特許 7483402 定着装置及び画像形成装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-05-07

(45)【発行日】2024-05-15

(54)【発明の名称】定着装置及び画像形成装置

(51)【国際特許分類】

   G03G 15/20 20060101AFI20240508BHJP

   G03G 15/00 20060101ALI20240508BHJP

   H05B 3/00 20060101ALI20240508BHJP

【ＦＩ】

G03G15/20 510

G03G15/00 303

H05B3/00 310C

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2020026805

(22)【出願日】2020-02-20

(65)【公開番号】P2021131469

(43)【公開日】2021-09-09

【審査請求日】2023-02-16

(73)【特許権者】

【識別番号】000001007

【氏名又は名称】キヤノン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110003133

【氏名又は名称】弁理士法人近島国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】衣川 達也

(72)【発明者】

【氏名】田口 祥

(72)【発明者】

【氏名】池上 祥一郎

(72)【発明者】

【氏名】安川 航司

【審査官】飯野 修司

(56)【参考文献】

【文献】特開２００２－０４９２５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－０９７２７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－０２４４３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－１５８３８０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０３Ｇ １５／２０

Ｇ０３Ｇ １５／００

Ｈ０５Ｂ ３／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

筒状のフィルムと、ヒータを有し前記フィルムの内面と摺接するニップ部形成ユニットと、前記フィルムを挟んで前記ニップ部形成ユニットと対向し前記フィルムとの間にニップ部を形成する加圧部材と、を有し、前記ニップ部で記録材を挟持して搬送しながら記録材上のトナー像を加熱し記録材に定着させる定着装置において、
前記ヒータは、金属製の基板と、前記基板上に形成された絶縁層と、前記絶縁層上に配置され、交流電源に接続されて通電されることで発熱する発熱体と、を有し、
前記交流電源から供給される交流電圧がピーク値となるときに当該ピーク値とは逆極性の電圧値となる波形の交流電圧を前記基板に印加する電圧印加手段をさらに有する、
ことを特徴とする定着装置。

【請求項2】

前記電圧印加手段が前記基板に印加する交流電圧は、前記交流電源から供給される交流電圧と同周波数であって、前記交流電源から供給される交流電圧とは逆位相である、
ことを特徴とする請求項１に記載の定着装置。

【請求項3】

前記電圧印加手段は、オペアンプを備えた反転増幅器を含み、前記交流電源から供給される交流電圧から前記反転増幅器によって生成した電圧を前記基板に印加する、
ことを特徴とする請求項２に記載の定着装置。

【請求項4】

前記電圧印加手段が前記基板に印加する交流電圧は、前記交流電源から供給される交流電圧とは異なる周波数であって、前記交流電源から供給される交流電圧の周波数の奇数倍の周波数である、
ことを特徴とする請求項１に記載の定着装置。

【請求項5】

前記電圧印加手段は、前記交流電源から供給される交流電圧のゼロクロス信号を基準として前記基板に印加する交流電圧の同期を取る、
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の定着装置。

【請求項6】

筒状のフィルムと、ヒータを有し前記フィルムの内面と摺接するニップ部形成ユニットと、前記フィルムを挟んで前記ニップ部形成ユニットと対向し前記フィルムとの間にニップ部を形成する加圧部材と、を有し、前記ニップ部で記録材を挟持して搬送しながら記録材上のトナー像を加熱し記録材に定着させる定着装置において、
前記ヒータは、金属製の基板と、前記基板上に形成された絶縁層と、前記絶縁層上に配置され、交流電源に接続されて通電されることで発熱する発熱体と、を有し、
前記交流電源の接地側電位に対して一定の直流電圧又は前記接地側電位と等しい電圧を前記基板に印加する電圧印加手段をさらに有し、
前記電圧印加手段は、前記交流電源が前記発熱体に電力を供給する給電回路と前記基板とを接続する部分回路であり、前記基板の電位を前記接地側電位に保持し、
前記給電回路上に設けられ、前記給電回路を開状態と閉状態とに切り替えて前記発熱体の通電を制御するスイッチング素子と、
前記給電回路上において、前記発熱体が前記スイッチング素子に対して前記交流電源の接地側に接続されている状態では前記部分回路を遮断状態とし、前記発熱体が前記スイッチング素子に対して前記交流電源の非接地側に接続されている状態では前記部分回路を導通状態とする遮断手段と、をさらに有する、
ことを特徴とする定着装置。

【請求項7】

回転する像担持体と、
転写電圧を印加されることで、前記像担持体の表面に担持されたトナー像を記録材に転写する転写手段と、
前記転写手段によって記録材に転写されたトナー像を記録材に定着させる請求項１乃至６のいずれか１項に記載の定着装置と、
を備えることを特徴とする画像形成装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、記録材に画像を定着させる定着装置及び記録材に画像を形成する画像形成装置に関する。

【背景技術】

【0002】

電子写真方式のプリンタや複写機に搭載される熱定着方式の定着装置として、セラミックス製等の基板上に発熱抵抗体を有するヒータと、ヒータに接触しつつ移動する定着フィルムと、定着フィルムを介してヒータに対向する加圧ローラを有するものがある。未定着トナー像を担持する記録材は、定着フィルムと加圧ローラの間のニップ部（定着ニップ部）で挟持搬送されつつ加熱され、これにより記録材上のトナー像は記録材に加熱定着される。

【0003】

ところで、上述した熱定着方式の定着装置においては、高温高湿環境に長時間放置されることで吸湿し電気抵抗が低下した記録材を用いた場合に、以下のような画像不良が発生するおそれがある。トナー像の転写が行われている状態で記録材が定着ニップ部に挟持されると、ヒータを発熱させるために印加される交流電圧が記録材を介して転写ニップ部に伝わり、転写部材に印加されている転写電圧に重畳してしまう。これにより、転写部材から像担持体に向かって流れる転写電流が交流電圧の波形成分によって振れてしまい、転写性にムラが生じ、結果として画像の副走査方向に濃淡ムラの画像不良（以下、ＡＣバンディングと称する）が現れるおそれがある。

【0004】

特許文献１では、転写部材に流れる電流を検知する検知回路を設け、記録材にトナー像を転写している間に検知回路で検知した電流の振れが所定値よりも大きい場合に、ＡＣバンディングが発生したと判断し、転写部材に印加する転写電圧を制御している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２０１１－２１５５３８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、上記文献に記載の方法では、定着装置由来の交流電圧以外の要因で転写電流が振れた場合にも転写電圧が変更される可能性があり、転写電圧の制御が画像不良の低減につながらないおそれがあった。

【0007】

そこで、本発明は、転写電圧の制御によらずにＡＣバンディングの発生を抑制可能な定着装置及び画像形成装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明の一態様は、筒状のフィルムと、ヒータを有し前記フィルムの内面と摺接するニップ部形成ユニットと、前記フィルムを挟んで前記ニップ部形成ユニットと対向し前記フィルムとの間にニップ部を形成する加圧部材と、を有し、前記ニップ部で記録材を挟持して搬送しながら記録材上のトナー像を加熱し記録材に定着させる定着装置において、前記ヒータは、金属製の基板と、前記基板上に形成された絶縁層と、前記絶縁層上に配置され、交流電源に接続されて通電されることで発熱する発熱体と、を有し、前記交流電源から供給される交流電圧がピーク値となるときに当該ピーク値とは逆極性の電圧値となる波形の交流電圧を前記基板に印加する電圧印加手段をさらに有することを特徴とする定着装置である。

【0009】

本発明の他の一態様は、筒状のフィルムと、ヒータを有し前記フィルムの内面と摺接するニップ部形成ユニットと、前記フィルムを挟んで前記ニップ部形成ユニットと対向し前記フィルムとの間にニップ部を形成する加圧部材と、を有し、前記ニップ部で記録材を挟持して搬送しながら記録材上のトナー像を加熱し記録材に定着させる定着装置において、前記ヒータは、金属製の基板と、前記基板上に形成された絶縁層と、前記絶縁層上に配置され、交流電源に接続されて通電されることで発熱する発熱体と、を有し、前記交流電源の接地側電位に対して一定の直流電圧又は前記接地側電位と等しい電圧を前記基板に印加する電圧印加手段をさらに有し、前記電圧印加手段は、前記交流電源が前記発熱体に電力を供給する給電回路と前記基板とを接続する部分回路であり、前記基板の電位を前記接地側電位に保持し、前記給電回路上に設けられ、前記給電回路を開状態と閉状態とに切り替えて前記発熱体の通電を制御するスイッチング素子と、前記給電回路上において、前記発熱体が前記スイッチング素子に対して前記交流電源の接地側に接続されている状態では前記部分回路を遮断状態とし、前記発熱体が前記スイッチング素子に対して前記交流電源の非接地側に接続されている状態では前記部分回路を導通状態とする遮断手段と、をさらに有する、ことを特徴とする定着装置である。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、転写電圧の制御によらずにＡＣバンディングの発生を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】実施例１に係る画像形成装置の概略構成図。

【図2】実施例１に係る定着装置を示す断面図。

【図3】実施例１に係る定着装置に用いられるフィルムアセンブリの分解図。

【図4】実施例１に係る定着装置の一部を示す正面図。

【図5】実施例１に係るヒータの断面図。

【図6】実施例１に係るヒータの取り付け構成を表す模式図。

【図7】定着装置由来の交流電圧が転写電圧に重畳するメカニズムを説明する模式図。

【図8】転写電流におけるＡＣ波形成分を説明するための模式的なグラフ（ａ）及びその一部を拡大したグラフ（ｂ）。

【図9】ＡＣバンディングの発生を説明するための模式的なグラフ。

【図10】ＡＣバンディングが発生した際の画像を表す模式図。

【図11】商用電源の電源プラグの挿入方向と、トライアックオフ時のヒータ電位との関係を説明するための模式図（ａ、ｂ）。

【図12】実施例１に係るヒータの駆動回路の構成を表す図（ａ）及び転写ニップ部で記録材に印加される電圧を表すグラフ（ｂ）。

【図13】実施例２に係るヒータの駆動回路の構成を表す図。

【図14】実施例２に係るヒータの基板に印加される交流電圧の生成過程を表すグラフ（ａ～ｅ）。

【図15】実施例２において転写電圧に重畳される交流電圧の波形を説明するための模式図（ａ～ｃ）。

【図16】実施例３に係るヒータの駆動回路の構成を表す図。

【図17】実施例３に係るヒータの駆動回路の構成を表す他の図。

【図18】実施例３に係るヒータの基板に印加される交流電圧の波形及びその生成過程を表す模式図（ａ～ｉ）。

【図19】実施例３において、商用電源への回路の接続が図１８と反転した場合にヒータの基板に印加される交流電圧の波形及びその生成過程を表す模式図（ａ～ｆ）。

【図20】実施例１～３に係るＡＣバンディングが生じない転写電流の許容範囲（転写画像マージン）のイメージ図。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、本発明を実施するための例示的な形態について、図面を参照しながら説明する。

【実施例1】

【0013】

（１）画像形成装置
図１は実施例１に係る画像形成装置としての、電子写真技術を用いたレーザビームプリンタ（以下、単にプリンタ１００とする）の断面図である。以下、プリンタ１００の構成及び動作を簡単に説明する。

【0014】

プリンタ１００は、プリント指示を受けると、スキャナユニット３が画像情報に応じたレーザ光Ｌを、像担持体としての感光体１に出射する。帯電ローラ２によって所定の極性に帯電された感光体１はレーザ光Ｌによって走査され、これにより感光体１の表面には画像情報に応じた静電潜像が形成される。その後、現像器４が感光体１にトナーを供給し、感光体１に画像情報に応じたトナー像を形成する。感光体１の矢印Ｒ１方向への回転により感光体１と、転写手段としての転写ローラ５との間に形成される転写部（転写ニップ部）に到達したトナー像は、カセット６からピックアップローラ７によって給送されてくる記録材Ｐに転写される。転写ニップ部を通過した感光体１の表面はクリーナ８でクリーニングされる。トナー像ｔ（図２）が転写された記録材Ｐは、熱定着方式の定着装置９で熱及び圧力を掛けられ定着処理される。

【0015】

その後、記録材Ｐは排出ローラ１０によってトレイ１１に排出される。なお、記録材Ｐとして、普通紙及び厚紙等の紙、プラスチックフィルム、布、コート紙のような表面処理が施されたシート材、封筒やインデックス紙等の特殊形状のシート材等、サイズ及び材質の異なる多様なシートを使用可能である。また、ここでは感光体１から記録材Ｐにトナー像を直接転写する方式を挙げたが、感光体に形成したトナー像を中間転写ベルト等の中間転写体を介して記録材に転写する方式の画像形成装置に対して以下で説明する技術を適用してもよい。

【0016】

（２）定着装置
定着装置９について説明する。定着装置９はテンションレスタイプのフィルム加熱方式である。即ち、定着装置９は、耐熱性フィルムとして可撓性を有する無端ベルト状（もしくは円筒状）の定着フィルムを用い、定着フィルムの周長の少なくとも一部は常にテンションが掛からない状態とし、定着フィルムが加圧部材の回転駆動力で回転する構成である。

【0017】

以後、本実施例に係るフィルム加熱方式の定着装置９について詳細を説明する。図２は定着装置９の断面図である。図３は定着装置９に用いられるフィルムアセンブリ２０の分解斜視図である。図４は定着装置９の一部を示す正面図である。なお、図２及び図４において、矢印Ｘは定着装置９の長手方向を表し、矢印Ｚは鉛直方向上方を表し、矢印Ｙは長手方向及び鉛直方向に垂直な方向を表す。

【0018】

本実施例の定着装置９は、図２～図４に示すように筒状の定着フィルム２３と、定着フィルム２３の内面に接触する加熱体であるヒータ２２と、定着フィルム２３を介してヒータ２２に向けて押圧される加圧部材としての加圧ローラ３０とを有する。ヒータ２２が定着フィルム２３に接触している領域と重なる部分に、定着フィルム２３と加圧ローラ３０との間のニップ部として定着ニップ部Ｎｆが形成される。ヒータ２２は耐熱樹脂の保持部材であるヒータホルダ２１に保持されている。ヒータ２２及びヒータホルダ２１は、定着ニップ部Ｎｆを形成するための本実施例のニップ部形成ユニットとして機能する。ヒータホルダ２１は定着フィルム２３の回転を案内するガイドの機能も有している。加圧ローラ３０はモータから動力を受けて矢印ｂ方向に回転する。加圧ローラ３０が回転することによって定着フィルム２３が従動して矢印ａ方向に回転する。

【0019】

ヒータホルダ２１は、例えば、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイト）や液晶ポリマー等の耐熱性樹脂の成形品である。ヒータ２２は、少なくとも金属又は合金を主材とした細長い板状の基板（金属基板）と、通電により発熱する抵抗発熱体（発熱体）と、抵抗発熱体と基板を絶縁する絶縁層と、発熱体を保護するガラスコート層を有している。ヒータ２２の詳細については後述する。

【0020】

ヒータ２２の定着フィルム２３に対する当接面と反対側（図中上側）には、温度検知素子であるサーミスタ２５が当接している。サーミスタ２５の検知温度に応じて発熱体への通電が制御されることで、定着ニップ部Ｎｆの温度が画像の定着に適した設定温度に維持される。

【0021】

定着フィルム２３の厚みは、良好な熱伝導性を確保するため２０μｍ以上１００μｍ以下程度が好ましい。定着フィルム２３としては、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）・ＰＦＡ（テトラフルオロエチレン－パーフルオロアルキルビニルエーテル）・ＰＰＳ等の材質の単層フィルムが好適である。また、定着フィルム２３としては、ＰＩ（ポリイミド）・ＰＡＩ（ポリアミドイミド）・ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）・ＰＥＳ（ポリエーテルスルホン）等の材質からなる基層の表面に、ＰＴＦＥ・ＰＦＡ・ＦＥＰ（テトラフルオロエチレン－パーフルオロアルキルビニルエーテル）等を離型層（表層）としてコーティングした複合層フィルムも好適である。さらに、高熱伝導性を有するＳＵＳ、Ａｌ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ等の純金属、合金等を基層に用い、離型層に前述のコーティング処理、フッ素樹脂チューブの被覆を行ったものも好適である。

【0022】

本実施例では、定着フィルム２３の基層を厚さ６０μｍのＰＩとし、離型層には通紙による離型層の摩耗と熱伝導性の両立を考慮して厚み１２μｍのＰＦＡをコーティングしたものを用いた。

【0023】

加圧部材（加圧回転体）としての加圧ローラ３０は、鉄やアルミニウム等の材質の芯金３０ａと、シリコーンゴム等の材質の弾性層３０ｂと、ＰＦＡ等の材質の離型層３０ｃと、を有する（図２）。弾性層３０ｂは芯金３０ａの外周に形成され、離型層３０ｃは弾性層３０ｂの外周に形成されて加圧ローラ３０の最表層を構成している。加圧ローラ３０の芯金３０ａの軸方向片側の端部には、駆動ギア３３（図３）が取り付けられており、不図示の駆動手段から駆動ギア３３を介して回転駆動力を受けることで加圧ローラ３０が回転する。

【0024】

図２の断面図を参照して、定着装置の構成について説明する。補強部材２４は鉄等の金属からなり、ヒータホルダ２１を加圧ローラ３０側に押圧する圧力でも大きく変形しないように強度を維持する部材である。ヒータ２２は後述の押圧手段によって、ヒータホルダ２１と補強部材２４を介して加圧ローラ３０側に押圧されている。この押圧力により加圧ローラ３０と定着フィルム２３が密着している領域（圧接領域）が、本実施例における定着ニップ部Ｎｆである。そして、加圧ローラ３０の加圧位置（加圧ローラ３０に対するヒータ２２の押圧力の作用点の位置）と、記録材の搬送方向におけるヒータ２２の中央部の位置は略同一としている。

【0025】

次に、図３の斜視図を参照して説明する。ヒータホルダ２１は、横断面で略樋型（Ｕ字型）形状を有しており、桶型の内側に補強部材２４が嵌合する。ヒータホルダ２１の加圧ローラ３０と対向する側にはヒータ受け溝が設けられており、ヒータ２２がヒータ受け溝に嵌ることで所望の位置に位置決めされる。定着フィルム２３は上述の部品が組みつけられたヒータホルダ２１の外側に周長に余裕を持って外嵌している。定着フィルム２３の円筒形状の軸方向（図中で定着フィルム２３が挿入される矢印方向）を、定着装置９の「長手方向」と称する。本実施例において、加圧ローラ３０、ヒータ２２及びヒータホルダ２１は、いずれも長手方向に延びる細長い部材である。

【0026】

補強部材２４の長手方向両端部は、定着フィルム２３の両端から突き出た張り出し部となっており、それぞれフランジ部材２６，２６が嵌着されている。定着フィルム２３、ヒータ２２、ヒータホルダ２１、補強部材２４及びフランジ部材２６，２６は、全体でフィルムアセンブリ２０として組み立てられる。

【0027】

ヒータ２２の給電端子も定着フィルム２３に対して長手方向一方側に突出しており、該給電端子に給電コネクタ２７が嵌合されている。給電コネクタ２７がヒータ２２の電極部と当接圧をもって接触し、商用電源から供給される電力をヒータ２２に供給する給電経路を構成している。

【0028】

ヒータ２２の長手方向他方側（給電端子とは反対側）には、ヒータクリップ２８が取り付けられている。ヒータクリップ２８は、コの字型（Ｕ字型）に曲げられた金属板であり、そのバネ性によってヒータ２２の端部をヒータホルダ２１に対して保持している。

【0029】

次に図４の正面図を参照して説明する。各フランジ部材２６は回転走行する定着フィルム２３の長手方向への移動を規制し、定着装置稼働中の定着フィルム２３の位置を規制するものである。長手方向両側のフランジ部材２６，２６のつば（定着フィルム端部と摺接する部分）の間の距離は、定着フィルム２３の長手方向の長さより長く設定されている。これは、通常使用時に定着フィルム端部にダメージを与えないためである。

【0030】

また、加圧ローラ３０の長手方向の長さが定着フィルム２３よりも約１０ｍｍ程度短く構成されている。これは定着フィルム２３の端部からはみ出したグリスが加圧ローラ３０に付着して、加圧ローラ３０が記録材に対するグリップ力を失いスリップが発生することを防止するためである。

【0031】

フィルムアセンブリ２０は加圧ローラ３０に対向して設けられ、長手方向（図内の左右方向）への移動は規制され、かつ、上下方向に移動可能な状態で、定着装置９の天板側筐体４１に支持されている。天板側筐体４１には加圧バネ４５が圧縮した状態で取り付けられている。加圧バネ４５の押圧力は補強部材２４の張り出し部が受けており、加圧ローラ３０側に補強部材２４が押圧されることで、フィルムアセンブリ２０全体が加圧ローラ３０に押し付けられている。

【0032】

加圧ローラ３０の芯金を軸支するように軸受部材３１が設けられている（図３も参照）。軸受部材３１はフィルムアセンブリ２０からの押圧力を、加圧ローラ３０を介して受け止めている。比較的高温になる加圧ローラ３０の芯金を回転自在に支持するために、軸受の材質は耐熱性があって、かつ摺動性に優れる材質が用いられる。軸受部材３１は定着装置の底側筐体４３に取り付けられている。

【0033】

底側筐体４３及び天板側筐体４１は、フィルムアセンブリ２０に対して長手方向両側に設けられて上下に延びるフレーム側板４２，４２と共に、定着装置９の筐体（枠体）を構成している。

【0034】

（３）ヒータ
次に、本実施例のヒータ２２を構成する材料、製造方法等について図５から図７を用いて説明する。

【0035】

図５はヒータ２２の断面図である。ヒータ２２は、金属製の基板２２ａと、通電により発熱する発熱抵抗層としての発熱体２２ｃと、発熱体２２ｃと基板２２ａを絶縁する絶縁層２２ｂと、発熱体を保護するガラスコート層等の保護層２２ｄとを有する。基板２２ａは、金属又は合金を主材とした細長い板状である。また、製造時の基板２２ａの反りを低減するために、基板２２ａの厚さ方向で発熱体２２ｃが設けられた面（第１面）とは反対側の面（第２面）にも絶縁層２２ｅ（絶縁層２２ｂを第１の絶縁層としたときの第２の絶縁層）を有している。

【0036】

基板２２ａに用いられる材料としては、ステンレス、ニッケル、銅、アルミのいずれか、又はそれらを主材とする合金が好適に用いられる。これらのうち、ステンレスが強度、耐熱性、腐食の観点で最も好ましい。ステンレスの種類としては特に限定されず、必要な機械的強度、次項で述べる絶縁層及び発熱体の形成に合わせた線膨張係数、市場における板材の入手のし易さ等を考慮して適宜選べば良い。

【0037】

一例を挙げると、クロム系ステンレス（４００系）のマルテンサイト系及びフェライト系がステンレスの中でも線膨張係数が比較的低く、絶縁層及び発熱体の形成がし易く好適に用いられる。

【0038】

基板２２ａの厚みは、強度や熱容量、放熱性能を考慮して決めれば良い。薄い基板２２ａは、熱容量が小さいためクイックスタート性（ヒータ２２の通電開始から目標温度到達までの時間の短さ）には有利だが、薄すぎると発熱抵抗体の加熱成型時に歪み等の問題が生じ易くなる。逆に厚い基板２２ａは、発熱抵抗体の加熱成型時の歪みの面では有利であるが、厚すぎると熱容量が大きいためクイックスタートには不利となる。基板２２ａの好ましい厚みは、量産性やコスト、性能のバランスを考慮した場合０．３ｍｍ～２．０ｍｍである。

【0039】

絶縁層２２ｂ，２２ｅの材質は特に限定はされないが、実使用上の温度を鑑みて耐熱性のある材料を選択する必要がある。絶縁層２２ｂ，２２ｅの材質としてはガラスやＰＩ（ポリイミド）が耐熱性の観点で好ましく、ガラスの場合の具体的粉末材料の選定は、実施形態の特性を損なわない範囲で適宜選択されれば良い。必要に応じて絶縁性を有する熱伝導フィラーなどを混合させても良い。絶縁層２２ｂ，２２ｅは同じ材質を用いても、異なる材質を用いても何ら問題はない。厚みに関しても同様に絶縁層２２ｂ，２２ｅで同じにしても良いし、必要に応じて変更しても問題ない。

【0040】

一般的に画像形成装置に用いるヒータ２２としては絶縁耐圧を１．５ＫＶ程度有しておくことが好ましい。そのため発熱体２２ｃと基板２２ａ間で絶縁耐圧性能１．５ＫＶを得るべく、絶縁層２２ｂの膜厚を材料に応じて確保すれば良い。

【0041】

絶縁層２２ｂ，２２ｅの成型方法としては特に限定されないが、一例としてはスクリーン印刷法等で平滑に成形することができる。基板２２ａ上にガラスやＰＩ（ポリイミド）の絶縁層を形成する際には、材料間の線膨張係数差により絶縁層にクラックや剥がれが生じないように、基板と絶縁層材料の線膨張係数を適宜調整する必要がある。

【0042】

発熱体２２ｃは、（Ａ）導電成分、（Ｂ）ガラス成分、（Ｃ）有機結着成分を混合した発熱抵抗体ペーストを絶縁層２２ｂ上に印刷した後、焼成したものである。発熱抵抗体ペーストを焼成すると（Ｃ）の有機結着成分が焼失し（Ａ）、（Ｂ）成分が残るため、導電成分とガラス成分とを含有する発熱体２２ｃが形成される。

【0043】

ここで、（Ａ）の導電成分としては、銀・パラジウム（Ａｇ・Ｐｄ）、酸化ルテニウム（ＲｕＯ_２）、等の単独もしくは複合で用いられ、０．１［Ω／□］～１００［ＫΩ／□］のシート抵抗値とするのが好適である。また、上記（Ａ）～（Ｃ）以外においても実施形態の特性を損なわない程度の微量であれば他の材料を含有していてもよい。

【0044】

図６に示す給電用電極２２ｆ及び導電パターン２２ｇは、銀（Ａｇ）、白金（Ｐｔ）、金（Ａｕ）や銀・白金（Ａｇ・Ｐｔ）合金、銀・パラジウム（Ａｇ・Ｐｄ）合金を例とする導電成分を主体とする。給電用電極２２ｆ及び導電パターン２２ｇは、発熱抵抗体ペーストと同様に（Ａ）導電成分、（Ｂ）ガラス成分、（Ｃ）有機結着成分を混合したペーストを絶縁層２２ｂ上に印刷した後、焼成したものである。給電用電極２２ｆと導電パターン２２ｇは発熱体２２ｃに給電する目的で設けられた導電部であり、抵抗は発熱体２２ｃに対して十分低くしている。

【0045】

ここで、前述の発熱抵抗体ペースト及び給電用電極及び導電パターンペーストは、基板２２ａの融点より低い温度で軟化溶融する材質を選択し、実使用上の温度を鑑みて耐熱性のある材料を選択する必要がある。

【0046】

図５に示すように、ヒータ２２の絶縁層２２ｂの上（絶縁層上）には発熱体２２ｃ及び導電パターン２２ｇを覆う保護層２２ｄが設けられている。発熱体２２ｃを基板２２ａの定着フィルム２３と接触する側（図２における下側）に配置した場合は、保護層２２ｄは発熱体２２ｃと定着フィルム２３との電気的な絶縁性を確保し、発熱体２２ｃと定着フィルム２３との摺動性を確保する保護機能を有する。材質としてはガラスやＰＩ（ポリイミド）が耐熱性の観点で好ましく、必要に応じて絶縁性を有する熱伝導フィラーなどを混合しても良い。

【0047】

本実施例では基板２２ａとして幅１０ｍｍ・長さ３００ｍｍ・厚さ０．５ｍｍのフェライト系ステンレス基板（ＳＵＳ４３０：１８Ｃｒステンレス）を準備した。

【0048】

次に前述のステンレス基板に絶縁層ガラスペーストをスクリーン印刷にて塗工後、１８０℃の乾燥及び８５０℃の焼成を経て絶縁層２２ｂ，２２ｅを形成した。焼成後の絶縁層２２ｂ，２２ｅの厚みはステンレス基板の両面でそれぞれ６０μｍとした。

【0049】

その後、銀・パラジウム（Ａｇ・Ｐｄ）を導電成分とし、その他ガラス成分、有機結着成分を混合した発熱抵抗体ペーストと、銀を導電成分とし、その他ガラス成分、有機結着成分を混合した給電用電極及び導電パターン用のペーストを用意した。各ペーストをステンレス基板にスクリーン印刷にて塗工後、１８０℃の乾燥及び８５０℃の焼成を経て、発熱体２２ｃ、給電用電極２２ｆ及び導電パターン２２ｇを形成した。焼成後の発熱体２２ｃの厚みは１５μｍ、長さは２２０ｍｍ、幅は１．１ｍｍとした。

【0050】

次に、保護層ガラスペーストを準備し、発熱体２２ｃ及び導電パターン２２ｇ上に保護層ガラスペーストをスクリーン印刷にて塗工後、１８０℃の乾燥及び８５０℃の焼成を経て、保護層２２ｄを形成した。焼成後の保護層２２ｄの厚みは６０μｍとした。

【0051】

（４）ＡＣバンディングが発生するメカニズム
次に、吸湿した電気抵抗の低い記録材Ｐに対して画像形成を行う際に、記録材Ｐを介して商用電源６５の交流電圧が転写ニップ部における転写電圧Ｖｔに重畳することで発生する画像不良（ＡＣバンディング）について、図７～図１０を用いて説明する。なお、以下の説明における記録材Ｐは、ＡＣバンディングが生じる典型的なケースを想定し、高温高湿環境において長時間放置されて吸湿したＡ４サイズの紙とする。Ａ４サイズの紙の場合、記録材Ｐの搬送方向に関する長さは、本実施例における転写ニップ部から定着ニップ部までの距離である４０ｍｍよりも長い。

【0052】

図７に商用電源６５の交流電圧が転写ニップ部Ｎｔにおける転写電圧Ｖｔに重畳すること画像不良が発生するメカニズムを説明する模式図を示す。定着ニップ部Ｎｆに対向するヒータ２２には交流電源としての商用電源６５から交流電圧が印加される。また、転写ローラ５には転写電源６１から転写電圧が印加され、転写ニップ部Ｎｔにおいて転写ローラ５から感光体１に流れる電流を検知回路６２によって検知可能である。

【0053】

ＡＣバンディングが発生するタイミングは、吸湿した記録材Ｐが転写ニップ部Ｎｔにて感光体１からトナー像を転写されている状態で記録材Ｐが定着ニップ部Ｎｆに挟持されているときである。このとき、商用電源６５からヒータ２２には交流電圧が印加され、トライアック６８によって交流電圧の波形制御が行われる。定着ニップ部Ｎｆに挟持された記録材Ｐは、定着フィルム２３と接触しており、定着ニップ部Ｎｆにおいて定着フィルム２３はヒータ２２と接触している。

【0054】

図８（ａ、ｂ）に示すように、記録材Ｐの電気抵抗が低い場合、ヒータ２２に印加された交流電圧は、定着フィルム２３と記録材Ｐを介して転写ニップ部Ｎｔにおける転写電圧Ｖｔを変動させる。これにより、転写ローラ５から感光体１に向かって流れる電流が、商用電源６５の交流電圧の波形成分（以下、ＡＣ波形成分と称する）によって振れてしまう。なお、図８（ａ）は、商用電源６５の交流電圧が転写ニップ部Ｎｔにおける転写電圧Ｖｔに重畳された際に検知回路６２によって検知された電流を説明する模式的なグラフである。図８（ｂ）は、図８（ａ）におけるＡＣ波形成分によって振れた電流の波形を拡大した模式的なグラフである。

【0055】

図８（ａ）の時刻Ｔ１は、記録材Ｐが転写ニップ部Ｎｔに突入する時刻であり、時刻Ｔ２は記録材Ｐが定着ニップ部Ｎｆに突入する時間である。時刻Ｔ２よりも前の状態においては、記録材Ｐが転写ニップ部Ｎｔと定着ニップ部Ｎｆの両方によって挟持されていない状態であるため、商用電源６５の交流電圧は記録材Ｐを介して転写電圧に重畳しない。一方で、記録材Ｐが転写ニップ部Ｎｔと定着ニップ部Ｎｆの両方によって挟持される時刻Ｔ２以降に関しては、商用電源６５の交流電圧が記録材Ｐを介して転写電圧に重畳し、ＡＣ波形成分によって転写ニップ部Ｎｔにおける電流値が振れる。これにより、図８（ｂ）に示すように、転写ローラ５に流れる電流は商用電源６５の電源周波数周期で振れてしまう。

【0056】

図９は、ＡＣバンディングが顕在化する場合について説明するための模式的なグラフである。図１０は、ＡＣバンディングの画像の模式図である。

【0057】

図９に示すように、転写電圧Ｖｔを転写電源６１から転写ローラ５に印加した際に、商用電源６５の交流電圧が転写電圧Ｖｔに重畳すると、転写ローラ５から感光体１に流れる電流はＡＣ波形成分によって振れてしまう。このとき、転写ローラ５から感光体１に流れる電流が商用電源６５の電源周波数周期で振れることにより、図９における波形の谷部が、吸湿紙にトナー像を転写する際の電流の適正範囲を下回ってしまう。その結果、商用電源６５の電源周波数周期で電流が不足し、図１０に示すように、記録材Ｐが定着ニップ部Ｎｆに突入した以降に感光体１から記録材Ｐに転写された画像が、商用電源６５の電源周波数周期で濃度ムラが発生したＡＣバンディングの画像となる。

【0058】

ところで、ＡＣバンディングの発生しやすさは、商用電源６５の電源プラグの挿入方向によって影響を受けることを図１１（ａ、ｂ）を用いて説明する。「電源プラグの挿入方向」とは、プリンタ側の２つの端子と、商用電源側の端子（接地側端子と非接地側端子）との接続関係が反転する２つの向きを指す。

【0059】

図１１（ａ、ｂ）は、商用電源６５の電源プラグの挿入方向を変えた場合における、トライアック６８をオフにした時のヒータ２２と接地電位（ＧＮＤ）との関係を示す。図１１（ａ）の向きで電源プラグを挿入した場合、トライアック６８をオフにした場合でもヒータ２２と接地電位（ＧＮＤ）の間には商用電源６５の電圧Ｖａｃが重畳されることになる。そのため、トライアック６８のオンオフによらず常にヒータ２２には商用電源６５の電圧Ｖａｃ成分が重畳されることになり、発熱体２２ｃ全域を通過する電流累積値が大きくなるためＡＣバンディングが顕在化しやすい。

【0060】

一方で図１１（ｂ）の向きで電源プラグを挿入した場合、トライアック６８をオフにした場合はヒータ２２の電位は接地電位（ＧＮＤ）と等電位となる。そのため、発熱体２２ｃ全域を通過する電流累積値は図１１（ａ）と比較して小さくなるため、ＡＣバンディングは顕在化しにくくなる。

【0061】

このように、発熱体２２ｃへの給電回路を開状態と閉状態とに切り替えるトライアック６８等のスイッチング素子を有する場合、給電回路上の発熱体２２ｃの位置と商用電源６５との接続関係によってＡＣバンディングの生じやすさに差がある。回路開状態で発熱体２２ｃが非接地側電位となる図１１（ａ）の構成では、回路開状態で発熱体２２ｃが接地側電位となる図１１（ｂ）の構成に比べてＡＣバンディングが生じやすくなる。

【0062】

（５）ヒータの駆動回路
本実施例では、上で説明したＡＣバンディングを低減する方法として、ヒータ２２の金属製の基板２２ａに交流電圧を印加する構成を採用している。即ち、図６に示すように、本実施例ではヒータ２２をヒータホルダ２１に固定する固定部材としてのヒータクリップ２８は、基板２２ａに電圧を印加する電圧印加部材（電位付与部材）を兼ねている。固定部材であるヒータクリップ２８が電圧印加手段を兼ねることにより、比較的簡易な構成で基板２２ａへの電圧印加（電位付与）を行うことを可能としている。ヒータクリップ２８からは束線２９が延びており、束線２９は後述の電圧印加回路に接続されている。

【0063】

本実施例に係るヒータ２２の駆動回路について、図１２（ａ）を用いて説明する。まず商用電源６５の電圧を抵抗１０１及び抵抗１０２で商用電源６５の電圧Ｖａｃを絶対値が＋Ｖｃｃ、－Ｖｅｅ以下の電圧Ｖ’にして両電源オペアンプ１０６に入力する。その際、＋Ｖｃｃは不図示のダイオードブリッジなどを用いて生成し、－Ｖｅｅは不図示の電源出力のＤＣコンバータなどを用いて生成する。また、抵抗１０３と抵抗１０４の値を揃えることにより、Ｖ’の位相を反転した電圧を出力するゲイン－１の反転増幅器１０５を形成している。

【0064】

つまり、オペアンプを有する反転増幅器１０５は、発熱体２２ｃに入力される交流電圧（Ｖａｃ）と同周波数で位相が反転した交流電圧（Ｖｂ）を生成してヒータ２２の基板２２ａに印加する電圧印加回路を構成している。即ち、発熱体２２ｃに印加される商用電源６５の交流電圧（Ｖａｃ）がピーク値となる時点で、基板２２ａに印加される交流電圧（Ｖｂ）はＶａｃとは反対極性の電圧値となっている。反転増幅器１０５は、束線２９及びヒータクリップ２８を介して交流電圧（Ｖｂ）をヒータ２２の基板２２ａに印加する本実施例の電圧印加手段として機能する。

【0065】

図１２（ｂ）に示すように、反転増幅器１０５により生成した商用電源６５と逆位相の電圧Ｖｂを基板２２ａに印加することにより、記録材Ｐを介して転写電圧Ｖｔに重畳されるＡＣ波形成分Ｖｆを小さくすることが可能となる。定着ニップ部Ｎｆにおいて、記録材Ｐは発熱体２２ｃに印加される電圧Ｖａｃだけでなく基板２２ａに印加される電圧Ｖｂの影響も受けるため、記録材Ｐを介して転写電圧Ｖｔに重畳されるＡＣ波形成分Ｖｆは、Ｖｂの大きさに応じて小さくなる。

【0066】

本実施例の回路構成によれば、電源プラグが図１１（ａ）の向きで挿入される場合であっても、定着装置由来で転写電圧Ｖｔに重畳されるＡＣ波形成分Ｖｆが小さくなる。即ち、リレー６７によりトライアック６８をオフにした場合にヒータ２２の電位が商用電源６５の非接地側の電位（Ｖａｃ）となる向きで電源プラグが挿入されたとしても、ＡＣバンディングの発生を抑制できる。

【0067】

なお、本実施例では商用電源６５と逆位相の電圧を基板２２ａに印加する手段として、オペアンプを用いた反転増幅器１０５を用いたが、既知の他の回路で商用電源６５と逆位相の交流電圧を生成してもよい。

【0068】

また、本実施例ではヒータ２２の駆動回路が商用電源６５に直接接続される構成を説明したが、駆動回路が他の交流電源に接続される場合にも本技術は適用可能である。

【実施例2】

【0069】

実施例２に係る定着装置について、図１３～図１５を用いて説明する。図１３は実施例２におけるヒータ２２の駆動回路構成を表す。図１４（ａ～ｅ）は実施例２におけるヒータ２２に印加される交流電圧の生成過程を説明するためのグラフである。ヒータ２２の駆動回路の構成を除き、実施例２におけるプリンタ１００及び定着装置９は実施例１と同様の構成を採用するため、実施例１と共通の参照符号を付して説明を省略する。

【0070】

実施例１からの主たる相違点は、基板２２ａに印加する電圧の周波数を商用電源６５と異なる周波数としている点である。

【0071】

図１３を用いて、図１４（ａ～ｅ）のグラフを参照しつつ本実施例の基板２２ａに電圧を印加（電位を付与）する電圧印加回路の説明をする。商用電源６５に接続されるゼロクロス検知回路２０５は、商用電源６５の電圧Ｖ１（図１４（ａ））のゼロクロス点を検知し、矩形波のゼロクロス信号Ｖ２３（図１４（ｃ））をマイコン２０４に入力する。一方、プリンタの電源スイッチ２０１がオンされると、フォトカプラ２０３を経由して電源オン信号Ｖ２２（図１４（ｂ））がマイコン２０４に入力される。

【0072】

マイコン２０４は、電源オン信号Ｖ２２が立ち上がってから次のゼロクロス信号Ｖ２３の立ち上がりまでの時間ｔ１及び一定の時間ｔ２経過後に三角波起動信号Ｖ２４（図１４（ｄ））を立ち上げる。三角波起動信号Ｖ２４は、三角波起動回路２２１に入力されて電源電圧＋Ｖｃｃ３が三角波生成部２２０に入力され、三角波Ｖ２５（図１４（ｅ））を生成する。

【0073】

以上のように、商用電源の電圧Ｖ１の立ち上がりから時間ｔ２経過後に三角波Ｖ２５が基板２２ａに印加開始される。マイコン２０４の同期信号（Ｖ２２）に基づいて三角波を生成してヒータ２２の基板２２ａに印加する三角波生成部２２０は、本実施例の電圧印加手段として機能する。

【0074】

図１５（ａ）は商用電源６５の電圧Ｖ１を表し、図１５（ｂ）は基板２２ａに印加される三角波Ｖ２５を表し、図１５（ｃ）は記録材Ｐを介して転写電圧Ｖｔに重畳されるＡＣ波形成分Ｖｆを表している。本実施例では時間ｔ２を商用電源６５がゼロクロス点から最初にピーク電圧に至るまでの時間とし、かつ三角波Ｖ２５を商用電源６５の３倍の周波数となるように三角波生成部２２０で設定した。このため、基板２２ａに印加される三角波Ｖ２５の波形は、商用電源６５から発熱体２２ｃに印加される電圧Ｖ１の波形に対して時間ｔ２だけずれたものとなる。

【0075】

このように重畳する波（ここでは三角波）を基準となる周波数（商用電源）の奇数倍の周波数に設定し、かつ時間ｔ２を調整することで、合成波であるＡＣ波形成分Ｖｆの最大振幅（ピークトゥピーク値）を抑制する。言い換えると、商用電源６５から供給される交流電圧（Ｖ１）がピーク値となる各時点で、基板２２ａに印加される交流電圧（Ｖ２５）はＶ１とは反対極性の電圧値となるように、Ｖ２５の周波数及び位相が設定されている。これにより、ＡＣバンディングを顕在化しにくくすることができる。

【0076】

なお、本実施例では交流電圧として比較的簡易に生成できる三角波を採用し、また三角歯の周波数を商用電源の周波数の３倍に設定したが、他の波形や周波数を採用してもよい。また、ヒータ２２の基板２２ａに重畳する交流電圧の波形を、例えばコンバータ回路及びインバータ回路によって商用電源から直接生成してもよい。

【実施例3】

【0077】

実施例３に係る定着装置について、図１６、図１７を用いて説明する。図１６、図１７は実施例３におけるヒータ２２の駆動回路構成を表す。図１８（ａ～ｉ）及び図１９（ａ～ｇ）は実施例３におけるヒータ２２に印加される交流電圧の生成過程を説明するためのグラフである。ヒータ２２の駆動回路の構成を除き、実施例３におけるプリンタ１００及び定着装置９は実施例１と同様の構成を採用するため、実施例１と共通の参照符号を付して説明を省略する。

【0078】

実施例１からの主たる相違点は、基板２２ａに印加する電圧を商用電源６５の一端の電圧Ｖ２としている点である。

【0079】

電圧Ｖ２が基板２２ａに印加されるまでの流れを図１６及び図１７を用いて説明する。まず、図１６に実線で示すように電圧Ｖ１が正弦波（非接地側の電位）であり電圧Ｖ２が０Ｖ（接地側の電位）である場合について、図１８の各グラフを参照しながら説明する。

【0080】

電圧Ｖ１（図１８（ｆ））は、抵抗３０２、３０３によって分圧されて電圧Ｖ３となり、比較回路３０８に入力される。比較回路３０８は、直流電源の電圧３０４と電圧Ｖ３を比較（図１８（ｇ））して、電圧Ｖ３の方が大きい時にＨｉｇｈとなり、電圧３０４より電圧Ｖ３の方が小さい時にＬｏｗとなる電圧Ｖ４（図１８（ｈ））を出力する。電圧Ｖ４はラッチ回路３０９に入力され、電圧Ｖ４が１回Ｈｉｇｈになるとラッチ回路３０９はＨｉｇｈを出力し続けて電圧Ｖ５（図１８（ｉ））を出力する。比較回路３０８は、既知のコンパレータ等で構成され、ラッチ回路３０９は既知のトランジスタ等で構成可能である。

【0081】

電圧Ｖ５がＨｉｇｈになると、抵抗３０５を介してトランジスタ３０６をオンしてリレー３０７に電流が流れ、商用電源６５の接地側と基板２２ａとが導通する。以上から、電圧Ｖ１に正弦波が検知された場合、基板２２ａに０Ｖが入力され続ける。言い換えると、基板２２ａが接地側回路に接続されている状態で一たびヒータ２２への電力投入が開始されると、基板２２ａには商用電源６５の接地側電位と等しい電位が定常的に付与される。

【0082】

基板２２ａと、商用電源６５が発熱体２２ｃに通電する給電回路とを接続する部分回路（束線２９や図６のヒータクリップ２８で構成される、図１６で接点２９ａから基板２２ａまでの経路）は、本実施例の電圧印加手段（電位付与手段）として機能する。

【0083】

ここで、トライアック６８が商用電源６５の電圧Ｖ１の周期に等しい周期でオンオフされた場合を例に、図１８（ａ～ｅ）のグラフを参照しながら定着ニップ部Ｎｆにおいて記録材Ｐに印加される電圧を説明する。

【0084】

ここでは電圧Ｖ１が非接地側で電圧Ｖ２が接地側である場合を考えるため、Ｖ１，Ｖ２，Ｖ７及びヒータ電流Ｉのグラフは図１８（ａ、ｂ、ｅ）のようになる。また、トライアック６８は、図１８（ｅ）に示すようにＶ１の２全波ずつオフオンが繰り返されるものとする。このとき、実施例３の構成の下では、図１７に示す長手方向の各位置において記録材Ｐに印加される電値は図１８（ｃ）のＰ１，Ｐ２，Ｐ３のようになる。これに対し、実施例３の構成を用いない場合（基板２２ａに電圧Ｖ２を印加しない場合）には、記録材Ｐに印加される電圧は図１８（ｄ）のＰ１１，Ｐ２１，Ｐ３１のようになる。ただし、電圧Ｐ１１，Ｐ２１，Ｐ３１の測定位置は、それぞれ電圧Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３の測定位置と対応する。

【0085】

図１８（ｃ、ｄ）の電圧Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３とＰ１１，Ｐ２１，Ｐ３１を比較すると、基板２２ａに０Ｖを印加することで記録材Ｐに伝わる電圧を抑制できることが分かる。これは、基板２２ａの電位が０Ｖに保持されることから、発熱体２２ｃに印加される電圧Ｖ１とは逆極性の電荷が束線２９（図１６）を介して基板２２ａに移動することによる。例えば、発熱体２２ｃに正電圧が印加されている時には、束線２９を介して基板２２ａに負の電荷が流れ込む。図１７に示すように、ヒータ２２から記録材Ｐへの電圧の印加は、誘電体である保護層２２ｄ（及び定着フィルム２３）を介して行われており、基板２２ａに電圧Ｖ１とは逆極性の電荷が流れ込むことで記録材Ｐへの印加電圧を弱める作用が生じる。

【0086】

一方、図１６に破線で示すようにヒータ２２の駆動回路が商用電源６５に対して逆に接続された場合（つまり、比較回路３０８等が商用電源６５の接地側に接続される場合）の挙動を図１９に示す。つまり、電圧Ｖ１が０Ｖ（接地側の電位）となり、電圧Ｖ２が正弦波（非接地側の電位）となる場合である。この場合、図１９（ｆ）に示すように電圧Ｖ１が０Ｖであることから、比較回路３０８及びラッチ回路３０９が働かず、トランジスタ３０６及びリレー３０７もオフ状態となる（図１９（ｆ）においてＶ３＝Ｖ４＝Ｖ５＝０）。

【0087】

トライアック６８が商用電源６５の電圧Ｖ１の周期に等しい周期でオンオフされた場合、Ｖ１，Ｖ２，Ｖ７及びヒータ電流Ｉのグラフは図１９（ａ、ｂ、ｃ、ｅ）のようになる。この場合、リレー３０７が常にオフ状態であるから基板２２ａはフロート状態であり、図１９（ｄ）に示すように記録材Ｐへの電圧印加を相殺する作用は生まれない。しかし、図１１（ｂ）を用いて説明したように、トライアック６８に対して発熱体２２ｃが商用電源６５の接地側と接続されているときはＡＣバンディングが比較的顕在化しにくい。そのため、本実施例の構成でもＡＣバンディングを抑制することができる。

【0088】

つまり、比較回路３０８からリレー３０７に至る遮断回路は、発熱体２２ｃがトライアック６８に対して商用電源６５の接地側に接続されている状態ではリレー３０７によって基板２２ａと接点２９ａを遮断状態（フロート）とする遮断手段として機能する。一方、上述したように発熱体２２ｃがトライアック６８に対して商用電源６５の非接地側に接続されている状態では、リレー３０７が常にオン状態（導通状態）となり、基板２２ａが接地側電位に保持される。

【0089】

なお、基板２２ａに印加する電圧は商用電源６５の接地側電位でなくてもよく、接地側電位そのもの又は接地側電位に対して直流の電位（直流電圧）であればよい。また、電圧を印加する構成は本実施例の回路構成に限定されない。

【0090】

（比較例との比較結果）
実施例１～３の作用について比較例と対比させて説明する。比較例の構成として基板２２ａに電圧を印加しない構成を挙げる。実施例１～３の作用を検証するために、高温高湿環境で放置した記録材Ｐを用いてＡＣバンディングの発生有無を確認した。ＡＣバンディングを評価するための印字率パターンはトナーを有効画像領域の全面に塗布するべた黒パターンであり、記録材Ｐは開封後１週間程度放置した放置紙を用いた。環境は温度３２．５℃、湿度８０％の高温高湿環境で行ったため、記録材Ｐの含水率は約８％程度であった。また、記録材ＰとしてはＸｅｒｏｘ Ｖｉｔａｌｉｔｙ（７５ｇ／ｍ^２，ＬＴＲ）を使用した。また、商用電源６５としては２４０Ｖ５０Ｈｚを用いて評価を行った。また、転写電圧Ｖｔとしては７６０Ｖを用いた。

【0091】

【表1】

【0092】

表１に示すように比較例では放置紙の場合、記録材Ｐが定着ニップ部Ｎｆに入った位置（紙先端から４０ｍｍの位置）から画像後端にかけて電源周波数５０Ｈｚ周期のＡＣバンディング画像が発生した。これは、ヒータ２２を駆動する商用電源６５の電圧Ｖａｃである２４０Ｖがヒータ２２、定着フィルム２３、記録材Ｐを介すことで約６０Ｖにまで減衰しながら転写ニップ部Ｎｔの電圧に重畳されるためである。その結果、転写性と相関のある転写ローラからドラムに流れる電流が図２０に示すように振動する。比較例の場合、転写ニップ部電圧Ｖｎｔは商用電源６５の影響により、転写電圧（転写電源の設定電圧）Ｖｔ＝７６０Ｖに振幅（ピークトゥピーク電圧）Ｖｐｐ＝約６０Ｖの振幅をもった電圧を重畳させている状態と同じになる。この場合、商用電源６５の電圧周期で、転写ニップ部電圧Ｖｎｔが放置紙で転写不良となる転写電圧７２０Ｖを下回るため、電源電圧周期でＡＣバンディングが発生した。

【0093】

実施例１の構成においては、商用電源６５の電圧Ｖａｃの位相を反転させた電圧を基板２２ａに印加することで、記録材Ｐを介して転写電圧Ｖｔに重畳される定着装置９に起因するＡＣ波形成分Ｖｆを６０Ｖから３０Ｖに低減できている。そのため、転写電圧Ｖｔ＝７６０ＶにＶｐｐ＝約３０Ｖの振幅をもった電圧を重畳させている状態となり、転写ニップ部電圧Ｖｎｔが転写不良となる転写電圧７２０Ｖを下回らないため、ＡＣバンディングが発生しなかった。

【0094】

実施例２の構成においては、比較的簡易に生成できる三角波で商用電源６５の周波数の３倍の周波数の交流波形を使用することで、記録材Ｐを介して転写電圧Ｖｔに重畳される定着装置９に起因するＡＣ波形成分Ｖｆを６０Ｖから３０Ｖに低減できている。そのため、転写電圧Ｖｔ＝７６０ＶにＶｐｐ＝約３０Ｖの振幅をもった電圧を重畳させている状態となり、転写ニップ部電圧Ｖｎｔが転写不良となる転写電圧７２０Ｖを下回らないため、ＡＣバンディングが発生しなかった。

【0095】

実施例３の構成においては、基板２２ａに０Ｖを印加することで記録材Ｐに伝わる電圧を抑えることが可能となり、記録材Ｐを介して転写電圧Ｖｔに重畳される定着装置９に起因するＡＣ波形成分Ｖｆを６０Ｖから３０Ｖに低減できている。そのため、転写電圧Ｖｔ＝７６０ＶにＶｐｐ＝約３０Ｖの振幅をもった電圧を重畳させている状態となり、転写ニップ部電圧Ｖｎｔが転写不良となる転写電圧７２０Ｖを下回らないため、ＡＣバンディングが発生しなかった。

【0096】

以上説明したように本実施例１～３によれば、基板２２ａに発熱体２２ｃに印加される商用電源６５の電圧Ｖａｃとは異なる波形の電圧を印加することで、定着ニップ部において記録材Ｐに印加される電圧のＡＣ波形成分Ｖｆを低減できる。即ち、記録材Ｐを介して転写電圧Ｖｔに重畳される定着装置９に起因するＡＣ波形成分Ｖｆを低減できるため、ＡＣバンディングの発生を抑制することが可能となる。

【0097】

また、上述した各実施例の定着装置は、ヒータ２２がフィルム内面に直接接触しているが、ヒータとフィルム内面との間に、熱伝導性が高いシート状の部材（例えば材質が合金鉄やアルミのシート状の部材）を配置してもよい。つまり、ヒータがシート状の部材を介してフィルムを加熱する構成のニップ部形成ユニットを用いてもよい。

【符号の説明】

【0098】

９…定着装置／２１，２２…ニップ部形成ユニット（ヒータホルダ、ヒータ）／２２ａ…基板／２２ｂ…絶縁層／２２ｃ…発熱体／２３…フィルム（定着フィルム）／２８，２９…電圧印加手段（ヒータクリップ、束線）／３０…加圧部材（加圧ローラ）／６５…交流電源（商用電源）／１００…画像形成装置（プリンタ）／１０５…電圧印加手段（反転増幅器）／２２０…電圧印加手段（三角波生成部）／３０２～３０９…遮断手段（遮断回路）／Ｎｆ…ニップ部（定着ニップ部）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】