JP2007292958A - 定着装置及びこれを用いた画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】填料が加熱用回転体の表面に堆積するのを回避し、オフセットトナーの増加により発生する画像欠陥を有効に防止することが可能な定着装置及びこれを用いた画像形成装置を提供することを課題とする。
【解決手段】加熱回転体又は加圧部材の少なくとも一方に、当該加熱回転体又は加圧部材の表面をクリーニングするクリーニング手段と、前記クリーニング手段に未定着トナー又は未定着インクの帯電極性と反対極性に帯電した粒子を吸着させるバイアス電圧を印加するバイアス電圧印加手段と、前記クリーニング手段に未定着トナー又は未定着インクの帯電極性と反対極性に帯電した粒子を吸着させるバイアス電圧を印加している際に、前記記録媒体と前記未定着トナー像又は未定着インク像との接着力が増加するように定着条件を制御する制御手段とを備えるように構成して課題を解決した。
【選択図】図１

Description

この発明は、電子写真方式等を採用したプリンタ、複写機、ファクシミリ等の画像形成装置において用いられ、記録媒体上に担持された未定着トナー像を加熱・加圧することにより、当該記録媒体上にトナー像を定着する定着装置及びこれを用いた画像形成装置に関するものである。

特開平６−１１０３５０号公報

従来、この種の電子写真方式等を採用したプリンタ、複写機、ファクシミリ等の画像形成装置においては、感光体ドラム等の像担持体上に画像情報に基づいてトナーが付着した可視像を形成し、当該可視像としてのトナー像を記録媒体上に転写した後、未定着トナー像を記録媒体上に定着するために定着装置が用いられている。

この定着装置としては、加熱回転体としての加熱ロールと、加圧回転体としての加圧ロールとを互いに圧接させ、これら加熱ロールと加圧ロールとが圧接するニップ部に、未定着トナー像を担持した記録媒体を挟持した状態で搬送しつつ、加熱・加圧することにより、当該未定着トナー像を記録媒体上に定着するように構成したものが、広く用いられている。

このような定着装置で多く用いられている加熱ロールは、アルミニウムなどの熱伝導性の高い金属からなる中空の芯金と、当該芯金の内部に配設されたヒータとを備えており、芯金の表面には、離型性を向上させるために、フッ素樹脂等が被覆されている。また、加圧ロールは、金属製の芯金の表面に弾性層を被覆し、更に当該弾性層の表面に離型性の良いフッ素樹脂系チューブ等を被覆したものが多く使用されている。

上記の如く構成された定着装置では、未定着トナー像を担持した記録媒体が、加熱ロールと加圧ロールのニップ部を通過するときに、記録媒体上に担持された未定着トナー像の一部が、加熱ロールの表面に付着する現象である、所謂“オフセット" 現象が生じることが知られている。

このように、トナーのオフセット現象が発生すると、記録媒体上に定着される画像に欠損を生じたり、加熱ロールの表面にオフセットしたトナーが、次に搬送されてくる記録媒体上に付着して、当該記録媒体上の画像を汚損するという問題点を有していた。

そこで、かかる問題点を解決し得る技術としては、例えば、特開平６−１１０３５０号公報等に開示されているものが、既に提案されている。

この特開平６−１１０３５０号公報に係る定着用ローラは、回転体に当接してニップ部を形成し、該ニップ部によって、未定着のトナーを担持した転写材を挟持搬送することにより、該転写材上にトナーを定着させてなる定着用ローラにおいて、表面側に同心状の複数の層状部を有し、これら層状部のうち表面側の最上層を導電性被覆層によって形成するとともに、該導電性被覆層を除く層状部のうちの少なくとも１層を絶縁層によって形成することにより、該絶縁層の内側に対して、前記導電性被覆層を電気的にフロート状態となるように保持してなるように構成したものである。

また、上記特開平６−１１０３５０号公報に係る定着装置は、上記記載の回転体と、上記記載の定着ローラと、前記回転体と定着ローラとの間にバイアス電圧を印加するバイアス電源と、を備え、該バイアス電源によって、前記ニップ部を通過する転写材上のトナーに対し、該トナーを前記転写材に押し付ける方向に反発電界を形成するように構成したものである。

上記定着装置の具体的な構成としては、例えば、図５に示すように、加圧ローラ１０２の芯金１０２ｂをダイオード１０４を介して接地するとともに、加熱ローラ１０１の芯金１０１ａには、バイアス電源１０３により負極性のバイアス電圧を印加するように構成したものが提案されている。

そして、上記特開平６−１１０３５０号公報に係る定着装置の場合には、図５に示すように、上記の如く構成することにより、負帯電トナーＴを記録用紙Ｐに引き付ける電界を発生させ、加熱ロール１０１にトナーＴが静電的にオフセットすることを防止している。

しかしながら、上記従来技術の場合には、次のような問題点を有している。すなわち、上記特開平６−１１０３５０号公報に係る定着装置の場合には、加熱ローラ１０１の表面にトナーＴがオフセットするのを防止するため、加圧ローラ１０２の芯金１０２ａをダイオード１０４を介して接地するとともに、加熱ローラ１０１の芯金１０１ａには、バイアス電源１０３により負極性のバイアス電圧を印加するように構成されている。そのため、上記加熱ローラ１０１の表層は、負極性に帯電されるので、記録用紙Ｐ中に填料として正極性に帯電する特性を有する炭酸カルシウムを含有した記録用紙Ｐを用いた場合には、当該記録用紙Ｐ中の炭酸カルシウムが、負極性に帯電した加熱ローラ１０１の表面に大量に付着することになる。

上記加熱ローラ１０１の表層に大量に炭酸カルシウムが付着すると、当該加熱ローラ１０１の表面電位を上昇させてしまうばかりか、加熱ローラ１０１の表層のトナー離型性を大きく損なわせ、更には加熱ローラ１０１に付着した炭酸カルシウムによって、後に通過する記録用紙Ｐ上の負極性に帯電したトナーが、加熱ローラ１０１側にオフセットしてしまい、この加熱ローラ１０１にオフセットしたトナーが、後続の記録用紙Ｐに再度オフセットして、画像を汚損してしまうという問題点を有していた。

そこで、この発明は、上記従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、記録媒体上に未定着トナー像を定着させる定着装置において、記録媒体が炭酸カルシウムのようにトナーと逆極性に帯電する性質を有する填料を含有した場合であっても、当該填料が加熱用回転体の表面に堆積するのを回避し、オフセットトナーの増加により発生する画像欠陥を有効に防止することが可能な定着装置及びこれを用いた画像形成装置を提供することにある。

すなわち、請求項１に記載された発明は、加熱源を有し、無端状の周面が周回移動する加熱回転体と、
前記加熱回転体の周面に圧接され、該加熱回転体との間を通過する記録媒体を前記加熱回転体の周面に押圧する加圧部材とを有し、
未定着トナー像又は未定着インク像を担持する前記記録媒体を前記加熱回転体と前記加圧部材との間に挟持して搬送し、加熱及び加圧により前記未定着トナー像を前記記録媒体上に定着する定着装置において、
前記加熱回転体又は前記加圧部材の少なくとも一方に、当該加熱回転体又は加圧部材の表面をクリーニングするクリーニング手段と、
前記クリーニング手段に未定着トナー又は未定着インクの帯電極性と反対極性に帯電した粒子を吸着させるバイアス電圧を印加するバイアス電圧印加手段と、
前記クリーニング手段に未定着トナー又は未定着インクの帯電極性と反対極性に帯電した粒子を吸着させるバイアス電圧を印加している際に、前記記録媒体と前記未定着トナー像又は未定着インク像との接着力が増加するように定着条件を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする定着装置である。

また、請求項２に記載された発明は、請求項１に記載の定着装置において、
前記定着条件が加熱回転体の温度であることを特徴とする定着装置である。

さらに、請求項３に記載された発明は、請求項１に記載の定着装置において、
前記加圧部材が加熱源を備え、
前記定着条件が前記加圧部材の温度又は、前記加圧部材と前記加熱回転体の温度であることを特徴とする定着装置である。

又、請求項４に記載された発明は、請求項１に記載の定着装置において、
前記定着ニップ部の上流側に未定着トナー像又は未定着インク像を担持した前記記録媒体を加熱する予備加熱手段を備え、
前記定着条件が前記予備加熱手段の温度であることを特徴とする定着装置である。

更に、請求項５に記載された発明は、請求項１に記載の定着装置において、
前記記録媒体を収容する記録媒体収容手段が前記記録媒体を加熱する加熱手段を備え、
前記定着条件が前記記録媒体収容手段の加熱手段の温度であることを特徴とする定着装置である。

また、請求項６に記載された発明は、請求項１に記載の定着装置において、
前記定着条件が前記加熱回転体と前記加圧部材との圧接力であることを特徴とする定着装置である。

さらに、請求項７に記載された発明は、請求項１に記載の定着装置において、
前記定着条件が前記加熱回転体と前記加圧部材との接触時間であることを特徴とする定着装置である。

又、請求項８に記載された発明は、請求項１乃至７のいずれかに記載の定着装置を備えたことを特徴とする画像形成装置である。

この発明によれば、記録媒体上に未定着トナー像を定着させる定着装置において、記録媒体が炭酸カルシウムのようにトナーと逆極性に帯電する性質を有する填料を含有した場合であっても、当該填料が加熱用回転体の表面に堆積するのを回避し、オフセットトナーの増加により発生する画像欠陥を有効に防止することが可能な定着装置及びこれを用いた画像形成装置を提供することができる。

以下に、この発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

第１の実施形態
図２はこの発明の第１の実施形態に係る定着装置を適用した画像形成装置としての電子写真方式を採用した中高速のモノクロ複合機を示す概略構成図である。なお、このモノクロ複合機は、画像読取装置を備えており、複写機、プリンター、ファクシミリとしての機能を兼ね備えた画像形成装置として構成されているが、画像読取装置を備えずに、図示しないパーソナルコンピュータ等から出力される画像データに基づいて画像を形成するプリンターとして構成されていても勿論よい。

図２において、１はモノクロ複合機の本体を示すものであり、この複合機本体１の上部には、図示しない原稿を一枚ずつ分離した状態で自動的に搬送する自動原稿搬送装置（ＡＤＦ）２と、当該自動原稿搬送装置２によって搬送される原稿の画像を読み取る画像読取装置３が配設されている。この画像読取装置３は、プラテンガラス４上に載置された図示しない原稿を光源５によって照明し、原稿からの反射光像を、フルレートミラー６及びハーフレートミラー７、８及び結像レンズ９からなる縮小光学系１１を介してＣＣＤ等からなる画像読取素子１０上に走査露光して、この画像読取素子１０によって原稿の画像を所定のドット密度（例えば、１６ドット／ｍｍ）で読み取るように構成されている。

上記画像読取装置３によって読み取られた原稿の画像は、画像データとしてモノクロ複合機本体１の内部に設けられた画像処理装置１２（ＩＰＳ）に送られ、この画像処理装置１２では、原稿の画像データに対して、必要に応じて、シェーディング補正、位置ズレ補正、ガンマ補正、枠消し等の所定の画像処理が施される。また、この画像処理装置１２は、図示しないパーソナルコンピュータ等から送られてくる画像データに対しても、必要に応じて、所定の画像処理を行なうようになっている。

そして、上記画像処理装置１２で所定の画像処理が施された画像データは、画像露光手段としてのＲＯＳ（ＲａｓｅｒＯｕｔｐｕｔＳｃａｎｎｅｒ）１３に送られ、このＲＯＳ１３では、ポリゴンミラー１４や図示しないｆ−θレンズ等によって、画像データに応じてレーザ光ＬＢによる画像露光が行われる。

ところで、上記モノクロ複合機本体１の内部には、図２に示すように、画像データに応じてトナー像を形成する画像形成部１００が配設されており、この画像形成部１００には、モノクロ複合機本体１内の中央部よりやや左側寄りに、像担持体としての感光体ドラム１５が矢印方向に沿って所定のプロセススピードで回転可能に設けられている。この感光体ドラム１５としては、ＯＰＣ等からなる感光体層を表面に備えた導電性ドラムが用いられるが、当該感光体ドラム１５は、比較的直径が大きく設定されている。上記画像形成部１００は、感光体ドラム１５と、当該感光体ドラム１５の周囲に配設されるスコロトロン１６や、現像装置１７、クリーニング装置４４などから構成されている。

上記感光体ドラム１５の表面は、図１及び図２に示すように、一次帯電用の２連のスコロトロン１６によって所定の電位に帯電された後、当該感光体ドラム１５の上部に配設されたＲＯＳ（ＲａｓｅｒＯｕｔｐｕｔＳｃａｎｎｅｒ）１３によって、画像データに応じた画像露光が施され、静電潜像が形成される。上記感光体ドラム１５の表面に形成された静電潜像は、現像装置１７によって、トナーのみからなる一成分現像剤や、トナーとキャリアとからなる二成分現像剤を用いて現像され、画像データに応じたトナー像が形成される。

この第１の実施形態では、比較的高速に大量の画像形成が可能となっており、現像装置１７の斜め上方には、当該現像装置１７にトナーや現像剤等を供給するための直径の大きなトナーカートリッジ１８が配設されている。このトナーカートリッジ１８は、大容量に設定されており、大量のトナーを供給可能となっているばかりか、画像形成動作中であっても、当該トナーカートリッジ１８の交換が可能となっており、大量のプリントを画像形成動作を停止することなく行うことが可能となっている。

また、上記感光体ドラム１５上に形成されたトナー像は、図２に示すように、所定のタイミングで複数の給紙カセット１９〜２２から供給される所望サイズの被画像形成部材としての記録用紙Ｐ上に、転写手段としての転写ロール２３によって転写されるとともに、搬送ベルト２４によって定着手段としての定着装置２５へと搬送される。上記転写ロール２３は、搬送ベルト２４の内部に配設されており、当該搬送ベルト２４を張架する３つの張架ロール２６、２７、２８のうち、上流側の張架ロール２６の近傍に配設されている。なお、上記感光体ドラム１５からトナー像が転写された記録用紙Ｐは、図３に示すように、搬送ベルト２４上に空気圧等によって吸引された状態で、当該搬送ベルト２４によって定着装置２５まで搬送される。

上記記録用紙Ｐは、図２に示すように、複合機本体１の内部に配設された給紙カセット１９〜２２から、給紙ロール３１、リタードロール３２及びフィードロール３３によって、１枚ずつ捌かれた状態で、搬送ロール３４を介してレジストロール３５まで搬送される。そして、上記記録用紙Ｐは、所定のタイミングで回転駆動されるレジストロール３５によって、感光体ドラム１５上に形成されるトナー像と同期した状態で、当該感光体ドラム１５の転写位置へと搬送され、転写ロール２３によってトナー像が転写された後、定着装置２５へと搬送されるようになっている。

上記複数の給紙カセット１９〜２２のうち、特に、給紙カセット１９、２０は大容量の給紙カセットとなっており、数１０００枚の記録用紙Ｐを連続して給紙することが可能となっている。

上記記録用紙Ｐとしては、種々の材質のものを使用可能であるが、当該記録用紙Ｐには、炭酸カルシウム等の正極性に帯電する性質を有する填料が含まれていることが多い。

また、上記定着装置２５によってトナー像が定着された記録用紙Ｐは、図２に示すように、片面プリントの場合には、そのまま排出ロール３６によって、複合機本体１の側面に設けられた図示しない排出トレイ上に排出される。また、上記記録用紙Ｐの両面印刷時、つまり記録用紙Ｐの裏面に再度画像を形成する再画像形成時の場合は、片面に画像が形成された記録用紙Ｐを、そのまま排出ロール３６によって排出トレイ上に排出せずに、切り替えゲート３７によって記録用紙Ｐの搬送方向を下方へと切り替えて、３つのロール３８が互いに接触したトリロール３９を介して、反転ロール４０を備えた用紙搬送反転部４１へと一旦導入する。そして、上記用紙搬送反転部４１へと導入された記録用紙Ｐは、反転ロール４０の回転方向を反転することによって送り出されるとともに、マイラーフィルム等からなる切り替えゲート４２によって、自動的に搬送方向が再画像形成用の被画像形成部材搬送経路としての両面印刷時用の用紙搬送経路６０へと切り替えられて、当該両面印刷時用の用紙搬送経路６０を介して表裏を反転させた状態で、再度、レジストロール３５まで搬送され、記録用紙Ｐの裏面に画像が形成されるようになっている。なお、上記両面印刷時用の用紙搬送経路６０には、用紙搬送用の搬送ロール６１が複数配設されている。

なお、図２中、４４は、感光体ドラム１５の表面をクリーニングするクリーニングブレード４５等を備えたクリーニング装置を示している。また、図２中、４６は補助帯電用のコロトロンを、４７はクリーニング前コロトロンをそれぞれ示している。

図１は上記モノクロ複合機に適用された本発明の実施の形態１に係る定着装置を示す断面構成図である。

この定着装置２５は、図１に示すように、中心軸回りに矢印Ａ方向に沿って回転が可能に支持された加熱ロール５１（加熱回転体）と、この加熱ロール５１と平行に圧接されて回転する加圧ロール５２（加圧回転体）と、加熱ロール５１の周面に当接された加熱ロール用のクリーニング装置７０とで、その主要部が構成されている。

上記加熱ロール５１は、導電性を有する金属製の円筒状芯金５１ａと、円筒状芯金５１ａに積層された表面離型層５１ｂとで構成されており、図示しないフランジにより画像形成装置の本体フレームに支持され、回転駆動されるものとなっている。また、加熱ロール５１の内部にはハロゲンヒータ５３が配置され、定着に必要な熱の供給が行われる。上記円筒状芯金５１ａは、百ＭΩオーダーの大きな抵抗５６を介して電気的に接地されて、当該円筒状芯金５１ａの電位が略一定に保持されているとともに、記録媒体Ｐとの間に放電が生じた時などに生じる電界を緩和するように構成されている。

加熱ロール５１の円筒状芯金５１ａの材質としては、熱伝導性や剛性に優れたアルミニウムや鉄、あるいはステンレス等の金属を用いることができる。本実施の形態では、アルミニウムを芯金５１ａとして用い、厚さ３０μｍの表面離型層５１ｂを設けている。この表面離型層５１ｂとしては、炭化ケイ素粉末を分散したＰＴＦＥ樹脂を、芯金５１ａの周面に粉体塗装した後、焼き付けて形成したものを使用している。そして、加熱ロール５１は、その外径が６５ｍｍに設定されている。

一方、加圧ロール５２は、金属製の円筒状芯金５２ａと、該芯金５２ａの表面に形成されたスポンジや合成ゴムなどの耐熱性を有する弾性層５２ｂと、さらに弾性層５２ｂの表面を被覆するように設けられたフッ素樹脂からなる離型層５２ｃとで構成されている。この実施の形態では、厚さ１２ｍｍのシリコーンゴムを弾性層５２ｂとし、厚さが３０μｍで、カーボンの粉末を分散することによって導電性としたＰＦＡ樹脂チューブを被覆して離型層５２ｃとしている。また、接地された導電ブラシ５４を加圧ロール５２の表面に当接させることにより、当該加圧ロール５２の表面を電気的に接地している。

上記加熱ロール５１の周面に対向する位置には、加熱ロール用のクリーニング装置７０が配置されている。この加熱ロール用のクリーニング装置７０は、長尺のクリーニングウェブ５９と、このクリーニングウェブ５９を送り出す送出しロール６０と、クリーニングウェブ５９を巻き取る巻取りロール６１と、クリーニングウェブ５９を加熱ロール５１の周面で当接させる当接ロール６２とから構成されている。

ところで、この実施の形態では、加熱源を有し、無端状の周面が周回移動する加熱回転体と、前記加熱回転体の周面に圧接され、該加熱回転体との間を通過する記録媒体を前記加熱回転体の周面に押圧する加圧部材とを有し、未定着トナー像又は未定着インク像を担持する前記記録媒体を前記加熱回転体と前記加圧部材との間に挟持して搬送し、加熱及び加圧により前記未定着トナー像を前記記録媒体上に定着する定着装置において、前記加熱回転体又は前記加圧部材の少なくとも一方に、当該加熱回転体又は加圧部材の表面をクリーニングするクリーニング手段と、前記クリーニング手段に未定着トナー又は未定着インクの帯電極性と反対極性に帯電した粒子を吸着させるバイアス電圧を印加するバイアス電圧印加手段と、前記クリーニング手段に未定着トナー又は未定着インクの帯電極性と反対極性に帯電した粒子を吸着させるバイアス電圧を印加している際に、前記記録媒体と前記未定着トナー像又は未定着インク像との接着力が増加するように定着条件を制御する制御手段とを備えるように構成されている。
構成されている。

すなわち、この実施の形態では、図１に示すように、加熱回転体としての加熱ロール５１に、当該加熱ロール５１の表面をクリーニングするクリーニング手段としてのクリーニング装置７０が設けられている。この加熱ロール用のクリーニング装置７０は、上述したように、長尺のクリーニングウェブ５９と、このクリーニングウェブ５９を送り出す送出しロール６０と、クリーニングウェブ５９を巻き取る巻取りロール６１と、クリーニングウェブ５９を加熱ロール５１の周面で当接させる当接ロール６２とから構成されている。

また、上記クリーニングウェブ５９は、厚さが５０μｍであって、ポリイミドアミド繊維とポリエステル繊維とを混合した不織布に、シリコーンオイルを含浸させた帯状に長い部材である。また、上記クリーニングウェブ５９の一端は、送り出しロール５９に巻き回されており、他の一端が巻取りロール６０に徐々に巻き取られるように構成されている。そして、送り出しロール５９から引き出されたクリーニングウェブ５９は、当接ロール６２に巻き回されるとともに、当該当接ロール６２が加熱ロール５１に対して押圧されることにより、加熱ロール５１の周面に圧接される。この状態で、加熱ロール５１が矢印Ａ方向に沿って回転駆動されることにより、クリーニングウェブ５９が加熱ロール５１の表面に摺擦され、加熱ロール５１の表面に付着している紙粉やオフセットトナー等を除去するものとなっている。

上記当接ロール６２は、導電性シリコーンゴムからなり、この当接ロール６２には、バイアス電圧印加手段としてのバイアス電源７１により、−２００Ｖのバイアス電圧が、所定のタイミングで印加されるように構成されている。これにより、当接ロール６２と加熱ロール５１との間には、加熱ロール５１の表層に付着した正極性の電位を有する炭酸カルシウム等の紙粉を、当接ロール６２側に引き付ける電界が生じる。

また、上記加熱ロール５１の表層には、定着装置２５によって定着処理を繰り返す間に、記録用紙Ｐ中の炭酸カルシウム等の填料からなる紙粉が徐々に堆積していくため、加熱ロール５１の表層に付着した正極性の電位を有する炭酸カルシウム等の紙粉を除去するためのバイアス電圧は、所定のタイミング、例えば、８００枚程度通紙した後に、２００枚程度通紙する際に印加したり、画像形成装置の立ち上げ時に、一定時間あるいは、一定枚数だけ通紙する際に印加するようなタイミングで印加される。上記バイアス電源によるバイアス電圧の印加タイミングの制御は、制御手段８０によって制御されるようになっている。

上記制御手段８０は、例えば、図１に示すように、プリント枚数計数手段８１によって、プリント枚数を累積的にカウントし、当該プリント枚数計数手段８１の計数値に応じて、当接ロール６２へのバイアス電圧の印加を制御するように構成しても良い。その際、上記制御手段８０は、当接ロール６２へのバイアス電圧の印加を、ＯＮ／ＯＦＦ制御する場合に限らず、段階的に切り替えるように制御しても良い。

また、上記制御手段８０は、クリーニング装置７０にバイアス電圧を印加している際に、同時に、記録媒体Ｐと未定着トナー像Ｔとの接着力が増加するように定着条件を制御するように構成されている。この記録媒体Ｐと未定着トナー像Ｔとの接着力が増加するように定着条件を制御する手段としては、例えば、制御手段８０によってＳＳＲ回路８２を介して、ヒータ５３への通電を制御して、加熱ロール５１の表面温度を上昇させることによって、記録媒体Ｐと未定着トナー像Ｔとの接着力が増加させる手段が採用される。

また、本実施の形態では、加熱ロール５１の表層５１ａ及びクリーニングウェブ５９との双方を絶縁体としており、加熱ロール５１と当接ロール６２との間で電流のリークが生じることはなく、加熱ロール５１のクリーニング性能を低下させることがない。なお、加熱ロール５１の表層５１ａ又はクリーニングウェブ５９のどちらか一方のみを絶縁体にしても、同様の効果を得ることができる。

さらに、本実施の形態では、クリーニング手段としてクリーニングウェブ５９を用いているが、加熱ロール５１に当接するブレード部材、ロール状部材、もしくは回転ブラシ等を用いることもできる。

以上の構成において、この実施の形態に係る定着装置を適用したモノクロ複合機では、次のようにして、記録媒体上に未定着トナー像を定着させる定着装置において、記録媒体が炭酸カルシウムのようにトナーと逆極性に帯電する性質を有する填料を含有した場合であっても、当該填料が加熱用回転体の表面に堆積するのを回避し、オフセットトナーの増加により発生する画像欠陥を有効に防止することが可能となっている。

すなわち、この実施の形態に係る定着装置２５では、図１に示すように、加熱ロール５１が矢印Ａ方向に沿って回転駆動され、加圧ロール５２は、当該加熱ロール５１に圧接された状態で従動して回転する。そして、未定着トナー像Ｔが転写された記録用紙Ｐは、加熱ロール５１と加圧ロール５２とが圧接するニップ部に搬送される。この記録用紙Ｐは、加熱ロール５１の回転に伴って移動し、記録用紙Ｐ上に担持された未定着トナー像Ｔは、加熱ロール５１からの熱移動により溶融されて、当該記録用紙Ｐ上に定着される。その後、トナー像Ｔが定着された記録用紙Ｐは、剥離部材５７、５８により加熱ロール５１又は加圧ロール５２から剥離され、図２に示すように、排紙ロール３６によって挟持されながら、装置外へ排出される。

ところで、上記加熱ロール５１の表面には、トナー像Ｔを形成するトナーや、記録用紙Ｐ中の炭酸カルシウム等の紙粉が付着することがある。これらのトナーや炭酸カルシウム等の紙粉は、ファンデルワールス力などの物理的な力によっても、加熱ロール５１の表面に付着するが、これらは、トナーや炭酸カルシウム等の紙粉に作用する静電的な力によって付着する場合が多い。

このように、加熱ロール５１の表面に付着したトナーや炭酸カルシウム等の紙粉は、次のようにして、当該加熱ロール５１の表面から除去される。

加熱ロール５１の表面に付着したトナーや炭酸カルシウム等の紙粉は、図１に示すように、加熱ロール５１の回転に伴って搬送され、当接ロール６２と対向する位置に到達する。ここで、上記当接ロール６２には、バイアス電源によって−２００Ｖの電圧が印加されていると、当該当接ロール６２と加熱ロール５１との間には、電界が作用することになる。この当接ロール６２と加熱ロール５１との間に作用する電界により、正極性に帯電した炭酸カルシウムなどの紙粉には、加熱ロール５１側から当接ロール６２へと向かう方向に力（クーロン力）が作用し、加熱ロール５１の表面から剥離し易くなる。

したがって、上記加熱ロール５１の表面は、クリーニングウェブ５９によって摺擦されることによって容易に剥離され、クリーニングウェブ５９に付着して、正極性に帯電した炭酸カルシウムなどの紙粉が除去される。

これに対して、当接ロール６２にバイアス電源によって−２００Ｖの電圧が印加されていると、負極性の電荷を有するトナーには、当接ロール６２と反発する力が作用するため、クリーニングウェブ５９によるクリーニング性能が一時的に低下することになる。

このように、炭酸カルシウムなどの正極性に帯電した付着物と、負極性の電荷を有するトナーとを、同時にクリーニングすることは困難である。

そこで、この実施の形態では、当接ロール６２に−２００Ｖの電圧が印加され、炭酸カルシウムなどの正極性に帯電した加熱ロール５１の付着物をクリーニングしている場合には、記録媒体ＰとトナーＴとの接着力が増加するように定着条件を変更することで、オフセットトナーの発生を一時的に抑制することで、炭酸カルシウムなどの正極性に帯電した加熱ロール５１の付着物のクリーニングと、トナーのオフセットによる画像欠陥の発生防止とを両立させるように構成されている。

この実施の形態では、記録媒体とトナーとの接着力が増加するように変更する定着条件として、加熱ロールの表面温度を例えば１５℃程度上げる手段を採用している。ただし、記録媒体とトナーとの接着力が増加するように変更する定着条件としては、これに限定されるものではなく、加熱ロールと加圧ロールの圧接力を上げたり、記録媒体が定着ニップ部に留まる時間を長くする、つまり記録媒体の搬送速度を遅くするなど、あるいは、記録媒体を予熱することにより暖めるなど、任意の手段を採用することが可能である。

以上説明したように、この実施の形態に係る定着装置においては、炭酸カルシウムなど正極性に帯電した付着物のクリーニング中においても、負極性に帯電したトナーのオフセット量を増加させることなく、クリーニングすることが可能となり、炭酸カルシウム等の紙粉が加熱ロール５１に付着することによって誘発されるトナーのオフセットが有効に防止され、加熱ロール５１に転移してしまったトナーも有効に除去される。したがって、長期的にトナー像の欠けやオフセットトナーで次の画像を汚すことが防止できる。

実験例
次に、本発明者は、図２に示すような画像形成装置において、図１に示すような定着装置を試作して装着し、トナーのオフセット防止効果を確認する実験を行った。

上記定着装置２５を図２に示すような画像形成装置にセットして、テスト画像を所定枚数だけ出力し、その後にオフセット検出用の画像を通紙し、オフセットの発生状態を検出した。

所定枚数の定着を行うテスト画像は、図３に示すように、１０ｍｍピッチの帯画像とし、１０，０００枚通紙した。通紙は、加熱ロール用のクリーニング装置７０の当接ロール６２をフロート状態で、かつ加熱ロール５１の設定温度を通常の１８５℃として、８００枚通紙し、その後加熱ロール５１表面の設定温度を通常より１５℃高い２００℃に設定するとともに、前記当接ロール６２に−２００Ｖのバイアス電圧を印加して２００枚通紙する動作を繰り返した。

そして、通紙終了後、オフセット検出用画像、すなわちオフセットが現われ易い画像密度４０％の全面ハーフトーン画像を、Ｇｒｅｅｎ１００用紙（Ａ３サイズ）に形成したものを、両面印字モードで３枚通紙した。

この際、スポンジパットを用いてオフセット検出用紙（富士ゼロックス（株）製、商品名ＪＤコート紙）を、クリーニング装置７０の上流側で加熱ロール５１に押し当て、加熱ロール５１の周面を摺擦させながら加熱ロール５１にオフセットしたトナーを清掃回収した。その後、ＪＤコート紙を加熱ロール５１から取り外し、ＪＤコート紙上の回収トナーを目視でグレード付けし、テスト画像でトナーが転移されていない白紙部９２が繰り返し通過した範囲と、トナーが転移された画像部９１が通過した範囲とで、オフセットとなったトナー量を対比し、評価した。

その結果、図４（ａ）に示すように、オフセットとなったトナー量の違いは、確認されなかった。

次に、加熱ロール用のクリーニング装置７０の当接ロール６２を、フロート状態でかつ加熱ロール５１の設定温度を通常温度（１８５℃）のまま、前述と同様の１０，０００枚通紙実験を実施した。

その結果、図４（ｂ）に示すように、画像のない白紙部９２が繰り返し通過した範囲では、画像部９１が繰り返し通過した範囲に比べて、オフセットしたトナー量の増加が確認された。

上記の実験結果は、次のように考えることができる。

図３に示すテスト画像を繰り返し定着すると、トナー像がない部分９２では、常に加熱ロール５１が記録用紙Ｐに圧接され、炭酸カルシウム等の紙粉が加熱ロール５１の表面に付着し易い状態となっている。

これに対して、トナー像がある部分９１では、紙粉が付着し難いだけでなく、トナー像を定着することによって紙粉が加熱ロール５１上に付着していても、トナー像の定着時にこのトナー像に付着して除去される。したがって、テスト画像を繰り返し定着した後、オフセット検出用の画像を定着したときに、図４（ａ）に示すように、テスト画像で白い部分に当接され続けた位置でも、トナー像によって紙粉が除去されている部分とオフセットの状態が変わらないことは、加熱ロール用のクリーニング装置７０によって紙粉が有効に除去されていると推定される。

一方、図４（ｂ）に示すように、テスト画像で白い部分９２に当接され続けた位置９３でオフセットが顕著に生じるときには、加熱ロール用のクリーニング装置７０によって紙粉が有効に除去されておらず、加熱ロール５１上に付着した紙粉によってオフセットが誘発されていると推定することができる。

したがって、上記のように、加熱ロール５１上に付着した紙粉を静電的に除去することにより、加熱ロール５１の周面に付着した紙粉によって誘発されるトナーのオフセットを有効に防止することができることがわかった。

図１はこの発明の第１の実施形態に係る定着装置を示す概略断面図である。 図２はこの発明の第１の実施形態に係る定着装置を適用した画像形成装置としての電子写真方式を採用した中高速のモノクロ複合機を示す概略構成図である。 図３はオフセットの有無を確認するテスト画像を示す模式図である。 図４はオフセットの有無を確認する実験の結果画像を示す模式図である。 図５は従来の定着装置を示す概略断面図である。

符号の説明

２５：定着装置、５１：加熱ロール、５２：加圧ロール、７０：クリーニング装置、７１：バイアス電源、８０：制御手段、Ｐ：記録媒体、Ｔ：トナー像。

Claims (8)

1. 加熱源を有し、無端状の周面が周回移動する加熱回転体と、
   前記加熱回転体の周面に圧接され、該加熱回転体との間を通過する記録媒体を前記加熱回転体の周面に押圧する加圧部材とを有し、
   未定着トナー像又は未定着インク像を担持する前記記録媒体を前記加熱回転体と前記加圧部材との間に挟持して搬送し、加熱及び加圧により前記未定着トナー像を前記記録媒体上に定着する定着装置において、
   前記加熱回転体又は前記加圧部材の少なくとも一方に、当該加熱回転体又は加圧部材の表面をクリーニングするクリーニング手段と、
   前記クリーニング手段に未定着トナー又は未定着インクの帯電極性と反対極性に帯電した粒子を吸着させるバイアス電圧を印加するバイアス電圧印加手段と、
   前記クリーニング手段に未定着トナー又は未定着インクの帯電極性と反対極性に帯電した粒子を吸着させるバイアス電圧を印加している際に、前記記録媒体と前記未定着トナー像又は未定着インク像との接着力が増加するように定着条件を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする定着装置。
2. 請求項１に記載の定着装置において、
   前記定着条件が加熱回転体の温度であることを特徴とする定着装置。
3. 請求項１に記載の定着装置において、
   前記加圧部材が加熱源を備え、
   前記定着条件が前記加圧部材の温度又は、前記加圧部材と前記加熱回転体の温度であることを特徴とする定着装置。
4. 請求項１に記載の定着装置において、
   前記定着ニップ部の上流側に未定着トナー像又は未定着インク像を担持した前記記録媒体を加熱する予備加熱手段を備え、
   前記定着条件が前記予備加熱手段の温度であることを特徴とする定着装置。
5. 請求項１に記載の定着装置において、
   前記記録媒体を収容する記録媒体収容手段が前記記録媒体を加熱する加熱手段を備え、
   前記定着条件が前記記録媒体収容手段の加熱手段の温度であることを特徴とする定着装置。
6. 請求項１に記載の定着装置において、
   前記定着条件が前記加熱回転体と前記加圧部材との圧接力であることを特徴とする定着装置。
7. 請求項１に記載の定着装置において、
   前記定着条件が前記加熱回転体と前記加圧部材との接触時間であることを特徴とする定着装置。
8. 請求項１乃至７のいずれかに記載の定着装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。

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