JP2013117672A - 定着装置 - Google Patents

Abstract

【課題】定着フィルム７６に電圧を印加し、加圧ローラ７２は導電ゴム７２ｂと絶縁ないし高抵抗の離型層７２ｃを有する構成で、離型層７２ｃのピンホールリークを防止し、かつ静電的なオフセットおよび定着時の後方トナー飛び散り現象を防止する。
【解決手段】定着フィルム７６に電圧を印加し、加圧ローラ７２が導電ゴム７２ｂと絶縁ないし高抵抗の離型層７２ｃを有する構成で定着フィルム７６に印加する電圧を非印加状態から徐々に増加させて規定値電圧に到達させる。
【選択図】図３

Description

本発明は、電子写真方式等の画像形成装置に搭載され、記録材に担持された未定着のトナー像を固着画像として定着する定着装置に関する。

より詳しくは、記録材を加熱する加熱部材と、表面に絶縁性の離型層を有しその内側に導電性の弾性層を有する加圧部材であって前記加熱部材とニップ部を形成する加圧部材と、を有する。そして、前記ニップ部で未定着のトナー像を担持した記録材を挟持搬送して前記トナー像を記録材に固着画像として加熱定着する定着装置に関する。

従来、画像形成装置に搭載される代表的な定着装置として熱ローラ定着装置がある。この装置は熱源で加熱されて所定の定着温度に温調される定着ローラ（加熱部材）と弾性加圧ローラ（加圧部材）との圧接ローラ対を有する。そして、この両ローラ対の圧接部である定着ニップ部に未定着のトナー像を担持した記録材を導入して挟持搬送してトナー像を記録材に固着画像として加熱定着する装置である。

また、他の代表的な定着装置としてフィルム（ベルト）加熱方式の定着装置がある。この装置は、加熱体（以下、ヒーターと記す）に加熱用回転体（加熱部材）としての耐熱性フィルム（ベルト：以下、定着フィルムと記す）を、加圧用回転体（加圧部材）としての加圧ローラでヒーターに密着させて摺動搬送させる。

そして、定着フィルムを挟んでヒーターと加圧ローラとで形成される定着ニップ部に未定着のトナー像を担持した記録材を導入し定着フィルムと一緒に搬送させる。これにより、定着フィルムを介して付与されるヒーターからの熱と定着ニップ部の加圧力により、未定着のトナー像を記録材に固着画像として熱圧定着させる装置である。

上記の熱ローラ定着装置は比較的高速の大型機に、フィルム加熱方式の定着装置は比較的低速の小型機に用いられることが多い。

上記のような定着装置を用いた電子写真式プリンター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。これとともに、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、定着ニップ部幅の拡大、ヒーター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。

しかしながらこれら改良の実施により、定着ニップ部における弊害が生じやすくなる。例えば「後方トナー飛び散り現象」（画像の尾引き）が生じやすくなる。後方トナー飛び散り現象は、定着ニップ部の記録材導入部の直前において、記録材上の未定着トナーが部分的に記録材搬送方向の上流側に吹き飛ばされる現象である。プリント速度を高速にすればするほど、この後方トナー飛び散り現象は顕著化する傾向にある。

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る。そして、逃げ場を求めた水蒸気が定着ニップ部の前後方向に強く吹き出るようになる。同時に記録材の搬送速度も速くなっているため、定着ニップ部の記録材導入部において、記録材上の未定着トナーには定着ニップ部から吹き出す水蒸気の速度に記録材の搬送速度を合成した風速で水蒸気が吹き付けられる。

そのため、記録材に対する付着力が弱く、水蒸気流の影響を受けやすい未定着トナー画像の一部が、水蒸気の風圧によって吹き飛ばされたと考えられる。この後方トナー飛び散り現象は記録材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画像で最も発生しやすい。

この現象の抑制対策として、従来、未定着トナー画像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。例えば、フィルム加熱方式の定着装置では、表面から離型層−導電層−基材層から成る定着フィルムの導電層部にバイアス電源部から導電ブラシ等の電極を介してトナーの帯電極性と同極性のバイアス（以下、定着バイアス）を所定量印加する。これにより加圧ローラの表面の離型層を挟んで、電界の作用により記録材上の未定着のトナー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。

また、特許文献１では、後方トナー飛び散り現象に対して更なる効果を得るために、定着ニップ部の記録材搬送方向の下流側に接地された導電ブラシ等の電極を設ける。これにより、定着ニップ部通過後の記録材の印字面側とは反対側である裏面に電極が接触するような構成をとる。そして、前記方式と同様に定着フィルムにトナーと同極性の定着バイアスを所定量印加する。これにより、記録材の抵抗を介して電極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の印字面の裏面に誘起させる。この誘起した電荷で逆極性であるトナーを記録材に引き付け固定する。

これに加えて、加圧ローラの弾性層を導電性のゴム材で形成し、その芯金にトナーと逆極性の電圧を印加する構成をとっている。

特開２００３−１２２１５１号公報

本発明は上記従来技術を更に発展させたものである。以下、基材層、導電層、離型層からなる定着フィルムにトナーと同極性の電圧を印加する構成で、かつ加圧ローラが芯金、導電性弾性層、絶縁性離型層からなり芯金が直接ないし抵抗部材を介して接地されているフィルム加熱方式の定着装置を例にして説明する。この定着装置においては、例えば記録材と一緒に切り粉のような金属紛が定着装置に搬送され、その金属紛が定着フィルム、ないし加圧ローラの表層に滞留した場合に発生する問題がある。

定着フィルムに電圧が印加されるとき、かつ加圧ローラの弾性層が導電性のゴムであることから、定着フィルムないし加圧ローラの表層に滞留した金属紛に対して電界集中がおきる。そして、その電界集中の程度によっては結果として加圧ローラの離型層（例えばＰＦＡチューブ）にピンホール（絶縁破壊）が発生する。

さらに、加圧ローラの芯金に対して接地ではなくトナーと逆極性の電圧を印加する場合は、金属粉に対して定着フィルムおよび加圧ローラの両方から異なる極性の電圧が印加されるため、加圧ローラの離型層にピンホールが発生する可能性がより大きくなる。

加圧ローラの離型層にピンホールが発生すると、定着フィルムに印加した定着バイアスがピンホールを介して電流として加圧ローラの芯金に向かって流れる。そのため、加圧ローラの電位自体が接地電位に近い状態から定着バイアスに近い方向に変化する。その結果、記録材上のトナーに対しては記録材の逆側からトナーを記録材へ押し付ける力（定着バイアスの影響）を弱める方向に働く。そのために、定着時に発生するトナーの後方飛び散りを顕著化させるという問題がある。

定着フィルムおよび加圧ローラの双方に互いに異なる極性の電圧を印加する構成においても、金属紛により加圧ローラの表層にピンホールが発生した場合には、電流が流れ各箇所の電位はその抵抗値に従って決まってくる。そのため、定着フィルムと加圧ローラ表面が形成する電位差は小さくなり、その結果トナーの後方飛び散りも上記同様に顕著化していく。

さらに、加圧ローラの表層にピンホールが発生すると、定着フィルムと加圧ローラの回転時でかつ定着バイアスが印加時には、ピンホールが定着フィルム接するたびに急に定着フィルムから加圧ローラに向かって電流が流れる。そのため、定着フィルムの表層が劣化する。ピンホール発生後長時間にわたってこの定着フィルムから加圧ローラに電流が流れるという状態が続くと定着フィルムにおいてピンホール対向部分で１周にわたって表層劣化となり、オフセット等の定着不良が発生するという問題も発生する。

上記の問題はフィルム加熱方式の定着装置に限られず、熱ローラ定着装置においても同様である。

そこで本発明は、上記問題を解決するためになされたもので、定着フィルムや熱ローラのように記録材を加熱する加熱部材に電圧を印加する構成においても、切り粉等に起因して加圧部材の表層にピンホールが発生することの抑制を目的とする。

上記の目的を達成するための本発明に係る定着装置の代表的な構成は、記録材を加熱する加熱部材と、表面に絶縁性の離型層を有しその内側に導電性の弾性層を有する加圧部材であって前記加熱部材とニップ部を形成する加圧部材と、を有し、前記ニップ部で未定着のトナー像を担持した記録材を挟持搬送して前記トナー像を記録材に固着画像として加熱定着する定着装置であって、前記加熱部材に対して、未定着のトナー像を担持した記録材が前記ニップ部に導入されて挟持搬送されているときの後方トナー飛び散り現象を抑制するための電圧を印加する電圧印加手段を有し、前記電圧印加手段は前記加熱部材に対し電圧を印加するときは電圧を非印加状態から徐々に増加させて規定値電圧に到達させることを特徴とする。

本発明によれば、加熱部材に対し電圧を印加するときは電圧を非印加状態から徐々に増加させて規定値電圧に到達させることで、加熱部材あるいは加圧部材に金属粉が搬送されて滞留した場合においても電界の変化量が小さい。そのため金属粉近傍での電界集中が小さくなる。その結果、電界集中による絶縁性の加圧部材表層の絶縁破壊（ピンホールリーク）の発生頻度が大きく減少する。

実施形態例１における画像形成装置の一例の概略構成図 制御回路部が実行する画像形成装置の動作行程図 実施形態例１における定着装置の要部の横断面模式図 定着フィルムの層構成を示す模式図 （ａ）は前回転行程時における定着バイアスの印加パターン、（ｂ）は後回転行程時における定着バイアスの印加パターン 電圧を徐々に増加させて印加する、および電圧を徐々に減少させて印加する制御ブロックの一例図

＜実施形態例１＞
（１）画像形成装置例
図１は本発明に係る定着装置７を搭載した画像形成装置Ａの一例の概略構成図である。本例の画像形成装置Ａは転写方式電子写真プロセス利用のレーザービームプリンターであり、ホスト装置Ｂから制御回路部（制御手段：プリンター制御部）Ｃに入力する画像情報（電気的画像信号）に基づいてシート状の記録材（記録媒体）１５に画像を形成する。ホスト装置Ｂはパソコン・画像読取装置・ネットワーク・ファクシミリ等である。

制御回路部ＣはＣＰＵやメモリ（ＲＯＭ、ＲＡＭ）を備え、ホスト装置Ｂや操作パネルＤとの間で各種の電気的な情報の授受をし、装置Ａの画像形成動作をメモリに保持させた所定の制御プログラムや参照テーブルに従って統括的に制御する。

１は回転ドラム型の電子写真感光体（第１の像担持体：以下、ドラムと記す）である。このドラム１は矢示の時計方向に所定の周速度（プロセススピード）をもって回転駆動され、その回転過程で、帯電バイアス電源Ｓ２から所定の帯電バイアス電圧が印加されている一次帯電器２によりマイナスの所定の暗電位ＶＤに一様に帯電処理される。

３はレーザービームスキャナであり、ホスト装置Ｂから制御回路部Ｃに入力した画像情報の時系列電気デジタル画像信号に対応して変調されたレーザービームＬを出力し、回転するドラム１の一様帯電処理面を走査露光する。この走査露光により、ドラム１の一様帯電処理面の露光部分は電位絶対値が小さくなって明電位ＶＬとなり、暗電位ＶＤと明電位ＶＬとの静電コントラストによりドラム１面に走査露光した画像情報に対応した静電潜像が形成されていく。

次いで、その潜像は現像器４によりマイナスに帯電した粉体トナー（乾式現像剤）で反転現像（ドラム１面の明電位ＶＬ部にトナーが付着）されてトナー像として顕像化される。

現像器４は回転駆動される現像スリーブ４ａを有し、この現像スリーブ外周面にマイナスに帯電したトナーの薄層がコートされてドラム１面と対向する。そして、現像スリーブ４ａには現像バイアス電源部Ｓ４から絶対値がドラム１面の潜像の暗電位ＶＤよりも小さく、明電位ＶＬよりも大きい現像バイアス電圧ＶＤＣが印加されている。これにより、現像スリーブ４ａ上のトナーがドラム１面の潜像の明電位ＶＬの部分にのみ転移して潜像が顕像化（反転現像）される。

一方、給紙トレイ１４上に積載セットされている記録材（第２の像担持体：被記録材）１５が、給紙ローラ１３の駆動により１枚ずつ繰り出し給送される。その記録材１５が、搬送ガイド１２ａ、レジストローラ対１０・１１、転写前ガイド８・９を経由して、ドラム１とこれに当接させた転写部材としての転写ローラ５との圧接ニップ部である転写ニップ部ｍへ導入される。

記録材１５はレジストローラ対１０・１１により転写ニップ部ｍへドラム１の回転と同期した適切なタイミングをもって導入されて転写ニップ部ｍにて挟持搬送される。記録材１５が転写ニップ部ｍにて挟持搬送されている間、転写ローラ５には転写バイアス電源部Ｓ５から所定の転写バイアス電圧が印加される。これにより、記録材１５の面にドラム１面側のトナー像が順次に転写されていく。転写部材としての転写ローラ５の抵抗値は１０⁸〜１０⁹Ωｃｍ程度のものが適当である。

転写ニップ部ｍを通った記録材１５はドラム１面から分離され、搬送ガイド１２ｂで画像加熱装置としての定着装置７へ導入されて未定着である転写トナー像の定着処理を受け、画像形成物（プリント）として排紙トレイ１６へ出力される。記録材分離後のドラム１面はクリーニング装置６で転写残りトナー等の残留物の除去を受けて清浄面化されて繰り返して作像に供される。

（２）プリンターの動作行程
図２は制御回路部Ｃが実行するプリンターＡの動作行程図である。

ａ）前多回転動作
前多回転動作は、プリンターＡのメイン電源スイッチＳＷが投入されたときに実行するプリンター始動動作行程である。メインモータＭを起動させて画像形成部のドラム１を回転駆動させ、所定のプロセス機器について所定のウォーミングアップ動作を実行させる。

ｂ）スタンバイ時（待機時）
スタンバイ時は、所定の前多回転動作が終了したら、メインモータＭを停止させて、ホスト装置Ｂから制御回路部Ｃへのプリントスタート信号（画像形成実行要求）の入力待ちをしている状態時である。

ｃ）前回転動作
前回転動作は、ホスト装置Ｂから制御回路部Ｃへプリントスタート信号が入力されたときに実行するプリント前動作（画像形成動作の予備動作）である。メインモータＭを駆動させてドラム１を回転駆動させ、所定のプロセス機器について画像形成動作前の所定の準備動作を実行させる。この前回転動作はａ）の前多回転動作中にプリントスタート信号が入力したときにはｂ）のスタンバイ時無しに前多回転動作に引き続いて実行される。

ｄ）プリント動作
ホスト装置Ｂから制御回路部Ｃへ入力した画像情報に対応する画像を記録材１５に形成する画像形成動作である。所定の前回転動作の終了に引き続いて実行される。この画像形成動作は、モノプリントである場合は、記録材１５が一枚だけ搬送されて、その記録材に対するプリント動作がなされる。マルチプリント（連続プリントジョブモード）である場合には、設定された所定複数枚の記録材が所定の間隔（紙間）をあけて連続して搬送され、それらの記録材に対して順次にプリント動作（連続プリント動作）が実行される。

ｅ）紙 間
連続プリントジョブモードにおいて、一の記録材の後端部と次の記録材の先端部との間の間隔部であり、転写部（本実施形態例では二次転写部）における記録材の非通紙状態時である。

ｆ）後回転動作
設定された１枚または複数枚の記録材に対する一連のプリント動作（画像形成ジョブ）の終了後に実行させる後動作行程である。プリント動作の終了後もメインモータＭの駆動を所定の時間継続させて、所定のプロセス機器に所定の後動作を実行させる。

ｇ）スタンバイ時
所定の後回転動作行程が終了したら、メインモータＭを停止させて、ホスト装置Ｂから制御回路部Ｃへの次のプリントジョブのスタート信号の入力待ちをしている状態時である。次のプリントジョブのスタート信号が入力すると、再びｃ）〜ｆ）の動作行程サイクルが実行される。

（３）定着装置７
図３は本例における定着装置７の要部の横断面模式図である。本例における定着装置７は、特開平４−４４０７５〜４４０８３号公報、特開平４−２０４９８０〜２０４９８４号公報等に開示の、加圧部材駆動式・テンションレスタイプのフィルム加熱方式（ベルト加熱方式）の定着装置である。

７１は加熱ユニット、７２は加圧部材としての弾性加圧ローラ（加圧用回転体：以下、加圧ローラと記す）である。

加熱ユニット７１において、７３は加熱体としてのセラミックヒーター（以下、ヒーターと記す）であり、図面に垂直方向を長手とする細長い薄板状の部材である。ヒーター７３は、基本的には、アルミナ、窒化アルミニウム等のセラミック基材上に発熱体（通電発熱抵抗体）をスクリーン印刷し、表面をガラスコーティングしたものである。

７４は加熱体支持部材兼フィルム内面ガイド部材としての横断面略半円形樋型のヒーターホルダである。ヒーターホルダ７４は断熱性、高耐熱性、剛性を有する高耐熱性樹脂等で構成されており、図面に垂直方向を長手とする横長部材である。このヒーターホルダ７４の下面に長手に沿って設けた溝部にヒーター７３を嵌入させて、断熱、固定的に保持させてある。

７５はヒーターホルダ７４の内側に配設した横断面下向きＵ字型の加圧ステイである。加圧ステイ７５は図面に垂直方向を長手とする横長部材であり、鉄などの金属製の剛性部材である。

７６は記録材を加熱する加熱部材（加熱用回転体としての、可撓性を有し耐熱性に優れた円筒状のフィルム（無端状フィルム：以下、定着フィルムと記す）である。定着フィルム７６は上記のヒーターホルダ７４と、ヒーター７３と、ステイ７５のアセンブリに対してルーズに外嵌させてある。すなわち、定着フィルム７６の内周長と、ヒーター７３とステイ７５を含むヒーターホルダ７４の外周長は、定着フィルム７６の方を大きくしてあり、従って、定着フィルム７６はヒーターホルダ７４に対して周長が余裕を持つようルーズに外嵌している。

図４は定着フィルム７６の層構成模式図である。本例における定着フィルム７６は円筒状の基層７６ａの外周面に導電性プライマ層７６ｂを介して表面離型層７６ｃ形成した外径φ２４の全体的に可撓性を有する複合層構成の円筒体である。

本例においては、基層７６ａは、耐熱性、熱可塑性を有するポリイミド樹脂の円筒体で厚さは５０μｍとし、クイックスタートと、フィルムの耐久性を両立させる。この基層７１ａの上に、プライマ層７１ｂを厚み２〜６μｍで形成したのち、このプライマ層７１ｂの表面に離型層７６ｃを８〜１８μｍの厚みに均一に形成する。

離型層７６ｃは、トナーに対する離型性に優れたＦＥＰ、ＰＦＡ、ＰＴＦＥ等のフッ素樹脂単体、もしくは、これらの混合塗料を、静電スプレー、ディッピングなどの方法で形成する。プライマ層７６ｂは、ポリイミド、ポリアミドイミド樹脂にフッ素樹脂を混合したものである。ここで、プライマ層７６ｂは例えば体積抵抗値が１０Ωｃｍ以下になるように調整され、離型層７６ｃは例えば体積抵抗値が１０⁵Ωｃｍ程度になるよう導電剤を用いて調整されている。

加圧ローラ７２は、芯金７２ａと、芯金７２ａの外周に同心一体にローラ状に形成した導電性の弾性層７２ｂと、絶縁性ないし高抵抗の表面離型層７２ｃと、の複合層構成の弾性ローラ体である。加圧ローラ７２は芯金７２ａの一端部側と他端部側がそれぞれ定着装置筐体（不図示）の一端側と他端側の対向側板間に軸受部材を介して回転可能に軸受保持されて配設されている。

加熱ユニット７１は定着装置筐体の一端側と他端側の対向側板間において加圧ローラ７２の上側にヒーター７３側を下向きにして加圧ローラ７２に並行に配列されている。そして、ステイ７５の一端部側と他端部側がそれぞれ付勢部材（加圧部材:不図示）により下方に加圧ローラ７２の弾性層７２ｂの弾性に抗して所定の押圧力で押押圧付勢されている。これにより、ヒーターホルダ７４が加圧されてヒーター７３が定着フィルム７６を介して加圧ローラ７２の上面に密着して、定着フィルム７６と加圧ローラ７２との間に記録材搬送方向ａにおいて所定幅の定着ニップ部Ｎが形成される。

加圧ローラ７２は制御回路部Ｃで制御される定着モータＭ７の駆動力が駆動力伝達機構（不図示）を介して伝達されることで、記録材１５を搬送する方向である矢印Ｒ７２の反時計方向に所定の周速度で回転駆動される（加圧部材駆動式）。この加圧ローラ７２の回転駆動に伴い、加圧ローラ７２と定着フィルム７６の外面との定着ニップ部Ｎにおける摩擦力で円筒状の定着フィルム７６に回転力が作用する。これにより定着フィルム７６が定着ニップ部Ｎにおいてフィルム内面がヒーター７３の下向き面に密着して摺動しながらヒーターホルダ７４の外回りを矢印Ｒ７６の時計方向に従動回転する。

ヒーターホルダ７４は定着フィルム７６の回転ガイド部材としても機能している。定着フィルム７６の耐磨耗性向上、安定した定着フィルム７６の回転、及び定着フィルム７６への均一な熱伝達等を考慮して、ヒーター７３と定着フィルム７６の摺擦面に摺動摩擦を抑える耐熱潤滑剤（グリース）が塗布されている。

定着装置７は前回転行程において定着モータＭ７の駆動がＯＮにされて加圧ローラ７２の回転駆動による定着フィルム７６の回転がなされる。また、ヒーター７３に対する電力供給がＯＮにされて該ヒーター７３が昇温して所定の目標温度（定着温度）に温調される。そして、プリント動作において、定着ニップ部Ｎに画像形成部側から未定着トナー像Ｔを担持した記録材１５が入口ガイド７７にガイドされて導入されて定着ニップ部Ｎで挟持搬送される。記録材１５は定着ニップ部Ｎにおいてトナー像担持面が定着フィルム７６の外面に密着して定着フィルム７６と一緒に定着ニップ部Ｎを搬送されて通過する。

これにより、記録材１５に担持されている未定着トナー像Ｔが、定着フィルム７６を介して付与されるヒーター７３からの熱と定着ニップ部Ｎの加圧力により記録材１５の面に固着画像として熱圧定着（加熱定着）される。定着ニップ部Ｎを通った記録材１５は定着フィルム７６の面から曲率分離されて、出口ガイド７８にガイドされて定着装置７から排出搬送される。モノプリントジョブの記録材または連続プリントジョブの最後の記録材が定着装置７を出た後回転行程においてヒーター７３への電力供給がＯＦＦにされ、また定着モータＭの駆動がＯＦＦにされる。

（４）後方トナー飛び散り現象の抑制策
定着フィルム７６には、未定着のトナー像Ｔを担持した記録材１５が定着ニップ部Ｎに導入されて挟持搬送されているときの後方トナー飛び散り現象を抑制するための電圧である定着バイアスが印加される。本実施形態例においては、定着フィルム７６に対して制御回路部Ｃで制御される電源（電圧印加手段）２０によりトナーの帯電極性と同極性の所定値（規定値電圧）の定着バイアスが印加される。本例においてはトナーの帯電極性が負極性であるから定着フィルム７６にも負極性の所定の定着バイアスが印加される。

本例において定着フィルム７６に対する定着バイアスの印加は次のようにしている。図４に示すように、定着フィルム７６の一端部側において表面離型層７６ｃを定着フィルム７６の周に沿って環状に剥離することでその下の導電性プライマ層７６ｂをリング状に露呈させる。その露呈させた導電性プライマ層７６ｂの面に導電ブラシ等の摺動電極２１を弾性的に接触させて配設している。この電極２１を介して電源２０により定着フィルム７６に定着バイアスを印加するようにしている。

制御回路部Ｃは電源２０から定着フィルム７６に対する定着バイアスの印加を次のように制御する。即ち、電圧の非印加状態から電圧を徐々に増加させて規定値電圧に到達させる。印加電圧が規定値電圧に到達した後に定着ニップ部Ｎに記録材１５が導入される。また、制御回路部Ｃは電源２０から定着フィルム７６に対する定着バイアスの印加停止を次のように制御する。即ち、記録材１５が定着ニップ部Ｎを通過した後に印加電圧を徐々に減少させて電圧印加を停止させる。

本実施形態例においては、図２のように、プリンターＡの前回転行程時に定着フィルム７６に対する定着バイアス印加を非印加状態（０Ｖ）から段階的に増加させて規定値電圧ＶＡに到達さている。図５の（ａ）はこの前回転行程時における定着バイアスの段階的増加の印加パターンの一例を示している。本実施形態例においては、規定値電圧ＶＡを−６００Ｖに設定している。定着フィルム７６に対する定着バイアスが規定値電圧である−６００Ｖに到達した後に定着ニップ部Ｎに画像形成部側から未定着のトナー像Ｔを担持した記録材１５が導入される。

また、本実施形態例においては、記録材１５が定着ニップ部Ｎを通過した後のプリンターＡの後回転行程時に定着フィルム７６に対する定着バイアスを段階的に減少させて停止させている。図５の（ｂ）はこの後回転行程時における定着バイアスの段階的減少の印加パターンの一例を示している。

このような定着バイアスのＯＮおよびＯＦＦタイミングをとることで次のような効果が得られる。即ち、記録材等により定着フィルム７６あるいは加圧ローラ７２に金属粉が搬送されて滞留した場合に定着バイアスのＯＮおよびＯＦＦがなされても、電界の変化量が小さいため金属粉近傍での電界集中が小さくなる。その結果、電界集中による絶縁性の加圧ローラ表層７２ｃの絶縁破壊（ピンホールリーク）の発生頻度が大きく減少する。

その結果、常時印加したままの電圧は定着フィルム７６と加圧ローラ７２間にかかっているので、ピンホールリークによって定着バイアスが加圧ローラ７２に流れこみ、定着バイアスの電圧降下起すことがない。従って、未定着トナーＴを載せた記録材１５が定着装置７を通過する際にトナーに対して記録材側に押し付ける方向の電界が低下することがないので、高湿時のトナーの後方飛び散り、低湿時の静電的なオフセットに対して効果をもつ。

ここで、本発明の課題解決原理である、金属粉近傍での電界集中を小さくして電界集中による絶縁性の加圧部材表層の絶縁破壊（ピンホールリーク）の発生頻度が大きく減少させるのに有効な電圧増加勾配についていま少し説明する。加熱手段に電圧を印加するのは、加熱手段と加圧手段とで構成されるコンデンサーに充電するというモデルである。従ってＱ＝ＣＶという関係が成り立つのでＶの時間変化ｄＶ／ｄｔ＝Ｃ＊ｄＱ／ｄｔとなり、Ｖの時間変化が速い程，電流（ｄＱ／ｄｔ）も大きくなる。

その際ニップ内に金属粉が存在すると、ニップ内の一部に電流が集中するためピンホールリークが発生し易くなる。この現象の発生頻度を小さくするためにはＶの時間変化を小さくすれば電流量（ｄＱ／ｄｔ）も小さくなり、結果として金属粉に集中する電流量なりピンホールリークを減少させられる。

電圧の印加速度は通常６００Ｖ／０．１ｓｅｃではピンホールリークが発生していたので、印加速度を１０倍程遅くして６００Ｖ／１ｓｅｃにすれば効果を得ることがでる。実施例の図５では６００Ｖ／３ｓｅｃで記述している。

印加電圧を減少させる場合の速度も電圧印加の場合と同様で６００Ｖ／１ｓｅｃであれば効果を得ることができる。

図６に電圧を徐々に増加させて印加する、および電圧を徐々に減少させて印加する制御ブロック図を例示した。

＜実施形態例２＞
本実施形態例においては、実施形態例１の定着装置７において、加圧部材である加圧ローラ７２の芯金７２ａと接地Ｇとの間にそれぞれ抵抗素子２４・２５を備えた経路切り替え可能な第１の電気的経路２２と第２の電気的経路２３を有する。第１の電気的経路２２の抵抗素子２４は第２の電気的経路２３の抵抗素子２５よりも低抵抗である。第１と第２の電気的経路２２・２３の両者は制御回路部Ｃで制御されるスイッチング手段２６により切り替えがなされる。

低抵抗である第１の抵抗素子２４の具体例としては５００ｋΩ、高抵抗である第２の抵抗素子２５の具体例としては１００ＭΩである。

スイッチング手段２６はソレノイドやリレーなどの機械的な切り替え手段でも、トランジスタなどの電気的スイッチング素子でもよい。２７は上記の第１の電気的経路２２、第２の電気的経路２３、スイッチング手段２６を有する電気回路部である。

スイッチング手段２６が接点ｂ側にスイッチングされると、第１の電気的経路２２が閉成されて加圧ローラ７２と接地Ｇとが低抵抗である第１の抵抗素子２４を介して接続される。第２の電気的経路２３は開成される。スイッチング手段２６が接点ｃ側にスイッチングされると、第２の電気的経路２３が閉成されて加圧ローラ７２と接地Ｇとが高抵抗である第２の抵抗素子２５を介して接続される。第１の電気的経路２２は開成される。

本例において、制御回路部Ｃは、前回転行程時における定着装置７の起動時に、スイッチング手段２６を接点ｂ側にスイッチングした状態にする。即ち、加圧ローラ７２を低抵抗である第１の抵抗素子２４を介して接地Ｇに接続させる。この状態において、定着フィルム７６に対して負極性の定着バイアスを非印加状態（０Ｖ）から電圧を段階的に増加させて規定値電圧ＶＡ、本例では−６００Ｖに到達させる。

加圧ローラ７２が低抵抗である第１の抵抗素子２４を介して接地Ｇに接続されていることにより、定着フィルム７６と加圧ローラ７２で形成されるコンデンサーに対して急激に電流が流れることが防止される。これにより、加圧ローラ７２の絶縁性の表面離型層７２ｃである絶縁チューブにピンホールが発生すること防止する。

こうすることで加圧ローラ７２の導電ゴム部分７２ｂに定着バイアスの逆極性である＋の電荷が蓄積される。定着フィルム７６に対する定着バイアスが規定値電圧ＶＡに到達した後に、例えばプリント動作（画像形成）が始まるタイミングでスイッチング手段２６を接点ｂ側から接点ｃ側にスイッチングした状態にする。即ち、加圧ローラ７２を高抵抗である第２の抵抗素子２５を介して接地Ｇに接続させる。

こうすることで記録材１５が定着ニップ部Ｎを通過する際、定着フィルム７６と加圧ローラ７２間の電界が弱まり、加圧ローラ７２の導電ゴム部分７２ｂに蓄積された＋電荷が逃げることを軽減できる。これにより、定着フィルム７６と加圧ローラ７２間の電界低下の軽減が可能となり、その結果、高湿環境下のトナーの後方飛び散りおよび、低湿環境下の静電的なオフセットの低減に大きな効果をもつ。

＜その他の事項＞
１）実施形態例１と２においては、定着フィルム７６に対する電圧を非印加状態から段階的に徐々に増加させて規定値電圧に到達させたが（図５の（ａ））、電圧を非印加状態から無段階的に徐々に増加させて規定値電圧に到達させてもよい。また，実施形態例１と２においては、定着フィルム７６に対し規定値電圧を印加した状態から電圧をＯＦＦするときは段階的に徐々に減少させたが（図５の（ｂ））、電圧を無段階的に徐々に減少させて非印加状態に至らせてもよい。

２）フィルム加熱方式の定着装置は実施形態例の加圧部材駆動式・テンションレスタイプの装置に限られず、加熱部材としての定着フィルム７６を、駆動ローラを含む複数本の懸架部材間に張設して駆動ローラにより回転駆動する構成の装置とすることもできる。

３）加熱部材７６は熱ローラであってもよい。加熱部材７６の加熱は内部加熱方式でもよいし外部加熱方式でもよい。加熱部材７６の加熱手段は熱源としてセラミックヒーター、ハロゲンヒーター、赤外線ランプ等の通電発熱体を用いてもよいし、電磁誘導加熱方式を用いてもよい。

４）加熱部材７６とニップ部Ｎを形成する加圧部材７２はローラ体に限られない。回転可能なエンドレスベルト体にすることもできる。また、表面（加熱部材や記録材との当接面）の摩擦係数が小さい加圧パッドなどの非回転部材の形態にすることもできる。加圧部材７２も加熱する構成にすることもできる。

７・・定着装置、７１・・加熱ユニット、７２・・加圧部材（加圧ローラ）、７２ｂ・・弾性層、７２ｃ・・離型層、７６・・加熱部材（定着フィルム）Ｎ・・ニップ部、１５・・記録材、Ｔ・・未定着のトナー像、２０・・電圧印加手段

Claims (5)

1. 記録材を加熱する加熱部材と、表面に絶縁性の離型層を有しその内側に導電性の弾性層を有する加圧部材であって前記加熱部材とニップ部を形成する加圧部材と、を有し、前記ニップ部で未定着のトナー像を担持した記録材を挟持搬送して前記トナー像を記録材に固着画像として加熱定着する定着装置であって、
   前記加熱部材に対して、未定着のトナー像を担持した記録材が前記ニップ部に導入されて挟持搬送されているときの後方トナー飛び散り現象を抑制するための電圧を印加する電圧印加手段を有し、前記電圧印加手段は前記加熱部材に対し電圧を印加するときは電圧を非印加状態から徐々に増加させて規定値電圧に到達させることを特徴とする定着装置。
2. 前記加圧部材と接地との間にそれぞれ抵抗素子を備えた経路切り替え可能な第１の電気的経路と第２の電気的経路を有し、前記第１の電気的経路の抵抗素子は前記第２の電気的経路の抵抗素子よりも低抵抗であり、前記加熱部材に対し電圧を非印加状態から徐々に増加させて規定値電圧に到達させるときは前記加圧部材と接地とが前記第１の電気的経路を介して接続されており、前記加熱部材に対する電圧が規定値電圧に到達した後は前記加圧部材と接地とが前記第２の電気的経路を介して接続されることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
3. 記録材を加熱する加熱部材と、表面に絶縁性の離型層を有しその内側に導電性の弾性層を有する加圧部材であって前記加熱部材とニップ部を形成する加圧部材と、を有し、前記ニップ部で未定着のトナー像を担持した記録材を挟持搬送して前記トナー像を記録材に固着画像として加熱定着する定着装置であって、
   前記加熱部材に対して、未定着のトナー像を担持した記録材が前記ニップ部に導入されて挟持搬送されているときの後方トナー飛び散り現象を抑制するための電圧を印加する電圧印加手段を有し、前記電圧印加手段は前記加熱部材に対し規定値電圧を印加した状態から電圧をＯＦＦするときは電圧を徐々に減少させて非印加状態に至らせることを特徴とする定着装置。
4. 前記電圧印加手段は前記加熱部材に対し電圧を印加するときは電圧を非印加状態から徐々に増加させて規定値電圧に到達させることを特徴とする請求項３に記載の定着装置。
5. 前記加圧部材と接地との間にそれぞれ抵抗素子を備えた経路切り替え可能な第１の電気的経路と第２の電気的経路を有し、前記第１の電気的経路の抵抗素子は前記第２の電気的経路の抵抗素子よりも低抵抗であり、前記加熱部材に対し電圧を非印加状態から徐々に増加させて規定値電圧に到達させるときは前記加圧部材と接地とが前記第１の電気的経路を介して接続されており、前記加熱部材に対する電圧が規定値電圧に到達した後は前記加圧部材と接地とが前記第２の電気的経路を介して接続されることを特徴とする請求項４に記載の定着装置。