(57)【要約】【課題】  プリント速度を高速化しても、オフセット現象と後方トナー飛び散り現象のバランスの取れた良好な画像を安定して得る。【解決手段】  定着用回転体が、導電性を有する導電層と、膜厚１〜６μｍの中間層と、中間層より抵抗の低い表層と、の少なくとも三層からなり、回転体の導電層に接触するように設けられた電極Ａと、圧接ニップ部外に、記録材に対して接触あるいは非接触に設けられた電極Ｂ間で、記録材を介した電流経路を形成する。【選択図】  図２
2006091451.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱体を内包した回転体と、該回転体を圧接する加圧部材と、を有し、前記回転体と前記加圧部材の圧接ニップ部に、未定着トナー像を形成した記録材を加熱そして通過させることで該未定着トナー像を記録材上に定着させる加熱定着装置において、
前記回転体は、加熱体側から導電性を有する導電層と、膜厚１〜６μｍの中間層と、該中間層より抵抗の低い表層と、の少なくとも三層からなるとともに、
前記回転体の導電層に接触するように設けられた電極Ａと、
前記圧接ニップ部外に、記録材に対して接触あるいは非接触に設けられた電極Ｂ間で、
記録材を介した電流経路が形成されていることを特徴とする加熱定着装置。
【請求項２】
前記電極Ｂは、前記圧接ニップ部の記録材搬送方向の下流側に設けられた除電手段であることを特徴とする、請求項１に記載の加熱定着装置。
【請求項３】
前記電極Ｂは、前記圧接ニップ部へ突入する直前の記録材の印字面裏面に、トナーと逆極性のバイアスを印加する給電手段であることを特徴とする、請求項１に記載の加熱定着装置。
【請求項４】
前記回転体の導電層は、可撓性の金属製円筒状素管で、かつ膜厚が２０〜２００μｍであることを特徴とする、請求項１〜３に記載の加熱定着装置。
【請求項５】
前記回転体の中間層は、導電層と表層とを接着するプライマー層で、かつ絶縁性を有することを特徴とする、請求項１〜３に記載の加熱定着装置。
【請求項６】
前記回転体の表層は、主成分がフッ素樹脂で充填材により抵抗を調整された離型層で、かつ膜厚が５〜３０μｍであることを特徴とする、請求項１〜３に記載の加熱定着装置。
【請求項７】
前記回転体の表層は、導電層と直接接触しないよう、中間層の上面部のみに設けたことを特徴とする、請求項１〜６に記載の加熱定着装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真式プリンター、複写機、及び静電記録装置等の画像形成装置に用いられる、記録材上にトナー等を定着させる加熱定着装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子写真方式の複写機、プリンタ等の多くは、加熱定着手段として熱効率、安全性の良好な接触加熱型の熱ローラ定着方式や、クイックスタート性（オンデマンド性）を有し、スタンバイ時に装置へ電力を供給せず、消費電力を極力低く抑えた、省エネルギータイプのフィルム加熱方式を採用している。
【０００３】
熱ローラ定着方式の加熱定着装置は、内部にハロゲンヒータを内包する加熱用回転体としての加熱ローラ（以下、定着ローラ）と、これに圧接させた加圧用回転体としての弾性加圧ローラ（以下、加圧ローラ）を基本構成とする。この一対のローラを回転させ、この一対のローラの圧接ニップ部である定着ニップ部に、未定着画像（トナー画像）を形成担持した被加熱材としての記録材（転写材シート・静電記録材・エレクトロファックス紙・印字用紙等）を導入し、挟持搬送することで、定着ローラからの熱と定着ニップ部の加圧力により、トナー画像を記録材面に永久固着画像として熱圧定着させるものである。
【０００４】
一方、フィルム加熱方式の加熱定着装置は、例えば特開昭６３−３１３１８２号公報、特開平２−１５７８７８、４−４４０７５〜４４０８３、４−２０４９８０〜２０４９８４号公報等に提案されているように、固定配置したセラミックヒータ等の加熱部材（以下、ヒータ）に、加熱用回転体である耐熱性フィルム（以下、定着フィルム）を回転加圧部材（以下、加圧ローラ）で密着させ、そして摺動回動させて、定着フィルムを挟んで加熱体と加圧ローラとで形成される圧接ニップ部である定着ニップ部に、トナー画像を担持形成した記録材を導入し、定着フィルムと一緒に搬送させて、定着フィルムを介して付与される加熱体からの熱と定着ニップ部の加圧力によってトナー画像を記録材面に永久固着画像として熱圧定着させるものである。
【０００５】
図２にフィルム加熱方式の加熱定着装置１１の一例の概略構成を示す。
【０００６】
加熱アセンブリ１１ａは、加熱部材としてのヒータ２０と、該ヒータを支持するガイド部材としてのフィルムガイド２２と、該フィルムガイド２２を内包し、かつ前記ヒータ２０と内接する可撓性の回転体としての円筒状の定着フィルム２５と、該定着フィルム２５を両端で支持し、かつ前記フィルムガイド２２と嵌合する不図示のフランジ部材等から成る組立体である。ヒータ２０は記録材Ｐの搬送方向（矢印Ｋ方向）に直交する方向を長手とする横長・薄肉で、全体に低熱容量の所謂セラミックヒータであり、給電を受けて発熱する。定着フィルム２５はヒータ２０側から基層−プライマー層−表層からなる。加圧部材としての弾性加圧ローラ２６は芯金２６ａと、弾性層２６ｂと、表面の離型層２６ｃとからなる。
【０００７】
上記加熱アセンブリ１１ａ側のヒータ２０と加圧ローラ２６を対向させて、定着フィルム２５を挟んで圧接し、定着ニップ部Ｎを形成させている。加圧ローラ２６は不図示の駆動手段により、矢印Ｒ２６の反時計方向に回転駆動される。この加圧ローラ２６の回転駆動により、定着ニップ部Ｎにおいて加圧ローラ２６と定着フィルム２５の外面との摩擦力で定着フィルム２５に回転力が作用し、定着フィルム２５の内周面が定着ニップ部Ｎにおいて、ヒータ２０の面に密着して摺動しながら矢印Ｒ２５の時計方向に、加圧ローラ２６の周速度にほぼ対応した周速度をもってフィルムガイド２２の外回りを回転する。
【０００８】
そして、定着ニップ部Ｎの定着フィルム２５と加圧ローラ２６の間に、表面に未定着トナー画像Ｔを形成担持させた記録材Ｐが導入されて挟持搬送される。この挟持搬送過程において、記録材Ｐ上の未定着トナー画像Ｔが定着ニップ部Ｎにおいてヒータ２０により定着フィルム２５を介して加熱されて、また定着ニップ部Ｎの加圧力にて定着される。
【０００９】
ここで、熱ローラ方式、フィルム加熱方式ともに定着の際に発生する画像品質上の問題として、以下のようなものがある。
【００１０】
（１）定着ニップ導入部の直前において、記録材Ｐ上のトナーＴが部分的に記録材搬送方向の下流側に吹き飛ばされるような現象（以下、後方トナー飛び散り）
（２）記録材Ｐ上のトナーＴの一部が定着されずに定着フィルム２５や定着ローラ側に付着してしまい、トナーが付着した部分が次に記録材と接する際に、定着フィルム２５や定着ローラ上のトナーが記録材側に転移するという画像不良（以下、オフセット）
これらの現象の抑制対策として、従来、トナーＴの記録材Ｐに対する静電的な付着力をアップさせる方法が試みられている。
【００１１】
例えば、上述した図２に示すフィルム加熱方式の加熱定着装置を例にして説明すると、定着ニップ部Ｎよりも記録材搬送方向の下流側に接地された導電ローラ等の除電手段３３を設けて、定着ニップ通過後の記録材Ｐの印字面の裏面にこの除電手段３３が接触するような構成をとり、定着フィルム２５の導電部（ここではプライマー層）に、バイアス電源３２より不図示の安全回路、そして導電ブラシ等の給電手段３１を介して、少なくとも記録材Ｐが定着ニップ部Ｎを通過中、トナーＴと同極性（ここではマイナス極性）の定着バイアスを所定量印加することで、記録材Ｐの抵抗を介して、除電手段３３の接地部から印加したバイアスと逆極性（ここではプラス極性）の電荷を記録材Ｐの印字面の裏面に誘起させ、誘起したプラス電荷で逆極性であるトナーＴを記録材Ｐに引き付け固定する方式が行われている。
【００１２】
定着バイアスの印加量は、後方トナー飛び散り現象の抑制のためには、大きいほどその効果は大きくなるが、一方オフセット現象の抑制のためには、大きすぎると逆にオフセットが悪化してしまう傾向にある。これは、定着バイアスの印加により、トナーＴと逆極性のプラス電流が除電手段３３から記録材Ｐを介してから定着フィルム２５側に流れているため、バイアス印加量の増大により保持電荷の弱いトナーＴはこの電流によって反転し、定着フィルム２５側に付着しやすくなるためと考えられている。そのため、定着バイアスの設定をオフセット現象に対しての最適化してしまうと、後方トナー飛び散り現象は著しく発生し、一方後方トナー飛び散り現象に対して最適化してしまうと、オフセット現象が顕著に発生してしまう。そこで定着バイアス印加量は、オフセットレベルと後方トナー飛び散りレベルのバランスの取れた値に設定されている。
【００１３】
以上のような加熱定着装置を用いた電子写真式プリンタ等の画像形成装置は、近年画質の向上とともに、プリント速度の高速化が強く求められている。高速化の実現のため、例えばフィルム加熱方式の加熱定着装置１１では、メインモータの出力を大きくして加圧ローラ２６や定着フィルム２５等の回転速度の高速化するとともに、高速化により定着ニップＮ部での滞留時間が短縮された記録材Ｐに充分な熱エネルギーを供給するため、定着温度アップ、定着ニップＮの拡大、そしてヒータ２０の基板や定着フィルム２５の基層の材質変更による熱伝導性アップ等の改良を実施している。具体的には、ヒータ２０の基板は酸化アルミニウムから窒化アルミニウムへ、定着フィルム２５の基層はポリイミドからＳＵＳ等の金属へと、より熱伝導率の高い材質へ変更している。
【００１４】
しかしプリント速度の高速化のためのこれらの改良は、定着ニップＮ部における記録材Ｐへの単位時間あたりの熱エネルギーの供給量を増大し、かつ記録材Ｐの搬送速度も速くなっているため、前述した後方トナー飛び散り現象が非常に悪化してしまう方向である。そのため、後方トナー飛び散り現象の抑制に必要な定着バイアスの印加量が増大し、定着バイアスの印加量の調整のみで後方トナー飛び散りレベルとオフセットレベルのバランスを取ることが非常に困難になってきた。さらに、金属製の基層を定着フィルム２５に使用すると、基層が導体となるため、離型層における抵抗ムラが大きい場合、離型層の抵抗の低い箇所から導体である基層に向かって電位がリークしやすくなる。特に離型層の抵抗が高く、大きな定着バイアスを印加した場合、離型層の表面電位における局所的な低い箇所の発生により、前述した定着ニップ部ＮでトナーＴを記録材Ｐに引き付け固定する電荷が誘起されない箇所が部分的に生じるため、画像品質として、図８に示すように、記録材Ｐの搬送方向と直交する向きに、帯状の後方トナー飛び散りの悪い箇所が発生することがあった。
【特許文献１】特開２００２−４０８５６号公報
【特許文献２】特開平１１−１１９５７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
このような問題に対し、上記加熱定着装置における定着部材構成の改良が試みられている。
【００１６】
例えば、オフセットと尾引き（ここでいう後方飛び散り現象）を防止する目的で、定着部材の導電層上に設けられる離型層に中抵抗粒子等を分散させて、離型層の表面抵抗を体積抵抗よりも低くする定着装置の一例が特開2002-40856に提案されている。これは、離型層の表面抵抗を低くすることにより、離型層表面における電位ムラを無くし、表面全域に渡って電位の制御が可能となるため、オフセットが防止できるのである。そして、離型層の体積抵抗を高くすることは、定着ローラへの定着バイアスの印加により、定着ニップ後に記録材と当接するよう設けられた搬送ローラから記録材を通して電流が生じ、トナー像と記録材裏面の間に電界を生じさせる系において、定着ローラと記録材裏面との電位差を大きくすることであり、トナー像を記録材側に引き付ける電界も大きくなるため、尾引きが防止できるのである。
【００１７】
また上記離型層の表面抵抗を体積抵抗よりも低くする手法の他例として、定着部材の導電層上に絶縁層と中抵抗の離型層を設けることで、記録材上に未定着トナーを保持する電荷のリークによるオフセットと、定着ニップ後の定着部材と記録材の剥離放電によるオフセットを防止する定着装置の一例が特開平11-119578に提案されている。
【００１８】
しかしながら、前述した従来の方式には、次のような問題がある。
【００１９】
離型層に中抵抗粒子等を分散して離型層の表面抵抗を体積抵抗よりも低くする方式は、離型層における中抵抗粒子等の分散状態が非常に重要であり、離型層の全域に渡って表面抵抗と体積抵抗を所望の範囲内に収まるよう中抵抗粒子等の分散を管理、すなわち体積抵抗を高く保持した状態で表面抵抗のみを低くすることは、量産性を踏まえると非常に難しく現実的ではない。特に前述した、基層に導体を使用した場合に生じやすい帯状の後方トナー飛び散り現象は、離型層の体積抵抗のムラも全域に渡って小さくする必要があるため、本方式で抑制することは難しい。
【００２０】
また導電層上に絶縁層と中抵抗の離型層を設けて離型層の表面抵抗を体積抵抗よりも低くする方式は、導電層上に設けた二つの層に各々の役割を持たせて抵抗を調整しているため、離型層の全域に渡って表面抵抗と体積抵抗を所望の範囲に管理することは容易ではある。しかし本方式は、記録材上に未定着トナーを保持する電荷が定着部材にリークしないように、絶縁層を厚くし耐圧性を高めることで、離型層から導電層への電荷の流れを防止しているため、図２に示した従来例のように、定着バイアスの印加によって記録材の印字面裏面へトナーと逆極性の電荷を誘起させることができない。すなわち、記録材へのトナー保持力をさらに上昇させる、例えば定着バイアスの印加等の手法を導入できないため、プリント速度に比例して悪化する後方トナー飛び散り現象を、本方式で抑制することは難しい。さらに本方式のように、離型層を絶縁層の上に設けてフロート化してしまうと、転写電界を受けた記録材を繰返し通紙することによって、離型層はトナーと逆極性にチャージアップしやすくなり、オフセットが悪化してしまうことがある。
【００２１】
そこで本発明は上記課題を解決するものであり、その目的とするところは、プリント速度を高速化しても、オフセット現象と後方トナー飛び散り現象のバランスの取れた良好な画像を得られる定着装置を、安定した品質で提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
上記課題を解決するため、本発明は、加熱体を内包した回転体と、該回転体を圧接する加圧部材と、を有し、前記回転体と前記加圧部材の圧接ニップ部に、未定着トナー像を形成した記録材を加熱そして通過させることで該未定着トナー像を記録材上に定着させる加熱定着装置において、前記回転体は、加熱体側から導電性を有する導電層と、膜厚１〜６μｍの中間層と、該中間層より抵抗の低い表層と、の少なくとも三層からなるとともに、前記回転体の導電層に接触するように設けられた電極Ａと、前記圧接ニップ部外に、記録材に対して接触あるいは非接触に設けられた電極Ｂ間で、記録材を介した電流経路が形成されていることを特徴とするものである。
【００２３】
また本発明は、前記電極Ｂは、前記圧接ニップ部の記録材搬送方向の下流側に設けられた除電手段であることを特徴とするものである。
【００２４】
また本発明は、前記電極Ｂは、前記圧接ニップ部へ突入する直前の記録材の印字面裏面に、トナーと逆極性のバイアスを印加する給電手段であることを特徴とするものである。
【００２５】
また本発明は、前記回転体の導電層は、可撓性の金属製円筒状素管で、かつ膜厚が２０〜２００μｍであることを特徴とするものである。
【００２６】
また本発明は、前記回転体の中間層は、導電層と表層とを接着するプライマー層で、かつ絶縁性を有することを特徴とするものである。
【００２７】
また本発明は、前記回転体の表層は、主成分がフッ素樹脂で充填材により抵抗を調整された離型層で、かつ膜厚が５〜３０μｍであることを特徴とするものである。
【００２８】
また本発明は、前記回転体の表層は、導電層と直接接触しないよう、中間層の上面部のみに設けたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００２９】
以上説明したように、本発明によると、プリント速度を高速化しても、オフセット現象と後方トナー飛び散り現象のバランスの取れた良好な画像を安定して得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、図面に沿って、本発明の実施の形態について説明する。
【実施例１】
【００３１】
（１）画像形成装置Ｍ
図１に、本発明に係る定着装置を備えた画像形成装置を示す。なお、図１は、画像形成装置の一例としてのレーザービームプリンタの概略構成を示す縦断面図である。
【００３２】
まず、図１を参照してレーザービームプリンタ（以下、画像形成装置）の構成を説明する。
【００３３】
図１に示す画像形成装置は、像担持体としてドラム型の電子写真感光体（以下、感光ドラム）１を備えている。感光ドラム１は、装置本体Ｍによって回転自在に支持されており、駆動手段（不図示）によって矢印Ｒ１方向に所定のプロセススピードで回転駆動される。感光ドラム１の周囲には、その回転方向に沿ってほぼ順に、帯電ローラ（帯電装置）２、露光手段３、現像装置４、転写ローラ（転写装置）５、クリーニング装置６が配設されている。また、装置本体Ｍの下部には、紙等のシート状の記録材Ｐを収納した給紙カセット７が配置されており、記録材Ｐの搬送経路に沿って上流側から順に、給紙ローラ１５、搬送ローラ８、トップセンサ９、搬送ガイド１０、本発明に係る定着装置１１、排紙センサ１６、搬送ローラ１２、排紙ローラ１３、排紙トレイ１４が配置されている。
【００３４】
次に、上記構成の画像形成装置の動作を説明する。
【００３５】
駆動手段（不図示）によって矢印Ｒ１方向に回転駆動された感光ドラム１は、帯電ローラ２によって所定の極性、所定の電位に一様に帯電される。帯電後の感光ドラム１は、その表面に対しレーザー光学系等の露光手段３によって画像情報に基づいた画像露光Ｌがなされ、露光部分の電荷が除去されて静電潜像が形成される。静電潜像は、現像装置４によって現像される。現像装置４は、現像ローラ４ａを有しており、この現像ローラ４ａに現像バイアスを印加して感光ドラム１上の静電潜像にトナーを付着させトナー像として現像（顕像化）する。トナー像は、転写ローラ５によって紙等の記録材Ｐに転写される。記録材Ｐは、給紙カセット７に収納されており、給紙ローラ１５によって給紙され、搬送ローラ８によって搬送され、トップセンサ９を介して、感光ドラム１と転写ローラ５との間の転写ニップ部に搬送される。このとき記録材Ｐは、トップセンサ９によって先端が検知され、感光ドラム１上のトナー像と同期がとられる。転写ローラ５には、転写バイアスが印加され、これにより、感光ドラム１上のトナー像が記録材Ｐ上の所定の位置に転写される。
【００３６】
転写によって表面に未定着トナー像を担持した記録材Ｐは、搬送ガイド１０に沿って定着装置１１に搬送され、ここで未定着トナー像が加熱、加圧されて記録材Ｐ表面に定着される。なお、定着装置１１については後に詳述する。トナー像定着後の記録材Ｐは、搬送ローラ１２によって搬送され、排出ローラ１３によって装置本体Ｍ上面の排紙トレイ１４上に排出される。
【００３７】
一方、トナー像転写後の感光ドラム１は、記録材Ｐに転写されないで表面に残ったトナーがクリーニング装置６のクリーニングブレード６ａによって除去され、次の画像形成に供される。
【００３８】
以上の動作を繰り返すことで、次々と画像形成を行なうことができる。
【００３９】
（２）加熱定着装置１１
次に、図２を参照して本発明に係る定着装置１１の一例について説明する。なお、図２は、記録材Ｐの搬送方向（矢印Ｋ方向）に沿った断面図である。図２に示す定着装置１１は、可撓性のエンドレスベルトを定着フィルムとする、加圧ローラ駆動方式の加熱定着装置である。
【００４０】
この定着装置１１は、トナーを加熱する加熱体としてのセラミックヒータ（以下、ヒータ）２０と、このヒータ２０を内包する回転体としての定着フィルム２５と、定着フィルム２５に当接された加圧部材としての加圧ローラ２６と、を主要構成部材として構成されている。
【００４１】
ヒータ２０と加圧ローラ２６は、定着フィルム２５を挟んで圧接して定着ニップ部Ｎを形成している。加圧ローラ２６が矢印Ｒ２６の反時計方向に回転駆動されることで、該加圧ローラ２６と定着フィルム２５との、定着ニップ部Ｎにおける圧接摩擦力により定着フィルム２５に回転力が作用して該定着フィルム２５がその内面がヒータ２０の下向き面に密着して摺動しながら矢印Ｒ２５の時計方向に従動回転する。
【００４２】
加圧ローラ２６が回転駆動され、それに伴って定着フィルム２５が従動回転状態になり、またヒータ２０に電力が供給され、該ヒータ２０が昇温して所定の温度に立ち上がり温調された状態において、定着ニップ部Ｎの定着フィルム２５と加圧ローラ２６との間に未定着トナー像Ｔを担持した記録材Ｐが導入され、定着ニップ部Ｎにおいて記録材Ｐのトナー像担持面側が定着フィルム２５の外面に密着して該定着フィルム２５と一緒に定着ニップ部Ｎを挟持搬送されていく。この挟持搬送過程において、ヒータ２０の熱が定着フィルム２５を介して記録材Ｐに付与され、記録材Ｐ上の未定着トナー像Ｔが記録材Ｐ上に加熱・加圧されて溶融定着される。定着ニップ部Ｎを通過した記録材Ｐは定着フィルム２５から曲率分離される。
【００４３】
（１）ヒータ２０
加熱部材としてのヒータ２０は、セラミック基板上に発熱ペーストを印刷した発熱体、発熱体の保護と絶縁性を確保するためのガラスコーティング層を順次形成したものであり、ヒータ２０上の発熱体へ電力制御されたＡＣ電流を流すことにより発熱される。セラミック基板の材質としては窒化アルミニウムや酸化アルミニウム等を使用している。セラミック基板の裏には温調用のサーミスタ（温度検知素子）２１を当接させてある。ヒータ２０は、記録材Ｐの搬送方向（矢印Ｋ方向）に直角な左右方向に長く、記録材Ｐの幅よりも長く形成されている。またヒータ２０は、装置本体Ｍに取り付けられたフィルムガイド２２によって支持されている。フィルムガイド２２は、耐熱樹脂によって半円状に形成された部材であり、後述の定着フィルム２５の回転をガイドするガイド部材としても作用する。
【００４４】
（２）定着フィルム２５
エンドレスベルト状の定着フィルム２５は、前述のヒータ２０を支持する半円弧状のフィルムガイド２２に対して周長に余裕を持たせた形（テンションが加わらない状態）で外嵌している。定着フィルム２５は、後述の加圧ローラ２６によってヒータ２０に押し付けられており、これにより定着フィルム２５の裏面がヒータ２０の下面に当接されるようになっている。定着フィルム２５は、加圧ローラ２６の矢印Ｒ２６方向の回転により記録材Ｐが矢印Ｋ方向に搬送されるのに伴って矢印Ｒ２５方向に回転されるように構成されている。なお、定着フィルム２５の左右の両端部は、フィルムガイド２２と嵌合する不図示のフランジ部材によって規制されており、ヒータ２０の長手方向にはずれないようになっている。また、定着フィルム２５の内面には、ヒータ２０やヒータホルダ２２との間の摺動抵抗を低減するためにグリスを塗布してある。
【００４５】
定着フィルム２５は、図３の層構成模型図のように、ＳＵＳ、Ａｌ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ等の耐熱性と高熱伝導性を有する純金属あるいは合金製の円筒状素管（基層）２５ａの表面に、プライマー層２５ｂを介して、ＰＴＦＥ、ＰＦＡ、ＦＥＰ等に抵抗調整用の充填材を混入させた離型層２５ｃをコーティングした金属製のスリーブである。コーティングの方法としては、例えば、基層２５ａの表面を洗浄した後に、接着剤であるプライマー層２５ｂ、次に離型層２５ｃをディッピングする。
【００４６】
・基層（円筒状素管）２５ａ
基層２５ａは、強度と耐久性の点から膜厚は２０μｍ以上、そして熱容量を小さくしてクイックスタートを可能とするため膜厚は２００μｍ以下とすることが好ましい。また基層２５ａは金属で導体のため、抵抗は非常に小さい。
【００４７】
・プライマー層２５ｂ
プライマー層２５ｂは、基層２５ａと離型層２５ｃを接着させるとともに、絶縁性を有するように調整している。しかし絶縁性は有していても、ディッピング等で薄くコーティングされた層であるため、塗布ムラによるピンホール等により、基層２５ａと離型層２５ｃ間に電流を流すことは可能である。また膜厚は塗布ムラと接着性の点から１μｍ以上、そして熱容量を小さくしてクイックスタートを可能とするとともに、プライマー層２５ｂを介しての電荷の移動を可能とし、後述する離型層２５ｃをチャージアップさせないように、６μｍ以下とすることが好ましい。
【００４８】
またプライマー層２５ｂは、抵抗調整用の充填材を混入させて高抵抗に調整してもよいが、定着フィルムとして体積抵抗をできるだけ高く、かつクイックスタート性のために膜厚をできるだけ薄くするためには、絶縁性の方が好ましい。
【００４９】
・離型層２５ｃ
離型層２５ｃは、トナーや紙紛が付着しないよう離型性を有するとともに、抵抗調整用の充填材を混入させて抵抗を調整している。抵抗値は定着フィルムとして体積抵抗より表面抵抗を低くさせるため、前述したプライマー層２５ｂよりも低くする。膜厚は耐久による表面の摩耗の点から５μｍ以上、そして熱容量を小さくしてクイックスタートを可能とするため２０μｍ以下とすることが好ましい。
【００５０】
ここで、抵抗調整用の充填材は、一例としてカーボンブラック等の導電剤、帯電制御剤、金属酸化物等があるが、抵抗を調整できる物質であれば材質や形状は問わない。
【００５１】
また定着フィルム２５は、後述する定着バイアスを印加させるため、図４のように、定着フィルム表面の一部に基層（円筒状素管）２５ａを露出させ、導電ブラシ等の給電手段３１と接触させている。さらに、プライマー層２５ｂに比べて離型層２５ｃの抵抗を低くしているため、図４のように、離型層２５ｃと基層２５ａが直接接触しないように、プライマー層の２５ｂの上面部にのみ離型層２５ｃはコーティングされている。
【００５２】
本実施例では、一例として、基層２５ａはＳＵＳの膜厚４５μｍ品、プライマー層２５ｂは絶縁性の膜厚４μｍ品、離型層２５ｃは中抵抗の膜厚１２μｍ品で、定着フィルムとして表面抵抗は１０７Ω、体積抵抗は１０１１Ωｃｍを使用した。
【００５３】
（３）加圧ローラ２６
加圧ローラ２６は、金属製の芯金２６ａの外周面に、シリコーンゴム等の耐熱性ゴムの弾性層２６ｂ、あるいは発泡スポンジ弾性層を挟んで、ＰＦＡ、ＰＴＦＥ、ＦＥＰ等のフッ素樹脂からなる絶縁性の離型層２６ｃを設けた回転体であり、離型層２６ｃの外周面により下方から定着フィルム２５をヒータ２０に押し付けて、定着フィルム２５との間に定着ニップ部Ｎを構成している。この定着ニップ部Ｎにおける、加圧ローラ２６の回転方向についての幅（ニップ幅）をａとすると、このニップ幅ａは、記録材Ｐ上のトナーを好適に加熱、加圧することができる程度に設定されている。弾性層２６ｂは絶縁性の離型層２６ｃ表面のチャージアップを抑制するため、カーボンブラック等の導電性部材を混入させて導電化し、芯金を接地させた方が好ましい。
【００５４】
（４）除電手段３３
定着ニップ部Ｎの記録材Ｐの搬送方向（矢印Ｋ方向）下流側に、定着ニップ部Ｎを通過した記録材Ｐの印字面の裏面と接触する位置に、接地された導電ローラ等の除電手段３３を設ける。除電手段３３の形態としては、導電性を有していればブラシやガイド等の形態でも構わない。
【００５５】
（５）定着バイアス印加手段
バイアス電源３２から不図示の安全回路、そして導電ブラシ等の給電手段３１を介して、定着フィルム２５表面に一部露出している基層２５ａと接触させて、トナーＴと同極性の定着バイアスを定着フィルム２５に印加する。定着バイアスの印加は、少なくとも記録材Ｐが定着フィルム２５と接触している間は行われる。
【００５６】
ここで、電気的に接地されている除電手段３３と、定着フィルム２５の基層２５ａに定着バイアスとして印加された電圧との間に、所定の電位差が生じるため、記録材Ｐが定着ニップ部Ｎと除電手段３３に接触している間は、除電手段３３と定着フィルム２５の基層２５ａの間で電流経路が形成される。
【００５７】
（６）等価回路
図５は本実施例の加熱定着装置１１の要部を示した図であり、定着フィルム２５の基層２５ａにトナーと同極性のＤＣバイアスをバイアス電源３２から印加した時の定着ニップ部に、未定着トナーＴによるトナー像が形成された記録材Ｐが突入した時の等価回路の一例である。
【００５８】
定着フィルム２５の基層２５ａへのバイアス印加は、図２のような、導電ブラシ等の給電手段３１を基層２５ａに接触させることで行ない、バイアス電源３２の出力端から基層２５ａ間には保護抵抗として抵抗Ｒ１が接続されている。Ｒ２は給電手段３１と基層２５ａ間の接触抵抗と、基層２５ａの定着ニップ部付近までの抵抗であるが、基層２５ａが導体のため基層２５ａの抵抗は無視できる。Ｒ３は定着フィルム２５のプライマー層２５ｂ、Ｒ４は離型層２５ｃの各々の抵抗である。
【００５９】
定着ニップ部の近傍Ｐｎの領域では、紙などの記録材Ｐが加熱されて水蒸気が発生しているため、Ｐｎ部の電気抵抗は低下して等価回路上、直列につながる他の抵抗に比べて無視できるほど小さくなり、Ｐｎの領域では等電位とみなすことができる。一方、定着ニップ通過後の紙は含水率が低下することから、抵抗値は無視できなくなり、電気的に接地されている除電手段３３までの抵抗をＲ５とする。また図２に示したような、導電ローラ等の除電手段３３の記録材Ｐとの接触抵抗とアースまでの抵抗をＲ６とする。
【００６０】
以上のような等価回路において、定着フィルム２５の基層２５ａにバイアス電源３２から電圧Ｖを印加した場合、抵抗Ｒ１、Ｒ２による電圧降下から、定着フィルム２５の基層２５ａの定着ニップ部近傍は、印加電圧Ｖより若干低い電位Ｖｎとなる。そして、定着フィルム２５の基層２５ａの電位Ｖｎと、プライマー層２５ｂ、離型層２５ｃ、記録材Ｐ、除電手段３３を介して接地電位Ｖ０との間に電流ｉが流れるため、基層２５ａと記録材Ｐの等電位部Ｐｎ間に電界Ｅが生じる。この電界により、未定着トナーＴによるトナー像にはトナーＴの電荷量ｑに比例した記録材Ｐに対する拘束力Ｆ＝ｑ・Ｅが働くため、後方トナー飛び散り現象等の画像不良を抑制することが可能となるのである。
【００６１】
（７）後方トナー飛び散り現象とオフセット現象の抑制
前述のように、後方トナー飛び散り現象の抑制効果を大きくするためには、トナーＴの記録材Ｐに対する拘束力Ｆを大きくすれば良い。拘束力Ｆは電界Ｅに比例するため、プライマー層２５ｂと離型層２５ｃの合成抵抗(Ｒ３＋Ｒ４）を大きくすることにより、後方トナー飛び散り現象の抑制効果を大きくすることができる。
【００６２】
一方オフセット現象を抑制するためには、前述したように、離型層２５ｃの表面全域に渡って電位を均一に制御することが重要である。すなわち表面の電位ムラを小さくするよう離型層２５ｃの表面抵抗（Ｒ４）を小さくすることで、オフセット現象の抑制効果を大きくすることができる。また離型層２５ｃのチャージアップによるオフセット現象を抑制するため、プライマー層２５ｂの抵抗Ｒ３は大きすぎてもいけない。
【００６３】
これらのことから、本実施例における定着フィルム２５は、体積抵抗よりも表面抵抗を小さくしている、すなわち電界Ｅを大きくした状態（Ｒ３を大）で表面の電位ムラを小さくしている（Ｒ４を小）ため、後方トナー飛び散り現象とオフセット現象をともに抑制させることができるのである。
【００６４】
さらに、図８に示したような、帯状の後方トナー飛び散り現象も、離型層２５ｃの表面抵抗（Ｒ４）を低く、かつその下層により抵抗の高いプライマー層２５ｂ（Ｒ３）を設けることで、離型層２５ｃから基層２５ａに向かってリークしにくくなるため、発生を防止することができる。
【００６５】
（３）比較実験１
本実施例として、基層２５ａはＳＵＳの膜厚４５μｍ、プライマー層２５ｂは絶縁性の膜厚４μｍ、離型層２５ｃは中抵抗の膜厚１２μｍで、表面抵抗は１０７Ω、体積抵抗は１０１１Ωｃｍの定着フィルム２５を使用した場合と、従来例として、基層２５ａはＳＵＳの膜厚４５μｍ、プライマー層２５ｂは抵抗１０６Ωの膜厚４μｍ、離型層２５ｃは抵抗１０１１Ωの膜厚１２μｍで、表面抵抗と体積抵抗を特に管理していない定着フィルム２５を使用した場合と、について、基層２５ａへの定着バイアの印加量を振って、後方トナー飛び散り現象とオフセット現象のレベルを比較実験を、プロセススピードが250mm/sec.の画像形成装置を用いて実施したので、その結果を表１に示す。
【００６６】
表中の○はＯＫレベル、△は実用上問題の無いレベル、×はＮＧレベルを示す。なお、後方トナー飛び散り現象は、23℃/60％RHの環境下で24時間以上放置された普通紙に、紙の搬送方向と直交する向きに線を並べたパターンを5枚印字して、後方へのトナーの飛び散り状態（帯状の後方トナー飛び散りも含む）を観察し、オフセット現象は、23℃/60％RHの環境下で24時間以上放置された普通紙に、先端100mmは文字、後端はベタ白とするパターンを10枚印字して、ベタ白部への文字パターンのオフセット状態を観察して評価を行なった。
【００６７】
【表１】
2006091451.tif 000003
この結果から、定着バイアス印加量を増加することにより、従来例１は後方トナー飛び散り現象は良化する一方、帯状の後方トナー飛び散り現象の発生やオフセット現象の悪化が起こったが、本実施例では後方トナー飛び散り現象が良化するとともに帯状の後方トナー飛び散り現象も発生せず、オフセット現象に対するマージンも拡大したことが確認できた。
【００６８】
（４）比較実験２
次に、本実施例である、基層２５ａはＳＵＳの膜厚４５μｍ、プライマー層２５ｂは絶縁性の膜厚４μｍ、離型層２５ｃは中抵抗の膜厚１２μｍの定着フィルム５に対して、絶縁性のプライマー層２５ｂの膜厚のみを変えた（６、７、１０μｍ）場合について、基層２５ａへの定着バイアの印加量を振って、後方トナー飛び散り現象とオフセット現象のレベルを比較実験を、プロセススピードが250mm/sec.の画像形成装置を用いて実施したので、その結果を表２に示す。
【００６９】
表中の○はＯＫレベル、△は実用上問題の無いレベル、×はＮＧレベルを示す。なお、後方トナー飛び散り現象は、23℃/60％RHの環境下で24時間以上放置された普通紙に、紙の搬送方向と直交する向きに線を並べたパターンを5枚印字して、後方へのトナーの飛び散り状態を観察し、オフセット現象は、23℃/60％RHの環境下で24時間以上放置された普通紙に、先端100mmは文字、後端はベタ白とするパターンを10枚印字して、ベタ白部への文字パターンのオフセット状態を観察して評価を行なった。
【００７０】
【表２】
2006091451.tif 000004
この結果から、絶縁性のプライマー層２５ｂの膜厚を厚く、すなわち抵抗を大きくすることにより、後方トナー飛び散り現象の抑制効果は大きくなるが、オフセット現象は悪化することが確認できた。これは、絶縁性のプライマー層２５ｂの膜厚を厚くすることにより、プライマー層２５ｂを介しての電荷の移動がしにくく、転写電界を受けた記録材を繰返し通紙することによって、離型層２５ｃがトナーと逆極性にチャージアップされるため、オフセット現象が悪化してしまうのである。
【００７１】
また定着バイアス印加量の増加によっても、オフセット現象が悪化することが確認できた。これは、バイアス印加量の増加により、離型層２５ｃ表面に誘起される印加バイアスと逆極性の電荷が多くなるとともに、前述のように、離型層２５ｃからの電荷の移動が困難で表面電位が減衰しにくいため、オフセット現象が悪化してしまうのである。
【００７２】
以上のことから、本発明では絶縁性のプライマー層２５ｂの厚さを６μｍ以下とすることにより、オフセット現象と後方トナー飛び散り現象のバランスの取れた良好な画像を得ることができるのである。
【実施例２】
【００７３】
次に実施例２として、記録材Ｐに電流を流すことにより、トナーＴを記録材Ｐに引き付け固定する方式の他例を図６に示す。なお、前述した実施例１と同一機能を有する部分は同一符号を使用し説明を援用する。
【００７４】
○定着ニップ部Ｎ前の給電手段４１からのバイアス印加
定着ニップ部Ｎに突入前の記録材Ｐにおける未定着トナー像Ｔが形成された面の裏面に、バイアス電源４２から、トナーＴと逆極性（ここではプラス極性）のバイアスを印加するために、定着ニップ部Ｎの記録材の搬送方向上流側に給電手段４１を設ける。記録材Ｐにバイアスを印加できれば、記録材との接触の有無は問わないが、給電手段との接触による衝撃により記録材Ｐに形成された未定着トナー像Ｐが乱れる可能性があるため、図６に示した非接触式の帯電針等の給電手段４１の方が好ましい。
【００７５】
この定着ニップ部Ｎ前の給電手段４１からバイアスを印加するため、実施例１で説明した、定着フィルム２５への定着バイアスの印加は必須用件ではなくなる。そのため、本実施例では定着フィルム２５への定着バイアスの印加の有無は問わない。ただし定着バイアスの印加を無くした場合は、図６のように、定着フィルム２５の表面に一部露出している基層と、接地した導電ブラシ等の除電手段４３とを接触させて、定着フィルム２５の基層を電気的に接地させる。
【００７６】
ここで、電気的に接地されている定着フィルム２５の基層と、記録材Ｐと対向する給電手段４１からバイアスとして印加された電圧との間に、所定の電位差が生じるため、記録材Ｐが給電手段４１と対向し、かつ定着ニップ部Ｎと接触している間は、定着フィルム２５の基層と給電手段４１の間で電流経路が形成される。
【００７７】
○等価回路
図７は本実施例の加熱定着装置１１の要部を示した図であり、未定着トナー像Ｔを形成した記録材Ｐが、対向する給電手段４１からバイアスを印加された後、定着ニップ部に突入した時の等価回路の一例である。
【００７８】
記録材Ｐへのバイアス印加は、図６のような、バイアス電源４２から帯電針等の給電手段４１を介して非接触式に行なわれている。Ｒ１は給電手段４１を介して対向する記録材Ｐまでの空間抵抗であり、Ｒ２は記録材Ｐの対向する給電手段からバイアスを印加された箇所から定着ニップ部付近までの抵抗である。定着ニップ部の近傍Ｐｎの領域では、紙などの記録材Ｐが加熱されて水蒸気が発生しているため、Ｐｎ部の電気抵抗は低下して等価回路上、直列につながる他の抵抗に比べて無視できるほど小さくなり、Ｐｎの領域では等電位とみなすことができる。
【００７９】
Ｒ３は定着フィルム２５の離型層２５ｃ、Ｒ４はプライマー層２５ｂの各々の抵抗である。Ｒ５は基層２５ａの定着ニップ部付近から除電手段４３までの抵抗と、基層２５ａと除電手段４３との接触抵抗、そしてアースまでの抵抗であるが、基層２５ａが導体のため基層２５ａの抵抗は無視できる。
【００８０】
以上のような等価回路において、記録材Ｐの裏面にバイアス電源４２から電圧Ｖを印加した場合、抵抗Ｒ１、Ｒ２による電圧降下から、記録材Ｐの定着ニップ部近傍は、印加電圧Ｖより低い電位Ｖｎとなる。そして、記録材Ｐの電位Ｖｎと、離型層２５ｃ、プライマー層２５ｂ、基層２５ａ、除電手段４３を介して接地電位Ｖ０との間に電流ｉが流れるため、基層２５ａと記録材Ｐの等電位部Ｐｎ間に電界Ｅが生じる。この電界により、未定着トナーＴによるトナー像にはトナーＴの電荷量ｑに比例した記録材Ｐに対する拘束力Ｆ＝ｑ・Ｅが働くため、後方トナー飛び散り現象等の画像不良を抑制することが可能となるのである。
【００８１】
○後方トナー飛び散り現象とオフセット現象の抑制
前述のように、後方トナー飛び散り現象の抑制効果を大きくするためには、トナーＴの記録材Ｐに対する拘束力Ｆを大きくすれば良い。拘束力Ｆは電界Ｅに比例するため、離型層２５ｃとプライマー層２５ｂの合成抵抗(Ｒ３＋Ｒ４）を大きくすることにより、後方トナー飛び散り現象の抑制効果を大きくすることができる。
【００８２】
一方オフセット現象を抑制するためには、前述したように、離型層２５ｃの表面全域に渡って電位を均一に制御することが重要である。すなわち表面の電位ムラを小さくするよう離型層２５ｃの表面抵抗（Ｒ３）を小さくすることで、オフセット現象の抑制効果を大きくすることができる。また離型層２５ｃのチャージアップによるオフセット現象を抑制するため、プライマー層２５ｂの抵抗Ｒ４は大きすぎてもいけない。
【００８３】
これらのことから、本実施例における定着フィルム２５は、体積抵抗よりも表面抵抗を小さくしている、すなわち電界Ｅを大きくした状態（Ｒ４を大）で表面の電位ムラを小さくしている（Ｒ３を小）ため、後方トナー飛び散り現象とオフセット現象をともに抑制させることができるのである。
【００８４】
さらに、図８に示したような、帯状の後方トナー飛び散り現象も、離型層２５ｃの表面抵抗（Ｒ３）を低く、かつその下層により抵抗の高いプライマー層２５ｂ（Ｒ４）を設けることで、離型層２５ｃから基層２５ａに向かってリークしにくくなるため、発生を防止することができる。
【００８５】
すなわち、実施例２の構成においても、実施例１と同等の効果を得ることができるのである。
【００８６】
以上のように、記録材Ｐに電流を流してトナーＴを記録材Ｐに引き付け固定させている加熱定着装置ならば、実施例１や２で説明したように、バイアスを印加する手法が異なっていても、本発明の定着フィルムを使用すれば、後方トナー飛び散り現象とオフセット現象に対する画像マージンが拡大し、バランスの取れた良好な画像を得ることができるのである。
【００８７】
（その他）
○フィルム加熱方式の加熱定着装置は、実施例のものは加圧用回転体駆動方式であるが、エンドレスの定着フィルムの内周面に駆動ローラを設け、フィルムにテンションを加えながら駆動する方式の装置であってもよいし、フィルムをロール巻きの有端ウエブ状にし、これを走行駆動させる方式の装置であってもよい。
【００８８】
○本発明において加熱定着装置はフィルム加熱方式に限られるものではなく、熱ローラ方式など、加熱部材と加圧部材とのニップで画像を担持した記録材を挟持搬送させて記録材上の画像を加熱する像加熱装置であればよい。
【００８９】
○ヒータはセラミックヒータに限られるものではない。例えば鉄板等の電磁誘導発熱性部材とすることもできる。ヒータとして鉄板等の電磁誘導発熱性部材を用い、これを定着ニップ部の位置に配設して、これに交番磁束発生手段としての電磁コイルと磁性コアにより発生させた高周波磁界を作用させることで発熱させる装置構成にすることもできる。また移動部材としてのフィルム自体を電磁誘導発熱性部材にして交番磁束発生手段で発熱させる装置構成にすることもできる。
【００９０】
○本発明の加熱定着装置は、未定着画像を記録材上に永久画像として加熱定着させる定着装置ばかりでなく、未定着画像を記録材上に仮定着させる加熱装置、画像を担持した記録材を再加熱してつや等の画像表面性を改質する加熱装置なども包含される。
【００９１】
○画像形成装置の作像方式は電子写真方式に限られず、静電記録方式、磁気記録方式等であってもよいし、また転写方式でも直接方式でもよい。
【図面の簡単な説明】
【００９２】
【図１】本発明の第１実施例における電子写真画像形成装置の断面図である。
【図２】本発明の第１実施例における加熱定着装置の断面図である。
【図３】本発明の第１実施例における定着フィルムの層構成模型図である。
【図４】本発明の第１実施例における定着フィルムの基層露出部の模式図である。
【図５】本発明の第１実施例における定着ニップ部近傍での等価回路図である。
【図６】本発明の第２実施例における加熱定着装置の断面図である。
【図７】本発明の第２実施例における定着ニップ部近傍での等価回路図である。
【図８】帯状に発生する後方トナー飛び散り現象の画像である。
【符号の説明】
【００９３】
１  像担持体（ドラム）
１１  定着装置
２０  ヒータ
２１  サーミスタ
２２  フィルムガイド
２５  定着フィルム
２６  加圧ローラ
３１、４１  給電手段
３２、４２  バイアス電源
３３、４３  除電手段
Ｎ  定着ニップ部
【図１】
2006091451.tif 000005
【図２】
2006091451.tif 000006
【図３】
2006091451.tif 000007
【図４】
2006091451.tif 000008
【図５】
2006091451.tif 000009
【図６】
2006091451.tif 000010
【図７】
2006091451.tif 000011
【図８】
2006091451.tif 000012