JP2000321901A - 加熱定着装置および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 尾引きオフセット、剥離オフセットが生じ、
槙料として炭酸カルシウムを使用した記録材を用いた場
合は、定着部材加圧部材に汚れを発生するという課題が
あった。 【解決手段】 定着部材１２、１３は表層には導電性を
付与したフッ素樹脂層１３ｂを有し、その下層には導電
性層１３ａを有し、該導電性層と接地Ｅの間にトナーと
同極性のバイアス電圧を印加またはセルフバイアス素子
１９（１９ｂ）を介在させるとともに、上記定着ニップ
部の後または前に定着部材から記録材Ｐを介して接地部
に対して電流が流れる回路を形成するために記録材と接
触する導電性部材を設け、この導電性部材と接地間の抵
抗をイオン導電により制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、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、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未定着トナー像
を該記録材に固着像として加熱定着処理する加熱定着装
置および該加熱定着装置を適用した画像形成装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種の加熱定着装置において
は、未定着トナー像を担持した記録材Ｐ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定
着ニップ部を通過させることにより、未定着トナー画像
を記録材Ｐ上に永久画像として定着させる、いわゆる加
熱ローラ型定着装置は熱効率が良い、安全性が高いこと
から広く用いられている。

【０００３】図８はこの加熱ローラ型定着装置を示す構
成図であり、図８において、４０は加熱手段を具備した
定着ローラであり、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。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Ｐ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
は静電塗装、スプレー塗装、ディツピング塗工等により
形成されている。

【０００４】また、記録材Ｐ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。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されており、定着
ローラ表面のチャージアップを防止している。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Ｐ上のトナー像を加熱するように、ハロゲンランプヘ
の給電をＯＮ／ＯＦＦ制御する。

【０００５】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Ｐ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の外部にシリコーンゴムを成形
した弾性層あるいはシリコーンゴムを発泡しているスポ
ンジ弾性層５２、さらにその外側に定着ローラ４０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
ている。

【０００６】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
の定着ニップ部に挟持搬送される記録材Ｐ上の未定着ト
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。

【０００７】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Ｐ上のトナー像を定着するフィルム加熱装置の
１例が特開昭６３−３１３１８２号公報・特開平２−１
５７８７８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。

【０００８】図９はこのフィルム加熱方式による加熱定
着装置を示す概略構成図であり、図９において、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、以下ヒータと称す）６１と、このヒータ６１に耐熱
性の薄肉フィルム（以下、定着フィルムと称す）６３を
挟んで不図示の加圧手段により所定のニップ幅の二ップ
部（定着ニップ部）を形成させて圧接させた弾性加圧ロ
ーラ５０を有する。

【０００９】ヒータ６１は通電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の表面に密着・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。

【００１０】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の表面
に密着して該定着フィルムと一緒に定着ニップ部を挟持
搬送される。

【００１１】この定着ニップ部において、記録材・未定
着トナー像がヒータ６１により定着フィルム６３を介し
て加熱されて、未定着トナー像が記録材上に加熱定着さ
れる。定着ニップ部を通った記録材Ｐは定着フィルム６
３の面から剥離して搬送される。加熱部材としてのヒー
タ６１には一般にセラミックヒータが使用される。例え
ば、アルミナ等の電気絶縁性・良熱伝導性・低熱容量の
セラミック基板の面（定着フィルム６３と対面する側の
面）に基板長手（図面に垂直の方向）に沿って銀パラジ
ューム（Ａｇ／Ｐｄ）・Ｔａ₂Ｎ等の通電発熱抵抗層を
スクリーン印刷等で形成具備させ、この発熱抵抗層形成
面を薄肉のガラス保護層で覆ったものである。

【００１２】このセラミックヒータ６１は通電発熱抵抗
層に通電がなされることにより該通電発熱抵抗層が発熱
して、セラミック基板・ガラス保護層を含むヒータ全体
が急速昇温する。このセラミックヒータ６１の昇温がヒ
ータ背面に設置された温度検知手段６４により検知され
て、不図示の通電制御部ヘフィードバックされる。通電
制御部は温度検知手段６４で検知されるヒータ温度が所
定のほぼ一定温度（定着温度）に維持されるように、通
電発熱抵抗層に対する給電を制御する。すなわちセラミ
ックヒータ６１は所定の定着温度に加熱・温調される。
定着フィルム６３は、定着ニップ部においてヒータ６１
の熱を効率よく記録材に与えるため、厚みは２０〜７０
μｍとかなり薄く形成されている。

【００１３】上記定着フィルム６３はフィルム基層６３
ａ、導電性プライマ層６３ｂ、離型性層６３ｃの３層で
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が加圧ローラ側である。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等であり、耐熱性、高弾性を有しており、
厚み１５〜６０μｍ程度で形成されている。

【００１４】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。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。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，ＰＴ
ＦＥ，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。

【００１５】また、ステイホルダ６２は、例えば耐熱性
プラスチック製部材より形成され、ヒータ６１を保持す
るとともに定着フィルム６３の搬送ガイドも兼ねてい
る。よって、定着フィルム６３との摺動性を高めるため
に、定着フィルム６３とヒータ６１やステイホルダ６２
の外周面の間に耐熱性の高いグリース等を介在させてあ
る。また、加圧部材５０は上述した加圧ローラと同様の
構成をしている。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の加熱定着装置は、定着ローラあるいは定着フィ
ルムに混入する導電部材の量に応じて表面電位が大きく
異なり、全てのオフセット、画像乱れを解決するのに最
適な導電部材の量を決定することが困難であった。たと
えば、定着ローラあるいは定着フィルムの表層であるフ
ッ素樹脂層が低抵抗の場合、記録材上の転写電荷がほと
んど導電性プライマ層や導電性中空芯金にリークしてし
まう。

【００１７】この結果、記録材上の未定着トナー像はも
はや静電気的に記録材に保持された状態にはなくなり、
記録材へのトナー吸引力の低下からオフセットしやすく
なってしまう。また、未定着トナー像は記録材への保持
電荷が少なくなることで、外力によって容易に飛散され
やすい状態となり、例えば吸湿量の多い記録材を加熱定
着した場合には、記録材中より噴出した水蒸気によって
記録材の搬送方向と反対の方向に未定着トナー像を飛散
させる（以後、尾引きという）ことがある。

【００１８】一方、上記のような転写電荷のリークを防
止するために、離型性層の抵抗を高くした場合、離型性
層表面がチャージアップしてしまい、この結果、オフセ
ットに至ることがある。例えば、乾燥した記録材が定着
ニップ部から剥離して搬送された時には、記録材の後端
がニップから排出される際に加熱部材の表面には、記録
材の後端に相当する部分が線状にチャージアップしてし
まう。この電位が維持されたまま後続の記録材のトナー
画像を定着した場合には、チャージアップした位置に相
当する後続の記録材の画像を剥き取ってしまうオフセッ
ト（以後、剥ぎ取りオフセットという）が発生すること
がある。

【００１９】また、近年記録材としての紙の填料として
炭酸カルシウムを使用するものが増えてきている。この
炭酸カルシウムはプラス極性に強く帯電する特性を有し
ており、電気的に定着ローラ、フィルムまたは加圧ロー
ラに付着し易く、付着した炭酸カルシウムを核として記
録材上のトナーが定着ローラ、フィルムまたは加圧ロー
ラ表面に固着してしまうという問題も発生しやすくなっ
ている。この現象は特に静電気が発生しやすい低湿環境
下で顕著となるという課題があった。

【００２０】この発明は上記のような課題を解消するた
めになされたもので、炭酸カルシウムを使用した記録材
による加圧部材の汚れ防止、尾引きオフセット、剥離オ
フセットを軽減した加熱定着装置を得ることを目的とす
る。

【００２１】また、この加熱定着装置を適用して高品質
の画像形成動作を行う画像形成装置を得ることを目的と
する。

【００２２】

【課題を解決するための手段】この発明は下記の構成を
有することを特徴とする加熱定着装置および画像形成装
置である。

【００２３】（１）未定着トナー画像が形成された記録
材を、定着部材と加圧部材の間で所定の温度に維持され
た定着ニップ部を通過させることにより、上記未定着ト
ナー画像を記録材上に永久画像として定着させる加熱定
着装置において、上記定着部材は表層には導電性を付与
したフッ素樹脂層を有し、その下層には導電性層を有
し、該導電性層と接地の間にトナーと同極性のバイアス
電圧を印加またはセルフバイアス素子を介在させるとと
もに、上記定着ニップ部の後または前に定着部材から記
録材を介して接地部に対して電流が流れる回路を形成す
るために記録材と接触する導電性部材を設け、この導電
性部材と接地間の抵抗をイオン導電により制御すること
を特徴とする加熱定着装置。

【００２４】（２）定着ニップ部の下流側に搬送される
記録材が接触する導電性部材を設けたことを特徴とする
請求項１記載の加熱定着装置。

【００２５】（３）上記導電性部材を周囲の温度または
湿度に応じて抵抗値の変動するイオン導電性部材で形成
したことを特徴とする前記請求項１記載の加熱定着装
置。

【００２６】（４）上記導電性部材を周囲の温度または
湿度に応じ抵抗値の変動するイオン導電性部材を介して
接地することを特徴とする請求項１記載の加熱定着装
置。

【００２７】（５）記録材に未定着トナー画像を形成担
持させる作像手段と、前記記録材に形成担持させた未定
着トナー画像を該記録材に加熱定着させる加熱定着手段
とを有する画像形成装置において、前記加熱定着手段が
請求項１から請求項４のうちのいずれか１項記載の加熱
定着装置であることを特徴とする画像形成装置。

【００２８】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の一形態を
添付図面について説明する。

【００２９】実施の形態１．図１に、この発明に係る加
熱定着装置６の構成を示す。なお、この実施の形態１で
は定着フィルムを用いた加熱定着装置にて説明している
が、定着ローラを用いた加熱定着装置であってもよい。
図１において、定着部材１０は以下の部材から構成され
る。１３は熱容量の小さな定着フィルムであり、クイッ
クスタートを可能にするために総厚１００μｍ以下の厚
みで耐熱性、熱可塑性を有するポリイミド、ポリアミド
イミド、ＰＥＥＫ，ＰＰＳ，ＰＦＡ，ＰＴＦＥ，ＦＥＰ
等を基層としたフィルムである。

【００３０】また、長寿命の加熱定着装置を構成するた
めに充分な強度を持ち、耐久性に優れた定着フィルムと
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１００
μｍ以下が最適である。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、ＰＦＡ，ＰＴＦ
Ｅ，ＦＥＰ等の離型性の良好な耐熱樹脂を混合ないし単
独で被覆したものである。なお、この実施の形態１の主
要部分である定着フィルム周りの構成については後で詳
述する。

【００３１】１１は定着フィルム１３の内部に具備され
た加熱用ヒータであり、これにより記録材上の未定着ト
ナー像を溶融、定着させる定着ニップ部の加熱を行う。
この加熱用ヒータ１１はアルミナ等の高絶縁性セラミッ
クス基板表面に長手方向に沿って、例えばＡｇ／Ｐｄ
（銀パラジウム）、ＲｕＯ₂，Ｔａ₂Ｎ等の通電発熱抵抗
層をスクリーン印刷等により、厚み１０μｍ程度、幅１
〜５ｍｍ程度の線状もしくは細帯状に塗工して形成した
通電加熱用部材である。セラミックス基板の背面には通
電発熱抵抗層の発熱に応じて昇温した該セラミック基板
の温度を検知するためのサーミスタ等の温度検知素子１
４が配設されている。

【００３２】この温度検知素子１４の検知信号に応じ
て、長手方向端部にある不図示の電極部から通電発熱抵
抗層に印加される電圧のデューティー比や波数等を適切
に制御することで、定着ニップ内での温調温度を略一定
に保ち、記録材上の未定着トナー像を定着するのに必要
な加熱を行う。温度検知素子１４から不図示の温度制御
部へのＤＣ通電は、不図示のＤＣ通電部およびＤＣ電極
部を介して不図示のコネクターにより達成している。ま
た、加熱用ヒータ１１の通電発熱抵抗層の表面には、定
着フィルム１３との摺擦に耐えることが可能な薄層のガ
ラスコート等の保護層を設けている。

【００３３】１２は加熱用ヒータ１１を保持し、定着ニ
ップ部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，Ｐ
ＥＥＫ等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。また、定着フィルム１３は内部
の加熱用ヒータ１１および断熱ステイホルダ１２に摺擦
しながら回転するため、加熱用ヒータ１１および断熱ス
テイホルダ１２と定着フィルム１３の間の摩擦抵抗を小
さく抑える必要がある。このため加熱用ヒータ１１およ
び断熱ステイホルダ１２の表面に耐熱性グリース等の潤
滑剤を少量介在させてある。これにより定着フィルム１
３はスムーズに回転することが可能となる。

【００３４】また、加圧部材２０は芯金２１の外側にシ
リコーンゴムやフッ素ゴム等の耐熱ゴムあるいはシリコ
ーンゴムを発泡して形成された弾性層２２を設けた構成
であり、この弾性層２２の上にはＰＦＡ，ＰＴＦＥ，Ｆ
ＥＰ等の離型性層２３を形成しであってもよい。加圧部
材２０は上記の定着部材１０の方向に不図示の加圧手段
により、長手方向両端部から加熱定着に必要な定着ニッ
プ部を形成するべく十分に加圧されており、長手方向端
部から芯金２１を介して不図示の回転駆動源により矢印
の方向に回転駆動される。これにより、上記定着フィル
ム１３はステイホルダ１２の外側を図の矢印方向に従動
回転する。あるいは定着フィルム１３の内部に不図示の
駆動ローラを設け、駆動ローラを回転駆動することによ
り、定着フィルム１３を回転させる。

【００３５】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（加圧ロ−ラ）２０によって形成され
る定着ニップ部内に搬送される。その後、定着ニップ部
より排出された記録材Ｐは耐熱性の定着排出ガイド１６
に案内されて、排出ローラ１７および排出コロ１８に挟
持搬送され不図示の排出トレイ上に排出される。

【００３６】ここで、この発明に係わる定着フィルム１
３の構成および定着フィルム回りの構成を図２〜図４に
示す。図２において、１３ａはフィルム基層であり、外
側には導電性プライマ層１３ｂが厚み２〜６μｍ程度の
薄い層で形成されている。ここで、定着フィルム１３を
全体的に絶縁性にした場合には、定着フィルム１３が加
熱用ヒータとの摺擦による摩擦帯電でチャージアップを
引き起こす。このため、定着フィルム１３と加圧ローラ
２０の間に電界が発生して定着フィルム１３に静電オフ
セットが発生することがある。これを避けるために上記
のように定着フィルム１３の中間層であるプライマ層１
３ｂにカーボンブラック等を混入することにより該プラ
イマ層導電化を行っている。

【００３７】また、後述するように、導電性プライマ層
１３ｂはダイオード１９ｂを介して接地されている。こ
の導電性プライマ層１３ｂの外側には離型性層１３ｃが
設けられており、定着フィルム１３に対するトナーオフ
セット防止層として、離型性の良好なＰＦＡ，ＰＴＦ
Ｅ，ＦＥＰ等のフッ素樹脂を静電スプレー、ディッピン
グ等の塗工方法にて厚み８〜１８μｍ程度に被覆して形
成してある。特に、定着フィルム１３の表面離型性層は
後述する理由により、体積抵抗を１０⁶Ωｃｍ〜１０¹²
Ωｃｍの範囲としている。また、耐久による離型性層の
削れに対してもリークの発生によるオフセット、尾引き
を防止するのに満足な厚みとして８μｍ以上が必要とな
る。

【００３８】さらに、図４に示すように、円筒形の定着
フィルム１３の端部には、離型性層１３ｃが被覆してい
ない露出部を設け、この露出部において、アモルファス
繊維やＳＵＳ等よりなる導電性ブラシ１９ａを導電性プ
ライマ層１３ｂ上に当接し、ダイオード１９ｂを介して
アースに接続している。なお、図においては画像形成装
置にて未定着トナーがマイナスに帯電される場合のダイ
オード１９ｂの向きを示している。未定着トナーがプラ
ス帯電される場合はダイオード１９ｂの向きは逆向きと
なる。これにより、定着フィルム１３の導電性プライマ
層１３ｂに未定着トナーと同極性の電位が誘起される構
成となっている。

【００３９】この実施の形態１では図３に示しているよ
うに、誘起された定着フィルム１３の電位と接地間での
電界により、記録材Ｐを介して電流が流れるように、定
着ニップ部下流側の排出ローラ１７を導電性とし接地す
る。導電性付与手段としては、排出ローラ１７を、ＮＢ
Ｒ、エピクロルヒドリンゴム等のイオン導電性を有する
ゴム材単独で形成したもの、あるいは上記ゴム材を耐熱
・離型性に優れたシリコーンゴム中に分散させて形成し
たもの、またはシリコーンゴム中にシリコーン系、フッ
素系の界面活性剤を分散させたものを用い、芯金１７ｂ
上にこのようなゴム層を設け、芯金１７ｂを介して接地
することで、記録材を介して電流を流すことができる。

【００４０】以下、具体的な実施の形態１を基に、上記
した各部材の作用効果について説明する。

【００４１】加熱定着装置の構成としては、内径φ２４
の定着フィルム１３を用い、この定着フィルム１３は厚
み５０μｍのポリイミド基層１３ａの外面にカーボンブ
ラックを分散した導電性プライマ層１３ｂ、その表面に
はＰＦＡ，ＰＴＦＥの混合液中にカーボンブラックを分
散した液中にディッピング塗工し、その後焼成する事に
より、離型性層１３ｃを形成したものとする。この時、
導電性プライマ層１３ｂの厚みは４μｍ、離型性層１３
ｃの厚みは１０μｍとし、離型性層１３ｃの体積抵抗は
１０⁸Ωｃｍとした。

【００４２】加熱用ヒータ１１はアルミナ基板上に発熱
抵抗層としてＡｇ、Ｐｄをスクリーン印刷し、その表面
にガラス層を形成したものを使用した。また、加圧ロー
ラ２０はシリコーンゴム２２上に厚み５０μｍのＰＦＡ
チューブ２３を被せ、ゴム厚は４ｍｍで外径がφ２５の
ものを使用した。排出ローラ１７はシリコーンゴム中に
ポリエーテル変性シリコーンオイルを分散させ、常温常
湿（２３℃・６０％）下で抵抗値が１０⁷Ωとなるよう
に抵抗値を調整したローラを使用した。

【００４３】このような加熱定着装置を記録材送り速度
１００ｍｍ／ｓｅｃの画像形成装置に適用し評価したと
ころ、常温常湿（２３℃・６０％程度）〜高温高湿（３
０℃・８０％程度）下で問題となる画像の尾引き、オフ
セット等の問題の発生もなく、また常温低湿（２３℃・
５％程度）〜低温低湿（１５℃・１０％程度）下で問題
となる剥離オフセット、炭酸カルシウムを多く含んだ記
録材を通紙したときに生じる定着フィルム、加圧ローラ
汚れの問題の発生も無かった。

【００４４】一方、排出ローラ１７を単にシリコーンゴ
ムのみで成型したものを上記加熱定着装置に用いたとこ
ろ、尾引き、オフセットの発生がみられた。そこで、上
記シリコーンゴム中にカーボンブラックを分散させるこ
とで導電性を存与した（抵抗値が１０⁷Ω以下）ものを
使用した場合、尾引き、オフセットの問題発生は無かっ
たが、低湿環境下で炭酸カルシウムを多く含んだ記録材
Ｐを搬送したときに定着フィルム、加圧ローラ汚れの問
題が生じた。

【００４５】具体的には、この実施の形態１の加熱定着
装置では、炭酸カルシウムを１６ｗｔ％含むＡ４サイズ
で坪量８０ｇ／ｍ²の記録材Ｐを１０万枚通しても、定
着フィルム１３、加圧ローラ２０の汚れはなかったが、
上記カーボンブラックを分散した導電性のシリコーンゴ
ムを用いた排出ローラ１７を有する加熱定着装置では、
２万枚程度で加圧ローラ汚れが発生した。また、定着フ
ィルム１３をダイオードを介さず直接接地した場合、約
５万枚程度で加圧ローラ汚れが発生した。

【００４６】このような作用は以下のような理由で生じ
ると考えられる。

【００４７】記録材Ｐが定着ニップ部より排出されてき
た際に、記録材Ｐが導電性排出ローラ１７に当接するこ
とにより、定着フィルム１３と導電性排紙ローラ１７の
間に電流回路が形成される。定着フィルム１３はダイオ
ード１９ｂによりトナーと同極性の電荷が誘起されてい
るため、定着ニップ部と導電性排出ローラ間では電位差
が生じ、定着ニップ部から記録材Ｐを介して導電性排出
ローラ１７にトナーと同極性の電荷の移動が生じる。

【００４８】この結果、記録材Ｐの定着ニップ部電位
は、定着ニップ部では定着フィルム表面電位と同じとな
るが、電流が定着ニップ部で定着フィルム離型性層を流
れるため電圧降下が生じ、電流が流れていない定着ニッ
プ部近傍の定着フィルム表面電位よりも低下する。この
結果、記録材Ｐの電位とニップ部近傍の定着フィルム表
面電位に差が生じ記録材Ｐにトナーを引きつける方向の
電界が働き尾引き、オフセット等の現象を防止できる。

【００４９】一方、定着ニップ部から記録材Ｐを介して
導電性部材に電流を流さない場合、記録材電位は定着ニ
ップ部と同電位であり、定着ニップ近傍の定着フィルム
表面電位も定着ニップ部と同電位のため、記録材Ｐと定
着フィルム１３間には電界が働かないため、尾引き、オ
フセットを防止する効果が生じない。

【００５０】この実施の形態１の導電性排出ローラ１７
はイオン導電性を有するため、尾引き、オフセットが問
題となる環境下では抵抗値が低い（１０⁷Ω以下）ため
に上記作用が働く。一方、低湿環境下では抵抗値が高く
なるために定着フィルム１３から記録材Ｐを介して導電
性排出ローラ１７に電流が流れることが無くなるが、低
湿環境下では記録材Ｐの抵抗が高いために、記録材Ｐが
トナーを保持するための電荷を十分定着部で保ってお
り、尾引き、オフセットが問題となることは無い。

【００５１】上記のような作用効果を得るためには定着
フィルム離型性層の抵抗値が記録材Ｐに対して極端に低
いと、定着ニップ部に流れる電流量は記録材Ｐの抵抗値
に支配されるため、定着ニップ部離型性層中の電圧降下
量が無視できるほどの少量となり、記録材Ｐと定着ニッ
プ近傍の定着フィルム表面電位差が僅かになり、尾引
き、オフセット防止効果が望めない。

【００５２】一方、定着フィルム離型性層の抵抗値が高
い場合、上記効果は容易に得られるが、前述したような
チャージアップによる剥離オフセットが生じやすくなる
ために、極端に離型性層の抵抗値を高くすることはでき
ない。本発明者等の検討によると、適正な離型性層の抵
抗値範囲は画像形成装置の記録材送り速度によっても異
なり、また、定着フィルム１３にトナーと同極性の電圧
を発生するための手段として、セルフバイアスを用いる
か電源により電圧を印加するかにより適正範囲は異なる
が、離型性層抵抗値は体積抵抗で１０⁶Ωｃｍ〜１０¹²
Ωｃｍの間のものを適宜選択することで、上記作用効果
を得ることができる。

【００５３】さらに、排出ローラ１７にイオン導電性を
付与することにより、低湿環境下では排出ローラ抵抗値
が上昇し前述の様に定着フィルム１３と記録材Ｐ間に電
界が働かなくなる。記録材中に含まれている炭酸カルシ
ウムはプラス極性に強く帯電し易いために、記録材Ｐと
定着フィルム１３間にトナー（この実施の形態ではネガ
帯電）を記録材方向に引きつける電界が存在すると、炭
酸カルシウムは定着フィルムに転移しやすくなり、その
後、加圧ローラ２０にも定着フィルム１３を介して転移
し、この炭酸カルシウムを核として定着フィルム上に僅
かにオフセットしたトナーが定着フィルム上、または加
圧ローラ上に固着し、耐久によりそれが蓄積していく。

【００５４】この実施の形態１では記録材Ｐと定着フィ
ルム１３間に電界が働かないこと、また定着フィルム１
３に生じるトナーと同極性の電位の効果により、記録材
Ｐも同電位になることから、記録材Ｐが填量である炭酸
カルシウムを電気的に拘束する力が働き、炭酸カルシウ
ムが定着フィルム１３、加圧ローラ２２に転移しづらく
なる効果が生じ、炭酸カルシウムを多く含む記録材Ｐに
よって引き起こされる定着フィルム１３、加圧ローラ２
０の汚れ対策として有効に働くと考えられる。

【００５５】このような作用効果を得るためには、排出
ローラ抵抗値が常温常湿下では１０ ⁶〜１０⁸Ω、低湿下
では１０⁸Ω以上の抵抗値を示すことで達成される。な
お、抵抗値は排出ローラ外周面に１０ｍｍ幅の金属箔を
巻き付け２００Ｖの電圧を印加したとき排出ローラ芯金
に流れる電流値から求めた。

【００５６】実施の形態２．以下、実施の形態２を図５
について説明する。装置全体の構成は前記実施の形態１
で示した図１と同様であり、加熱定着装置内の構成およ
び定着フィルム１３の構成も前記実施の形態１で示した
図２および図３と同様であるため説明を省略する。この
実施の形態２では定着フィルム１３に電源からバイアス
電圧を印加した構成とする。

【００５７】図５において、１９は定着フィルム１３と
接地Ｅ間に設けた電源で、−２００〜−１０００Ｖの間
で適宜選択できるが、この実施の形態２では−６００Ｖ
の電圧を定着フィルム１３の導電性プライマ層１３ｂに
印加している。この実施の形態２の作用効果は前記実施
の形態１と同様なので説明は省略するが、定着フィルム
１３にバイアス電圧を印加しているために、尾引き、オ
フセット防止効果は更に高くなり、より画像形成装置の
高速化に適した構成となる。

【００５８】前記実施の形態１と同様に加熱定着装置の
構成としては、内径φ２４の定着フイルム１３を用い、
この定着フィルム１３は厚み５０μｍのポリイミド基層
１３ａの外面にカーボンブラックを分散した導電性プラ
イマ層１３ｂ、その表面にはＰＦＡ，ＰＴＦＥの混合液
中にカーボンブラックを分散した液中にディッピング塗
工し、その後焼成する事により離型性層１３ｃを形成し
たものとする。この時、導電性プライマ層１３ｂの厚み
は４μｍ、離型性層１３ｃの厚みは１０μｍとし、離型
性層１３ｃの体積抵抗は１０⁸Ωｃｍとした。

【００５９】加熱用ヒータ１１はアルミナ基板上に発熱
抵抗層としてＡｇ／Ｐｄをスクリーン印刷し、その表面
にガラス層を形成したものを使用した。また、加圧ロー
ラ２０はシリコーンゴム上に厚み５０μｍのＰＦＡチュ
ーブを被せ、ゴム厚は４ｍｍで外径がφ２５のものを使
用した。排出ローラ１７はシリコーンゴム中にポリエー
テル変性シリコーンオイルを分散させ、常温常湿（２３
℃・６０％）下で抵抗値が１０⁷Ωとなるように抵抗値
を調整したローラを使用した。

【００６０】このような加熱定着装置を記録材送り速度
１５０ｍｍ／８ｅｃの画像形成装置に適用し評価したと
ころ、常温常湿（２３℃・６０％程度）〜高温高湿（３
０℃・８０％程度）下で問題となる画像の尾引き、オフ
セット等の問題の発生もなく、また常温低湿（２３℃・
５％程度）〜低温低湿（Ｉ５℃・１０％程度）下で問題
となる剥離オフセット、炭酸カルシウムを多く含んだ記
録材Ｐを通したときに生じる定着フィルム、加圧ローラ
汚れの問題の発生も無かった。

【００６１】実施の形態３．以下に、実施の形態３につ
いて説明する。装置全体の構成は前記実施の形態１で示
した図１と同様であり、加熱定着装置内の構成および定
着フィルム１３の構成も前記実施の形態１で示した図２
および図３と同様であるため説明を省略する。この実施
の形態３では記録材背面に接触する導電性部材を前記実
施の形態１，２で使用したイオン導電性の排出ローラ１
７に加え、図６に示すように、定着器入口側に記録材背
面に接触する導電性ブラシ１５を設ける。この導電性ブ
ラシ１５ａはイオン導電性を有するシート部材１５ｂで
接地されることを特徴とする。このシート部材１５ｂ
は、エピクロルヒドリンゴム、またはＮＢＲからなるゴ
ムシートである。このゴムシートの抵抗値は排出ローラ
１７と同様の値を示せばよい。

【００６２】前記実施の形態では、記録材Ｐの先端が排
出ローラ１７に接触するまでは、定着フィルム１３と記
録材Ｐ間にトナーを該記録材に保持するための電界が作
用しないが、この実施の形態３では定着ニップ前にも導
電性ブラシ１５ａ部材が設けられているために、記録材
Ｐが定着ニップ部に突入した瞬間から前記電界の作用を
得ることができ、記録材全域にわたり尾引きの無い画像
が得られる。また、導電性ブラシ１５ａをイオン導電性
を有するシート部材１５ｂを介して接地することで、記
録材Ｐと接触させる導電性ブラシ１５ａの材質選択の幅
が広がり、この実施の形態３のように記録材搬送を妨げ
ない非常に柔らかい導電性ブラシ１５ａの使用も可能と
なる。

【００６３】実施の形態４．図７は、この発明の加熱定
着装置を適用した画像形成装置の構成図である。図７に
おいて、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。
この感光ドラム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。

【００６４】次に、感光ドラム１の帯電表面は、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、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。

【００６５】可視化された未定着トナー像は、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上に感光ドラム１上より転写される。こ
こで、感光ドラム１上の未定着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センサ
８にて該記録材の先端を検知して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。この未定着トナー像が転写された記録材Ｐはこの発
明の係る加熱定着装置６へと搬送され、この加熱定着装
置６を通過することによって、未定着トナー像が記録材
に永久画像として定着される。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。

【００６６】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、未定着トナー画像が形成された記録材を、定着部材
と加圧部材の間で所定の温度に維持されたニップ部を通
過させることにより、上記未定着トナー画像を記録材上
に永久画像として定着させる加熱定着装置において、上
記定着部材は表層には導電性を付与したフッ素樹脂層を
有し、その下層には導電性層を有し、該導電性層と接地
の間にトナーと同極性のバイアス電圧を印加またはセル
フバイアス素子を介在させるとともに、上記定着ニップ
後または前に定着部材から記録材を介して接地部に対し
て電流が流れる回路を形成するために記録材と接触する
導電性部材を設け、この導電性部材と接地間の抵抗値が
環境により１０⁸Ω以上となるように構成したので、定
着部材表層に導電性を付与したフッ素樹脂層を設けるこ
とによりチャージアップしにくくなり、その結果、剥離
オフセットの防止が可能となる。

【００６７】同時に記録材上のトナーと同極性のバイア
ス電圧またはセルフバイアスを定着部材に発生させ、ま
た記録材を介して定着ニップ部と接地間に電流を流すた
めの回路を形成したので、定着ニップ部で記録材にトナ
ーを拘束するための電界を発生させることができ、記録
材上の転写電荷リークによる尾引き、オフセット現象の
防止も可能となる。

【００６８】さらに、環境により導電性部材と接地間の
抵抗値を制御するので、特に低湿環境下で記録材中の填
料である炭酸カルシウムの定着部材への静電気的な付着
を防止することが可能となり定着部材、加圧部材へのト
ナー固着を防止可能となる等の効果を有する加熱定着装
置を得ることができる。

【００６９】また、この加熱定着装置を適用したので、
高品質の画像形成装置を提供できる効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明に係わる加熱定着装置の構成図であ
る。

【図２】 この発明における実施の形態１の定着フィル
ムの断面図である。

【図３】 この発明における実施の形態１の定着ニップ
下流の拡大図である。

【図４】 この発明における実施の形態１の長手方向断
面図である。

【図５】 この発明における実施の形態２の長手方向断
面図である。

【図６】 この発明における実施の形態３の定着ニップ
下流の拡大図である。

【図７】 この発明に係わる実施の形態４の画像形成装
置の構成図である。

【図８】 従来例に係わる加熱定着装置の構成図であ
る。

【図９】 従来例に係わる加熱定着装置の構成図であ
る。

【符号の説明】

１ 感光ドラム（作像手段）、２ 帯電ローラ（作像手
段）、３ レーザビーム（作像手段）、４ 現像装置
（作像手段）、５ 転写ローラ（作像手段）、６加熱定
着装置、１１ 加熱用ヒータ、１２ 断熱ステイホル
ダ、１３ 定着フィルム（定着部材）、１３ａ フィル
ム基層、１３ｂ 導電性プラズマ層、１３ｃ離型性層、
２０ 加圧ローラ（加圧部材），１５ａ、１８ 導電性
ブラシ（イオン導電性部材）。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 未定着トナー画像が形成された記録材
   を、発熱源を有する定着部材と加圧部材の間で所定の温
   度に維持された定着ニップ部を通過させることにより、
   上記未定着トナー画像を記録材上に永久画像として定着
   させる加熱定着装置において、上記定着部材は表層には
   導電性を付与したフッ素樹脂層を有し、その下層には導
   電性層を有し、該導電性層と接地の間にトナーと同極性
   のバイアス電圧を印加またはセルフバイアス素子を介在
   させるとともに、上記定着ニップ部の後または前に定着
   部材から記録材を介して接地部に対して電流が流れる回
   路を形成するために記録材と接触する導電性部材を設
   け、この導電性部材と接地間の抵抗をイオン導電により
   制御することを特徴とする加熱定着装置。
2. 【請求項２】 定着ニップ部の下流側に搬送される記録
   材が接触する導電性部材を設けたことを特徴とする請求
   項１記載の加熱定着装置。
3. 【請求項３】 上記導電性部材を周囲の温度または湿度
   に応じて抵抗値の変動するイオン導電性部材で形成した
   ことを特徴とする前記請求項１記載の加熱定着装置。
4. 【請求項４】 上記導電性部材を周囲の温度または湿度
   に応じ抵抗値の変動するイオン導電性部材を介して接地
   することを特徴とする請求項１記載の加熱定着装置。
5. 【請求項５】 記録材に未定着トナー画像を形成担持さ
   せる作像手段と、前記記録材に形成担持させた未定着ト
   ナー画像を該記録材に加熱定着させる加熱定着手段とを
   有する画像形成装置において、前記加熱定着手段が請求
   項１から請求項４のうちのいずれか１項記載の加熱定着
   装置であることを特徴とする画像形成装置。