特開 2022-190370 定着装置、及びそれを備えた画像形成装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022190370

(43)【公開日】2022-12-26

(54)【発明の名称】定着装置、及びそれを備えた画像形成装置

(51)【国際特許分類】

   G03G 15/20 20060101AFI20221219BHJP

【ＦＩ】

G03G15/20 505

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021098658

(22)【出願日】2021-06-14

(71)【出願人】

【識別番号】000006150

【氏名又は名称】京セラドキュメントソリューションズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001933

【氏名又は名称】弁理士法人 佐野特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】中野 邦昭

(72)【発明者】

【氏名】三宅 尚史

【テーマコード（参考）】

2H033

【Ｆターム（参考）】

2H033AA09

2H033BA11

2H033BA12

2H033BA13

2H033BB05

2H033BB29

2H033BB30

2H033BB34

2H033BE06

2H033CA44

(57)【要約】

【課題】静電オフセット及び静電飛散の発生を抑制しつつ、耐久性にも優れた定着装置及びそれを備えた画像形成装置を提供する。
【解決手段】定着装置は、第１定着部材と、第２定着部材と、電荷付与部と、制御部と、を備えている。第１定着部材は、搬送路に沿って搬送されるシート上のトナー像に当接する。第２定着部材は、第１定着部材との間でシートが通過するニップ部を形成する。電荷付与部は、電荷を付与するための印加電流を発生させて、第１定着部材の外周面におけるニップ部よりも外周面の移動方向上流側部分と、シート上のトナー像と、に電荷を付与可能である。制御部は、電荷付与部を制御する。定着装置は、第１定着部材の外周面の表面粗さを検出する表面粗さ検出部を有する。制御部は、表面粗さ検出部により検出された表面粗さが粗くなるにつれて印加電流を小さくする。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

搬送路に沿って搬送されるシート上のトナー像に当接する第１定着部材と、
前記第１定着部材との間で前記シートが通過するニップ部を形成する第２定着部材と、
電荷を付与するための印加電流を発生させて、前記第１定着部材の外周面における前記ニップ部よりも前記外周面の移動方向上流側部分と、前記シート上の前記トナー像と、に電荷を付与可能な電荷付与部と、
前記電荷付与部を制御する制御部と、
を備えた定着装置において、
前記第１定着部材の外周面の表面粗さを検出する表面粗さ検出部を有し、
前記制御部は、前記表面粗さ検出部により検出された前記表面粗さが粗くなるにつれて前記印加電流を小さくすることを特徴とする定着装置。

【請求項2】

前記制御部は、前記表面粗さが初回起動時の状態から所定の状態まで粗くなる第１期間と、前記第１期間経過時の状態から所定の状態までさらに粗くなる第２期間と、前記第２期間経過時の状態からさらに粗くなる第３期間と、の期間ごとに前記印加電流を段階的に小さく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】

前記第１期間経過時、前記第２期間経過時、および前記第３期間経過時の前記印加電流を、それぞれ第１印加電流、第２印加電流、および第３印加電流としたときに、前記第２印加電流は、前記第１印加電流の４／７倍以上、且つ６／７倍未満であり、前記第３印加電流は、前記第１印加電流の１／７以上、且つ４／７未満であ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】

前記シートが前記ニップ部を通過する通紙枚数を前記初回起動時から累積した累積通紙枚数をカウントする通紙カウント部を有し、
前記表面粗さ検出部は、前記累積通紙枚数に基づいて前記表面粗さを算出する請求項２又は３に記載の定着装置。

【請求項5】

前記第１期間経過時および前記第２期間経過時の前記累積通紙枚数を、それぞれ第１枚数および第２枚数としたとき、前記第２枚数は、前記第１枚数の１４倍以上、且つ１８倍以下であることを特徴とする請求項４に記載の定着装置。

【請求項6】

初回起動時からの累積駆動期間を計測する時間カウント部を有し、
前記表面粗さ検出部は、前記累積駆動期間に応じて前記表面粗さを算出することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の定着装置。

【請求項7】

前記定着部材の外周面の表面状態を検知可能な表面状態検知機構を備え、
前記表面粗さ検出部は、前記表面状態検知機構の検知結果に基づいて前記表面粗さを算出することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の定着装置。

【請求項8】

前記電荷付与部は、前記第１定着部材の外周面から離間して配置された放電電極及び対向電極を有し、前記放電電極と前記対向電極との間でコロナ放電を発生させて、前記印加電流を発生させる請求項１から７のいずれかに記載の定着装置。

【請求項9】

前記ニップ部よりも前記シートの搬送方向上流側に配置され、前記シート上に前記トナー像を形成する画像形成部と、
前記シート上の前記トナー像を前記シート上に定着させる請求項１から８のいずれかに記載の定着装置と、
を備える画像形成装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、定着装置、及びそれを備えた画像形成装置に関する。

【背景技術】

【0002】

画像形成装置においてトナー像を用紙に定着させるために、定着ローラーや定着ベルト等の第１定着部材と、加圧ローラー等の第２定着部材と、を備える定着装置が広く用いられている。第１定着部材と第２定着部材とは圧接して定着ニップ部を形成している。第１定着部材の外周面が所定の温度になるように熱せられた状態で、定着ニップ部に印刷用紙等のシートを通過させる。このとき、第１定着部材の外周面は、シートの、トナー像が形成されている面に当接する。このように、シート上に形成されたトナー像に熱と圧力を加え、シートにトナー像を溶融定着させる。

【0003】

このような定着装置は、シートが定着ニップ部を通過する際に、未定着のトナー像からトナーの一部が第１定着部材の外周面に静電的に付着し、後続のシートに再転写される画像不良、いわゆる静電オフセット現象が生じるおそれがある。この静電オフセット現象の発生を抑制すべく、特許文献１には、電荷付与部を備える定着装置が開示されている。

【0004】

特許文献１に記載の電荷付与部は、第１定着部材の外周面と、シートの表面（第１定着部材の外周面に接触する側の面であって、未だ第１定着材に接触していない部分）とに電荷を付与する。電荷付与部は、複数の電極を有し、この電極間に高電圧を印加してコロナ放電（印加電流）を発生させ、陽イオンを発生させる。この陽イオンが、シートと第１定着部材の外周面に移動することで、シートと第１定着部材の外周面とが同極性（正極）の電荷を帯びることになる。これにより、シート上の未定着のトナー像が、第１定着部材の外周面に付着しにくくなる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１７－１９４４９９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

ところで、上述したような第１定着部材の外周面は、経時的に劣化し、表面粗さが粗くなる傾向があり、徐々に帯電しやすくなる。このため、電荷付与部への印加電圧を初回起動時の値から変えることなく定着動作を続けていると、次第に第１定着部材の外周面の正極性の電荷量が大きくなる。すると、シート上の電荷と、第１定着部材の外周面上の電荷とが反発し、シート上の未定着のトナー像が飛散して生じる画像不良、いわゆる静電飛散現象が生じるおそれがある。

【0007】

また、第１定着部材の外周面に長時間電荷を付与したり、比較的高い電圧を印加したりすると、第１定着部材の外周面や電荷付与部の電極が劣化しやすくなり、定着装置の製品寿命が短くなるおそれがある。

【0008】

そこで、本発明は、静電オフセット及び静電飛散の発生を抑制しつつ、耐久性にも優れた定着装置及びそれを備えた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】

【0009】

上記目的を達成するために本発明の第１の構成は、第１定着部材と、第２定着部材と、電荷付与部と、制御部と、を備えた定着装置である。第１定着部材は、搬送路に沿って搬送されるシート上のトナー像に当接する。第２定着部材は、第１定着部材との間でシートが通過するニップ部を形成する。電荷付与部は、電荷を付与するための印加電流を発生させて、第１定着部材の外周面におけるニップ部よりも外周面の移動方向上流側部分と、シート上のトナー像と、に電荷を付与可能である。制御部は、電荷付与部を制御する。定着装置は、第１定着部材の外周面の表面粗さを検出する表面粗さ検出部を有する。制御部は、表面粗さ検出部により検出された表面粗さが粗くなるにつれて印加電流を小さくする。

【発明の効果】

【0010】

本発明の第１の構成によれば、第１定着部材の外周面の表面粗さが粗くなるにつれて、すなわち、初回起動時からの経過期間が長くなるにつれて、電荷付与部に流れる印加電流が小さくなる。このため、第１定着部材の外周面、及び電荷付与部にかかる負担が小さくなり、耐久性が向上する。また、第１定着部材の外周面は、表面粗さが粗くなるにつれて帯電しやすくなる。このため、外周面の表面粗さが比較的粗くなり、印加電流が小さくなったとしても、静電オフセット現象を抑制することができる。従って、画像不良の発生を抑制しつつ、劣化しにくい定着装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明の実施形態に係る画像形成装置１００の内部構造を示す概略断面図

【図2】画像形成装置１００に搭載される定着装置１３の側面断面図

【図3】画像形成装置１００の制御経路の一例を示すブロック図

【図4】定着装置１３の制御フローの一例を示すフローチャート

【図5】本発明の定着装置１３に係る制御部９０の変形例を示すブロック図

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。図１は、本発明の実施形態に係る画像形成装置１００の内部構造を示す概略断面図である。画像形成装置１００（ここではカラープリンター）本体内には４つの画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、ＰｃおよびＰｄが、搬送方向上流側（図１では右側）から順に配設されている。これらの画像形成部Ｐａ～Ｐｄは、異なる４色（シアン、マゼンタ、イエローおよびブラック）の画像に対応して設けられており、それぞれ帯電、露光、現像および転写の各工程によりシアン、マゼンタ、イエローおよびブラックの画像を順次形成する。

【0013】

これらの画像形成部Ｐａ～Ｐｄには、各色の可視像（トナー像）を担持する感光体ドラム１ａ、１ｂ、１ｃおよび１ｄが配設されている。さらに、図１において時計回り方向に回転する中間転写ベルト８が各画像形成部Ｐａ～Ｐｄに隣接して設けられている。これらの感光体ドラム１ａ～１ｄ上に形成されたトナー像が、各感光体ドラム１ａ～１ｄに当接しながら移動する中間転写ベルト８上に順次一次転写されて重畳される。その後、中間転写ベルト８上に一次転写されたトナー像は、二次転写ローラー９によって記録媒体の一例としての用紙Ｓ（シート）上に二次転写される。さらに、トナー像が二次転写された用紙Ｓは、定着装置１３においてトナー像が定着された後、画像形成装置１００本体より排出される。メインモーター４０（図３参照）により感光体ドラム１ａ～１ｄを図１において反時計回り方向に回転させながら、各感光体ドラム１ａ～１ｄに対する画像形成プロセスが実行される。

【0014】

トナー像が二次転写される用紙Ｓは、画像形成装置１００の本体下部に配置された用紙カセット１６内に収容されており、給紙ローラー１２ａおよびレジストローラー対１２ｂを介して二次転写ローラー９と中間転写ベルト８の駆動ローラー１１とのニップ部へと搬送される。中間転写ベルト８には誘電体樹脂製のシートが用いられ、継ぎ目を有しない（シームレス）ベルトが主に用いられる。また、二次転写ローラー９の下流側には中間転写ベルト８の表面に残存するトナー等を除去するためのブレード状のベルトクリーナー１９が配置されている。

【0015】

次に、画像形成部Ｐａ～Ｐｄについて説明する。回転可能に配設された感光体ドラム１ａ～１ｄの周囲および下方には、感光体ドラム１ａ～１ｄを帯電させる帯電装置２ａ、２ｂ、２ｃおよび２ｄと、各感光体ドラム１ａ～１ｄに画像情報を露光する露光装置５と、感光体ドラム１ａ～１ｄ上にトナー像を形成する現像装置３ａ、３ｂ、３ｃおよび３ｄと、感光体ドラム１ａ～１ｄ上に残留した現像剤（トナー）等を除去するクリーニング装置７ａ、７ｂ、７ｃおよび７ｄが設けられている。

【0016】

パソコン等の上位装置から画像データが入力されると、先ず、帯電装置２ａ～２ｄによって感光体ドラム１ａ～１ｄの表面を一様に帯電させる。次いで露光装置５によって画像データに応じて光照射し、各感光体ドラム１ａ～１ｄ上に画像データに応じた静電潜像を形成する。現像装置３ａ～３ｄには、それぞれシアン、マゼンタ、イエローおよびブラックの各色のトナーを含む二成分現像剤が所定量充填されている。なお、後述のトナー像の形成によって各現像装置３ａ～３ｄ内に充填された二成分現像剤中のトナーの割合が規定値を下回った場合にはトナーコンテナ４ａ～４ｄから各現像装置３ａ～３ｄにトナーが補給される。現像剤中のトナーは、現像装置３ａ～３ｄにより感光体ドラム１ａ～１ｄ上に供給され、静電的に付着する。これにより、露光装置５からの露光により形成された静電潜像に応じたトナー像が形成される。

【0017】

そして、一次転写ローラー６ａ～６ｄにより一次転写ローラー６ａ～６ｄと感光体ドラム１ａ～１ｄとの間に所定の転写電圧で電界が付与され、感光体ドラム１ａ～１ｄ上のシアン、マゼンタ、イエローおよびブラックのトナー像が中間転写ベルト８上に一次転写される。これらの４色の画像は、所定のフルカラー画像形成のために予め定められた所定の位置関係をもって形成される。その後、引き続き行われる新たな静電潜像の形成に備え、一次転写後に感光体ドラム１ａ～１ｄの表面に残留したトナー等がクリーニング装置７ａ～７ｄにより除去される。

【0018】

中間転写ベルト８は、上流側の従動ローラー１０と、下流側の駆動ローラー１１とに掛け渡されており、ベルト駆動モーター（図示せず）による駆動ローラー１１の回転に伴い中間転写ベルト８が時計回り方向に回転を開始すると、用紙Ｓがレジストローラー対１２ｂから所定のタイミングで駆動ローラー１１とこれに隣接して設けられた二次転写ローラー９とのニップ部（二次転写ニップ部）へ搬送され、中間転写ベルト８上のフルカラー画像が用紙Ｓ上に二次転写される。トナー像が二次転写された用紙Ｓは定着装置１３へと搬送される。

【0019】

定着装置１３に搬送された用紙Ｓは、定着ベルト２１（第１定着部材）および加圧ローラー２２（第２定着部材）により加熱および加圧されてトナー像が用紙Ｓの表面に定着され（図２参照）、所定のフルカラー画像が形成される。フルカラー画像が形成された用紙Ｓは、複数方向に分岐した分岐部１４によって搬送方向が振り分けられ、そのまま（或いは、両面搬送路１８に送られて両面に画像が形成された後に）、排出ローラー対１５によって排出トレイ１７に排出される。

【0020】

図２は、画像形成装置１００に搭載される定着装置１３の側面断面図である。なお、図２の上方が定着装置１３に対する用紙挿通方向（シート搬送方向）の下流側であり、下方が定着装置１３に対する用紙挿通方向の上流側である。定着装置１３は、図２に示すように、定着ベルト２１、加圧ローラー２２、加熱部２３、ニップ形成部材２４、ベルトガイド２５、フレーム部材２６、及び電荷付与部３１を備える。また、定着装置１３は、制御部９０も含む。制御部９０は、画像形成装置１００内の任意の箇所に設けられていてもよいし、定着装置１３内に設けられていてもよい。

【0021】

定着ベルト２１は、定着装置１３の筐体（図示せず）に、水平な軸芯回りに回転可能に支持される。定着ベルト２１は、無端状であって、例えば外径２０ｍｍ～５０ｍｍの円筒形状で構成され、加圧ローラー２２とほぼ同じ軸線方向長さ（用紙Ｓの幅方向長さ）を有する。定着ベルト２１は、用紙Ｓの挿通方向に沿って図２の時計回り方向に回転する。

【0022】

定着ベルト２１は、基材層である発熱層の外周側に弾性層、離型層が積層された積層構造を有する。発熱層は、例えば厚さ３０μｍ～５０μｍのニッケル等の金属製フィルムや、例えば銅、銀、アルミニウム等の金属粉末を混入した厚さ５０μｍ～１００μｍのポリイミドフィルムで構成される。弾性層は、例えば厚さ１００μｍ～５００μｍのシリコンゴム等で構成される。離型層は、例えば厚さ３０μｍ～５０μｍの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）等のフッ素系樹脂で構成される。

【0023】

加圧ローラー２２は、定着装置１３の筐体に、水平な軸線回りに回転可能に支持される。加圧ローラー２２は円柱形状であり、定着ベルト２１とほぼ同じ軸線方向長さ（用紙Ｓの幅方向長さ）を有する。加圧ローラー２２には、加圧機構３０（図３参照）によって、定着ベルト２１に向けて所定の圧力が付与される。加圧ローラー２２の外周面は、定着ベルト２１を介してニップ形成部材２４を押圧することにより、定着ベルト２１の外周面に圧接されて定着ニップ部Ｎ（ニップ部）を形成する。

【0024】

加圧ローラー２２は、定着駆動モーター４５（図３参照）に連結され、図２において反時計回り方向に回転する。加圧ローラー２２は、定着ベルト２１の外周面に接触し、定着ベルト２１に時計回り方向の回転駆動力を付与する。

【0025】

加圧ローラー２２は、芯金２２ａの外周側に弾性層２２ｂが積層され、弾性層２２ｂの表面に離型層（図示せず）が積層された積層構造を有する。芯金２２ａは、例えば直径２０ｍｍ程度のアルミニウム等の金属で構成される。弾性層２２ｂは、例えば厚さ８ｍｍ程度のシリコンゴム等で構成される。離型層は、例えば厚さ１０μｍ～５０μｍ程度のＰＦＡ等のフッ素系樹脂で構成される。

【0026】

加熱部２３は、定着ベルト２１の発熱層を誘導加熱によって発熱させる誘導加熱（ＩＨ）式のヒーターである。加熱部２３は、定着ベルト２１に対して加圧ローラー２２が配置された側とは反対側の領域に、所定の間隙を隔てて定着ベルト２１の外周面に対向配置される。加熱部２３は、定着ベルト２１の軸線方向（用紙Ｓの幅方向、図２の紙面と垂直な方向）に沿って、定着ベルト２１よりもやや長く延びる。定着ベルト２１の温度はサーミスター４７（図３参照）によって検知される。

【0027】

加熱部２３は、定着ベルト２１を加熱する。励磁コイル２３ａと、不図示の保持部材、コア等と、を備える。励磁コイル２３ａおよびコアは、保持部材によって所定位置に保持される。励磁コイル２３ａは、複数本の導線を束ねたリッツ線で構成され、定着ベルト２１の軸線方向に沿って延びるように巻き回されている。励磁コイル２３ａは、定着ベルト２１の周方向において、定着ベルト２１の外周面に沿って円弧形状に構成される。

【0028】

ニップ形成部材２４は、定着ベルト２１を隔てて加圧ローラー２２と対向して定着ベルト２１の内側に配置される。ニップ形成部材２４は、定着ベルト２１の内周面に接触し、定着ベルト２１と加圧ローラー２２との間に定着ニップ部Ｎを形成する。

【0029】

ニップ形成部材２４は、定着ベルト２１の軸線方向に沿って、定着ベルト２１とほぼ同じ長さで延びる略直方体形状を有する。ニップ形成部材２４は、例えばアルミニウム等の金属や、液晶ポリマー等の耐熱性樹脂で構成される基材を有する。

【0030】

定着ベルト２１の外周面の表面粗さは、累積通紙枚数ｎ（定着ニップ部Ｎに挿通される用紙Ｓの枚数の累計）が増加するにつれて粗くなる。このため、定着ベルト２１の外周面は、累積通紙枚数ｎが増加するにつれて帯電しやすくなる。

【0031】

ベルトガイド２５は、定着ベルト２１を隔てて加熱部２３と対向して定着ベルト２１の内側に配置される。ベルトガイド２５は、定着ニップ部Ｎ以外の定着ベルト２１の内周面に接触し、定着ベルト２１を内側から支持する。ベルトガイド２５は、定着ベルト２１の軸線方向に沿って、定着ベルト２１とほぼ同じ長さで延びる板金で構成される。ベルトガイド２５は、例えば厚さ０．１ｍｍ～０．５ｍｍのＳＵＳ４３０等の弾性を有する磁性金属で構成される。

【0032】

フレーム部材２６は、定着装置１３の筐体部に支持されており、ニップ形成部材２４およびベルトガイド２５を保持する。フレーム部材２６は、定着ベルト２１の径方向略中心部であって、ベルトガイド２５とニップ形成部材２４との間に配置される。フレーム部材２６は、定着ベルト２１の軸線方向に沿って、定着ベルト２１よりもやや長く延びる。

【0033】

用紙挿通方向に対し定着ニップ部Ｎの上流側（図２の下側）には、定着進入ガイド２７が配置されている。定着進入ガイド２７は、二次転写ニップ部（図１参照）を通過した用紙Ｓを定着ニップ部Ｎに案内する。

【0034】

用紙挿通方向に対し定着ニップ部Ｎの下流側（図２の上側）には、分離爪２９が配置されている。分離爪２９は、定着処理後の用紙Ｓを定着ベルト２１の表面から分離する。分離爪２９は、先端部を定着ベルト２１の回転方向に対し上流側に向けて（カウンター方向に）、先端部が定着ベルト２１の外周面に近接するように所定の角度で配置されている。

【0035】

電荷付与部３１は、用紙挿通方向に対して定着ベルト２１、及び加圧ローラー２２の上流側に配置されている。電荷付与部３１は、定着ベルト２１の外周面と、用紙Ｓのトナー像が形成された面とに、正電荷を付与する。

【0036】

電荷付与部３１は、対向電極３２ａ、３２ｂと、放電電極３３と、電極保持部３４と、を備えている。対向電極３２ａ、３２ｂは、放電電極３３を間に挟んで対向する電極である。電極保持部３４は、定着装置１３の筐体部に支持されており、対向電極３２ａ、３２ｂ及び放電電極３３を保持している。

【0037】

対向電極３２ａ、３２ｂ及び放電電極３３の一端は、電極保持部３４に固定され、他端は、定着ベルト２１の外周面と所定の隙間を介して対向している。放電電極３３は、比較的板厚の薄い（例えば、０．１ｍｍ程度）ステンレス製の平板状電極である。放電電極３３の定着ベルト２１側の端部は、鋸歯状に形成されている。

【0038】

放電電極３３は、画像形成装置１００に設けられた電源ユニット５２（図３参照）に接続されている。制御部９０は、印加モードを実行する際に、放電電極３３に対して高電圧を印加する。すると、放電電極３３に形成された鋸歯状の先端部分と対向電極３２ａ、３２ｂとの間でコロナ放電が発生し、印加電流Ｃｉが流れる。

【0039】

コロナ放電が発生すると、放電電極３３の先端部周辺に陽イオンＡが発生する。この陽イオンＡの一部は、放電電極３３の先端部分から離れ、その一部が定着ベルト２１の外周面に到達する。これにより、定着ベルト２１の外周面に正電荷が付与され、定着ベルト２１が正に帯電する。定着ベルト２１の外周面上の電荷量は経時的に低下するが、コロナ放電が発生し続けている間は、正電荷が付与され続けるため、一定となる。

【0040】

また、コロナ放電によって発生した陽イオンＡの他の一部は、定着ベルト２１と対向電極３２ａ、３２ｂとの隙間を通って、定着ニップ部Ｎ通過前の用紙Ｓの、トナー像の形成された面（定着ベルト２１側の面）に到達する。このため、定着ニップ部Ｎ通過前の用紙Ｓのトナー像の形成された面は、正電荷が付与され、正に帯電する。

【0041】

制御部９０は、定着ベルト２１の外周面の表面粗さが、定着装置１３の初回起動時の状態から粗くなるにつれて印加電流Ｃｉが小さくなるように、電荷付与部３１に印加する電圧の大きさを制御する。具体的には、制御部９０は、定着ベルト２１の外周面の表面粗さが初回起動時の状態から所定の状態まで粗くなる第１期間と、第１期間経過時の状態から所定の状態までさらに粗くなる第２期間と、第２期間経過時の状態からさらに粗くなる第３期間と、の期間ごとに印加電流Ｃｉを小さくする。

【0042】

第２期間に流れる第２印加電流Ｃｉは、第１期間に流れる第１印加電流Ｃｉの４／７倍以上、且つ６／７未満であることが好ましい。また、第３期間に流れる第３印加電流Ｃｉは、第１印加電流Ｃｉの１／７以上、且つ４／７未満であることが好ましい。制御部９０は、電荷付与部３１に印加する電圧を第１電圧、第２電圧、又は第３電圧に変更することで、印加電流Ｃｉの制御を行う。制御部９０の印加電流Ｃｉの制御についての詳細は後述する。

【0043】

次に、画像形成装置１００、及び定着装置１３の制御経路について図３を用いて説明する。なお、画像形成装置１００を使用する上で装置各部の様々な制御がなされるため、ここでは制御経路のうち、本発明の実施に必要となる部分を重点的に説明する。また、既に説明した部分については説明を省略する。

【0044】

図３は、画像形成装置１００の制御経路の一例を示すブロック図である。図３に示すように、画像形成装置１００の制御経路は、画像入力部７０、操作部８０、制御部９０、画像形成部Ｐａ～Ｐｄ、電力供給部５１、電源ユニット５２、定着装置１３を含んで構成されている。

【0045】

画像入力部７０は、画像形成装置１００にパソコン等から送信される画像データを受信する受信部である。画像入力部７０より入力された画像信号はデジタル信号に変換された後、一時記憶部９４に送出される。

【0046】

操作部８０には、液晶表示部８１、各種の状態を示すＬＥＤ８２が設けられており、画像形成装置１００の状態を示したり、画像形成状況や印字部数を表示したりするようになっている。また、操作部８０から用紙Ｓが給紙される用紙カセット１６や手差し給紙トレイ（図示せず）を指定することで、用紙Ｓの種類やサイズを入力することができる。画像形成装置１００の各種設定はパソコンのプリンタードライバーから行われる。

【0047】

制御部９０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）９１、ＲＯＭ（Read Only Memory）９２、ＲＡＭ（Random Access Memory）９３、一時記憶部９４、カウンター９５、表面粗さ算出部３５（表面粗さ検出部）、複数（ここでは２つ）のＩ／Ｆ（インターフェイス）９６を少なくとも備えている。ＣＰＵ９１は、中央演算処理装置として機能する。ＲＯＭ９２は、読み出し専用の記憶部である。ＲＡＭ９３は、読み書き可能な記憶部である。一時記憶部９４は、一時的に画像データ等を記憶する。Ｉ／Ｆ９６は、画像形成装置１００内の各装置に制御信号を送信したり操作部８０からの入力信号を受信したりする。

【0048】

ＲＯＭ９２には、画像形成装置１００の制御用プログラムや、制御上の必要な数値等、画像形成装置１００の使用中に変更されることがないようなデータ等が収められている。ＲＡＭ９３には、画像形成装置１００の制御途中で発生した必要なデータや、画像形成装置１００の制御に一時的に必要となるデータ等が記憶される。

【0049】

例えば、ＲＯＭ９２には、所定の累積通紙枚数ｎである第１枚数ｎ１及び第２枚数ｎ２が記憶されている。第１枚数ｎ１は、第１期間経過時の累積通紙枚数ｎである。第２枚数ｎ２は、第２期間経過時の累積通紙枚数ｎである。換言すると、上述した第１期間は、累積通紙枚数ｎが第１枚数ｎ１以下の期間（ｎ≦ｎ１の期間）となる。上述した第２期間は、累積通紙枚数ｎが第１枚数ｎ１より多く、且つ所定の第２枚数ｎ２以下の期間（ｎ１＜ｎ≦ｎ２となる期間）となる。上述した第３期間は、累積通紙枚数ｎが第２期間よりも大きい期間（ｎ２≦ｎ）となる。

【0050】

第２枚数ｎ２は、第１枚数の１４倍以上、且つ１８倍以下である。第３枚数ｎ３は、第１枚数の１／２倍以上、且つ２／３倍以下である。それぞれの具体的な数値として、例えば、第１枚数ｎ１を５００枚、第２枚数ｎ２を８０００枚、第３枚数ｎ３を５００枚と設定することができる。

【0051】

また、ＲＯＭ９２には、電荷付与部３１に印加する電圧について、初回起動時からの経過期間に応じて異なる値が記憶されている。

【0052】

一時記憶部９４は、画像入力部７０より入力され、デジタル信号に変換された画像信号を一時的に記憶する。カウンター９５は、定着ニップ部Ｎへ挿通される用紙Ｓの枚数（累積通紙枚数）ｎを累積してカウントする通紙カウント部９７と、初回起動時からの経過期間をカウントする時間カウント部９８と、を有する。この経過期間は、定着ベルト２１に回転駆動力が付与された時間の累計とすることができる。通紙カウント部９７、及び時間カウント部９８のカウント数は、一時記憶部９４に記憶される。

【0053】

表面粗さ算出部３５は、カウンタ―９５、ＲＯＭ９２、ＲＡＭ９３、一時記憶部９４を含んで構成されており、これらに記憶された値から定着ベルト２１の外周面の表面粗さを算出する。具体的には、通紙カウント部９７によりカウントされ、一時記憶部９４に記憶された累積通紙枚数ｎと、ＲＯＭに記憶された第１枚数ｎ１、及び第２枚数ｎ２と、に基づき、初回起動時からの経過期間が第１期間、第２期間、第３期間のいずれであるか算出する。上述の通り、定着ベルト２１の外周面の表面粗さは、第１期間、第２期間、第３期間と順次粗くなるため、制御部９０は、表面粗さ算出部３５の算出した期間に応じて、印加電流Ｃｉを制御する。

【0054】

電源ユニット５２は、電力供給部５１を介して商用電源（不図示）に接続されている。電源ユニット５２は、制御部９０からの出力信号により電力供給部５１から供給された電力を、画像形成装置１００中の各装置（電荷付与部３１を含む）に配分する。

【0055】

次に、本実施形態の定着装置１３の、電荷付与部３１に流れる印加電流Ｃｉの制御例を、図４～図７に示すフローチャートを用いて説明する。図４は、定着装置１３の制御フローの一例を示すフローチャートである。

【0056】

図４に示すように、制御部９０は、パソコン等の上位機器から画像形成コマンドが入力されたか否かを判定する（ステップＳ１）。画像形成コマンドが入力されない場合は（ステップＳ１でＮｏ）、そのまま画像形成コマンドが入力されるまで待機状態を継続する。

【0057】

画像形成コマンドが入力されると（ステップＳ１でＹｅｓ）、上述した第１期間（ｎ≦ｎ１）であるか否か判定する（ステップＳ２）。第１期間（ｎ≦ｎ１）である場合（ステップＳ２でＹｅｓ）、制御部９０は、電荷付与部３１で生じるコロナ放電の印加電流Ｃｉが７μＡになるように、電源ユニット５２に制御信号を送信して、電荷付与部３１に第１電圧を印加する（ステップＳ３）。

【0058】

次に、印刷ジョブが終了しているか否か判定する（ステップＳ４）。印刷ジョブが終了していない場合（ステップＳ４でＮｏ）、印加電流Ｃｉを継続して生じさせる。なお、１つの印刷ジョブに複数枚の印刷が含まれる場合、１枚分の印刷の終了時に累積通紙枚数ｎが第１枚数ｎ１を超える場合であっても、その印刷ジョブの継続中は印加電流Ｃｉを変化させない。印刷ジョブが終了していると判定されると（ステップＳ４でＹｅｓ）、印加電流Ｃｉが０μＡ（Ｃｉ＝０μＡ）になるように、電源ユニット５２に制御信号を送信して、電荷付与部３１への電圧の印加を停止し（ステップＳ５）、印加電流Ｃｉの制御を終了する。

【0059】

ステップＳ２において第１期間でないと判断された場合（ｎ＞ｎ１の場合（ステップＳ２でＮｏ））、次に、第２期間（ｎ≦ｎ２）であるか否か判定する（ステップＳ６）。第２期間である場合（ステップＳ６でＹｅｓ）、電荷付与部３１で生じるコロナ放電の印加電流Ｃｉが５μＡになるように、電源ユニット５２に制御信号を送信して、電荷付与部３１に第２電圧を印加する（ステップＳ７）。

【0060】

次に、印刷ジョブが終了しているか否か判定する（ステップＳ８）。印刷ジョブが終了していない場合（ステップＳ８でＮｏ）、印加電流Ｃｉを継続して生じさせる。なお、１つの印刷ジョブに複数枚の印刷が含まれる場合、１枚分の印刷の終了時に累積通紙枚数ｎが第２枚数ｎ２を超える場合であっても、その印刷ジョブの継続中は印加電流Ｃｉを変化させない。印刷ジョブが終了していると判定されると（ステップＳ８でＹｅｓ）、印加電流Ｃｉが０μＡ（Ｃｉ＝０μＡ）になるように、電源ユニット５２に制御信号を送信して、電荷付与部３１への電圧の印加を停止し（ステップＳ５）、印加電流Ｃｉの制御を終了する。

【0061】

ステップＳ６において第２期間でないと判断された場合（ｎ＞ｎ２の場合（ステップＳ６でＮｏ））、電荷付与部３１で生じるコロナ放電の印加電流Ｃｉが２μＡになるように、電源ユニット５２に制御信号を送信して、電荷付与部３１に第３電圧を印加する（ステップＳ９）。

【0062】

次に、印刷ジョブが終了しているか否か判定する（ステップＳ１０）。印刷ジョブが終了していない場合（ステップＳ１０でＮｏ）、印加電流Ｃｉを継続して生じさせる。なお、１つの印刷ジョブに複数枚の印刷が含まれる場合、１枚分の印刷の終了時に累積通紙枚数ｎが第３枚数ｎ３を超える場合であっても、その印刷ジョブの継続中は印加電流Ｃｉを変化させない。印刷ジョブが終了していると判定されると（ステップＳ１０でＹｅｓ）、印加電流Ｃｉが０μＡ（Ｃｉ＝０μＡ）になるように、電源ユニット５２に制御信号を送信して、電荷付与部３１への電圧の印加を停止し（ステップＳ５）、印加電流Ｃｉの制御を終了する。

【0063】

上述の通り、定着ベルト２１の外周面は、累積通紙枚数ｎが増加するにつれて帯電しやすくなる。換言すると、初回起動時からの所定期間である第１期間は、比較的帯電しにくく、仮に何らの対策もしない場合、静電オフセット現象が生じやすい。そこで、上記実施形態に係る定着装置１３の制御部９０は、第１期間に電荷付与部３１に所定の第１電圧を印加し、定着ベルト２１の外周面と用紙Ｓの表面上に正電荷を付与する。すると、第１期間中、用紙Ｓと定着ベルト２１の外周面とが同極性（正極性）の電荷を帯びることになる。このため、用紙Ｓ上の未定着のトナー像から、トナーの一部が定着ベルト２１に付着しにくくなり、静電オフセット現象の発生を抑制できる。

【0064】

また、第２期間中の定着ベルト２１の外周面は、第１期間中の外周面に比べて、帯電しやすくなっている。仮に、第２期間中に比較的高い電圧（第１電圧）を電荷付与部３１に印加した場合、定着ベルト２１の外周面上の正極性の電荷量が、第１期間中の電荷量よりも大きくなる。すると、同極性（正極性）の電荷を付与された用紙Ｓの表面上で、静電飛散が生じるおそれがある。そこで、上記実施形態に係る定着装置１３の制御部９０は、第１電圧よりも小さい第２電圧を電荷付与部３１に印加する。このため、第２期間中は、定着ベルト２１の外周面の正極性の電荷量の上昇が抑制され、静電オフセット現象を抑制しつつ、静電飛散の発生を抑制することができる。

【0065】

また、同様に、第３期間中の定着ベルト２１の外周面は、第２期間中の外周面に比べて、より帯電しやすくなっている。このため、第３期間中は、第２電圧よりも小さい第３電圧を電荷付与部３１に印加することで、静電オフセット現象を抑制しつつ、静電飛散の発生を抑制することができる。

【0066】

また、定着ベルト２１の外周面の表面粗さが粗くなるにつれて、すなわち初回起動時からの経過時間が長くなるにつれて、印加電流Ｃｉが小さくなるため、対向電極３２ａ、３２ｂ及び放電電極３３、並びに定着ベルト２１の外周面の劣化を抑制できる。以上により、画像不良の発生を抑制しつつ、劣化しにくい定着装置１３を提供することができる。

【0067】

また、上述の通り、対向電極３２ａ、３２ｂは、放電電極３３を間に挟んで対向するよう配置されている。これにより、発生するコロナ放電が安定するものとなる。

【0068】

その他、本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。例えば、上記実施形態では、累積通紙枚数ｎに基づいて第１期間、及び第２期間を規定しているが、初回起動時からの期間の経過は、累積通紙枚数ｎ以外の数値に基づいて算出されるものでもよい。その一例として、図５に示すように、定着装置１３が表面状態検知機構３６を備える構成を採用できる。表面状態検知機構３６は、定着ベルト２１の外周面の表面粗さを検知可能なセンサー等からなる機構である。この場合、制御部９０は表面状態検知機構３６によって検知された表面粗さに基づき、初回起動時からの経過期間（第１期間、第２期間、第３期間）について判定し、電荷付与部３１に印加する電圧を決定する。

【0069】

また、上記の一例の他の例として、ＲＯＭ９２に、第１期間として初回起動時からの累積駆動期間、第２期間として第１期間経過時からの累積駆動期間が記憶された構成を採用することもできる。この場合、制御部９０は、時間カウント部９８がカウントして一時記憶部９４に記憶された累積駆動期間に基づき、期間（第１期間、第２期間、第３期間）の判定を行う。

【0070】

また、上記の一例のさらなる他の例として、メンテナンス作業者が、定期的に定着ベルト２１の表面粗さを測定し、測定値を入力することで、制御部９０は、その測定値に応じて第１期間、第２期間を算出するようにしてもよい。また、制御部９０は、第１期間、第２期間の算出を行わず、上記測定値に応じて直接的に電荷付与部３１に印加する電圧を決定するようにしてもよい。この場合、ＲＯＭ９２には、入力される表面粗さの測定値に応じた電荷付与部３１への印加電圧の大きさが記憶されている。

【0071】

また、上記各実施形態においては、被加熱回転体として無端状の定着ベルト２１がニップ形成部材２４に対して摺動する摺動ベルト方式の定着装置１３を例示したが、例えば定着ベルト２１を定着ローラーに巻き付けた一軸ベルト方式や、定着ベルト２１を定着ローラーと加熱ローラーとに張架した二軸ベルト方式の定着装置、或いは定着ベルト２１以外の被加熱回転体を備えた定着装置にも全く同様に適用できるのはもちろんである。

【産業上の利用可能性】

【0072】

本発明は、被加熱回転体と加圧部材で形成される定着ニップ部に記録媒体を挿通して、トナー像に熱と圧力を加えて記録媒体上にトナー像を溶融定着させる定着装置を備えた画像形成装置に利用可能である。本発明の利用により、画像不良の発生を抑制しつつ、製品寿命を比較的長くした画像形成装置を提供することができる。

【符号の説明】

【0073】

１３ 定着装置
２１ 定着ベルト（第１定着部材）
２２ 加圧ローラー（第２定着部材）
３１ 電荷付与部
３２ａ、３２ｂ 対向電極
３３ 放電電極
３５ 表面粗さ算出部（表面粗さ検出部）
３６ 表面状態検知機構（表面粗さ検出部）
９０ 制御部
９７ 通紙カウント部
９８ 時間カウント部
１００ 画像形成装置
Ａ 陽イオン（電荷）
Ｎ 定着ニップ部（ニップ部）
Ｐａ～Ｐｄ 画像形成部
Ｓ 用紙（シート）
ｎ 累積通紙枚数

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】