JP3990957B2

JP3990957B2 - 加熱定着装置

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Publication number: JP3990957B2
Application number: JP2002248307A
Authority: JP
Inventors: 悟伊澤; 浩人長谷川; 昭人金森
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2002-08-28
Filing date: 2002-08-28
Publication date: 2007-10-17
Anticipated expiration: 2022-08-28
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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、電子写真方式・静電記録方式等の作像プロセスを採用した画像形成装置において、作像プロセス部で記録材（転写材・印字用紙・感光紙・静電記録紙等）に転写方式あるいは直接方式で形成担持させた目的の画像情報の未定着トナー像を固着像として熱定着処理する加熱定着装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電子写真方式、静電記録方式等を採用する画像形成装置に具備される定着装置においては、未定着トナー像を担持した記録材を、互いに圧接して回転する定着ローラと加圧ローラとで形成されるニップ部（定着ニップ部）を通過させることにより記録材上に永久画像として定着させる、いわゆる加熱定着装置が広く用いられている。
【０００３】
１）熱ローラ方式の加熱定着装置
従来の加熱定着装置の１例を図１０に示す。本例の加熱定着装置は熱ローラ方式の装置である。
【０００４】
図１０において、４０は定着部材（加熱手段）としての定着ローラであり、機械的強度を満足するように厚み０．５ｍｍ〜４ｍｍ程度のアルミの中空芯金４２の内部にハロゲンランプ４１が配設されており、不図示の電源からの通電により中空芯金４２内部から記録材Ｐ上のトナーを融解させるのに十分な加熱を行なう。
【０００５】
また記録材Ｐ上のトナーをオフセットすることなく、記録材上に定着するために中空芯金４２の外側には離型性に優れた性能を示すポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、パーフルオロアルコキシテトラフルオロエチレン共重合体（ＰＦＡ）などの離型性層４３が形成されている。離型性層４３はチューブ状に形成されていたり、あるいは静電スプレー、ディッピング塗工等により形成されている。
【０００６】
また、記録材の搬送によって定着ローラ表面がチャージアップすることで発生するオフセットを防止するため、離型性層にカーボンブラック等の導電部材を混入しているものもある。
【０００７】
さらに定着ローラ４０の中空芯金４２は電気的にアース接続、もしくはダイオード素子を介して接地されていたり、不図示のバイアス印加手段によって、バイアス印加されており、定着ローラ表面がチャージアップしてオフセット画像が発生するのを防止している。
【０００８】
また、定着ローラ４０の表面にはサーミスタ４４が接触しており、定着ローラ表面の温度を検知し、適度な温度で記録材上のトナー像を加熱するようにハロゲンランプ４１への給電をｏｎ／ｏｆｆ制御する。
【０００９】
一方、５０は上記定着ローラ４０とローラ長手方向両端部において不図示の加圧バネにより圧接して記録材を挟持搬送する、加圧部材としての加圧ローラである。
【００１０】
加圧ローラ５０は芯金５１の外部にシリコンゴムを成型した弾性層あるいはシリコンゴムを発泡して成るスポンジ弾性層５２、さらにその外層に定着ローラと同様のＰＴＦＥあるいはＰＦＡ、ＦＥＰ等の離型性層５３をチューブ状に、あるいはコーティング塗工して形成して成る。
【００１１】
よって加圧ローラ５０の弾性により両ローラ４０・５０間に十分なニップ幅を形成することができる。このニップ部Ｎに挟持搬送される記録材Ｐ上のトナー像を定着ローラ４０からの加熱により定着することができる。
【００１２】
２）フィルム加熱方式の加熱定着装置
また、特にスタンバイ時に加熱定着装置に電力を供給せず、消費電力を極力低く抑えた方法、詳しくはヒータ部と加圧ローラの間に薄肉のフィルムを介して記録材上のトナー像を定着するフィルム加熱方式による加熱定着方法の１例が特開昭６３−３１３１８２号公報・特開平２−１５７８７８号公報・特開平４−４４０７５号公報・特開平４−２０４９８０公報等に提案されている。
【００１３】
図１１にフィルム加熱方式の加熱定着装置の１例の概略構成を示した。すなわち図１１において、定着部材６０は、耐熱性のあるステイホルダー（支持体）６２に固定支持させた加熱部材（加熱体、以下ヒータと記す）６１と、該ホルダー６２にルーズに外嵌させた耐熱性の薄肉フィルム（以下、定着フィルムと記す）６３等から構成されており、所定のニップ幅のニップ部（定着ニップ部）Ｎを形成するため、不図示の加圧手段により加圧部材としての弾性加圧ローラ５０との間に所定の加圧力を付与させてある。
【００１４】
ヒータ６１はアルミナ等のセラミック基板に通電発熱抵抗層およびガラス層、ポリイミド層等の保護層を形成して構成されており、通電発熱抵抗層に対する通電により加熱され、ヒータ６１の背面に配置した温度検知手段６４を含む温調系により所定の温度に温調される。
【００１５】
定着フィルム６３は不図示の駆動手段あるいは加圧ローラ５０の回転力により、定着ニップ部Ｎにおいてヒータ６１面に密着・摺動しつつ矢印の方向に搬送移動される、円筒状あるいはエンドレスベルト状、もしくはロール巻きの有端ウエブ状の部材である。
【００１６】
ヒータ６１を所定の温度に加熱・温調させ、定着フィルム６３を矢印の方向に搬送移動させた状態において、定着ニップ部Ｎの定着フィルム６３と加圧ローラ５０との間に被加熱材としての未定着トナー像を形成担持させた記録材Ｐを導入すると、記録材Ｐは定着フィルム６３の面に密着して該定着フィルム６３と一緒に定着ニップ部Ｎを挟持搬送される。この定着ニップ部Ｎにおいて、記録材・トナー像がヒータ６１により定着フィルム６３を介して加熱されて記録材Ｐ上のトナー像が加熱定着される。定着ニップ部Ｎを通った記録材部分は定着フィルム６３の面から剥離して搬送される。
【００１７】
定着フィルム６３は、定着ニップ部Ｎにおいてヒータ６１の熱を効率よく被加熱材としての記録材Ｐに与えるため、厚みは２０〜７０μｍとかなり薄くしている。定着フィルム６３は図１２に示すようにフィルム基層６３ａ、導電性プライマ層６３ｂ、離型性層６３ｃの３層構成で構成されており、フィルム基層６３ａ側がヒータ側であり、離型性層６３ｃが加圧ローラ５０側である。
【００１８】
フィルム基層６３ａは絶縁性の高いポリイミド、ポリアミドイミド、ＰＥＥＫ等の樹脂フィルムあるいは、薄肉のＳＵＳ、Ｎｉ等の金属製フィルムであり、耐熱性、高弾性を有しており、可撓性のある厚み１５〜６０μｍ程度で形成されている。また、フィルム基層６３ａにより定着フィルム６３全体の引裂強度等の機械的強度を保っている。
【００１９】
導電性プライマ層６３ｂは厚み２〜６μｍ程度の薄い層で形成されており、定着フィルム全体のチャージアップを防止するため、電気的にアースに接続されているかもしくはダイオード接続やバイアス印加手段と接続されている。
【００２０】
離型性層６３ｃは定着フィルム６３に対するトナーオフセット防止層であり、離型性の良好なＰＦＡ、ＰＴＦＥ、ＦＥＰ等のフッ素樹脂を厚み５〜１０μｍ程度に被覆して形成してある。また、上記の定着ローラ４０（図１０）と同様に定着フィルム６３表面のチャージアップを軽減し、静電オフセットを防止するため、離型性層６３ｃ中には比抵抗が１０³Ωｃｍ〜１０⁶Ωｃｍ程度のカーボンブラック等の導電部材が混入されている。
【００２１】
また、加圧部材５０は上述した定着ローラ方式の加熱定着装置の加圧ローラ５０と同様の構成をしている。
【００２２】
以上、フィルム加熱方式の加熱定着装置では、スタンバイ中にヒータ６１への通電を行わず、画像形成装置がプリント信号を受信してから記録材Ｐが定着ニップ部Ｎに到達するまでの間に急速にヒータ６１への通電により定着可能な温度まで加熱することで、記録材Ｐ上の未定着トナー像を加熱定着することが可能であり、省エネを満足する加熱定着手段である。
【００２３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら昨今では、記録材として使用される種類も多くなり、厚み、表面性、記録材の抵抗等、多種多様になってきている。これにより、画像形成プロセスの加熱定着装置における加熱定着工程においても様々な画像問題が発生しており、様々な構成で回避してきた。
【００２４】
例えば上記従来例の加熱定着装置において、定着ニップ部に記録材が突入する際、記録材上の未定着トナー像が記録材搬送方向と反対方向に飛び散る現象（以下、定着尾引きと記す）が発生することがある。該定着尾引きの発生メカニズムを図１３を用いて説明する。図１３において該定着尾引きは記録材Ｐに含有する水分が、定着ニップ部Ｎで急激に加熱されることで水蒸気となり、発生した水蒸気の勢い８０によって定着ニップ突入前の記録材Ｐ上の未定着トナー画像のトナーＴが記録材搬送方向と反対の方向に吹き飛ばされることによって発生し、特に高湿環境で記録材Ｐの含水率が高く、画像パターンが横ラインの画像でライン幅が太く、未定着トナー画像のトナー載り量が多い状態のときに発生しやすい不良画像である。また、該定着尾引きは画像形成装置の高速化に伴って記録材Ｐから発生する水蒸気の勢い８０が強くなり、程度が悪化することがわかっている。
【００２５】
上記定着尾引きを改善するための一例を以下に示す。すなわち、図１０および図１１に示すように定着部材４０あるいは６０と加圧部材としての加圧ローラ５０によって形成される定着ニップ部Ｎよりも記録材搬送方向下流側には、排紙ゴムローラ７１および排紙コロ７２が対に構成されており、定着ニップ部Ｎから排出した記録材Ｐを挟持搬送している。また、排紙ゴムローラ７１は導電性ゴム部材から成り、該排紙ゴムローラ７１は電気的に接地状態としてある。あるいは接地状態のブラシ状の導電性部材等を定着ニップ部Ｎよりも記録材搬送方向下流側に、記録材Ｐが搬送中に接触して搬送されるように配置する。また、上記従来例において、定着ローラ４０の中空芯金４２や定着フィルム６３の導電性プライマ層６３ｂには未定着トナー画像と同極性のバイアスが不図示のバイアス印加手段によって印加されている。
【００２６】
これにより、記録材Ｐが定着ニップ部Ｎを通過し、導電性排紙ゴムローラ７１と接触することで、記録材を介して電流経路が形成され、定着ローラ４０あるいは定着フィルム６３と記録材Ｐの間で電圧降下が生じ、これによって発生する電界が未定着トナー画像の記録材Ｐへの保持力を高めることで定着尾引きを防止している。
【００２７】
しかしながら、上記定着尾引きが発生しやすい画像形成装置が高速化された場合においては、上記定着尾引きを防止するためには、定着ローラ４０あるいは定着フィルム６３と記録材Ｐの間で発生する電圧降下を大きくする必要があり、定着ローラ４０の中空芯金４２あるいは定着フィルム６３の導電性プライマ層６３ｂへ印加するバイアス値を大きく設定し、記録材Ｐを介して形成された電流経路に多くの電流を流す必要があった。
【００２８】
しかし、上記のように記録材Ｐを介して定着ローラ４０の中空芯金４２あるいは定着フィルム６３の導電性プライマ層６３ｂと導電性排紙ゴムローラ７１間で記録材Ｐを介して電流経路を形成する構成の場合、電流経路に過電流が流れると、定着ニップ直後のトナーに対して帯電極性と逆極性の電荷が注入されることとなり、トナーの極性が反転してしまうため定着ローラ４０あるいは定着フィルム６３へ付着しやすい状態となり、トナー汚染を発生させる原因となってしまっていた。
【００２９】
定着ローラ４０や定着フィルム６３の表面に特にクリーニング手段を具備しない低コストの加熱定着装置の場合、大量の記録材を加熱定着することで、徐々に定着ローラ４０あるいは定着フィルム６３あるいはこれらに当接される加圧ローラ５０にトナー汚染が蓄積され、蓄積されたトナーが時折記録材上に吐き出され（以下、ブロッブスと記す）、不良画像を発生することがあった。
【００３０】
そこで本発明の目的は、上記のような加熱定着装置において、定着尾引きを改善し、かつ定着部材表面に付着するトナーの量を軽減し、ブロッブス等の不良画像が発生しない加熱定着装置を提供することである。
【００３１】
【課題を解決するための手段】
本発明は下記の構成を特徴とする加熱定着装置である。
【００３２】
（１）記録材上に担持された未定着トナー像と接触する定着部材と、前記定着部材に圧接して、前記未定着トナー像が形成された記録材を挟持搬送するための定着ニップ部を形成する加圧部材と、前記定着ニップ部よりも記録材搬送方向下流側で記録材に接触する導電部材と、前記導電部材と前記定着部材の少なくとも一方に電圧を印加する印加手段と、を有し、前記印加手段によって電圧が印加されていることにより前記導電部材と前記定着部材の両方に記録材が接触している時に記録材を介して前記導電部材と前記定着部材との間に電流経路が形成され未定着トナー像を記録材に引き付けている加熱定着装置において、
複数枚の記録材を連続プリントする場合、連続プリント枚数が増加するに連れて生じる前記定着ニップ部と前記導電部材の間の記録材の抵抗値の低下に応じて前記印加手段は印加する電圧を徐々に下げることを特徴とする加熱定着装置。
【００３３】
（２）前記印加手段は、先行の記録材と後続の記録材との間の記録材間の、前記定着部材と前記加圧部材が記録材を介さずに直接接触する期間は、前記電圧をＯＦＦすることを特徴とする（１）に記載の加熱定着装置。
【００３４】
（３）前記印加手段は、前記定着部材にトナーの帯電極性と同極性の電圧を印加しており、記録材先端が前記導電部材に接触する前の前記定着部材と前記加圧部材の電位差が、記録材が前記導電部材に接触して前記電流経路が形成されている時の前記定着部材と前記加圧部材の電位差より大きいことを特徴とする請求項１又は２に記載の加熱定着装置。
【００３６】
（４）使用環境の温度あるいは湿度の少なくとも一方を検知する環境検知手段を有しており、前記印加手段は、前記環境検知手段の検知結果に応じて、前記電圧を設定することを特徴とする（１）から（３）のいずれか１項に記載の加熱定着装置。
【００３７】
（５）前記印加手段は、記録材の搬送速度に応じて前記電圧を設定することを特徴とする（１）から（４）のいずれか１項に記載の加熱定着装置。
【００３８】
（６）前記印加手段は、記録材の搬送速度が遅い場合は記録材の搬送速度が速い場合よりも前記電圧を小さく設定し、かつ記録材の抵抗値の低下に応じて徐々に低く設定される前記電圧の低下量を、搬送速度が速い場合よりも遅い場合を少なく設定することを特徴とする（１）から（５）のいずれか１項に記載の加熱定着装置。
（７）前記定着部材は加熱部材と、前記加熱部材と接触しつつ回転する定着フィルムを有し、前記定着フィルムを介して前記加熱部材と前記加圧部材で前記定着ニップ部を形成することを特徴とする（１）から（６）のいずれか１項に記載の加熱定着装置。
【００３９】
〈作用〉
複数枚の記録材を連続プリントする場合、連続プリント枚数が増加するに連れて生じる定着ニップ部と導電部材の間の記録材の抵抗値の低下に応じて印加手段は印加する電圧を徐々に下げる構成により、定着ニップ部に水蒸気が充満して記録材の抵抗値が下がっても定着部材へのトナー付着を抑えることができる。
【００４０】
【発明の実施の形態】
〈第１の実施例〉
（１）画像形成装置例
図１は本実施例における画像形成装置の構成略図である。本例の画像形成装置は電子写真プロセス利用のレーザプリンタである。
【００４１】
１は感光ドラムであり、ＯＰＣ、アモルファスＳｅ、アモルファスＳｉ等の感光材料がアルミニウムやニッケルなどのシリンダ状の基盤上に形成されている。
【００４２】
感光ドラム１は矢印の方向に回転駆動され、まず、その表面は帯電装置としての帯電ローラ２によって一様帯電される。
【００４３】
次に、その回転感光ドラム１の一様帯電面に対してレーザスキャナユニット３によりレーザビーム走査露光Ｌが施こされて画像情報の静電潜像が形成される。感光ドラム１に対するレーザビーム走査露光Ｌは画像情報に応じてＯＮ／ＯＦＦ制御されたレーザビームがレーザスキャナユニット３内で回転するポリゴンミラーにより反射されてなされる。
【００４４】
この静電潜像は、現像装置４で現像、可視化される。現像方法としては、ジャンピング現像法、２成分現像法、ＦＥＥＤ現像法などが用いられ、イメージ露光と反転現像とを組み合わせて用いられることが多い。
【００４５】
可視化されたトナー像は、転写装置としての転写ローラ５により、不図示の給紙機構部から所定のタイミングで搬送された記録材Ｐ上に感光ドラム１上より転写される。ここで感光ドラム１上のトナー像の画像形成位置と記録材の先端の書き出し位置が合致するようにトップセンサ８にて記録材Ｐの先端を検知し、タイミングを合わせている。所定のタイミングで搬送された記録材Ｐは感光ドラム１と転写ローラ５に一定の加圧力で挟持搬送される。
【００４６】
このトナー像が転写された記録材Ｐは加熱定着装置６へと搬送され、画像定着される。
【００４７】
一方、感光ドラム１上に残存する転写残りの残留トナーは、クリーニング装置７により感光ドラム１表面より除去される。
【００４８】
（２）加熱定着装置６
図２は加熱定着装置６の概略構成模型図である。本例の加熱定着装置６は、特開平４−４４０７５〜４４０８３、４−２０４９８０〜２０４９８４号公報等に開示の、移動部材として円筒状（エンドレスベルト状）・可撓性の定着フィルムを用いた、フィルム加熱方式、加圧用回転体駆動方式（テンションレスタイプ）の加熱装置である。
【００４９】
１）装置６の全体的構成
１０は定着部材（定着ユニット、定着フィルムアセンブリ）、２０は加圧部材としての弾性加圧ローラであり、両者１０・２０の圧接により定着ニップ部Ｎを形成させている。
【００５０】
定着部材１０は図面に垂直方向を長手とする部材であり、横断面略半円弧状樋型の耐熱性・剛性・断熱性を有するステイホルダー（支持部材）１２と、このステイホルダー１２の下面に、該部材の長手に沿って設けた凹溝部に嵌め入れて固定して配設した、加熱体（加熱部材）としてのセラミックヒータ１１と、該ヒータ１１を取り付けたステイホルダー１２にルーズに外嵌した移動部材としての、熱容量の小さな、円筒状の可撓性・耐熱性の定着フィルム１３等からなる。
【００５１】
ステイホルダー１２は加熱用ヒータ１１を保持し、定着ニップ部Ｎと反対方向への放熱を防ぐための断熱性部材であり、液晶ポリマー、フェノール樹脂、ＰＰＳ、ＰＥＥＫ等の耐熱性樹脂により形成されている。また定着フィルム１３の回転案内部材の役目もしている。
【００５２】
加圧部材としての弾性加圧ローラ２０は、ＳＵＳ、ＳＵＭ、Ａｌ等の金属製芯金２１と、その外側に好ましくは導電性部材を分散させたシリコンゴムやフッ素ゴム等の耐熱ゴムあるいはシリコンゴムを発泡して形成された弾性層２２からなり、この上にＰＦＡ、ＰＴＦＥ、ＦＥＰ等の離型性層２３を形成してあってもよい。
【００５３】
加圧ローラ２０は加熱定着に必要な定着ニップ部Ｎを形成するべく上記の定着部材１０のヒータ１１の下面方向に不図示の加圧バネ等の加圧手段により長手方向両端部から、定着フィルム１３を挟ませてヒータ１１の下面に対して十分に加圧されている。
【００５４】
加圧ローラ２０は不図示の駆動手段により矢印の反時計方向に所定の周速度で回転駆動される。この加圧ローラ２０の回転駆動による該加圧ローラ２０の外面と定着フィルム１３との、定着ニップ部Ｎにおける圧接摩擦力により円筒状の定着フィルム１３に回転力が作用して該定着フィルム１３がその内面側がヒータ１１の下向き面に密着して摺動しながらステイホルダー１２の外回りを矢印の時計方向に従動回転状態になる。
【００５５】
加圧ローラ２０が回転駆動され、それに伴って円筒状の定着フィルム１３が従動回転状態になり、またヒータ１１に通電がなされ、該ヒータ１１が昇温して所定の温度に立ち上がり温調された状態において、定着ニップ部Ｎの定着フィルム１３と加圧ローラ２０との間に未定着トナー像を担持した記録材Ｐが耐熱性の定着入口ガイド１５に沿って案内されて導入され、定着ニップ部Ｎにおいて記録材Ｐのトナー像担持面側が定着フィルム１３の外面に密着してフィルム１３と一緒に定着ニップ部Ｎを挟持搬送されていく。この挟持搬送過程において、ヒータ１１の熱が定着フィルム１３を介して記録材Ｐに付与され、記録材Ｐ上の未定着トナー像が記録材Ｐ上に加熱・加圧されて溶融定着される。
【００５６】
１６は定着フィルム１３に対する定着バイアスを導電性ブラシ１７を介して印加する可変バイアス印加手段、２４は加圧ローラ２０の金属製芯金２１に接続したダイオード等の整流子である。
【００５７】
２５、２６は定着ニップ下流側に配置された導電性排紙ゴムローラと、排紙コロであり、定着ニップ部Ｎから排出された記録材Ｐを挟持搬送するローラ対である。本実施例においては、上記の導電性排紙ゴムローラ２５が、定着ニップ部よりも記録材搬送方向下流側で記録材に接触する導電部材である。導電性排紙ゴムローラ２５はアルミ等の金属製芯金にシリコンゴム等の耐熱ゴムにカーボンブラック等の導電性付与部材が分散されたゴム層が形成されており、該導電性ゴムは比抵抗が１×１０^６Ω以下の導電性を付与されている。
【００５８】
２７は記録材Ｐが定着ニップ部Ｎから排出されたことを検知する排紙センサである。
【００５９】
１００は画像形成装置の制御回路部であり、画像形成装置全体の作像動作シーケンス制御を司る。前記の可変バイアス印加手段１６はこの制御回路部１００に設定した制御プログラムに従って定着フィルム１３に対する印加定着バイアスが記録材搬送枚数等の状態に応じて適切になるように制御される。これについては後記（３）項・（４）項で詳述する。
【００６０】
２）加熱用ヒータ１１
ヒータ１１はアルミナ、ＡｌＮ等のセラミック材料より形成される高熱伝導性基板の定着ニップ部Ｎと反対側もしくは、ニップ側に、長手方向に沿って、例えばＡｇ／Ｐｄ（銀パラジウム）、Ｎｉ／Ｃｒ、ＲｕＯ₂、Ｔａ₂Ｎ、ＴａＳｉＯ₂等の導電剤とガラス、ポリイミド等のマトリックス成分からなる通電発熱抵抗層をスクリーン印刷、蒸着、スパッタリング、メッキ、金属箔等により、厚み１０μｍ程度、幅１〜５ｍｍ程度の線状もしくは細帯状で弓状に塗工して形成されている。
【００６１】
また通電発熱抵抗層の上には、耐熱性のポリイミド、ポリアミドイミド、ＰＥＥＫ、ガラス等の絶縁性保護層を形成してある。
【００６２】
また、定着ニップ側の定着フィルム１３と摺擦する部分には、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、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、ＦＥＰ（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）、ＥＴＦＥ（エチレンテトラフルオロエチレン共重合体）、ＣＴＦＥ（ポリクロロトリフルオロエチレン）、ＰＶＤＦ（ポリビニリデンフルオライド）等のフッ素樹脂層を単独ないし、混合して被覆するか、あるいはグラファイト、二硫化モリブデン等からなる乾性被膜潤滑剤、ガラス、ＤＬＣ（ダイアモンドライクカーボン）等を薄く塗布あるいは蒸着することによって形成された摺動層を設けてあっても良い。これにより、定着フィルムと加熱用ヒータは低摩擦係数で滑らかに摺動することが可能になる。あるいは、高熱伝導基板の定着フィルムと摺動する面の表面粗さを所定以下に抑え、潤滑性グリース等により摺動性を確保し、熱抵抗を小さく抑えることで熱効率を向上させる構成であっても良い。
【００６３】
加熱用ヒータ１１は、通電発熱抵抗層に対する通電による発熱で迅速に加熱され、その昇温が温度検知素子１４により検知され、該温度検知素子１４を含む温調系により通電発熱抵抗層に対する通電が制御されて所定の定着温度に温調される。
【００６４】
３）定着フィルム１３
定着フィルム１３は熱容量の小さな可撓性の部材であり、クイックスタートを可能にするために総厚１００μｍ以下の厚みの耐熱性フィルムである。図３に示すように、基層１３ａとしてポリイミド、ポリアミドイミド、ＰＥＥＫ等の耐熱性樹脂、あるいは耐熱性、高熱伝導性を有するＳＵＳ、Ａｌ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｚｎ等の金属部材を単独ないし複合して形成してある。
【００６５】
樹脂製の基層１３ａの場合には、熱伝導性を向上するために、ＢＮ、アルミナ、Ａｌ等の高熱伝導性粉末を混入してあっても良い。
【００６６】
また、長寿命の定着フィルム１３を構成するために充分な強度を持ち、耐久性に優れた基層１３ａとして、総厚２０μｍ以上の厚みが必要である。よって定着フィルム１３の総厚みとしては２０μｍ以上１００μｍ以下が最適である。
【００６７】
さらにオフセット防止や記録材の分離性を確保するために表層には、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、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、ＦＥＰ（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）、ＥＴＦＥ（エチレンテトラフルオロエチレン共重合体）、ＣＴＦＥ（ポリクロロトリフルオロエチレン）、ＰＶＤＦ（ポリビニリデンフルオライド）等のフッ素樹脂、シリコーン樹脂等の離型性の良好な耐熱樹脂を混合ないし単独で離型性層１３ｃを被覆してある。
【００６８】
該離型性層１３ｃは、カーボンブラック、イオン導電性物質等の導電性部材が混入されており、比抵抗が１×１０⁷〜１×１０¹⁴Ω・ｃｍ程度で厚さが５〜２０μｍ程度被覆されている。被覆の方法としては、例えば基層１３ａの外面に接着剤である導電プライマ層１３ｂを塗布し、離型性層１３ｃを被覆する等、基層１３ａもしくはプライマ層１３ｂのどちらかが少なくとも導電性部材より形成されている。導電性プライマ層１３ｂはカーボンブラック等の導電性付与部材が分散されており、比抵抗が１×１０⁵Ω・ｃｍ以下で厚み２〜１０μｍ程度で形成されている。
【００６９】
この定着フィルム１３の導電性プライマ層に前記の導電性ブラシ１７を接触させてあり、この導電性ブラシ１７を介して前記の可変バイアス印加手段から定着フィルム１３の導電性プライマ層（定着フィルム導電層）に、記録材搬送枚数等の状態に応じて未定着トナーと同極性の所定の電圧を印加することが可能となっている。
【００７０】
（３）定着バイアス制御構成
前記の導電性排紙ゴムローラ２５の金属製芯金は電気的に接地された状態となっており、定着フィルム１３の導電性プライマ層１３ｂに導電性ブラシ１７を介してバイアス印加手段１６から印加された電圧との間で所定の電位差を形成しており、記録材Ｐが定着ニップ部Ｎおよび排紙ゴムローラ２５に接触している間は、排紙ゴムローラ２５と定着フィルム１３の導電性プライマ層１３ｂの間で電流経路が形成されている。
【００７１】
ここで本実施例では、導電性排紙ゴムローラ２５で説明しているが、記録材Ｐと接触する導電性部材は導電性ブラシ、導電性ガイド等どのような形態であっても、定着フィルム１３の導電性プライマ層１３ｂとの電位差を生じることで記録材を介して電流経路を形成するものであれば良い。
【００７２】
また、加圧ローラ２０の金属製芯金２１はダイオード等の整流素子２４によってトナーの帯電極性と逆極性の電荷が加圧ローラ芯金２１や導電性弾性層２２に誘起される構成となっていても良い。
【００７３】
制御回路部１００は、記録材Ｐを定着ニップ部Ｎ内で加熱定着している間は、記録材Ｐの先端位置の検知を行うトップセンサ８、排紙センサ２７の信号を基に、バイアス印加手段１６により定着フィルム１３の導電プライマ層１３ｂへ所定の定着バイアス印加を実施する。
【００７４】
図４は、本実施例の定着装置の定着バイアス制御の説明図であり、定着フィルム１３の導電性プライマ層１３ｂにトナーの帯電極性と同極性のＤＣバイアスをバイアス印加手段１６により印加した場合の定着ニップ部Ｎに、未定着トナーＴが転写された記録材Ｐが突入したときの等価回路の一例である。
【００７５】
定着フィルム１３の導電性プライマ層１３ｂへのバイアス印加は図２・図３に示したような導電ブラシ１７、あるいは不図示の導電ゴムリング等の給電部材を導電性プライマ層１３ｂに接触させることで行い、バイアス印加手段１６の出力端から導電プライマ層１３ｂ間には保護抵抗として抵抗Ｒｄが接続されている。Ｒｂは、前記給電部材１７と導電性プライマ層１３ｂ間の接触抵抗、および導電性プライマ層１３ｂの定着ニップ部Ｎ付近までの抵抗を示しており、Ｒｆは定着フィルム１３の離型性層１３ｃの抵抗を表している。
【００７６】
定着ニップ部Ｎの近傍Ｐｎの領域では、紙などの記録材Ｐが加熱され、水蒸気が発生しているため、Ｐｎ部の電気抵抗は低下して等価回路上、直列につながる他の抵抗に比べ無視できる程小さくなり、Ｐｎの領域では等電位と見なすことができる。
【００７７】
定着ニップ部通過後の紙は含水率が低下することから、抵抗値は無視できなくなり、接地電極である排紙ゴムローラ２５までの抵抗をＲｐで表している。
【００７８】
また、接地電極である排紙ゴムローラ２５の記録材Ｐとの接触抵抗とアースまでの抵抗はＲｈで表している。
【００７９】
以上の等価回路で定着フィルム１３の導電性プライマ層１３ｂにバイアス印加手段１６によりバイアスＶを印加した場合、抵抗Ｒｄ、抵抗Ｒｂ、による電圧降下から定着フィルム１３の導電性プライマ層１３ｂの定着ニップ部近傍は印加バイアスＶより若干低い電位Ｖｎとなる。
【００８０】
また、定着フィルム１３の導電性プライマ層１３ｂの電位Ｖｎと離型性層１３ｃ、記録材Ｐ、接地電極である排紙ゴムローラ２５を介して接地電位Ｖ０との間に電流ｉが流れ、この結果、導電性プライマ層１３ｂと記録材Ｐの等電位部Ｐｎ間に電界Ｅｆが生じる。この電界により、未定着トナー像にはトナーの電荷量ｑに比例した記録材Ｐに対する拘束力Ｆｔ＝ｑ・Ｅｆが働き、前記定着尾引き、飛び散り等の画像不良を防止することが可能になる。
【００８１】
また、画像形成装置がプリント信号を受信し、連続して未定着トナー画像を加熱定着する連続プリントの場合、特に水蒸気で飽和状態となっていない連続初期の加熱定着時は画像形成装置の転写−定着間を搬送されてきた記録材は、定着ニップ部で水蒸気を放出するものの、定着ニップ部前後では水蒸気が飽和状態にないため、加熱定着直後の記録材の抵抗値Ｒｐが大きく、定着フィルム１３の導電性プライマ層１３ｂから接地電極である排紙ゴムローラ２５間では電流が流れにくい。
【００８２】
ここで連続プリントとは、画像形成装置が停止することなく、有限長さの複数枚の記録材が順次供給手段によって画像形成部、加熱定着部に搬送される場合を示し、詳しくは、図２に示した加熱定着装置の定着ニップ部Ｎもしくは排紙センサ２７を先行の記録材後端が通過した時点で、次の後続の記録材が画像形成装置の記録材供給手段から供給を開始している場合を示す。
【００８３】
一方、連続して加熱定着された後続の記録材が搬送される場合には、前に搬送された記録材からの水蒸気により定着ニップ部近傍は水蒸気で充満した状態となっている。特に連続して搬送される記録材の枚数が多くなるにつれ、水蒸気飽和量が多くなる。よって連続時の後半は定着フィルム１３の導電性プライマ層１３ｂから接地電極である排紙ゴムローラ２５間には電流が流れ易くなる。また、連続搬送時の初期は定着ニップ部近傍の水蒸気量が少ないことから定着ニップ部前の気圧が低く、定着ニップ部Ｎで発生した水蒸気は強い勢いで定着ニップ部前に発生し易い。
【００８４】
以上のことから、バイアス印加手段１６によって印加するバイアス電圧Ｖが同一の場合には、連続プリントの初期においては、定着尾引きが発生し易く、一方連続プリントの後半では、定着尾引きの発生が軽微になる。
【００８５】
また、定着ニップ部Ｎは高温であり、その周囲に充満した水蒸気は定着ニップ部付近では水滴となりずらく、特に画像形成装置に機内冷却のためのファン等がある場合には、ファンによる風の流れによって数秒で機外へ吐き出されてしまう。よって、画像形成装置の記録材供給間隔が空いた場合には、定着ニップ部前後の状態は、連続プリント初期の状態に戻ってしまう。
【００８６】
以上のことから、必要な電流量を発生させるように定着フィルム１３の導電性プライマ層１３ｂへの印加バイアスを大きく設定すれば、定着尾引き画像の発生は抑えられるが、一方で、印加バイアスが大きい場合、特に連続プリントの後半で接地電極の排紙ゴムローラ２５から記録材Ｐを介して定着フィルム１３の導電性プライマ層１３ｂへ過剰な電流が流れ、定着ニップ部直後のトナーに電荷が注入され定着ニップ部前の電位から逆転させてしまい、トナー画像を記録材から定着フィルム表面にオフセットさせてしまう等の弊害が生じてしまう。特に連続プリントが続き、トナー画像の定着フィルム上への転移が多くなると定着フィルム上あるいは、記録材の搬送合間（紙間：先行の記録材と後続の記録材との間の記録材間の、定着フィルム１３と加圧ローラ２０が記録材を介さずに直接接触する期間）において、定着フィルム１３からトナーが転移した加圧ローラ２０上にはトナー汚染が蓄積され、やがて記録材上に吐き出され、不良画像を発生してしまう。
【００８７】
そこで本実施例では、連続して記録材を加熱定着する場合、定着フィルム１３の導電性プライマ層１３ｂと接地電極である排紙ゴムローラ２５との電位差を連続プリント枚数に応じて徐々に小さくなるように、バイアス印加手段１６による発生電圧を記録材連続搬送枚数に応じて下げることを特徴としている。
【００８８】
本実施例におけるバイアス印加のタイミングチャートを図５に示す。図において、定着ニップ部に挟持搬送されている連続プリント時の記録材の枚数に応じて、
▲１▼．１〜２０枚目までは、定着フィルム１３の導電性プライマ層１３ｂに印加するバイアス値をＶｆ１とし、
▲２▼．その後は記録材の連続枚数に応じて２１〜５０枚目をＶｆ２、
▲３▼．５１〜８０枚目をＶｆ３、
▲４▼．８１枚目以降をＶｆ４、
と順にバイアス値を下げている。
【００８９】
また、前回転（画像形成装置にプリント前動作を実行させる期間）、紙間、後回転（画像形成装置にプリント後動作を実行させる期間）等の定着ニップ部に記録材を介さずに定着フィルム１３が加圧ローラ２０と直接接触するとき、定着フィルム１３にトナーと同極性のバイアスを印加しておくと、定着フィルム上に付着した微少オフセットが紙間等で静電気的に加圧ローラ２０側に転移し易くなる。加圧ローラ側にトナーが付着すると次の記録材に転移しにくく、蓄積されてしまい、蓄積が多くなると目に見える大きさで記録材上に吐き出されることがある。
【００９０】
これを避ける目的としては、例えば図６に示すように、主に記録材が定着ニップ部に挟持搬送されている時にだけ定着バイアスを印加した方が良い。すなわち図において、記録材が定着ニップ部に挟持搬送されている時を太線で示してあり、このタイミングに対して、トップセンサ８、排紙センサ２７のセンシングのタイミング、バイアス印加タイミングを示している。センサ類のＯＮが各センサで記録材がセンサ部に存在していることを示している。
【００９１】
図より定着フィルム１３の導電性プライマ層１３ｂへのバイアス印加タイミングはトップセンサ８で記録材Ｐの先端を検知したのち、トップセンサＯＮ位置から定着ニップ部Ｎまでの距離を搬送速度で割った時間Ｔ１と同等かＴ１より少し少ない時間だけ遅らせてバイアス印加手段１６にバイアス印加を開始する。
【００９２】
また、定着バイアスＯＦＦに関しては、トップセンサ８で記録材Ｐの後端を検知した後、トップセンサＯＦＦ位置から定着ニップ部Ｎまでの距離を搬送速度で割った時間Ｔ２後にバイアス印加手段によるバイアス印加をＯＦＦさせることで行う。
【００９３】
定着バイアスの値は記録材が定着ニップ部Ｎに挟持搬送されている間はＶｆという値でトナーと同極性のバイアスを定着フィルム１３の導電性プライマ層１３ｂに印加している。このＶｆの値を連続プリント時の記録材搬送枚数に応じて徐々に下げることによって、記録材上のトナー像の定着直後の電荷注入を低減し、かつ定着尾引きを防止する。
【００９４】
連続プリントとは先述した通りの定義であり、先行の記録材後端が定着ニップを抜けて排紙センサ２７を通過した際に、後続の記録材が供給手段によって画像形成装置内に供給されない場合には、連続プリントは終了したと判断し、その後に再度画像形成装置がプリント信号を受信し、記録材供給が開始された場合には、上記バイアス設定は初期の状態に戻す。
【００９５】
（４）効果の確認
本実施例での効果を確認するため、以下の実験を実施した。
【００９６】
１）使用した画像形成装置（図１）は、記録材搬送スピードが２５０ｍｍ／ｓｅｃのレーザービームプリンタであり、現像装置においてトナーをマイナス帯電させてジャンピング現像法により感光ドラム上にトナー画像を形成し、転写ローラで記録材上に画像を形成する装置である。
【００９７】
２）定着装置（図２・図３）としては、上記定着フィルム１３は外径３０ｍｍの厚み４０μｍのＳＵＳ３０４材を筒状に形成した部材を基層１３ａとし、その外面に導電性プライマ層１３ｂを４μｍ塗布し、さらに導電部材を分散したＰＦＡを離型性層１３ｃとして１０μｍ形成し、該離型性層１３ｃの比抵抗を１×１０⁹Ω・ｃｍとした。
【００９８】
また、加圧ローラ２０は外径２２ｍｍのアルミ芯金２１の外面に、厚み４ｍｍ、外径３０ｍｍの導電性シリコンゴムよりなる弾性層２２を形成し、更に外層２３には厚み４０μｍの絶縁ＰＦＡチューブを形成した。
【００９９】
３）実験は、上記金属製定着フィルム１３の導電性プライマ層１３ｂにバイアス印加手段１６によりトナーと同極性のバイアスを印加し、連続してプリントした際に該バイアス値を記録材の加熱定着枚数に応じて変化させたときの、定着尾引きのレベル比較、定着フィルム表面および加圧ローラ表面に付着蓄積したトナーの量を観察、比較した。
【０１００】
定着尾引きは、各枚数においてバイアスを変化させたときの最初の１枚目のレベル（１、２１、５１、８１枚目）を比較し、蓄積トナー量の比較は５００枚補給の給紙カセットにて５００枚連続を１ジョブとして、１ジョブ毎に１分間の休止時間をおいて、２０ジョブ連続して続けた場合のフィルム上および加圧ローラ上のトナー汚れの蓄積を比較した。
【０１０１】
定着バイアスは一旦停止後は枚数カウンタは初期状態となり、バイアス印加手段１６によるバイアス値は初期状態に戻る。よって各５００枚のジョブに対しては同様のバイアス値を印加させてある。
【０１０２】
４）表１に実験１〜３の各実験における連続プリント時の各枚数毎のバイアス値を以下に示す。
【０１０３】
【表１】

【０１０４】
５）各バイアス印加時の定着尾引き、トナー汚染の比較結果を表２に示す。表２において数値はランクを示し、５は全く問題のないレベル、４は微少に発生しているレベル、３は許容レベル、２は悪いことが確認できるレベル、１は劣悪レベルを示す（後記の表５、表７、表１０も同様の表記とする）。定着尾引きの評価は記録材のほぼ中央位置での評価とした。
【０１０５】
【表２】

【０１０６】
以上の結果より、連続プリントの場合に定着バイアス値を−１０００Ｖのまま変更しない実験１では定着尾引きはレベルが良いがトナー汚染に問題があり、１０ジョブ目から記録材上にトナー汚れも観察された。
【０１０７】
また、バイアスの低下量が大きい実験３では、トナー汚染は全く発生しなかったが、定着バイアスを下げすぎたため、途中から劣悪レベルの定着尾引きが発生してしまった。この結果より連続プリント時に適度な範囲で徐々に定着バイアス値を下げることによってトナー汚染を発生させず、定着尾引きを満足することが可能になる。
【０１０８】
６）また、本実施例では、定着フィルム１３の導電性プライマ層１３ｂにのみにトナーと同極性のバイアスを印加する方法について説明したが、以下に示すように加圧ローラ導電層および定着ニップ下流側に位置した記録材と接触する導電性部材にトナーと逆極性のバイアスを別途バイアス印加手段によって印加する系であっても構わない。
【０１０９】
すなわち図７において、加圧ローラ２０は金属性芯金２１の外層にカーボン等の導電性部材を分散した導電性のシリコンゴム等の弾性層２２を形成し、その外側にはＰＦＡ等の絶縁性の耐熱性チューブが離型性層２３として形成されており、該加圧ローラ芯金２１には第２のバイアス印加手段２８が接続されている。
【０１１０】
また、該第２のバイアス印加手段２８と加圧ローラ芯金２１の間にはダイオード等の整流素子２４が介在してある方が良い。
【０１１１】
また、上記第２のバイアス印加手段２８は加圧ローラ芯金２１にトナーと逆極性のバイアス（定着バイアスＢ）を供給するとともに、定着ニップ下流側に配置した導電性排紙ゴムローラ２５の金属製芯金に同時にバイアス印加する構成であっても構わない。ただし、これらの印加電圧、詳しくは加圧ローラ芯金への印加バイアスおよび導電性排紙ゴムローラへの印加バイアスの印加電圧の値は異なっていても構わず、バイアス印加手段２８をそれぞれ別途に用意してあっても一向に差し支えない。
【０１１２】
以上の構成により定着フィルム１３の導電性プライマ層１３ｂに第１のバイアス印加手段１６によりトナーと同極性のバイアスを印加（定着バイアスＡ）するとともに、加圧ローラ２０および排紙ゴムローラ２５の芯金には第２のバイアス印加手段２８によりトナーと逆極性のバイアス（定着バイアスＢ）を印加する。
【０１１３】
バイアス印加のタイミングチャートを図８に示す。図において定着バイアスＡは先述したように第１のバイアス印加手段１６から定着フィルム１３の導電性プライマ層１３ｂへのバイアスであり、トナーと同極性のバイアス値Ｖｆを記録材が定着ニップに挟持搬送時に印加する。また、定着バイアスＢは第２のバイアス印加手段２８からの加圧ローラ２０の芯金２１へのバイアスと定着ニップ下流に位置する導電性排紙ゴムローラ２５へのバイアスを示す。よって加圧ローラ芯金２１、導電性排紙ゴムローラ２５にはバイアス値Ｖｐが印加される。
【０１１４】
ここでバイアス印加のタイミングは、図８に示すように記録材の先端をトップセンサ８で検知後に所定の時間経過してから定着バイアスＡおよびＢをほぼ同時に印加する。それぞれのバイアス値はＶｆ、Ｖｐであり、Ｖｆはトナーと同極性のバイアス値、Ｖｐはトナーと逆極性のバイアス値を印加する。また、記録材が定着ニップから排出されるタイミング、詳しくはトップセンサ８において記録材の後端を検知後に所定時間経過した時点でそれぞれのバイアスをＯＦＦする。
【０１１５】
また、上記バイアス値ＶｆあるいはＶｐの少なくとも一方は可変バイアスであり、連続プリント時に加熱定着される枚数に応じて定着フィルム１３の導電性プライマ層１３ｂと加圧ローラ２０の芯金２１あるいは導電性排紙ゴムローラ２５との電位差を徐々に下げることで先述したように定着尾引きを改善しトナー汚染を防止する効果が得られる。
【０１１６】
また、上記加圧ローラ２０および定着ニップ下流の導電性部材にトナーと逆極性のバイアスを印加する場合には、定着フィルム１３の導電性プライマ層１３ｂは電気的に接地状態としても、同様の効果が得られることは言うまでもない。
【０１１７】
〈第２の実施例〉
以下に第２の実施例について説明する。画像形成装置全体の構成は前記第１の実施例で示した図１と同様であり、加熱定着装置内の構成も前記第１の実施例で示した図２、図３、および図７と同様であるため説明を省く。
【０１１８】
本実施例では、記録材先端が定着ニップ部Ｎに挟持された状態で、定着ニップ部下流側に位置した導電性部材２５まで記録材先端が達していない状態において、定着フィルム１３の導電性プライマ層１３ｂと加圧ローラ導電性弾性層の間の電位差を大きく設定することで、記録材先端の定着尾引きを防止することを特徴としている。
【０１１９】
本実施例の説明を図７の加熱定着装置構成および図９のタイミングチャートで説明する。図７において定着フィルム１３の導電性プライマ層１３ｂにはトナーと同極性の定着バイアスＡがバイアス印加手段１６によって印加され、一方加圧ローラ２０の芯金２１および定着ニップ下流側に配置した導電性排紙ゴムローラ２５にはトナーと逆極性の定着バイアスＢがバイアス手段２８によって印加される。このとき、図９に示すように、定着バイアスＡは記録材先端をトップセンサ８が検知後に所定時間経過後、記録材先端が定着ニップ部Ｎに突入する直前にバイアス値Ｖｆで印加され、一方定着バイアスＢは定着バイアスＡとほぼ同時期にバイアス値Ｖｂで印加され、記録材先端が図７の排紙センサ２７に検知された時点でＶｂより小さいバイアス値Ｖｐに切り換えてバイアスを印加する。
【０１２０】
また、記録材Ｐが定着ニップ部Ｎおよび排紙ローラ２５に接触している状態での上記バイアス値ＶｆあるいはＶｐの少なくとも一方のバイアス値を連続プリント時には定着枚数に応じて徐々に下げることで、定着フィルム１３の導電性プライマ層１３ｂおよび定着ニップ下流の導電性部材間での電位差を徐々に小さくして記録材を介した電流経路に流れる電流量をコントロールする。
【０１２１】
以上により前記第１の実施例で示したように連続プリント時には定着フィルム１３および加圧ローラ２０へのトナー汚染を発生させることなく良好な画像形成が可能になる。
【０１２２】
また、本実施例の特徴として、記録材先端が定着ニップ下流に配置した導電性部材２５に接触するまでの記録材先端の画像に対しては、バイアス値ＶｆおよびＶｂに応じた電位差が確保でき、これにより未定着トナー画像の記録材上への拘束力を増加させることにより、記録材先端での定着尾引きをも改善させることが可能になる。
【０１２３】
また、加圧ローラ芯金２１にはダイオード等の整流素子２４が接続されており、定着バイアスＢがＶｂからＶｐに切り替わっても加圧ローラ芯金２１や導電性弾性層２２はすぐに低い電位に落ち込まないのでＶｂからＶｐへのバイアス電圧の切り替わりで画像不良を起こすことはない。
【０１２４】
記録材先端での定着尾引き改善効果を確認し、この時の定着フィルムおよび加圧ローラ上のトナー汚染を確認するため、それぞれの定着バイアスＶｆ、Ｖｂ、Ｖｐを振って確認を行った。確認に用いた加熱定着装置の構成およびトナー汚染の確認方法は前記第１の実施例で示した構成と同様のため説明を省く。
【０１２５】
なお、トナー汚染に関しては、前記第１の実施例の結果よりある程度予測がついたので、前記第１の実施例のＶｆの電位差を本実施例ではフィルム側と加圧ローラ側で分割しそれぞれＶｆおよびＶｐのバイアス値を表３の設定として共通とした。
【０１２６】
また、連続プリントの定義は前記第１の実施例と同様であり、また、該連続プリントが一旦途切れた時点で表３のバイアス設定は１枚目に戻る設定となっている。
【０１２７】
【表３】

【０１２８】
表４に実験４〜７の各実験の設定バイアスＶｂを示す。
【０１２９】
【表４】

【０１３０】
表５にバイアスを振った時の記録材先端の定着尾引きの結果、および連続プリントした場合の定着フィルム上、および加圧ローラ上のトナー汚染の比較結果を示す。
【０１３１】
【表５】

【０１３２】
以上の結果より、導電排紙ゴムローラ２５に記録材先端が達する前の電流経路がない状態の時には、記録材先端の定着尾引きは厳しく、第１の実施例と同様のバイアス設定にした実験４であっても先端の定着尾引きは記録材の中央付近に比べて１ランク低下してしまうことがわかる。
【０１３３】
一方、先端のみバイアス値を上げることで、定着フィルム１３の導電性プライマ層１３ｂと加圧ローラ導電性弾性層の間の電位差を大きく保つことで、記録材の先端における定着尾引きに対して有利となることがわかる。
【０１３４】
ただし、一方で先端のみではあるが、電位差をあまり大きく保つ状態にしてくるとトナー汚染が悪化してしまう。これは、記録材として紙を使用した場合に、紙のコバ部で強いバイアスによって紙粉が定着フィルム上あるいは加圧ローラ上に付着しやすくなるからである。通常カット紙では紙コバ部から裁断の影響により紙粉が発生し易く、これにより定着フィルムあるいは加圧ローラに紙粉が多く溜まると定着フィルムあるいは加圧ローラ表面の離型性が低下し、トナー汚染し易くなる。
【０１３５】
よって、記録材先端が定着ニップに挟持搬送され、定着ニップ下流側の導電性部材に接触する前の状態において、定着フィルムの導電性プライマ層と加圧ローラ導電性弾性層の間に適度な電位差を持たせることで、定着フィルム上や加圧ローラ表面にトナー汚染を発生させずに記録材先端の定着尾引きを改善することが可能となる。特に記録材が定着ニップ下流側の導電性部材に接触しているときに比べて上記電位差を大きく保つことで、記録材先端のみが定着尾引きが悪くなるようなことはなくなる。
【０１３６】
また本実施例では、定着フィルムの導電性プライマ層と加圧ローラ芯金および導電性弾性層、導電性排紙ゴムローラのそれぞれにバイアス印加する系で説明したが、同様の電位差を設定できる方法であれば、どのようなバイアス印加する形態であっても構わない。すなわち、記録材先端が定着ニップ直後の導電性部材に接触する前の定着フィルムの導電性プライマ層と加圧ローラ導電性弾性層の間の電位差を、記録材が導電性部材に接触している時の定着フィルムの導電性プライマ層と該導電性部材の電位差より大きく設定する方法であれば、その形態は問わない。
【０１３７】
〈第３の実施例〉
以下に第３の実施例について説明する。画像形成装置全体の構成は前記第１の実施例で示した図１と同様であり、加熱定着装置内の構成も前記第１の実施例で示した図２、図３、および図７と同様であるため説明を省く。
【０１３８】
本実施例では、画像形成装置の使用される環境に応じて定着バイアスの設定値を変更することを特徴とする。
【０１３９】
通常、前記第１の実施例および第２の実施例で示した定着尾引きに関しては、記録材としての紙への含水率が多い程、悪化する傾向がある。これは、紙中に含まれる水分が定着ニップ部で加熱され水蒸気となって記録材上の未定着トナー画像を吹き飛ばすメカニズムから容易に想像がつく。
【０１４０】
一方で、定着部材や加圧部材へのトナー汚染に関しては、静電気的な要因が大きく関与しており、特に低湿環境においては、トナーが電界の影響を受けやすく、トナー汚染し易い。
【０１４１】
以上のことから、本実施例では、温度／湿度等の環境を検知する手段を有する画像形成装置において、その環境に応じて定着バイアスの設定値を変更するとともに、連続プリント中の枚数に応じて定着バイアスを徐々に下げることで、定着尾引きとトナー汚染に対して画像不良のない高品質の画像形成装置を提供する。
【０１４２】
本実施例における説明を前記第１の実施例で示した図２の加熱定着装置および図６のバイアスタイミングチャートを用いて説明する。
【０１４３】
画像形成装置は環境検知手段として温度検知手段あるいは湿度検知手段の少なくとも１つの検知手段を有しており、画像形成装置の使用される環境（使用環境）を検知する。図２において１０１はその環境検知手段であり、この環境検知手段１０１の検知する環境情報が制御回路部１００に入力する。制御回路部１００は、環境検知手段１０１の検知する環境情報（検知結果）を、例えば温度１５℃、湿度１０％以下の低湿環境（以下Ｌ／Ｌ環境）、温度３０℃、湿度８０％以上の高湿環境（以下Ｈ／Ｈ環境）を切り分けることができる。またこの間の状態の場合には常湿環境（以下Ｎ／Ｎ環境）として判断する。よってＬ／Ｌ環境では定着尾引きは発生しにくいため、トナー汚染に対して有利なバイアス設定とし、一方Ｈ／Ｈ環境では定着尾引きに対して有利なバイアス設定とすることで、定着尾引き、トナー汚染の両方を防止する。また、Ｎ／Ｎ環境はＬ／Ｌ環境とＨ／Ｈ環境の間の設定とする。
【０１４４】
例えば上記を達成する印加バイアスとして図２に示す加熱定着装置を使用し、図６のバイアスタイミングチャートにおける定着フィルムの導電性プライマ層１３ｂへの定着バイアス値Ｖｆを表６の設定とする。
【０１４５】
【表６】

【０１４６】
以上の各環境でのバイアス設定に対してそれぞれの環境で定着尾引きおよびトナー汚染を評価した結果を表７に示す。なお評価に使用した画像形成装置および加熱定着装置の構成、評価方法は前記第１の実施例と同様であるため説明を省く。
【０１４７】
【表７】

【０１４８】
一方、Ｌ／Ｌ環境において、Ｎ／Ｎ環境時の設定バイアスでプリントした場合には、トナー汚染が悪化し、２レベルとなってしまい、一方Ｈ／Ｈ環境においてＮ／Ｎ環境時の設定バイアスでプリントした場合には、定着尾引きのレベルが２レベルまで低下してしまった。
【０１４９】
また、Ｌ／Ｌ環境で定着バイアスを−６００Ｖに固定して連続プリントした場合には、トナー汚染が同様に悪化してしまった。
【０１５０】
このことから各環境で加熱定着装置のバイアス値を変更し、連続プリント時の枚数に応じて設定バイアス値を徐々に下げる方法は各環境における定着尾引き、トナー汚染を改善する方法として有効である。
【０１５１】
〈第４の実施例〉
以下に第４の実施例について説明する。画像形成装置全体の構成は前記第１の実施例で示した図１と同様であり、加熱定着装置内の構成も前記第１の実施例で示した図２、図３、および図７と同様であるため説明を省く。
【０１５２】
本実施例では、複数の記録材搬送速度を有する画像形成装置において、画像形成装置の記録材搬送速度に応じて定着バイアスの設定値を変更することを特徴とする。
【０１５３】
通常、前記実施例で示した定着尾引きは記録材の搬送スピードが速くなる程厳しくなる。これは、加熱定着装置に記録材が突入する際に、記録材搬送方向入口側（定着ニップ手前）に発生した水蒸気に逆らって記録材が定着ニップに突入することや、搬送速度が速くなった場合には、短い加熱時間で一挙にトナーを溶融する必要があるため、記録材から発生する水蒸気の勢いが強くなることから容易に類推できる。
【０１５４】
一方、記録材の速度が遅い場合には、定着部材と定着ニップ部下流側に配置した導電性部材間で電位差を設けると、記録材を介して形成される電流経路に流れる電流値は、同じ電位差の場合には速度が速いときに比べると若干少なくなるが、速度の比率に対して見ると十分多い電流量となってしまう。
【０１５５】
よって記録材の搬送速度が速い場合に最適化した定着バイアスでは、搬送速度を遅くした場合には、定着尾引きは良化するものの、過剰な電流が流れやすくなり、この結果、オフセット、トナー汚染が悪化してしまう。
【０１５６】
また、画像形成装置においては、記録材の種類に応じて搬送速度を可変にしてある装置や、トナー画像の解像度切換と同時に記録材の搬送速度を可変にしている装置等が提供されている。
【０１５７】
以上のような状況下で、複数の記録材搬送速度で画像形成が可能な画像形成装置においては、定着尾引きを防止するための最適なバイアス値を各記録材搬送速度に応じて設定する必要がある。また、前述したように定着尾引きに対しては、記録材の搬送速度が遅い方が有利であることから、前記第１および第２の実施例にて示した定着尾引き防止、トナー汚染防止を両立するための定着バイアス低下量は記録材の搬送速度が遅い程小さくて良い。
【０１５８】
以上のことから、例えば上記を達成する印加バイアスとして図２に示す加熱定着装置を使用し、図６のバイアスタイミングチャートにおける定着フィルム１３の導電性プライマ層１３ｂへの定着バイアス値Ｖｆを各記録材搬送スピードに応じて表８の設定とする。なお、画像形成装置の記録材搬送スピードは２５０ｍｍ／ｓｅｃとその半速の１２５ｍｍ／ｓｅｃが選択可能な画像形成装置を使用した。
【０１５９】
【表８】

【０１６０】
上記バイアス設定で、図２に示す加熱定着装置で定着尾引きおよびトナー汚染を評価した結果を表９・表１０に示す。
【０１６１】
表中、実験８は、２５０ｍｍ／ｓｅｃの記録材搬送速度で上表２５０ｍｍ／ｓｅｃ時のバイアス設定で記録材を加熱定着した場合、実験９は１２５ｍｍ／ｓｅｃの記録材搬送速度で表８の１２５ｍｍ／ｓｅｃ時のバイアス設定で記録材を加熱定着した場合の結果を示す。なお、比較として、１２５ｍｍ／ｓｅｃの記録材搬送スピードで下記バイアス設定で加熱定着した場合の結果を実験１０および実験１１として示す。
【０１６２】
【表９】

【０１６３】
【表１０】

【０１６４】
また、１２５ｍｍ／ｓｅｃの記録材搬送速度で定着バイアス値を−６００Ｖとして固定して連続プリントした場合には、定着尾引きは良好であるが、２レベルのトナー汚染が発生してしまった。
【０１６５】
上表の結果より、記録材の搬送速度が遅い場合には、設定される定着バイアスを低くした方が定着尾引きを悪化させずにトナー汚染を防ぐことが可能になる。ただし、定着バイアスを下げすぎると定着尾引きが悪化してしまう。
【０１６６】
また、記録材搬送速度が遅い場合、連続プリント初期の設定バイアスからの連続時のバイアスダウン量が少ない方が定着尾引き、トナー汚染に対して最適なバイアス設定となる。
【０１６７】
よって複数の記録材搬送速度が設定可能な画像形成装置において、記録材搬送速度に応じてバイアスを設定し、各記録材搬送速度に応じて連続プリント時の枚数に応じて設定バイアス値を徐々に下げるバイアス印加手段を有し、記録材搬送速度の遅い場合の該定着バイアスダウン量の方が記録材搬送速度の速い場合に比べて少なく設定することで、各速度に対して定着尾引き、トナー汚染を防止することが可能になる。
【０１６８】
〈その他〉
１）各実施例は、定着フィルム１３を具備した加熱定着装置を主に説明したが、熱ローラを利用した加熱定着装置であっても、定着部材と定着ニップ下流の記録材と接触する導電性部材との間に電流経路を形成する系であれば、同様の効果があることは言うまでもない。
【０１６９】
２）定着部材の加熱構成は電磁誘導加熱方式とすることもできる。
【０１７０】
３）フィルム加熱方式の加熱定着装置は、実施例のものは加圧用回転体駆動方式であるが、エンドレスの定着フィルムの内周面に駆動ローラを設け、フィルムにテンションを加えながら駆動する方式の装置であってもよいし、フィルムをロール巻きの有端ウエブ状にし、これを走行駆動させる方式の装置であってもよい。
【０１７１】
４）本発明の加熱定着装置には、未定着画像を記録材上に永久画像として加熱定着させる定着装置ばかりでなく、未定着画像を記録材上に仮定着させる像加熱装置、画像を担持した記録材を再加熱してつや等の画像表面性を改質する像加熱装置なども包含される。
【０１７２】
５）画像形成装置の作像方式は電子写真方式に限られず、静電記録方式、磁気記録方式等であってもよいし、また転写方式でも直接方式でもよい。
【０１７３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、連続して記録材を加熱定着する際に定着尾引きの発生しやすい連続初期に関しては、定着部材と定着ニップ下流側に配置させた導電部材との間に記録材を介して電流経路を形成することで、定着部材の導電部と記録材の間の電圧降下によって発生する電界によって記録材上の未定着トナー画像の拘束力を高めることで定着尾引きの発生を防止することが可能となる。
【０１７４】
また、連続後半では、定着バイアスを下げることによって、上記電流経路に流れる電流量を抑えることで、過剰に電流が流れて定着ニップ直後のトナーに電荷が注入されることによって、トナーが逆極性になりオフセットし、定着部材や加圧部材がトナー汚染されることを防止する。
【０１７５】
これにより定着尾引きを防止すると共に、オフセット、フィルム汚れ等の発生しない定着装置を実現できると共に、高速で高品位な定着画像を出力できる加熱定着装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例に係わる画像形成装置の構成略図
【図２】本発明の第１の実施例に係わる加熱定着装置の構成略図
【図３】本発明の第１の実施例に係わる定着フィルムの層構成模型図およびバイアス印加手段の図
【図４】定着ニップ部近傍での等価回路図
【図５】第１の実施例における定着バイアスタイミングチャート(その１)
【図６】第１の実施例における定着バイアスタイミングチャート(その２)
【図７】本発明の第１の実施例に係わる他の加熱定着装置の構成略図
【図８】第１の実施例における定着バイアスタイミングチャート(その３)
【図９】第２の実施例における定着バイアスタイミングチャート
【図１０】従来例に係わる定着装置（熱ローラ方式）の構成略図
【図１１】従来例に係わる定着装置（フィルム加熱方式）の構成略図
【図１２】定着フィルムの層構成模型図
【図１３】従来例に係わる定着装置における定着尾引きメカニズムの説明
【符号の説明】
１０‥‥定着部材、１１‥‥加熱用ヒータ、１２‥‥ステイホルダー、１３‥‥定着フィルム、１４‥‥温度検知手段、１６‥‥定着バイアス印加手段、２０‥‥加圧ローラ、２４‥‥整流素子、２５‥‥導電性排紙ローラ、２６‥‥排紙コロ、２８‥‥定着バイアス印加手段

Claims

記録材上に担持された未定着トナー像と接触する定着部材と、前記定着部材に圧接して、前記未定着トナー像が形成された記録材を挟持搬送するための定着ニップ部を形成する加圧部材と、前記定着ニップ部よりも記録材搬送方向下流側で記録材に接触する導電部材と、前記導電部材と前記定着部材の少なくとも一方に電圧を印加する印加手段と、を有し、前記印加手段によって電圧が印加されていることにより前記導電部材と前記定着部材の両方に記録材が接触している時に記録材を介して前記導電部材と前記定着部材との間に電流経路が形成され未定着トナー像を記録材に引き付けている加熱定着装置において、
複数枚の記録材を連続プリントする場合、連続プリント枚数が増加するに連れて生じる前記定着ニップ部と前記導電部材の間の記録材の抵抗値の低下に応じて前記印加手段は印加する電圧を徐々に下げることを特徴とする加熱定着装置。
前記印加手段は、先行の記録材と後続の記録材との間の記録材間の、前記定着部材と前記加圧部材が記録材を介さずに直接接触する期間は、前記電圧をＯＦＦすることを特徴とする請求項１に記載の加熱定着装置。
前記印加手段は、前記定着部材にトナーの帯電極性と同極性の電圧を印加しており、記録材先端が前記導電部材に接触する前の前記定着部材と前記加圧部材の電位差が、記録材が前記導電部材に接触して前記電流経路が形成されている時の前記定着部材と前記加圧部材の電位差より大きいことを特徴とする請求項１又は２に記載の加熱定着装置。
使用環境の温度あるいは湿度の少なくとも一方を検知する環境検知手段を有しており、前記印加手段は、前記環境検知手段の検知結果に応じて、前記電圧を設定することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の加熱定着装置。
前記印加手段は、記録材の搬送速度に応じて前記電圧を設定することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の加熱定着装置。
前記印加手段は、記録材の搬送速度が遅い場合は記録材の搬送速度が速い場合よりも前記電圧を小さく設定し、かつ記録材の抵抗値の低下に応じて徐々に低く設定される前記電圧の低下量を、搬送速度が速い場合よりも遅い場合を少なく設定することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の加熱定着装置。
前記定着部材は加熱部材と、前記加熱部材と接触しつつ回転する定着フィルムを有し、前記定着フィルムを介して前記加熱部材と前記加圧部材で前記定着ニップ部を形成することを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の加熱定着装置。