JP2008180858A

JP2008180858A - 定着装置及びこれを用いた画像形成装置

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Publication number: JP2008180858A
Application number: JP2007013524A
Authority: JP
Inventors: Tetsuo Yamada; 哲夫山田
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 2007-01-24
Filing date: 2007-01-24
Publication date: 2008-08-07

Abstract

【課題】温度や湿度等の環境変動や、記録媒体と当該記録媒体上の未定着トナー像との間の静電的な変動によって発生するオフセットトナーの増加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。
【解決手段】加熱及び加圧により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５１と前記加圧部材５２の少なくとも一方を直接的又は間接的に接地し、前記加熱回転体と前記加圧部材の直接的又は間接的に接地された部材の接地電流を検知する接地電流検知手段５５と、前記接地電流検知手段の検知結果に基づいて、定着条件又はクリーニング条件のいずれか一方又は両方を制御する制御手段８０とを備えた。
【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８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１０１あには、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８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、上記特開平６−１１０３５０号公報に係る定着装置の場合には、次のような問題点を有している。すなわち、上記加熱ロール１０１にオフセットするトナーＴの量は、当該加熱ロール１０１の表面に被覆されるフッ素樹脂等からなる離型層１０１ｂの改良などにより、加熱ロール１０１の表面温度等のファクターよりも、加熱ロール１０１と加圧ロール１０２間のニップ部において、記録用紙Ｐと加熱ロール１０１との間に作用する電界の強度に依存しているため、ニップ部に進入してくる記録用紙Ｐと未定着トナー像Ｔの電位の影響を強く受ける。

ところで、上記加熱ロール１０１と加圧ロール１０２間のニップ部に進入してくる記録用紙Ｐと未定着トナー像Ｔの電位は、温度や湿度などの環境によって大きく変動するため、環境が変動しても常にトナーのオフセットを防止するには、温度や湿度等の環境や、記録用紙Ｐと未定着トナー像Ｔの電位の影響など、諸条件の変動に応じて、加熱ローラ１０１の芯金１０１ａに印加する負極性のバイアス電圧等のオフセット防止条件を適宜変更する必要がある。

しかしながら、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の芯金１０１ａに、一定の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ため、温度や湿度等の環境変動に応じて、常にトナーＴのオフセットを防止することができないという問題点を有していた。

また、上記特開平６−１１０３５０号公報に係る定着装置において、仮に、温度や湿度等の環境変動に応じて、加熱ローラ１０１の芯金１０１ａに印加するバイアス電圧を制御するように構成した場合には、環境センサーが別途必要となり、コストアップを招くばかりか、上述したように、加熱ロール１０１と加圧ロール１０２間のニップ部に進入してくる記録用紙Ｐと未定着トナー像Ｔの電位は、温度や湿度などの環境条件以外に、記録用紙Ｐ上の未定着トナー像Ｔの電位量にも大きく依存しているにもかかわらず、当該記録用紙Ｐ上の未定着トナー像Ｔの電位量に依存したオフセット防止条件の制御を行なうことができないという問題点を有していた。

仮に、上記記録用紙Ｐ上に転写される未定着トナー像Ｔを形成するための画像情報に基づいて、加熱ローラ１０１の芯金１０１ａに印加するバイアス電圧を制御するように構成した場合であっても、当該未定着トナー像Ｔを担持した記録用紙Ｐの静電的な条件は、記録用紙Ｐ上に未定着トナー像Ｔを転写する転写バイアス等の条件によって変化するものであるため、加熱ロール１０１と記録用紙Ｐ上の未定着トナー像Ｔとの間の静電的な条件を直接計測して制御しなければ、当該記録用紙Ｐ上の未定着トナー像Ｔの電位量に依存したオフセット防止条件の制御を行なうことができないという問題点を有していた。

また、上記先行技術による限り、記録用紙Ｐ上の未定着トナー像Ｔの電位量を直接計測することができなかった。

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、温度や湿度等の環境変動や、記録媒体と当該記録媒体上の未定着トナー像との間の静電的な変動に応じて、環境センサー等を用いることなく、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、
前記加熱回転体と前記加圧部材の少なくとも一方を直接的又は間接的に接地し、
前記加熱回転体と前記加圧部材の直接的又は間接的に接地された部材の接地電流を検知する接地電流検知手段と、
前記接地電流検知手段の検知結果に基づいて、定着条件又はクリーニング条件のいずれか一方又は両方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、
前記制御手段は、前記接地電流検知手段の検知結果に基づいて、前記加熱回転体の表面に未定着トナー像又は未定着インク像が付着するのを抑制するように、前記定着条件又はクリーニング条件のいずれか一方又は両方を制御す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。

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。

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、
前記加熱回転体と前記加圧部材とのいずれか一方又は両方に、前記加熱回転体へのトナーのオフセットを防止するバイアス電圧を印加する電圧印加手段を備え、
前記定着条件が、前記加熱回転体と前記加圧部材のいずれか一方又は両方のバイアス電圧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、前記記録媒体と前記加熱回転体又は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。

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、
前記加熱回転体と前記加圧部材のいずれか一方又は両方に、クリーニング手段を備え、
前記定着条件がクリーニング手段の条件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、温度や湿度等の環境変動や、記録媒体と当該記録媒体上の未定着トナー像との間の静電的な変動に応じて、環境センサー等を用いることなく、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３０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３０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３０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３０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３０を連続して給紙することが可能となっている。

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３０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３０の両面印刷時、つまり記録用紙３０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３０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３０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３０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３０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。また、接地線には、加熱ロール５１の接地電流を検知する接地電流検知手段としての電流計５５が、大きな抵抗５６と直列に接続されている。

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、前記加熱回転体と前記加圧部材の少なくとも一方を直接的又は間接的に接地し、前記加熱回転体と前記加圧部材の直接的又は間接的に接地された部材の接地電流を検知する接地電流検知手段と、前記接地電流検知手段の検知結果に基づいて、定着条件又はクリーニング条件のいずれか一方又は両方を制御する制御手段とを備えるように構成されている。

また、この実施の形態では、前記制御手段は、前記接地電流検知手段の検知結果に基づいて、前記加熱回転体の表面に未定着トナー像又は未定着インク像が付着するのを抑制するように、前記定着条件又はクリーニング条件のいずれか一方又は両方を制御するように構成されている。

すなわち、この実施の形態では、図１に示すように、加圧部材としての加圧ロール５２の表面が、導電ブラシ５４を介して直接接地されているとともに、加熱回転体としての加熱ロール５１は、電流計５５及び大きな抵抗５６を介して間接的に接地されている。また、加熱ロール５１の芯金５１ａには、接地電流を検知する接地電流検知手段としての電流計５５が接続されており、当該加熱ロール５１の芯金５１ａからアースに流れる接地電流を検知するように構成されている。

ところで、加熱ロール５１と加圧ロール５２は、図３に示すように、これら加熱ロール５１と加圧ロール５２とが圧接するニップ部Ｎによって、未定着トナー像Ｔを担持した記録媒体としての記録用紙Ｐを挟持した状態で搬送することにより、未定着トナー像Ｔを記録用紙Ｐ上に加熱及び加圧して、定着するように構成されている。

その際、上記記録用紙Ｐ上には、図２に示すように、所定の転写プロセスによって、感光体ドラム１５上に形成されたトナー像Ｔが、転写ロール２３が形成する転写電界により、転写されるように構成されている。転写ロール２３としては、例えば、金属製の芯金の外周に導電性の弾性体層を被覆したものが用いられ、当該転写ロール２３によって形成される転写電界は、温度や湿度等の環境依存性を有している。そのため、低温低湿環境下や高温高湿環境下など、いかなる環境下においても、感光体ドラム１５からトナー像Ｔを記録用紙Ｐ上に転写可能となるように、転写ロール２３に印加される直流の転写バイアスは、定電流制御されるように構成されている。

また、上記転写ロール２３としては、種々の材質のものを使用可能であるが、当該転写ロール２３としては、例えば、朝一番等の機内が暖められていない低温環境下等において、高抵抗となる材質のものが用いられる。その結果、特に、冬季の朝一番等の機内が暖められていない低温環境下等においては、転写ロール２３が高抵抗となり、当該転写ロール２３に高電圧が印加されて、転写電流によって感光体ドラム１５からトナー像Ｔが転写された記録用紙Ｐが、非常に高い電荷量を保持して、帯電した状態となる。

一般に、上記モノクロ複合機等の画像形成装置においては、負帯電極性のトナーＴが使用されているため、転写ロール２３に印加される転写バイアスは、逆極性の正極性となる。記録用紙Ｐは、非常に高い電荷量を保持した状態で、感光体ドラム１５から分離されて、定着装置２５のニップ部へと侵入することとなる。

未定着トナー像Ｔが転写された記録用紙Ｐの静電的な状態を、更に詳細に検討すると、記録用紙Ｐは、図３に示すように、低温環境下等においては、非常に高い電荷量を保持して、帯電した状態となっており、当該記録用紙Ｐが有する電荷量は、未定着トナー像Ｔが有する電荷量と、ある程度バランスしているが、記録用紙Ｐは、絶縁体であると同時に、誘電体としても機能し、非常に高い電荷量を保持した状態となっている。

一方、加熱ロール５１の円筒状芯金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おり、当該円筒状芯金５１ａの表面には、表面離型層５１ｂとして、炭化ケイ素粉末を分散したＰＴＦＥ樹脂が被覆されている。

ところが、上記円筒状芯金５１ａの表面に被覆された表面離型層５１ｂは、厚さが３０μｍと薄く、記録用紙Ｐが非常に高い電荷量を保持した状態となっているため、未定着トナー像Ｔを担持した記録用紙Ｐが、加熱ロール５１及び加圧ロール５２と接触すると、
記録用紙Ｐの表面側から加熱ロール５１の円筒状芯金５１ａへと接地電流が流れるとともに、記録用紙Ｐの表面側からは、加圧ロール５２の表面へと接地電流が流れることになる。

このとき、記録用紙Ｐの表面側から加熱ロール５１の円筒状芯金５１ａへと接地電流Ｉは、未定着トナー像Ｔを担持した記録用紙Ｐと、電極として機能する加熱ロール５１の円筒状芯金５１ａとの間に作用する電界Ｅの状態によって決定される。この電界Ｅの状態は、温度や湿度等の環境条件下における、未定着トナー像Ｔが有する電荷量と、記録用紙Ｐ自体が有する電荷量とに依存して決定される。つまり、上記加熱ロール５１の円筒状芯金５１ａに流れる接地電流Ｉが大きい場合には、温度や湿度等の環境条件下における、未定着トナー像Ｔが有する電荷量と、記録用紙Ｐ自体が有する電荷量とが大きく、結果的に、当該未定着トナー像Ｔを担持した記録用紙Ｐと、加熱ロール５１の円筒状芯金５１ａとの間に作用する電界が大きく、トナーのオフセットが発生し易い状態にあることを意味する。

そこで、この実施の形態では、図１に示すように、接地電流Ｉを電流計５５によって検知し、制御手段８０は、当該電流計５５によって検知された接地電流Ｉの検知結果に基づいて、検知された接地電流Ｉを所定の閾値と比較し、検知された接地電流Ｉが所定の閾値を超えている場合には、トナー像が加熱ロール５１の表面にオフセットし難い条件となるように、定着条件又はクリーニング条件を制御するように構成されている。

制御手段８０は、例えば、電流計５５によって検知された接地電流Ｉの検知結果に基づいて、ＳＳＲ８２を介して加熱ロール５１の定着温度を所定温度（例えば、１５℃）だけ上昇させ、トナー像Ｔを十分溶融させることにより、記録用紙Ｐに対する定着性を向上させ、加熱ロール５１の表面にトナーがオフセットするのを回避するようになっている。

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状態を確認する実験を行った。

ここで、加熱ロール５１としては、様々な文字画像をＡ４サイズの用紙に換算して約９１万枚印字したロールを用いた。

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、文字画像をＯ．５万枚印字した。この直後、両面印字モードで表裏とも画像密度５０％の全面ハーフトーン画像をＡ３サイズの用紙に５枚、表裏合計１０枚印字した後、白紙を通紙して白紙の表裏での汚れを観察した。その結果、白紙の汚れは観察されなかった。また、画像密度５０％の全面ハーフトーン画像をＡ３サイズの用紙に５枚印字した際、接地電流をモニターした。全面ハーフトーン画像を５枚印字した際の表面５枚の平均接地電流（接地から定着ロールヘの電流の向きを正とする）は、１．８×１０^-8Ａであった。この定着装置を一昼夜の間室温状態に放置して立ち上げ、その直後に、前述同様両面ハーフトーン画像５枚と白紙１枚を印字した。その結果、白紙の裏面に筋上の汚れが発生した。この際の全面ハーフトーン画像を５枚印字した際の表面５枚の平均接地電流は、４．１×１０^-8Ａと前回の０．５万枚通紙した直後の値より大きな値を示した。

これは、記録媒体Ｐと加熱ロール５１との間の電界強度が大きくなったことを示しており、トナーがより多く加熱ロール５１にオフセットし、これが加圧ロール５２に転移して白紙の裏面を汚した結果である。ここで、加熱ロール５１の制御温度を１５℃高くし、前述同様に、両面ハーフトーン画像５枚と白紙１枚を印字した。

その結果、今回は白紙の汚れは観察されなかった。これは、加熱ロールの制御温度を高くし、定着時の記録媒体Ｐとトナー像Ｔとの接着力を増し、静電的な力によるオフセットを軽減したためである。このように、接地電流をモニターし、その値により静電的なオフセットの発生を検知して対策をとることで記録媒体Ｐの画像欠陥を最小限に抑えることができる。

第２の実施形態
図４はこの発明の第２の実施形態を示すものであり、前記第１の実施形態と同一の部分には同一の符号を付して説明すると、この第１の実施形態と同一の部分には同一の符号を付して説明すると、この第２の実施形態では、前記第１の実施形態の構成において、加熱ロールがバイアス電圧印加手段８０を介して接地されている以外は、第１の実施形態と同様に構成されている。

すなわち、この第２の実施形態では、図４に示すように、加熱ロール５１の芯金５１ａにバイアス電圧印加手段９０によってバイアス電圧が印加されている。バイアス電圧は、通常は−５０Ｖに設定されており、必要に応じて制御手段によって−１５０Ｖに変更可能な構成を採用している。本実施形態に用いた加熱ロール５１は、第１の実施形態で使用したものと同じものを用いた。

前記第１の実施形態と同様、定着装置２５を画像形成装置にセツトして、文字画像を０．５万枚印字した。この直後、両面印字モードで表裏とも画像密度５０％の全面ハーフトーン画像をＡ３サイズの用紙に５枚、表裏合計１０枚印字した後、白紙を通紙して白紙の表裏での汚れを観察した。その結果、白紙の汚れは観察されなかった。また、画像密度５０％の全面ハーフトーン画像をＡ３サイズの用紙に５枚印字した際、接地電流をモニターした。全面ハーフトーン画像を５枚印字した際の表面５枚の平均接地電流（接地から加熱ロール５１ヘの電流の向きを正とする）は、−１．７×１０^-6Ａであった。この実験の際における加熱ロールへの印加バイアス電圧は、すべて−５０Ｖで固定した。この定着装置２５を一昼夜室温に放置して立ち上げ、その直後に、前述と同様に両面ハーフトーン画像５枚と白紙１枚を印字した。その結果、白紙の裏面に筋状の汚れが発生した。この際の全面ハーフトーン画像を５枚印字した際の表面５枚の平均接地電流は、−０．９×１０^-6Ａと前回の０．５万枚通紙直後の値より正極性側にシフトしていた。これは、第１の実施形態と同様、記録媒体Ｐと加熱ロール５１間の電界強度が大きくなったことを示し、トナーがより多く加熱ロール５１にオフセットし、これが加圧ロール５２に転移して白紙の裏面を汚した結果である。ここで次に、加熱ロール５１の接地バイアス電圧を−１５０Ｖに変更し、前述同様に、両面ハーフトーン画像５枚と白紙１枚を印字した。

その結果、今回は白紙の汚れは観察されなかった。これは、加熱ロール５１の接地バイアス電圧を負側に大きくしたため、負極性に帯電したトナーＴと加熱ロール５１が静電的に反発する力（クーロン力）が大きくなり、静電的な力によってオフセットするトナーが減少したためである。このように、接地電流をモニターし、その値により静電的なオフセットの発生を検知して対策をとることで、記録媒体Ｐの画像欠陥を最小限に抑えることができる。

第３の実施形態
図５はこの発明の第３の実施形態を示すものであり、前記第１の実施形態と同一の部分には同一の符号を付して説明すると、この第１の実施形態と同一の部分には同一の符号を付して説明すると、この第３の実施形態では、前記第１の実施形態の構成において、加熱ロール用のクリーニング装置７０の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７３が導電性シリコーンゴムからなるとともに、この当接ロール５９にバイアス電圧を印加するバイアス電源９１が接続されている以外は、第１の実施形態と同様である。

この第３の実施形態では、加熱ロール用のクリーニング装置７０の当接ロール６３に、バイアス電源９１によってバイアス電圧が印加されている。バイアス電圧は、通常＋５０Ｖに設定され、必要に応じて十１５０Ｖに変更可能な構成をとっている。本実施形態に用いた加熱ロールは、第１の実施形態で使用したものと同じものを用いた。

次に、第１の実施形態と同様、定着装置２５を画像形成装置にセットして、文字画像を０．５万枚印字した。この直後、両面印字モードで表裏とも画像密度５０％の全面ハーフトーン画像をＡ３サイズの用紙に５枚、表裏合計１０枚印字した後、白紙を通紙して白紙の表裏での汚れを観察した。その結果、白紙の汚れは観察されなかった。また、画像密度５０％の全面ハーフトーン画像をＡ３サイズの用紙に５枚印字した際、接地電流をモニターした。全面ハーフトーン画像を５枚印字した際の表面５枚の平均接地電流（接地から加熱ロール５１ヘの電流の向きを正とする）は、１．２×１０^-8Ａであった。この定着装置２５を一昼夜室温に放置して立ち上げ、その直後に、前述した同様に両面ハーフトーン画像５枚と白紙１枚を印字した。

その結果、白紙の裏面に筋上の汚れが発生した。この際の全面ハーフトーン画像を５枚印字した際の表面５枚の平均接地電流は、４．２×１０^-8Ａと一昼夜放置した前の値より大きな値を示した。これは、第１の実施形態と同様、記録媒体Ｐと加熱ロール５１間の電界強度が大きくなったことを示し、トナーがより多く加熱ロール５１にオフセットし、これが加圧ロール５２に転移して白紙の裏面を汚した結果である。

なお、この一連の実験でのクリーニング装置７０における当接ロール１３は、電気的にフロート状態で行った。ここで次に、加熱ロール用クリーニング装置７０のクリーニングウェブを加熱ロール５１の周面で当接させる当接ロール７３に＋１５０Ｖのバイアス電圧を印加し、前述同様、両面ハーフトーン画像５枚と白紙１枚を印字した。その結果、今回は白紙の汚れは観察されなかった。これは、加熱ロールクリーニング装置７０の当接ロール７３に負極性に帯電したトナーを引き付ける電界を発生させるようにバイアス電圧を印加したため、トナーのクリーニング装置７０によるクリーニング性能が高くなり、加圧ロール５２ヘのオフセットトナーの移行が少なくなり、画像欠陥が観察されなくなったものである。このように、接地電流をモニターし、その値により静電的なオフセットの発生を検知して、対策をとることで記録媒体の画像欠陥を最小限に抑えることができる。

第４の実施形態
図６はこの発明の第４の実施形態を示すものであり、前記第１の実施形態と同一の部分には同一の符号を付して説明すると、この第４の実施形態では、前記第１の実施形態の構成において、加熱ロール用のクリーニング装置７０のクリーニングウェブの送り速度が変更可能なこと以外は、第１の実施形態と同様である。

第１の実施形態と同様、定着装置２５を画像形成装置にセットして、文字画像を０．５万枚印字した。この直後、両面印字モードで表裏とも画像密度５０％の全面ハーフトーン画像をＡ３サイズの用紙に５枚、表裏合計１０枚印字した後、白紙を通紙して白紙の表裏での汚れを観察した。その結果白紙の汚れは観察されなかった。また、画像密度５０％の全面ハーフトーン画像をＡ３サイズの用紙に５枚印字した際、接地電流をモニターした。全面ハーフトーン画像を５枚印字した際の表面5 枚の平均接地電流（接地から加熱ロール５１ヘの電流の向きを正とする）は、＋０．８×１０^-8Ａであった。この定着装置２５を一昼夜室温に放置して立ち上げ、その直後に、前述と同様に両面ハーフトーン画像５枚と白紙１枚を印字した。

その結果、白紙の裏面に筋上の汚れが発生した。この際の全面ハーフトーン画像を５枚印字した際の表面５枚の平均接地電流は、３．７×１０^-8Ａと一昼夜放置した前の値より大きな値を示した。これは、第１の実施形態と同様、記録媒体Ｐと加熱ロール５１間の電界強度が大きくなったことを示し、トナーがより多く加熱ロール５１にオフセットし、これが加圧ロール５２に転移して白紙の裏面を汚した結果である。

ここで次に、加熱ロール用クリーニング装置７０のクリーニングウェブの送り速度を２倍に増速して、前述と同様に、両面ハーフトーン画像５枚と白紙１枚を印字した。その結果、今回は白紙の汚れは観察されなかった。これは、加熱ロール用クリーニング装置７０のクリーニングウェブの送り速度を増速したため、トナーのクリーニング装置７０によるクリーニング性能が高くなり、加圧ロール５２ヘのオフセットトナーの移行が少なくなり、画像欠陥が観察されなくなったものである。このように、接地電流をモニターし、その値により静電的なオフセットの発生を検知して対策をとることで、記録媒体の画像欠陥を最小限に抑えることができる。

第５の実施形態
図７はこの発明の第５の実施形態を示すものであり、前記第１の実施形態と同一の部分には同一の符号を付して説明すると、この第５の実施形態では、前記第１の実施形態の構成において、加熱部材に接続されたいた電流計が、加圧部材の表面に接触配置された導電性ブラシと接地部との間に接続されていること以外は、第１の実施形態と同様である。尚、第１の実施形態と同様な構成については、同様な符号を用い、ここでは詳細な説明を省略する。

更に説明すると、この第５の実施形態では、図７に示すように、加圧部材としての加圧ロール５２の表面が、導電ブラシ５４を介して間接的に接地されているとともに、導電性ブラシ５４と接地部との間に電流計５５が接続されている。また、加熱ロール５１は、大きな抵抗５６を介して直接接地されている。そして、上記加圧ロール５２の表面に流れる接地電流は、接地電流検知手段としての電流計５５によって検知されるように構成されている。

そして、上記第５の実施形態において、前記第１の実施形態と同様、定着装置２５を画像形成装置にセットして、文字画像を０．５万枚印字した。この直後、両面印字モードで表裏とも画像密度５０％の全面ハーフトーン画像をＡ３サイズの用紙に５枚、表裏合計１０枚印字した後、白紙を通紙して白紙の表裏での汚れを観察した。その結果、白紙の汚れは観察されなかった。また、画像密度５０％の全面ハーフトーン画像をＡ３サイズの用紙に５枚印字した際、接地電流をモニターした。全面ハーフトーン画像を５枚印字した際の表面５枚の平均接地電流（接地から加圧ロール５２ヘの電流の向きを正とする）は、＋５．４×１０^-7Ａであった。この定着装置２５を一昼夜室温に放置して立ち上げ、その直後に、前述と同様に両面ハーフトーン画像５枚と白紙１枚を印字した。

その結果、白紙の裏面に筋状の汚れが発生した。この際の全面ハーフトーン画像を５枚印字した際の表面５枚の平均接地電流は、７．３×１０^-7Ａと一昼夜放置した前の値より大きな値を示した。これは、第１の実施形態と同様、記録媒体Ｐと加熱ロール５１間の電界強度が大きくなったことを示し、トナーがより多く加熱ロール５１にオフセットし、これが加圧ロール５２に転移して白紙の裏面を汚した結果である。

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はこの発明の第１の実施形態に係る定着装置の作用を示す説明図である。図４はこの発明の第２の実施形態に係る定着装置を示す概略断面図である。図５はこの発明の第３の実施形態に係る定着装置を示す概略断面図である。図６はこの発明の第４の実施形態に係る定着装置を示す概略断面図である。図７はこの発明の第５の実施形態に係る定着装置を示す概略断面図である。図８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、５５：電流計、Ｐ：記録媒体、Ｔ：トナー像。

Claims

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、
前記加熱回転体と前記加圧部材の少なくとも一方を直接的又は間接的に接地し、
前記加熱回転体と前記加圧部材の直接的又は間接的に接地された部材の接地電流を検知する接地電流検知手段と、
前記接地電流検知手段の検知結果に基づいて、定着条件又はクリーニング条件のいずれか一方又は両方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。
請求項１に記載の定着装置において、
前記制御手段は、前記接地電流検知手段の検知結果に基づいて、前記加熱回転体の表面に未定着トナー像又は未定着インク像が付着するのを抑制するように、前記定着条件又はクリーニング条件のいずれか一方又は両方を制御することを特徴とする定着装置。
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。
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。
請求項１に記載の定着装置において、
前記加熱回転体と前記加圧部材とのいずれか一方又は両方に、前記加熱回転体へのトナーのオフセットを防止するバイアス電圧を印加する電圧印加手段を備え、
前記定着条件が、前記加熱回転体と前記加圧部材のいずれか一方又は両方のバイアス電圧であることを特徴とする定着装置。
請求項１に記載の定着装置において、
前記定着条件が、前記記録媒体と前記加熱回転体又は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。
請求項１に記載の定着装置において、
前記加熱回転体と前記加圧部材のいずれか一方又は両方に、クリーニング手段を備え、
前記定着条件がクリーニング手段の条件であることを特徴とする定着装置。
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。