特開 2023-146120 定着装置およ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】P2023146120

(43)【公開日】2023-10-12

(54)【発明の名称】定着装置およびそれを備えた画像形成装置

(51)【国際特許分類】

   G03G 15/20 20060101AFI20231004BHJP

   G03G 21/00 20060101ALI20231004BHJP

   B65H 5/00 20060101ALI20231004BHJP

【ＦＩ】

G03G15/20 530

G03G21/00 512

B65H5/00 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022053142

(22)【出願日】2022-03-29

(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】近藤 晃洋

【テーマコード（参考）】

2H033

2H270

3F101

【Ｆターム（参考）】

2H033AA01

2H033AA16

2H033BA02

2H033BA16

2H033BA19

2H033BA21

2H033BA59

2H033BB03

2H033BB05

2H033BB13

2H033BB14

2H033BB29

2H033BB30

2H033CA18

2H033CA19

2H033CA26

2H270LA80

2H270LB08

2H270MA29

2H270MA34

2H270MA40

2H270MB05

2H270MB25

2H270MB32

2H270MB39

2H270MB41

2H270MB43

2H270RA13

2H270RA14

2H270RC03

2H270RC05

2H270RC10

2H270RC11

2H270RC14

2H270RC18

2H270ZC04

3F101AA04

3F101AA09

3F101LA01

3F101LB01

(57)【要約】

【課題】分離爪を備える定着装置において、製造コストの増大を抑制しつつ、画像不良を抑制可能な定着装置を提供する。
【解決手段】定着装置は、被加熱回転体と、加圧回転体と、加熱部と、分離爪と、電荷付与部と、を備える。加圧回転体は、定着ニップ部を形成する。分離爪は、被加熱回転体の外周面の外周面に接触する接触部を有する。電荷付与部は、外周面に向かって突出する、被加熱回転体の回転軸方向と平行に並んだ複数の帯電部を有する。分離爪は、帯電部の先端と外周面との間に配置され、帯電部から外周面に放出された電荷を遮蔽する電荷遮蔽部を有する。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

被加熱回転体と、
前記被加熱回転体に圧接されて定着ニップ部を形成する加圧回転体と、
前記被加熱回転体を加熱する加熱部と、
前記被加熱回転体の外周面の移動方向に対して前記定着ニップ部よりも下流側で前記外周面に接触する接触部を有し、前記定着ニップ部を通過した前記シートを前記被加熱回転体から分離する分離爪と、
前記外周面に所定の間隔を隔てて対向配置され、前記外周面に前記外周面の帯電極性と逆極性の電荷を付与する電荷付与部と、
を備え、前記定着ニップ部を通過する前記シートを加熱および加圧することにより前記シート上の未定着トナー像を溶融定着する定着装置において、
前記電荷付与部は、前記外周面に向かって突出する、前記被加熱回転体の回転軸方向と平行に並んだ複数の帯電部を有し、
前記分離爪は、前記帯電部の先端と前記外周面との間に配置され、前記帯電部から前記外周面に放出された電荷を遮蔽する電荷遮蔽部を有することを特徴とする定着装置。

【請求項2】

複数の前記帯電部は、前記回転軸方向に対して前記外周面の前記シートと接触する通紙領域の全域と重なるように等間隔で並んでい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】

前記回転軸方向に対して、前記電荷遮蔽部の幅は前記接触部の幅の９／１０倍以上、かつ１１／１０倍以下であることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。

【請求項4】

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に記載の定着装置と、前記シートの搬送方向に対して前記定着ニップ部より上流側に配置され、前記シート上に前記トナー像を形成する画像形成部と、
を備える画像形成装置。

【請求項5】

前記定着ニップ部を通過する前記シートの印字率の値を累積した累積印字値をカウントするカウント部と、
前記電荷付与部を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記累積印字値が増加するにつれて前記印加電流を大きくすることを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。

【請求項6】

前記制御部は、前記累積印字値が所定の増加印字値分増加する度に前記印加電流を大きくし、前記累積印字値の値が大きくなるにつれて、前記増加印字値が大きくなることを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、本発明は定着装置およ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シート（印刷用紙や封筒、ＯＨＰシート等の記録媒体）に定着させるために、定着ローラーまたは定着ベルト（被加熱回転体）と加圧ローラー（加圧回転体）とが圧接して定着ニップ部を形成する定着装置が広く用いられている。この定着装置では定着ニップ部にシートを通し、トナー像に熱と圧力を加えてシート上にトナー像を溶融定着させる。

【0003】

上記のような定着装置には、分離爪と、電荷付与部とを備えるものがある。分離爪は、定着ニップ部を通過したシートと定着ローラーとの間に介在する。分離爪は、先端部を定着ローラーに摺接させて、定着ニップ部を通過したシートを定着ローラーから分離させる。

【0004】

ここで、定着ニップ部への通紙によってシート上のトナー成分が定着ローラーに付着し、定着ローラーの外周面（以下、単に「外周面」と称する）の表面抵抗が上昇し、外周面が負極性（トナーと逆極性）に帯電することがある。すると、シートから未定着のトナー像が定着ローラーに転写されてしまい、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。そこで、電荷付与部によって、外周面に正極性（トナーと同極性）の電荷を付与する。すると、外周面の帯電極性が相殺されて外周面が除電され、静電オフセット現象が生じるのを抑制できる。

【0005】

ところで、外周面の分離爪と接触する箇所では、トナー成分が付着していたとしても、分離爪によって掻き取られる。このため、この掻き取られた箇所は、他の箇所（トナー成分が付着したままの箇所）よりも、上述した負極性の帯電量が小さいものとなっている。この掻き取られた箇所に上述したように電荷付与部から正極性の電荷が付与されると、却ってこの箇所が正極性に大きく帯電してしまう。このため、シート上のトナーが散ってしまう静電飛散が生じたり、負極性に帯電した紙粉が引きつけられて定着ローラーに付着してしまったりして、画像不良に繋がるおそれもある。

【0006】

このような問題に対して、上述した画像不良を抑制するための構成を採用した定着装置がある（特許文献１、特許文献２）。特許文献１の定着装置は、外周面の分離爪に接触した箇所に電荷を付与する第１電荷付与部と、外周面の分離爪と接触しない箇所に電荷を付与する第２電荷付与部とを備えている。第１電荷付与部の印加電流と第２電荷付与部の印加電流とを別々に調整することで、外周面の電位を均一にし、上述した画像不良を抑制している。

【0007】

また、特許文献２の定着装置に係る電荷付与部は、定着ローラーの回転軸方向に対して並ぶ複数の分離針を有している。分離針は、回転軸方向に対して分離爪と重なる位置を避けるようにして配置されている。分離針は外周面に向かって突出している。電荷付与部は、分離針の先端から外周面に電荷を付与する。上述した通り、分離針は、回転軸方向に対して分離爪と重なる位置には配置されていないため、外周面の分離爪と接触した箇所には電荷が付与されないようになっている。これにより、外周面の分離爪と接触した箇所が正極性に過剰に帯電するのを抑制し、画像不良を抑制可能となっている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【特許文献1】特開２００８－６５２３５号公報

【特許文献2】特開２００４－３５４７７８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

しかしながら、特許文献１の定着ローラーでは、第１電荷付与部と第２電荷付与部とを別々に制御する必要があり、構成や電流制御が複雑化して製造コストが増大するおそれがある。また、上述した分離爪は、回転軸方向に対して僅かに移動可能なよう、ゆとりを持って支持されている。このため、特許文献２の定着ローラーでは、分離爪が回転軸方向に対して分離針と重なる位置にずれるおそれがある。すると、分離針が外周面の分離爪と接触しない箇所と対向し、この箇所に意図せず電荷を付与してしまうおそれがある。反対に、回転軸方向に対して分離針の配置されていない箇所と、外周面の分離爪と接触していない箇所とが重なり、分離爪の接触していない箇所に電荷が付与されないおそれもある。これらの場合、定着ローラーの外周面の帯電状態が均一なものとならず、上述した静電オフセットや静電飛散等の画像不良が生じるおそれがある。

【0010】

そこで、本発明は、分離爪を備える定着装置において、製造コストの増大を抑制しつつ、画像不良を抑制可能な定着装置およびそれを備えた画像形成装置を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0011】

上記目的を達成するために本発明の第１の構成は、被加熱回転体と、加圧回転体と、加熱部と、分離爪と、電荷付与部と、を備える定着装置である。加圧回転体は、被加熱回転体に圧接されて定着ニップ部を形成する。加熱部は、被加熱回転体を加熱する。分離爪は、被加熱回転体の外周面の移動方向に対して定着ニップ部よりも下流側で外周面に接触する接触部を有し、定着ニップ部を通過したシートを被加熱回転体から分離する。電荷付与部は、外周面に所定の間隔を隔てて対向配置され、外周面に外周面の帯電極性と逆極性の電荷を付与する。定着装置は、定着ニップ部を通過するシートを加熱および加圧することによりシート上の未定着トナー像を溶融定着する。電荷付与部は、外周面に向かって突出する、被加熱回転体の回転軸方向と平行に並んだ複数の帯電部を有する。分離爪は、帯電部の先端と外周面との間に配置され、帯電部から外周面に放出された電荷を遮蔽する電荷遮蔽部を有する。

【発明の効果】

【0012】

本発明の第１の構成によれば、回転軸方向に対して分離爪と重なる位置にある帯電部から放出される電荷が、電荷遮蔽部によって遮蔽される。このため、被加熱回転体の外周面の分離爪と重なる箇所は帯電しにくく、分離爪と重ならない箇所は逆極性の電荷を付与されることで除電される。また、このように分離爪と電荷付与部による比較的簡易な構成を採用することで、構成や電流制御の複雑化も抑制可能となっている。従って、製造コストの増大を抑制しつつ、画像不良を抑制可能な定着装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本発明の実施形態に係る定着装置１３が搭載される画像形成装置１００の内部構造を示す概略断面図

【図2】本発明の実施形態に係る定着装置１３の周辺を拡大して示した側面図

【図3】加熱ローラー２０の外周面３８を径方向に沿って平面視した平面図

【図4】帯電部４２の突出方向に沿って定着装置１３を平面視した定着装置１３の平面図

【図5】画像形成装置１００の制御経路の一例を示すブロック図

【図6】累積印字値が増加したときの外周面３８の表面電位と帯電部４２に流れる電流の関係を表すグラフ

【発明を実施するための形態】

【0014】

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定着装置１３が搭載される画像形成装置１００の内部構造を示す概略断面図である。本実施形態に係る画像形成装置１００は、４連タンデム型のカラー複写機である。先ず、図１を参照しながら画像形成装置１００について説明する。

【0015】

図１に示すように、画像形成装置１００の本体内部には、４つの画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄが、水平方向の一方側（図１の左側）から順に設けられている。これらの画像形成部Ｐａ～Ｐｄは、異なる４色（マゼンタ、シアン、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マゼンタ、シアン、イエローおよびブラックの画像を順次形成する。

【0016】

画像形成部Ｐａ～Ｐｄには、感光体ドラム１ａ～１ｄがそれぞれ設けられている。感光体ドラム１ａ～１ｄの周囲および下方には、帯電装置２ａ～２ｄと、露光装置５と、現像装置３ａ～３ｄと、クリーニング装置７ａ～７ｄと、が設けられている。帯電装置２ａ～２ｄは、感光体ドラム１ａ～１ｄを帯電させる。露光装置５は、画像データに基づき、感光体ドラム１ａ～１ｄに対して露光する。現像装置３ａ～３ｄは、感光体ドラム１ａ～１ｄ上に形成される静電潜像をトナーで現像する。クリーニング装置７ａ～７ｄは、感光体ドラム１ａ～１ｄ上でトナー像の転写後に残留した現像剤（トナー）を回収、除去する。

【0017】

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。この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上に供給されて静電的に付着する。これにより、感光体ドラム１ａ～１ｄ上に、静電潜像に応じたトナー像（可視像）が形成される。

【0018】

現像装置３ａ～３ｄの上方にはトナーコンテナ４ａ～４ｄが設けられている。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。

【0019】

画像形成部Ｐａ～Ｐｄに隣接して、従動ローラー１０、駆動ローラー１１、および中間転写ベルト８が設けられている。従動ローラー１０および駆動ローラー１１は、回転可能に支持されている。従動ローラー１０と駆動ローラー１１とは、水平方向と平行をなすように並んでいる。駆動ローラー１１は、モーター等の駆動源（不図示）に接続され、この駆動源の駆動力によって回転する。

【0020】

中間転写ベルト８は誘電体樹脂製のシートにより形成されている。中間転写ベルト８は、継ぎ目のないベルト（シームレスベルト）を採用するのが好ましい。中間転写ベルト８は、従動ローラー１０及び駆動ローラー１１に掛け渡されている。中間転写ベルト８が駆動ローラー１１に従動回転するように、中間転写ベルト８の内周面と駆動ローラー１１の外周面とが当接している。従動ローラー１０が中間転写ベルト８に従動回転するように、従動ローラー１０の外周面と中間転写ベルト８の内周面とは当接している。

【0021】

中間転写ベルト８は、感光体ドラム１ａ～１ｄに当接している。中間転写ベルト８を間に挟んで、感光体ドラム１ａ～１ｄのそれぞれに対向するよう一次転写ローラー６ａ～６ｄが配置されている。一次転写ローラー６ａ～６ｄは、一次転写駆動モーター（不図示）により感光体ドラム１ａ～１ｄおよび中間転写ベルト８と同一線速で回転駆動される。

【0022】

中間転写ベルト８を間に挟んで駆動ローラー１１と対向する位置に、二次転写ローラー９が配置されている。二次転写ローラー９は中間転写ベルト８に圧接して二次転写ニップ部Ｎ１を形成している。中間転写ベルト８の回転方向（図１に示す反時計回り）に対して二次転写ニップ部Ｎ１の下流側に、クリーニングブレード１９が配置されている。クリーニングブレード１９は、中間転写ベルト８の外周面に当接しており、中間転写ベルト８表面に残存するトナー等を除去する。

【0023】

駆動ローラー１１が回転すると、中間転写ベルト８が感光体ドラム１ａ～１ｄの外周面に当接しながら回転する。このとき、一次転写ローラー６ａ～６ｄは、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を付与する。すると、感光体ドラム１ａ～１ｄ上のトナー像が中間転写ベルト８上に一次転写される。

【0024】

そして、シートＳが所定のタイミングで二次転写ニップ部Ｎ１に搬送される。二次転写ニップ部Ｎ１では、中間転写ベルト８に一次転写されていたトナー像が、シートＳの表面に二次転写される。その後、感光体ドラム１ａ～１ｄの表面に残留したトナーがクリーニング装置７ａ～７ｄにより除去され、引き続き新たな静電潜像の形成が行われる。

【0025】

トナー像が転写されたシートＳは定着装置１３へと搬送される。定着装置１３は、搬送されたシートＳ上のトナー像をシートＳ上に定着する。定着装置１３の詳細については、後述する。

【0026】

その後、シートＳは、排出ローラー対１５を介して、画像形成装置１００の本体上面に形成された排出トレイ１７に排出される。シートＳに対して両面印刷をする場合は、定着装置１３の下流側に設けられた分岐部１４が、定着装置１３を通過したシートＳを反転搬送路１８へ振り分ける。反転搬送路１８は、シートＳを、表裏を反転させつつ二次転写ニップへ再度搬送する。再搬送されたシートＳは、裏面にトナー像が二次転写され、定着装置１３によりトナー像が定着される。そして、シートＳは、排出ローラー対１５により排出トレイ１７上に排出される。

【0027】

次に、定着装置１３について説明する。図２は、本発明の実施形態に係る定着装置１３の周辺を拡大して示した側面図である。図２に示すように定着装置１３は、ローラー定着方式を採用するものである。定着装置１３は、加熱ローラー２０（被加熱回転体）と、加熱部２３と、加圧ローラー２１（加圧回転体）と、加熱側駆動源２４（駆動源）と、分離爪２２と、電荷付与部３１と、を備えている。

【0028】

加熱ローラー２０は、芯金２６と、離型層２７とを備えている。芯金２６は、熱伝導性に優れたアルミや鉄等の金属から形成された中空円筒状の棒状体である。離型層２７は、フッ素樹脂等の離型性の優れた材料によって形成されている。離型層２７は、芯金２６を被覆している。

【0029】

加熱部２３は、芯金２６の内部に設けられている。加熱部２３は、ハロゲンランプやキセノンランプ等のヒーターである。加熱部２３は、芯金２６を介して離型層２７を加熱し、離型層２７の表面の温度が所定の温度となるように調整する。加熱ローラー２０の温度は、サーミスター４７（図５参照）によって検知され、後述する制御部９０によって制御される。

【0030】

加圧ローラー２１は、加熱ローラー２０と対向する位置に設けられている。加圧ローラー２１は、基材３２と、弾性層３３と、離型層３４とを備える。基材３２は、アルミニウム製の芯金である。基材３２は、定着装置１３のハウジングに回転可能に支持されている。

【0031】

弾性層３３は、基材３２上に形成された、シリコンゴムからなる層である。弾性層３３は、定着ニップ部Ｎ２へ弾性を付与する。離型層３４は、フッ素樹脂によって弾性層３３の表面を覆うようにチューブ状に形成された層である。離型層２７および離型層３４は、定着ニップ部Ｎ２で未定着トナー像を溶融定着する際に、シートＳを加熱ローラー２０および加圧ローラー２１から分離しやすくしている。

【0032】

加圧ローラー２１と加熱ローラー２０との接触部分には、定着ニップ部Ｎ２が形成される。加圧ローラー２１が加圧機構３０（図５参照）によって、加熱ローラー２０に向かって付勢され、この加圧機構３０の付勢力によって、定着ニップ部Ｎ２には所定のニップ圧が作用する。

【0033】

加熱側駆動源２４は、回転駆動力を出力するモーターである。加熱側駆動源２４は、複数のギア等によって構成された第１駆動伝達機構３５を介して加熱ローラー２０に接続されている。加熱側駆動源２４は、第１駆動伝達機構３５を介して加熱ローラー２０に回転駆動力を出力する。加熱ローラー２０は、加熱側駆動源２４の回転駆動力を受けて、芯金２６の中心（加熱ローラー２０の径方向の中心）に位置する回転軸３７の周方向に回転する。以下、回転軸３７に沿った方向を「回転軸方向」と称する。また、回転軸３７に直交する方向を「径方向」と称する。

【0034】

加圧ローラー２１は、加熱ローラー２０の回転駆動力を受けて従動回転する。加圧ローラー２１は、加熱ローラー２０と反対方向に回転する。これにより、定着ニップ部Ｎ２では、加熱ローラー２０の外周面３８と加圧ローラー２１の外周面とが同一方向に進行する。加熱ローラー２０および加圧ローラー２１の回転方向が、シートＳの搬送方向となる。

【0035】

上述したように二次転写ニップ部Ｎ１でトナー像を二次転写されたシートＳは、定着ニップ部Ｎ２に搬送される。そして、シートＳは、定着ニップ部Ｎ２で加熱ローラー２０と加圧ローラー２１に挟持され、加熱及び加圧されながら定着ニップ部Ｎ２の下流側へ搬送される。これにより、シートＳ上の粉体状態のトナーが溶融し、加圧されてシートＳ上に定着する。

【0036】

図３は、加熱ローラー２０の外周面３８を径方向に沿って平面視した平面図である。図４は、帯電部４２の突出方向に沿って定着装置１３を平面視した定着装置１３の平面図である。加熱ローラー２０は、図３、図４の矢印Ａの方向に回転する。換言すると、図３、図４の矢印Ａ方向は、シートＳの搬送方向となる。

【0037】

分離爪２２は、絶縁性の高い耐熱樹脂（例えば、ポリイミド等）の表面にフッ素樹脂をコーティングして形成されている。図２から図４に示すように、分離爪２２は、シートＳの搬送方向に対して定着ニップ部Ｎ２の下流側に配置されている。分離爪２２は、回転軸方向に沿って直線状に複数配置されている。

【0038】

分離爪２２は、加熱ローラー２０の外周面３８に接触している。この分離爪２２の外周面３８と接触する箇所を接触部３９とする。定着ニップ部Ｎ２を通過したシートＳは、仮に溶融したトナーによって外周面３８に張り付いていたとしても、接触部３９に接触することで、外周面３８から引き剥がされて分離する。

【0039】

分離爪２２は、電荷遮蔽部４０を備えている。回転軸方向に対して電荷遮蔽部４０の幅は接触部３９の幅と略等しい。より詳細には、電荷遮蔽部４０の幅は、接触部３９の幅の９／１０倍以上、かつ１１／１０倍以下である。上述した通り、分離爪２２は絶縁性の高い材料により形成されており、分離爪２２に到達した電荷を電荷遮蔽部４０において遮断する。

【0040】

電荷付与部３１は、外周面と所定の間隔を隔てて対向するように配置されている。電荷付与部３１は、外周面３８に対して、外周面３８の帯電極性（ここでは負極性）と逆極性（ここでは正極性）の電荷を付与する。以下、電荷付与部３１についてより詳細に説明する。

【0041】

図２～図４に示すように、電荷付与部３１は、基部４１と、複数の帯電部４２とを備えている。基部４１は、回転軸方向に平行に延びる部材である。基部４１は、画像形成装置１００のハウジングの一部やフレーム等に固定されている。帯電部４２は、導電性材料（金属材料や電気抵抗値の低い樹脂材料等）から形成された針状の部材である。帯電部４２は、基部４１から外周面３８に向かって突出する。

【0042】

帯電部４２は、回転軸方向に対して外周面３８のうちの少なくとも通紙領域Ａ１の全域と重なるように、回転軸方向に沿って等間隔に複数配置されている。通紙領域Ａ１は、外周面３８のうちの、定着ニップ部Ｎ２を通過するシートＳが接触する領域である。帯電部４２は、回転軸方向に対して通紙領域Ａ１の両外側にも配置されている。

【0043】

電荷付与部３１は、電源ユニット５２（図５参照）に接続されている。電源ユニット５２は、電力供給部５１に接続され、電力供給部５１から供給される電力を画像形成装置１００の各所の装置に電力を分配する。

【0044】

電源ユニット５２から電荷付与部３１に電力が供給されると帯電部４２に電流が流れ、帯電部４２の先端から所定量の電荷が放出される。電荷は、帯電部４２の先端と外周面３８とを最短距離で結ぶ直線Ｌ１に沿って、帯電部４２から外周面へと移動する。外周面３８の表面電位は、この電荷の移動によって変化する。以下、この電荷の移動方向を「放電方向」と称する。電源ユニット５２には制御部９０が接続され、制御部９０によって電流制御を行い、外周面３８に付与する電荷量を調整する。制御部９０についての詳細は後述する。

【0045】

ここで、以下、複数の帯電部４２のうち、回転軸方向に対して電荷遮蔽部４０と重なる位置にあるものを第１帯電部４２ａ、それ以外のものを第２帯電部４２ｂとする。第１帯電部４２ａと第２帯電部４２ｂを特に区別しないときには、単に帯電部４２とする。電荷遮蔽部４０は、第１帯電部４２ａと、放電方向に沿って対向している。電荷遮蔽部４０は、放電方向に対して第１帯電部４２ａの下流側に位置している。

【0046】

電荷遮蔽部４０は、第１帯電部４２ａから放出された電荷を遮蔽する。上述した通り、電荷遮蔽部４０は回転軸方向に対して接触部３９と重なる位置にある。このため、外周面３８のうち、接触部３９と接触している部分には、電荷が付与されにくくなっている。

【0047】

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５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。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。

【0048】

図５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５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。

【0049】

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。

【0050】

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からシートＳが給紙されるシートカセット１６や手差し給紙トレイ（図示せず）を指定することで、シート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。

【0051】

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、カウント部９５、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。

【0052】

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。

【0053】

また、ＲＯＭ９２には、電荷付与部３１に印加する電圧、すなわち帯電部４２に発生させる電流について、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。具体的には、後述する累積印字値が大きくなるにつれて帯電部４２に発生させる電流は大きくなる。

【0054】

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。カウント部９５は、定着ニップ部Ｎ２へ挿通されるシートＳの枚数（累積通紙枚数）を累積してカウントする。また、カウント部９５は、定着ニップ部Ｎ２に通紙されるシートＳの印字値の累積値である累積印字値をカウントする。

【0055】

累積印字値のカウントは、初回起動時から開始し、シートＳが定着ニップ部Ｎ２を通過する度に、通過したシートＳの印字率を累積して加算する。例えば、印字率５％の画像を形成されたシートＳが定着ニップ部Ｎ２を通過し、続いて印字率１０％の画像を形成されたシートＳが通過した後、印字率１５％の画像を形成されたシートＳが通過した場合、それぞれの印字率（ここでは０．０５と、０．１と、０．１５）を加算し、累積印字値は０．３となる。シートＳの両面に画像が形成されている場合、外周面３８に圧接する面の印字率のみ加算する。

【0056】

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。

【0057】

図６は、累積印字値が増加したときの外周面３８の表面電位と帯電部４２に流れる電流の関係を表すグラフである。図６では、横軸を累積印字値（無次元数）、第１縦軸（左側の縦軸）を電圧［ｋＶ］、第２縦軸（右側の縦軸）を電流［μＡ］としている。

【0058】

図６では、帯電部４２に流れる電流をＣ１としている。また、外周面３８の接触部３９と接触していない箇所（図４に示す領域Ａ３）の表面電位をＣ２としている。また、仮に、電荷付与部３１によって電荷を付与しなかった場合の、外周面３８の接触部３９と接触していない箇所（図４に示す領域Ａ２）の表面電位をＣ３としている。また、従来の定着装置１３と同様に、外周面３８の接触部３９と接触する箇所の加熱ローラー２０の回転方向の下流部分（図４に示す領域Ａ３）に電荷を直接付与した場合の表面電位をＣ４としている。

【0059】

図６に示すように帯電部４２に流れる電流Ｃ１は、累積印字値が所定の増加印字値Ｘ１～Ｘ６増加するごとに、段階的に増加している。具体的には、累積印字値が画像形成装置１００の初回起動時（累積印字値が０）の状態から所定の増加印字値Ｘ１の分だけ増加するまでは電流Ｃ１は０μＡで一定であり、この間、外周面３８の領域Ａ３の表面電位Ｃ２は低下する。累積印字値が増加印字値Ｘ１に到達すると、電流Ｃ１は０．１３μＡまで増加し、電荷付与部３１から外周面３８に電荷の付与が開始される。このため、外周面３８の領域Ａ３の表面電位Ｃ２は、約０Ｖまで上昇する。

【0060】

さらに累積印字値が増加したとしても、累積印字値が増加印字値Ｘ１と増加印字値Ｘ２分の合計値分に達するまでは、帯電部４２の電流Ｃ１は一定（０．１３μＡ）となり、外周面３８の領域Ａ３の表面電位Ｃ２は再び低下する。累積印字値が増加印字値Ｘ１と増加印字値Ｘ２の合計値に達すると、電流Ｃ１が０．２６μＡに増加し、外周面３８の領域Ａ３の表面電位Ｃ２は再び約０Ｖまで上昇する。以降、さらに累積印字値が増加しても、同様に外周面３８の領域Ａ３の表面電位Ｃ２は約０Ｖとなるように、外周面３８に電荷付与部３１によって電荷が付与される。

【0061】

この間、外周面３８の接触部３９と接触する箇所の、接触部３９よりも加熱ローラー２０の回転方向の下流部分（図４に示す領域Ａ３）は、電荷遮蔽部４０によって電荷遮断されるため、この部分の表面電位は約０Ｖの状態から変化しにくくなっている。

【0062】

累積印字値が大きくなるごとに、増加印字値Ｘ１～Ｘ６も大きくなるように設定されている。すなわち、増加印字値Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３、Ｘ４、Ｘ５、Ｘ６の順に大きい値となっている。

【0063】

従来、外周面３８の分離爪２２と接触する箇所（図４に示す領域Ａ３）では、トナー成分が付着していたとしても、分離爪２２によって掻き取られる。このため、この掻き取られた箇所は、他の箇所（トナー成分が付着したままの箇所、図４に示す領域Ａ２）よりも、表面の電位が小さいものとなる。この掻き取られた箇所に電荷付与部３１から正極性の電荷が直接付与されると、図６に示すように却ってこの箇所の表面電位Ｃ４が正極性（シートと同極）に大きなものとなって、静電飛散が生じるおそれがある。

【0064】

また仮に、電荷付与部３１によって電荷を付与しない場合、累積印字値が大きくなるにつれて、外周面３８の分離爪２２と接触しない箇所（図４に示す領域Ａ２）の表面電位Ｃ３が大きく低下する。表面電位Ｃ３が所定値（図６に示すＰ１の値）より小さくなると、静電オフセット現象が生じる可能性が高くなる。

【0065】

これに対して、本実施形態の定着装置１３は、上述した通り、電荷付与部３１によって外周面３８に電荷を付与する。また、第１帯電部４２ａから放出される電荷は電荷遮蔽部４０によって遮蔽される。このため、外周面３８の分離爪２２と重なる箇所（図４に示す領域Ａ３）の表面電位Ｃ１は上昇しにくく、分離爪２２と重ならない箇所（図４に示す領域Ａ２）は表面電位が上昇する。これにより、外周面３８にトナー成分が付着して外周面が負極性に帯電したとしても、外周面３８の表面電位が均一な状態に近づくように除電することが可能になり、静電オフセットや静電飛散といった画像不良を抑制することができる。

【0066】

また、従来の定着装置１３のように電荷付与部３１を複数設ける必要が無く、電荷付与部３１の電流制御を行うのみで除電が可能となっている。また、電荷遮蔽部４０によって電荷が遮蔽される。このため、簡易な構造および制御系統によって画像不良を抑制可能になっている。従って、製造コストの増大を抑制しつつ、画像不良を抑制可能な定着装置１３を提供することができる。

【0067】

また、電荷遮蔽部４０は分離爪２２の一部として形成されている。このため、仮に、分離爪２２が僅かにずれた場合、接触部３９および電荷遮蔽部４０も共に移動する。すなわち、回転軸方向に接触部３９と電荷付与部３１とがずれることが無くなる。これにより、電荷遮蔽部４０による電荷の遮蔽箇所と接触部３９とがずれるのを抑制することができる。

【0068】

上記実施形態の定着装置１３は、上述した通り、累積印字値が大きくなるにつれて帯電部４２に流れる電流を大きくし、外周面３８に付与する電荷量を大きくする。これにより、トナー成分の付着等によって外周面３８に滞留する負極性の電荷量が大きくなったとしても、好適に外周面３８を除電することが可能になっている。

【0069】

また、通常、累積通紙枚数が増加するにつれ、外周面３８の表面電位は摩擦等の影響により大きくなる。さらに、印字率の高いシートＳへの定着動作を行うことで、より外周面３８の表面電位は大きくなる。この傾向は、累積印字値が比較的低いときに顕著であり、累積印字値が比較的高くなるとこの傾向は弱まる。これに対して、上記実施形態の定着装置１３では、累積印字値が大きくなるにつれて増加印字値Ｘ１～Ｘ６の値を大きく設定している。これにより、外周面３８に付与する電荷量を上昇させるタイミングを上述した傾向に対応させることができる。このため、外周面３８の表面電位を適切に維持することが可能になり、画像不良を好適に抑制することができる。

【0070】

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、被加熱回転体として加熱ローラー２０を備えたローラー定着方式の定着装置１３を例示したが、例えば無端状の定着ベルトを備えたベルト定着方式の定着装置等の定着装置にも同様に適用できる。

【0071】

また、加熱方式も、芯金２６の内部に加熱部２３を備えるとした上記実施形態の構成に限らず、励磁コイルとコアとを備える誘導加熱方式等の別の加熱方式を採用することができる。

【産業上の利用可能性】

【0072】

本発明は、被加熱回転体と加圧回転体で形成される定着ニップ部にシートを挿通して、トナー像に熱と圧力を加えてシート上にトナー像を溶融定着させる定着装置に利用可能である。本発明の利用により、分離爪を備える定着装置において、製造コストの増大を抑制しつつ、画像不良を抑制可能な定着装置それを備え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
２０ 加熱ローラー（被加熱回転体）
２１ 加圧ローラー（加圧回転体）
２２ 分離爪
２３ 加熱部
２４ 加熱側駆動源（駆動源）
３１ 電荷付与部
３７ 回転軸
３８ 外周面
３９ 接触部
４０ 電荷遮蔽部
４２ 帯電部
４２ａ 第１帯電部
４２ｂ 第２帯電部
９０ 制御部
９５ カウント部
１００ 画像形成装置
Ａ１ 通紙領域
Ｌ１ 直線
Ｎ２ 定着ニップ部
Ｐａ～Ｐｄ 画像形成部
Ｓ シート
Ｘ１～Ｘ６ 増加印字値

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】