(57)【要約】【課題】  加圧部材の表面を安定的に除電することができ、静電オフセットによる画像の乱れを防ぐ。【解決手段】  所定の極性の電荷に帯電した未定着トナー像が表面に転写された転写材に接触し転写材に熱を伝達するための定着部材と、定着部材との定着ニップで転写材を挟持し、転写材を加圧する加圧部材と、所定の極性と同極性のバイアス電圧を発生する第１の電圧発生手段と、定着ニップに転写材が通過している場合には、第１の電圧発生手段によって発生されたバイアス電圧を定着部材に供給し、定着ニップに転写材が通過していない場合には、定着部材を接地するように切り替える第１の切替手段とを具備する。【選択図】図２
2014126633.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の極性の電荷に帯電した未定着トナー像が表面に転写された転写材に接触し前記転写材に熱を伝達するための定着部材と、
前記定着部材との間の定着ニップで前記転写材を挟持し、前記転写材を加圧する加圧部材と、
前記所定の極性と同じ極性のバイアス電圧を発生する第１の電圧発生手段と、
前記定着ニップに前記転写材が通過している場合には、前記第１の電圧発生手段によって発生されたバイアス電圧を前記定着部材に印加し、前記定着ニップに前記転写材が通過していない場合には、前記定着部材を接地するように切り替える第１の切替手段と
を具備することを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記所定の極性と逆の極性のバイアス電圧を発生する第２の電圧発生手段と、
前記定着ニップに前記転写材が通過している場合には、前記第２の電圧発生手段によって発生されたバイアス電圧を前記加圧部材に印加し、前記定着ニップに前記転写材が通過していない場合には、前記加圧部材を接地するように切り替える第２の切替手段と
をさらに具備す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】
前記転写材は、シート状であり、
前記転写材の単位面積当たりの重さに相当する属性の情報をユーザが入力する入力手段を具備し、
前記入力手段によって入力された前記情報が示す値が所定の値よりも大きい場合には、
前記第１の切替手段は、前記定着ニップに前記転写材が通過しているときに、前記第１の電圧発生手段によって発生されたバイアス電圧を前記定着部材に印加し、前記定着ニップに前記転写材が通過していないときに、前記定着部材を接地するように切り替え、
前記第２の切替手段は、前記定着ニップに前記転写材が通過しているときに、前記第２の電圧発生手段によって発生されたバイアス電圧を前記加圧部材に印加し、前記定着ニップに前記転写材が通過していない場合には、前記加圧部材を接地するように切り替え、
前記入力手段によって入力される前記情報が示す値が所定の値よりも大きくない場合には、前記転写材の通過に拘わらず、
前記第１の切替手段は、前記第１の電圧発生手段によって発生されたバイアス電圧を前記定着部材に印加し、
前記第２の切替手段は、前記第２の電圧発生手段によって発生されたバイアス電圧を前記加圧部材に印加する
ことを特徴とする請求項２に記載の定着装置。
【請求項４】
前記転写材は、シート状であり、
前記定着装置は、前記定着ニップに前記転写材が供給される前に前記転写材の厚さ方向の抵抗値を検出する抵抗値検出手段を具備し、
前記抵抗値検出手段によって検出された前記抵抗値が所定の値よりも大きい場合には、
前記第１の切替手段は、前記定着ニップに前記転写材が通過しているときに、前記第１の電圧発生手段によって発生されたバイアス電圧を前記定着部材に印加し、前記定着ニップに前記転写材が通過していないときに、前記定着部材を接地するように切り替え、
前記第２の切替手段は、前記定着ニップに前記転写材が通過しているときに、前記第２の電圧発生手段によって発生されたバイアス電圧を前記加圧部材に印加し、前記定着ニップに前記転写材が通過していない場合には、前記加圧部材を接地するように切り替え、
前記抵抗値検出手段によって検出された前記抵抗値が所定の値よりも大きくない場合には、前記転写材の通過に拘わらず、
前記第１の切替手段は、前記第１の電圧発生手段によって発生されたバイアス電圧を前記定着部材に印加し、
前記第２の切替手段は、前記第２の電圧発生手段によって発生されたバイアス電圧を前記加圧部材に印加する
ことを特徴とする請求項２に記載の定着装置。
【請求項５】
前記定着装置の環境の温度及び湿度を測定する環境状態測定手段を具備し、
前記環境状態測定手段によって測定された温度及び湿度がそれぞれ所定の温度及び所定の湿度よりも小さい場合には、
前記第１の切替手段は、前記定着ニップに前記転写材が通過しているときに、前記第１の電圧発生手段によって発生されたバイアス電圧を前記定着部材に印加し、前記定着ニップに前記転写材が通過していないときに、前記定着部材を接地するように切り替え、
前記第２の切替手段は、前記定着ニップに前記転写材が通過しているときに、前記第２の電圧発生手段によって発生されたバイアス電圧を前記加圧部材に印加し、前記定着ニップに前記転写材が通過していない場合には、前記加圧部材を接地するように切り替え、
前記環境状態測定手段によって測定された温度及び湿度がそれぞれ所定の温度及び所定の湿度よりも小さくない場合には、前記転写材の通過に拘わらず、
前記第１の切替手段は、前記第１の電圧発生手段によって発生されたバイアス電圧を前記定着部材に印加し、
前記第２の切替手段は、前記第２の電圧発生手段によって発生されたバイアス電圧を前記加圧部材に印加する
ことを特徴とする請求項２に記載の定着装置。
【請求項６】
前記転写材はシート状であり、
前記定着装置の環境の温度及び湿度を測定する環境状態測定手段と、
前記定着ニップに前記転写材が供給される前に前記転写材の厚さ方向の抵抗値を検出する抵抗値検出手段とを具備し、
前記抵抗値検出手段によって検出された前記抵抗値が所定の値よりも大きく、かつ、前記環境状態測定手段によって測定された温度及び湿度がそれぞれ所定の温度及び所定の湿度より小さい場合には、
前記第１の切替手段は、前記定着ニップに前記転写材が通過しているときに、前記第１の電圧発生手段によって発生されたバイアス電圧を前記定着部材に印加し、前記定着ニップに前記転写材が通過していないときに、前記定着部材を接地するように切り替え、
前記第２の切替手段は、前記定着ニップに前記転写材が通過しているときに、前記第２の電圧発生手段によって発生されたバイアス電圧を前記加圧部材に印加し、前記定着ニップに前記転写材が通過していない場合には、前記加圧部材を接地するように切り替え、
前記抵抗値検出手段によって検出された前記抵抗値が所定の値よりも大きくないか、又は、前記環境状態測定手段によって測定された温度及び湿度がそれぞれ所定の温度及び所定の湿度より小さくない場合には、前記転写材の通過に拘わらず、
前記第１の切替手段は、前記第１の電圧発生手段によって発生されたバイアス電圧を前記定着部材に印加し、
前記第２の切替手段は、前記第２の電圧発生手段によって発生されたバイアス電圧を前記加圧部材に印加する
ことを特徴とする請求項２に記載の定着装置。
【請求項７】
前記転写材の単位面積当たりの重さに相当する属性の情報をユーザが入力する入力手段と
前記定着装置の環境の状態の温度及び湿度を測定する環境状態測定手段とを具備し、
前記環境状態測定手段によって測定された温度及び湿度がそれぞれ所定の温度及び所定の湿度よりも小さく、かつ、前記入力手段によって入力された前記情報が示す値が所定の値よりも大きい場合には、
前記第１の切替手段は、前記定着ニップに前記転写材が通過しているときに、前記第１の電圧発生手段によって発生されたバイアス電圧を前記定着部材に印加し、前記定着ニップに前記転写材が通過していないときに、前記定着部材を接地するように切り替え、
前記第２の切替手段は、前記定着ニップに前記転写材が通過しているときに、前記第２の電圧発生手段によって発生されたバイアス電圧を前記加圧部材に印加し、前記定着ニップに前記転写材が通過していない場合には、前記加圧部材を接地するように切り替え、
前記環境状態測定手段によって測定された温度及び湿度がそれぞれ所定の温度及び所定の湿度よりも小さくないか、又は、前記入力手段によって入力された前記情報が示す値が所定の値よりも大きくない場合には、前記転写材の通過に拘わらず、
前記第１の切替手段は、前記第１の電圧発生手段によって発生されたバイアス電圧を前記定着部材に印加し、
前記第２の切替手段は、前記第２の電圧発生手段によって発生されたバイアス電圧を前記加圧部材に印加する
ことを特徴とする請求項２に記載の定着装置。
【請求項８】
前記抵抗値検出手段は、
前記定着ニップの前記転写材の搬送方向上流に設けられ、前記転写材を挟持して搬送する一対のローラを有し、
前記転写材が前記一対のローラに挟持されている間に前記一対のローラの間に電圧を印加し、前記一対のローラの間に流れる電流を測定することで前記抵抗値を検出することを特徴とする請求項４又は請求項６に記載の定着装置。
【請求項９】
前記加圧部材は、加圧ローラであり、
前記定着装置は、前記加圧ローラを回転駆動する駆動手段をさらに具備し、
前記ニップに前記転写材が通過していない期間に、前記加圧ローラが少なくとも１回転するように前記駆動手段が前記加圧ローラを回転駆動することを特徴とする請求項１乃至請求項８のうちのいずれか一項に記載の定着装置。
【請求項１０】
前記転写材に画像を形成する画像形成手段と、
前記画像形成手段によって画像が形成された前記転写材の定着を行う請求項１乃至請求項９のうちのいずれか一項に記載の定着装置と
を具備す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、電子写真方式を利用したレーザービームプリンタや複写機に適用される画像形成装置に関し、特に、シート等の記録材上に形成されたトナー画像を記録材に定着させる定着装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置における定着装置としては、従来一般に、熱ローラ方式の加熱装置が多用されている。
【０００３】
この方式の加熱装置は、ハロゲンヒータ等の熱源により加熱して所定の温度を維持させた加熱ローラと、これに圧接させた弾性を有する加圧ローラとの圧接ニップ部に記録材を導入して挟持搬送させることで定着ローラの熱で記録材表面の未定着トナー像を熱定着させる。
【０００４】
最近では、フィルム加熱方式の加熱装置が提案され、実用化されている。この方式の加熱装置は、支持部材に固定支持させた加熱体に記録材を、耐熱性の有る薄肉のフィルム材を介して密着させている。そして、フィルム材を加熱体に摺動移動させて加熱体の熱をフィルム材を介して記録材へ与えるように構成されている。
【０００５】
このようなフィルム加熱方式の加熱装置は、加熱体として、良熱伝導性のセラミック基材と、この基材の表面に設けられた通電により発熱する抵抗発熱層を有するセラミックヒータが用いられている。またフィルム材として薄膜で低熱容量のものを用いているため、短時間に加熱体の温度が上昇し、スタンバイ時に加熱体に電力供給をする必要がなく、記録材をすぐに通紙しても記録材が定着ニップ部に到達するまでに加熱体を所定温度まで十分に昇温できる。
【０００６】
このため、ウェイトタイムの短縮化（クイックスタート性）や省電力化が可能である。
【０００７】
このような定着装置は、記録材上のトナー像の定着ニップ部における飛び散りを押さえるために加熱部材である定着ローラや定着フィルムに定着バイアスを印加する構成が採られている。すなわち、トナーの帯電極性と同極性の帯電バイアス、例えば、負極性のトナーを使用している場合には負電圧を印加させる。このバイアスを印加することにより、記録材にトナーを押し付け、トナーが飛び散ることを押さえている。
【０００８】
しかし、転写材の通紙による摩擦により加圧ローラの表面が転写材上のトナーと同極性に帯電し、定着バイアスの効果が十分に得られず、トナーが定着ローラや定着フィルムにトナーが付着する現象（以下、静電オフセットという）が発生していた。
【０００９】
この課題を解決するために加圧ローラの除電を行う除電手段をつけたり（特許文献１）、加圧ローラにバイアスを印加する印加手段をつけたり（特許文献２、特許文献３）していた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００８−３２８１８号公報
【特許文献２】特開平４−１１６５８２号公報
【特許文献３】特開２００１−６８４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、従来の技術では加圧ローラの帯電による静電オフセットを防ぐには不十分であった。
【００１２】
すなわち、加圧ローラの除電を行う除電手段を設ける場合には、除電手段と加圧ローラ表面の距離が部品の取り付けにより、適正な距離が保てず、除電効果が十分に得られない場合があった。また、取り付けにより長手方向で除電手段と加圧ローラ表面の距離にばらつきが生じ、長手方向で除電ムラが発生したりし、静電オフセットが発生するという問題があった。
【００１３】
さらに、加圧ローラにバイアスを印加する印加手段を設ける場合には、除電機構がついていないため、連続通紙を行うにつれ加圧ローラ表面が帯電し続けてしまい、静電オフセットが発生するという問題があった。
【００１４】
本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、十分に静電オフセットを防ぐことができる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】
【００１５】
上述の目的を達成するため、本発明の定着装置は、所定の極性の電荷に帯電した未定着トナー像が表面に転写された転写材に接触し前記転写材に熱を伝達するための定着部材と、前記定着部材との間の定着ニップで前記転写材を挟持し、前記転写材を加圧する加圧部材と、前記所定の極性と同じ極性のバイアス電圧を発生する第１の電圧発生手段と、前記定着ニップに前記転写材が通過している場合には、前記第１の電圧発生手段によって発生されたバイアス電圧を前記定着部材に供給し、前記定着ニップに前記転写材が通過していない場合には、前記定着部材を接地するように切り替える第１の切替手段とを具備することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明では、第１の切替手段により、定着ニップに転写材が通過している場合には、第１の電圧発生手段によって発生されたバイアス電圧を定着部材に供給し、定着ニップに転写材が通過していない場合には、定着部材を接地するように切り替える。
【００１７】
このため、定着ニップに転写材が通過していない場合には、定着部材に蓄積して帯電した電荷が接地側に流れるので、加圧部材の表面を安定的に除電することができ、静電オフセットによる画像の乱れを防ぐことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施形態１における画像形成装置の概略構成を示す図である。
【図２】本発明の実施形態１における定着ニップに紙がある場合の定着装置の構成を示す図である。
【図３】本発明の実施形態１における定着ニップに紙がない場合の定着装置の構成を示す図である。
【図４】本発明の実施形態１と従来例とにおける加圧ローラの表面電位の推移を表したグラフである。
【図５】本発明の実施形態２における定着ニップに紙がある場合の定着装置の構成を示す図である。
【図６】本発明の実施形態２における定着ニップに紙がない場合の定着装置の構成を示す図である。
【図７】本発明の実施形態２と従来例の加圧ローラの表面電位の推移を表したグラフである。
【図８】本発明の実施形態３と従来例の高抵抗の紙を通紙した時の加圧ローラの表面電位の推移を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下に図面を参照して、本発明の実施形態を詳しく説明する。ただし、この実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【００２０】
＜実施形態１＞
（画像形成装置の全体構成）
図１に本実施形態の画像形成装置の概略構成を示す。図１に示すように、本実施形態に係る画像形成装置には、画像形成ユニット１００（画像形成手段）と、定着装置２００（像加熱手段）が備えられる。
【００２１】
画像形成ユニット１００は、感光体ドラム１と、帯電ローラ２、レーザースキャナ３、現像装置４、及び転写ローラ５を備える。感光体ドラム１は、形成すべき画像に対応するトナー画像を担持する。帯電ローラ２は、感光体ドラム１は、表面にトナーを保持するために帯電させる。レーザースキャナ３は、感光体ドラム１の表面をレーザー光Ｌでスキャンして作成する画像に対応する潜像を生成する。現像装置４は、感光体ドラム１の表面にトナーを供給する。転写ローラ５は、感光体ドラム１との間のニップでシート材Ｐ（シート状の転写材）を挟持し、感光体ドラム１の表面のトナー像をシート材Ｐに転写する。
【００２２】
シート材Ｐ上に画像を形成する際は、まずユーザが不図示の操作パネルにより、印刷モードや枚数を入力し、印刷開始ボタンを押すことにより、画像形成装置が動作する。動作が始まると感光体ドラム１が回転し、感光体ドラム１の表面に接触して設けられる帯電ローラ２が、感光体ドラム１の表面を一様に帯電する。一様に帯電した感光体ドラム１の表面に対して、レーザースキャナ３が画像情報に基づいてレーザー光Ｌを射出し、感光体ドラム１の表面に静電潜像を形成する。その後、現像装置４が、感光体ドラム１表面との電位差を利用して静電潜像にトナーを供給し、感光体ドラム１の表面上で静電潜像をトナー像として現像する。
【００２３】
一方、シート材Ｐは、給送ローラ６によって搬送され、レジストレイション上ローラ１１及びレジストレイション下ローラ１２により斜行補正がなされる。そして、感光体ドラム１の表面において現像されたトナー像は、感光体ドラム１と転写ローラ５のニップ部において、シート材Ｐに転写される。
【００２４】
シート材Ｐに転写されずに感光体ドラム１の表面に残留した残留トナーは、クリーニング装置７において除去される。
【００２５】
なお、シート材Ｐをニップ部に搬送する際のタイミングは、トップセンサ８によってシート材Ｐの先端を検知することで、トナー像をシート材Ｐ上の所望の位置に転写可能なタイミングに制御される。
【００２６】
感光体ドラム１と転写ローラ５のニップ部で未定着トナー像が転写されたシート材Ｐは、定着装置２００に搬送される。定着装置２００によってトナー像が定着されたシート材Ｐは、定着装置２００から排出され、排出センサ９を経由して装置本体外部に排出される。
【００２７】
（定着装置の構成）
図２を参照して本実施の形態における定着装置２００の構成について説明する。図２は、本実施の形態における定着装置２００の概略構成を示すものである。本実施の形態における定着装置２００は、フィルム加熱方式を採用している。
【００２８】
同図に示すように、定着装置２００は、加圧ローラ７３（加圧部材）、定着フィルム７４（定着部材），加熱ヒータ７５、及び断熱ホルダ７６を具備している。加圧ローラ７３は定着フィルム７４に圧接して定着ニップ部Ｎを形成し、さらに加圧ローラ７３が回転することで、定着フィルム７４が従動回転するように構成されている。
【００２９】
加熱ヒータ７５は、断熱ホルダ７６に保持され、定着フィルム７４の内周面と摺動する位置に設けられる。
【００３０】
加熱ヒータ７５としては、低熱容量のプレート状のものが用いられる。本実施形態では、アルミナや窒化アルミ等の絶縁性セラミック基板の表面に、基板の長手方向に沿って、Ａｇ／Ｐｄ（銀パラジウム）、ＲｕＯ２、Ｔａ２Ｎ等の通電発熱抵抗層がスクリーン印刷されたものが用いられる。
【００３１】
断熱ホルダ７６は、加熱ヒータ７５を保持するものであって、液晶ポリマー、フェノール樹脂、ＰＰＳ、ＰＥＥＫ等の耐熱性樹脂によって形成される。また、加熱ヒータ７５を保持すると共に、定着フィルム７４の回転をガイドする役目も備える。
【００３２】
本実施の形態における定着フィルム７４には、定着装置２００のクイックスタートを可能にするために、層厚が２００μｍ以下の耐熱性フィルムが用いられる。また、耐久性を確保するために、層厚を２０μｍ以上とすることが望ましい。すなわち、本実施の形態では、層厚が２０μｍ以上、かつ、２００μｍ以下の定着フィルムが用いられる。
【００３３】
また、本実施形態における定着フィルム７４は、基層７４２と表層７４３と内周面に設けられた保護層７４１とから構成される複層構造を有する。
【００３４】
基層７４２としては、ポリイミド、ポリアミドイミド、ＰＥＥＫ等の耐熱性樹脂、あるいは、耐熱性、高熱伝導性を有するＳＵＳ、Ａｌ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ等の純金属、合金等が用いられる。
【００３５】
表層７４３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共重合体）、ＦＥＰ（テトラフルオロエチレンヘキサフルオロプロピレン共重合体）等の樹脂が用いられる。
【００３６】
保護層７４１として、熱効率を損なわない範囲で通電発熱抵抗層を保護するガラス層が設けられる。
【００３７】
加圧ローラ７３は、ＳＵＳ、ＳＵＭ、Ａｌ等の金属製の芯金部７３１と、金属芯金の外側に形成される弾性層７３２とによって構成される。
【００３８】
本実施形態では、弾性層７３２として、シリコーンゴムやフッ素ゴム等の耐熱ゴムで形成した弾性ソリッドゴム層、あるいはより断熱効果を持たせるためにシリコーンゴムを発泡して形成した弾性スポンジゴム層が用いられる。また、シリコーンゴム層内に中空のフィラー（マイクロバルーン等）を分散させ、硬化物内に気体部分を持たせて断熱効果を高めた弾性気泡ゴム層を用いる構成であってもよい。
【００３９】
さらに、弾性層の表面にパーフルオロアルコキシ樹脂（ＰＦＡ）、ポリテトラフルオロエチレン樹脂（ＰＴＦＥ）等の離型性層を形成する。
【００４０】
なお、加圧ローラ７３は、不図示のバネによって定着フィルム７４に対して加圧され、定着ニップ部Ｎを得る。また、芯金の端部に設けられた不図示の駆動ギアにより、回転する駆動力を得る。駆動力は制御手段を統制するＣＰＵ１５からの指令に従い、不図示のモータより伝達される。この加圧ローラの回転駆動に伴って、定着フィルム７４は加圧ローラ７３との摩擦力により従動回転する。
【００４１】
また、本実施形態では、定着フィルム７４と加熱ヒータ７５との間に、フッ素系やシリコーン系の耐熱性グリース等の潤滑材を介在させることにより、摩擦抵抗を低く抑え、定着フィルム７４がより滑らかに回転することが可能な構成としている。
【００４２】
また、加熱ヒータ７５の温度制御は、セラミック基板の背面に設けた不図示のサーミスタ等の温度検知素子の信号に応じて、ＣＰＵ１５が通電発熱抵抗層に印加する電圧のデューティー比や波数等を決定し適切に制御する。このようにすることで、加熱ニップ部の温度を所望の定着設定温度に保つようにしている。
【００４３】
上述のように構成される定着装置２００に対して、未定着トナー画像を保持したシート材Ｐが所定のタイミングに、適宜供給され、定着ニップ部Ｎに搬送されて加熱定着が行われる。
【００４４】
また、不図示の環境センサによって判断された温度や湿度に応じて、転写バイアスや定着の温度などのプロセス条件が最適な条件に切り替わり、環境の変化に対応して良好な画像を出力している。
【００４５】
さらに、定着ニップ部Ｎより排出されたシート材Ｐは不図示の排出ガイドに案内されて排出される。
【００４６】
本実施形態においては、プロセススピード３１１ｍｍ／ｓｅｃ、加圧ローラ７３の外周長は９４．２ｍｍ、連続通紙の際の紙間時間は０．２４ｓｅｃとなっている。
【００４７】
（定着バイアス印加部の構成）
図２に示すように、定着装置２００は、さらに、定着フィルム７４に定着バイアスを印加する定着バイアス印加部３００（第１の電圧発生手段）を有している。
【００４８】
定着バイアス印加部３００は、定着フィルム７４の基層７４２にトナーと同極性の−９００ｖの電圧（第１の電圧）を発生する電源３０１（第１の電圧発生手段）と、所定のタイミングで電源３０１の電圧及び接地のいずれかを選択して定着フィルム７４の基層７４２に接続するスイッチング回路３０２（第１の切替フィルム手段）とを具備している。
【００４９】
スイッチング回路３０２により電源３０１の電圧が定着フィルム７４の基層７４２に与えられると、定着フィルム７４の表層７４３は−９００ｖの電位が現れ、トナーに対しシート材Ｐ方向に電場のよる力を与えてトナーが表層７４３に付着するのを防いでいる。
【００５０】
しかしながら、連続連紙をすると加圧ローラ７３の表面がシート材Ｐとの摩擦帯電により次第に−９００ｖ以下の電位になってしまい負極性の静電気が蓄積し、静電オフセットが発生する。
【００５１】
そのため、本実施形態においては加圧ローラ７３の表面の除電をするために、定着フィルム７４をスイッチング回路３０２によって所定のタイミングで接地経路に接続するようにしている。
【００５２】
なお、図２は定着ニップ部にシート材Ｐが通過している場合の定着装置２００の状態を示す図、図３は定着ニップ部にシート材Ｐが通過していない場合の定着装置２００の状態を示す図である。
【００５３】
本実施形態では、シート材Ｐの位置を検出する排出センサ９等からの信号に基づきＣＰＵ１５が定着バイアス印加部３００のスイッチング回路３０２を以下のように切り替える。すなわち、シート材Ｐが定着ニップ部Ｎに存在する間は電源３０１からのバイアス電圧−９００ｖを定着フィルム７４に印加するようにスイッチング回路３０２が動作する。一方、定着ニップ部Ｎからシート材Ｐが排出されると、定着フィルム７４が接地させるようにスイッチング回路３０２が動作する。
【００５４】
さらに、定着ニップ部Ｎからシート材Ｐが排出されると、加圧ローラ７３の回転スピードを３９３ｍｍ／ｓｅｃにする。このように、加圧ローラ７３の回転スピードをあげることにより、連続通紙の紙間時間０．２４ｓｅｃの間で加圧ローラ７３を一周でき、紙間時間に加圧ローラ７３の表面全体の静電オフセットを除去することが可能である。なお、回転スピードを上げなくとも紙間時間に加圧ローラ７３が少なくとも１回転する構成の場合には、スピードを上げる必要はない。
【００５５】
さらに、紙間時間に定着フィルム７４を接地しても、定着ニップ部Ｎには、シート材Ｐが存在していないので、シート材Ｐに保持されているトナーが飛び散るという問題は、生じない。
【００５６】
（従来例との比較）
図４は本実施形態と従来例とにおける加圧ローラ７３の表面電位を表したグラフである。横軸に時間（ｓｅｃ）、縦軸は加圧ローラの表面電位である。実線が本実施形態、点線が従来例である。
【００５７】
同図に示すように、従来例の場合には、紙間中は、電荷の蓄積は無いものの、通紙中には負の電荷が蓄積し、複数のシート材Ｐが通紙されると最初の電位から次第に低くなって静電オフセットが生じていることがわかる。
【００５８】
一方、本実施形態の場合には、紙間中に定着フィルム７４の経路をアース接地経路にし、加圧ローラ７３のスピードを３９３ｍｍ／ｓｅｃにあげて加圧ローラ７３を一周させ、紙間中で加圧ローラ７３の表面全周を除電している。
【００５９】
このため、通紙中は負の電荷が蓄積し、加圧ローラ７３の表面電位は次第に低くなるが、紙間中に加圧ローラ７３の表面が全周にわたり除電されて、最初の電位−７１０ｖに戻る。なお、定着フィルム７４の電圧が−９００Ｖなので、トナーに対しシート材Ｐ方向に電場のよる力を与えているため静電オフセットによる画像不良は発生しない。
【００６０】
＜実施形態２＞
次に本発明の他の実施形態の画像形成装置について説明する。本実施形態の画像形成装置も図１の概略構成を有し、実施形態１と同一又は類似の部分には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００６１】
本実施形態においてプロセススピードが３１１ｍｍ／ｓｅｃ、加圧ローラ７３の外周長は９４．２ｍｍ、紙間時間は０．２４ｓｅｃである。また、定着フィルム７４の基層７４２には通紙中に定着バイアス印加部３００によりトナーと同極性の−５００ｖの電圧が印加されている。
【００６２】
（定着バイアス印加部の構成）
また、本実施形態の定着装置２００には、さらに、定着バイアス印加部４００が設けられている。定着バイアス印加部４００は、トナーと逆極性の＋４００ｖの電圧（第２の電圧）を発生させる電源４０１（第２の電圧発生手段）と、ＣＰＵ１５からの信号に基づいて通紙時には電源４０１の電圧を加圧ローラ７３の芯金部７３１に印加するスイッチング回路４０２（第２の切替手段）とを具備している。
【００６３】
図５は定着ニップ部にシート材Ｐが存在している時（通紙時）の定着装置２００を表した図、図６は定着ニップ部Ｎにシート材Ｐが存在しない時（紙間時）の定着装置２００を示す図である。
【００６４】
本実施形態では、シート材Ｐの位置を検出する排出センサ９等からの信号に基づきＣＰＵ１５が定着バイアス印加部４００のスイッチング回路４０２を以下のように切り替える。すなわち、シート材Ｐが定着ニップ部に存在する間は＋４００ｖのバイアスを加圧ローラ７３の芯金部７３１に印加し、定着ニップ部Ｎからシート材Ｐが排出されると、芯金部７３１を接地状態するように切り替わる。
【００６５】
なお、定着ニップ部からシート材Ｐが排出されると、加圧ローラ７３の回転スピードを３９３ｍｍ／ｓｅｃにする。
【００６６】
なお、定着バイアス印加部４００のスイッチング回路４０２によって紙間時には、芯金部７３１が接地状態に切り替えているのは、次の理由による。
【００６７】
すなわち、シート材Ｐのトナーは負極に帯電しており、シート材Ｐを連続して通紙すると、そのトナーにより加圧ローラ７３は負極側に帯電していくことになる。
【００６８】
そこで、紙間において、加圧ローラ７３の表面が接している定着フィルム７４を定着バイアス印加部３００のスイッチング回路３０２により接地すると、その加圧ローラ７３の表面に蓄積した負電荷が接地側に流れて行くことにより除電が行われる。
【００６９】
しかし、仮に、芯金部７３１に常時、電源４０１の＋４００ｖが印加されると、芯金部７３１の正電位によって負電荷が引き寄せられ、スイッチング回路３０２によって接続される接地側に流れなくなる。このため、定着バイアス印加部４００のスイッチング回路４０２により通紙間は、芯金部７３１を接地するようにしている。
【００７０】
（従来例との比較）
図７は本実施形態と従来例の加圧ローラ７３表面の帯電量を表したグラフである。横軸に時間（ｓｅｃ）、縦軸は加圧ローラ７３の表面電位である。実線が本実施形態、点線が従来例である。この実施形態との比較では、複数枚のシート材Ｐを通紙した後、加圧ローラ７３の表面電位が約−３００ｖ程度になったところから実験を始めている。
【００７１】
同図に示すように、従来例の場合には、紙間中は、電荷の蓄積は無いものの、通紙中には負の電荷が蓄積し、複数のシート材Ｐが通紙されると最初の電位から次第に低くなって静電オフセットが生じていることがわかる。
【００７２】
一方、本実施形態の場合には、通紙中に加圧ローラ７３の芯金部７３１に＋４００ｖを印加しており、加圧ローラ７３の弾性層７３２は＋４００ｖに帯電している。加圧ローラ７３の表層は絶縁体なので−７００ｖに帯電したままである。従って、同図に範囲Ａに示すように表面電位計で加圧ローラ７３の表面を測定すると−７００ｖ＋４００ｖ＝−３００ｖとなる。
【００７３】
次に、同図の範囲Ｂで示すように、紙間中は加圧ローラ７３の芯金部７３１を接地しているため、加圧ローラ７３の弾性層７３２は０ｖになる。加圧ローラ７３の表層は絶縁体なので−７５０ｖに帯電したままであるため、測定値は−７５０ｖになる。定着フィルム７４を接地し、加圧ローラ７３を回転させることで加圧ローラ７３の表層は除電され帯電量が減少する。
【００７４】
範囲Ｃでは、シート材Ｐが定着ニップ部Ｎに突入する際の加圧ローラ７３の芯金部７３１に＋４００ｖを印加するため、範囲Ａの場合と同様に測定値は−３００ｖになる。
【００７５】
このように、範囲Ｂに示す紙間で、芯金部７３１及び、定着フィルム７４が接地され、加圧ローラ７３の表面に蓄積される電荷が定着フィルム７４を介して接地側に放電されるので、次に通紙された場合には、前の通紙期間と略同じ電位となることができる。このため、制電オフセットによる画像の乱れが生じることがない画像形成装置を提供できる。
【００７６】
＜実施形態３＞
次に本発明のさらに他の実施形態の画像形成装置について説明する。本実施形態の画像形成装置も図１の概略構成及び図２及び図３に示す定着装置を有する。
【００７７】
通紙時における加圧ローラ７３の表面電位の帯電量は紙の抵抗値、周囲の環境によって変わる。
【００７８】
電気抵抗の高い抵抗の紙を通紙した場合、加圧ローラ７３の表面の帯電量は大きくなる。これは紙の抵抗が高いため、加圧ローラ表面の導電性が悪くなり、加圧ローラ７３表面の電荷が移動しないからである。
【００７９】
また、低温低湿の環境状態で紙を通紙した場合、加圧ローラ７３表面の帯電量は大きくなる。これは加圧ローラ７３表面の吸着水分量が少ないため、表面の導電性が悪くことで電荷漏えいの速度が遅くなってしまい、大気中の放電がされ難くなってしまうからである。
【００８０】
そのため本実施形態では紙の抵抗値検出手段で紙の抵抗値が高いと判断、かつ、環境センサ（環境状態測定手段）で温度・湿度（環境状態値）が所定の範囲内にあると判断された場合にのみ、実施形態１又は実施形態２に記載の静電オフセットの除去制御を行う。温度・湿度が所定の範囲内にある場合としては、例えば、両方とも所定の値よりも低い場合とすることができる。
【００８１】
抵抗測定手段は、レジストレイション上ローラ１１に電圧を印加する不図示の電圧印加装置と、この電圧印加装置での印加電圧によりシート材Ｐを伝わってレジストレイション下ローラ１２に流れた電流を測定する電流測定装置とから構成されている。そして、抵抗測定手段は、この電流値よりシート材Ｐの抵抗値を検出する。また、抵抗測定手段は、レジストレイション上ローラ１１とレジストレイション下ローラ１２の一対のローラを含み、定着装置２００の搬送方向上流に設けられる。
【００８２】
また、坪量（単位面積当たりの重さに相当する値）が大きいと、電気抵抗は高くなる。このため、電気抵抗を測定せずに、ユーザが操作パネル（不図示）から坪量に相当する紙の属性を入力する入力手段を設け、この入力手段によって入力された紙の属性に基いて実施形態１又は実施形態２に記載の静電オフセットの除去制御を行うこともできる。
【００８３】
例えば、紙の厚さを「薄紙」、「普通紙」、「厚紙」に分け、この属性を入力手段によってユーザが入力するようにすることができる。そして、ユーザが「厚紙」を選んだ場合に静電オフセットの除去制御を行うようにすることができる。
【００８４】
また、ユーザによって入力された紙の厚さが「厚紙」以外であった場合又はシート材Ｐの抵抗値が所定の値よりも小さい場合には、シート材Ｐが定着ニップＮを通過する、しないに拘わらず、スイッチング回路３０２により電源３０１、電源４０１の電圧がそれぞれ定着フィルム７４、加圧ローラ７３に印加されるようにしても良い。温度、湿度が低温、低湿ではない場合も同様である。
【００８５】
図８は本実施形態と従来例の高抵抗の紙（１０１６Ω／ｃｍ２）を温度が２３度、湿度が５％の環境で通紙した時の加圧ローラ７３の表面電位を表したグラフである。
【００８６】
横軸は通紙枚数（枚）、縦軸は加圧ローラ７３の表面電位（Ｖ）である。従来例が−１１５０ｖまで加圧ローラ７３の表面電位が低くなっているのに対し、本実施形態の場合には、−７９０ｖの表面電位にすることができた。
【００８７】
定着フィルム７４に印加される電圧は−９００Ｖなので、トナーに対しシート材Ｐ方向に電場のよる力を与えているため静電オフセットは発生せず、これによる画像の乱れの無い画像形成装置を提供できる。
【００８８】
なお、本実施形態３では、紙の抵抗測定手段で紙の抵抗値が高いと判断、かつ、環境センサで低温低湿環境と判断された場合にのみ、実施形態１に記載の静電オフセットの除去制御を行うようにしている。しかし、紙の抵抗値が高いこと、低温であること、低湿であること、のうちの少なくとも１つが成り立つ場合に実施形態１に記載の静電オフセットの除去制御を行うようにしても良い。
【００８９】
さらに、本実施形態３では、図２、図３に示す実施形態１の定着装置の構成となるようにしたが、図５、図６に示す実施形態２の定着装置の構成とするようにすることもできる。
【産業上の利用可能性】
【００９０】
本発明は、プリンタ等の画像形成装置に利用可能である。
【符号の説明】
【００９１】
１…感光ドラム
２…帯電ローラ
３…レーザースキャナ
４…現像器
５…転写ローラ
６…給送ローラ
７…クリーニング装置
８…トップセンサ
９…排出センサ
１１…レジストレイション上ローラ
１２…レジストレイション下ローラ
１５…ＣＰＵ
７３…加圧ローラ
７４…定着フィルム
７５…加熱ヒータ
７６…断熱ホルダ
１００…画像形成ユニット
２００…定着装置
３００、４００…定着バイアス印加部
３０１、４０１…電源
３０２、４０２…スイッチング回路
Ｎ…定着ニップ
Ｐ…シート材
【図１】
2014126633.tif 000003
【図２】
2014126633.tif 000004
【図３】
2014126633.tif 000005
【図４】
2014126633.tif 000006
【図５】
2014126633.tif 000007
【図６】
2014126633.tif 000008
【図７】
2014126633.tif 000009
【図８】
2014126633.tif 000010