(57)【要約】【課題】尾引き・オフセット・加圧ローラ汚れを防止し、かつ、定着分離不良ジャムや定着巻付きジャムを防止することのできる定着装置を提供する。【解決手段】互いに圧接して定着ニップを形成する加熱部材１６ａと加圧部材１６ｂを有し、トナー像を担持した定着すべき記録材Ｐを前記定着ニップで挟持搬送してトナー像を加熱・加圧して記録材に定着させる定着装置において、前記加熱部材または加圧部材の少なくとも一方に電圧を印加する電圧印加手段４６と、前記記録材の厚さに応じて前記電圧印加手段によって印加される電圧値を決定する手段とを有することを特徴とする定着装置。【選択図】図２
2004212733.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに圧接して定着ニップを形成する加熱部材と加圧部材を有し、トナー像を担持した定着すべき記録材を前記定着ニップで挟持搬送してトナー像を加熱・加圧して記録材に定着させる定着装置において、
前記加熱部材または加圧部材の少なくとも一方に電圧を印加する電圧印加手段と、前記記録材の厚さに応じて前記電圧印加手段によって印加される電圧値を決定する手段とを有することを特徴とする定着装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、面上に未定着のトナー像を担持した記録材を加熱・加圧して定着させる定着装置に関する。
【０００２】
さらに詳しくは、電子写真、静電記録、磁気記録等の適時の画像形成プロセス手段により、加熱溶融性の樹脂等よりなるトナーを用いて、記録材（紙、印刷紙、転写材シート、ＯＨＰシート、光沢紙、光沢フィルム等）の面に直接方式もしくは転写方式で形成担持させた目的の画像情報に対応した未定着トナー画像を、該画像を担持している記録材面上に永久固着画像として加熱定着処理する方式のトナー画像加熱定着装置に関するものであり、例えば、複写機、レーザビームプリンタ等の画像形成装置に適用して好適なものである。
【０００３】
【従来の技術】
従来、電子写真画像形成プロセスによって画像を形成するレーザビームプリンタなどの画像記録装置においては、感光体面上を光走査して感光体面上の電位を変化させ、この電位の変化による静電潜像を形成し、この潜像電位に応じてトナーを付与して、トナー像を形成している。そして、感光体のトナー像形成部分に対向するように配置した転写部材と、感光体との間に記録材を挟持搬送させて、転写部材よりトナーと異極性の転写電圧を印加してトナーを引き寄せ、記録材上にトナー像を静電的に担持させる。その後、トナー像を担持された記録材を定着装置に搬送し、過熱・加圧してトナー像を記録材に定着させている。
【０００４】
このような画像形成装置においては、記録材に含まれている水分が多いと、転写部で記録材の裏面に供給される転写電荷が記録材沿面を伝達してリークしやすく、記録材上に静電的に転写形成されたトナー像（未定着トナー像）の保持力を失いやすい。また、同様に記録部材に含まれている水分が多いと、定着装置において定着ローラと加圧ローラとの定着ニップ部（当接ニップ部）で発生する蒸気量が増え、蒸気の圧力によるトナー飛散が発生していた。このトナーの飛び散りによって、尾を引いたように見える不良画像が発生していた（以降、この不良画像の現象を「尾引き」と称する）。記録部材上に静電的に転写形成されたトナー像の保持力が弱い時には、記録材に定着されずに定着ローラにトナーが付着することが発生することで、定着ローラの１周後に付着していたトナーが記録材に定着される「オフセット」と呼ばれる画像不良が発生していた。さらに、このオフセットにより、定着ローラに付着したトナーが対向する加圧ローラに付着すると、加圧ローラ汚れを引き起こしていた。
【０００５】
これらの問題を解決するために、定着ローラあるいは加圧ローラの少なくとも一方に電圧を印加する手段を備えた定着装置、および該定着装置を備える画像形成装置が提供されている。つまり、定着ローラにトナーの帯電極性と同極性の電圧を印加する、もしくは、加圧ローラにトナーの帯電極性と異極性の電圧を印加することで、トナーの記録材への保持力を増加させ、尾引き・オフセット・加圧ローラ汚れの防止に努めている。また、他の定着装置として、例えば、使用環境下の湿度を検知して定着ローラまたは加圧ローラの少なくとも一方に印加する印加電圧を決定することで、水分が多いときにより尾引き・加圧ローラ汚れなどを防止できる工夫を行ったものが知られている（特許文献１参照）。また、環境によって変化する転写出力電圧を検知して印加電圧を決定することで、環境に応じた尾引きなどの発生を防止できる工夫を行ったものが知られている（特許文献２参照）。さらに、印加電圧によって記録材に流れる電流を検知して定着ローラまたは加圧ローラの少なくとも一方に印加する印加電圧を補正することで、尾引き・オフセットなどに起因する画像不良の発生を防止できる工夫を行ったものが知られている（特許文献３参照）。
【特許文献１】
特開２００１−５３１４号公報
【特許文献２】
特開２００１−７５４１７号公報
【特許文献３】
特開２０００−２２１８１９号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、近年、ますます画像形成装置の高速化が進んできているため、記録材の搬送速度が大きくなってきていることによって、新たな問題が発生することとなった。トナー像の保持力低下および定着ニップの蒸気の圧力による問題（尾引き、オフセット、加圧ローラ汚れ）は、記録材の搬送速度が大きくなるほど悪化するため、対策として定着装置における定着ローラあるいは加圧ローラに印加する電圧をより大きくする必要が出てくる。ところが、印加する電圧をより大きくすると、定着ニップから搬送排出される記録材が、定着ローラに静電引力で引っ張られる力も大きくなり、定着ローラに沿って搬送されやすくなり、定着ローラとの分離性が悪くなる。その結果、記録材が定着ローラと分離できずに分離不良ジャムになったり、記録材が定着ローラに巻き付いて巻き付きジャムになったりという弊害としての新たな問題が発生することとなった。
【０００７】
本発明は、上記問題点に鑑みて為されたもので、定着装置において、尾引き・オフセット・加圧ローラ汚れを防止し、かつ、定着分離不良ジャムや定着巻付きジャムを防止することのできる定着装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決しようとする手段】
上記目的を達成するため、本発明は、
互いに圧接して定着ニップを形成する加熱部材と加圧部材を有し、トナー像を担持した定着すべき記録材を前記定着ニップで挟持搬送してトナー像を加熱・加圧して記録材に定着させる定着装置において、
前記加熱部材または加圧部材の少なくとも一方に電圧を印加する電圧印加手段と、前記記録材の厚さに応じて前記電圧印加手段によって印加される電圧値を決定する手段とを有することを特徴とする定着装置、である。
【０００９】
上記構成において、記録材の厚さによる定着分離性の良し悪しに応じて、加熱部材または加圧部材の少なくとも一方に印加する最適な電圧値を決定することができる。これにより、定着分離性を確保した上で、可能な限りの尾引き・オフセット・加圧ローラ汚れを防止でき、かつ、定着分離不良ジャムや定着巻付きジャムの発生を防止できる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
（第１の実施例）
図２は、本発明に係る定着装置の第１の実施例を示す概略構成断面図である。図２において、定着装置（以後、定着器と記す）２８は、トナー像（未定着トナー像）を担持した記録媒体を加熱・加圧定着させる装置であり、加熱加圧ローラ対１６、該ローラ内部に設けられたハロゲンヒータ２９、定着排紙ローラ１７、定着排紙センサ１８、導電ブラシ４５と、高圧電源部４６などを備える。加熱加圧ローラ対１６は、ハロゲンヒータ２９を内包する定着ローラ１６ａおよび、加圧ローラ１６ｂが互いに圧接し定着ニップＮを形成する。これらの定着ローラ１６ａおよび加圧ローラ１６ｂは、矢印で示した方向に回転させることで、トナー像を担持した記録媒体（記録材）Ｐを定着ニップＮで挟持搬送させ、記録媒体Ｐの面上にトナー像を加熱・加圧定着させる。そして、定着ニップを通過した記録媒体は、記録媒体搬送方向（図の左側）において定着ニップよりも下流に配置された定着排紙センサ１８によって検知され、定着排紙ローラ１７により定着器から排出される。また、定着ローラ１６ａおよび加圧ローラ１６ｂには、定着ニップを通過した記録媒体がそれぞれのローラ表面から分離して下流の定着排紙ローラ１７へ導くために、分離機構としての分離爪４４ａおよび４４ｂをそれぞれ配置している。定着ローラ１６ａの表面は導電性とし、導電ブラシ４５によって、定着ローラ１６ａの表面に高圧を給電する。なお、高圧電源部４６については、追って説明する。
【００１１】
図１は、本例の定着器を搭載した画像記録装置（レーザビームプリンタ）の一例を示す概略構成図である。図１において、プリンタ本体１は、記録媒体を収納する上段カセット２と下段カセット５を有している。上段カセット２から上段ピックアップ給紙ローラ３により記録媒体を繰り出し、上段給紙搬送ローラ４により記録媒体を搬送する。また、下段カセット５から下段ピックアップ給紙ローラ６により記録媒体を繰り出し、下段給紙搬送ローラ７により記録媒体を搬送する。上段カセット２もしくは下段カセット５より搬送された記録媒体は、下流の給紙センサ８により検知され、再給紙ローラ９によりさらに搬送される。また、記録媒体を収納するマルチトレー１０からは、マルチピックアップ給紙ローラ１１により記録媒体を繰り出し、マルチ給紙搬送ローラ１２により記録媒体を搬送する。上段カセット２、下段カセット５、マルチトレー１０から給紙搬送された記録媒体は、さらに下流のレジセンサ１３により検知され、レジストローラ対１４に所定のループ量を作成して搬送を停止する。画像形成タイミング（ＶＳＹＮＣ信号）と同期をとって、レジストローラ対１４により記録媒体の搬送が再開される。レジストローラ対１４の下流にはレーザスキャナ部３０からのレーザ光に基づいて感光ドラム１５上にトナー像を形成する着脱可能なプロセスカートリッジ３５が設けられている。感光ドラム１５上のトナー像は、転写帯電器４０によって記録媒体に転写される。さらに、下流には記録媒体上に形成されたトナー像を熱加圧定着する前述の定着器２８が設けられている。この定着器２８は、プリンタ本体１に対して着脱可能な定着装置である。定着器２８で加熱・加圧された記録媒体はさらに、排紙ローラ２０により排紙積載トレー２１に排紙される。記録媒体を両面印字する場合は、両面フラッパ１９により、記録媒体を反転機構部分へ導く。反転機構へ導かれた記録媒体は、反転センサ２２により検知され、反転ローラ２３により引き込みされる。引き込みが終了すると、反転ローラ２３の回転方向を逆にすることで記録媒体を反転させ、両面搬送部へ導く。両面搬送部へ導かれた記録媒体は、切り欠けローラ２５で搬送され、切り欠けローラ２５の切り欠け部分が記録媒体と接する位置で搬送を停止し、記録媒体が自由になったところで横レジスト調整板２４にて斜行を補正する。その後、切り欠けローラ２５により搬送を再開し、下流の両面ローラ２６に引き継がれ、両面センサ２７で記録媒体の搬送位置を確認する。そして、再給紙ローラ９にて搬送されて２面目の画像形成を行う。また、前記レーザスキャナ部３０は、外部装置４２から送出される画像信号に基づいて変調されたレーザ光を発光するレーザユニット３１、このレーザユニット３１からのレーザ光を感光ドラム１５上に走査するためのスキャナモータユニット３２、結像レンズ群３３、折り返しミラー３４により構成されている。スキャナモータユニット３２は、スキャナモータ３２ａおよびポリゴンミラー３２ｂから構成される。そして、プロセスカートリッジ３５は、電子写真プロセスに必要な感光ドラム１５、前露光ランプ３６、一次帯電器３７、現像器３８、転写帯電器４０、クリーナ３９から構成される。そして、プリンタ制御装置４１はプリンタ本体１を制御する装置で、タイマ４１ｂ、ＲＯＭ４１ｃ、ＲＡＭ４１ｄなどを有するマイクロコンピュータ４１ａおよび不揮発メモリ４１ｅおよび各種入出力制御回路４１ｆ（ここでは図示していない）で構成される。さらに、プリンタ制御装置４１は、インターフェース４３を介して外部装置４２と通信可能な状態で接続されている。また、ここでは図示しないが、プリンタ本体１には、ユーザに情報を通知する表示装置およびユーザが記録媒体について所要の選択設定を行う設定装置を持っている。
【００１２】
図３は、本例の定着器の高圧電源部の一例を示す高圧印加回路図である。図３において、マイクロコンピュータ４１ａの各種入出力制御回路４１ｆによって、高圧電源部（高圧印加回路）４６を介して、定着ローラ１６ａへ高圧を印加させる。インバータトランス１０４の二次側巻線に発生する出力電圧は、高圧コンデンサ１０２と高圧ダイオード１０３によって整流され、出力電流制限抵抗１０１を介して、導電ブラシ４５により定着ローラ１６ａ表面へ印加される。出力抵抗１０１は、印加電圧の立上りおよび立下り時間を十分に短くするため、小さな値（たとえば０Ω）に設定しておく。インバータトランス１０４の一次巻線側では、マイクロコンピュータ４１ａの入出力回路４１ｆから出力されるクロック信号（図中のＣＬＫ）によって、ベース抵抗１１８、トランジスタ１２２、プルアップ抵抗１２１、そしてトランジスタ１０６を介して、オンオフさせる。そして、オペアンプ１１２の出力を、抵抗１１１、抵抗１０７、トランジスタ１０８、アルミ電解コンデンサ１０９からなるトランス駆動回路によって、インバータトランス１０４の入力電圧を調整する。ダイオード１１０は、トランジスタ１０８の保護ダイオードであり、ダイオード１０５は、フライバック電流をインバータトランス１０４に流すためのものである。また、マイクロコンピュータ４１ａの入出力回路４１ｆから出力されるＰＷＭ信号（図中のＰＷＭ）によって、ベース抵抗１３３を介し、抵抗１３０、抵抗１３１、抵抗１２９、コンデンサ１２８、抵抗１２７、コンデンサ１２６から成るフィルタを通してＤＣ電圧にし、オペアンプ１２５に入力させる。そして、オペアンプ１２５の出力電圧を、オペアンプ１１２の−端子に入力し、抵抗１１３、抵抗１１４、抵抗１１５で電源電圧＋２４Ｖを分圧した基準電圧を＋端子に入力することで、インバータトランス１０４への入力電圧を調整する。また、マイクロコンピュータ４１ａの入出力回路４１ｆから出力されるドライブ信号（図中のＤＲＶ）によって、ベース抵抗１２０およびトランジスタ１１９を介して、オペアンプの基準電圧を０Ｖにすることで、高圧出力をオンおよびオフの駆動ができるようにしている。ＰＷＭ信号を、０Ｖにすることでオフを実現する回路ではなく、オンオフの駆動専用のドライブ信号を設けたのは、出力高圧の立上り立下り時間を短くするための工夫である。つまり、ＰＷＭ信号のＤＵＴＹを切り替えてオンオフする場合には、前述のフィルタでＤＣ電圧に変換する部分に時間を要するので、ＰＷＭ信号はオン時の高圧出力のための特定のＤＵＴＹを出力しっぱなしにしてフィルタ変換後のＤＣ電圧を安定させたままにしておいて、別途、専用のドライブ信号でオンとオフを切り替えられるようにしてある。以上説明したように、マイクロコンピュータからのドライブ信号とＰＷＭ信号により、定着ローラ表面への負極性の高圧出力が０Ｖ、そしてＰＷＭのＤＵＴＹで決定する電圧値（たとえば、−１０００Ｖ、−７００Ｖなど）を、切り替え出力可能となる。そして、たとえば、記録媒体の紙種（種類）によって、高圧出力電圧を変更する場合には、１枚目のある紙種で−１０００Ｖを出力し、次の２枚目の別の紙種で−７００Ｖを出力する場合、１枚目で−���０００Ｖ用のＰＷＭでのＤＵＴＹをマイクロコンピュータより出力して、紙間（記録媒体を連続的にプリントする場合の記録媒体間の間隔）ですぐにドライブ信号でオフするとともに、ＰＷＭのＤＵＴＹを−７００Ｖ用のＰＷＭに切り替えておく。そのようにすると、紙間でＰＷＭ信号をフィルタでＤＣ電圧に変換する時間を十分にとれるので、２枚目の紙先端ではドライブ信号をオンにすると、立上りが速く−７００Ｖを印加できるようになる。
【００１３】
図４は、トナーを担持した記録媒体と定着ローラ印加電圧との関係を説明する図である。本実施例では、トナーとして負極性トナーを用いており、図１に示す感光ドラム１５上のトナー像は、正極性の高圧を印加する転写帯電器４０によって記録媒体に転写される。従って、図４に示すように、記録媒体Ｐの上（表側）には、負極性のトナーＴが担持され、記録媒体Ｐの裏側には正極性の転写電荷が存在して、トナー像が保持され、定着器２８に搬送される。そして、定着ローラ１６ａの表面上には、給電ブラシ４５によって、トナーと同極性である負極性の高圧を給電しておく。この結果、定着ローラ１６ａの負極性の高圧による電界によって、トナーの拘束力が増加されることになるので、尾引き・オフセット・加圧ローラ汚れといった問題が防止される。ここで、画像形成装置の印刷速度を向上していくと、記録媒体の搬送速度も大きくなるにつれ、トナーの保持力が弱まった時の尾引き、および定着ニップでの蒸気発生による吹き飛ばしが要因である尾引きは、悪化していくことになる。その結果、より悪化する尾引きを防止するために、より大きな印加電圧を定着ローラ１６ａへ印加することとなる。定着ニップを通過した記録媒体においては、トナーが定着され、記録媒体の裏側に正極性の電荷が残っていると、定着ローラ１６ａの負極性の電圧による電界により、記録媒体は定着ローラ１６ａに引き付けられる。もともと、記録媒体の表側では加熱されたトナーの粘性により、記録媒体は定着ローラ１６ａに引っ張られる。これらの作用によって、定着ローラ１６ａへの印加電圧を大きくするほど、記録媒体は定着ローラ１６ａに、より引き付けられてしまうことになる。そして、分離機構である分離爪４４ａをもってしても記録媒体を定着ローラから分離できなくなってくると、分離不良ジャムや定着ローラ巻付きジャムが発生する。
【００１４】
図５は、本例の定着器における定着ローラ印加電圧の適正電圧値を説明する表である。図５（１）は、紙厚（記録媒体の厚み）と適正印加電圧値の関係を示す表であり、薄紙では−３００Ｖ、普通紙では−７００Ｖ、厚紙では−１０００Ｖを定着ローラ１６ａに印加する（いずれも負極性電圧）。定着ニップを通過した際の記録媒体の分離性を考えると、記録媒体が厚いほどコシが強くて定着ローラに引き付けられにくく、記録媒体が薄いほどコシが弱くて定着ローラに引き付けられやすくなる。そこで、紙厚（不図示の紙厚センサの検知結果を利用、もしくは、ユーザから操作パネルを通じて入力されたものを利用）に応じて、分離性の良い厚紙では尾引き防止優先で印加電圧を大きくし、分離性の悪い薄紙では分離不良ジャムや巻付きジャム防止優先で印加電圧を小さく抑えるようにした。よって、紙厚に応じて、定着分離と尾引き防止の不良を適切に行えるようになった。この例では、薄紙、普通紙、厚紙の３段階としているが、もちろん、さらに多段階の紙厚に分類して定着ローラへの印加電圧を変化させてもよく、記録媒体の厚さから計算して定着ローラへの印加電圧を変化させてもよい。
【００１５】
図５（２）は、紙種と適正印加電圧値の関係を示す表であり、普通紙では−７００Ｖ、ラフ紙および封筒では−１０００Ｖ、ＯＨＴでは−３００Ｖを定着ローラに印加する。定着ニップを通過した際の記録媒体の分離性を考えると、ラフ紙では表面が粗く定着ローラに引き付けられにくく、封筒ではコシが強くて定着ローラに引き付けられにくい。そこで、紙種（不図示の紙種センサの検知結果を利用、もしくは、ユーザから操作パネルを通じて入力されたものを利用）に応じて、分離性の良いラフ紙や封筒では尾引き防止優先で印加電圧を大きくし、分離性が普通である普通紙では分離不良ジャムや巻付きジャム防止優先で印加電圧を小さく抑えるようにした。さらに、ＯＨＴでは、上記普通紙やラフ紙、封筒などに比べ水分含有量が少ないため、定着ニップでの蒸気発生による飛び散りの尾引きが発生しにくい。そこで、ＯＨＴにおいては、尾引き対策としての印加電圧を小さくした。このように、紙種に応じて、定着分離と尾引き防止の不良を適切に行えるようになった。この例では、普通紙、ラフ紙、封筒、ＯＨＴの４段階としているが、もちろん、さらに多段階の紙種に分類して定着ローラへの印加電圧を変化させてもよい。
【００１６】
図５（３）は、定着温度（トナー像を定着させるために定着ローラを介して記録媒体を加熱するための温度）と適正印加電圧値の関係を示す表であり、定着温度が１８０℃では−１０００Ｖ、１９０℃では−７００Ｖ、２００℃では−３００Ｖを定着ローラに印加する。定着ニップを通過した際の記録媒体の分離性を考えると、定着温度が高くなるほど記録媒体がカールして定着ローラに引き付けられる方向に曲がる。そこで、定着温度によって、分離性の良い低温では尾引き防止優先で印加電圧を大きくし、分離性の悪い高温では分離不良ジャムや巻付きジャム防止優先で印加電圧を小さく抑えるようにした。よって、定着温度に応じて、定着分離と尾引き防止の不良を適切に行えるようになった。この例では、１８０℃、１９０℃、２００℃の３段階としているが、もちろん、さらに多段階の定着温度に分類して定着ローラへの印加電圧を変化させてもよく、定着温度から計算して定着ローラへの印加電圧を変化させてもよい。
【００１７】
図５（４）は、紙サイズ（記録媒体のサイズ）と適正印加電圧値の関係を示す表であり、紙サイズがＡ３横・Ａ４横では−１０００Ｖ、Ｂ４縦・Ａ４縦は−７００Ｖ、Ｂ５縦・Ａ５縦では−３００Ｖを定着ローラに印加する。定着ニップを通過した際の記録媒体の分離性を考えると、紙サイズにおいて紙幅が狭いほど記録媒体がカールして定着ローラに引き付けられる方向に曲がる傾向がある。そこで、紙サイズによって、分離性の良い紙幅の広いものでは尾引き防止優先で印加電圧を大きくし、分離性の悪い紙幅の狭いものでは分離不良ジャムや巻付きジャム防止優先で印加電圧を小さく抑えるようにした。よって、紙サイズに応じて、定着分離と尾引き防止の不良を適切に行えるようになった。この例では、紙サイズを紙幅で３段階としているが、もちろん、さらに多段階に紙幅を分類して定着ローラへの印加電圧を変化させてもよく、紙幅から計算して定着ローラへの印加電圧を変化させてもよい。
【００１８】
図５（５）は、面と適正印加電圧値の関係を示す表であり、１面目では−１０００Ｖ、２面目では０Ｖを定着ローラに印加する。２面目では、１面目においてすでに１回加熱・定着しているので、水分含有量はほとんど無くなっている。そこで、定着ニップにおける蒸気の吹き飛ばしに要因する尾引きは発生しにくく、尾引き防止のための印加電圧を抑えることができる。そこで、面によって、１面目では尾引き防止優先で印加電圧を大きくし、２面目では分離不良ジャムや巻付きジャム防止優先で印加電圧を小さく抑えるようにした。よって、面に応じて、定着分離と尾引き防止の不良を適切に行えるようになった。
【００１９】
図５（６）は、紙種と面と適正印加電圧値の関係を示す表であり、紙種と適正印加電圧値の関係を示す図５（２）と、面と適正印加電圧値の関係を示す図５（５）を組み合わせたものである。すなわち、普通紙の１面目では−７００Ｖ、２面目では０Ｖを定着ローラに印加する。ラフ紙の１面目では−１０００Ｖ、２面目では０Ｖを定着ローラに印加する。封筒では−１０００Ｖ、ＯＨＴでは−３００Ｖを定着ローラに印加する。このように、前述した紙種による適正印加電圧の特性と面による適正印加電圧の特性を組み合わせて、定着分離と尾引き防止の不良を適切に行えるようになった。この例では、紙種と面を組み合わせた例としているが、もちろん、紙厚、紙種、定着温度、紙サイズ、面などを複数組み合わせて定着ローラへの印加電圧を変化させるとさらに好適である。
【００２０】
以上説明したように、本例に示す定着器によれば、紙厚、紙種、１面目／２面目、紙サイズ、定着温度などによる定着分離性の良し悪しに応じて、定着ローラ１６ａに印加する最適な電圧値を決定することができるので、記憶媒体の定着ローラに対する定着分離性を確保した上で、可能な限りの尾引き・オフセット・加圧ローラ汚れを防止できるようになった。
【００２１】
（第２の実施例）
図６は、本発明に係る定着装置の第２の実施例を示す概略構成断面図である。本例の定着装置（定着器）はほぼ第１の実施例と同様であるので、同様である内容については説明を省略する。第１実施例の定着器と異なるのは、加圧ローラ１６ｂの表面を導電性とし、導電ブラシ４５によって、加圧ローラ１６ｂの表面に高圧を給電するところである。
【００２２】
図７は、本例の定着器における高圧電源部の一例を示す高圧印加回路図である。図７において、マイクロコンピュータ４１ａの各種入出力制御回路４１ｆによって、高圧電源部（高圧印加回路）４７を介して、加圧ローラ１６ｂへ高圧を印加させる。本例の高圧電源部４７は、図３に示される高圧印加回路に比べて、出力される高圧の極性が正極性と反対であること、ＰＷＭで制御する高圧出力値とその特定の倍率の高圧出力値の２種類を切り替え可能であることの２点が異なる。図３と同様である部分については、実施例１で説明してあるので省略する。インバータトランス１０４の二次側巻線に発生する出力電圧は、高圧ダイオード１０３の方向を逆にして、導電ブラシ４５により加圧ローラ１６ａ表面へ正極性の電圧が印加されるようにしてある。出力抵抗１０１は、印加電圧の立上りおよび立下り時間を十分に短くするため、小さな値（たとえば０Ω）に設定してある。インバータトランス１０４の一次巻線側では、オペアンプ１１２の＋端子、−端子への基準電圧の入力方向も、極性を変更するために変えてある。そして、マイクロコンピュータ４１ａの入出力回路４１ｆから出力される出力切り替え信号（図中のＨＬ）によって、ベース抵抗１２３、トランジスタ１２２を介して、抵抗１２１および抵抗１２４の分圧によってオペアンプ１２５からの出力を２段階に切り替えられる回路を追加してある。具体的には、抵抗１２４の抵抗値をＲａ、抵抗１２１の抵抗値をＲｂ、ＰＷＭで決定するオペアンプ１２５の出力電圧Ｖａとすると、（Ｒｂ／（Ｒａ＋Ｒｂ））×Ｖａとなる特定の倍率の電圧と切り替えが可能となる。たとえば、倍率が０．７になるように抵抗を構成しておけば、ＰＷＭで１０００Ｖを出力できるように設定しておいた場合に、０．７倍である７００Ｖに切り替えが可能となる。切り替え信号およびドライブ信号を、ＰＷＭと別途設けたことで、実施例１で説明した通り、ＰＷＭからフィルタを介してＤＣ電圧に変換する時間に影響されずに、０Ｖ，１０００Ｖ，７００Ｖと立上り立下りを早く切り替えられるように工夫してある。以上説明したように、ＰＷＭ信号、出力切り替え信号、ドライブ信号を制御することで、０Ｖ，ＰＷＭによる出力値，そしてその特定倍率の出力値と、切り替えての加圧ローラへの高圧印加が可能となる。
【００２３】
図８は、本例に示す定着器について、トナーを担持した記録媒体と加圧ローラ印加電圧との関係を説明する図である。本実施例では、トナーとして負極性トナーを用いており、感光ドラム１５上のトナー像は、正極性の高圧を印加する転写帯電器４０によって記録媒体に転写される。従って、図８に示すように、記録媒体Ｐの上（表側）には、負極性のトナーＴが担持され、記録媒体Ｐの裏側には正極性の転写電荷が存在して、トナー像が保持され、定着器に搬送される。そして、加圧ローラ１６ｂの表面上には、給電ブラシ４５によって、トナーと逆極性である正極性の高圧を給電しておく。この結果、加圧ローラ１６ｂの正極性の高圧による電界によって、トナーの拘束力が増加されることになるので、尾引き・オフセット・加圧ローラ汚れといった問題が防止される。ここで、画像形成装置の印刷速度を向上していくと、記録媒体の搬送速度も大きくなるにつれ、トナーの保持力が弱まった時の尾引き、および定着ニップでの蒸気発生による吹き飛ばしが要因である尾引きは、悪化していくことになる。その結果、より悪化する尾引きを防止するために、より大きな印加電圧を加圧ローラ１６ｂへ印加することとなる。定着ニップを通過した記録媒体においては、トナーが定着され、記録媒体の裏側に正極性の電荷が残っていると、加圧ローラ１６ｂの正極性の電圧による電界により、記録媒体は定着ローラ１６ａに引き付けられる。もともと、記録媒体の表側では加熱されたトナーの粘性により、記録媒体は定着ローラ１６ａに引っ張られる。これらの作用によって、加圧ローラ１６ｂへの印加電圧を大きくするほど、記録媒体は定着ローラ１６ａに、より引き付けられてしまうことになる。そして、分離機構である分離爪４４ａをもってしても記録媒体を分離できなくなってくると、分離不良ジャムや定着ローラ巻付きジャムが発生する。
【００２４】
図９は、加圧ローラに印加する高圧印加タイミングチャートであり、加圧ローラ１６ｂへの正極性の印加電圧を、記録媒体の搬送位置によるタイミングによって７００Ｖ、１０００Ｖと変化させている場合の例である。図９において、例えば、ｔ１は、記録媒体の先端が定着ニップの直前まで搬送された時から、記録媒体の先端が定着排紙センサ１８で検知される時までの時間とする。ｔ２は、記録媒体の先端が定着ニップの直前まで搬送された時から、記録媒体の後端が定着ニップを抜けた時までの時間とする。そして、時間ｔ１では７００Ｖを加圧ローラに印加し、時間ｔ２では１０００Ｖを加圧ローラに印加する。このように、記録媒体の先端部分（時間ｔ１）では７００Ｖ、先端部分以降（時間ｔ２）では１０００Ｖを印加する。記録媒体の先端部分で印加電圧を小さめにしたことにより、加圧ローラ印加電圧の電界による定着ローラへの引き付けを弱め、分離性が向上する。そして、記録媒体の先端が下流の定着排紙ローラ１７に噛んだ（定着排紙センサ１８にて先端を検知した）ことをもって、分離が完了と判断し、以降は印加電圧を高めにして尾引き防止を優先させる。
【００２５】
図１０は、本例の定着器における加圧ローラ印加電圧の適正電圧値を説明する表である。紙厚を薄紙、普通紙、厚紙と３段階に分け、さらに、それぞれ記録媒体の先端部分とそれ以外の部分での加圧ローラへの印加電圧を変化させている。薄紙では、先端部分で４２０Ｖ，先端部分以外で６００Ｖ。普通紙では、先端部分で７００Ｖ，先端部分以外で１０００Ｖ。厚紙では、先端部分で８４０Ｖ，先端以外の部分で１２００Ｖとしている。それぞれ、先端部分の印加電圧は、先端以外の部分の印加電圧に対して７０％となるようにしてある。これは、図７で説明したように、高圧回路にてＣＰＵで設定したＰＷＭ値によって、１００％と７０％の２種類の高圧出力が得られるようにしてあるためである。記録媒体について、紙厚で定着ローラへの印加電圧を変化させる理由については、第１実施例にて説明した通りであり、本例ではさらに先端部分とそれ以外の部分でも加圧ローラへの印加電圧を変化させることを加えている。
【００２６】
以上説明したように、本例に示す定着器によれば、記憶媒体の定着ローラに対する定着分離性に関わる記録部材の先端部分と、それ以外の部分で、加圧ローラに印加する電圧値を変更することによって、先端部分では尾引き・オフセット・加圧ローラ汚れ対策よりも定着分離性を優先し、その他の部分では尾引き・オフセット・加圧ローラ汚れ対策を優先する最適な定着が可能となった。この実施例では、先端部分とそれ以外の部分の境（分離完了）を、下流の定着排紙センサ１８に先端が到達したことをもって判断している。もちろん、下流にセンサが無くても、下流の定着ローラ１７に先端が到達してニップされるまでの時間で判断しても良いし、分離爪４４ａを先端が通過するまでの時間で判断しても良い。また、先端部分の電圧値を、先端以外の部分の電圧値に対して７０％として説明しているが、別の割合にしても良い。また、先端部分とそれ以外の部分での印加電圧の変更を、紙厚と組み合わせて変化させる例としているが、もちろん、紙種、定着温度、紙サイズ、面などを複数組み合わせて加圧ローラへの印加電圧を変化させるとさらに好適である。
【００２７】
（第３の実施例）
本発明に係る定着装置の第３の実施例を説明する。本例の定着装置（定着器）の構成は図６に示される定着器の構成と同じであるため説明を省略する。
【００２８】
図１１は、本例の定着器における高圧電源部の一例を示す高圧印加回路図である。図１１において、マイクロコンピュータ４１ａの各種入出力制御回路４１ｆによって、高圧電源部（高圧印加回路）４８を介して、加圧ローラ１６ｂへ高圧を印加させる。高圧電源部４８は、図７に示される高圧印加回路に比べて、２種類のＰＭＷで２種類の高圧出力値を切り替え可能であることが異なる。図７と同様である部分については、第２実施例で説明してあるので省略する。すでにＰＷＭ信号として説明した素子１２４〜１３３で構成される部分と同じものを、素子１３５〜１４３で構成したものを追加した。そして、片方をＰＷＭＨ信号、追加したものをＰＷＭＬ信号としてある。さらに、抵抗１３４を追加した。このようにすることで、マイクロコンピュータ４１ａの入出力回路４１ｆから出力される出力切り替え信号（図中のＨＬ）によって、オペアンプ１２５および１３５の出力電圧を、抵抗１２１、抵抗１２４および抵抗１３４の分圧によって、２段階に切り替えられる。具体的には、抵抗１２４の抵抗値をＲａ、抵抗１２１の抵抗値をＲｂ、抵抗１３４の抵抗値をＲｃ、ＰＷＭＨで決定するオペアンプ１２５の出力電圧電圧Ｖａ、ＰＷＭＬで決定するオペアンプ１３５の出力をＶｂとすると、（Ｒｂ／（Ｒａ＋Ｒｂ））×Ｖａとなる出力値と、（（Ｒｂ＋Ｒｃ）／（Ｒａ＋Ｒｂ＋Ｒｃ））×（Ｖａ−Ｖｂ）＋Ｖｂとなる出力値の２種類の切り替えが可能となる。この関係式を考慮して、ＰＷＭＨおよびＰＷＭＬのＤＵＴＹを決定することで、２種類の出力高圧を加圧ローラへ出力できるようになる。切り替え信号とドライブ信号を、ＰＷＭＨ、ＰＷＭＬと別途設けたことで、第２実施例で説明した通り、ＰＷＭからフィルタを介してＤＣ電圧に変換する時間に影響されずに、０Ｖ，第１の出力電圧，第２の出力電圧を、立上り立下りを早く切り替えられるように工夫してある。以上説明したように、ＰＷＭＨ信号、ＰＷＭＬ信号、出力切り替え信号、ドライブ信号を制御することで、０Ｖ，第１の出力値，第２の出力値と、切り替えての加圧ローラへの高圧印加が可能となる。第２の実施例では、特定の倍率との切り替えしかできなかったが、ＰＷＭＨ，ＬのＤＵＴＹにより自由な出力電圧を切り替えられる。
【００２９】
なお、本例の定着器において、トナーを担持した記録媒体と加圧ローラ印加電圧との関係は図８に示すものと同じであり、また本例の高圧電源部から加圧ローラに印加する高圧印加タイミングも図９に示すものと同じである。
【００３０】
図１２は、本例の定着器における加圧ローラ印加電圧の適正電圧値を説明する表である。紙厚を薄紙、普通紙、厚紙と３段階に分け、さらに、それぞれ記録媒体の先端部分とそれ以外の部分での加圧ローラへの印加電圧を変化させている。薄紙では、先端部分で３００Ｖ，先端部分以外で６００Ｖ。普通紙では、先端部分で７００Ｖ，先端部分以外で１０００Ｖ。厚紙では、先端部分で８００Ｖ，先端以外の部分で１２００Ｖとしている。図１１で説明したように、高圧回路にてＣＰＵで設定したＰＷＭ値によって、２種類の高圧出力が自由に得られるようにしてある。そこで、先端部分と、それ以外の部分の印加電圧は、第２実施例では７０％固定であったが、本実施例では自由に紙厚の影響に合せて変化ができるようになっている。記録媒体について、紙厚で定着ローラへの印加電圧を変化させる理由については、第１実施例にて説明した通りであり、本例ではさらに先端部分とそれ以外の部分でも、紙厚に応じて加圧ローラへの印加電圧を自由に変化させることを加えている。
【００３１】
以上説明したように、上記実施例に示す定着器によれば、記憶媒体の定着ローラに対する定着分離性に関わる記録材の先端部分と、それ以外の部分で、加圧ローラに印加する電圧値を変更することによって、先端部分では尾引き・オフセット・加圧ローラ汚れ対策よりも定着分離性を優先し、その他の部分では尾引き・オフセット・加圧ローラ汚れ対策を優先する最適な定着が可能となった。また、先端部分の電圧値と、先端以外の部分の電圧値を自由に設定できるため、紙厚との組み合わせにおいてより最適な適正電圧を印加できるようになっている。もちろん、紙種、定着温度、紙サイズ、面などを複数組み合わせて加圧ローラへの印加電圧を変化させるとさらに好適である。
（その他）
１）定着器の定着ローラ１６ａまたは加圧ローラ１６ｂの少なくとも一方に高圧電源部４６，４７，４８を介して高圧を印加させるマイクロコンピュータ４１ａは、必要に応じて定着器の定着フレームなどに適宜配置してよい。
【００３２】
２）本発明の定着装置は実施形態例の画像加熱定着装置としてに限らず、画像を担持した記録材を加熱してつや等の表面性を改質する像加熱装置、仮定着する像加熱装置、その他、被加熱材の加熱乾燥装置、加熱ラミネート装置など、広く被加熱材を加熱処理する手段・装置として使用できる。
【００３３】
以上、本発明の様々な例と実施例が示され説明されたが、当業者であれば、本発明の趣旨と範囲は本明細書内の特定の説明と図に限定されるのではなく、本願特許請求の範囲に全て述べられた様々の修正と変更に及ぶことが理解されるであろう。
【００３４】
本発明の実施態様の例を以下に列挙する。
【００３５】
〔実施態様１〕互いに圧接して定着ニップを形成する加熱部材と加圧部材を有し、トナー像を担持した定着すべき記録材を前記定着ニップで挟持搬送してトナー像を加熱・加圧して記録材に定着させる定着装置において、
前記加熱部材または加圧部材の少なくとも一方に電圧を印加する電圧印加手段と、前記記録材の種類に応じて前記電圧印加手段によって印加される電圧値を決定する手段とを有することを特徴とする定着装置。
【００３６】
〔実施態様２〕互いに圧接して定着ニップを形成する加熱部材と加圧部材を有し、トナー像を担持した定着すべき記録材を前記定着ニップで挟持搬送してトナー像を加熱・加圧して記録材に定着させる定着装置において、
前記加熱部材または加圧部材の少なくとも一方に電圧を印加する電圧印加手段と、前記記録材の１面目の定着時と２面目の定着時に応じて前記電圧印加手段によって印加される電圧値を決定する手段とを有することを特徴とする定着装置。
【００３７】
〔実施態様３〕互いに圧接して定着ニップを形成する加熱部材と加圧部材を有し、トナー像を担持した定着すべき記録材を前記定着ニップで挟持搬送してトナー像を加熱・加圧して記録材に定着させる定着装置において、
前記加熱部材または加圧部材の少なくとも一方に電圧を印加する電圧印加手段と、前記記録材のサイズに応じて前記電圧印加手段によって印加される電圧値を決定する手段とを有することを特徴とする定着装置。
【００３８】
〔実施態様４〕互いに圧接して定着ニップを形成する加熱部材と加圧部材を有し、トナー像を担持した定着すべき記録材を前記定着ニップで挟持搬送してトナー像を加熱・加圧して記録材に定着させる定着装置において、
前記加熱部材または加圧部材の少なくとも一方に電圧を印加する電圧印加手段と、前記記録材の紙幅に応じて前記電圧印加手段によって印加される電圧値を決定する手段とを有することを特徴とする定着装置。
【００３９】
〔実施態様５〕互いに圧接して定着ニップを形成する加熱部材と加圧部材を有し、トナー像を担持した定着すべき記録材を前記定着ニップで挟持搬送してトナー像を加熱・加圧して記録材に定着させる定着装置において、
前記加熱部材または加圧部材の少なくとも一方に電圧を印加する電圧印加手段と、定着温度に応じて前記電圧印加手段によって印加される電圧値を決定する手段とを有することを特徴とする定着装置。
【００４０】
〔実施態様６〕互いに圧接して定着ニップを形成する加熱部材と加圧部材を有し、トナー像を担持した定着すべき記録材を前記定着ニップで挟持搬送してトナー像を加熱・加圧して記録材に定着させる定着装置において、
前記加熱部材または加圧部材の少なくとも一方に電圧を印加する電圧印加手段と、前記定着ニップで搬送されている記録材の位置に応じて前記電圧印加手段によって印加される電圧値を変更する手段とを有することを特徴とする定着装置。
【００４１】
〔実施態様７〕互いに圧接して定着ニップを形成する加熱部材と加圧部材を有し、トナー像を担持した定着すべき記録材を前記定着ニップで挟持搬送してトナー像を加熱・加圧して記録材記録材に定着させる定着装置において、
前記加熱部材または加圧部材の少なくとも一方に電圧を印加する電圧印加手段と、前記定着ニップで搬送されている記録材の先端部分とそれ以外の部分に応じて前記電圧印加手段によって印加される電圧値を変更する手段とを有することを特徴とする定着装置。
【００４２】
〔実施態様８〕互いに圧接して定着ニップを形成する加熱部材と加圧部材を有し、トナー像を担持した定着すべき記録材を前記定着ニップで挟持搬送してトナー像を加熱・加圧して記録材記録材に定着させる定着装置において、
前記加熱部材または加圧部材の少なくとも一方に電圧を印加する電圧印加手段と、前記定着ニップで搬送されている記録材の先端部分とそれ以外の部分に応じて前記電圧印加手段によって印加される電圧値を変更する手段とを有し、前記手段は記録材の先端部分が定着ニップから下流のローラの到達するまでの期間で電圧値を変更することを特徴とする定着装置。
【００４３】
〔実施態様９〕互いに圧接して定着ニップを形成する加熱部材と加圧部材を有し、トナー像を担持した定着すべき記録材を前記定着ニップで挟持搬送してトナー像を加熱・加圧して記録材記録材に定着させる定着装置において、
前記加熱部材または加圧部材の少なくとも一方に電圧を印加する電圧印加手段と、前記定着ニップで搬送されている記録材の先端部分とそれ以外の部分に応じて前記電圧印加手段によって印加される電圧値を変更する手段とを有し、前記手段は記録材の先端部分が定着ニップから下流のセンサに到達するまでの期間で電圧値を変更することを特徴とする定着装置。
【００４４】
〔実施態様１０〕互いに圧接して定着ニップを形成する加熱部材と加圧部材を有し、トナー像を担持した定着すべき記録材を前記定着ニップで挟持搬送してトナー像を加熱・加圧して記録材記録材に定着させる定着装置において、
前記加熱部材または加圧部材の少なくとも一方に電圧を印加する電圧印加手段と、前記定着ニップで搬送されている記録材の先端部分とそれ以外の部分に応じて前記電圧印加手段によって印加される電圧値を変更する手段とを有し、前記手段は記録材の先端部分が定着ニップから下流の分離爪に到達するまでの期間で電圧値を変更することを特徴とする定着装置。
【００４５】
〔実施態様１１〕実施態様８ないし１０のいずれかに記載の定着装置において、前記先端部分の印加電圧をそれ以外の印加電圧より小さくすることを特徴とする定着装置。
【００４６】
〔実施態様１２〕前記加熱部材が、加熱体を内包する回転部材であることを特徴とする実施態様１ないし１１のいずれかに記載の定着装置。
【００４７】
〔実施態様１３〕前記加圧部材が、回転部材であることを特徴とする実施態様１ないし１２のいずれかに記載の定着装置。
【００４８】
〔実施態様１４〕記録材上にトナー像を形成する画像形成手段と、
前記記録材上のトナー像を加熱・加圧して該記録材上に定着させる定着手段を有する画像形成装置において、
前記定着手段が実施態様１ないし１３のいずれかに記載の定着装置であることを特徴とする画像形成装置。
【００４９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、次のような効果が得られる。記録材の厚さによる定着分離性の良し悪しに応じて、加熱部材または加圧部材の少なくとも一方に印加する最適な電圧値を決定することができるので、定着分離性を確保した上で、可能な限りの尾引き・オフセット・加圧ローラ汚れを防止でき、かつ、定着分離不良ジャムや定着巻付きジャムの発生を防止できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る定着装置を備えた画像形成装置の概略構成断面図である。
【図２】本発明に係る定着装置の第１の実施例を示す概略構成断面図である。
【図３】第１の実施例の定着装置における高圧電源部の一例を示す高圧印加回路図である。
【図４】第１の実施例の定着装置における、トナーを担持した記録材と定着ローラ印加電圧との関係を説明する図である。
【図５】第１の実施例の定着装置における定着ローラ印加電圧の適正電圧値を説明する図である。
【図６】本発明に係る定着装置の第２および第３の実施例を示す概略構成断面図である。
【図７】第２の実施例の定着装置における高圧電源部の一例を示す高圧印加回路図である。
【図８】第２および第３の実施例の定着装置における、トナーを担持した記録材と定着ローラ印加電圧との関係を説明する図である。
【図９】第２および第３の実施例の定着装置に関する高圧印加タイミングチャートである。
【図１０】第２の実施例の定着装置における加圧ローラ印加電圧の適正電圧値を説明する図である。
【図１１】第３の実施例の定着装置における高圧電源部の一例を示す高圧印加回路図である。
【図１２】第３の実施例の定着装置における加圧ローラ印加電圧の適正電圧値を説明する図である。
【符号の説明】
１…プリンタ本体、２…上段カセット、３…上段ピックアップ給紙ローラ、
４…上段給紙搬送ローラ、５…下段カセット、
６…下段ピックアップ給紙ローラ、７…下段給紙搬送ローラ、
８…給紙センサ、９…再給紙ローラ、１０…マルチトレー、
１１…マルチピックアップ給紙ローラ、１２…マルチ給紙搬送ローラ、
１３…レジセンサ、１４…レジストローラ対、１５…感光ドラム、
１６…加熱加圧ローラ対、１６ａ…定着ローラ、１６ｂ…加圧ローラ、
１７…定着排紙ローラ、１８…定着排紙センサ、１９…両面フラッパ、
２０…排紙ローラ、２１…排紙積載トレー、２２…反転センサ、
２３…反転ローラ、２４…横レジスト調整板、２５…切り欠けローラ、
２６…両面ローラ、２７…両面センサ、２８…定着器（定着装置）、
２９…ハロゲンヒータ、３０…レーザスキャナ部、３１…レーザユニット、
３２…スキャナモータユニット、３３…結像レンズ群、
３４…折り返しミラー、３５…プロセスカートリッジ、
３６…前露光ランプ、３７…一次帯電器、３８…現像器、３９…クリーナー、
４０…転写帯電器、４１…プリンタ制御装置、
４１ａ…マイクロコンピュータ、４２…外部機器、
４３…インターフェース、４４…分離爪、４５…高圧給電ブラシ、
４６，４７，４８…高圧電源部、Ｎ…定着ニップ。
【図１】
2004212733.tif 000003
【図２】
2004212733.tif 000004
【図３】
2004212733.tif 000005
【図４】
2004212733.tif 000006
【図５】
2004212733.tif 000007
【図６】
2004212733.tif 000008
【図７】
2004212733.tif 000009
【図８】
2004212733.tif 000010
【図９】
2004212733.tif 000011
【図１０】
2004212733.tif 000012
【図１１】
2004212733.tif 000013
【図１２】
2004212733.tif 000014