JPH11161068A

JPH11161068A - 定着装置

Info

Publication number: JPH11161068A
Application number: JP33768197A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Kataoka; 洋片岡; Hiroaki Sakai; 宏明酒井; Masaharu Okubo; 正晴大久保
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1997-11-21
Filing date: 1997-11-21
Publication date: 1999-06-18

Abstract

(57)【要約】【課題】トナー像を担持した記録材を連続通紙して定
着するに際し、定着ローラへのトナーのオフセットに起
因した画像のオフセット防止は勿論のこと、記録材に含
有した炭酸カルシウムの定着ローラへの付着に起因した
加圧ローラへのトナー付着、加圧ローラからのトナーに
よる記録材の裏汚れを防止することを可能とした定着装
置である。【解決手段】加圧ローラと接地間にアノードを接地側
としてダイオードを接続する。定着前記録材検知センサ
ーにより定着ニップに記録材が存在するのを検知した
ら、記録材上のトナー像からのトナーの定着ローラへの
オフセットを防止するために、定着ローラにトナーと同
極性のＤＣ−７００Ｖの定着バイアスを印加し、定着後
記録材検知センサーにより定着ニップに記録材がなくな
ったことを検知したら、定着時に記録材から定着ローラ
に付着したプラス帯電の炭酸カルシウムを加圧ローラへ
転移させるために、定着バイアスの印加を停止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、記録材上に担持し
たトナー像を加熱及び加圧することにより、永久画像と
して定着する定着装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、電子写真方式を利用した画像
形成装置では、像担持体上に露光、現像により形成した
トナー像を記録材に転写した後、そのトナー像を永久画
像として定着している。この定着に使用される定着装置
は、図１０に示すように構成されている。

【０００３】図１０において、符号１は定着装置の定着
ローラ、２は加圧ローラであり、定着ローラ１と加圧ロ
ーラ２とは、図示しない加圧手段により加圧ローラ２を
定着ローラ１に押圧することにより、それらの間にニッ
プ（定着ニップ）Ｎが形成されている。この定着ローラ
１と加圧ローラ２は、定着ローラ１を回転駆動し、加圧
ローラ２をその従動回転により回転して、入口ガイド４
を経て導入された記録材６を定着ニップＮで挟持して搬
送する間に、記録材６上に担持されたトナー像７を加熱
および加圧して記録材６に定着する。

【０００４】定着ローラ１は、アルミニウムや鉄などの
芯金１１上に、ＰＦＡ、ＰＴＦＥなどのフッ素樹脂の離
型層１２を形成して構成され、このフッ素樹脂離型層１
２により、記録材６上のトナー像７からトナーが定着ロ
ーラ１に付着しづらいようにして、定着ローラ１へのト
ナーのオフセット防止を図っている。

【０００５】この定着ローラ１の芯金１１の内側にはヒ
ータ３が設置され、ヒータ３により定着ローラ１が内部
から加熱される。定着ローラ１の表面温度は、サーミス
タ５を表面に所定の圧力で当接設置して検知し、ヒータ
３への通電をＯＮ／ＯＦＦ制御することにより、定着に
適した一定の温度に維持される。

【０００６】加圧ローラ２は、アルミニウムや鉄などの
芯金２１上に、耐熱性を有するシリコーンスポンジなど
の弾性層２２を形成し、さらにその上にＰＦＡ、ＰＴＦ
Ｅなどのフッ素樹脂の離型層２３を形成して構成されて
いる。このフッ素樹脂離型層２３により、記録材６から
定着ローラ１を介して加圧ローラ２に転移したトナー
や、記録材６の裏面に付着したトナーが、加圧ローラ２
の表面にオフセットするのを防止している。

【０００７】定着ローラ１は、上記のように、離型層１
２をＰＦＡ等の離型性の高いフッ素樹脂で形成すること
により、トナーのオフセット防止を図っているが、さら
に、トナー固有の静電荷を利用したオフセット防止が図
られている。すなわち、トナー固有の静電荷、本例で
は、マイナス極性の静電荷と同極性のマイナスの直流電
圧（定着バイアス）を、定着バイアス電源８により定着
ローラ１の芯金１１に印加し、一方、加圧ローラ２に装
置本体ＧＮＤとの間でダイオード９を、アノードを本体
ＧＮＤ側、カソードを芯金２１側として接続し、これに
より定着ローラ１の表面をマイナス電位、加圧ローラ２
の表面をプラス電位として、定着ローラ１と加圧ローラ
２との間に電位差を作り、その定着ローラ１から加圧ロ
ーラ２方向への電界によって、マイナス極性のトナーが
定着ローラ１に転移するのを防止する。

【０００８】従来、この定着バイアスは、画像形成装置
本体のメインモータＭと同期して、装置本体の制御用メ
インＣＰＵ１５から定着バイアス電源８にＯＮ信号を出
力し、メインモータＭが回転している間は印加、回転し
ていないときは断の態様で、印加がなされている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上記のように、定着ロ
ーラ１表面の離型性をフッ素樹脂離型層１２で高めると
ともに、定着ローラ１に定着バイアスを印加することに
より、定着ローラ１の表面の対オフセット性が高まっ
て、記録材６上のトナー像からトナーが定着ローラ１に
付着するのを防ぐことができる。

【００１０】このため、定着ニップＮで定着ローラ１か
らのトナーが後続の記録材に付着して、後続の記録材上
の画像を汚す、いわゆる画像のオフセット現象を防止す
ることができる。

【００１１】しかしながら、填料として炭酸カルシウム
（略して、炭カル）を１０％以上含有している記録材が
あり、このように多量の炭酸カルシウムを含有している
記録材６を定着ニップＮに連続通紙すると、記録材６の
表面に露出している炭酸カルシウムが、定着ローラ１表
面のフッ素樹脂離型層１２と摩擦して、マイナス帯電す
る離型層１２に対しプラスに帯電する。加えて、定着ロ
ーラ１の表面は、オフセット防止の目的で印加したマイ
ナスの定着バイアスにより、マイナスの電位になってい
る。

【００１２】このため、記録材６の表面に位置したプラ
ス帯電の炭酸カルシウムが、定着ローラ１の表面に静電
的に吸引されて付着し、定着ローラ１の表面に離型性の
低下した部分が生じる。また、定着ローラ１の表面の定
着バイアスによるマイナス電荷が、付着した炭酸カルシ
ウムのプラスの帯電電荷により相殺される。このため、
定着ローラ１の表面に対オフセット性が低減した部分が
できる。

【００１３】このようなことから、記録材６上のトナー
像から定着ローラ１の対オフセット性が低減した表面部
分にトナーが付着し、このトナーが記録材と記録材の搬
送間隔で加圧ローラ２に表面に転移して蓄積し、また蓄
積したトナーが記録材の裏面に付着して、記録材の裏面
に黒ポチ状のトナー汚れを生じる。

【００１４】本発明の目的は、トナー像を担持した記録
材を連続通紙して定着するに際し、定着ローラへのトナ
ーのオフセットに起因した画像のオフセットを防止でき
ることは勿論のこと、記録材に含有した炭酸カルシウム
の定着ローラへの付着に起因した加圧ローラのトナー付
着を介した加圧ローラのトナー付着、および加圧ローラ
からのトナーによる記録材の裏汚れを防止することを可
能とした定着装置を提供することである。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記目的は、本発明にか
かる定着装置にて達成される。要約すれば、本発明は、
互いに圧接して定着ニップを形成するとともに回転し
て、前記定着ニップに通紙した記録材上に担持された未
定着トナー像を加熱および加圧することにより、未定着
トナー像を記録材に定着する１対の回転体を有し、その
一方の未定着トナー像と接する側の回転体に直流電圧を
印加する印加手段を設けた定着装置において、前記定着
ニップに記録材が存在するとき、前記印加手段により前
記一方の回転体にトナーと同極性の直流電圧を印加し、
前記定着ニップに記録材が存在しないとき、前記一方の
回転体への直流電圧の印加を行なわないことを特徴とす
る定着装置である。本発明によれば、前記記録材の通紙
は連続通紙であり、また前記一方の回転体とニップを形
成する他方の回転体と接地間にダイオードをアノードが
接地側となるように接続することができる。

【００１６】本発明の他の一態様は、互に圧接して定着
ニップを形成するとともに回転して、前記定着ニップに
通紙した記録材上に担持された未定着トナー像を加熱お
よび加圧することにより、未定着トナー像を記録材に定
着する１対の回転体を有する定着装置において、未定着
トナー像と接する側の回転体の表面に電荷を発生する電
荷発生手段を備え、この電荷発生手段は、前記定着ニッ
プに記録材が存在するとき、トナーと同極性の電荷を発
生し、前記定着ニップに記録材が存在しないとき、トナ
ーと逆極性の電荷を発生することを特徴とする定着装置
である。本発明によれば、前記電荷発生手段は直流電圧
印加手段であり、前記直流電圧印加手段を直流電圧の極
性を変更して印加可能に設け、前記定着ニップに記録材
が存在するとき、トナーと同極性の直流電圧とし、前記
定着ニップに記録材が存在しないとき、上記と逆極性の
直流電圧とする。あるいは、前記電荷発生手段は、未定
着トナー像と接する側の前記回転体と接地間に設けられ
たダイオードであり、前記ダイオードの接続方向を変更
可能に設け、前記定着ニップに記録材が存在するとき、
前記ダイオードの接続方向をアノードが前記未定着トナ
ー像と接する回転体側となる方向とし、前記定着ニップ
に記録材が存在しないとき、上記と逆方向にする。さら
に、記録材の未定着トナー像担持面と接する回転体と接
地間に第２のダイオードを接続方向を変更可能に設け、
前記第２のダイオードの接続方向を、前記定着ニップに
記録材が存在するとき、アノードが接地側となる方向と
し、前記定着ニップに記録材が存在しないとき、上記と
逆方向にする。

【００１７】本発明のさらに他の一態様は、互に圧接し
て定着ニップを形成するとともに回転して、前記定着ニ
ップに通紙した記録材上に担持された未定着トナー像を
加熱および加圧することにより、未定着トナー像を記録
材に定着する１対の回転体を有し、前記記録材の未定着
トナー像担持面とは反対側の裏面と接する側の回転体の
表面に電荷を発生する電荷発生手段を備えた定着装置に
おいて、前記電荷発生手段は、前記定着ニップに記録材
が存在するとき、トナーと逆極性の電荷を発生し、前記
定着ニップに記録材が存在しないとき、トナーと同極性
の電荷を発生することを特徴とする定着装置である。本
発明によれば、記録材の未定着トナー像担持面とは反対
側の裏面と接する前記回転体と接地間にダイオードを接
続方向を変更可能に設け、前記定着ニップに記録材が存
在するとき、ダイオードの接続方向をアノードが接地側
となる方向とし、前記定着ニップに記録材が存在しない
とき、ダイオードの接続方向を上記と逆方向にする。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施例を詳細に説明する。

【００１９】実施例１本発明の定着装置の一実施例を図１にそって説明する。

【００２０】本実施例の定着装置は、Ａ４サイズの記録
材を横方向の通紙で、毎分２５枚の連続プリント可能な
画像形成装置に設置して使用するのに適した定着性能を
有している。本実施例の大きな特徴は、記録材連続通紙
の定着時、定着ローラ１に印加する定着バイアスを制御
したことにある。本定着装置自体の構成は、図１０に示
した従来の定着装置と基本的に同じでなので、図１にお
いて図１０と同一箇所は同一の符号を付して、必要がな
い限りその説明を省略する。

【００２１】図１に示すように、本定着装置は定着ロー
ラ１と加圧ローラ２とを有し、本実施例では、定着ロー
ラ１を、直径４０ｍｍ、肉厚１ｍｍのアルミニウムの芯
金１１上に、厚さ５０μｍのＰＦＡ樹脂チューブを被覆
して離型層１２を形成した構成とした。この定着ローラ
１の芯金１１の内側には、定着ローラ１を内部から加熱
するヒータ３が設置される。

【００２２】また、加圧ローラ２は、直径１４ｍｍの鉄
の芯金２１上に、厚さ８ｍｍのシリコーンスポンジゴム
の弾性層２２を形成し、さらにその上に厚さ５０μｍの
ＰＦＡ樹脂チューブを被覆して離型層２３を形成した構
成とした。この加圧ローラ２の硬度は、約５６°（アス
カーＣ硬度計により荷重１ｋｇで測定）である。

【００２３】本実施例では、この加圧ローラ２を図示し
ない加圧手段により２０ニュートン（Ｎ）の押圧力で定
着ローラ１に押圧して、定着ローラ１と加圧ローラ２と
の間に約５ｍｍ幅の定着ニップＮを形成させた。

【００２４】また、定着時に、定着ローラ１と加圧ロー
ラ２との間にオフセット防止用の電位差を付すために、
定着バイアス電源８により定着ローラ１の芯金１１に定
着バイアスとして、トナーと同極性の直流電圧、本実施
例では、ＤＣ−７００Ｖを印加し、定着ローラ１の表面
電位を約−６５０Ｖに保持し、加圧ローラ２の芯金２１
には、画像形成装置の本体ＧＮＤとの間に耐圧約２ｋＶ
のダイオード９を、アノードを装置本体ＧＮＤ側とし、
カソードを芯金２１側として接続し、加圧ローラ２の表
面をプラス電位に保持した。

【００２５】上記のように、定着ローラ１は、フッ素樹
脂（ＰＦＡ）の離型層１２により表面の離型性を高める
とともに、定着バイアスを印加するので、表面の対オフ
セット性が高まり、記録材６上のトナー像７からトナー
が定着ローラ１に付着するのを防ぐことができる。従っ
て、定着ニップＮで定着ローラ１からのトナーが後続の
記録材に付着して、後続の記録材上の画像を汚す、いわ
ゆる画像のオフセット現象が発生するのを防止すること
ができる。

【００２６】しかしながら、前述したように、記録材６
が炭酸カルシウムを少なからず含有していると、記録材
６の連続通紙の定着時、炭酸カルシウムが定着ローラ１
に付着することに起因した、定着ローラ１のトナー付着
を介した加圧ローラ２のトナー汚れ、加圧ローラ２から
のトナーによる後続する記録材の裏汚れが発生する。

【００２７】そこで、本実施例は、上記したように、連
続通紙定着時、定着ローラ１に印加する定着バイアスを
制御する。具体的には、定着ニップＮに記録材が存在す
るときは定着バイアスを印加し、定着ニップＮに記録材
が存在しないとき（前後の記録材間の搬送間隔部が定着
ニップＮに位置したとき）は定着バイアスの印加を停止
することである。

【００２８】本実施例では、定着ニップＮにおける記録
材の有無を検知するために、定着ニップＮの手前側の入
口ガイド４の手前近くに、定着前記録材検知センサー１
６を、定着ニップＮの出側の定着ローラ１寄りの位置
に、定着後記録材検知センサー１７をそれぞれ設置し
た。定着前記録材検知センサー１６は、定着ニップＮに
導かれた記録材６によって上方向に変位していることに
より、定着ニップＮに記録材６が存在していることを検
知し、定着後記録材検知センサー１７は、定着ニップＮ
から出てきた記録材６による上方向への変位が、記録材
６が通過し去ることによって元の位置に戻ることによ
り、定着ニップＮに記録材６が存在しないことを検知す
るものである。

【００２９】センサー１６、１７は、装置本体の制御用
メインＣＰＵ１５に接続され、メインＣＰＵ１５は、セ
ンサー１６、１７からの検知信号により記録材の有無を
検出して、定着バイアス電源８による定着ローラ１への
定着バイアスの印加制御を行なう。

【００３０】以下、本実施例における連続通紙時の定着
を、図２に示すタイミングチャートにより説明する。

【００３１】図１の定着装置において、トナー像を担持
した記録材６が入口ガイド４に沿って定着ニップＮに導
かれると、図２に示すように、定着前記録材検知センサ
ー１６がこれを検知してＯＮし、その検知信号がメイン
ＣＰＵ１５に入力される。ＣＰＵ１５は、これにより、
定着ニップＮに記録材６が到達するのを検知し、定着バ
イアス電源８に対し定着バイアスＯＮの信号を出力し、
定着バイアス電源８がＯＮして、定着ローラ１にＤＣ−
７００Ｖの定着バイアスを印加する。

【００３２】記録材６は、定着ローラ１への定着バイア
スの印加下に、定着ニップＮで加熱および加圧されてト
ナー像を定着されながら定着ニップＮを通過し、定着ニ
ップＮから定着ローラ１方向に反って出てくる。定着後
記録材検知センサー１７は、この記録材６の後端が通過
するとこれを検知してＯＮし、その検知信号がメインＣ
ＰＵ１５に入力される。ＣＰＵ１５は、これにより、定
着ニップＮに記録材６が存在しないことを検知し、定着
バイアス電源８に対する定着バイアスＯＮの信号の出力
を停止し、定着ローラ１への定着バイアスの印加を止め
る。

【００３３】本実施例では、このように、定着ニップＮ
に記録材が存在しないときに、定着ローラ１への定着バ
イアスの印加を行なわないが、定着ニップＮに記録材が
存在するときは定着バイアスを印加するので、記録材６
上のトナー像７からの定着ローラ１へのトナーの付着を
防止でき、定着ローラ１から後続する記録材上の画像に
トナーが付着するオフセット現象、つまりオフセット画
像の発生がなくなる。

【００３４】定着ニップＮに記録材が存在しないとき
は、定着バイアスを切ることにより、記録材６中の炭酸
カルシウムの定着ローラ１への付着に起因した加圧ロー
ラ２のトナー付着等がつぎのように解消される。

【００３５】定着時、記録材６に含有された炭酸カルシ
ウムは、定着ニップＮで定着ローラ１のＰＦＡ樹脂の離
型層１２との摩擦によりプラス帯電し、定着ローラ１へ
のマイナスの定着バイアスの印加および離型層１２の摩
擦によるマイナス帯電により離型層１２の表面に付着
し、表面に離型性の低下した部分が生じるが、その記録
材６が定着ニップＮを通り抜けた後は、定着バイアスを
ＯＦＦとするので、炭酸カルシウムの離型層１２への静
電気的な付着が弱く、不安定になる。一方、定着ローラ
１と接している加圧ローラ２の方は、定着バイアスがＯ
ＦＦとなると表面にマイナスの電荷が発生する。このた
め、次の記録材が定着ニップＮに到達するまでの記録材
の搬送間隔の間に、プラス帯電した炭酸カルシウムが、
定着ローラ１から加圧ローラ２の表面に転移し、定着ロ
ーラ１から炭酸カルシウムがなくなる。従って、定着ロ
ーラ１のトナーの付着がなくなるから、記録材の搬送間
隔の間にトナーが加圧ローラ２の表面に転移して蓄積す
ることもなく、加圧ローラ２からのトナーにより後続す
る記録材の裏面が汚れることもない。

【００３６】加圧ローラ２へ転移した炭酸カルシウム
は、図２に示すように、記録材の表面が加圧ローラ２の
表面よりも離型性が劣っているので、定着ニップＮに次
の記録材が搬入されてくると、その記録材に再付着して
画像形成装置の機外に排出される。

【００３７】本実施例において、記録材６として炭酸カ
ルシウムを１０ｗｔ％含有した記録材を用い、これを連
続通紙して連続画像形成を行ない、その際、定着ニップ
Ｎに記録材６が存在するときのみ定着ローラ１に定着バ
イアスを印加する条件で、定着を行なった。そしてオフ
セット画像の発生、加圧ローラ２へのトナー付着および
記録材６のトナー裏汚れを調べた。比較のために、従来
のように、定着時、定着ニップにおける記録材の存在の
有無に関係なく、画像形成装置のメインモータに同期し
てこれがＯＮならば、定着ローラ１に定着バイアスを印
加する方式で定着を行なって、同様にオフセット画像の
発生等を調べた。結果を表１に示す。

【００３８】

【表１】

【００３９】表１に示されるように、本実施例では、記
録材が定着ニップにあるときには定着バイアスを印加し
ているので、従来例と遜色ないオフセット防止効果でオ
フセット画像の発生を防止することができた。

【００４０】また、記録材に含まれる炭酸カルシウムの
定着ローラへの付着に起因した加圧ローラへのトナー付
着は、従来例では、約５千枚の通紙の時点で発生し、加
圧ローラからのトナーによる記録材の黒ポチ状の裏汚れ
は、約８千枚の通紙の時点で発生したが、本実施例で
は、記録材が定着ニップにないときには定着バイアスの
印加を停止したので、両項目とも、４万枚の通紙まで抑
制することが可能となった。

【００４１】以上のように、本実施例によれば、定着ロ
ーラへのトナーのオフセットに起因した画像のオフセッ
ト、記録材に含有した炭酸カルシウムの付着に起因した
加圧ローラのトナー付着、および加圧ローラからのトナ
ーによる記録材の裏汚れを防止することができる。

【００４２】実施例２本発明の他の実施例を図３〜図４に沿って説明する。

【００４３】本実施例の定着装置では、実施例１と異な
り、図３に示すように、定着ローラ１にＤＣ−７００Ｖ
を印加するバイアス電源８ａの他に、ＤＣ＋４００Ｖを
印加するバイアス電源８ｂを設け、これをメインＣＰＵ
１５により切替えて使用できるようにした。本定着装置
のその他の機械的構成は実施例１と基本的に同じで、図
３において図１と同一の要素は同一の符号を付してその
説明を省略する。

【００４４】本実施例でも、実施例１と同様、加圧ロー
ラ２に、本体ＧＮＤとの間で耐圧２ｋＶのダイオード９
を、アノードを本体ＧＮＤ側とし、カソードを芯金２１
側として接続し、加圧ローラ２の表面電位をプラスに保
持している。そして、記録材６の連続通紙時、定着ニッ
プＮに記録材６が存在するときは、定着バイアス電源８
ａにより定着ローラ１の芯金１１にＤＣ−７００Ｖの定
着バイアスを印加して、定着ローラ１の表面電位をー６
５０Ｖに保持する。これにより、定着ローラ１と加圧ロ
ーラ２との間にオフセット防止用の電位差を付与する。

【００４５】本実施例の特徴的なことは、定着ニップＮ
に記録材６が存在しないときは、バイアス電源８ｂによ
り定着ローラ１の芯金１１に、定着バイアスとは逆極性
の＋４００Ｖのバイアス（定着逆バイアス）を印加し、
定着ローラ１の表面電位を約＋３００Ｖに保持するよう
にしたことである。

【００４６】以下、本実施例おける連続通紙時の定着
を、図４に示すタイミングチャートにより説明する。

【００４７】図３の定着装置において、トナー像を担持
した記録材６が入口ガイド４に沿って定着ニップＮに導
かれると、実施例１のときと同様、図４に示すように、
定着前記録材検知センサー１６がこれを検知してＯＮ
し、その検知信号に基づきＣＰＵ１５が、定着バイアス
電源８に対し定着バイアスＯＮの信号を出力し、定着バ
イアス電源８が定着ローラ１にＤＣ−７００Ｖの定着バ
イアスを印加する。そしてトナー像が定着されて定着ニ
ップＮから出てきた記録材６の後端が通過すると、これ
を定着後記録材検知センサー１７が検知してＯＮする。
本実施例では、その検知信号に基づきメインＣＰＵ１５
が、定着バイアス電源８ａから逆定着バイアス電源８ｂ
に切替えて、定着ローラ１へのＤＣ−７００Ｖ定着バイ
アスの印加を停止して、定着ローラ１に＋４００Ｖの定
着逆バイアスを印加する。

【００４８】このように、本実施例では、記録材６が抜
け出て定着ニップＮに存在しなくなったとき、定着ロー
ラ１にプラスの定着逆バイアスを印加する。すると、定
着ローラ１と加圧ローラ２との間に、加圧ローラ２から
定着ローラ１方向への電界、つまり記録材６から定着ロ
ーラ１の離型層１２に付着したプラス帯電の炭酸カルシ
ウムを強制的に取り除く電界が発生する。加えて、定着
ローラ１へのプラスの定着逆バイアスの印加により、定
着ローラ１と接した加圧ローラ２の表面に、実施例１の
ときよりも大きなマイナスの電荷が発生する。このた
め、実施例１よりも、プラス帯電した炭酸カルシウムの
定着ローラ１からの加圧ローラ２への転移が強く起こ
る。

【００４９】従って、本実施例でも、次の記録材が定着
ニップＮに到達するまでの記録材の搬送間隔の間に、プ
ラス帯電した炭酸カルシウムが加圧ローラ２の表面に転
移して定着ローラ１からなくなり、定着ローラ１のトナ
ーの付着がなくなるから、記録材の搬送間隔の間にトナ
ーが加圧ローラ２の表面に転移して蓄積することもな
く、また加圧ローラ２からのトナーにより後続する記録
材の裏面が汚れることもなく、これらの効果は、定着ロ
ーラ１からの炭酸カルシウムの除去が強力な分、実施例
１よりも良好に発揮される。

【００５０】加圧ローラ２へ転移した炭酸カルシウム
は、実施例１のときと同様、図４に示すように、定着ニ
ップＮに次の記録材が搬入されてくると、その記録材に
再付着して画像形成装置の機外に排出される。

【００５１】本実施例において、実施例１のときと同
様、記録材６として炭酸カルシウムを１０ｗｔ％含有し
た記録材を用い、これを連続通紙して連続画像形成を行
なった。その際、定着ニップＮに記録材６が存在すると
きに定着ローラ１に定着バイアスを印加し、存在しない
ときは逆定着バイアスを印加する条件で、定着を行なっ
た。そしてオフセット画像の発生、加圧ローラ２へのト
ナー付着および記録材６のトナー裏汚れを調べた。比較
のために、従来のように、定着時、定着ニップにおける
記録材の存在の有無に関係なく、画像形成装置のメイン
モータに同期してこれがＯＮならば、定着ローラ１に定
着バイアスを印加する方式で定着を行なって、同様にオ
フセット画像の発生等を調べた。結果を表２に示す。

【００５２】

【表２】

【００５３】表２に示されるように、本実験では７万枚
まで試験したが、本実施例でも、実施例１と同様、記録
材が定着ニップにあるときに定着バイアスを印加してい
るので、従来例と遜色ないオフセット防止効果を得るこ
とができ、オフセット画像の発生を防止することができ
た。

【００５４】また、記録材に含まれる炭酸カルシウムの
定着ローラへの付着に起因した加圧ローラへのトナー付
着は、従来例では、約５千枚の通紙の時点で発生し、加
圧ローラからのトナーによる記録材の黒ポチ状の裏汚れ
は、約８千枚の通紙の時点で発生したが、本実施例で
は、記録材が定着ニップにないときには逆定着バイアス
の印加したので、両項目とも、７万枚の通紙まで抑制す
ることが可能となった。

【００５５】以上のように、本実施例によっても、定着
ローラへのトナーのオフセットに起因した画像のオフセ
ット、記録材に含有した炭酸カルシウムの付着に起因し
た加圧ローラのトナー付着、および加圧ローラからのト
ナーによる記録材の裏汚れを防止することができる。

【００５６】実施例３本発明のさらに他の実施例を図５〜図７に従って説明す
る。

【００５７】本実施例の定着装置では、実施例１と異な
り、図５に示すように、アノードを画像形成装置の本体
ＧＮＤ側とし、カソードを加圧ローラ２の芯金２１側と
して接続する耐圧２ｋＶのダイオード９ａの他に、アノ
ードを芯金２１側とし、カソードを本体ＧＮＤ側として
接続する耐圧２ｋＶのダイオード９ａを設置し、これを
メインＣＰＵ１５により切替えて使用できるようにし
た。本定着装置その他の機械的構成は実施例１と基本的
に同じで、図５において図１と同一の要素は同一の符号
を付してその説明を省略する。

【００５８】本実施例でも、記録材６の連続通紙時、実
施例１と同様、定着ニップＮに記録材６が存在するとき
は、定着バイアス電源８により定着ローラ１の芯金１１
にＤＣ−７００Ｖの定着バイアスを印加し、定着ニップ
Ｎに記録材６が存在しないときは、定着ローラ１への定
着バイアスの印加を停止する。

【００５９】本発明の特徴的なことは、定着ニップＮに
おける記録材６の有無により加圧ローラ２と本体ＧＮＤ
間のダイオードの接続方向を変えたことにある。すなわ
ち、定着ニップＮに記録材６が存在するときは、オフセ
ット防止のために、図６（ａ）に示すように、アノード
を本体ＧＮＤ側（カソードは加圧ローラ２の芯金２１
側）として接続するダイオード９ａを選択し、加圧ロー
ラ２の表面をプラス電位に保持する。これは実施例１の
ときと同じである。定着ニップＮに記録材６が存在しな
いときは、本実施例では、定着ローラ１に付着した炭酸
カルシウムを加圧ローラ２に積極的に転移させるため
に、図６（ｂ）に示すように、アノードを芯金２１側
（カソードは本体ＧＮＤ側）として接続するダイオード
９ｂを選択し、加圧ローラ２の表面電位をマイナスに保
持する。

【００６０】以下、本実施例おける連続通紙時の定着
を、図７に示すフローチャートにより説明する。

【００６１】図５の定着装置において、トナー像を担持
した記録材６が入口ガイド４に沿って定着ニップＮに導
かれると、図７に示すように、定着前記録材検知センサ
ー１６がこれを検知し（ステップＳ１）、メインＣＰＵ
１５に記録材搬入の検知信号が入力され、それによりＣ
ＰＵ１５が定着ニップＮにおける記録材の有無を検知し
（Ｓ２）、記録材の存在を検知すると、ＣＰＵ１５内に
設けてあるカウンターが経過時間をカウントする（Ｓ
３）。

【００６２】そして、記録材６の先端から２５ｍｍの位
置が定着ニップＮに到達したのを、それに要する経過時
間の規定値（記録材搬送速度から求まる）としてカウン
ト値により検知したら（Ｓ４）、ＣＰＵ１５が定着バイ
アス電源８に対し定着バイアスＯＮ信号を出力し、電源
８は定着ローラ１にＤＣ−７００Ｖの定着バイアスを印
加する（Ｓ５）。これと同時に、ＣＰＵ１５が選択信号
を出力し、アノードを本体ＧＮＤ側とし、カソードを加
圧ローラ２の芯金２１側としたダイオード９ａを選択す
る（Ｓ６）。これにより、定着ローラ１の表面がマイナ
ス電位、加圧ローラ２の表面がプラス電位となり、加圧
ローラ２から定着ローラ１に向かう電界により、記録材
６上のトナー像７からのマイナス帯電したトナーが、定
着ローラ１にオフセットするのが防止される。

【００６３】上記で、記録材６の先端から２５ｍｍまで
は定着バイアスを印加しないのは、画像形成装置では、
確実な画像形成を保証するために、記録材６に対する画
像形成可能領域を定め、記録材の先端から５〜７ｍｍは
画像形成しないようになっていることと、記録材６とつ
ぎの記録材の間の記録材搬送間隔分では、記録材が定着
ローラ１と接触せず、記録材と定着ローラの離型層との
摩擦帯電がないため、オフセット防止効果が効率よく働
くこととから、経験によれば、記録材６の先端から２５
ｍｍまでは定着バイアスを印加しないでも、オフセット
の発生はないからである。

【００６４】つぎに、トナー像を定着した記録材６が定
着ニップＮから出てきて、定着後記録材検知センサー１
７が、定着ニップＮからの記録材６の通り抜けを検知す
ると（Ｓ７）、それによりＣＰＵ１５が定着ニップＮの
記録材の有無を検知する（Ｓ８）。定着ニップＮに記録
材が存在しないときは、ＣＰＵ１５は、定着バイアス電
源８に対する定着バイアスＯＮ信号を出力を停止し、電
源８は定着ローラ１に印加する定着バイアスを切る（Ｓ
９）。これと同時に、ＣＰＵ１５が選択信号を出力し、
アノードを加圧ローラ２の芯金２１側とし、カソードを
本体ＧＮＤ側としたダイオード９ｂに切替える（Ｓ１
０）。これにより、定着ローラ１の表面がプラス電位、
加圧ローラ２の表面がマイナス電位となり、定着時に記
録材６から定着ローラ１に付着したプラス帯電した炭酸
カルシウムが、定着ローラ１から加圧ローラ２に向かう
電界により加圧ローラ２に積極的に転移され、定着ロー
ラ１から炭酸カルシウムがなくなる。

【００６５】従って、本実施例においても、定着ローラ
１のトナーの付着がなくなるから、記録材の搬送間隔の
間にトナーが加圧ローラ２の表面に転移して蓄積するこ
ともなく、また加圧ローラ２からのトナーにより後続す
る記録材の裏面が汚れることもない。

【００６６】加圧ローラ２へ転移した炭酸カルシウム
は、これまでと同様、定着ニップＮに次の記録材が搬入
されてくると、その記録材に再付着して画像形成装置の
機外に排出される。

【００６７】本実施例において、炭酸カルシウムを１０
ｗｔ％含有する記録材６を用い、これを連続通紙して連
続画像形成を行ない、その定着の際、上記のように、定
着ニップＮにおける記録材の有無に応じて、定着バイア
スの印加の有無、ダイオード９ａ、９ｂの選択を制御し
た。比較のために、従来のように、定着時、定着ニップ
における記録材の存在の有無に関係なく、定着バイアス
を印加し、かつダイオード９ａのみを使用する方式で定
着を行なった。

【００６８】そのときの、オフセット画像の発生、加圧
ローラ２へのトナー付着および記録材裏面のトナー付着
を調べた結果を表３に示す。

【００６９】

【表３】

【００７０】表３に示されるように、本実験でも７万枚
まで試験したが、本実施例では、実施例１と同様、記録
材が定着ニップにあるときに定着バイアスを印加してい
るので、従来例と遜色ないオフセット防止効果を得るこ
とができ、オフセット画像の発生を防止することができ
た。

【００７１】また、記録材に含まれる炭酸カルシウムの
定着ローラへの付着に起因した加圧ローラへのトナー付
着は、従来例では、約５千枚の通紙の時点で発生し、加
圧ローラからのトナーによる記録材の黒ポチ状の裏汚れ
は、約８千枚の通紙の時点で発生したが、本実施例で
は、記録材が定着ニップにないときは定着バイアスの印
加を停止し、加圧ローラ２と本体ＧＮＤ間に、アノード
が芯金２１側、カソードが本体ＧＮＤ側のダイオード９
ｂを接続したので、両項目とも、１２万枚の通紙まで抑
制することが可能となった。

【００７２】以上のように、本実施例によっても、定着
ローラへのトナーのオフセットに起因した画像のオフセ
ット、記録材に含有した炭酸カルシウムの付着に起因し
た加圧ローラのトナー付着、および加圧ローラからのト
ナーによる記録材の裏汚れを防止することができる。

【００７３】実施例４本発明のさらに他の実施例を図８〜図９に従って説明す
る。

【００７４】本実施例では、フィルム加熱方式の定着装
置を使用した。加熱方式の定着装置は、特開昭６３−３
１３１８２号、特開平２−１５７８７８号、特開平４−
４４０７５〜４４０８３号、特開平４−２０４９８０〜
２０４９８４号等の各公報に開示されている。

【００７５】図８に示すように、フィルム加熱方式の定
着装置はローラ状の定着フィルム５０を備え、この定着
フィルム５０は、耐熱性、離型性、耐久性、熱伝導性等
を考慮して複合層フィルム（シートを含む）とされ、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、厚さ５〜２０μｍ程度の薄肉とされている。

【００７６】本例では、定着フィルム５０は、フィルム
製の基層５１上にプライマー層５２を設け、その上に離
型層５３を設けた３層構造のローラ状フィルムとなって
おり、基層５１は、熱伝導性が良い金属酸化物としてマ
グネシア（ＭｇＯ）を４５ｗｔ％含有させた、耐熱樹脂
のポリイミド（ＰＩ）のフィルムから形成した。プライ
マー層５２は、基層５１と離型層５３との接着性を確保
するためのもので、ポリイミド樹脂およびフッ素樹脂か
らなる接着剤からなり、この接着剤には導電性を付与す
るために酸化チタン（ＴｉＯ₂ ）を含有させている。離
型層５３は、フッ素樹脂のＰＦＡに導電性カーボン粒子
を０．３ｗｔ％含有させた樹脂液を調製し、これに基層
５１上にプライマー層５２を設けたフィルム円筒中間体
を浸漬して、ディッピング法によりプライマー層５２上
にコーティングした。

【００７７】加圧ローラ２との定着ニップＮの部分の定
着フィルム５０の内面部分には、ヒートホルダー５５に
より断熱支持されたヒータ７０が設置され、このヒータ
７０は、電気絶縁性、耐熱性および低熱容量性材料のア
ルミナ（Ａｌ₂ Ｏ₃ ）を使用したセラミック基板７１の
一方の、定着ニップＮに向ける側の面に、発熱源として
銀パラジウム（Ａｇ／Ｐｄ）の線状の発熱体７２を設け
てなっている。発熱体７２は図示しない高電気絶縁性の
ガラスコート層により被覆されている。セラミック基板
７１の他方の面には、温度検知素子であるサーミスタ５
や温度ヒューズ等が設けられている。定着フィルムの表
面温度は、サーミスタ５の温度検知に基づく制御回路
（図示せず）からの発熱体７２への通電制御によって、
定着に適した一定温度に制御される。

【００７８】加圧ローラ２の基本構成はこれまでと同じ
であるが、本実施例では、アルミニウム芯金２１の直径
を１０ｍｍ、シリコンスゴムの弾性層２２の厚さを６ｍ
ｍ、ＰＦＡチューブによる離型層２３のを厚さを４０μ
ｍとし、加圧ローラ２の直径を２３ｍｍとした。加圧ロ
ーラ２の硬度は約４２°（アスカーＣ硬度計により荷重
５００ｇで測定）である。

【００７９】定着フィルム５０と加圧ローラ２との間の
定着ニップＮは、加圧ローラ２を８ニュートン（Ｎ）の
押圧力で定着フィルム５０に押し当てることにより、約
３ｍｍ幅に形成した。

【００８０】本実施例の特徴的なことは、加圧ローラ２
１と本体ＧＮＤ間に、アノードを本体ＧＮＤ側として接
続するダイオード９ａ、アノードを芯金２１側として接
続するダイオード９ｂを設置する他、定着フィルム５０
に定着バイアス電源を設置する代わりに、定着フィルム
５０と本体ＧＮＤ間に、アノードをプライマー層５２側
として接続するダイオード３０ａ、アノードを本体ＧＮ
Ｄ側として接続するダイオード３０ｂを設置して、これ
らダイオード３０ａ、３０ｂを、ダイオード９ａ、９ｂ
と同様、定着ニップＮにおける記録材６の有無に応じ
て、メインＣＰＵ１５により切替えて使用できるように
したことである。

【００８１】すなわち、定着ニップＮに記録材があると
きは、アノードを定着フィルム５０側とし、カソードを
本体ＧＮＤ側としたダイオード３０ａを選択して、定着
フィルム５０の表面をマイナス電位とする。加圧ローラ
２側は、アノードを本体ＧＮＤ側、カソードを加圧ロー
ラ２側としたダイオード９ａを選択することにより、加
圧ローラ２の表面電位をプラスに保持する。これによ
り、定着フィルム５０と加圧ローラ２との間にオフセッ
ト防止用の電界が形成され、記録材６上のトナー像７か
らのマイナス帯電したトナーが、定着フィルム５０にオ
フセットするのが防止される。

【００８２】定着ニップに記録材がないときは、上記と
逆に、アノードをカソードを本体ＧＮＤ側とし、カソー
ドを定着フィルム５０側としたダイオード３０ｂを選択
して、定着フィルム５０の表面をプラス電位とする一
方、アノードを加圧ローラ２側、カソードを本体ＧＮＤ
側としたダイオード９ｂを選択して、加圧ローラ２の表
面電位をマイナスに保持する。これにより、定着フィル
ム５０の表面に付着したプラスに帯電した炭酸カルシウ
ムを、加圧ローラ２の表面に転移し、定着フィルム５０
から炭酸カルシウムがなくなる。

【００８３】加圧ローラ２へ転移した炭酸カルシウム
は、これまでと同様、定着ニップＮに次の記録材が搬入
されてくると、その記録材に再付着して画像形成装置の
機外に排出される。

【００８４】本実施例においても、定着フィルム５０の
トナーの付着がなくなるから、記録材の搬送間隔の間に
トナーが加圧ローラ２の表面に転移して蓄積することも
なく、また加圧ローラ２からのトナーにより後続する記
録材の裏面が汚れることもない。

【００８５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明では、定着
ローラと加圧ローラとが形成する定着ニップに、トナー
像を担持した記録材を連続通紙して定着するに際し、定
着ローラと接地間にダイオードをアノードが接地側とな
るように接続する一方、定着ニップに記録材が存在する
ときは、定着ローラにトナーと同極性のマイナスの直流
電圧を印加し、定着ニップに記録材が存在しないとき
は、定着ローラへの直流電圧の印加を停止する等の制御
を行なうことにより、定着ニップに記録材が存在すると
き、定着ローラの表面をマイナス電位、加圧ローラの表
面をプラス電位にしたので、記録材上のトナー像からの
トナーが定着ローラにオフセットするのが防止され、ま
た定着ニップに記録材が存在しないとき、定着ローラの
表面をプラス電位、加圧ローラの表面をマイナス電位に
したので、定着時に記録材に含まれる炭酸カルシウムが
プラス帯電して定着ローラに付着しても、加圧ローラに
転移して加圧ローラから除去される。

【００８６】従って、本発明によれば、定着ローラへの
トナーのオフセットに起因した画像のオフセットを防止
でき、また記録材に含有した炭酸カルシウムの定着ロー
ラへの付着に起因した加圧ローラのトナー付着、および
加圧ローラからのトナーによる記録材の裏汚れを防止す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の定着装置の一実施例を示す概略構成図
である。

【図２】図１の実施例における連続通紙定着時の定着バ
イアスの印加制御等を示すタイミングチャートである。

【図３】本発明の他の実施例を示す概略構成図である。

【図４】図３の実施例における連続通紙定着時の定着バ
イアスの印加制御等を示すタイミングチャートである。

【図５】本発明のさらに他の実施例を示す概略構成図で
ある。

【図６】図５の実施例の定着装置の加圧ローラに設置し
た接続方向の異なるダイオードの選択法を示す説明図で
ある。

【図７】図５の実施例における連続通紙定着時の制御を
示すフローチャートである。

【図８】本発明のさらに他の実施例を示す概略構成図で
ある。

【図９】図８の実施例の定着装置の定着フィルムに設置
した接続方向の異なるダイオードの選択法を示す説明図
である。

【図１０】従来の定着装置を示す概略構成図である。

【符号の説明】

１定着ローラ２加圧ローラ６記録材７トナー像８、８ａ定着バイアス電源８ｂ定着逆バイアス電源９、９ａ、９ｂダイオード１５メインＣＰＵ１６定着前記録材検知センサー１７定着後記録材検知センサー２１加圧ローラの芯金３０ａ、３０ｂダイオード５０定着フィルムＮ定着ニップ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】互に圧接して定着ニップを形成するとと
もに回転して、前記定着ニップに通紙した記録材上に担
持された未定着トナー像を加熱および加圧することによ
り、未定着トナー像を記録材に定着する１対の回転体を
有し、その一方の未定着トナー像と接する側の回転体に
直流電圧を印加する印加手段を設けた定着装置におい
て、前記定着ニップに記録材が存在するとき、前記印加
手段により前記一方の回転体にトナーと同極性の直流電
圧を印加し、前記定着ニップに記録材が存在しないと
き、前記一方の回転体への直流電圧の印加を行なわない
ことを特徴とする定着装置。
【請求項２】前記記録材の通紙は連続通紙である請求
項１の定着装置。
【請求項３】前記一方の回転体とニップを形成する他
方の回転体と接地間にダイオードをアノードが接地側と
なるように接続した請求項１または２の定着装置。
【請求項４】互に圧接して定着ニップを形成するとと
もに回転して、前記定着ニップに通紙した記録材上に担
持された未定着トナー像を加熱および加圧することによ
り、未定着トナー像を記録材に定着する１対の回転体を
有する定着装置において、未定着トナー像と接する側の
回転体の表面に電荷を発生する電荷発生手段を備え、こ
の電荷発生手段は、前記定着ニップに記録材が存在する
とき、トナーと同極性の電荷を発生し、前記定着ニップ
に記録材が存在しないとき、トナーと逆極性の電荷を発
生することを特徴とする定着装置。
【請求項５】前記電荷発生手段は直流電圧印加手段で
あり、前記直流電圧印加手段を直流電圧の極性を変更し
て印加可能に設け、前記定着ニップに記録材が存在する
とき、トナーと同極性の直流電圧とし、前記定着ニップ
に記録材が存在しないとき、上記と逆極性の直流電圧と
する請求項４の定着装置。
【請求項６】前記電荷発生手段は、未定着トナー像と
接する側の前記回転体と接地間に設けられたダイオード
であり、前記ダイオードの接続方向を変更可能に設け、
前記定着ニップに記録材が存在するとき、前記ダイオー
ドの接続方向をアノードが前記未定着トナー像と接する
回転体側となる方向とし、前記定着ニップに記録材が存
在しないとき、上記と逆方向にする請求項４の定着装
置。
【請求項７】記録材の未定着トナー像担持面と接する
回転体と接地間に第２のダイオードを接続方向を変更可
能に設け、前記第２のダイオードの接続方向を、前記定
着ニップに記録材が存在するとき、アノードが接地側と
なる方向とし、前記定着ニップに記録材が存在しないと
き、上記と逆方向にする請求項６の定着装置。
【請求項８】前記記録材の通紙は連続通紙である請求
項４〜７のいずれかの項に記載の定着装置。
【請求項９】互に圧接して定着ニップを形成するとと
もに回転して、前記定着ニップに通紙した記録材上に担
持された未定着トナー像を加熱および加圧することによ
り、未定着トナー像を記録材に定着する１対の回転体を
有し、前記記録材の未定着トナー像担持面とは反対側の
裏面と接する側の回転体の表面に電荷を発生する電荷発
生手段を備えた定着装置において、前記電荷発生手段
は、前記定着ニップに記録材が存在するとき、トナーと
逆極性の電荷を発生し、前記定着ニップに記録材が存在
しないとき、トナーと同極性の電荷を発生することを特
徴とする定着装置。
【請求項１０】記録材の未定着トナー像担持面とは反
対側の裏面と接する前記回転体と接地間にダイオードを
接続方向を変更可能に設け、前記定着ニップに記録材が
存在するとき、ダイオードの接続方向をアノードが接地
側となる方向とし、前記定着ニップに記録材が存在しな
いとき、ダイオードの接続方向を上記と逆方向にする請
求項９の定着装置。
【請求項１１】前記記録材の通紙は連続通紙である請
求項９または１０の定着装置。