを防ぐ効果が小さくなり、「オフセット」が発生してしまう場合がある。
一方、短い紙間時間においても、加圧ローラに十分なトナーと逆極性の電荷を付与するため、紙間にて定着フィルムに対しトナーと逆極性のバイアスを印加する時間を長く設定することもできる。しかし、この場合、後続の記録材Pがニップ部Nを通過する際に印加すべきトナーと同極性のバイアスを印加するように切り替えてから、後続の記録材Pが定着ニップを通過するまでの切り替え時間が短くなり、その結果、「先端尾引き」を引き起
こす場合がある。
However, in recent years, the printing speed has been increased for image forming apparatuses, and the non-passing period in which the recording material does not pass through the nip portion has become shorter. It is difficult to achieve both solutions. The reason will be described below.
The “offset” is caused by the fact that the pressure roller is charged up to the same polarity as the toner as the recording material P passes, and the force of the electric field that attracts the toner to the fixing film is generated. In an image forming apparatus in which it is difficult to secure a sufficient paper interval time, it is not possible to take sufficient time to apply a bias having a polarity opposite to that of the toner between paper sheets.
As a result, sufficient pressure cannot be applied to the pressure roller, the effect of preventing charge-up is reduced, and "offset" may occur.
On the other hand, even when the paper interval time is short, it is possible to set a long time for applying a bias having a polarity opposite to that of the toner to the fixing film between the papers in order to apply sufficient charge having a polarity opposite to the toner to the pressure roller. it can. However, in this case, after switching so as to apply the bias having the same polarity as the toner to be applied when the succeeding recording material P passes through the nip portion N, until the succeeding recording material P passes through the fixing nip. The switching time is shortened, which may result in "tip tailing".

本発明は、上記した問題点を解決するためになされたもので、その目的は、オフセットの発生と先端尾引きの発生を共に解決し、可及的に紙間時間を短くし得る定着装置及び画像形成装置を提供することにある。   The present invention has been made to solve the above problems, and an object thereof is to solve both the occurrence of offset and the occurrence of trailing edge, and a fixing device capable of shortening the paper interval time as much as possible. An object is to provide an image forming apparatus.

上記目的を達成するために、本発明の定着装置は、
加熱体により加熱される筒状の定着フィルムと、該定着フィルムに接触してニップ部を形成する加圧部材と、を有し、前記ニップ部で未定着のトナー像を担持した記録材を搬送しながら加熱しトナー像を記録材に定着する構成で、
前記定着フィルムに前記トナーと同極性のバイアス、前記定着フィルム又は前記加圧部材にトナーと逆極性のバイアスを印加するバイアス印加手段を有し、
該バイアス印加手段は、記録材が前記ニップ部を通過するニップ通過時には、前記定着フィルムにトナーと同極性のバイアスを印加し、先行の記録材が前記ニップ部を通過した後、後続の記録材がニップ部に突入するまでの紙間時間内で、前記定着フィルムに前記トナーと逆極性のバイアスを印加する定着装置において、
前記紙間時間内で、トナーと同極性のバイアスに切り替えてから、記録材がニップ部に突入するまでの時間を切り替え時間としたとき、
前記紙間時間の長さに対応する異なる切り替え時間を予め記憶しておき、
記憶された紙間時間と切り替え時間の対応関係に基づいて、実際の記録材の紙間時間に応じて切り替え時間を変更し、前記バイアス印加手段の切り替えタイミングを制御することを特徴とする。
本発明の画像形成装置は、記録材に未定着のトナー像を形成する画像形成部と、前記未定着のトナー像を定着するための上記した本発明の定着装置と、を備えていることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the fixing device of the present invention,
A recording material having a cylindrical fixing film heated by a heating body and a pressing member that contacts the fixing film to form a nip portion, and conveys a recording material carrying an unfixed toner image in the nip portion. While heating, the toner image is fixed on the recording material.
A bias applying unit that applies a bias having the same polarity as the toner to the fixing film and a bias having the opposite polarity to the toner to the fixing film or the pressure member,
The bias applying unit applies a bias having the same polarity as the toner to the fixing film when the recording material passes through the nip portion, and the preceding recording material passes through the nip portion, and then the succeeding recording material. In a fixing device that applies a bias having a polarity opposite to that of the toner to the fixing film within a paper interval time until the toner rushes into the nip portion,
When the switching time is defined as the time from the switching to the bias having the same polarity as the toner until the recording material enters the nip portion within the paper interval time,
Pre-store different switching times corresponding to the length of the paper interval time,
It is characterized in that the switching time is changed according to the actual recording material interval time based on the stored correspondence relationship between the interval time and the switching time, and the switching timing of the bias applying means is controlled.
An image forming apparatus of the present invention includes an image forming unit that forms an unfixed toner image on a recording material, and the above-described fixing device of the present invention for fixing the unfixed toner image. Characterize.

本発明によれば、オフセットの発生と先端尾引きの発生を共に解決し、可及的に紙間時間を短くすることができる。   According to the present invention, it is possible to solve both the occurrence of the offset and the occurrence of the trailing edge and shorten the paper interval time as much as possible.

実施例1に係る画像形成装置の断面図。3 is a cross-sectional view of the image forming apparatus according to the first exemplary embodiment. FIG. 実施例1に係る定着装置の断面図。FIG. 3 is a cross-sectional view of the fixing device according to the first exemplary embodiment. 実施例1に係る定着フィルムの断面図。3 is a sectional view of the fixing film according to Example 1. FIG. 比較例1に係る定着フィルム表面電位の時間変化を表したグラフ。6 is a graph showing the change over time of the surface potential of the fixing film according to Comparative Example 1. 比較例2に係る定着フィルム表面電位の時間変化を表したグラフ。6 is a graph showing the change over time of the surface potential of the fixing film according to Comparative Example 2. 比較例1,2に係る加圧ローラ表面電位のプリント枚数変化を表したグラフ。9 is a graph showing changes in the number of printed sheets of the surface potential of the pressure roller according to Comparative Examples 1 and 2. 実施例1に係る定着フィルム表面電位の時間変化、および加圧ローラ表面電位のプリント枚数による変化を表したグラフ。6 is a graph showing changes over time in the surface potential of the fixing film and changes in the surface potential of the pressure roller with the number of printed sheets according to Example 1.

以下に図面を参照して、この発明を実施するための最良の形態を、実施の形態に基づいて例示的に詳しく説明する。
[実施例1]
図1は、本発明の実施例1に係る画像形成装置の断面図である。
(画像形成装置の概略構成)
この画像形成装置は、記録材上にトナー画像を形成する画像形成部100Aと、画像形成部100Aに記録材を送り出す記録材送り部100Bと、記録材上のトナー画像を記録
材に加熱定着する定着装置100Cを有している。
画像形成部100Aは、像担持体としてドラム型の電子写真感光体(以下、感光ドラムと記す)1を有している。この感光ドラム1は、画像形成装置の筺体を構成する画像形成装置本体(以下、装置本体と記す)Mに回転自在に支持されている。感光ドラム1の外周面の周囲には、その回転方向に沿って順に、帯電ローラ2と、レーザースキャナ3と、現像装置4と、転写ローラ5と、クリーニング装置6が配設されている。
記録材送り部100Bは、送り出しローラ11を有している。この送り出しローラ11は、不図示の搬送駆動モータによって矢印方向に所定のタイミングで回転され、カセット7に積載収納されている記録材Pの搬送経路に沿って順に、搬送ローラ8と、トップセンサ9と、搬送ガイド10と、定着部(定着装置と記す)C、搬送ローラ12と、排出ローラ13と、排出トレイ14が配設されている。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The best mode for carrying out the present invention will be illustratively described in detail below based on the embodiments with reference to the drawings.
[Example 1]
1 is a sectional view of an image forming apparatus according to a first embodiment of the present invention.
(Schematic configuration of image forming apparatus)
This image forming apparatus heats and fixes a toner image on a recording material to the recording material, an image forming portion 100A that forms a toner image on the recording material, a recording material feeding portion 100B that feeds the recording material to the image forming portion 100A. It has a fixing device 100C.
The image forming unit 100A has a drum type electrophotographic photosensitive member (hereinafter referred to as a photosensitive drum) 1 as an image bearing member. The photosensitive drum 1 is rotatably supported by an image forming apparatus main body (hereinafter, referred to as an apparatus main body) M that constitutes a housing of the image forming apparatus. Around the outer peripheral surface of the photosensitive drum 1, a charging roller 2, a laser scanner 3, a developing device 4, a transfer roller 5, and a cleaning device 6 are arranged in this order along the rotation direction.
The recording material feeding unit 100B has a feeding roller 11. The feed roller 11 is rotated at a predetermined timing in the arrow direction by a feed drive motor (not shown), and the feed roller 8 and the top sensor 9 are sequentially arranged along the feed path of the recording materials P stacked and stored in the cassette 7. A transport guide 10, a fixing unit (referred to as a fixing device) C, a transport roller 12, a discharge roller 13, and a discharge tray 14 are provided.

本実施例の画像形成装置は、画像形成部100Aと記録材送り部100Bと定着装置100C等を制御する制御部31有している。制御部31はCPUとROMやRAM等のメモリからなり、メモリには画像形成に必要な各種プログラムが記憶されている。
この制御部31はホストコンピュータ等の外部装置からプリント信号を取り込み、そのプリント信号に基づいて所定の画像形成制御シーケンスを実行する。これにより、ドラムモータが回転駆動され、感光ドラム1は所定の周速度(プロセススピード)で矢印方向に回転する。回転された感光ドラム1表面は、帯電ローラ2によって、トナーと同極性(ここではマイナス極性)の所定の電位に一様に帯電される。この感光ドラム1表面の帯電面に対し、レーザースキャナ3が画像情報に基づいてレーザー光Lを走査し、感光ドラム1表面を露光する。そしてこの露光によって、露光部分の電荷が除去され、感光ドラム1表面に静電潜像が形成される。
The image forming apparatus according to the present exemplary embodiment includes a control unit 31 that controls the image forming unit 100A, the recording material feeding unit 100B, the fixing device 100C, and the like. The control unit 31 is composed of a CPU and a memory such as a ROM and a RAM, and various programs necessary for image formation are stored in the memory.
The control unit 31 takes in a print signal from an external device such as a host computer and executes a predetermined image formation control sequence based on the print signal. As a result, the drum motor is rotationally driven, and the photosensitive drum 1 rotates in the arrow direction at a predetermined peripheral speed (process speed). The surface of the rotated photosensitive drum 1 is uniformly charged by the charging roller 2 to a predetermined potential having the same polarity as the toner (negative polarity here). The laser scanner 3 scans the charged surface of the surface of the photosensitive drum 1 with a laser beam L based on image information to expose the surface of the photosensitive drum 1. By this exposure, the charge of the exposed portion is removed, and an electrostatic latent image is formed on the surface of the photosensitive drum 1.

現像装置4は現像ローラ41と、トナーを収納するトナー容器42等を有している。トナーは不図示のウレタンブレード等の部材により摩擦され、所定の極性に帯電される。本実施例1ではマイナス極性に帯電されたトナーを用いている。この現像装置4は、現像ローラ41に現像バイアス電源(不図示)によりマイナスバイアスが印加されることによって、感光ドラム1表面の静電潜像に、電位差を利用してトナーを付着させ、静電潜像を未定着のトナー画像Tとして現像する。感光ドラム1表面に形成されたトナー画像Tは、トナーと逆極性であるプラスバイアスを転写ローラ5に印加することによって、転写バイアスによる電位差を利用して記録材Pに転写される。
また、記録送り部材Bに設けられている搬送駆動モータが回転駆動され、送り出しローラ11は、カセット7から記録材Pを搬送ローラ8に送り出す。この記録材Pは搬送ローラ8によって搬送され、トップセンサ9を通過して感光ドラム1表面と転写ローラ5の外周面との間の転写ニップ部に搬送される。このとき記録材Pは検出手段としてのトップセンサ9によって記録材の先端位置が検出される。
感光ドラム1表面に形成されたトナー画像Tが転写された記録材Pは、搬送ガイド10に沿って、定着装置100Cに搬送され、この定着装置100Cで記録材P上のトナー画像Tが加熱および加圧されて記録材P上に加熱定着される。
The developing device 4 includes a developing roller 41, a toner container 42 that stores toner, and the like. The toner is rubbed by a member such as a urethane blade (not shown) and charged to a predetermined polarity. In the first embodiment, the toner charged in the negative polarity is used. In the developing device 4, a negative bias is applied to the developing roller 41 by a developing bias power source (not shown), so that toner is attached to the electrostatic latent image on the surface of the photosensitive drum 1 by using a potential difference, and electrostatic charges are generated. The latent image is developed as an unfixed toner image T. The toner image T formed on the surface of the photosensitive drum 1 is transferred onto the recording material P by utilizing a potential difference due to the transfer bias by applying a positive bias having a polarity opposite to that of the toner to the transfer roller 5.
Further, the conveyance drive motor provided on the recording feeding member B is rotationally driven, and the feeding roller 11 feeds the recording material P from the cassette 7 to the feeding roller 8. The recording material P is transported by the transport roller 8, passes through the top sensor 9, and is transported to the transfer nip portion between the surface of the photosensitive drum 1 and the outer peripheral surface of the transfer roller 5. At this time, the leading edge position of the recording material P is detected by the top sensor 9 as a detecting means.
The recording material P on which the toner image T formed on the surface of the photosensitive drum 1 is transferred is conveyed to the fixing device 100C along the conveying guide 10, and the fixing device 100C heats the toner image T on the recording material P. The recording material P is pressurized and heat-fixed.

トナー画像Tが加熱定着された記録材Pは、搬送ローラ12、排出ローラ13の順に搬送されて装置本体M上面の排出トレイ14に排出される。
トナー画像を記録材Pに転写した後の感光ドラム1表面に残留している転写残トナーは、クリーニング装置6のクリーニングブレード61によって除去され、クリーニング装置6内に蓄積される。以上の動作を繰り返すことで順次プリントを行うようになっている。本実施例の画像形成装置はA4サイズの場合、60枚/分のプリント速度でプリントを行うことができる。
The recording material P on which the toner image T has been heated and fixed is conveyed in the order of the conveying roller 12 and the discharging roller 13, and is discharged to the discharging tray 14 on the upper surface of the apparatus main body M.
The transfer residual toner remaining on the surface of the photosensitive drum 1 after the toner image is transferred to the recording material P is removed by the cleaning blade 61 of the cleaning device 6 and accumulated in the cleaning device 6. By repeating the above operation, printing is sequentially performed. In the case of the A4 size image forming apparatus of the present embodiment, it is possible to print at a print speed of 60 sheets / minute.

(定着装置の構成)
図2は、本実施例1に係る画像形成装置の定着装置の横断側面図である。
本実施例1の定着装置100Cは、加熱体としてのセラミックヒータ20によって加熱される筒状の定着フィルム25と、定着フィルム25に接触してニップ部を形成する加圧部材としての加圧ローラ26と、を有する。このニップ部で未定着のトナー像を担持した記録材を搬送しながら加熱し、トナー像を記録材に定着することを基本構成とする。
また、本実施例1の特徴的な構成として、定着フィルム25にバイアスを印加する、バイアス印加装置50を有している。すなわち、定着フィルム25には、トナーと同極性のバイアス、定着フィルム25には、トナーと逆極性のバイアスを印加する。
(Structure of fixing device)
FIG. 2 is a cross-sectional side view of the fixing device of the image forming apparatus according to the first embodiment.
The fixing device 100C of the first embodiment includes a cylindrical fixing film 25 heated by a ceramic heater 20 as a heating body, and a pressure roller 26 as a pressure member that contacts the fixing film 25 to form a nip portion. And have. In this nip portion, the recording material carrying the unfixed toner image is heated while being conveyed to fix the toner image on the recording material.
In addition, as a characteristic configuration of the first embodiment, a bias applying device 50 that applies a bias to the fixing film 25 is included. That is, a bias having the same polarity as the toner is applied to the fixing film 25, and a bias having the opposite polarity to the toner is applied to the fixing film 25.

(ヒータ)
セラミックヒータ20は、窒化アルミニウム、アルミナ等からなる耐熱性のヒータ基板21を有している。このヒータ基板21の表面には、通電により発熱する通電発熱抵抗層としての抵抗体パターン22が、例えば、印刷によってヒータ基板21の長手方向に沿って形成されている。この抵抗体パターン22表面は、保護層としてのガラス層23で被覆されている。また、ヒータ基板21の裏面(ニップ部Nと反対側の面)には、セラミックヒータ20の温度を検知する温度検知部材としてのサーミスタ24が配設されている。フィルムガイド部材29は、セラミックヒータ20を支持する支持部材として作用するとともに、定着フィルム25の回転をガイドするガイド部材としても作用する。フィルムガイド部材29の材料としては、液晶ポリマー、フェノール樹脂、PPS、PEEK等の耐熱性樹脂が用いられている。
(heater)
The ceramic heater 20 has a heat resistant heater substrate 21 made of aluminum nitride, alumina or the like. On the surface of the heater substrate 21, a resistor pattern 22 as an energization heating resistance layer that generates heat when energized is formed, for example, by printing along the longitudinal direction of the heater substrate 21. The surface of the resistor pattern 22 is covered with a glass layer 23 as a protective layer. A thermistor 24 as a temperature detecting member for detecting the temperature of the ceramic heater 20 is provided on the back surface of the heater substrate 21 (the surface opposite to the nip portion N). The film guide member 29 acts as a support member for supporting the ceramic heater 20 and also as a guide member for guiding the rotation of the fixing film 25. As a material of the film guide member 29, a heat resistant resin such as liquid crystal polymer, phenol resin, PPS, PEEK or the like is used.

(加圧ローラ)
加圧ローラ26は、芯軸部261の外周に弾性層262を有し、弾性層262の外周に表層263を有している。加圧ローラ26の外径は約30mmである。芯軸部261には、アルミニウム、鉄などの金属材料が中実もしくは中空で用いられる。実施例1では、中実のアルミニウムを芯金材料として用いている。弾性層262は、断熱性のシリコーンゴムから成り、カーボン等の電気伝導材を添加することで導電性としている。実施例1では弾性層262はカーボンを適量添加し、体積抵抗率を1×10(Ω・cm)程度に調整したシリコーンゴムからなり、その厚みは3mmとしている。
表層263は、PFA、PTFE、FEP等のフッ素樹脂からなる厚さ10〜80umの離型性チューブである。ここで、PFAは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、PTFEはポリテトラフルオロエチレン(4フッ化)、FEPはテトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体(4,6フッ化)の略称である。
実施例1では、加圧ローラ26の表層263の材料は絶縁のフッ素樹脂(厚さ30μmのピュアのPFAチューブ)としている。従って、実施例1の加圧ローラ26の体積抵抗率は1×1014(Ω・cm)以上と高抵抗である。ピュアのフッ素樹脂を用いた理由は、表層263に抵抗を下げるカーボン等を添加すると、表面の平滑性が低下しトナーや紙粉で汚れる現象(コンタミネーション)が発生する場合があるためである。
(Pressure roller)
The pressure roller 26 has an elastic layer 262 on the outer circumference of the core shaft portion 261 and a surface layer 263 on the outer circumference of the elastic layer 262. The outer diameter of the pressure roller 26 is about 30 mm. For the core shaft portion 261, a metal material such as aluminum and iron is used in solid or hollow. In Example 1, solid aluminum is used as the core metal material. The elastic layer 262 is made of a heat insulating silicone rubber, and is made conductive by adding an electrically conductive material such as carbon. In Example 1, the elastic layer 262 is made of silicone rubber in which an appropriate amount of carbon is added and the volume resistivity is adjusted to about 1 × 10 5 (Ω · cm), and the thickness thereof is 3 mm.
The surface layer 263 is a releasable tube having a thickness of 10 to 80 μm and made of a fluororesin such as PFA, PTFE and FEP. Here, PFA is an abbreviation for tetrafluoroethylene / perfluoroalkyl vinyl ether copolymer, PTFE is polytetrafluoroethylene (tetrafluoroethylene), and FEP is an abbreviation for tetrafluoroethylene / hexafluoropropylene copolymer (4,6 fluoro). Is.
In Example 1, the surface layer 263 of the pressure roller 26 is made of insulating fluororesin (pure PFA tube having a thickness of 30 μm). Therefore, the pressure roller 26 of Example 1 has a high volume resistivity of 1 × 10 14 (Ω · cm) or more. The reason for using pure fluororesin is that when carbon or the like which lowers the resistance is added to the surface layer 263, the smoothness of the surface may be deteriorated and a phenomenon (contamination) of contamination with toner or paper dust may occur.

(定着フィルム)
エンドレスベルト状の耐熱性フィルム(定着フィルム)25は、直径30mmの円筒形状である。定着フィルム25は可撓性を有し、半円弧状のフィルムガイド部材29に対してルーズに外嵌されている。定着フィルム25の層構造は、図3の円内に示すように、内側から基層251、弾性層252、表層253が設けられた複層からなる。
基層251の材料として、熱伝導性と耐久性を高めるためにSUS、Ni等の薄肉金属を用いている。また、その他の材料としてポリイミド、ポリアミドイミド、PEEK、PES等の低熱容量の耐熱性樹脂材料を用いることもできる。基層251は熱容量を小さくしてクイックスタート性を満足させると同時に、機械的強度も満足させる必要があるため、厚みは15μm以上50μm以下とすることが望ましい。実施例1の基層251は厚み
35μmの円筒形のステンレス(SUS)素管とした。弾性層252はシリコーンゴムを材料として形成している。この弾性層252を設けることで、トナー画像Tを包み込み、均一に熱を与えることができるようになるため、光沢度が高くてムラのない良質な画像を得ることが可能になる。また、弾性層252はシリコーンゴム単体では熱伝導性が低いため、熱伝導性フィラーを添加する。弾性層252の熱伝導率としては1.2W/mk以上を確保すると良い。
(Fixing film)
The endless belt-shaped heat resistant film (fixing film) 25 has a cylindrical shape with a diameter of 30 mm. The fixing film 25 has flexibility and is loosely fitted onto the semi-circular film guide member 29. The layer structure of the fixing film 25 is composed of multiple layers in which a base layer 251, an elastic layer 252, and a surface layer 253 are provided from the inside as shown in the circle in FIG.
As a material for the base layer 251, a thin metal such as SUS or Ni is used in order to improve thermal conductivity and durability. Further, as another material, a heat resistant resin material having a low heat capacity such as polyimide, polyamideimide, PEEK, PES can be used. The base layer 251 needs to have a small heat capacity to satisfy the quick start property and at the same time satisfy the mechanical strength. Therefore, the thickness is preferably 15 μm or more and 50 μm or less. The base layer 251 of Example 1 was a cylindrical stainless (SUS) tube having a thickness of 35 μm. The elastic layer 252 is made of silicone rubber. By providing this elastic layer 252, it becomes possible to wrap the toner image T and uniformly apply heat, so that it is possible to obtain a high-quality image with high gloss and no unevenness. Further, since the elastic layer 252 has a low thermal conductivity as a simple substance of silicone rubber, a thermally conductive filler is added. The thermal conductivity of the elastic layer 252 is preferably 1.2 W / mk or more.

熱伝導フィラーの候補として、アルミナ、金属ケイ素、炭化ケイ素、酸化亜鉛等が挙げられる。実施例1においては、弾性層252にゴム材であるジメチルポリシロキサン100重量部に対して、熱伝導性フィラーである金属ケイ素を400重量部含有し、その熱伝導率を1.2W/mkとしている。また弾性層252の厚さは210μmとしている。
表層253は離型層として、高い耐摩耗性およびトナーに対する高い離型性が要求される。材料としては先述のPFA、PTFE、FEP等のフッ素樹脂が用いられる。そして、そのフッ素樹脂に有機リン化合物、リチウム塩等のイオン導電剤や五酸化アンチモン、酸化チタン、カーボンブラック、カーボンナノファイバー等の電子導電材を添加して抵抗値を調整する。また、厚さは10μmから50μm程度であることが好ましく、チューブを被覆させたものであっても、表面を塗料でコートしたものであっても良い。
実施例1の表層253は、フッ素樹脂としてPFAを用いている。そのPFAに(CP・BRで表される有機リン化合物である、ヒシコーリンPX−2B(日本化学工業(株)製)を7重量部混合する。また、厚さは15μmでコーティング層とした。
Alumina, metallic silicon, silicon carbide, zinc oxide and the like are listed as candidates for the heat conductive filler. In Example 1, the elastic layer 252 contained 400 parts by weight of metal silicon as a heat conductive filler with respect to 100 parts by weight of dimethylpolysiloxane as a rubber material, and its thermal conductivity was 1.2 W / mk. There is. The thickness of the elastic layer 252 is 210 μm.
As the release layer, the surface layer 253 is required to have high abrasion resistance and high releasability to toner. As the material, the above-mentioned fluororesin such as PFA, PTFE and FEP is used. Then, an organic phosphorus compound, an ion conductive agent such as a lithium salt, or an electronic conductive material such as antimony pentoxide, titanium oxide, carbon black, carbon nanofibers is added to the fluororesin to adjust the resistance value. Further, the thickness is preferably about 10 μm to 50 μm, and the tube may be coated or the surface may be coated with a paint.
The surface layer 253 of Example 1 uses PFA as the fluororesin. 7 parts by weight of Hishicolin PX-2B (manufactured by Nippon Kagaku Kogyo Co., Ltd.), which is an organic phosphorus compound represented by (C 2 H 5 ) 4 P.BR, is mixed with the PFA. The thickness was 15 μm, and the coating layer was formed.

(バイアス印加手段)
続いて、実施例1の特徴的な構成であるバイアス印加装置50について説明する。
定着フィルム25に印加するバイアスは、バイアス電源53から導電ブラシなどの給電手段51を介して、定着フィルム25表面に一部露出させている導電の基層251に印加する。また、加圧ローラ26は芯軸部261から、カーボンチップなどの給電部材55を介して接地している。
実施例1では、定着フィルム25に対して、トナーと同極性のバイアス(負バイアス)と、トナーと逆極性のバイアス(正バイアス)を、切り替えて印加することができる構成となっている。
バイアスの大きさは、正バイアスが+800V、負バイアスが−500Vであり、例えば、トランスと抵抗により構成されるバイアス電源53により、印加される。バイアスの切り替えは、バイアス制御部54によって、リレーなどの手段により行う。
(Bias applying means)
Next, the bias applying device 50 having the characteristic configuration of the first embodiment will be described.
The bias applied to the fixing film 25 is applied from the bias power source 53 to the conductive base layer 251 which is partially exposed on the surface of the fixing film 25, via the power supply means 51 such as a conductive brush. Further, the pressure roller 26 is grounded from the core shaft portion 261 via a power feeding member 55 such as a carbon chip.
In the first exemplary embodiment, a bias having the same polarity as the toner (negative bias) and a bias having the opposite polarity to the toner (positive bias) can be switched and applied to the fixing film 25.
Regarding the magnitude of the bias, the positive bias is + 800V and the negative bias is -500V, and for example, it is applied by the bias power source 53 composed of a transformer and a resistor. The bias is switched by the bias controller 54 by means of a relay or the like.

そして、記録材Pがニップ部Nを通過する時(以降、通紙時と称する)は負バイアス、そして記録材Pがニップ部Nを非通過の時(以降、紙間と称する)は正バイアスを印加している。その目的を以下に示す。
通紙時にトナーと同極性のバイアスを印加する目的は、尾引きの改善である。ここで、尾引きとは、記録材Pが定着ニップを通過する際、記録材Pより噴出した水蒸気によって、トナー画像Tのトナーが記録材Pの搬送方向と逆方向に飛散させられることで画像が乱れるという問題である。定着フィルムにマイナスバイアスを印加することで、未定着のトナー画像Tのトナーを記録材Pに抑えつける電界の力が働くようになるため、上記尾引きの発生を防止することができる。
紙間でトナーと逆極性のバイアスを印加する目的は、静電オフセットの改善である。ここで、静電オフセットとは、ニップ部Nで記録材Pが担持していた未定着のトナー画像Tのトナーが、静電的な力で記録材Pから引きはがされ定着フィルム25に付着し、次の周回で画像として現れる現象のことである。
A negative bias is applied when the recording material P passes through the nip portion N (hereinafter referred to as sheet passing), and a positive bias is applied when the recording material P does not pass through the nip portion N (hereinafter referred to as sheet interval). Is being applied. The purpose is shown below.
The purpose of applying a bias having the same polarity as that of the toner during paper passing is to improve the tailing. Here, the tailing means that when the recording material P passes through the fixing nip, the toner of the toner image T is scattered by the water vapor ejected from the recording material P in the direction opposite to the conveying direction of the recording material P. Is a problem that is disturbed. By applying a negative bias to the fixing film, the force of the electric field for holding the toner of the unfixed toner image T on the recording material P works, so that the occurrence of the tailing can be prevented.
The purpose of applying a bias having a polarity opposite to that of the toner between the sheets is to improve electrostatic offset. Here, the electrostatic offset means that the toner of the unfixed toner image T carried by the recording material P at the nip portion N is peeled off from the recording material P by electrostatic force and adheres to the fixing film 25. However, it is a phenomenon that appears as an image in the next orbit.

この静電オフセットは、記録材Pを大量に通紙した後に発生しやすい現象である。その理由を以下に示す。加圧ローラ26の表層は上述のように1×1014(Ω・cm)以上
と高抵抗である。また、加圧ローラ26の表層263を構成する材料であるPFAは記録材Pとの摺擦でマイナスに帯電しやすい特徴を有する。このため、記録材Pを通紙することで、摺擦により加圧ローラ26の表層263にマイナス電荷が蓄積され、チャージアップしてしまう。記録材Pの通紙量が増加すると、定着フィルム25の表面電位より、加圧ローラ26の表面電位がマイナスに大きくなってしまう現象(電位の逆転)が発生する。その結果、未定着のトナー画像Tのトナーが静電的な力により、記録材Pから引きはがされ定着フィルムに付着することで、上記静電オフセットが発生してしまう。
This electrostatic offset is a phenomenon that tends to occur after a large amount of recording material P is passed. The reason is shown below. The surface layer of the pressure roller 26 has a high resistance of 1 × 10 14 (Ω · cm) or more as described above. Further, PFA, which is a material forming the surface layer 263 of the pressure roller 26, is characterized in that it is easily negatively charged by rubbing against the recording material P. Therefore, when the recording material P is passed, a negative charge is accumulated on the surface layer 263 of the pressure roller 26 due to the rubbing, and the charge up occurs. When the sheet passing amount of the recording material P is increased, the surface potential of the pressure roller 26 becomes negatively larger than the surface potential of the fixing film 25 (reversal of potential). As a result, the toner of the unfixed toner image T is peeled off from the recording material P by the electrostatic force and adheres to the fixing film, so that the electrostatic offset occurs.

上記静電オフセットを改善する手段として、紙間で定着フィルム25に+バイアスを印加して、定着フィルム25の表層253を介して加圧ローラ26の表層263にプラス電荷を付与することが効果的である。理由は、通紙時に付与されたマイナス電荷を、紙間で定着フィルム表層から受けたプラスの電荷でキャンセルすることで、加圧ローラ26の表層263がトナーと同極性にチャージアップすることを防ぐことができるためである。その結果、定着フィルム表面と加圧ローラ表面の間で、未定着のトナー画像Tのトナーを記録材Pに抑えつけるために十分な電界を形成することができ、オフセットは発生しない。
プラス電荷を加圧ローラ表面に付与する手段として、加圧ローラ26の芯軸部261にプラスバイアスを印加することも可能である。しかし、実施例1のように加圧ローラ26の表層263の電気抵抗値が高い場合、より電気抵抗値の低い定着フィルム25の表面を介して電荷を付与する方が、格段に効率が良い。
As a means for improving the electrostatic offset, it is effective to apply a + bias to the fixing film 25 between the sheets to give a positive charge to the surface layer 263 of the pressure roller 26 via the surface layer 253 of the fixing film 25. Is. The reason is that by canceling the negative charge given at the time of sheet passing by the positive charge received from the surface layer of the fixing film between the sheets, the surface layer 263 of the pressure roller 26 is prevented from being charged up to the same polarity as the toner. This is because it is possible. As a result, an electric field sufficient to hold the toner of the unfixed toner image T on the recording material P can be formed between the surface of the fixing film and the surface of the pressure roller, and offset does not occur.
It is also possible to apply a positive bias to the core shaft portion 261 of the pressure roller 26 as a means for applying a positive charge to the surface of the pressure roller. However, when the electric resistance value of the surface layer 263 of the pressure roller 26 is high as in Example 1, it is much more efficient to apply the electric charge through the surface of the fixing film 25 having a lower electric resistance value.

(バイアス切り替えタイミング)
上記のように実施例1の画像形成装置では、定着フィルム25に、通紙時は−500V,紙間では+800Vを印加している。このとき、紙間でのプラスバイアスから通紙時のマイナスバイアスに切り替えるタイミングが重要である。
上述のように、尾引きを抑制するためには、記録材Pの先端が定着ニップに突入する時には、−500Vのバイアスが定着フィルムに印加されていることが望ましい。このため、定着バイアスの切り替えの際に発生する立ち上がりにかかる時間を考慮して、マイナスバイアスに切り替える設定とする必要がある。
なお、定着バイアスの立ち上がりにかかる時間は、高圧回路の時定数、定着フィルムおよび加圧ローラのチャージアップ度合い、周辺環境の水分率(温湿度)などの影響を受ける。一方、静電オフセットを抑制するためには、紙間でプラスバイアスを印加する時間はなるべく長い方が望ましい。
その理由は、上述のように加圧ローラ26表面のマイナス電荷をキャンセルするために、なるべく多くのプラス電荷を付与したいためである。上記尾引きと静電オフセットを抑制する条件を考慮して、記録材Pがニップに突入する所定時間前にマイナスバイアスに切り替えるという制御を行っていた。(以降、tを切り替え時間と称する)そして、従来技術では、紙間長さdに寄らず一定の切り替え時間tを設定していた。
しかし、近年の高速化の流れに伴い、紙間時間dを短くする必要に迫られている。そして、紙間時間dが上記tに比べ十分に大きくない場合、前記静電オフセットと、記録材P先端部における尾引きの問題を両立できないという課題があった。具体的には、紙間が短い場合の連続通紙時に静電オフセットが、紙間が長い場合に先端部尾引きが発生するという問題があった。
(Bias switching timing)
As described above, in the image forming apparatus of the first embodiment, −500 V is applied to the fixing film 25 when the paper is passed and +800 V is applied between the paper. At this time, the timing of switching from the positive bias between sheets to the negative bias during sheet passing is important.
As described above, in order to suppress the trailing, it is desirable that a bias of −500 V is applied to the fixing film when the leading end of the recording material P enters the fixing nip. For this reason, it is necessary to set to switch to the negative bias in consideration of the time required for rising when the fixing bias is switched.
The time required for the fixing bias to rise is affected by the time constant of the high voltage circuit, the degree of charge-up of the fixing film and the pressure roller, the moisture content (temperature and humidity) of the surrounding environment, and the like. On the other hand, in order to suppress the electrostatic offset, it is desirable that the time for applying the positive bias between the sheets is as long as possible.
The reason is that in order to cancel the negative charge on the surface of the pressure roller 26 as described above, it is desired to give as much positive charge as possible. In consideration of the conditions for suppressing the trailing and the electrostatic offset, the control is performed such that the recording material P is switched to the negative bias a predetermined time before entering the nip. (Hereinafter, t will be referred to as a switching time.) In the conventional technique, a constant switching time t is set regardless of the sheet interval length d.
However, with the recent trend toward higher speeds, there is an urgent need to shorten the paper interval time d. Then, when the paper interval time d is not sufficiently larger than the above t, there is a problem that the electrostatic offset and the problem of trailing at the leading end of the recording material P cannot be compatible. Specifically, there is a problem in that electrostatic offset occurs during continuous sheet feeding when the sheet interval is short, and leading end tailing occurs when the sheet interval is long.

そこで、本発明では、バイアス印加装置50は、記録材Pがニップ部Nを通過するニップ通過時には、定着フィルム25にトナーと同極性のバイアスを印加し、記録材Pが前記ニップ部Nを通過していない紙間のニップ非通過時には、定着フィルム25にトナーと逆極性のバイアスを印加する。すなわち、先行の記録材Pがニップ部Nを通過した後、後続の記録材Pがニップ部Nに突入するまでの紙間時間内で、定着フィルム25にトナーと逆極性のバイアスを印加する。
そして、紙間時間内で、トナーと同極性のバイアスに切り替えてから、記録材Pがニッ
プ部Nに突入するまでの時間を切り替え時間tとしたとき、紙間時間の長さに対応する異なる切り替え時間の対応関係を予め記憶しておく。この記憶された紙間時間と切り替え時間の対応関係に基づいて、実際の記録材Pの紙間時間に応じて切り替え時間を変更し、バイアス印加装置50の切り替えタイミングを制御するようになっている。
この紙間時間の長さに対応する異なる切り替え時間は、次のような時間である。
すなわち、記録材Pのニップ通過時に、トナーと同極性のバイアスを印加した際の定着フィルム表面電位をV0とする。また、記録材Pの紙間時間内(ニップ非通過時)の定着フィルム25の表面電位のうち、トナーと逆極性側に最も大きな値となる表面電位をvとする。このとき、定着フィルム25の表面電位が、|v−V0|の大きさに応じて、vからV0に到達するまでに必要な時間であり、先端尾引きが生じない時間である。
Therefore, in the present invention, the bias applying device 50 applies a bias having the same polarity as the toner to the fixing film 25 when the recording material P passes through the nip portion N so that the recording material P passes through the nip portion N. When the nip does not pass between the unfed sheets, a bias having a polarity opposite to that of the toner is applied to the fixing film 25. That is, after the preceding recording material P passes through the nip portion N, a bias having a polarity opposite to that of the toner is applied to the fixing film 25 within the paper interval time until the succeeding recording material P enters the nip portion N.
Then, when the time from when the bias having the same polarity as that of the toner is switched to when the recording material P enters the nip portion N within the paper interval time is a switching time t, a difference corresponding to the length of the paper interval time is obtained. Correspondences of switching times are stored in advance. Based on the stored correspondence relationship between the sheet interval time and the switching time, the switching time is changed according to the actual sheet interval time of the recording material P, and the switching timing of the bias applying device 50 is controlled. ..
The different switching times corresponding to the length of the paper interval time are as follows.
That is, the surface potential of the fixing film when a bias having the same polarity as the toner is applied when the recording material P passes through the nip is set to V0. Further, among the surface potentials of the fixing film 25 within the paper interval time of the recording material P (when the nip is not passed), the surface potential having the largest value on the side opposite to the polarity of the toner is set to v. At this time, it is a time required for the surface potential of the fixing film 25 to reach V0 from v in accordance with the magnitude of | v−V0 |, and is a time at which tip tailing does not occur.

ここで、図4、図5及び図6を用い、比較例1および比較例2の定着バイアス制御について説明を行う。そして、比較例1の定着バイアス制御は切り替え時間tが長く(t1=90msec)、比較例2は切り替え時間tが短い(t2=50msec)場合の制御の例である。
図4は、比較例1の定着バイアス制御に対して、紙間時間dが長い(dl=160msec)場合と、紙間時間dが短い(ds=100msec)場合の定着フィルム表面電位の時間変化を表したグラフである。
また、図5は比較例2の定着バイアス制御に対して、紙間時間dが長い(dl=160msec)場合と紙間時間dが短い(ds=100msec)場合の定着フィルム表面電位の時間変化を表したグラフである。
また、図6は、比較例1および比較例2の画像形成装置において、紙間時間をds=100msecと短く設定し、連続プリントを300枚行った場合における、加圧ローラ表面電位とプリント枚数の関係を表したグラフである。
Here, the fixing bias control of Comparative Example 1 and Comparative Example 2 will be described with reference to FIGS. 4, 5, and 6. The fixing bias control of Comparative Example 1 is an example of control when the switching time t is long (t1 = 90 msec), and Comparative Example 2 is the control when the switching time t is short (t2 = 50 msec).
FIG. 4 shows the time change of the surface potential of the fixing film when the paper interval time d is long (dl = 160 msec) and when the paper interval time d is short (ds = 100 msec), in comparison with the fixing bias control of Comparative Example 1. It is a graph shown.
Further, FIG. 5 shows the time variation of the surface potential of the fixing film when the paper interval time d is long (dl = 160 msec) and when the paper interval time d is short (ds = 100 msec) in comparison with the fixing bias control of Comparative Example 2. It is a graph shown.
Further, FIG. 6 shows the surface potential of the pressure roller and the number of prints in the image forming apparatus of Comparative Example 1 and Comparative Example 2 when the paper interval time is set as short as ds = 100 msec and 300 continuous prints are performed. It is a graph showing a relationship.

比較例1
まず、比較例1について説明する。
比較例1では、紙間時間がdl=160msecの場合、切り替え時間t=90msecに設定するため、図4(1)に示す定着フィルム表面電位のプロファイルとなる。すなわち、比較例1では、タイミング「a−t1」において、定着バイアスを正から負に切り替える。その結果、記録材Pの先端がニップ部Nに突入するタイミング「a」において、定着フィルム表面が−500Vに立ち上がっているため、先端部尾引きは発生しない。
Comparative Example 1
First, Comparative Example 1 will be described.
In Comparative Example 1, when the sheet interval time is dl = 160 msec, the switching time t is set to 90 msec, so that the fixing film surface potential profile shown in FIG. 4A is obtained. That is, in Comparative Example 1, the fixing bias is switched from positive to negative at the timing “a-t1”. As a result, at the timing "a" at which the leading edge of the recording material P enters the nip portion N, the fixing film surface rises to -500 V, so that the trailing edge of the leading edge does not occur.

一方、比較例1では、紙間時間がds=100msecの場合においても、切り替え時間t=90msecに設定するため、図4(2)に示す定着フィルム表面電位のプロファイルとなる。すなわち、比較例1では同様にタイミング「a−t1」において、定着バイアスを正から負に切り替えることになるため、紙間において正バイアスを掛ける時間が短く十分なプラス電荷を付与することができない。その結果、加圧ローラ表面が記録材Pより受ける負の電荷によるチャージアップを防ぐことができない。
図6に、比較例1の画像形成装置にて、紙間時間がds=100msecにて連続プリントを行った場合の、プリント枚数と加圧ローラ表面電位の関係を示す。
通紙開始時には、チャージアップしていなかった加圧ローラ表面電位が、連続100枚程度通紙した頃には−500Vに達し、連続250枚後には−650Vとなる。その結果、定着フィルム表面電位(−500V)よりも負に大きな電位となり、記録材P上の未定着トナーと定着フィルムに引き寄せる方向に電界が発生してしまうため、オフセットが発生してしまう。
On the other hand, in Comparative Example 1, even when the paper interval time is ds = 100 msec, the switching time t = 90 msec is set, and therefore the profile of the fixing film surface potential shown in FIG. 4B is obtained. That is, in Comparative Example 1, the fixing bias is similarly switched from the positive to the negative at the timing “a-t1”, so that the time for applying the positive bias between the sheets is short and a sufficient positive charge cannot be applied. As a result, it is not possible to prevent the charge roller surface from being charged up by the negative charge received from the recording material P.
FIG. 6 shows the relationship between the number of prints and the surface potential of the pressure roller when continuous printing is performed with the paper interval time ds = 100 msec in the image forming apparatus of Comparative Example 1.
At the start of sheet feeding, the surface potential of the pressure roller that has not been charged up reaches −500V when about 100 sheets have been continuously fed, and becomes −650V after 250 sheets have been continuously fed. As a result, the potential becomes negatively larger than the surface potential of the fixing film (−500 V), and an electric field is generated in the direction of attracting the unfixed toner on the recording material P and the fixing film, so that an offset occurs.

比較例2
次に、比較例2について説明する。比較例2では、紙間時間がds=100msecの場合、切り替え時間t=50msecに設定するため、図5(2)に示す定着フィルム表
面電位のプロファイルとなる。
すなわち、比較例2ではタイミング「a−t2」において、定着バイアスを正から負に切り替える。その結果、紙間での正バイアスが制御電位である+800Vまで上がらず+600Vであり、切り替え時間tをt2=50msecと短くしても、後続の記録材Pの先端では−500Vに到達するため先端部の尾引きは発生しない。
また、図6に、比較例2において、連続プリントした場合の加圧ローラ表面電位とプリント枚数の関係を示す。比較例2においては、紙間時間がds=100msecと短い場合においても、紙間において十分な正電荷が加圧ローラ表面に付与されるため、連続250枚プリントを行った場合においても加圧ローラ表面電位が−300Vまでしか到達しない。その結果、オフセットは発生しない。
一方、比較例2において、紙間時間がdl=160msecの場合、切り替え時間t=50msecに設定するため、図5(1)に示す定着フィルム表面電位のプロファイルとなる。この場合、紙間での正バイアスが+800Vまで到達しているため、切り替え時間tをt2と短くした場合、後続の記録材Pの先端部(図中Dの領域)にて−500Vに到達しない。その結果、後続の記録材Pの先端部にて尾引きが発生してしまうという問題があった。
Comparative example 2
Next, Comparative Example 2 will be described. In Comparative Example 2, when the paper interval time is ds = 100 msec, the switching time t is set to 50 msec, so that the fixing film surface potential profile shown in FIG. 5B is obtained.
That is, in Comparative Example 2, the fixing bias is switched from positive to negative at the timing “at2”. As a result, the positive bias between the sheets does not rise to the control potential of +800 V and is +600 V, and even if the switching time t is shortened to t2 = 50 msec, the leading edge of the succeeding recording material P reaches −500 V, so No tailing of the part occurs.
Further, FIG. 6 shows the relationship between the pressure roller surface potential and the number of prints in the case of continuous printing in Comparative Example 2. In Comparative Example 2, even when the paper interval time is as short as ds = 100 msec, a sufficient positive charge is applied to the surface of the pressure roller during the paper interval. Therefore, even when continuous 250 sheets are printed, the pressure roller The surface potential reaches only -300V. As a result, no offset occurs.
On the other hand, in Comparative Example 2, when the paper interval time is dl = 160 msec, the switching time t is set to 50 msec, so that the fixing film surface potential profile shown in FIG. 5A is obtained. In this case, since the positive bias between the sheets reaches + 800V, when the switching time t is shortened to t2, -500V is not reached at the leading edge of the succeeding recording material P (area D in the drawing). .. As a result, there is a problem that trailing occurs at the leading end of the succeeding recording material P.

(実施例1の定着バイアス制御)
本実施例1では、紙間時間dと適切な切り替え時間tとの関係を予め求めて制御テーブルに記憶しておき、この制御テーブルに記憶された紙間時間dと切り替え時間tとの関係に基づいて、実際の紙間時間dから対応する切り替え時間を導出し、前記バイアス印加装置50による切り替えタイミングを設定する。紙間時間dが大きいほど、切り替え時間tが大きくなるよう設定される。
表1は、実施例1における定着バイアスの切り替え時間tを決定するための制御テーブルである。実施例1では、紙間時間dを送り出しローラ11の給紙動作の間隔より推測する。実施例1では、これをすべてのページプリントに対して行う。
(Fixing bias control of Embodiment 1)
In the first embodiment, the relationship between the paper interval time d and the appropriate switching time t is obtained in advance and stored in the control table, and the relationship between the paper interval time d and the switching time t stored in the control table is calculated. Based on this, the corresponding switching time is derived from the actual paper interval time d, and the switching timing by the bias applying device 50 is set. The switching time t is set to increase as the sheet interval time d increases.
Table 1 is a control table for determining the fixing bias switching time t in the first embodiment. In the first embodiment, the sheet interval time d is estimated from the sheet feeding operation interval of the feed roller 11. In the first embodiment, this is done for all page prints.

Figure 2020073975
Figure 2020073975

実施例1の画像形成装置において、紙間時間dをdl=160msec、およびds=100msecに設定した場合の定着フィルムの表面電位と切り替え時間の関係を図7(1)、図7(2)に示す。
また、図7(3)は従来例1および2の画像形成装置において、紙間時間をds=100msecと短く設定し、連続プリントを300枚行った場合における、加圧ローラ表面電位とプリント枚数の関係を表したグラフである。
なお、実施例1においてはdl=160msecとds=100msecの2種類の紙
間時間でプリント動作を行う。前者は、坪量の大きな紙種や表面の粗い紙種であっても定着性能を満足できるように、定着性を重視したモード、後者はプリント速度を重視したモードである。
ここで、実施例1においては、紙間時間dより紙間での定着フィルム表面電位の正バイアス方向の最大値vを予測することができる。紙間時間dが長い場合vは正方向に大きくなり、dが短い場合vは正方向に小さくなる。たとえば、紙間時間d=dl=160msecの場合、v=v=+800Vまで到達する一方、紙間時間d=ds=100msecの場合、v=v=+600Vまでしか到達しない。
7 (1) and 7 (2) show the relationship between the surface potential of the fixing film and the switching time when the paper interval time d is set to dl = 160 msec and ds = 100 msec in the image forming apparatus of the first embodiment. Show.
Further, FIG. 7 (3) shows the pressure roller surface potential and the number of prints in the image forming apparatus of Conventional Examples 1 and 2 when the paper interval time is set as short as ds = 100 msec and 300 continuous prints are performed. It is a graph showing a relationship.
In the first embodiment, the printing operation is performed with two types of paper interval times, dl = 160 msec and ds = 100 msec. The former is a mode that emphasizes the fixability so that the fixing performance can be satisfied even with a paper type having a large basis weight and a paper type with a rough surface, and the latter is a mode that emphasizes the printing speed.
Here, in Example 1, the maximum value v in the positive bias direction of the fixing film surface potential between the sheets can be predicted from the sheet-to-sheet time d. When the paper interval time d is long, v increases in the positive direction, and when d is short, v decreases in the positive direction. For example, when the paper interval time d = dl = 160 msec, v = v 1 = + 800 V is reached, while when the paper interval time d = ds = 100 msec, only v = v 2 = + 600 V is reached.

次に、実施例1の定着フィルムのバイアス制御について説明を行う。
実施例1においては、紙間時間がdl=160msecと長い場合、表1に示すテーブルに従い、t=t1=90msecに設定する。その時の定着フィルム表面電位と時間の関係を図7(1)に示す。
この場合、図7(1)のグラフより、紙間にて定着フィルム25の表面電位が正バイアス方向に最大でv=+800Vまで到達する。このとき後続の記録材Pに対してバイアス切り替え時間をt≧90msecに設定する必要があるが、この実施例1では90msecに設定している。この結果、後続の記録材Pの先端部にて、定着フィルム表面電位が所望の電位(−500V)に到達しているため、先端部尾引きは発生しない。
また、紙間時間がds=100msecと短い場合、表1に示す制御テーブルに従い、切り替え時間tをt2=50msecに設定する。その時の定着フィルム25の表面電位と時間の関係を図7(2)に示し、連続プリントを250枚行った際の加圧ローラ26の表面電位とプリント枚数の関係を図7(3)に示している。
図7(2)のグラフより、紙間にて定着フィルム25の表面電位が正バイアス方向に最大でv=+600Vまでしか到達しない。このため、後続の記録材Pに対するバイアスの切り替え時間を、t=50msecと短い値に設定しても、後続の記録材P先端にて、定着フィルム25の表面電位が所望の電位(V0=−500V)に到達し、先端尾引きは発生しない。
Next, the bias control of the fixing film of Example 1 will be described.
In the first embodiment, when the paper interval time is long as dl = 160 msec, t = t1 = 90 msec is set according to the table shown in Table 1. The relationship between the surface potential of the fixing film and time at that time is shown in FIG. 7 (1).
In this case, according to the graph of FIG. 7A, the surface potential of the fixing film 25 reaches a maximum of v 1 = + 800 V in the positive bias direction between the sheets. At this time, the bias switching time for the subsequent recording material P needs to be set to t 1 ≧ 90 msec, but in the first embodiment, it is set to 90 msec. As a result, since the fixing film surface potential reaches the desired potential (−500 V) at the leading end of the succeeding recording material P, trailing of the leading end does not occur.
When the paper interval time is as short as ds = 100 msec, the switching time t is set to t2 = 50 msec according to the control table shown in Table 1. The relationship between the surface potential of the fixing film 25 and time at that time is shown in FIG. 7 (2), and the relationship between the surface potential of the pressure roller 26 and the number of printed sheets when 250 sheets are continuously printed are shown in FIG. 7 (3). ing.
From the graph of FIG. 7 (2), the surface potential of the fixing film 25 reaches a maximum of v 2 = + 600 V in the positive bias direction between the sheets. Therefore, even if the bias switching time for the subsequent recording material P is set to a short value of t 2 = 50 msec, the surface potential of the fixing film 25 at the leading edge of the subsequent recording material P is the desired potential (V0 = -500V), and no tailing occurs.

また、実施例1においては、紙間時間がds=100msecと短い場合においても、図7(2)に示すように、紙間において十分な正電荷が加圧ローラ26の表面に付与される。その結果、図7(3)に示すように、連続250枚プリントを行った場合においても、加圧ローラ26の表面電位が−300Vまでしか到達せず、オフセットは発生しない。
以上のように、実施例1の定着バイアスの切り替え時間tの制御テーブルを用いれば、様々な紙間時間dにおいて、最適な切り替え時間tを設定することができるため、静電オフセットと先端部尾引きの発生を抑えることができる。
Further, in Example 1, even when the paper interval time is as short as ds = 100 msec, as shown in FIG. 7B, a sufficient positive charge is applied to the surface of the pressure roller 26 during the paper interval. As a result, as shown in FIG. 7C, even when continuous 250 sheets are printed, the surface potential of the pressure roller 26 reaches only −300 V and no offset occurs.
As described above, by using the control table of the switching time t of the fixing bias of the first embodiment, it is possible to set the optimum switching time t at various paper interval times d. Therefore, the electrostatic offset and the tail end tail can be set. The occurrence of pulling can be suppressed.

(実施例1と比較例の実験結果)
実施例1の画像形成装置の作用効果を説明するために、比較例の画像形成装置との比較実験を行った。
実施例1の画像形成装置は、定着バイアスの切り替え時間tを表1に示すテーブルに従い決定する。一方、比較例1、2の画像形成装置は、切り替え時間tを紙間時間dによらず固定値とし、それぞれ比較例1は50msec、比較例2は90msecとした。その他の構成は実施例1と同一であるので説明を省略する。
(Experimental results of Example 1 and Comparative Example)
In order to explain the function and effect of the image forming apparatus of Example 1, a comparative experiment with the image forming apparatus of Comparative Example was conducted.
The image forming apparatus according to the first embodiment determines the fixing bias switching time t according to the table shown in Table 1. On the other hand, in the image forming apparatuses of Comparative Examples 1 and 2, the switching time t was set to a fixed value irrespective of the paper interval time d, that is, Comparative Example 1 was 50 msec and Comparative Example 2 was 90 msec. The other configuration is the same as that of the first embodiment, and thus the description is omitted.

まず、本実験の条件について説明する。
本実験で用いた画像形成装置の記録材の搬送速度は350mm/secである。紙間時間dは、送り出しローラ11の動作間隔を調整し、100msecと160msecの両方で通紙を行った。
定着装置は、定着フィルム25を加圧ローラ26に186.2N(19kgf)で加圧しており、そのニップ幅は9mmである。試験を行った環境は気温23℃、湿度50%で
あり、評価紙は、キヤノン株式会社のCS−680、(A4サイズ、68g/cm)を用いた。この条件で、各画像形成装置において、片面連続通紙モードで500枚通紙し、静電オフセットおよび先端部の尾引のレベルを評価した。
First, the conditions of this experiment will be described.
The conveyance speed of the recording material of the image forming apparatus used in this experiment is 350 mm / sec. Regarding the paper interval time d, the operation interval of the feed roller 11 was adjusted, and the paper was passed at both 100 msec and 160 msec.
In the fixing device, the fixing film 25 is pressed against the pressure roller 26 by 186.2 N (19 kgf), and the nip width thereof is 9 mm. The environment in which the test was conducted was a temperature of 23 ° C. and a humidity of 50%, and the evaluation paper used was Canon Inc.'s CS-680 (A4 size, 68 g / cm 2 ). Under these conditions, each image forming apparatus passed 500 sheets in the single-sided continuous sheet passing mode, and evaluated the electrostatic offset and the trailing level of the leading end.

表2に、実施例1と比較例1、2における先端部尾引きと静電オフセットのレベルを示す。表中の○は先端部尾引き、静電オフセットが発生せず良好であったことを表している。表中の×は、先端部尾引き、全面オフセットが悪いレベルで発生しており実用上問題があることを示している。   Table 2 shows the tip end tailing and electrostatic offset levels in Example 1 and Comparative Examples 1 and 2. In the table, ◯ means that the end tailing and electrostatic offset did not occur, which was good. The symbol x in the table indicates that there is a problem in practical use because the tailing of the tip portion and the entire surface offset occur at a bad level.

Figure 2020073975
Figure 2020073975

表2の結果によれば、実施例1の画像形成装置では、紙間時間が100msec、160msecの何れの場合においても先端部尾引きおよび静電オフセットが発生せず良好な画像が得られた。その理由は、紙間時間dが変わった場合においても、最適な切り替え時間tを設定することができるためである。
一方、比較例1、2の画像形成装置では、問題が発生した。比較例1では、紙間時間dが160msecの場合に先端部尾引きが発生し、比較例2では、紙間時間が100msecの場合に静電オフセットが発生した。
以上のように、実施例1の画像形成装置を用いれば、比較例1、2には無い作用効果、すなわち先端部尾引きおよび静電オフセットの無い良好な画像を得られることが分かる。
なお、実施例1では、加圧ローラ26は芯軸部を介して接地する構成としたが、バイアスを印加する構成としても同様の作用効果を得ることができる。この場合、加圧ローラ26には、トナーと逆極性のバイアスを通紙中、および紙間で印加することが望ましい。
According to the results of Table 2, in the image forming apparatus of Example 1, a good image was obtained without causing the trailing of the leading end portion and the electrostatic offset when the paper interval time was 100 msec or 160 msec. The reason is that the optimum switching time t can be set even when the paper interval time d changes.
On the other hand, the image forming apparatuses of Comparative Examples 1 and 2 had a problem. In Comparative Example 1, the trailing edge of the tip portion occurred when the paper interval time d was 160 msec, and in Comparative Example 2, electrostatic offset occurred when the paper interval time was 100 msec.
As described above, by using the image forming apparatus according to the first embodiment, it is possible to obtain a good image that does not have the effects of the first and second comparative examples, that is, the trailing of the tip portion and the electrostatic offset.
In the first embodiment, the pressure roller 26 is configured to be grounded via the core shaft portion, but the same effect can be obtained even if a bias is applied. In this case, it is desirable to apply a bias having a polarity opposite to that of the toner to the pressure roller 26 during the passage of the sheet and between the sheets.

また、実施例1では、紙間での定着フィルムの電位を紙間長さより推測する構成としたが、定着フィルムの表面電位を直接測定する手段を用いることもできる。この場合、より精度の高い制御が可能になる。
さらに、実施例1では、バイアスを切り替えるバイアス制御部54として、リレー等を用いるケースについて説明したが、ツェナーダイオード等を用いた切り替え手段とすることも可能である。この場合、リレー方式より電圧変化の時定数が大きくなる傾向があるため、本実施例1による作用効果が大きくなる。
また、実施例1では、紙間時間dを送り出しローラ11の動作間隔より推測したが、センサ等を用いて直接検知することも可能である。その場合、トップセンサ9の検知結果を用いることで、紙間時間dを判断する方法が効果的である。
Further, in the first embodiment, the potential of the fixing film between the sheets is estimated from the length of the sheet interval, but a means for directly measuring the surface potential of the fixing film may be used. In this case, more precise control becomes possible.
Further, in the first embodiment, the case in which a relay or the like is used as the bias control unit 54 that switches the bias has been described, but it is also possible to use a switching unit that uses a Zener diode or the like. In this case, the time constant of the voltage change tends to be larger than that of the relay method, so that the action and effect of the first embodiment becomes large.
Further, in the first embodiment, the paper interval time d is estimated from the operation interval of the delivery roller 11, but it is also possible to directly detect it by using a sensor or the like. In that case, it is effective to use the detection result of the top sensor 9 to determine the sheet interval d.

[実施例2]
次に、本願発明の実施例2について説明する。
実施例2と実施例1の違いは、定着バイアスの印加タイミング制御に関する項目のみであり、その他の構成は実施例1と同一であり、同一の構成については、説明を省略するものとする。
実施例2は、多段カセットを使用し複数のカセットを織り交ぜて記録材を給紙するような画像形成装置に適した構成である。この場合、給紙から定着ニップまでの搬送路が給紙口により異なり、給紙タイミングを用いて紙間を予測するよりも、実測した方が定着バイアスの印加タイミング制御を簡便にすることができる。
したがって、実施例2の定着バイアスの印加タイミング制御について、実施例1と異なる点は、紙間時間dを、記録材Pの先端を検出する検出手段としてのトップセンサ9の検知結果から推測している点である。実際の検出結果に対応して制御テーブルについても変更されている。
[Example 2]
Next, a second embodiment of the present invention will be described.
The difference between the second embodiment and the first embodiment is only the items relating to the application timing control of the fixing bias, and the other configurations are the same as those of the first embodiment, and the description of the same configurations will be omitted.
The second embodiment has a configuration suitable for an image forming apparatus that uses a multi-stage cassette and interweaves a plurality of cassettes to feed a recording material. In this case, the conveyance path from the sheet feeding to the fixing nip differs depending on the sheet feeding port, and the actual measurement can simplify the fixing bias application timing control rather than predicting the sheet interval using the sheet feeding timing. ..
Therefore, the difference between the fixing bias application timing control of the second embodiment and that of the first embodiment is that the paper interval time d is estimated from the detection result of the top sensor 9 as the detection unit that detects the leading edge of the recording material P. That is the point. The control table is also changed according to the actual detection result.

実施例2の制御テーブルを表3に示す。
実施例2では、トップセンサ9で先行紙後端から後続紙先端を検知するまでの時間を紙間時間dと定義している。そして、得られた紙間時間dをもとに、表3に従い、実施例2における定着バイアスの切り替え時間tを決定する。実施例2では、これをすべてのページプリントに対して行う。
Table 3 shows the control table of the second embodiment.
In the second embodiment, the time from when the top sensor 9 detects the trailing edge of the preceding sheet to the leading edge of the following sheet is defined as the sheet interval time d. Then, based on the obtained paper interval time d, the switching time t of the fixing bias in the second embodiment is determined according to Table 3. In the second embodiment, this is done for all page prints.

Figure 2020073975


このように、実施例2の画像形成装置を用いれば、紙間時間dに対して、最適な切り替え時間tを設定することができるため、先端尾引きおよび静電オフセットの発生を抑制し、良質な画像を得ることができる。
Figure 2020073975


As described above, when the image forming apparatus according to the second embodiment is used, the optimum switching time t can be set for the paper interval time d, so that the occurrence of the trailing edge and the electrostatic offset can be suppressed, and the image quality can be improved. It is possible to obtain a perfect image.

[実施例3]
次に、本発明の実施例3について説明する。
実施例3と実施例1の違いは、周囲環境の水分量を検出する検出手段として環境湿度を検知する湿度センサThを設けた点と、定着バイアスの印加タイミング制御の制御テーブルを変更した点のみであり、その他の構成は実施例1と同一なので、同一の構成については、説明を省略する。
実施例3では、周囲の環境湿度を検出する湿度センサThを有しており、この湿度センサThの検出結果に応じて、切り替え時間を修正するようになっている。具体的には、定着バイアスの制御テーブルを変更している。
このように変更する理由は、定着フィルム25の表面電位の応答性が、周囲の環境の水分量の影響を受けるからである。より水分率が低い、すなわち低湿環境ほど応答性は低くなり、高湿環境ほど応答性は高くなる。
[Example 3]
Next, a third embodiment of the present invention will be described.
The difference between the third embodiment and the first embodiment is only that a humidity sensor Th that detects the environmental humidity is provided as a detection unit that detects the amount of water in the surrounding environment, and that the control table for the fixing bias application timing control is changed. Since the other configurations are the same as those of the first embodiment, the description of the same configurations will be omitted.
The third embodiment has a humidity sensor Th that detects the ambient environmental humidity, and the switching time is corrected according to the detection result of this humidity sensor Th. Specifically, the fixing bias control table is changed.
The reason for this change is that the responsiveness of the surface potential of the fixing film 25 is affected by the amount of water in the surrounding environment. The lower the moisture content, that is, the lower the humidity environment, the lower the responsiveness, and the higher the humidity environment, the higher the responsiveness.

表4に、本実施例3の定着バイアスの制御テーブルを示している。
本実施例3では、紙間時間dと切り替え時間tとの関係を記憶した制御テーブルを複数
種類設けている。具体的には、「環境湿度A:25%未満」、「環境湿度B:25%以上60%未満」、「環境湿度C:60%以上」の複数種類3つに分けている。そして、湿度センサThの検出結果に基づいて、制御に使用する制御テーブルを変更する。
Table 4 shows a fixing bias control table according to the third embodiment.
In the third embodiment, a plurality of types of control tables that store the relationship between the paper interval time d and the switching time t are provided. Specifically, it is divided into three types of "environmental humidity A: less than 25%", "environmental humidity B: 25% or more and less than 60%", and "environmental humidity C: 60% or more". Then, the control table used for control is changed based on the detection result of the humidity sensor Th.

Figure 2020073975
Figure 2020073975

このように、実施例3の画像形成装置を用いれば、環境湿度に応じて、最適な切り替え
時間tを設定することができるため、先端尾引きおよび静電オフセットの発生を抑制し、良質な画像を得ることができる。
なお、実施例3では、周辺の水分率を検出する手段として環境湿度を用いたが、水分率を直接検出する手段を用いることも可能である。また、一般的に使用されるオフィス等の環境においては、周囲環境温度と周囲の水分率の間には相関があるため、周囲環境温度を検出する検出手段としての温度センサの検知結果から周囲の水分率を推測して制御に反映させることも可能である。
As described above, when the image forming apparatus according to the third embodiment is used, the optimum switching time t can be set according to the environmental humidity, so that the generation of the trailing edge and the electrostatic offset can be suppressed, and a high-quality image can be obtained. Can be obtained.
In the third embodiment, the ambient humidity is used as the means for detecting the moisture content in the surroundings, but it is also possible to use the means for directly detecting the moisture content. In addition, in an environment such as an office that is generally used, there is a correlation between the ambient temperature and the moisture content of the ambient, and therefore the ambient temperature is detected from the detection result of the temperature sensor as a detection unit that detects the ambient temperature. It is also possible to estimate the water content and reflect it in the control.

100C 定着装置
20 セラミックヒータ(加熱体)
25 定着フィルム
26 加圧ローラ(加圧部材)
50 バイアス印加装置(バイアス印加手段)
N ニップ部
P 記録材
T トナー画像
Th 湿度センサ(検出手段)
d 紙間時間
t 切り替え時間
v 定着フィルムの表面電位の最大値(ニップ非通過時)
V0 定着フィルムの表面電位(ニップ通過時)
100C Fixing device 20 Ceramic heater (heating body)
25 fixing film 26 pressure roller (pressure member)
50 Bias applying device (bias applying means)
N Nip portion P Recording material T Toner image Th Humidity sensor (detection means)
d Paper interval time t Switching time v Maximum value of surface potential of fixing film (when nip is not passed)
V0 Surface potential of fixing film (when passing through nip)

上記目的を達成するために、本発明の画像形成装置は、
記録材にトナー像を形成する画像形成部と、
筒状の定着フィルムと、前記定着フィルムの外面に接触し前記定着フィルムとの間にニップ部を形成するローラと、を有し、前記ニップ部でトナー像が形成された記録材を挟持搬送しつつトナー像を記録材に定着する定着部と、
前記定着フィルム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機能と、前記定着フィルム又は前記ローラにトナーの帯電極性に対して逆極性のバイアス電圧を印加して前記ローラの表面にトナーの帯電極性と逆極性の電荷を付与する機能と、を有するバイアス印加手段と、
を有し、
複数枚の記録材に連続してトナー像を形成する時の前記ニップ部が先行する記録材と後続の記録材の紙間となっている紙間時間が第1の時間である第1のプリントモードと、前記紙間時間が前記第1の時間よりも短い第2のプリントモードを設定可能であり、
記録材が前記ニップ部を通過するニップ通過時、前記バイアス印加手段が前記定着フィルムに前記同極性のバイアス電圧を印加し、前記ニップ部が紙間となっている時、前記バイアス印加手段が前記逆極性のバイアス電圧を印加する画像形成装置において、
前記ニップ部が紙間となっている期間で前記バイアス印加手段が前記逆極性のバイアス電圧を印加する状態から前記同極性のバイアス電圧を印加する状態に切り替わるタイミングから、後続の記録材が前記ニップ部に進入するタイミングまで、の切り替え時間が、前記第1のプリントモードで画像形成する時よりも前記第2のプリントモードで画像形成する時のほうが短く設定されていることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the image forming apparatus of the present invention,
An image forming unit for forming a toner image on the recording material,
It has a cylindrical fixing film and a roller that contacts the outer surface of the fixing film and forms a nip portion between the fixing film, and nip and convey the recording material on which the toner image is formed at the nip portion. While fixing the toner image on the recording material,
A function of applying a bias voltage having the same polarity as the toner charging polarity to the fixing film, and a function of applying a bias voltage having a polarity opposite to the toner charging polarity to the fixing film or the roller to apply the toner to the surface of the roller. A bias applying unit having a function of applying an electric charge having a polarity opposite to the charging polarity;
Have
A first print in which a paper interval time is a first time between the preceding recording material and the succeeding recording material in the nip portion when a toner image is continuously formed on a plurality of recording materials It is possible to set a mode and a second print mode in which the paper interval time is shorter than the first time,
When the recording material passes through the nip portion, the bias applying means applies the bias voltage of the same polarity to the fixing film when the recording material passes through the nip portion, and when the nip portion is a sheet interval, the bias applying means applies the bias voltage to the fixing film. In an image forming apparatus that applies a bias voltage of reverse polarity,
From the timing when the bias applying unit switches from the state in which the bias voltage of the opposite polarity is applied to the state in which the bias voltage of the same polarity is applied during the period when the nip portion is in the space between sheets, the succeeding recording material is the nip. It is characterized in that the switching time until the timing to enter the set is set shorter when the image is formed in the second print mode than when the image is formed in the first print mode.

Claims (11)

加熱体により加熱される筒状の定着フィルムと、該定着フィルムに接触してニップ部を形成する加圧部材と、を有し、前記ニップ部で未定着のトナー像を担持した記録材を搬送しながら加熱しトナー像を記録材に定着する構成で、
前記定着フィルムに前記トナーと同極性のバイアス、前記定着フィルム又は前記加圧部材にトナーと逆極性のバイアスを印加するバイアス印加手段を有し、
該バイアス印加手段は、記録材が前記ニップ部を通過するニップ通過時には、前記定着フィルムにトナーと同極性のバイアスを印加し、先行の記録材が前記ニップ部を通過した後、後続の記録材がニップ部に突入するまでの紙間時間内で、前記定着フィルムに前記トナーと逆極性のバイアスを印加する定着装置において、
前記紙間時間内で、トナーと同極性のバイアスに切り替えてから、記録材がニップ部に突入するまでの時間を切り替え時間としたとき、
前記紙間時間の長さに対応する異なる切り替え時間を予め記憶しておき、
記憶された紙間時間と切り替え時間の対応関係に基づいて、実際の記録材の紙間時間に応じて切り替え時間を変更し、前記バイアス印加手段の切り替えタイミングを制御することを特徴とする定着装置。
A recording material having a cylindrical fixing film heated by a heating body and a pressing member that contacts the fixing film to form a nip portion, and conveys a recording material carrying an unfixed toner image in the nip portion. While heating, the toner image is fixed on the recording material.
A bias applying unit that applies a bias having the same polarity as the toner to the fixing film and a bias having the opposite polarity to the toner to the fixing film or the pressure member,
The bias applying unit applies a bias having the same polarity as the toner to the fixing film when the recording material passes through the nip portion, and the preceding recording material passes through the nip portion, and then the succeeding recording material. In a fixing device that applies a bias having a polarity opposite to that of the toner to the fixing film within a paper interval time until the toner rushes into the nip portion,
When the switching time is defined as the time from the switching to the bias having the same polarity as the toner until the recording material enters the nip portion within the paper interval time,
Pre-store different switching times corresponding to the length of the paper interval time,
The fixing device is characterized in that the switching time is changed according to the actual paper interval time of the recording material based on the stored correspondence relationship between the paper interval time and the switch time, and the switching timing of the bias applying means is controlled. ..
紙間時間が大きいほど、切り替え時間が大きくなるよう設定することを特徴とする請求項1に記載の定着装置。   The fixing device according to claim 1, wherein the fixing time is set to increase as the sheet interval time increases. 前記紙間時間の長さに対応して予め記憶されている切り替え時間は、
前記記録材のニップ通過時にトナーと同極性のバイアスを印加した際の定着フィルム表面電位をV0とし、前記記録材のニップ非通過時の定着フィルムの表面電位のうちトナーと逆極性側に最も大きな値となる表面電位をvとした時に、定着フィルムの表面電位が、|v−V0|の大きさに応じて、vからV0に到達するまでに必要な時間である請求項1又は2に記載の定着装置。
The switching time stored in advance corresponding to the length of the paper interval time is
The surface potential of the fixing film when a bias of the same polarity as that of the toner is applied when the recording material passes through the nip is V0, and the surface potential of the fixing film when the recording material does not pass through the nip is the largest on the side opposite to the polarity of the toner. The surface potential of the fixing film is the time required for the surface potential of the fixing film to reach V0 from V depending on the magnitude of | v−V0 | Fixing device.
|v−V0|の値が大きいほど、切り替え時間を大きく設定することを特徴とする請求項3に記載の定着装置。   The fixing device according to claim 3, wherein the larger the value of | v−V0 |, the larger the switching time is set. 記録材の先端位置を検出する検出手段を有し、該検出手段による検出結果から、紙間時間を求める請求項3又は4に記載の定着装置。   5. The fixing device according to claim 3, further comprising a detection unit that detects a leading end position of the recording material, and obtains the sheet interval time from the detection result of the detection unit. 前記定着フィルムの厚さ方向の電気抵抗値は、前記加圧部材の厚さ方向の電気抵抗値より小さく、前記記録材のニップ非通過時においては、前記定着フィルムを介して、加圧部材の表面にトナーと逆極性の電荷を与えることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の定着装置。   The electric resistance value in the thickness direction of the fixing film is smaller than the electric resistance value in the thickness direction of the pressing member, and when the recording material does not pass through the nip, the fixing member is pressed through the fixing film. The fixing device according to any one of claims 1 to 5, wherein a charge having a polarity opposite to that of the toner is applied to the surface. 周囲環境の水分量を検出する検出手段を有し、
該検出手段の検出結果に応じて、前記切り替え時間を修正する請求項1乃至6のいずれか1項に記載の定着装置。
Has a detection means for detecting the amount of water in the surrounding environment,
The fixing device according to claim 1, wherein the switching time is corrected according to the detection result of the detection unit.
前記紙間時間と切り替え時間との対応関係を記憶した制御テーブルを周囲環境の水分量に応じて複数種類設け、前記検出手段の検出結果に基づいて制御テーブルを変更する請求項7に記載の定着装置。   The fixing according to claim 7, wherein a plurality of types of control tables that store the correspondence relationship between the paper interval time and the switching time are provided according to the amount of moisture in the surrounding environment, and the control table is changed based on the detection result of the detection means. apparatus. 検出手段は周囲環境の湿度を検出する湿度センサである請求項7に記載の定着装置。   The fixing device according to claim 7, wherein the detection unit is a humidity sensor that detects the humidity of the surrounding environment. 検出手段は、周囲環境の水分率と相関がある周囲環境の温度を検出する温度センサであ
る請求項7に記載の定着装置。
The fixing device according to claim 7, wherein the detection unit is a temperature sensor that detects the temperature of the surrounding environment that has a correlation with the moisture content of the surrounding environment.
記録材に未定着のトナー像を形成する画像形成部と、該画像形成部にて形成された記録材の未定着のトナー像を定着するための定着装置と、を備えた画像形成装置であって、
前記定着装置は、請求項1乃至10のいずれか1項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。
An image forming apparatus including: an image forming unit that forms an unfixed toner image on a recording material; and a fixing device that fixes the unfixed toner image of the recording material formed by the image forming unit. hand,
The image forming apparatus, wherein the fixing device is the fixing device according to any one of claims 1 to 10.
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