JP2007025053A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】環境によらず常に適切な転写が行え且つ静電オフセットの発生しない画像形成装置を提供すること。
【解決手段】像担持体上の現像剤像をバイアスが印加された転写部材により転写材上に転写した後、加熱定着部材と加圧部材との間に前記転写材を挟持搬送して現像剤を転写材に定着させる画像形成装置であって、現像剤を転写材上に転写する位置と転写材を定着する位置との間の長さが、画像形成装置が通紙可能である転写材の長さよりも短い画像形成装置であって、前記加熱部材と前記加圧部材のうち少なくとも一方が略導電化されている画像形成装置において、前記加熱部材と前記加圧部材のうち略導電であるものは所定の条件によって画像形成装置の筐体接地筐体接地に対して非接地又は接地が切り替え可能であることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、記録媒体上に画像を形成する画像形成装置に関するものである。

図８に従来の画像形成装置の一例を示す。同図において、画像形成装置は、アルミシリンダの外周面に有機感光体（ＯＰＣ）等から成る光導電体を塗布して構成された感光ドラム１を配し、この感光ドラム１は不図示の駆動手段によって図示矢印方向に駆動されローラー帯電器２により所定の負極性の電位に均一に帯電される。

装置本体内の上方には、レーザーダイオード３１、高速モーター３２によって回転駆動される多面鏡３３、レンズ３４及び折り返しミラー３５から構成されるスキャナユニット３が配置されている。

レーザードライバ３７に画像信号が入力されると、レーザードライバ３７はレーザーダイオード３１を発光させる。そして、この光は光路３６を通り、画像信号に対応した光情報が感光ドラム１に照射され、感光ドラム１上に潜像が形成される。更に、感光ドラム１が矢印方向に進むと、この潜像は現像装置４の現像ローラ４０によって反転現像され、負極性のトナーが付着されトナー可視像となる。現像されたトナー可視像は、所定のバイアスが印加された転写ローラ６と感光ドラム１とによって作られる転写ニップＮｔにおいて転写材Ｐ上に転写される。トナー可視像が転写された転写材Ｐは、定着装置１４に搬送され、トナー可視像は、定着装置１４によって形成される定着ニップＮｆにおいて溶融固着され永久像とされる。

一方、感光ドラム１上に残留したトナーは、ファーブラシ、ブレード手段等のクリーニング装置８によって清掃される。

上述の定着装置としては熱ローラ方式の定着装置が広く用いられている。熱ローラ方式は、所定温度に維持された加熱ローラ１４１と、弾性体層を介して前記加熱ローラに圧接する加圧ローラ１４２とによって未定着トナー像を形成した転写材Ｐを挟持搬送しつつ加熱する方式である。この構成の定着装置においては、定着ローラと加圧ローラとの摩擦帯電、転写材と定着ローラとの摩擦帯電によって、若しくは転写材の転写電荷によって、転写材上のトナーが定着ローラに引き寄せられる電界が生じ、トナーの一部が定着ローラ上に転移することがある。転移したトナーは定着ローラが１周した後転写材上に戻り、画像上ゴーストとなってしまう、いわゆる「静電オフセット」と呼ばれる現象を引き起こす。

そこで、定着ローラ若しくは加圧ローラを略導電化し、それらを画像形成装置の筐体接地に対して接地することで帯電を防ぐ方法が考えられる。例えば、特許文献１では、加圧ローラのシリコーンゴムにカーボンブラックを入れて導電性を良くし、そのローラの芯金を接地し、帯電を防止することが提案されている。
特開昭６３−００８６７７号公報（第３項、図３）

しかしながら、上記従来例では加圧ローラを略導電化したために、以下のような問題が発生した。

即ち、高湿環境下で放置された転写材を使うと転写材が吸湿して低抵抗化しているため、転写ニップＮｔと定着ニップＮｆとの間が転写材の長さよりも短い場合は転写ローラ６から印加される転写バイアスが転写材Ｐを伝わって定着ニップＮｆで加圧ローラ１４２に逃げてしまい転写不良が発生する。画像形成装置の小型化が求められている現在では、転写ニップＮｔと定着ニップＮｆとの距離は可能な限り短くせざるを得ず、加圧ローラを略導電化した場合、転写不良の問題は避けられない。

以上のことに鑑み、本発明は、環境によらず常に適切な転写が行え且つ静電オフセットの発生しない画像形成装置を提供することを目的とする。

上述の目的を達成するための請求項１に係る本発明は、像担持体上の現像剤像をバイアスが印加された転写部材により転写材上に転写した後、加熱定着部材と加圧部材との間に前記転写材を挟持搬送して現像剤を転写材に定着させる画像形成装置であって、現像剤を転写材上に転写する位置と転写材を定着する位置との間の長さが、画像形成装置が通紙可能である転写材の長さよりも短い画像形成装置であって、前記加熱部材と前記加圧部材のうち少なくとも一方が略導電化されている画像形成装置において、前記加熱部材と前記加圧部材のうち略導電であるものは所定の条件によって画像形成装置の筐体接地筐体接地に対して非接地又は接地が切り替え可能であることを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記所定の条件は、画像形成装置が置かれた環境であり、絶対水分量が所定の値以上の高湿環境ならば前記加熱部材と前記加圧部材のうち略導電であるものを画像形成装置の筐体接地に対して非接地とし、絶対水分量が所定の値未満の環境ならば接地することを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記所定の条件は、転写材の抵抗値であり、転写材の抵抗値が所定の値未満ならば前記加熱部材と前記加圧部材のうち略導電であるものを画像形成装置の筐体接地に対して非接地とし、所定の値以上の抵抗値ならば接地することを特徴とする。

請求項４記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記所定の条件は、画像形成装置が置かれた環境及び転写材の抵抗値であり、絶対水分量が所定の値以上の高湿環境でかつ転写材の抵抗値が所定の値未満ならば前記加熱部材と前記加圧部材のうち略導電であるものを画像形成装置の筐体接地に対して非接地とし、それ以外の条件ならば接地することを特徴とする。

請求項５記載の発明は、請求項１〜４の何れかに記載の発明において、前記略導電とは、ＤＣ：２５０Ｖ印加時の実抵抗値が１０⁴ Ω以下のものを指すことを特徴とする。

請求項６記載の発明は、請求項１〜４の何れかに記載の画像形成装置において、前記非接地とは、完全に切断された回路又は抵抗値１０００ＭΩ以上の抵抗を介した回路であることを特徴とする。

請求項７記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記非接地と接地との切り替えは、有接点型のリレー又は電気部品からなるスイッチング回路によって行われることを特徴とする。

請求項８記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記加熱部材及び加圧部材は弾性ローラから構成され、これらの弾性ローラのうち少なくとも一方に発熱体を有する熱ローラ方式の定着手段であることを特徴とする。

請求項９記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記加熱部材は耐熱性及び離型性を有し、内部又は外部に発熱手段を備えた無端状フィルムシートであり、加圧部材は弾性ローラから成る定着手段であることを特徴とする。

請求項１０記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記画像形成装置は複数色のトナーにより複数色のトナー像を形成するカラー画像形成装置であることを特徴とする。

請求項１１記載の発明は、像担持体上の現像剤像をバイアスが印加されて転写部材により転写材上に転写した後、加熱定着部材と加圧部材との間に前記転写材を挟持搬送して現像剤を転写材に定着させる画像形成装置であって、現像剤を転写材上に転写する位置と転写材を定着する位置との間の長さが、画像形成装置が通紙可能である転写材の長さよりも短い画像形成装置であって、前記加熱部材は絶縁化、前記加圧部材は略導電化されている画像形成装置において、前記加圧部材には非線形素子を介してバイアス印加手段が接続され、所定の条件によってバイアス印加／非印加が切り替え可能であることを特徴とする。

請求項１２記載の発明は、請求項１１記載の発明において、前記所定の条件は、画像形成装置が置かれた環境であり、絶対水分量が所定の値以上の高湿環境ならば前記バイアスを非印加とし、絶対水分量が所定の値未満の環境ならば前記バイアスを印加することを特徴とする。

請求項１３記載の発明は、請求項１１記載の発明において、前記所定の条件は、転写材の抵抗値であり、転写材の抵抗値が所定の値未満ならば前記バイアスを非印加とし、転写材の抵抗値が所定の値以上ならば前記バイアスを印加することを特徴とする。

請求項１４記載の発明は、請求項１１記載の発明において、前記所定の条件は、画像形成装置が置かれた環境及び転写材の抵抗値であり、絶対水分量が所定の値以上の高湿環境で且つ転写材の抵抗値が所定の値未満ならば前記バイアスを非印加とし、それ以外の条件ならば前記バイアスを印加することを特徴とする。

請求項１５記載の発明は、請求項１１記載の発明において、前記非線形素子はツェナーダイオードであり、そのツェナー電圧は前記画像形成装置が印加可能である転写バイアスよりも大であることを特徴とする。

請求項１６記載の発明は、請求項１１記載の発明において、前記加熱部材及び加圧部材は弾性ローラから構成され、これらの弾性ローラのうち少なくとも一方に発熱体を有する熱ローラ方式の定着手段であることを特徴とする。

請求項１７記載の発明は、請求項１１記載の発明において、前記加熱部材は耐熱性及び離型性を有し、内部又は外部に発熱手段を備えた無端状フィルムシートであり、加圧部材は弾性ローラから成る定着手段であることを特徴とする。

請求項１８記載の発明は、請求項１１記載の発明において、前記画像形成装置は複数色のトナーにより複数色のトナー像を形成するカラー画像形成装置であることを特徴とする。

本発明によれば、定着部材又は加圧部材のうち少なくとも一方を略導電化した画像形成装置において、画像形成装置が置かれた環境が高湿環境ならば略導電化してある部材を画像形成装置の筐体接地に対して非接地にし、低湿環境ならば接地することにより環境によらず常に適切な転写が行え且つ静電オフセットの発生も抑えることができる。

以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。

＜実施の形態１＞
以下、本発明の実施の形態１を図１により詳細に説明する。尚、図８と同様な構成作用をするものは同一の番号を付し説明は省略する。

図１において、制御装置２９は、画像形成装置の動作を制御するもので、ＣＰＵ２４、ＲＡＭ（読み書き可能なメモリ）２５、ＲＯＭ（読み出し専用のメモリ）２６から構成される。ＲＯＭ２６には、画像形成装置を制御するためのプログラムや各種データが書き込まれており、ＲＡＭ２５はＣＰＵ２４の作業領域として使われる。２３は画像形成装置本体の置かれた環境を検知する温湿度センサで、ＣＰＵ２４に接続される。

又、本実施の形態に用いる定着装置１４は、上下に圧接した定着ローラ１４１と加圧ローラ１４２とを備えた構成で、定着ローラ１４１は、アルミニウム等の芯金１４１ａ上に弾性層１４１ｂとその上の離型層１４１ｃとを設けた２層構造に構成されている。上層の離型層１４１ｃはフッ素樹脂、シリコーン樹脂、フルオロシリコーンゴム、フッ素ゴム、シリコーンゴム、ＰＦＡ、ＰＴＦＥ、ＦＥＰ等の離型性且つ耐熱性の良い材料から成り、芯金１４１ａ上の弾性層１４１ｂ上にコート若しくはチューブを用いて形成している。

下層の弾性層１４１ｂは、定着ローラ１４１に加圧ローラ１４２との間にニップを確保できるようにするために、シリコーンゴム、フッ素ゴム、フルオロシリコーンゴム等で耐熱性が良く、熱伝導率が良い材質を用いて芯金１４１ａ上に形成している。本実施の形態では、定着ローラ１４１の実抵抗値は１０１４Ω以上（ＤＣ：５００Ｖ印加時）、絶縁耐圧２ＫＶとしている。ここで、ゴムローラの抵抗値の測定方法を図２を使って説明する。

ゴムローラＭ１は、所定の加圧力ｆで金属等から成り導電性の芯金Ｍ２に圧接される。ゴムローラＭ１の芯金Ｍ３には所定の電圧を印加する電源Ｍ４が接続され、芯金Ｍ２は、抵抗Ｍ５を介して接地される。抵抗Ｍ５の両端には電圧計Ｍ６が接続され、この電圧を測ることによりゴムローラから芯金を流れる電流値を算出できる。更に、この電流値と電源Ｍ４が印加する電圧とからゴムローラの抵抗値を求めることができる。このとき、ゴムローラは停止した状態若しくは所定の回転数で回転させて測定すれば良い。

又、芯金１４１ａは中空構造で内部にハロゲンヒータ１４１ｄが内蔵され、定着に必要な熱供給がなされるようになっている。

加圧ローラ１４２も定着ローラ１４１と同様な２層構造に形成され、芯金１４２ａ上に同様な材質のシリコーンゴムの弾性層１４２ｂを設け、その上に同様な材質のフッ素樹脂の離型層１４２ｃを設けてなっている。但し、加圧ローラ１４２は、導電性を確保するために弾性層１４２ｂと離型層１４２ｃにはケッチェンブラック等のカーボンブラックを混ぜることで導電化して、実抵抗値は１０⁴ Ω（ＤＣ：２５０Ｖ印加時）以下の略導電としている。

筆者の検討では加圧ローラの実抵抗値が１０⁵ Ω以上では定着ローラと加圧ローラとの摩擦帯電で定着ローラが帯電したり、転写材と定着ローラとの摩擦帯電で定着ローラが帯電してしまい静電オフセットが発生した。

しかし、加圧ローラの実抵抗値を１０⁴ Ω以下にすると摩擦帯電が発生しにくくなるのに加えて、帯電した定着ローラの電荷も加圧ローラを伝わって速やかに減衰したため、本実施の形態では加圧ローラの実抵抗値は１０⁴ Ω以下とした。このときの測定条件は、加圧力ｆ：９．８Ｎ、印加電圧：２５０Ｖ、抵抗Ｍ５：１００Ω、加圧ローラ：停止である。以下でローラの抵抗値を述べる時の測定条件は印加電圧以外はこれと同じである。

尚、定着に熱容量が更に必要な場合には加圧ローラ１４２側の芯金１４２ａ内にもハロゲンヒータが内蔵され加熱されることもある。

定着装置１４を構成するフレーム１４３は、画像形成装置本体の筐体接地に接地される一方、加圧ローラ１４２の芯金１４２ａの両端部は、不図示の絶縁性のベアリングによって定着装置のフレーム１４３から非接地にされている。更に、加圧ローラ１４２の芯金１４２ａの一端には不図示の摺動接点が接続され、この摺動接点は、高圧リレー２７を介して画像形成装置本体の筐体接地に接続される。高圧リレー２７は、ＣＰＵ２４からの指示によりｏｎ／ｏｆｆ切り替えが可能で、ｏｎで芯金１４２ａは筐体接地に対して接地、ｏｆｆで非接地となる。一方、定着ローラの芯金１４１ａは導電性のベアリングを介して定着装置のフレーム１４３に接地される。

このような構成において、ホストコンピュータ等からの印字データの入力により画像形成動作が開始されるとＣＰＵ２４はまず温湿度センサ２３のデータを取り込む。そして、転写材を放置すると吸湿して抵抗値が低下し、転写電流の逃げる経路になるような環境に画像形成装置が置かれているかを判断する。

筆者の検討では、絶対水分量１５ｇ／ｍ³ （例えば温度２３℃、湿度７５％の環境）以上の環境がそのような転写電流の逃げ始める環境であることが分かった。そこで、ＣＰＵ２４は、温湿度センサ２３から取り込んだデータから絶対水分量を算出し、それが１５ｇ／ｍ³ 未満であった場合は高圧リレーをｏｎにし、加圧ローラ１４２の芯金１４２ａを筐体接地に接地した後、画像形成を行う。これにより、定着ローラ１４１が帯電しても加圧ローラ１４２側が接地されているため定着ローラ１４１の電位は速やかに減衰し、静電オフセットの発生を防ぐことができる。

一方、絶対水分量が１５ｇ／ｍ³ 以上である場合は高圧リレー２７をｏｆｆにし、加圧ローラ１４２の芯金１４２ａを非接地にした後、画像形成を行う。こうすることにより転写材を伝わって転写電流が加圧ローラ１４２から筐体接地に逃げることがなくなるため適切な転写が行われる。高湿環境下では転写材が転写で受ける電荷によるチャージアップが少ないので、定着時に加圧ローラが非接地になっていても定着ローラや加圧ローラは帯電しにくい。

又、たとえ帯電したとしても絶対水分量が多いため気中放電により帯電電位は速やかに減衰して静電オフセットが発生することはない。更に、転写材が定着ニップＮｆにある時のみ高圧リレー２７をｏｆｆにし、それ以外では高圧リレー２７をｏして加圧ローラ１４２を筐体接地に接地するようにすれば確実に帯電した電荷を筐体接地に逃がすことができより好ましい。

＜実施の形態２＞
以下、本発明の実施の形態２を図３により詳細に説明する。尚、図１と同様な構成作用をするものは同一の番号を付し説明は省略する。

図３はインライン方式のカラーの画像形成装置で、画像形成装置本体に対して着脱自在なプロセスカートリッジ７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄを備えている。これら４個のプロセスカートリッジ７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄは、同一構造であるが、異なる色、即ち、イエロー（Ｙ），マゼンタ（Ｍ），シアン（Ｃ），ブラック（Ｂｋ）のトナーによる画像を形成する点で相違している。

プロセスカートリッジ７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄは、ドラムユニット５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄと、現像ユニット４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄとによって構成されている。このうち前者のドラムユニット５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄは、それぞれ像担持体である感光ドラム１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄと、帯電ローラ２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄと、クリーニングブレード８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄと、廃トナー容器とを有している。

又、後者の現像ユニット４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄは、現像ローラ４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，４０ｄと、現像剤塗布ローラ４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，４１ｄと、現像剤塗布ブレード４２ａ，４２ｂ，４２ｃ，４２ｄとを有している。

プロセスカートリッジ７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄのほぼ水平方向にはスキャナユニット３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄが配置され、画像信号に基づく露光を感光ドラム１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄに対して行う。

感光ドラム１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄは、帯電ローラ２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄによって所定の負極性の電位に帯電された後、スキャナユニット３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄによってそれぞれ静電潜像が形成される。この静電潜像は、現像ユニット４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄによって反転現像されて負極性のトナーが付着され、それぞれＹ，Ｍ，Ｃ，Ｂｋのトナー像が形成される。感光ドラム１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ上に形成されたトナー像は、給搬送装置１３によって供給される転写材Ｐに順次転写される。給搬送装置１３は、転写材Ｐを収納する給紙カセット１１内から転写材Ｐを給紙する給紙ローラ９と、給紙された転写材Ｐを搬送する搬送ローラ１０とを有している。そして、給搬送装置１３から搬送された転写材Ｐは吸着電源５１から所定の電圧を印加された吸着ローラ１６に入り静電転写ベルト１２表面に吸着される。この時の吸着電流は電流測定装置５２によって測定されてＣＰＵ２４に取り込まれる。そして、ＣＰＵ２４は、この吸着電流値から転写材Ｐの抵抗値を算出する。

静電転写ベルト１２は、ローラ１７，１８，１９，２０に掛け渡されており、転写材Ｐを表面に担持して矢印Ｒ１２方向に回転する。又、静電転写ベルト１２の内側には、感光ドラム１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄにほぼ対向した位置に転写ローラ６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄが並設される。上述の感光ドラム１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ上に形成されたＹ，Ｍ，Ｃ，Ｂｋの各色のトナー像は、静電転写ベルト１２上の転写材Ｐ上に転写ローラ６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄへの正極性の転写バイアスの印加によって順次転写されて重ね合わされる。この時の転写バイアス値は吸着電流から求めた転写材Ｐの抵抗値を基に決定される。

トナー像転写後の転写材Ｐは、静電転写ベルト１２から分離されて定着装置１４に搬送され、定着ローラ１４１と加圧ローラ１４２とによって加熱及び加圧されて表面にトナー像が定着される。定着された転写材Ｐは、排紙ローラ対１５によって排紙トレー２１に排出される。本実施の形態においても加圧ローラ１４２を略導電化し、芯金は高圧リレー２７を介して筐体接地に対して接地されている。

一方、トナー像転写後に感光ドラム１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ表面に残ったトナーは、クリーニング装置８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄによって除去され、又、転写材Ｐの分離後に転写ベルト１２上に残ったトナーは、転写ベルトクリーニング装置２２によって除去される。

このような構成において、本実施の形態においては、高圧リレー２７のｏｎ／ｏｆｆの判断を画像形成装置が置かれた環境の絶対水分量と吸着電流値から求めた転写材の抵抗値とから判断することを特徴とする。図４のフローチャートを用いて説明すると、絶対水分量が所定の値（例えば１５ｇ／ｍ³ ）以上（Ｓ４１）で、且つ、転写材の抵抗値が所定の値Ｒ未満（Ｓ４２）の場合に高圧リレー２７をｏｆｆし（Ｓ４３）、それ以外の場合はｏｎする（Ｓ４４）。高湿環境下においても転写材が包装紙から開封した直後の開直状態であれば転写電流が転写材を伝わって逃げるようなことはないため、本実施の形態のように画像形成装置の置かれた環境と転写材の抵抗値とから高圧リレーを制御すれば不必要に定着ローラを帯電してしまう可能性を減らすことができて好ましい。

カラー画像形成装置の場合、転写バイアスが加圧ローラに逃げると転写材が定着ニップに到達した時点で転写を行っている全てのステーションの画像が転写不良になってしまい非常に醜い画像になってしまう。そのため、カラー画像形成装置に本発明を適用するのは非常に有効である。

尚、転写材の抵抗値は転写中の転写電流から求めることも可能である。又、本実施の形態では、画像形成装置が置かれた環境の絶対水分量と転写材の抵抗値とから高圧リレーの制御を行っていたが、絶対水分量のみ、又は転写材の抵抗値のみを用いて制御することも可能である。

＜実施の形態３＞
以下、本発明の実施の形態３を図５により詳細に説明する。尚、図１と同様な構成作用をするものは同一の番号を付し説明は省略する。

静電オフセットを防ぐ別の方法としては、加圧ローラにトナーの極性とは逆極性の定着バイアスを印加することでトナーを転写材に引き付ける電位を発生させ、トナーの定着ローラへの転移を防ぐ方法がある。

この方式を採る本実施の形態としては、定着装置の構成は実施の形態１と同様とし、特に定着ローラの実抵抗値としてはリーク防止のため１０⁹ 〜１０¹²Ω（ＤＣ：５００Ｖ印加時）程度、加圧ローラの実抵抗値としては１０³ Ω（ＤＣ：２５０Ｖ印加時）以下にするのが好ましい。更に、加圧ローラの芯金１４２ａの一端は不図示の摺動接点を介して定着バイアス電源５３に接続される。

そして、図６は定着バイアスを供給する定着バイアス電源の構成を示したものである。ここで、ＰＷＭ回路Ｐ１２はＣＰＵ２４からのｏｎ信号を受け取ると、トランジスタＱ１２をスイッチングさせてフライバックトランスＴ１１を駆動する。このフライバックトランスＴ１１は、コンデンサＣ１２及びダイオードＤ１２と共に電圧共振型のスイッチングフライバックを構成している。フライバックトランスＴの出力は、ダイオード１１及びコンデンサＣ１１により整流平滑され、トナーの極性とは逆の正極性の定着バイアスとなる。この定着バイアスは、抵抗Ｒ１１及びＲ１２により分圧され、ここで検出された電圧がＰＷＭ回路Ｐ１２にフィードバックされる。

ここで、トランジスタＱ１２をスイッチングしてフライバックトランスＴ１１をＰＷＭ制御することにより、フライバックトランスＴ１１の出力電圧を制御することが可能となる。抵抗Ｒ１３は、万が一ユーザーがバイアス印加中の加圧ローラ１４２に触れた場合でも安全な電流値に規定するための保護用の抵抗である。

更に、本実施の形態では、高圧ツェナーダイオードＤ１３を加圧ローラ１４２と保護抵抗Ｒ１３との間に接続したことを特徴とする。高圧ツェナーダイオードＤ１３のツェナー電圧は転写バイアスとして印加可能な最大の電圧のうち最も高い電圧よりも更に高い値に設定される。尚、単一の高圧ツェナーダイオードで必要なツェナー電圧が得られない場合は複数の高圧ツェナーダイオードを直列に繋ぐことで代用可能である。

このような構成において、ホストコンピュータ等からの印字データの入力により画像形成動作が開始されると、ＣＰＵ２４は、先ず温湿度センサ２３のデータを取り込む。そして、絶対水分量が例えば１５ｇ／ｍ³ 未満であった場合は画像形成された転写材Ｐが定着ニップに到達するタイミングに合わせて定着バイアス電源５３に定着バイアスを印加させる。これにより加圧ローラ１４２には正極性の電位が発生するのでトナーを転写材Ｐ側に引き付ける力が働き、転写材Ｐ上のトナーが定着ローラに転移するのを防ぐことができる。

一方、絶対水分量が１５ｇ／ｍ³ 以上である場合は転写材Ｐを伝わって定着バイアスと転写バイアスとが干渉する可能性があるので定着バイアス電源はｏｆｆにする必要がある。しかし、従来の定着バイアス電源では定着バイアスをｏｆｆにすると転写バイアスが定着バイアス電源のアースに逃げてしまい画像不良を発生させてしまう。

そこで、本実施の形態のように転写バイアスとして印加可能な最大の電圧よりも更に高いツェナー電圧のツェナーダイオードを接続すれば転写バイアスが定着バイアス電源に逃げることがなく適切な転写が行われる。又、定着ローラが帯電した場合でもツェナー電圧を超えれば加圧ローラを伝わって定着バイアス電源のアースに逃げるので定着ローラが周囲のフレーム等にリークするまで帯電し続けるようなことはない。

本実施の形態は、勿論、実施の形態１のようなモノクロの画像形成装置にも適用できるし、吸着電流から算出した転写材の抵抗値を使ってより細かく定着バイアス印加の制御を行っても良い。

＜実施の形態４＞
以下、本発明の実施の形態４を説明する。

上記各実施の形態では熱ローラ方式の定着装置を用いた画像形成装置について説明したが、近年では熱ローラの代わりにフィルム加熱方式を用いた定着装置が使用されるようになってきている。このようなフィルム加熱方式の定着装置を備えた画像形成装置に対しても本発明は適用できる。

本実施の形態に係るフィルム加熱方式の定着装置２８について図７により詳細に説明する。

定着装置２８は、図１、図３及び図５の定着装置１４とそのまま置き換えが可能である。図７は本実施の形態に係る電磁誘導加熱方式の定着装置２８の概略構成を示す縦断面図である。

磁場発生手段は磁性コア２８７ａ，２８７ｂ，２８７ｃ及び励磁コイル２８６から成る。

磁性コア２８７ａ，２８７ｂ，２８７ｃは、高透磁率の部材であり、フェライトやパーマロイ等といったトランスのコアに用いられる材料が良く、より好ましくは１００ｋＨｚ以上でも損失の少ないフェライトを用いるのが良い。

励磁コイル２８６には不図示の励磁回路が接続されている。この励磁回路は、２０ｋＨｚから５００ｋＨｚの高周波をスイッチング電源で発生できるようになっている。

励磁コイル２８６は、励磁回路から供給される交番電流（高周波電流）によって交番磁束を発生する。

２８４ａ，２８４ｂは横断面略半円弧状樋型のフィルムガイド部材であり、開口側を互いに向かい合わせて略円柱体を構成し、外側に円筒状の電磁誘導性発熱フィルムである定着フィルム２８０をルーズに外嵌させてある。この定着フィルム２８０は、電磁誘導発熱性の定着フィルム２８０の基層となる金属フィルム等でできた発熱層と、その外面に積層した弾性層と、弾性層と離型層との間の接着のための中間層と、その外面に積層した離型層の複合構造のものである。離型層は絶縁性を持たせている。この定着フィルム２８０の発熱層に交番磁束が作用することで発熱層に渦電流が発生して発熱層が発熱する。

前記フィルムガイド部材２８４ａは、磁場発生手段としての磁性コア２８７ａ，２８７ｂ，２８７ｃと励磁コイル２８６を内側に保持している。

又、フィルムガイド部材２８４ａには、摺動部材２８８がニップ部Ｎｆの加圧ローラ２８３との対向面側で、定着フィルム２８０の内側に配設してある。

２８２はフィルムガイド部材２８４ｂの内面平面部に当接させて配設した横長の加圧用剛性ステイである。

２８５は磁性コア２８７ａ，２８７ｂ，２８７ｃ及び励磁コイル２８６と加圧用剛性ステイ２８２の間を絶縁するための絶縁部材である。

２８３は加圧ローラで実施の形態１での加圧ローラ１４２と同様な構成で、芯金２８３ａ上に弾性層２８３ｂ、更にその上に離型層２８３ｃが設けられ略導電化されている。更に、芯金２８３ａは絶縁性のベアリングで定着フレーム（不図示）から非接地にされた上で、不図示の摺動接点が接続され高圧リレー２７を介して筐体接地に接地されている。加圧ローラ２８３は、駆動手段Ｍにより矢示の反時計方向に回転駆動される。この加圧ローラ２８３の回転駆動による前記加圧ローラ２８３と定着フィルム２８０の外面との摩擦力で定着フィルム２８０に回転力が作用し、前記定着フィルム２８０がその内面が定着ニップＮｆにおいて摺動部材２８８の下面に密着して摺動しながら矢示の時計方向に加圧ローラ２８３の回転周速度にほぼ対応した周速度をもってフィルムガイド部材２８４ａ，２８４ｂの外回りを回転状態になる。

この場合、定着ニップ部Ｎｆにおける摺動部材２８８の下面と定着フィルム２８０の内面との相互摺動摩擦力を低減化させるために定着ニップ部Ｎの摺動部材２８８の下面と定着フィルム２８０の内面との間に耐熱性グリス等の潤滑剤を介在させるができる。

２８１は定着フィルム２８０の温度を検知するサーミスタ等の温度センサであり、本例においては温度センサ２８１で測定した定着フィルム２８０の温度情報を基に定着フィルム２８０の温度を制御するようにしている。

そして、定着フィルム２８０が回転し、励磁回路（不図示）から励磁コイル２８６への給電により上記 のように定着フィルム２８０の電磁誘導発熱がなされて定着ニップ部Ｎｆが所定の温度に立ち上がって温調された状態において、画像形成手段部から搬送された未定着トナー画像ｔが形成された被記録材Ｐが定着ニップ部Ｎｆの定着フィルム２８０と加圧ローラ２８３との間に画像面が上向き、即ち定着フィルム面に対向して導入され、定着ニップ部Ｎｆにおいて画像面が定着フィルム２８０の外面に密着して定着フィルム２８０と一緒に定着ニップ部Ｎｆを挟持搬送されていく。

この定着ニップ部Ｎｆを定着フィルム２８０と一緒に被記録材Ｐが挟持搬送されていく過程において定着フィルム２８０の電磁誘導発熱で加熱されて被記録材Ｐ上の未定着トナー画像ｔが加熱定着される。被記録材Ｐは、定着ニップ部Ｎｆを通過すると定着フィルム２８０の外面から分離して排出搬送されていく。被記録材上の加熱定着トナー画像は、定着ニップ部通過後、冷却して永久固着像となる。

このようなフィルム加熱方式の定着装置では、従来の熱ローラ方式の定着装置に比べ、加熱部材であるフィルムの熱容量が非常に小さいため、発熱手段からの熱エネルギーを定着プロセスに効率良く使用することができ加熱に要する電力の殆どを定着に用いることができる。尚、加熱方式は電磁誘導加熱以外にも線状発熱ヒータを用いたものを用いることもできる。

尚、本発明に係る画像形成装置は、上述の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲で種々に変更可能である。即ち、上記高圧リレーを用いた各実施の形態では加圧ローラを略導電化し、定着部材である定着ローラ及び定着フィルムは絶縁としていたが、定着部材側を略導電化して高圧リレーを介して筐体接地に対して接地することも可能である。更に、加圧ローラと定着部材の両方を略導電化しても良い。その場合、加圧ローラと定着部材を共通の高圧リレーを介して筐体接地に対して接地しても良いし、別々の高圧リレーを用意しても良い。

又、高圧リレーは有接点型の機械式リレー又は高圧トランジスタを用いたスイッチング回路のどちらを用いることも可能である。尚、本実施の形態で説明した非接地状態とは必ずしも完全に回路を切断して非接地にする必要はない。例えば、本実施の形態で説明した画像形成装置では、高湿環境下にある時は転写バイアス１ＫＶに対して転写電流が１０μＡ程度流れるため転写系のインピーダンスは１００ＭΩ程度になっている。

一方、高湿環境下で放置された転写材を使うと、転写材は非常に低抵抗になっているため転写電流が転写材を伝わって略導電化されている定着部材や加圧部材に流れ込もうとする。

そこで、略導電化されている定着部材や加圧部材に１０００ＭΩ以上の抵抗値を持たせて接地すれば、転写系のインピーダンスの１０倍になるため転写電流が転写材を伝わって逃げることがなくなり転写不良は発生しない。従って、回路を切断して非接地にする代わりに１０００ＭΩ以上の抵抗を持たせても同等の機能を実現することができる。

本発明の実施の形態１の画像形成装置の概略構成を示す縦断面図である。 ゴムローラの測定方法の概略構成を示す図である。 本発明の実施の形態２の画像形成装置の概略構成を示す縦断面図である。 本発明の実施の形態２の高圧リレーの制御方法を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態３の画像形成装置の概略構成を示す縦断面図である。 定着バイアス電源の概略構成を示す回路図である。 電磁誘導加熱方式の定着装置の概略構成を示す縦断面図である。 従来の画像形成装置の概略構成を示す縦断面図である。

符号の説明

１，１ａ〜１ｄ 感光ドラム
２，２ａ〜２ｄ 帯電ローラ
３，３ａ〜３ｄ 露光装置
６，６ａ〜６ｄ 転写ローラ
７ａ〜７ｄ プロセスカートリッジ
８，８ａ〜８ｄ クリーニング装置
１２ 静電転写ベルト
１６ 吸着ローラ
１４，２８ 定着装置
２２ 転写ベルトクリーニング装置
２３ 温湿度センサ
２７ 高圧リレー

Claims (18)

1. 像担持体上の現像剤像をバイアスが印加された転写部材により転写材上に転写した後、加熱定着部材と加圧部材との間に前記転写材を挟持搬送して現像剤を転写材に定着させる画像形成装置であって、現像剤を転写材上に転写する位置と転写材を定着する位置との間の長さが、画像形成装置が通紙可能である転写材の長さよりも短い画像形成装置であって、前記加熱部材と前記加圧部材のうち少なくとも一方が略導体化されている画像形成装置において、
   前記加熱部材と前記加圧部材のうち略導電であるものは所定の条件によって画像形成装置の筐体接地に対して非接地又は接地が切り替え可能であることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記所定の条件は、画像形成装置が置かれた環境であり、絶対水分量が所定の値以上の高湿環境ならば前記加熱部材と前記加圧部材のうち略導電であるものを画像形成装置の筐体接地に対して非接地とし、絶対水分量が所定の値未満の環境ならば接地することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記所定の条件は、転写材の抵抗値であり、転写材の抵抗値が所定の値未満ならば前記加熱部材と前記加圧部材のうち略導電であるものを画像形成装置の筐体接地に対して非接地とし、所定の値以上の抵抗値ならば接地することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
4. 前記所定の条件は、画像形成装置が置かれた環境および転写材の抵抗値であり、絶対水分量が所定の値以上の高湿環境で且つ転写材の抵抗値が所定の値未満ならば前記加熱部材と前記加圧部材のうち略導電であるものを画像形成装置の筐体接地に対して非接地とし、それ以外の条件ならば接地することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
5. 前記略導電とは、ＤＣ：２５０Ｖ印加時の実抵抗値が１０４
   Ω以下のものを指すことを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の画像形成装置。
6. 前記非接地とは、完全に切断された回路又は抵抗値１０００ＭΩ以上の抵抗を介した回路であることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の画像形成装置。
7. 前記非接地と接地との切り替えは、有接点型のリレー又は電気部品から成るスイッチング回路によって行われることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
8. 前記加熱部材及び加圧部材は弾性ローラから構成され、これらの弾性ローラのうち少なくとも一方に発熱体を有する熱ローラ方式の定着手段であることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
9. 前記加熱部材は耐熱性及び離型性を有し、内部又は外部に発熱手段を備えた無端状フィルムシートであり、加圧部材は弾性ローラから成る定着手段であることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
10. 前記画像形成装置は複数色のトナーにより複数色のトナー像を形成するカラー画像形成装置であることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
11. 像担持体上の現像剤像をバイアスが印加されて転写部材により転写材上に転写した後、加熱定着部材と加圧部材との間に前記転写材を挟持搬送して現像剤を転写材に定着させる画像形成装置であって、現像剤を転写材上に転写する位置と転写材を定着する位置との間の長さが、画像形成装置が通紙可能である転写材の長さよりも短い画像形成装置であって、前記加熱部材は絶縁化、前記加圧部材は略導電されている画像形成装置において、
    前記加圧部材には非線形半田導体素子を介してバイアス印加手段が接続され、所定の条件によってバイアス印加／非印加が切り替え可能であることを特徴とする画像形成装置。
12. 前記所定の条件は、画像形成装置が置かれた環境であり、絶対水分量が所定の値以上の高湿環境ならば前記バイアスを非印加とし、絶対水分量が所定の値未満の環境ならば前記バイアスを印加することを特徴とする請求項１１記載の画像形成装置。
13. 前記所定の条件は、転写材の抵抗値であり、転写材の抵抗値が所定の値未満ならば前記バイアスを非印加とし、転写材の抵抗値が所定の値以上ならば前記バイアスを印加することを特徴とする請求項１１記載の画像形成装置。
14. 前記所定の条件は、画像形成装置が置かれた環境及び転写材の抵抗値であり、絶対水分量が所定の値以上の高湿環境で且つ転写材の抵抗値が所定の値未満ならば前記バイアスを非印加とし、それ以外の条件ならば前記バイアスを印加することを特徴とする請求項１１記載の画像形成装置。
15. 前記非線形半導体素子はツェナーダイオードであり、そのツェナー電圧は前記画像形成装置が印加可能である転写バイアスよりも大であることを特徴とする請求項１１記載の画像形成装置。
16. 前記加熱部材及び加圧部材は弾性ローラから構成され、これらの弾性ローラのうち少なくとも一方に発熱体を有する熱ローラ方式の定着手段であることを特徴とする請求項１１記載の画像形成装置。
17. 前記加熱部材は耐熱性及び離型性を有し、内部又は外部に発熱手段を備えた無端状フィルムシートであり、加圧部材は弾性ローラから成る定着手段であることを特徴とする請求項１１記載の画像形成装置。
18. 前記画像形成装置は複数色のトナーにより複数色のトナー像を形成するカラー画像形成装置であることを特徴とする請求項１１記載の画像形成装置。

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