JP4095406B2

JP4095406B2 - 加熱定着装置

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Publication number: JP4095406B2
Application number: JP2002322135A
Authority: JP
Inventors: 悟伊澤; 昭人金森; 伸治橋口
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Priority date: 2002-11-06
Filing date: 2002-11-06
Publication date: 2008-06-04
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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・印字シート・感光紙・静電記録シート等）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】
従来の加熱定着装置の一例を図１２（ａ）に示す。図１２（ａ）において、４０は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内部から記録材上のトナーを融解させるのに十分な加熱を行なう。
【０００４】
また、記録材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。この離型性層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。
【０００５】
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４３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。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。
【０００６】
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。
【０００７】
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ローラである。この加圧ローラ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なるスポンジ弾性層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なる。
【０００８】
よって、加圧ローラ５０の弾性により両ローラ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。
【０００９】
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一例が特開昭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号公報等に提案されている。
【００１０】
図１２（ｂ）にフィルム加熱方式の一例の概略構成を示した。すなわち、図１２（ｂ）において、加熱手段６０は耐熱性のあるステイホルダ（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、該ヒータ６１に耐熱性の薄肉フィルム（以下、「定着フィルム」と記す）６３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）を形成するため、不図示の加圧手段により弾性加圧ローラ５０との間に所定の加圧力を付与させてある。
【００１１】
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、通電によりヒータ６１背面に配置した温度検知手段６４により所定の温度に加熱・温調される。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。
【００１２】
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を導入すると、記録材は定着フィルム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を挟持搬送される。この定着ニップ部において、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上のトナー像が加熱定着される。定着ニップ部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。
【００１３】
定着フィルム６３は、定着ニップ部においてヒータ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１３（ａ）に示すように、フィルム基層６３ａ、導電性プライマー層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。
【００１４】
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。
【００１５】
導電性プライマー層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。
【００１６】
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、上記定着ローラ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、離型性層中には比抵抗が１０^３Ωｃｍ〜１０^６Ωｃｍ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。
【００１７】
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と同様の構成をしている。
【００１８】
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が定着ニップ部に到達するまでの間に急速にヒータ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。
【００１９】
【特許文献１】
特開昭６３−３１３１８２号公報
【特許文献２】
特開平２−１５７８７８号公報
【特許文献３】
特開平４−４４０７５号公報
【特許文献４】
特開平４−２０４９８０号公報
【００２０】
【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。
【００２１】
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（ｂ）を用いて説明する。
【００２２】
図１３（ｂ）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Ｔ画像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Ｔ画像の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。
【００２３】
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。
【００２４】
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１２（ａ）および図１２（ｂ）に示すように、加熱手段４０あるいは６０と加圧ローラ５０によって形成される定着ニップ部の下流側には、排出ゴムローラ７１および排出コロ７２が対に構成されており、定着ニップ部から排出した記録材を挟持搬送している。また、排出ゴムローラ７１は導電性ゴム部材から成り、該排出ゴムローラ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下流側に、記録材が搬送中に接触して搬送されるように配置する。
【００２５】
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。これにより、記録材が定着ニップ部を通過し、導電性排出ゴムローラ７１と接触することで、記録材Ｐ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への保持力を高めることで定着尾引きを防止している。
【００２６】
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の導電性プライマー層６３ｂへ印加するバイアス値を大きく設定し、記録材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。
【００２７】
しかし、上記のように記録材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の導電性プライマー層６３ｂと導電性排出ゴムローラ７１間で記録材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。
【００２８】
定着ローラ４０や定着フィルム６３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。
【００２９】
また、定着ローラ４０あるいは定着フィルム６３の導電部と加圧ローラ５０の導電部との間に常に大きな電位差を形成していた場合、記録材としての紙から剥離された紙粉やゴミ、ケバ、画像形成部の感光体ドラムの削れ粉等、記録材を介在して定着ニップ部へ搬送される物質が静電気力により、定着部材や加圧部材表面に付着することがあった。この結果、本来持っている離型性を損ない、よりオフセットの発生やトナー汚染の発生を助長してしまう結果となっていた。
【００３０】
本発明は上記課題を解決するものであり、その目的は、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や紙粉、ゴミ等の量を軽減し、トナー汚染による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ものである。
【００３１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明に係る代表的な構成は、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、前記定着部材に前記トナーの帯電極性と同極性のバイアス電圧を印加するバイアス電圧印加手段と、を有し、前記バイアス電圧印加手段によって前記バイアス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、前記バイアス電圧印加手段は、所定の枚数毎に、記録材が前記定着ニップ部を通過中に印加するバイアス電圧を、先行の記録材が前記定着ニップ部を通過中に印加するバイアス電圧よりも低いバイアス電圧にすることを特徴とする。
【００３２】
上記構成にあっては、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。
【００３３】
【発明の実施の形態】
〔第１実施形態〕
以下に、本発明に係る実施形態を示す。図１は、第１実施形態に係る画像形成装置の構成図である。
【００３４】
｛画像形成装置の全体説明｝
図１において、１は感光体ドラムであり、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。
【００３５】
感光体ドラム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。次に、画像情報に応じてＯＮ／ＯＦＦ制御されたレーザビーム３による走査露光が施され、静電潜像が形成される。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。
【００３６】
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、所定のタイミングで搬送された記録材Ｐ上に感光体ドラム１上より転写される。ここで感光体ドラム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は感光体ドラム１と転写ローラ５に一定の加圧力で挟持搬送される。このトナー像が転写された記録材Ｐは定着装置６へと搬送され、永久画像として定着される。
【００３７】
一方、感光体ドラム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により感光体ドラム１表面より除去される。
【００３８】
｛加熱定着装置｝
図２に、本実施形態に係る加熱定着装置６の構成を示す。図２において、定着部材１０は以下の部材から構成される。
【００３９】
１３は熱容量の小さな定着フィルムであり、図３に示すように、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。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。
【００４０】
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。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。さらに、図３に示すように、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。
【００４１】
前記離型性層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１×１０^７〜１×１０^１４Ω・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性プライマ層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１×１０^５Ω・ｃｍ以下で厚み２〜１０μｍ程度で形成されている。
【００４２】
また、１１は上記定着フィルム基層１３ａを基材としてなる定着フィルム１３の内部に具備された加熱用ヒータであり、定着ニップ部において該加熱用ヒータ１１を定着フィルム１３の内面に接触することにより定着ニップ部に搬送された記録材上のトナー像を溶融、定着させるニップ部の加熱を行う。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、ＲｕＯ_２、Ｔａ_２Ｎ、ＴａＳｉＯ_２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。そして、前記ヒータ１１による加熱温度はサーミスタ等の温度検知手段１４によって検出され、加熱温度が所定温度になるように制御される。
【００４３】
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。また、定着ニップ側の定着フィルム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）等のフッ素樹脂層やポリイミド、ポリアミドイミド等の樹脂を単独ないし、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。
【００４４】
１２は加熱用ヒータ１１を保持し、ニップと反対方向への放熱を防ぐための断熱ステイホルダであり、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おり、定着フィルム１３が余裕をもってルーズに外嵌されていて、矢印の方向に回転自在に配置されている。
【００４５】
また、加圧部材としての加圧ローラ２０はＳＵＳ、ＳＵＭ、Ａｌ等の金属製芯金２１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。
【００４６】
加圧ローラ２０は上記の定着部材１０の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加熱定着に必要なニップ部を形成するべく十分に加圧されている。また、加圧ローラ２０の金属芯金２１の長手方向端部より、不図示の駆動手段により回転駆動される。この結果断熱ステイホルダ１２の外周面に余裕をもってルーズに外嵌されている定着フィルム１３は加圧ローラ２０の外周面により摩擦力で従動回転させられる。
【００４７】
また、１６は図３に示すように、定着フィルム１３の導電性プライマ層に導電性ブラシ１７等によって給電するための可変バイアス印加手段であり、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定着フィルム導電層に印加することが可能となっている。
【００４８】
また、図２において、２５，２６は定着ニップ下流側に配置された導電性排出ゴムローラ、排出コロであり、定着ニップ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。導電性排出ゴムローラ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。
【００４９】
また導電性排出ゴムローラ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にバイアス印加手段１６によって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が定着ニップおよび排出ゴムローラ２５に接触している間は、排出ゴムローラ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。
【００５０】
ここで本実施形態では、導電性排出ゴムローラ２５で説明しているが、記録材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。
【００５１】
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おり、定着フィルム１３の導電性プライマ層１３ｂと加圧ローラ２０の導電性弾性層２２との間に所定の電位差を生じさせる構成となっている。
【００５２】
２７は記録材が定着ニップから排出されたことを検知する排出センサである。特に加圧ローラ２０の導電性部材と接地間に整流素子２４を介在させることは、加圧ローラ２０表面の電位を安定させることが可能になるため、装置間でのばらつきを抑え、オフセット現象の安定化を図るために有効である。
【００５３】
また、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途中から低くしても、加圧ローラ２０の導電性弾性層２２に誘起されたトナーと逆極性の電荷は整流素子２４の働きにより、徐々に電荷が逃げるため、所定時間はトナーと逆極性の電荷が維持される。
【００５４】
以上が加熱定着装置の構成であるが、記録材Ｐは不図示の供給手段によって適宜供給され、耐熱性の定着入口ガイド１５に沿って加熱部材１０と加圧部材２０によって形成される定着ニップ内に搬送される。その後、定着ニップより排出された記録材Ｐは導電性排出ローラ２５と排出コロ２６によって挟持搬送され、耐熱性の不図示の定着排出ガイドに案内されて不図示の排出トレイ上に排出される。
【００５５】
また、記録材Ｐを定着ニップ内で加熱定着している間は、記録材の先端位置の検知を行うトップセンサ８、排出センサ２７の信号を基に、上記バイアス印加手段１６により定着フィルム導電プライマ層へ所定のバイアス印加を実施する。
【００５６】
｛定着バイアス｝
ここで図４は、本実施形態の定着装置の要部を示した図であり、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を示している。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３に示したような導電ブラシ、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の出力端から導電性プライマ層１３ｂ間には保護抵抗として抵抗Ｒｄが接続されている。また、Ｒｂは前記給電部材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１３の定着ニップ部付近までの抵抗を示しており、Ｒｆは定着フィルムの離型性層１３ｃの抵抗を表している。
【００５７】
定着ニップ部の近傍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。
【００５８】
定着ニップ通過後の記録材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、接地電極である排出ゴムローラ２５までの抵抗をＲｐで表している。また、接地電極である排出ゴムローラ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。
【００５９】
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。
【００６０】
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、接地電極である排出ゴムローラ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Ｔ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。
【００６１】
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出ゴムローラ２５間では電流が流れにくい。
【００６２】
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もしくは排出センサ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。
【００６３】
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出ゴムローラ２５間には電流が流れ易くなる。
【００６４】
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。
【００６５】
以上のことから、バイアス印加手段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。
【００６６】
また、定着ニップ部は高温であり、その周囲に充満した水蒸気は定着ニップ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、定着ニップ前後の状態は、連続プリント初期の状態に戻ってしまう。
【００６７】
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出ゴムローラ２５から記録材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、定着ニップ直後のトナーに電荷が注入され定着ニップ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）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。
【００６８】
特に、連続プリント中に定着フィルム１３の導電性プライマ層１３ｂへの印加バイアスが高いまま維持された場合、定着フィルム表面や加圧ローラ表面に記録材から転移、付着したトナーや紙粉、ゴミ、ケバ、感光体ドラム１の削れ粉等の物質が静電気的に強く定着フィルム表面や加圧ローラ表面に付着した状態となり、定着フィルム表面や加圧ローラ表面の離型性能を損ね、さらにトナー等の付着を促進させてしまい、比較的短い加熱定着処理にも関わらず、ブロッブス等の画像不良を発生させる原因となってしまう。
【００６９】
そこで本実施形態では、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出ゴムローラ２５や加圧ローラ２０の導電部材との電位差を連続プリント枚数に応じて大きく保ったり、小さく保つために、バイアス印加手段による発生電圧を記録材連続搬送枚数に応じて上下させることを特徴としている。
【００７０】
本実施形態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、１〜２０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、その後は記録材の連続枚数に応じて２１〜２３枚目をＶｆ２（Ｖｆ１＞Ｖｆ２），２４枚目をＶｆ３（Ｖｆ２＜Ｖｆ３），２５〜２７枚目をＶｆ４（Ｖｆ３＞Ｖｆ４）、その後は所定枚数毎にＶｆ３、Ｖｆ４と順にバイアス値を上下している。ここで、Ｖｆ１とＶｆ３、Ｖｆ２とＶｆ４は同等のバイアス値であっても良いし、異なったバイアス値であっても良い。
【００７１】
また、前回転、紙間、後回転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。これを避ける目的としては、例えば図６（ａ）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。
【００７２】
すなわち、図６（ａ）において、２２枚目〜２４枚目の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、排出センサ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Ｐがセンサ部に存在していることを示している。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。
【００７３】
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。
【００７４】
ここで、定着バイアスの値は記録材Ｐが定着ニップ部に挟持搬送されている間はＶｆ２あるいはＶｆ３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。ここで、このＶｆ２とＶｆ３の値のように連続プリント時の記録材搬送枚数に応じて印加バイアス値を上下させることによって、印加バイアスが低いＶｆ２のときは、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。これは上述したように、定着器付近に水蒸気が多くなってくると、記録材Ｐを介して定着フィルム１３から定着ニップ下流側に配置した導電性部材の間に電流が流れやすくなるために、定着フィルム１３への印加バイアスを下げても定着尾引きを極端に悪化させることがないことによる。
【００７５】
また、加圧ローラ２０の導電性弾性層２２は整流素子２４によりトナーと逆極性の電荷が誘起されるように構成されているため、高い印加バイアスＶｆ１やＶｆ３を印加後にバイアス値をＶｆ２、Ｖｆ４のように下げても、加圧ローラ２０の導電性弾性層に誘起された電荷がすぐに抜けてしまうことはなく、しばらく保持された状態となるため、連続プリントの数枚であれば定着尾引きを悪化させることがない。
【００７６】
また、定着バイアス値を連続プリント中にＶｆ２あるいはＶｆ３のように上下させることにより、トナーや紙粉、ゴミ、ケバ、感光体ドラムの削れ粉等の汚染物質の定着フィルム表面や加圧ローラ表面との静電気的な付着力を高めたり、弱めたりすることで後続の記録材上へ目に見えないレベルで吐き出させることにより、過度に定着フィルム表面や加圧ローラ表面に汚染物質が付着、蓄積して離型性能を損なうことを防止している。
【００７７】
特に定着バイアスを一定に保たずに上下させることにより、定着フィルム１３と加圧ローラ２０の間の電位差を増減させ、定着フィルム表面あるいは加圧ローラ表面に付着した汚染物質の付着力を増減させ、後続する記録材に吐き出し易くすることで、それぞれの表面に付着した汚染物質が固着状態になってしまうことを防いでいる。
【００７８】
ここで、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出センサ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。これは、前述したように、特に画像形成装置に機内昇温を防止するために冷却ファン等が具備されていて定着ニップ付近に風路が形成されている場合、定着ニップ付近に水蒸気が飽和状態になっている時間は短く、プリントが再開された場合に十分に定着フィルム１３と定着ニップ下流側に配置した導電部材との間に流れる電流が確保されない場合に、定着尾引きを悪化させてしまうことを防止するためである。
【００７９】
よって、プリント再開後の初期のプリントに関しては、定着尾引きを防止するために所定以上の定着バイアスを印加する必要がある。ただし、この目的が達成される方法であれば、必ずしも定着バイアスの設定を初期の状態に戻さなくても良いことは言うまでもない。
【００８０】
｛実験結果｝
ここで、本実施形態での効果を確認するため、以下の実験を実施した。
【００８１】
使用した画像形成装置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体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。
【００８２】
定着装置としては、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、離型性層１３ｃの比抵抗を１×１０^９Ω・ｃｍとした。また、加圧ローラ２０は外径２２ｍｍのアルミ芯金外面に厚み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、更に外層には厚み４０μｍの絶縁ＰＦＡチューブを形成した。
【００８３】
また、加圧ローラ２０のアルミ芯金２１には接地との間に整流素子２４としてダイオードを介在させ、加圧ローラ２０の導電性弾性層２２にはトナーと逆極性の電荷が誘起されるように接続した。
【００８４】
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によりトナーと同極性のマイナスバイアスを印加し、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。
【００８５】
なお、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（１，２１，２４，２５枚目）を比較し、蓄積トナー量の比較は５００枚補給の給送カセットにて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。
【００８６】
なお、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。
【００８７】
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。なお、２８枚目以降は２４枚目〜２７枚目までの繰り返しによるバイアス印加方法とした。結果は図７（ａ）の表図に示すごときであった。
【００８８】
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図７（ｂ）に示す。なお、図７（ｂ）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（以下の表図に示すレベルも同様の表記とする）。なお、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。
【００８９】
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、２０ジョブ目では程度の悪いトナー汚染となってしまい、画像上にブロッブスの発生があった。
【００９０】
実験２では定着尾引きのレベルは良好な状態を維持することができたが、２０ジョブ目で若干のトナー汚れが観察された。
【００９１】
また、定着バイアスの変化量の大きい実験３では、定着尾引きを許容範囲内に維持しつつ、トナー汚染を全く発生させることはなかった。定着バイアスを低くした２１枚目〜２３枚目でも定着尾引きに関して大きな変化はなく、加圧ローラの導電性弾性層の電位も定着バイアス変更時にすぐに落ち込むことはなかった。
【００９２】
ただし、さらに定着バイアスの変化量を増やした実験４では、トナー汚染は見られなかったが、定着バイアスを低く設定した２１枚目や２５枚目では、定着引きのレベルが若干悪くなってしまっていた。
【００９３】
この結果より連続プリント時に定着フィルム１３の導電部と定着ニップ下流の導電部材および加圧ローラ２０の導電弾性層２２の間の電位差を適度に上下させることにより、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。
【００９４】
また、上記実験で、加圧ローラ２０のアルミ芯金２１と接地間にダイオードを介在させない場合のトナー汚染を確認したところ、１ランク程度悪化してしまう加熱定着装置もあったことから、加圧ローラ２０の導電性弾性層２２には、トナーと逆極性の電荷が誘起されるように整流素子２４を介在させることは定着バイアスを下げた後の数枚であれば、定着尾引きを悪化させることもなく、トナー汚染に対しても有効であることがわかった。
【００９５】
ここで、本実施形態では、定着フィルム１３の導電性プライマ層１３ｂに定着バイアスを印加する方式で説明したが、定着ニップ下流側に配置した記録材Ｐと接触する導電性部材、加圧ローラ２０の導電性弾性層２２にトナーと逆極性のバイアスを印加する方式であっても、あるいは該バイアス印加手段を本実施形態に付随する方式であっても、連続プリント時に同様にバイアス値を上下させる方式であれば、同様の効果が得られる。
【００９６】
また、本実施形態では、定着フィルム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。
【００９７】
〔第２実施形態〕
次に本発明の第２実施形態について説明する。装置全体の構成は前記第１実施形態で示した図１と同様であり、加熱定着装置内の構成のうち前記第１実施形態で示した図２と同様の部材に関しては説明を省く。
【００９８】
本実施形態では、定着フィルム１３の導電部材へのバイアス印加手段１６と定着ニップ下流側に位置する導電性部材および加圧ローラ２０の導電性弾性層２２へバイアスを印加するバイアス印加手段を有しており、記録材Ｐが定着ニップ部に狭持搬送されている間はどちらか一方のバイアス印加手段により定着バイアスを印加することで、定着尾引きを防止し、かつトナーや紙粉、ゴミ、ケバ、感光体ドラムの削れ粉等の汚染物質を定着フィルム表面や加圧ローラ表面に蓄積させないことを特徴としている。
【００９９】
本実施形態の加熱定着装置の構成を図８を用いて説明する。すなわち、図８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にはバイアス印加手段２８が接続されている。
【０１００】
また、該バイアス印加手段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。
【０１０１】
また、上記バイアス印加手段２８は加圧ローラ２０の芯金２１にトナーと逆極性のバイアス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出ゴムローラ２５の金属製芯金に同時にバイアス印加する構成である。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出ゴムローラ２５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。
【０１０２】
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する場合（定着バイアスＡ）と、加圧ローラ２０および排出ゴムローラ芯金２１にはトナーと逆極性のバイアスを印加する場合（定着バイアスＢ）を有する。
【０１０３】
バイアス印加のタイミングチャートを図６（ｂ）に示す。図６（ｂ）は、連続プリントされる場合の２２枚目〜２４枚目の記録材が定着ニップ部に狭持搬送される場合を示しており、連続プリント中の１枚目〜２０枚目は、２４枚目と同様に定着バイアスＡのみが印加されており、２１枚目〜２３枚目は定着バイアスＢのみが印加されている。また、２５枚目以降は、２１枚目〜２４枚目の定着バイアスが４枚毎に繰り返し印加されている。
【０１０４】
図において定着バイアスＡは前述したように定着フィルム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Ｐ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は図８に示した加圧ローラ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出ゴムローラ２５へのバイアスを示す。よって加圧ローラ芯金２１、導電性排出ゴムローラ２５にはトナーと逆極性のバイアス値Ｖｐが印加される。
【０１０５】
ここで、バイアス印加のタイミングは、図６（ｂ）に示すように記録材の先端をトップセンサ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のどちらか一方を印加する。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バイアスをＯＦＦする。
【０１０６】
また、上記バイアス値ＶｆあるいはＶｐの値は可変であっても良く、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あるいは導電性排出ゴムローラ２５との電位差を増減することで先述したように定着尾引きを改善しトナー、紙粉等の汚染物質の蓄積を防止する効果が得られる。
【０１０７】
特に本実施形態では、記録材が定着ニップ中に狭持搬送されている間は定着バイアスＡあるいはＢのどちらか一方が印加されるように構成されており、汚染物質を積極的に定着フィルムあるいは加圧ローラの表面に静電気力で吸着するときと、ほとんど接地レベルの状態にして汚染物質に対する静電気力を小さくした状態で加熱定着する場合とを設けることにより、汚染物質の除去能力を高めている。
【０１０８】
すなわち、定着フィルム１３の導電層あるいは加圧ローラ２０の導電性弾性層２２を接地状態にすることにより、強い静電気力で汚染物質を引きつけなくなるため、定着フィルム１３あるいは加圧ローラ２０の表面と記録材表面との離型性の差により、汚染物質の物理的な付着力の大きい方へ汚染物質を付着、搬送させる。
【０１０９】
ここで、前述した第１実施形態でも示したように、定着フィルム１３や加圧ローラ２０の表面はフッ素樹脂等の離型性に優れた部材を使用しているため、一般には記録材の離型性より高い離型性を示す。よって、静電気的な要因をできるだけ取り除くことにより汚染物質はより離型性の悪い部材の方へ付着しやすくなるため、記録材へ付着して機外に除去しやすくなる。
【０１１０】
以上、本実施形態に示した定着バイアス印加方法による汚染物質の付着、蓄積の程度を確認するため、図９（ａ）の表図に示すような定着バイアス設定で実験を行った。
【０１１１】
なお、前記実施形態でも示したように、定着尾引きのレベルを満足するために必要な定着フィルム１３の導電性プライマ層１３ｂと定着ニップ下流側に配置した導電性排出ゴムローラ２５間の電位差は前記第１実施形態の実験で、より良好な結果を示した実験３を参考にした。
【０１１２】
確認に用いた加熱定着装置の主な構成およびトナー汚染の確認方法は前記第１実施形態で示した構成と同様のため説明を省く。また、連続プリントの定義は前期第１実施形態と同様であり、また、該連続プリントが一旦途切れた時点で下記バイアス設定は１枚目に戻る設定となっており、５００枚連続プリントを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どれくらいのジョブ数で汚れが発生し始めるかを確認した。
【０１１３】
なお、比較のために前記第１実施形態のバイアス印加方法（実験３）での確認も比較例として行った。また、図９（ａ）に示す表図において、Ｖｆは記録材Ｐが定着ニップ中に狭持搬送中の定着フィルム１３の導電性プライマ層１３ｂへの印加バイアス値（定着バイアスＡ）、Ｖｐはローラの導電性弾性層２２および定着ニップ下流側に配置した導電性排出ゴムローラ２５への印加バイアス値（定着バイアスＢ）を意味する。なお、２８枚目以降は前記第１実施形態と同様に２４枚目〜２７枚目までの繰り返しによるバイアス印加方法とした。
【０１１４】
また、図９（ｂ）にバイアスを振った時の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開始の比較結果を示す。
【０１１５】
これらの結果より、第１実施形態と同様のバイアス設定にした比較例（実験３）では２００回のジョブを繰り返すことで定着フィルムや加圧ローラ表面の離型性が低下し、トナー汚染が軽微ではあるが発生し始めた。特に記録材として使用した紙の搬送方向と直交する端部コバ部の定着フィルム端部相当位置に微少なトナー汚れが観察された。これは、記録材として紙を使用した場合に、紙のコバ部で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。
【０１１６】
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。
【０１１７】
それに対して、実験５，６，７と連続プリント時の枚数に応じて、印加バイアスを定着フィルム１３の導電性プライマ層１３ｂ側に印加するときと、加圧ローラ２０の導電弾性層に印加するときとを有し、枚数によって定着ニップ中に狭持搬送されている状態のときに、どちらか一方の印加バイアスを小さくすることで、トナー汚染の発生を遅らせることが可能になる。特に、ある枚数の時には、定着フィルム１３側からのみ定着バイアスを印加し、またある枚数の時には、加圧ローラ２０側からのみ定着バイアスを印加すること（実験７）により、トナー汚染は５００ジョブでも発生せず、良好な画像形成が可能であった。紙コバ相当部での定着フィルム表面への紙粉付着も軽微であった。
【０１１８】
以上、本実施形態では、定着部材の導電性部材に定着バイアスを印加する第１のバイアス印加手段１６と加圧ローラ２０の導電性弾性層２２および定着ニップ下流に配置した導電性部材に定着バイアスを印加する第２のバイアス印加手段２８とを有し、記録材が連続プリントされる場合に、記録材が定着ニップ内に狭持搬送中に、記録材定着枚数に応じて定着フィルム側の第１のバイアス印加手段１６あるいは加圧ローラ側の第２のバイアス印加手段２８のみのバイアス印加を実施することで、トナー、紙粉、ゴミ、ケバ、感光体ドラムの削れ粉等の記録材が搬送する物質の定着部材、加圧部材表面への付着、蓄積を防止し、表面の離型性を維持することで、トナー等の汚染物質による画像不良を発生させない長寿命の加熱定着装置を構成できる。
【０１１９】
〔第３実施形態〕
次に本発明の第３実施形態について説明する。なお、この実施形態においても装置全体の構成は前述した第１実施形態で示した図１と同様であり、加熱定着装置内の構成も前記第１実施形態で示した図２と同様の部材に関しては説明を省く。
【０１２０】
本実施形態では、連続プリント時に定着ニップ内に記録材が狭持搬送されているときの定着バイアス値を記録材の枚数に応じて上下させるとともに、記録材が定着ニップ中に狭持搬送されているときの定着バイアス値と定着部材と加圧部材が記録材を介さずに直接接触している状態のときの定着バイアス値とによる定着部材の導電部と加圧部材の導電部の電界を逆転させることを特徴とする。
【０１２１】
本実施形態の詳細を図１０および図６（ｃ）を用いて説明する。図１０において、定着フィルム１３の導電性プライマ層へトナーと同極性のバイアスを印加する第１のバイアス印加手段１６およびトナーと逆極性のバイアスを印加する第２のバイアス印加手段２９を有しており、所定のタイミングでスイッチングすることにより、定着フィルム１３の導電性プライマ層へはどちらの極性もバイアス印加が可能な構成となっている。
【０１２２】
本実施形態におけるバイアス印加のタイミングを図６（ｃ）に示す。なお、この図は連続プリント中の２２枚目〜２４枚目の定着バイアスの印加タイミングを示す図である。図６（ｃ）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トナーと同極性のバイアス定着Ｖｆ２あるいはＶｆ３を第１のバイアス印加手段１６により印加し、少なくとも記録材が定着ニップに狭持搬送されているときは、第１のバイアス印加手段１６により定着バイアスを印加し続ける。
【０１２３】
また、記録材Ｐ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Ｐの後端を検知後に所定時間経過した時点で第１のバイアス印加手段１６による印加バイアスをＯＦＦし、トナーと逆極性の定着バイアスＶｉを第２のバイアス印加手段２９により印加する。
【０１２４】
以上を繰り返すことで、連続プリント中は、記録材が定着ニップ内に狭持搬送されているときは、第１のバイアス印加手段１６によってトナーと同極性の定着バイアスが定着フィルム１３の導電性プライマ層へ印加され、記録材を介在せず、定着フィルム１３表面と加圧ローラ２０表面が直接接触回転しているときは、第２のバイアス印加手段２９によってトナーと逆極性の定着バイアスが定着フィルムの導電性プライマ層へ印加される。
【０１２５】
なお、図６（ｃ）では、２２枚目〜２４枚目の定着バイアスについて示しているが、前記第１実施形態で示したように連続プリントの１枚目〜２０枚目の記録材加熱定着時は定着バイアス値Ｖｆ１をＶｆ３と同様に印加し、記録材を定着ニップ内に介在しないときは図６（ｃ）と同様に定着フィルム１３の導電性プライマ層１３ｂへの定着バイアス印加手段を切り替え、トナーと逆極性の印加バイアスに変更する。また２１枚目は２２枚目と同様の定着バイアスＶｆ２を印加する。なお、２５枚目以降は２１枚目〜２４枚目のバイアス印加を繰り返し実施する。
【０１２６】
以上の構成にすることで、記録材が定着ニップ内に狭持搬送されている場合に定着フィルム１３の導電性プライマ層１３ｂへ印加する定着バイアスをトナーと同極性とする一方、定着ニップ内に記録材を介在させない紙間においては、定着フィルム１３の導電性プライマ層１３ｂへ印加する定着バイアスをトナーと逆極性とするため、記録材より定着フィルム１３や加圧ローラ２０の表面に付着されたトナー、紙粉、ゴミ、ケバ、感光体ドラム１の削れ粉等の汚染物質は、紙間で加熱定着中と逆極性のバイアス印加を実施することで、静電気的に定着フィルム１３の表面に付着していた汚染物質は定着フィルム１３の表面から加圧ローラ２０の表面側へ、一方加圧ローラ２０の表面に付着していた汚染物質は加圧ローラ２０の表面から定着フィルム１３の表面側へ移動しやすくなる。
【０１２７】
上記状態で次の記録材が定着ニップ部に搬送されると、定着バイアスを紙間と逆転させて印加するため、紙間で定着フィルム１３表面から加圧ローラ２０表面に移動した汚染物質は電界の影響で定着フィルム１３方向へ戻ろうとする。
【０１２８】
一方、紙間で加圧ローラ２０表面から定着フィルム１３表面に移動した汚染物質も同様に加圧ローラ２０側への電界の力を受ける。このとき定着フィルム１３と加圧ローラ２０の間には記録材Ｐが介在しているため、上記汚染物質は記録材上に付着した状態で定着ニップから排出される。
【０１２９】
以上により、定着フィルム１３表面や加圧ローラ２０表面には静電気的に汚染物質が蓄積されにくくなり、ブロッブス等の画像不良を防止することができる。さらに、本実施形態では、上述したように汚染物質を積極的に後続の記録材によって吐き出させるため、記録材が定着ニップ内に狭持搬送されているときの定着バイアス値の値の上限値を引き上げることができ、この結果、定着尾引きに対しても定着バイアスの効果をさらに引き出すことが可能になる。
【０１３０】
以上、本実施形態のトナー汚染に対する効果、定着尾引きに対する効果を確認するため、定着バイアス値を下表のように振って確認した。確認した加熱定着装置の構成は前述した第１実施形態と同様であるため説明を省く。なお、図１１（ａ）に示す表図において、Ｖｆは記録材が定着ニップ部に介在するときの定着バイアス値、Ｖｉは記録材が定着ニップに介在していない紙間での定着バイアス値を示す。
【０１３１】
なお、図１１（ａ）に示す定着バイアス設定で５００枚の連続プリントを１ジョブとしたときのトナー汚染開始までのジョブ数、および各枚数での定着尾引きの評価結果を図１１（ｂ）に示す。
【０１３２】
これらの結果より、記録材が定着ニップ内に介在しないときに定着フィルム１３へトナーと逆極性の定着バイアスを印加することにより、トナー汚染の定着フィルム１３あるいは加圧ローラ２０表面への付着開始を遅らせることが可能となり、さらに記録材加熱定着中の定着バイアスを上げてもトナー汚染を悪化させることなく、定着尾引きをさらに改善させることが可能になることがわかった。
【０１３３】
特に紙間において、定着フィルム１３の導電性プライマ層１３ｂと加圧ローラ２０の導電性弾性層２２間で加熱定着中の電界と逆方向の電界を発生させるとともに、発生させる電界を強くすることにより、定着フィルム表面や加圧ローラ表面に付着した汚染物質を除去する能力が高くなり、各表面の離型性を維持することが可能になる。
【０１３４】
なお、本実施形態では、定着フィルム１３の導電性プライマ層１３ｂに定着バイアスを印加する方式で説明したが、定着ニップ下流側に配置した記録材と接触する導電性部材、加圧ローラ２０の導電性弾性層２２に記録材加熱定着時にはトナーと逆極性のバイアスを印加し、定着ニップ内に記録材を介在させない状態のときには、トナーと同極性のバイアスを印加する方式であってもよく、さらに前記第２実施形態で示した定着部材の導電部と加圧ローラおよび定着ニップ部下流側に配置した導電部材へバイアスを印加する方式とを組み合わせても同様の効果が得られる。
【０１３５】
【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。
【０１３６】
さらに定着部材表面や加圧部材表面に付着されたトナー紙粉、ゴミ、ケバ、感光体ドラムの削れ粉等の付着物の静電気的な付着力を弱めることで、定着部材や加圧部材の表面の離型性を維持し、定着部材や加圧部材がトナー等により汚染されることを防ぎ、ブロッブス等の画像不良の発生を防止する。以上により過剰に電流が流れて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実施形態に係わる画像形成装置の構成図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係わる加熱定着装置の断面図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係わる定着フィルムの断面図およびバイアス印加手段である。
【図４】定着ニップ部近傍での等価回路図である。
【図５】定着バイアスのタイミングチャートである。
【図６】定着バイアスのタイミングチャートである。
【図７】本発明の第１実施形態における実験結果を示す表図である。
【図８】本発明の第２実施形態に係わる加熱定着装置の断面図である。
【図９】本発明の第２実施形態における実験結果を示す表図である。
【図１０】本発明の第３実施形態に係わる加熱定着装置の断面図である。
【図１１】本発明の第３実施形態における実験結果を示す表図である。
【図１２】従来例に係わる定着装置の断面図である。
【図１３】従来例に係わる定着フィルムの断面図及び定着尾引きメカニズムを表す説明図である。
【符号の説明】
Ｐ …記録材
Ｒｂ，Ｒｄ，Ｒｆ，Ｒｐ，Ｒｈ …抵抗
Ｔ …トナー
１ …感光体ドラム
２ …帯電ローラ
３ …レーザビーム
４ …現像装置
５ …転写ローラ
６ …定着装置
７ …クリーニング装置
８ …トップセンサ
１０ …定着部材
１１ …加熱用ヒータ
１２ …断熱ステイホルダ
１３ …定着フィルム
１３ａ …基層
１３ｂ …導電性プライマ層
１３ｃ …離型性層
１４ …温度検知手段
１５ …定着入口ガイド
１６ …バイアス印加手段
１７ …導電性ブラシ
２０ …加圧ローラ
２１ …芯金
２２ …導電性弾性層
２３ …離型性層
２４ …整流素子
２５ …排出ゴムローラ
２６ …排出コロ
２７ …排出センサ
２８ …バイアス印加手段
２９ …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、
前記定着部材に前記トナーの帯電極性と同極性のバイアス電圧を印加するバイアス電圧印加手段と、
を有し、
前記バイアス電圧印加手段によって前記バイアス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、前記バイアス電圧印加手段は、所定の枚数毎に、記録材が前記定着ニップ部を通過中に印加するバイアス電圧を、先行の記録材が前記定着ニップ部を通過中に印加するバイアス電圧よりも低いバイアス電圧にすることを特徴とする加熱定着装置。