(57)【要約】【課題】少なくとも一方にバイアスを印加した加熱部材２７と加圧部材１８とのニップＮで画像Ｔを担持した記録材Ｐ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２５を有する画像形成装置において、小サイズ記録材を通紙してプリントした直後に大サイズ記録材を通紙してプリントした場合に発生するオフセットを防止することを目的とする。【解決手段】装置の最大通紙幅よりも幅の狭い記録材が通紙された後にそれよりも幅の広い記録材を通紙する場合は幅の狭い記録材の通紙枚数及び幅の狭い記録材プリント終了から幅の広い記録材プリントまでの時間に応じて前記バイアスの印加量を設定することを特徴とした画像形成装置。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一方にバイアスを印加した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を有する画像形成装置において、
装置の最大通紙幅よりも幅の狭い記録材が通紙された後にそれよりも幅の広い記録材を通紙する場合は幅の狭い記録材の通紙枚数及び幅の狭い記録材プリント終了から幅の広い記録材プリントまでの時間に応じて前記バイアスの印加量を設定することを特徴とした画像形成装置。
【請求項２】
前記加熱部材は、可撓性の移動部材と、該移動部材と摺動する摺動面を有した加熱ヒータを具備し、該移動部材を支持する支持部材からなることを特徴とした請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記幅の狭い記録材プリント枚数及び幅の狭い記録材プリント終了から幅の広い記録材プリントまでの時間により設定されたバイアス印加量から段階的にバイアスを変化させ、通常プリント時のバイアス印加量に戻すことを特徴とした請求項１又は請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記幅の狭い記録材の通紙後に幅の広い記録材を通紙する場合に前記バイアスを通常の設定値と異なる値に設定するというシーケンスを保持する時間が幅の狭い記録材の通紙枚数が多い方が長いことを特徴とする請求項１から請求項３の何れかに記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記ニップよりも記録材搬送方向下流側には除電手段を配設したことを特徴とした請求項１から請求項４の何れかに記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、少なくとも一方にバイアスを印加した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を有する画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば電子写真方式などの複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に具備させる像加熱装置としての加熱定着手段としては、熱効率、安全性が良好な接触加熱型の熱ローラ方式の加熱定着装置や、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に電力を供給せず、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の加熱定着装置等が採用されている。
【０００３】
熱ローラ方式の加熱定着装置は、ハロゲンヒータ等の内装熱源で加熱されて所定の温度に温調される加熱部材としての回転定着ローラと、この定着ローラに所定に圧接された加圧部材としての回転加圧ローラとを有し、両ローラの圧接ニップ部（定着ニップ部）に記録材を導入して挟持搬送させることで未定着画像を記録材面に加熱定着させるものである。
【０００４】
フィルム加熱方式の加熱定着装置は特開昭６３−３１３１８２号公報・特開平１−２６３６７９号公報等に提案されており、加熱体に移動部材としての耐熱フィルムを加圧部材で押圧密着させて走行させ、耐熱フィルムを挟んで加熱体と加圧部材とで形成される定着ニップ部の耐熱フィルムと加圧部材との間に記録材を導入して耐熱フィルムに密着させて耐熱フィルムと一緒に定着ニップ部を通過させることで加熱体の熱を耐熱フィルムを介して記録材に与えて未定着画像を記録材面に加熱定着させるものである。
【０００５】
図７にフィルム加熱方式の加熱定着装置の一例の概略構成を示した。２７は加熱部材としての定着ユニット、１８は加圧部材としての弾性加圧ローラであり、上記両者２７・１８の圧接により定着ニップ部Ｎを形成させている。
【０００６】
加熱部材としての定着フィルムアセンブリ２７は、ステイホルダー１７と、このホルダー１７の下面に固定保持させて配設したセラミックヒータ等の加熱体１５と、この加熱体１５を取り付けたステイホルダー１７にルーズに外嵌させた可撓性の移動部材としての円筒状の定着フィルム１４等からなる。定着フィルム１４は表面から絶縁性離型層−導電層−基材層からなる。
【０００７】
加圧部材としての弾性加圧ローラ１８は芯金２９と、弾性層３０と、表面の絶縁性離型３１等からなる。
【０００８】
上記の定着ユニット２７側の加熱体１５と加圧部材としての弾性加圧ローラ１８を対向させて定着フィルム１４を挟んで圧接させて定着ニップ部Ｎを形成させている。
【０００９】
弾性加圧ローラ１８は矢印の反時計方向に回転駆動され、定着フィルム１４はこの弾性加圧ローラ１８の回転に従動して定着フィルム１４がその内面が定着ニップ部Ｎにおいて加熱体１５の面に密着して摺動しながら矢印の時計方向に回転状態になる。
【００１０】
そして、定着ニップ部Ｎの定着フィルム１４と弾性加圧ローラ１８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において加熱体１５により定着フィルム１４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。
【００１１】
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質上の問題としては以下のようなものがある。
【００１２】
▲１▼．すなわち、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▼．および記録材Ｐ上のトナーＴの一部が定着されずに定着フィルム１４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１４、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）、である。
【００１３】
これらの現象の抑制対策として、従来トナーの記録材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。
【００１４】
例えば、前述した図７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、表面から絶縁性離型層−導電層−基材層からなる定着フィルム１４の導電層部に定着バイアス印加電源Ｅより導電ブラシ５１を介してトナーＴと同極性の定着バイアス（本例では、トナーＴの帯電極性はマイナス）を所定量印加し、加圧ローラ１８の表面の絶縁性離型層３１を挟んで、電界の作用により記録材Ｐ上のトナーＴを印字面から反発電界によって押え込む方式、または加圧ローラ１８の芯金部２９にトナーＴと逆極性の定着バイアスを印加し、加圧ローラ表面にトナーＴと逆極性の電荷を誘起させトナーＴを記録材Ｐに引き付け固定する方式が行われている。
【００１５】
更に効果を高めるため、図８に示すように、定着ニップ部Ｎよりも記録材搬送方向の下流側に導電ブラシ等の除電手段５２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５２が接触するような構成をとり、前記方式と同様に定着フィルム１４または加圧ローラ１８にトナーＴと同極性または逆極性のバイアスを印加することで記録材Ｐの抵抗を介して除電手段５２の設置部から印加した定着バイアスと逆極性または同極性の電荷を記録材Ｐの裏面に誘起させ、誘起した電荷で逆極性であるトナーＴを記録材Ｐに引きつけ固定する方式が行われている。
【００１６】
静電オフセットを防止するための定着バイアスには最適値があり、最適値より大きくても小さくても静電オフセットは悪化する。一方、後方トナー飛び散りを防止するための定着バイアスは大きいほどよい。したがって、定着バイアスの設定を静電オフセットに対しての最適値にすると、静電オフセットは完全に防止することができるが、後方トナー飛び散りが著しく発生してしまう。また、後方トナー飛び散りを完全に防止するために定着バイアスを可能な限り大きくすると静電オフセットが顕著に発生してしまう。そのため、定着バイアスは静電オフセット、後方トナー飛び散り共に良好なレベルを保てる値に設定している。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような加熱定着装置において、装置の最大通紙幅よりも幅の狭い記録材（小サイズメディア）を連続的に通紙して加熱定着を続けた場合、定着ニップ部の記録材が通過しない領域（非通紙域）では、熱を奪うメディアが無いため温度が上昇し続ける。一方、定着ニップ部の記録材が通過する領域（通紙域）では温調系により所定の定着温度に保たれているため、図９のように、定着ニップ部の非通紙域と通紙域の温度差が大きくなる、いわゆる非通紙部過昇温現象を生じる。
【００１８】
ここで、図９のグラフの横軸は時間である。小サイズプリントと記載した領域では小サイズを連続プリントしている。その直後に普通紙を連続プリントしているが、それが普通紙サイズプリントと記載した領域である。この時の非通紙域と通紙域の温度測定を行っており、非通紙部昇温が大きくなることを説明したグラフである。
【００１９】
このような非通紙部過昇温現象状態の時に上記記録材よりも幅の広い記録材（大サイズメディア）をプリントした場合、定着ニップ部内の長手方向温度分布は図１０のようになっているため、すなわち、小サイズにおける通紙域では所定の定着温度に保たれるため、この小サイズにおける通紙域に対応している画像領域は良好な定着画像が得られるが、非通紙域は幅の狭い記録材プリントにより昇温しているため、通紙域の設定温度より高い温度まで上昇し、この小サイズにおける非通紙域に対応している画像領域は過定着によるホットオフセットが発生してしまう。
【００２０】
また、このように定着ニップ内の温度が非常に高く、ホットオフセットが発生しやすい状態では定着バイアスの影響を非常に受けやすくなり定着バイアスが適切でない場合は静電オフセットとホットオフセットが同時に発生した激しい画像不良となってしまう。
【００２１】
このホットオフセットを防止するため小サイズ記録材がプリントされた後に普通サイズ記録材がプリントされる場合は、小サイズ記録材のプリント枚数により表１のように通常の普通サイズ記録材の定着温度より低くすることでホットオフセットを抑制している。
【００２２】
【表１】
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【００２３】
しかしながら、小サイズ記録材プリント枚数が増加すると、非通紙部昇温が大きくなり、表１のように普通サイズ記録材の定着温度を低くしても若干のホットオフセットが発生してしまう。また、ホットオフセットを防止しようとして普通サイズ記録材の定着温度を更に低くしようとすると小サイズ記録材における通紙域において定着不良が発生してしまう。
【００２４】
本発明は上記に鑑みて提案されたもので、少なくとも一方にバイアスを印加した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を有する画像形成装置において、小サイズ記録材を通紙してプリントした直後に大サイズ記録材を通紙してプリントした場合に発生するオフセットを防止することを目的とする。
【００２５】
【課題を解決するための手段】
本発明は下記の構成を特徴とする画像形成装置である。
【００２６】
（１）少なくとも一方にバイアスを印加した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を有する画像形成装置において、
装置の最大通紙幅よりも幅の狭い記録材が通紙された後にそれよりも幅の広い記録材を通紙する場合は幅の狭い記録材の通紙枚数及び幅の狭い記録材プリント終了から幅の広い記録材プリントまでの時間に応じて前記バイアスの印加量を設定することを特徴とした画像形成装置。
【００２７】
（２）前記加熱部材は、可撓性の移動部材と、該移動部材と摺動する摺動面を有した加熱ヒータを具備し、該移動部材を支持する支持部材からなることを特徴とした（１）に記載の画像形成装置。
【００２８】
（３）前記幅の狭い記録材プリント枚数及び幅の狭い記録材プリント終了から幅の広い記録材プリントまでの時間により設定されたバイアス印加量から段階的にバイアスを変化させ、通常プリント時のバイアス印加量に戻すことを特徴とした（１）又は（２）に記載の画像形成装置。
【００２９】
（４）前記幅の狭い記録材の通紙後に幅の広い記録材を通紙する場合に前記バイアスを通常の設定値と異なる値に設定するというシーケンスを保持する時間が幅の狭い記録材の通紙枚数が多い方が長いことを特徴とする（１）から（３）の何れかに記載の画像形成装置。
【００３０】
（５）前記ニップよりも記録材搬送方向下流側には除電手段を配設したことを特徴とした（１）から（４）の何れかに記載の画像形成装置。
【００３１】
〈作　用〉
すなわち、未定着画像が形成された記録材を、加圧部材と加熱部材とを互いに圧接してなる定着ニップ間を通過させることにより、上記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加熱定着装置を有し、加圧部材および加熱部材の少なくとも一方にオフセット、後方トナー飛び散りを防止するためのバイアス印加手段を有する画像形成装置において、前のプリント履歴及び本ジョブのプリント情報により、定着バイアスの設定を行うことを特徴とした画像形成装置であり、幅の狭い記録材プリント終了から所定時間以内に幅の広い記録材プリントを行う場合はオフセットを防止するために定着バイアスを静電オフセット防止の最適値に設定する。
【００３２】
【発明の実施の形態】
〈実施例１〉
（１）画像形成装置例の説明
図１は本実施例における画像形成装置の構成略図である。本例の画像形成装置は電子写真プロセス利用のレーザプリンタである。
【００３３】
１９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。
【００３４】
感光ドラム１９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２０によって一様帯電される。
【００３５】
次に、その回転感光ドラム１９の一様帯電面に対してレーザスキャナユニット２１によりレーザビーム走査露光Ｌが施されて画像情報の静電潜像が形成される。感光ドラム１９に対するレーザビーム走査露光Ｌは画像情報に応じてＯＮ／ＯＦＦ制御されたレーザビームがレーザスキャナユニット２１内で回転するポリゴンミラーにより反射されてなされる。
【００３６】
この静電潜像は現像装置２２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、ＦＥＥＤ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。
【００３７】
可視化されたトナー像は、転写装置としての転写ローラ２３により、不図示の給紙機構部から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１９上より転写される。ここで感光ドラム１９上の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２４にて記録材Ｐの先端を検知し、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１９と転写ローラ２３に一定の加圧力で挟持搬送される。なお、本例においては記録材の装置内搬送は中央基準搬送でなされる。
【００３８】
このトナー像が転写された記録材Ｐは加熱定着装置２５へと搬送され、永久画像として定着される。
【００３９】
一方、感光ドラム１９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２６により感光ドラム１９表面より除去される。
【００４０】
１００は画像形成装置の制御回路部であり、画像形成装置全体の作像動作シーケン制御を司る。Ｅは定着装置２５に対する定着バイアス印加電源、１０１はこの電源Ｅのドライバである。また、不図示の給紙部から定着装置２５に至る記録材搬送路に記録材が所定以上の幅を持つものである場合に動作する幅センサを設けており、制御回路部１００はこの幅センサの信号または不図示の給紙カセットに設けられたセンサ信号により装置に通紙使用される記録材のサイズを判断するとともに、装置の最大通紙幅よりも幅の狭い記録材が通紙された後にそれよりも幅の広い記録材を通紙する場合は幅の狭い記録材の通紙枚数及び幅の狭い記録材プリント終了から幅の広い記録材プリントまでの時間に応じてドライバ１０１を介して電源Ｅの出力を制御して定着装置２５に対する定着バイアス印加量を所定に制御している。これについては後述する。
【００４１】
（２）加熱定着装置２５
図２は加熱定着装置２５の概略構成模型図である。本例の加熱定着装置２５は、特開平４−４４０７５〜４４０８３、４−２０４９８０〜２０４９８４号公報等に開示の、移動部材として円筒状（エンドレスベルト状）・可撓性の定着フィルムを用いた、フィルム加熱方式、加圧用回転体駆動方式（テンションレスタイプ）の加熱装置である。
【００４２】
１）装置２５の全体的構成
２７は加熱部材（定着ユニット、定着フィルムアセンブリ）、１８は加圧部材としての加圧ローラであり、両者２７・１８の圧接により定着ニップ部Ｎを形成させている。
【００４３】
加熱部材２７は図面に垂直方向を長手とする部材であり、横断面略半円弧状樋型の耐熱性・剛性を有するステイホルダー（支持部材）１７と、このステイホルダー１７の下面に、該部材の長手に沿って設けた凹溝部に嵌め入れて固定して配設した、加熱体としてのセラミックヒータ１５と、該ヒータ１５を取り付けたステイホルダー１７にルーズに外嵌した移動部材としての、熱容量の小さな、円筒状の可撓性・耐熱性の定着フィルム１４等からなる。
【００４４】
加圧ローラ１８は、芯金２９と、該芯金上に同心一体に形成具備させたシリコンゴムやフッ素ゴム等の耐熱ゴムあるいはシリコンゴムを発泡して形成された弾性層３０とから成る回転体である。弾性層３０上にはＰＦＡ、ＰＴＦＥ、ＦＥＰ等のフッ素樹脂などから成る耐熱離型性層３１を形成してあってもよい。
【００４５】
より具体的に、加圧ローラ１８は芯金２９の外部にシリコンゴムを成形した弾性層あるいはシリコンゴムを発泡して成るスポンジ弾性層３０、さらにその外層にＰＴＦＥあるいはＰＦＡ、ＦＥＰ等の離型性層３１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成る。
【００４６】
加圧ローラ１８は芯金２９の両端部を装置シャーシー（不図示）の手前側と奥側の側板間に軸受部材を介して回転自由に軸受保持させて配設してある。
【００４７】
加熱部材２７は、この加圧ローラ１８の上側に、ヒータ１５側を下向きにして加圧ローラ１８に並行に配置し、ステイホルダー１７の両端部を不図示のバネ等の加圧手段にて加圧ローラ１８の軸線方向に附勢することで、ヒータ１５の下向き面を定着フィルム１４を介して加圧ローラ１８の弾性層３０に該弾性層の弾性に抗して所定の押圧力をもって圧接させ、加熱定着に必要な所定幅の定着ニップ部Ｎを形成させてある。加圧ローラ３０側を加圧手段にて加熱部材２７の下面に押し上げ附勢して所定幅の定着ニップ部Ｎを形成する装置構成にすることもできる。
【００４８】
加圧ローラ１８は駆動手段Ｍにより矢印の反時計方向に所定の周速度で回転駆動される。この加圧ローラ１８の回転駆動による該加圧ローラ１８の外面と定着フィルム１４との、定着ニップ部Ｎにおける圧接摩擦力により円筒状の定着フィルム１４に回転力が作用して該定着フィルム１４がその内面側がヒータ１５の下向き面に密着して摺動しながらステイホルダー１７の外回りを矢印の時計方向に従動回転状態になる。
【００４９】
加圧ローラ１８が回転駆動され、それに伴って円筒状の定着フィルム１４が従動回転状態になり、またヒータ１５に通電がなされ、該ヒータ１５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１４と加圧ローラ１８との間に未定着トナー像Ｔを担持した記録材Ｐが耐熱性の定着入口ガイド３２に沿って案内されて導入され、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１４の外面に密着してフィルム１４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１５の熱が定着フィルム１４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。
【００５０】
また、定着ニップＮ内で記録材Ｐが搬送されている間は定着フィルム１４に接している給電ブラシ５１からトナーと同極性のバイアスが印加されオフセットや後方トナー飛び散りを抑制している。また、定着ニップＮの記録材搬送方向の下流側には除電ブラシ５２を設置し、記録材Ｐの印字面の裏面に接するような構成をとっている。定着ニップ部Ｎを通過した記録材Ｐは耐熱性の定着排紙ガイド３３に案内されて不図示の排出トレイ上に排出される。
【００５１】
２）ヒータ１５
図３は本例における加熱体としてのセラミックヒータ１５の構造模型図であり、（ａ）は一部切欠き表面模型図、（ｂ）は裏面模型図、（ｃ）は拡大横断面模型図である。
【００５２】
このヒータ１５は、
▲１▼．通紙方向と直交する方向を長手とする横長の、アルミナ等のセラミック、ポリイミド、ＰＰＳ、液晶ポリマーなどの耐熱性、高絶縁性・良熱伝導性・低熱容量の部材からなるヒータ基板ａ、
▲２▼．上記のヒータ基板ａの表面側に長手に沿ってスクリーン印刷等により線状あるいは帯状に塗工した、電流が流れることにより発熱する銀パラジウム（Ａｇ／Ｐｄ）、ＲｕＯ２、Ｔａ２Ｎなどの電気抵抗材料の、厚み１０μｍ程度、幅１〜５ｍｍ程度の発熱層（通電発熱抵抗層）ｂ、
▲３▼．上記の発熱層ｂに対する給電パターンとして、同じくヒータ基板ａの表面側に銀ペーストのスクリーン印刷等によりパターン形成した、第１と第２の電極部ｃ・ｄ及び延長電路部ｅ・ｆ、並びに後記するサーミスタ出力用の第３と第４の電極部ｇ・ｈ、
▲４▼．発熱層ｂと延長電路部ｅ・ｆの保護と絶縁性を確保するためにそれ等の上に形成した、定着フィルム１４との摺擦に耐えることが可能な、厚み１０μｍ程度の薄肉のガラスコート、フッ素樹脂層等の保護層ｉ、
▲５▼．ヒータ基板ａの裏面側に設けた、温度検知素子としてのサーミスタ２８及びサーミスタ出力用の延長電路部ｋ・ｍ、
等からなる。
【００５３】
サーミスタ出力用の第３と第４の電極部ｇ・ｈと、サーミスタ出力用の延長電路部ｋ・ｍの端末はそれぞれスルーホールｎ・ｏを介して電気的に導通させてある。
【００５４】
上記のヒータ１５は表面側を下向きに露呈させてステイホルダー１７に固定して支持させてある。
【００５５】
上記ヒータ１５の第１と第２の電極部ｃ・ｄ側には給電用コネクタ３４が装着される。また第３と第４の電極部ｇ・ｈ側には温調回路用コネクタ３５が装着される。
【００５６】
ヒータ駆動回路部３６から上記の給電用コネクタ３４を介して第１と第２の電極部ｃ・ｄに給電されることで発熱層ｂが発熱してヒータ１５が迅速に昇温する（ＡＣライン）。
【００５７】
そのヒータ１５の温度がサーミスタ２８により検知され、検知温度の電気的情報が第３と第４の電極部ｇ・ｈと上記の温調回路用コネクタ３５を介してヒータ駆動回路部３６に入力する（ＤＣライン）。
【００５８】
ヒータ駆動回路部３６はサーミスタ２８の検知温度が所定の設定温度（定着温度）に維持されるように給電回路部の出力電力を、電圧のデューティー比や波数等を適切に制御する。これにより、定着ニップ部Ｎにおいて定着フィルム１４の表面温度を定着可能な温度に保つ。すなわち、定着ニップ部Ｎでの温調温度を略一定に保ち記録材上のトナー像を定着するのに必要な加熱を行う。
【００５９】
ヒータ１５は、金属製基板上の定着ニップ反対側に絶縁層、通電発熱抵抗層を順次積層してなる金属製加熱用ヒータであり、該金属製基板は定着ニップ側が湾曲した形状であっても良い。ヒータ基板ａとして耐摩耗性に優れ、熱伝導性の良好なＡｌＮ（チッ化アルミ）等を用いた場合には発熱層ｂを上記基板に対して定着ニップ部と反対側に形成してあっても良い。
【００６０】
２）ステイホルダー１７
ステイホルダー１７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１５を保持するとともに定着フィルム１４の搬送ガイドも兼ねている。よって定着フィルム１４との摺動性を高めるために、定着フィルム１４とヒータ１５やステイホルダー１７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。
【００６１】
より具体的に、ステイホルダー１７はヒータ１５を保持し、定着ニップ部Ｎと反対方向への放熱を防ぐための断熱部材であり、液晶ポリマー、フェノール樹脂、ＰＰＳ、ＰＥＥＫ等により形成されており、定着フィルム１４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。定着フィルム１４は内部のヒータ１５およびステイホルダー１７に摺擦しながら回転するため、ヒータ１５およびステイホルダー１７と定着フィルム１４の間の摩擦抵抗を小さく抑える必要がある。このためヒータ１５およびステイホルダー１７の表面に耐熱性グリース等の潤滑剤を介在させてある。これにより定着フィルム１４はスムーズに回転することが可能となる。
【００６２】
３）定着フィルム１４
移動部材としての定着フィルム１４は熱容量を小さくしてクイックスタート性を向上させるために、膜厚を総厚１００μｍ以下、好ましくは６０μｍ以下とするのがよい。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ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、ＰＦＡ（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）、ＦＥＰ（テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体）、ＥＴＦＥ（エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体）、ＣＴＦＥ（ポリクロロトリフルオロエチレン）、ＰＶＤＦ（ポリビニリデンフルオライド）等のフッ素樹脂、シリコーン樹脂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。
【００６３】
より具体的には、定着フィルム１４は、定着ニップ部Ｎにおいてヒータ１５の熱を効率よく記録材に与えるため、厚みは２０〜７０μｍとかなり薄くしている。定着フィルム１４はフィルム基層、導電性プライマー層、離型性層の３層構成で構成されており、フィルム基層側がヒータ側であり、離型性層が加圧ローラ側である。
【００６４】
フィルム基層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、可撓性のある厚み１５〜６０μｍ程度で形成されている。また、フィルム基層により定着フィルム１４全体の引裂強度等の機械的強度を保っている。
【００６５】
導電性プライマー層は厚み２〜６μｍ程度の薄い層で形成されており、定着フィルム表面に一部露出している。静電オフセット等を防止するため、定着フィルム表面に露出した導電性プライマー層には導電ブラシ５１が接しており、プリント中は電源Ｅからトナーと同極性のバイアス（定着バイアス）を印加している。本例ではトナーの帯電極性はマイナスであり、電源Ｅからはマイナスの帯電バイアスが印加される。帯電バイアスの印加は加圧ローラ１８にトナーと逆極性のバイアスを印加しても良いし、これらを併用しても良い。
【００６６】
離型性層は定着フィルム１４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、ＰＴＦＥ、ＦＥＰ等のフッ素樹脂を厚み５〜１５μｍ程度に被覆して形成してある。また、定着フィルム１４表面のチャージアップを軽減し、静電オフセットを防止するため、離型性層中には比抵抗が１０３Ωｃｍ〜１０６Ωｃｍ程度のカーボンブラック等の導電部材が混入されている。
【００６７】
（３）定着バイアスシーケンス
前述したように、不図示の給紙部から定着装置２５に至る記録材搬送路に記録材が所定以上の幅を持つものである場合に動作する幅センサを設けており、制御回路部１００はこの幅センサの信号または不図示の給紙カセットに設けられたセンサ信号により装置に通紙使用される記録材のサイズを判断するとともに、装置の最大通紙幅よりも幅の狭い記録材が通紙された後にそれよりも幅の広い記録材を通紙する場合は幅の狭い記録材の通紙枚数及び幅の狭い記録材プリント終了から幅の広い記録材プリントまでの時間に応じてドライバ１０１を介して電源Ｅから導電ブラシ５１への出力を制御して定着装置２５に対する定着バイアス印加量を所定に制御している。
【００６８】
上記において、幅の狭い記録材プリント終了は、本実施例においては、幅の狭い記録材の最後の１枚の後端が、定着装置の定着ニップ部Ｎよりも記録材搬送方向下流側に配設された不図示の排紙センサの位置を通過した時としている。また、幅の広い記録材プリントまでとは、本実施例においては、幅の広い記録材の最初の１枚目の先端が定着ニップ部Ｎに突入する所定時間前時点として、制御回路部１００に上記の時間を演算させている。
【００６９】
通常普通サイズ記録材をプリントする場合の定着バイアスは以下のようにして決定している。
【００７０】
定着バイアスはオフセット、後方トナー飛び散りを抑制するためのものである。定着バイアス値を変化させながらオフセットおよび後方トナー飛び散りのレベルを比較すると表２のようになった。
【００７１】
この評価はオフセット、後方トナー飛び散りの発生しやすい紙や印字パターンで行っており、通常使用する場合では△レベル以上であれば全く問題ない。オフセットの評価はオフセットの発生しやすいゼロックス７５ｇ／ｍ２紙で行い、後方トナー飛び散りはレベルの悪いバジャーボンド６０ｇ／ｍ２紙で行った。
【００７２】
【表２】
2004085698.tif 000004
【００７３】
すなわち、オフセットにおいては−１００Ｖの場合が最も良く、−１００Ｖより大きくても小さくても悪化する傾向にある。一方、後方トナー飛び散りにおいては定着バイアスが大きくなるほど良化している。定着バイアスを−１００Ｖに設定した場合、オフセットは問題無いが、後方トナー飛び散りが悪いレベルである。また、後方トナー飛び散りのレベルを良くするために定着バイアスを−９００Ｖにした場合、オフセットが悪化してしまう。定着バイアスを−６００Ｖに設定した場合、オフセット、後方トナー飛び散りとも比較的良好なレベルに保たれている。以上の結果より、通常のプリント時の定着バイアスは−６００Ｖとする。
【００７４】
次に小サイズ記録材がプリントされた直後で普通サイズ記録材をプリントする時の定着バイアスについて説明する。
【００７５】
表３は小サイズ記録材であるｃｏｍ＃１０サイズの封筒を３０枚連続プリントして１０秒後に普通サイズ記録材を１枚プリントした時の定着バイアス値とその時のオフセット、後方トナー飛び散りの評価結果である。オフセットの評価はオフセットの発生しやすい小サイズ記録材における非通紙域で行った。
【００７６】
【表３】
2004085698.tif 000005
【００７７】
この場合のオフセットは非通紙部昇温によるホットオフセットが主な要因であるが、定着バイアスによってオフセットレベルに大きく差が出る。すなわち、全体的にオフセットレベルが悪化し、△レベル以上は−１００Ｖの時のみである。
【００７８】
一方、後方トナー飛び散りは若干レベルが良化していた。これは、小サイズ記録材のプリントにより加圧ローラにおいて、小サイズ記録材における非通紙域の昇温による熱膨張で加圧ローラの形状が逆クラウン形状になり、両端部の搬送速度が中央部より速くなったことに起因すると考えられる。すなわち、中央部と両端部の搬送速度が等しい場合に記録材は搬送方向と垂直方向に微小波打ちがあり、その山部（定着フィルムに近い部分）は定着ニップに突入する前から熱の影響を受け易く定着ニップに突入する前から徐々に水蒸気を放出している。一方谷部（定着フィルムから遠い部分）では熱の影響を受けにくいため定着ニップに突入する前はほとんど水蒸気を放出しない。この谷部のように定着ニップ前で水蒸気をほとんど放出しない部分が定着ニップに突入すると定着ニップに突入した瞬間に一気に水蒸気を放出し、その水蒸気が強い勢いで未定着トナーを上流側に吹き飛ばしてしまう。しかしながら両端部の搬送速度が中央部より速い場合、記録材は両端に引っ張られながら搬送されるため、上記のような山部、谷部が存在せず後方トナー飛び散りのレベルが良化すると考えられる。
【００７９】
そのため、定着バイアスが−１００Ｖ以上の場合が△レベル以上であった。以上の結果より小サイズ記録材がプリントされた直後で小サイズ記録材における非通紙域が昇温している状態では定着バイアスを−１００Ｖに設定し、オフセットの悪化を防止するようにした。
【００８０】
小サイズ記録材プリント終了から時間が経過すると小サイズ記録材における非通紙域の温度は低くなり、この状態から普通サイズ記録材をプリントしてもオフセットは発生しない。また、普通サイズ記録材プリントにより小サイズ記録材における非通紙部の温度は低くなり普通サイズ記録材を数枚プリントした後ではオフセットは発生しなくなる。したがって定着バイアスを−１００Ｖに設定するのは小サイズ記録材プリント終了から普通サイズ記録材プリントまでの時間が１２０秒以内であり、且つ普通サイズ記録材５枚目までとし、それ以降は通常の定着バイアスである−６００Ｖを印加することとした。
【００８１】
以上の制御で、ｃｏｍ＃１０サイズの封筒を３０枚プリントした後、ＬＴＲサイズ紙を１０秒後に５枚プリントした。
【００８２】
▲１▼．比較例１として小サイズ記録材がプリントされた直後の普通サイズ記録材プリント時も通常の定着バイアスである−６００Ｖ印加してプリントしたもの、
▲２▼．比較例２として小サイズ記録材がプリントされた直後の普通サイズ記録材プリント時の通常の定着バイアスである−６００Ｖを印加し、普通サイズ記録材プリント時の定着温度を更に１０℃低くしたもの
の評価も行った。
【００８３】
評価はオフセット、後方トナー飛び散り、小サイズ記録材における通紙域の定着性について行った。結果を表４に示す。
【００８４】
【表４】
2004085698.tif 000006
【００８５】
以上のように、比較例１では、定着性や後方トナー飛び散りは良好なレベルであるが、定着バイアスが−６００Ｖ印加されているため、このように小サイズ記録材における非通紙部が昇温している状態ではオフセットが悪化してしまい、△×レベルになってしまう。
【００８６】
比較例２では、定着温度が低いためオフセットは目立っていないが、定着性が悪化してしまう。
【００８７】
それに対して本実施例のように小サイズ記録材プリント後に普通サイズ記録材をプリントする場合は最初の５枚のみ定着バイアスを−１００Ｖに設定するようにした場合、オフセット、後方トナー飛び散り、定着性ともにバランスのとれた良好な画像を得ることができた。
【００８８】
以上のように、小サイズ記録材プリント後、普通サイズ記録材をプリントする場合は定着バイアスをオフセット及び後方トナー飛び散りが発生しない値に設定することにより、小サイズ記録材をプリントした直後で小サイズ記録材における非通紙部温度が高い場合でも良好な画像を得ることができた。
【００８９】
〈実施例２〉
本実施例において、画像形成装置および加熱定着装置全体の構成は前記実施例１と同様であるため再度の説明を省く。本実施例では小サイズ記録材プリント枚数、及び小サイズ記録材プリントから普通サイズ記録材プリントまでの時間に応じて定着バイアスを設定することを特徴とする。
【００９０】
小サイズ記録材を１４５℃温調で連続プリントした後、普通サイズ（大サイズ）の記録材をプリントした時の小サイズ記録材における非通紙域の温度を測定した。結果を図４に示す。なお、「通常の設定温度」は普通サイズの記録材定着時の設定温度である。ここで、図４において、横軸は時間である。小サイズ紙をプリントした後２０秒後に普通サイズ紙をプリントした場合の非通紙域の温度測定結果が「２０秒後」というグラフである。また、６０秒後に普通サイズ紙をプリントした場合の非通紙域の温度測定結果が「６０秒後」というグラフである。普通サイズ▲１▼、▲２▼は小サイズ紙プリント終了からそれぞれ２０秒後、６０秒後に普通サイズをプリントしたことを表している。定着ニップ内を小サイズの記録材が通過する場合、ヒータ１５の発熱層ｂの幅（長さ）と比較して記録材の幅が十分に小さく非通紙域ではヒータの熱が奪われないまま加熱されるため、非通紙域の温度は小サイズの記録材プリント枚数が増加するにつれて高くなっていく。それに対して通紙域は温度検知素子によって一定に保つように温調されているため通紙域と非通紙域の温度差は大きくなる。小サイズプリント終了後、非通紙部昇温は時間の経過とともに下がっていく。
【００９１】
図４の▲１▼は小サイズ記録材を４０枚プリントしてから２０秒後に普通サイズ記録材のプリントを行ったものである。この場合、小サイズプリント終了から普通サイズプリントまでの時間が短く、非通紙部の温度が下がらないうちから普通サイズ記録材プリントを行ったために小サイズにおける非通紙域で温度が２５０℃以上に上昇してしまい激しいホットオフセットが発生した。
【００９２】
それに対して図４の▲２▼は小サイズプリント終了から６０秒後に普通サイズのプリントを行ったものである。この場合、小サイズプリント終了から普通サイズプリントまでの時間が比較的長く、非通紙部の温度がある程度下がった状態から普通サイズのプリントを行ったため、小サイズにおける非通紙域の温度は２３０℃程度であった。
【００９３】
以上のように、小サイズ記録材プリント後の普通サイズ記録材プリントにおけるオフセットは小サイズ記録材プリント終了から普通サイズ記録材プリントまでの時間に大きく依存しており、この時間が短い程オフセットは悪化する。
【００９４】
また、小サイズ記録材における非通紙域の温度は小サイズ記録材のプリント枚数が増加するほど高くなっている。
【００９５】
したがって本実施例では小サイズ記録材をプリントした後所定時間内に普通サイズの記録材を通紙する場合の定着バイアス設定をオフセットが発生しないように低くする。また、その時の定着バイアス設定は小サイズ記録材プリント枚数と、小サイズ記録材プリントから普通サイズ記録材プリントまでの時間によって決定する。表５はその決定用テーブルの一例である。制御回路部１００にはこの決定用テーブルが設定してあり、制御回路部１００はこれに従って帯電バイアスを制御する。
【００９６】
【表５】
2004085698.tif 000007
【００９７】
以上の制御で、ｃｏｍ＃１０サイズの封筒を１０枚、２０枚、３０枚、４０枚プリント後、１０秒、４０秒、７０秒１００秒後に普通サイズ記録材をプリントした時のオフセット、後方トナー飛び散り評価を行った。
【００９８】
オフセットの評価はオフセットの発生しやすいゼロックス７５ｇ／ｍ２紙で行い、後方トナー飛び散りはレベルの悪いバジャーボンド６０ｇ／ｍ２紙で行った。
【００９９】
比較例として小サイズプリント終了後から１２０秒以内であれば、小サイズ記録材プリント枚数、小サイズ記録材プリントから普通サイズ記録材プリントまでの時間に関わらず一律で定着バイアスを−１００Ｖに設定するものも同様に評価を行った。結果を表６及び表７に示す。
【０１００】
【表６】
2004085698.tif 000008
【０１０１】
【表７】
2004085698.tif 000009
【０１０２】
以上のように本実施例では小サイズ記録材プリント枚数、小サイズ記録材プリント終了から普通サイズ記録材プリントまでの時間に応じて定着バイアスをオフセットが悪化しない範囲で通常設定に近づけるように設定しているためオフセットを良好なレベルに保ちつつ後方トナー飛び散りのレベルも良くしている。
【０１０３】
一方、比較例では小サイズ記録材プリント枚数及び小サイズ記録材プリント終了から普通サイズ記録材プリントまでの時間に関わらず定着バイアスは−１００Ｖであるので、オフセットは良好なレベルに保たれるが、小サイズ記録材プリント枚数が少ない場合や小サイズ記録材プリント終了から普通サイズ記録材プリントまでの時間が長い場合は後方トナー飛び散りのレベルは本実施例と比較すると悪い。
【０１０４】
以上のように小サイズ記録材プリント枚数及び小サイズ記録材プリント終了から普通サイズ記録材プリントまでの時間に応じて普通サイズ記録材プリント時の定着バイアスをオフセットが悪化しない範囲で通常設定に近づけるように設定することにより小サイズ記録材プリント枚数が少ない場合や小サイズ記録材プリント終了から普通サイズ記録材プリントまでの時間が長い場合に後方トナー飛び散りのレベルを良くすることができた。
【０１０５】
〈実施例３〉
本実施例において、画像形成装置および加熱定着装置全体の構成は前記実施例１及び２と同様であるため再度の説明を省く。本実施例でも小サイズ記録材プリント枚数及び小サイズ記録材プリント終了から普通サイズ記録材プリントまでの時間に応じて定着バイアスを設定するが、普通サイズ記録材が１枚通過する毎に定着バイアスを徐々に通常設定値に近づけることを特徴とする。
【０１０６】
小サイズプリントによって小サイズ記録材における非通紙域の温度は上昇するがその後に普通サイズの記録材をプリントすることで小サイズ記録材における非通紙部の熱は普通サイズ記録材に奪われるため小サイズ記録材における非通紙部の温度は低くなる。そのため、普通サイズ記録材をプリントすることでオフセットは発生しづらくなる。
【０１０７】
そこで本実施例では小サイズ記録材プリント後の普通サイズ記録材プリント時の定着バイアスを小サイズ記録材のプリント枚数に応じて表８〜表１１のような設定にする。制御回路部１００にはこれらのテーブルが設定してあり、制御回路部１００はこれに従って帯電バイアスを制御する。
【０１０８】
【表８】
2004085698.tif 000010
【０１０９】
【表９】
2004085698.tif 000011
【０１１０】
【表１０】
2004085698.tif 000012
【０１１１】
【表１１】
2004085698.tif 000013
【０１１２】
以上のような制御で、ｃｏｍ＃１０封筒のプリントを３０枚行って１０秒後、ＬＴＲサイズ記録材のプリントを行いオフセット、後方トナー飛び散りの評価を行った。
【０１１３】
比較例として小サイズ記録材プリント後の普通サイズ記録材プリント時に設定バイアスを１枚目から５枚目まで同じ設定値にしたもので同様の評価を行った。結果を表１２に示す。
【０１１４】
【表１２】
2004085698.tif 000014
【０１１５】
１枚目は実施例１及び実施例２と同じ定着バイアス設定であるためオフセットは良好で、後方トナー飛び散りは問題無いレベルであるが、通常プリントした場合と比較すると若干悪目である。２枚目は１枚目より定着バイアスが後方トナー飛び散りに対して良化する設定であり、非通紙部温度も低くなっているためオフセット、後方トナー飛び散りともに１枚目より良化している。３枚目も同様にオフセット、後方トナー飛び散りともに２枚目より良化している。４枚目には定着バイアスは通常設定に戻っており、小サイズ記録材における通紙域と非通紙域の温度差もほとんど無くなっているのでオフセット、後方トナー飛び散りともに３枚目より良化している。
【０１１６】
〈その他〉
１）加熱体としてのセラミックヒータ１５の構成形態は実施例のものに限られないことは勿論である。
【０１１７】
ヒータ１５は必ずしも定着ニップ部Ｎに位置していなくてもよい。例えば、図８のようにヒータ１５を定着ニップ部Ｎよりもフィルム移動方向上流側に位置させて配設することも出来る。
【０１１８】
２）ヒータ１５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出来る。図９はヒータとして鉄板等の電磁誘導発熱性部材１５Ａを用い、これを定着ニップ部Ｎ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３８と磁性コア３９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出来る。この場合もヒータとしての電磁誘導発熱性部材１５Ａは必ずしも定着ニップ部Ｎに位置していなくてもよい。
【０１１９】
また移動部材としてのフィルム１５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出来る。
【０１２０】
３）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。
【０１２１】
４）本発明において像加熱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。
【０１２２】
５）本発明の像加熱装置には、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。
【０１２３】
６）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。
【０１２４】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、未定着画像が形成された記録材を、加圧部材と加熱部材とを互いに圧接してなる定着ニップ間を通過させることにより、上記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加熱定着装置を有し、加圧部材および加熱部材の少なくとも一方にオフセット、後方トナー飛び散りを防止するための定着バイアス印可手段を有する画像形成装置において、幅の狭い記録材がプリントされてから所定時間内に幅の広い記録材がプリントされる場合は、定着バイアスの設定値を通常よりも低く設定することでオフセット、後方トナー飛び散りともに良好な画像を得ることができた。さらに小サイズ記録材のプリント枚数や小サイズ記録材プリント終了から普通サイズ記録材プリントまでの時間によって定着バイアスを最適な値にすることにより後方トナー飛び散りのレベルアップを図ることができた。また、普通サイズ記録材がプリントされる毎に定着バイアスを通常の値に近づけることでも後方トナー飛び散りのレベルアップを図ることができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１における画像形成装置の構成略図
【図２】加熱定着装置の構成略図
【図３】加熱体としてのセラミックヒータの構成略図
【図４】小サイズ非通紙域の温度測定結果
【図５】他の構成の加熱定着装置の構成略図
【図６】更に他の構成の加熱定着装置の構成略図
【図７】従来例における加熱定着装置の構成略図（その１）
【図８】従来例における加熱定着装置の構成略図（その２）
【図９】従来例における小サイズ非通紙域の温度測定結果
【図１０】従来例におけるヒータ内長手方向温度分布の概念図
【符号の説明】
２５・・加熱定着装置、１４・・定着フィルム、１５・・セラミックヒータ
１７・・ステイホルダー、５１・・給電ブラシ、５２・・除電ブラシ、Ｎ・・定着ニップ部、Ｐ・・記録材
【図１】
2004085698.tif 000015
【図２】
2004085698.tif 000016
【図３】
2004085698.tif 000017
【図４】
2004085698.tif 000018
【図５】
2004085698.tif 000019
【図６】
2004085698.tif 000020
【図７】
2004085698.tif 000021
【図８】
2004085698.tif 000022
【図９】
2004085698.tif 000023
【図１０】
2004085698.tif 000024