JP2002108132A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】トナー物性や前回転温度制御時間、定着温度、
加圧ローラ回転数などの要因によらず、加圧ローラがト
ナーで汚れることなく、蓄積したトナーでシートを汚す
ことの無い画像形成装置を提供する。 【解決手段】記録材Ｐが定着ニップ部Ｎに到達する前に
ヒータ９１を加熱する前回転温度制御時間をｔ１とする
と、時間ｔ１において一定温度制御を行った時、フィル
ム９２に付着しているトナーの７０％以上が保持される
温度をＴ１とし、ｔ２≧ｔ１×０．４なる時間ｔ２の間
は温度Ｔ１以下で少なくとも１段階は温度制御する。ま
たは、フィルムに付着したトナーが前回転制御後におい
ても２０％以上が残るよう温度制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、加熱定着方式によ
る定着装置（定着器）を用いる画像形成装置に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】従来、電子写真方式の複写機、レーザー
ビームプリンタ等の画像形成装置における定着装置とし
ては、熱ローラ方式やオンデマンド（Ｏｎ Ｄｅｍａｎ
ｄ）方式のものが知られている。

【０００３】熱ローラ方式の定着装置は、加熱装置を有
する一対のローラ（定着ローラと加圧ローラ）を加圧当
接させ、その当接部である定着ニップ部（定着部）内に
紙等の記録材たるシートを通過させることによって、シ
ート上のトナーを溶融させて定着させるものである。

【０００４】上述した一対のローラのうち、シート表面
（トナーを担持した側を言う）に接触する定着ローラ
は、その表面が離型性の良い材料で構成された円筒状の
ローラであり、内側に配置された加熱装置としてのハロ
ゲンヒータによってトナーを加熱する。一方、シート裏
面に接触する加圧ローラは、芯金上に弾性層を設けて構
成され、トナー層に適度な加圧を行う。

【０００５】ここで、シート上のトナーは、その全てが
加熱溶融してシート表面に定着されるのが理想的である
が、溶けきらないコールドオフセット状態のトナー、溶
けすぎたホットオフセット状態のトナー、静電的に定着
ローラにオフセットしたトナー（以下「汚れトナー」と
言う）等が存在すると、これらの「汚れトナー」は定着
ローラと加圧ローラのうち離型性の悪い方のローラ表面
に付着してしまう。

【０００６】加圧ローラに比べ定着ローラの離型性が低
い場合、定着ローラに「汚れトナー」が付着する。

【０００７】しかし、定着ローラは、画像形成中は常に
トナー溶融温度に加熱されている。従って、「汚れトナ
ー」は溶融した状態となっており、次のシートが来た時
にその表面のトナーと混ざってシートに移動するため、
定着ローラが継続的に汚れているという状態は存在しに
くい。しかし、場合によっては「汚れトナー」が定着ロ
ーラ表面に存在することがあり、そのような場合は画像
を汚してしまう可能性がある。

【０００８】一方、定着ローラに比べ加圧ローラの離型
性が低い場合には、一旦定着ローラにオフセットした
「汚れトナー」は加圧ローラに移る。加圧ローラは定着
ローラと比べて温度が低く、移動した「汚れトナー」は
加圧ローラ上では必ずしも完全に溶融した状態では存在
しない。

【０００９】また、加圧ローラにはシート表面のトナー
像は接触しないため、「汚れトナー」がトナー像に持っ
ていかれることが無く、一旦汚れると蓄積されていくと
いった欠点があった。

【００１０】そして、加圧ローラ上にトナー汚れが蓄積
されると、加圧ローラの離型性が低下するため、シート
（特にシートがＯＨＴフィルムの場合）が加圧ローラに
巻き付く、あるいは蓄積された「汚れトナー」がシート
裏面に吐き出され、汚れてしまうという問題があった。

【００１１】次に、オンデマンド方式の定着装置である
が、これは上述の熱ローラ方式のものと比べ、クイック
スタート、省電力を可能にしたものである。オンデマン
ド方式ではセラミック等のヒータとポリイミド等の薄い
フィルムを用いて、定着装置の熱容量を小さくすること
により、クイックスタート、省電力を可能にしている
（特開昭６３−３１３１８２号公報、特開平２−１５７
８７８号公報、特開平４−４４０７５〜４４０８３号公
報、特開平４−２０４９８０〜２０４９８４号公報
等）。

【００１２】このようなオンデマンド方式の定着装置で
は熱容量が小さくて温度応答性が良いため、定着装置を
予熱する必要がなく、きめ細かな温度制御が可能であ
り、通紙時以外は定着装置への通電をオフすることがで
きるようになった。

【００１３】しかしながら、オンデマンド方式の定着装
置において、上述のような温度制御を行うと、加圧ロー
ラは通紙時以外では加熱されないため、熱ローラ方式に
比べ温度が上昇しにくい。加圧ローラの温度は最大でも
１２０℃程度しか昇温しない。

【００１４】このため、定着フィルムにオフセットして
加圧ローラに転移した「汚れトナー」は、加圧ローラ上
では溶融せずに、加圧ローラ上でほとんど固着した状態
で存在し易くなる。

【００１５】また、ＣａＣＯ₃をフィラーとして用いる
記録材を通紙した場合、ＣａＣＯ₃とオフセットしたト
ナーが付着し混練された状態になってしまいトナーの粘
度が低下する。従って加圧ローラの表面からトナーが剥
がれにくくなり、加圧ローラ汚れが悪化するという問題
があった。

【００１６】このような問題を改善させるべく、プリン
ト動作終了後の定着装置の駆動停止後に定着装置の加熱
体を加熱し、定着ニップ部をトナーの軟化点温度以上に
させる（以下、「後加熱制御」という）画像形成装置が
提案され実用化されている（特開平２０００−１２２４
６３号公報）。

【００１７】これは、プリント動作終了後の駆動停止状
態において、加熱体を加熱することによって、加圧ロー
ラに固着堆積したトナーを定着ニップ部内部で溶融した
状態にさせ、次のプリントの駆動時に定着ローラまたは
定着フィルム側にトナーを転移させるというものであ
る。

【００１８】そしてシートが定着ニップ部を通過する
と、定着ローラまたは定着フィルムに付着したトナーは
シート表面に定着し、シートとともに排出される。

【００１９】この時のオフセットトナーはシートが数枚
から数十枚で通紙されたレベルなので目には見えない程
度の微量のトナー量であり、シートに排出されたトナー
も当然目には見えないレベルである。

【００２０】前記提案によれば加圧ローラの外周面のう
ち、プリント終了後に定着ニップ部に停止する部分は、
加圧ローラの停止毎に毎回異なるため、プリントを繰り
返すことで加圧ローラの外周面の全周にわたって汚れを
吐き出すことができる。これにより加圧ローラにトナー
等の汚れが蓄積することを防止することが可能になって
いた。

【００２１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、後加熱
制御を行い、定着ローラまたは定着フィルム側にトナー
を転移させても、画像形成装置によっては加圧ローラ汚
れが改善しないものもあった。

【００２２】従って、本発明の目的は、トナー物性や前
回転温度制御時間、定着（プリント）温度、加圧ローラ
回転数等の要因によらず、加圧ローラがトナーで汚れる
ことが無く、蓄積したトナーでシートを汚すことの無い
画像形成装置を提供することにある。

【００２３】

【課題を解決するための手段】本発明の画像形成装置
は、上記課題を解決する為に、下記の構成を特徴とする
ものである。

【００２４】（１）加熱源が内包されている回転体と、
該回転体と対をなして該回転体の一部に圧接され、未定
着画像が担持されている記録材を挟持搬送して該画像を
定着するための加圧部材から成る定着部を有し、記録材
が該定着部に到達する前に該加熱源を加熱する温度制御
において、該温度制御を行う時間をｔ１とすると、時間
ｔ１において一定温度制御を行った時、該加熱源が内包
されている回転体に付着したトナーの７０％以上が保持
される温度をＴ１とし、該時間ｔ１に対してｔ２≧ｔ１
×０．４なる時間ｔ２の間は温度Ｔ１以下で少なくとも
１段階は温度制御することを特徴とする画像形成装置。

【００２５】（２）加熱源が内包されている回転体と、
該回転体と対をなして該回転体の一部に圧接され、未定
着画像が担持されている記録材を挟持搬送して該画像を
定着するための加圧部材から成る定着部を有し、記録材
が該定着部に到達する前に該加熱源を加熱する温度制御
において、該温度制御を行う時間をｔ１とすると、該温
度制御前において、該加熱源が内包されている回転体に
付着したトナーが、該温度制御後においても２０％以上
が残るよう温度制御することを特徴とする画像形成装
置。

【００２６】（３）記録材排出後の駆動停止時におい
て、加熱源への加熱制御を行うことを特徴とする（１）
又は（２）に記載の画像形成装置。

【００２７】（４）前記温度制御はプリント信号入力後
の１枚目が定着部に到達する前の温度制御であることを
特徴とする（１）乃至（３）のいずれか１項に記載の画
像形成装置。

【００２８】（５）加熱源が内包されている回転体と加
圧部材の圧接で形成される定着部温度が１００℃以下の
場合において、前記温度Ｔ１で１段階以上、温度制御す
ることを特徴とする（１）乃至（４）のいずれか１項に
記載の画像形成装置。

【００２９】＜作 用＞上記のように、記録材が定着部
に到達する前に加熱源を加熱する温度制御において、該
温度制御を行う時間をｔ１とすると、時間ｔ１において
一定温度制御を行った時、加熱源が内包されている回転
体に付着したトナーの７０％以上が保持される温度をＴ
１とし、該時間ｔ１に対してｔ２≧ｔ１×０．４なる時
間ｔ２の間は温度Ｔ１以下で少なくとも１段階は温度制
御することによって、加熱源を内包する回転体から加圧
部材へのトナー移動を低減する。

【００３０】または、温度制御を行う時間をｔ１とする
と、該温度制御前において、加熱源が内包されている回
転体に付着したトナーが、温度制御後においても２０％
以上が残るよう温度制御することによって、加熱源を内
包する回転体から加圧部材へのトナー移動を低減する。
トナー移動を低減させることで加圧部材の汚れを防止す
るものである。

【００３１】

【発明の実施の形態】以下、図面に沿って、本発明の実
施の形態について説明する。

【００３２】＜実施の形態１＞ （１）画像形成装置例 図１に、本発明に係る画像形成装置例の概略構成模型図
（縦断面模型図）を示す。本例の画像形成装置は、転写
式電子写真プロセス利用のレーザービームプリンタであ
る。

【００３３】この画像形成装置は、像担持体としてドラ
ム型の電子写真感光体（以下「感光ドラム」と言う）１
を備えている。感光ドラム１は、装置本体によって回転
自在に支持されており、駆動手段（不図示）によって矢
印Ｒ１方向に所定のプロセススピードで回転駆動され
る。

【００３４】感光ドラム１の周囲には、その回転方向に
沿ってほぼ順に、帯電ローラ（帯電装置）２、露光手段
３、現像装置４、転写ローラ（転写装置）５、クリーニ
ング装置６が配設されている。

【００３５】又、装置本体の下部には、紙等のシート状
の記録材Ｐを収納した給紙カセット７が配置されてお
り、給紙ローラ８により記録材Ｐを給紙する。給紙され
た記録材Ｐは前途した転写ローラ５を通過した後、定着
装置９を通過し、排紙ローラ１０を経て排紙トレイ１１
へと積載される。

【００３６】より詳しくは、駆動手段によって矢印Ｒ１
方向に回転駆動された感光ドラム１は、帯電ローラ２に
よって所定の極性、所定の電位に一様に帯電される。

【００３７】帯電後の感光ドラム１は、その表面に対し
レーザー光学系露光手段３によって画像情報に基づいた
画像露光Ｌがなされ、露光部分の電荷が除去されて静電
潜像が形成される。

【００３８】静電潜像は、現像装置４によって現像され
る。現像装置４は、現像スリーブ４ａを有しており、こ
の現像スリーブ４ａに現像バイアスを印加して感光ドラ
ム１上の静電潜像にトナーを付着させてトナー像として
現像（顕像化）する。

【００３９】トナー像は、転写ローラ５によって紙等の
記録材Ｐに転写される。記録材Ｐは、給紙カセット７に
収納されており、給紙ローラ８によって給紙され、感光
ドラム１と転写ローラ５との間の転写ニップ部Ｔに搬送
される。

【００４０】このとき記録材Ｐは、不図示の紙有無検知
センサによって先端が検知され、感光ドラム１上のトナ
ー像と同期がとられる。転写ローラ５には、転写バイア
スが印加され、これにより、感光ドラム１上のトナー像
が記録材Ｐ上の所定の位置に転写される。

【００４１】転写によって表面に未定着トナー像を担持
した記録材Ｐは、定着装置９に搬送され、定着ニップ部
Ｎにおいて未定着トナー像が加熱、加圧されて記録材Ｐ
表面に定着される。この定着装置９については次の
（２）項で詳述する。

【００４２】トナー像定着後の記録材Ｐは、排紙ローラ
１０によって装置本体上面の排紙トレイ１１上に排出さ
れる。

【００４３】一方、トナー像転写後の感光ドラム１は、
記録材Ｐに転写されないで表面に残ったトナーがクリー
ニング装置６のクリーニングブレード６ａによって除去
され、次の画像形成に備える。

【００４４】以上の動作を繰り返すことで、次々と画像
形成を行うことができる。

【００４５】（２）定着装置９ 次に、図２を参照して、本例の定着装置９について詳述
する。本例の定着装置９は、例えば特開平４−４４０７
５〜４４０８３号公報等に開示の、フィルム加熱方式・
加圧ローラ駆動式のオンデマンド方式定着装置である。
記録材Ｐの搬送方向は矢印Ｋ方向である。

【００４６】定着装置９は、トナーを加熱する加熱体と
してのセラミックヒータ（以下便宜上単に「ヒータ」と
言う）９１と、このヒータ９１を内包する円筒状の定着
フィルム（定着回転体、以下単に「フィルム」と言う）
９２と、フィルム９２に当接された別の定着回転体とし
ての加圧ローラ９３と、ヒータ９１の温度を制御する温
度制御手段９４とを主要構成部材として構成されてい
る。

【００４７】ヒータ９１は、アルミナ等の耐熱性の基材
９１ａ上に、例えば印刷によって抵抗体パターン９１ｂ
を形成し、その表面をガラス層９１ｃで被覆したもので
ある。

【００４８】記録材Ｐの搬送方向（矢印Ｋ方向）に直角
な左右方向において、記録材Ｐの幅よりも長く形成され
ている。

【００４９】ヒータ９１は装置本体に取り付けられたヒ
ータホルダ９５によって支持されている。ヒータホルダ
９５は、耐熱性樹脂によって半円状に形成された部材で
あり、フィルム９２の回転をガイドするガイド部材とし
ても作用する。

【００５０】フィルム９２は、ポリイミド等の耐熱樹脂
を円筒状に外径φ２４ｍｍで形成したものであり、上述
のヒータ９１及びヒータホルダ９５に遊嵌されている。
このフィルム９２は、後述の加圧ローラ９３によってヒ
ータ９１に押し付けられており、これにより裏面がヒー
タ９１の下面に当接されるようになっている。フィルム
９２と加圧ローラ９３の圧接部が定着ニップ部Ｎであ
る。

【００５１】加圧ローラ９３は不図示の駆動手段により
矢印Ｒ２方向に回転駆動され、この加圧ローラ９３の矢
印Ｒ２方向の回転により記録材Ｐが矢印Ｋ方向に搬送さ
れるのに伴って、フィルム９２は矢印Ｒ３方向に回転さ
れるように構成されている。

【００５２】また、フィルム９２の左右の両端部は、ヒ
ータホルダ９５のガイド部（不図示）によって規制され
ており、ヒータ９１の長手方向にはずれないようになっ
ている。

【００５３】また、フィルム９２内面には、ヒータ９１
やヒータホルダ９５との間の摺動抵抗を低減するために
グリースを塗布してある。

【００５４】加圧ローラ９３は、金属製の芯金９３ａの
外周面に、シリコーンゴム等の弾性を有する耐熱性の弾
性層９３ｂを設け、更にその外層にフッ素樹脂等からな
る耐熱性、離型性に優れる離型層９３ｃを設け外径φ２
０ｍｍで構成されている。この加圧ローラ９３は、下方
からフィルム９２をヒータ９１に押し付けて、フィルム
９２との間に定着ニップ部Ｎを構成している。この定着
ニップ部Ｎにおける、加圧ローラ９３の回転方向につい
ての幅（ニップ幅）は、記録材Ｐ上のトナーを好適に加
熱、加圧することができる程度に設定されている。

【００５５】温度制御手段９４は、ヒータ９１の裏面に
取り付けられたサーミスタ（温度検知素子）９６と、サ
ーミスタ９６が検出する温度に基づいてトライアック９
７を制御し、ヒータ９１に対する通電を制御するＣＰＵ
９８とを有する。

【００５６】上述のように、定着装置９は、加圧ローラ
９３の矢印Ｒ２方向の回転により記録材Ｐを定着ニップ
部Ｎにて挟持搬送しつつ、ヒータ９１によって記録材Ｐ
上のトナーを加熱する。この際、温度制御手段９４によ
ってヒータ９１の温度を適宜に制御することができるも
のである。

【００５７】本実施の形態においては、加圧ローラ９３
の回転数を０．９ｒｐｓにて制御し、ヒータ９１への通
電開始から記録材Ｐが定着ニップ部Ｎに到達するまでの
時間は９ｓｅｃの画像形成装置を使用した。

【００５８】（３）定着制御シーケンス 次に、従来例を含め本実施例における定着制御シーケン
スの詳細について以下に説明する。

【００５９】ａ）後加熱制御 まずは、図３において、「後加熱制御」について説明す
る。これはプリント終了後の駆動停止時に、定着ニップ
部Ｎをトナーが軟化する温度以上に昇温させ、定着ニッ
プ部内部にてフィルム９２及び加圧ローラ９３に付着し
た各々のオフセットトナーを結合させてフィルム９２側
に転移させる制御である（特開平２０００−１２２４６
３号公報）。

【００６０】本実施例においては、停止した状態にて１
０ｓｅｃ間２００℃で温度制御を行っている。その後、
次のプリント信号を待っている間に、トナーは硬化し、
プリント開始後の駆動直後に定着フィルム９２側へと転
移する（図４）。

【００６１】上記した「後加熱制御」にてフィルム９２
へと転移させた「汚れトナー」を、フィルム９２になる
べく保持し、目に見えない微小な粒として記録材の表側
に排出させていくのが前回転温度制御である。

【００６２】ｂ）前回転温度制御 次に図５において、本実施例の前回転温度制御シーケン
スについて述べる。

【００６３】まず、プリント信号入力直後にモータ駆動
と同時にヒータ９１への通電を開始する。その時の第一
目標制御温度Ｔ１を１２０℃とし、通電開始（モータ駆
動開始）から８ｓｅｃ間（記録材である紙が定着ニップ
部Ｎに突入する１ｓｅｃ前まで）は１２０℃で保持す
る。

【００６４】次に通電開始から８ｓｅｃ後、つまり記録
材が定着ニップ部Ｎに突入する１ｓｅｃ前に、トナーを
定着するのに必要な温度である第二目標制御温度Ｔ２へ
と切り替えを行う。本実施例ではＴ２は２２０℃であ
る。

【００６５】従来の前回転制御シーケンスは、プリント
信号入力直後に通電を開始するのは同様であるが、途中
に段階的な制御を設けない。

【００６６】通電開始から直ぐにトナーを定着するのに
必要な温度Ｔ２へと温度制御を行っていた（図６）。

【００６７】ここで、従来の前回転温度制御シーケンス
を用いた場合、後加熱制御によりフィルム９２に転移さ
せたトナーがどの程度、フィルム９２に保持できている
かを評価した結果を示す。

【００６８】評価方法は、以下に示す通りである。

【００６９】１）ハーフトーンパターン（印字率４０
％）を印字した未定着画像を裏面通紙する。定着フィル
ムユニットＡと加圧ローラＡを用いる（図７）。

【００７０】２）評価用の定着フィルムユニットＢとト
ナー付着した加圧ローラＡを組み合わせ、トナーの軟化
点温度をＴ０すると、ヒータをＴ０×１．４（℃）で１
０ｓｅｃ間停止状態で加熱温度制御する。その後、常温
に戻るまで自然冷却させる。本実施の形態ではＴ０＝１
４０℃である為、２００℃にて加熱温度制御する（図
８）。

【００７１】ここで、上記のトナーの軟化点温度は、本
実施の形態では以下のように定義する。すなわち、フロ
ーテスターＣＦＴ−５００（島津製作所製）を使用し、
先ず加圧成形器を用いて成形した重量１．０ｇの試料を
初期設定温度５０℃で、予熱時間３００ｓｅｃの後、昇
温速度５．０℃／ｍｉｎでプランジャーにより２．０Ｎ
（２０ｋｇｆ）の荷重をかけ直径１ｍｍ、長さ１ｍｍの
ノズルより押し出すようにし、これによりフローテスタ
ーのプランジャー降下量を測定する。フローテスターの
プランジャー降下量−温度曲線（図１２のフローテスタ
ー流出曲線参照）によれば、等速昇温するに従い、トナ
ーが徐々に加熱され流出が開始される。（プランジャー
降下Ａ→Ｂ）。この時、試料流出開始点における温度を
流出開始温度とする（Ｂ）。さらに昇温すると溶融状態
となったトナーは大きく流出し（Ｂ→Ｃ→Ｄ）プランジ
ャー降下が停止し、終了する（Ｄ→Ｅ）。その時のＳ字
曲線高さをＨとすると、Ｈ／２のＣ点に対応する温度Ｔ
０をトナーの軟化点温度とする。

【００７２】３）ニップ位置をずらし、ニップ部の「汚
れトナー」が定着フィルムユニットＢに転移した状態を
作る（図９）。

【００７３】４）定着フィルムユニットＢと評価用の加
圧ローラＢを組み合わせて画像形成装置に装備し、前回
転温度制御終了後（記録材が定着ニップに突入する直
前）に停止させる。ここでの前回転温度制御時間は使用
する画像形成装置によって異なる為、その画像形成装置
の時間を設定する。本実施の形態１では９ｓｅｃである
（図１０・図１１）。

【００７４】５）フィルム９２において「汚れトナー」
の付着していた部分に、まだ残っているトナーを紙に転
写する。すなわち、その部分をニップ部にセットし、停
止したままＴ０×１．４＝２００（℃）で１０ｓｅｃ間
加熱する。

【００７５】６）紙に転写した「残存トナー」の反射率
Ｄ１をマクベス濃度計（ＭａｃｂｅｔｈＲＤ９１４）に
より測定する。

【００７６】７）前記３）にて作成したイニシャル状態
の定着フィルム付着トナーの濃度Ｄ２も５）・６）の要
領にて測定する。そして濃度Ｄ１、Ｄ２をそれぞれ反射
率Ｒ１、Ｒ２に換算する ８）トナー残存率αをα＝（Ｒ１／Ｒ２）×１００にて
求める。

【００７７】上記した方法によりトナー残存率を測定し
たところ、従来の前回転温度制御シーケンス（図６参
照）の場合トナー残存率は０である。つまり、後加熱制
御によりフィルム９２に転移させた「汚れトナー」は、
前回転温度制御中にすべて加圧ローラ９３に戻っていた
ことになる。

【００７８】この現象は前回転温度制御時にヒータ９１
に通電することでフィルム側と加圧ローラ側で急激な温
度勾配が生じ、少しずつ温度の低い加圧ローラ側にトナ
ーが戻ってきていたからであり、従来でも加圧ローラ側
にトナーは少しずつ戻ってはいた。

【００７９】この「戻りトナー」が少ないうちにシート
が定着ニップ部Ｎまで搬送され、シート表面上にトナー
を目に見えない程度の粒で吐き出すことが出来ている場
合は、加圧ローラ９３がトナーで汚れる事を防止でき
る。

【００８０】しかし、加圧ローラ９３への「戻りトナ
ー」が多い場合には、加圧ローラ９３上の「汚れトナ
ー」が吐き出される量以上にオフセットトナー量のほう
が多くなってしまい、結果として加圧ローラ９３にトナ
ーが堆積してしまっていた。

【００８１】このフィルム９２に付着したトナーが加圧
ローラ９３に戻る量を左右する要因としては、トナーの
物性値、ヒータの制御温度、前回転温度制御時間、加圧
ローラの回転数等が挙げられる。

【００８２】前記した、加圧ローラ９３への「戻りトナ
ー」と制御温度との関係を求めた結果を図１３に示す。
ここでの評価方法は、前回転温度制御シーケンスを段階
的な制御を求めることなく、従来のように通電開始から
直ぐに目標温度へと立ち上げる。その時の目標温度を１
２０℃から２２０℃まで変更して評価した。前回転温度
制御時間はどれも９ｓｅｃで行った。縦軸はフィルム９
２へのトナー残存率を表しており、数値が高いほうが、
よりフィルム９２にトナーが残っていることを表す。つ
まり、記録材の表面に吐き出しやすくなる。

【００８３】図１３に示すとおり、制御温度が１４０℃
以下であればフィルム９２に転移した「汚れトナー」
は、ほぼ１００％フィルム９２に保持できることがわか
る。

【００８４】次に、本実施の形態１の２段階前回転温度
制御（図５参照）でのトナー残存率であるが、これは３
３％であった。これは、通電開始から８ｓｅｃ後に２２
０℃に切り替えたことで、その後加圧ローラ９３への
「戻りトナー」量が増加した為である。

【００８５】しかし上記検討からも判るように、前回転
温度制御中において、通電開始から８ｓｅｃ間、フィル
ム９２に転移した「汚れトナー」が加圧ローラ９３へと
戻らない温度で制御し、記録材が定着ニップに突入する
直前に、定着温度Ｔ２に上昇させることで、加圧ローラ
９３から確実に「汚れトナー」をクリーニングすること
が可能となった。実際には、現在述べている経路からの
クリーニングだけではなく、通紙中に、わずかに加圧ロ
ーラ９３から紙裏への排出もある。

【００８６】しかも、本実施の形態１のように２段階前
回転温度制御にすることによって、加圧ローラ９３のク
リーニングを確実に行えるだけではなく、定着不良など
の不具合も発生しない。

【００８７】この加圧ローラ９３のクリーニング効果を
確認すべく、低温低湿環境下で文字パターンを印字する
加圧ローラ９３の汚れ評価を行った。検討結果は以下に
記す通りであった。

【００８８】

【表１】

【００８９】次に、本実施の形態と従来の制御における
定着能力を比較した結果を以下に示す。

【００９０】

【表２】

【００９１】定着能力評価…５ｍｍ四方のべた黒パター
ンを印字、定着させ、次に紙を介在させて接触面積３０
ｍｍ×３０ｍｍ、重さ０．０３Ｎ（３００ｇｆ）の重り
にて擦り、その前後の濃度を測定して濃度低下率を求め
る。濃度低下率が低い程、定着性能が良い。

【００９２】上記したように、本実施の形態１の前回転
制御シーケンスを用いることで、加圧ローラ汚れの発生
を防止することが可能となった。

【００９３】更に、トナー物性、前回転温度制御時間、
加圧ローラ回転数、ヒータ制御温度の要因についても検
討した結果、上記した全ての要素を構成要素とみなして
も、以下の条件に設定しておくことで、常に加圧ローラ
汚れを防止できることを見出した。

【００９４】前回転温度制御時間をｔ１とすると、時間
ｔ１においてフィルム９２に付着した「汚れトナー」の
残存率が７０％以上になる一定温度をＴ１とし、時間ｔ
１に対してｔ２≧ｔ１×０．４なる時間ｔ２において温
度Ｔ１以下で少なくとも１段階は温度制御することで常
に加圧ローラ汚れを防止できる。

【００９５】ここで、前回転温度制御時間ｔ１は、プリ
ント信号入力後のモータ駆動開始から記録材が定着ニッ
プ部Ｎに突入するまでの時間とする。モータ駆動開始と
ヒータへの通電開始のタイミングが異なる場合は、どち
らか早い方のタイミングを基点とする（図１４）。

【００９６】残存率が７０％以上となる一定温度Ｔ１
は、図１３に示す通り本実施の形態１ではＴ１＜１７０
℃となる。

【００９７】時間ｔ２は本実施の形態１ではｔ２≧９×
０．４＝３．６ｓｅｃとなる。

【００９８】ここで、「汚れトナー」残存率と時間ｔ２
に関して加圧ローラ汚れに対する効果の一覧を図１５に
記す。

【００９９】時間ｔ１においてフィルムに付着した「汚
れトナー」の残存率が７０％未満になる一定温度をＴ１
に設定した場合、あるいは前記制御時間ｔ２をｔ２＜
０．４×ｔ１で制御すると、加圧ローラ汚れへの効果は
ほとんど無くなる。これは、前回転温度制御中に加圧ロ
ーラ９３に「汚れトナー」が戻ってしまう為である。

【０１００】図１５からわかるとおり、温度Ｔ１は「汚
れトナー」の残存率が７０％以上になる温度に設定して
おくことが必要であり、好ましくは残存率が８０％に設
定しておくことであり、もう更に好ましくは残存率を９
０％以上に設定しておくことが好ましい。

【０１０１】前記温度Ｔ１での制御時間ｔ２は、温度制
御開始から記録材が定着ニップに突入するまでの時間ｔ
１に対して、ｔ２≧０．４×ｔ１で制御することが好ま
しいが、更に好ましくは、ｔ２≧０．６×ｔ１であり、
もう更に好ましくはｔ２≧０．８×ｔ１である。

【０１０２】更に本発明者らの検討によれば、前回転温
度制御をトータルで考えた場合、フィルム９２に付着し
た「汚れトナー」の残存率が２０％以上になるように設
定しておくことで、常に加圧ローラ汚れが防止できるこ
とも見出した。つまり、トータル前回転温度制御時間ｔ
１の前後における「汚れトナー」残存率（本実施の形態
１では９ｓｅｃ後の残存率）が２０％以上になるよう設
定しておくことである。

【０１０３】以下に、トータル前回転温度制御時間ｔ１
の前後におけるフィルム９２に付着した「汚れトナー」
の残存率と加圧ローラ汚れの関係について記す。下記検
討は、温度Ｔ１、Ｔ２や時間ｔ１、ｔ２を適宜変更して
「汚れトナー」残存率を変更したが、同様の結果が得ら
れた。

【０１０４】

【表３】

【０１０５】上記したように加圧ローラ汚れには、トー
タル前回転温度制御時間ｔ１の前後におけるフィルム９
２に付着した「汚れトナー」の残存率を２０％以上に設
定しておくことで効果が見られる。

【０１０６】残存率が１０％以下の場合には、通紙耐久
５００枚で加圧ローラ汚れが発生し、１５％の場合には
１０００枚で汚れが発生した。

【０１０７】一方、残存率が２０％と２５％の場合に
は、通紙耐久１００００枚で加圧ローラ上に非常に微小
なトナーが数粒程度付着しているのみであり、使用上ま
ったく問題無いレベルであった。更に、残存率を３０％
に設定した場合は通紙耐久３００００枚で加圧ローラの
汚れは微小なトナーが数粒程度付着しているのみであ
り、同じく使用上まったく問題無いレベルであった。更
に、残存率を３５％以上に設定した場合は通紙耐久５０
０００枚で加圧ローラの汚れは皆無であった本実施の形
態１においては、プリントが終了してモータ駆動も停止
した後に「後加熱制御」シーケンスを取り入れている
が、これはフィルム９２へのトナー転移を確実に行う為
である。

【０１０８】しかし、定着器が高温状態の時は「後加熱
制御」シーケンスを廃止してもモータ駆動が停止するこ
とで同様の効果が得られる。つまり、「後加熱制御」シ
ーケンスは適宜ＯＦＦにしてもかまわない。

【０１０９】本実施の形態１では、モータ駆動と同時に
ヒータ９１への通電を開始したが（図５）、モータ駆動
開始後に通電を開始することによって、更に加圧ローラ
９３への「汚れトナー」の戻り量を低減することが可能
となり加圧ローラ汚れへの効果が得られる（図１６）。

【０１１０】オンデマンド方式について詳述したが、前
述した熱ローラ方式にも適用できる。

【０１１１】＜実施の形態２＞本実施の形態２では前回
転温度制御シーケンス以外は、実施の形態１と同様の構
成とする。

【０１１２】以下に本実施の形態２の前回転温度制御シ
ーケンスについて説明する。本実施の形態２において
は、前回転温度制御シーケンスを３段階に制御すること
を特徴とする（図１７）。

【０１１３】まず、プリント信号入力直後にモータ駆動
と同時にヒータ９１への通電を開始する。

【０１１４】その時の第一目標制御温度Ｔ１を１２０℃
とし、通電開始（モータ駆動開始）から６ｓｅｃ間は１
２０℃で保持する。

【０１１５】次に通電開始から６ｓｅｃと通電開始から
８ｓｅｃ（２ｓｅｃ間）までは、第二目標制御温度Ｔ２
を１６０℃とし保持する。

【０１１６】その後、通電開始から８ｓｅｃ後、つまり
記録材が定着ニップに突入する１ｓｅｃ前に、トナーを
定着するのに必要な温度である第三目標制御温度Ｔ３へ
と切り替えを行う。本実施例ではＴ３は２２０℃であ
る。

【０１１７】この前回転温度制御シーケンスは、実施の
形態１に比べるとフィルム９２に転移した「汚れトナ
ー」の加圧ローラ９３への「戻りトナー量」は増えてし
まう。

【０１１８】しかし、定着器（定着フィルムユニットと
加圧ローラ９３）への供給熱量が増える為に、定着器の
温度を上げることができる。

【０１１９】このような前回転温度制御シーケンスは厚
紙や封筒など、一般的に定着性が悪い紙に対して用いる
と有効である。

【０１２０】比較として、実施の形態１と本実施の形態
２の前回転温度制御シーケンスでの加圧ローラ温度を測
定したところ、実施の形態１のシーケンスは８０℃、本
実施例のシーケンスでは８６℃であった。測定は常温状
態から通電を開始して９ｓｅｃ時点での値である。

【０１２１】次に、両シーケンスでの定着能力を比較し
た結果を以下に示す。試験方法は、実施の形態１と同様
である。

【０１２２】

【表４】

【０１２３】上記した通り、本実施の形態２の前回転温
度制御シーケンスを採用することによって、定着能力の
向上が図れる。

【０１２４】実施の形態１と同様の加圧ローラ９３の汚
れ評価を行ったところ、３００００枚時点でわずかなが
らのトナー付着が見られたものの、まったく問題無いレ
ベルであった。

【０１２５】本実施の形態２におけるトータル前回転温
度制御時間ｔ１の前後におけるフィルムに付着した「汚
れトナー」の残存率は３０％であった。

【０１２６】以上のように、前回転温度制御シーケンス
における制御温度と切り替えタイミングを適宜調節する
ことで、定着能力を向上させつつ、加圧ローラ汚れを防
止することも可能である。

【０１２７】このように、実施の形態１で説明したフィ
ルムに付着した「汚れトナー」の残存率の関係や時間を
満足させておけば、前回転温度制御シーケンスでの段回
数はいくつ設定してもかまわない。

【０１２８】本実施の形態２においても、実施の形態１
で述べたのと同様に適宜、後加熱制御を廃止しても何ら
問題無い。

【０１２９】また、モータ駆動開始後に通電を開始する
ことによって、更に加圧ローラ９３への「汚れトナー」
の戻り量を低減することが可能となることも実施の形態
１と同様である。

【０１３０】更に、前途した熱ローラ方式にも適用でき
るのも実施の形態１と同様である。

【０１３１】＜実施の形態３＞本実施の形態３では前回
転温度制御シーケンス以外は、実施の形態１と同様の構
成とする。

【０１３２】前回転温度制御シーケンスについて説明す
る。本実施の形態３においては、前回転温度制御シーケ
ンスを図１８に示すような３段階の温度制御形態を用い
ることを特徴とする。

【０１３３】まず、プリント信号入力直後にモータ駆動
と同時にヒータへの通電を開始する。

【０１３４】その時の第一目標制御温度Ｔ１を２２０℃
とし、通電開始（モータ駆動開始）から２ｓｅｃ間、Ｔ
１を目標に制御する。このとき、通電開始から２ｓｅｃ
ではヒータ９１の温度は２２０℃まで達しない。しか
し、目標温度を高く設定しておくことでヒータ９１の温
度は上昇しやすくなる。つまり、定着器が暖まりやすく
なる。

【０１３５】ここで、本来ならば１４０℃を超えたとこ
ろから、徐々にフィルム９２に転移した「汚れトナー」
は加圧ローラ９３に戻り始めるが、通電開始直後の定着
器が冷えている状態である為、加圧ローラ９３に戻って
くるトナー量は少ない。

【０１３６】次に通電開始から２ｓｅｃと通電開始から
８ｓｅｃの間は、第二目標制御温度Ｔ２を１２０℃と
し、６ｓｅｃ間保持する。

【０１３７】その後、通電開始から８ｓｅｃ後、つまり
記録材が定着ニップ部Ｎに突入する１ｓｅｃ前に、トナ
ーを定着するのに必要な温度である第三目標制御温度Ｔ
３へと切り替えを行う。本実施例ではＴ３は２２０℃で
ある。

【０１３８】この前回転温度制御シーケンスは、実施の
形態１に比べるとフィルム９２に転移した「汚れトナ
ー」の加圧ローラ９３へのトナー戻り量は増えてしま
う。

【０１３９】しかし、定着装置（定着フィルムユニット
と加圧ローラ）への供給熱量が増える為に温度を上げる
ことができる。

【０１４０】更に、通電開始直後に短時間だけ高温で制
御を行う事で、加圧ローラ９３や定着フィルムユニット
は早く加熱できる。しかし、フィルム９２へと転移した
「汚れトナー」が戻り始める前にＴ１よりも低い第二目
標制御温度Ｔ２（１２０℃）へと切り替えることで、加
圧ローラ９３への「戻りトナー」を減らしつつ、定着装
置を加熱することが可能となる。

【０１４１】つまり、ここでの制御温度Ｔ１は加圧ロー
ラ９３にトナーが戻り始める直前で切り替えることが好
ましい。

【０１４２】このような前回転温度制御シーケンスは実
施の形態２と同様に厚紙や封筒など、一般的に定着性が
悪い紙に対して用いると有効である。

【０１４３】実施の形態２と同様に、加圧ローラ温度を
測定したところ本実施の形態のシーケンスでは８５℃で
あった。以下に定着能力を測定した結果を示す。

【０１４４】

【表５】

【０１４５】上記した通り、本実施の形態３の前回転温
度制御シーケンスを採用することによって、定着能力の
向上が図れる。

【０１４６】実施の形態１と同様の加圧ローラ９３の汚
れ評価を行ったところ、３００００枚時点でわずかなが
らのトナー付着が見られたものの、まったく問題無いレ
ベルであった。

【０１４７】本実施の形態３におけるトータル前回転温
度制御時間ｔ１の前後におけるフィルムに付着した「汚
れトナー」の残存率は３０％であった。

【０１４８】以上のように、前回転温度制御シーケンス
の制御温度と切り替えタイミングを適宜調節すること
で、定着能力を向上させつつ、加圧ローラ汚れを防止す
ることも可能である。

【０１４９】このように、実施の形態１で説明したフィ
ルムに付着した「汚れトナー」の残存率の関係や時間を
満足させておけば、前回転温度制御シーケンスでの段回
数や制御温度の順番はどのように設定しても何ら問題無
い。

【０１５０】但し、記録材が定着ニップ部Ｎに到達した
時点でトナーを定着するのに必要な制御温度に到達して
いることが必要なのは言うまでも無い。

【０１５１】本実施例においても、実施の形態１で述べ
たのと同様に適宜、後加熱制御を排紙しても何ら問題無
い。

【０１５２】また、モータ駆動開始後に通電を開始する
ことによって、更に加圧ローラへの「汚れトナー」の戻
り量を低減することが可能となることも実施の形態１と
同様である。

【０１５３】更に、前途した熱ローラ方式にも適用でき
るのも実施の形態１と同様である。

【０１５４】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、トナー
物性や前回転温度制御時間、定着（プリント）温度、加
圧ローラ回転数によらず、加圧ローラがトナーで汚れる
ことが無く、蓄積したトナーでシートを汚すことの無い
画像形成装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 実施の形態１における画像形成装置の略図。

【図２】 定着装置の略図。

【図３】 後加熱制御の説明図（その１）。

【図４】 後加熱制御の説明図（その２）。

【図５】 前回転温度制御図。

【図６】 従来例の前回転温度制御図。

【図７】 定着フィルムに転移したトナーの残存率測定
法の説明図（その１）

【図８】 定着フィルムに転移したトナーの残存率測定
法の説明図（その２）

【図９】 定着フィルムに転移したトナーの残存率測定
法の説明図（その３）

【図１０】 定着フィルムに転移したトナーの残存率測
定法の説明図（その４）

【図１１】 定着フィルムに転移したトナーの残存率測
定法の説明図（その５）

【図１２】 フローテスターのプランジャー降下量−温
度曲線（フローテスター流出曲線）

【図１３】 定着フィルムに転移したトナーの残存率グ
ラフ。

【図１４】 前回転温度制御図。

【図１５】 効果の説明図。

【図１６】 前回転温度制御図。

【図１７】 実施の形態２における前回転温度制御図。

【図１８】 実施の形態３における前回転温度制御図。

【符号の説明】 １・・感光ドラム ２・・帯電ローラ ３・・露光装置 ４・・現像装置 ４ａ・・現像ローラ ５・・転写ローラ ６・・クリーニング装置 ６ａ・・クリーニングブレード ７・・給紙カセット Ｐ・・記録材 ８・・給紙ローラ ９・・定着装置（定着器） ９１・・ヒータ ９１ａ・・ヒータ基材 ９１ｂ・・ヒータ抵抗体 ９１ｃ・・ヒータガラス層 ９２・・定着フィルム ９３・・加圧ローラ ９３ａ・・加圧ローラ芯金 ９３ｂ・・加圧ローラ離型層 ９４・・温度制御手段 ９５・・ヒータホルダ ９６・・サーミスタ ９７・・トライアック ９８・・ＣＰＵ １０・・排紙ローラ １１・・排紙トレイ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 加熱源が内包されている回転体と、該回
   転体と対をなして該回転体の一部に圧接され、未定着画
   像が担持されている記録材を挟持搬送して該画像を定着
   するための加圧部材から成る定着部を有し、記録材が該
   定着部に到達する前に該加熱源を加熱する温度制御にお
   いて、該温度制御を行う時間をｔ１とすると、時間ｔ１
   において一定温度制御を行った時、該加熱源が内包され
   ている回転体に付着したトナーの７０％以上が保持され
   る温度をＴ１とし、該時間ｔ１に対してｔ２≧ｔ１×
   ０．４なる時間ｔ２の間は温度Ｔ１以下で少なくとも１
   段階は温度制御することを特徴とする画像形成装置。
2. 【請求項２】 加熱源が内包されている回転体と、該回
   転体と対をなして該回転体の一部に圧接され、未定着画
   像が担持されている記録材を挟持搬送して該画像を定着
   するための加圧部材から成る定着部を有し、記録材が該
   定着部に到達する前に該加熱源を加熱する温度制御にお
   いて、該温度制御を行う時間をｔ１とすると、該温度制
   御前において、該加熱源が内包されている回転体に付着
   したトナーが、該温度制御後においても２０％以上が残
   るよう温度制御することを特徴とする画像形成装置。
3. 【請求項３】 記録材排出後の駆動停止時において、加
   熱源への加熱制御を行う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。
4. 【請求項４】 前記温度制御はプリント信号入力後の１
   枚目が定着部に到達する前の温度制御であることを特徴
   とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の画像形成
   装置。
5. 【請求項５】 加熱源が内包されている回転体と加圧部
   材の圧接で形成される定着部温度が１００℃以下の場合
   において、前記温度Ｔ１で１段階以上、温度制御するこ
   とを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の
   画像形成装置。