(57)【要約】【課題】尾引きの発生を抑制し、かつ加圧ローラ２１の破損を抑制する。【解決手段】記録材Ｐが定着ニップ部Ｎを通過させることで未定着画像を記録材Ｐ上に定着させる定着装置１００と、記録材Ｐが定着ニップ部Ｎを通過する際、定着部材５０と加圧ローラ２１に電圧を印加することで、定着部材５０と加圧ローラ２１との間に所定の電位差を生じさせるバイアス電源３２、３４と、を有する画像形成装置において、加圧ローラ２１の温度が所定温度以上であるか否かを判定する判定部と、記録材Ｐが定着ニップ部Ｎを通過する際、判定部が加圧ローラ２１の温度が所定温度以上であると判定した場合、定着部材５０と加圧ローラ２１との間の電位差を所定の電位差よりも大きくするようにバイアス電源３２、３４を制御するバイアス制御回路３１、３３を有することを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
未定着画像が形成された記録材を定着部材と加圧部材とが互いに圧接して形成される定着ニップ部を通過させることで、前記未定着画像を記録材上に定着させる定着部と、
記録材が前記定着ニップ部を通過する際、前記定着部材と前記加圧部材の少なくともいずれか一方に電圧を印加することで前記定着部材と前記加圧部材との間に所定の電位差を生じさせる電圧印加部と、
を有する画像形成装置において、
前記加圧部材の温度が所定温度以上であるか否かを判定する判定部と、
記録材が前記定着ニップ部を通過する際、前記判定部が前記加圧部材の温度が前記所定温度以上であると判定した場合、前記定着部材と前記加圧部材との間の電位差を前記所定の電位差よりも大きくするように前記電圧印加部を制御する制御部を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記加圧部材の温度を検知する検知部を有し、
前記判定部は、前記検知部が検知した前記加圧部材の温度が前記所定温度以上であるか否かを判定することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
互いに圧接してニップ部を形成する一対の搬送部材であって、記録材を搬送する搬送部材を有し、
記録材は前記定着ニップ部と前記ニップ部の間で張架されつつ搬送され、
前記判定部は、前記加圧部材の熱膨張に伴い変化する前記定着ニップ部と前記ニップ部の間の記録材のたるみ具合に基づいて、前記加圧部材の温度が前記所定温度以上であるか否かを判定することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記一対の搬送部材は、未定着画像を担持する像担持体と、前記未定着画像を前記像担持体から記録材に転写する転写部材とからなることを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記判定部は、画像形成された記録材の枚数から前記加圧部材の温度を推定し、前記加圧部材の温度が前記所定温度以上であるか否かを判定することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項６】
記録材の搬送方向における前記定着ニップ部よりも下流側で記録材の画像形成を行う面の反対の面に当接して設けられ、前記定着部材に現像剤と同極性の電圧を印加した際に、現像剤と逆極性の電流を記録材に流す導電部材を有することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記制御部は、記録材に形成される未定着画像の画像濃度が所定の画像濃度よりも薄い場合は、前記判定部が前記加圧部材の温度が前記所定温度以上であると判定した場合であっても、前記定着部材と前記加圧部材との間の電位差を前記所定の電位差となるように前記電圧印加部を制御することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記定着部材は、筒状のフィルムであることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子写真方式の複写機、プリンタ等の画像形成装置に搭載される加熱定着装置（像加熱装置）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が採用されている。
【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を導入し、狭持搬送する。そして、定着ローラからの熱と定着ニップ部からの加圧力により、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、ヒータ（加熱体）と、ヒータのステー（支持体）と、ヒータに対向圧接しつつ搬送される定着フィルム（加熱回転体）と、定着フィルムを介して記録材をヒータに密着させる加圧ローラ（加圧体）を基本構成とする。未定着トナー像を担持する記録材は加熱定着装置の定着ニップ部で狭持搬送されつつ加熱され、記録材上のトナー画像は記録材に加熱定着される。このような加熱定着装置は、ヒータへの通電を開始してから定着可能温度まで昇温するのに要する時間が短いというメリットを有する。従って、この加熱定着装置を有する画像形成装置は、プリント指令の入力後、１枚目の画像を出力するまでの時間（ＦＰＯＴ：  Ｆｉｒｓｔ  Ｐｒｉｎｔ  Ｏｕｔ  Ｔｉｍｅ）の短縮化（クイックスタート）が可能になる。また、このタイプの加熱定着装置は、プリント指令を待つ待機時間の消費電力が少ないというメリットもある。
【０００５】
以上のような加熱定着装置を用いた電子写真式プリンタなどの画像形成装置は、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に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などの回転速度を高速化する必要がある。それと共に、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、定着ニップ部の拡大、ヒータ基板やフィルム材質の熱伝導性アップなどの改良が必要である。
【０００６】
しかしながら、これらの改良の実施により、定着ニップ部における弊害が生じやすくなる。図９は、従来の課題である尾引きについて説明するための図であり、フィルム加熱方式の加熱定着装置の概略断面図である。記録材Ｐは図中矢印Ｑ方向に搬送される。図９に示すように、定着ニップ部Ｎ導入部の直前において、記録材Ｐ上のトナーＴが部分的に記録材の搬送方向Ｑの上流側に吹き飛ばされるような現象（以下、尾引き）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がある。
【０００７】
この尾引きの発生メカニズムは以下の通りである。記録材Ｐ上に含まれる水分は定着ニップ部Ｎにおける加熱により水蒸気となる。逃げ場を求めた水蒸気が定着ニップ部Ｎの前後方向に強く吹き出だすことで、記録材Ｐ上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を記録材の搬送方向Ｑの上流側へ吹き飛ばす。
【０００８】
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、同時に記録材Ｐ
の搬送速度も速くなる。搬送速度が速くなるのは、加圧ローラ２１の膨張により、加圧ローラ２１の外径が大きくなるためである。そのため、定着ニップ部Ｎ導入部において、記録材Ｐ上の未定着トナーＴには定着ニップ部Ｎ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、水蒸気の風圧によって記録材Ｐ上のトナーＴが吹き飛ばされやすくなる。この現象は記録材Ｐの表面性や電気抵抗などで大きく左右されるが、特に横線のように記録材Ｐ上の搬送方向Ｑに垂直なパターンのトナー像で最も発生しやすい。
【０００９】
尾引きを抑制するため、特許文献１には、未定着トナー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開示されている。その一例を図７に示す。図７は、従来例の加熱定着装置の構成を示す概略断面図である。従来例の加熱定着装置において、定着フィルム１３は表面から離型層、弾性層、基材層からなる。そして、給電手段としての導電ブラシ３５を介して、基材層へトナーと同極性のバイアスを印加するバイアス電源３２を有している。また、給電手段としての給電チップ３６を介して、加圧ローラ２１の芯金にトナーと逆極性のバイアスを印加するバイアス電源３４を有している。定着フィルム１３、加圧ローラ２１に所定量のバイアスを印加することで、定着フィルム１３表面の絶縁性離型層と加圧ローラ２１表面の絶縁性離型層の間に電界Ｅを形成する。この電界の作用により記録材Ｐ上の未定着トナーＴを記録材Ｐに押さえ込んでいる。
【００１０】
また、他の従来例を図８に示す。図８に示す加熱定着装置は、定着ニップ部Ｎの記録材の搬送方向Ｑの下流側に接地された導電部材としての導電排紙ローラ２２を有する。導電排紙ローラ２２は、定着ニップ部Ｎ通過後の記録材Ｐの印字面の裏面に接触するように配置されている。定着フィルム１３の導電層部にトナー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の印字面の裏面に記録材Ｐの抵抗を介して導電排紙ローラ２２の接地部から定着フィルム１３に印加したバイアスと逆極性の電荷を誘起させる。それにより、誘起した電荷とは逆極性であるトナーＴを記録材Ｐ上に引き付けている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００４−１３８８４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
尾引きは加圧ローラ温度に大きな影響を受ける。例えば、通紙開始時の加圧ローラ温度が２３℃の場合と、１１０℃の場合に尾引きのレベルを比較すると、１１０℃の場合の方が尾引きのレベルが悪い。すなわち、加圧ローラ温度が高温になるほど尾引きのレベルが悪化する傾向がある。これは、加圧ローラ表面が高温になることで、記録材から発生する水蒸気量が増加しているためである。
【００１３】
大量のプリントが繰り返された場合や、短期間に複数回のプリントが繰り返された場合などは加圧ローラ２１に熱エネルギーが蓄積され、表面が高温になるため、特に尾引きのレベルが悪化する。この要因による尾引きを抑制するためには、記録材Ｐ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。
【００１４】
しかしながら、高速、長寿命の加熱定着装置において、強いバイアスを長時間印加し続けると、加圧ローラ２１の表層が局所的な放電により破損する可能性がある。また、加熱定着装置の破損や、離型性の悪化による加圧ローラ汚れ、電界を維持できなくなることでトナーの保持力が弱まったことによる尾引きの悪化などの問題が発生してしまう可能性がある。
【００１５】
上記課題に鑑みて、本発明の目的は、尾引きの発生を抑制し、かつ加圧部材の破損を抑制することである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記目的を達成するため、本発明に係る画像形成装置は、
未定着画像が形成された記録材を定着部材と加圧部材とが互いに圧接して形成される定着ニップ部を通過させることで、前記未定着画像を記録材上に定着させる定着部と、
記録材が前記定着ニップ部を通過する際、前記定着部材と前記加圧部材の少なくともいずれか一方に電圧を印加することで前記定着部材と前記加圧部材との間に所定の電位差を生じさせる電圧印加部と、
を有する画像形成装置において、
前記加圧部材の温度が所定温度以上であるか否かを判定する判定部と、
記録材が前記定着ニップ部を通過する際、前記判定部が前記加圧部材の温度が前記所定温度以上であると判定した場合、前記定着部材と前記加圧部材との間の電位差を前記所定の電位差よりも大きくするように前記電圧印加部を制御する制御部を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、尾引きの発生を抑制し、かつ加圧部材の破損を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本実施例の加熱定着装置の構成の概略断面図
【図２】本実施例の画像形成装置の概略構成図
【図３】定着フィルムと加圧ローラとの当接について説明する図
【図４】実施例２におけるループセンサについて説明する図
【図５】加圧ローラ温度と搬送速度の関係を示すグラフ
【図６】実施例３の加熱定着装置の構成を示す概略図
【図７】従来例の加熱定着装置の構成を示す概略断面図
【図８】従来例の加熱定着装置の構成を示す概略断面図
【図９】従来の課題である尾引きについて説明するための図
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下に図面を参照して、この発明を実施するための形態を、実施例に基づいて例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状それらの相対配置などは、発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものである。すなわち、この発明の範囲を以下の実施の形態に限定する趣旨のものではない。
【００２０】
（実施例１）
（１）画像形成装置
図２は、本実施例の画像形成装置の概略構成図である。本実施例の画像形成装置は転写式電子写真プロセス利用のレーザービームプリンタである。本実施例の画像形成装置は、像担持体としての感光ドラム１、帯電部としての帯電ローラ２、画像露光部としてのレーザービームスキャナ３、現像装置４、転写部材としての転写ローラ５、定着部としての加熱定着装置１００を有している。
【００２１】
感光ドラム１は、図２中の矢印Ｒ方向（時計回り方向）に所定の周速度をもって回転駆動される。帯電ローラ２は、感光ドラム１に接触して設けられ、感光ドラム１の表面を所定の極性、電位に一様に帯電する。レーザービームスキャナ３は、画像情報に応じてＯＮ
／ＯＦＦ制御された走査露光Ｌを出力して、感光ドラム１の帯電処理面を走査露光する。この走査露光により感光ドラム１面の露光明部の電荷が除電されて感光ドラム１面に画像情報に対応した静電潜像が形成される。この静電潜像は、現像装置４で未定着画像としてのトナー像として現像、可視化される。現像方法としては、ジャンピング現像法、２成分現像法等が用いられ、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。可視化されたトナー像は、転写ローラ５により、所定のタイミングで搬送された被加熱材としての記録材Ｐ上に感光ドラム１上から転写される。なお、記録材Ｐとしては、例えば、転写材シート・静電記録材・エレクトロファックス紙・印字用紙などを用いる。
【００２２】
ここで、感光ドラム１上のトナー像の画像形成位置と記録材Ｐの先端の書き出し位置が合致するようにセンサ８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１と転写ローラ５間で挟持搬送される。このトナー像が転写された記録材Ｐは加熱定着装置１００へと搬送され、トナー像は永久画像として記録材Ｐ上に加熱定着される。一方、感光ドラム１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７により感光ドラム１表面より除去され、繰り返して画像形成に供される。
【００２３】
（２）加熱定着装置１００
次に、図１、図３を参照して、本実施例の加熱定着装置１００の詳細について説明する。図１は、本実施例の加熱定着装置の構成の概略断面図である。図３は、定着フィルムと加圧ローラとの当接について説明する図である。なお、図１は記録材Ｐの搬送方向に沿った断面図である。
【００２４】
図１に示すように、本実施例の加熱定着装置１００は、定着部材５０と加圧ローラ２１を有している。加圧ローラ２１は、図中矢印ｒ１方向に回転可能に設けられている。定着部材５０は、加熱体としてのヒータ１１、保持部材としてのフィルムガイド１２、定着フィルム１３、規制部材としての端部フランジ（以下、定着フランジという）１４等からなる。ヒータ１１は、フィルムガイド１２の下面に固定して配置される。定着フィルム１３はフィルムガイド１２に対して外嵌させて配置してある。
【００２５】
図３に示すように、定着フランジ１４は、フィルムガイド１２の長手方向両端部側に装着されて、定着フィルム１３の両端部を規制する役目をする。そして、定着部材５０の両端部において、定着フランジ１４に加圧バネ１５を縮設させている。この加圧バネ１５により定着部材５０を所定の加圧力をもって加圧ローラ２１の上面に対して、定着フィルム１３の有する後述の弾性層の弾性と加圧ローラ２１の有する弾性層の弾性に抗して押圧させて、所定幅の定着ニップ部Ｎを形成させている。
【００２６】
定着ニップ部Ｎにおいては、加圧ローラ２１に対する定着部材５０の加圧により、定着フィルム１３がヒータ１１と加圧ローラ２１との間に挟まれてヒータ１１の下面の扁平面に倣って撓む。これにより定着フィルム１３の内面がヒータ１１の下面の扁平面に密着した状態になる。この加圧ローラ２１の回転駆動に伴って、定着ニップ部Ｎにおける加圧ローラ２１と定着部材５０側の定着フィルム１３との摩擦力で定着フィルム１３に回転力が作用し、定着フィルム１３は図中矢印ｒ２方向に回転する。
【００２７】
そして、定着フィルム１３がその内部にあるヒータ１１の下面と密着、そして摺動しながら、フィルムガイド１２の外回りを時計方向に、加圧ローラ２１の回転に従動することで回転状態になる（加圧ローラ駆動式）。加圧ローラ２１は加圧ローラ軸受１６によって支持され、加圧ローラ軸受１６の表面には回転駆動時の摩擦抵抗を小さくするための潤滑剤を少量介在させている。また、定着フィルム１３は、内部のヒータ１１及びフィルムガイド１２と摺擦しながら回転するため、ヒータ１１及びフィルムガイド１２と定着フィル
ム１３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１１及びフィルムガイド１２の表面に耐熱性グリス等の潤滑剤を少量介在させてある。
【００２８】
ヒータ１１は、記録材Ｐ上の未定着トナー（現像剤）Ｔを溶融、定着させる定着ニップ部Ｎの加熱を行なう。加圧ローラ２１の回転により定着フィルム１３が回転し、ヒータ１１に対する通電によりヒータの温度が所定の温度に立ち上がって温調される。この状態において、未定着トナーＴを担持した記録材Ｐが、定着ニップ部Ｎの定着フィルム１３と加圧ローラ２１との間に搬送される。そして、その記録材Ｐが定着ニップ部Ｎを挟持搬送されることで、未定着トナーＴが定着フィルム１３を介してヒータ１１の熱で加熱されて記録材Ｐ上に熱定着される。定着ニップ部Ｎを通過した記録材Ｐは、定着フィルム１３の外面から分離して、不図示の耐熱性の定着排紙ガイドに案内され、排出される。
【００２９】
ａ）ヒータ１１
ヒータ１１の詳細について説明する。ヒータ１１は、例えば、アルミナ（酸化アルミ）、ＡｌＮ（窒化アルミ）等の高絶縁性の細長いセラミックス基板や、ポリイミド、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルフィド）、液晶ポリマー等の耐熱性樹脂基板を有する。そしてこの基板の表面には、例えばＡｇ／Ｐｄ（銀パラジウム）、ＲｕＯ２、Ｔａ２Ｎ等の発熱ペースト層を印刷した発熱体と、この発熱体の保護と絶縁性を確保するためのガラスコート層等が順次形成されている。本実施例では、基板として熱伝導性の良好なＡｌＮを用いているため、発熱ペースト層とガラスコート層を基板に対して、定着ニップ部Ｎと反対側に形成している。
【００３０】
ヒータ１１上の発熱ペースト層への給電は、不図示の給電部から不図示のコネクタを介してなされる。実施例１において、ヒータ１１の背面には、発熱ペースト層の発熱に応じて昇温したヒータ１１の温度を検知するための不図示のサーミスタ等の温度検知素子が配置されている。この温度検知素子の信号に応じて、長手方向端部にある不図示の電極部から発熱ペーストに印加される電圧のデューティー比や波数等を適切に制御することで、定着ニップ部Ｎ内での温調温度を略一定に保つ。これにより、ヒータ１１は定着フィルム１３を介して記録材Ｐ上の未定着トナーＴを定着するのに必要な加熱を行なう。温度検知素子から不図示の温度制御部へのＤＣ通電は、不図示のＤＣ通電部及びＤＣ電極部を介して不図示のコネクタにより達成している。
【００３１】
ヒータ１１の定着ニップ部Ｎ側の表面には、定着フィルム１３の内周面（表面）との摺擦に耐えることが可能な薄層のガラスコート、フッ素樹脂層、ポリイミド層等の保護層を設けている。本実施例では保護層としてポリイミド層を使用している。
【００３２】
ｂ）フィルムガイド１２
フィルムガイド１２の詳細について説明する。フィルムガイド１２は、ヒータ１１を支持する役目、定着フィルム１３を加圧ローラ２１に加圧する役目、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の役目等をしている。このフィルムガイド１２は、剛性・耐熱性・断熱性の部材であり、液晶ポリマー、フェノール樹脂、ＰＰＳ、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）等により形成されている。本実施例では液晶ポリマーを使用している。
【００３３】
ｃ）加圧ローラ２１
加圧部材としての加圧ローラ２１は、ステンレス、ＳＵＭ（硫黄及び硫黄複合快削鋼鋼材）、Ａｌ等の金属製の芯金と、芯金の外側にシリコーンゴムやフッ素ゴム等の耐熱ゴムあるいはシリコーンゴムを発泡して形成された弾性層と、からなる。さらに、離型性と耐磨耗性を向上させるため、弾性層を覆うようにＰＦＡ、ＰＴＦＥ、ＦＥＰ等の離型層を形成してあってもよい。
【００３４】
本実施例では、芯金としてＡｌ、弾性層として導電性フィラーを混入したシリコーンゴム、離型層としてＰＦＡ、とからなる外径φ３０の加圧ローラ２１を使用している。また、記録材Ｐの搬送性を安定化させるために、１００μｍの逆クラウン形状を付与している。なお、加圧部材の形態としては、本実施例における加圧ローラ２１以外に、回動ベルトなどの形態でも構わない。
【００３５】
ｄ）定着フィルム１３
定着フィルム１３の詳細について説明する。定着フィルム１３は、筒状のフィルムであって、小熱容量で可撓性を有するエンドレスベルトからなる基層と、この基層を覆うように基層の外周に設けられた弾性を有する弾性層と、を有する、少なくとも２つの層から構成される。基層は、クイックスタートを可能にするために膜厚は２００μｍ以下の厚みで耐熱性、高熱伝導性を有するステンレス、Ａｌ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ等の金属部材を単独、あるいは合金部材からなり、可撓性も有している。一方で、長寿命の加熱定着装置を構成するために充分な強度を持ち、耐久性に優れた基層として、膜厚は２０μｍ以上の厚みが必要である。ヒータ１１と接触する基層の内面に、潤滑性の高いフッ素樹脂層、ポリイミド層、ポリアミドイミド層等を形成してあっても良い。
【００３６】
弾性層は、高画質化や高速化対応として、トナーの定着性を充分に満足し、かつ定着ムラも防止するよう、記録材Ｐ上の未定着トナーＴに対し、熱を包み込むように伝達させるため、シリコーンゴム等からなる耐熱性の弾性体からなる。熱の包み込み効果による高画質化や高速化対応のために、層厚は５０μｍ以上の厚みが必要である。一方で、クイックスタートを可能にするために、層厚は５００μｍ以下の厚みが必要である。また、熱伝導率を向上させるために、熱伝導性フィラー等の添加材を含有している。さらに、離型性と耐磨耗性を向上させるため、弾性層を覆うようにＰＦＡ、ＰＴＦＥ、ＦＥＰ、ＥＴＦＥ、ＣＴＦＥ、ＰＶＤＦ等の離型層を形成してあってもよい。定着フィルム１３は、後述する定着バイアスを印加するために、金属製素管が金属スリーブの表面に一部露出している。本実施例では、基層として厚さ３５μｍでストレート形状のステンレス、弾性層として厚さ２７０μｍの良熱伝導性シリコーンゴム、離型層として厚さ１４μｍのＰＦＡ、とからなる外径φ３０の定着フィルム１３を使用している。
【００３７】
ｅ）加圧ローラ温度検知
加圧ローラ温度検知の詳細について説明する。図１に示すように、本実施例では加圧ローラ２１の温度を検知するために、加圧ローラ２１表面に検知部としてのサーミスタ２４が圧接されている。ＣＰＵ３８は、サーミスタ２４が検知した加圧ローラ２１の温度情報を元に印加する定着バイアスを決定する。なお、ここで、定着バイアスとは、加圧ローラ２１と定着フィルム１３との間の電位差をいう。例えば、定着フィルム１３に対して−４００Ｖの電圧が印加され、加圧ローラ２１に対して＋６００Ｖの電圧が印加された場合の定着バイアスは１０００Ｖである。そして、バイアス制御回路３１、３３が、電圧印加部としてのバイアス電源３２、３４が印加するバイアス（電圧）を制御する（詳細については後述する）。なお、加圧ローラ温度の検知は、本実施例のように、サーミスタ２４等を用いて直接加圧ローラ温度を測定する方法以外に、間接的に加圧ローラ温度を検知する方法でも構わない。詳細は実施例２で説明する。
【００３８】
ｆ）定着バイアス印加方法
定着バイアス印加方法の詳細について説明する。本実施例の加熱定着装置１００は、図１に示すように、バイアス電源３２から供給される電力を定着フィルム１３に供給する給電手段３５と、バイアス電源３４から供給される電力を加圧ローラ２１の芯金に供給する給電手段３６を有している。そして、定着フィルム１３又は加圧ローラ２１の少なくともいずれか一方に電圧（バイアス）を印加することで、未定着画像を記録材Ｐに押さえつけ
て、記録材Ｐを定着ニップ部Ｎで挟持搬送する間、尾引きの発生を抑制している。
【００３９】
実施例１においては、定着フィルム１３に印加するバイアスは未定着トナー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バイアスを印加し、加圧ローラ２１にはトナーＴと逆極性のプラス極性のバイアスを印加する。この定着フィルム１３及び加圧ローラ２１に印加したバイアスにより、定着ニップ部Ｎ近傍に、未定着トナーＴを記録材Ｐ上に抑えつける電界Ｅを生じさせ、尾引きを抑制している。また、バイアスの印加量はバイアス制御回路３１、３３により可変である。バイアス制御回路３１、３３はサーミスタ２４から加圧ローラ２１の温度情報の読み出しを行い、加圧ローラ温度に対応した最適な定着バイアスを算出し、定着フィルム１３及び加圧ローラ２１へ印加するバイアスを制御する。
【００４０】
実施例１においては、バイアス制御回路３１、３３が、サーミスタ２４が検知した加圧ローラ２１の温度が所定温度以上であった場合、定着バイアスを大きくするようにバイアスを制御することを特徴とするものである。なお、実施例１に係る画像形成装置のＣＰＵは、加圧ローラ２１の温度が所定温度以上であるか否かを判定する不図示の判定部を備えている。
【００４１】
（１）実験例１
実施例１での効果を確認するため、以下の実験を実施した。使用した画像形成装置は、記録材搬送スピードが３５０ｍｍ／ｓｅｃのレーザービームプリンタである。また、この画像形成装置は、現像装置４においてトナーをマイナス帯電させてジャンピング現像法により感光ドラム１上にトナー画像を形成し、転写ローラ５で記録材Ｐ上に画像を形成する装置である。
【００４２】
実験は、２３℃／５０％の環境下において、印刷が開始される時点の加圧ローラ温度と、定着フィルム１３及び加圧ローラ２１に印加するバイアスの値を振り、尾引きのレベルを評価した。尾引きは、記録材Ｐの搬送方向Ｑと直行する向きに線を並べたパターンを普通紙に印字して評価を行った。その結果を表１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。
【００４３】
【表１】
2016024324.tif 000003
【００４４】
表１に示すように、従来例（定着バイアス１０００Ｖ）では加圧ローラ温度が低温（２３℃）の場合には尾引きを抑制できているが、高温（１１０℃）になった場合には尾引きが悪化していることがわかる。一方、定着バイアスを上げて１５００Ｖに設定した場合には、加圧ローラ温度が高温の場合にも尾引きの発生を防止できている。定着バイアスを１２５０Ｖにした場合は、加圧ローラ温度が高温の場合にも実用上問題のないレベルまで尾引きの発生を抑制できる。
【００４５】
このように、従来例よりも定着バイアスを高く設定することで、加圧ローラ２１が高温の場合にレベルが悪化する尾引きを抑制できる。しかし、定着バイアスを常に高く設定する弊害として、加圧ローラ表層の破損が挙げられる。定着ニップ部Ｎ近傍において、高バイアスを長時間印加し続けると、加圧ローラ表層の絶縁層が局所的な放電によって破損され、微小な穴（ピンホール）が開いてしまうことがある。ピンホールが発生すると、定着ニップ部Ｎでトナーを記録材Ｐ上に保持するための電界を形成できなくなったことによる尾引きの悪化や、離型性の悪化による加圧ローラ２１汚れが発生するだけでなく、加熱定着装置１００そのものの破損につながる恐れがある。
【００４６】
そこで、本実施例では、加圧ローラ２１が高温（所定温度以上）になった場合にのみ定着バイアスを高く設定し、ピンホールと尾引きの発生を共に抑制する。表２に、以下の３つのバイアス印加パターンについて耐久試験を行った結果を示す。
（１）プリント中は常に１０００Ｖを印加する場合（従来例）
（２）プリント中は常に１５００Ｖを印加する場合
（３）通常のプリント時は１０００Ｖ印加し、加圧ローラが高温（１１０℃以上）になった場合にのみ１５００Ｖを印加する場合（本実施例）
【００４７】
本耐久試験は、記録材としての普通紙を１０万枚印刷した後に加圧ローラ表面にピンホールが発生しているかどうかで評価を行った。通紙条件は、レーザービームプリンタの市場での使用状況に近くなるように、２枚のプリントを１０回→５分休止→２枚のプリントを１０回→・・・というような通紙パターンで通紙を行った。本通紙パターンにおける加圧ローラ温度は、２枚プリントが繰り返される度に上昇し、７回程度で１１０℃以上となる。その後、５分休止の間に室温に戻り、以後同様の挙動を繰り返している。本実施例では、加圧ローラ温度が１１０℃以上となり、１５００Ｖが印加されるのは２枚プリントの７回目以降であり、加圧ローラ２１に高バイアスを印加する時間を必要最低限に抑えることができている。
【００４８】
【表２】
2016024324.tif 000004
【００４９】
表２に示したように、常に１５００Ｖを印加した場合には加圧ローラ表面にピンホールが発生してしまっている。一方、加圧ローラが高温になった場合のみ印加する定着バイアスを上げた場合には、従来例の常に１０００Ｖを印加する場合と同様に、耐久後の加圧ローラ表層のピンホールは発生していない。以上の結果より、本実施例で示したように、加圧ローラが高温になった場合のみ定着バイアスを上げることで、尾引きと、耐久による加圧ローラ表面のピンホールの発生を共に防止できることが確認できた。
【００５０】
本実施例では、一例として定着フィルム１３にトナーと同極性のバイアスを、加圧ローラ２１にトナーと逆極性のバイアスを印加する方式について説明したが、どちらか一方にのみバイアスを印加する方式を使用しても構わない。また、少なくとも記録材Ｐが定着ニップ部Ｎ内を通過している間、定着バイアスを記録材Ｐに印加できる方式ならば定着バイアスの印加方式に限定は無い。本実施例では、定着フィルムを具備した加熱定着装置を例に説明したが、熱ローラを利用した加熱定着装置であっても、定着部材と加圧部材にバイアスを印加し、電界Ｅを形成できる系であれば、同様の効果があることは言うまでもない。
【００５１】
（実施例２）
次に、図４、図５を参照して、実施例２について説明する。図４は、実施例２におけるループセンサについて説明する図である。実施例２では、実施例１のように加圧ローラ温度を直接検知する手段を設けず、転写−定着間に記録材Ｐの挙動を測定する判定部としてのループセンサ４１を配置し、記録材Ｐの搬送速度から加圧ローラ温度を推定し、定着バイアスを制御する方法を採用した。画像形成装置及び加熱定着装置の具体的な構成については、実施例１と共通であるため、同じ構成に関しては同じ符号を用いてその説明は省略する。
【００５２】
図４に示すように、画像形成装置は、互いに圧接してニップ部Ｍを形成する一対の搬送部材としての感光ドラム１、転写ローラ５を有している。感光ドラム１は未定着画像を担持し、転写ローラ５は感光ドラム１上に形成された未定着画像をニップ部Ｍで記録材Ｐ上に転写する。記録材Ｐは、定着ニップ部Ｎとニップ部Ｍの間で張架されつつ搬送される。この定着ニップ部Ｎとニップ部Ｍの間引っ張られる力により、記録材Ｐのたるみ具合が変化することとなる。
【００５３】
ｇ）ループセンサ
本実施例では、図４に示すように、転写−定着間の搬送路に、紙の挙動を測定するループセンサ４１を配置している。ループセンサ４１は、図４の実線で示したように記録材Ｐが転写−定着間でたるんでいる場合にはＯＮ、紙が張っている場合にはＯＦＦとなるセンサであり、搬送時の紙の姿勢から記録材Ｐの搬送速度が所定の速度以上か否かを判定することができる。
【００５４】
加圧ローラ温度が高温になると加圧ローラ２１が熱膨張し、熱膨張に伴い加圧ローラ２１の外径が大きくなる。この熱膨張に伴い、定着ニップ部Ｎとニップ部Ｍの間の記録材Ｐのたるみ具合が変化する。加圧ローラ２１の回転数は加圧ローラ温度によらず一定であるため、加圧ローラ２１が熱膨張して外径が大きくなると、加圧ローラ２１による紙の搬送速度が速くなる。
【００５５】
ここで、図５は、実施例２における、通紙開始時の加圧ローラ温度と、加圧ローラによる紙の搬送速度の関係を示すグラフである。加熱定着装置１００（定着ニップ部Ｎ）より搬送方向の上流における紙の搬送速度は、加圧ローラ温度によらず一定であるため、加圧ローラが高温の場合には低温の場合よりも紙が加熱定着装置１００に引っ張られ、紙が転写−定着間で張り詰めた状態となる。この紙が張った状態をループセンサ４１で検知することで、加圧ローラ２１が高温（所定温度以上）となり、尾引きに対して厳しい条件になっていることを判定できる。
【００５６】
本実施例では通紙開始時の加圧ローラ温度が１１０℃以上になると尾引きのレベルが著しく悪化する。そのため、記録材Ｐの搬送速度が加圧ローラ２１が１１０℃の場合の記録材Ｐの搬送速度（３５３ｍｍ／ｓｅｃ）以上になった時にＯＦＦとなるようにループセンサ４１を配置した。
【００５７】
（２）実験例２
実験例２では、ループセンサ４１がＯＦＦの場合に定着バイアスを上げることで尾引きと加圧ローラ表層破損の抑制を行う。（１）従来例の常に１０００Ｖの定着バイアスを印加した場合と、（２）実施例２の通常は１０００Ｖを印加し、ループセンサ４１がＯＮになった場合には定着バイアスを１５００Ｖとした場合の尾引きと耐久後の加圧ローラ表層破損の比較結果を表３に示す。表中の○はＯＫレベル、×はＮＧレベルである。
【００５８】
【表３】
2016024324.tif 000005
【００５９】
表３に示したように、ループセンサ４１の挙動から加圧ローラ温度を推測し、加圧ローラ２１が高温になった場合には定着バイアスを大きくすることで、尾引きと耐久による加圧ローラ表層の破損を共に防止することができている。なお、加圧ローラ２１と感光ドラム１を独立の駆動手段で駆動させ、ループセンサのＯＮ／ＯＦＦ状態に基づいて加圧ローラ２１の駆動を制御することにより、常に一定のループを保って紙搬送を安定化させるような構成でもよい。そのような構成においても、回転を速くさせる場合には低温、遅くさせる場合には高温というように、加圧ローラ回転速度の制御結果から加圧ローラ温度の検出が可能である。
【００６０】
上述したように、実施例２ではループセンサ４１を設け、記録材Ｐの搬送速度から加圧ローラ２１の温度を推定して定着バイアスの制御を行っているが、加圧ローラ２１の温度を推定する手段はこれに限定しない。一例として、プリント履歴から加圧ローラ温度を推定する方法などが挙げられる。具体的には、プリント枚数（画像形成を行った枚数）や前のプリントからの経過時間等を記憶する装置を設け、大量通紙直後や複数回のプリントが短期間で繰り返された場合には加圧ローラ２１が高温になっていると推定することが挙げられる。
【００６１】
（実施例３）
次に、図６を参照して、実施例３について説明する。図６は、実施例３の加熱定着装置の構成を示す概略図である。実施例１と同一の構成については同一の符号を用いて説明は省略する。
【００６２】
図６に示すように、実施例３の加熱定着装置３００は、加圧ローラ２１が接地されており、定着ニップ部Ｎよりも記録材Ｐの搬送方向Ｑの下流側に接地された導電部材としての導電排紙ローラ２２を有する。導電排紙ローラ２２は、定着ニップ部Ｎ通過後の記録材Ｐの印字面の裏面に接触するように設けられている。
【００６３】
実施例３においては、定着フィルム１３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の抵抗を介して導電排紙ローラ２２の接地部から定着フィルム１３に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る。そして、誘起した電荷とは逆極性であるトナーＴを記録材Ｐ上に引き付けて固定する。
【００６４】
このような方式をとる利点の一つとして、加圧ローラ２１が接地されているためバイアス制御回路及び電圧印加部が１つで済むことが挙げられる。また、導電排紙ローラ２２を介して記録材Ｐの非印字面側にトナーを記録材へ抑え込む極性の電流ｉが流れるため、尾引きを抑制しやすく、加熱定着装置に印加する定着バイアスを実施例１と比較して低く設定できることが挙げられる。
【００６５】
ｄ）定着フィルム１３
定着フィルム１３には、ポリイミド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フィルムを使用する。なお、耐熱性樹脂フィルムとしてはポリアミドイミド、ＰＥＥＫ、ＰＥＳ等を使用しても良い。離型層は様々な画像不良を引き起こさないように最適な抵抗値に設計されている。また、定着バイアスを印加するために、導電プライマー層は定着フィルム１３表面に一部露出している。実施例３では、基層として厚さ３５μｍでストレート形状のポリイミド、離型層として厚さ１４μｍのＰＴＦＥとＰＦＡをブレンドした樹脂に導電性フィラーを混入したもの、とからなる外径φ３０の定着フィルム１３を使用する。
【００６６】
ｆ）定着バイアス印加方法
実施例３では、記録材Ｐが狭持搬送されている場合に定着フィルム１３の導電部材へ電圧印加部としてのバイアス電源（ＤＣ電源）３２からバイアスを印加して、尾引きを防止している。定着フィルム１３に印加するバイアスはトナー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。また、バイアスの印加量はバイアス制御回路３１により可変である。
【００６７】
制御部としてのバイアス制御回路３１は、加圧ローラ温度に対応した最適な定着バイアスを算出し、ＤＣ電源から定着フィルム１３へ印加されるバイアスを制御する。定着フィルム１３の導電性プライマー層の定着ニップ近傍には、バイアス電源３２より印加されたバイアスにより、印加バイアスより若干低い電位が生じる。この電位と接地された導電排紙ローラ２２との電位差により、定着フィルム１３の導電性プライマー層と接地された導電排紙ローラ２２の間には、定着フィルム１３の離型層と記録材Ｐを介して電流ｉが流れる。この結果、導電性プライマー層と記録材Ｐの間に電界Ｅが生じ、この電界Ｅにより記録材Ｐ上の未定着トナーＴを記録材Ｐ上に抑えつけ、尾引きを抑制する。
【００６８】
（３）実験例３
実施例３での効果を確認するため、以下の実験を実施した。使用した画像形成装置は実施例１と同様であるため、説明を省略する。本実験では、２３℃／５０％の環境下において、プリントが開始される時点の加圧ローラ温度と、定着フィルム１３に印加するバイアスの値を振り、尾引きのレベルを評価した。尾引きは、記録材Ｐとしての普通紙の搬送方向Ｑと直行する向きに線を並べたパターンを普通紙に印字して評価を行った。その結果を表４に示す。表中の○はＯＫレベル、×はＮＧレベルである。
【００６９】
【表４】
2016024324.tif 000006
【００７０】
表４に示すように、従来例（−８００Ｖ）では加圧ローラ温度が低温（２３℃）の場合には尾引きを抑制できているが、高温（１１０℃）になった場合には尾引きが悪化していることがわかる。一方、定着バイアスを大きくして−１２００Ｖに設定した場合には、加圧ローラ温度が高温の場合にも尾引きの発生を防止できている。また、耐久試験は、普通紙を１０万枚印刷した後に、加圧ローラ表面の破損が発生しているかどうかで評価を行った。通紙条件は、レーザービームプリンタの市場での使用状況に近くなるように、２枚のプリントを１０回→５分休止→２枚のプリントを１０回→・・・というような通紙パターンで通紙を行った。
【００７１】
実験例３においては、（１）プリント中は常に−１２００Ｖを印加する場合、（２）通常のプリント時は−８００Ｖ印加し、加圧ローラが高温（１１０℃以上）になった場合にのみ−１２００Ｖを印加する場合、の２つのバイアス印加パターンについて耐久試験を行った。それらの加圧ローラ表層のピンホール発生状況を比較した結果を下記表５に示す。
【００７２】
【表５】
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【００７３】
表５に示すように、常に−１２００Ｖを印加する場合には加圧ローラ表層にピンホールが発生してしまっているが、加圧ローラ２１が高温になった場合のみ印加する定着バイアスを上げた場合には、加圧ローラ表層のピンホールは発生していない。以上の結果より、本実施例においても加圧ローラ２１が高温になった場合のみ定着バイアスを上げることで、尾引きと、耐久による加圧ローラ表面のピンホールの発生をともに防止できることが確認できた。また、実施例１と比較して定着バイアスを小さくしても、尾引きの発生を抑制できる。なお、加圧ローラ温度を検知する手段としては、実施例１の方法の代わりに実施例２の方法を用いても良いことは言うまでもない。
【００７４】
（実施例４）
次に、実施例４について説明する。実施例４では、記録材上に形成する画像の濃度が濃く、かつ加圧ローラ２１の温度が高温となった場合に加熱定着装置に印加するバイアスを上げ、尾引きを抑制する方法について説明する。画像形成装置及び加熱定着装置の構成については実施例１と共通であるため同一の構成については同一の符号を用いてその説明は省略する。
【００７５】
実施例４においては、加圧ローラ２１の温度が所定温度以上であり、かつ記録材Ｐに形成されるトナー像の画像濃度が濃い場合にのみ、定着バイアスを高く設定する。すなわち、加圧ローラ２１の温度が所定温度以上であっても、記録材Ｐに形成されるトナー像の画像濃度が薄い場合（所定の画像濃度よりも薄い場合）には、定着バイアスを高く設定する制御は行わない。
【００７６】
尾引きは記録材Ｐ上に形成する未定着画像のトナー量に相関があり、画像の濃度が上がると、記録材Ｐへの吸着力が低いトナーが相対的に増えるため、尾引きは悪化する。そのため、記録材Ｐ上のトナー濃度が濃く、加圧ローラ２１が高温となった場合には、尾引きを抑制するために定着バイアスを高く設定することが必要である。
【００７７】
印刷開始時点の加圧ローラ温度と記録材Ｐ上の画像濃度をＦ５（濃い）〜Ｆ９（薄い）まで振り、尾引きのレベルを評価した結果を下記表６に示す。実施例４における画像濃度の調整は、画像形成プロセスにおける帯電及び露光時のバイアスを調整することによって行った。評価は、記録材Ｐの搬送方向Ｑと直行する向きに線を並べたパターンを記録材としての普通紙に印刷して行った。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。実施例４では定着バイアスは、１０００Ｖ（定着フィルム：−４００Ｖ／加圧ローラ：＋６００Ｖ）としている。
【００７８】
【表６】
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【００７９】
表６に示したように、記録材上のトナー濃度が濃い場合には、より尾引きに対して不利になっていることがわかる。実施例４では、記録材上の画像濃度がＦ７より濃く、かつ加圧ローラ温度が１１０℃以上となった場合に定着バイアスを上げることで尾引きの抑制を行う。記録材上の濃度をＦ５とした場合に、定着バイアスを高く設定した際の各加圧ローラ温度と定着バイアスにおける尾引きの評価結果を表７に示す。
【００８０】
【表７】
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【００８１】
表７に示したように、画像濃度が濃く、加圧ローラ温度が高温になった場合にも、加熱定着装置に印加するバイアスを高く設定することでの尾引きを抑制できることが確認できた。また、加圧ローラ２１の表層破損についても、加圧ローラ２１が高温かつ記録材上のトナー濃度が濃い場合のみ定着バイアスを高く設定しているため、加熱定着装置に高バイアスが印加される時間が短く、耐久による表層劣化は発生しなかった。
【符号の説明】
【００８２】
２１…加圧ローラ（加圧部材）、３１、３３…バイアス制御回路（制御部）、３２、３４…バイアス電源（電圧印加部）、５０…定着部材、１００…加熱定着装置（定着部）
【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】
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