JP6604281B2 - 定着装置および画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、電子写真方式の画像形成装置における定着装置、および画像形成装置に関する。

電子写真方式の画像形成装置は、記録材の表面に転写されたトナー像を記録材に定着させる定着装置を備えている。定着装置は、トナー像が転写された記録材の表面を加熱する第１の定着部材と、記録材を裏面から加圧する第２の定着部材とを備えている。一般に、第１の定着部材はローラー状または無端ベルト状に形成され、第２の定着部材はローラー状に形成されている。第１の定着部材と第２の定着部材とはそれぞれの周面が互いに対向するように配置され、両者間に形成されるニップ部に記録材を通すことにより、記録材に対して加熱および加圧を行い、トナー像を記録材に定着させる。

多くの定着装置において、第１の定着部材の最外周側には、離型性を高めるために、フッ素樹脂により形成された離型層が設けられている。第２の定着部材の最外周側にもフッ素樹脂により形成された離型層が設けられているものが多い。

このような定着装置において、第１の定着部材と第２の定着部材との間のニップ部に記録材が通る際に、摩擦帯電によって第１の定着部材の離型層の表面に負の電荷が蓄積される。そして、特に正帯電トナーが使用されている場合には、記録材の表面上の未定着のトナーが、ニップ部の手前で、第１の定着部材の離型層に蓄積された負の電荷に引き寄せられて飛散することにより画像不良が生じるおそれがある。また、第１の定着部材の離型層に引き寄せられてその表面に吸着したトナーが、ニップ部を通る記録材に付着することで画像不良が生じるおそれもある。

これに関し、下記の特許文献１には、第１の定着部材に相当する定着ローラーの芯金にトナーと同極性のバイアス電圧を印加することで、トナーを定着ローラーに対して反発させる定着装置が記載されている。

特開平０４−３３５３８６号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載の定着装置は、定着ローラーの芯金に電源を接続し、当該電源からバイアス電圧を直に芯金に印加する構成を有している。このような接触型の構成の場合、バイアス電圧の印加によって芯金を流れる電流が画像形成装置の他の部分や、画像形成装置の外部へ漏れることを阻止するために、芯金を絶縁支持する構造を定着装置に設ける必要がある。このような絶縁構造の追加は装置の大型化を招き、定着装置または画像形成装置の小型化という近時の要請に沿わない。

一方、第１の定着部材の離型層の外周面から離れた位置に電極を配置し、その電極と第１の定着部材の離型層との間で放電を行うことで離型層をトナーと同極性に帯電させ、これにより、記録材上のトナーが第１の定着部材に引き寄せられることを抑制する構成が考えられる。このような非接触型の構成は、接触型の構成と比較して、定着装置または画像形成装置の小型化を容易に図ることができる。

ところが、非接触型の構成は、第１の定着部材の離型層を放電により帯電させる構成であるため、電圧を直に印加する接触型の構成と比較して、第１の定着部材の離型層の電位を、記録材上のトナーが当該離型層に引き寄せられることを十分に抑制することが可能な電位にまで高めるのに時間がかかる。このため、第１の定着部材および第２の定着部材の回転の開始および停止と、第１の定着部材の離型層に対する放電の開始および停止とをそれぞれ同期させ、かつ放電の開始から停止までの間、一定の電流値で放電を行った場合には、次のような問題が生じる。

すなわち、プリント開始指示に応じ、第１の定着部材および第２の定着部材の回転を開始し、これと同時に、第１の定着部材の離型層に対する放電を開始し、かつこれとほぼ同時に記録材収容部（給紙カセット）に収容された記録材（用紙）の転写部への搬送を開始した場合、第１の定着部材の離型層の電位が、当該離型層に記録材上のトナーが引き寄せられることを十分に抑制することが可能な電位に達する前に、第１の定着部材と第２の定着部材との間のニップ部に記録材が到達してしまう。この結果、例えば記録材の搬送方向前側の部分において上述したようなトナーの飛散等を十分に抑制することができず、画像不良が生じてしまうおそれがある。

本発明は例えば上述したような問題に鑑みなされたものであり、本発明の課題は、定着処理において画像不良が生じることを抑制することができる定着装置および画像形成装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明の定着装置は、画像形成装置に設けられ、記録材の表面に形成されたトナー像を前記記録材に定着させる定着装置であって、最外周側に離型層が設けられ、前記記録材の表面を加熱する第１の定着部材と、前記第１の定着部材との間にニップ部を形成し、前記記録材をその裏面から加圧する第２の定着部材と、前記第１の定着部材の離型層と非接触であり、当該離型層に対して放電を行う帯電装置と、前記帯電装置を制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記画像形成装置のウォームアップ処理中に前記帯電装置と前記第１の定着部材の離型層との間で放電させることを特徴とする。

本発明のこの態様によれば、画像形成装置のウォームアップ処理中に、帯電装置と第１の定着部材の離型層との間で放電を行うことにより、ウォームアップ処理後にプリント開始指示が発せられたときには、帯電装置と第１の定着部材の離型層との間で放電を継続し、または再開することで、直ちに、または短時間で、第１の定着部材の離型層の電位を、記録材上のトナーが当該離型層に引き寄せられることを十分に抑制することが可能な電位にすることができる。すなわち、仮にウォームアップ処理中に放電を行わない場合には、第１の定着部材の離型層の電位は例えばほぼ零である。このため、プリント開始指示が発せられたときに、放電により、第１の定着部材の離型層の電位を、記録材上のトナーが当該離型層に引き寄せられることを十分に抑制することが可能な電位にまで高めるに当たり、電位の変化量が大きくなる。それゆえ、放電により、第１の定着部材の離型層の電位を、記録材上のトナーが当該離型層に引き寄せられることを十分に抑制することが可能な電位にまで高めるのに要する時間が長くなる。これに対し、本発明の当該態様では、ウォームアップ処理中に放電を行い、第１の定着部材の離型層の電位を高めておくので、プリント開始指示が発せられたときに、放電により、第１の定着部材の離型層の電位を、記録材上のトナーが当該離型層に引き寄せられることを十分に抑制することが可能な電位にまで高めるに当たり、電位の変化量を小さくすることができる。したがって、放電により、第１の定着部材の離型層の電位を、記録材上のトナーが当該離型層に引き寄せられることを十分に抑制することが可能な電位にまで高めるのに要する時間を短くすることができる。よって、プリント開始指示が発せられたときに、記録材収容部に収容された記録材の転写部への搬送を開始した場合、第１の定着部材と第２の定着部材との間のニップ部に記録材が到達する前に、第１の定着部材の離型層の電位を、記録材上のトナーが当該離型層に引き寄せられることを十分に抑制することが可能な電位とすることができる。これにより、第１の定着部材と第２の定着部材との間のニップ部に記録材が通る際に、記録材の表面の未定着のトナーが飛散することを抑制することができ、また、第１の定着部材の離型層にトナーが吸着し、そのトナーがニップ部を通る記録材に付着することを抑制することができる。したがって、画像不良を抑制することができる。

また、上述した本発明の定着装置において、前記制御部は、前記画像形成装置のウォームアップ処理中は、第１の設定値の電流を前記帯電装置に供給することにより前記帯電装置と前記第１の定着部材の離型層との間で放電させ、プリント開始指示が発せられたときには、前記第１の設定値よりも大きい第２の設定値の電流を前記帯電装置に供給することにより前記帯電装置と前記第１の定着部材の離型層との間で放電させる構成としてもよい。

本発明のこの態様によれば、画像形成装置のウォームアップ処理中に、第１の設定値の電流で、帯電装置と第１の定着部材の離型層との間で放電を行い、ウォームアップ処理後にプリント開始指示が発せられたときには、設定値を第１の設定値から第２の設定値に切り換えて放電を継続し、または再開することで、短時間で、第１の定着部材の離型層の電位を、記録材上のトナーが当該離型層に引き寄せられることを十分に抑制することが可能な電位にまで高めることができる。

また、上述した本発明の定着装置において、前記制御部は、プリントが終了して前記画像形成装置が待機モードへ移行した時点から、前記第２の設定値よりも小さい第３の設定値の電流を前記帯電装置に供給することにより前記帯電装置と前記第１の定着部材の離型層との間で放電させる構成としてもよい。

本発明のこの態様において、待機モード中は、第３の設定値の電流を帯電装置に供給しつつ放電を継続するので、待機モード中は、第１の定着部材の離型層の電位は零にはならず、第３の設定値の電流に対応する一定の電位が保持される。したがって、待機モード中にプリント開始指示が発せられたときには、そのプリント開始指示に応じ、帯電装置へ供給する電流を第３の設定値から第２の設定値へ切り換えて帯電装置と第１の定着部材の離型層との間の放電を継続し、かつこれとほぼ同時に記録材収容部に収容された記録材の転写部への搬送を開始することで、第１の定着部材と第２の定着部材との間のニップ部に記録材が到達する前に、第１の定着部材の離型層の電位を、記録材上のトナーが当該離型層に引き寄せられることを十分に抑制することが可能な電位にまで迅速に高めることができる。これにより、待機モード中にプリント開始指示が発せられた場合でも、トナーの飛散等による画像不良を抑制することができる。

また、上述した本発明の定着装置において、前記帯電装置は、針状の放電電極と一対の接地電極とを備え、前記放電電極は、前記一対の接地電極からそれぞれ離間した状態で前記一対の接地電極の間に配置され、前記放電電極の先端は、前記各接地電極の先端よりも前記第１の定着部材の離型層へ向かって突出していない構成とすることが好ましい。

また、上述した本発明の定着装置において、前記帯電装置の各接地電極はツェナー基板を介して前記画像形成装置の接地経路に接続されていることが好ましい。

また、上述した本発明の定着装置において、前記第２の定着部材の表面抵抗は、前記第１の定着部材の表面抵抗または体積抵抗よりも小さい値に設定され、かつ前記第２の定着部材の表面は接地されていることが好ましい。

また、上述した本発明の定着装置において、前記第２の定着部材の体積抵抗を、前記第１の定着部材の表面抵抗または体積抵抗よりも小さい値に設定する構成としてもよい。

また、上述した本発明の定着装置において、前記記録材の進行方向において前記第１の定着部材および前記第２の定着部材よりも下流側に設けられ、前記第１の定着部材と前記第２の定着部材との間を通って進行する前記記録材を当該定着装置から排出する一対の排出ローラーをさらに備え、前記一対の排出ローラーのうち、前記記録材の裏面に接触する排出ローラーの体積抵抗を、前記第１の定着部材の表面抵抗または体積抵抗よりも小さい値に設定する構成としてもよい。

また、上述した本発明の定着装置において、前記記録材の進行方向において前記第１の定着部材および前記第２の定着部材よりも下流側に設けられ、前記記録材の裏面に接触し、前記記録材を除電する除電部材をさらに備える構成としてもよい。

また、上記課題を解決するために、本発明の画像形成装置は、上述した本発明の定着装置を備えていることを特徴とする。

本発明のこの態様によれば、定着処理時において、第１の定着部材と第２の定着部材との間のニップ部に記録材が通る際に、トナーの飛散を抑制することができ、また、第１の定着部材の離型層にトナーが吸着し、そのトナーが記録材に付着することを抑制することができる。したがって、画像不良を抑制することができる。

本発明によれば、定着処理において画像不良が生じることを抑制することができる。

本発明の実施形態の定着装置を備えた画像形成装置を示す説明図である。 本発明の実施形態の定着装置を示す断面図である。 本発明の実施形態の定着装置における第１の定着部材、第２の定着部材および帯電装置等を示す説明図である。 本発明の実施形態の定着装置における帯電装置の放電電極を示す説明図である。 本発明の実施形態の定着装置における帯電装置および放電制御回路を示すブロック図である。 本発明の実施形態の定着装置における放電制御処理を示すフローチャートである。 本発明の実施形態の定着装置において、ウォームアップ処理終了直後にプリントが開始されたときの第１の定着部材の離型層の表面電位の変化を示すグラフである。 本発明の実施形態の定着装置において、待機モード中にプリントが開始されたときの第１の定着部材の離型層の表面電位の変化を示すグラフである。 本発明の他の実施形態の定着装置における排出ローラーおよび除電ブラシ等を示す説明図である。

（画像形成装置）
図１は本発明の実施形態の定着装置を備えた画像形成装置を示している。図１において、画像形成装置１は、例えばカラープリントが可能な複合機であり、プリント機能、コピー機能、ファクリミリ機能等を有している。画像形成装置１は筐体２を備えている。筐体２の下部には、記録材収容部として給紙カセット３が設けられ、給紙カセット３には、記録材としての用紙が収容されている。また、筐体２の上部には排紙トレイ４が設けられ、排紙トレイ４には、プリントが行われた用紙が排出される。

また、筐体２内には、駆動ローラー５、従動ローラー６および中間転写ベルト７が設けられている。駆動ローラー５はモーター等の駆動源により回転し、従動ローラー６は駆動ローラー５に追従して回転する。中間転写ベルト７は駆動ローラー５と従動ローラー６とに掛け渡されている。

また、筐体２内には、複数の画像形成ユニット８が設けられている。これら画像形成ユニット８は、カラーのトナー像を中間転写ベルト７上に形成する。各画像形成ユニット８は、感光体ドラム１１、帯電器１２、現像器１３および一次転写ローラー１４を備えている。帯電器１２は、感光体ドラム１１を帯電させる。現像器１３は、帯電された感光体ドラム１１にレーザー光が照射されることにより形成された静電潜像にトナーを付着させ、感光体ドラム１１にトナー像を形成する。一次転写ローラー１４は、感光体ドラム１１に形成されたトナー像を中間転写ベルト７に転写する。また、筐体２内には、露光器１５が設けられている。露光器１５は、各画像形成ユニット８において、帯電器１２により帯電された感光体ドラム１１にレーザー光を照射して静電潜像を形成する。さらに、筐体２内には、トナーが収容されたトナーコンテナ１６が設けられている。

また、筐体２内には、用紙を給紙カセット３から排紙トレイ４へ搬送する搬送経路２０が設けられている。そして、搬送経路２０に沿って、その上流側から下流側に向けて、給紙ローラー２１、搬送ローラー対２２、レジストローラー対２３、転写部としての二次転写ローラー２４、本発明の実施形態の定着装置２５、および排紙ローラー対２６等が設けられている。給紙ローラー２１は給紙カセット３から用紙を１枚ずつ抽出する。搬送ローラー対２２は、給紙カセット３から抽出された用紙を搬送する。レジストローラー対２３は、給紙カセット３から搬送された用紙を二次転写ローラー２４へ送り出すタイミングを調整する。二次転写ローラー２４は、中間転写ベルト７に転写されたトナー像を、レジストローラー対２３により送り出された用紙の表面に転写する。定着装置２５は、用紙の表面に転写されたトナー像を用紙に定着させる定着処理を行う。排紙ローラー対２６は、トナー像が定着された用紙を排紙トレイ４に排出する。

また、筐体２の上側には、画像形成装置１を操作するための操作部３１が設けられ、操作部３１にはスタートボタン３２が設けられている。また、筐体２内には、電気回路基板３３が設けられ、電気回路基板３３には、画像形成装置１の主電源である主電源部３４、および画像形成装置１の動作を制御する装置制御部３５等が設けられている。さらに、画像形成装置１には、画像形成装置１に設けられた電気部品および電気回路等を接地するための接地経路３６が設けられている。

装置制御部３５は、操作部３１のスタートボタン３２の押下時、ファクシミリ受信時、または外部のパーソナルコンピュータからのプリント指令の受信時等にプリント開始指示を発する。また、装置制御部３５は画像形成装置１の動作モードの設定または切換を行う。動作モードには、例えば待機モードおよびスリープモードがある。待機モードとは、プリント動作を迅速に開始することを可能にするために、画像形成装置１の一部の構成につき、稼働状態、または電力が供給された状態を維持するモードである。スリープモードとは、プリント動作を行わない状態が長い時間継続したときに、消費電力を削減するために、操作入力を受け付ける構成や外部機器と通信を行う構成等、僅かな所定の構成を除き、画像形成装置１の各構成への電力の供給を断つモードである。

（定着装置）
図２は本発明の実施形態の定着装置２５を示している。図３は定着装置２５における第１の定着部材４１、第２の定着部材４２および帯電装置４７等を示している。図４は帯電装置４７における放電電極４８を示している。

図２において、定着装置２５は、ケーシング４０、第１の定着部材４１、第２の定着部材４２、帯電装置４７、ツェナー基板５１、一対の排出ローラー５３、５４を備えている。また、図示しないが、定着装置２５には、第２の定着部材４２を回転させるための駆動機構が設けられている。また、定着装置２５には、第１の定着部材４１を加熱する熱源としてのヒーターが設けられている。ケーシング４０には、導入口４０Ａおよび排出口４０Ｂが設けられている。中間転写ベルト７と二次転写ローラー２４との間を通って搬送された用紙は導入口４０Ａから定着装置２５内に進入する。また、定着装置２５内で定着処理を終えた用紙は排出口４０Ｂから排出トレイ４側へ排出される。

第１の定着部材４１は用紙の表面を加熱する部材である。第１の定着部材４１は、図３に示すように、内側から外側に向け、基材層４１Ａ、弾性層４１Ｂおよび離型層４１Ｃを積層することにより形成されている。第１の定着部材４１は、このようなフィルム状の多層体を筒状に丸めることにより形成された無端のベルトである。基材層４１Ａは、例えばステンレス鋼、ニッケル等の金属または耐熱性を有する樹脂等により形成されている。弾性層４１Ｂは、例えばシリコンゴム等の弾性を有する材料により形成されている。離型層４１Ｃは、例えば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）等の離型性に優れたフッ素樹脂により形成されている。第１の定着部材４１の直径および各層の厚さは限定されないが、一例をあげれば、第１の定着部材４１の直径は３０ｍｍ程度であり、基材層４１Ａの厚さは５０μｍ程度であり、弾性層４１Ｂの厚さは２００μｍ程度であり、離型層４１Ｃの厚さは２０μｍ程度である。また、第１の定着部材４１の長さは、例えば、画像形成装置１で取扱可能な最大の用紙の幅寸法と同等かそれ以上の値に設定されている。また、第１の定着部材４１の内周側には、支持部材４３および押圧部材４４が設けられている。支持部材４３は押圧部材４４等を支持する部材であり、押圧部材４４は第１の定着部材４１の一部を第２の定着部材４２に向けて押圧する部材である。

第２の定着部材４２は、用紙をその裏面から加圧する部材である。第２の定着部材４２は、筒状の芯材４２Ａの外周側に弾性層４２Ｂを設け、弾性層４２Ｂの外周側に離型層４２Ｃを設けることにより形成されたローラーである。芯材４２Ａは、例えばアルミニウム、鉄等の金属により形成されている。弾性層４２Ｂは、例えばシリコンゴム等の弾性を有する材料により形成されている。離型層４２Ｃは、例えばＰＴＦＥ、ＰＦＡ等の離型性に優れたフッ素樹脂により形成されている。第２の定着部材４２の直径および各層の厚さは限定されないが、一例をあげれば、第２の定着部材４２の直径は３０ｍｍ程度であり、芯材４２Ａの厚さは２ｍｍ程度であり、弾性層４２Ｂの厚さは５ｍｍ程度であり、離型層４２Ｃの厚さは２０μｍ程度である。また、第２の定着部材４２の長さは、例えば第１の定着部材４１の長さと同じである。

また、第２の定着部材４２の表面抵抗は、例えば、離型層４２Ｃにカーボン等を添加することにより、第１の定着部材４１の表面抵抗または体積抵抗よりも小さい値に設定されている。また、第２の定着部材４２の表面は接地されている。

また、第２の定着部材４２は、例えば芯材４２Ａの両端部がバネ等により第１の定着部材４１に向かって付勢されることによって、第１の定着部材４１に押し付けられている。これにより、図３に示すように、第１の定着部材４１と第２の定着部材４２との間にはニップ部４５が形成されている。また、第２の定着部材４２は、定着装置２５内に設けられた図示しない駆動機構により、回転駆動される。駆動機構はモーターおよびギヤ等を備えている。第２の定着部材４２は第１の定着部材４１に押し付けられているので、第２の定着部材４２が回転すると、第１の定着部材４１も回転する。用紙は、回転する第１の定着部材４１と第２の定着部材４２との間のニップ部４５を通る際に、加熱され、かつ加圧される。これにより、用紙の表面のトナー像が用紙に定着される。

帯電装置４７は、コロナ放電により、第１の定着部材４１の離型層４１Ｃを、用紙の表面に形成されたトナー像のトナーの極性と同じ極性に帯電させる装置である。本実施形態では、トナー像のトナーは正に帯電される。したがって、帯電装置４７は、第１の定着部材４１の離型層４１Ｃを正に帯電させる。

帯電装置４７は、放電電極４８および一対の接地電極４９を備えている。放電電極４８は図４に示すように細長い金属板であり、その一方の縁部には複数の針状の電極片４８Ａが設けられている。また、各接地電極４９は細長い金属板である。放電電極４８および各接地電極４９の長さは、例えば第１の定着部材４１とほぼ同じ長さに設定されている。また、図３に示すように、放電電極４８は、一対の接地電極４９からそれぞれ離間した状態で一対の接地電極４９の間に配置されている。また、放電電極４８および一対の接地電極４９はそれぞれ平行に配置されている。また、放電電極４８は絶縁部材５０を介して一対の接地電極４９間に支持されている。帯電装置４７をこのように構成することにより、コロナ放電により、第１の定着部材４１の離型層４１Ｃを容易にかつ確実に帯電させることができる。

また、帯電装置４７は、放電電極４８の伸長方向が第１の定着部材４１の回転軸の方向と一致し、かつ放電電極４８と第１の定着部材４１とが互いに平行となるように配置されている。また、帯電装置４７は、放電電極４８および各接地電極４９が第１の定着部材４１に非接触となるように配置されている。具体的には、帯電装置４７は、放電電極４８の各電極片４８Ａの先端が第１の定着部材４１の離型層４１Ｃの外周面に接近するように、第１の定着部材４１の近傍に配置されている。また、帯電装置４７は例えば定着装置２５のケーシング４０に図示しない支持部材を介して絶縁支持されている。

また、放電電極４８の先端、すなわち各電極片４８Ａの先端は、各接地電極４９の先端よりも第１の定着部材４１の離型層４１Ｃへ向かって突出していない。具体的には、各電極片４８Ａの先端の位置Ｐ１は、双方の接地電極４９の先端が接する面の位置Ｐ２よりも、第１の定着部材４１の離型層４１Ｃから離れた位置にある。これにより放電を安定させることができる。なお、各電極片４８Ａの先端を、双方の接地電極４９の先端が接する面の位置Ｐ２まで伸ばしてもよい。

また、各接地電極４９は、図３に示すように、ツェナー基板５１を介して画像形成装置１の接地経路３６に接続されている。ツェナー基板５１は、例えば、定着装置２５のケーシング４０等に取り付けられている。各接地電極４９は、ツェナー基板５１に形成された回路を介して画像形成装置１の接地経路３６に接続されている。ツェナー基板５１に形成された回路は、ツェナーダイオード５２を有している。ツェナー基板５１は、帯電装置４７と第１の定着部材４１の離型層４１Ｃとの間で放電を行った際の離型層４１Ｃの電位を制御する機能を有する。離型層４１Ｃの電位が、当該放電を行った際に、用紙上のトナーが離型層４１Ｃに引き寄せられることを十分に抑制可能な電位となるように、ツェナー基板５１のツェナー電位が選択されている。

一方、定着装置２５における一対の排出ローラー５３、５４は、ケーシング４０の排出口４０Ｂの近傍に配置されている。第１の定着部材４１と第２の定着部材４２との間のニップ部４５を通った用紙は、一対の排出ローラー５３、５４間を通ってケーシング４０の外部へ排出されると共に、搬送経路２０に沿って排紙トレイ４側へ進むように案内される。

（放電の制御）
図５は帯電装置４７および放電制御回路５５を示している。図５において、放電制御回路５５は、帯電装置４７による放電を制御する放電制御処理を行う回路である。放電制御回路５５は、定着装置２５に設けられた図示しない電気回路基板に形成されている。なお、放電制御回路５５を画像形成装置１の電気回路基板３３に形成してもよい。また、放電制御回路５５中の放電制御部５８は、画像形成装置１の動作を制御する装置制御部３５が有する演算処理装置に、放電制御処理を行うコンピュータプログラムを読み込ませて実行させることにより実現してもよい。

放電制御回路５５は、電源５６、切換部５７および放電制御部５８を備えている。電源５６は、直流の定電流電源であり、帯電装置４７の放電電極４８に供給する電流を発生させる。

切換部５７は、電源５６から帯電装置４７の放電電極４８に供給される電流の値を、第１の設定値、第２の設定値および第３の設定値のいずれかに設定する回路である。第２の設定値は、定着処理が行われている間、第１の定着部材４１の離型層４１Ｃの電位を、帯電装置４７の放電により用紙上のトナーが離型層４１Ｃに引き寄せられることを十分に抑制可能な電位に保持することができる電流値である。第１の設定値は第２の設定値よりも小さい電流値である。第３の設定値も第２の設定値よりも小さい電流値である。第１の設定値および第３の設定値は互いに同一の値としてもよいし、互いに異なる値としてもよい。

放電制御部５８は、帯電装置４７の電源５６および切換部５７を制御する回路であり、演算処理装置等を備えている。放電制御部５８は、プリント開始、プリント終了、画像形成装置１のモード、画像形成装置１がウォームアップ処理中か否か等に応じ、電源５６のオン、オフを切り換え、または切換部５７を制御して帯電装置４７の放電電極４８に供給される電流の値を切り換える。

なお、本実施形態では、放電電極４８に供給する電流の値を切換可能に設定する構成として、定電流電源５６から出力される電流を切換部５７により変化させる場合を例にあげたが、これに代え、可変定電流電源を用いてもよい。

図６は、放電制御回路５５による放電制御処理の一例を示している。図６に示す放電制御処理は、画像形成装置１の電源がオンにされ、または画像形成装置１がスリープモードから復帰し、その直後にウォームアップ動作が行われ、その直後にプリントが行われ、その後、待機モードに移行し、さらにその後、スリープモードに移行した場合の放電制御処理である。

図６において、画像形成装置１の主電源がオンにされ、または画像形成装置１がスリープモードから復帰した後（ステップＳ１）、画像形成装置１はウォームアップ処理を開始する（ステップＳ２）。ウォームアップ処理では、例えば画像形成装置１の構成のいくつかを予め設定された初期状態に戻す等、画像形成装置１を正しくかつ円滑にプリント開始可能な状態にするための処理が行われる。また、ウォームアップ処理では、定着装置２５の第１の定着部材４１および第２の定着部材４２が回転し、かつ第１の定着部材４１が加熱される。

また、ウォームアップ処理の開始とほぼ同時に、放電制御部５８が、帯電装置４７の電源５６をオンにし、さらに、切換部５７を制御し、帯電装置４７の放電電極４８に供給する電流の値を第１の設定値に設定する。これにより、帯電装置４７と第１の定着部材４１の離型層４１Ｃとの間で、第１の設定値の電流による放電が開始される（ステップＳ３）。この放電は、ウォームアップ処理中、継続される。

続いて、ウォームアップ処理中に、操作部３１のスタートボタン３２が押され、または外部のパーソナルコンピュータからのプリント指令が受信されたとする。この場合、ウォームアップ処理の終了後、直ちに、プリント開始指示が発せられる（ステップＳ４、Ｓ５）。

プリント開始指示が発せられると、画像形成装置１はプリント動作を開始する。すなわち、各画像形成ユニット８により、中間転写ベルト７上にトナー像が形成されていく。また、画像形成装置１において、給紙カセット３から搬送経路２０を介して用紙を搬送する処理が開始される。また、定着装置２５においては、第１の定着部材４１および第２の定着部材４２の回転が継続され、かつ第１の定着部材４１の加熱が継続される。

また、プリント開始指示に応じ、放電制御部５８は、切換部５７を制御し、帯電装置４７の放電電極４８に供給する電流の値を第１の設定値から第２の設定値に切り換える。これにより、帯電装置４７と第１の定着部材４１の離型層４１Ｃとの間で、第２の設定値の電流による放電が開始される（ステップＳ６）。

続いて、放電制御部５８は、プリントが終了したか否かを判断する（ステップＳ７）。例えば、装置制御部３５は、排紙トレイ４に用紙が排紙されたことを、センサ（例えば光センサ）を介して検出し、また、プリントを行った用紙の枚数をカウントする。そして、指示された枚数の用紙のプリントが行われ、かつ、それらの用紙が排紙トレイ４に排紙されたとき、装置制御部３５はプリント終了通知を発する。放電制御部５８は、このプリント終了通知に基づき、プリントが終了したと判断する。

プリントが終了したとき、画像形成装置１は待機モードへ移行する（ステップＳ８）。待機モード中は、定着装置２５の第１の定着部材４１および第２の定着部材４２の回転、および第１の定着部材４１の加熱が継続される。もっとも、第１の定着部材４１を加熱する熱量は、プリント動作実行時と比較して低く抑えられる。

また、プリントが終了したと放電制御部５８が判断したとき（ステップＳ７：ＹＥＳ）、放電制御部５８は、切換部５７を制御し、帯電装置４７の放電電極４８に供給する電流の値を第２の設定値から第３の設定値に切り換える。これにより、帯電装置４７と第１の定着部材４１の離型層４１Ｃとの間で、第３の設定値の電流による放電が開始される（ステップＳ９）。

続いて、放電制御部５８は、待機モード中にプリント開始指示が発せられたか否かを判断する（ステップＳ１０）。待機モード中にプリント開始指示が発せられたとき（ステップＳ１０：ＹＥＳ）、処理はステップＳ６へ移行する。この場合には、画像形成装置１は待機モードを終了し、プリント動作を開始する。そして、プリント開始指示が発せられた時点からプリントが終了するまでの間、第２の設定値の電流により第１の定着部材４１の離型層４１Ｃに対する放電が行われる。

一方、待機モード中にプリント開始指示が発せられないまま所定時間が経過した場合には、画像形成装置１はスリープモードへ移行する。スリープモードでは、定着装置２５において、第１の定着部材４１および第２の定着部材４２の回転が停止され、第１の定着部材４１の加熱も停止される。

画像形成装置１がスリープモードへ移行したとき（ステップＳ１１：ＹＥＳ）、放電制御部５８は、帯電装置４７の電源５６をオフにする。これにより、帯電装置４７と第１の定着部材４１の離型層４１Ｃとの間の放電が停止する（ステップＳ１２）。

このように、定着装置２５では、画像形成装置１のウォームアップ処理中に、第２の設定値よりも小さい第１の設定値の電流で帯電装置４７と第１の定着部材４１の離型層４１Ｃとの間で放電を行うことにより、第１の定着部材４１の離型層４１Ｃの電位を高める。この電位は、用紙上のトナーが離型層４１Ｃに引き寄せられることを十分に抑制することが可能な電位よりも低い（零に近い）電位である。また、プリント開始指示が発せられたときには、第２の設定値の電流で帯電装置４７と第１の定着部材４１の離型層４１Ｃとの間で放電を行うことにより、第１の定着部材４１の離型層４１Ｃの電位を、用紙上のトナーが離型層４１Ｃに引き寄せられることを十分に抑制することが可能な電位にまで高める。したがって、ウォームアップ処理の直後にプリント開始指示が発せられた場合には、放電により、第１の定着部材４１の離型層４１Ｃの電位を、用紙上のトナーが離型層４１Ｃに引き寄せられることを十分に抑制することが可能な電位にまで短時間で高めることができる。

すなわち、仮にウォームアップ処理中に放電を行わない場合には、ウォームアップ処理の直後に発せられたプリント開始指示に応じて、放電により、第１の定着部材４１の離型層４１Ｃの電位を、例えばほぼ零から、用紙上のトナーが離型層４１Ｃに引き寄せられることを十分に抑制することが可能な電位にまで高めなければならない。この場合、放電により高めなければならない電位の変化量が大きいので、第１の定着部材４１の離型層４１Ｃの電位を、用紙上のトナーが離型層４１Ｃに引き寄せられることを十分に抑制することが可能な電位にまで高めるのに要する時間が長くなる。これに対し、定着装置２５では、ウォームアップ処理中に放電を行うので、ウォームアップ処理の直後に発せられたプリント開始指示に応じて、放電により、第１の定着部材４１の離型層４１Ｃの電位を、ウォームアップ処理中に高められた電位から、用紙上のトナーが離型層４１Ｃに引き寄せられることを十分に抑制することが可能な電位にまで高めればよい。すなわち、放電により高めなければならない電位の変化量が小さくなる。したがって、第１の定着部材４１の離型層４１Ｃの電位を、用紙上のトナーが離型層４１Ｃに引き寄せられることを十分に抑制することが可能な電位にまで高めるのに要する時間を短くすることができる。

これにより、プリント開始指示に応じて、給紙カセット３から搬送経路２０を介して搬送された用紙が、定着装置２５の第１の定着部材４１と第２の定着部材４２との間のニップ部４５に到達する前に、第１の定着部材４１の離型層４１Ｃの電位を、用紙上のトナーが離型層４１Ｃに引き寄せられることを十分に抑制することが可能な電位にまで高めることができる。これにより、用紙がニップ部４５を通る際の第１の定着部材４１の離型層４１Ｃの摩擦帯電により用紙上のトナーが飛散することを抑制することができる。また、この摩擦帯電よりトナーが離型層４１Ｃの外周面に吸着し、この吸着したトナーがニップ部４５を通過する用紙に付着することを抑制することができる。したがって、画像不良を抑制することができる。

ここで、図７は、ウォームアップ処理の終了直後にプリント開始指示が発せられた場合の第１の定着部材４１の離型層４１Ｃの表面電位の変化を示している。図７のグラフにおいて、実線は、ウォームアップ処理中に第１の設定値の電流により放電を行い、ウォームアップ処理終了直後にプリント開始指示が発せられたとき（時点ｔａ）、これに応じて設定値を第１の設定値から第２の設定値へ切り換えて放電を継続した場合の離型層４１Ｃの表面電位の変化を示している。二点鎖線は、ウォームアップ処理中に放電を行わず、ウォームアップ処理終了直後にプリント開始指示が発せられたとき（時点ｔａ）、これに応じて第２の設定値の電流により放電を開始した場合の離型層４１Ｃの表面電位の変化を示している。Ｖａは、用紙上のトナーが離型層４１Ｃに引き寄せられることを十分に抑制することが可能な電位を示している。Ｖｅは、ウォームアップ処理中に第１の設定値の電流で放電を行うことにより離型層４１Ｃに形成された電位を示している。図７のグラフからわかる通り、ウォームアップ処理中に第１の設定値の電流により放電を行う方が、ウォームアップ処理中に放電を行わない場合よりも、プリント開始指示が発せられてから離型層４１Ｃの電位がＶａに達するまでの時間が短い。

また、定着装置２５では、待機モードへ移行したときには、待機モード中、第２の設定値よりも小さい第３の設定値の電流により、帯電装置４７と第１の定着部材４１の離型層４１Ｃとの間の放電が行われる。これにより、待機モード中、第１の定着部材４１の離型層４１Ｃの電位を、用紙上のトナーが離型層４１Ｃに引き寄せられることを十分に抑制することが可能な電位よりも低い（零に近い）所定の電位に保持することができる。したがって、待機モード中にプリント開始指示が発せられたときには、設定値を第３の設定値から第２の設定値に切り換えて放電を継続することで、プリント開始指示に応じて給紙カセット３から搬送された用紙がニップ部４５に到達する前に、第１の定着部材４１の離型層４１Ｃの電位を、用紙上のトナーが離型層４１Ｃに引き寄せられることを十分に抑制することが可能な電位にまで迅速に高めることができる。これにより、上述したトナーの飛散等による画像不良を抑制することができる。

ここで、図８は、画像形成装置１の待機モード中にプリント開始指示が発せられた場合の第１の定着部材４１の離型層４１Ｃの表面電位の変化を示している。図８のグラフにおいて、実線は、待機モード中に第３の設定値の電流により放電を行い、待機モード中にプリント開始指示が発せられたとき（時点ｔｂ）、これに応じて設定値を第３の設定値から第２の設定値へ切り換えて放電を継続した場合の離型層４１Ｃの表面電位の変化を示している。二点鎖線は、待機モード中に放電を行わず、待機モード中にプリント開始指示が発せられたとき（時点ｔｂ）、これに応じて第２の設定値の電流により放電を開始した場合の離型層４１Ｃの表面電位の変化を示している。Ｖａは、用紙上のトナーが離型層４１Ｃに引き寄せられることを十分に抑制することが可能な電位を示している。Ｖｆは、待機モード中に第３の設定値の電流で放電を行うことにより離型層４１Ｃに形成された電位を示している。図８のグラフからわかる通り、待機モード中に第３の設定値の電流により放電を行う方が、待機モード中に放電を行わない場合よりも、プリント開始指示が発せられてから離型層４１Ｃの電位がＶａに達するまでの時間が短い。

また、定着装置２５において、第２の定着部材４２の表面抵抗は、第１の定着部材４１の表面抵抗または体積抵抗よりも小さい値に設定され、かつ第２の定着部材４２の表面は接地されている。これにより、帯電装置４７により第１の定着部材４１の離型層４１Ｃを帯電したとき、用紙上のトナー像のトナーを用紙の表面に押し付ける方向の電界が第１の定着部材４１と第２の定着部材４２との間に形成される。したがって、用紙がニップ部４５を通る際に、用紙上のトナーの飛散を抑制する効果を高めることができる。

なお、定着装置２５において、第２の定着部材４２の表面抵抗を第１の定着部材４１の表面抵抗または体積抵抗よりも小さい値に設定し、かつ第２の定着部材４２の表面を接地する構成に代え、次の構成を採用することができる。
（ａ）第２の定着部材４２の体積抵抗を、第１の定着部材４１の表面抵抗または体積抵抗よりも小さい値に設定する。そして、第２の定着部材４２の芯材４２Ａを接地する。なお、第２の定着部材４２の体積抵抗は、芯材４２Ａと離型層４２Ｃの外周面との間の抵抗である。また、第１の定着部材４１の体積抵抗は、基材層４１Ａと離型層４１Ｃの外周面との間の抵抗である。また、第２の定着部材４２の体積抵抗は、離型層４２Ｃにカーボン等を添加し、弾性層４２Ｂにカーボンまたは金属系フレーク等を添加することにより小さくすることができる。また、離型層４２Ｃおよび弾性層４２Ｂの厚さ等に基づいて添加するカーボンまたは金属系フレークの量を調整することにより、第２の定着部材４２の体積抵抗値を適切に設定することができる。
（ｂ）一対の排出ローラー５３、５４のうち、用紙の裏面に接触する排出ローラー５４の体積抵抗を、第１の定着部材４１の表面抵抗または体積抵抗よりも小さい値に設定する。そして、排出ローラー５４の金属製の芯材５４Ａを接地する。なお、排出ローラー５４の体積抵抗は、排出ローラー５４の芯材５４Ａと排出ローラー５４の最外周面との間の抵抗である。また、排出ローラー５４の体積抵抗は、排出ローラー５４の芯材５４Ａの外周側に設けられた弾性層５４Ｂを形成する例えばシリコンゴムに、カーボンまたは金属系フレーク等を添加することにより変更することができる。
（ｃ）用紙の進行方向において第１の定着部材４１と第２の定着部材４２との間のニップ部４５よりも下流側に、用紙の裏面に接触し、用紙を除電する除電部材を追加する。

上記（ｃ）についてさらに説明すると、例えば、図９に示すように、定着装置２５において、用紙の裏面に接触する排出ローラー５４の下流側に除電部材としての除電ブラシ６１を設ける。除電ブラシ６１の先端部は、一対の排出ローラー５３、５４間を通って排出口から定着装置２５の外部へ排出される用紙の裏面に接触する。また、除電ブラシ６１は接地されている。

これらのいずれの構成によっても、第１の定着部材４１の離型層４１Ｃが帯電装置４７により帯電されたときに、トナーを用紙に押し付ける方向の電界を第１の定着部材４１と第２の定着部材４２との間に形成することができ、用紙上のトナーの飛散を抑制する効果を高めることができる。

また、上述した実施形態では、ウォームアップ処理中に、第２の設定値よりも小さい第１の設定値の電流で帯電装置４７と第１の定着部材４１の離型層４１Ｃとの間で放電を行うこととしたが、これに代え、ウォームアップ処理中に、第２の設定値の電流で帯電装置４７と第１の定着部材４１の離型層４１Ｃとの間で放電を行ってもよい。これにより、ウォームアップ処理直後にプリント開始指示が発せられたときには、直ちに、第１の定着部材４１の離型層４１Ｃの電位を、用紙上のトナーが離型層４１Ｃに引き寄せられることを十分に抑制することが可能な電位とすることができるので、トナーの飛散等による画像不良を確実に抑制することができる。

また、上述した実施形態では、第１の定着部材４１が無端ベルトである場合を例にあげたが、第１の定着部材４１はローラーでもよい。

また、上述した実施形態では、カラープリントが可能なタンデム方式の構造を有する画像形成装置１に定着装置２５を適用する場合を例にあげたが、これに限らず、定着装置２５を他の方式の画像形成装置に適用することもできる。また、定着装置２５をモノクロプリント専用の画像形成装置に適用することもできる。また、画像形成装置は複合機に限らず、プリンタ、コピー機、ファクシミリ装置等でもよい。

また、本発明は、請求の範囲および明細書全体から読み取ることのできる発明の要旨または思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う定着装置および画像形成装置もまた本発明の技術思想に含まれる。

１ 画像形成装置
３ 給紙カセット（記録材収容部）
２０ 搬送経路
２１ 給紙ローラー
２２ 搬送ローラー対
２３ レジストローラー対
２４ 二次転写ローラー（転写部）
２５ 定着装置
２６ 排紙ローラー対
３３ 電気回路基板
３５ 装置制御部
３６ 接地経路
４１ 第１の定着部材
４１Ａ 基材層
４１Ｂ 弾性層
４１Ｃ 離型層
４２ 第２の定着部材
４２Ａ 芯材
４２Ｂ 弾性層
４２Ｃ 離型層
４５ ニップ部
４７ 帯電装置
４８ 放電電極
４８Ａ 電極片
４９ 接地電極
５０ 絶縁部材
５１ ツェナー基板
５３、５４ 排出ローラー
５５ 放電制御回路（制御部）
５６ 電源
５７ 切換部
５８ 放電制御部
６１ 除電ブラシ（除電部材）

Claims (10)

1. 画像形成装置に設けられ、記録材の表面に形成されたトナー像を前記記録材に定着させる定着装置であって、
   最外周側に離型層が設けられ、前記記録材の表面を加熱する第１の定着部材と、
   前記第１の定着部材との間にニップ部を形成し、前記記録材をその裏面から加圧する第２の定着部材と、
   前記第１の定着部材の離型層と非接触であり、当該離型層に対して放電を行う帯電装置と、
   前記帯電装置を制御する制御部とを備え、
   前記制御部は、前記画像形成装置のウォームアップ処理中は、第１の設定値の電流を前記帯電装置に供給することにより前記帯電装置と前記第１の定着部材の離型層との間で放電させ、プリント開始指示が発せられたときには、前記第１の設定値よりも大きい第２の設定値の電流を前記帯電装置に供給することにより前記帯電装置と前記第１の定着部材の離型層との間で放電させることを特徴とする定着装置。
2. 前記制御部は、プリントが終了して前記画像形成装置が待機モードへ移行した時点から、前記第２の設定値よりも小さい第３の設定値の電流を前記帯電装置に供給することにより前記帯電装置と前記第１の定着部材の離型層との間で放電させることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
3. 前記帯電装置は、針状の放電電極と一対の接地電極とを備え、
   前記放電電極は、前記一対の接地電極からそれぞれ離間した状態で前記一対の接地電極の間に配置され、
   前記放電電極の先端は、前記各接地電極の先端よりも前記第１の定着部材の離型層へ向かって突出していないことを特徴とする請求項１または２に記載の定着装置。
4. 前記帯電装置の各接地電極はツェナー基板を介して前記画像形成装置の接地経路に接続されていることを特徴とする請求項３に記載の定着装置。
5. 画像形成装置に設けられ、記録材の表面に形成されたトナー像を前記記録材に定着させる定着装置であって、
   最外周側に離型層が設けられ、前記記録材の表面を加熱する第１の定着部材と、
   前記第１の定着部材との間にニップ部を形成し、前記記録材をその裏面から加圧する第２の定着部材と、
   前記第１の定着部材の離型層と非接触であり、当該離型層に対して放電を行う帯電装置と、
   前記帯電装置を制御する制御部とを備え、
   前記制御部は、前記画像形成装置のウォームアップ処理中に前記帯電装置と前記第１の定着部材の離型層との間で放電させ、
   前記帯電装置は、針状の放電電極と一対の接地電極とを備え、
   前記放電電極は、前記一対の接地電極からそれぞれ離間した状態で前記一対の接地電極の間に配置され、
   前記放電電極の先端は、前記各接地電極の先端よりも前記第１の定着部材の離型層へ向かって突出しておらず、
   前記帯電装置の各接地電極はツェナー基板を介して前記画像形成装置の接地経路に接続されていることを特徴とする定着装置。
6. 前記第２の定着部材の表面抵抗は、前記第１の定着部材の表面抵抗または体積抵抗よりも小さい値に設定され、かつ前記第２の定着部材の表面は接地されていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の定着装置。
7. 前記第２の定着部材の体積抵抗は、前記第１の定着部材の表面抵抗または体積抵抗よりも小さい値に設定されていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の定着装置。
8. 前記記録材の進行方向において前記第１の定着部材および前記第２の定着部材よりも下流側に設けられ、前記第１の定着部材と前記第２の定着部材との間を通って進行する前記記録材を当該定着装置から排出する一対の排出ローラーをさらに備え、
   前記一対の排出ローラーのうち、前記記録材の裏面に接触する排出ローラーの体積抵抗は、前記第１の定着部材の表面抵抗または体積抵抗よりも小さい値に設定されていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の定着装置。
9. 前記記録材の進行方向において前記第１の定着部材および前記第２の定着部材よりも下流側に設けられ、前記記録材の裏面に接触し、前記記録材を除電する除電部材をさらに備えていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の定着装置。
10. 請求項１ないし９のいずれかに記載の定着装置を備えていることを特徴とする画像形成装置。

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