JP2016191824A

JP2016191824A - 画像形成装置

Info

Publication number: JP2016191824A
Application number: JP2015071810A
Authority: JP
Inventors: 悠介山口; Yusuke Yamaguchi
Original assignee: Canon Finetech Inc
Current assignee: Canon Finetech Nisca Inc
Priority date: 2015-03-31
Filing date: 2015-03-31
Publication date: 2016-11-10

Abstract

【課題】フィルムユニットの耐用期間を長くすること。
【解決手段】画像形成装置は、画像が形成されたシートを加熱するフィルムユニット１１０と、フィルムユニット１１０とでシートを挟持して搬送しながら、トナー画像をシートに定着する加圧ローラ１２０と、を有する定着器１０６と、フィルムユニット１１０にトナーと極性の異なる直流のバイアスを印加する可変バイアス印加部１１６と、シートの搬送方向の縁から所定の幅内のトナー画像が形成されていない部分の画素数をカウントするビデオカウント制御部と、ビデオカウント制御部がカウントする値に応じて、シート間の可変バイアス印加部１１６の印加の有無を決定する制御部と、を備え、カウントする値に応じて、シート間の可変バイアス印加部１１６の印加の有無を決定するので、不必要に塵埃を除去する動作を防止して、フィルムユニット１１０の耐用期間を長くすることができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、シートにトナー画像を定着する定着装置を備えてシートに画像を形成する画像形成装置に関する。

従来、シートにトナー画像を、電子写真方式、静電記録方式等により形成する画像形成装置がある。この画像形成装置には、シートにトナー画像を定着させる定着器を有する定着装置を備えているものがある。

図１９は、定着ローラ方式の定着器９００を有する従来の定着装置９５１の概略図である。この定着装置９５１は、後述する「定着尾引き」の発生を抑制するようになっている。図２０は、定着フィルム方式の定着器９２０を有する従来の定着装置９５２の概略図である。この定着装置９５２も、「定着尾引き」の発生を抑制するようになっている。

図１９の定着器９００は定着ローラ９０１と加圧ローラ９０６が圧接して形成される定着ニップＮＰ１に定着ローラ９０１と加圧ローラ９０６の回転によって未定着のトナー画像を有するシートＰを通過させてシートＰにトナー画像を定着するようになっている。

加熱手段としての回転する定着ローラ９０１は、発熱手段であるハロゲンランプ９０２、ハロゲンランプ９０２を内部に有する中空芯金９０３、及び中空芯金９０３の外周を覆う離型層９０４で形成されている。一方、加圧手段としての加圧ローラ９０６は、芯金９０７、芯金９０７の外周を覆うスポンジ弾性層９０８、及びスポンジ弾性層９０８の外周を覆う離型層９０９で形成されている。定着器９００は、定着ニップＮＰ１にシートを通過させ、シート上の未定着のトナー画像にハロゲンランプ９０２からの熱が伝達して、未定着のトナー画像を熱溶解してシートに定着するようになっている。

定着ローラ９０１、加圧ローラ９０６は、外周を離型層９０４，９０９で覆われている。離型層９０４，９０９は、シートに転写されたトナー画像のトナーが定着ローラ９０１、加圧ローラ９０６に付着するのを防止するために設けられている。なお、シートに転写されたトナー画像のトナーが定着ローラ９０１、加圧ローラ９０６に付着して、トナー画像の一部分がシートから剥がれ、ローラに付着したトナーが再度、搬送されるシートに定着されることを、「オフセット」と称する。離型層９０４，９０９は、チューブ状に形成されて定着ローラ９０１、加圧ローラ９０６に装着されていたり、静電スプレー、ディッピング塗工により定着ローラ９０１、加圧ローラ９０６に塗布されていたりして、定着ローラ、加圧ローラに設けられている。

図２０（Ａ）の定着フィルム方式の定着器９２０は、フィルムユニット９１０と加圧ローラ９０６とが圧接して形成される定着ニップＮＰ２に、未定着のトナー画像が有するシートを挟持して通過させることでシートＰにトナー画像を定着するようになっている。なお、加圧手段としての加圧ローラ９０６は、定着ローラ方式の定着器９００の加圧ローラ９０６と同一構造であるので、同一部分に同一符号を付して、その部分の説明は、省略する。

加熱手段としてのフィルムユニット９１０は、可撓性を有するエンドレス状の定着フィルム９１３の内周にヒータ９１１が直接摺擦するようになっている。ヒータ９１１には、通電されることで発熱する通電発熱抵抗体が用いられている。なお、ヒータ９１１は、ステイホルダ（支持体）９１２に支持されて、定着フィルム９１３との摺擦面の反対側にヒータ９１１の温度を検知する温度検知センサ９１４が設けられている。

図２０（Ｂ）は定着フィルム９１３の断面概略図である。定着フィルム９１３は、内側から順にフィルム基層９１３ａ、導電性プライマ層９１３ｂ、離型層９１３ｃが積層する３層構造であり、フィルム基層９１３ａがヒータ９１１に直接摺擦するようになっている。フィルム基層９１３ａは、可撓性を保つように、厚さ約１５μｍ至約６０μｍに形成されている。導電性プライマ層９１３ｂは、厚さ約２μｍ乃至約６μｍ程度の薄い層で形成されている。導電性プライマ層９１３ｂは、フィルムユニット９１０全体のチャージアップを防止するため、不図示のアースに接続されているか、もしくはダイオード接続、バイアス印加部と接続されている。離型層９１３ｃは、厚さ約５μｍ乃至約１０μｍ程度に形成されて、シート上のトナー画像のトナーが定着フィルム９１３にオフセットすることを防止するものである。このように、定着フィルム９１３は、ヒータ９１１から効率よく熱が伝わるように厚さが薄く形成されている。

なお、定着フィルム方式の定着器９２０は、定着フィルム９１３にヒータ９１１が直接、摺擦するので、定着ローラ方式より発熱温度を低くできる。このため、定着フィルム方式の定着器９２０は、定着ニップＮＰ２における定着フィルム９１３の温度を加熱定着に必要な所望の温度までに昇温させる時間が比較的短く、省エネ性、利便性に優れている。

以上説明したように、定着器９００，９２０は、図２１に示すように、定着ニップＮＰ１，ＮＰ２をシートＰが通過する際に、定着ニップＮＰ１，ＮＰ２でシートを高温で加熱するようになっている。このため、シートＰに含まれる水分がシート搬送方向Ａ或いはその反対方向に水蒸気Ｗとなって吹き出ることがある。吹き出た水蒸気Ｗは、定着ニップＮＰ１，ＮＰ２に進入前のシートＰの未定着のトナー画像のトナーＴを定着ニップＮＰ１，ＮＰ２から離れる方向に吹き飛ばして、画質を低下させることがある。この現象を「定着尾引き」と称することとする。

また、定着器９００，９２０は、画像形成装置の画像形成速度が高速化される程、定着ニップＮＰ１，ＮＰ２での加熱温度を高くして、トナー画像をシートに素早く定着させる必要がある。このため、「定着尾引き」の現象は、画像形成装置の画像形成速度が高速化される程、加熱シートＰから発生する水蒸気の吹き出る勢いが強くなり、顕著に現れる。

このような「定着尾引き」の現象を抑制した機能を備えた定着装置が特許文献１に開示されている。図１９の第１の定着装置９５１と、図２０の第２の定着装置９５２は、「定着尾引き」の現象を抑制した機能を備えた定着装置である。図１９、図２０に示す定着装置９５１，９５２は、定着ニップＮＰ１，ＮＰ２の下流側に排出ゴムローラ９１６と排出ころ９１５を対にして有している。排出ゴムローラ９１６と排出ころ９１５は、定着ニップＮＰ１，ＮＰ２から排出したシートＰを挟持し回転して搬送するようになっている。排出ゴムローラ９１６は、導電性ゴム部材によって形成されて、電気的にアースＥされている（接地されている）。

また、図１９の定着ローラ９０１の中空芯金９０３、及び図２０のフィルムユニット９１０の導電性プライマ層９１３ｂは、バイアス印加部９３０，９３１によって、トナーと同極性のバイアスが印加されようになっている。

このような構成において、未定着トナー画像を有するシートＰが定着ニップＮＰ１，ＮＰ２に進入するとき、バイアス印加部９３０，９３１は、トナーと同極性のバイアスを中空芯金９０３、導電性プライマ層９１３ｂに印加するようになっている。例えば、トナーが正極に帯電している場合、中空芯金９０３、導電性プライマ層９１３ｂに正極バイアス印加部９３０ａ，９３１ａの正極の直流バイアス(直流電圧)が印加するようになっている。そして、シートＰが定着ニップＮＰ１，ＮＰ２を通過しながら、排出ゴムローラ９１５に接触すると、シートＰを介してバイアス印加部９３０，９３１からアースＥへの電流経路が形成される。このため、定着ローラ９０１、フィルムユニット９１０とシートＰとの間で電圧降下が生じる。そして、電圧降下によって電界が発生し、シート上の未定着トナーが電界から力を受けて、シートＰの未定着トナー画像のトナーに対する保持力を高めることができる。よって、「定着尾引き」の程度を軽減することができる。

また、上記のように、画像形成装置の画像形成速度が高速化した場合、「定着尾引き」が顕著に現れやすい。この対策として、バイアス印加部９３０，９３１による印加バイアス値を大きくして、シートＰを介して形成された電流経路に多くの電流を流すことでシートＰの未定着トナー画像のトナーに対する保持力をさらに高め、「定着尾引き」を低減させることができる。

しかし、シートＰを介して形成された電流経路に過電流が流れると、印加バイアスの影響を受けてトナーに対して逆極性に帯電している、紙粉、ゴミ、感光体ドラムの削れ粉等の塵埃が、定着ローラ９０１、フィルムユニット９１０の表面に付着することがある。この結果、定着ローラ９０１、フィルムユニット９１０が、本来有しているトナーの離型性を損ない、トナー画像のオフセットの発生やトナー汚染の発生を助長するという問題が生じる。

この問題に対処する方法として、定着ニップＮＰ１，ＮＰ２を通過するシートが途切れた間に、定着ローラ９０１、フィルムユニット９１０に対し、バイアス印加部９３０によって、トナーに対して逆極性のバイアスを印加する方法がとられている。例えば、トナーが正極に帯電している場合、中空芯金９０３、導電性プライマ層９１３ｂに負極バイアス印加部９３０ｂ，９３１ｂの負極の直流バイアス(直流電圧)が印加するようになっている。定着ニップＮＰ１，ＮＰ２を通過するシートが途切れるとは、シート同士が所定の間隔を空けて搬送されているため、先行シートが定着ニップＮＰ１，ＮＰ２を通過してから、所定の間隔を経て、後続シートが定着ニップを進入するまでの間（シート間、紙間）、途切れることである。

したがって、定着ローラ９０１、フィルムユニット９１０は、定着ニップＮＰ１，ＮＰ２を通過しているシートがあるときには、トナーと同極性のバイアスが印加されるようになっている。また、定着ニップＮＰ１，ＮＰ２を通過するシートが途切れた間には、トナーとは逆極性のバイアスが印加されるようになっている。よって、定着ニップを通過するシートが途切れた間に、塵埃を定着ローラ９０１、定着フィルム９１３の表面から反発させて加圧ローラ９０６側に転移させることが出来る。

このように、定着ニップを通過するシートが途切れた間に、定着ローラ９０１及びフィルムユニット９１０の表面に付着した塵埃を、シートのトナー画像が形成されている側から反発して、トナー画像のオフセット等の発生を低減することができる。

特開２００９−２２９５５０号公報

しかし、従来の定着装置９５１，９５２は、シートが定着ニップを通過する度に塵埃を除去していたので、塵埃が除去するほどで溜まっていなくても、塵埃を除去していた。このため、従来の定着装置９５１，９５２は、定着ローラ９０１及びフィルムユニット９１０の直流バイアスの極性を不必要に、頻繁に切り換えていたことになり、定着ローラ及びフィルムユニットの表面が摩耗し易く、長期間使用するのが困難であった。

本発明は、塵埃を除去する必要が生じたときに塵埃を除去して、不必要に塵埃を除去する動作を防止して、定着器の加熱手段の摩耗を少なくした画像形成装置を提供することを目的としている。

本発明の画像形成装置は、画像形成手段によりトナー画像が形成されたシートを加熱する加熱手段と、前記加熱手段とでシートを挟持して搬送しながら、トナー画像をシートに定着する加圧手段と、を有する定着装置と、前記加熱手段にトナーと極性の異なる直流のバイアスを印加する印加手段と、シートの搬送方向の縁から所定の幅内のトナー画像が形成されていない部分の画素数をカウントするカウント手段と、前記カウント手段がカウントする値に応じて、シート間の前記印加手段の印加の有無を決定する制御手段と、を備えた、ことを特徴としている。

本発明の画像形成装置は、塵埃を除去する必要が生じたときに電極の極性を切り換えて塵埃を除去するので、加熱手段、加圧手段の摩耗を少なくして、長期間使用することができるという効果を奏する。

画像形成装置のシート搬送方向に沿った断面概略図である。定着フィルム方式の定着器を有する本実施形態の画像形成装置における第１の定着装置の概略図である。図１のフィルムユニットの概略構成を示す図である。（Ａ）は、フィルムユニットの定着フィルムの拡大図である。（Ｂ）は、導電ブラシが導電性プライマ層に接触している状態を示す図である。可変バイアス印加部の切り換え制御をするブロック図である。シートの両端から５ｍｍ幅の領域内（検知領域内、所定の幅内）に形成されるトナー画像を示す図である。（Ａ）は、検知領域全体にトナー画像が形成されたときの図である。（Ｂ）は、検知領域の一部分にトナー画像が形成されているときの図である。第１の定着装置のクリーニングモードの動作説明用のフローチャートである。本実施形態の画像形成装置における定着装置の定着フィルムの離型層の耐用実験結果の図であり、従来の定着装置と比較した図である。定着フィルム方式の定着器を有する第２の定着装置の概略図である。可変バイアス印加部の切り換え制御をするブロック図である。定着ローラ方式の定着器を有して定着ローラに可変バイアス印加部の直流バイアスを印加する第３の定着装置の概略図である。定着ローラ方式の定着器を有して加圧ローラに可変バイアス印加部の直流バイアスを印加する第４の定着装置の概略図である。第５の定着装置における、シートの坪量と使用温湿度とを考慮して、クリーニングモードを行える制御ブロック図である。第５の定着装置の動作説明用のフローチャートである。図１３に続くフローチャートである。図１３に続くフローチャートである。環境の温湿度が１５℃１０％以下の場合の定着装置の耐用実験結果の図である。（Ａ）は、従来の定着装置の実験結果の図である。（Ｂ）は、本実施の形態の画像形成装置における定着装置の耐用実験結果の図である。環境の温湿度が１５℃１０％を超えた場合の定着装置の耐用実験結果の図である。（Ａ）は、従来の定着装置の実験結果の図である。（Ｂ）は、本実施の形態の画像形成装置における定着装置の耐用実験結果の図である。環境の温湿度とシートの種類と関係における画素の累積数を示す図である。定着ローラ方式の定着器を有する従来の定着装置の概略図である。定着フィルム方式の定着器を有する従来の定着装置の概略図である。（Ａ）は、全体の概略図である。（Ｂ）は、フィルムユニットの定着フィルムの拡大図である。（従来の定着装置の定着器の動作説明用の図である。

以下、本発明の実施形態の画像形成装置を図に基づいて説明する。なお、本実施形態に記載されている構成部品の材質、形状、その相対配置関係、数値等は、参考に示すものであって、本発明の範囲をそれらに限定するものではない。

（画像形成装置）
本発明の実施の形態に係る画像形成装置を説明する。図１は、画像形成装置１００のシート搬送方向に沿った断面概略図であり、像担持体としての感光体ドラム１０１と定着装置１５１（１５２，１５３，１５４，１５５）とを主体に示した概略図である。画像形成装置１００は、感光体ドラム１０１を備えている。感光体ドラム１０１は、アルミニウムやニッケルなどのシリンダ状の基体を、ＯＰＣ、アモルファスＳＥ、アモルファスＳＩ等の感光材料で被覆して形成されている。

感光体ドラム１０１は、不図示の駆動手段によって図１中矢印Ｂの方向に回転するようになっており、帯電ローラ１０２によって表面が正（プラス、＋）か負（マイナス、−）の極性に一様に帯電されるようになっている。帯電ローラ１０２によって表面が一様に帯電された感光体ドラム１０１の表面には、不図示のレーザスキャナから、画像情報に応じてＯＮ／ＯＦＦ制御されたレーザビームＬが照射されて、画像情報に応じた静電潜像が形成される。静電潜像は感光体ドラム１０１の回転に伴って感光体ドラム１０１とともに移動し、現像装置１０４から供給されるトナーによってトナー画像として可視像化される。現像方法としては、ジャンピング現像法、２成分現像法、ＦＥＥＤ現像法などが用いられ、イメージ露光と反転現像とを組み合わせて用いられることが多い。

トナー画像のトナーは、仮に、正極に帯電されて感光体ドラム１０１に付着しているものとする。トナー画像のトナーＴは負極に帯電されていてもよいが、説明の便宜上、正極に帯電されているものとする。

トナー画像のトナーＴは、感光体ドラム１０１と転写ローラ１０５との転写ニップＮＰ３に、所定のタイミングで搬送されてくるシートＰに転写される。この場合、転写ローラ１０５が負極に帯電されているため、正極に帯電されたトナーＴは、感光体ドラム１０１から離れてシートＰに吸着される。シートＰへのトナー画像の転写のタイミングは、感光体ドラム１０１上のトナー画像の画像形成位置とシートＰの先端の書き出し位置が合致するように、トップセンサ１０８によってシートＰの先端を検知することでタイミングが合わされている。

所定のタイミングで搬送されたシートＰは、感光体ドラム１０１と転写ローラ１０５との転写ニップＮＰ３において一定の加圧力を受けて挟持搬送される。そして、トナー画像が転写されたシートＰは、定着装置の定着器１０６（３００）へ搬送されて加熱加圧される。これによって、シートＰは、トナー画像を定着され、排出ゴムローラ１２５と排出ころ１２６とによって、不図示の排出トレイに排出されて積載される。また、感光体ドラム１０１に残存した転写残りの残留トナーは、クリーニング装置１０７により感光体ドラム１０１表面より除去される。これによって、感光体ドラム１０１は、次のシートのために準備することができる。

以上の説明において、感光体ドラム１０１、帯電ローラ１０２、現像装置１０４及び転写ローラ１０５等は、画像形成手段としての画像形成部１１８を構成している。

（第１の定着装置）
図２は、定着フィルム方式の定着器１０６を有する第１の定着装置１５１の概略図である。第１の定着装置１５１は、「定着尾引き」の発生を抑制した構造になっている。図３は、図１のフィルムユニット１１０の概略構成を示す図である。図３の（Ａ）図は、フィルムユニット１１０の定着フィルム１１３の拡大図である。図３の（Ｂ）図は、導電ブラシ１１７が導電性プライマ層１１３ｂの離型層１１３ｃに被覆されていない部分１１３ｂａに接触した状態を示した図である。図４は、可変バイアス印加部１１６の切り換え制御をするブロック図である。

第１の定着装置１５１は、定着フィルム方式の定着器１０６、排出ゴムローラ１２５、排出ころ１２６、制御部１３０及び可変バイアス印加部１１６等を備えている。制御部１３０は、センサ情報記憶部１３１、印字情報記憶部１３２、タイマ部１３３、ＣＰＵ１３４等を備えている。

定着器１０６は、トナー画像が形成されたシートを加熱する加熱手段としてのフィルムユニット１１０と、このフィルムユニット１１０とでシートを挟持し回転して搬送しながらトナー画像をシートに定着する加圧手段としての加圧ローラ１２０等を備えている。定着器１０６は、フィルムユニット１１０と、フィルムユニット１１０に圧接する加圧ローラ１２０とによって形成される定着ニップＮＰ４に、未定着のトナー画像を有するシートを通過させて、トナー画像をシート上に定着するようになっている。

図２に示す定着フィルム１１３は、図３に示すように、熱容量の小さな無端状（筒状）の耐熱性と可撓性とを備えたフィルム部材であり、クイックスタート性に最適な総厚約２０μｍ乃至約１００μｍの厚みを有している。また、定着フィルム１１３は、図３に示すように基層１１３ａ、導電性プライマ層１１３ｂ、離型層１１３ｃが内側から順に積層する複層構造に形成されている。基層１１３ａ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、ＴＩ、ＺＮ等の金属部材を単独ないし複合して形成されたものである。樹脂製の基層１１３ａは、熱伝導性を向上するために、ＢＮ、アルミナ、ＡＬ等の高熱伝導性粉末を混入してあっても良い。また、定着フィルム１１３の長寿命化を図るため、基層１１３ａは、充分な強度、耐久性が要求され、総厚２０μｍ以上の厚みであることが好ましい。

基層１１３ａの外側には、導電性プライマ層１１３ｂが形成されている。導電性プライマ層１１３ｂは、カーボンブラック等の導電性付与部材が分散されており、比抵抗が１×１０^５Ω・ｃｍ以下で、厚みが約２μｍ乃至約１０μｍに設定されている。なお、本実施の形態では、導電性プライマ層１１３ｂが導電性部材により形成されているが、基層１１３ａと導電性プライマ層１１３ｂとの内、少なくとも導電性プライマ層１１３ｂが導電性部材により形成されていることが好ましい。

導電性プライマ層１１３ｂの外側には、表層として離型層１１３ｃが形成されている。離型層１１３ｃは、シート上の未定着トナー画像に直接接触する層であり、トナーのオフセットの防止、シートとの分離性の向上を図るために、離型性に優れた材料が用いられている。離型層１１３ｃ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）等が使用可能である。

また、それ以外にもＥＴＦＥ（エチレンテトラフルオロエチレン共重合体）、ＣＴＦＥ（ポリクロロトリフルオロエチレン）、ＰＶＤＦ（ポリビニリデンフルオライド）等のフッ素樹脂が、混合ないし単独で使用してもよい。さらには、シリコーン樹脂等の離型性の良好な耐熱樹脂が混合ないし単独で使用してもよい。また、離型層１１３ｃには、カーボンブラック、イオン導電性物質等の導電性部材が混入されており、比抵抗が約１×１０^７Ω・ｃｍ乃至約１×１０^１４Ω・ｃｍで厚さが約５μｍ乃至約２０μｍであることが好ましい。また、離型層１１３ｃの被覆の方法としては、例えば、基層１１３ａの外面に、接着剤としての機能をも有する導電性プライマ層１１３ｂを塗布し、離型層１１３ｃを被覆する等の方法が挙げられる。

図２に示すように、定着フィルム１１３の内部には、加熱用ヒータ１１１が設けられている。加熱用ヒータ１１１は、定着フィルム１１３が定着ニップＮＰ４を形成する部分において、基層１１３ａと直接摺擦するように設けられている。すなわちこの構成によれば、定着ニップ部を通過するシートＰ上の未定着トナー画像に定着フィルム１１３の内側から効率よく熱を伝えることができ、シートＰ上の未定着トナー画像を熱溶解、定着させることができる。

加熱用ヒータ１１１は、アルミナ、ＡＬＮ等のセラミック材料より形成される高熱伝導性基板の長手方向（シート搬送方向Ａに対して交差する方向）に沿って通電発熱抵抗層が形成されたものであり、不図示の通電部によって発熱可能に構成されている。具体的に、ＡＧ／ＰＤ（銀パラジウム）、ＮＩ／ＣＲ、ＲＵＯ２、ＴＡ２Ｎ、ＴＡＳＩＯ２等の導電剤と、ガラス、ポリイミド等のマトリックス成分からなる通電発熱抵抗層を、スクリーン印刷、蒸着、スパッタリング、メッキ、金属箔等によって形成されている。なお、通電発熱抵抗層は厚み約１０μｍ、幅約１ｍｍ乃至約５ｍｍの線状もしくは細帯状で弓状に塗工して形成されている。

そして、加熱用ヒータ１１１による加熱温度は、サーミスタ等の温度検知部１１４によって検知され、加熱温度が所定温度になるように制御される。また、通電発熱抵抗層の上には、耐熱性のポリイミド、ポリアミドイミド、ＰＥＥＫ、ガラス等の絶縁性保護層が形成されている。また、加熱用ヒータ１１１における定着フィルム１１３との摺擦部分には、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）等が単独もしくは混合で被覆されている。

または、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）、ＥＴＦＥ（エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体）を被覆してもよい。さらには、ＣＴＦＥ（ポリクロロトリフルオロエチレン）、ＰＶＤＦ（ポリビニリデンフルオライド）等のフッ素樹脂層やポリイミド、ポリアミドイミド等の樹脂を被覆してもよい。もしくは、グラファイト、二硫化モリブデン等からなる乾性被膜潤滑剤、ガラス、ＤＬＣ（ダイアモンドライクカーボン）等を薄く塗布あるいは蒸着することによって形成された摺動層を設けてもよい。

これにより、定着フィルム１１３と加熱用ヒータ１１１が低摩擦係数で滑らかに摺動することが可能になる。また、高熱伝導性の基板製の加熱用ヒータ１１１は、定着フィルム１１３と摺動する面の表面粗さを所定以下に抑え、潤滑性グリース等により摺動性を確保し、熱抵抗を小さく抑えることで熱効率を向上させる構成であっても良い。

このように構成される加熱用ヒータ１１１は、フィルムガイド１１２によって保持される。フィルムガイド１１２は、加熱用ヒータ１１１からの発熱が、定着ニップ部とは反対方向へ放熱することを防ぐ機能を有している。フィルムガイド１１２は、液晶ポリマー、フェノール樹脂、ＰＰＳ、ＰＥＥＫ等の耐熱性樹脂により形成されており、定着フィルム１１３が余裕をもってルーズに外嵌されていて、定着フィルム１１３を図２中矢印のＣ方向に回転自在に案内するように位置している。

また、加圧ローラ１２０は、ＳＵＳ、ＳＵＭ、ＡＬ等の金属製の芯金１２１の外側に、好ましくは導電性部材を分散させたシリコンゴムやフッ素ゴム等の耐熱ゴムあるいはシリコンゴムを発泡して形成された弾性層１２２が設けられている。さらに、弾性層１２２の外側にＰＦＡ、ＰＴＦＥ、ＦＥＰ等の離型層１２３を形成してある。加圧ローラ１２０は、定着フィルム１１３の側に不図示の加圧バネ等の加圧手段により、長手方向両端部から加熱定着に必要な定着ニップＮＰ４を形成すべく十分に加圧され、圧接している。また、加圧ローラ１２０の金属製の芯金１２１の長手方向端部には、不図示の駆動手段の回転力が加わるようになっている。この結果、定着フィルム１１３は、フィルムガイド１１２の外周面に余裕をもってルーズに外嵌されて、回転する加圧ローラ１２０の外周面との摩擦力により従動回転するようになっている。

また、本実施の形態には、画像形成時に、定着フィルム１１３の導電性プライマ層１１３ｂに定着バイアスを印加するための印加手段としての可変バイアス印加部１１６が設けられている。可変バイアス印加部１１６は、トナーＴと同極の正極性の直流バイアスを導電性プライマ層１１３ｂに印加する正極バイアス印加部１１６ａと、トナーＴと逆極性の負極の直流バイアスを印加する負極バイアス印加部１１６ｂとを備えている。さらに、可変バイアス印加部１１６は、切換スイッチＳＷ１等も備えている。切換スイッチＳＷ１は、導電性プライマ層１１３ｂに加える直流バイアス(直流電圧)を切り換えるとき、後述の制御部１３０によって、正極バイアス印加部１１６ａと負極バイアス印加部１１６ｂとに選択的に切り換えるようになっている。なお、可変バイアス印加部１１６のバイアス印加の切り換えタイミングについては後述する。

また、図３に示すように、可変バイアス印加部１１６の出力端と導電性プライマ層１１３ｂは、給電部材としての導電ブラシ１１７によって電気的に接続されている。導電ブラシ１１７は、図３の（Ｂ）図に示すように、導電性プライマ層１１３ｂの離型層１１３ｃに被覆されていない部分１１３ｂａに接触している。なお、図３の定着フィルム１１３は、構成を理解し易くするため、厚みを厚く図示してあるが、実際は、約２０μｍ乃至約１００μｍである。また、導電ブラシ１１７の代わりに、導電ゴムリング、導電接触片等を使用してもよい。

図２において、定着ニップＮＰ４よりもシート搬送方向Ａの下流側には、導電性の排出ゴムローラ（導電性部材）１２５と排出ころ１２６とが対になって配置されている。これらは、定着ニップ部から排出されたシートＰを挟持搬送するローラ対である。

導電性の排出ゴムローラ１２５は、アルミ等の金属製の芯金１２５ａと、芯金１２５ａの外周に形成されたシリコンゴム等の耐熱ゴムにカーボンブラック等の導電性付与部材が分散されたゴム層１２５ｂとで形成されている。排出ゴムローラ１２５は、比抵抗が１×１０^６Ω以下の導電性を備えている。

また、排出ゴムローラ１２５は、定着ニップＮＰ４をシートＰが通過しているとき、シートＰの先端が接触する位置に配置されている。排出ゴムローラ１２５はアースＥされている。

このため、シートＰが定着ニップＮＰ４を通過しながら排出ゴムローラ１２５に接触すると、可変バイアス印加部１１６に接続される導電性プライマ層１１３ｂと、シートＰと、排出ゴムローラ１２５とによって、アースされた電流経路が形成される。これによって、定着フィルム１１３の導電性プライマ層１１３ｂとアースＥとの間には、電位差が生じるようになっている。

なお、排出ゴムローラ１２５の代わりに、定着装置１５１のシート搬送方向下流側にアースされた導電性ブラシ、導電性ガイド等を配置してシートＰに接触させてもよい。この場合においても、アースされた電流回路が形成されるので、定着フィルム１１３の導電性プライマ層１１３ｂとアースＥとの間には、電位差を生じる。したがって、導電性プライマ層１１３ｂとアースＥとの間に、電位差を生じるようにするために、排出ゴムローラ１２５をアースさせなければならないものではない。

加圧ローラ１２０の金属製の芯金１２１は、ダイオード等の整流素子１２４を介してアースＥされている。このため、トナーと逆極性の負の電荷が金属性の芯金１２１や導電性の弾性層１２２に誘起されて、定着フィルム１１３の導電性プライマ層１１３ｂと加圧ローラ１２０の弾性層１２２との間に所定の電位差が生じるようになっている。なお、整流素子１２４を設けると、加圧ローラ１２０の表面の電位を安定させることができるので、加圧ローラ１２０、フィルムユニット１１０、排出ゴムローラ１２５、排出ころ１２６等の間での電位差のばらつき等が起こりにくくなる。この結果、トナー画像のオフセットを防止することができる。

また、定着ニップＮＰ４と排出ゴムローラ１２５との間には、シートＰが定着ニップＮＰ４から排出されたことを検知する排出センサ１２７が設けられている。また、図１に示す画像形成装置１００には、搬送されるシートＰの先端を検知するトップセンサ１０８が設けられている。可変バイアス印加部１１６は、トップセンサ１０８、排出センサ１２７からの信号に基づく制御手段としての制御部１３０の制御動作によって、定着フィルム１１３の導電性プライマ層１１３ｂへのバイアスの印加電極の切り換えを行うようになっている。

図１において、画像形成装置１００は、以上説明した定着装置１５１を備えている。画像形成装置１００において、ピックアップローラ１４１によってカセット１０９から送り出されたシートは、搬送ローラ対１４２によって搬送され、レジストローラ対１４３によって斜行を矯正されて、転写ニップＮＰ３に送り込まれる。転写ニップＮＰ３でトナー画像を転写されたシートは、図２の耐熱性の定着入口ガイド１１５に案内されて、定着器１０６の定着フィルム１１３と加圧ローラ１２０とによって形成された定着ニップＮＰ４に送り込まれて、加熱加圧される。そして、トナー画像はシートに加熱定着される。

トナー画像を定着されたシートＰは、定着ニップＮＰ４から排出され、導電性の排出ゴムローラ１２５と排出ころ１２６によって挟持搬送され、不図示の定着排出ガイドに案内されて不図示の排出トレイ上に排出される。

（可変バイアス印加部１１６の制御）
図４は、可変バイアス印加部１１６の切り換え制御を示すブロック図である。図４を参照して、可変バイアス印加部１１６のバイアス印加の切り換え制御について説明する。

可変バイアス印加部１１６によるバイアス印加の切り換えは、画像形成装置に内蔵された制御部１３０の制御によって行われる。制御部１３０は、定着バイアス印加動作に関連する情報を検知、記憶、演算、実行するようになっている。

制御部１３０は、主に、次の４つの構成要素を備えている。トップセンサ１０８と排出センサ１２７とのＯＮ、ＯＦＦ情報を記憶するセンサ情報記憶部１３１。シートに形成（印字）するトナー画像の印字パターンのデータ（画像データ）を印字情報として記憶する印字情報記憶部１３２。センサ情報記憶部１３１と印字情報記憶部１３２とに記憶された情報に連動して画像形成動作中のタイミングを調整するタイマ部１３３。センサ情報記憶部１３１と印字情報記憶部１３２とに記憶された情報と、タイマ部１３３によるタイミング情報とに基づいて、演算処理を実行し、その演算処理の結果に基づき可変バイアス印加部１１６にバイアス印加タイミングを指令するＣＰＵ１３４。印字情報記憶部１３２に記憶された画像データに基づいて、後述するベタ白部の素子をカウントするカウンタとしてのビデオカウント制御部１３５。

可変バイアス印加部１１６は、ＣＰＵ１３４によって、導電性プライマ層１１３ｂに対する、トナーと同極性（正極性）の直流バイアス(直流電圧)の印加と、逆極性（負極性）の直流バイアス(直流電圧)の印加との切り換えを行うようになっている。また、可変バイアス印加部１１６は、バイアス印加の定着動作のタイミングに応じてバイアス印加のＯＮ、ＯＦＦを交互に切り換えることができるようになっている。

以上の第１の定着装置１５１は、定着尾引きの発生を防止する際に、定着フィルム１１３に付着する紙粉を、定着ニップＮＰ４を通過するシートが途切れる度のシート間（紙間）に除去するのではなく、予測される紙粉量に応じて除去動作をするようになっている。なお、定着フィルムに付着する紙粉を除去する動作をクリーニングモードと言う。

以下、第１の定着装置１５１が、定着フィルム１１３に付着した塵埃の量が所定の値を超えた後に、クリーニングモードを実行する動作を説明する。図５は、シートの両端から５ｍｍ幅の領域内（検知領域内、所定の幅内）に形成されるトナー画像を示す図である。図５の（Ａ）図は、検知領域全体にトナー画像ＴＧが形成されたときの図である。図５の（Ｂ）図は、検知領域の一部分にトナー画像ＴＧが形成されているときの図である。図６は、第１の定着装置１５１のクリーニングモードの動作説明用のフローチャートである。

ＣＰＵ１３４は、画像データ等に基づいて、画像を形成するシートのサイズを認識し、印刷シートサイズ内の印字情報を印字情報記憶部１３２に記憶する。そして、ＣＰＵ１３４は、図５（Ａ），（Ｂ）に示すように、シートの搬送方向Ａの両端部から５ｍｍの幅の領域（以下、「検知領域」という）ＡＲ１，ＡＲ２に形成される画像情報を検知する。画像情報とは画像を形成させるための画素を意味する。なお、トナー画像は、シート全面の適宜の場所に形成されるが、ＣＰＵ１３４は、全面の画像情報と、検知領域ＡＲに形成される画像情報とを検知する。全面の画像情報は、トナーの使用量の検知に使用されて、現像装置１０４においてのトナー供給タイミングを決定するのに使用される。

本実施形態においては、どのようなシートサイズであっても、クリーニングモードを行えるように、所定の値（閾値）を、検知領域ＡＲ１，ＡＲ２のトナー画像が形成されない「ベタ白部」の累積画素数で設定されている。なお、シートに付着している塵埃は、検知領域に付着していることが多い。この場合、トナー画像が形成された部分の塵埃は、トナーとともに、シートに固着されるため、定着フィルム１１３に付着することが殆ど無い。しかし、トナー画像が形成されていない部分の塵埃は、シートに、単に付着しているだけであるので、定着フィルム１１３に付着することが多い。このようなことから、定着装置１５１は、トナー画像が形成されていない部分（ベタ白部）の画素数をカウントすることによって、塵埃の大凡の量を予測してカウントすることができる。そして、定着装置１５１は、カウントするベタ白部の累積画素数が所定の値を超えると、クリーニングモードによって、定着フィルム１１３に付着した塵埃を除去するようになっている。

図５の（Ａ）図に示すシートＰ１のように、検知領域ＡＲ１，ＡＲ２全体にトナー画像ＴＧが形成されることがある。この場合、ベタ白部の画素数が少ない。また、殆どの塵埃がトナー画像のトナーとともに、シートに定着されている。したがって、ベタ白部の画素数が少ないことは、塵埃が少ないことになる。ところが、図５の（Ｂ）図に示すシートＰ２のように、検知領域ＡＲ１，ＡＲ２の一部分にトナー画像ＴＧが形成されることがある。この場合、ベタ白部の画素数が多い。また、殆どの塵埃がトナー画像のトナーとともに、シートに定着されていないことになる。したがって、ベタ白部の画素数が多いことは、塵埃が多いことになる。このように、定着装置１５１は、ベタ白部の画素数をカウントして、塵埃の量を想定し、累積画素数が所定の値になると、定着フィルム１１３に多数の塵埃が付着しているものと推定して、クリーニングモードになるようになっている。累積画素数の所定の値は、定着フィルム１１３に付着した塵埃によって、シートにトナー画像を定着できなくなるときを想定した値である。以下、これ等の動作を説明する。

図６のフローチャートを使用して、一般的に用いられる普通シート（例えば、６４ｇ／ｍ^２乃至９０ｇ／ｍ^２）のクリーニングモードについて説明する。始めに、ユーザが、本体電源をＯＮにする。すると、画像形成装置１００は待機状態になる（Ｓ１）。その後、制御部１３０のＣＰＵ１３４は、ユーザが入力した画像形成Ｊｏｂの内容や、画像形成装置１００が不図示の画像読取装置や外部のファクス等から送信されてきた画像形成Ｊｏｂの画像データを印字情報記憶部１３２に記憶する（Ｓ２）。ＣＰＵ１３４は、画像形成装置が画像形成Ｊｏｂの画像データに基づいて画像形成を行えるように画像形成装置全体を初期設定する。このとき、ＣＰＵ１３４は、シートサイズの情報を検知する（Ｓ３）。その後、ＣＰＵ１３４は、画像形成装置１００を制御して、画像形成装置１００に、シートにトナー画像を形成する動作を開始させる（Ｓ４）。

シート１枚のトナー画像をカウントするビデオカウント制御部１３５は、シートの両端からの５ｍｍ幅の検知領域ＡＲ１、ＡＲ２(図５)のトナー画像ＴＧが形成されていない部分の画素数をカウントする。すなわち、ベタ白部の画素数をカウントする。そして、ビデオカウント制御部１３５は、定着装置１５１にシートが送り込まれてくる度に、ベタ白部の画素数のカウントを継続する。このため、カウント数は累積される。なお、トナー画像の解像度は６００×６００ｄｐｉとする。

ここで、検知領域ＡＲ１、ＡＲ２のそれぞれの画素数は、Ａ４横送り（幅２１０ｍｍ）で計算を行う。このため、画素数は、（５ｍｍ÷２５．４ｍｍ／ｉｎｃｈ＊６００ｄｐｉ）＊（２９７ｍｍ÷２５．４ｍｍ／ｉｎｃｈ＊６００ｄｐｉ）＝８２８６３１となる。ＣＰＵ１３４は、その後、検知領域ＡＲ１、ＡＲ２のそれぞれのベタ白部の画素の累積数が８２８６３１００画素を超えるまで、ベタ白部の画素のカウントを継続する（Ｓ６でＮｏ、Ｓ８でＮｏ、Ｓ５）。

ＣＰＵ１３４は、Ｊｏｂを終了しない内に（Ｓ８でＮｏ）、累積数が８２８６３１００画素を超えたとき（Ｓ６でＹｅｓ）、定着器１０６の定着ニップＮＰ４を通過しているシートが通過すると（Ｓ７）、ＳＷ１を切り換える。これによって、導電性プライマ層１１３ｂに接続されていた正極バイアス印加部１１６ａが負極バイアス印加部１１６ｂに切り換えられる（Ｓ９）。定着装置１５１は、クリーニングモードになり、定着フィルム１１３が正極から負極に切り替わり、定着フィルム１１３に付着していた負極の塵埃Ｄが定着フィルム１１３から反発されて、定着フィルム１１３から除去される。ＣＰＵ１３４は、クリーニングモード動作終了後、ビデオカウント制御部１３５に記憶されているベタ白部の画素数のカウントをリセットする（Ｓ１０）。その時点でＪｏｂを終了しているとき、ＣＰＵ１３４は、画像形成動作を終了する（Ｓ１１でＹＥＳ）。Ｊｏｂを終了していないときには（Ｓ１１でＮＯ）、ＣＰＵ１３４は、処理Ｓ５以降の制御を行う。

処理Ｓ６で、ベタ白部の画素数の累積数が８２８６３１００画素を超えないうちに（Ｓ６でＮＯ）、Ｊｏｂを終了（Ｓ８でＹＥＳ）することがある。このような場合、ＣＰＵは、その終了した時点での、カウント数をビデオカウント制御部１３５に記憶させたままで（Ｓ１２）、画像形成動作を終了する。記憶されたカウント数は、次のＪｏｂの画像定着時における処理Ｓ５においての初期値になり、その初期値からカウントが開始される。

以上のように、第１の定着装置１５１は、塵埃の除去を、シートが通過する度に行うのでなく、塵埃の量がある所定の値に達したと予測されるときに行うようになっている。このため、定着装置１５１は、定着フィルム１１３に印加するバイアスによって、定着フィルム１１３の過度な通電劣化を防止することができる。

また、第１の定着装置１５１は、使用されるシートのサイズが異なっても、その都度使用されるシートサイズの両端５ｍｍ幅の検知領域のベタ白画素を累積するようになっている。このため、第１の定着装置１５１は、どのシートサイズにおいても普通シートの場合、８２８６３１００画素数を超えた後、クリーニングモードになるので、シートのサイズに関係なく、定着フィルム１１３に付着した塵埃を除去することができる。

しかも、第１の定着装置１５１は、ベタ白部の画素をカウントして、塵埃の量を調べているので、定着フィルム１１３に付着した塵埃の除去を適切な時期に行うことができて、無駄な塵埃除去動作をすることが防止できる。

さらに、図７に、第１の定着装置１５１の定着フィルム１１３の離型層１１３ｃの耐用実験結果を、従来の定着装置と比較して示した。実験は、Ａ４のシートを幅２１０ｍｍの部分を先頭にして何枚のシートにトナー画像を定着できるかの実験である。グラフにおいて、横軸に耐久枚数、縦軸に定着フィルム１１３の離型層１１３ｃの厚みを記してある。

第１の定着装置と従来の定着装置はともに、初期の定着フィルム１１３の離型層１１３ｃの膜厚は８μｍである。従来の定着装置は耐久枚数約１７５０００枚で離型層１１３ｃの膜厚が０μｍとなり（離型層が無くなり）、導電性プライマ層１１３ｂが見えるようになった。これに対して、第１の定着装置１５１は、耐久枚数約２５００００枚で離型層１１３ｃの膜厚が０μｍになった。このように、第１の定着装置１５１は、従来の定着装置より、離型層１１３ｃを長く使用することができることが実験結果からしても明らかである。

(第２の定着装置)
図８は、定着フィルム方式の定着器１０６を有する本発明の実施形態の画像形成装置における第２の定着装置１５２の概略図である。第２の定着装置１５２は、「定着尾引き」の発生を抑制した構造になっている。図９は、可変バイアス印加部１６０の切り換え制御をするブロック図である。

第２の定着装置１５２は、加圧ローラ１２０の金属製の芯金１２１に加圧ローラバイアスを印加するための印加手段としての可変バイアス印加部１６０を接続した構成になっている。第２の定着装置１５２は、定着フィルム方式の定着器１０６、排出ゴムローラ１２５、排出ころ１２６、制御部１３０及び可変バイアス印加部１６０等を備えている。制御部１３０は、センサ情報記憶部１３１、印字情報記憶部１３２、タイマ部１３３、ＣＰＵ１３４等を備えている。可変バイアス印加部１６０は、芯金１２１に、トナーと同極性のバイアスを印加する正極バイアス印加部１６０ａと、トナーと逆極性の負極のバイアスを印加する負極バイアス印加部１６０ｂと、切換スイッチＳＷ２等を備えている。切換スイッチＳＷ２は、芯金１２１に加えるバイアスを、後述するＣＰＵ１３４によって、正極バイアス印加部１６０ａと負極バイアス印加部１６０ｂとに切り換えるようになっている。

図９の、可変バイアス印加部１６０の切り換え制御をするブロック図は、図４のブロック図とほぼ同様であるので説明を省略する。

第２の定着装置１５２の塵埃除去動作を説明する。塵埃を除去する動作は、第１の定着装置１５１の図６のフローチャートに示す動作と略同様であるので、フローチャートの図を省略し、異なる部分のみ説明する。トナー画像の未定着トナーＴは、第１の定着装置１５１と同様に、正極に帯電されているものとする。塵埃は、負極に帯電されているものとする。

ＣＰＵ１３４は、最初、金属製の芯金１１に、正極性のトナーに対して異極である負極のバイアスを負極バイアス印加部１６０ｂによって印加している。加圧ローラ１２０は、負極に帯電されて、正極のトナーＴをシートに吸着する。未定着トナーは、シートに吸着されてニップＮＰ４を通過するとき、シートに定着される。このとき、シートに付着している塵埃は、負極に帯電されているので、負極に帯電されている加圧ローラ１２０に反発されて、一部分が、フィルムユニット１１０の定着フィルム１１３に付着する。

ＣＰＵ１３４は、ベタ白部の累積画素数が所定の値を超えると、そのとき、ニップＮＰ４を通過しているシートが、ニップＮＰ４を通過すると、切り換えスイッチＳＷ２によって、負極バイアス印加部１６０ｂに切り換える。すると、加圧ローラ１２０は、正極に帯電される。定着フィルム１１３に付着している負極の塵埃は、定着フィルム１１３から正極の加圧ローラ１２０に付着して、定着フィルム１１３から除去される。

第２の定着装置１５２も、次の特長を備えている。加圧ローラ１２０の過度な通電劣化を防止することができる。シートのサイズに関係なく、定着フィルム１１３に付着した塵埃を除去することができる。無駄な塵埃除去動作をすることが防止できる。

（第３の定着装置）
図１０は、定着ローラ方式の定着器３００を有して定着ローラ３０１に可変バイアス印加部１１６のバイアスを印加する本発明の実施形態の画像形成装置における第３の定着装置１５３の概略図である。定着器３００は、定着ローラ３０１と加圧ローラ１２０が圧接して形成される定着ニップＮＰ５に、定着ローラ３０１と加圧ローラ１２０の回転によって未定着のトナー画像を有するシートＰを通過させて、シートＰにトナー画像を定着するようになっている。

加熱手段としての回転する定着ローラ３０１は、加熱部材としてのハロゲンランプ３０２、ハロゲンランプ３０２を内部に有する中空芯金３０３、及び中空芯金３０３の外周を覆う離型層３０４で形成されている。一方、加圧手段としての加圧ローラ１２０は、第１の定着装置１５１の加圧ローラ１２０と同様に、芯金１２１、芯金１２１の外周を覆う弾性層１２２、及び弾性層１２２の外周を覆う離型層１２３で形成されている。

第３の定着装置１５３は、定着ローラ３０１の中空芯金３０３に可変バイアス印加部１１６の直流バイアスを印加するようになっている。塵埃除去動作は、第１の定着装置１５１と同様であるので、動作説明は省略する。この第３の定着装置１５３も、第１の定着装置と同様な特長を備えている。また、第３の定着装置１５３は、定着ローラ３０１の過度な通電劣化を防止することができる。

（第４の定着装置）
図１１は、定着ローラ方式の定着器３００を有して加圧ローラ１２０に可変バイアス印加部１６０の直流バイアスを印加する本発明の実施形態の画像形成装置における第４の定着装置１５４の概略図である。第４の定着装置１５４は、加圧ローラ１２０の芯金１２１に可変バイアス印加部１６０の直流バイアスを印加するようになっている。この第４の定着装置１５４も、第２の定着装置１５２と同様な操作をするので、動作説明は省略する。この第４の定着装置１５４も、第２の定着装置１５２と同様な特長を備えている。

(第５の定着装置)
以上の第１乃至第４の定着装置１５１乃至１５４は、坪量６４ｇ／ｍ^２乃至９０ｇ／ｍ^２の普通シートについての説明であった。しかし、シートには、坪量が９０ｇ／ｍ^２を超えた厚シートや、坪量が６４Ｇ／ｍ^２未満の薄シート等がある。そして、塵埃の一種である紙粉は、シートの厚みが厚い程、塵埃の帯電量が多くなる。

これは、普通シートよりシートの電気抵抗値の高い厚シートは、転写時に転写ローラ１０５から受ける転写電圧が高い。このため、転写後の厚シートはシート上の紙粉を含めて負極の帯電量が多くなる。この後、定着オフセットを防止するため、定着フィルム１１３に正極バイアスを印加すると、負極に帯電したシート上の紙粉が正極の定着バイアスに引き付けられて定着フィルム１１３に吸着する。その付着量は、紙粉の帯電量に比例する。このため、紙粉の帯電量が多い厚シートの紙粉は、定着フィルム１１３への付着量が多くなる。逆に、シートの電気抵抗値が低い薄シートは転写時に印加する負極の転写電圧を低く設定してある。このため、転写後の薄シートは紙面上の紙粉を含めて負極の帯電量が少なく、定着バイアスに引き付けられて定着部材に吸着する紙粉も少ない。

以上の理由により、普通シートのクリーニングモードへ移行する画素数の所定の値（閾値）をそのまま使用すると、厚シートでは定着フィルム１１３、加圧ローラ１２０、定着ローラ３０１への紙粉付着量が多くなる。このため、定着装置１５１乃至１５４は、クリーニングモードを実行するタイミングが遅くなり、定着フィルム１１３、定着ローラ３０１に付着した塵埃を除去しきれない場合がある。反対に、薄シートではクリーニングモードを実行するタイミングが早くなる。このため、定着装置１５１乃至１５４は、定着フィルム１１３、定着ローラ３０１へ紙粉が付着する前にバイアスを印加するので、電力増加の懸念が生じる。

また、定着装置１５１乃至１５４の使用されている温度や湿度の環境（以下、温湿度と言う）によっても、クリーニングモードを実行するタイミングを調整した方が好ましい場合がある。すなわち、温湿度が高いと紙粉が定着フィルム１１３、定着ローラ３０１に付着しにくくなるため、温湿度に応じてもクリーニングモードを最適化しなければならない。そこで、定着装置１５１乃至１５４は、シートの坪量と使用温湿度とを考慮して、クリーニングモードを行えるようになっているのが好ましい。

図１２は、第１の定着装置１５１が、シートの坪量と使用温湿度とを考慮して、クリーニングモードを行えるようにした場合の制御ブロック図である。図１２のセンサ情報記憶部５３１は、図１４のセンサ情報記憶部１３１に温湿度センサ１４４からの温湿度情報と、シート種の情報とを受信できるようになっている。また、図１２の制御部５３０のＣＰＵ５３４は、図４のＣＰＵ１３４が行う制御の他に、シートの坪量と使用温湿度とを考慮して、クリーニングモードを行う制御をできるようになっている。その他の部分は、図４と同様であるので、その他の部分には、図４と同一の符号を付して、その部分の説明は省略する。温湿度センサ１４４(図１)は、定着装置１５１の近くに配置してある。

なお、シートの坪量と使用温湿度とを考慮して、クリーニングモードを行えるようにした本定着装置を第５の定着装置１５５とする。

第５の定着装置の動作を図１２乃至図１８に基づいて説明する。図１３は、第５の定着装置の動作説明用のフローチャートである。図１４は、図１３に続くフローチャートである。図１５は、図１３に続くフローチャートである。図１６は、環境の温湿度が１５℃１０％以下の場合の定着装置の耐用実験結果の図である。図１６の（Ａ）図は、従来の定着装置の実験結果の図である。図１６の（Ｂ）図は、本実施形態の画像形成装置における定着装置の耐用実験結果の図である。図１７は、環境の温湿度が１５℃１０％を超えた場合の定着装置の耐用実験結果の図である。図１７の（Ａ）図は、従来の定着装置の実験結果の図である。図１７の（Ｂ）図は、本実施形態の画像形成装置における定着装置の耐用実験結果の図である。図１８は、環境の温湿度とシートの種類と関係における画素の累積数を示す図である。

図１３において、始めに、ユーザが、本体電源をＯＮにする。すると、画像形成装置１００は待機状態になる（Ｓ１１１）。その後、ＣＰＵ５３４は、受信ユーザが入力した画像形成Ｊｏｂ内容や、画像形成装置１００が不図示の画像読取装置や外部のファクス等から送信されてきた画像形成Ｊｏｂの画像データを印字情報記憶部１３２に記憶する（Ｓ１１２）。制御手段としてのＣＰＵ５３４は、画像形成装置が画像形成Ｊｏｂの画像データに基づいて画像形成を行えるように画像形成装置全体を初期設定する。このとき、ＣＰＵ５３４は、シートサイズの情報を検知する（Ｓ１１３）。

その後、ＣＰＵ５３４は、センサ情報記憶部５３１が受けた温湿度センサ１４４の温湿度情報に基づいて、環境温湿度Ｘが≦１５℃１０％以下（Ｘ≦１５℃１０％）であるかを判断する（Ｓ１１４）。ＣＰＵ５３４は、Ｘ≦１５℃１０％の場合（Ｓ１１４でＹｅｓ）、センサ情報記憶部５３１が受けたシートの坪量情報に基づいて、トナー画像を定着するシートが普通シートであるかを判断する（Ｓ１１５）。シートの坪量は、ユーザが画像形成装置に画像形成動作を開始させる前に、不図示の操作パネルから入力された、シートが普通シート、厚シート、薄シートのいずれであるかによって判断される。

ＣＰＵ５３４は、普通シートの場合（Ｓ１１５でＹｅｓ）、普通シートに応じた画像形成動作を画像形成装置に開始させる（Ｓ１１６）。ビデオカウント制御部１３５は、シート１枚のトナー画像比率をカウントするビデオカウント制御部１３５に基づいて、シートの両端からの５ｍｍの所定の幅の検知領域ＡＲ１、ＡＲ２（図５）のトナー画像ＴＧが形成されていない部分の画素数をカウントする。すなわち、ベタ白部の画素数をカウントする。そして、ビデオカウント制御部５３５は、定着装置１５１にシートが送り込まれてくる度に、ベタ白部の画素数のカウントを継続する。このため、カウント数は累積される。ＣＰＵ５３４は、その後、検知領域ＡＲ１、ＡＲ２のそれぞれのベタ白部の画素の累積数が８２０２６１４０画素を超えるまで、ベタ白部の画素のカウントを継続する（Ｓ１１８でＮｏ、Ｓ１２０でＮｏ、Ｓ１１７）。

ＣＰＵ５３４は、Ｊｏｂを終了しない内に（Ｓ１２０でＮｏ）、累積数が８２０２６１４０画素を超えたとき（Ｓ１１８でＹｅｓ）、定着器１０６の定着ニップＮＰ４を通過しているシートが通過すると（Ｓ１１９）、ＳＷ１を切り換える。これによって、導電性プライマ層１１３ｂに接続されていた正極バイアス印加部１１６ａが負極バイアス印加部１１６ｂに切り換えられる（Ｓ１２１）。定着装置１５１は、クリーニングモードになり、定着フィルム１１３が正極から負極に切り替わり、定着フィルム１１３に付着していた負極の塵埃が定着フィルム１１３から反発されて、定着フィルム１１３から除去される。ＣＰＵ５３４は、クリーニングモード動作終了後、ビデオカウント制御部１３５に記憶されているベタ白部の画素数のカウントをリセットする（Ｓ１２２）。その時点でＪｏｂを終了しているとき、ＣＰＵ５３４は、画像形成動作を終了する（Ｓ１２３でＹＥＳ）。Ｊｏｂを終了していないときには（Ｓ１２３でＮＯ）、ＣＰＵ５３４は、処理Ｓ１１７以降の制御を行う。

処理Ｓ１１８で、ベタ白部の画素数の累積数が８２０２６１４０画素を超えないうちに（Ｓ１１８でＮＯ）、Ｊｏｂを終了（Ｓ１２０でＹＥＳ）する場合がある。このような場合、ＣＰＵは、その終了した時点での、カウント数をビデオカウント制御部１３５に記憶させたままで（Ｓ１２４）、画像形成動作を終了する。記憶されたカウント数は、次のＪｏｂの画像定着時における処理Ｓ１１７においての初期値になり、その初期値からカウントが開始される。

処理Ｓ１１５において、シートが普通シートでなく（Ｓ１１５でＮｏ）、薄シートの場合（Ｓ２１５でＹｅｓ）、図１４のように、ＣＰＵ５３４は、薄シートに応じた画像形成動作を画像形成装置に開始させる（Ｓ２１６）。ビデオカウント制御部１３５は、シート１枚のトナー画像比率をカウントするビデオカウント制御部１３５に基づいて、シートの両端からの５ｍｍ幅の検知領域ＡＲ１、ＡＲ２(図５)のトナー画像ＴＧが形成されていない部分の画素数をカウントする。すなわち、ベタ白部の画素数をカウントする。そして、ビデオカウント制御部５３５は、定着装置１５１にシートが送り込まれてくる度に、ベタ白部の画素数のカウントを継続する。このため、カウント数は累積される。ＣＰＵ５３４は、その後、検知領域ＡＲ１、ＡＲ２のそれぞれのベタ白部の画素の累積数が９３７４４１６０画素を超えるまで、ベタ白部の画素のカウントを継続する（Ｓ２１８でＮｏ、Ｓ２２０でＮｏ、Ｓ２１７）。

ＣＰＵ５３４は、Ｊｏｂを終了しない内に（Ｓ２２０でＮｏ）、累積数が９３７４４１６０画素を超えたとき（Ｓ２１８でＹｅｓ）、定着器１０６の定着ニップＮＰ４を通過しているシートが通過すると（Ｓ２１９）、ＳＷ１を切り換える。これによって、導電性プライマ層１１３ｂに接続されていた正極バイアス印加部１１６ａが負極バイアス印加部１１６ｂに切り換えられる（Ｓ２２１）。定着装置１５１は、クリーニングモードになり、定着フィルム１１３が正極から負極に切り替わり、定着フィルム１１３に付着していた負極の塵埃が定着フィルム１１３から反発されて、定着フィルム１１３から除去される。ＣＰＵ５３４は、クリーニングモード動作終了後、ビデオカウント制御部１３５に記憶されているベタ白部の画素数のカウントをリセットする（Ｓ２２２）。その時点でＪｏｂを終了しているとき、ＣＰＵ５３４は、画像形成動作を終了する（Ｓ２２３でＹＥＳ）。Ｊｏｂを終了していないときには（Ｓ２２３でＮＯ）、ＣＰＵ５３４は、処理Ｓ２１７以降の制御を行う。

処理Ｓ２１８で、ベタ白部の画素数の累積数が９３７４４１６０画素を超えないうちに（Ｓ２１８でＮＯ）、Ｊｏｂを終了（Ｓ２２０でＹＥＳ）する場合がある。このような場合、ＣＰＵは、その終了した時点での、カウント数をビデオカウント制御部１３５に記憶させたままで（Ｓ２２４）、画像形成動作を終了する。記憶されたカウント数は、次のＪｏｂの画像定着時における処理Ｓ２１７においての初期値になり、その初期値からカウントが開始される。

シートは、処理Ｓ１１５において普通シートでなく（Ｓ１１５でＮｏ）、処理Ｓ２１５において薄シートでない（Ｓ２１５でＮｏ）場合、厚シートになる（Ｓ３１５）。図１４のように、ＣＰＵ５３４は、厚シートに応じた画像形成動作を画像形成装置に開始させる（Ｓ３１６）。ビデオカウント制御部１３５は、シート１枚のトナー画像比率をカウントするビデオカウント制御部１３５に基づいて、シートの両端からの５ｍｍ幅の検知領域ＡＲ１、ＡＲ２(図５)のトナー画像ＴＧが形成されていない部分の画素数をカウントする。すなわち、ベタ白部の画素数をカウントする。そして、ビデオカウント制御部５３５は、定着装置１５１にシートが送り込まれてくる度に、ベタ白部の画素数のカウントを継続する。このため、カウント数は累積される。ＣＰＵ５３４は、その後、検知領域ＡＲ１、ＡＲ２のそれぞれのベタ白部の画素の累積数が５８５９０１００画素を超えるまで、ベタ白部の画素のカウントを継続する（Ｓ３１８でＮｏ、Ｓ３２０でＮｏ、Ｓ３１７）。

ＣＰＵ５３４は、Ｊｏｂを終了しない内に（Ｓ３２０でＮｏ）、累積数が５８５９０１００画素を超えたとき（Ｓ３１８でＹｅｓ）、定着器１０６の定着ニップＮＰ４を通過しているシートが通過すると（Ｓ３１９）、ＳＷ１を切り換える。これによって、導電性プライマ層１１３ｂに接続されていた正極バイアス印加部１１６ａが負極バイアス印加部１１６ｂに切り換えられる（Ｓ３２１）。定着装置１５１は、クリーニングモードになり、定着フィルム１１３が正極から負極に切り替わり、定着フィルム１１３に付着していた負極の塵埃が定着フィルム１１３から反発されて、定着フィルム１１３から除去される。ＣＰＵ５３４は、クリーニングモード動作終了後、ビデオカウント制御部１３５に記憶されているベタ白部の画素数のカウントをリセットする（Ｓ３２２）。その時点でＪｏｂを終了しているとき、ＣＰＵ５３４は、画像形成動作を終了する（Ｓ３２３でＹＥＳ）。Ｊｏｂを終了していないときには（Ｓ３２３でＮＯ）、ＣＰＵ５３４は、処理Ｓ３１７以降の制御を行う。

処理Ｓ３１８で、ベタ白部の画素数の累積数が５８５９０１００画素を超えないうちに（Ｓ３１８でＮＯ）、Ｊｏｂを終了（Ｓ３２０でＹＥＳ）することがある。このような場合、ＣＰＵは、その終了した時点での、カウント数をビデオカウント制御部１３５に記憶させたままで（Ｓ３２４）、画像形成動作を終了する。記憶されたカウント数は、次のＪｏｂの画像定着時における処理Ｓ３１７においての初期値になり、その初期値からカウントが開始される。

以上説明した、シートサイズＡ４（送り方向幅２１０ｍｍ）で、環境の温湿度ＸがＸ≦１５℃１０％において（Ｓ１１４でＹｅｓ）、クリーニングモードを行ったときの効果を説明する。図１６の（Ａ）図は、従来技術における耐久性の実験結果を示したグラフであり、図１６の（Ｂ）図は、第５の定着装置１５５の耐久性の実験結果を示したグラフである。それぞれのグラフにおいて、横軸は耐久枚数を示し、縦軸に定着フィルム９１３(図２０)，１１３(図２)の膜厚を示している。

従来技術、本実施形態のどちらにおいても、初期の定着フィルム９１３，１１３の離型層９１３ｃ，１１３ｃの膜厚は８μｍである。シートの厚み（坪量）毎に離型層９１３ｃ，１１３ｃの摩耗の比較を行った。普通シートでは、従来技術が約１７５０００枚で定着フィルム９１３の離型層９１３ｃが無くなった(厚み０μｍ)。本実施形態は、約２５００００枚で定着フィルム１１３の離型層１１３ｃが無くなった(厚み０μｍ)。薄シートでは、従来技術が約２０００００枚で離型層９１３ｃが無くなった。本実施形態では約２７５０００枚で離型層１１３ｃが無くなった。厚シートでは、従来技術が約１６００００枚で離型層９１３ｃが無くなった。本実施形態では約２０００００枚で離型層１１３ｃが無くなった。よって、どの坪量のシートにおいても、第５の定着装置１５５は、定着フィルム１１３の離型層１１３ｃの耐久性を向上させることができて、長期間使用することができる。

処理Ｓ１１４においてＮｏの場合（１５℃１０％＜Ｘの場合）ＣＰＵ５３４は、センサ情報記憶部５３１が受けたシートの坪量情報に基づいて、トナー画像を定着するシートが普通シートであるかを判断する（図１５、Ｓ４１５）。シートの坪量は、ユーザが画像形成装置に画像形成動作を開始させる前に、不図示の操作パネルから入力された、シートが普通シート、厚シート、薄シートのいずれであるかによって判断される。

ＣＰＵ５３４は、普通シートの場合（Ｓ４１５でＹｅｓ）、普通シートに応じた画像形成動作を画像形成装置に開始させる（Ｓ４１６）。この後の処理Ｓ４１７乃至処理Ｓ４２４は、処理Ｓ１１７乃至処理１２４と同様であるので、説明を省略する。但し、処理Ｓ１１８における累積数８２０２６１４０が、処理Ｓ４１８において５８５９０１００に変更される。

処理Ｓ４１５において、シートが普通シートでなく（Ｓ４１５でＮｏ）、処理Ｓ５１５で薄シートの場合（Ｓ５１５でＹｅｓ）、ＣＰＵ５３４は、薄シートに応じた画像形成動作を画像形成装置に開始させる（Ｓ５１６）。この後の処理Ｓ５１７乃至処理Ｓ５２４は、処理Ｓ２１７乃至処理２２４と同様であるので、説明を省略する。但し、処理Ｓ２１８における累積数９３７４４１６０が、処理Ｓ５１８において７０３０８１２０に変更される。

シートは、処理Ｓ４１５において、普通シートでなく（Ｓ４１５でＮｏ）、処理Ｓ５１５において、薄シートでない（Ｓ５１５でＮｏ）場合、厚シートになる（Ｓ６１５）。ＣＰＵ５３４は、厚シートに応じた画像形成動作を画像形成装置に開始させる（Ｓ６１６）。この後の処理Ｓ６１７乃至処理Ｓ６２４は、処理Ｓ３１７乃至処理３２４と同様であるので、説明を省略する。但し、処理Ｓ３１８における累積数５８５９０１００が、処理Ｓ６１８において４６８７２０８０に変更される。

以上説明した、シートサイズＡ４（送り方向幅２１０ｍｍ）で、温湿度Ｘが１５℃１０％＜Ｘにおいて（図１３、Ｓ１１４でＮｏ）、クリーニングモードを行ったときの効果を説明する。図１７の（Ａ）図は、従来技術における耐久性の実験結果を示したグラフであり、図１７の（Ｂ）図は、第５の定着装置１５５の耐久性の実験結果を示したグラフである。それぞれのグラフにおいて、横軸は耐久枚数を示し、縦軸に定着フィルム９１３(図２０)，１１３(図２)の膜厚を示している。

従来技術、本実施形態のどちらにおいても、初期の定着フィルム９１３，１１３の離型層９１３ｃ，１１３ｃの膜厚は８μｍである。シートの厚み（坪量）毎に離型層９１３ｃ，１１３ｃの摩耗の比較を行った、普通シートでは、従来技術が約２０００００枚で定着フィルム９１３の離型層９１３ｃが無くなった(厚み０μｍ)。本実施形態は、約２５００００枚で定着フィルム１１３の離型層１１３ｃが無くなった(厚み０μｍ)。薄シートでは、従来技術が約２２５０００枚で定着フィルム９１３が無くなった。本実施形態では約３０００００枚で離型層１１３ｃが無くなった。厚シートにおいても、従来技術が１７５０００枚で離型層９１３ｃが無くなった。本実施形態では２２５０００枚で離型層１１３ｃが無くなる。よって、どの坪量のシートにおいても、第５の定着装置１５５は、定着フィルム１１３の離型層１１３ｃの耐久性を向上させることができて、長期間使用することができる。

なお、以上説明した、定着装置１５５も、シートのサイズが異なる場合、その都度、使用されるシートのサイズの両端５ｍｍ幅分(検知領域の幅分)の画素数をカウントするようになっている。よって、定着装置１５５は、シートの厚み（坪量）に関係なく、検知領域の画素数をカウントして、クリーニングモードを行うことができるようになっている。

以上説明した第５の定着装置１５５は、第１の定着装置１５１のみならず、第２乃至４の定着装置１５２，１５３，１５４にも適用して、加圧ローラ１２０、定着ローラ３０１の耐久性を向上させることができる。

以上説明した第１乃至第５の定着装置、可変バイアス印加部は、定着フィルム方式の定着器のフィルムユニットと加圧ローラとの少なくとも一方に設けてもよし、また、定着ローラ方式の定着器の定着ローラと加圧ローラとの少なくとも一方に設けても良い。

以上の説明において、トナー画像のトナーは、正極性に印加されている場合について説明した。しかし、トナー画像のトナーが負極性に印加されている場合もある。この場合、転写ローラ１０５は正極性に印加される。このため、塵埃は、正極性に印加される。このように、トナーが負極性に印加されている場合、ＣＰＵ１３４，５３４は、定着フィルム１１３、定着ローラ３０１に、トナーと同極性の負極を負極バイアス印加部１１６ｂによって印加する。そして、ＣＰＵ１３４、５３４は、ベタ白部の画素数が所定の値を超えると、正極バイアス印加部１１６ａに切替えて、定着フィルム１１３、定着ローラ３０１に、トナーと逆極性の正極を印加する。これによって、正極の塵埃は、正極の定着フィルム１１３、定着ローラ３０１から反発されて除去される。なお、図８の第２の定着装置、図１０の第４の定着装置のように加圧ローラ３０６に直流バイアスを印加されて、トナー画像のトナーが負極性に印加されている場合には、加圧ローラ３０６に、正極バイアスの直流バイアスが印加される。定着ローラ３０１に付着した正極の塵埃は、加圧ローラ３０６が負極バイアス印加部１６０ｂによって負極に帯電されることによって加圧ローラ３０６から除去される。

なお、上述した実施の形態では、ＣＰＵ１３４、５３４は、ベタ白部の画素数が所定の値を超えると、正極バイアス印加部１１６ａに切替えて、定着フィルム１１３、定着ローラ３０１に、トナーと逆極性の正極を印加する。しかし、ベタ白部の画素数に限定せずに、所定枚数画像形成したベタ黒部の画素数が所定の値を越えないとき、或いはシートが所定枚数になったとき、定着フィルム、ローラに塵埃が付着していることを予測してクリーニング動作を実行するようにしても良い。

また、制御部１３０によって、正極バイアス印加部１１６ａと負極バイアス印加部１１６ｂとに選択的に切り換えるようになっているが、正負のバイアスを印加するか否かの判断（バイアスの印加の有無を判断）をしてもよい。

以上説明した、定着フィルム１１３、加圧ローラ１２０、定着ローラ３０１の耐久性の優れた定着装置を備えた画像形成装置は、シートに形成するトナー画像の品質を向上させることができる。

１００：画像形成装置、１０６：定着器、１１０：フィルムユニット（加熱手段）、１１６：可変バイアス印加部（印加手段）、１１８：画像形成部（画像形成手段）、１２０：圧ローラ（加圧手段）、１３０，５３０：制御部、１３４，５３４：ＣＰＵ、１３５：ビデオカウント制御部（カウンタ）、１４４：温湿度センサ、１５１，１５２，１５３，１５４，１５５：定着装置、１６０：可変バイアス印加部（印加手段）、３００：定着器、３０１：定着ローラ（加熱手段）、Ｐ：シート、ＮＰ４，ＮＰ５：定着ニップ部。

Claims

画像形成手段によりトナー画像が形成されたシートを加熱する加熱手段と、
前記加熱手段とでシートを挟持して搬送しながら、トナー画像をシートに定着する加圧手段と、を有する定着装置と、
前記加熱手段にトナーと極性の異なる直流のバイアスを印加する印加手段と、
シートの搬送方向の縁から所定の幅内のトナー画像が形成されていない部分の画素数をカウントするカウント手段と、
前記カウント手段がカウントする値に応じて、シート間の前記印加手段の印加の有無を決定する制御手段と、を備えた、
ことを特徴とする画像形成装置。
前記印加手段は、トナーの極性と同極のバイアス印加を前記加熱手段に印加することが可能で、
前記制御手段は、前記カウントの値が前記所定の値になったときのシート間の前記バイアスの極性を、画像形成時に印加する極性から異極の極性に切り換える、
ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
前記制御手段は、シートの厚み情報に基づいて、シートの厚みが厚い程、前記カウントする値を小さくすることが可能である、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
前記制御手段は、温湿度情報に基づいて、温湿度が高い程、前記カウントする値を小さくすることが可能である、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。