(57)【要約】【課題】加熱部材に蓄積する電荷量を抑制して静電オフセットを防ぐ。【解決手段】プリンター１の定着装置１８は、芯金２４ａと芯金２４ａに周設された絶縁層２４ｂとを有する加熱ローラー２４と、加熱ローラー２４に圧接して加熱ローラー２４との間に定着ニップＮを形成する加圧ローラー２５と、芯金２４ａとグランドＧとの間に接続されると共に、転写紙を通紙中の加熱ローラー２４における芯金２４ａと絶縁層２４ｂの表面との電位差が第１閾値電圧に達しない場合に、トナーと逆極性の電荷を絶縁層２４ｂに蓄積させる向きの第１方向においてグランドＧと加熱ローラー２４との間に流れる電流を遮断する第１機能部材２７と、を備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
芯金と前記芯金に周設された絶縁層とを有する加熱部材と、
前記加熱部材に圧接して前記加熱部材との間に定着ニップを形成する加圧部材と、
前記芯金とグランドとの間に接続されると共に、転写材を通紙中の前記加熱部材における前記芯金と前記絶縁層の表面との電位差が第１閾値電圧に達しない場合に、トナーと逆極性の電荷を前記絶縁層に蓄積させる向きの第１方向において前記グランドと前記加熱部材との間に流れる電流を遮断する第１機能部材と、を備えることを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記第１機能部材は、ツェナーダイオードで構成され、前記転写材に正帯電トナーが転写される場合には、前記ツェナーダイオードのアノードが前記芯金側に接続されると共に、前記ツェナーダイオードのカソードが前記グランド側に接続され、前記転写材に負帯電トナーが転写される場合には、前記ツェナーダイオードのアノードが前記グランド側に接続されると共に、前記ツェナーダイオードのカソードが前記芯金側に接続され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機能部材は、前記定着ニップに進入する前の前記転写材に対して、トナーとは逆極性で絶対値が１ＫＶの転写バイアスが印加される条件下で、前記第１閾値電圧が、トナーと同極性で絶対値が４５０Ｖ以上２ＫＶ以下に設定されることを特徴とする請求項１又は２に記載の定着装置。
【請求項４】
前記芯金とグランドとの間に接続されると共に、通紙中の前記加熱部材における前記芯金と前記絶縁層の表面との電位差が第２閾値電圧に達しない場合に、前記第１方向とは逆向きの第２方向において前記グランドと前記加熱部材との間に流れる電流を遮断する第２機能部材と、
前記芯金と前記グランドとの接続を、前記第１機能部材を介する接続と、前記第２機能部材を介する接続とに切り替える切替部と、を更に備えることを特徴とする請求項１ないし請求項３の何れか１項に記載の定着装置。
【請求項５】
前記第２機能部材は、ツェナーダイオードで構成され、前記転写材に正帯電トナーが転写される場合には、前記ツェナーダイオードのアノードが前記グランド側に接続されると共に、前記ツェナーダイオードのカソードが前記芯金側に接続され、前記転写材に負帯電トナーが転写される場合には、前記ツェナーダイオードのアノードが前記芯金側に接続されると共に、前記ツェナーダイオードのカソードが前記グランド側に接続され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】
前記加熱部材及び前記加圧部材を収容するハウジングを更に備え、
前記切替部は、前記ハウジングの外部湿度が閾値湿度以上の場合に、前記芯金と前記グランドとの接続を前記第１機能部材を介する接続に切り替える一方、前記外部湿度が前記閾値湿度未満の場合に、前記芯金と前記グランドとの接続を前記第２機能部材を介する接続に切り替えることを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の定着装置。
【請求項７】
前記転写材の含水状態を検知する含水状態検知装置を更に備え、
前記切替部は、前記転写材の含水状態に応じて、前記芯金と前記グランドとの接続を前記第１機能部材を介する接続又は前記第２機能部材を介する接続に切り替えることを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の定着装置。
【請求項８】
前記含水状態検知装置は、前記転写材の搬送経路において前記定着ニップへの進入前の位置に設けられ、前記転写材の含水状態として含水率を検知する水分センサーであり、
前記切替部は、前記転写材の含水率が所定の含水率閾値以上の場合に、前記芯金と前記グランドとの接続を前記第１機能部材を介する接続に切り替える一方、前記転写材の含水率が所定の含水率閾値未満の場合に、前記芯金と前記グランドとの接続を前記第２機能部材を介する接続に切り替えることを特徴とする請求項７に記載の定着装置。
【請求項９】
前記第１方向において前記グランドと前記加熱部材との間に流れる電流を検知する電流検知部を更に備え、
前記切替部は、前記電流検知部が電流を検知した場合に、前記芯金と前記グランドとの接続を前記第１機能部材を介する接続に切り替える一方、前記電流検知部が電流を検知しない場合に、前記芯金と前記グランドとの接続を前記第２機能部材を介する接続に切り替えることを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の定着装置。
【請求項１０】
請求項１ないし請求項９の何れか１項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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、転写材上の未定着トナーを転写材に溶融定着させる定着装置、及びこの定着装置を備えた複写機、プリンター、ファクシミリなどの画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、プリンターや複写機等の電子写真方式の画像形成装置は、用紙等の転写材にトナー像を定着させる加熱ローラー方式やフィルム加熱方式の定着装置を備える。加熱ローラー方式の定着装置は、構成が簡単であると共に高速化を実現することができ、フィルム加熱方式の定着装置は、省エネルギー化を実現することができる。定着装置に備わる加熱部材や加圧部材は、フッ素樹脂等からなる表面材質を有して構成されることで、加熱部材や加圧部材に対する転写材の離型性を確保する。フッ素樹脂は、絶縁性であり、一度帯電すると減衰し難い性質を有するため、加熱部材や加圧部材に適用された場合に静電オフセットを発生することがある。そこで、この絶縁性のフッ素樹脂を加熱部材や加圧部材に適用する場合には、ツェナーダイオード等の機能部材を介して加熱部材や加圧部材を接地することにより、加熱部材と加圧部材との電位差を安定化するものがある。例えば、転写材に正帯電トナーで画像が形成される場合には、加熱部材の負帯電を抑制するために、加熱部材側にカソードを接続すると共にグランド側にアノードを接続してツェナーダイオードを設ける。
【０００３】
例えば、特許文献１に開示される定着装置は、定着ローラー（加熱部材）とグランドとの間に抵抗と定電圧ダイオードを直列に接続し、加圧ローラー（加圧部材）とグランドとの間にも抵抗と定電圧ダイオードを直列に接続している。そして、転写材に担持されたトナーが負電荷に帯電されている場合には、定着ローラーに接続される定電圧ダイオードはアノードを定着ローラー側に接続して設けられ、加圧ローラーに接続される定電圧ダイオードはカソードを加圧ローラー側に接続して設けられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−１００５７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のように、加熱部材の表面材質を構成する絶縁層は、帯電した電荷が抜けずに蓄積するという性質を有するため、加熱部材の芯金と絶縁層とがコンデンサーのように振舞うことがある。正帯電のトナーを使用する場合には、トナー像を転写材に転写する転写ローラーが転写材に対して負電荷を印加するため、負帯電の転写材から加熱部材の絶縁層に負電荷が充電される。特に、転写材が含水紙の場合には紙の抵抗が低くなるので、加熱部材に印加される負電荷が大きくなる。転写材の後端が転写ローラーを抜けた後、転写材への負電荷の印加が途絶えるので、トナーと転写材との静電吸着力が低下する。このとき、加熱部材の絶縁層に充電された負電荷が放電するときに、正帯電のトナーが加熱部材の表面に付着して静電オフセットを発生することがある。そこで、加熱部材に蓄積する電荷量を低く抑え、静電オフセットを防ぐ必要がある。
【０００６】
本発明では、加熱部材に蓄積する電荷量を抑制して静電オフセットを防ぐことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の定着装置は、芯金と前記芯金に周設された絶縁層とを有する加熱部材と、前記加熱部材に圧接して前記加熱部材との間に定着ニップを形成する加圧部材と、前記芯金とグランドとの間に接続されると共に、転写材を通紙中の前記加熱部材における前記芯金と前記絶縁層の表面との電位差が第１閾値電圧に達しない場合に、トナーと逆極性の電荷を前記絶縁層に蓄積させる向きの第１方向において前記グランドと前記加熱部材との間に流れる電流を遮断する第１機能部材と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
このような構成によれば、定着装置では、通紙中にグランドと加熱部材との間に流れる電流を遮断することで、芯金と絶縁層の表面との電位差を低く抑えることができ、用紙から絶縁層の表面に蓄積される負極性又は正極性の電荷量を抑制して加熱部材の帯電量を抑制する。そのため、加熱部材を通過する転写材への負極性又は正極性の転写バイアスの供給が途絶えて、正極性又は負極性のトナーと転写材、特に含水紙との静電吸着力が低下した場合でも、加熱部材の負電荷又は正極性の放電を抑制することができるので、静電オフセットを防ぐことができる。
【０００９】
前記第１機能部材は、ツェナーダイオードで構成され、前記転写材に正帯電トナーが転写される場合には、前記ツェナーダイオードのアノードが前記芯金側に接続されると共に、前記ツェナーダイオードのカソードが前記グランド側に接続され、前記転写材に負帯電トナーが転写される場合には、前記ツェナーダイオードのアノードが前記グランド側に接続されると共に、前記ツェナーダイオードのカソードが前記芯金側に接続されるとよい。
【００１０】
このような構成を採用することで、第１機能部材を簡易な構成で実現することができる。
【００１１】
前記第１機能部材は、前記定着ニップに進入する前の前記転写材に対して、トナーとは逆極性で絶対値が１ＫＶの転写バイアスが印加される条件下で、前記第１閾値電圧が、トナーと同極性で絶対値が４５０Ｖ以上２ＫＶ以下に設定されるとよい。
【００１２】
このような構成を採用することで、第１機能部材は、通紙中の加熱部材の芯金と絶縁層の表面との電位差よりも十分に大きい第１閾値電圧を有して構成される。また、多量の電荷が蓄積した用紙が加熱部材を通過する場合等において、絶縁層の表面に蓄積される負極性又は正極性の電荷量が急に上昇するときでも、第１機能部材は、加熱部材に過大な電位差が生じることを回避してリーク放電を防ぐことができる。
【００１３】
上記した定着装置は、前記芯金とグランドとの間に接続されると共に、通紙中の前記加熱部材における前記芯金と前記絶縁層の表面との電位差が第２閾値電圧に達しない場合に、前記第１方向とは逆向きの第２方向において前記グランドと前記加熱部材との間に流れる電流を遮断する第２機能部材と、前記芯金と前記グランドとの接続を、前記第１機能部材を介する接続と、前記第２機能部材を介する接続とに切り替える切替部と、を更に備えるとよい。
【００１４】
このような構成を採用することで、多量の負電荷又は正電荷により帯電し易い場合には、第１機能部材を介する接続を利用する一方、用紙と加熱部材の表面との摩擦帯電による静電オフセットが懸念される場合には、第２機能部材を介する接続を利用することができる。
【００１５】
前記第２機能部材は、ツェナーダイオードで構成され、前記転写材に正帯電トナーが転写される場合には、前記ツェナーダイオードのアノードが前記グランド側に接続されると共に、前記ツェナーダイオードのカソードが前記芯金側に接続され、前記転写材に負帯電トナーが転写される場合には、前記ツェナーダイオードのアノードが前記芯金側に接続されると共に、前記ツェナーダイオードのカソードが前記グランド側に接続されるとよい。
【００１６】
このような構成を採用することで、第２機能部材を簡易な構成で実現することができる。
【００１７】
前記加熱部材及び前記加圧部材を収容するハウジングを更に備え、前記切替部は、前記ハウジングの外部湿度が閾値湿度以上の場合に、前記芯金と前記グランドとの接続を前記第１機能部材を介する接続に切り替える一方、前記外部湿度が前記閾値湿度未満の場合に、前記芯金と前記グランドとの接続を前記第２機能部材を介する接続に切り替えてもよい。
【００１８】
このような構成を採用することで、抵抗が低いために多量の負電荷又は正電荷により帯電し易い含水紙の場合に第１機能部材を介する接続を利用する一方、水分量の低い転写材の場合には、加熱部材の絶縁層の表面への負電荷又は正電荷の流れ込みではなく、用紙と加熱部材の表面との摩擦帯電による静電オフセットが懸念されるため、第２機能部材を介する接続を利用することで、グランドに対して加熱部材の表面を帯電させないように構成することができる。
【００１９】
前記転写材の含水状態を検知する含水状態検知装置を更に備え、前記切替部は、前記転写材の含水状態に応じて、前記芯金と前記グランドとの接続を前記第１機能部材を介する接続又は前記第２機能部材を介する接続に切り替えてもよい。
【００２０】
また、前記含水状態検知装置は、前記転写材の搬送経路において前記定着ニップへの進入前の位置に設けられ、前記転写材の含水状態として含水率を検知する水分センサーでもよく、前記切替部は、前記転写材の含水率が所定の含水率閾値以上の場合に、前記芯金と前記グランドとの接続を前記第１機能部材を介する接続に切り替える一方、前記転写材の含水率が所定の含水率閾値未満の場合に、前記芯金と前記グランドとの接続を前記第２機能部材を介する接続に切り替えてもよい。
【００２１】
これらのような構成を採用することで、転写紙が含水紙か否かを正確に判定し、芯金とグランドとの接続を適切に切り換えることができる。
【００２２】
前記第１方向において前記グランドと前記加熱部材との間に流れる電流を検知する電流検知部を更に備え、前記切替部は、前記電流検知部が電流を検知した場合に、前記芯金と前記グランドとの接続を前記第１機能部材を介する接続に切り替える一方、前記電流検知部が電流を検知しない場合に、前記芯金と前記グランドとの接続を前記第２機能部材を介する接続に切り替えてもよい。
【００２３】
このような構成を採用することで、加熱部材の絶縁層に対する不要な電荷の蓄積を確実に防止することが可能となる。
【００２４】
本発明の画像形成装置は、上記した何れかの定着装置を備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、加熱部材に蓄積する電荷量を抑制して静電オフセットを防ぐことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の一実施形態に係るプリンターを示す断面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る定着装置を示す断面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係るプリンターの制御システムを示すブロック図である。
【図４】定着装置において、加熱ローラーの芯金とグランドとの間のツェナーダイオードのツェナー電圧と、加熱ローラーの芯金と絶縁層表面との電位差及びグランドから加熱ローラーへと流れる電流値との関係を示すグラフである。
【図５】定着装置において、加熱ローラーの芯金とグランドとの間のツェナーダイオードのツェナー電圧と、静電オフセットとの関係の一例を示す表である。
【図６】本発明の他の実施形態に係る定着装置を示す断面図である。
【図７】定着装置において、加熱ローラーの芯金とグランドとの間のツェナーダイオードのツェナー電圧と、静電オフセットとの関係の他の例を示す表である。
【図８】本発明の他の実施形態に係る定着装置を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
先ず、本発明の実施形態に係るプリンター１（画像形成装置）の全体の構成について図１を参照しながら説明する。以下、説明の便宜上、図１における紙面手前側をプリンター１の前側とする。
【００２８】
プリンター１は、箱型形状のプリンター本体２を備える。プリンター本体２の下部には、用紙（転写材）を収納する給紙カセット３が収容され、プリンター本体２の上面には排紙トレイ４が設けられる。また、プリンター本体２の上面には、排紙トレイ４の側方に上カバー５が開閉可能に取り付けられ、上カバー５の下方にはトナーコンテナ６が収納される。
【００２９】
プリンター本体２の上部には、レーザー・スキャニング・ユニット（ＬＳＵ）で構成される露光器７が排紙トレイ４の下方に配置され、露光器７の下方には、画像形成部８が設けられる。画像形成部８には、像担持体である感光体ドラム１０が回転可能に設けられ、感光体ドラム１０の周囲には、帯電器１１と、現像器１２と、転写ローラー１３と、クリーニング装置１４とが、感光体ドラム１０の回転方向（図１の矢印Ｘ参照）に沿って配置される。
【００３０】
プリンター本体２の内部には、用紙の搬送経路１５が設けられる。搬送経路１５の上流端には給紙部１６が設けられ、搬送経路１５の中流部には、感光体ドラム１０と転写ローラー１３によって構成される転写部１７が設けられ、搬送経路１５の下流部には定着装置１８が設けられ、搬送経路１５の下流端には排紙部２０が設けられる。搬送経路１５の下方には、両面印刷用の反転経路２１が設けられる。なお、本実施形態では、転写部１７は、転写ローラー１３によって用紙の印字裏面側から負のバイアスを印加し、正極性に帯電されたトナーを用紙通過時に用紙上に電気的に転写させるように構成される。あるいは、他の実施形態では、転写部１７は、転写ローラー１３によって用紙の印字裏面側から正のバイアスを印加し、負極性に帯電されたトナーを用紙通過時に用紙上に電気的に転写させるように構成される。
【００３１】
次に、このような構成を備えたプリンター１の画像形成動作について説明する。
【００３２】
プリンター１に電源が投入されると、各種パラメーターが初期化され、定着装置１８の温度設定等の初期設定が実行される。そして、プリンター１に接続されたコンピューター等から画像データが入力され、印刷開始の指示がなされると、以下のようにして画像形成動作が実行される。
【００３３】
まず、帯電器１１によって感光体ドラム１０の表面が帯電された後、露光器７からのレーザー光（図１の二点鎖線Ｐ参照）により感光体ドラム１０に対して画像データに対応した露光が行われ、感光体ドラム１０の表面に静電潜像が形成される。次に、この静電潜像を、現像器１２がトナーによりトナー像に現像する。
【００３４】
一方、給紙部１６によって給紙カセット３から取り出された用紙は、上記した画像形成動作とタイミングを合わせて転写部１７へと搬送され、転写部１７において感光体ドラム１０上のトナー像が用紙に転写される。トナー像を転写された用紙は、搬送経路１５を下流側へと搬送されて定着装置１８に進入し、この定着装置１８において用紙にトナー像が定着される。トナー像が定着された用紙は、排紙部２０から排紙トレイ４に排出される。なお、感光体ドラム１０上に残留したトナーは、クリーニング装置１４によって回収される。
【００３５】
次に、定着装置１８について、図２〜図５を用いて説明する。
【００３６】
図２等に示されるように、定着装置１８は、ハウジング２３と、加熱ローラー２４（加熱部材）と、加圧ローラー２５（加圧部材）と、ヒーター２６（熱源）と、第１機能部材２７と、第２機能部材２８と、切替部３０と、を備える。なお、本実施形態では、定着装置１８が第１機能部材２７及び第２機能部材２８を備える構成を説明するが、定着装置１８は、第１機能部材２７のみを備えて構成されてもよい。
【００３７】
ハウジング２３は、前後方向に長い略箱型状に形成され、右面の上下方向略中央に開口した給紙口３１と、左面の上下方向略中央に開口した排紙口３２とを有する。給紙口３１及び排紙口３２を介して、搬送経路１５がハウジング２３内を通過していて、給紙口３１を介してハウジング２３内に導入された用紙が、排紙口３２を介してハウジング２３から排出される。また、ハウジング２３内では、加熱ローラー２４及び加圧ローラー２５が、搬送経路１５を挟んで上側及び下側にそれぞれ配置される。
【００３８】
加熱ローラー２４は、前後方向に長い円筒状に形成されると共に、ハウジング２３内で回転可能に支持されている。加熱ローラー２４の回転軸方向は、前後方向である。
【００３９】
加熱ローラー２４は、例えば、円筒状の芯金２４ａと、芯金２４ａに周設される絶縁層２４ｂとから構成される。芯金２４ａは、アルミニウムや鉄等の金属で形成される。芯金２４ａは、第１機能部材２７や第２機能部材２８を介してグランドＧと接続されている。絶縁層２４ｂは、絶縁性を有するＰＦＡ等のフッ素樹脂から形成される。本実施形態では絶縁層２４ｂの表面は、負極性の電荷が蓄積した転写材との接触によって負極性の電荷が蓄積し、絶縁層２４ｂは、芯金２４ａ側が絶縁層２４ｂの表面に対して正極性側になる。あるいは、他の実施形態では、絶縁層２４ｂの表面は、正極性の電荷が蓄積した転写材との接触によって正極性の電荷が蓄積し、絶縁層２４ｂは、芯金２４ａ側が絶縁層２４ｂの表面に対して負極性側になる。これにより、加熱ローラー２４は、芯金２４ａと絶縁層２４ｂの表面との間に電位差を有することで電荷を蓄積するコンデンサーのように振る舞う。なお、絶縁層２４ｂは、フッ素樹脂のみから構成されていてもよいが、絶縁性を有するシリコンゴム等から構成されていて芯金２４ａに周設される弾性層と、絶縁性を有するＰＦＡ等のフッ素樹脂から構成されていて弾性層を被覆する離型層とによって構成されてもよい。
【００４０】
加圧ローラー２５は、前後方向に長い円柱状に形成されると共に、ハウジング２３内で回転可能に支持されている。加圧ローラー２５の回転軸方向は、前後方向である。加圧ローラー２５は、加熱ローラー２４の外周面に対して圧接されることで、加熱ローラー２４と加圧ローラー２５との間には定着ニップＮが形成される。加圧ローラー２５の後端部には、駆動ギア（図示せず）が取り付けられる。加圧ローラー２５は、この駆動ギアを介してモーター等の加圧ローラー駆動源４３（図３参照）に接続されていて、この加圧ローラー駆動源４３によって回転駆動される。
【００４１】
加圧ローラー２５は、例えば、円柱状の芯金２５ａと、この芯金２５ａに周設される弾性層２５ｂと、この弾性層２５ｂを被覆する離型層２５ｃと、によって構成される。加圧ローラー２５の芯金２５ａは、例えば、ＳＵＳやアルミニウム等の金属によって形成され、この芯金２５ａが加圧ローラー２５の回転軸となる。加圧ローラー２５の弾性層２５ｂは、例えば、シリコンゴム等によって形成され、加圧ローラー２５の離型層２５ｃは、例えば、ＰＦＡ等のフッ素樹脂によって形成される。
【００４２】
ヒーター２６は、例えば、ハロゲンヒーターやセラミックヒーター等によって構成される熱源であり、加熱ローラー２４の内部空間に設けられる。ヒーター２６は、電源から供給される電力によって発熱し、加熱ローラー２４を加熱するように構成されている。
【００４３】
第１機能部材２７は、加熱ローラー２４の芯金２４ａとグランドＧ（接地）との間に接続される。第１機能部材２７は、通紙中の加熱ローラー２４の芯金２４ａと絶縁層２４ｂの表面との電位差が第１閾値電圧に達しない場合に、トナーと逆極性の電荷を絶縁層２４ｂに蓄積させる向きの第１方向においてグランドＧと加熱ローラー２４との間に流れる電流を遮断するように構成される。転写材に正帯電トナーが転写される本実施形態の場合には、第１機能部材２７は、加熱ローラー２４からグランドＧへの電流を許容すると共に、通紙中の加熱ローラー２４の芯金２４ａと絶縁層２４ｂの表面との電位差が第１閾値電圧に達しない場合にグランドＧから加熱ローラー２４への電流を遮断する一方、通紙中の加熱ローラー２４の芯金２４ａと絶縁層２４ｂの表面との電位差が第１閾値電圧以上の場合にグランドＧから加熱ローラー２４への電流を許容するように構成される。あるいは、転写材に負帯電トナーが転写される他の実施形態の場合には、第１機能部材２７は、グランドＧから加熱ローラー２４への電流を許容すると共に、通紙中の加熱ローラー２４の芯金２４ａと絶縁層２４ｂの表面との電位差が第１閾値電圧に達しない場合に加熱ローラー２４からグランドＧへの電流を遮断する一方、通紙中の加熱ローラー２４の芯金２４ａと絶縁層２４ｂの表面との電位差が第１閾値電圧以上の場合に加熱ローラー２４からグランドＧへの電流を許容するように構成される。
【００４４】
第１機能部材２７の第１閾値電圧は、例えば、定着ニップＮに進入する前の用紙に対して、トナーとは逆極性で絶対値が１ＫＶの転写バイアスが転写ローラー１３によって印加される条件下で、トナーと同極性で絶対値が４５０Ｖ以上２ＫＶ以下に設定される。第１機能部材２７は、例えば、上記の第１閾値電圧をツェナー電圧として有するツェナーダイオードで構成され、転写材に正帯電トナーが転写される本実施形態の場合には、アノードＡが芯金２４ａ側に接続されると共に、カソードＫがグランドＧ側に接続される。あるいは、第１機能部材２７は、転写材に負帯電トナーが転写される他の実施形態の場合には、アノードＡがグランドＧ側に接続されると共に、カソードＫが芯金２４ａ側に接続される。
【００４５】
第２機能部材２８は、加熱ローラー２４の芯金２４ａとグランドＧ（接地）との間に接続される。第２機能部材２８は、通紙中の加熱ローラー２４の芯金２４ａと絶縁層２４ｂの表面との電位差が第２閾値電圧に達しない場合に、上記第１方向とは逆向きの第２方向においてグランドＧと加熱ローラー２４との間に流れる電流を遮断するように構成される。転写材に正帯電トナーが転写される本実施形態の場合には、第２機能部材２８は、グランドＧから加熱ローラー２４への電流を許容すると共に、通紙中の加熱ローラー２４の芯金２４ａと絶縁層２４ｂの表面との電位差が第２閾値電圧に達しない場合に加熱ローラー２４からグランドＧへの電流を遮断する一方、通紙中の加熱ローラー２４の芯金２４ａと絶縁層２４ｂの表面との電位差が第２閾値電圧以上の場合に加熱ローラー２４からグランドＧへの電流を許容するように構成される。あるいは、転写材に負帯電トナーが転写される他の実施形態の場合には、第２機能部材２８は、加熱ローラー２４からグランドＧへの電流を許容すると共に、通紙中の加熱ローラー２４の芯金２４ａと絶縁層２４ｂの表面との電位差が第２閾値電圧に達しない場合にグランドＧから加熱ローラー２４への電流を遮断する一方、通紙中の加熱ローラー２４の芯金２４ａと絶縁層２４ｂの表面との電位差が第２閾値電圧以上の場合にグランドＧから加熱ローラー２４への電流を許容するように構成される。
【００４６】
第２機能部材２８の第２閾値電圧は、例えば、定着ニップＮに進入する前の用紙に対して、トナーとは逆極性で絶対値が１ＫＶの転写バイアスが転写ローラー１３によって印加される条件下で、トナーと同極性で絶対値が４５０Ｖ以上２ＫＶ以下に設定される。第２機能部材２８は、例えば、上記の第２閾値電圧をツェナー電圧として有するツェナーダイオードで構成され、転写材に正帯電トナーが転写される本実施形態の場合には、アノードＡがグランドＧ側に接続されると共に、カソードＫが芯金２４ａ側に接続される。あるいは、第２機能部材２８は、転写材に負帯電トナーが転写される他の実施形態の場合には、アノードＡが芯金２４ａ側に接続されると共に、カソードＫがグランドＧ側に接続される。
【００４７】
切替部３０は、リレー等のスイッチング素子で構成され、第１機能部材２７及び第２機能部材２８よりも加熱ローラー２４の芯金２４ａ側に設けられる。切替部３０は、所定の切替条件に応じて、芯金２４ａとグランドＧとの接続を、第１機能部材２７を介する接続と、第２機能部材２８を介する接続とに切り替える。例えば、切替部３０は、ハウジング２３の外部湿度が所定の閾値湿度以上の場合に、芯金２４ａとグランドＧとの接続を第１機能部材２７を介する接続に切り替える一方、外部湿度が所定の閾値湿度未満の場合に、芯金２４ａとグランドＧとの接続を第２機能部材２８を介する接続に切り替える。閾値湿度は、通常時のハウジング２３の外部湿度が６０％程度であることを考慮して、例えば、８０％に設定される。
【００４８】
次に、プリンター１の制御システムについて、図３を用いて説明する。
【００４９】
プリンター１には、ＣＰＵ等で構成される制御部４０が設けられている。制御部４０は、ＲＯＭ、ＲＡＭ等の記憶装置で構成される記憶部４１と接続されていて、記憶部４１に格納された制御プログラムや制御用データに基づいて、制御部４０がプリンター１の各部を制御するように構成されている。
【００５０】
制御部４０は、転写ローラー１３に転写バイアスを供給する転写バイアス電源４２に接続されていて、この転写バイアス電源４２は、制御部４０からの信号に基づいて転写ローラー１３に転写バイアスを供給する。
【００５１】
制御部４０は、定着装置１８の加圧ローラー２５を駆動するモーター等の加圧ローラー駆動源４３に接続されていて、この加圧ローラー駆動源４３は、制御部４０からの信号に基づいて加圧ローラー２５を回転させる。このように加圧ローラー２５が回転すると、加圧ローラー２５に圧接する加熱ローラー２４が加圧ローラー２５とは逆方向に従動回転する。
【００５２】
制御部４０は、定着装置１８のヒーター２６に接続されている。そして、制御部４０からの信号に基づいてヒーター２６に電力が供給されることでヒーター２６が発熱する。
【００５３】
制御部４０は、湿度検知部４４に接続されている。湿度検知部４４は、定着装置１８のハウジング２３の外部に設けられ、プリンター本体２の機内湿度（ハウジング２３の外部湿度）を検知する。
【００５４】
制御部４０は、定着装置１８の切替部３０に接続されている。そして、制御部４０は、湿度検知部４４で検知されたハウジング２３の外部湿度に基づいて、切替部３０を上記のように制御する。
【００５５】
次に、転写材に正帯電トナーが転写される本実施形態において、第１機能部材２７の第１閾値電圧と、加熱ローラー２４の芯金２４ａと絶縁層２４ｂの表面との電位差及びグランドＧから加熱ローラー２４へと流れる電流値との関係について、図４を用いて説明する。
【００５６】
図４では、第１機能部材２７を用いずに加熱ローラー２４の芯金２４ａとグランドＧとを直接接続した場合（ＧＮＤ）と、１５０Ｖ、３００Ｖ、４５０Ｖ、６００Ｖに設定されたツェナー電圧（第１閾値電圧）を有するツェナーダイオード（第１機能部材２７）を用いる場合とにおいて検出される加熱ローラー２４の芯金２４ａと絶縁層２４ｂの表面との電位差及びグランドＧから加熱ローラー２４へと流れる電流値を示す。この電位差は、転写ローラー１３に供給される転写バイアスを−１ＫＶに設定した条件下で、通紙中の加熱ローラー２４の芯金２４ａと絶縁層２４ｂの表面との電位測定を行い、その差分から算出され、なお、加熱ローラー２４の帯電量は、この電位差に基づいて算出することができる。この電流値は、上記の電位測定と同時にグランドＧから加熱ローラー２４に流れる電流値を電流計で測定した。通紙中は、負極性の電荷が蓄積した用紙によって絶縁層２４ｂの表面に負極性の電荷が蓄積し易い状態にあるので、グランドＧから加熱ローラー２４へと電流が流れるほど、絶縁層２４ｂの表面に負電荷が蓄積して加熱ローラー２４の帯電量が増加する傾向にある。このように、加熱ローラー２４の帯電量と電流値とは相関関係があり、電流が流れると帯電量が増える。なお、転写材に負帯電トナーが転写される他の実施形態の場合では、上記実施形態とは電荷の極性や電流の流れる方向が逆であるが、同様にして、加熱ローラー２４の帯電量と電流値とは相関関係を有する。
【００５７】
図４に示すように、第１機能部材２７を用いない場合（ＧＮＤ）や、１５０Ｖ又は３００Ｖの第１閾値電圧を有する第１機能部材２７を用いる場合では、加熱ローラー２４の芯金２４ａと絶縁層２４ｂの表面との電位差に対して第１機能部材２７の第１閾値電圧が十分に大きく設定されていないので、グランドＧから加熱ローラー２４に電流が流れて加熱ローラー２４の帯電量が増加する。しかしながら、４５０Ｖ又は６００Ｖの第１閾値電圧を有する第１機能部材２７を用いる場合では、加熱ローラー２４の芯金２４ａと絶縁層２４ｂの表面との電位差に対して第１機能部材２７の第１閾値電圧が十分に大きく設定されているので、加熱ローラー２４に電流が流れずに加熱ローラー２４の芯金２４ａと絶縁層２４ｂの表面との電位差が−４５Ｖ程度に抑えられることが分かる。なお、転写材に負帯電トナーが転写される他の実施形態の場合では、上記実施形態とは電荷の極性や電流の流れる方向が逆であるが、同様にして、第１閾値電圧を有する第１機能部材２７によって、加熱ローラー２４の芯金２４ａと絶縁層２４ｂの表面との電位差を抑制できる。
【００５８】
次に、転写材に正帯電トナーが転写される本実施形態において、第１機能部材２７の第１閾値電圧と、静電オフセットとの関係について、図５を用いて説明する。
【００５９】
図５では、第１機能部材２７を用いずに加熱ローラー２４の芯金２４ａとグランドＧとを直接接続した場合（ＧＮＤ）と、１５０Ｖ、３００Ｖ、４５０Ｖ、６００Ｖ、９００Ｖに設定された第１閾値電圧を有する第１機能部材２７としてのツェナーダイオードを用いる場合とにおいて生じる静電オフセットの状態を示す。ここでは、転写ローラー１３に供給される転写バイアスを−１ＫＶに設定した条件下で、ＨＡＭＭＥＲＭＩＬＬ  Ｔｉｄａｌ  ＭＰのＬｅｄｇｅｒサイズの含水率９％の用紙を用いる。ツェナーダイオードの第１機能部材２７は、アノードＡを芯金２４ａ側に接続すると共にカソードＫをグランドＧ側に接続して設けられる。
【００６０】
図５に示すように、４５０Ｖ以上の第１閾値電圧を有する第１機能部材２７を用いる場合では、静電オフセットが発生しないことが分かる。なお、転写材に負帯電トナーが転写される他の実施形態の場合でも、同様にして、第１閾値電圧を有する第１機能部材２７によって、静電オフセットを抑制できる。
【００６１】
本実施形態によれば、上述のように、プリンター１（画像形成装置）の定着装置１８は、芯金２４ａと芯金２４ａに周設された絶縁層２４ｂとを有し、負極性又は正極性の電荷が蓄積した転写材との接触によって絶縁層２４ａの表面に負極性又は正極性の電荷が蓄積することで、絶縁層２４ｂに電荷が蓄積する加熱ローラー２４（加熱部材）と、加熱ローラー２４に圧接して加熱ローラー２４との間に定着ニップＮを形成する加圧ローラー２５（加圧部材）と、芯金２４ａとグランドＧとの間に接続されると共に、転写紙を通紙中の加熱ローラー２４における芯金２４ａと絶縁層２４ｂの表面との電位差が第１閾値電圧に達しない場合に、トナーと逆極性の電荷を絶縁層２４ｂに蓄積させる向きの第１方向においてグランドＧと加熱ローラー２４との間に流れる電流を遮断する第１機能部材２７と、を備える。
【００６２】
これにより、通紙中にグランドＧと加熱ローラー２４との間に流れる電流を遮断することで、芯金２４ａと絶縁層２４ｂの表面との電位差を低く抑えることができ、用紙から絶縁層２４ｂの表面に蓄積される負極性又は正極性の電荷量を抑制して加熱ローラー２４の電荷量を抑制する。そのため、加熱ローラー２４を通過する転写材への負極性又は正極性の転写バイアスの供給が途絶えて、正極性又は負極性のトナーと転写材、特に含水紙との静電吸着力が低下した場合でも、加熱ローラー２４の負電荷又は正極性の放電を抑制することができるので、静電オフセットを防ぐことができる。
【００６３】
また、本実施形態によれば、第１機能部材２７は、ツェナーダイオードで構成される。そして、第１機能部材２７は、転写材に正帯電トナーが転写される場合には、ツェナーダイオードのアノードＡが芯金２４ａ側に接続されると共に、ツェナーダイオードのカソードＫがグランドＧ側に接続される。あるいは、第１機能部材２７は、転写材に負帯電トナーが転写される場合には、ツェナーダイオードのアノードＡがグランドＧ側に接続されると共に、ツェナーダイオードのカソードＫが芯金２４ａ側に接続される。
【００６４】
これにより、第１機能部材２７を簡易な構成で実現することができる。
【００６５】
また、本実施形態によれば、第１機能部材２７は、定着ニップＮに進入する前の転写材に対して、トナーとは逆極性で絶対値が１ＫＶの転写バイアスが印加される条件下で、第１閾値電圧が、トナーと同極性で絶対値が４５０Ｖ以上２ＫＶ以下に設定される。
【００６６】
これにより、第１機能部材２７は、通紙中の加熱ローラー２４の芯金２４ａと絶縁層２４ｂの表面との電位差よりも十分に大きい第１閾値電圧を有して構成される。また、多量の電荷が蓄積した用紙が加熱ローラー２４を通過する場合等において、絶縁層２４ｂの表面に蓄積される負極性又は正極性の電荷量が急に上昇するときでも、第１機能部材２７は、加熱ローラー２４に過大な電位差が生じることを回避してリーク放電を防ぐことができる。
【００６７】
また、本実施形態によれば、定着装置１８は、芯金２４ａとグランドＧとの間に接続されると共に、通紙中の加熱ローラー２４の芯金２４ａと絶縁層２４ｂの表面との電位差が第２閾値電圧に達しない場合に、第１方向とは逆向きの第２方向においてグランドＧと加熱ローラー２４との間に流れる電流を遮断する第２機能部材２８と、芯金２４ａとグランドＧとの接続を、第１機能部材２７を介する接続と、第２機能部材２８を介する接続とに切り替える切替部３０と、を更に備える。
【００６８】
これにより、多量の負電荷又は正電荷により帯電し易い場合には、第１機能部材２７を介する接続を利用する一方、用紙と加熱ローラー２４の表面との摩擦帯電による静電オフセットが懸念される場合には、第２機能部材２８を介する接続を利用することができる。
【００６９】
また、本実施形態によれば、第２機能部材２８は、ツェナーダイオードで構成される。そして、第２機能部材２８は、転写材に正帯電トナーが転写される場合には、ツェナーダイオードのアノードＡがグランドＧ側に接続されると共に、ツェナーダイオードのカソードＫが芯金２４ａ側に接続される。あるいは、第２機能部材２８は、転写材に負帯電トナーが転写される場合には、ツェナーダイオードのアノードＡが芯金２４ａ側に接続されると共に、ツェナーダイオードのカソードＫがグランドＧ側に接続される。
【００７０】
これにより、第２機能部材２８を簡易な構成で実現することができる。
【００７１】
また、本実施形態によれば、定着装置１８は、加熱ローラー２４及び加圧ローラー２５を収容するハウジング２３を更に備える。そして、切替部３０は、ハウジング２３の外部湿度が閾値湿度以上の場合に、芯金２４ａとグランドＧとの接続を第１機能部材２７を介する接続に切り替える一方、外部湿度が閾値湿度未満の場合に、芯金２４ａとグランドＧとの接続を第２機能部材２８を介する接続に切り替える。
【００７２】
これにより、抵抗が低いために多量の負電荷又は正電荷により帯電し易い含水紙の場合に第１機能部材２７を介する接続を利用する一方、水分量の低い転写材の場合には、加熱ローラー２４の絶縁層２４ｂの表面への負電荷又は正電荷の流れ込みではなく、用紙と加熱ローラー２４の表面との摩擦帯電による静電オフセットが懸念されるため、第２機能部材２８を介する接続を利用することで、グランドＧに対して加熱ローラー２４の表面を帯電させないように構成することができる。
【００７３】
上記した実施形態では、切換部３０の切替条件として、ハウジング２３の外部湿度が閾値湿度以上か否かを判定する例を説明したが、切換部３０の切替条件はこの例に限定されない。例えば、更なる他の実施形態では、定着装置１８は、転写材の含水状態を検知する含水状態検知装置を更に備えるように構成してもよい。制御部４０は、この含水状態検知装置に接続されていて、含水状態検知装置による検知結果に基づいて、切替部３０を制御する。切替部３０は、転写材の含水状態に応じて、芯金２４ａとグランドＧとの接続を第１機能部材２７を介する接続又は第２機能部材２８を介する接続に切り替える。
【００７４】
具体的には、図６に示すように、含水状態検知装置として、転写材の搬送経路１５において定着ニップＮへの進入前の位置に設けられ、転写材の含水状態として含水率を検知する水分センサー４５を備える。そして、切替部３０は、転写材の含水率が所定の含水率閾値（例えば、５％）以上の場合に、芯金２４ａとグランドＧとの接続を第１機能部材２７を介する接続に切り替える一方、転写材の含水率が所定の含水率閾値未満の場合に、芯金２４ａとグランドＧとの接続を第２機能部材２８を介する接続に切り替える。水分センサー４５は、例えば、転写材に電流を流すと共に転写材に流れる電流を検出し、その検出結果に基づいて転写材の含水率を算出するように構成されてよく、あるいは、転写材の含水率を検知可能な他の構成のセンサーでもよい。
【００７５】
これにより、転写紙が含水紙か否かを正確に判定し、芯金２４ａとグランドＧとの接続を適切に切り換えることができる。
【００７６】
例えば、水分量が比較的高い含水率９％の用紙を用いた際には、図５を参照して説明したように、４５０Ｖ以上の第１閾値電圧を有するツェナーダイオードの第１機能部材２７が、アノードＡを芯金２４ａ側に接続すると共にカソードＫをグランドＧ側に接続して設けられた場合、静電オフセットが発生しない。
【００７７】
一方、含水率５％の用紙を用いた際の、第１機能部材２７の第１閾値電圧と静電オフセットとの関係について、図７を用いて説明する。
【００７８】
図７では、第１機能部材２７を用いずに加熱ローラー２４の芯金２４ａとグランドＧとを直接接続した場合（ＧＮＤ）と、１５０Ｖ、３００Ｖ、４５０Ｖ、６００Ｖ、９００Ｖに設定された第１閾値電圧を有する第１機能部材２７としてのツェナーダイオードを用いる場合とにおいて生じる静電オフセットの状態を示す。ここでは、転写ローラー１３に供給される転写バイアスを−１ＫＶに設定した条件下で、ＨＡＭＭＥＲＭＩＬＬ  Ｔｉｄａｌ  ＭＰのＬｅｄｇｅｒサイズの含水率５％の用紙を用いる。ツェナーダイオードの第１機能部材２７は、アノードＡをグランドＧ側に接続すると共にカソードＫを芯金２４ａ側に接続して設けられる。
【００７９】
図７に示すように、水分量が比較的低い含水率５％の用紙を用いた際には、１５０Ｖ以上の第１閾値電圧を有する第１機能部材２７を用いる場合では、静電オフセットが発生しないことが分かる。水分量の低い用紙の場合には、加熱ローラー２４の絶縁層２４ｂへの負電荷又は正電荷の流れ込みよりも、用紙と加熱ローラー２４の表面との摩擦帯電による静電オフセットが懸念される。そのため、転写材の含水率が所定の含水率閾値未満の場合には、グランドＧに対して加熱ローラー２４の表面を帯電させないようにするために、芯金２４ａとグランドＧとの接続を第２機能部材２８を介する接続に切り替え、即ち、芯金２４ａ側にカソードＫを、グランドＧ側にアノードＡを接続する。
【００８０】
あるいは、更なる他の実施形態では、定着装置１８は、図８に示すように、上記第１方向においてグランドＧと加熱ローラー２４との間に流れる電流を検知する電流検知部４６を更に備えるように構成してもよい。制御部４０は、この電流検知部４６に接続されていて、電流検知部４６による検知結果に基づいて、切替部３０を制御する。切替部３０は、電流検知部４６が電流を検知した場合に、芯金２４ａとグランドＧとの接続を第１機能部材２７を介する接続に切り替える一方、電流検知部４６が電流を検知しない場合に、芯金２４ａとグランドＧとの接続を第２機能部材Ｇを介する接続に切り替える。なお、切替部３０は、電流検知部４６が所定電流閾値以上の上記第１方向の電流を検知したか否かを所定の切替条件としてもよい。
【００８１】
これにより、加熱ローラー２４の絶縁層２４ｂに対する不要な電荷の蓄積を確実に防止することが可能となる。
【００８２】
本実施形態では、加熱ローラー２４を加熱部材として用いる場合について説明したが、他の異なる実施形態では、定着ベルトを加熱部材として用いても良い。本実施形態では、加圧ローラー２５を加圧部材として用いる場合について説明したが、他の異なる実施形態では、加圧ベルトを加圧部材として用いても良い。
【００８３】
本実施形態では、プリンター１に本発明の構成を適用する場合について説明したが、他の異なる実施形態では、複写機、ファクシミリ、複合機等の他の画像形成装置に本発明の構成を適用することも可能である。
【符号の説明】
【００８４】
１  プリンター（画像形成装置）
８  画像形成部
１５  搬送経路
１８  定着装置
２３  ハウジング
２４  加熱ローラー（加熱部材）
２５  加圧ローラー（加圧部材）
２６  ヒーター（熱源）
２７  第１機能部材
２８  第２機能部材
３０  切換部
４０  制御部
４１  記憶部
４２  転写バイアス電源
４３  加圧ローラー駆動源
４４  湿度検知部
４５  水分センサー
４６  電流検知部
【図１】
2017138568.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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