(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転体と、前記回転体と接触してニップ部を形成する固定の加圧部材と、を備え、前記加圧部材は、前記加圧部材と接触して前記ニップ部を構成するニップ領域と、記録材搬送方向において前記ニップ領域よりも上流側の領域である第１の領域と、記録材搬送方向において前記ニップ領域よりも下流側の領域である第２の領域と、を有する表層を有し、前記ニップ部で未定着トナー像が形成された記録材を搬送しながら前記回転体の熱で記録材を加熱して前記未定着トナー像を記録材に定着する定着装置において、
前記表層は樹脂で形成され、前記第１の領域は第２の領域よりも電気抵抗値が低いことを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記第１の領域は導電性を有し、前記第２の領域は絶縁性を有することを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機やＬＢＰ等、電子写真方式・静電記録方式等の作像プロセスを採用した画像形成装置に使用される定着装置に関する。
【０００２】
【背景技術】
【０００３】
従来、電子写真方式、静電記録方式等を採用する画像形成装置における定着装置としては、熱ローラ方式、フィルム定着方式といった方法が用いられている。
【０００４】
また低コスト、省スペースを実現するための定着方式として、従来の定着方式で用いられていた加圧ローラに替えて、加圧のための固定摺動部材として加圧パッドを搭載した定着方式（パッド定着方式）も提案されている。
【０００５】
パッド定着方式を用いた定着装置は、熱ローラ方式等、他の定着方式にくらべ、定着ローラ内部に加熱源等を配置する必要がなく、その分加熱部材の外径を小さくして、低熱容量化が可能である。また、加圧パッドの構成が簡単であることから、装置全体の構成を簡略化できて、小型化、低コスト化が可能である。そのため、パッド定着方式は、ウォームアップ時間の短縮と省エネルギー化に適した定着方式であるといえる。
パッド定着方式を採用した定着装置構成の例は、特許文献１に挙げられている。特許文献１においては、加圧パッドを樹脂等の断熱材料で一体成型することにより、長期間の装置使用による摩耗が生じた場合においても、定着装置の記録材搬送力が失われ難い構成としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−２０７８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に開示するような断熱材料、とくに樹脂材料を用いて加圧パッドを形成した場合、定着装置のニップ部に記録材が噛み込まず、記録材がニップ部の手前で停止してしまう「噛み込み不良」と呼ばれる現象が発生しやすくなる。これについては、本発明者らの検討により、この「噛み込み不良」の原因の一つとして、加圧パッド表面の帯電による記録材の静電吸着力が関係することが分かった。
【０００８】
加圧パッドの樹脂と、回転加熱体である定着ローラの表面との摩擦により、加圧パッド表面が帯電することにより、記録材を静電吸着する力が生じ、この静電吸着力と、加圧パッドと記録材の摩擦力の合計が、定着装置への記録材押し込み力を上回る。このことにより、噛み込み不良が発生する。特に、転写部から定着装置の間の距離が大きく、記録材が定着部突入前に変形しやすい場合や、転写の圧力が低く、転写部の搬送力が弱い場合に、噛み込み不良が発生しやすい。
【０００９】
定着装置の使用初期状態においては、加圧パッドの帯電は顕著ではないため、噛み込み不良は発生しない。しかし、定着装置を連続して使用することにより、加圧パッドの帯電電位が上昇し、静電吸着力が上がることで、噛み込み不良の発生率が増加することが判明した。
【００１０】
噛み込み不良を改善するためには、加圧パッドを金属メッキしたり、加圧パッドの加熱体と接触する部分に金属を用いて導電化する等の対策が考えられる。しかし、加圧パッドと加熱体の接触部分に金属材料を用いた場合、加熱体表面の摩耗が促進され、搬送力が失われることによって、記録材の搬送不良が生じやすくなる、という問題があった。また、これら金属材料は離型性が不十分であるため、記録材の通紙を繰り返すことで加圧パッドの定着ニップ下流側の通紙面にトナーや紙粉等が付着して、記録材を汚してしまうことがあった。
【００１１】
本発明の目的は、噛み込み不良が発生し難く、記録材の搬送性も確保し、記録材の汚れの少ない定着装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するために、本発明に係る定着装置は、回転体と、前記回転体と接触してニップ部を形成する固定の加圧部材と、を備え、前記加圧部材は、前記加圧部材と接触して前記ニップ部を構成するニップ領域と、記録材搬送方向において前記ニップ領域よりも上流側の領域である第１の領域と、記録材搬送方向において前記ニップ領域よりも下流側の領域である第２の領域と、を有する表層を有し、前記ニップ部で未定着トナー像が形成された記録材を搬送しながら前記回転体の熱で記録材を加熱して前記未定着トナー像を記録材に定着する定着装置において、前記表層は樹脂で形成され、前記第１の領域は第２の領域よりも電気抵抗値が低いことを特徴とする。
【００１３】
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、固定加圧部材の帯電を防止し、噛み込み不良が発生するのを防止すると共に、金属材料を使用した際に生じる搬送不良や記録材の汚れも防止することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】第１の参考例における定着装置の断面を表す図である。
【図２】定着パッド抵抗測定方法を説明するための図である。
【図３】定着パッド電位と付着力の関係を示すグラフである。
【図４】画像加熱装置たる定着装置を搭載した画像形成装置の概略断面図である。
【図５】転写部に関し、転写不良画像が発生するメカニズムを説明する図である。
【図６】転写部の等価回路を示す図である。
【図７】本発明の実施形態における定着パッドの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、この発明の参考例、実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下の参考例、実施形態の全図においては、同一又は対応する部分には同一の符号を付す。
【００１７】
《第１の参考例》
（画像形成装置）
本発明に係る定着装置を搭載する画像形成装置の一例の全体構成図を図４に示す。この画像形成装置は電子写真方式を用いたレーザービームプリンタである。
【００１８】
本参考例に示すプリンタ１０１は、プリンタ１０１の筐体を構成するプリンタ本体（画像形成装置本体）１０１ａの外部に設けられたホストコンピュータ等の画像情報提供装置（図示せず）から画像情報を入力する。そしてプリンタ１０１は、入力した画像情報に応じた画像をシート状の記録材（記録媒体）Ｐに形成して記録するという一連の画像形成プロセスを公知の電子写真方式に則り行う。
【００１９】
プリンタ１０１は、像担持体としてのドラム型の電子写真感光体１０２と、一次帯電機構１０８と、現像装置１０３と、を保持するプロセスカートリッジ１０４を備えている。また、画像情報提供装置から入力した画像情報に応じた露光処理工程により感光体１０２の外周面に画像情報に応じた静電潜像を形成するレーザスキャナユニット１０５を備えている。また、記録材Ｐに画像を転写する処理を施すロール状の回転自在な転写体１０６と、画像転写処理済みの記録材Ｐに加熱及び加圧により定着処理を施す加熱定着装置としての定着装置１０７を備えている。
【００２０】
次に、プリンタ１０１における一連の画像形成プロセスに関して説明する。プリンタ１０１がプリント信号を受信すると感光体１０２の回転駆動が開始される。感光体１０２は矢印Ｋ１の時計方向に規定の周速度にて回転駆動される。これと共に規定のバイアスが印加されている一次帯電機構１０８により感光体１０２の表面が規定の電位分布に帯電せしめられる。本参考例ではレーザー露光部を反転現像する、いわゆる反転現像方式を用い帯電電位は負極性とする。
【００２１】
次に、画像情報提供装置からの画像情報に応じて感光体１０２の表面の帯電処理済みの部位がスキャナユニット１０５により走査及び露光される。露光された領域では表面の電位が打ち消され、表面の電位は周囲よりも相対的に正極側になり画像情報に応じた静電潜像が感光体１０２の表面に形成される。現像装置１０３にて現像剤を負極性に帯電させる。負極性に帯電した現像剤は、周囲より相対的に正極側の電位である露光領域に現像されて、感光体１０２の表面に現像剤画像として可視像化される。
【００２２】
一方、所定のタイミングにて駆動された給送ローラ１１２により給送カセット１１１から記録材Ｐが一枚分離給送される。給送カセット１１１には複数枚の記録材Ｐが積載収容されている。給送カセット１１１はプリンタ本体１０１ａに取り外し可能に装着されている。給送カセット１１１から給送された記録材Ｐはレジストローラ対１１３により所定の制御タイミングにて感光体１０２と転写体１０６との間に形成された転写ニップ部へと給送され、転写ニップ部を挟持搬送されていく。この挟持搬送過程において感光体１０２側のトナー画像が転写体１０６により記録材Ｐ側に順次に転写される。
【００２３】
そして、転写処理済みの記録材Ｐは、定着装置１０７によりトナー画像の加熱定着処理が施されたのち、プリンタ本体１０１ａにて回転自在に支持された定着排出部１１４を経由してプリンタ排出部１１５により機外へと排出される。排出された記録材Ｐは、プリンタ本体１０１ａの上面に取り付けられたトレイ１１６上に積載される。以上により、一連の画像形成プロセスが終了することとなる。
【００２４】
（プロセスカートリッジ）
図４でカバー１０９の開閉により、プロセスカートリッジ１０４のプリンタ本体１０１ａからの離脱、プリンタ本体１０１ａへの挿入が行われる。
【００２５】
（定着装置）
本発明の参考例としての画像加熱装置たる定着装置１０７の構成を、図１を用いて説明する。定着装置１０７は、一般的な電子写真方式の画像形成方法により形成されたトナー像を加熱定着するためのものである。即ち、図面上右側より、トナー像を担持した記録材Ｐが、不図示の搬送手段により搬送され、定着装置１０７を通過することにより、トナー像が加熱定着される。１は、記録材を搬送・加熱する加熱体としての定着ローラである。２は定着ローラをその外部から加熱する加熱手段としてのヒータである。３はヒータ２の保持部材としてのヒーターホルダである。５は加熱回転体に対向配置される固定加圧部材としての定着パッドである。
【００２６】
定着ローラ１は、芯金１１の周囲に熱伝導率の低い断熱弾性層１２を有し、その断熱弾性層１２の周囲に少なくとも１層の熱伝導層１３を有する。芯金１１の材料としては、アルミ、鉄、ＳＵＳ（ステンレス）、ＳＵＭ（快削鋼）材料等が用いられる。
【００２７】
断熱弾性層１２は、例えばシリコーンゴム等に、マイクロバルーンなどの中空フィラーなどを配合したバルーンゴム層が用いられる。または、シリコーンゴムを水発泡させたスポンジゴム層や、熱伝導性の低いソリッドゴム等が用いられる。
【００２８】
熱伝導層１３は、たとえばシリコーンゴムやフッ素ゴムに高熱伝導フィラーを配合した高熱伝導弾性層などが用いられる。それにより高い熱伝導率と、記録材を搬送するのに必要な摩擦力を得ることができる。本参考例においては、直径６ｍｍ（φ６）の芯金に、マイクロバルーンを配合したバルーンゴム層を３ｍｍの厚みで形成し、その上に、熱伝導フィラーとしてのアルミナ粒子を分散した熱伝導性の高いシリコーンゴムを１５０μｍの厚みで被覆している。
【００２９】
ヒータ２は、長手方向（記録材搬送方向と垂直な方向）に細長いヒータ基板２１を有する。基盤２１としては、アルミナや窒化アルミ等の絶縁性セラミックス基板や、ポリイミド、ＰＰＳ、液晶ポリマー等の耐熱性樹脂基板等が用いられる。基板２１の一面には、長手方向に沿って、Ａｇ／Ｐｄ（銀パラジウム）、ＲｕＯ２、Ｔａ２Ｎ等の通電発熱抵抗層２２がスクリーン印刷等により線状もしくは細帯状に塗工・形成されている。抵抗発熱体層２２の保護、及び絶縁の確保を目的として、たとえばガラス、ポリイミド樹脂などからなる絶縁保護層２３を、抵抗層２２を覆うように基板２１の一面に設ける。
【００３０】
さらに、定着ローラ１の外周面（表面）との摺動性を高め、かつ記録材上の未定着トナーなどの付着を防ぐことを目的とした、フッ素樹脂などの摺動性、離型性が良好な材料からなる摺動層（不図示）を、保護層２３を覆うように基板２１の一面に設けても良い。
【００３１】
本参考例におけるヒータ２は、基板２１材料としてアルミナを採用し、Ａｇ／Ｐｄの通電発熱抵抗層２２を設け、ガラスコートによる絶縁保護層２３を設けたものを用いている。上記ヒータ２は保護層２３を定着ローラ１表面と対向させるように基板２１がヒーターホルダ３に保持されている。ヒーターホルダ３は、液晶ポリマー、ＰＰＳ、ＰＥＥＫ等の耐熱性樹脂により形成され、長手方向の両端部が装置フレームに保持された定着ステー４と係合する。
【００３２】
そして、加圧手段としての加圧バネ（不図示）が、定着ステー４の長手両端部を加圧することによって、ヒーターホルダ３は定着ローラ１側に加圧される。定着ステー４は長手方向の両端に受けた加圧力をヒーターホルダ３の長手方向に対して均一に伝えるため、鉄、ステンレス、ＳＵＭ、ジンコート鋼板等の剛性のある材料を使用し、横断面形状をコの字型等にすることで剛性を高めている。
【００３３】
これにより、ヒーターホルダ３のたわみを抑えた状態で、ヒータ２の保護層２３の表面が定着ローラ１表面に接触し、定着ローラ１とヒータ２の間に所定の均一な幅の加熱ニップが形成される。本参考例において、ヒーターホルダ３材質として液晶ポリマーを用い、定着ステー４材質としては、ジンコート鋼板を用いている。
【００３４】
固定加圧部材としての定着パッド５は、長手方向に細長い基材５１と、その基材５１の表面に形成された摺動層５２とから形成される。基材５１の材料としては、摺動層５２の形成や配置に適した材料であれば特に制限はないものの、定着ローラ１に圧接し、均一な定着ニップ部を形成するためには、ある程度の剛性があることが望ましい。また、後述する摺動層５２を塗布・焼成する場合、焼成時の高温に耐える必要がある。そのため、基材５１の材料としては、鉄、ステンレス、ＳＵＭ、ジンコート鋼板等の金属材料を用いることが好ましい。
【００３５】
本参考例においては、定着パッド５の基材５１として、ジンコート鋼板の板金を図１に示す形状に曲げたものを用いている。また、定着パッド５は、加圧バネにより、総圧５ｋｇ重の力で荷重されている。
【００３６】
摺動層５２の材料としては、記録材Ｐとの摺擦によって記録材Ｐの搬送を妨げないような低摩擦性と、記録材Ｐから定着ローラ１へ転移したトナー等が付着しないような離型性とを有していることが好ましい。これより、ＰＴＦＥ、ＦＥＰ、ＰＦＡ等のフッ素樹脂、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）やＰＡＩ（ポリアミドイミド）、ＰＩ（ポリイミド）樹脂等が好ましい。摺動層５２の形成方法としては、基材へのスプレーコート、ディッピング等によるコーティングまたは、数μｍ〜数百μｍの薄い樹脂シートを形成し、基材へ固定する等の方法が用いられる。さらに、摺動層５２には導電性が付与されており、摺動層５２と定着ローラ１の回転、摩擦による摺動層５２の帯電が防止される構成になっている。
【００３７】
（導電性の付与）
摺動層５２への導電性の付与は、樹脂材料に導電性物質（例えばカーボン）を公知の製法で分散させることにより達成される。導電性付与剤を樹脂材料に分散させる方法としては、樹脂材料の性状に適する公知の分散方法が用いられる。例えば、ミキシングロール、加圧式ニーダ、押出機、三本ロール、ホモジナイザー、ボールミル、ピースミル等が用いられる。その他の添加剤として、可塑剤、着色剤、帯電防止剤、老化防止剤、酸化防止剤、補強性フィラー、反応助剤、反応抑制剤等の各種添加剤を必要に応じ、導電性樹脂組成物中に添加してもよい。
【００３８】
この際に使用される導電性付与粒子としては、例えば以下のようなものが挙げられる。アルミニウム、銅、ニッケル、銀の如き金属粉体の微粉末、酸化アンチモン、酸化インジウム、酸化スズ、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化モリブデン、チタン酸カリウムの如き導電性金属酸化物である。あるいは、各種カーボンファイバー、ファーネスブラック、ランプブラック、サーマルブラック、アセチレンブラック、チャネルブラックの如きカーボンブラック、更には金属繊維である。
【００３９】
カーボンブラック、とりわけ導電性のアモルファスカーボンは好適に用いられる。特に電気伝導性に優れ、高分子材料に充填して導電性を付与し、その添加量をコントロールするだけで、ある程度任意の導電度を得ることができるためである。また、塗料にした場合のチキソ性効果により分散安定性・塗工安定性も良好となりうる。
【００４０】
また、本参考例においてカーボンブラックの添加量は、カーボンブラックの粒径によっても異なるが、結着樹脂１００質量部に対して１質量部以上、１００質量部以下の範囲とすることが好ましい。この範囲内では、樹脂被覆層の抵抗値を所望のレベルに下げることができる。また、樹脂被覆層の強度（耐摩耗性）の低下も抑えることができる。
【００４１】
本参考例においては、ＰＦＡ（ポリテトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体）樹脂に、カーボンを分散したものをスプレーコート・焼成することにより、５０μｍの均一な厚みの摺動層５２を得た。
【００４２】
図２に、定着パッド５の抵抗測定方法を示す。図２に示すように、定着パッド摺動層の表面に、定着パッド抵抗測定用ローラ６を静止状態で当接させ、電流計７を介して、電源９より測定用ローラ６に、１００Ｖ〜１０００Ｖの電圧を印加する。このとき電流計に流れる電流値をモニタすることにより、定着パッド５の抵抗値を求めることができる。測定用ローラ６は、本参考例の定着ローラ１にアルミホイルを巻いて作成した。このとき、定着パッド５の抵抗値をＲとすると、電流値をＩ、電圧をＶとすると、
Ｒ（Ω）＝Ｖ／Ｉ
となる。本参考例の定着パッド５においては、１０００Ｖ印加時の電流値が約１００μＡであった。このことから、定着パッド５の抵抗値は、約１０ＭΩであることがわかる。定着パッド５は、不図示の加圧バネにより、定着ローラ１に対して総圧５ｋｇ重の力で加圧され、定着ローラ１との間に略均一な定着ニップＮを形成する。また、本参考例において、定着パッド５は、ＧＮＤ接続されている。
【００４３】
画像形成装置の画像形成動作が開始するとともに、定着ローラ１が回転を開始し、それと同時に、ヒータ２に、不図示の制御回路を通じて制御された電力が投入され、ヒータ２が昇温する。ヒータ２による加熱により、定着ローラ１が定着動作に十分な温度に達した後、トナー像を担持した記録材が定着ニップ部に突入し、定着ローラ１より熱を与えられ、さらに定着パッド５により加圧されることによって、トナー像は記録材上に定着される。
【００４４】
本参考例の定着装置を、電子写真方式の画像形成装置たる、レーザービームプリンタ（商品名：ＬｓｅｒＪｅｔ Ｐ１００６、ヒューレット・パッカード社製）にセットし、プロセススピード１０７ｍｍ／ｓｅｃで駆動した。記録材として、ゼロックス社製品のＢｕｓｉｎｅｓｓ４２００紙（商品名：秤量７５ｇ／ｍ＾２）を１分あたり１７枚通紙することにより、噛み込み性試験を行った。結果、画像形成装置の給紙能力いっぱい（１５０枚）の連続通紙を行っても、噛み込み不良は発生しなかった。また、１５０枚通紙後の定着パッド５の表面電位を測定したところ、１ｋＶ未満であり、ほとんど帯電していなかった。
【００４５】
（比較例１）
比較のため、摺動層５２を絶縁材料とした定着パッド５も作成した。この定着パッド５は、第１の参考例の定着パッド５の摺動層５２が、カーボンを分散した導電性のＰＦＡ樹脂を用いているのに対し、カーボンを分散しないタイプの絶縁性ＰＦＡ樹脂を使用しているところが異なる。
【００４６】
本比較例の定着装置を、第１の参考例と同様のレーザービームプリンタにセットし、第１の参考例と同様の通紙試験を行ったところ、最初の数枚は正常に定着したものの、それ以降定着ニップ入り口で用紙が停止する、噛み込み不良が頻発した。このとき定着パッド５の表面電位を測定したところ、４ｋＶを超えていた。
【００４７】
図３に、定着パッド５の帯電電位による、記録材の定着パッド５への付着力の変化を示す。第１の参考例の定着パッド５に、高圧電源により強制的に電圧を印加することによって、任意の電位における記録材Ｐの付着力を測定した。測定に際しては、定着パッド５を所望の電位にした状態で、第１の参考例および比較例１で通紙したものと同様の用紙を定着パッド５単品に乗せ、静かに引っ張り、用紙が動き出す時の力を測定した。図３によれば、定着パッド５の帯電電位が上がるほど、記録材Ｐの定着パッド５に対する付着力も増加することがわかる。
【００４８】
さらに、第１の参考例および比較例１で用いたのと同様の用紙が、一端を固定してもう一端から押し込んだ時に、用紙が変形し撓む時の力を測定した（以下、この力を「座屈力」と呼ぶ）ところ、１１８ｇｆであった。このことから、図３に示した付着力が１１８ｇｆを超える時、すなわち定着パッド５が約３８００Ｖ以上に帯電した場合に、付着力が座屈力を上回り、噛み込み不良が発生することとなる。
【００４９】
本参考例および比較例において使用した、秤量７５ｇ／ｍ＾２のゼロックス社製品であるＢｕｓｉｎｅｓｓ４２００紙の他に、秤量６０ｇ〜９０ｇ程度の一般的普通紙数種について、同様に付着力と座屈力の測定を行った。その結果、座屈力は８５ｇｆ〜１５０ｇｆ程度まで変動する一方、付着力については、用紙による差はほとんど見られなかった。このことから、定着パット５の帯電量を２０００Ｖ未満に抑制することが、実用上好ましいことがわかる。
【００５０】
本参考例によれば、固定加圧部材の帯電を防止し、噛み込み不良が発生するのを防止すると同時に、金属材料を使用した際に生じる搬送不良や記録材の汚れも防止することが可能となる。
【００５１】
《第２乃至第４の参考例および比較例２》
本参考例および比較例においては、カーボンを分散する量を調整して抵抗値を変化させた。即ち、定着パッド５の抵抗値上限を求めるため、定着パッド５の摺動層５２の材料として、第１の参考例と同様のＰＦＡ樹脂に導電材としてのカーボンを分散する量を調整して抵抗値を変化させた。第１の参考例に示した抵抗測定方法による抵抗値が、１０＾８Ω（第２の参考例）、１０＾１０Ω（第３の参考例）、１０＾１２Ω（第４の参考例）、１０＾１４Ω（比較例２）となるよう、四種類の定着パッドを作成した。これらの定着パッドを、第１の参考例と同様の定着装置に装着し、定着装置を第１の参考例と同様の画像形成装置にセットした。
【００５２】
第１の参考例と同様の方法で記録材を１５０枚通紙し、その後の定着パッド表面電位および噛み込み不良の発生率を比較したところ、表１のような結果となった。ただし、抵抗値１０＾１４Ωの定着パッドに関しては、５０枚目以降噛み込み不良が多発したため、５０枚目時点での表面電位の値を掲載している。
【００５３】
【表１】
0005744449.tif 000002
以上の結果から、定着パッド５の抵抗値としては、１０＾１２Ω以下であることが好ましい。また、記録材Ｐの座屈力のばらつき等を考慮した場合、１０＾１０Ω以下であることが、より好ましい。
【００５４】
《第５乃至第６の参考例および比較例３》
本参考例および比較例においては、定着パッド５の抵抗値下限を求めるため、低抵抗の定着パッドに抵抗を接続し、この抵抗の値を小さくしたときに弊害が発生しないか確認を行った。定着パッド抵抗が小さくなった場合の弊害として、画像形成装置の転写部で印加された電圧が、定着装置を通じてＧＮＤに流れ込むことにより、転写電圧がドロップして転写不良画像が発生することが考えられる。とくに、高温高湿環境に放置した記録材は、体積抵抗が小さく、転写電流が定着装置に流れ込みやすく、転写不良画像が発生しやすいことが分かっている。
【００５５】
ここで、転写不良画像が発生するメカニズムを、図５及び図６を用いて説明する。図５において、１０２は像担持体たる感光ドラム、１０６は転写手段たる転写ローラ、１は定着ローラ、５は定着パッドを示す。また、４４は、転写不良画像防止の目的で定着装置の定着パッド５に接続された限流抵抗である。感光ドラム１０２に、不図示の像形成手段により、トナー像が顕像化され、転写ローラ１０６に接続された電源４５よりトナーと逆極性の電圧が印加されることにより、トナー像は記録材に転写される。
【００５６】
このときの等価回路図を図６に示す。感光ドラムは抵抗とコンデンサの組み合わせ（５３）で表現され、転写ローラは抵抗５４で表現される。記録材Ｐの抵抗５６と定着パッド５の抵抗５７および定着器に接続された限流抵抗５８の合計の抵抗値が小さくなった場合、電源５５から一定電流が供給された時のＡ点、すなわち、記録材にトナーが転写される部分における電位は低下する。そして、記録材にトナーを引き付ける力が弱くなって、このことによって転写不良画像が発生する。
【００５７】
本参考例および比較例においては、定着パッド５の摺動層５２の材質として、ＰＥＥＫ樹脂とＰＦＡ樹脂を混合したものに、カーボンを分散したものを用いた。第１の実施形態と同様の抵抗値測定を行ったところ、本実施形態の定着パッド５の抵抗値は５ｋΩであった。
【００５８】
このとき、定着パッド５とＧＮＤの間に接続する抵抗４４（図６）の値を、５ＭΩ（第５の実施形態）、１ＭΩ（第６の実施形態）、１００ｋΩ（比較例３）、とした。このとき、３２．５℃、８０％Ｒｈの高温高室環境に放置し、体積抵抗値が低下した状態のゼロックス社製品である４０２４（秤量７５ｇ／ｍ＾２）紙に、べた黒画像を印字して通紙した場合の、転写不良画像の発生状況を確認した。結果を以下の表２に示す。
【００５９】
【表２】
0005744449.tif 000003
表２において、○は問題なし、△は若干の転写不良画像が発生するものの、実用的に問題無し、×：酷いレベルの転写不良画像が発生したことを示す。表２の結果より、定着パッドおよび限流抵抗の合計抵抗値として、１ＭΩ以上を確保することが、転写不良画像を防止する上で好ましいことがわかる。さらに望ましくは、定着パッドと抵抗の合計抵抗値として、５ＭΩ以上を確保することが望ましい。
【００６０】
以上、第１の実施形態乃至第６の実施形態および比較例１乃至比較例３により、定着パッド抵抗値は１０＾１２Ω以下であることが望ましい。さらに、定着パッドおよび定着パッドとＧＮＤ接続の間に介する限流抵抗の合計が１ＭΩ以上である場合において、良好な画像が得られ、噛み込み不良の発生しない定着装置を得ることが可能となることが分かる。
【００６１】
なお、本実施形態においては、定着パッド５に接続する回路として、抵抗のみを用いたものの、バリスタやダイオード等、転写から定着パッド５を介して流れる電流値を制限する機能のある素子や回路であれば、どのようなものを用いても構わない。
【００６２】
（比較例４）
本比較例においては、定着パッド５の摺動層として、金属メッキを施したものを用いた。第１の実施形態と同様のジンコート鋼板の基材に、厚み０．３ｍｍのＳＵＳ３０４製の板材にニッケルメッキを施したものを、接着により固定し、実施形態１と同様のレーザープリンタにセットした。
【００６３】
第１の実施形態と同様の通紙試験を行ったところ、最初の１００枚程度は正常に通紙したものの、１００枚を超えた時点でジャムが多発し、通紙が困難になった。定着器を分解し、定着パッド５表面を観察すると、トナーが付着しており、この付着トナーが記録材の搬送を妨げ、ジャムが発生していたと考えられる。
【００６４】
以上の結果から、定着パッド５の摺動層として、導電性を付与した樹脂によるもののみが、噛み込み性、搬送性を長期にわたって維持できることが分かった。
【００６５】
《本発明の実施形態》
図７に、本実施形態における定着パッドの断面図を示す。本実施形態においては、噛み込み性に関係する定着ニップ上流側の摺動層を導電性とするところは第１の実施形態と同様である。しかし、定着ニップ下流側においては、摺動層を絶縁性とすることによって、定着ニップ上流側と下流側の機能を分離し、更なる搬送性の向上を図るものである。即ち、本実施形態においては、導電性が付与された樹脂で形成される表層は、少なくともニップ部より上流側に設けられた摺動層として形成される。
【００６６】
定着ニップ入り口側においては、噛み込み性が重視されるため、定着パッド摺動層は導電性を付与する必要があるものの、排紙側においては、記録材は定着ローラによって強く搬送されるため、必ずしも定着パッド摺動層を導電化しなくても良い。これにより、定着パッドに記録材が吸着した状態であっても安定した排紙が可能である。一方、定着ニップ下流側においては、定着ローラへの記録材巻きつきによるジャムの方が問題となりやすい。
【００６７】
本実施形態においては、定着ニップ上流側は噛み込み性を向上させるため、定着パッド摺動層に導電性を付与する。一方、定着ニップ下流側においては、定着ローラへの巻きつきを防止するため、むしろ定着パッド摺動層に記録材を吸着させるため、摺動層を絶縁化したことを特徴とする。
【００６８】
本実施形態における定着パッド５は、第１の実施形態の定着パッド５と同様に摺動層を設けるものの、摺動層は定着ニップの上流側と下流側で、下流側摺動層５２ａおよび上流側摺動層５２ｂの二つに分離している。上流側摺動層５２ｂには、第４の実施形態と同様のＰＥＥＫ樹脂にカーボンを分散して導電性を付与した材料を用いた。すなわち、上流側摺動層５２ｂを導電性が付与された樹脂で形成した。さらに、下流側摺動層５２ａには、カーボンを分散しない、絶縁性のＰＥＥＫ樹脂材料を用いた。また、定着装置には、不図示の限流抵抗として、５ＭΩの抵抗を接続した。
【００６９】
排紙側での巻きつきの発生し易さを確認するため、ＯＨＴ（Ｏｖｅｒ Ｈｅａｄ ｐｒｏｊｅｃｔｏｒ用Ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｃｙ：透明の樹脂シート）先端から５０ｍｍの部分にべた黒画像を印字し、定着装置に通紙した。すると、第１の実施形態の定着装置では、定着ローラ１にＯＨＴが巻きつきジャムが発生したのに対し、本実施形態の定着装置では、ジャムは発生しなかった。このことにより、本実施形態の定着装置は、さらに安定した搬送性を示すことが分かった。
【００７０】
本実施形態の定着パッドにおいても、基材として金属を用いているものの、導電性樹脂による一体成型品を定着パッドとして用いても何ら差支えない。その際に、定着入り口ガイド、定着出口ガイドと定着パッドを一体化し、定着パッドがガイド部材を兼ねる構成とすることにより、ガイド部材の取り付け精度を増し、記録材の搬送をさらに安定させることも可能である。
【００７１】
また、本実施形態の如く、入り口側と出口側の抵抗が異なる定着パッド５を作る際は、異なる抵抗の樹脂成型部品を組み合わせることにより、定着パッド５を構成してもよい。さらにこの時に定着パッド部品が、定着入り口ガイド、出口ガイドを兼ねる構成とすることも、当然可能である。
【００７２】
本実施形態で、表層についてはニップ部に対し上流側を導電性とし、かつ記録材搬送方向下流側を絶縁性としたが、これに限らず、記録材搬送方向下流側の抵抗が、上流側の抵抗値より大きいように構成されれば、即ち、記録材搬送方向上流側が下流側よりも電気抵抗値が低いように構成されれば、定着ローラへの巻きつきを防止可能である。
【００７３】
【符号の説明】
【００７４】
１・・定着ローラ、２・・ヒータ、３・・ヒーターホルダ、４・・定着ステー、５・・定着パッド、５１・・定着パッド基材、５２・・定着パッド摺動層、６・・定着パッド抵抗測定用ローラ、７・・電流計、８・・抵抗、９・・電源、４１・・感光ドラム、４２・・転写ローラ、４３・・定着装置、４４・・限流抵抗、１０７・・定着装置、Ｐ・・記録材、Ｎ・・定着ニップ
【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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