JPH05273879A

JPH05273879A - 定着装置

Info

Publication number: JPH05273879A
Application number: JP10160692A
Authority: JP
Inventors: Yasumasa Otsuka; 康正大塚; Yoji Tomoyuki; 洋二友行
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1992-03-27
Filing date: 1992-03-27
Publication date: 1993-10-22

Abstract

(57)【要約】【目的】フィルム加熱方式の定着装置において、フィ
ルム７に対する静電的要因によるトナーオフセットの発
生を実質的になくして、トナーオフセットによる弊害を
防止すること。【構成】耐熱性フィルム７と、該フィルムを中にして
その一方面側に固定支持して配置された加熱体１と、他
方面側に該加熱体に対向して配置され該加熱体に対して
該フィルムを介して画像定着すべき記録材Ｐの未定着ト
ナー像担持面を密着させる加圧部材１０を有し、画像定
着すべき記録材を該加熱体と該加圧部材の圧接で形成さ
れる定着ニップ部Ｎを通過させることにより未定着トナ
ー像Ｔａを該フィルムを介して該加熱体で加熱してトナ
ー像の加熱定着を行なう定着装置であり、該フィルム７
は導電層（７ｂ・７ｃ）を有し、該導電層が整流子２４
を介して接地されていること。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、耐熱性フィルムを介し
て記録材に熱エネルギーを付与する、フィルム加熱方式
の定着装置に関する。

【０００２】更に詳しくは、耐熱性フィルムと、該フィ
ルムを中にしてその一方面側に固定支持して配置された
加熱体と、他方面側に該加熱体に対向して配置され該加
熱体に対して該フィルムを介して画像定着すべき記録材
の未定着トナー像担持面を密着させる加圧部材を有し、
画像定着すべき記録材を該加熱体と該加圧部材の圧接で
形成される定着ニップ部を通過させることにより未定着
トナー像を該フィルムを介して該加熱体で加熱してトナ
ー像の加熱定着を行なう定着装置に関する。

【０００３】この装置は、複写機・レーザービームプリ
ンター・ファクシミリ・マイクロフィルムリーダプリン
ター・画像表示（ディスプレイ）装置・記録機等の画像
形成装置において、電子写真・静電記録・磁気記録等の
適宜の画像形成プロセス手段により加熱溶融性の樹脂等
より成るトナーを用いて記録材（エレクトロファックス
シート・静電記録シート・転写材シート・印刷紙など）
の面に直接方式もしくは間接（転写）方式で形成した目
的の画像情報に対応した顕画像（未定着のトナー画像）
を該画像を担持している記録材面に永久固着画像として
加熱定着処理する画像定着装置として活用できる。

【０００４】また、例えば画像を担持した記録材を加熱
して表面性（つや出しなど）を改質する装置、仮定着処
理する装置等にも使用できる。

【０００５】

【従来の技術】従来、例えば、画像の加熱定着等のため
の記録材の加熱装置としては、所定の温度に維持された
加熱ローラーと、弾性層を有して該加熱ローラーに圧接
する加圧ローラーを有し、該両ローラーによって、未定
着のトナー画像が形成された記録材を挟持搬送しつつ加
熱する熱ローラー方式が多用されている。

【０００６】また、フラッシュ加熱方式、オーブン加熱
方式、熱板加熱方式など種々の方式・構成のものが知ら
れており、また実用されている。米国特許第３５７８７
９７号明細書に記載されているようにベルト加熱方式も
知られている。

【０００７】最近では、固定支持された加熱体（サーマ
ルヒーター）と、該ヒーターに対向圧接しつつ搬送され
る耐熱性フィルム（定着フィルム）と、該フィルムを介
して記録材をヒーターに密着させる加圧部材を有し、ヒ
ーターの熱をフィルムを介して記録材へ付与することで
記録材面に形成担持されている未定着画像を記録材面に
加熱定着される方式・構成の定着装置が考案されてい
る。

【０００８】出願人の先の提案に係る例えば特開昭６３
ー１３１８２号公報に開示の方式・装置等がこれに属
し、薄肉の耐熱フィルム（シート）と、該フィルムの移
動駆動手段と、該フィルムを中にしてその一方面側に固
定支持して配置された加熱体と、他方面側に該加熱体に
対向して配置され該加熱体に対して該フィルムを介して
画像定着すべき記録材の顕画像担持面を密着させる加圧
部材を有し、該フィルムは少なくとも画像定着実行時は
該フィルムと加圧部材との間に搬送導入される画像定着
すべき記録材と順方向に同一速度で走行移動させて該走
行移動フィルムを挟んで加熱体と加圧部材との圧接で形
成される定着ニップ部を通過させることにより該記録材
の顕画像担持面を該フィルムを介して該加熱体で加熱し
て顕画像（未定着トナー像）に熱エネルギーを付与して
軟化・溶融せしめ、次いで定着点通過後のフィルムと記
録材を分離点で離間させることを基本とする加熱手段・
装置である。

【０００９】加圧部材は一般的には耐熱性・離型性にす
ぐれたシリコーンゴムやフッ素ゴムのローラー体が多く
利用されている。

【００１０】このようなフィルム加熱方式の定着装置に
おいてはヒーターとして低熱容量加熱体を用いることが
できる。そのため従来の接触式加熱方式である熱ローラ
ー方式やベルト加熱方式に比べて省電力化及びウエイト
タイム短縮化（クイックスタート）が可能になる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかし問題点として、
記録材上の未定着トナーの一部がフィルム表面に転移し
て付着する、いわゆるトナーオフセット現象をみること
がある点があげられる。そのトナーオフセットの発生は
一般的に温度的要因のものと、静電的要因のものに大別
できる。

【００１２】前者の温度的要因のオフセットは、定着装
置でのトナー温度が低くすぎて定着されずにオフセット
するいわゆる低温オフセットと、逆にトナー温度が高す
ぎて液状にトナーが溶けて生じる高温オフセットがあ
り、これらは用いる現像剤の特性、記録材搬送速度、加
圧力、温度制御手段を適切に定めることによって防止で
きる。

【００１３】一方、後者の静電的要因のオフセットは、
記録材上の帯電トナーが静電的にフィルムに転移するも
のである。この現象は記録材の種類、環境、加圧部材の
材質・抵抗等に大きく依存するため、その制御は困難で
あり、オフセットによる弊害、例えば、オフセットトナ
ーの再転写による記録材汚れ、オフセットトナーが加圧
部材に付着して加圧部材がトナー汚れすることによる記
録材の加圧部材に対する巻きつき等を見ることがある。

【００１４】本発明は、フィルム加熱方式の定着装置に
おいてフィルムに対する静電的要因によるトナーオフセ
ットの発生を実質的になくして、トナーオフセットによ
る上記のような弊害を防止することを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明は、下記の構成を
特徴とする定着装置である。

【００１６】（１）耐熱性フィルムと、該フィルムを
中にしてその一方面側に固定支持して配置された加熱体
と、他方面側に該加熱体に対向して配置され該加熱体に
対して該フィルムを介して画像定着すべき記録材の未定
着トナー像担持面を密着させる加圧部材を有し、画像定
着すべき記録材を該加熱体と該加圧部材の圧接で形成さ
れる定着ニップ部を通過させることにより未定着トナー
像を該フィルムを介して該加熱体で加熱してトナー像の
加熱定着を行なう定着装置であり、該フィルムは導電層
を有し、該導電層が整流子を介して接地されていること
を特徴とする定着装置。

【００１７】（２）前記耐熱性フィルムの導電層が表
面抵抗１０⁷ Ω／□以下の抵抗値を有することを特徴と
する（１）に記載の定着装置。

【００１８】（３）前記加圧部材が導電性を有し、か
つ整流子を介して接地されていることを特徴とする
（１）に記載の定着装置。

【００１９】（４）前記加圧部材の抵抗値は１０¹²Ω
以下であることを特徴とする（３）に記載の定着装置。

【００２０】（５）耐熱性フィルムと、該フィルムを
中にしてその一方面側に固定支持して配置された加熱体
と、他方面側に該加熱体に対向して配置され該加熱体に
対して該フィルムを介して画像定着すべき記録材の未定
着トナー像担持面を密着させる加圧部材を有し、画像定
着すべき記録材を該加熱体と該加圧部材の圧接で形成さ
れる定着ニップ部を通過させることにより未定着トナー
像を該フィルムを介して該加熱体で加熱してトナー像の
加熱定着を行う定着装置であり、該フィルムは導電層を
有し、この導電層に電圧を印加する手段を有することを
特徴とする定着装置。

【００２１】（６）前記耐熱性フィルムの導電層が表
面抵抗１０³ Ω／□以上、１０¹⁰Ω／□以下の抵抗値を
有することを特徴とする（５）に記載の定着装置。

【００２２】（７）前記耐熱性フィルムの導電層に対
する印加電圧を、記録材の剥離帯電電圧が耐熱性フィル
ム表面に対して相対的に未定着トナー画像と逆極性とな
るように決定することを特徴とする（５）に記載の定着
装置。

【００２３】

【作用】．耐熱性フィルムに導電層を具備させ、その導電層を
整流子を介して接地することで、記録材上のトナーを記
録材上へ拘束する力を生じさせてトナーのフィルム面側
への静電的要因によるオフセットを防止できる。

【００２４】即ち、フィルムの導電層と接地間にトナー
の帯電極性と同極性の電荷を保持する向きのみに整流子
を接続することで、整流子の整流機能によってフィルム
表面にはトナーと同極性の電荷が誘起保持される。

【００２５】このフィルム表面のトナーと同極性の誘起
電荷による電界によってトナーは反撥されてフィルム面
より記録材へ向かう力を受けてトナーのフィルム面側へ
の静電オフセットが効果的に防止される。

【００２６】整流子は逆方向接続に対して降伏電圧以上
にはほとんど大きくならないから、適正な降伏電圧の整
流子を選択することによりフィルムの過度の帯電をも防
止でき、電気的ノイズが発生したり、チャージアップに
ともなう放電による装置の電気的誤動作を防止すること
ができる。

【００２７】．また、耐熱性フィルムの導電層に電圧
を印加する手段を有し、該導電層にトナーと同極性のバ
イアスを印加することでも、記録材上のトナーを記録材
上へ拘束する力を生じさせてトナーのフィルム面側への
静電的要因によるオフセットを防止できる。

【００２８】即ち、フィルムの導電層と接地間にトナー
の帯電極性と同極性のバイアスを印加する、好ましくは
フィルムが常に記録材に対してトナーと同極性を維持で
きるようなバイアス（記録材の剥離帯電電圧を考慮して
の電圧）を印加することで、フィルムと記録材間の電界
によりトナーはフィルムから記録材へ向かう力を受けて
トナーのフィルム面側への静電オフセットが効果的に防
止される。

【００２９】

【実施例】

＜実施例１＞（図１・図２）（１）定着装置の構成図１は本発明にしたがう定着装置の一例の側面図であ
る。

【００３０】７はエンドレスベルト状の定着フィルムあ
り、左側の駆動ローラー８と、右側の従動ローラー９
と、該両ローラー８・９間の下方に配置した加熱体とし
ての低熱容量線状加熱体１の、互いに略並行の該３部材
８・９・１間に懸回張設してある。

【００３１】従動ローラー９はエンドレスベルト状の定
着フィルム７のテンションローラーを兼ねさせており、
該定着フィルム７は駆動ローラー８の時計方向回転駆動
に伴ない時計方向に所定の周速度、即ち画像形成部Ａ側
から搬送されてくる未定着トナー画像Ｔａを上面に担持
した記録材（転写材シート）Ｐの搬送速度と同じ周速度
をもってシワや蛇行、速度遅れなく回動駆動される。

【００３２】１０は鉄・ステンレス等の芯金１１にシリ
コンゴム等の離型性の良いゴム弾性層１２を形成した加
圧部材としての加圧ローラーであり、前記エンドレスベ
ルト状の定着フィルム７の下行側フィルム部分を挟ませ
て加熱体１の下面に対して不図示の付勢手段により例え
ば総圧８〜１２ｋｇの当圧接をもって対向圧接させてあ
り、記録材Ｐの搬送方向に順方向の反時計方向に芯金１
１を中心に回転する。芯金１１はノイズ防止のために接
地Ｇしてある。

【００３３】定着フィルム７は、本実施例の場合は図２
に層構成を示す断面模型図を示したように、厚さ４０μ
ｍ程度のポリイミド、ポリエーテルケトン、ポリエーテ
ルスルフォン、ポリエーテルイミド、ポリパラバン酸等
の耐熱性・絶縁性を有するベースフィルム層７ａと、こ
のベースフィルム層７ａの記録材対向側に積層した、導
電性ウイスカー、カーボンブラック、グラファイト等の
導電材を分散させて導電性を付与したＰＦＡ、ＰＴＦＥ
等のフッ素樹脂やシリコーン樹脂からなる厚さ１０μｍ
程度の離形性層７ｂの２層構成フィルムである。この離
形性層７ｂが導電層を兼ねている。

【００３４】そして該定着フィルム７は図１のように駆
動ローラー８・従動ローラー９・加熱体１の間に導電性
離形性層７ｂ側を外側にして懸回張設され、該フィルム
７の幅方向一端側において導電性離形性層７ｂに導電ブ
ラシ２３等の導通部材を接触させ、導電性離形性層７ｂ
を整流子２４を介して接地Ｇさせてある。

【００３５】加熱体１はフィルム７の面移動方向と交差
する方向を長手とする低熱容量線状加熱体であり、ヒー
タ基板３、通電発熱抵抗体（発熱体）４、検温素子５等
よりなり、ヒータ支持体２に保持させて固定支持させて
ある。

【００３６】ヒータ支持体２は加熱体１を定着装置及び
画像形成装置全体に対し断熱支持する断熱性・高耐熱性
・剛性を有するもので構成できる。

【００３７】ヒータ基板３は耐熱性・絶縁性・低熱容量
の部材であり、一例として厚み１．０ｍｍ・巾１０ｍｍ
・長さ２４０ｍｍのアルミナ基板である。

【００３８】発熱体４は基板３の下面（フィルム７との
対面側）の略中央部に長手に沿って、例えば、Ａｇ／Ｐ
ｄ（銀パラジウム）、Ｔａ₂ Ｎ等の電気抵抗材料を厚み
約１０μｍ・巾１〜３ｍｍにスクリーン印刷等により塗
工し、その上に表面保護層として耐熱ガラス６を約１０
μｍコートしたものである。

【００３９】検温素子５は一例として基板３の上面（発
熱体４を設けた面とは反対側の面）の略中央部にスクリ
ーン印刷等により塗工して具備させたＰｔ膜等の低熱容
量の測温抵抗体である。検温素子としては、他に低熱容
量のサーミスタなどを基板３に当接配置する構成にして
もよい。

【００４０】本例の加熱体１の場合は、線状又は帯状を
なす発熱体４に対し、その長手方向両端部より通電し、
発熱体４を略全長にわたって発熱させる。この発熱体４
を検温素子５の検知温度に応じてトライアックを含む不
図示の通電制御回路により通電する位相角を制御するこ
とにより通電電力を制御している。

【００４１】（２）定着実行動作画像形成スタート信号により画像形成部Ａが画像形成動
作して定着装置へ搬送された、未定着のトナー画像Ｔａ
を上面に担持した記録材Ｐはガイド１８に案内されて加
熱体１と加圧ローラー１０との圧接部Ｎ（定着ニップ
部）の、定着フィルム７と加圧ローラー１０との間に進
入して、未定着トナー画像面が記録材Ｐの搬送速度と同
一速度で同方向に回動状態の定着フィルム７の下面に密
着して面ズレやシワ・寄りを生じることなく定着フィル
ム７と一緒の重なり状態で加熱体１と加圧ローラ１０と
の相互圧接部Ｎ間を挟圧力を受けつつ通過していく。加
熱体１は画像形成スタート信号により所定のタイミング
で通電加熱され、トナー画像Ｔａは圧接部Ｎにおいて加
熱を受けて軟化・溶融像Ｔｂとなる。

【００４２】なお図の画像形成部Ａは、作像プロセス機
器として感光ドラム２１、転写帯電手段２２、転写バイ
アス電源Ｅのみを示し、他は省略した。

【００４３】定着フィルム７は、支持体２の曲率の大き
い（曲率半径が約２ｍｍ) エッジ部Ｓにおいて、急角度
（屈曲角度θが略４５゜）で走行方向が転向する。従っ
て、定着フィルム７と重なった状態で圧接部Ｎを通過し
て搬送された記録材Ｐは、エッジ部Ｓにおいて定着フィ
ルム７から曲率分離し、排紙トレイへ排紙されてゆく。
排紙される時までにはトナーは十分冷却固化し記録材Ｐ
に完全に定着した状態（トナー画像Ｔｃ）となってい
る。

【００４４】また、本例において加熱体１のうち発熱体
４及び基板３の熱容量が小さく、かつこれらが支持体２
により断熱支持されているので、圧接部Ｎにおける加熱
体１の表面温度は短時間にトナーの融点（又は記録材Ｐ
への定着可能温度）に対して十分な高温に昇温するの
で、加熱体１をあらかじめ昇温させておく（いわゆるス
タンバイ温調）必要がなく、省エネルギーが実現でき、
しかも機内昇温も防止できる。

【００４５】（３）整流素子２４の作用前記したように、定着フィルムの導電層兼用の導電性離
形性層７ｂには整流素子であるダイオード２４が、記録
材上の未定着トナー像Ｔａの荷電極性と同極性の電荷が
保持される向きに接地Ｇとの間に接続されている。本実
施例ではマイナス帯電のトナーが用いられている場合を
記す。

【００４６】記録材Ｐは、画像形成部Ａの感光ドラム２
１の表面に形成されたトナー現像像が、電源Ｅから転写
バイアスが印加された転写帯電手段２２によって記録材
Ｐの背面にトナー帯電極性（マイナス）と逆極性のプラ
スの電荷が与えられることによって転写され、その転写
トナー像Ｔａを静電気的に記録材面に保持して定着装置
へ搬送され、前述したように加熱体１と加圧ローラー１
０でフィルム７を介して形成されるている定着ニップ部
Ｎに導かれてトナー像が加熱定着される。

【００４７】通常、転写工程を有する画像形成装置で
は、像担持体から転写帯電手段により記録材に転写され
た未定着トナーは未定着トナーが有する電荷と記録材背
面に注入された未定着トナーと逆極性の転写電荷により
記録材に強く静電的に保持されている。

【００４８】本発明者等の実験によれば、静電気的要因
によるトナーの記録材Ｐ側から定着フィルム側へのオフ
セットは、記録材Ｐにトナーを静電気的に保持するため
に記録材に与えられたトナー帯電極性とは逆極性の転写
電荷が定着装置内で記録材表面に接触する定着フィルム
７に蓄積してトナーを吸着することが主因の１つである
ことが判明した。

【００４９】そこで本実施例では定着フィルム７に蓄積
しようとする、トナーとは逆極性のプラス電荷は整流素
子２４を介してアースＧに流れるようにして、トナーと
は同極性のマイナス電荷のみを蓄積するようにした。

【００５０】また整流素子２４自身が数ｐＦの容量を有
しており、そのアース側を接地することで、カソード側
にはマイナスの電位が生じる。これによっても定着フィ
ルム７の表面はマイナス電位となり、定着フィルム側は
マイナス帯電したトナーに対して斥力を生じるので、記
録材Ｐ側のトナーの定着フィルム面に対する静電オフセ
ットが効果的に防止される。

【００５１】なお、このような定着フィルムとしてその
表面抵抗（導電性離形層７ｂの表面抵抗）は１０⁷ Ω／
□以下が好ましい。それ以上の値ではフィルム内での伝
導性が悪くトナーオフセット防止効果が低下する。

【００５２】＜実施例２＞（図３）定着フィルム７の導電層７ｂを上記実施例１のもののよ
うに記録材Ｐに直接に接触する外層とした場合には、高
湿環境下で記録材Ｐが吸湿して絶縁性が低下している場
合や、転写部と定着部との間が近い場合には、転写電流
が転写材Ｐ・定着フィルム７を介して直接アースへ流れ
てしまい転写不良や高圧電源に過負荷を与えて電源に故
障を生じさせることも考えられる。

【００５３】そこで本実施例では定着フィルム７の層構
成を図３の模型図のように導電層を外層としない３層構
成としたものである。

【００５４】即ち、厚さ約４０μｍのポリイミド等の耐
熱性のベースフィルム層７ａ上に、導電性樹脂層７ｃを
厚さ数μｍ程度で設け、さらにその上に耐熱離形性層７
ｄを厚さ数μｍ〜十数μｍ程度で設けたものである。

【００５５】導電性樹脂層７ｃが導電層であり、例え
ば、ポリエーテルスルフォンにフッ素樹脂とカーボンブ
ラックを数％添加したものなどである。

【００５６】耐熱離形性層７ｄは、例えば、ＰＦＡ、Ｐ
ＴＦＥ等のフッ素樹脂やシリコーン樹脂をコーティング
ないし接着ラミネートによって設けることができる。

【００５７】そしてこの定着フィルム７の幅方向一端部
側にエンドレスフィルムの周に沿って耐熱離形層の非被
覆領域７ｅを設けて、この領域７ｅにおける導電性樹脂
層露呈面に導電ブラシ２３を接触させ、導電性樹脂層７
ｃを整流子２４を介して接地Ｇさせてある。

【００５８】このフィルム構成の場合は耐熱離形性層７
ｄが記録材Ｐと直接に接触する外層となり、導電層であ
る導電性樹脂層７ｃは記録材Ｐとの直接接触がない。こ
れにより、転写電流が記録材Ｐ・定着フィルムを介して
アースに流れるのが防止され、転写電流リークに起因す
る転写不良等の発生を防止できる。

【００５９】さらには定着フィルム７の表面の離形性を
向上させて表面エネルギーによって生じるトナーオフセ
ットを防止することが可能となる。

【００６０】定着フィルムとしては、耐熱性と、離形性
と、導電性を有するものであれば、単層構成でも図２や
図３のように複数層構成のものでもよい。

【００６１】＜実施例３＞（図４・図５）本発明者等の実験によれば、静電的要因によるフィルム
７面に対するトナーオフセットは、記録材Ｐにトナーを
静電気的に保持するために記録材Ｐの背面に与えられた
トナー帯電極性と逆極性の転写電荷が定着装置内で記録
材背面に接触する加圧ローラー１０を介してリークする
事も主因の１つであると判明した。

【００６２】特に上記のトナーオフセットは、記録材Ｐ
が通常の紙よりも図４に層構成断面模型を示したよう
に、昨今広く用いられている誘電体フィルムｆ１の両面
に約１０⁹ 〜１０¹²Ωの表面抵抗を有するような中抵抗
物質層ｆ２・ｆ２をコーティングしたサンドイッチ構造
のＯＨＰ用透明フィルムＰｆにおいて顕著である。

【００６３】このようなＯＨＰフィルムＰｆは、感光ド
ラム２１からの分離過程において転写帯電工程で付与さ
れた転写電荷量＋Ｑに依存した逆電荷−Ｑが剥離放電に
よってＯＨＰフィルムの記録面（トナー像のある面）に
付与される。実験結果的には、逆電荷−Ｑは転写電荷＋
Ｑに対して約５０〜９０％の電荷量であった。

【００６４】したがって背面転写電荷の加圧ローラー１
０を介してのリークがあると、ＯＨＰフィルム上では記
録面の剥離電荷は残存するため、トナー像の静電気力に
よる保持力は急激に減衰しオフセットが発生しやすくな
ると考えられる。

【００６５】例えば、図１の定着装置のように加圧ロー
ラー１０の芯金１１を直接接地した場合において、３Ｍ
社製ＯＨＰシート（表面抵抗約１０¹²Ω）を用いて種々
の抵抗の加圧ローラーに対してＯＨＰシート通紙時のリ
ーク電流とオフセットを調べたところ［表１］のような
結果であった。

【００６６】

【表１】加圧ローラー１０の抵抗に関しては、ステンレスの金属
ローラーに約２〜３ｍｍのニップを形成するように押し
当て、加圧ローラー芯金と金属ローラーとの間の抵抗を
高抵抗計で測定したものである。

【００６７】加圧ローラー１０の抵抗が１０¹²Ω以下と
なると、ＯＨＰシート背面の転写電荷（プラス）が加圧
ローラー１０を介して接地にリーク電流が流れ始め、加
圧ローラー１０の抵抗が低下するにつれてこのリーク電
流は増大する。

【００６８】一方、これと同時にＯＨＰシートの画像記
録面側に付与されてきたトナーと同極性のマイナス電荷
はその保持力が減衰し、このマイナス電荷は加圧ローラ
ー表面にリークされ始め、接地から加圧ローラー芯金へ
流入する電流が観測されるようになる。

【００６９】オフセットは加圧ローラーの抵抗が１０¹²
Ω以下になると、その程度はだんだんと悪くなる。一
方、加圧ローラー１０の抵抗が１０¹²Ω以上ではリーク
電流は観測されないが、オフセットはなくならない。

【００７０】これは、加圧ローラー１０の抵抗値が高抵
抗であると、記録材やフィルムとの摩擦によってこの高
抵抗ローラーはマイナス５〜１０ＫＶと高電位に帯電
し、記録材Ｐがニップ部Ｎに突入した際に、特にネガト
ナーを用いた場合、トナー像を乱したり、トナーをフィ
ルム側に電気的に付着させたりするからである。

【００７１】また、加圧ローラー１０を接地せずにフロ
ート状態とした場合は、１０Ω¹²以下であっても転写電
荷のリークは減少される。

【００７２】この転写電荷のリークの減少により、加圧
ローラー１０の抵抗が１０¹²Ω以下の場合でも、加圧ロ
ーラー１０をフロートにすればオフセットの発生は小さ
くできる。

【００７３】このように低抵抗の加圧ローラー１０を用
いて、その芯金をフロートにすることで、静電オフセッ
トを軽減することは可能ではあるが、連続プリント動作
を行なった場合あるいは低湿環境下においては、加圧ロ
ーラー１０のチャージアップによって周囲の導体にリー
クする可能性があり、この電荷のリークによって機械が
電気的誤作動を生じるという危険性がある。

【００７４】そこで本実施例では図５のように加圧ロー
ラー１０と接地Ｇ間にトナーの帯電極性と逆極性の電荷
を保持する向きのみに整流素子であるダイオード２５を
接続している。

【００７５】このように構成することで、ダイオード２
５の整流機能によってＯＨＰシートなど記録材の背面の
プラス転写電荷の接地Ｇへのリークを防止することがで
きる。しかも、ダイオード２５は逆方向接続に対して降
伏電圧以上には、ほとんど大きくならないから、適正な
降伏電圧のダイオード２５を選択することにより加圧ロ
ーラー１０のチャージアップにともなう放電による装置
の電気的誤差動作を防止することができる。

【００７６】［表２］は本実施例において降伏電圧値１
ＫＶのダイオード２５を接続した時のＯＨＰシート通紙
中のリーク電流、オフセット、加圧ローラー１０の芯金
電位を示すものである。

【００７７】フィルム７は前記実施例１の図２又は実施
例２の図３と同様のものを用い、かつ導電層７ｂまたは
７ｃを整流素子２４を介して接地するものとし、抵抗制
御材の量によって種々の抵抗を有する１６ｍｍφの加圧
ローラー１０を約５ｋｇの総圧でフィルム７を介して加
熱体１に圧接させ、２４ｍｍ／ｓｅｃの速度で搬送する
ＯＨＰシートに１．５μＡの転写電流を与えて評価した
ものである。

【００７８】

【表２】１０¹⁰〜１０¹²Ωの加圧ローラー１０において、加圧ロ
ーラー１０の芯金電位はダイオード２５により約＋８０
０Ｖに維持され、ＯＨＰシートの静電オフセットは発生
しなかった。

【００７９】また、加圧ローラー１０の過度のチャージ
アップを確実に防止するため降伏電圧点が３ＫＶより小
さい、特には２ＫＶ以下のダイオード２０を使用するこ
とが好ましい。

【００８０】また加圧ローラー１０の抵抗値はフィルム
や紙との摩擦による帯電を防ぐためには、１０¹²Ω以下
が好ましい。

【００８１】＜実施例４＞（図６）本実施例は、実施例３の図５の装置において使用の加圧
ローラー１０（芯金１１の上に導電性弾性層１２を設け
て抵抗が１０¹²Ω以下となるようにしたもの）を、図６
のように、芯金１１の上に導電性弾性体層１２ａ（例え
ば、導電性シリコーンゴム、導電性シリコーンスポン
ジ）を形成し、更にその外周に表層１３としてＰＦＡチ
ューブ、あるいはダイキン工業（株）製のフッ素ゴムラ
テックス（商品名ＧＬＳ２１３）を被覆した加圧ロー
ラー１０Ａに変更したものである。

【００８２】実施例３で使用の構成の加圧ローラー１０
の場合はローラーの離形性は導電性を増すに従って悪化
する傾向となるが、本実施例の形態の加圧ローラー１０
Ａの場合は加圧ローラーを介しては記録材Ｐ上のトナー
を保持する電荷が失われることがなく、かつ加圧ローラ
ーの表層近くでダイオード２５によるプラス電位が生じ
ており、トナーを記録材Ｐ側へ引き付ける力を生じさせ
てオフセットを防止する効果が向上する。＜実施例５＞（図７）実施例１乃至同４では負極性に帯電する現像剤（トナ
ー）についてのべたが、正極性に帯電する現像剤を記録
材上に負帯電電荷で転写する画像形成装置においては、
図７のような定着装置構成にすることで同様な効果が得
られる。

【００８３】即ち、記録材Ｐに転写で与えられた負電荷
が定着フィルム７へ蓄積することを防止するようにダイ
オード２４を逆に接続し、またＯＨＰ用紙等に対して記
録材背面に流入された負の転写電荷が加圧ローラー１０
（１０Ａ）を介してリークするのを防止するために、加
圧ローラー１０（１０Ａ）には図５の装置とは逆向きに
ダイオード２５を接続したものである。この場合におい
ても、ダイオード２５を介しての負の転写電荷リークは
約数ｎＡのレベルであり、ＯＨＰ及び通常紙のオフセッ
トは発生しなかった。

【００８４】本実施例では定着フィルム７と加圧ローラ
ー１０（１０Ａ）との両方にダイオード２４・２５を接
続しているが、図１の装置においては定着フィルム７に
対するダイオード２４を逆につけることでプラストナー
に対して対処することも可能である。

【００８５】＜実施例６＞（図８〜図１３）本実施例は、前述実施例１の図１・図２の装置において
定着フィルム７の導電層としての導電性離形性層７ｂを
ダイオード２４を介して接地するのではなく、図８・図
９のように電源２６を介して接地Ｇしたものである。他
の装置構成は実施例１と同じである。

【００８６】定着フィルム７の導電層としての導電性離
形性層７ｂには電源２６により未定着トナー像Ｔａの荷
電極性と同極性のバイアスが印加されている。

【００８７】定着フィルム７に対するトナーオフセット
は、記録材Ｐの帯電量に大きく左右される。すなわち、
記録材Ｐがトナーと異極性に帯電するほどトナーオフセ
ットは減少する。

【００８８】しかしながら、記録材Ｐの帯電量は環境条
件によって変化する。なぜなら転写帯電や分離除電にお
けるコロナ放電および記録材の抵抗値は、環境によって
異なったものとなるからである。図１０に記録材Ｐの電
位と湿度の関係を示す。

【００８９】図１０は記録材ガイド（搬送装置）１８を
接地して背面電極とし、その上を記録材Ｐを通しながら
表面電位計で測定したものである。

【００９０】図１０に示したように記録材の電位は環境
によって大きく変化する。高湿環境下では転写後分離除
電により多くの電荷が記録材Ｐに与えられるので、電位
はマイナスになる。

【００９１】また低湿環境下では転写により記録材Ｐに
多くのプラス電荷がたまり、分離除電で除電しきれず記
録材Ｐはプラス電位のまま定着装置に入る。

【００９２】また、記録材の種類によって抵抗値や静電
容量が異なり、記録材の電位は一定にはならない。バリ
スタ等によって記録材上の電荷を加圧ローラー１０より
流出させてセルフバイアスを加える系ではその電圧のみ
ならず極性も変化してしまう。図１０のように低湿環境
では、記録材はプラスに帯電しており、この電荷が定着
装置内で記録材表面に接触する定着フィルム７に蓄積し
てトナーを吸着することが、オフセットの主要因の１つ
であると判明した。

【００９３】高湿下では記録材がマイナス帯電している
ので定着フィルム７もマイナス電位となるが、記録材の
種類で流れる電流が異なり電位が一定とならず必ずしも
オフセットを防止できるものではない。

【００９４】本実施例は定着フィルム７の表面の導電性
離形性層７ｂに電源２６によって電圧を印加することで
環境によらずオフセットを防止するものである。

【００９５】電源２６からの電圧印加による定着フィル
ム７の電位は次のように定められる。即ち、図１１のよ
うに表面電位計３０によって定着フィルム７の電位が測
定できる。３１は表面電位計のプローブである。２６Ａ
は定着フィルム７に電圧を印加する可変電源である。

【００９６】記録材Ｐの後端が剥離する時に図１２のよ
うな帯電電位が残され、これが記録材の電位と定着フィ
ルム７の電位差を反映している。

【００９７】図１３に示すように定着フィルム７の導電
性離形性層７ｂへ加えるバイアス電位を変えると、残さ
れる電位が変化することが発見された。

【００９８】即ちバイアスがＯＶの時は定着フィルム７
に残される剥離帯電電位はマイナスである。このことは
定着フィルム７より記録材Ｐの方がマイナス帯電電位が
大きくマイナスのトナーを使用するとオフセットが多い
ことと良く一致した。

【００９９】定着フィルム７に対する印加バイアスを上
げていくと、−１．０ＫＶで剥離帯電電位は目立たなく
なり、記録材Ｐの電位と定着フィルム７の電位がほとん
どつり合っていることがわかる。

【０１００】また−１．５ＫＶまでバイアスを上げる
と、定着フィルム７の方が記録材Ｐに対し相対的にマイ
ナスになり定着フィルム表面への剥離電位はプラス側の
ピークを持つようになる。この時マイナストナーを使用
していれば記録材Ｐの方が定着フィルム７に対して相対
的にプラスになるのでオフセットは生じない。

【０１０１】即ち、マイナストナーに対しては、プラス
の剥離電位（転写と同極性）が残るまでバイアス電圧を
上げると良いという結果が得られた。プラストナーに対
してはこの逆となるマイナスの剥離電位が残るようにす
れば良いことがわかる。

【０１０２】このように本実施例では未定着トナー画像
と接する定着フィルム７に、記録材Ｐの剥離帯電電圧が
定着フィルム７の表面に対して相対的に未定着トナー画
像と逆極性となるようなバイアス電圧を印加することで
剥離帯電による静電オフセットも防止できる。

【０１０３】また、バイアス電圧を印加する場合、フィ
ルム表層の表面抵抗は１０³ Ω／□〜１０¹⁰Ω／□が好
ましい。これにより確実にフィルム表面電位を比較的小
さなバイアス電圧で制御できるようになる。

【０１０４】１０³ Ω／□以下では転写部まで定着フィ
ルムに印加したバイアスが転写材を介して流れて転写不
良を発生させたりあるいは低抵抗化するために入れたカ
ーボンブラツク等によって離形層の離形性や強度が低下
する。

【０１０５】逆に、１０¹⁰Ω／□以上ではフィルム内部
でバイアス電圧にムラを生じて場所によってオフセット
が発生することがある。

【０１０６】＜実施例７＞（図１４）本実施例は定着フィルム７として前述実施例２の図３の
３層構成のものを用い、この定着フィルム７の導電層と
しての導電性樹脂層７ｃに図１４のように電源２６を介
して接地Ｇしたものである。本実施例も実施例２の装置
と同様の効果が得られる。

【０１０７】なお、定着フィルム７は実施例１乃至同７
のようなエンドレスベルト状のものでなく、ロール巻に
巻いた有端の長尺フィルムを用い、これを繰り出し走行
する構成とすることもできる。

【０１０８】

【発明の効果】以上のように本発明に依れば、フィルム
加熱方式の定着装置について、環境変動にかかわらず且
つ剥離帯電が生じてもフィルムに対するトナーの静電オ
フセットを効果的に安定に防止することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施例定着装置の構成略図

【図２】定着フィルムの層構成及び整流素子の接続模
型図

【図３】第２の実施例定着装置における定着フィルム
の層構成及び整流素子の接続模型図

【図４】誘電体フィルム（ＯＨＰフィルム）の層構成
模型図

【図５】第３の実施例定着装置の構成略図

【図６】第４の実施例定着装置の加圧ローラーの構成
略図

【図７】第５の実施例定着装置の構成略図

【図８】第６の実施例定着装置の構成略図

【図９】定着フィルムの層構成及びバイアス印加電源
の接続模型図

【図１０】湿度と記録材電位の測定グラフ

【図１１】定着フィルム電位の測定要領図

【図１２】定着フィルム電位の時間的変化図

【図１３】定着フィルム電位と印加バイアスの関係図

【図１４】第７の実施例定着装置における定着フィル
ムの層構成及びバイアス印加電源の接続模型図

【符号の説明】

１加熱体７定着フィルム１０加圧ローラー２１感光ドラム２２転写手段２３導電ブラシ２４・２５整流素子としてのダイオード２６定着フィルムに対するバイアス印加電源Ｐ・Ｐｆ記録材Ａ画像形成部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】耐熱性フィルムと、該フィルムを中にし
てその一方面側に固定支持して配置された加熱体と、他
方面側に該加熱体に対向して配置され該加熱体に対して
該フィルムを介して画像定着すべき記録材の未定着トナ
ー像担持面を密着させる加圧部材を有し、画像定着すべ
き記録材を該加熱体と該加圧部材の圧接で形成される定
着ニップ部を通過させることにより未定着トナー像を該
フィルムを介して該加熱体で加熱してトナー像の加熱定
着を行なう定着装置であり、該フィルムは導電層を有
し、該導電層が整流子を介して接地されていることを特
徴とする定着装置。
【請求項２】前記耐熱性フィルムの導電層が表面抵抗
１０⁷ Ω／□以下の抵抗値を有することを特徴とする請
求項１に記載の定着装置。
【請求項３】前記加圧部材が導電性を有し、かつ整流
子を介して接地されていることを特徴とする請求項１に
記載の定着装置。
【請求項４】前記加圧部材の抵抗値は１０¹²Ω以下で
あることを特徴とする請求項３に記載の定着装置。
【請求項５】耐熱性フィルムと、該フィルムを中にし
てその一方面側に固定支持して配置された加熱体と、他
方面側に該加熱体に対向して配置され該加熱体に対して
該フィルムを介して画像定着すべき記録材の未定着トナ
ー像担持面を密着させる加圧部材を有し、画像定着すべ
き記録材を該加熱体と該加圧部材の圧接で形成される定
着ニップ部を通過させることにより未定着トナー像を該
フィルムを介して該加熱体で加熱してトナー像の加熱定
着を行う定着装置であり、該フィルムは導電層を有し、
この導電層に電圧を印加する手段を有することを特徴と
する定着装置。
【請求項６】前記耐熱性フィルムの導電層が表面抵抗
１０³ Ω／□以上、１０¹⁰Ω／□以下の抵抗値を有する
ことを特徴とする請求項５に記載の定着装置。
【請求項７】前記耐熱性フィルムの導電層に対する印
加電圧を、記録材の剥離帯電電圧が耐熱性フィルム表面
に対して相対的に未定着トナー画像と逆極性となるよう
に決定することを特徴とする請求項５に記載の定着装
置。