JP4478342B2

JP4478342B2 - 定着装置

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Publication number: JP4478342B2
Application number: JP2001010261A
Authority: JP
Inventors: 泰成小原; 貴康弓納持; 洋片岡; 隆史楢原; 朋之牧平
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2000-01-25
Filing date: 2001-01-18
Publication date: 2010-06-09
Anticipated expiration: 2021-01-18
Also published as: US20010026717A1; US6438348B2; JP2001282022A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真方式のプリンター、複写機等の画像形成装置に用いられる定着装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電子写真方式のプリンター、複写機等の画像形成装置に備えられる定着装置にあっては、第一加熱手段によって内部から加熱される中空ローラ状若しくは無端フィルム状の定着体たる熱定着手段と、該熱定着手段に圧接する加圧体たる弾性加圧ローラとによりニップを形成し、未定着像たる未定着トナー像を担持する紙等の記録材たる転写材をこのニップ部に通紙して加圧及び加熱することにより、未定着トナー像を転写材に定着させる定着装置が知られている。
【０００３】
最近、かかる定着装置において、熱定着手段及び弾性加圧ローラの表面に対する未定着トナー像のオフセットを防止するため、熱定着手段及び弾性加圧ローラの表面に転写材上の未定着トナー像が転写材上に押し付けられる向きに電位差を誘起させる構成が多く採用されている。
【０００４】
例えば、熱定着手段としてパイプ状の金属ローラを使った熱ローラ定着方式においては、次のような構成のものがある。
【０００５】
定着体たる定着ローラの芯金にトナー（未定着トナー像）と同極性のバイアス（ネガトナーであれば、−１００Ｖ〜−２０００Ｖ）を印加して表面にトナーを反発する電位を誘起させ、一方、加圧体たる弾性加圧ローラは、表層フッ素樹脂チューブと弾性層に導電剤を分散して中抵抗ローラ（表面抵抗１０⁷Ω〜１０¹²Ω）とし、芯金にダイオードを接続することによって、定着ローラとの電位差を維持するようにした装置がある。弾性加圧ローラの表面抵抗を１０⁷Ω〜１０¹²Ωとするのは、表面抵抗が１０⁷Ωより小さいとフッ素樹脂チューブの耐圧が問題となり、１０¹²Ωより大きいとフッ素樹脂チューブがマイナスに帯電して、定着ローラとの電位差がなくなりオフセットが発生するためである。
【０００６】
又、定着ローラ芯金を接地し、弾性加圧ローラの表面抵抗を１０⁶Ω以下に低抵抗化して、電圧の小さいバイアス（ネガトナーであれば、＋１００Ｖ〜＋５００Ｖ）を印加したブラシ等の電極を加圧ローラ表面に接触させて電位差を維持するようにした装置がある。加圧ローラの表面抵抗が１０⁶Ωより大きいと、ローラ表面に電位を誘起できず、やはりオフセットが発生するためである。
【０００７】
前者の場合も後者の場合も、定着ローラ表面と加圧ローラ表面の電位差は、低温・低湿環境下でのオフセットが発生しないように設定されるのが普通である。
【０００８】
このようにトナーを転写材に押し付ける向きに電位差を誘起させることで、従来のように熱定着手段の表面へシリコンオイル等の離型剤を塗布したり、或いは、熱定着手段や加圧ローラへクリーニング部材を当接させなくてもよくなった。その結果、オイル漏れ等事故が発生することもなく、又、ユーザーがクリーニング部材を定期的に交換するといった手間も省けるようになった。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
近年、画像形成装置に使われる転写材として、紙の保存性の問題から中性紙が使われるようになり、中性紙に使われる添加剤として紙の漂白による環境問題から、塩素を用いた漂白ではなく炭酸カルシウム（ＣａＣｏ₃）が使われることが多くなっている。炭酸カルシウム（ＣａＣｏ₃）は、白色度が高く、安価であるため、転写材に最大２５％まで含まれる場合がある。
【００１０】
ところが、炭酸カルシウム（ＣａＣｏ₃）を含んだ転写材（以下、炭酸カルシウム含有紙という）を前記従来の定着装置を備えた画像形成装置に使用すると、次のような問題が発生する。
【００１１】
前記従来の定着装置に炭酸カルシウム含有紙を給紙すると、転写材は搬送路の金属やプラスチック部材と摺擦し紙粉を発生させる。炭酸カルシウム及び炭酸カルシウムを含んだ紙粉は、金属やプラスチックとの摩擦により容易にプラスに帯電するため、マイナスに帯電したトナーのオフセットを防止する目的で定着装置に印加したバイアスの作用により、炭酸カルシウムを含んだ紙粉は逆に定着ローラに吸着してしまう。
【００１２】
その結果、定着ローラ芯金にトナーと同極性のバイアスを印加してオフセットを防止するようにした定着装置では、次のような問題点があった。
【００１３】
炭酸カルシウムを含んだ紙粉により画像印字面側の定着ローラの表面電位が打ち消され、マイナスに帯電したトナーが定着ローラにオフセットし、このオフセットしたトナーが炭酸カルシウムを含んだ紙粉とともに、紙間（プリントと次のプリント間の紙がニップ部に無い状態）において少しずつ加圧ローラ上に転移・蓄積する「加圧ローラトナー付着」問題が発生する。加圧ローラ上にくるトナー量は微量であるが、炭酸カルシウム（ＣａＣｏ₃）を含んだ転写材を低温・低湿環境下で数千〜数万枚通紙するとフレーク状に成長し、転写材の画像裏面や表面に現れ、画像品質を損なう。
【００１４】
更に、加圧ローラの表層フッ素樹脂チューブとして、表面抵抗が１０⁷Ω〜１０¹²Ωの中抵抗チューブを使用すると、通紙枚数が増えるにつれ表面抵抗が上がりマイナスに帯電するため、定着ローラとの電位差がなくなりオフセットが発生する。特に、炭酸カルシウム含有紙は、比較的高抵抗であるため、加圧ローラ表面をマイナスに強く帯電させやすい。
【００１５】
又、定着ローラ芯金を接地し、加圧ローラの表面抵抗を１０⁶Ω以下に低抵抗化して、加圧ローラ表面にトナーと逆極性の電圧の小さいバイアスを印加してオフセットを防止するようにした定着装置においては、次のような問題点があった。
【００１６】
加圧ローラの表面フッ素樹脂層のカーボン含有量を増やしたため、ローラ表面の離型性が悪くなり、低温・低湿環境下で炭酸カルシウム含有紙を数千〜数万枚通紙すると「加圧ローラトナー付着」問題が発生し、画像品質を損なう。
【００１７】
更に、定着ローラ表面のフッ素樹脂チューブは、厚さがせいぜい２０μｍ〜５０μｍと薄いため耐圧が低く、チューブに穴が空くと電流が集中して流れ、そのジュール熱によりトナーが溶けて、加圧ローラ上に筋状にトナーが付着してしまう。そのため、高い電圧を印加できないという欠点があった。
【００１８】
このように、加圧ローラの表面フッ素樹脂層にカーボンや金属粉等の導電剤を分散し低抵抗化すれば、表面電位が安定しオフセットの発生を防止できるが、ローラ表面の離型性が悪くなるため、炭酸カルシウム含有紙を通紙すると「加圧ローラトナー付着」問題が発生してしまうというジレンマに陥る。現段階では、加圧ローラ表面の低抵抗化と十分な表面離型性を満足できる導電性離型層を作るのは難しい。
【００１９】
そこで、本発明は、炭酸カルシウムを含有する紙等の記録材を第一回転部材及び第二回転部材によるニップに通紙しても、トナー等の第二回転部材上への蓄積を防止し安定した画像品質を得ることができ、前記第一回転部材及び前記第二回転部材に対する前記記録材上の未定着像のオフセットを防止することができる定着装置の提供を目的とする。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
上述の課題を解決するための本発明は、絶縁性離型層を有しており芯金が接地されている定着ローラと、表面抵抗が１０ ^６ Ω以下の導電性離型層を有し前記定着ローラと共に定着ニップ部を形成する加圧ローラと、前記加圧ローラの前記離型層に表面からトナーの帯電極性とは逆極性である正極性の電圧を印加し前記定着ローラと前記加圧ローラの間に記録材上のトナーを記録材に押し付ける向きに電位差を形成する電圧印加手段と、を有し、前記定着ニップ部で記録材を挟持搬送しつつ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において、前記定着ローラの内部には前記定着ローラの軸方向中央部を主に加熱するメインヒータと前記定着ローラの軸方向端部を主に加熱するサブヒータが設けられており、前記加圧ローラの内部には加圧側ヒータが設けられており、前記メインヒータを駆動する第１駆動回路と、前記サブヒータ及び前記加圧側ヒータを駆動する第２駆動回路と、を有し、前記メインヒータと前記サブヒータは記録材のサイズに応じた点灯比率で且つ前記定着ローラが定着ローラ目標温度を保つように前記第１駆動回路と前記第２駆動回路によりそれぞれ駆動され、前記加圧側ヒータは前記加圧ローラの温度が加圧ローラ目標温度よりも低く且つ前記サブヒータが点灯していない時に前記第２駆動回路により駆動されることを特徴とする。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態に関して、添付図面に基づき説明する。
【００２２】
（参考例）
先ず、参考例について説明する。
【００２４】
最初に、画像形成装置本体の概要を説明する。
【００２５】
図１は、レーザービームプリンターの概略構成を示す図である。
【００２６】
かかるレーザービームプリンタは、画像情報に応じて発信されるレーザー光を、照射及び走査する光学手段と走査手段を有したスキャナユニット１０１と、主たる画像形成手段を内蔵するプロセスカートリッジ１１０とを備えている。
【００２７】
プロセスカートリッジ１１０は、像保持部材の感光ドラム１０３、半導電性のゴムからなるローラ帯電器１０４、トナー１０６を感光ドラム１０３上に現像する現像装置１０５、及び廃トナーを感光ドラム１０３上から除去するクリーナ１０８等から構成されている。
【００２８】
このプロセスカートリッジ１１０内の感光ドラム１０３は、矢印の方向に回転しており、ローラ帯電器１０４により、その表面を一様に帯電された後、スキャナユニット１０１で発信されたレーザー光を、ミラー１０２を介して照射されることにより、その表面上に静電潜像が形成されるようになっている。
【００２９】
そして、この静電潜像は、現像装置１０５によりトナーが供給され、トナー像として可視像化される。
【００３０】
一方、給紙カセット１１２内の記録材たる転写材Ｐは、給紙ローラ１１３及び給紙ローラ１１３に対向して設けられた分離パッド（図示せず）により、一枚ずつ分離されて給送され、給紙された転写材Ｐは、上下のガイド１１３ａに沿って、一対のレジストローラ１１５に搬送される。レジストローラ１１５は、転写材Ｐが来るまで停止しており、これに転写材Ｐの先端が突き当たることにより、転写材Ｐの斜行を補正する。次いで、レジストローラ１１５は、前記感光ドラム１０３上に形成された画像の先端と同期するように、転写材Ｐを転写部へと搬送する。尚、このレジストローラ１１５の近くに給紙センサー（図示せず）が設置されており、通紙状態やジャム、転写材の長さを検知できる。
【００３１】
上述したようにして転写部に搬送された転写材Ｐは、転写ローラ１０７からトナーと逆極性の電荷を転写材Ｐの裏側から与えられ、前記感光ドラム１０３上に形成されたトナー像が前記転写材Ｐに転写される。このトナー像を転写された転写材Ｐは、搬送ローラ１１６ａ及び搬送ガイド１１６ｂにより定着装置１１７へ搬送され、前記定着装置１１７は、転写材Ｐ上のトナー像を熱及び圧力で、転写材Ｐ上に溶解、固着させることにより記録画像とする。そして、画像定着後の転写材Ｐはフラッパ（図示せず）により選択された各搬送ローラを経て排出トレイ１１８に排出される。又、本実施形態に使用するトナーは、反転現像系で使用されるネガトナーである。本実施形態におけるプロセススピードは１００ｍｍ／ｓｅｃである。
【００３２】
次に、定着装置１１７の概要を図２を用いて説明する。
【００３３】
図２において、符号１は第一回転部材である定着体たる定着ローラであり、アルミニウム製の芯金１１の外周に厚さが５０μｍの電気的絶縁性離型層であるフッ素樹脂層１２を設けている。定着ローラ１内部には第一加熱手段としてのハロゲンヒータであるヒータ３（６００Ｗ）があり、定着ローラ１を内部より加熱している。必要に応じて、フッ素樹脂層１２と芯金１１の間にシリコンゴム層を設けても良い。
【００３４】
一方、符号２は加圧手段（図示せず）によって定着ローラ１に２０ｋｇｆで押圧され、ニップ部Ｎ（５ｍｍ）を形成している第二回転部材である加圧体たる加圧ローラである。加圧ローラ２はアルミニウム製の芯金２１の外周に、耐熱性のあるシリコンゴムによるゴム弾性層２２を、更に表面層としてその上に導電性離型層である導電フッ素樹脂層２３が形成されている。加圧ローラ２内部にも第二加熱手段としてのヒータ３ｂ（４００Ｗ）があり、加圧ローラ２を内部より加熱している。
【００３５】
符号５ａ，５ｂは、それぞれ定着ローラ１、加圧ローラ２の表面温度を検知するサーミスタであり、定着ローラ１、加圧ローラ２表面に所定の当接圧で当接しており、プリント中に定着ローラ１、加圧ローラ２表面の温度がそれぞれ一定となるようにヒータ３，３ｂへの通電をオン・オフ（通電をオン・オフさせている電気回路は不図示）している。クリーニング機構を有する定着装置では、サーミスタ５ａ，５ｂを転写材通紙域内に設けることが可能であるが、図２のようにクリーニング機構を持たない定着装置では、画像汚れを避けるため端部非通紙域に設けたほうが良い。ただし、加圧ローラ２表面に当接するサーミスタ５ｂは非印字面側であるので、通紙域内に設けても良い。
【００３６】
未定着トナー像Ｔは、ニップ部Ｎにおいて加熱及び加圧されることで、転写材Ｐ上に定着される。このとき、定着ローラ１は、転写材Ｐの未定着トナー像Ｔが担持された面と接する。
【００３７】
符号４は入り口ガイドであり、未定着トナー像が形成された転写材Ｐを安定して定着ニップに搬送するガイドの役割を果たす。
【００３８】
符号８は加圧ローラ表面への給電をおこなうステンレス、アモルファス等の繊維を束ねた導電部材たる導電ブラシであり、符号９は電源である。本参考例では、導電ブラシ８、電源９等により電圧印加手段が構成されている。この電圧印加手段により、定着ニップに通紙されている転写材上のトナーが転写材上に引きつけられるよう定着ローラ１と加圧ローラ２との間に電位差が形成されることとなる。
【００３９】
この定着装置を定着ローラ１、加圧ローラ２表面が所定の温度となるように加熱制御しながら、駆動手段（図示せず）により回転させて、定着装置１１７に送られてくる未定着画像を定着させる。
【００４０】
ここで、定着装置１１７の電位設定について説明する。
【００４１】
未定着トナー像を紙に押し付ける電位設定は、従来例でも説明したように、（１）定着ローラにトナーと同極性のバイアスを印加する、（２）加圧ローラにトナーと逆極性のバイアスを印加する方法があるが、ネガトナーを使用した場合、前者はプラスに帯電した炭酸カルシウム及び炭酸カルシウムを含んだ紙粉を逆に定着ローラに引き付けてしまい、オフセットの発生、ローラ表面の離型性の低下を起こしてしまう。又、定着ローラ表面には、フッ素樹脂層、又はフッ素樹脂層と薄層のシリコンゴム層があるので静電容量が小さく、電源により芯金１１に供給した電位が表面に誘起されにくい。
【００４２】
従って、定着ローラ１の芯金１１は表面電位を０Ｖとするため接地し、加圧ローラ２にトナーと逆極性のバイアスを印加したほうが好ましい。
【００４３】
次に、加圧ローラ２について詳細に説明する。
【００４４】
先ず、芯金２１は内部のヒータの熱を効率よく吸収させるため、芯金２１内部を黒色塗装した厚さ１ｍｍ〜５ｍｍのアルミニウム、ステンレス、鉄からなるパイプ芯金である。厚さが１ｍｍより小さいと、１０ｋｇｆ〜数１０ｋｇｆの加圧力に耐えられず、５ｍｍより厚いと加圧ローラの熱容量が大きくなり、加圧ローラ表面の温度上昇が遅くなるためである。
【００４５】
又、ゴム弾性層２２は厚さ２ｍｍ〜５ｍｍのＬＴＶ、ＨＴＶシリコンゴムである。厚さが２ｍｍより小さいと、１０ｋｇｆ〜数１０ｋｇｆの加圧力では定着ローラ１とのニップを確保するのが難しく、５ｍｍより厚いと熱伝導が極端に悪化するためである。
【００４６】
本参考例では厚さ２ｍｍのアルミニウム芯金上に厚さ３ｍｍのＨＴＶシリコンゴムを被覆した。
【００４７】
加圧ローラ２表面の導電フッ素樹脂層２３は、ＰＦＡ、ＦＥＰ、ＰＴＦＥといったフッ素樹脂に導電剤であるカーボンを分散させた樹脂をコーティングするか、あるいはチューブに加工して被覆するものが考えられるが、カーボン分散の均一性、耐久性からチューブが好ましい。特に、加圧力が強かったり、分離爪を当接させる場合はチューブのほうが耐久性があるので良い。フッ素樹脂チューブはカーボンを均一に分散し、表面抵抗が１０⁶Ω以下、好ましくは１０⁵Ω以下の導電チューブとすることが好ましい。なぜなら、表面抵抗が１０⁶Ω以下であれば、図２のように加圧ローラ表面から給電をおこなっても印加バイアスが誘起されるが、表面抵抗が１０⁷Ω以上ではバイアスが表面に現れず、定着ローラとの電位差が保てないためオフセットが発生するためである。
【００４８】
本参考例では、ＰＦＡ樹脂にカーボン１５重量％を含有させ、表面抵抗が１０^５Ωとなる導電ＰＦＡチューブを用いた。
【００４９】
これら、芯金２１とゴム弾性層２２、ゴム弾性層２２と導電フッ素樹脂層２３とをそれぞれプライマにより接着し、Ａｓｋｅｒ−Ｃ硬度５０°〜７０°の加圧ローラを得ることができる。
【００５０】
加圧ローラ２の製造方法は、例えば、あらかじめ外径に合わせた金型内にプライマを塗布した芯金２１をセットし、シリコンゴムを注入し、加硫、研磨したあと、プライマを塗って、導電ＰＦＡチューブを被覆させるか、若しくは、あらかじめ金型内に、芯金２１と導電ＰＦＡチューブをセットして、芯金２１と導電ＰＦＡチューブの間にシリコンゴムを注入し、加硫・接着して一体成形すればよい。
【００５１】
この加圧ローラ２をプリント中に内部のヒータ３ｂにより加熱することで離型性が悪い導電ＰＦＡチューブを使用しても、炭酸カルシウム（ＣａＣｏ₃）を含んだ紙による「加圧ローラトナー付着」を防止することができる。その理由は、加圧ローラ２を内部から加熱することで加圧ローラ２に転移してくるトナーの粘性を下げると同時に、トナー中に含まれるワックスによる離型効果を加圧ローラ２との界面で発揮できるからである。従って、加圧ローラ２に転移してくるトナーは蓄積する前に次の紙によってクリーニングすることができる。これは、加圧ローラ２に転移してくる微量なトナーで起こるため、定着画像では見えず画像品質を損なうものではない。
【００５２】
実際に、この定着装置１１７を使って、１５℃／１０％ＲＨの環境下で炭酸カルシウム（ＣａＣｏ₃）を１５％含んだ紙を連続通紙し、オフセット画像と「加圧ローラトナー付着」を評価した。
【００５３】
【表１】

表１は、加圧ローラ表面抵抗の異なる４種のローラを用いて、炭酸カルシウム含有紙を５０００枚通紙する前後の加圧ローラ表面電位とオフセットの発生状況を示した表である。
【００５４】
表面抵抗が１０¹²Ω、１０⁷Ωのローラは表面に電位が現れず、炭酸カルシウム含有紙を通紙したあとにはっきりしたオフセットが発生したが、表面抵抗が１０⁶Ω以下のローラでは、炭酸カルシウム含有紙を通紙したあとも表面電位が一定に保たれ、オフセットも見られなかった。
【００５５】
【表２】

表２は、本参考例で説明した表面抵抗が１０^５Ωの加圧ローラを使って、加圧ローラ２に当接したサーミスタ５ｂの設定温度を変えて、炭酸カルシウム含有紙を連続通紙したときのトナー付着状態を示した表である。加圧ローラの加熱のためのヒータ（以下、加圧側ヒータという）の点灯ｄｕｔｙ（％）とは、０％のとき加圧側ヒータは点灯せず、１００％のとき加圧側ヒータは全点灯することを意味する。又、加圧ローラ温度とは、連続５００枚通紙後の通紙域内の加圧ローラ表面温度である。
【００５６】
表２に示すように、加圧ローラ２内部のヒータ３ｂが点灯しないと、加圧ローラ２上にトナー付着が２５００枚から発生し、５０００枚から紙面上にフレーク状のトナー塊が発生したが、加圧ローラ内部のヒータ３ｂを点灯させると、ヒータ点灯率が２０％でも、紙面に画像品位を低下させるような画像は発生しなかった。加圧ローラ内部のヒータはスタンパイ中に点灯させても良いが、紙によるクリーニングを確実におこなうためには、プリント中に加熱し、トナーの可塑効果・離型効果を高めたほうが良い。もちろん、定着性も向上する。
【００５７】
図２では加圧ローラ表面へ給電をおこなう場合を示したが、給電方法はこれに限定されるものではない。例えば、ゴム弾性層２２として、体積固有抵抗が１０³Ω・ｃｍ〜１０⁵Ω・ｃｍの導電シリコンゴムを使用し、芯金に接点を設けて、接点からバイアスを印加するように構成してもよい。
【００５８】
（実施形態）
次に、本発明の実施形態について説明する。尚、参考例と同様の構成に関しては、同一符号を付し、その説明を省略する。
【００５９】
本実施形態では、Ａ３サイズまで出力できるプロセススピード２００ｍｍ／ｓの高速レーザービームプリンターに本発明を適用した例を、図３を用いて詳細に説明する。
【００６０】
商用電源を利用した画像形成装置において、ヒータに使用可能な電力は１２００Ｗ程度が限界である。本例のような高速レーザービームプリンターでは、必然的に紙による消費電力が増えるため、定着ローラ加熱に必要な電力が増え、加圧ローラを加熱する余剰電力が不足する（最大点灯ｄｕｔｙが減少する）。又、高速であるため加圧ローラ表面の温度低下が著しく、低温・低湿環境下での「加圧ローラトナー付着」問題が発生しやすい。本実施形態では、定着ローラ内部のヒータを２本に分割し、紙サイズに応じてヒータを点灯することで定着ローラの加熱を最小限に抑え、加圧ローラの加熱をおこなうことを特徴とする。
【００６１】
図３において、定着ローラ１は厚さ２ｍｍのアルミニウム製の芯金１１の外周に厚さ３００μｍのＬＴＶシリコンゴム層１３、その上に厚さ３０μｍのＰＦＡ樹脂チューブによるフッ素樹脂層（電気的絶縁離型層）１２を被覆した外径φ４５のローラを使用する。定着ローラ１内部には図４に示すように、第一加熱手段の定着体用ヒータとして、ローラの軸線方向中央部を主に加熱するメインヒータ３ａ（６００Ｗ）と、ローラの軸線方向端部を主に加熱するサブヒータ３ｃ（４００Ｗ）との２本のハロゲンヒータを備え、ローラ端部に配置したサーミスタ５ａにより１９０℃で温調する。フッ素樹脂層１２の下に電気的絶縁層である薄層のシリコンゴム層１３を形成しているので、表面が粗い紙でも良好な定着性が得られる。芯金１１は接地されている。
【００６２】
加圧ローラ２は、厚さ３ｍｍのアルミニウム製の芯金２１の外周に厚さ４ｍｍのシリコンゴムによるゴム弾性層２２、その上に厚さ５０μｍの導電ＰＦＡチューブによる導電フッ素樹脂層２３を被覆した外径φ３０、硬度６０°のローラを使用する。
【００６３】
加圧ローラ２の導電フッ素樹脂層２３は、ＰＦＡ樹脂にカーボンを１５重量％含有させ、表面抵抗が１０⁵Ωとなるように成形した。加圧ローラ２内部には加圧ローラ２の軸線方向における配熱分布がほぼフラットなヒータ３ｂ（４００Ｗ）を備え、通紙域内に当接したサーミスタ５ｂにより加圧ローラ温度が１２０℃を目標に加熱し、温度が低下するのを防止する。この加圧ローラ２を定着ローラ１に対して３０ｋｇｆの圧力で加圧し、ニップ６ｍｍを得るように構成した。
【００６４】
加圧ローラ２の導電フッ素樹脂層２３には、アモルファスの導電ブラシ８を端部非通紙域で当接し、電源９により＋１ｋＶの直流バイアスを印加する。定着ローラ１がフッ素樹脂層１２の下に薄層のシリコンゴム層１３を形成しているので、フッ素樹脂層１２に穴が空いてもバイアスがリークすることはない。これにより定着ローラ１表面が０Ｖ、加圧ローラ２表面が＋１ｋＶの電位を安定して給電できる。
【００６５】
加熱源としての３本のハロゲンヒータは、図５のようにメインヒータ３ａを駆動する駆動回路６１と、サブヒータ３ｃ、ヒータ３ｂを駆動する駆動回路６２の独立した２つの駆動回路により通電される。サブヒータ３ｃ、ヒータ３ｂにはそれぞれスイッチング素子６３、スイッチング素子６４が接続され、サブヒータ３ｃ、ヒータ３ｂを選択的に切り替えて温調をおこなう。尚、図５において、符号６５は駆動回路６１，６２に９０Ｖ〜１２０Ｖ（或いは２００Ｖ〜２３０Ｖ）の交流電圧を供給する低圧電源であり、６６はコンセントである。
【００６６】
図６に、Ａ４横サイズの紙を連続プリントしたときの各ヒータの点灯制御を示す。
【００６７】
先ず、定着ローラを温めるメインヒータ、サブヒータの制御は、制御ユニット（図６では１秒）内におけるメインヒータとサブヒータの点灯比率を５０％と一律にすることで定着ローラ１長手方向の温度分布を一定に保ち、制御ユニット内の点灯ｄｕｔｙをサーミスタ検知温度を参照して変化させることで、定着ローラ１の温度を１９０℃に保つように制御する。
【００６８】
一方、加圧ローラ２を温めるためのヒータ３ｂの制御は、サブヒータ３ｃがＯｆｆのときに加圧ローラ２のサーミスタ検知温度が目標温度以下であればヒータ３ｂを点灯させ、目標温度以上であれば点灯させないようにする。
【００６９】
このように駆動回路一つにより、定着ローラ内の２本を交互通電させず、定着ローラ内のヒータ１本と加圧ローラ内のヒータを交互通電させる理由は、スイッチング素子６３，６４の切り替え時間による電力損失を回避できるためである。
【００７０】
この定着装置を使って、１５℃／１０％ＲＨ環境下で炭酸カルシウム（ＣａＣｏ₃）を１５％含んだ紙を連続通紙し、オフセット画像と「加圧ローラトナー付着」を評価した。１０万枚通紙してもオフセットは良好であり、加圧ローラ上のトナー付着も発生しなかった。そのときの加圧側ヒータ点灯ｄｕｔｙは３０％であった。又、紙サイズ違いによる加圧側ヒータの最大点灯ｄｕｔｙを定着ヒータを１０００Ｗｌ本を使った場合と比較した例を表３に示す。
【００７１】
【表３】

表３は、定着ヒータを１本から２本に分割することで、加圧側ヒータの最大点灯ｄｕｔｙが増加し、加圧ローラを加熱する熱量を増加でき、参考例に比べ電力を有効に加圧ローラ側に分配できることを示している。特に、小サイズ紙を通紙した場合には、定着ローラ両端部を加熱するサブヒータ３ｃの点灯率を減らせるため加圧ローラを十分加熱することができる。
【００７２】
（他の参考例）
次に、他の参考例について説明する。尚、先の参考例と同様の構成に関しては、同一符号を付し、その説明を省略する。
【００７３】
本参考例では、定着フィルムを使用したプロセススピード１００ｍｍ／ｓのレーザービームプリンターに適用したした場合について説明する。
【００７４】
図７に本参考例にかかる定着装置の概要を示す。
【００７５】
図７において、符号５０はエンドレスベルト状の耐熱性フィルム（定着フィルム）であり、半円弧状のフィルムガイド部材（ステイ）５３に対して、周長に余裕を持たせた形で覆っている。定着フィルム５０は、熱容量を小さくしてクイックスタート性を向上させるために、膜厚を１００μｍ以下、好ましくは２０〜６０μｍであり、耐熱・強度・耐久性に優れたポリイミド・ポリアミド・ＰＥＥＫ・ＰＥＳ等の単層フィルム、あるいは前述の単層フィルムにＰＴＦＥ・ＰＦＡ・ＦＥＰ等の離型層をコーティングした複合層フィルムである。
【００７６】
符号５１は、φ２５の加圧体たる加圧ローラであり、鉄・アルミ等の芯金パイプ５１ａ上にシリコーンゴム（厚さ３ｍｍ）からなるゴム弾性層５１ｂ、更に表層に表面抵抗が１０⁵Ωの導電ＰＦＡチューブによる導電フッ素樹脂層５１ｃを形成しており、駆動手段（図示せず）により回転する。そして、内部に第二加熱手段としての２００Ｗのハロゲンヒータである加熱体５２ｂを備え、プリント中に加圧ローラを加熱する。
【００７７】
５４は、ニップ部Ｎに転写材Ｐをスムーズに導くためのガイド部材である。
【００７８】
図４において、定着フィルム５０は、加圧ローラ５１の回転により、矢印で示した方向に加熱体５２の面に密着して、この加熱体面を摺動しながら、所定の速度で回転する。この所定の速度とは、未定着トナー像Ｔを担持した転写材Ｐの搬送速度と略同一速度である。
【００７９】
加熱体５２は、電力供給により発熱する加熱源としての通電発熱体５２ａを含み、この通電発熱体５２ａの発熱によりニップ部を加熱する。
【００８０】
加熱体５２の通電発熱体５２ａを含む面の通紙域内には、サーミスタ（図示せず）があり加熱体５２の温度を検知する。
【００８１】
未定着トナー像Ｔを担持した転写材Ｐは、ニップ部Ｎに搬送され、転写材と定着フィルムは密着して、ニップ部Ｎを通過していく。
【００８２】
８は、加圧ローラ表面への＋３００Ｖの給電をおこなうアモルファスのブラシである。
【００８３】
従来、この方式の定着装置は、通電発熱体５２ａと定着フィルム５０が近接しているために、定着フィルム５０にバイアス電圧を印加するのが難しかったが、本参考例では加圧ローラ表面から給電するため、定着フィルムとの電位差を安定して設定できるようになり、オフセットを防止できた。
【００８４】
又、定着フィルム５０の表面をクリーニングするのは構造上難しいので、クリーニング部材を当接させないのが一般的である。更に、構成上、あまり加圧力を大きくできないので、トナーとして定着性に有利なシャープメルトトナーを使用しているが、そのため、加圧ローラ上へのトナー付着も発生しやすかった。
【００８５】
本参考例では、プリントが開始され、加圧ローラが回転し始めると同時に、加熱体５２，５２ｂが通電されニップ部Ｎ及び加圧ローラを加熱する。加熱体５２ｂの通電制御は、加熱体５２に設けられたサーミスタにより、プリント前の加圧ローラ温度を検知し、加圧ローラ表面温度を予測して制御すれば良い。
【００８６】
従来、低温・低湿環境下で炭酸カルシウム（ＣａＣｏ_３）を１５％含んだ紙を連続通紙すると２５００枚から「加圧ローラトナー付着」が発生していたが、本参考例のように加圧ローラの電位を安定させ、内部から加熱した定着装置では、全く発生しなくなった。
【００８７】
更に、加圧ローラの温度を従来に比べ高く設定できるので、立ち上げ時間、ファーストプリントタイムが短縮でき、この定着装置の特徴であるクイックスタート性が高まった。
【００８８】
尚、本発明は、上述の実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の技術思想内であらゆる変形が可能である。
【００８９】
【発明の効果】
本発明によれば、限られた電力内で加圧側ヒータへの電力を増加させてトナーの付着を抑えることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】画像形成装置の概略構成を示す断面図である。
【図２】参考例の定着装置の概略構成を示す断面図である。
【図３】本発明の実施形態にかかる定着装置の概略構成を示す断面図である。
【図４】本発明の実施形態にかかる定着装置に備えられた定着体用ヒータの配光分布を示す図である。
【図５】本発明の実施形態にかかる定着装置のヒータ駆動回路の概要を説明するための図である。
【図６】本発明の実施形態にかかる定着装置のヒータ制御を説明した図である。
【図７】その他の参考例の定着装置の概略構成を示す断面図である。
【符号の説明】
１定着ローラ（定着体）
２加圧ローラ（加圧体）
３ヒータ（第一加熱手段）
３ａメインヒータ（第一加熱手段，定着体用ヒータ）
３ｂヒータ（第二加熱手段，加圧体用ヒータ）
３ｃサブヒータ（第一加熱手段，定着体用ヒータ）
８導電ブラシ
９電源
２１芯金（金属製軸部材）
２２ゴム弾性層
２３導電フッ素樹脂層（導電性離型層）
５０定着フィルム（第一回転部材）
５１加圧ローラ（第二回転部材）
５２加熱体（第一加熱手段）
５２ｂ加熱体（第二加熱手段）
６２駆動回路
１１７定着装置
Ｎニップ部（ニップ）
Ｐ転写材（記録材）
Ｔ未定着トナー像（未定着像）

Claims

絶縁性離型層を有しており芯金が接地されている定着ローラと、表面抵抗が１０ ^６ Ω以下の導電性離型層を有し前記定着ローラと共に定着ニップ部を形成する加圧ローラと、前記加圧ローラの前記離型層に表面からトナーの帯電極性とは逆極性である正極性の電圧を印加し前記定着ローラと前記加圧ローラの間に記録材上のトナーを記録材に押し付ける向きに電位差を形成する電圧印加手段と、を有し、前記定着ニップ部で記録材を挟持搬送しつつ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において、
前記定着ローラの内部には前記定着ローラの軸方向中央部を主に加熱するメインヒータと前記定着ローラの軸方向端部を主に加熱するサブヒータが設けられており、前記加圧ローラの内部には加圧側ヒータが設けられており、前記メインヒータを駆動する第１駆動回路と、前記サブヒータ及び前記加圧側ヒータを駆動する第２駆動回路と、を有し、前記メインヒータと前記サブヒータは記録材のサイズに応じた点灯比率で且つ前記定着ローラが定着ローラ目標温度を保つように前記第１駆動回路と前記第２駆動回路によりそれぞれ駆動され、前記加圧側ヒータは前記加圧ローラの温度が加圧ローラ目標温度よりも低く且つ前記サブヒータが点灯していない時に前記第２駆動回路により駆動されることを特徴とする定着装置。