(57)【要約】【課題】  加圧ローラの表層の除電と、定着フィルムと加圧ローラとの間の放電による定着フィルムへのダメージ防止と、の両立を可能にし、次の定着動作開始までの待機時間を短縮する。【解決手段】  加熱部材１５と加圧部材２１との間に形成された定着ニップ部２２と、記録材が定着ニップ部に存在しない場合に、加圧部材の表面の帯電極性と逆極性の電圧を加熱部材の表面に印加する高電圧印加手段と、電圧印加手段を制御する制御手段とを有し、制御手段は、前記加熱部材と前記加圧部材との間で放電が生じない範囲で前記逆極性の電圧を、前記記録材のトナー画像を定着させるために前記加熱部材と前記加圧部材とを駆動させる定着動作の終了後に印加する第１の印加と、次の画像形成の際の前記定着動作の開始前に印加する第２の印加とに分けて印加する加圧部材の除電モードを有する。【選択図】  図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
未定着のトナー画像が形成された記録材を加熱するための加熱部材と、
前記記録材を前記加熱部材に圧接させるように圧力を加える加圧部材と、
前記加熱部材と前記加圧部材との間に形成された定着ニップ部と、
前記記録材が前記定着ニップ部に存在しない場合に、前記加圧部材の表面の帯電極性と逆極性の電圧を前記加熱部材に印加する電圧印加手段と、
前記電圧印加手段による電圧印加を制御する制御手段と、
を有し、
前記制御手段は、前記定着動作の開始前に印加する第１の電圧印加と、前記第１の電圧印加よりも電圧値が大きい第２の電圧印加とに分けて実施することを特徴とする加熱定着装置。
【請求項２】
前記第１の電圧印加は前記加圧部材の表層が所定の状態になった場合に、前記加熱部材と前記加圧部材との間に放電が生じない電圧印加であることを特徴とする請求項１に記載の加熱定着装置。
【請求項３】
前回の画像形成条件に基づいて、電圧印加の値を変更することを特徴とする請求項１又は２に記載の加熱定着装置。
【請求項４】
前記画像形成条件は、前回の画像形成動作を行った際の絶対湿度と記録材の通紙枚数であることを特徴とする請求項３に記載の加熱定着装置。
【請求項５】
前記絶対湿度が低いほど、前記電圧印加手段の電圧の絶対値を小さくすることを特徴とする請求項４に記載の加熱定着装置。
【請求項６】
前記絶対湿度が低いほど、前記電圧印加手段による電圧印加時間を長くすることを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の加熱定着装置。
【請求項７】
前記通紙枚数が多いほど、前記電圧印加手段の電圧の絶対値を小さくすることを特徴とする請求項４乃至請求項６のいずれか一項に記載の加熱定着装置。
【請求項８】
前記通紙枚数が多いほど、前記電圧印加手段による電圧印加時間を長くすることを特徴とする請求項４乃至請求項７のいずれか一項に記載の加熱定着装置。
【請求項９】
前記記録材が前記定着ニップ部に存在する場合には、前記加圧部材の表面の帯電極性と同極性の電圧を前記加熱部材に印加することを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれか一項に記載の加熱定着装置。
【請求項１０】
前記記録材に形成するトナー画像を担持する像担持体と、請求項１乃至請求項９のいずれか一項に記載の加熱定着装置と、を有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、電子写真方式等を採用した複写機やレーザビームプリンタ、あるいはファクシミリ等の画像形成装置であって、特にトナー画像を記録材に定着させる定着装置、該定着装置を備える画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式を採用する複写機、プリンタ等の画像形成装置にあっては、その多くが、未定着像を担持する記録材に定着処理を施すための手段として熱定着方式を採用する定着装置を備えている。
【０００３】
定着装置は、フィルムガイドに沿って回転する定着フィルムと、定着フィルムの内側に配設され定着フィルムを加熱する加熱手段たる加熱源と、アルミニウムや鉄の芯金に耐熱弾性層を形成した加圧ローラと、を備えている。その定着装置では、加熱手段たる加熱源を備えた定着フィルムがバネなどにより加圧ローラに圧接されて形成される定着ニップに、未定着のトナーで形成された像を担持する記録材を加熱及び加圧しながら通紙することにより、未定着トナー像を記録材に定着させている。
【０００４】
ここで、定着ニップを搬送される記録材と加圧ローラとの摩擦帯電などにより、加圧ローラが例えば負極性に帯電すると、記録材上の未定着の負帯電トナーが定着フィルムに付着するという現象を生じることがある（以下、「静電オフセット」という。）。この静電オフセットは、絶対湿度の低い環境下の乾燥した記録材を定着ユニットに通紙すると、加圧ローラの摩擦帯電量が増加するため、より発生し易くなる。
【０００５】
従来からこのような加圧ローラの負極性帯電による静電オフセットを抑制するために、記録材を定着するときに定着フィルム側にトナーと同極性であって、加圧ローラの負帯電電位よりも大きな負極性のバイアスを印加する画像形成装置が知られている。しかしながら、装置の画像形成速度の高速化に伴い、高速で搬送される記録材との摺擦による加圧ローラの負極性帯電の増大などの弊害が生じている。
【０００６】
そこで、このような弊害の発生を抑えるための機構を備えた定着装置が知られている。
【０００７】
例えば、特許文献１には、未定着のトナー像を記録材上に押さえ付ける方向の電界を発生する定着バイアスを印加し、記録材が通過していない任意の期間には定着バイアスの極性と逆極性のバイアスを印加する。このように、定着バイアスの極性と逆極性の別バイアスが重畳可能か、もしくは切り換え可能にして定着ニップ部に電界を発生させることで記録材の非通過中の任意のタイミングで加圧ローラの除電を行い、加圧ローラが帯電することによって生じる静電オフセット等の画像不良を防止する画像形成装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１０−１２８４７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ここで、定着装置内にスティプル針等の異物が記録材と共に搬送されると定着ニップ部にて加圧ローラ表層を構成している薄膜状の樹脂チューブに穴が開くことがある。小径の穴であれば定着動作に影響なく継続して使用可能であるが、加圧ローラ表層の除電のために逆極性の高圧バイアスを印加すると小径の穴であってもその高圧バイアスの印加により問題が発生するおそれがある。加圧ローラ表層（樹脂チューブ）の絶縁層に穴が開いた場合は芯金を介してグランドされている導電ゴム材が穴部から露出する。
【００１０】
除電をするために定着フィルム側へ加圧ローラの帯電極性と逆極性の高圧バイアスを印加すると、穴部においてはグランドされている加圧ローラの導電ゴム材と定着フィルムとの電位差によって、穴部と定着フィルムとの距離が所定の微小距離になったときに穴部と定着フィルムの間で放電が発生する。放電発生箇所では定着フィルムの表層であるコート層が放電によりダメージを受け、コート層のトナー離型性が低下する。離型性が低下することで定着フィルム表面にトナーが付着し、付着したトナーが定着ニップ部で搬送される記録材に付着することで画像汚れとなる。
【００１１】
そこで、本発明の目的は、加圧部材の表層の除電と、定着部材と加圧部材との間の放電による定着部材へのダメージ防止との両立を可能とする画像形成装置の定着装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記の目的を達成するために、本発明は、未定着のトナー画像が形成された記録材を加熱するための加熱部材と、前記記録材を前記加熱部材に圧接させるように圧力を加える加圧部材と、前記加熱部材と前記加圧部材との間に形成された定着ニップ部と、前記記録材が前記定着ニップ部に存在しない場合に、前記加圧部材の表面の帯電極性と逆極性の電圧を前記加熱部材の表面に印加する電圧印加手段と、前記電圧印加手段による電圧印加を制御して前記加熱部材の表面電位を制御する制御手段とを有し、前記制御手段は、前記加熱部材と前記加圧部材との間で放電が生じない範囲で前記逆極性の電圧を、前記記録材のトナー画像を定着させるために前記加熱部材と前記加圧部材とを駆動させる定着動作の終了後に印加する第１の印加と、次の画像形成の際の前記定着動作の開始前に印加する第２の印加とに分けて印加する加圧部材の除電モードを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、加圧部材の表層の除電と、加熱部材と加圧部材との間の放電による加熱部材へのダメージ防止との両立を可能にし、次の定着動作開始までの待機時間を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１実施形態に係る画像形成装置の構成図である。
【図２】定着ユニットの概略断面図である。
【図３】フィルムバイアスに関わる各構成の関係を示すブロック図である。
【図４】定着ニップ部を通過した記録材の枚数である通紙枚数と加圧ローラの表面電位との推移を示す図である。
【図５】図５は、定着フィルムに正極性のフィルムバイアスを印加したときの除電効果を示す図である。
【図６】正極性フィルムバイアス印加時の、フィルムバイアスの電位と加圧ローラ表層の絶縁層に穴が開いた加圧ローラの表面電位との差と、定着フィルムと加圧ローラとの間に流れる電流量と、の関係を示した図である。
【図７】表面電位が−６００Ｖまで帯電した加圧ローラ２１を正電極性のフィルムバイアスで除電するときのフィルムバイアスの電位と除電能力との関係を示す図である。
【図８】第１実施形態の制御フロー図である。
【図９】比較例と本実施形態とのそれぞれの加圧ローラの表層電荷量の推移を示すものである。
【図１０】比較例と本実施形態との除電結果と定着待機時間とを比べた図である。
【図１１】第２実施形態の加圧ローラの表層の表面電位とフィルムバイアスとの組み合わせと、待機時間との関係を示したものである。
【図１２】第２実施形態の加圧ローラの表層電荷量の推移を示すものである。
【図１３】通紙枚数と大気環境に応じてフィルムバイアス印加を制御する制御フローを示す。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
〔第１実施形態〕
以下、本発明に係る第１実施形態について、図面を用いて説明する。
【００１６】
（画像形成装置の構成）
図１は、本発明の第１実施形態に係る画像形成装置の構成図である。画像形成装置の全体構成について、画像形成動作とともに説明すると、画像形成動作の開始により帯電用高圧電源１から供給された電圧は、帯電ローラ２により像担持体３を一定電位に帯電させる。画像を形成する像担持体３上の所定領域を露光手段４により露光し、その領域の電位を低下させる。
【００１７】
現像容器５内の撹拌動作により帯電したトナーは、現像スリーブ６上に一様に載せられた後、像担持体３上の所定領域の低下した電位と現像スリーブ６に印加する電位との差によって生じる電界の作用により、像担持体３上へ付着させられる。
【００１８】
像担持体３に付着したトナーは、転写前ガイド７に沿って所定の転写領域に搬送された記録シート等の記録材へ転写ローラ８により転写される。次いで、記録材は、定着入口ガイド１１に沿って搬送され、定着ユニット１２によって未定着トナーを定着させる加熱処理を受けた後、所定の排出部に排出されて画像形成動作が終了する。
【００１９】
像担持体３上に付着して記録材へ転写しきれなかったトナーは、クリーニングブレード９によりクリーナ装置（回収トナー収容スペース）１０内に掻き落され、回収される。
【００２０】
（定着ユニットの構成）
図２は、定着ユニットの概略断面図である。
【００２１】
定着ユニットは、直径３０ｍｍのフィルムユニット２０と、直径２０ｍｍの加圧ローラ２１とから構成されている。
【００２２】
フィルムユニット２０は、加熱源１９、定着フィルム１５、フィルムガイド１３、Ｔステー１４、及び温度検知素子１８から構成されている。
【００２３】
加熱源１９はセラミックヒータであり、セラミック基板上に発熱ペーストを印刷した発熱体、該発熱体の保護と絶縁性を確保するためのガラスコーティング層等から構成されたものであり、発熱体へ電力制御されたＡＣ電流が供給されることで発熱する。
【００２４】
定着フィルム１５はポリイミド等の樹脂あるいはアルミフィルム等の金属でできており、厚さ約７０μｍの円筒形の形状を有し、加熱源１９からの熱を効率良く記録材１６上のトナー１７へ伝える。
【００２５】
フィルムガイド１３は、フィルム回転方向に延在する多数のガイドリブを有しており、これにより定着フィルム１５との抵抗を抑えつつ定着フィルム１５の円滑な周動を補助する。
【００２６】
Ｔステー１４は鋼板でできており、フィルムガイド１３を介して定着フィルム１５に対して均一に加圧力を加え、加圧ローラ２１を付勢する。また、セラミック基板の裏に設けられた温度検知素子（サーミスタ）１８は、接触するセラミック基板の温度を検知する。フィルムユニット２０は、この検知結果を基に加熱源１９（ヒータ）の目標温度を決定し、ヒータ駆動手段を制御して加熱源１９への電力制御を行い、ヒータ温度を目標温度（プリント温度）に保つ。
【００２７】
また、加圧ローラ２１は、直径１０ｍｍのアルミニウムから成る芯金に１×１０５Ω・ｃｍ程度の体積抵抗率の導電シリコンゴムを被覆し、更にその上に約６０μｍの絶縁チューブを被覆して形成されている。加圧ローラ２１は、定着フィルム１５を挟んで加熱源１９に対して所定圧力（ニップ圧）で圧接し、フィルムユニット２０と加圧ローラ２１とからなる５〜８ｍｍの定着ニップ部２２を形成している。
【００２８】
加圧ローラ２１は、不図示の加圧ローラ駆動手段により回転駆動されており、定着フィルム１５を従動回転させると共に定着ニップ部２２に導入された記録材１６を定着フィルム１５と密着させた状態で搬送している。
【００２９】
このように記録材１６が定着ニップ部２２に搬送されることで、記録材１６上に担持された未定着のトナー像が、加熱源１９の熱と定着ニップ圧とにより定着処理される。
【００３０】
定着フィルム１５の表面に対して、装置本体に設けられた高電圧電源２４から保護抵抗２６と定着フィルム１５の表面に接触するブラシ２３とを介してトナー１７と同極性のバイアス（本実施の形態では負極性のバイアス）が印加されている。
【００３１】
定着ニップ部２２では、定着時に負極性のフィルムバイアスを印加することにより、トナー１７に対して定着フィルム１５から加圧ローラ２１の方向に作用する電界が生じる。これにより、未定着のトナー像を記録材１６上に押え付ける方向に力が生じ、静電オフセットを防止している。
【００３２】
バイアス生成回路は、高電圧電源２４から保護抵抗２６を介して負極性のバイアスと、高電圧電源２５から保護抵抗２７を介して正極性のバイアスとを出力する。このバイアス生成回路は、２つの出力極性を任意のタイミングで切り替えることができる構成となっている。なお、両極性のバイアスの印加が可能な構成であれば、他の構成によるものでも良い。これらのブラシ２３、負極性高電圧電源２４、正極性高電圧電源２５、保護抵抗２６、２７で電圧印加手段を構成している。このうち、ブラシ２３、負極性高電圧電源２４及び保護抵抗２６で負極高電圧印加手段を構成し、ブラシ２３、正極性高電圧電源２５及び保護抵抗２７で正極高電圧印加手段を構成している。
【００３３】
両極性を切り替えるタイミングは、記録材１６が定着ニップ部２２を通過しているときはトナー１７の極性と同極性のバイアスを印加し、記録材１６が定着ニップ部２２を通過していないときの任意の期間にトナー１７の極性とは逆極性のバイアスを定着フィルム１５に印加する。このように、トナー１７の極性とは逆極性のバイアス（フィルムバイアス）は、記録材１６が定着ニップ部２２を通過しないときに限られるので、加圧ローラ２１の表面の電荷を除去する際に印加するバイアスの極性を切り替えても、記録材１６上の未定着の帯電トナーの挙動に直接的に影響を及ぼすことなく、負帯電していた加圧ローラ２１の表層の電荷を除去することができる。
【００３４】
図３は、フィルムバイアスに関わる制御手段の構成を示すブロック図である。通紙有無判断部３０により定着ニップ部２２に記録材１６が存在するか否かを判断し、定着ニップ部２２に記録材１６が存在する場合には負極性高電圧印加部３１から負極性の高電圧を出力し、定着ニップ部２２に記録材１６が存在しない場合には正極性高電圧印加部３２から正極性の高電圧を出力する。高電圧の印加時間は高電圧印加時間計測部３３により制御しつつ、加熱部材（加熱源１９を有する定着フィルム１５）に２つの高電圧手段から出力されたバイアスを印加する。定着動作終了時には、定着動作時の定着条件（絶対湿度と通紙枚数）をメモリ３４に保存する。
【００３５】
ここで、「定着動作」とは、１枚の記録材１６の定着処理を行うジョブを実行する際に、その記録材１６が定着ニップ部２２を通過する前から通過し終わるまでの間、もしくは連続する複数の記録材１６の定着処理を行うジョブを実行する際に、最初の記録材１６が定着ニップ部２２を通過する前から最後の記録材１６が通過し終わるまでの間、記録材１６のトナー画像を定着させるために、加熱部材としての定着フィルム１５と加圧部材としての加圧ローラ２１とを駆動させることをいう。
【００３６】
（定着フィルムと加圧ローラ間の電位差と放電との関係）
図４は、大気環境が低湿であって、シートとしては中抵抗の抵抗値の記録材１６を用い、定着ニップ部２２を通過した記録材１６の枚数となる通紙枚数と加圧ローラ２１の表面電位との推移を示すものである。
【００３７】
記録材１６が定着ニップ部２２を通過する枚数が増加するに伴い、記録材１６と加圧ローラ２１との間に生じる摩擦やフィルムバイアスから受ける影響により、加圧ローラ２１の表面への負極性の帯電量が徐々に増加していく。図４からは、記録材１６の定着ニップ部２２の通過枚数がおよそ２００枚を超えると、加圧ローラ２１の表面電位が約−６００Ｖ程度で安定することがわかる。加圧ローラ２１の表面の負極性電位が大きくなると、負帯電した未定着のトナー１７が、記録材１６から電気的に定着フィルム１５へ引き剥がされ易くなり、オフセットが発生し易い状態になる。
【００３８】
図５は、図４のときと同じ低湿環境で同様の記録材１６を用い、定着フィルム１５に正極性のフィルムバイアスを印加したときの除電効果として、フィルムバイアスの電位と加圧ローラ２１の表面電位との差と、加圧ローラ２１の表面電位の除電圧と、の関係を示すものである。
【００３９】
図５より、フィルムバイアスの電位と加圧ローラ２１の表面電位との差が約４５０Ｖ以下のときには、加圧ローラ２１の表面の電位を除去することはできないことが分かる。しかしながら、フィルムバイアスの正極性電位を大きくし、加圧ローラ２１の表面電位との差を約１５００Ｖに広げると、加圧ローラ２１の表面電位を約８００Ｖ程度、除電することができることが分かる。このことから、フィルムバイアスの正極性を大きくすると、加圧ローラ２１の表面の電荷を除去する効果が大きくなることが分かる。
【００４０】
図６は、図４及び図５の場合と同じ環境条件と記録材１６を用い、加圧ローラ表層の絶縁層に穴が開いた加圧ローラ２１を用い、定着フィルム１５に正極性のバイアスを印加したときに、フィルムバイアスの電位と加圧ローラ２１の表面電位との差と、定着フィルム１５と加圧ローラ２１との間に流れる電流量との関係を示したものである。
【００４１】
フィルムバイアスと加圧ローラ２１の表面電位との差が約５００Ｖであれば、定着フィルム１５と加圧ローラ２１との間の電流量は約１μＡである。また、フィルムバイアスの電位と加圧ローラ２１の表面電位との差が約１０００Ｖであっても両者の間に流れる電流量は約２μＡである。しかしながら、フィルムバイアスの電位と加圧ローラ２１の表面電位との差が約１０５０Ｖになると、それが約３μＡとなり、両者間の電位差が約１２００Ｖになると両者間の電流量は約１０μＡとなる。
【００４２】
以上の結果から、フィルムバイアスの電位と加圧ローラ２１の表面電位の差が約１０００Ｖを超えると、定着フィルム１５と加圧ローラ２１の表面との間で放電が発生することが分かる。このことから、加圧ローラ表層の絶縁層に穴が開いた場合においても定着フィルム１５と加圧ローラ２１の表面との間での放電を防止するためには、フィルムバイアスの電と加圧ローラ２１の表面電位との差を約１０００Ｖ以下にする必要があることが分かる。
【００４３】
（フィルムバイアス電位と加圧ローラ表面電荷の除電能力との関係）
図７は、大気環境が低湿のもとで、表面電位が−６００Ｖまで帯電した加圧ローラ２１を正電極性のフィルムバイアスで除電するときのフィルムバイアスの電位と除電能力との関係を示す図である。
【００４４】
図７より、加圧ローラ表層に帯電した約−６００Ｖを除電するためには、フィルムバイアスに約＋８００Ｖ程度の印加が必要であることが分かる。
【００４５】
しかしながら、フィルムバイアスとして約＋８００Ｖのバイアスを印加すると、フィルムバイアスの電位と加圧ローラ２１の表面電位−６００Ｖとの差が約１４００Ｖとなる。図６に示したとおり、フィルムバイアスの電位と加圧ローラ２１の表面電位との差が約１０００Ｖを超えると、加圧ローラ表層の絶縁層に穴が開いた場合に定着フィルム１５と加圧ローラ２１の表面との間で放電が発生してしまい、定着フィルム１５の表層に欠損等のダメージを与えてしまうことになる。
【００４６】
逆に、定着フィルム１５と加圧ローラ２１の表面との間で放電が発生しない電位差、例えばフィルムバイアスとして約＋４００Ｖのバイアスを印加した場合、フィルムバイアスの電位と−６００Ｖに帯電した加圧ローラ２１の表面電位との差が約１０００Ｖとなる。この場合は、定着フィルム１５と加圧ローラ２１の表面との間での放電はギリギリのところで発生しない。しかし、約＋４００Ｖ程度の印加バイアスでは加圧ローラ２１の表層電荷を約−６００Ｖから約−４００Ｖまでしか除電できない。そのため、加圧ローラ２１の表面には約−４００Ｖの電荷が残るので、未定着のトナーが記録材１６から電気的に定着フィルム１５側へ引き剥がされ易くなり、静電オフセットが発生しやすい状態となる。
【００４７】
（制御フロー）
図８は、第１実施形態に係る加圧ローラ２１を除電するための制御フロー図である。本実施形態にあっては、画像形成が終了するときにフィルムバイアスを印加する第１の印加と、次の画像形成開始のときにフィルムバイアスを印加する第２の印加に分けて除電する除電モードを有する。以下、この除電モードにより加圧ローラ２１を除電する動作について、図８を参照して説明する。
【００４８】
画像形成動作が開始され、トナー像転写後の定着処理のジョブの発生により（Ｓ１）、まず、定着処理の準備として定着フィルム１５と加圧ローラ２１の回転駆動を開始する（Ｓ２）。次いで、加圧ローラ２１の表層の残電荷を除電するため、定着フィルム１５にフィルムバイアスとして＋６００Ｖを印加する（Ｓ３）。この除電動作は、記録材１６の搬送開始後（Ｓ４）、記録材１６が定着ニップ部２２の直前に来るまで行う（Ｓ５のＮｏ）。すなわち、画像形成動作が開始されてから定着動作が開始されるまでの間に、加圧ローラ２１を除電するための印加を行う。
【００４９】
記録材１６が定着ニップ部２２の直前に来たことを検知すると（Ｓ５のＹｅｓ）、定着動作の開始となり、定着フィルム１５にフィルムバイアスとして−６００Ｖを印加し、負極性のトナーが定着フィルム１５に電気的に付着しないようにする（Ｓ６）。
【００５０】
記録材１６が定着ニップ部２２を通過したこと（通紙終了）を検知すると−６００Ｖのフィルムバイアスの印加を止め（Ｓ７）、定着動作の終了となる。
【００５１】
次いで加圧ローラ２１の表層の残電荷の一部を除電するため、定着フィルム１５に加圧ローラ２１の表面の帯電極性とは逆極性の電圧を印加する。このとき、前記画像形成開始時に除電用に印加する電圧値の絶対値よりも小さい値の電圧値、本実施形態にあっては＋４００Ｖを印加し（Ｓ８）、一連の定着処理のジョブの終了となる（Ｓ９）。この画像形成終了時の除電に際しては、通紙により加圧ローラ２１が摩擦帯電する最大値−６００Ｖ（図４参照）に帯電していても、定着フィルム１５と加圧ローラ２１間で放電を生じないように＋４００Ｖを印加する。
【００５２】
図９は、定着動作終了後に除電動作を実施する比較例（図９Ａ）と、定着動作前後で除電動作を実施する本実施形態（図９Ｂ）と、のそれぞれの加圧ローラ２１の表層電荷量の推移を示すものである。また、図１０は、それぞれの場合の除電結果と定着待機時間とを比べた図である。
【００５３】
図９Ａに示す比較例は、定着動作終了後のみ加圧ローラ２１の表層の除電を実施する。このように、除電が実施された加圧ローラ２１は次の定着処理のジョブを実行開始時には、その表層の電荷は０Ｖとなっている。
【００５４】
定着処理のジョブの実行開始の際には、定着処理の準備として定着フィルム１５と加圧ローラ２１とをそれぞれ回転駆動させるが、その際に定着フィルム１５と加圧ローラ２１との間には摩擦帯電により、０Ｖまで除電した加圧ローラ２１の表層は、記録材１６が定着ニップ部２２を通過する前に約−３００Ｖに帯電し、負極性側に帯電した状態に戻る。そのために０Ｖまで除電した効果を効率よく生かすことができない。そして、記録材１６が定着ニップ部２２を通紙することで、更に摩擦帯電が増長され、例えば定着処理される記録材１６が約３０枚程度の場合を想定すると、約−４３０Ｖにまで帯電してしまう（図４の通紙枚数と加圧ローラの表面電位との関係参照）。そのため、静電オフセットが増大することになる。
【００５５】
さらに、この加圧ローラ２１の表層に帯電した約−４３０Ｖの電荷を次の定着動作終了後に０Ｖに除電するが、前述したように定着フィルム１５に印加するフィルムバイアスと加圧ローラ２１との表層の電荷との差が１０００Ｖを超えるようなフィルムバイアスを一度に印加することを避ける必要がある。そのため、フィルムバイアスの印加を、１０００Ｖ以内の大きさで複数回に分けて行う。まず、定着フィルム１５に最初に＋４００Ｖ印加して除電した後、更に＋６００Ｖを印加することで、加圧ローラ２１の表層の除電を完了する。しかしながら、その間、次の定着処理のジョブを実行することができないため、約７秒の定着待機時間が生じることになる。
【００５６】
図９Ｂに示す第１実施形態は、定着動作前後で除電動作を実施するものである。本実施形態では、定着動作終了後の加圧ローラ２１の表層の除電は完全には行わない。そのため、ここでは次の定着処理のジョブ開始の際の加圧ローラ２１の帯電量は約−１００Ｖ程度の状態となっている。
【００５７】
定着処理のジョブ開始の際には、特に記録材１６のトナーを定着させるための準備として定着フィルム１５と加圧ローラ２１とを回転駆動させる。このとき、加圧ローラ２１の表層に残った電荷を取り除くため、定着フィルム１５に約＋６００Ｖのフィルムバイアスを印加する。このとき、フィルムバイアスの＋６００Ｖと加圧ローラ２１の表層帯電量−１００Ｖとの差は１０００Ｖ以内とすることができるので、加圧ローラ表層の絶縁層に穴が開いた場合においても定着フィルム１５と加圧ローラ２１との間での放電は発生しない。これにより、定着動作開始前に加圧ローラ２１の表層に残っていた電荷を取り除くだけでなく、定着フィルム１５と加圧ローラ２１とを駆動して生じる摩擦帯電による電荷もあわせて除電することができ、記録材１６が定着ニップ部２２を通過する前の加圧ローラ２１の表層電荷を約０Ｖに維持することが可能となる。
【００５８】
この状態から記録材１６が定着ニップ部２２を通過することで加圧ローラ２１の表層が摩擦帯電しても、例えば定着処理される記録材１６が約３０枚程度の場合を想定すると、その電荷量は約−１５０Ｖ程度に抑えることができるので、静電オフセットの発生を防止することが可能となる。
【００５９】
さらに、加圧ローラ２１の表層に帯電した約−１５０Ｖの一部の除電に止め、定着フィルム１５側にフィルムバイアスとして＋４００Ｖを印加する。このように、加圧ローラ２１の表層の電荷を０Ｖまで除電するのではなく、例えば−１００Ｖまで除電したところで除電のためのフィルムバイアスの印加を止める。これにより、次の定着動作を受け付けることが可能となり、また次の定着動作開始前の定着フィルム１５と加圧ローラ２１との定着準備としての回転駆動中に、両者間の摩擦帯電と加圧ローラ２１の残表面電位を除電させることで待機時間を約４秒とすることができる。これにより、比較例の場合と比べ約３秒の待機時間を短縮することができる。
【００６０】
このように第１実施形態では、加圧ローラ２１の表層の電荷を除電する際に、定着フィルム１５と加圧ローラ２１との間に放電が発生する電圧のフィルムバイアスの一度の印加を避け、その放電が発生しない印加電圧で複数回に分けてフィルムバイアスを印加する。
【００６１】
本実施形態では、＋４００Ｖと＋６００Ｖとの２回に分けて印加することで、放電が発生する電圧である１０００Ｖを超えるフィルムバイアスの一度の印加を避けている。
【００６２】
このように、定着動作の終了後から次の定着動作開始までの間に行う加圧ローラ２１の表層電荷の除電を、０Ｖまで行わないことで除電のみに要する時間を短縮する。そして、残った加圧ローラ２１の表層電荷は、次回の定着動作開始前に定着フィルム１５と加圧ローラ２１との記録材１６の定着ニップ部２２通過前の回転駆動中に発生する摩擦帯電とともに除電する。これにより、装置の待機時間の短縮と定着動作開始時の加圧ローラ２１の表層電荷を０Ｖまで除電することができる。
【００６３】
上記のように、加圧ローラ２１を除電するためのバイアス印加を定着動作終了後と次の画像形成の際の定着動作開始前に分けて行い、定着動作終了後に印加する除電用の第１の印加バイアス値を次の画像形成の際の定着動作開始前に印加する除電用の第２の印加バイアス値よりも小さくする。これにより、画像形成が行われた直後は加圧ローラ２１の帯電量が大きい場合でも、除電用のバイアス値を小さくすることで加圧ローラ表層の絶縁層に穴が開いた場合においても定着フィルム１５と加圧ローラ２１間の放電が確実に防止される。そして、次の画像形成の開始時に除電用の印加バイアス値を前記第１の印加時よりも大きくすることで加圧ローラに帯電している電荷を確実に除去するとともに、定着ニップに搬送される間の帯電を抑制するものである。
【００６４】
また、本実施形態では、加圧ローラ２１を除電するためのバイアス印加を定着動作終了後と次の画像形成の際の定着動作開始前に分けて行い、定着動作終了後に印加する除電用の第１の印加バイアス値を次の画像形成の際の定着動作開始前に印加する除電用の第２の印加バイアス値よりも小さくしているが、定着動作終了後に省エネのために直ぐに電源を遮断することがあり、その場合は第１の印加バイアスの印加動作を実施できない。このため、第１の印加バイアスの印加動作の実施の有無を記憶しておき、終了時に実施していないときは、次の画像形成の際の定着動作開始前に第１と第２の印加バイアスの印加動作を合わせて実施しても良い。
【００６５】
〔第２実施形態〕
次に、本発明に係る第２実施形態について説明する。なお、第１実施形態と同一構成要素については説明を省略する。
【００６６】
記録材１６として用いているシートは、使用される環境の絶対湿度が低いほど、その紙水分量は低くなり、紙水分量が低いほど、紙抵抗値が高くなる。そして、紙の抵抗値が高いほど摩擦帯電し易いため、加圧ローラ２１の表面の飽和電位は負極性に帯電し易くなる。  そのため、環境の絶対湿度によって加圧ローラ２１の表面電位に差が生じる。さらに、図４で示したように、通紙枚数が増えると加圧ローラ２１の表層の帯電量が増える。
【００６７】
そのため、環境と定着ニップ部２２を通紙する記録材１６の枚数に応じてフィルムバイアスを操作しないと、加圧ローラ表層の絶縁層に穴が開いた場合にフィルムバイアスと加圧ローラ２１の表面の電位差が約１０００Ｖを超え、フィルムバイアスと加圧ローラ２１の表面の間で放電が生じてしまい、定着フィルム１５の表層にダメージを与えてしまうことになる。
【００６８】
そこで、環境は例えば、本体内の機内昇温の影響を受けない場所で本体の設置環境が分かるように設置環境温度と相対湿度とを検知できるセンサを設け、環境温度と相対湿度から絶対湿度を算出する。また、通紙枚数は搬送センサを用いて記録材１６の通紙枚数を検知する。そして、絶対湿度の算出結果が低いほど、また、記録材１６の定着ニップ部２２の通紙枚数が多いほど、フィルムバイアスの出力を下げるように制御する。
【００６９】
図１１は、第２実施形態の加圧ローラ２１の表層の表面電位とフィルムバイアスの組み合わせと待機時間の関係を示したものである。
【００７０】
また、図１２は、図１１のそれぞれの場合における、加圧ローラ２１の表層電荷量の推移を示すものである。
【００７１】
ここでは、大気環境の湿度が低く、連続２００枚の記録材１６を定着ニップ部２２に通紙した場合の加圧ローラ２１の表層電荷量の推移を示している。低湿環境ではシートの抵抗値は高くなる。例えば、図４で示したとおり低湿環境のもとでは、定着ニップ部２２を通過した記録材１６の枚数（通紙枚数）が増えると、加圧ローラ２１の表面電位は−６００Ｖとなる。同じく、図６で示したとおり低湿環境のもとでは、定着フィルム１５と加圧ローラ２１との間で１０００Ｖを超える電位差が生じると放電が発生する。
【００７２】
大気環境の湿度が低いとより放電を生じ易くなるため、少なくとも、定着動作終了後のフィルムバイアスは＋４００Ｖに抑える必要がある。フィルムバイアス＋４００Ｖの除電能力は図７より約２００Ｖであるため、加圧ローラ２１の表面電位は−６００Ｖから２００Ｖの除電により（図７参照）、−４００Ｖとなる。
【００７３】
直後に次の定着処理動作の指示を受信した場合、加圧ローラ２１の残表面電位は−４００Ｖなので、定着フィルム１５と加圧ローラ２１との間の放電を避けるためには、少なくとも１０００Ｖ以内の電位差とする必要があるため、フィルムバイアスは＋６００Ｖまでの印加に抑える。そのため、除電するために必要な時間も４．８秒が必要となり、次の給送が可能となるまでに時間を要する。
【００７４】
逆に、高湿環境のもとで、記録材１６の通紙枚数が１００枚程度である場合には、加圧ローラ２１の表面電位は−３００Ｖとなる。このときには、定着動作終了後のフィルムバイアスとしては最大表面電位を考慮して＋４００Ｖを印加すると、加圧ローラ２１の表面電位は１５０Ｖの除電ができ、残った電位は−１５０Ｖとなる。
【００７５】
直後に次の定着処理動作の指示を受信した場合、加圧ローラ２１の残表面電位は−１５０Ｖなので、加圧ローラ表層の絶縁層に穴が開いた場合においても定着フィルム１５と加圧ローラ２１との間の放電を避けるためには、少なくとも１０００Ｖ以内の電位差とする必要があるため、フィルムバイアスは＋８５０Ｖまでの印加が可能となり、除電するために必要な時間も０．４秒で済み、次の給送が可能となるまでに要する時間を短縮することが可能となる。
【００７６】
上述した説明では、記録材１６の定着ニップ部２２を通過する際の通紙条件に応じて定着動作終了後のフィルムバイアス（＋電荷）は可変とはしていないが、通紙条件に応じて定着動作終了後のフィルムバイアスの大きさを可変すると、さらに待機時間の短縮が可能となる。
【００７７】
（制御フロー）
図１３は、通紙枚数と大気環境に応じてフィルムバイアス印加を制御する制御フローを示す。
【００７８】
定着処理のジョブの発生により（Ｓ１１）、まず、加圧ローラ２１の残帯電量を予測するため、メモリに保存した前の定着動作実行の際の絶対湿度と通紙枚数の定着条件を参照する（Ｓ１２）。
【００７９】
メモリに保存した定着条件の結果、絶対湿度が低く（Ｓ１３のＮｏ）、通紙枚数が１００枚を超えている場合（Ｓ１４のＮｏ）、加圧ローラ２１の残帯電量が多いと判断し、駆動開始時のフィルムバイアス＋６００Ｖを４．８秒印加する（Ｓ１５）。その後、通紙を開始する（Ｓ２０）。このとき、＋６００Ｖのフィルムバイアスの印加による除電動作を記録材１６が定着ニップ部２２の直前に来るまで行う。搬送センサにより記録材１６が定着ニップ部２２の直前に来たことを検知した場合は、定着フィルム１５に−６００Ｖのフィルムバイアスを印加し（Ｓ２１）、負極性のトナーを電気的に定着フィルム１５に付着しないようにする。
【００８０】
通紙枚数が１００枚以下の場合（Ｓ１６のＹｅｓ）、１００枚を超える場合よりも加圧ローラ２１の残帯電量は少ないと判断し、駆動開始時のフィルムバイアス＋６５０Ｖを２．４秒印加する（Ｓ１６）。その後、通紙を開始する（Ｓ２０）。このとき、＋６５０Ｖのフィルムバイアスの印加による除電動作を記録材１６が定着ニップ部２２の直前に来るまで行う。搬送センサにより記録材１６が定着ニップ部２２の直前に来たことを検知した場合は、定着フィルム１５に−６００Ｖのフィルムバイアスを印加し（Ｓ２１）、負極性のトナーを電気的に定着フィルム１５に付着しないようにする。
【００８１】
また、メモリに保存した定着条件を参照した結果、絶対湿度が高く（Ｓ１３のＹｅｓ）、通紙枚数が１００枚を超えている場合（Ｓ１７のＮｏ）、加圧ローラ２１の残帯電量が多いと判断し、駆動開始時のフィルムバイアス＋７００Ｖを４．８秒印加する（Ｓ１８）。その後、通紙を開始する（Ｓ２０）。このとき、＋７００Ｖのフィルムバイアスの印加による除電動作を記録材１６が定着ニップ部２２の直前に来るまで行う。搬送センサにより記録材１６が定着ニップ部２２の直前に来たことを検知した場合は、定着フィルム１５に−６００Ｖのフィルムバイアスを印加し（Ｓ２１）、負極性のトナーを電気的に定着フィルム１５に付着しないようにする。
【００８２】
さらに、通紙枚数が１００枚以下の場合（Ｓ１７のＹｅｓ）、１００枚を超える場合よりも加圧ローラ２１の残帯電量は少ないと判断し、駆動開始時のフィルムバイアス＋８５０Ｖを０．４秒印加する（Ｓ１９）。その後、通紙を開始する（Ｓ２０）。このとき、＋８５０Ｖのフィルムバイアスの印加による除電動作を記録材１６が定着ニップ部２２の直前に来るまで行う。搬送センサにより記録材１６が定着ニップ部２２の直前に来たことを検知した場合は、定着フィルム１５に−６００Ｖのフィルムバイアスを印加し（Ｓ２１）、負極性のトナーを電気的に定着フィルム１５に付着しないようにする。
【００８３】
記録材１６の定着ニップ部２２の通紙が終了すると（Ｓ２２）、これまでの一連の定着処理により帯電した加圧ローラ２１の表面電位を除電するために、フィルムバイアスとして＋４００Ｖを印加する（Ｓ２３）。
【００８４】
その後、絶対湿度と通紙枚数の定着条件をメモリに保存し（Ｓ２４）、定着処理のジョブを終了させる（Ｓ２５）。
【００８５】
このように、大気環境（湿度）と通紙枚数との組み合わせ条件に応じて定着動作開始の際のフィルムバイアスの絶対値とその印加時間を変更して調整することで、早期に次の定着動作を開始することが可能となり、定着待機時間の短縮が可能となる。
【００８６】
以上説明した第２実施形態によると、定着フィルム１５の表面に印加する高電圧印加手段を具備し、前の定着動作終了から次の定着動作開始までと、次の定着動作開始前と、に分けて正極性の電圧を印加し、電圧の絶対値は前の定着動作終了から次の定着動作開始までの印加電圧よりも次の定着動作開始前の印加電圧の方が高く、かつ定着フィルム１５と加圧ローラ２１との間で放電しない範囲内の値のバイアス電圧を印加する。
【００８７】
加えて、第１実施形態で説明したように、定着動作の終了後から次の定着動作開始までの間に行う加圧ローラ２１の表層電荷の除電を、０Ｖまで行わないことで除電のみに要する時間を短縮する。そして、残った加圧ローラ２１の表層電荷は、次回の定着動作開始前に定着フィルム１５と加圧ローラ２１との記録材１６の定着ニップ部２２通過前の回転駆動中に発生する摩擦帯電とともに除電することで、装置の待機時間の短縮と定着動作開始時の加圧ローラ２１の表層電荷０Ｖまでの除電を行う。
【００８８】
これにより、加圧ローラ表層の絶縁層に穴が開いた場合においても加圧ローラ２１の表層の除電と、定着フィルム１５と加圧ローラ２１との間の放電による定着フィルム１５へのダメージ防止と、の両立を可能にし、定着動作開始の際の定着フィルム１５と加圧ローラ２１との間の摩擦帯電を防止することで加圧ローラ２１の表面電位を低く抑えことができ、静電オフセットと画像汚れの発生とを抑制することができる。また、定着動作開始前に除電動作と定着準備動作（記録材１６が定着ニップ部２２を通過する前の定着フィルム１５と加圧ローラ２１との回転駆動動作）を同時に実施するため、次の定着動作開始までの待機時間の短縮できる、画像形成装置の定着装置を提供することができる。
【符号の説明】
【００８９】
１・・・高圧電源
２・・・帯電ローラ
３・・・像担持体
４・・・露光手段
５・・・現像容器
６・・・現像スリーブ
７・・・転写前ガイド
８・・・転写ローラ
９・・・クリーニングブレード
１０・・・回収トナー収容スペース
１１・・・定着ニップ入口ガイド
１２・・・定着ユニット
１３・・・フィルムガイド
１４・・・Ｔステー
１５・・・定着フィルム
１６・・・記録材
１７・・・トナー
１８・・・温度検知素子
１９・・・加熱源
２０・・・フィルムユニット
２１・・・加熱ローラ
２２・・・定着ニップ部
２３・・・ブラシ
２４・・・負極性出力高電圧電源
２５・・・正極性出力高電圧電源
２６・・・保護抵抗
２７・・・保護抵抗
【図１】
2016206214.tif 000003
【図２】
2016206214.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
2016206214.tif 000011
【図１０】
2016206214.tif 000012
【図１１】
2016206214.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
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