(57)【要約】【課題】簡易な構成で静電オフセットを抑制することのできる加熱装置を提供する。【解決手段】励磁コイルが発生する交番磁界により誘導加熱される導電発熱層１ａを備えた第１の回転体１と、第１の回転体１と接する第２の回転体２と、を有し、トナーを担持した記録材Ｐを第１の回転体１と第２の回転体２との接触部Ｎで挟持して搬送しながら加熱する加熱装置１０は、第２の回転体２は導電層２ｃを有し、導電層２ｃと接地との間には第２の回転体２の電位が上記トナーの帯電極性とは逆極性となるような向きにダイオード２８が接続されており、第１の回転体１の導電発熱層１ａと第２の回転体２の導電層２ｃとは電気的に絶縁されている構成とする。【選択図】図３
2014026243.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
励磁コイルが発生する交番磁界により誘導加熱される導電発熱層を備えた第１の回転体と、前記第１の回転体と接する第２の回転体と、を有し、トナーを担持した記録材を前記第１の回転体と前記第２の回転体との接触部で挟持して搬送しながら加熱する加熱装置において、
前記第２の回転体は導電層を有し、前記導電層と接地との間には前記第２の回転体の電位が前記トナーの帯電極性とは逆極性となるような向きにダイオードが接続されており、前記第１の回転体の前記導電発熱層と前記第２の回転体の前記導電層とは電気的に絶縁されていることを特徴とする加熱装置。
【請求項２】
前記第１の回転体の前記導電発熱層は接地されていることを特徴とする請求項１に記載の加熱装置。
【請求項３】
前記第１の回転体の前記導電発熱層と接地との間には、前記第１の回転体の電位が前記トナーの帯電極性と同極性となるような向きにダイオードが接続されていることを特徴とする請求項１に記載の加熱装置。
【請求項４】
前記第１の回転体は、前記記録材と接する表面に電気絶縁層を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の加熱装置。
【請求項５】
前記第１の回転体は、前記記録材と接する表面に導電層を有し、その導電層と前記導電発熱層との間に電気絶縁層を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の加熱装置。
【請求項６】
前記第２の回転体は、前記記録材と接する表面に前記導電層を有することを特徴とする請求項４又は５に記載の加熱装置。
【請求項７】
前記第２の回転体は、前記記録材と接する表面に電気絶縁層を有し、その下層に前記導電層を有することを特徴とする請求項４又は５に記載の加熱装置。
【請求項８】
前記記録材に担持されたトナーは、静電的に前記記録材に転写されたトナーであることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真方式や静電記録方式などを利用した複写機、プリンタ、ファクシミリなどの画像形成装置において、定着装置などとして用いることのできる電磁誘導加熱方式の加熱装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式などを利用した画像形成装置は、被加熱材である記録紙などの記録材上に転写方式や直接方式で形成されて担持された未定着トナー像をその記録材に定着させる、加熱装置としての定着装置を有する。
【０００３】
この定着装置は、一般に、記録材上の未定着トナー像を熱溶融させる回転加熱体（定着ローラ、エンドレスベルトからなる定着ベルトなど）と、これに圧接して記録材を挟持する回転加圧体（加圧ローラ、エンドレスベルトからなる加圧ベルトなど）と、を有する。
【０００４】
回転加熱体は、発熱体によって内部又は外部から、直接又は間接的に加熱される。発熱体としては、例えば、ハロゲンヒータや抵抗発熱体などが挙げられる。しかし、特に近年では、画像形成装置の省エネルギー化と、ユーザーの操作性向上（クイックプリント、ウォームアップ時間の短縮）との両立を図ることが重視されている。そのため、発熱効率の高い電磁誘導加熱方式を用いた定着装置が提案されている。
【０００５】
この電磁誘導加熱方式を用いた定着装置は、金属導体（導電部材、磁性材料、誘導発熱体）を備えた回転加熱体に誘導電流（渦電流）を発生させ、金属導体の表皮抵抗によって回転加熱体そのものをジュール発熱させる。そのため、発熱効率が極めて向上するため、ウォームアップ時間の短縮が可能となる。
【０００６】
ところで、従来の定着装置においては、未定着トナー像が回転加熱体の表面に直接接触するため、未定着トナー像の一部が回転加熱体表面に転移する、所謂、オフセット現象を生じるという課題がある。一般的に、定着装置において生じるオフセットは、温度的要因のものと静電的要因のものに大別される。
【０００７】
前者の温度的要因によるオフセットには、次の２つのものがある。即ち、一つは、回転加熱体の表面温度が低すぎるために、記録材上のトナーが十分溶融できずにオフセットが発生する場合の低温オフセットである。もう一つは、逆に回転加熱体の表面温度が高すぎるために、記録材上のトナーが溶融しすぎてオフセットが発生する場合の高温オフセットである。
【０００８】
従って、温度的要因によるオフセットは、回転加熱体の表面温度を適切に定めることによって抑制することが可能である。
【０００９】
一方、後者の静電的要因によるオフセット（以下「静電オフセット」ともいう。）は、記録材上の帯電したトナーが静電的に回転加熱体の表面に転移するものであり、トナーと記録材との静電的付着力と、トナーと回転加熱体との静電的付着力との関係に起因する。
【００１０】
通常、記録材上の未定着トナー像は、トナー自身が有する電荷と、記録材の背面に注入された電荷（トナーとは逆極性の電荷）とにより、記録材上に静電的に強く保持されている。
【００１１】
しかし、未定着トナー像と接する回転加熱体の表面がトナーとは逆極性に帯電している場合には、未定着トナー像の一部が回転加熱体の表面に静電的に付着し、静電オフセットが生じてしまうことがある。
【００１２】
又、未定着トナー像と接しない回転加圧体の表面がトナーと同極性に帯電している場合には、記録材の背面に注入された電荷と逆極性であることから、記録材が定着ニップ部を通過する際に記録材の背面の電荷が回転加圧体の表面の電荷により中和される。その結果、未定着トナー像の一部について、記録材との間の静電的な付着力が低下してしまうため、静電オフセットが生じてしまうことがある。
【００１３】
従って、静電オフセットは、回転加熱体及び回転加圧体の表面電位を適切に定めることによって抑制される。
【００１４】
ここで、静電オフセットを抑制するために、回転加熱体の表面がトナーとは逆極性の電位となるように、回転加熱体にバイアスを印加する方法が知られている。この場合、印加するバイアスが大きすぎると、その電界により未定着トナー像を乱す（例えば、意図しない放電などによりトナー像が飛び散ったようになる飛び散り画像を発生させる）ことがある。そのため、通常、印加するバイアスは数百〜数千ボルト程度になる。しかし、この方法では、バイアスを印加する高圧電源が必要であり、又バイアスが印加される部材から周辺の部材に対するリークによる誤動作が懸念される。
【００１５】
一方、静電オフセットを抑制するために高圧電源を必要としない方法としては、次のような方法が提案されている。特許文献１では、未定着トナー像と接する回転体とアースとの間、及び未定着トナー像と接する回転体とは反対側の回転体とアースとの間に、ダイオードを接続する方法が提案されている。又、特許文献２では、コンデンサとダイオード及び抵抗からなる起電圧発生回路を、誘導加熱される回転加熱体に接続する方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１６】
【特許文献１】特許２５９２９６８号公報
【特許文献２】特開２００５−１２３１１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
しかしながら、特許文献１に開示される方法では、未定着トナー像と接する回転体とその反対側の回転体との間の摩擦帯電、各回転体と記録材との間の摩擦帯電によって、各回転体の表面電位が決定される。しかし、これらの各回転体の表面電位を決定する項目は、使用する記録材や記録材が通過する頻度（生産性）、各回転体の表面性（材料や耐久劣化など）、使用環境によって変化し一定ではない。そのため、各回転体の表面電位の極性を決定できるだけで、その電位を制御することは困難である。又、連続通紙を行うと、摩擦帯電による電荷が蓄積され続けるため、リークや飛び散り画像の悪化が懸念される。
【００１８】
一方、特許文献２に開示される方法では、回転加熱体の表面電位は誘導加熱コイルから回転加熱体に誘起される電圧と起電圧発生回路とにより決定される。そのため、回転加熱体の表面の極性と電位とを制御することが可能である。しかし、比較的複雑な構成の起電圧発生回路が必要であり、又回転加圧体の表面がトナーと同極性に帯電してしまうことによる静電オフセットを抑制することは考慮されていない。
【００１９】
尚、以上では、定着装置を例として従来の加熱装置の課題を説明したが、例えば未定着トナー像を仮定着させる仮定着装置など他の加熱装置においても同様の課題が生じ得る。
【００２０】
従って、本発明の目的は、簡易な構成で静電オフセットを抑制することのできる加熱装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
上記目的は本発明に係る加熱装置にて達成される。要約すれば、本発明は、励磁コイルが発生する交番磁界により誘導加熱される導電発熱層を備えた第１の回転体と、前記第１の回転体と接する第２の回転体と、を有し、トナーを担持した記録材を前記第１の回転体と前記第２の回転体との接触部で挟持して搬送しながら加熱する加熱装置において、前記第２の回転体は導電層を有し、前記導電層と接地との間には前記第２の回転体の電位が前記トナーの帯電極性とは逆極性となるような向きにダイオードが接続されており、前記第１の回転体の前記導電発熱層と前記第２の回転体の前記導電層とは電気的に絶縁されていることを特徴とする加熱装置である。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、簡易な構成で静電オフセットを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の一実施例に係る加熱装置を備えた画像形成装置の一例の模式的な断面図である。
【図２】本発明の一実施例に係る定着装置（電磁誘導加熱方式の加熱装置）の模式的な断面図である。
【図３】本発明の一実施例に係る定着装置の模式的な正面図である。
【図４】本発明の一実施例に係る定着装置の定着ニップ部の模式的な拡大断面図である。
【図５】定着ローラの発熱原理を説明するための模式図である。
【図６】本発明の一実施例における定着装置の等価回路図である。
【図７】本発明の一実施例における定着ローラ及び加圧ローラの表面電位の波形を示すグラフ図である。
【図８】本発明の各実施例の変形態様を説明するための定着装置の定着ニップ部の模式的な拡大断面図である。
【図９】本発明の他の実施例に係る定着装置の模式的な正面図である。
【図１０】本発明の他の実施例における定着装置の等価回路図である。
【図１１】本発明の他の実施例における定着ローラ及び加圧ローラの表面電位の波形を示すグラフ図である。
【図１２】本発明の更に他の実施例に係る定着装置の模式的な正面図である。
【図１３】本発明の更に他の実施例における定着装置の等価回路図である。
【図１４】本発明の更に他の実施例における定着ローラ及び加圧ローラの表面電位の波形を示すグラフ図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明に係る加熱装置を図面に則して更に詳しく説明する。
【００２５】
実施例１
１．画像形成装置の全体構成及び動作
図１は、本発明の一実施例に係る電磁誘導加熱方式の加熱装置を像加熱装置である画像加熱定着装置（定着装置）として備えた画像形成装置の一例の模式的な断面図である。
【００２６】
本実施例の画像形成装置１００は、転写式電子写真プロセスを利用した、レーザー走査露光方式のデジタル画像形成装置（複写機、プリンタ、ファクシミリ、それらの複合機能機など）である。
【００２７】
画像形成装置１００は、像担持体としての回転可能なドラム型の電子写真感光体（感光体）である感光ドラム４１を有する。感光ドラム４１は、図１中の矢印方向（時計回り）に所定の周速度で回転駆動される。
【００２８】
感光ドラム４１は、その回転課程において、帯電手段としてのローラ型の帯電部材である帯電ローラ（一次帯電器）４２によって帯電処理される。本実施例では、感光ドラム４１は、マイナス極性の所定の暗電位Ｖｄに略一様に帯電処理される。
【００２９】
感光ドラム４１の略一様に帯電処理された表面は、露光手段としてのレーザービームスキャナ４３によってレーザービームＬで走査露光される。レーザービームスキャナ４３は、画像読取装置、ワードプロセッサ、コンピュータなどのホスト装置（図示せず）から入力されるデジタル画像信号に対応して変調されたレーザービームＬを出力する。レーザービームＬで走査露光されることにより、感光ドラム４１の露光部分の電位の絶対値は小さくなって明電位Ｖｌとなる。これにより、感光ドラム４１の表面に画像信号に対応した静電潜像（静電像）が形成される。
【００３０】
感光ドラム４１の表面に形成された静電潜像は、現像手段としての現像器４４により、トナー像として現像（顕像化）される。本実施例では、現像器４４は、感光ドラム４１の表面の露光部（明電位Ｖｌ部）に、マイナス極性に帯電したトナーを付着させることで、トナー像を形成する。即ち、本実施例では、静電潜像を現像するトナーの意図された帯電極性（正規の帯電極性）は、マイナス極性である。
【００３１】
一方、給紙トレイ（図示せず）から給紙された記録紙などの記録材Ｐが、転写手段としてのローラ型の転写部材である転写ローラ４５と感光ドラム４１との圧接部（転写部）へ、感光ドラム４１の回転と同期された適切なタイミングで搬送される。そして、この記録材Ｐの表面に、感光ドラム４１上のトナー像ｔが、順次、静電的に転写される。このとき、転写ローラ４５には、トナーの正規の帯電極性（本実施例ではマイナス極性）とは逆極性の直流電圧である転写バイアスが印加される。
【００３２】
トナー像ｔが転写された記録材Ｐは、感光ドラム４１から分離され、後述する定着装置１０に導入される。そして、この記録材Ｐは、定着装置１０によって搬送されながら加圧及び加熱されることで、トナー像ｔの定着処理を受ける。その後、この画像が定着された記録材Ｐは、機外に排出される。
【００３３】
又、記録材Ｐが分離された後の感光ドラム４１は、クリーニング手段としてのクリーニング装置４６によって、その表面に残ったトナーなどの転写残留物の除去を受ける。その後、感光ドラム４１は、繰り返して作像に供される。
【００３４】
２．定着装置の全体構成及び動作
次に、定着装置１０の構成について説明する。
【００３５】
図２は、本実施例の定着装置１０の要部の模式的な断面図である。又、図３は、本実施例の定着装置１０の要部の模式的な正面図である。又、図４は、本実施例の定着装置１０におけるニップ部Ｎの模式的な拡大断面図である。
【００３６】
尚、画像形成装置１００、定着装置１について、手前側、奥側とは、それぞれ記録材Ｐの搬送方向に略直交する方向の一方の端部側、他方の端部側であって、図１、図２の紙面手前側、奥側をいうものとする。
【００３７】
定着装置１０は、電磁誘導加熱方式の加熱装置の一例である。定着装置１０は、回転加熱体（第１の回転体）としての定着ローラ１と、回転加圧体（第２の回転体）としての加圧ローラ２と、を有する。定着ローラ１と加圧ローラ２とは、互いに所定の押圧力で圧接させられた一対のローラ対であり、その圧接部に、記録材Ｐの搬送方向に所定幅の定着ニップ部Ｎが形成されている。定着ローラ１と加圧ローラ２とは、それぞれの回転軸線方向が略平行になるように、本実施例では上下方向に並べて配置されている。
【００３８】
定着ローラ１は、導電発熱層（誘導発熱体）としての芯金１ａと、この芯金１ａの周面上に設けられた表層１ｂと、を有する。芯金１ａは、鉄、ニッケル又はこれらの合金などの強磁性体金属で形成される。表層１ｂは、定着ローラ１の表面のトナー離型性を高めるために、ＰＦＡやＰＴＦＥなどのフッ素樹脂で形成される。本実施例では、定着ローラ１は、外径が４０ｍｍ、厚さが０．５ｍｍ、回転軸線方向の長さが３４０ｍｍである。又、本実施例では、表層１ｂの厚さは３０μｍである。尚、カラー画像などの高画質な定着画像を得るために、芯金１ａと表層１ｂとの間に、シリコーンゴムなどの耐熱性の弾性体で形成された耐熱弾性層を設けても良い。
【００３９】
定着ローラ１は、その回転軸線方向の両端部が、それぞれ定着装置１０の手前側と奥側の側板（定着ユニットフレーム）２１、２２に、軸受２３、２３を介して回転可能に支持されている。
【００４０】
定着ローラ１の内側の中空部には、定着ローラ１に誘導電流（渦電流）を誘起させて定着ローラ１をジュール発熱させるための高周波磁界（交番磁界）を発生する、磁場発生手段としてのコイルアセンブリ３が挿入されて配置されている。
【００４１】
加圧ローラ２は、芯金２ａと、この芯金２ａの周面上に設けられた弾性層としての耐熱弾性層２ｂと、この耐熱弾性層２ｂの周面上に導電性の材料で形成された導電層としての導電表層２ｃと、を有する。芯金２ａは、鉄などの導電部材で形成される。耐熱弾性層２ｂは、シリコーンゴムなどの耐熱性の弾性体で形成される。導電表層２ｃは、導電性フッ素樹脂などで形成される。本実施例では、加圧ローラ２は、外径が３８ｍｍ、回転軸線方向の長さが３３０ｍｍである。又、本実施例では、芯金２ａの外径は２８ｍｍ、厚さは３ｍｍである。又、本実施例では、耐熱弾性層２ｂの厚さは５ｍｍである。又、本実施例では、導電表層２ｃの厚さは５０μｍである。
【００４２】
加圧ローラ２の表面の、画像形成装置１００で使用可能な最大幅の記録材Ｐを使用した場合でも記録材Ｐが接しない領域（非通紙部）に、除電手段としてのブラシ状の接触部材である除電ブラシ（除電針）２７が接触させられて電気的に導通が保たれている。この非通紙部は、加圧ローラ２の回転軸線方向の両端部側に生じるが、本実施例では手前側の非通紙部に除電ブラシ２７が接触させられている。そして、この除電ブラシ２７は、整流手段としての整流素子であるダイオード２８を介して電気的に接地（グランドに接続）されている。
【００４３】
ダイオード２８は、カソード側が除電ブラシ２７と接続され、アノード側が接地に接続されている。これは、本実施例ではトナーの正規の帯電極性がマイナス極性であり、定着ニップ部Ｎにおける記録材Ｐ上の未定着トナー像のトナーの帯電極性が主にマイナス極性であることから、加圧ローラ２の表面電位をそのトナーとは逆極性のプラス極性とするためである。
【００４４】
加圧ローラ２は、その芯金２ａの回転軸線方向の両端部が、それぞれ定着装置１０の手前側と奥側の側板２１、２２に、軸受２６、２６を介して回転自在に支持されている。
【００４５】
定着ローラ１と加圧ローラ２とは、加圧機構（図示せず）によって、加圧ローラ２の耐熱弾性層２ｂの弾性力に抗して互いに圧接させられている。これにより、定着ローラ１と加圧ローラ２との間に、被加熱材としての記録材Ｐを挟持搬送して、この記録材Ｐ上にトナー像を定着させるための、記録材Ｐの搬送方向における幅が約５ｍｍの定着ニップ部Ｎが形成されている。
【００４６】
ここで、定着ローラ１の芯金１ａと、加圧ローラ２の表層２ｃとは、電気的に絶縁されていることが重要である。即ち、上述のように、加圧ローラ２の表面電位をトナーの帯電極性（本実施例ではマイナス極性）と逆極性であるプラス極性とするために、加圧ローラ２の表面にはダイオード２８のカソード側が接続されている。ところが、加圧ローラ２の表層１ｂと定着ローラ１の芯金１ａとが電気的に導通している場合、加圧ローラ２のプラス電荷が定着ローラ１の芯金１ａに移動してしまい、加圧ローラ２の表面電位を安定してプラス極性にすることが困難となる。
【００４７】
従って、図４に示すように、本実施例では、定着ローラ１の表層１ｂとしては、体積抵抗率が１０16Ω・ｃｍ以上の電気絶縁性のフッ素樹脂が用いられている。即ち、本実施例では定着ローラ１の表層１ｂは、電気的に絶縁性の材料で形成された層である絶縁表層（電気絶縁層）とされる。又、本実施例では、定着ローラ１の表層１ｂの回転軸方向の長さは、加圧ローラ２の導電表層２ｃの回転軸方向長さよりも長くされている。これにより、定着ローラ１及び加圧ローラ２が回転しても、常に定着ローラ１の芯金１ａと加圧ローラ２の導電表層２ｃとの電気的な絶縁を保つことが可能となる。
【００４８】
尚、加圧ローラ２の導電表層２ｃの体積抵抗率が小さすぎると、導電表層２ｃの機械的強度及びトナーの離形性が低下してしまう。又、加圧ローラ２の導電表層２ｃの体積抵抗率大きすぎると、導電の効果が期待できなくなってしまう。このことから、加圧ローラ２の導電表層２ｃの体積抵抗率は、１０3Ω・ｃｍ〜１０13Ω・ｃｍ程度が望ましい。
【００４９】
磁場発生手段としてのコイルアセンブリ３は、ボビン４、磁性材からなる芯材（磁性コア）５（５ａ、５ｂ）、励磁コイル（誘導コイル）６、電気絶縁性の部材で作製されたステー７などの組み立て体である。磁性コア５は、ボビン４に保持されている。又、励磁コイル６は、ボビン４の周囲に電線を巻回して形成されている。このボビン４、磁性コア５、励磁コイル６から成るユニットが、ステー７に固定されて支持されている。
【００５０】
コイルアセンブリ３は、定着ローラ１の内側の中空部において、所定の角度姿勢で且つ定着ローラ１の内面と励磁コイル６との間に一定のギャップ（隙間）を保持させた状態で、非回転に固定して配置されている。コイルアセンブリ３は、ステー７の長手方向の両端部７ａ、７ａが、それぞれ定着装置１０の手前側と奥側の保持部材２４、２５に支持されている。
【００５１】
磁性コア５は、フェライト、パーマロイなどの、高透磁率で残留磁束密度の低い材料で形成される。そして、磁性コア５は、励磁コイル６によって発生した磁束を定着ローラ１に導く。本実施例では、磁性コア５は、定着ローラ１の回転軸線方向に略直交する断面がＴ字型である。この断面Ｔ字の磁性コア５は、基部（横棒部分）５ａと、突出部（縦棒部分）５ｂとの２枚の板状磁性コアを組み合わせて構成されている。
【００５２】
励磁コイル６は、定着ローラ１の回転軸線方向に略平行に延びるように略楕円形に巻かれた巻線部を、定着ローラ１の内面に沿って湾曲させた形状とされる。更に説明すると、励磁コイル６は、磁性コア５を周回するように、ボビン４の形状に合せて横長舟型に複数回巻回して、両端で折り曲げられて巻かれるリッツ線を束ねたものであり、定着ローラ１の内周に沿うように湾曲されて配置されている。磁性コア５の突出部５ｂは、磁性コア５の基部５ａから、励磁コイル６の巻き中心部に向けて、ボビン４を貫通するようにして設けられている。
【００５３】
励磁コイル６の２本のリード線（コイル供給線）１６ａ、１６ｂが、ステー７の奥側から外部に引き出されている。そして、このリード線１６ａ、１６ｂは、励磁コイル６に高周波電流を供給する高周波インバーター（励磁回路）６０に接続されている。
【００５４】
作像部（転写部）側から定着装置１０に搬送された記録材Ｐは、定着前ガイド板１２によって、定着ニップ部Ｎの入口部に案内される。又、定着ニップ部Ｎに導入されて定着ニップ部Ｎを出た記録材Ｐは、分離爪１３によって定着ローラ１に巻き付くのが抑制され、定着ローラ１から分離される。定着ニップ部Ｎの出口部を出た記録材Ｐは、定着後ガイド板１４によって、定着装置１０の外部へと案内されて排出される。
【００５５】
ボビン４、ステー７、分離爪１３は、耐熱及び電気絶縁性エンジニアリング・プラスチックで形成されている。
【００５６】
定着ローラ１の奥側の端部には、駆動伝達部材としてのドライブギアＧ１が固定されている。このドライブギアＧ１に、駆動源Ｍ１から駆動伝達系（図示せず）を介して回転力が伝達される。これにより、定着ローラ１は、図２中の矢印Ａ方向（時計回り）に、３００ｍｍ／ｓｅｃの周速度で回転駆動される。
【００５７】
加圧ローラ２は、定着ニップ部Ｎでの定着ローラ１との摩擦力で、定着ローラ１の回転駆動に従動して図２中の矢印Ｂ方向（反時計回り）に回転する。
【００５８】
又、定着装置１０には、定着ローラクリーナ１５が設けられている。定着ローラクリーナ１５は、クリーニング部材としてのクリーニングウエブ１５ａをロール巻きに保持したウエブ繰り出し軸部１５ｂと、ウエブ巻取り軸部１５ｃと、を有する。又、定着ローラクリーナ１５は、ウエブ繰り出し軸部１５ｂとウエブ巻取り軸部１５ｃとの間のウエブ１５ａを定着ローラ１の外面に押し付ける押し付けローラ１５ｄを有する。押し付けローラ１５ｄで定着ローラ１に押し付けたウエブ１５ａで、定着ローラ１の表面にオフセットしたトナーなどの付着物が拭われて、定着ローラ１の外面が清掃される。定着ローラ１に押し付けられるウエブ１５ａは、繰り出し軸部１５ｂ側から巻取り軸部１５ｃ側にウエブ１５ａが少しずつ送られることで、徐々に更新される。
【００５９】
定着装置１０には、定着ローラ１の温度を検知する温度検知手段としての温度センサであるサーミスタ１１が設けられている。本実施例では、サーミスタ１１は、定着ローラ１の中央温度検知装置として機能する。即ち、サーミスタ１１は、定着ローラ１の回転軸線方向の中央部分（図３中の仮想線Ｓ）の近傍において、定着ローラ１を隔てて励磁コイル６に向かい合うように、定着ローラ１の表面に接触させて配置されている。サーミスタ１１は、弾性部材により、定着ローラ１の外面に対して押圧されて、弾性的に圧接させられている。このサーミスタ１１の温度検知信号は、画像形成装置１００に設けられた制御手段としての制御回路である制御部（ＣＰＵ）５０に入力される。
【００６０】
次に、定着装置１０の動作について説明する。
【００６１】
画像形成装置１００の制御部５０は、画像形成装置１００のメイン電源スイッチのＯＮにより、画像形成装置１００を起動させて、所定の作像シーケンス制御をスタートさせる。定着装置１０では、駆動源Ｍ１が起動されることにより、定着ローラ１の回転が開始される。この定着ローラ１の回転に従動して加圧ローラ２の回転も開始される。又、制御部５０は、高周波インバーター（励磁回路）６０を起動させて、励磁コイル６に高周波電流（例えば１０ｋＨｚ〜１００ｋＨｚ）を流す。これにより、励磁コイル６の周囲に高周波交番磁束が発生し、定着ローラ１が電磁誘導発熱して、所定の定着温度Ｔ（例えば１７０℃）に向かって昇温していく。この定着ローラ１の昇温がサーミスタ１１で検知され、その検知温度情報が制御部５０に入力される。制御部５０は、このサーミスタ１１によって検知される温度が所定の定着温度Ｔに維持されるように、高周波インバーター６０から励磁コイル６に供給する電力を制御して、定着ローラ１の温調を行う。
【００６２】
この温調状態において、定着ニップ部Ｎに対して作像部側から未定着トナー像ｔを担持した被加熱材としての記録材Ｐが導入される。そして、この記録材Ｐが定着ニップ部Ｎを挟持搬送されていくことで、定着ローラ１の熱と定着ニップ部Ｎにおける加圧力とで、未定着トナー像ｔが記録材Ｐの表面に定着される。
【００６３】
３．電磁誘導発熱
次に、図５を参照して、導電部材である定着ローラ１の芯金１ａの電磁誘導発熱の原理について説明する。
【００６４】
励磁コイル６には、高周波インバーター６０から交流電流が印加され、これによって励磁コイル６の周囲には、図５中の矢印Ｈで示した磁束が生成、消滅を繰り返す。磁束Ｈは、磁性コア５（５ａ、５ｂ）と芯金１ａとによって形成された磁路に沿って導かれる。励磁コイル６が生成した磁束の変化に対して、芯金１ａ内では、磁束の変化を妨げる方向に磁束を発生するように渦電流が発生する。この渦電流を図５中の矢印Ｃで示す。この渦電流Ｃは、表皮効果により芯金１ａの励磁コイル６側の面に集中して流れ、芯金１ａの表皮抵抗Ｒｓに比例した電力で発熱を生じる。
【００６５】
ここで、励磁コイル６に印加する交流電流の周波数ｆ（Ｈｚ）、芯金１ａの透磁率μ（Ｈ／ｍ）、芯金１ａの固有抵抗ρ（Ω・ｍ）から得られる、表皮深さδ（ｍ）及び表皮抵抗Ｒｓ（Ω）は、式１及び式２で示される。
【００６６】
【数１】
2014026243.tif 000003
【００６７】
【数２】
2014026243.tif 000004
【００６８】
又、芯金１ａに誘導される渦電流Ｉf（Ａ）は、芯金１ａ内に通過する磁束の量に比例することから、励磁コイル６の巻き数Ｎ（回）、励磁コイル６に印加されるコイル電流Ｉ（Ａ）を用いて、式３で示される。
【００６９】
【数３】
2014026243.tif 000005
【００７０】
以上より、芯金１ａに発生する電力Ｗ（Ｗ）は、芯金１ａ内に誘導される渦電流Ｉfと表皮抵抗によるジュール発熱であることから、式４で示される。
【００７１】
【数４】
2014026243.tif 000006
【００７２】
式４より、芯金１ａの発熱量を増加させるためには、芯金１ａとして、鉄やニッケルなどの強磁性金属又はその合金のような、高透磁率（μが大きい）で高抵抗（ρが大きい）な材料を用いればよく、又励磁コイル６の巻き数を増やしても良いことがわかる。
【００７３】
又、高周波インバーター６０から励磁コイル６に印加するコイル電流Ｉ又はコイル電流の周波数ｆを制御することにより、芯金１ａの発熱量を最適に制御することが可能となる。
【００７４】
４．静電オフセットの抑制
図６は、本実施例の定着装置１０の等価回路を示す。
【００７５】
Ｖihは、励磁コイル６による高周波電流による電圧である。Ｖihは、一般的な誘導加熱方式の加熱装置では、周波数が１０ｋＨｚ〜１００ｋＨｚ程度であり、電圧が５０Ｖ〜６００Ｖ程度である。
【００７６】
Ｃ1は、励磁コイル６と定着ローラ１の芯金１ａとの間の容量である。Ｃ1の容量値は、励磁コイル６を保持するボビン４、ステー７、及び励磁コイル６と芯金１ａとの間の雰囲気の、それぞれの誘電率に依存する。
【００７７】
Ｃ2は、定着ローラ１の芯金１ａと加圧ローラ２の導電表層２ｃとの間の容量である。Ｃ2の容量値は、定着ローラ１の表層１ｂの誘電率に依存する。
【００７８】
Ｒ2は、加圧ローラ２の導電表層２ｃとダイオード２８との間の抵抗である。Ｒ2の抵抗値は、加圧ローラ２の導電表層２ｃの体積抵抗率と、加圧ローラ２の導電表層２ｃと除電ブラシ２７との接触抵抗とに依存する。
【００７９】
Ｄは、ダイオード２８であり、カソード側が除電ブラシ２７と接続され、アノード側は電気的に接地されている。
【００８０】
定着ローラ１の表面電位は、図６のＶ1の位置の電位で示される。又、加圧ローラ２の表面電位は、図６のＶ2の位置の電位で示される。上述のように、定着ローラ１の芯金１ａと加圧ローラ２の導電表層２ｃとが電気的に絶縁されていることから、定着ローラＶ1の電位と加圧ローラＶ2の電位とは、所定の電位差を持つことになる。
【００８１】
次に、図７を参照して、定着ローラ１の表面電位Ｖ1、加圧ローラ２の表面電位Ｖ2の波形について説明する。
【００８２】
定着ローラ１の表面電位Ｖ1は、Ｖihの高周波電流により誘起される電位であることから、Ｖihの周波数と等しい周波数を有し、その平均値（Ａｖｅ）はほぼ０Ｖである。
【００８３】
一方、加圧ローラ２の表面電位Ｖ2は、抵抗Ｒ2を介してダイオード２８のカソード側と接続されているため、プラス極性のみに半波整流され、その平均値はプラス極性となる。
【００８４】
このように、本実施例では、定着ローラ１の芯金１ａには高周波の電位が誘起されるため、定着ローラ１の表面電位Ｖ1の平均がほぼ０であり、且つ、加圧ローラ２の表面電位Ｖ2の平均をプラス極性にすることが可能である。即ち、定着ニップ部Ｎにおける主にマイナス極性に帯電した記録材Ｐ上の未定着トナー像のトナーは、記録材Ｐの背面（トナー担持面とは反対側の面）に接する加圧ローラ２の表面電位がその逆極性であるプラス極性であるため、記録材Ｐ上に静電的に強く保持される。一方、定着ニップ部Ｎにおいて記録材Ｐ上のトナーと接する定着ローラ１の表面電位は平均して０Ｖであるため、相対的に記録材Ｐ上のトナーを静電的に引き付ける力は弱い。そのため、簡易な構成で、定着ローラ１に対する静電オフセットを抑制することが可能となる。
【００８５】
ここで、比較例として、上述の特許文献１に示されるような、加熱源にハロゲンヒータを用いた場合について調べた。この場合、定着ローラ１の表面電位Ｖ1及び加圧ローラ２の表面電位Ｖ2は、各ローラと記録材Ｐとの間の摩擦帯電、及び各ローラ間の摩擦帯電により、連続通紙をするに伴って上昇し続ける（チャージアップする）。そのため、１０００枚程度の連続通紙後には、静電オフセットの発生は抑制されたが、周辺部材に対してリークが発生し、又出力画像にはそれぞれの電位によるトナー飛び散りが確認できた。
【００８６】
これに対して、本実施例では、定着ローラ１の芯金１ａを誘導加熱し、又定着ローラ１の芯金１ａと電気的に絶縁されている加圧ローラ２の表面には導電表層２ｃを設ける。そして、この導電表層２ｃに、ダイオード２８のカソード側が接続されて、ダイオード２８のアノード側が電気的に接地される。そのため、定着ローラ１の芯金１ａに誘起される高周波の電位により、定着ローラ１の表面電位Ｖ1及び加圧ローラ２の表面電位Ｖ2が定まることから、上述のような摩擦帯電によるチャージアップが抑制される。そして、本実施例では、連続通紙後にも、静電オフセットの発生が抑制されるだけではなく、周辺部材へのリーク及びトナー飛び散りのいずれも発生しなかった。
【００８７】
ここで、本実施例の構成では、定着ローラ１、加圧ローラ２の電位を上述のように維持するためには、定着ローラの芯金１ａに渦電流が誘導されていることが好ましい。このため、少なくとも定着ニップ部Ｎを、未定着トナー像を担持した記録材Ｐが通過している間は、励磁コイル６に高周波電流が印加されている状態を維持するようにすることが好ましい。通常、未定着トナー像を担持した記録材Ｐが定着ニップ部Ｎを通過している間は、定着ローラ１から記録材Ｐに熱が奪われる状態となっているため、励磁コイル６には高周波電流が印加されている状態が維持される。
【００８８】
尚、定着装置１０の各構成及び設定値に関しては、本実施例のものは一例であって、使用する条件などによって、適宜変更することができる。特に、定着ローラ１の導電発熱層と加圧ローラ２の導電層との電気的な絶縁を保つことが可能な構成であれば、定着ローラ１と加圧ローラ２の層構成は本実施例のものに限定されず、次のような変形態様においても同様の効果を得ることが可能である。図８は、定着ローラ１と加圧ローラ２の層構成の変形態様を説明するための模式的な拡大断面図である。図８（ａ）は本実施例の層構成を示し、図８（ｂ）〜（ｄ）が変形態様を示す。
【００８９】
例えば、図８（ｂ）に示すように、加圧ローラ２の表層を電気絶縁性のフッ素樹脂などを用いて絶縁表層２ｃとし、その下層の弾性層を導電ゴムなどを用いて導電弾性層２ｂとする。そして、導電弾性層２ｂとダイオード２８とを接続するか又は芯金２ａとダイオード２８とを接続しても良い。
【００９０】
又、図８（ｃ）に示すように、加圧ローラ２の表層を絶縁表層２ｃとし、その絶縁表層２ｃと弾性層２ｂとの間に導電層２ｄを設け、この導電層２ｄとダイオード２８とを接続しても良い。
【００９１】
又、図８（ｄ）に示すように、定着ローラ１の表層が導電表層１ｂである場合には、その導電表層１ｂと導電発熱層１ａとの間に絶縁層１ｃを設ければ、定着ローラ１の導電発熱層１ａと加圧ローラ２の導電表層２ｃとの電気的な絶縁が確保可能である。この場合、加圧ローラ２の層構成は、図８（ａ）〜（ｃ）のいずれの態様でもよい（図８（ｄ）は図８（ａ）と同じ層構成の場合を示す）。
【００９２】
以上、本実施例によれば、回転加圧体の記録材と接する表面又はその下層に導電層が設けられる。又、この導電層と接地との間には、回転加圧体の表面がトナーの帯電極性とは逆極性となるような向きに、ダイオードが接続される。又、回転加熱体の導電発熱層と回転加圧体の導電層とは電気的に絶縁されている。そのため、記録材とトナーとの静電的付着力を損なうことがないため、静電オフセットを抑制することができる。
【００９３】
実施例２
次に、本発明の他の実施例について説明する。本実施例の画像形成装置、定着装置の基本的な構成及び動作は、実施例１のものと同じである。従って、実施例１のものと同一又はそれに相当する機能、構成を有する要素には同一符号を付して、詳しい説明は省略する。
【００９４】
実施例１では、定着ローラ１の芯金１ａは電気的に接地されていない。そのため、実施例１では、定着ローラ１の表面電位Ｖ1は、図７に示すように高周波の波形を有する。このため、定着ローラ１の表面電位Ｖ1は、平均としてはほぼゼロであるが、定着ローラ１が加熱されている瞬間毎には、プラス極税又はマイナス極性の電位を保持することとなる。従って、定着ローラ１の表面電位Ｖ1がプラス極性になる瞬間において、若干の静電オフセットが発生してしまうことが考えられる。
【００９５】
図９は、本実施例の定着装置１０の要部の模式的な正面図である。
【００９６】
本実施例では、定着ローラ１の導電発熱層である芯金１ａの表面に、除電手段としてのブラシ状の接触部材である除電ブラシ（除電針）２９が接触させられて電気的に導通が保たれている。そして、この除電ブラシ２９は、電気的に接地（グランドに接続）されている。尚、本実施例では、この除電ブラシ２９は、手前側の側板の外側に位置する定着ローラ１の表面（非通紙部）に接触させられている。定着ローラ１の回転軸線方向におけるこの除電ブラシ２９が接触させられる部分には、絶縁表層１ｂは設けられていない。但し、この除電ブラシ２９は、例えば定着ローラ１の内面に接触させるなどしてもよい。
【００９７】
図１０は、本実施例の定着装置１０の等価回路を示す。
【００９８】
Ｃ1、Ｃ2、Ｒ2、Ｄは、それぞれ実施例１で説明した通りである。
【００９９】
Ｒ1は、定着ローラ１の芯金１ａと除電ブラシ２９との接触抵抗を表す。
【０１００】
そして、本実施例では、定着ローラ１の表面電位Ｖ1、加圧ローラ２の表面電位Ｖ2の波形（電位）は、図１１に示すようになる。
【０１０１】
即ち、定着ローラ１の芯金１ａが除電ブラシ２９を介して電気的に接地されているため、定着ローラ１の表面電位はほぼゼロとなる。
【０１０２】
このように、本実施例では、定着ローラ１の表面電位Ｖ1は常にほぼゼロであり、且つ、加圧ローラ２の表面電位Ｖ2の平均をプラス極性にすることが可能である。本実施例では、定着ローラ１の表面電位Ｖ2が瞬間的にプラス極性となることもないので、それにより若干発生する可能性のある静電オフセットをも抑制することができる。そのため、簡易な構成で、より良好に静電オフセットを抑止することが可能となる。
【０１０３】
以上、本実施例によれば、回転加熱体の導電発熱層が電気的に接地されているため、常に回転加熱体の表面電位をゼロ付近にすることができる。そのため、静電オフセットをより一層抑制することができる。
【０１０４】
尚、定着装置１０の各構成及び設定値に関しては、本実施例のものは一例であって、実施例１で説明したのと同様、使用する条件などによって、適宜変更することができる（特に定着ローラ１と加圧ローラ２の層構成について図８参照）。
【０１０５】
実施例３
次に、本発明の他の実施例について説明する。本実施例の画像形成装置、定着装置の基本的な構成及び動作は、実施例１のものと同じである。従って、実施例１のものと同一又はそれに相当する機能、構成を有する要素には同一符号を付して、詳しい説明は省略する。
【０１０６】
図１２は、本実施例の定着装置１０の模式的な正面図である。
【０１０７】
本実施例では、定着ローラ１の導電発熱層である芯金１ａの表面に、除電手段としてのブラシ状の接触部材である除電ブラシ（除電針）２９が接触させられて電気的に導通が保たれている。そして、この除電ブラシ２９は、整流手段としての整流素子であるダイオード３０を介して電気的に接地（グランドに接続）されている。尚、本実施例では、この除電ブラシ２９は、手前側の側板の外側に位置する定着ローラ１の表面（非通紙部）に接触させられている。定着ローラ１の回転軸線方向におけるこの除電ブラシ２９が接触させられる部分には、絶縁表層１ｂは設けられていない。但し、この除電ブラシ２９は、例えば定着ローラ１の内面に接触させるなどしてもよい。
【０１０８】
本実施例では、ダイオード３０は、アノード側が除電ブラシ２９と接続され、カソード側が接地に接続されている。これは、本実施例ではトナーの正規の帯電極性がマイナス極性であり、定着ニップ部Ｎにおける記録材Ｐ上の未定着トナー像のトナーの帯電極性が主にマイナス極性であることから、定着ローラ１の表面電位をそのトナーと同極性のマイナス極性とするためである。
【０１０９】
図１３は、本実施例の定着装置１０の等価回路を示す。
【０１１０】
Ｃ1、Ｃ2、Ｒ2は、それぞれ実施例１で説明した通りである。
【０１１１】
Ｒ1は、定着ローラ１の芯金１ａと除電ブラシ２９との接触抵抗を表す。
【０１１２】
Ｄ1は、定着ローラ１の芯金１ａに除電ブラシ２９を介して接続されたダイオード３０であり、アノード側が除電ブラシ２９と接続され、カソード側は電気的に接地されている。
【０１１３】
Ｄ2は、加圧ローラ２の導電表層２ｃに除電ブラシ２７を介して接続されたダイオード２８であり、カソード側が除電ブラシ２７と接続され、アノード側は電気的に接地されている。
【０１１４】
そして、本実施例では、定着ローラ１の表面電位Ｖ1、加圧ローラ２の表面電位Ｖ2の波形は、図１４に示すようになる。
【０１１５】
即ち、定着ローラ１の表面電位Ｖ1は、Ｖihの高周波電流により誘起される電位であることから、Ｖihの周波数と等しい周波数をする。又、定着ローラ１の表面電位Ｖ1は、抵抗Ｒ1を介してダイオード３０のアノード側と接続されているため、マイナス極性のみに半波整流され、その平均値はマイナス極性となる。
【０１１６】
一方、加圧ローラ２の表面電位Ｖ2は、抵抗Ｒ2を介してダイオード２８のカソード側と接続されているため、プラス極性のみに半波整流され、その平均値はプラス極性となる。
【０１１７】
このように、本実施例では、定着ローラ１の表面電位Ｖ1は常にマイナス極性であり、且つ、加圧ローラ２の表面電位Ｖ2は常にプラス極性にすることが可能である。従って、定着ローラ１の表面電位Ｖ1と加圧ローラ２の表面電位Ｖ2との電位差をより大きくすることができる。即ち、定着ニップ部Ｎにおける記録材Ｐ上の未定着トナー像のトナーは、定着ローラ１側からは反発される方向の力が働き、加圧ローラ２側（即ち、記録材Ｐ側）には引き付けられる力が働く。そのため、より良好に静電オフセットを抑制することが可能である。
【０１１８】
以上、本実施例によれば、回転加熱体の導電発熱層と接地との間には、回転加熱体の表面がトナーの帯電極性と同極性となるような向きに、ダイオードが接続されている。そのため、静電オフセットをより一層抑制することができる。
【０１１９】
尚、定着装置１０の各構成及び設定値に関しては、本実施例のものは一例であって、実施例１で説明したのと同様、使用する条件などによって、適宜変更することができる（特に定着ローラ１と加圧ローラ２の層構成について図８参照）。
【０１２０】
その他
以上、本発明を具体的な実施例に即して説明したが、本発明は上述の実施例に限定されるものではない。
【０１２１】
（１）電磁誘導加熱方式の加熱装置は、上述の実施例の画像加熱定着装置としての使用に限定されるものではない。例えば、未定着画像を記録材に仮定着する仮定着装置、定着画像を担持した記録材を再加熱してつやなどの画像表面性を改質する表面改質装置などの像加熱装置としても有効である。又、その他、例えば、紙幣などのしわ除去用の熱プレス装置や、熱ラミネート装置、紙などの含水分を蒸発させる加熱乾燥装置など、記録材状部材（シート）を加熱処理する加熱装置として用いても有効である。
【０１２２】
（２）回転加熱体の形態は、ローラに限定されるものではない。例えば、エンドレスベルトなどの他の形態の回転体とすることができる。又、固定又は回転自在の加熱部材と接触するエンドレスベルト体などの他の回転体により記録材状部材を加熱しても良い。加熱部材は、誘導発熱体である導電部材単体の部材として構成することもできるし、導電部材の層を含む、耐熱性樹脂、セラミックスなどの他の材料層との２層以上の複合層部材として構成することもできる。又、回転加圧体に関しても同様に、ローラに限定されるものではない。例えば、エンドレスベルトなどの他の形態の回転体とすることができる。
【０１２３】
（３）磁束発生手段による導電部材の誘導加熱は、上述の実施例の内部加熱方式に限定されるものではない。磁束発生手段を導電部材の外側に配設した外部加熱方式の装置構成とすることもできる。
【０１２４】
（４）励磁コイルの巻回形状は、回転加熱体の長手方向に平行に伸延して巻回される形状に限定されるものではない。例えば、回転加熱体と略同芯となる方向に巻回しても良い。
【０１２５】
（５）未定着トナー像の帯電極性は、上述の実施例のマイナス極性に限られず、プラス極性であっても良い。その場合は、上述の実施例とは逆向きにダイオードを接続すれば良い。
【０１２６】
（６）上述の実施例では、定着ローラクリーナを設けたが、これを省いた構成とすることもできる。
【符号の説明】
【０１２７】
１          定着ローラ（回転加熱体）
２          加圧ローラ（回転加圧体）
１０        定着装置
２７        除電ブラシ
２８        ダイオード
２９        除電ブラシ
３０        ダイオード
Ｐ          記録材（被加熱材）
ｔ          トナー像
【図１】
2014026243.tif 000007
【図２】
2014026243.tif 000008
【図３】
2014026243.tif 000009
【図４】
2014026243.tif 000010
【図５】
2014026243.tif 000011
【図６】
2014026243.tif 000012
【図７】
2014026243.tif 000013
【図８】
2014026243.tif 000014
【図９】
2014026243.tif 000015
【図１０】
2014026243.tif 000016
【図１１】
2014026243.tif 000017
【図１２】
2014026243.tif 000018
【図１３】
2014026243.tif 000019
【図１４】
2014026243.tif 000020