(57)【要約】【課題】後方トナー飛び散り現象の抑制と、記録材の印字面裏面へのトナー汚れ防止を両立させ、プリント速度を高速化しても良好な画像を得られる定着装置を提供すること。【解決手段】トナーカートリッジの通紙枚数情報と、記録材の状態に影響の大きい情報（周辺湿度、周辺温度、印字面）と、から記録材へ印加する定着バイアス量を制御する。【選択図】　　　　図１
2004138841.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくともトナーを充填したトナー収納部と、現像手段と、読み書き可能に情報を記憶する記憶手段と、を備えるトナーカートリッジと、
加熱源を備え、記録材の未定着画像面と接触する回転体と、該回転体表面を圧接する加圧部材と、を備え、前記回転体と前記加圧部材の圧接ニップ部に、未定着画像が形成された記録材を導入し、通過させることで未定着画像を記録材上に永久画像として定着させる加熱定着装置と、
周辺環境の湿度を検知する湿度検知手段と、
を有する画像形成装置において、
少なくとも記録材が前記圧接ニップ部を通過中、記録材にバイアスを印加する手段と、
前記記憶手段からの情報と、前記湿度検知手段からの情報により、記録材に印加するバイアス量を制御する手段と、
を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
少なくともトナーを充填したトナー収納部と、現像手段と、読み書き可能に情報を記憶する記憶手段と、を備えるトナーカートリッジと、
加熱源を備え、記録材の未定着画像面と接触する回転体と、該回転体表面を圧接する加圧部材と、を備え、前記回転体と前記加圧部材の圧接ニップ部に、未定着画像が形成された記録材を導入し、通過させることで未定着画像を記録材上に永久画像として定着させる加熱定着装置と、
周辺環境の温度を検知する温度検知手段と、
を有する画像形成装置において、
少なくとも記録材が前記圧接ニップ部を通過中、記録材にバイアスを印加する手段と、
前記記憶手段からの情報と、前記温度検知手段からの情報により、記録材に印加するバイアス量を制御する手段と、
を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
前記圧接ニップ部の記録材搬送方向の下流側に、除電手段を有することを特徴とする請求項１または２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
少なくともトナーを充填したトナー収納部と、現像手段と、読み書き可能に情報を記憶する記憶手段と、を備えるトナーカートリッジと、
加熱源を備え、記録材の未定着画像面と接触する回転体と、該回転体表面を圧接する加圧部材と、を備え、前記回転体と前記加圧部材の圧接ニップ部に、未定着画像が形成された記録材を導入し、通過させることで未定着画像を記録材上に永久画像として定着させる加熱定着装置と、
記録材の印字面を検知する印字面検知手段と、
を有する画像形成装置において、
少なくとも記録材が前記圧接ニップ部を通過中、記録材にバイアスを印加する手段と、
前記圧接ニップ部の記録材搬送方向の下流側に除電手段と、
前記記憶手段からの情報と、前記印字面検知手段からの情報により、記録材に印加するバイアス量を制御する手段と、
を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
前記記憶手段による情報が、通紙枚数等の使用量情報であることを特徴とする請求項１、２又は４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、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、及びそ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定着装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
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、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（以下、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号公報、４−４４０７５〜４４０８３号公報、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体に、加熱用回転体である耐熱性フィルム（以下、定着フィルム）を加圧用回転体（以下、加圧ローラ）で密着、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】
フィルム加熱方式の加熱定着装置は、加熱体としてセラミックヒータ等の低熱容量線状加熱体を、定着フィルムとして薄膜の低熱容量のものを用いることができるため、省電力化、ウェイトタイム短縮化（クイックスタート）が可能である。また、フィルム加熱方式の加熱定着装置は、定着フィルム駆動方法として定着フィルム内面に駆動ローラを設ける方法、また加圧ローラを駆動ローラとして用い加圧ローラとの摩擦力で定着フィルムを駆動する方法が知られているが、近年では部品点数が少なく低コストな構成である加圧ローラ駆動方式が多く用いられている。
【０００６】
以上のような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、メインモータの出力を大きくして加圧ローラや定着フィルム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部での滞留時間が短縮された記録材に充分な熱エネルギーを供給するため、定着温度アップ、定着ニップの拡大、ヒータ基板や定着フィルムの材質の熱伝導性アップ等の改良が必要である。
【０００７】
しかしながらこれら改良の実施により、定着部における弊害が生じやすくなる。一例として、図７のフィルム加熱方式の定着器の定着ニップ導入部の断面図に示すように、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上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現象）が発生し、プリント速度を高速にすればするほど、この現象は悪化する傾向にある。
【０００８】
この後方トナー飛び散り現象の発生メカニズムとしては、記録材Ｐに含まれる水分は定着ニップ部における加熱により水蒸気となるが、高速化に伴って定着温度をアップすると水蒸気の発生量も多くなり、逃げ場を求めた水蒸気が定着ニップの前後方向に強く吹き出るようになる。同時に記録材Ｐの搬送速度も速くなっているため、定着ニップ導入部において、記録材Ｐ上の未定着トナーＴには定着ニップから吹き出す水蒸気の速度に記録材Ｐの搬送速度を合成した風速で水蒸気が吹き付けられるため、記録材Ｐに対する付着力が弱く、水蒸気流の影響を受けやすいトナー像の一部が、水蒸気の風圧によって吹き飛ばされたと考えられる。この現象は記録材Ｐの電気抵抗や表面性等で大きく左右されるが、特に横線のように記録材の搬送方向に垂直なパターンのトナー像で最も発生しやすい。
【０００９】
こ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。　一例として、フィルム加熱方式において、図５に示すように、表面から離型層−導電層−基材層から成る定着フィルム３１の導電層部に、バイアス電源４３につながる導電ブラシ等の給電手段４１からトナーＴと同極性のバイアスを所定量印加し、加圧ローラ３２表面の絶縁性離型層を挟んで、電界の作用により記録材Ｐ上のトナーＴを印字面側から反発電界によって押え込む方式が行なわれている。
【００１０】
さらに効果を高めるため、図６に示すように、定着ニップの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４２を設けて、定着ニップ通過後の記録材Ｐの印字面の裏面に除電手段４２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３１にトナーＴと同極性の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４２の接地部から印加したバイアスと逆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。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
プリント速度の高速化により、後方トナー飛び散り現象の抑制に必要な記録材に印加するバイアス量は増大する。また後方トナー飛び散り現象は、プリント速度の他に、未定着画像におけるトナーの摩擦電荷量（以下、トリボ量）や記録材の状態により大きな影響を受ける。具体的には、トナーカートリッジの新品状態では、現像装置内での撹拌や現像ブレードとの摺擦が不充分のためトナーのトリボ量は低く、記録材への保持力が弱くなるとともに、バイアス印加による記録材への静電的な押え込みの効果も弱くなってしまうため、後方トナー飛び散り現象を悪化させてしまう。
【００１２】
また、記録材の状態に大きな影響を与える、例えばプリントする周辺環境が高湿環境の場合、記録材は吸湿しやすく抵抗も低下するため、記録材へのトナーの保持力が弱くなるとともに、定着ニップで発生する水蒸気量が増加して、後方トナー飛び散り現象を悪化させてしまう。これら要因による後方トナー飛び散り現象を抑制するためには、記録材へのバイアス印加量をさらに増大して、電界作用を強くすることが必要である。
【００１３】
しかしながら、記録材の種類によりプラス極性の強い炭酸カルシウムを填量として含む記録材がある。従来方式でマイナス極性のトナーを用いる系の場合、マイナス極性の定着バイアスを印加して定着フィルム表面をマイナス電位に保持させているため、定着フィルム表面に炭酸カルシウムが付着する可能性がある。特に、定着バイアスとして強いマイナスバイアスを印加し、定着フィルムの表面電位を強いマイナス電位に保持すると付着は起こりやすい。その付着は、定着フィルムの離型性の低下や、静電的な吸着によるトナー付着を引き起こした後、そのトナーは加圧ローラ表面に転移、蓄積され、最終的に記録材の印字面裏面にトナー汚れとして排出され画像問題となってしまう可能性がある。
【００１４】
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、後方トナー飛び散り現象の抑制と、記録材の印字面裏面へのトナー汚れ防止を両立させ、プリント速度を高速化しても良好な画像を得られる定着装置を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、
本発明は、少なくともトナーを充填したトナー収納部と、現像手段と、読み書き可能に情報を記憶する記憶手段と、を備えるトナーカートリッジと、加熱源を備え、記録材の未定着画像面と接触する回転体と、該回転体表面を圧接する加圧部材と、を備え、前記回転体と前記加圧部材の圧接ニップ部に、未定着画像が形成された記録材を導入し、通過させることで未定着画像を記録材上に永久画像として定着させる加熱定着装置と、周辺環境の湿度を検知する湿度検知手段と、を有する画像形成装置において、少なくとも記録材が前記圧接ニップ部を通過中、記録材にバイアスを印加する手段と、前記記憶手段からの情報と、前記湿度検知手段からの情報により、記録材に印加するバイアス量を制御する手段と、を有することを特徴とするものである。
【００１６】
また本発明は、少なくともトナーを充填したトナー収納部と、現像手段と、読み書き可能に情報を記憶する記憶手段と、を備えるトナーカートリッジと、加熱源を備え、記録材の未定着画像面と接触する回転体と、該回転体表面を圧接する加圧部材と、を備え、前記回転体と前記加圧部材の圧接ニップ部に、未定着画像が形成された記録材を導入し、通過させることで未定着画像を記録材上に永久画像として定着させる加熱定着装置と、周辺環境の温度を検知する湿度検知手段と、を有する画像形成装置において、少なくとも記録材が前記圧接ニップ部を通過中、記録材にバイアスを印加する手段と、前記記憶手段からの情報と、前記温度検知手段からの情報により、記録材に印加するバイアス量を制御する手段と、を有することを特徴とするものである。
【００１７】
また本発明は、少なくともトナーを充填したトナー収納部と、現像手段と、読み書き可能に情報を記憶する記憶手段と、を備えるトナーカートリッジと、加熱源を備え、記録材の未定着画像面と接触する回転体と、該回転体表面を圧接する加圧部材と、を備え、前記回転体と前記加圧部材の圧接ニップ部に、未定着画像が形成された記録材を導入し、通過させることで未定着画像を記録材上に永久画像として定着させる加熱定着装置と、記録材の印字面を検知する印字面検知手段と、を有する画像形成装置において、少なくとも記録材が前記圧接ニップ部を通過中、記録材にバイアスを印加する手段と、前記圧接ニップ部の記録材搬送方向の下流側に除電手段と、前記記憶手段からの情報と、前記印字面検知手段からの情報により、記録材に印加するバイアス量を制御する手段と、を有することを特徴とするものである。
【００１８】
（作用）
すなわち、トナーカートリッジの通紙枚数情報と、記録材の状態に影響の大きい情報（周辺湿度、周辺温度、印字面）により、記録材へ印加するバイアス量を、後方トナー飛び散り現象の発生しやすい条件の場合は大きく、発生しにくい条件の場合は小さく制御させることにより、後方トナー飛び散り現象を抑制しつつ、バイアス印加量も必要最低限に抑えることができるため、定着フィルム表面への炭酸カルシウムの付着も抑制でき、記録材の印字面裏面のトナー汚れも防止できる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
次に本発明の好適な実施例の説明として、まず実施例１について説明し、次に実施例２、３について説明する。
【００２０】
（実施例１）
（電子写真画像形成装置）
図１は、本発明の加熱定着装置３を有する電子写真画像形成装置１の断面図である。
【００２１】
図１において、像担持体たる感光ドラム２１は、ＯＰＣ、アモルファスシリコン等の感光材料をアルミニウムやニッケル等のシリンダ状の基板上に形成して構成されている。
【００２２】
まず初めに、感光ドラム２１の表面は帯電装置としての帯電ローラ２２によって一様に帯電される。次に、露光手段であるレーザービーム１１を画像情報に応じてＯＮ／ＯＦＦ制御し走査露光がなされ、感光ドラム２１上に静電潜像が形成される。この静電潜像は現像装置２３で現像され可視化される。現像方法としては、ジャンピング現像法、２成分現像法等が用いられ、イメージ露光と反転現像との組み合わせで用いられることが多い。
【００２３】
記録材Ｐはカセット１２から給紙ローラ１３によって取り出され、レジストローラ１４に送られる。記録材サイズは不図示のレジストセンサで行なっても良い。記録材Ｐはレジストローラ１４によって、感光ドラム２１表面に形成されたトナー像と同期を取り、感光ドラム２１と転写ローラ１５とで形成される転写ニップ部に供給される。転写ニップ部において、感光ドラム２１上のトナー像は不図示の電源による転写バイアスの作用で記録材Ｐに転写される。トナー像を保持した記録材Ｐは定着装置３へ搬送され、定着装置３のニップ部で加熱・加圧されてトナー像が記録材Ｐ上に定着され永久画像となり機外へ排出される。一方、転写後に感光ドラム２１上に残留する転写残留トナーは、クリーニング装置２４により感光ドラム２１表面より除去される。
【００２４】
（トナーカートリッジ）
現像装置２３を画像形成装置１本体から脱着可能に構成し、現像装置２３内にトナーＴを充填したトナーカートリッジ２方式を採用することで、消耗品であるトナーＴの補給を簡便化している。もちろん、現像装置２３に加えて、感光ドラム２１、帯電ローラ２２、クリーニング装置２４を一体化したプロセスカートリッジとしても構わない。
【００２５】
（加熱定着装置）
図２は、本発明の加熱定着装置の一例であるフィルム加熱方式の定着装置３の断面図である。
【００２６】
（１）定着フィルム
図２において、エンドレスベルト状の耐熱性フィルム（定着フィルム）３１は、可撓性を有し、半円弧状のフィルムガイド部材３５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３１は、ポリイミド、ポリアミドイミド、ＰＥＥＫ、ＰＥＳ等の低熱容量の耐熱性樹脂フィルム表面に、導電性プライマー層を介して、ＰＴＦＥ、ＰＦＡ、ＦＥＰ等にカーボンブラック等の導電性部材を混入させた離型層をコーティングした複合層フィルムである。離型層は様々な画像不良を引き起こさないよう最適な抵抗値に設計されている。また、後述する定着バイアスを印加するため、前記導電性プライマー層は定着フィルム３１表面に一部露出している
定着フィルム３１は、ステンレス等の薄い金属製素管の表面に、プライマー層を介して、前記離型層をコーティングした金属スリーブでも良い。この場合、定着バイアスの印加のため、金属製素管が金属スリーブ表面に一部露出している。
【００２７】
（２）ヒータ
ヒータ３３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３３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チッ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サーミスタ３４を当接させてある。
【００２８】
（３）加圧ローラ
加圧部材としての加圧ローラ３２は、金属製の芯金上に、シリコンゴム等の耐熱性ゴムの弾性層、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成る絶縁性の離型層から構成される回転体である。弾性層は絶縁性の離型層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。
【００２９】
加圧ローラ３２は不図示のバネにより加熱部材（フィルム３１及びヒータ３３）に圧接され、不図示の駆動系により回転駆動し、記録材Ｐと定着フィルム３１は上記加圧ローラ３２によって従動回転して搬送される構成となっている。未定着のトナー像Ｔを担持した記録材Ｐは、定着装置３の加熱部材（フィルム３１及びヒータ３３）と加圧ローラ３２により形成された圧接ニップ（定着ニップ）部内で加熱・加圧され、記録材Ｐ上にトナー像Ｔは定着し、定着後の記録材Ｐは機外へ排出される。
【００３０】
加圧部材の形態としては、本実施例における加圧ローラ３２以外に、回動ベルト等の形態でも構わない。
【００３１】
（４）潤滑剤
定着ニップ部のヒータ３３の下表面、すなわちヒータ３３のガラスコーティング層と、定着フィルム３１の裏面（内周面）、すなわち記録材Ｐのトナー像Ｔと接する側とは反対側の面との間に潤滑剤を介在させて、定着ニップ部内における定着フィルム３１とヒータ３３間の摺動トルクを低く安定化し、定着フィルム３１と記録材Ｐ間のスリップを防止している。なお潤滑剤としては、フッ素系グリス（例えば、ＨＰ−３００　ＧＲＥＡＳＥ（ダウコーニング社）や、ＤＥＭＮＵＭ　ＧＲＥＡＳＥ　Ｌ−６５（ダイキン工業社））等の耐熱品を使用している。
【００３２】
（５）定着バイアス印加手段
バイアス電源４３から、導電ブラシ等の給電手段４１を介して、定着フィルム３１表面に一部露出している導電性プライマー層に、トナーＴ（ここではマイナス極性トナーを使用する）と同極性のマイナス極性の定着バイアスを印加する。定着バイアスの印加は、少なくとも記録材Ｐが定着ニップ部内を通過している間は行われる。またバイアスの印加量は、後述の制御手段４４により可変とする。
【００３３】
（６）トナーカートリッジの情報記憶手段
トナーカートリッジ２に関わる情報の記憶手段５１は、情報の読み出し及び書き込みは画像形成装置１との接点もしくは無線により行なう。情報としては、トナーＴのトリボ量と相関のあるトナーカートリッジ２の使用量を記憶させている。なお前記記憶手段５１は画像形成装置１のＣＰＵ内に設けても構わないが、トナーカートリッジ２交換等による記憶内容の整合性を保つため、トナーカートリッジ２に設けた方が好ましい。
【００３４】
（７）トナーカートリッジの使用量情報の記憶方法
トナーカートリッジ２の使用量情報として、ここでは記録材Ｐの通紙枚数について説明する。記録材Ｐの通紙枚数は、画像形成装置１につながるコンピュータからのジョブ信号をカウントして算出し、前記記憶手段５１に書き込みを行なう。なお通紙枚数は、排紙センサーのＯＮ／ＯＦＦ回数や、感光ドラム２１の回転数、現像装置２３へのバイアス通電時間等から算出しても良い。
【００３５】
（８）湿度検知手段
湿度検知手段５２は、画像形成装置１内の昇温を防ぐため熱源の定着装置３から遠い位置、そして周辺環境と雰囲気が近い、例えば吸気ファン付近に設けることが好ましい。
【００３６】
（９）定着バイアスの制御方法
制御手段４４は、記憶手段５１からトナーカートリッジ２の通紙枚数情報と、湿度検知手段５２から周辺湿度情報の読み出しを行ない、通紙枚数と周辺湿度に対応した最適定着バイアス量を算出し、定着フィルム３１へ印加する。
【００３７】
具体的には、トナーカートリッジは、初期状態では現像装置内でのトナーの撹拌や現像ブレードとの摺擦が不充分のためトナーのトリボ量は低いが、通紙枚数が増えるにしたがって、トリボは上昇していく。そして、記録材への保持力や、バイアス印加による記録材への静電的な押え込みの効果も、通紙枚数が増えるにしたがって増加していく。そのため、後方トナー飛び散り現象を抑制するのに必要な定着バイアスは、トナーカートリッジの通紙枚数が増えるにしたがって減少する。
【００３８】
周辺が高湿度環境の場合、記録材は吸湿しやすく抵抗も下がり、記録材へのトナーの保持力も弱くなるとともに、定着ニップで発生する水蒸気量が増加するため、後方トナー飛び散り現象を抑制するのに必要な定着バイアスは、低湿度環境の場合に比べて増加する。
【００３９】
印字面裏面へのトナー汚れの原因である定着フィルム表面への記録材の填量である炭酸カルシウムの付着は、記録材の吸湿状態によって差があり、記録材が吸湿している場合は、炭酸カルシウムの帯電量も小さいため定着フィルムへの付着も起こりにくいが、記録材が乾燥している場合は、炭酸カルシウムの帯電量も大きいため定着フィルムへの付着も起こりやすい。そのため低湿度環境の場合は、炭酸カルシウムの付着の抑制のため、高湿度環境に比べて定着バイアスを低減させた方が良い。
【００４０】
これらを踏まえ、本発明では寿命が１２，０００枚のトナーカートリッジでマイナス極性に帯電するトナーを使用した場合、表１に示す通紙枚数と周辺湿度に対応した定着バイアス量を印加する。
【００４１】
【表１】
2004138841.tif 000003
【００４２】
もちろん表１に示す数値は一例にすぎず、トナーやトナーカートリッジ、そして定着装置の構成により通紙枚数及び周辺湿度のしきい値としきい値の数、そして定着バイアス量の数値は、適時変更される。
【００４３】
（従来例との比較実験）
本実施例における上記装置を用いた場合と、従来例のように定着バイアスとして定着フィルムに所定量（−４００Ｖ、−７００Ｖ、−１０００Ｖ）を印加し続ける場合とについて、各環境下（２３℃／１５％ＲＨ、２３℃／６０％ＲＨ、２３℃／８５％ＲＨ）において評価試験を行ない、後方トナー飛び散り現象レベルと、定着フィルムへの炭酸カルシウム付着を原因とする記録材Ｐの印字面裏面へのトナー汚れレベルを比較した。その結果を表２に示す。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。
【００４４】
なお後方トナー飛び散り現象は、各環境下で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印字して評価を行なった。また記録材Ｐの印字面裏面へのトナー汚れは、各環境下で炭酸カルシウムを含有する紙に、文字パターンを２枚／１０分の間欠でカートリッジの使用状態に合わせた所定枚数（１，０００枚、４，０００枚、７，０００枚）を通紙して評価を行なった。
【００４５】
【表２】
2004138841.tif 000004
【００４６】
表２に示すように、本実施例と従来例１、２、３の間に、後方トナー飛び散り現象レベルと、印字面裏面へのトナー汚れレベルに差がみられた。すなわち、トナーカートリッジの通紙枚数と周辺湿度に対応した最適定着バイアス量を印加するよう制御させることにより、トナーのトリボ変化と周辺湿度による記録材の抵抗変化があっても、常に適度な電界作用を維持できるため、後方トナー飛び散り現象の抑制と、記録材Ｐの印字面裏面へのトナー汚れ防止を両立させることが可能となったのである。
【００４７】
本実施例ではフィルム加熱方式を定着装置の一例として説明を行なっているが、熱ローラ定着方式を用いても同等の効果が得られることは言うまでもない。
【００４８】
（定着バイアス印加方法の他例）
本実施例では、一例として定着フィルムにトナーと同極性の定着バイアスを印加する方式について説明してきたが、他例として、加圧ローラにトナーと逆極性の定着バイアスを印加方式、定着ニップ近傍に設けられた電極にトナーと逆極性の定着バイアスを印加方式、またはこれらを混合させた方式等がある。そして上述した図６のように、定着バイアスの印加とともに、定着ニップの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を設け、記録材の印字面の裏面にトナーと逆極性の電荷を誘起させる方式もある。少なくとも記録材が定着ニップ部内を通過している間、定着バイアスを記録材に印加できる方式ならば定着バイアス印加方式の限定は無い。
【００４９】
（実施例２）
次に実施例２として、定着バイアス量制御の他例を図３に示す。本実施例では、トナーカートリッジの通紙枚数と、プリントする画像形成装置１の周辺温度の情報とから、最適定着バイアス量を算出している。なお、上述した実施例１と同一箇所の説明は省略する。
【００５０】
（１０）温度検知手段
温度検知手段５３は、画像形成装置１内の昇温を防ぐため熱源の定着装置３から遠い位置、そして周辺環境と雰囲気が近い、例えば吸気ファン付近に設けることが好ましい。
【００５１】
（１１）定着バイアスの制御方法
制御手段は、記憶手段からトナーカートリッジの通紙枚数情報と、温度検知手段５３から周辺温度情報の読み出しを行ない、通紙枚数と周辺温度に対応した最適定着バイアス量を算出し、定着フィルムへ印加する。
【００５２】
具体的には、トナーカートリッジは、実施例１で述べたように、通紙枚数によりトナーのトリボが変化するため、後方トナー飛び散り現象を抑制するのに必要な定着バイアスは、トナーカートリッジの通紙枚数が増えるにしたがって減少する。
【００５３】
周辺が高温環境の場合、記録材の温度も高く、定着ニップ内における記録材の温度上昇も高くなるため、定着ニップで発生する水蒸気量が増加し、後方トナー飛び散り現象を抑制するのに必要な定着バイアスは、低温環境の場合に比べて増加する。
【００５４】
印字面裏面へのトナー汚れは、炭酸カルシウムの付着により離型性の低下した定着フィルム表面にトナーが付着し、そのトナーが加圧ローラに転移、蓄積されて発生しているのだが、周辺が高温環境の場合、加圧ローラの温度も高く、定着ニップ内における加圧ローラ表面の温度上昇も高くなるため、定着フィルムから転移したトナーを加圧ローラ表面に蓄積させずに、定着ニップ内で記録材の印字面裏面に問題の無いレベルでトナーを少しずつ排出することができる。そのため高温環境の場合は、加圧ローラ表面でトナーを蓄積させやすい低温環境よりも印字面裏面へのトナー汚れにマージンがあるため、定着バイアスを増加することができる。
【００５５】
これらを踏まえ、実施例１と同様に、表３に示すような通紙枚数と周辺温度に対応した定着バイアス量を印加する。
【００５６】
【表３】
2004138841.tif 000005
【００５７】
もちろん表３に示す数値は一例にすぎず、トナーやトナーカートリッジ、そして定着装置の構成により通紙枚数及び周辺温度のしきい値としきい値の数、そして定着バイアス量の数値は、適時変更される。
【００５８】
（従来例との比較実験）
本実施例における上記装置を用いた場合と、従来例のように定着バイアスとして定着フィルムに所定量（−４００Ｖ、−６００Ｖ、−９００Ｖ）を印加し続ける場合とについて、各環境下（１５℃／６０％ＲＨ、２３℃／６０％ＲＨ、３０℃／６０％ＲＨ）において評価試験を行ない、後方トナー飛び散り現象レベルと、定着フィルムへの炭酸カルシウム付着を原因とする記録材Ｐの印字面裏面へのトナー汚れレベルを比較した。その結果を表４に示す。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。
【００５９】
なお後方トナー飛び散り現象は、各環境下で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印字して評価を行なった。また記録材Ｐの印字面裏面へのトナー汚れは、各環境下で炭酸カルシウムを含有する紙に、文字パターンを２枚／１０分の間欠でカートリッジの使用状態に合わせた所定枚数（１，０００枚、４，０００枚、７，０００枚）を通紙して評価を行なった。
【００６０】
【表４】
2004138841.tif 000006
【００６１】
表４に示すように、本実施例と従来例４、５、６の間に、後方トナー飛び散り現象レベルと、印字面裏面へのトナー汚れレベルに差がみられた。すなわち、トナーカートリッジの通紙枚数と周辺温度に対応した最適定着バイアス量を印加するよう制御させることにより、トナーのトリボ変化と周辺温度による加圧ローラ表面へのトナーの蓄積しやすさの違いがあっても、常に適度な電界作用を維持できるため、後方トナー飛び散り現象の抑制と、記録材Ｐの印字面裏面へのトナー汚れ防止を両立させることが可能となったのである。
【００６２】
（定着バイアス制御の他例）
本実施例と実施例１では、トナーカートリッジの通紙枚数と、記録材の状態に大きな影響を与える情報として周辺湿度あるいは周辺温度と、による定着バイアス量制御を説明してきたが、もちろん記録材の状態に大きな影響を与える情報として周辺湿度と周辺温度のマトリックスを採用しても構わない。
【００６３】
（実施例３）
次に実施例３として、定着バイアス量制御の他例を図４に示す。本実施例では、トナーカートリッジの通紙枚数と、記録材の印字面情報とから、最適定着バイアス量を算出している。なお、上述した実施例１、２と同一箇所の説明は省略する。
【００６４】
（１２）除電手段
本実施例では、後方トナー飛び散り現象の抑制効果を高めるため、定着ニップの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４２を設けて、定着ニップ通過後の記録材Ｐの印字面の裏面に除電手段４２が接触するような構成をとり、定着フィルム３１にトナーＴ（ここではマイナス極性トナーを使用する）と同極性のマイナス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４２の接地部から印加したマイナスバイアスと逆極性のプラス電荷を記録材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に引き付け固定させている。
【００６５】
除電手段４２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。
【００６６】
（１３）記録材の印字面検知手段
記録材の印字面検知手段５４は、画像形成装置１のＣＰＵ内に設ける。
【００６７】
（１４）定着バイアスの制御方法
制御手段４４は、トナーカートリッジ２の記憶手段５１からトナーカートリッジの通紙枚数情報と、印字面検知手段５４から印字面情報の読み出しを行ない、通紙枚数と印字面に対応した最適定着バイアス量を算出し、定着フィルム３１へ印加する。
【００６８】
具体的には、トナーカートリッジは、実施例１で述べたように、通紙枚数によりトナーのトリボが変化するため、後方トナー飛び散り現象を抑制するのに必要な定着バイアスは、トナーカートリッジの通紙枚数が増えるにしたがって減少する。
【００６９】
記録材がプリンター本体に両面機を使用した自動両面における２面めの場合、１面めに比べて一度定着器を通過しているため、含水率が低下し、記録材としての抵抗は上昇している。そのため、定着バイアスの印加により、除電手段の接地部から記録材の印字面の裏面に誘起されトナーを記録材に保持する電荷の量が減少し、後方トナー飛び散り現象を抑制するのに必要な定着バイアスは増加する。
【００７０】
印字面裏面へのトナー汚れの原因である定着フィルム表面への記録材の填量である炭酸カルシウムの付着は、記録材の２面めの方が１面めに比べて乾燥しているため、炭酸カルシウムの帯電量も大きく定着フィルムへの付着も起こりやすいが、１面めに比べて２面めの方が加圧ローラ及び記録材の温度が高いため、定着ニップ内で記録材の印字面裏面に問題の無いレベルでトナーを少しずつ排出することができる。そのため、印字面裏面へのトナー汚れは、１面めよりも２面めの方がマージンがあり、定着バイアスを増加することができる。　　これらを踏まえ、実施例１と同様に、一例として表５に示すような通紙枚数と印字面に対応した定着バイアス量を印加する。
【００７１】
【表５】
2004138841.tif 000007
【００７２】
（従来例との比較実験）
本実施例における上記装置を用いた場合と、従来例のように定着バイアスとして定着フィルムに所定量（−５００Ｖ、−７００Ｖ、−１０００Ｖ）を印加し続ける場合とについて、各印字モード（片面印字、両面機を用いた自動両面印字）において評価試験（２３℃／６０％ＲＨ環境下）を行ない、後方トナー飛び散り現象レベルと、定着フィルムへの炭酸カルシウム付着を原因とする記録材Ｐの印字面裏面へのトナー汚れレベルを比較した。その結果を表６に示す。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。
【００７３】
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印字して評価を行なった。また記録材Ｐの印字面裏面へのトナー汚れは、１５℃／１０％ＲＨの環境下で炭酸カルシウムを含有する紙に、文字パターンを２枚／１０分の間欠でカートリッジの使用状態に合わせた所定枚数（１，０００枚、４，０００枚、７，０００枚）を通紙して評価を行なった。
【００７４】
【表６】
2004138841.tif 000008
【００７５】
表６に示すように、本実施例と従来例７、８、９の間に、後方トナー飛び散り現象レベルと、印字面裏面へのトナー汚れレベルに差がみられた。すなわち、トナーカートリッジの通紙枚数と印字面に対応した最適定着バイアス量を印加するよう制御させることにより、トナーのトリボ変化と印字面による記録材の抵抗変化があっても、常に適度な電界作用を維持できるため、後方トナー飛び散り現象の抑制と、記録材Ｐの印字面裏面へのトナー汚れ防止を両立させることが可能となったのである。
【００７６】
（定着バイアス制御の他例）
本実施例と実施例１及び２では、トナーカートリッジの通紙枚数と、記録材の状態に大きな影響を与える情報（周辺湿度、周辺温度、印字面）の内の一つの情報と、による定着バイアス量制御を説明してきたが、もちろん記録材の状態に大きな影響を与える情報として、これら複数の情報のマトリックスを採用しても構わない。次にその一例として、周辺湿度と印字面情報のマトリックスを採用した場合を説明する。
【００７７】
記録材の印字面が１面めの場合は、周辺湿度によって記録材の吸湿具合が異なるため、実施例１の表１に示すトナーカートリッジの通紙枚数と周辺湿度に対応した定着バイアス量の印加が適正な制御となる。一方プリンター本体に両面機を使用した自動両面における２面め場合は、１面定着時の定着器の通過により記録材の状態は均一化されるとともに、１面定着から２面印字までの時間も短く、周辺環境による記録材への影響もほとんど無視できるため、周辺湿度に関わらず本実施例の表５に示すトナーカートリッジの通紙枚数と印字面２面めに対応した定着バイアス量の印加が適正な制御となる。
【００７８】
これらのことから、一例として表７に示すような通紙枚数と周辺湿度、そして印字面に対応した定着バイアス量を印加するよう制御させることにより、トナーのトリボ変化と周辺湿度による記録材の抵抗変化、そして印字面による記録材の抵抗変化があっても、常に適度な電界作用を維持できるため、後方トナー飛び散り現象の抑制と、記録材Ｐの印字面裏面へのトナー汚れ防止を両立させることが可能となる。
【００７９】
【表７】
2004138841.tif 000009
【００８０】
【発明の効果】
本発明は前述したように、トナーカートリッジの通紙枚数情報と、記録材の状態に影響の大きい情報から記録材へ印加するバイアス量を制御し、常に適度な電界作用を維持できるため、後方トナー飛び散り現象の抑制と、記録材の印字面裏面へのトナー汚れ防止を両立が可能となり、プリント速度を高速化しても良好な画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例に示す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実施例に示す加熱定着装置の断面図である。
【図３】本発明の第２実施例に示す加熱定着装置の断面図である。
【図４】本発明の第３実施例に示す加熱定着装置の断面図である。
【図５】従来例の断面図である。
【図６】従来例の断面図である。
【図７】従来例の断面図である。
【符号の説明】
１・・・電子写真画像形成装置
１１・・・レーザービーム
１２・・・カセット
１３・・・給紙ローラ
１４・・・レジストローラ
１５・・・転写ローラ
２・・・トナーカートリッジ
２１・・・感光ドラム
２２・・・帯電ローラ
２３・・・現像装置
２４・・・クリーニング装置
３・・・定着装置
３１・・・定着フィルム
３２・・・加圧ローラ
３３・・・ヒータ
３４・・・サーミスタ
３５・・・フィルムガイド
４１・・・給電手段
４２・・・除電手段
４３・・・バイアス電源
４４・・・バイアス制御手段
５１・・・トナーカートリッジの情報記憶手段
５２・・・湿度検知手段
５３・・・温度検知手段
５４・・・印字面検知手段
【図１】
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【図２】
2004138841.tif 000011
【図３】
2004138841.tif 000012
【図４】
2004138841.tif 000013
【図５】
2004138841.tif 000014
【図６】
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【図７】
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