(57)【要約】【課題】  加熱部材（加熱ローラ）への無駄な帯電を防止して、次工程においても巻き付きがなく、かつ長時間良好な定着を行い得る定着装置を提供する。【解決手段】  加熱部材３０と加圧ベルト３７からなり、両者のニップ部に転写材を挟持、搬送して未定着トナー像を定着する定着装置において、加圧ベルト３７に電荷を付与する電荷付与手段（電源４０、分割ローラ４１、ブレード７１〜７５、スイッチ８１〜８５）と、加圧ベルト３７への電荷付与範囲を規制する規制手段（分割ローラ４１、ブレード７１〜７５、スイッチ８１〜８５）とを備えた。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱部材と加圧ベルトからなり、両者のニップ部に転写材を挟持、搬送して未定着トナー像を定着する定着装置において、前記加圧ベルトに電荷を付与する電荷付与手段と、前記加圧ベルトへの電荷付与範囲を規制する規制手段と、を備えたことを特徴とする定着装置。
【請求項２】
請求項１記載の定着装置において、前記加圧ベルトへの電荷付与範囲を転写材の幅以下にすることを特徴とする定着装置。
【請求項３】
請求項１記載の定着装置において、前記電荷付与手段は転写材の幅方向に複数に区切られることを特徴とする定着装置。
【請求項４】
請求項３記載の定着装置において、前記電荷付与手段は複数に区切られたローラ形状であることを特徴とする定着装置。
【請求項５】
請求項３記載の定着装置において、前記電荷付与手段は複数に区切られたブラシ形状であることを特徴とする定着装置。
【請求項６】
請求項３記載の定着装置において、前記電荷付与手段は複数に区切られたブレード形状であることを特徴とする定着装置。
【請求項７】
請求項１記載の定着装置を搭載した画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真法を用いる画像形成装置においてトナー像を転写材に定着する定着装置及びその定着装置を搭載した画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、加熱したトナーの粘着力やニップで発生した静電気により、転写材が加熱部材に巻き付き、転写材が通過しない現象を防止するために、加圧部材をベルト状にして帯電し、転写材を吸着して搬送しながら加熱することで、トナーを定着する定着装置が提案されている。
電子写真方式を利用し画像を作成するためには感光体を帯電し、その上を光で露光して潜像を作り、現像によりトナー画像を形成して、転写材上に転写するという工程を経る。例えばカラー画像の場合は、感光体を４つ用意し、その上にそれぞれイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの画像を形成しつつ中間転写体に一次転写し、各色により作成されたカラー画像を転写ローラにより転写材上に転写する。転写材上のトナー像は、定着装置に搬送され、加熱ローラにより転写材とトナーが熱せられて、転写材に画像が定着される。
定着装置では、転写材がトナーの溶融による粘着力や、静電気により加熱部材（加熱ローラ）に巻き付く傾向がある。定着装置で転写材の巻き付きが発生すると、それを取り出すのにも手間がかかり、定着装置は高熱であるためユーザーへの影響も大きい。装置へのダメージも大きく、この巻き付きは高精度に抑えなければならない。
これらを解決するために、転写材上のトナーと接する加熱部材の対向部材をベルト状にして電荷を印加し、そのベルトに転写材を吸着させ、加熱側への転写材の巻き付きを防止する技術が提案されている。
例えば、特許文献１には、以下の技術が開示されている。定着ローラと対向する面に非導電性部材で形成された加圧ベルトが張架され、この加圧ベルトには帯電ローラにより、トナーとは逆電荷を付与される。用紙が加圧ベルトに接すると分極することにより、加圧ベルトへの吸着量が高まる。加圧ベルトに吸着された状態でニップ部を通過するため、トナーの融着による定着ローラへの巻き付きを低減、防止することができる。
また、特許文献２には、以下の技術が開示されている。定着ローラと対向して加圧当接する加圧ベルトの表面にバイアスローラが当接し、バイアス電源から加圧ベルトの表面にバイアスを印加し、記録紙が加圧ベルトに吸着された状態でニップ部を通過させる。記録紙の種類はトナー像の種類によって、バイアス電荷の印加条件を変える。
また、特許文献３には、以下の技術が開示されている。定着部を紙が通る時に搬送ベルトに吸着させてから、紙とベルトを一緒にして通過させる。搬送ベルトへの吸着はコロナ帯電器を利用する。
【特許文献１】特開２００４−１３３３７７公報
【特許文献２】特開２００４−９３７５３公報
【特許文献３】特開２００３−３０７９５２公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
これらの従来技術は転写材の加熱部材への巻き付きを高精度に抑えることができるが、このままであると問題が発生する。即ち、転写材がない場所で帯電した加圧ベルト（加圧部材）と加熱部材とが直接接していると、そのニップ部近辺で帯電した加圧ベルトから加熱部材への放電や、電荷移動が起こり、加圧ベルト上に傷を付け、余分な電荷を溜め、加圧ベルトにダメージを与える。それによって、加熱部材の表面へトナーがオフセットしたり、加熱部材表面の離型部材が剥がれるなどの不具合が起こる。
本発明は、上記従来技術の不具合を解消し、加熱部材（加熱ローラ）への無駄な帯電を防止して、次工程においても巻き付きがなく、かつ長時間良好な定着を行い得る定着装置及び画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、加熱部材と加圧ベルトからなり、両者のニップ部に転写材を挟持、搬送して未定着トナー像を定着する定着装置において、加圧ベルトに電荷を付与する電荷付与手段と、加圧ベルトへの電荷付与範囲を規制する規制手段とを備えた定着装置を最も主要な特徴とする。
請求項２記載の発明は、請求項１記載の定着装置において、加圧ベルトへの電荷付与範囲を転写材の幅以下にする定着装置を主要な特徴とする。
請求項３記載の発明は、請求項１記載の定着装置において、電荷付与手段は転写材の幅方向に複数に区切られる定着装置を主要な特徴とする。
請求項４記載の発明は、請求項３記載の定着装置において、電荷付与手段は複数に区切られたローラ形状である定着装置を主要な特徴とする。
請求項５記載の発明は、請求項３記載の定着装置において、電荷付与手段は複数に区切られたブラシ形状である定着装置を主要な特徴とする。
請求項６記載の発明は、請求項３記載の定着装置において、電荷付与手段は複数に区切られたブレード形状である定着装置を主要な特徴とする。
請求項７記載の発明は、請求項１記載の定着装置を搭載した画像形成装置を最も主要な特徴とする。
【発明の効果】
【０００５】
本発明の定着装置は、加熱部材と加圧ベルトからなり、両者のニップ部に転写材を挟持、搬送して未定着トナー像を定着する定着装置において、加圧ベルトに電荷を付与する電荷付与手段と、加圧ベルトへの電荷付与範囲を規制する規制手段とを備えたことにより、所期の目的を達成する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下、本発明の実施形態を図面に従って説明する。
図１は本発明の実施形態に係る画像形成装置の構成図である。その構成を動作と併せて説明する。
感光体３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ上に、それぞれ帯電装置４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄにより負の電荷を付与して帯電する。露光装置（レーザ発光装置）５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄから、トナーの原色である、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｂ）のそれぞれの画像情報に応じたレーザ光を、回転多面鏡（ポリゴンミラー）６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄのそれぞれの光学系を通して感光体の表面に照射する。
感光体は、その光の強度に応じて帯電された電位が変化し、レーザ光の照射量に応じた電位分布が書き込まれる。書き込まれた静電潜像は、現像器７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄにより、順に本実施形態ではイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｂ）の順にトナーで現像される。
一方感光体３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄの下方には、中間転写体としてローラ２１、２２、２３に張架された転写ベルト２が配置されている。中間転写ベルト２は矢印方向に回転される。中間転写ベルト２の裏側にはロ−ラ９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄが接触し、それぞれ接続された電源５１ａ、５１ｂ、５１ｃ、５１ｄによって１次バイアスが印加される。それによって中間転写ベルト２上には、複数色のトナー像が転写される。
転写された、カラーのトナー像はローラ２１上を通り、２次転写部の転写ローラ２３方面に送られる。同じに設定されたタイミングでカセットＰ内の転写材が転写ローラ１４方面に給紙ローラ１６により給紙される。転写材は中継ローラ１３を通り、搬送ローラ１２（レジストローラ）のところで画像の書き込みに合わせたタイミングを計り、転写ローラ１４に向けて送られる。転写ローラ１４には、電源２５により電荷が供給され、中間転写ベルト２上のトナー像を給紙された転写材に一括して転写する。
本実施形態はマイナス帯電トナーを使用した反転現像方式を採用している。感光体３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄに、ドラム型の円筒に負帯電性のＯＰＣを塗布したドラムを用い、帯電には帯電ローラを用いている。現像器７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄは、キャリアとトナーを攪拌して帯電させる２成分現像方式を用いている。トナーはマイナス極性に帯電され、レーザビームで露光された潜像部分に画像を形成する。
中間転写ベルト２は、基層、表層の２層構造からなり、全体の厚み１５０μｍにて形成されている。表層は厚みが１０μｍ前後の体積抵抗率が１×１０12Ω・ｃｍの離型性のよいフッ素樹脂のＰＴＥＦを分散した樹脂層で形成され、基層は体積抵抗が望ましくは１×１０7Ω・ｃｍ〜１×１０9Ω・ｃｍのＮＢＲとＥＰＤＭゴムで形成されている。
この中間転写ベルト２の基層の体積抵抗値は、少なくとも１０6〜１０11Ω・ｃｍの範囲にあり、そのことにより、４つのドラムでの画像形成を確実に転写し、かつ転写材への画像形成を異常画像のないように行うことができる。
また２次転写ローラ１４は直径１０ｍｍの芯金と体積抵抗率１×１０8Ω・ｃｍの導電性のゴム層、例えばクロロプレンゴム、ウレタンゴム、またはエラストマの樹脂などにより形成され、芯金部は給電バネを介して高圧電源２５に接続されている。また２次転写ローラ１４の対向ローラであるローラ２３は接地されている。
２次転写ローラ１４は中間転写ベルト２にばねにより圧力を付与され、さらにモータからギアを介して駆動力を伝達されることにより回転している。送り出された転写材は、上述のようにトナー像が転写され、本発明の定着装置に送られ、トナーが定着される。
【０００７】
図２は本発明の第１実施形態に係る定着装置の構成図である。基材３２と離型層３１により構成された加熱ローラ３０と、加熱ローラ３０に下から押し当てる加圧ベルト３７を有する。加圧ベルト３７は、入り口側ローラ３５、出口側ローラ３６により張架される。入り口側ローラ３５は加圧バネ３８により加熱ローラ３０方向に加圧され、出口側ローラ３６は図示していない駆動モータと連結しこのモータの回転により駆動される。駆動モータは加熱ローラ３０の駆動も受け持つ。
加熱ローラ３０はパイプ状芯金である基材３２の周面に耐熱性を有しかつ離型性のよい樹脂層例えばＰＦＡ、ＰＴＴＦＥなどのフッ素樹脂を塗布した離型層３１により構成する。さらに基材３２内にはヒータ３４を備える。最外層の周面にはサーミスタ３３を接触して定着の温度を検知し、ヒータ３４のＯＮ、ＯＦＦ制御して一定温度に制御する。
一方、図３に示すように、加圧ベルト３７は、基材３７ｂとして１０10Ω・ｃｍ以下の抵抗値を持つ、ポリイミド（ＰＩ）、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）などの耐熱性樹脂などを厚み５００μｍから５ｍｍ前後のシート状にした基材３７ｂと、その表面の絶縁体３７ａからなる。
絶縁体３７ａを用いるのは、表面をローラ等で帯電したときに電荷を加圧ベルト３７上に保持させ転写材を吸着させる力を維持させるためである。実際には表面をＪＩＳ  Ｃ２１４１に準拠した抵抗測定で測定した時に１×１０12Ω／□以上のテフロン（登録商標）系材料、フッ素樹脂などを１０μｍ〜１００μｍの厚さ程度に形成したものなどを使用する。
【０００８】
図４は分割ローラの電圧印加配線図である。定着装置外側で紙の入り口側の転写側には、図４に示したように複数に分割された分割ローラ４１が接してある。この分割ローラ４１は、芯金６１が絶縁体であり、分割されたそれぞれの間にも絶縁体が挟持されている。分割ローラ４１の加圧ベルト３７に接している部分は、体積抵抗率１０7Ω・ｃｍ〜１０10Ω・ｃｍの範囲でカーボンを配合したゴムや、樹脂などで形成される。
この分割ローラ４１はそれぞれに、印加ブレード７１−１、７１−２の対、７２−１、７２−２の対、７３−１、７３−２の対、７４−１、７４−２の対、７５が接しており、それに接続された電源４０でそれぞれに独立に電圧を印加できるように、この電源４０がスイッチ８１〜８５で制御される。
画像形成装置において、転写工程まで終えた未定着トナーで画像が形成されている転写材の幅は、プリンタからの紙の指定、コピーボタンからの選択、または原稿の大きさ、等により選択される。その転写材の選択と同時に電源４０において、分割ローラ４１への電圧印加幅をスイッチで選択し、加圧ベルト３７上における電圧印加幅が決定される。
送られてきた転写材は、加圧ベルト３７上に印加された電荷により吸着され、加熱ローラ３０との間に挟持されてその上のトナーは溶融し転写材に転写される。転写材はその後排出される。図５は本発明の画像形成装置における画像形成動作を示すフローチャートである。Ｓ１〜Ｓ６のステップにおいて、上記動作が実行される。即ち、コピーが開始されると（Ｓ１）、原稿サイズ、ユーザボタン、プリンタにより紙サイズが選択され（Ｓ２）、定着印加ベルトの電圧印加幅制御が行われ（Ｓ３）、それに基づいて印加され（Ｓ４）、加熱定着（Ｓ５）されて排紙される（Ｓ６）。
例えば、Ａ４サイズの横（Ｔ）の転写紙に画像が形成され、送られてきた場合、スイッチ８３、８４、８５が接続され、印加ブレード７３−１、７３−２の対、７４−１、７４−２の対、７５に電圧が印加される。印加される電圧は、ＤＣ成分として−２００Ｖの電圧にＡＣ成分にＶｐ−ｐ（ピーク電圧）として、２０００Ｖ、４０Ｈｚの矩形波を印加する。装置のスピードが２００ｍｍ／ｓｅｃの場合、加圧ベルト３７上にはピッチ５ｍｍの不均一な電界が形成される。
【０００９】
図６に示すように、転写材が送られてくるタイミングに合わせて、加圧ベルト３７上が帯電されるように電圧を印加し、転写材が加圧ベルト上にない時点で、電源はＯＦＦされる。
転写材が存在するところでの加圧ベルト３７は不均一電界で帯電されているため、転写材は加圧ベルト３７に吸着し、加熱ローラ３０に巻き付くことなくトナーが定着され排紙される。転写材上のトナーは加熱ローラ３０に熱せられて、画像が定着し定着ニップを出る。出口側ローラ３６の所で、加圧ベルト３７と転写材は分離される。
このような動作により、転写材が存在せず、加熱ローラ３０と加圧ベルト３７が直接接しているところは加圧ベルト３７が帯電していないため、直接加圧ベルト３７の帯電が加熱ローラ３０に影響せず、放電により加熱ローラ３０に傷を作ったりせずに長時間良好な状態で定着装置を使用することができる。
図７は本発明の第２実施形態に係る定着装置の構成図、図８は分割ブラシの電圧印加配線図である同じ構成要素には同じ参照番号を付して説明する。図１、図４に示す分割ローラ４１に替えて、図８に示したようなブラシが複数絶縁体によりさえぎられて並んでいる分割ブラシ４２を使用して、第１実施形態のように動作させる。
分割ブラシ４２は体積抵抗率１０7~10Ω・ｃｍの範囲でカーボン、イオン導電性物質を配合した繊維などを撚り、導電性の基材に植え付けたものを絶縁体６２でさえぎりおのおの独立に電源４０により電圧印加できるように並べて加圧ベルト３７に接しておく。動作は第１実施形態と同じである。
【００１０】
図９は本発明の第３実施形態に係る定着装置の構成図、図１０は分割ブレードの電圧印加配線図である。同じ構成要素には同じ参照番号を付して説明する。図１、図４に示す分割ローラ４１に替えて、図１０に示したように複数絶縁体によりさえぎられて並んでいるもの分割ブレトー４３を使用して、実施例１のように動作させる。ブレードはゴムにカーボン、またはイオン導電性の物質を配合し、体積抵抗率を１０7Ω・ｃｍ〜１０10Ω・ｃｍ程度のものでもの生成する。
図１１は本発明の第４実施形態に係る定着装置の構成図である。同じ構成要素には同じ参照番号を付して説明する。加熱ローラ３０に代えて加熱ベルト３９を使用している。この加熱ベルト３９は、ローラ５０、５１に張架されローラ５１内の加熱ヒータ３４により熱せられ、加圧ベルト３７と接した所で、転写材を挟持し転写材上のトナーを定着させる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態に係る画像形成装置の構成図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る定着装置の構成図である。
【図３】加圧ベルトの構成図である。
【図４】分割ローラの電圧印加配線図である。
【図５】本発明の画像形成装置における画像形成動作を示すフローチャートである。
【図６】加圧ベルトへの電圧印加タイミング図である。
【図７】本発明の第２実施形態に係る定着装置の構成図である。
【図８】分割ブラシの電圧印加配線図である。
【図９】本発明の第３実施形態に係る定着装置の構成図である。
【図１０】分割ブレードの電圧印加配線図である。
【図１１】本発明の第４実施形態に係る定着装置の構成図である。
【符号の説明】
【００１２】
３０  加熱ローラ（加熱部材）
３７  加圧ベルト
４０  電源（電荷付与手段構成要素）
４１  分割ローラ（電荷付与手段構成要素、規制手段構成要素）
７１〜７５  ブレード（電荷付与手段構成要素、規制手段構成要素）
８１〜８５  スイッチ（電荷付与手段構成要素、規制手段構成要素）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
2006154672.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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